JP4706823B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、ケース内に電池セルが収容されてなる電池パックに関する。

電池ケース内に、１次電池又は２次電池と、配線回路基板とを収容した電池パックが使用されている。このような電池パックにおいては、電池セルから電解液が漏液すると、配線回路基板の配線が腐食して導通不良が生じたり、あるいは逆にショートが発生する虞がある。そこで、電解液が漏液した場合でも、腐食やショートの問題が生じないように、電池パック内で電池と接触する位置又は近接した位置に、電解液を吸液することができる吸液部材を配置することが提案されている（特許文献１）。この吸液部材としては、不織布、吸液性樹脂、多孔性プラスチック、不織布や多孔性プラスチックに吸液性樹脂を含浸させたもの等が用いられ、これらは、電池ケース内で電池セル同士の間隙を埋めるように載置されるか、あるいは粘着剤を用いることにより、若しくは吸液部材自体の粘着性により、配線回路基板の非回路部や電池ケース壁面に貼付される。

特開２００１−３５１５８８号公報

しかしながら、電池セル同士の間隙を埋めるように吸液部材を載置する場合には、電池セルの交換時に吸液部材も取り出し、再度嵌め込まなくてはならない。また、粘着剤や吸液部材自体の粘着性で吸液部材を電池ケース壁面や基板に貼付する場合には、吸液部材が電解液を吸液して膨潤する際に、その膨潤力が、ケース壁面や基板と吸液部材との貼付面に対して剥離力として作用する。そのため、吸液部材が電池ケース壁面や基板の所定の部位からはずれ、回路部などの望ましくない位置に移動するおそれがあった。

これに対しては、隔壁などで吸液部材の移動を規制するという対策が講じられているが、設計上の制約となっていた。

そこで、本発明は、吸液部材を収容した電池パックにおいて、吸液部材が電解液を吸液し、膨潤した後においても、所期の設置場所に留まるようにすることを目的とする。

本発明者らは、吸液部材を電池ケース壁面や基板に直接的に貼付することなく、電池ケース壁面若しくは配線回路基板上に保持部材で形成した間隙に膨張可能に緩嵌するか、あるいは吸液部材として、非吸液性の多孔質支持体に部分的に吸液剤を担持させたものを使用し、その多孔質支持体の吸液剤の非担持部分を電池ケース内壁又は配線回路基板に固定すると、電池セルから漏液した電解液の吸液により吸液部材が膨張しても、吸液部材は回路部等の望ましくない位置に移動することなく、所期の設置位置に留まることを見出した。

即ち、本発明は、第１の発明として、電池ケース内に、電池セル、配線回路基板、及び電池セルから漏液した電解液の吸液部材が収容されている電池パックにおいて、吸液部材が、非吸液性の保持部材によって電池ケース内壁若しくは配線回路基板上に形成された間隙に膨張可能に緩嵌されている電池パックを提供する。

また、第２の発明として、電池ケース内に、電池セル、配線回路基板、及び電池セルから漏液した電解液の吸液部材が収容されている電池パックにおいて、吸液部材が、非吸液性の多孔質保持部材に部分的に担持させた吸液剤からなり、多孔質保持部材が吸液剤の非担持部分で電池ケース内壁又は配線回路基板に固定されている電池パックを提供する。

本発明の電池パックは、電池ケース内に電解液の吸液部材が収容されているので、電池セルから電解液が漏液した場合に、吸液部材で電解液を吸収し、電解液の漏液による導通不良やショートを防止することができる。

この吸液部材は、第１の本発明では、保持部材によって電池ケース内壁若しくは配線回路基板上に形成された間隙に緩嵌されている。したがって、粘着剤で吸液部材を電池ケース内壁や配線回路基板上の所期の設置場所に直接的に貼付することが不要となり、吸液部材が電解液の吸液により膨潤した場合に吸液部材の貼付面が電池ケース内壁や配線回路基板から外れるという問題が解消され、吸液部材は所期の設置場所に安定的に保持され、配線回路基板の安全性が向上する。

また、第２の本発明では、吸液部材は、非吸液性の多孔質保持部材に部分的に担持させた吸液剤からなり、多孔質保持部材が吸液剤の非担持部分で電池ケース内壁又は配線回路基板に固定されているので、吸液剤が電解液の吸液により膨潤しても、吸液剤を担持していない部分の多孔質保持部材は膨張せず、その部分での多孔質保持部材の固定が外れることはない。よって、吸液部材の膨潤により吸液部材が所期の位置から外れるという問題を解消でき、配線回路基板の安全性を向上させることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等の構成要素を表している。

