JP2005243530A - 電池及び電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】 外装ケースの固着側の膨れを抑制できると共に、電池ケース又は外装ケースからの両面テープの剥離の防止を図ることができる電池及び電池パックを提供する。
【解決手段】 ２組の対向する側壁及び底を有し、何れかの組の一方の側壁の厚さは他方よりも厚い電池ケース１４に、正極及び負極を含む発電要素を収容した電池１０と、該電池１０を収容する外装ケース２，４とを備え、電池１０の前記一方の側壁を外装ケース４内に固着する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、正極及び負極を含む発電要素を電池ケースに収容した電池、及び、該電池と該電池を収容する外装ケースとを備え、電池が外装ケース内に固着されている電池パックに関する。

小型電子機器又は携帯電子機器などの駆動用電源として、正極及び負極を含む発電要素を電池ケースに収容した電池と、保護回路又はＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）などを含んだ回路基板とを合成樹脂製の外装ケースに収納した電池パックが用いられている。外装ケースは、完成前は２つのケース半体に分割されており、電池及び回路基板を２つのケース半体に収納した後、超音波溶着などによって前記ケース半体を一体化し、電池パックを完成させている。

また、電池は、通常、ケース半体の一方に両面テープ等で固着されている。そのため、電池とケース半体の一方とは、両面テープ部分で固着されており、両面テープ部分以外では、両面テープの厚み分の隙間（例えば０．１ｍｍ）を有する。一方、電池とケース半体の他方との間には、電池の充放電サイクルによる膨れ又は高温放置による膨れを考慮して、両面テープの厚みよりも大きい隙間（例えば０．５ｍｍ）をもたせてある。

しかし、電池の膨れは固着側とその対面側で違いは無く、両方で同様の変形が生じる。そのため、前記隙間の大きい側よりも前記隙間の小さい側の方がケース半体の変形が生じやすく、電池の膨れによってケース半体の前記一方側に大きな変形が引き起こされて外部機器に悪影響を及ぼしたり、両面テープが電池又はケース半体から剥離して外装ケース内で電池が移動するなどの不具合が生じることがある。特に近年、樹脂ケースの肉厚が薄くなるにしたがい電池パックは変形しやすくなってきており、電池の膨れが電池パックを変形させるという問題もある。

電池の膨れを抑える方法として、例えば電池ケースの相対する一組の幅広面の厚さを相対する一組の幅狭面よりも厚くすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−５２８４２号公報

しかし、電池ケースの厚さを増加させた場合、電池の膨れを抑えることは可能になるが、電池の外形寸法を厚さ増加前と同じに保つためには、電池ケースの内容積を厚みの増加分だけ減少させる必要があり、電池容量が低下するという問題が生じる。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、電池ケースの対向する側壁の一方の厚さを他方よりも厚くすることにより、前記一方の側壁の膨れを他方よりも抑制することができる電池を提供することを目的とする。

また、本発明は、面積が広い方の対向する側壁の一方の厚さを他方よりも厚くすることにより、面積が広く変形しやすい前記一方の側壁の膨れを他方よりも抑制することができる電池を提供することを目的とする。

また、本発明は、電池ケースの外装ケースと固着される側壁の厚さを対面の側壁よりも厚くすることにより、外装ケースの固着側の膨れを抑制すると共に、電池ケース又は外装ケースからの両面テープの剥離の防止を図ることができる電池パックを提供することを他の目的とする。

本発明に係る電池は、底及び２組の対向する側壁を有する電池ケースに、正極及び負極を含む発電要素を収容した電池において、何れかの組の一方の側壁の厚さは他方よりも厚いことを特徴とする。

本発明においては、電池ケースの対向する側壁の一方の厚さを他方よりも厚くする。例えば、長方形状の底の長辺に設けられた対向する側壁の一方の厚さを他方よりも厚くすることが可能である。電池ケース内部の発電要素の充放電サイクルによる膨れ又は高温放置による膨れが生じた場合、電池ケースは膨れるが、厚みのある方が強度は高くなるため、前記一方の側壁の膨れは他方に比べて抑制される。例えば、電池を外装ケースに収容する際、膨れが抑制される前記一方の側壁を外装ケース内面に固着することが可能である。

