JPWO2014002950A1 - 電池パック - Google Patents
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Abstract
Description
正極電極と負極電極とをセパレーターを介して積層したリチウムイオン電池等の積層型二次電池を用いた電池パックは、正極、負極の面積を大きくしたり、積層する正極、負極の枚数を増加することで単位電池の容量を大きくすることが容易であるので、充放電容量が大きな電池として好適である。
これらのなかでも扁平状のものは、正極、負極の面積を大きくしたり、積層する正極、負極の枚数を増加することによって単位電池当たりの容量を大きくすることが容易であるので、モーター駆動等の電源用の電池として好適である。
また、扁平状のリチウムイオン二次電池の単位電池は、電池要素をフィルム状外装材で外装することによって、リチウムイオン二次電池の有する高いエネルギー密度を有効に利用することができる。
フィルム外装電池の複数個を収容して相互に導電接続を行って断熱用および緩衝用のシート部材を介して積層し、積層された単位電池をさらに結束部材としてのテープを用いて固定することで、輸送時等の振動によって単位電池がずれる等の問題を抑制することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載のように、単位電池の積層体を単位電池サイズよりも大きい形状のベースプレートに積層して積層体にテープを一周巻き付けて固定することによって、固定は実現できたとしても以下の様な問題があった。
すなわち、単位電池サイズよりも大きい形状のベースプレートからサイズの小さな単位電池へ斜めにテープを巻き付けるので、単位電池の溶着部が変形する結果、長期間の使用時には溶着部の絶縁抵抗の低下、あるいは漏液等が生じるという懸念があった。
本発明は、フィルム外装電池を使用した電池パックであって、フィルム外装電池に対して振動、衝撃等によって封口不良が生じることがなく、長期間にわたり安定して使用可能な電池パックを提供することを課題とするものである。
前記電池積層体の最外層に更に補強板を配置して、単位電池と一体に固定テープで固定した電池パックである。
なお、本発明において、溶着面とは、溶着部の両面の部材の中間に形成される溶着部の両面の部材に平行な面を意味する。
また、略平行とは、平行および所望の作用効果を実質的に得ることができる状態を含み、具体的には、平行および、0°〜10°の角度をなすものも含む。
図1は、本発明の一実施形態に係る電池パックを説明する分解斜視図である。
本発明の電池パック1は、蓋体3および5を有し、その内部に電池連結構造体300を備えている。
電池連結構造体300は、単位電池100の側端部113a、113bの幅と等しい幅の第一の補強部材201と共に、固定テープ210a、210bによって一体に結合されたものである。
電池連結構造体300は、電極端子部230側に、各単位電池100の電極端子と結線した電池積層体200の状態を確認する信号線231、および電池積層体から保護回路基板へ接続するリード線233へと結合されている。また、第一の補強部材201と一体化した電池積層体200は、その外面には緩衝材205が接合されている。
積層体移動抑止部材215の装着によって、回路接続部品との接続で保持されている電極端子部230側とは反対側の端部も振動、衝撃に対する強度をより高めることができる。積層体移動抑止部材215は、電池積層体200の電極端子部230側および第二の補強部材203側の両端面は、端面固定テープ212によって固定されている。
以上の様にして電池積層体200を、第一の補強部材201、第二の補強部材203等と一体化して所定の結線を行った後に、外装ケース3および5等に収容することで電池パック1が得られる。
アルミニウム箔の外面側に位置する面には、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート等の強度、および耐熱性を有する部材を、内面には、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱溶着性が良好な材料をそれぞれ積層したものを用いることができる。
電池積層体200は、第一の補強部材201とそれに垂直に交わる第二の補強部材203に所望の個数の単位電池100を、上下の単位電池の正極引出タブ120、負極引出タブ130とが互いに逆極性となるように順次積層したものである。各単位電池100は積層面に両面接着テープ等を貼着することで相互に単位電池を固定することができる。