図１Ａは、第１の本発明の一実施例の電池パック１Ａの斜視図、図１Ｂは電池パックから電池ケースと電池セルを取り外した配線回路基板付近の斜視図、図１Ｃは配線回路基板付近の断面図である。

この電池パック１Ａは、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）等の絶縁性樹脂からなる電池ケース２内に、アルカリ電池等の１次電池、又はリチウム電池若しくはリチウムイオン電池等の２次電池の電池セル３と配線回路基板４を収容したものである。配線回路基板４からは、該配線回路基板４の回路と電池セル２の電極端子とを接続するリード５が起立している。

配線回路基板４上には、電解液の非吸液材料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート等から形成された、メッシュあるいは不織布等の液透過性材料からなる、ほぼ平板状の保持部材１０Ａが設けられている。この保持部材１０Ａは、その中央部の突出した支持部１１で配線回路基板４に固定されている。なお、この固定は、嵌め込み、接着剤による接合等により行われ、着脱自在としてもよい。

保持部材１０Ａと配線回路基板４との間には間隙１２が形成され、この間隙１２に吸液部材１３Ａが緩嵌されている。間隙１２の高さｈは、特に制限されないが、例えば、電池パック１Ａの大きさが２０ｍｍ程度である場合、通常、０．７〜１ｍｍとすることが好ましい。

吸液部材１３Ａとしては、電解液の吸液性繊維からなる不織布、多孔質プラスチック、吸液性樹脂、不織布若しくは多孔質プラスチックに吸液剤を担持させたもの等を使用することができ、特に、不織布若しくは多孔質プラスチックに吸液剤を担持させたものとしては、不織布や多孔質プラスチックの全体に吸液剤を担持させたものが好ましい。

ここで、吸液剤としては、吸着型、ゲル化型、自己膨潤型等の各種高分子材料が使用される。より具体的には、ポリアクリル酸塩系樹脂、デンプン−グラフト共重合体、ポリアクリルアミド系樹脂、イソブチレン−マレイン酸系樹脂等の吸水性樹脂、長鎖アルキルアクリレート架橋体、ポリノルボルネン等の吸油性樹脂、特に、リチウムイオン電池で非水溶媒として用いられるプロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート等を良好に吸収する重合体をあげることができる。このような重合体としては、ベンジルアクリレート、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、イミドアクリレート、アクリロイルモルフォリン、フェノキシエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート又はフェノキシポリエチレングリコールアクリレート等のモノマー成分と、架橋剤としての多官能モノマー成分（例えば、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート（エチレンオキサイド付加モル数（ｎ）＝１４）、ビスフェノールＡジアクリレート、フェニルグリシジルエーテルアクリレート、フェニルグリシジルエーテルアクリレート、ヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー等）とを紫外線照射により重合させたものをあげることができる。

吸液部材１３Ａの形状は、保持部材１０Ａの支持部１１に対応する部分がくり抜かれたシート状とし、そのくり抜き部分に保持部材１０Ａの支持部１１を差し込み、保持部材１０Ａを配線回路基板４に固定することにより、吸液部材１３Ａの設置位置が規制されるようにすることが好ましい。このように吸液部材１３Ａを設置すると、電池パック１Ａの使用中に電池セル３から電解液が漏液し、それを吸液部材１３Ａが吸液しても、吸液部材１３Ａの膨潤は図１Ｃに矢印で示した方向に起こり、吸液部材１３Ａの膨潤力が保持部材１０Ａの固定部分の剥離力として作用することはなく、吸液部材１３Ａの設置位置が大きくずれることはない。したがって、吸液で膨潤した吸液部材１３Ａが、電池セル３内の望ましくない位置にずれることを防止できる。

なお、吸液部材１３Ａは、上述のように保持部材１０Ａと配線回路基板４の間の間隙１２で緩嵌する限り、必要に応じて粘着剤で、あるいは吸液部材自体の粘着性により、保持部材１０Ａに貼付してもよい。

本発明の電池パックは、種々の態様をとることができる。例えば、図２Ａは、異なる態様の電池パック１Ｂの配線回路基板付近の斜視図であり、図２Ｂはその断面図である。

この電池パック１Ｂは、保持部材１０Ｂとして、２枚の平板が対向し、中央の支持部１１でこれらが保持されるようにした、断面が扁平なエ字型のものを使用し、この保持部材１０Ｂの上下の平板の間隙１２に矩形のシート状又は板状の吸液部材１３Ａを配置したものである。この保持部材１０Ｂは、電池パック１Ｂ内で、配線回路基板4上にちょうど載置される大きさを有しており、保持部材１０Ｂと配線回路基板４とは、固定されていないが、必要により接着剤等で固定してもよい。

