JP2010165646A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁の確実性を向上することができ、且つ生産効率を向上することができる電池パックを提供する。
【解決手段】回路基板２１を覆うように、第１のホルダ２３がトップカバー２に収容され、回路基板２１はトップカバー２と、トップカバー２に対向する第１のホルダ２３とによって挟持される。安全保護素子２７は、第１のホルダ２３と、第１のホルダ２３に対向する第２のホルダ２４との間に配置され、第１のホルダ２３と、第１のホルダ２３に対向する第２のホルダ２４とによって、挟持される。
【選択図】図５

Description

この発明は、電池パックに関する。さらに詳しくは、例えばリチウムイオン二次電池の電池パックに関する。

近年、ノート型ＰＣ（Personal Computer）や携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の携帯型電子機器が普及し、その電源として高電圧、高エネルギー密度、軽量といった利点を有するリチウムイオン二次電池が使用されている。このリチウムイオン二次電池は、外装フィルムで被覆し、保護回路等の回路を付加した電池パックとして広く使用されている。例えば、特許文献１では、端面が開放された外装フィルムに、電池素子を収容し、回路基板を組み付けた電池パックが提案されている。

特開２００５−１６６６５０号公報

このような電池パックの組み立ての際、回路基板、タブ、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）等の電気的・接続部品と、セルラミネート・セルリード等のセルの構成部品との接触、またはセルリードとセルラミネートとの接触するおそれがある。これにより、電池パックとしての出力不良やインピーダンス不良（Ｉｍｐ不良）に代表される特性不良、アルミネート合金化による膨れなどといった不良に繋がる可能性がある。

特許文献１に記載の電池パックでは、電池パックのトップ側の端面にトップカバーが設けられており、このトップカバーに回路基板が収容された構造を有している。図２７にトップカバーの組み入れ工程を説明するための断面図を示す。

図２７において、電池パック２０８のトップカバー２０１には、回路基板２０２が収容されている。回路基板２０２には、電池セル２０３から導出されたリード２０４が接合されている。ホルダ２０５は、電池セル２０３と接合した回路基板２０２上を覆うように配置されている。

このトップカバー２０１に回路基板２０２およびホルダ２０５を組み入れた状態で、トップカバー２０１を電池パック２０８のトップ部のスペースに収容する。トップカバー２０１は、まず矢印Ｓに示すように、９０℃リード２０４を折り曲げた後、さらにリード２０４を折り曲げながら、電池パック２０８のトップ部のスペースに収容される。

トップカバー２０１が、トップ部のスペースに収容された状態を図２８に示す。図２８に示すように、この電池パック２０８では、トップカバー２０１に回路基板２０２およびホルダ２０５を組み入れたものを、電池パック２０８のトップ側の端部に設けられた空間へ組み込む構造となる。しかしながら、回路基板２０２およびホルダ２０５などの部品と電池セル２０３との間で空間の余裕が非常に少ないため、金属部品とセル部品との接触問題が発生しやすい。

このような接触問題を回避するため、従来では図２９Ａおよび図２９Ｂに示すように、回路基板２０２に設けられたタブなどの導通部材や電池セル２０３から導出されたリード２０４などの金属が露出した箇所に、絶縁部材２１０を手作業で貼り付けていた。絶縁部材２１０は、例えば、絶縁テープをカットしたもの、または部品化された絶縁テープなどである。また、電池パックの構造、形状、組み立て方法などによっては、貼り付ける絶縁部材２１０も複数枚必要な場合が生じる。

しかしながら、絶縁部材２１０を用いた場合では、被絶縁体に対して十分な寸法および形状の絶縁部材２１０が貼り付けられているものの、作業のばらつきによって十分に絶縁がされない場合が生じる問題があった。すなわち、絶縁部材２１０の貼り位置のずれなどによって絶縁不良が生じてしまうので、作業の精度によっては十分に絶縁がされない場合が生じる問題があった。

また、絶縁部材２１０が複数毎必要となる場合では、絶縁部材２１０の体積が多くなることによって、トップカバー２０１をトップ部の空間に収納することができなくなり、電池パックの寸法不良の問題が生じてしまうおそれがあった。さらに、絶縁部材２１０が複数毎必要となる場合では、絶縁部材２１０の枚数の増加に伴い、貼り付け工程も増加するため、生産効率が低下する問題があった。

したがって、この発明の目的は、絶縁の確実性を向上することができ、且つ生産効率を向上することができる電池パックを提供することにある。

上述した課題を解決するために、この発明は、電池素子と、電池素子が収納される外装材と、外装材の開口を塞ぐカバーと、カバーに収容され、電池素子と導通部材によって接続される回路基板と、回路基板に対向してカバーに収容される第１のホルダと、第１のホルダと対向してカバーに収容され、導通部材を覆う第２のホルダとを有する電池パック。

この発明では、第１のホルダと対向してカバーに収容され導通部材を覆う第２のホルダを有するので、絶縁の確実性を向上することができ、且つ生産効率を向上することができる。

この発明によれば、絶縁の確実性を向上することができ、且つ生産効率を向上できる。

この発明の第１の実施の形態による電池パックの外観を示す斜視図である。 電池素子の構成を示す斜視図である。 外装材の構成を説明するための展開図である。 硬質ラミネート材および軟質ラミネート材の構成を示す断面図である。 この発明の第１の実施の形態による電池パックのトップカバーアッシーの構成を示す分解斜視図である。 第１のホルダをトップカバーに組み入れた状態を示す斜視図である。 第１のホルダおよび第２のホルダをトップカバーに組み入れた状態を示す斜視図である。 従来の電池パックのトップカバーアッシーの構成を示す分解斜視図である。 この発明の第１の実施の形態による電池パックの製造方法を説明するための斜視図である。 この発明の第１の実施の形態による電池パックの製造方法を説明するための断面図である。 トップカバーの嵌合工程を簡単に説明するためのシーケンス図である。 トップカバーの嵌合工程を説明するための斜視図である。 トップカバーの嵌合工程を説明するための斜視図である。 トップカバーの嵌合工程を説明するための斜視図である。 トップカバーの嵌合工程を説明するための斜視図である。 トップカバーおよびボトムカバーの嵌合工程を説明するための斜視図である。 この発明の第２の実施の形態による電池パックの外観を示す斜視図である。 この発明の第２の実施形態による電池パックの構成を示す分解図である。 硬質ラミネート材の構成を示す断面図である。 この発明の第２の実施の形態による電池パックの製造方法を説明するための斜視図である。 この発明の第２の実施の形態による電池パックの製造方法を説明するための斜視図である。 この発明の第２の実施の形態による電池パックの製造方法を説明するための斜視図である。 実施例を説明するための模式図である。 実施例を説明するための模式図である。 比較例１の結果を示すグラフである。 実施例１の結果を示すグラフである。 トップカバーの組み入れ工程を説明するための断面図を示す。 トップカバーアッシーが、トップ部のスペースに収容された状態を示す断面図である。 従来の絶縁方法を説明するための模式図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下に説明する実施の形態は、この発明の具体的な例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、実施の形態に限定されないものとする。なお、説明は、以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（電池パックの第１の例）
２．第２の実施の形態（電池パックの第２の例）
３．他の実施の形態（電池パックの変形例）

１．第１の実施の形態（電池パックの第１の例）
以下、この発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、この発明の第１の実施の形態による電池パックの構成例を示す斜視図である。この電池パックは、例えば角形または扁平形を有するリチウムイオン二次電池の電池パックである。

