電池パック
【課題】絶縁テープ等の電池セルを固定する部品点数を削減することができ、外形寸法の変化が少なく、安定した構成部品の固定を行うことができ、高い位置精度で構成部品を配置することができる電池パックを提供する。
【解決手段】ホルダ１６は電池セルを固定および保持するセルホルダ３１と、回路基板を固定および保持する回路基板ホルダ３２とを有する。回路基板ホルダ３２は、回路基板が載置され収められる回路基板載置部３３と、回路基板載置部３３に上方から組み合わされるホルダカバー３４とを有する。
【解決手段】ホルダ１６は電池セルを固定および保持するセルホルダ３１と、回路基板を固定および保持する回路基板ホルダ３２とを有する。回路基板ホルダ３２は、回路基板が載置され収められる回路基板載置部３３と、回路基板載置部３３に上方から組み合わされるホルダカバー３４とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電池パックに関する。さらに詳しくは例えば電子機器に内蔵される電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型ＰＣ（Personal Computer）や携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）など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。
【０００３】
このリチウムイオン二次電池は、正極および負極と、正極および負極との間に配置されたセパレータと電解質とをラミネートフィルムで外装した電池セルに対して、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。
【０００４】
この電池パックは、所謂、ハードパック型とソフトパック型とに大別される。ハードパック型の電池パックは、電池セルと回路基板等の部品等とが、例えばプラスチック製のケースに収納されており、例えば端子形状の出力を設けたものである。このハードパック型の電池パックは、例えばノート型ＰＣなどに用いられる。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０４５４９２号公報
【０００６】
ソフトパック型の電池パックは、電子機器に内蔵されるものであり、電池セルや保護回路等が絶縁テープ等で固定され、電池セルの一部が露出され、電子機機本体に接続されるコネクタ付きリードなどの出力が設けられたものである。
【０００７】
従来のソフトパック型の電池パックの構成の一例について説明する。図１４は従来のソフトパック型の電池パックの構成例を示す分解斜視図である。図１４に示すように、この電池パックでは、電池セル１１１から導出された正極リード１１８ａおよび負極リード１１８ｂと、回路基板１１２とがタブ１１４を介して接続される。
【０００８】
回路基板１１２には、出力のためのコネクタ付きリード１１５が接続されている。電池セル１１１、正極リード１１８ａおよび負極リード１１８ｂおよび回路基板１１２などは、絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｄを所定箇所に貼ることによって固定されている。
【０００９】
また、絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｄは両面テープであり、これによって、電池パックは電子機器本体の所定位置に固定されている。外装ラベル１１７は、電池セル１１１の所定箇所に貼られる。外装ラベル１１７には、電池セル１１１の定格等が印刷され表示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図１４に示す電池パックでは、以下に説明する問題があった。絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｄによる回路基板１１２の固定では、回路基板１１２の位置決めができないため、回路基板１１２に接続されたコネクタ付きリード１１５の出し位置にばらつきが生じてしまう。
【００１１】
また、図１４に示す電池パックでは、回路基板１１２に搭載される実装部品にガイド部材がなく、実装部品が露出されているため、組み立て時や外部から衝撃を受けた時に、実装部品が電池セル１１１に接触し、電池セル１１１を傷つけてしまうおそれがある。
【００１２】
さらに図１４に示す電池パックでは、正極リード１１８ａおよび負極リード１１８ｂは、絶縁テープ１１６ｃおよび絶縁テープ１１６ｄによって固定されているだけなので、落下等によって衝撃が与えられた場合には、その衝撃によって変形してしまうおそれがある。
【００１３】
また、絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｄによる固定では、貼り付け時に所定の貼り付け箇所から貼りずれが生じ易く、電池セル１１１等の固定が不安定である。例えば、絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｄの貼りずれが生じた場合には、電池セル１１１等の固定位置がずれ、電池パックの外形寸法が変化するおそれがある。
【００１４】
さらに、図１４に示す電池パックでは、電池膨れによる外形寸法の変化が大きいことから、電子機器本体への固定を両面テープの絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｄで行っているため、例えば電池セル１１１の交換等を行う場合に電池パックの取り外しが容易ではない。
【００１５】
さらに、図１４に示す電池パックでは、電池セル１１１の外面に絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｂを貼っているだけのため、電池セル１１１の膨張によって、電池パックの外形寸法が影響されやすい。
【００１６】
また、手作業で行われる絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｄの貼り付けは、貼り位置等のばらつきも多く、さらに複数枚の絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｄを貼り付ける必要もあるため、生産性が悪い。
【００１７】
したがって、この発明の目的は、絶縁テープ等の電池セルを固定する部品点数を削減することができ、外形寸法の変化が少なく、安定した構成部品の固定を行うことができ、高い位置精度で構成部品を配置することができる電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述した課題を解決するために、この発明は、電池素子がラミネートフィルムで外装された電池セルと、電池セルに接続された回路基板と、電池セルを外装するセルホルダ、および回路基板を外装する回路基板ホルダを有するホルダとを備え、セルホルダによって外装された電池セルのテラス部の上方の空間に、回路基板を外装した回路基板ホルダが配置された電池パックである。
【００１９】
この発明による電池パックは、電池セルと、回路基板と、セルホルダおよび回路基板ホルダを備えたホルダとを備え、セルホルダによって外装された電池セルのテラス部の上方の空間に、回路基板を外装した回路基板ホルダが配置された構成を有する。この構成によって、絶縁テープ等の電池セルを固定する部品点数を削減することができ、外形寸法の変化が少なく、安定した構成部品の固定を行うことができ、高い位置精度で構成部品を配置することができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、絶縁テープ等の電池セルを固定する部品点数を削減することができ、外形寸法の変化が少なく、安定した構成部品の固定を行うことができ、高い位置精度で構成部品を配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の第１の実施の形態による電池パックの構成を示す分解斜視図である。
【図２】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。
【図３】電池セルの構成を示す斜視図である。
【図４】ラミネートフィルムの構造を示す断面図である。
【図５】この発明の第１の実施の形態による電池パックのホルダの構成を示す斜視図である。
【図６】回路基板載置部およびホルダカバーの構成を示す斜視図である。
【図７】回路基板載置部とホルダカバーとの組み合わせ状態を示す斜視図および断面図である。
【図８】この発明の第１の実施の形態による電池パックの製造工程を説明するための斜視図である。
【図９】この発明の第１の実施の形態による電池パックの製造工程を説明するための断面図である。
【図１０】この発明の第１の実施の形態による電池パックの製造工程を説明するための断面図である。
【図１１】ヒンジ部の構造を示す断面図である。
【図１２】この発明の第１の実施の形態による電池パックの外形寸法を説明するための断面図である。
【図１３】従来の電池パックの外形寸法を説明するための断面図である。
【図１４】従来の電池パックの構成を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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（変形例）
【００２３】
１．第１の実施の形態
＜電池パックの構成＞
図１および図２を参照して、この発明の第１の実施の形態による電池パックの構成について説明する。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を示す分解斜視図である。図２は、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。
【００２４】
図１に示すように、この発明の第１の実施の形態による電池パックは、電池セル１１と、回路基板１２と、安全保護素子１３と、タブ１４と、回路基板１２に接続されるコネクタ付きリード１５と、ホルダ１６とを有する。
【００２５】
電池セル１１と回路基板１２とが安全保護素子１３および／またはタブ１４を介して接続され、さらに回路基板１２に対して、コネクタ付きリード１５が接続されている。そして、電池セル１１と、回路基板１２とコネクタ付きリード１５等とが接続され一体とされた部品が、ホルダ１６によって外装されて図２に外観を示す電池パックとされる。なお、以下では、説明の便宜上、電池セル１１と、回路基板１２と、コネクタ付きリード１５等の部品とが接続され一体とされた部品をセルアッシーと称する。
【００２６】