本発明に係る電池は、前記２組の対向する側壁は組毎に面積が異なっており、前記一方の側壁は、面積が広い方の組の側壁であることを特徴とする。

本発明においては、電池ケースの２組の対向する側壁のうち、面積が広い方の組の一方の厚さを他方よりも厚くする。２組の対向する側壁のうち、面積が広い側壁の方が変形は生じやすいが、面積が広い側壁の一方の厚さを他方よりも厚くすることにより、強度が高まり、前記一方の側壁の膨れは他方に比べて抑制される。例えば、電池を外装ケースに収容する際、膨れが抑制される前記一方の側壁を外装ケース内面に固着することが可能である。

本発明に係る電池パックは、前記本発明に係る電池と、該電池を収容する外装ケースとを備え、電池の前記一方の側壁は外装ケース内に固着されていることを特徴とする。

本発明においては、電池ケースの外装ケースと固着される側壁（以下、固着側壁という）の厚さを対面の側壁よりも厚くする。電池ケース内部の発電要素の充放電サイクルによる膨れ又は高温放置による膨れが生じた場合、電池ケースは膨れるが、厚みのある方が強度は高くなるため、固着側壁の膨れは対面の側壁に比べて抑制される。電池ケースの固着側壁は外装ケース内面に両面テープで固着されており、電池外面（固着側壁外面）及び外装ケース内面間の隙間は小さく、電池の膨れによる電池又は外装ケースからの両面テープの剥離が生じ易い傾向があるが、固着側壁の厚みを増やして強度を高めることにより、外装ケースの固着側の膨れを抑制できると共に、電池又は外装ケースからの両面テープの剥離の防止を図ることができる。

本発明によれば、電池ケースの対向する側壁の一方の厚さを他方よりも厚くすることにより、前記一方の側壁の強度が他方よりも高くなり、前記一方の側壁の膨れを他方よりも抑制することができる。

本発明によれば、面積が広い方の対向する側壁の一方の厚さを他方よりも厚くすることにより、前記一方の側壁の強度が他方よりも高くなり、面積が広く変形しやすい前記一方の側壁の膨れを他方よりも抑制することができる。

本発明によれば、電池ケースの外装ケースと固着される固着側壁の厚さを対面の側壁よりも厚くすることにより、電池ケースの固着側の強度が高まり、外装ケースの固着側の膨れを抑制できると共に、電池ケース又は外装ケースからの両面テープの剥離の防止を図ることができる。また、電池ケースの固着側壁の厚みを増やしているが、対面の側壁の厚みは増やしていないため、電池容量の低下を最小限に抑えることができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る溶着前の電池パックの例を示す分解斜視図であり、図２は溶着後の電池パックの例を示す概略断面図である。電池パックは、長方形状の底及び該底の外周に形成された側壁を有する第１ケース半体２及び第２ケース半体４と、直方体状のリチウムイオン電池（以下、電池という）１０とを備え、第１ケース半体２及び第２ケース半体４の側壁の先端部どうしを溶着させた外装ケース内に電池１０が収納される。

電池１０は、銅集電体にグラファイト（黒鉛）を含んだ負極合剤を塗布してなる負極板、及び、アルミニウム集電体にリチウムコバルト複合酸化物を含んだ正極合剤を塗布してなる正極板が、ポリエチレン製微多孔膜などのセパレータを介して巻回された扁平巻状の発電要素２０と、非水電解液とをアルミニウム製の直方体状の電池ケース１４に収容したものである。

図３（ａ）〜（ｃ）は、電池ケース１４の例を示す図である。電池ケース１４は、長方形状の底１４ｄと、該底１４ｄの長辺に設けられた対向する幅広の側壁１４ａ，１４ｂと、底１４ｄの短辺に設けられた対向する幅狭の側壁１４ｃ，１４ｃとを有し、開口部には負極端子１８及び図示しない安全弁を備えたケース蓋１６がレーザー溶接によって取り付けられている。また、負極端子１８は負極リードを介して負極板と接続され、正極板は正極リードを介してケース蓋１６と接触して電気的に接続されている。