図１に示すように、この電池パックは、外装材１に電池素子を収納し、両端開口に対してそれぞれトップカバー２およびボトムカバー３を嵌合したものである。トップカバー２には、複数の開口１７が設けられ、この開口１７を介して、トップカバー２に収納された回路基板の接点部が外部に臨むようになっている。以下では、トップカバー２を嵌合する側の開口をトップ側開口、ボトムカバー３を嵌合する側の開口をボトム側開口と称する。

以下、電池素子、外装材１、トップカバー２、ボトムカバー３について、順次説明する。

＜電池素子＞
図２は、電池素子の外観の一例を示す斜視図である。図２に示すように、電池素子４は、例えば、角形または扁平型を有し、帯状の正極、帯状の負極とがポリマー電解質および／またはセパレータを介して積層され、長手方向に巻回されると共に、正極および負極からそれぞれ電極リード５ａおよび５ｂが導出されている。電極リード５ａは正極から導出されている。電極リード５ｂは負極から導出されている。なお、３．他の実施の形態で後述するが、電池素子４の構成はこれに限定されるものではない。

正極は、帯状の正極集電体上に正極活物質層が形成されてなり、さらに、正極活物質層上にポリマー電解質層が形成されている。また、負極は、帯状の負極集電体上に負極活物質層が形成されてなり、さらに、負極活物質層上に電解質層が形成されている。正極および負極の電極リード５ａおよび５ｂは、それぞれ正極集電体および負極集電体に接合されている。正極活物質、負極活物質、ポリマー電解質としては、既に提案されている材料を使用することができる。

正極は、目的とする電池の種類に応じて金属酸化物、金属硫化物または特定の高分子を正極活物質として構成することができる。例えばリチウムイオン電池を構成する場合では、正極活物質としてＬｉ_XＭＯ₂（式中、Ｍは、一種以上の遷移金属を表し、Ｘは、電池の充放電状態によって異なり、通常０．０５以上１．１０以下である）を主体とするリチウム複合酸化物等を使用することができる。リチウム複合酸化物を構成する遷移金属Ｍとしては、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）等が好ましい。

このようなリチウムイオン複合酸化物の具体例としては、ＬｉＣｏＯ₂，ＬｉＮｉＯ₂，ＬｉＮｉ_yＣｏ_1-yＯ₂（式中、０＜ｙ＜１である。）、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄等を挙げることができる。これらのリチウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度が優れたものである。また、正極活物質としてＴｉＳ₂、ＭｏＳ₂、ＮｂＳｅ₂、Ｖ₂Ｏ₅等のリチウムを有しない金属硫化物または酸化物を使用しても良い。正極には、これらの正極活物質の複数種を併せて使用してもよい。また、以上のような正極活物質を使用して正極を形成するに際して、導電剤や結着剤等を添加しても良い。

負極材料としては、リチウムをドープ、脱ドープできる材料を使用することができる。例えば、難黒鉛化炭素系材料や黒鉛系材料の炭素材料を使用することができる。より具体的には、熱分解炭素類、コークス類（ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス）、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体（フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したもの）、炭素繊維、活性炭等の炭素材料を使用することができる。さらに、リチウムをドープ、脱ドープできる材料としては、ポリアセチレン、ポリピロール等の高分子やＳｎＯ₂等の酸化物を使用することができる。このような材料から負極を形成するに際して、結着剤等を添加しても良い。

ポリマー電解質は、高分子材料と電解液と電解質塩とを混合してゲル状化した電解質をポリマー中に取り込んだものとされている。高分子材料は、電解液に相溶する性質を有し、シリコンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリフォスファゼン変性ポリマー、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、およびこれらの複合ポリマーや架橋ポリマー、変性ポリマー等、若しくはフッ素系ポリマーとして、例えばポリ（ビニリデンフルオロライド）、ポリ（ビニリデンフルオロライド−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン）、或いはポリ（ビニリデンフルオロライド−ｃｏ−トリフルオロエチレン）等の高分子材料、およびこれらの混合物が使用される。

電解液成分は、上述した高分子材料を分散可能とし、非プロトン性溶媒として例えばエチレンカーボネート（ＥＣ）やプロピレンカーボネート（ＰＣ）或いはブチレンカーボネート（ＢＣ）等が用いられる。電解質塩には、溶媒に相溶するものが用いられ、カチオンとアニオンとが組み合わされてなる。カチオンには、アルカリ金属やアルカリ土類金属が用いられる。アニオンには、Ｃｌ^-、Ｂｒ^-、Ｉ^-、ＳＣＮ^-、ＣｌＯ₄ ^-、ＢＦ₄ ^-、ＰＦ₆ ^-、ＣＦ₃ＳＯ₃ ^-等が用いられる。電解質塩には、具体的には六フッ化リン酸リチウムや四フッ化ホウ酸リチウムが電解液に対して溶解可能な濃度で用いられる。

＜外装材＞
図３は、電池素子４を被覆する外装材１の一形状例を示す展開図である。図３に示すように、この外装材１は、電池素子４を収納するための収納部１５が設けられた軟質ラミネート材１ａと、この軟質ラミネート材１ａ上に収納部１５を覆うようにして重ねられる硬質ラミネート材１ｂとからなる。また、収納部１５の底面に相当する位置の外側表面には熱溶着シート１５ａが配置されている。軟質ラミネート材１ａに設けられた収納部１５は、例えば、予め金型で絞り加工を施して電池素子４の形状に応じて凹状に形成される。

軟質ラミネート材１ａは、絞り加工により電池素子４を挿入する収納部１５を形成するのに適し、かつ、硬質ラミネート材１ｂに比して軟質のものである。

図４Ａは、外装材１を構成する軟質ラミネート材１ａの一構成例を示す断面図である。軟質ラミネート材１ａは、接着層１６ａ、金属層１７ａ、表面保護層１８ａを順次積層した防湿性、絶縁性を有する積層構造を有し、表面保護層１８ａが硬質ラミネート材と接する側になる。

接着層１６ａは、ポリマー電解質の変質を防ぐ機能を有するとともに、熱や超音波で溶け、互いに融着する部分であり、ポリエチレン（ＰＥ）、無軸延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン（Ｎｙ）の他、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）が使用可能であり、これらから複数種類選択して用いることも可能である。接着層１６ａの厚さは、例えば３０μｍ程度である。

金属層１７ａは、軟質の金属材料が用いられ、外装材の強度向上の他、水分、酸素、光の進入を防ぎ内容物を守る役割を担っている。軟質の金属材料としては、軽さ、伸び性、価格、加工のしやすさからアルミニウムが最も好適であり、特にＪＩＳ規格に基く８０２１Ｏまたは８０７９Ｏ等のアルミニウムを用いるのが好ましい。また、金属層１７ａの厚さは、例えば、３０μｍ〜１３０μｍ程度の範囲に選ばれる。

表面保護層１８ａは、表面保護の機能を有する。外観の美しさや強靱さ、柔軟性などからポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエステル等が用いられる。具体的には、ナイロン（Ｎｙ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）が用いられ、これらから複数種類選択して用いることも可能である。表面保護層１８ａの厚さは、例えば、厚みが１０〜３０μｍ程度の範囲に選ばれる。