図２に示すように、この電池パックは、セルアッシーがホルダ１６によって外装されている。セルアッシーがホルダ１６によって外装された状態では、電池セル１１の上面および下面の一部が露出した状態とされている。この電池パックは、例えば、電子機器等の内部の所定箇所に組み込まれたソフトパック型の電池パックである。
【００２７】
ホルダ１６の前側には、電子機器に接続される導通部材であるコネクタ付きリード１５が延出されている。このコネクタ付きリード１５は、ホルダ１６に設けられた孔３１ｅに挿通されている。この孔３１ｅは、高い位置精度でコネクタ付きリード１５の出し位置を定めるために設けられたものである。
【００２８】
また、ホルダ１６の前側には、コネクタ付きリード１５に接続された回路基板１２、および回路基板１２に接続された安全保護素子１３等の部品が、ホルダ１６に外装された状態で固定されている。詳細は後述するが、回路基板１２は、ホルダ１６の回路基板ホルダに収容され、この回路基板ホルダによって外装された状態で、ホルダ１６の前側に配置されている。
【００２９】
以下、電池パックの構成について詳細に説明する。
＜電池セル＞
図３に示すように、電池セル１１は、電池素子２０と、電池素子２０を外装するラミネートフィルム２２と、電池素子２０に接続された正極リード２５ａおよび負極リード２５ｂとから構成される。
【００３０】
図３Ｂに示すように、ラミネートフィルム２２に設けられた収容部２２ａに電池素子２０が収容された後、折り返し辺を除く３辺を熱融着等によって封止して、図３Ａに示す外観の電池セル１１とされる。
【００３１】
なお、電池素子２０がラミネートフィルム２２に収容され、回路基板１２に接続されていない状態のものを電池セル１１と称する。また、図３Ａの斜線に示す、正極リード２５ａおよび負極リード２５ｂを介して、ラミネートフィルム２２が封止される部分を、テラス部２２ｂと称する。
【００３２】
＜電池素子＞
電池素子２０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セパレータを介して積層され、長手方向に巻回された構造を有する。そして、正極および負極にはそれぞれ正極リード２５ａおよび負極リード２５ｂが接続されている。
【００３３】
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、負極活物質層上にポリマー電解質層が形成されている。正極リード２５ａおよび負極リード２５ｂ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。
【００３４】
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、ＬｉXＭＯ2（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。
【００３５】
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，ＬｉＮｉyＣｏ1-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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
＜ラミネートフィルム＞
ラミネートフィルム２２は、図４に示すように、例えば、接着層２２ｃ、金属層２２ｄ、表面保護層２２ｅ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。なお、３．他の実施の形態で後述するが、ラミネートフィルム２２の構造はこれに限定されるものではない。
【００４０】
接着層２２ｃ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２２ａの厚さは、例えば３０μｍ程度である。
【００４１】
金属層２２ｄ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。
【００４２】
表面保護層２２ｅ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。
【００４３】
＜回路基板＞
回路基板１２には、充放電ＦＥＴ（Field Effect Transistor）や電池セル１１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。
【００４４】
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、電池セル１１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。さらに電池セル１１の端子電圧が放電禁止電圧以下まで過放電し、電池セル１１の端子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。
【００４５】
＜安全保護素子＞
安全保護素子１３は、電池セル１１が高温となった場合に電池セル１１の電流回路を遮断し、電池セル１１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１１と直列に接続され、電池セル１１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セル１１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、電池セル１１の温度が設定温度より高くなると、電池セル１１に流れる電流を遮断する。
【００４６】
＜ホルダ＞
ホルダ１６は、セルアッシーを外装することによって、セルアッシーを固定および保持する外装部材である。図５に示すように、ホルダ１６は電池セル１１を固定および保持するセルホルダ３１と、回路基板１２を固定および保持する回路基板ホルダ３２とを有する。また、回路基板ホルダ３２は、回路基板１２が載置され収められる回路基板載置部３３と、回路基板載置部３３に上方から組み合わされるホルダカバー３４とを有する。セルホルダ３１と、回路基板ホルダ３２とは一体的に成形された樹脂成形品である。
【００４７】
ホルダ１６を構成する樹脂材料としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）等が挙げられる。中でも、難燃性、耐衝撃性の面からは、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）が好ましい。
【００４８】
＜セルホルダ３１＞
セルホルダ３１の上面および下面と、３つ側面とで、電池セル１１を収容することができる程度の空間を形成している。セルホルダ３１の上面は、例えば図３に示す電池セル１１の収容部２２ａの上面とほぼ同じ形状および面積を有する長方形が、この長方形を縮小した相似形によって、中抜きされた形状とされ、枠形の面３１ａを形成している。
【００４９】
また、セルホルダ３１の下面は、例えば電池セル１１の下面とほぼ同じ形状および面積を有する長方形が、電池セル１１の収容部２２ａの上面の長方形を縮小した相似形によって、中抜きされた形状とされ、枠形の面３１ｂを形成している。
【００５０】
さらに、セルホルダ３１の下面において、点線ｍに囲まれた部分は、上方に正極リード２５ａおよび負極リード２５ｂが配置されるリード配置部３１ｆとされる。上述のコネクタ付きリード１５の位置決め用の孔３１ｅが、リード配置部３１ｆから回路基板ホルダ３２の底面３３ａにかけて設けられている。
【００５１】
電池セル１１がセルホルダ３１に収容された状態では、セルホルダ３１の上面の枠形の面３１ａは、電池セル１１の収容部２２ａの上面の縁辺に対向した位置に配置され、電池セル１１の収容部２２ａの上面の縁辺を外装している。
【００５２】
また、電池セル１１がセルホルダ３１に収容された状態では、セルホルダ３１の枠形の面３１ｂは、電池セル１１の下面の周縁、およびテラス部２２ｂの外側の面に対向した位置に配置され、電池セル１１の下面の周縁およびテラス部２２ｂの外側の面を外装している。
【００５３】
さらに、電池セル１１がセルホルダ３１に収容された状態では、セルホルダ３１の３つの側面は、電池セル１１の３つの側面に対向した位置に配置され、セルホルダ３１の３つの側面によって、電池セル１１の３つの側面を外装している。
【００５４】
なお、セルホルダ３１の各部の寸法は以下のように選ばれる。セルホルダ３１の長手方向に位置する２つの側面の長さは、電池セル１１の長手方向に位置する２つの側面の長さとそれぞれほぼ等しくされる。また、セルホルダ３１の短手方向に位置する１つの側面の長さは、電池セル１１の短手方向に位置する１つの側面の長さとほぼ等しくされる。
【００５５】
セルホルダ３１の枠形の面３１ａと枠形の面３１ｂとの間隔は、電池セル１１の厚みとほぼ等しくされる。また、リード配置部３１ｆの短手方向の幅は、正極リード２５ａおよび負極リード２５ｂの延出方向の長さとほぼ等しくされる。このような寸法が選ばれることによって、電池セル１１の形状にフィットした状態で電池セル１１がセルホルダ３１に外装される。
【００５６】
また、セルホルダ３１の長手方向の２つの側面の所定位置には、後述する回路基板ホルダ３２に設けられた突起部と係合する孔３１ｃ〜３１ｄが設けられている。詳細は後述するが、この孔３１ｃ〜３１ｄは、スナップフィット構造により、回路基板ホルダ３２の折り曲げ状態を固定するためのものである。なお、スナップフィット構造とは、一方の部品に突起部等を設け、他方の部品に孔等を設け、突起部等と孔等とが係合されることによって、一方の部品と他方の部品とが固定および保持される構造をいう。
【００５７】
＜回路基板ホルダ＞
回路基板ホルダ３２は、回路基板１２が組み入れられる回路基板載置部３３と、回路基板載置部３３に対して上方から組み合わされるホルダカバー３４とを有する。
【００５８】
＜回路基板載置部＞
回路基板載置部３３は、回路基板１２が組み入れられる部材である。図６Ａに示すように、回路基板載置部３３は、底面３３ａと、底面３３ａの両端部のそれぞれから上方に突出する断面コ字状の壁部３３ｂおよび壁部３３ｃとを有する。回路基板１２は、この底面３３ａと壁部３３ｂおよび壁部３３ｃとが形成する空間に、回路基板１２の主面と底面３３ａとが対向するように組み入れられる。
【００５９】
また、回路基板載置部３３の底面３３ａには、コネクタ付きリード１５を挿通するための孔３１ｅが設けられている。なお、上述したが、この孔３１ｅは、リード配置部３１ｆから底面３３ａにかけて設けられている。
【００６０】