この電池パック１Ｂによっても、その使用中に電池セルから電解液が漏液し、それを吸液部材１３Ａが吸液すると、吸液部材１３Ａは図２Ｂに矢印で示したように膨潤するが、吸液部材１３Ａの設置位置が大きくずれることはない。したがって、吸液で膨潤した吸液部材１３Ａが、電池セル3に対して望ましくない位置にずれることを防止できる。

図３Ａも本発明の一態様の電池パック１Ｃの配線回路基板付近の斜視図であり、図３Ｂはその断面図である。

この電池パック１Ｃは、保持部材１０Ｃとして、電解液の非吸収材料からなるシート状部材を使用し、その中央の支持部１１を接着剤で配線回路基板４に接着したものである。吸液部材１３Ａは、保持部材１０Ｃの支持部１１に対応する部分がくり抜かれた板状又はシート状であり、保持部材１０Ｃと配線回路基板４との間隙１２に保持される。

この電池パック１Ｃにおいても、使用中に電池セルから電解液が漏液し、それを吸液部材１３Ａが吸液すると吸液部材１３Ａは、図３Ｂに矢印で示したように膨潤するが、吸液部材１３Ａの設置位置が大きくずれることはない。したがって、吸液で膨潤した吸液部材１３Ａが、電池セル3内の望ましくない位置にずれることを防止できる。

図４Ａはさらに異なる電池パック１Ｄの配線回路基板付近の斜視図であり、図４Ｂはその上面図及び図４Ｃはその断面図である。この電池パック１Ｄは、保持部材１０Ｄがシート状又は板状の吸液部材１３Ａをその上面と周縁部の三方から囲むように配線回路基板４に接着固定され、吸液部材１３Ａが保持部材１０Ｄと配線回路基板４との間隙１２に緩嵌されるようにしたものである。図４Ｂでドットで塗りつぶした領域は、保持部材１０Ｄの配線回路基板４に対する接着部分を示している。

この電池パック１Ｄでは、吸液部材１３Ａが吸液すると、図４Ｂに矢印で示すように膨潤するが、この電池パック１Ｄによっても吸液部材１３Ａの設置位置が大きくずれることはない。

なお、このように保持部材１０Ｄで吸液部材１３Ａの周縁部を複数方向から囲むことにより吸液部材１３Ａを緩嵌するにあたり、その方向数は３方に限られず、例えば、４方向から囲んでもよい。

図５Ａは、第２の本発明の一実施例の電池パック１Ｅの斜視図、図５Ｂはその電池パック１Ｄから電池ケースと電池セルを取り外した配線回路基板付近の斜視図、図５Ｃは配線回路基板付近の断面図である。

この電池パック１Ｅも電池ケース２内に、電池セル３、配線回路基板４、及び電池セルから漏液した電解液の吸液部材１３Ｂが収容されているが、この吸液部材１３Ｂは、非吸液性の多孔質保持部材１５の面方向に部分的に担持させた吸液剤１４からなり、多孔質保持部材１５のうち、吸液剤１４の非担持部分１６が配線回路基板４に接着剤により固定されている。ここで吸液剤１４としては、前述の吸液部材１３Ａを構成する吸液剤と同様のものを使用することができ、多孔質保持部材１５としては、不織布、多孔質プラスチック等を使用することができる。

非担持部分１６の幅ｗは、多孔質保持部材１５と吸液剤１４の総厚等に応じて定めることができ、通常総厚以上、より具体的には３〜２０ｍｍとすることが好ましい。

この電池パック１Ｄによれば、その使用中に電池セル３から電解液が漏液し、吸液部材１３Ｂの吸液剤１４が吸液しても、多孔質保持部材１５に担持された吸収剤１４は矢印のように膨潤し、多孔質保持部材１５における吸液剤１４の非担持部分１６にはこの膨潤力がほとんど作用せず、多孔質保持部材１５は安定的に配線回路基板４に固定されたままとなる。