図４Ｂは、硬質ラミネート材１ｂの構成例を示す断面図である。硬質ラミネート材１ｂは、曲げた後の形状を維持し、外部からの変形に耐えることができるものである。硬質ラミネート材１ｂは、接着層１６ｂ、金属層１７ｂ、表面保護層１８ｂを順次積層した積層構造を有する。

硬質ラミネート材１ｂの接着層１６ｂおよび表面保護層１８ｂは、軟質ラミネート材１ａと同様のものである。金属層１７ｂは、例えば、硬質の金属材料が用いられ、特に３００３Ｈ１８、３００４Ｈ１８等のＪＩＳ規格に基くアルミニウムを用いるのが好ましい。なお、軟質ラミネート材１ａおよび硬質ラミネート材１ｂの各層の厚みは、総厚を考慮して適切なものに選定される。

収納部１５の開口面を覆うように、軟質ラミネート材１ａに対して硬質ラミネート材１ｂを重ねて配する。この場合、図３Ａに示すように、軟質ラミネート材１ａおよび硬質ラミネート材１ｂの位置関係をずらしたものとする。ここで、軟質ラミネート材１ａが互いに等しい長さのトップ側長辺１１ａ、ボトム側長辺１２ａを有し、また、互いに等しい長さの左側短辺１３ａおよび右側短辺１４ａを有する。同様に、硬質ラミネート材１ｂが互いに等しい長さのトップ側長辺１１ｂ、ボトム側長辺１２ｂを有し、また、互いに等しい長さの左側短辺１３ｂおよび右側短辺１４ｂを有する。なお、左右は、図面に向かって見た場合の位置関係を示している。

硬質ラミネート材１ｂの長辺１１ｂおよび１２ｂの長さは、電池素子４が収納された収納部１５を包み込んだ状態において、その短辺１３ｂおよび１４ｂ同士が当接するか、僅かな隙間を隔てて対向するように設定されている。軟質ラミネート材１ａの長辺１１ａおよび１２ａの長さは、硬質ラミネート材１ｂの長辺１１ｂおよび１２ｂの長さより短く選ばれる。例えば、電池素子４が収納された収納部１５を包み込んだ状態において、その短辺１３ａおよび１４ａ同士が当接するか、隙間を隔てて対向するように設定されている。ここで、この軟質ラミネート材１ａの隙間は、僅かな幅のものに限られず、ある程度の幅のものとしてもよい。

軟質ラミネート材１ａの短辺１３ａ、１４ａは、硬質ラミネート材１ｂの短辺１３ｂ、１４ｂよりやや短いものとされている。したがって、トップ側に硬質ラミネート材１ｂのみが存在するように、軟質ラミネート材１ａおよび硬質ラミネート材１ｂを積層することができる。このようにした場合、トップ側の開口に設けられたトップカバー２の周面を硬質ラミネート材１ｂのポリプロピレン層により熱溶着できるという利点を得ることができる。

なお、ボトム側おいても、硬質ラミネート材１６ｂの接着層がむき出しになるようにして、ボトム側の開口に設けられたボトムカバー３の周面を硬質ラミネート材１ｂのポリプロピレン層により熱溶着できるようにしてもよい。

＜トップカバーアッシー＞
トップカバー２は、外装材１のトップ側開口に嵌合して、このトップ側開口を塞ぐものである。このトップカバー２には、回路基板、安全保護素子などが収容される。以下、本明細書では、説明の便宜上、トップカバー２およびトップカバー２に組み入れられた状態の部品を総称してトップカバーアッシーと称する。

図５は、トップカバーアッシーの構成を示す分解斜視図である。トップカバー２には、回路基板２１が収容され、この回路基板２１に設けられたタブ２２ａおよび２２ｂに対して、電池素子４から引き出された電極リード５ａおよび５ｂ（図５では図示省略）が夫々接続される。

回路基板２１を覆うように、第１のホルダ２３がトップカバー２に収容され、回路基板２１はトップカバー２と、トップカバー２に対向する第１のホルダ２３とによって挟持される。安全保護素子２７は、第１のホルダ２３と、第１のホルダ２３に対向する第２のホルダ２４との間に配置され、第１のホルダ２３と、第１のホルダ２３に対向する第２のホルダ２４とによって、挟持される。安全保護素子２７は、電極リード５ｂに接続される。

＜トップカバー＞
トップカバー２は、電池パックのトップ側の端面に設けられる樹脂成型カバーである。トップカバー２は、電池素子４を外装材１で包むことにより形成される電池セルの開口部に嵌合され、熱融着などで電池セルに接着される。なお、本明細書では、説明の便宜上、電池素子４を外装材で包み、回路基板に接続されていないものを電池セルと称する。トップカバー２の回路基板２１に対向する側の面の両端部には、第１のホルダ２３に対向する方向（矢印Ｐに示す方向）に延出した２つの軸３１ａ〜３１ｂが設けられている。

この２つの軸３１ａ〜３１ｂは、例えば、円柱状でありそれぞれが第１のホルダ２３の両端部に設けられた２つの位置決め用の孔３２ａ〜３２ｂのそれぞれに挿通される。また、この２つの軸３１ａ〜３１ｂは、第２のホルダ２４の両端部に設けられた２つの孔３７ａ〜３７ｂのそれぞれに挿通される。

また、トップカバー２の両端には、電池セルと嵌合用の側壁３３ａ〜３３ｂが形成される。さらに、トップカバー２の長手方向の第１のホルダ２３側に突出する面には、第１のホルダ２３との嵌合時に用いられる係止用の孔３４が複数設けられている。

＜第１のホルダ＞
第１のホルダ２３は、トップカバー２と嵌合し、第１のホルダ２３とトップカバー２との間に設けられた回路基板２１をトップカバー２に固定する樹脂成型部品である。第１のホルダ２３の両端部には、トップカバー２に対向する方向に貫通する２つの位置決め用の孔３２ａ〜３２ｂが設けられている。

第１のホルダ２３とトップカバー２との嵌合時には、この孔３２ａ〜３２ｂのそれぞれに対して、トップカバー２の２つの軸３１ａ〜３１ｂがそれぞれ挿通される。第１のホルダ２３の長手方向において、タブ２２ａ〜タブ２２ｂと対向した位置に、タブ２２ａ〜タブ２２ｂが通ることができる幅を有する２つの切り欠き部３５ａ〜３５ｂが設けられている。

さらに、この２つの切り欠き部３５ａ〜３５ｂの幅は、後述の第２のホルダの板状の突出部の幅より大きいものとされている。また、第１のホルダ２３には、トップカバー２との嵌合時に用いられる複数のフック３６が設けられている。このフック３６は、第１のホルダ２３の長手方向の中央付近に位置する、トップカバー２側に対向する方向に突出した面上に設けられている。

図６は、第１のホルダ２３とトップカバー２とが嵌合された状態を示す斜視図である。なお、通常は、回路基板２１のタブ２２ａ〜タブ２２ｂに電池セルの電極リード５ａおよび５ｂが接続された状態で、トップカバー２２と第１のホルダ２３とが嵌合される。ここでは説明を簡単にするため、回路基板２１が電極リード５ａおよび５ｂとが接続されていない状態で説明する。

トップカバー２の開放面側から、回路基板２１が収納され、さらに、回路基板２１を覆うように、第１のホルダ２３とトップカバー２とが嵌合されている。回路基板２１は、トップカバー２と第１のホルダ２３との間に配置されている。第１のホルダ２３は、回路基板２１の実装部品と安全保護素子２７や電極リード５ａおよび５ｂなどの導通部品との絶縁を行う機能を有する。