回路基板載置部３３の短手方向に沿って設けられた壁面３３ｄには、ホルダカバー３４の突起部３４ｆ〜３４ｇのそれぞれと係合する孔３３ｆ〜３３ｇが設けられている。また、回路基板載置部３３の短手方向に沿って設けられた壁面３３ｅには、ホルダカバー３４の突起部３４ｈ〜３３ｉのそれぞれと係合する孔３３ｈ〜３３ｉが設けられている。
【００６１】
さらに、壁面３３ｄおよび壁面３３ｅには、中央部分にセルホルダ３１の側面に備えた孔３１ｃおよび３１ｄと係合する突起部３３ｊ〜３３ｋが、それぞれ設けられている。
【００６２】
壁部３３ｂおよび壁部３３ｃの高さは、回路基板１２の厚さ方向の長さより大きくされている。また、ホルダカバー３４と回路基板載置部３３とが組み合わされた状態で、ホルダカバー３４の外側の面と、壁部３３ｂおよび壁部３３ｃの上側の面とが平らな面を形成するようにされている。
【００６３】
また、底面３３ａには、底面３３ａから上方に突出した複数のリブ３３ｌ〜３３ｏが設けられている。このリブ３３ｌ〜３３ｏは、底面３３ａの短手方向に沿って設けられている。この複数のリブ３３ｌ〜３３ｏが設けられる間隔は、例えば回路基板１２の実装部品が搭載されている実装部分の幅より大きい長さに選ばれる。
【００６４】
具体的に説明すると、例えばリブ３３ｌとリブ３３ｍとの間隔は、回路基板１２実装部分の幅より大きい長さに選ばれ、リブ３３ｎとリブ３３ｏとの間隔は、回路基板１２の実装部分の幅より大きい長さに選ばれる。
【００６５】
＜ホルダカバー＞
ホルダカバー３４は、回路基板載置部３３に回路基板１２が組み入れられた状態で、回路基板載置部３３の上方から組み合わされることによって、回路基板１２を外装する。図６Ｂに示すように、このホルダカバー３４の回路基板１２に対向する側の面には、上方に突出する複数のリブ３４ａ〜３４ｄが設けられている。この複数のリブ３４ａ〜３４ｄは、それぞれホルダカバー３４の短手方向に沿って設けられている。また、ホルダカバー３４の両側面には、回路基板載置部３３の孔３３ｆ〜３３ｉのそれぞれと係合する突起部３４ｆ〜３４ｉが設けられている。
【００６６】
＜ホルダカバーと回路基板載置部との組み合わせ状態＞
図７は、回路基板１２が収容され、回路基板載置部３３とホルダカバー３４とが組み合わされた回路基板ホルダ３２の状態を示す。図７Ａは、回路基板１２が収容され、回路基板載置部３３とホルダカバー３４とが組み合わされた回路基板ホルダ３２の状態を示す斜視図である。図７Ｂは、図７Ｂにおいて線Ｌに沿った断面図である。
【００６７】
図７Ａに示すように、回路基板１２が収容され、回路基板載置部３３とホルダカバー３４とが組み合わされた状態では、壁部３３ｂの孔３３ｆ〜３３ｇとホルダカバー３４の突起部３４ｆ〜３４ｇとが係合される。また、図７Ａでは示されない位置にあるが、壁部３３ｃの孔３３ｈ〜３３ｉとホルダカバー３４の突起部３４ｈ〜３４ｉとが係合される。このようなスナップフィット構造によって、回路基板載置部３３とホルダカバー３４との組み合わせ状態が固定および保持される。
【００６８】
また、図７Ｂに示すように、回路基板１２が収容され、回路基板ホルダ３２とホルダカバー３４とが組み合わされた状態では、ホルダカバー３４の４つのリブ３４ａ〜３４ｄの先端部分が回路基板１２の基板面に当接している。また、回路基板１２が収容され、回路基板ホルダ３２とホルダカバー３４とが組み合わされた状態では、回路基板載置部３３の底面３３ａに設けられた、４つのリブ３３ｌ〜３３ｏの先端部分が回路基板１２の基板面に当接している。
【００６９】
このようにリブ３４ａ〜３４ｄ、リブ３３ｌ〜３３ｏの先端部分が回路基板１２の基板面に当接された構造とすることによって、回路基板１２に対する衝撃を緩衝する部材として機能する。
【００７０】
また、回路基板１２の実装部品が搭載された実装部分５１ａ〜５１ｂは、回路基板載置部３３に対向する側に配置されている。回路基板１２の実装部分５１ａ〜５１ｂは、複数のリブ３３ｌ〜３３ｏのうちの幅方向に隣接するリブ同士によって形成される空間に配置されている。
【００７１】
より具体的に説明すると、実装部分５１ａは、幅方向に隣接するリブ３３ｌと３３ｍとによって形成された空間に配置されている。また、実装部分５１ｂは、幅方向に隣接するリブ３３ｎとリブ３３ｏとによって形成された空間に配置されている。
【００７２】
また、リブ３３ｌ〜リブ３３ｏの突出方向の長さは、回路基板１２の実装部品が設けられていない面を基準とした長さで、実装部分５１ａ〜５１ｂの突出方向の長さより、大きい長さに選ばれる。
【００７３】
これにより、実装部品は、回路基板１２が組み入れられた状態において、例えば、矢印Ｐ１およびＰ２に示す上下方向から加圧されても、回路基板載置部３３の底面３３ａに接触しないような空間に配置される。したがって、電池パックの組み立て工程や外部からの基板への応力発生時に実装部品を保護することができる。
【００７４】
＜電池パックの製造方法＞
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について説明する。
【００７５】
＜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２０を作製する。
【００７６】
＜電池セル作製工程＞
電池素子２０を、ラミネートフィルム２２に設けられた収容部２２ａに収容した後、収容部２２ａの開口を覆うようにラミネートフィルム２２を折り返す。その後、折り返し辺を除く３辺を熱融着等によって封止して、電池セルを作製する。
【００７７】
＜リード等接続工程＞
電池セル１１の正極リード２５ａおよび負極リード２５ｂを、タブ１４および／または安全保護素子１３を介して回路基板１２に接続する。また、さらにコネクタ付きリード１５を回路基板１２の所定箇所に接続する。これにより、電池セル１１と、回路基板１２等との部品が接続されて一体となったセルアッシー得られる。なお、各部品同士の接続は、例えば熱溶接、超音波溶接などによって行う。
【００７８】
＜セルアッシー組み入れ工程＞
次に、セルアッシーをホルダ１６に組み入れる。セルアッシー組み入れ工程の説明では、まず、セルアッシー組み入れ工程の簡単な流れを、図８Ａ〜図８Ｃを参照して説明する。次に、セルアッシー組み入れ工程のより詳細な説明を、図９および図１０を参照して説明する。
【００７９】
まず、図８Ａに示すように、セルホルダ３１に電池セル１１が収容され、回路基板ホルダ３２の回路基板載置部３３に回路基板１２が載置された状態とされる。次に、図８Ｂに示すように、図８Ａに示す状態のホルダカバー３４を矢印Ｐに示すように折り曲げ、ホルダカバー３４を、回路基板載置部３３の上方から回路基板載置部３３に組み合わせる。
【００８０】
このとき、上述のように、ホルダカバー３４に設けられた突起部３４ｆ〜３４ｉと、それぞれ回路基板載置部３３に設けられた孔３３ｆ〜３３ｉとが係合する。このスナップフィット構造によって、回路基板載置部３３とホルダカバー３４との組み合わせ状態が固定および保持される。
【００８１】
なお、後述するが、ホルダカバー３４には、所定の位置にヒンジ部（図８では図示省略）が設けられており、ホルダカバー３４の折り曲げを円滑且つ正確に行うことができる。
【００８２】
次に、図８Ｃに示すように、図８Ｂに示す状態の回路基板ホルダ３２を矢印Ｑに示すように折り曲げることによって、図８に示す状態の回路基板ホルダ３２をセルホルダ３１の前側の端部の空間に配置する。
【００８３】
このセルホルダ３１の端部の前側の空間は、電池セル１１のテラス部２２ｂの上方の空間である。より具体的には、セルホルダ３１の端部の空間は、電池セル１１がセルホルダ３１に組み入れられた状態において、電池セル１１のテラス部２２ｂの面と、電池セル１１の収容部２２ａの端面と、電池セル１１の２つの側面とで形成された空間である。
【００８４】
このとき、回路基板載置部３３に設けられた突起部３３ｊ〜３３ｋと、ホルダ１６に設けられた孔３３ｃ〜３３ｄとがそれぞれ係合し、スナップフィット構造によって、図８Ｃに示す配置状態が固定および保持される。以上により、ホルダ１６にセルアッシーが組み入れられ、この発明の第１の実施の形態による電池パックが得られる。
【００８５】
＜セルアッシー組み入れ工程の詳細＞
図９および図１０を参照して、セルアッシー組み入れ工程の詳細を説明する。図９Ａ〜図９Ｃ、および図１０Ａ〜図１０Ｃは、セルアッシー組み入れ工程の各工程を説明するための断面図である。
【００８６】
なお、図９Ａは図８Ａに示す状態に対応する。図９Ｃは図８Ｂに示す状態に対応する。図１０Ｃは図８Ｃに示す状態に対応する。図９Ｂは、図９Ａに示す状態から、図９Ｃに示す状態の途中の状態を新たに示す。図１０Ａおよび図１０Ｂは、図９Ｃに示す状態から図１０Ｃに示す状態の途中の状態を新たに示す。
【００８７】
図９Ａに示すように、ホルダ１６には、所定の折り曲げ位置に対応した位置にヒンジ部４１ａ〜４１ｄが設けられている。なお、以下では、ヒンジ部４１ａ〜４１ｄを総称する場合は、ヒンジ部４１と称する。
【００８８】
ヒンジ部４１は、図１１に示すように、ホルダ１６の幅方向に沿って設けられた断面Ｖ字状の溝であり、溝の底からホルダ１６の内面までの厚さｔは、例えば０．２ｍｍ程度に選ばれる。このヒンジ部４１によって、ホルダ１６の折り曲げを円滑且つ正確に行うことができる。
【００８９】
まず、図９Ａに示す状態において、ヒンジ部４１ｂを折り曲げることによって、図９Ｂに示す状態とされる。次に、図９Ｂに示す状態において、ヒンジ部４１ａを折り曲げることによって、図９Ｃに示す状態とされる。図９Ｃに示す状態は、図８Ｂに示す状態に対応する。
【００９０】
次に、図９Ｃに示す状態において、ヒンジ部４１ｄを折り曲げることによって、図１０Ａに示す状態とされる。次に、図１０Ａに示す状態において、ヒンジ部４１ｅを折り曲げることによって、図１０Ｂに示す状態とされる。図１０Ｂに示す状態において、上方に延びたコネクタ付き付きリード１５を矢印Ｒに示す方向に、折り曲げることによって、図１０Ｃに示す状態とされる。以上により、セルアッシーがホルダ１６に組み入れられ、この発明の第１の実施の形態による電池パックが得られる。
【００９１】
＜セル膨れと外形寸法精度について＞
この発明の第１の実施の形態による電池パックの外形の寸法精度について、従来構造との比較によって説明する。図１２は、この発明の第１の実施の形態による電池パックの断面図である。図１３は、従来の電池パックの断面図である。なお、図１３に示す電池パックは、図１４を参照して説明した従来の電池パックの断面図である。
【００９２】
まず、図１２を参照して、この発明の第１の実施の形態による電池パックの厚み方向の外形寸法について説明する。一般的に電池セル１１の充放電サイクルが繰り返されることによって、電池セル１１が劣化して膨張することが知られている。
【００９３】