なお、略等幅とは、幅が等しい場合と同等の作用効果を発揮する幅を意味し、具体的には、単位電池の側端部間の幅±2%以内の大きさの幅を意味する。
また、本発明の電池パックでは、底面の第一の補強部材201と単位電池100の側端部の幅とを等しくしている。その結果、第一の補強部材201面と垂直に単位電池側へと延びる固定テープ210a、210bは、図3Bに示すように、各熱溶着部143a、143bは、それぞれ電池積層体200の積層面と略平行に保持して積層されているので、各熱溶着部の端面113a、113bは、固定テープ210a、210b面と直角に接触する。
しかしながら、電池パックを小型化、軽量化するためには、図1、図3に示すように、底部に第一の補強部材201のみ配置した場合でも、最上面にも補強部材を配置した場合と実質的に同様の効果を得ることができる。
また、アルミニウム、アルミニウム合金等の場合には、表面をアルマイトを処理して絶縁層を形成したり、絶縁性皮膜を塗布することが好ましい。これによって、万一保護部材に電圧の印加部が接触しても問題の発生を防止することができる。
また、補強部材には、中実の板状部材に限らず、格子状の部材、内部に空洞を設けた部材等の各種の部材を用いることもできる。
また、固定テープには、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン等の強度が大きな合成樹脂製フィルムの一方の面に粘着剤を塗布したものを用いることができる。
電池積層体を一体化した電池連結構造体300は、電極端子部230側において、各単位電池100の電極端子と、信号線231および電池から保護回路基板へ接続するリード線233a、233bが結合されている。保護回路基板は、少なくとも電力制御用半導体素子等の発熱量の大きな素子を除き防湿、防水被膜を形成することが好ましい。
また、電池連結構造体300の電極端子部230側には、電池積層体を第一の補強部材201と一体化した固定テープ210aに保護テープ212aが貼り付けられている。また、電池連結構造体300の電極端子部230側の反対側に位置する底面240側には、保護テープ212bが固定テープ210bに貼り付けられて底部を覆っている。
このように、本発明の電池パックにおいては、電池連結構造体300を、保護テープ212aおよび212bで覆うことで各単位電池の確実な固定と保護が実現できる。
本発明の電池パックの電池連結構造体300は、積層した単位電池100の電極端子部230側とは反対側に位置する底面側に位置する下端熱溶着部145の間には、耐候性に優れた合成ゴム等で作製した衝撃吸収機能が大きな積層体移動抑止部材215が配置されている。
また、それぞれの積層体移動抑止部材215は、第二の補強部材203に一端が接合されている。第二の補強部材203は、保護テープ212bによって固定テープ210bと固着されている。その結果、各積層体移動抑止手段215の位置ずれ等が生じることなく、単位電池100の移動を確実に抑止することが可能となる。
更に、積層体移動抑止手段は215は、各単位電池100の下端熱融着部145を押圧する機能も果たすので、下端熱溶着部145を他の溶着部の長さに比べて短くしても充分な強度を確保することができるので、長期信頼性が大きな電池パックを提供することができる。また、本発明の電池パックにあっては矩形体構造を長期維持することができる。
Claims (4)
- 正極と負極をセパレーターを介して積層した電池要素を外装フィルムに収容し、前記外装フィルムの内面の合成樹脂層を対向させて溶着した溶着部を備えた単位電池と、
前記単位電池の複数個を積層して固定テープを巻き付けたリチウムイオン二次電池の電池積層体とを備え、
前記溶着部の溶着面は単位電池積層面と略平行であって、前記溶着部の端面は前記固定テープと接触したことを特徴とする電池パック。 - 前記電池積層体の最外層に更に補強板を配置して、単位電池と一体に固定テープで固定したことを特徴とする請求項1記載の電池パック。
- 前記単位電池が外周部の辺に二種以上の溶着幅の溶着部を形成して封口部を有し、前記の溶着幅が小さい溶着部の全部または一部に積層体移動抑止部材を配置したことを特徴とする請求項1または2記載の電池パック。
- 前記溶着幅が最も大きな辺から正極端子および負極端子を取り出したことを特徴とする請求項3記載の電池パック。
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