トップカバー２の２つの軸３１ａ〜３１ｂのそれぞれが第１のホルダの位置決め用の孔３２ａ〜３２ｂにそれぞれ挿通されている。トップカバー２の係止用の孔３４に対して、第１のホルダ２３に設けられたフック３６が入り込むことによって、トップカバー２と第１のホルダ２３とが係合されている。

回路基板２１の２つのタブ２２ａ〜２２ｂは、第１のホルダ２３に対向する方向に延出されており、第１のホルダ２３の切り欠き部３５ａ〜３５ｂを通っている。この２つのタブ２２ａ〜２２ｂに、この図では図示しない電極リード５ａおよび５ｂのそれぞれが接続される。第１のホルダ２３は、回路基板２１に対向して配置され、対向面で回路基板２１２を押さえることによって、回路基板２１を固定する。

＜回路基板＞
回路基板２１には、充放電ＦＥＴ（Field Effect Transistor）や、二次電池の監視と充放電制御ＦＥＴの制御を行うＩＣ（Integrated Circuit）を含む保護回路、電池パックを識別するためのＩＤ抵抗、外部と接続するためのコネクタ等がマウントされている。また、回路基板２１には、例えば３個の接点部が設けられている。

充放電制御ＦＥＴおよび充放電制御ＦＥＴの制御を行うＩＣを含む保護回路は、二次電池の電圧を監視し、４．３Ｖ〜４．４Ｖを超えると充放電制御ＦＥＴをオフし、充電を禁止する。さらに二次電池の端子電圧が放電禁止電圧以下まで過放電し二次電池電圧が放電禁止電圧を下回ると放電制御ＦＥＴをオフし、放電を禁止する。

＜安全保護素子＞
安全保護素子２７は、電池が高温となった場合に電池の電流回路を遮断し、電池セルの熱暴走を防止する部品で、例えば、ＰＴＣ素子、ヒューズ、サーミスタ等である。ＰＴＣ素子は、電池セルと直列に接続され、電池の温度が設定温度に比して高くなると、電気抵抗が急激に高くなって電池に流れる電流を実質的に遮断する。ヒューズや、サーミスタも電池素子と直列に接続され、電池の温度が設定温度より高くなると、電池に流れる電流を遮断する。

＜第２のホルダ＞
第２のホルダ２４は、第１のホルダ２３に対向して、トップカバー２に収納される。第２のホルダ２４は、トップカバー２と嵌合する樹脂成型部品である。第１のホルダ２３と第２ホルダ２４との間には、安全保護素子２７が配置される。回路基板２１と電池セルとを導通する導通部材である電極リード５ａ〜５ｂ、電極リード５ａ〜５ｂに接続されるタブ２２ａ〜２２ｂおよび安全保護素子２７は、第２のホルダ２４に覆われている。これにより、電極リード５ａ〜５ｂ、タブ２２ａ〜２２ｂおよび安全保護素子２７と、電池セルとの絶縁を確実に行うことができる。また、第２のホルダ２４は、第１のホルダ２３に対向する方向に延出した板状の突出部３９ａ〜３９ｂを有する。

図７は、第２のホルダ２４をトップカバー２に収容された状態を示す斜視図である。第２のホルダ２４は、第１のホルダ２３を覆うように、トップカバー２に収容される。トップカバー２の２つの軸３１ａ〜３１ｂのそれぞれが、第２のホルダ２４の２つの位置決め用の孔３７ａ〜３７ｂにそれぞれ挿通し、第２のホルダ２４がトップカバー２に組み入れられる。

第２のホルダ２４の板状の突出部３９ａ〜３９ｂは、切り欠き部３５の幅より小さい幅を有し、第２のホルダ２４をトップカバー２に組み入れた状態では、切り欠き部３５ａ〜３５ｂに入り込み、トップカバー２の上面側のタブ２２ａ〜２２ｂの露出部および安全保護素子２７の露出部を覆う。これにより、絶縁を確実に行うことができる。

また、トップカバーアッシーが電池セルに収納された状態では、第２のホルダ２４は、電池セル（図７では図示省略）の端面に対向し、第２のホルダ２４の電池セルに対向する側の面と、電池セルの端面とが、面と面とで接触する。これにより、第２のホルダ２４は、第１のホルダに対向する方向に押圧される。第２のホルダ２４は、第１のホルダと対向面同士が接触し、電池セル面からの押圧力を、第２のホルダ２４を介して、第１のホルダ２３に均等に伝える。これにより、回路基板２１の固定がより安定化される。

このように第２のホルダ２４は、安全保護素子２７、タブ２２ａ〜２２ｂなどの導通部品と電池セルとを絶縁する機能を有する。また、電子セルによるバックアップ力を第１のホルダ２３に均等に伝え、回路基板２１をより強固に固定する機能を有する。

＜従来の構造との差異＞
ここで、本願発明の理解を容易にするため、従来のトップカバーアッシーの構成例を挙げ、従来のトップカバーアッシーの構成と、第１の実施の形態の電池パックのトップカバーアッシーの構成との差異点について述べる。

図８は、従来のトップカバーアッシーの構成を示す分解斜視図である。従来のトップカバーアッシーは、トップカバー３０１と、回路基板３０２と、タブ３０３ａ〜３０３ｂと、ＰＴＣ素子３０５と、絶縁テープ３０６と、ホルダ３０７とから構成されている。

絶縁テープ３０６は、タブ３０３ａ〜３０３ｂなどの導通部材が露出する部分やＰＴＣ素子３０５に貼り付けされ、これにより電池セル等との絶縁を行っている。トップカバー３０１とホルダ３０７との間に回路基板３０２が配置される。ホルダ３０７とトップカバー３０１とが嵌合される。

図８に示す構成の従来のトップカバーアッシーでは、トップカバー３０１に収容されるホルダ３０７が１つとされており、導通部材が露出している部分に絶縁テープ３０６を配置することによって絶縁を行っていた。

しかしながら、図８に示す構成では以下の問題点があった。絶縁テープ３０６の貼りずれによって絶縁不良が発生するおそれがある。絶縁テープ３０６の貼り付けは、手作業で行われるため、作業のばらつきによっては絶縁不良のものが多数発生してしまう。また、複数の絶縁テープ３０６を正確に貼る必要があるので生産効率が悪い。

これに対して、第１の実施の形態による電池パックでは、回路基板２１を固定する第１のホルダ２３に加えて、さらに絶縁機能を有する第２のホルダ２４を設ける構造としている。また、第２のホルダ２４の面を、電池素子４の端面に接触させることによって、電池セルによるバックアップ力を、第２のホルダ２４を介して第１のホルダ２３に均等に伝えることができるので、回路基板２１をより強固に固定することができる。

すなわち、第２のホルダ２４を電池セルの端面に当てることで、図８に示す従来の構造のものより、回路基板２１の固定力を向上することができる。また、第２のホルダ２４は、第１のホルダ２３と第２のホルダ２４との間に挟持される安全保護素子２７などの部材を固定する機能も有する。