図１２Ａは電池セル１１が劣化する前の状態であって、電池セル１１の膨張が生じていない状態を示す。図１２Ｂは電池セル１１が劣化し、電池セル１１の膨張が生じている状態を示す。なお、図１２Ａおよび図１２Ｂに示す電池セル１１は、満充電時の状態を示すものである。
【００９４】
図１２Ａに示す電池セル１１が劣化する前の状態では、電池パックの厚さ方向の外形寸法Ａは、ホルダ１６の厚さ方向の寸法と一致する。電池パックの外形に対して、電池セル１１の露出面の上方にホルダ１６の厚み分とほぼ等しいクリアランスＢが存在する。また、電池パックの外形に対して、電池セル１１の露出面の下方にホルダ１６の厚み分とほぼ等しいクリアランスＣが存在する。
【００９５】
図１２Ｂに示す電池セル１１が劣化した状態では、電池セル１１が膨張しているが、電池セル１１の膨張分の厚さは、クリアランスＢおよびクリアランスＣの範囲内である。したがって、電池セル１１が膨張した場合でも、電池パックの厚さ方向の寸法Ａは、変化しい。すなわち、この発明の第１の実施の形態による電池パックでは、電池膨れが生じた場合でも、電池パックの外形寸法が維持されている。
【００９６】
このように、この発明の第１の実施の形態による電池パックでは、電池セル１１が劣化して膨張した場合でも、電池セル１１の露出部分の上方および下方のクリアランスＢおよびＣによって、電池セル１１の膨張分を吸収する。これにより、電池セル１１が膨張した場合でも、電池パックの外形寸法に変化が生じないという効果が得られる。
【００９７】
次に、図１３を参照して、従来構造の電池パックの厚み方向の外形寸法について説明する。図１３Ａは電池セル１１１が劣化する前の状態であって、電池セル１１１の膨張が生じていない状態を示す。図１３Ｂは電池セル１１が劣化する前の状態であって、電池セル１１１の膨張が生じている状態を示す。なお、図１３Ａおよび図１３Ｂに示す電池セル１１１は、満充電時の状態を示すものである。
【００９８】
図１３Ａに示す電池セル１１１が劣化する前の状態では、電池パックの厚さ方向の外形寸法Ｄは、絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｂの厚み方向の寸法と一致する。図１３Ｂに示す電池セル１１１が劣化した状態では、電池セル１１１が膨張し、電池セル１１１が露出している部分の厚さが絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｂの厚み方向の寸法を超える。したがって、電池セルが露出している部分の厚さが、電池パックの厚さ方向の寸法Ｅと一致する。すなわち、従来構造では、電池膨れが生じた場合に電池パックの外形寸法が維持されない。
【００９９】
＜電池パックの効果＞
この発明の第１の実施の形態による電池パックでは、電池セル１１のテラス部２２ｂ上方に配置される回路基板ホルダ３２によって、高い位置精度で回路基板１２を所定の位置に配置することができる。さらに、回路基板ホルダ３２はスナップフィット構造でセルホルダ３１に固定されるため、回路基板１２の配置を安定して保持することができる。
【０１００】
この発明の第１の実施の形態による電池パックでは、回路基板ホルダ３２は、コネクタ付きリード１５の出し位置を定めるための位置決め用の孔３１ｅが設けられている。これにより、コネクタ付きリード１５を高い位置精度で所定の位置から導出することができる。さらに、回路基板ホルダ３２はスナップフィット構造でセルホルダ３１に固定されるため、コネクタ付きリード１５の出し位置を安定して保持することができる。
【０１０１】
この発明の第１の実施の形態による電池パックでは、回路基板ホルダ３２内には、複数のリブ３３ｌ〜３３ｏおよび３４ａ〜３４ｄが設けられている。この複数のリブ３３ｌ〜３３ｏおよび３４ａ〜３４ｄが回路基板１２に対する押圧力を緩衝する緩衝材として機能して、回路基板１２を保護することができる。
【０１０２】
さらに、回路基板ホルダ３２が有する複数のリブ３３ｌ〜３３ｏおよび３４ａ〜３４ｄによって形成される空間に、回路基板に搭載された実装部品が案内されて収容される。これにより、電池パックの組み立て工程時や外部からの回路基板１２への応力発生時に実装部品を保護することができる。
【０１０３】
まこの発明の第１の実施の形態による電池パックでは、セルホルダ３２によって、電池セル１１を外装することによって、高い精度の外形寸法が得られる。さらに、セルホルダ３２の上面および下面が中抜き形状とされており、電池セル１１の膨れ部分を外装しないことによって、電池セル１１が膨れても電池パックの外形寸法が変化しない効果を有する。さらに、ホルダ１６を用いることによって、図１４に示すような従来の電池パックで用いられた絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｄ等の部品省略することができ、また、製造工程も簡略化することができ、生産性を向上することができる。
【０１０４】
２．第２の実施の形態
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。第２の実施の形態による電池パックは、電池セルの構成が第１の実施の形態と相違し、その他の構成は、第１の実施の形態による電池パックと同様である。
【０１０５】
また、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も、電池セルの製造方法以外は、第１の実施の形態による電池パックの製造方法と同様である。したがって、以下では、電池セルの構成および電池セルの製造方法について説明し、その他は、第１の実施の形態による電池パックと同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１０６】
＜電池セル＞
電池セルは、電池素子と、電池素子を外装するラミネートフィルムと、ラミネートフィルムの内部に注液され、電池素子が浸される電解液とを有する。ラミネートフィルムは、例えば、第１の実施の形態と同様の構成を有する。電池素子は、角形または扁平型を有し、帯状の正極、帯状の負極とがセパレータを介して積層され、長手方向に巻回された構造を有する。
【０１０７】
電解液は、非プロトン性溶媒と、非プロトン性溶媒に溶解した電解質塩とから構成される。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、溶剤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。
【０１０８】
この電池セルは、以下のようにして得られる。まず、電池素子を、ラミネートフィルムに収容した後、一辺を除く外周縁部を熱融着し袋状とする。その後、熱融着されていない開口部分から、電解液を注液し、電池素子を電解液に浸すようにした後、開口部を熱融着して密封することによって、電池セルが得られる。
【０１０９】
＜電池パックの効果＞
第２の実施の形態による電池パックは、第１の実施の形態による電池パックと同様の効果が得られる。
【０１１０】
３．他の実施の形態
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、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。
【０１１１】
また、電池セル１１の形状は、第１の実施の形態および第２の実施の形態による電池パックで説明した形状に限定されるものではない。また、ラミネートフィルム２２は、上述した構造に代えて、他の構造を有するラミネートフィルムを用いてもよい。例えば、ラミネートフィルム２２は、ポリプロピレンなどの高分子フィルムあるいは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１２】
１１・・・電池セル
１２・・・回路基板
１３・・・安全保護素子
１４・・・タブ
１５・・・コネクタ付きリード
１６・・・ホルダ
２０・・・電池素子
２２・・・ラミネートフィルム
２２ａ・・・収容部
２２ｂ・・・テラス部
２２ｃ・・・接着層
２２ｅ・・・表面保護層
２２ｄ・・・金属層
２５ａ・・・正極リード
２５ｂ・・・負極リード
３１・・・セルホルダ
３２・・・回路基板ホルダ
３３・・・回路基板載置部
３４・・・ホルダカバー
【技術分野】
【０００１】
この発明は電池パックに関する。さらに詳しくは例えば電子機器に内蔵される電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型ＰＣ（Personal Computer）や携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）など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。
【０００３】
このリチウムイオン二次電池は、正極および負極と、正極および負極との間に配置されたセパレータと電解質とをラミネートフィルムで外装した電池セルに対して、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。
【０００４】
この電池パックは、所謂、ハードパック型とソフトパック型とに大別される。ハードパック型の電池パックは、電池セルと回路基板等の部品等とが、例えばプラスチック製のケースに収納されており、例えば端子形状の出力を設けたものである。このハードパック型の電池パックは、例えばノート型ＰＣなどに用いられる。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０４５４９２号公報
【０００６】
ソフトパック型の電池パックは、電子機器に内蔵されるものであり、電池セルや保護回路等が絶縁テープ等で固定され、電池セルの一部が露出され、電子機機本体に接続されるコネクタ付きリードなどの出力が設けられたものである。
【０００７】
従来のソフトパック型の電池パックの構成の一例について説明する。図１４は従来のソフトパック型の電池パックの構成例を示す分解斜視図である。図１４に示すように、この電池パックでは、電池セル１１１から導出された正極リード１１８ａおよび負極リード１１８ｂと、回路基板１１２とがタブ１１４を介して接続される。
【０００８】
回路基板１１２には、出力のためのコネクタ付きリード１１５が接続されている。電池セル１１１、正極リード１１８ａおよび負極リード１１８ｂおよび回路基板１１２などは、絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｄを所定箇所に貼ることによって固定されている。
【０００９】