図６は、上述の電池パック１Ｅの変形態様の配線回路基板付近の断面図である。この電池パック１Ｆでは、多孔質保持部材１５の面方向には、吸液剤１４の非担持部分１６を設けているが、厚さ方向には、吸液剤１４の非担持部分１６を設けず、多孔質保持部材１５の上下両面から盛り上がるように吸液剤１４を担持させたものである。このように吸液剤１４を担持させても、非担持部分１６があるので、多孔質保持部材１５を安定的に配線回路基板４に固定することができる、
図７も、上述の電池パック１Ｅの変形態様の配線回路基板付近の断面図である。この電池パック１Ｇでは、多孔質保持部材１５に部分的に吸液剤１４を担持させるにあたり、多孔質保持部材１５の面方向だけでなく、厚さ方向にも吸液剤１４の非担持部分１６を設けている。このように厚さ方向にも非担持部分１６を設けると、多孔質保持部材１５が露出している非担持部分１６からも電解液が吸液されるようになる。この場合、多孔質保持部材１５と吸収剤１４の厚さ方向の重なり厚ｄは、両者の結合強度の点から、例えば、１０μｍ以上とすることが好ましい。

図８は、多孔質保持部材１５の厚さ方向に非担持部分１６が形成されるように吸液剤１４を担持させた場合において、その非担持部分１６の表面と配線回路基板４とを粘着剤１７で固定したものである。この電池パック１Ｈのように多孔質保持部材１５の厚さ方向の非担持部分１６を介して多孔質保持部材１５を粘着剤１７で固定すると、吸液剤１４の担持部分を粘着剤１７で配線回路基板４に固定する場合に比して、多孔質保持部材１５の固定を堅固にすることができる。

上述した種々の吸液部材１３Ａ、１３Ｂの設置方法は、電池ケース２の任意の内壁面上で行うことができる。例えば、図１Ａ〜図１Ｃの保持部材１０Ａは、上述のように配線回路基板4上に固定することに代えて、あるいは配線回路基板4上への固定と共に、図１Ａに破線で示すように、電池ケース２の上面内壁に固定し、この保持部材１０Ａと電池ケース２の上面内壁との間の間隙に吸液部材１３Ａを設置してもよい。

本発明は、電池セルから漏液した電解液の吸液部材を備えた電池パックとして有用である。

電池パックの斜視図である。 電池パックの配線回路基板付近の斜視図である。 電池パックの配線回路基板付近の断面図である。 電池パックの配線回路基板付近の斜視図である。 電池パックの配線回路基板付近の断面図である。 電池パックの配線回路基板付近の斜視図である。 電池パックの配線回路基板付近の断面図である。 電池パックの斜視図である。 電池パックの配線回路基板付近の斜視図である。 電池パックの配線回路基板付近の断面図である。 電池パックの配線回路基板付近の斜視図である。 電池パックの配線回路基板付近の上面図である。 電池パックの配線回路基板付近の断面図である。 電池パックの配線回路基板付近の断面図である。 電池パックの配線回路基板付近の断面図である。 電池パックの配線回路基板付近の断面図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ 電池パック
２ 電池ケース
３ 電池セル
４ 配線回路基板
５ リード
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ 保持部材
１１ 支持部
１２ 間隙
１３Ａ、１３Ｂ 吸液部材
１４ 吸液剤
１５ 多孔質保持部材
１６ 多孔質保持部材における吸液剤の非担持部分
１７ 粘着剤

Claims (6)

1. 電池ケース内に、電池セル、配線回路基板、及び電池セルから漏液した電解液の吸液部材が収容されている電池パックにおいて、吸液部材が、非吸液性の保持部材によって電池ケース内壁若しくは配線回路基板上に形成された間隙に膨張可能に緩嵌されている電池パック。
2. 保持部材が板状又はシート状部材であり、その一部が電池ケース内壁又は配線回路基板に接着されている請求項１記載の電池パック。
3. 吸液部材が、電池ケース内壁、配線回路基板及び保持部材と貼着することなく緩嵌されている請求項１又は２記載の電池パック。
4. シート状又は板状の吸液部材の中央部に設けられたくり抜き部分に、保持部材の一部をなす支持部が差し込まれることにより吸液部材が緩嵌されている請求項１〜３のいずれかに記載の電池パック。
5. シート状又は板状の吸液部材の周縁部を少なくとも三方から保持部材が囲むことにより吸液部材が緩嵌されている請求項１〜３のいずれかに記載の電池パック。
6. 電池ケース内に、電池セル、配線回路基板、及び電池セルから漏液した電解液の吸液部材が収容されている電池パックにおいて、吸液部材が、非吸液性の多孔質保持部材に部分的に担持させた吸液剤からなり、多孔質保持部材が吸液剤の非担持部分で電池ケース内壁又は配線回路基板に固定されている電池パック。
   

Images