また、この発明の第１の実施の形態による電池パックは、以下の優れた効果も有する。この電池パックではトップカバー２に設けられた軸３１ａ〜３１ｂに、第１のホルダ２３の位置決め用の孔３２ａ〜３２ｂおよび第２のホルダ２４の位置決め用の孔３７ａ〜３７ｂが挿通される。そして、トップカバー２、第１のホルダ２３および第２のホルダ２４が一軸上に物理的に拘束される。これにより、トップカバー２、第１のホルダ２３および第２のホルダ２４の位置関係が崩れることがない。

また、第１のホルダ２３および第２のホルダ２４をトップカバー２に組み入れる工程は、軸に孔を通すという非常に単純な作業なので、電池パックの組み立て工程を単純化、簡略化でき、さらに作業速度も向上することができる。さらに絶縁テープ３０６を用いた絶縁のように貼りずれによる絶縁不良が起こらないので、作業のばらつきによる不良品の発生を削減することができる。さらに、従来の構造で行われていた、絶縁テープ３０６の貼り付け等の不安定な作業を省略することによる作業員の削減効果もある。

＜ボトムカバー＞
ボトムカバー３は、電池パックのボトム側の端面に設けられる樹脂成型カバーである。ボトムカバー３は、電池セルを外装材で包むことにより形成される外装材の開口部に嵌合され、熱融着等で電池セルに接着される。

次に、この発明の第１の実施形態による電池パックの製造方法について説明する。

＜電池素子作製工程＞
まず、例えば、ゲル電解質層が両面に形成された正極および負極と、セパレータとを、負極、セパレータ、正極、セパレータの順に順次積層し、この積層体を平板の芯に巻き付けて、長手方向に多数回巻回して巻回型の電池素子４を作製する。

＜外装材被覆工程＞
次に、例えば予め深絞成形により、電池素子４を入れるための収納部１５を軟質ラミネート材１ａに成形する。この際、図３Ａに示すように、軟質ラミネート材１ａの収納部１５は、例えば、中心位置に対してやや右側にずれた位置に形成する。そして、電池素子４を軟質ラミネート材１ａに形成された収納部１５内に収納する。

次に、図３Ａに示すように、硬質ラミネート材１ｂを、軟質ラミネート材１ａに対してやや右側にずれた位置に積層する。これにより、軟質ラミネート材１ａおよび硬質ラミネート材１ｂが積層された状態では、図３Ａに示すように、軟質ラミネート材１ａのみが位置する左側領域と、硬質ラミネート材１ｂのみが位置する右側領域とが生じる。

このように位置をずらしているのは、以下の理由からである。後述するが、収納部１５の底面外側に軟質ラミネート材１ａおよび硬質ラミネート材１ｂの端部を折り込んだ後、軟質ラミネート材１ａのポリプロピレン層と硬質ラミネート材１ｂのポリプロピレン層とが、ある程度の幅でもって接着されるようにするためである。

次に、図３Ａに示すような配置関係の状態で、収納部１５の開口の周辺の４辺を減圧しながら熱溶着する。この場合、ポリプロピレン層同士が重なっている部分全体を熱溶着するようにしても良い。このようにして、収納部１５の周囲を熱溶着することにより、電池素子４が封止される。

次に、図３Ａに示すように、収納部１５の底面の外側に、所定の形状とした熱溶着シート１５ａを設ける。熱溶着シート１５ａは、軟質ラミネート材１ａのナイロン層またはＰＥＴ層同士を加熱することで接着させるための補助的部材である。好ましくは、厚みは、総厚の関係から１０μｍ〜６０μｍ程度で、１００°Ｃ前後の融点のものが用いられる。熱溶着シート１５ａの融点は、電池素子４に対して熱の影響を与えない程度のものが好ましい。

次に、図９に示すように、軟質ラミネート材１ａの収納部１５の底面外側へ向けて、軟質ラミネート材１ａおよび硬質ラミネート材１ｂの両端、すなわち、短辺１３ａ、１４ａおよび１３ｂ、１４ｂを内側に折り込む。そして、軟質ラミネート材１ａおよび硬質ラミネート材１ｂの端部を熱溶着するとともに、収納部１５の底面外側に対して軟質ラミネート材１ａを熱溶着する。これにより、軟質ラミネート材１ａおよび硬質ラミネート材１ｂが、電池素子４が収納された収納部１５を包み込むように閉じた状態で固定される。すなわち、トップ側開口およびボトム側開口が形成される。

図１０に示されるように、電池素子４を包み込んだ状態では、硬質ラミネート材１ｂの短辺１３ｂおよび１４ｂ同士が接するか、または僅かな隙間を介して互いの端面が対向してなる継ぎ目Ｌ１が生じる。また、硬質ラミネート材１ｂの内側には、軟質ラミネート材１ａの短辺１３ａおよび１４ａ同士が接するか、または僅かな隙間を介して互いの端面が対向してなる継ぎ目Ｌ２が生じる。

個
図１０は、軟質ラミネート材１ａの短辺１３ａおよび１４ａ同士が接するか、または僅かな隙間を介して互いの端面が対向する例であるが、軟質ラミネート材１ａの短辺１３ａおよび１４ａ同士がある程度の幅の隙間を介して互いの端面が対向するようにしてもよい。

図１０に示すように、熱溶着シート１５ａの上側に接して、軟質ラミネート材１ａの表面保護層１８ａが位置する。したがって、表面保護層１８ａが熱溶着シート１５ａを挟んだ構造となり、外側から熱を加えることで、表面保護層１８ａ同士を接着することができる。また、軟質ラミネート材１ａおよび硬質ラミネート材１ｂの互いの接着層１６ａおよび接着層１６ｂが対向接触するので、外側から熱を加えることで、これらの接着層１６ａおよび１６ｂを接着することができる。

以上のようにして、樹脂製の箱型のケースを使用することなく、また、両サイドに樹脂製のフレームを配することなく、ラミネート材が外装材を兼ねる電池パックを製造することができる。

＜トップカバー嵌合工程＞
まず図１１を参照してトップカバー２の嵌合工程を簡単に説明する。図１１に示すように、まず、上記工程で作製した電池セルに対して、ステップＳ１１のリードカット工程が行われる。そして、ステップＳ１２のリードに安全保護素子２７を溶接する工程→ステップＳ１３の正極リード５ａを回路基板２１に溶接する工程→ステップ１４の負極リード５ｂを回路基板２１に溶接する工程が行われる。

さらに、ステップ１５のトップカバー２組み込み工程→ステップＳ１６の第１のホルダ２３組み込み工程→ステップＳ１７のリード曲げ工程が行われる。さらにステップＳ１８の第２のホルダ２４組み込み工程→ステップＳ１９のインパルスウェルダー工程→トップカバー２を外装材１の開放面に組み込む、ステップＳ２０の組み込み工程が行われる。以上の一連の工程で、外装材１の開口にトップカバー２が嵌合される。

以下図１２〜図１６を参照しながらトップカバー２の嵌合工程を詳細に説明する。図１２に示すように、所定形状に正極リード５ａおよび負極リード５ｂがカットされた後、負極リード５ｂに対して、安全保護素子２７が例えば抵抗溶接または超音波溶接によって接続される。そして、正極リード５ａとタブ２２ａとが例えば抵抗溶接または超音波溶接によって接続される。また、負極リード５ｂとタブ２２ｂとが例えば抵抗溶接または超音波溶接によって接続される。このとき、回路基板２１の主面が開放面と平行となるように配置される。