また、絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｄは両面テープであり、これによって、電池パックは電子機器本体の所定位置に固定されている。外装ラベル１１７は、電池セル１１１の所定箇所に貼られる。外装ラベル１１７には、電池セル１１１の定格等が印刷され表示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図１４に示す電池パックでは、以下に説明する問題があった。絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｄによる回路基板１１２の固定では、回路基板１１２の位置決めができないため、回路基板１１２に接続されたコネクタ付きリード１１５の出し位置にばらつきが生じてしまう。
【００１１】
また、図１４に示す電池パックでは、回路基板１１２に搭載される実装部品にガイド部材がなく、実装部品が露出されているため、組み立て時や外部から衝撃を受けた時に、実装部品が電池セル１１１に接触し、電池セル１１１を傷つけてしまうおそれがある。
【００１２】
さらに図１４に示す電池パックでは、正極リード１１８ａおよび負極リード１１８ｂは、絶縁テープ１１６ｃおよび絶縁テープ１１６ｄによって固定されているだけなので、落下等によって衝撃が与えられた場合には、その衝撃によって変形してしまうおそれがある。
【００１３】
また、絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｄによる固定では、貼り付け時に所定の貼り付け箇所から貼りずれが生じ易く、電池セル１１１等の固定が不安定である。例えば、絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｄの貼りずれが生じた場合には、電池セル１１１等の固定位置がずれ、電池パックの外形寸法が変化するおそれがある。
【００１４】
さらに、図１４に示す電池パックでは、電池膨れによる外形寸法の変化が大きいことから、電子機器本体への固定を両面テープの絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｄで行っているため、例えば電池セル１１１の交換等を行う場合に電池パックの取り外しが容易ではない。
【００１５】
さらに、図１４に示す電池パックでは、電池セル１１１の外面に絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｂを貼っているだけのため、電池セル１１１の膨張によって、電池パックの外形寸法が影響されやすい。
【００１６】
また、手作業で行われる絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｄの貼り付けは、貼り位置等のばらつきも多く、さらに複数枚の絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｄを貼り付ける必要もあるため、生産性が悪い。
【００１７】
したがって、この発明の目的は、絶縁テープ等の電池セルを固定する部品点数を削減することができ、外形寸法の変化が少なく、安定した構成部品の固定を行うことができ、高い位置精度で構成部品を配置することができる電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述した課題を解決するために、この発明は、電池素子がラミネートフィルムで外装された電池セルと、電池セルに接続された回路基板と、電池セルを外装するセルホルダ、および回路基板を外装する回路基板ホルダを有するホルダとを備え、セルホルダによって外装された電池セルのテラス部の上方の空間に、回路基板を外装した回路基板ホルダが配置された電池パックである。
【００１９】
この発明による電池パックは、電池セルと、回路基板と、セルホルダおよび回路基板ホルダを備えたホルダとを備え、セルホルダによって外装された電池セルのテラス部の上方の空間に、回路基板を外装した回路基板ホルダが配置された構成を有する。この構成によって、絶縁テープ等の電池セルを固定する部品点数を削減することができ、外形寸法の変化が少なく、安定した構成部品の固定を行うことができ、高い位置精度で構成部品を配置することができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、絶縁テープ等の電池セルを固定する部品点数を削減することができ、外形寸法の変化が少なく、安定した構成部品の固定を行うことができ、高い位置精度で構成部品を配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の第１の実施の形態による電池パックの構成を示す分解斜視図である。
【図２】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。
【図３】電池セルの構成を示す斜視図である。
【図４】ラミネートフィルムの構造を示す断面図である。
【図５】この発明の第１の実施の形態による電池パックのホルダの構成を示す斜視図である。
【図６】回路基板載置部およびホルダカバーの構成を示す斜視図である。
【図７】回路基板載置部とホルダカバーとの組み合わせ状態を示す斜視図および断面図である。
【図８】この発明の第１の実施の形態による電池パックの製造工程を説明するための斜視図である。
【図９】この発明の第１の実施の形態による電池パックの製造工程を説明するための断面図である。
【図１０】この発明の第１の実施の形態による電池パックの製造工程を説明するための断面図である。
【図１１】ヒンジ部の構造を示す断面図である。
【図１２】この発明の第１の実施の形態による電池パックの外形寸法を説明するための断面図である。
【図１３】従来の電池パックの外形寸法を説明するための断面図である。
【図１４】従来の電池パックの構成を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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（変形例）
【００２３】
１．第１の実施の形態
＜電池パックの構成＞
図１および図２を参照して、この発明の第１の実施の形態による電池パックの構成について説明する。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を示す分解斜視図である。図２は、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。
【００２４】
図１に示すように、この発明の第１の実施の形態による電池パックは、電池セル１１と、回路基板１２と、安全保護素子１３と、タブ１４と、回路基板１２に接続されるコネクタ付きリード１５と、ホルダ１６とを有する。
【００２５】
電池セル１１と回路基板１２とが安全保護素子１３および／またはタブ１４を介して接続され、さらに回路基板１２に対して、コネクタ付きリード１５が接続されている。そして、電池セル１１と、回路基板１２とコネクタ付きリード１５等とが接続され一体とされた部品が、ホルダ１６によって外装されて図２に外観を示す電池パックとされる。なお、以下では、説明の便宜上、電池セル１１と、回路基板１２と、コネクタ付きリード１５等の部品とが接続され一体とされた部品をセルアッシーと称する。
【００２６】
図２に示すように、この電池パックは、セルアッシーがホルダ１６によって外装されている。セルアッシーがホルダ１６によって外装された状態では、電池セル１１の上面および下面の一部が露出した状態とされている。この電池パックは、例えば、電子機器等の内部の所定箇所に組み込まれたソフトパック型の電池パックである。
【００２７】
ホルダ１６の前側には、電子機器に接続される導通部材であるコネクタ付きリード１５が延出されている。このコネクタ付きリード１５は、ホルダ１６に設けられた孔３１ｅに挿通されている。この孔３１ｅは、高い位置精度でコネクタ付きリード１５の出し位置を定めるために設けられたものである。
【００２８】
また、ホルダ１６の前側には、コネクタ付きリード１５に接続された回路基板１２、および回路基板１２に接続された安全保護素子１３等の部品が、ホルダ１６に外装された状態で固定されている。詳細は後述するが、回路基板１２は、ホルダ１６の回路基板ホルダに収容され、この回路基板ホルダによって外装された状態で、ホルダ１６の前側に配置されている。
【００２９】
以下、電池パックの構成について詳細に説明する。
＜電池セル＞
図３に示すように、電池セル１１は、電池素子２０と、電池素子２０を外装するラミネートフィルム２２と、電池素子２０に接続された正極リード２５ａおよび負極リード２５ｂとから構成される。
【００３０】
図３Ｂに示すように、ラミネートフィルム２２に設けられた収容部２２ａに電池素子２０が収容された後、折り返し辺を除く３辺を熱融着等によって封止して、図３Ａに示す外観の電池セル１１とされる。
【００３１】
なお、電池素子２０がラミネートフィルム２２に収容され、回路基板１２に接続されていない状態のものを電池セル１１と称する。また、図３Ａの斜線に示す、正極リード２５ａおよび負極リード２５ｂを介して、ラミネートフィルム２２が封止される部分を、テラス部２２ｂと称する。
【００３２】
＜電池素子＞
電池素子２０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セパレータを介して積層され、長手方向に巻回された構造を有する。そして、正極および負極にはそれぞれ正極リード２５ａおよび負極リード２５ｂが接続されている。
【００３３】
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、負極活物質層上にポリマー電解質層が形成されている。正極リード２５ａおよび負極リード２５ｂ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。
【００３４】
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、ＬｉXＭＯ2（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。
【００３５】
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，ＬｉＮｉyＣｏ1-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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
＜ラミネートフィルム＞