次に、図１３に示すように、回路基板２１を覆うように、トップカバー２に回路基板２１を組み込む。このトップカバー２は、例えば、別工程の射出成型によって製造された樹脂モールド品である。なお、トップカバー２の内部には、例えば回路基板２１を水平に保持する保持部が設けられている。また、トップカバー２の上面には、回路基板２１の接点部と対応する位置に３個の開口１７が設けられている。この開口１７を介して接点部が外部に望むことになる。また、トップカバー２の幅は、外装材１のトップ側の開口の高さの内寸より小に選定されている。

次に、図１４に示すように、トップカバー２に対して第１のホルダ２３を組み込む。第１のホルダ２３は、例えば、別工程の射出成型等によって製造された樹脂モールド品である。この第１のホルダ２３の両端には、２つの位置決め用の孔３２ａ〜３２ｂ（この図では図示されない）が設けられている。この２つの孔３２ａ〜３２ｂに、トップカバー２の両端の２つの軸３１ａ〜３１ｂ（この図では図示されない）が挿通される。

また、トップカバー２の係止用の孔３４に対して、第１のホルダ２３に設けられたフック３６が入り込むことによって、トップカバー２と第１のホルダ２３とが係合される。トップカバー２に第１のホルダ２３を組み入れた後、手または治具で電極リード５ａ〜５ｂを折り曲げることによって、矢印Ｒで示すように、トップカバー２を時計方向に９０°回転させる。

次に、図１５に示すように、トップカバー２に対して第２のホルダ２４を組み込む。第２のホルダ２４は、例えば、別工程の射出成型等によって製造された樹脂モールド品である。第２のホルダ２４の両端には、２つの位置決め用の孔３７ａ〜３７ｂが設けられている。この２つの孔３７ａ〜３７ｂに、トップカバー２の両端の２つの軸３１ａ〜３１ｂが挿通される。第２のホルダ２４に設けられた板状の突出部３９ａ〜３９ｂは、タブ２２ａ〜２２ｂおよびこれに接続された電極リード５ａ〜５ｂの露出部分を覆うことによって、この部分の絶縁を行う。

トップカバー２に第２のホルダ２４が組み込まれると、トップカバー２に設けられた軸３１ａ〜３１ｂは、第２のホルダ２４の位置決め用の孔３７ａ〜３７ｂを貫通し、第２のホルダ２４の上方に突出する。

そして、トップカバー２に、第１のホルダ２３および第２のホルダ２４を組み入れた状態において、インパルスウェルダーで軸３１ａ〜３１ｂの先端を溶解する。これにより軸３１ａ〜３１ｂの先端がほぼ半球形状になり、トップカバー２、第１のホルダ２３および第２のホルダ２４が確実に締結される。

次に、図１６に示すように、トップカバー２をトップ側開口に向けて（矢印Ｓ１の方向）に向けて押し込む。これにより、トップ側の開口に対して、トップカバー２が嵌合される。

＜ボトムカバー嵌合工程＞
次に、図１６示すように、ボトムカバー３の側壁を外装材１のボトム側端面の開口に向けて（矢印Ｓ₂の方向）に向けて押し込む。これにより、ボトム側開口に対してボトムカバー３の側壁が嵌合されるとともに、ボトムカバー３の本体によってボトム側開口が覆われる。このボトムカバー３は、例えば、別工程の射出成型等によって製造された樹脂モールド品である。

＜熱溶着工程＞
次に、治具にて全長をおさえ、熱溶着を行う。すなわち、銅等の金属からなるヒーターブロックを外装材１のトップ側の端の近傍に上下から押し当て、トップカバー２の周面と、硬質ラミネート材１ｂの内面の接着層１６ｂとを熱溶着する。また、同様に、ヒーターブロックを外装材１のボトム側の端の近傍に上下から押し当て、ボトムカバー３の周面と、硬質ラミネート材１ｂの内面の接着層１６ｂとを熱溶着するようにしてもよい。

＜樹脂注入工程＞
次に、ボトムカバー３に設けられた貫通孔（図示省略）を介して電池素子４とボトムカバー３との間に溶融樹脂を充填し、固化させる。これにより、ボトムカバー３が電池素子４の端面に接着される。なお、充填される樹脂は、注形時に低粘度状態を有すればよく、特に限定されるものではなく、例えばポリアミド系ホットメルト、ポリオレフィン系ホットメルト、ナイロン、ＰＰ樹脂、ＰＣ樹脂、ＡＢＳ樹脂等を使用することができる。

なお、トップカバー２と電池素子４との間にも溶融樹脂を充填するようにしてもよい。この場合、トップカバー２に対して１または２以上の貫通孔を設けて、この貫通孔から溶融樹脂を注入するようにすればよい。以上の工程により、この発明の第１の実施の形態による電池パックが製造される。

２．第２の実施の形態（電池パックの第２の例）
この発明の第２の実施の形態による電池パックについて説明する。この第２の実施の形態では、より密封性の高い電池セルに第１の実施の形態で説明したトップカバーアッシーを用いるようにしたものである。以下、図面を参照しながら、第２の実施の形態による電池パックについて説明する。なお、第１の実施の形態と共通する部位に対しては同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。

図１７は、この発明の第２の実施形態による電池パックの外観を示す。この電池パックは、硬質ラミネート材５１に後述する発電要素を収容し、両端開口部に樹脂成型カバーであるトップカバー２およびボトムカバー３を嵌合したものである。

図１８は、この発明の第２の実施形態による電池パックの構成を示す分解図である。図１８に示すように、この電池パックは、電池素子４が軟質ラミネート材５２で外装された発電要素５３と、発電要素５３から導出された電極リード５ａ〜５ｂに接続される回路基板２１と、トップカバー２およびボトムカバー３等から構成されている。発電要素５３は硬質ラミネート材５１で被覆されて電池セルとされている。

第１の実施の形態による電池パックと同様、トップカバー２には、第１のホルダ２３が嵌合され、第１のホルダ２３とトップカバー２との間には、回路基板２１が配置される。さらに、第１のホルダ２３に対向して、第２のホルダ２４が組み入れられ、第１のホルダ２３と第２のホルダ２４との間に安全保護素子２７が配置される。ボトムカバー３は、第１の実施の形態と同様、電池パックのボトム側の端部に設けられ、硬質ラミネート材５１の開口部に嵌合される。

＜トップカバー、第１のホルダ、第２のホルダ、回路基板、安全保護素子、ボトムカバー＞
トップカバー２、第１のホルダ２３、第２のホルダ２４、回路基板２１および安全保護素子２７、並びにボトムカバー３は、第１の実施の形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。

＜電池セル＞
電池セル５４は、電池素子４が軟質ラミネート材５２で外装された発電要素５３と、発電要素５３を被覆する硬質ラミネート材５１とから構成されている。

＜発電要素＞
電池素子４は、第１の実施の形態と同様であるので詳細な説明を省略する。

＜軟質ラミネート材＞
軟質ラミネート材５２は、電池素子４を外装して内部への水分の浸入防ぐ機能を有するものであり、深絞成形等により電池素子４を収納するための収納部が設けられている。軟質ラミネート材５２は、第１の実施形態で説明した軟質ラミネート材１ａと同様のものを用いることができる。

＜硬質ラミネート材５１＞
硬質ラミネート材５１は、電池素子４が軟質ラミネート材５２で外装された発電要素５３をさらに外装するものであり、曲げた後の形状を維持し、外部からの変形に耐えることができるものである。