ラミネートフィルム２２は、図４に示すように、例えば、接着層２２ｃ、金属層２２ｄ、表面保護層２２ｅ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。なお、３．他の実施の形態で後述するが、ラミネートフィルム２２の構造はこれに限定されるものではない。
【００４０】
接着層２２ｃ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２２ａの厚さは、例えば３０μｍ程度である。
【００４１】
金属層２２ｄ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。
【００４２】
表面保護層２２ｅ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。
【００４３】
＜回路基板＞
回路基板１２には、充放電ＦＥＴ（Field Effect Transistor）や電池セル１１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。
【００４４】
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、電池セル１１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。さらに電池セル１１の端子電圧が放電禁止電圧以下まで過放電し、電池セル１１の端子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。
【００４５】
＜安全保護素子＞
安全保護素子１３は、電池セル１１が高温となった場合に電池セル１１の電流回路を遮断し、電池セル１１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１１と直列に接続され、電池セル１１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セル１１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、電池セル１１の温度が設定温度より高くなると、電池セル１１に流れる電流を遮断する。
【００４６】
＜ホルダ＞
ホルダ１６は、セルアッシーを外装することによって、セルアッシーを固定および保持する外装部材である。図５に示すように、ホルダ１６は電池セル１１を固定および保持するセルホルダ３１と、回路基板１２を固定および保持する回路基板ホルダ３２とを有する。また、回路基板ホルダ３２は、回路基板１２が載置され収められる回路基板載置部３３と、回路基板載置部３３に上方から組み合わされるホルダカバー３４とを有する。セルホルダ３１と、回路基板ホルダ３２とは一体的に成形された樹脂成形品である。
【００４７】
ホルダ１６を構成する樹脂材料としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）等が挙げられる。中でも、難燃性、耐衝撃性の面からは、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）が好ましい。
【００４８】
＜セルホルダ３１＞
セルホルダ３１の上面および下面と、３つ側面とで、電池セル１１を収容することができる程度の空間を形成している。セルホルダ３１の上面は、例えば図３に示す電池セル１１の収容部２２ａの上面とほぼ同じ形状および面積を有する長方形が、この長方形を縮小した相似形によって、中抜きされた形状とされ、枠形の面３１ａを形成している。
【００４９】
また、セルホルダ３１の下面は、例えば電池セル１１の下面とほぼ同じ形状および面積を有する長方形が、電池セル１１の収容部２２ａの上面の長方形を縮小した相似形によって、中抜きされた形状とされ、枠形の面３１ｂを形成している。
【００５０】
さらに、セルホルダ３１の下面において、点線ｍに囲まれた部分は、上方に正極リード２５ａおよび負極リード２５ｂが配置されるリード配置部３１ｆとされる。上述のコネクタ付きリード１５の位置決め用の孔３１ｅが、リード配置部３１ｆから回路基板ホルダ３２の底面３３ａにかけて設けられている。
【００５１】
電池セル１１がセルホルダ３１に収容された状態では、セルホルダ３１の上面の枠形の面３１ａは、電池セル１１の収容部２２ａの上面の縁辺に対向した位置に配置され、電池セル１１の収容部２２ａの上面の縁辺を外装している。
【００５２】
また、電池セル１１がセルホルダ３１に収容された状態では、セルホルダ３１の枠形の面３１ｂは、電池セル１１の下面の周縁、およびテラス部２２ｂの外側の面に対向した位置に配置され、電池セル１１の下面の周縁およびテラス部２２ｂの外側の面を外装している。
【００５３】
さらに、電池セル１１がセルホルダ３１に収容された状態では、セルホルダ３１の３つの側面は、電池セル１１の３つの側面に対向した位置に配置され、セルホルダ３１の３つの側面によって、電池セル１１の３つの側面を外装している。
【００５４】
なお、セルホルダ３１の各部の寸法は以下のように選ばれる。セルホルダ３１の長手方向に位置する２つの側面の長さは、電池セル１１の長手方向に位置する２つの側面の長さとそれぞれほぼ等しくされる。また、セルホルダ３１の短手方向に位置する１つの側面の長さは、電池セル１１の短手方向に位置する１つの側面の長さとほぼ等しくされる。
【００５５】
セルホルダ３１の枠形の面３１ａと枠形の面３１ｂとの間隔は、電池セル１１の厚みとほぼ等しくされる。また、リード配置部３１ｆの短手方向の幅は、正極リード２５ａおよび負極リード２５ｂの延出方向の長さとほぼ等しくされる。このような寸法が選ばれることによって、電池セル１１の形状にフィットした状態で電池セル１１がセルホルダ３１に外装される。
【００５６】
また、セルホルダ３１の長手方向の２つの側面の所定位置には、後述する回路基板ホルダ３２に設けられた突起部と係合する孔３１ｃ〜３１ｄが設けられている。詳細は後述するが、この孔３１ｃ〜３１ｄは、スナップフィット構造により、回路基板ホルダ３２の折り曲げ状態を固定するためのものである。なお、スナップフィット構造とは、一方の部品に突起部等を設け、他方の部品に孔等を設け、突起部等と孔等とが係合されることによって、一方の部品と他方の部品とが固定および保持される構造をいう。
【００５７】
＜回路基板ホルダ＞
回路基板ホルダ３２は、回路基板１２が組み入れられる回路基板載置部３３と、回路基板載置部３３に対して上方から組み合わされるホルダカバー３４とを有する。
【００５８】
＜回路基板載置部＞
回路基板載置部３３は、回路基板１２が組み入れられる部材である。図６Ａに示すように、回路基板載置部３３は、底面３３ａと、底面３３ａの両端部のそれぞれから上方に突出する断面コ字状の壁部３３ｂおよび壁部３３ｃとを有する。回路基板１２は、この底面３３ａと壁部３３ｂおよび壁部３３ｃとが形成する空間に、回路基板１２の主面と底面３３ａとが対向するように組み入れられる。
【００５９】
また、回路基板載置部３３の底面３３ａには、コネクタ付きリード１５を挿通するための孔３１ｅが設けられている。なお、上述したが、この孔３１ｅは、リード配置部３１ｆから底面３３ａにかけて設けられている。
【００６０】
回路基板載置部３３の短手方向に沿って設けられた壁面３３ｄには、ホルダカバー３４の突起部３４ｆ〜３４ｇのそれぞれと係合する孔３３ｆ〜３３ｇが設けられている。また、回路基板載置部３３の短手方向に沿って設けられた壁面３３ｅには、ホルダカバー３４の突起部３４ｈ〜３３ｉのそれぞれと係合する孔３３ｈ〜３３ｉが設けられている。
【００６１】
さらに、壁面３３ｄおよび壁面３３ｅには、中央部分にセルホルダ３１の側面に備えた孔３１ｃおよび３１ｄと係合する突起部３３ｊ〜３３ｋが、それぞれ設けられている。
【００６２】
壁部３３ｂおよび壁部３３ｃの高さは、回路基板１２の厚さ方向の長さより大きくされている。また、ホルダカバー３４と回路基板載置部３３とが組み合わされた状態で、ホルダカバー３４の外側の面と、壁部３３ｂおよび壁部３３ｃの上側の面とが平らな面を形成するようにされている。
【００６３】
また、底面３３ａには、底面３３ａから上方に突出した複数のリブ３３ｌ〜３３ｏが設けられている。このリブ３３ｌ〜３３ｏは、底面３３ａの短手方向に沿って設けられている。この複数のリブ３３ｌ〜３３ｏが設けられる間隔は、例えば回路基板１２の実装部品が搭載されている実装部分の幅より大きい長さに選ばれる。
【００６４】
具体的に説明すると、例えばリブ３３ｌとリブ３３ｍとの間隔は、回路基板１２実装部分の幅より大きい長さに選ばれ、リブ３３ｎとリブ３３ｏとの間隔は、回路基板１２の実装部分の幅より大きい長さに選ばれる。
【００６５】
＜ホルダカバー＞
ホルダカバー３４は、回路基板載置部３３に回路基板１２が組み入れられた状態で、回路基板載置部３３の上方から組み合わされることによって、回路基板１２を外装する。図６Ｂに示すように、このホルダカバー３４の回路基板１２に対向する側の面には、上方に突出する複数のリブ３４ａ〜３４ｄが設けられている。この複数のリブ３４ａ〜３４ｄは、それぞれホルダカバー３４の短手方向に沿って設けられている。また、ホルダカバー３４の両側面には、回路基板載置部３３の孔３３ｆ〜３３ｉのそれぞれと係合する突起部３４ｆ〜３４ｉが設けられている。
【００６６】
＜ホルダカバーと回路基板載置部との組み合わせ状態＞
図７は、回路基板１２が収容され、回路基板載置部３３とホルダカバー３４とが組み合わされた回路基板ホルダ３２の状態を示す。図７Ａは、回路基板１２が収容され、回路基板載置部３３とホルダカバー３４とが組み合わされた回路基板ホルダ３２の状態を示す斜視図である。図７Ｂは、図７Ｂにおいて線Ｌに沿った断面図である。
【００６７】
図７Ａに示すように、回路基板１２が収容され、回路基板載置部３３とホルダカバー３４とが組み合わされた状態では、壁部３３ｂの孔３３ｆ〜３３ｇとホルダカバー３４の突起部３４ｆ〜３４ｇとが係合される。また、図７Ａでは示されない位置にあるが、壁部３３ｃの孔３３ｈ〜３３ｉとホルダカバー３４の突起部３４ｈ〜３４ｉとが係合される。このようなスナップフィット構造によって、回路基板載置部３３とホルダカバー３４との組み合わせ状態が固定および保持される。
【００６８】
また、図７Ｂに示すように、回路基板１２が収容され、回路基板ホルダ３２とホルダカバー３４とが組み合わされた状態では、ホルダカバー３４の４つのリブ３４ａ〜３４ｄの先端部分が回路基板１２の基板面に当接している。また、回路基板１２が収容され、回路基板ホルダ３２とホルダカバー３４とが組み合わされた状態では、回路基板載置部３３の底面３３ａに設けられた、４つのリブ３３ｌ〜３３ｏの先端部分が回路基板１２の基板面に当接している。
【００６９】