図１９は、硬質ラミネート材５１の構成を示す断面図である。図１９に示すように、硬質ラミネート材５１は、第１の接着層５１ａ、第２の接着層５１ｂ、金属層５１ｃ、表面保護層５１ｄを順次積層した、防湿性、絶縁性を有する積層構造を有する。

金属層５１ｃは、硬質の金属材料が用いられ、アルミニウム、ステンレスあるいは銅、チタン、ブリキ、トタン、ニッケルメッキを施した鉄等を材料として適宜用いることができる。中でも、アルミニウム（Ａｌ）およびオーステナイト系ステンレスが最も好適であり、特に３００３Ｈ１８、３００４Ｈ１８、１Ｎ３０Ｈ１８等のＪＩＳ規格に基くアルミニウム、もしくはＳＵＳ３０４等のＪＩＳ規格に基くステンレスを用いるのが好ましい。

表面保護層５１ｄは、第１の実施の形態で説明した表面保護層１８ａと同様の材料を用いることができる。第２の接着層５１ｂは、第１の実施形態の接着層１６ｂと同様の材料を用いることができる。

第１の接着層５１ａは、別に接着用部材を設けることなく、軟質ラミネート材５２で外装された発電要素５３と硬質ラミネート材５１とを接着するためのものである。第１の接着層５１ａとしては、軟質ラミネート材５２の表面保護層として用いられるＮｙ，ＰＥＴ、ＰＥＮ等との接着性に優れ、その溶融温度が電池素子４に影響を与えない程度である樹脂材料が用いられる。また、第１の接着層５１ａは、第２の接着層５１ｂに用いる材料よりも低い融点の樹脂材料を用いることができる。

第１の接着層５１ａとして、具体的には、エチレンビニルアルコール樹脂（ＥＶＡ）、酸変成したポリプロピレン、エチレン酢酸ビニルコポリマー、エチレンアクリル酸コポリマー、アクリル酸エチルコポリマー、アクリル酸メチルコポリマー、メタクリル酸コポリマー、メタクリル酸メチルコポリマー、ポリアクリロニトリル、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、アイオノマーが使用可能であり、これらから複数種類選択して用いることも可能である。第１の接着層５１ａは、これら材料をフィルム状として貼り合せる方法、熱により溶融した樹脂材料（ホットメルト樹脂）を塗布し、冷却する方法、ホットメルト樹脂を溶剤で希釈し、塗布後、溶剤を乾燥させる方法等を用いることができる。

このような硬質ラミネート材５１において、第１の接着層５１ａは、１μｍ〜５μｍ程度の厚さで設けられる。また、金属層５１ｃは、電池パックの最外装に用いて電池パックの強度を保持するという機能を有することから、５０μｍ〜１００μｍ程度の厚さで用いられる。また、表面保護層５１ｄは９μｍ〜１５μｍ程度、第２の接着層５１ｂは２５μｍ〜３５μｍ程度の厚さで用いられる。

第２の接着層５１ｂは、後にトップカバー２およびボムカバー３を熱溶着する際に溶着層として用いられる。このため、トップカバー２およびボトムカバー３と接着性のよい樹脂材料が選択される。また、第２の接着層５１ｂは、硬質ラミネート材５１を発電要素５３に接着する際のクッション機能も有する。すなわち、発電要素５３の外装材である軟質ラミネート材５２と、硬質ラミネート材５１を、第１の接着層５１ａを介して熱溶着する際、ラミネートフィルムそれぞれが表面に微細な凹凸を有していることから接着性に優れない場合が生じる。２５μｍ〜３５μｍ程度の厚さを有する第２の接着層５１ｂが設けられていることにより、第２の接着層５１ｂがクッションの役割を果たし、表面の微細な凹凸を有するラミネートフィルム同士を良好に接着させることができる。

＜電池パックの製造方法＞
この発明の第２の実施の形態による電池パックの製造方法について説明する。

＜電池素子作製工程＞
電池素子４は、第１の実施形態と同様の工程により作製することができるため、詳細な説明を省略する。

＜発電要素作製工程＞
第１の実施形態と同様にして作製された電池素子４を、軟質ラミネート材５２にて外装し、成型することにより、図２０で示すような発電要素５３を作製する。

図２１に示すように、軟質ラミネート材５２は深絞成形により凹部５２ａを形成し、この凹部５２ａに電池素子４を収容した後、軟質ラミネート材５２を折り返して軟質ラミネート材５２が凹部５２ａの開口部を覆うようにする。次いで、電池素子４の周辺部の、折り返し辺を除く三辺を減圧下で熱溶着することにより封止する。次いで、折り返し辺および電極リード５が延出された辺を除く２辺を折り返して、発電要素５３とする。

＜電池セル作製工程＞
このようにして作製した発電要素５３を硬質ラミネート材５１で外装し、電池セル５４を作製する。まず、図２２Ａに示すように、発電要素５３の底面部に硬質ラミネート５１を載置した後、発電要素５３を包みこむようにして硬質ラミネート材５１を曲げ、発電要素５３の上面で硬質ラミネート材５１の端部が合うように外装する。次に、発電要素５３の上面および底面からヒーターブロックをあて、第１の接着層５１ａの樹脂材料が溶融する程度の温度で加圧しながら加熱する。第１の接着層５１ａの樹脂材料は溶融されて接着剤となり、硬質ラミネート材５１と発電要素５３とを接着する。これにより、断面を図２２Ｂに示す電池セル５４が作製される。

ヒーターブロックの温度は第１の接着層５１ａの樹脂材料により変化するが、第１の接着層５１ａの樹脂材料の溶融温度以上であり、第２の接着層５１ｂに用いた樹脂材料の溶融温度よりも低い温度とする。これにより、第２の接着層５１ｂの樹脂材料を溶融させることなく、第１の接着層５１ａの樹脂材料のみを溶融させ、接着することができる。

また、加熱温度が１２０℃を超える場合、電池素子４に影響を与えることが考えられる。例えば電池素子４に用いられるセパレータ５３ａおよび５３ｂは、ポリエチレン（ＰＥ）を用いることが多いが、ＰＥの融点が１２０℃程度であることから安全性や電池機能の低下を引き起こすことが考えられる。これより、ヒーターブロックの温度は、１１０℃程度を上限として加熱する。

＜トップカバー嵌合工程＞
トップカバー２は、回路基板２１を収容し、第１のホルダ２３および第２のホルダ２４、安全保護素子２７を組み込んだ状態で電池セル５４のトップ側の開口面に嵌合される。トップカバー嵌合工程は、第１の実施の形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。

硬質ラミネートフィルム５１と発電要素５３とを接着する際に加熱され、溶融した第１の接着層５１ａは、トップカバー２が嵌合される際にトップカバー２の側壁で押され、電池セル５４の奥に移動する。上述のとおり、第１の接着層５１ａには第２の接着層５１ｂに比して低い溶融温度の樹脂材料が用いているため、硬質ラミネートフィルム５１と発電要素５３との接着の際には、第１の接着層５１ａのみが溶融することになる。このため、トップカバー２と接着するために用いる第２の接着層５１ｂを移動させることなく、第１の接着層５１ａを移動させることができ、第２の接着層５１ｂと、トップカバー２とが対向した状態で嵌合させることができる。