このようにリブ３４ａ〜３４ｄ、リブ３３ｌ〜３３ｏの先端部分が回路基板１２の基板面に当接された構造とすることによって、回路基板１２に対する衝撃を緩衝する部材として機能する。
【００７０】
また、回路基板１２の実装部品が搭載された実装部分５１ａ〜５１ｂは、回路基板載置部３３に対向する側に配置されている。回路基板１２の実装部分５１ａ〜５１ｂは、複数のリブ３３ｌ〜３３ｏのうちの幅方向に隣接するリブ同士によって形成される空間に配置されている。
【００７１】
より具体的に説明すると、実装部分５１ａは、幅方向に隣接するリブ３３ｌと３３ｍとによって形成された空間に配置されている。また、実装部分５１ｂは、幅方向に隣接するリブ３３ｎとリブ３３ｏとによって形成された空間に配置されている。
【００７２】
また、リブ３３ｌ〜リブ３３ｏの突出方向の長さは、回路基板１２の実装部品が設けられていない面を基準とした長さで、実装部分５１ａ〜５１ｂの突出方向の長さより、大きい長さに選ばれる。
【００７３】
これにより、実装部品は、回路基板１２が組み入れられた状態において、例えば、矢印Ｐ１およびＰ２に示す上下方向から加圧されても、回路基板載置部３３の底面３３ａに接触しないような空間に配置される。したがって、電池パックの組み立て工程や外部からの基板への応力発生時に実装部品を保護することができる。
【００７４】
＜電池パックの製造方法＞
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について説明する。
【００７５】
＜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２０を作製する。
【００７６】
＜電池セル作製工程＞
電池素子２０を、ラミネートフィルム２２に設けられた収容部２２ａに収容した後、収容部２２ａの開口を覆うようにラミネートフィルム２２を折り返す。その後、折り返し辺を除く３辺を熱融着等によって封止して、電池セルを作製する。
【００７７】
＜リード等接続工程＞
電池セル１１の正極リード２５ａおよび負極リード２５ｂを、タブ１４および／または安全保護素子１３を介して回路基板１２に接続する。また、さらにコネクタ付きリード１５を回路基板１２の所定箇所に接続する。これにより、電池セル１１と、回路基板１２等との部品が接続されて一体となったセルアッシー得られる。なお、各部品同士の接続は、例えば熱溶接、超音波溶接などによって行う。
【００７８】
＜セルアッシー組み入れ工程＞
次に、セルアッシーをホルダ１６に組み入れる。セルアッシー組み入れ工程の説明では、まず、セルアッシー組み入れ工程の簡単な流れを、図８Ａ〜図８Ｃを参照して説明する。次に、セルアッシー組み入れ工程のより詳細な説明を、図９および図１０を参照して説明する。
【００７９】
まず、図８Ａに示すように、セルホルダ３１に電池セル１１が収容され、回路基板ホルダ３２の回路基板載置部３３に回路基板１２が載置された状態とされる。次に、図８Ｂに示すように、図８Ａに示す状態のホルダカバー３４を矢印Ｐに示すように折り曲げ、ホルダカバー３４を、回路基板載置部３３の上方から回路基板載置部３３に組み合わせる。
【００８０】
このとき、上述のように、ホルダカバー３４に設けられた突起部３４ｆ〜３４ｉと、それぞれ回路基板載置部３３に設けられた孔３３ｆ〜３３ｉとが係合する。このスナップフィット構造によって、回路基板載置部３３とホルダカバー３４との組み合わせ状態が固定および保持される。
【００８１】
なお、後述するが、ホルダカバー３４には、所定の位置にヒンジ部（図８では図示省略）が設けられており、ホルダカバー３４の折り曲げを円滑且つ正確に行うことができる。
【００８２】
次に、図８Ｃに示すように、図８Ｂに示す状態の回路基板ホルダ３２を矢印Ｑに示すように折り曲げることによって、図８に示す状態の回路基板ホルダ３２をセルホルダ３１の前側の端部の空間に配置する。
【００８３】
このセルホルダ３１の端部の前側の空間は、電池セル１１のテラス部２２ｂの上方の空間である。より具体的には、セルホルダ３１の端部の空間は、電池セル１１がセルホルダ３１に組み入れられた状態において、電池セル１１のテラス部２２ｂの面と、電池セル１１の収容部２２ａの端面と、電池セル１１の２つの側面とで形成された空間である。
【００８４】
このとき、回路基板載置部３３に設けられた突起部３３ｊ〜３３ｋと、ホルダ１６に設けられた孔３３ｃ〜３３ｄとがそれぞれ係合し、スナップフィット構造によって、図８Ｃに示す配置状態が固定および保持される。以上により、ホルダ１６にセルアッシーが組み入れられ、この発明の第１の実施の形態による電池パックが得られる。
【００８５】
＜セルアッシー組み入れ工程の詳細＞
図９および図１０を参照して、セルアッシー組み入れ工程の詳細を説明する。図９Ａ〜図９Ｃ、および図１０Ａ〜図１０Ｃは、セルアッシー組み入れ工程の各工程を説明するための断面図である。
【００８６】
なお、図９Ａは図８Ａに示す状態に対応する。図９Ｃは図８Ｂに示す状態に対応する。図１０Ｃは図８Ｃに示す状態に対応する。図９Ｂは、図９Ａに示す状態から、図９Ｃに示す状態の途中の状態を新たに示す。図１０Ａおよび図１０Ｂは、図９Ｃに示す状態から図１０Ｃに示す状態の途中の状態を新たに示す。
【００８７】
図９Ａに示すように、ホルダ１６には、所定の折り曲げ位置に対応した位置にヒンジ部４１ａ〜４１ｄが設けられている。なお、以下では、ヒンジ部４１ａ〜４１ｄを総称する場合は、ヒンジ部４１と称する。
【００８８】
ヒンジ部４１は、図１１に示すように、ホルダ１６の幅方向に沿って設けられた断面Ｖ字状の溝であり、溝の底からホルダ１６の内面までの厚さｔは、例えば０．２ｍｍ程度に選ばれる。このヒンジ部４１によって、ホルダ１６の折り曲げを円滑且つ正確に行うことができる。
【００８９】
まず、図９Ａに示す状態において、ヒンジ部４１ｂを折り曲げることによって、図９Ｂに示す状態とされる。次に、図９Ｂに示す状態において、ヒンジ部４１ａを折り曲げることによって、図９Ｃに示す状態とされる。図９Ｃに示す状態は、図８Ｂに示す状態に対応する。
【００９０】
次に、図９Ｃに示す状態において、ヒンジ部４１ｄを折り曲げることによって、図１０Ａに示す状態とされる。次に、図１０Ａに示す状態において、ヒンジ部４１ｅを折り曲げることによって、図１０Ｂに示す状態とされる。図１０Ｂに示す状態において、上方に延びたコネクタ付き付きリード１５を矢印Ｒに示す方向に、折り曲げることによって、図１０Ｃに示す状態とされる。以上により、セルアッシーがホルダ１６に組み入れられ、この発明の第１の実施の形態による電池パックが得られる。
【００９１】
＜セル膨れと外形寸法精度について＞
この発明の第１の実施の形態による電池パックの外形の寸法精度について、従来構造との比較によって説明する。図１２は、この発明の第１の実施の形態による電池パックの断面図である。図１３は、従来の電池パックの断面図である。なお、図１３に示す電池パックは、図１４を参照して説明した従来の電池パックの断面図である。
【００９２】
まず、図１２を参照して、この発明の第１の実施の形態による電池パックの厚み方向の外形寸法について説明する。一般的に電池セル１１の充放電サイクルが繰り返されることによって、電池セル１１が劣化して膨張することが知られている。
【００９３】
図１２Ａは電池セル１１が劣化する前の状態であって、電池セル１１の膨張が生じていない状態を示す。図１２Ｂは電池セル１１が劣化し、電池セル１１の膨張が生じている状態を示す。なお、図１２Ａおよび図１２Ｂに示す電池セル１１は、満充電時の状態を示すものである。
【００９４】
図１２Ａに示す電池セル１１が劣化する前の状態では、電池パックの厚さ方向の外形寸法Ａは、ホルダ１６の厚さ方向の寸法と一致する。電池パックの外形に対して、電池セル１１の露出面の上方にホルダ１６の厚み分とほぼ等しいクリアランスＢが存在する。また、電池パックの外形に対して、電池セル１１の露出面の下方にホルダ１６の厚み分とほぼ等しいクリアランスＣが存在する。
【００９５】
図１２Ｂに示す電池セル１１が劣化した状態では、電池セル１１が膨張しているが、電池セル１１の膨張分の厚さは、クリアランスＢおよびクリアランスＣの範囲内である。したがって、電池セル１１が膨張した場合でも、電池パックの厚さ方向の寸法Ａは、変化しい。すなわち、この発明の第１の実施の形態による電池パックでは、電池膨れが生じた場合でも、電池パックの外形寸法が維持されている。
【００９６】
このように、この発明の第１の実施の形態による電池パックでは、電池セル１１が劣化して膨張した場合でも、電池セル１１の露出部分の上方および下方のクリアランスＢおよびＣによって、電池セル１１の膨張分を吸収する。これにより、電池セル１１が膨張した場合でも、電池パックの外形寸法に変化が生じないという効果が得られる。
【００９７】
次に、図１３を参照して、従来構造の電池パックの厚み方向の外形寸法について説明する。図１３Ａは電池セル１１１が劣化する前の状態であって、電池セル１１１の膨張が生じていない状態を示す。図１３Ｂは電池セル１１が劣化する前の状態であって、電池セル１１１の膨張が生じている状態を示す。なお、図１３Ａおよび図１３Ｂに示す電池セル１１１は、満充電時の状態を示すものである。
【００９８】
図１３Ａに示す電池セル１１１が劣化する前の状態では、電池パックの厚さ方向の外形寸法Ｄは、絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｂの厚み方向の寸法と一致する。図１３Ｂに示す電池セル１１１が劣化した状態では、電池セル１１１が膨張し、電池セル１１１が露出している部分の厚さが絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｂの厚み方向の寸法を超える。したがって、電池セルが露出している部分の厚さが、電池パックの厚さ方向の寸法Ｅと一致する。すなわち、従来構造では、電池膨れが生じた場合に電池パックの外形寸法が維持されない。
【００９９】
＜電池パックの効果＞
この発明の第１の実施の形態による電池パックでは、電池セル１１のテラス部２２ｂ上方に配置される回路基板ホルダ３２によって、高い位置精度で回路基板１２を所定の位置に配置することができる。さらに、回路基板ホルダ３２はスナップフィット構造でセルホルダ３１に固定されるため、回路基板１２の配置を安定して保持することができる。
【０１００】
この発明の第１の実施の形態による電池パックでは、回路基板ホルダ３２は、コネクタ付きリード１５の出し位置を定めるための位置決め用の孔３１ｅが設けられている。これにより、コネクタ付きリード１５を高い位置精度で所定の位置から導出することができる。さらに、回路基板ホルダ３２はスナップフィット構造でセルホルダ３１に固定されるため、コネクタ付きリード１５の出し位置を安定して保持することができる。
【０１０１】
この発明の第１の実施の形態による電池パックでは、回路基板ホルダ３２内には、複数のリブ３３ｌ〜３３ｏおよび３４ａ〜３４ｄが設けられている。この複数のリブ３３ｌ〜３３ｏおよび３４ａ〜３４ｄが回路基板１２に対する押圧力を緩衝する緩衝材として機能して、回路基板１２を保護することができる。
【０１０２】
さらに、回路基板ホルダ３２が有する複数のリブ３３ｌ〜３３ｏおよび３４ａ〜３４ｄによって形成される空間に、回路基板に搭載された実装部品が案内されて収容される。これにより、電池パックの組み立て工程時や外部からの回路基板１２への応力発生時に実装部品を保護することができる。
【０１０３】
まこの発明の第１の実施の形態による電池パックでは、セルホルダ３２によって、電池セル１１を外装することによって、高い精度の外形寸法が得られる。さらに、セルホルダ３２の上面および下面が中抜き形状とされており、電池セル１１の膨れ部分を外装しないことによって、電池セル１１が膨れても電池パックの外形寸法が変化しない効果を有する。さらに、ホルダ１６を用いることによって、図１４に示すような従来の電池パックで用いられた絶縁テープ１１６ａ〜１１６ｄ等の部品省略することができ、また、製造工程も簡略化することができ、生産性を向上することができる。
【０１０４】
２．第２の実施の形態
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。第２の実施の形態による電池パックは、電池セルの構成が第１の実施の形態と相違し、その他の構成は、第１の実施の形態による電池パックと同様である。
【０１０５】
また、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も、電池セルの製造方法以外は、第１の実施の形態による電池パックの製造方法と同様である。したがって、以下では、電池セルの構成および電池セルの製造方法について説明し、その他は、第１の実施の形態による電池パックと同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１０６】
＜電池セル＞
電池セルは、電池素子と、電池素子を外装するラミネートフィルムと、ラミネートフィルムの内部に注液され、電池素子が浸される電解液とを有する。ラミネートフィルムは、例えば、第１の実施の形態と同様の構成を有する。電池素子は、角形または扁平型を有し、帯状の正極、帯状の負極とがセパレータを介して積層され、長手方向に巻回された構造を有する。
【０１０７】
電解液は、非プロトン性溶媒と、非プロトン性溶媒に溶解した電解質塩とから構成される。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、溶剤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。
【０１０８】
この電池セルは、以下のようにして得られる。まず、電池素子を、ラミネートフィルムに収容した後、一辺を除く外周縁部を熱融着し袋状とする。その後、熱融着されていない開口部分から、電解液を注液し、電池素子を電解液に浸すようにした後、開口部を熱融着して密封することによって、電池セルが得られる。
【０１０９】
＜電池パックの効果＞
第２の実施の形態による電池パックは、第１の実施の形態による電池パックと同様の効果が得られる。
【０１１０】
３．他の実施の形態
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、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。
【０１１１】
また、電池セル１１の形状は、第１の実施の形態および第２の実施の形態による電池パックで説明した形状に限定されるものではない。また、ラミネートフィルム２２は、上述した構造に代えて、他の構造を有するラミネートフィルムを用いてもよい。例えば、ラミネートフィルム２２は、ポリプロピレンなどの高分子フィルムあるいは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１２】
１１・・・電池セル
１２・・・回路基板
１３・・・安全保護素子
１４・・・タブ
１５・・・コネクタ付きリード
１６・・・ホルダ
２０・・・電池素子
２２・・・ラミネートフィルム
２２ａ・・・収容部
２２ｂ・・・テラス部
２２ｃ・・・接着層
２２ｅ・・・表面保護層
２２ｄ・・・金属層
２５ａ・・・正極リード
２５ｂ・・・負極リード
３１・・・セルホルダ
３２・・・回路基板ホルダ
３３・・・回路基板載置部
３４・・・ホルダカバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池素子がラミネートフィルムで外装された電池セルと、
該電池セルに接続された回路基板と、
上記電池セルを外装するセルホルダ、および上記回路基板を外装する回路基板ホルダを有するホルダとを備え、
上記セルホルダによって外装された上記電池セルのテラス部の上方の空間に、上記回路基板を外装した上記回路基板ホルダが配置された電池パック。
【請求項２】
上記回路基板ホルダと上記セルホルダとの係止によって、上記回路基板ホルダの配置が固定された請求項１記載の電池パック。
【請求項３】
上記回路基板ホルダは、上記回路基板を収める回路基板載置部と、該回路基板載置部と組み合わされるホルダカバーとを有し、
上記回路基板は、上記回路基板載置部の底面と、該底面の両端部のそれぞれから上方に突出した２つの壁部とによって形成された空間に収められ、
上記回路基板を収めた上記回路基板載置部に対して、上記ホルダカバーを組み合わせることによって、上記壁部と上記底面とが形成する空間の上方の開口が上記ホルダカバーによって覆われた請求項１記載の電池パック。
【請求項４】
上記回路基板載置部の底面および上記ホルダカバーの上記回路基板に対向する側の面には、複数のリブが設けられた請求項３記載の電池パック。
【請求項５】
上記複数のリブの先端が上記回路基板に当接された請求項４記載の電池パック。
【請求項６】
上記回路基板載置部の底面に設けられた上記複数のリブの先端が上記回路基板に当接され、
上記複数のリブと上記回路基板の面とによって形成された空間に、上記回路基板に搭載された実装部品が配置された請求項４記載の電池パック。
【請求項７】
上記回路基板ホルダと上記回路基板載置部との係止によって、上記回路基板ホルダと上記回路基板載置部との組み合わせが固定された請求項３記載の電池パック。
【請求項８】
上記ホルダは、所定の折り曲げ位置に複数のヒンジ部を有し、
上記ヒンジ部が折り曲げられた状態で、上記セルホルダによって外装された上記電池セルのテラス部の上方の空間に、上記回路基板を外装した上記回路基板ホルダが配置された請求項１記載の電池パック。
【請求項９】
上記セルホルダの上面は、上記電池セルの上面の縁部を外装する枠形状を有し、
上記セルホルダの下面は、上記電池セルの下面の縁部を外装する枠形状を有し、
上記セルホルダに上記電池セルが外装された状態において、上記電池セルの上面および下面の一部が露出された請求項１記載の電池パック。
【請求項１０】
上記電池セルの露出部分の厚さは、上記セルホルダの厚さより小さい厚さとされた請求項９記載の電池パック。
【請求項１】
電池素子がラミネートフィルムで外装された電池セルと、
該電池セルに接続された回路基板と、
上記電池セルを外装するセルホルダ、および上記回路基板を外装する回路基板ホルダを有するホルダとを備え、
上記セルホルダによって外装された上記電池セルのテラス部の上方の空間に、上記回路基板を外装した上記回路基板ホルダが配置された電池パック。
【請求項２】
上記回路基板ホルダと上記セルホルダとの係止によって、上記回路基板ホルダの配置が固定された請求項１記載の電池パック。
【請求項３】
上記回路基板ホルダは、上記回路基板を収める回路基板載置部と、該回路基板載置部と組み合わされるホルダカバーとを有し、
上記回路基板は、上記回路基板載置部の底面と、該底面の両端部のそれぞれから上方に突出した２つの壁部とによって形成された空間に収められ、
上記回路基板を収めた上記回路基板載置部に対して、上記ホルダカバーを組み合わせることによって、上記壁部と上記底面とが形成する空間の上方の開口が上記ホルダカバーによって覆われた請求項１記載の電池パック。
【請求項４】
上記回路基板載置部の底面および上記ホルダカバーの上記回路基板に対向する側の面には、複数のリブが設けられた請求項３記載の電池パック。
【請求項５】
上記複数のリブの先端が上記回路基板に当接された請求項４記載の電池パック。
【請求項６】
上記回路基板載置部の底面に設けられた上記複数のリブの先端が上記回路基板に当接され、
上記複数のリブと上記回路基板の面とによって形成された空間に、上記回路基板に搭載された実装部品が配置された請求項４記載の電池パック。
【請求項７】
上記回路基板ホルダと上記回路基板載置部との係止によって、上記回路基板ホルダと上記回路基板載置部との組み合わせが固定された請求項３記載の電池パック。
【請求項８】
上記ホルダは、所定の折り曲げ位置に複数のヒンジ部を有し、
上記ヒンジ部が折り曲げられた状態で、上記セルホルダによって外装された上記電池セルのテラス部の上方の空間に、上記回路基板を外装した上記回路基板ホルダが配置された請求項１記載の電池パック。
【請求項９】
上記セルホルダの上面は、上記電池セルの上面の縁部を外装する枠形状を有し、
上記セルホルダの下面は、上記電池セルの下面の縁部を外装する枠形状を有し、
上記セルホルダに上記電池セルが外装された状態において、上記電池セルの上面および下面の一部が露出された請求項１記載の電池パック。
【請求項１０】
上記電池セルの露出部分の厚さは、上記セルホルダの厚さより小さい厚さとされた請求項９記載の電池パック。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−１８２５９８（Ｐ２０１０−１８２５９８Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６８７１（Ｐ２００９−２６８７１）
【出願日】平成２１年２月９日（２００９．２．９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月９日（２００９．２．９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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