＜ボトムカバー嵌合工程＞
ボトムカバー３は、第１の実施形態と同様の工程で嵌合することができる。なお、このとき、上述のトップカバー２の場合と同様に、溶融した第１の接着層５１ａがボトムカバー３で押されて電池セル５４の奥に移動するため、第２の接着層５１ｂとボトムカバー３とが対向した状態で嵌合させることができる。

＜熱溶着工程＞
熱溶着は、第１の実施形態と同様の工程で行うことができる。このとき、ヒータヘッドの温度は、電池セル作製工程時よりも高く、第２の接着層５１ｂの樹脂材料の溶融温度以上となるように設定する。これにより、硬質ラミネート材５１を発電要素に接着する際には溶融しなかった第２の接着層５１ｂが溶融し、トップカバー２およびボトムカバー３と第２の接着層５１ｂとが溶着される。以上の工程により、この発明の第２の実施の形態による電池パックが製造される。

以下実施例によりこの発明を説明する。本願発明者は、第１の実施の形態および第２の実施の形態で説明した第２のホルダ２４を設けることによって回路基板２１をバックアップする効果が向上する効果を確認する試験を行った。

図５に示す構成のトップカバーアッシーおよび図８に示す構成の従来のトップカバーアッシー用いて図１に示す構成の電池パック（第１の実施の形態による電池パック）を作製した。トップカバアッシーを図５に示す構造としたものを実施例１の電池パックとし、トップカバーアッシーを図８に示す構造としたものを比較例１の電池パックとして以下に説明する試験を行った。

（基板バックアップ効果の確認試験）
端子面加重時の基板のひずみ量を見ることで、バックアップ効果を確認した。図２３および図２４を参照しながら、確認試験について説明する。

図２３に示すようにプッシュゲージ９４の荷重値を確認しながら、トップカバー９２の開口部から露出した端子９６〜９８に１から５（Ｎ）まで継続的に荷重をかけた。図２４において、（−）端子９６の点ａ〜ｃ、（ＴＨ）端子９７の点ｄ〜ｆ、（＋）端子９８の点ｊ〜ｈに示すように、１端子あたり３箇所を測定し、各端子の各点の変異量をダイヤルゲージ９５から読み取った。

図２５および図２６に、試験結果をまとめたグラフを示す。図２５に示すグラフは、比較例１の電池パックの試験結果をまとめたグラフである。図２５において、線１０３は、（−）端子９６の点ａ〜ｃのそれぞれの変異量の平均値を、荷重値に対してプロットしたものである。線１０２は、（Ｔｈ）端子９７の点ｄ〜ｆのそれぞれの変異量の平均値を、荷重値に対してプロットしたものである。線１０１は、（＋）端子９８の点ｊ〜ｈのそれぞれの変異量の平均値を、荷重値に対してプロットしたものである。

図２６は、実施例１の電池パックの試験結果をまとめたグラフである。図２６において、線１０４は、（−）端子９６の点ａ〜ｃのそれぞれの変異量の平均値を、荷重値に対してプロットしたものである。線１０６は、（Ｔｈ）端子９７の点ｄ〜ｆのそれぞれの変異量の平均値を、荷重値に対してプロットしたものである。線１０５は、（＋）端子９８の点ｊ〜ｈのそれぞれの変異量の平均値を、荷重値に対してプロットしたものである。

図２５に示すグラフと図２６に示すグラフとを比較すると、実施例１では、第１のホルダ２３が、第２のホルダ２４によって全面でバックアップされる構造となっているため、回路基板を平均的に押さえることができ、３端子とも安定した変位量となることが確認された。

また、図５に示す構成のトップカバーアッシーおよび図８に示す構成の従来のトップカバーアッシー用いて図１７に示す構成の電池パック（第２の実施の形態による電池パック）を作製した。トップカバアッシーを図５に示す構造としたものを実施例２の電池パックとし、トップカバーアッシーを図８に示す構造としたものを比較例２の電池パックとして、実施例１および比較例１の電池パックと同様の試験を行った。その結果、実施例１および比較例１の電池パックで行った試験と同様の結果が確認された。すなわち、実施例２では、第１のホルダ２３が、第２のホルダ２４によって全面でバックアップされる構造となっているため、回路基板を平均的に押さえることができ、３端子とも安定した変位量となることが確認された。

３．他の実施の形態（変形例）
この発明は、上述したこの発明の実施形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

例えば、この発明は第１の実施の形態による電池パックおよび第２の実施の形態による電池パックに限定されるものではない。例えば、外装材は、例えば、開口を有する外装材に電池素子を収納した構成を有する電池パックであれば、この発明を適用することができる。

電池素子の構造は、第１の実施の形態による電池パックおよび第２の実施の形態による電池パックで説明した電池素子に限定されるものではない。例えば、正極、ポリマー電解質および／またはセパレータ、負極を積層した積層体を電池素子として用いてもよい。

また、勿論、ポリマー電解質を用いない構成の電池素子、例えば、正極および負極と、正極および負極の間に配置されたセパレータとを捲回した構造の電池素子を用いてもよい。この電池素子をラミネートフィルムなどの外装材に収納して、液状の電解液を注液し、電池素子を液状の電解液に浸すように構成した電池パックに対しても適用できる。

１・・・外装材
２・・・トップカバー
４・・・電池素子
５ａ〜ｂ・・・電極リード
２１・・・回路基板
２２ａ〜ｂ・・・タブ
２３・・・第１のホルダ
２４・・・第２のホルダ
２７・・・安全保護素子
３１ａ〜３１ｂ・・・軸
３９ａ〜３９ｂ・・・板状の突出部

Claims (10)

1. 電池素子と、
   該電池素子が収納される外装材と、
   該外装材の開口を塞ぐカバーと、
   該カバーに収容され、上記電池素子と導通部材によって接続される回路基板と、
   該回路基板に対向して上記カバーに収容される第１のホルダと、
   該第１のホルダと対向して上記カバーに収容され、上記導通部材を覆う第２のホルダと
   を有する電池パック。
2. 上記カバーは、上記第１のホルダに対向する面から上記第１のホルダ側に延出された軸を有し、
   上記軸は、上記第１のホルダに設けられた位置決め用の孔および上記第２のホルダに設けられた位置決め用の孔に挿通された
   請求項１記載の電池パック。
3. 上記第２のホルダは、上記電池素子の端面によって上記第１のホルダ側に押圧され、
   上記第１のホルダは、上記第２のホルダによって上記回路基板側に押圧された
   請求項１記載の電池パック。
4. 上記第２のホルダの上記第１のホルダに対向する側に突出した面によって、上記導通部材が覆われた請求項１記載の電池パック
5. 上記カバーは、上記軸を複数本有する請求項２記載の電池パック。
6. 上記カバーは、上記第１のホルダに対向する面の両端部に上記軸を有する請求項２記載の電池パック。
7. 上記第１のホルダは、上記リードおよび上記リードと上記回路基板との導通部材が通る切り欠き部を有し、
   上記第２のホルダの上記面は、上記切り欠き部に入り込む板状の突出部の板面である
   請求項４記載の電池パック。
8. 上記導通部材として、安全保護素子が上記第１のホルダと上記第２のホルダとの間に挟持された
   請求項１記載の電池パック。
9. 上記カバーは、電池パックのトップ側の端部に設けられたトップカバーである
   請求項１記載の電池パック。
10. 上記外装材は、軟質ラミネート材および硬質ラミネート材から構成された
    請求項１記載の電池パック。

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