電池ケース１４のサイズは、横幅ａ＝３４ｍｍ、縦幅ｂ＝５０ｍｍ、厚さｃ＝５．２ｍｍである。また、電池ケース１４の４つの側壁１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｃのうち、１つの側壁（図３の例では側壁１４ａ）の厚さは対面の側壁１４ｂよりも厚く、また他の側壁１４ｃよりも厚い。幅広の側壁１４ａ及び１４ｂの厚い方の側壁（以下、固着側壁という）１４ａの厚さｅは０．３ｍｍであり、他方の側壁１４ｂの厚さｄは０．２ｍｍであり、幅狭の側壁１４ｃ，１４ｃの厚さｆは０．２５ｍｍである。また、固着側壁１４ａと対面の側壁１４ｂとの区別は、ケース蓋１６部分で区別することも可能であるが、電池ケース１４外面に、固着側壁１４ａと対面の側壁１４ｂとを区別するための目印を設けておくことが好ましい。例えば、幅狭の側壁１４ｃに目印を印字したり、側壁１４ｃの一方に設けられる図示しない電解液注液口の位置を目印に用いることなどが可能である。

また、電池１０には、電極と接続された外部接続用端子、及び、過充電及び過放電を防止する保護回路を有する回路基板１２が取付けられている。また、第１ケース半体２及び第２ケース半体４は合成樹脂製であり、例えばポリカーボネート及び／又はＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）が用いられている。図１の例では、底を下側にした第２ケース半体４に電池１０を収める際に、両面テープ６，６によって第２ケース半体４内面に電池１０の固着側壁１４ａの両端部分を固着し、底を上側にした第１ケース半体２で蓋をし、超音波溶着によって第１ケース半体２及び第２ケース半体４を一体化する。

両面テープは、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）又は不織布などの基材に、アクリル系の接着剤を付加したものであり、厚さは０．１ｍｍ程度である。よって、電池ケース１４の固着側壁１４ａ中央部分と第２ケース半体４内面との間には０．１ｍｍ程度の隙間ｇが生じている。なお、電池１０は中央部分の膨れが大きく、両面テープ６は、図１に示すように長方形型のものを２枚用いて電池１０の固着側壁１４ａ両端部の固着を行う以外に、例えばリング状又は四角形状の枠型のものを１枚用いることも可能である。また、電池ケース１４の固着側壁１４ａに対向する側壁１４ｂと、第１半体ケース２内面との間には０．５ｍｍ程度の隙間ｈが設けられている。

電池１０に、充放電サイクルによる膨れ又は高温放置による膨れが生じた場合、従来では固着側壁１４ａ及びその対面の側壁１４ｂには同様の膨れが生じていたが、本発明では固着側壁１４ａは対面の側壁１４ｂよりも厚みがあり、強度が高いため、固着側壁１４ａの膨れは対面の側壁１４ｂよりも小さく抑えられる。固着側壁１４ａの膨れが小さく抑えられることにより、従来生じていた両面テープ６及び電池ケース１４間の剥離、又は、両面テープ６及び第２ケース半体４間の剥離の防止を図ることができる。なお、対面の側壁１４ｂの膨れは、従来と同様に電池１０及び第１ケース半体２間の隙間ｈで吸収される。また、固着側壁１４ａの厚さｅを増やしているが、対面の側壁１４ｂの厚さｄは従来と同様であるため、電池ケースの外形寸法を同じに保つ場合、１組の側壁の厚さを増やす従来の方法に比べて、電池ケース１４内容積（電池容量）を大きくすることができる。

本発明では、電池ケース１４の固着側壁１４ａの厚さを対面の側壁１４ｂよりも厚くしているが、厚さの差（増加分）が小さい場合は固着側壁１４ａの変形が生じやすくなり、厚さの増加分が大きい場合は、電池容量を保つために電池サイズを増加、又は、外形寸法を保つために電池容量を低下させることになるため、固着側壁１４ａの厚さは、対面の側壁１４ｂの１．４〜１．９倍が好ましく、１．５倍程度がより好ましい。上述した実施の形態では、対面の側壁１４ｂの厚さｄは０．２ｍｍなので、固着側壁１４ａの厚さｅは、０．２８ｍｍ〜０．３８ｍｍが好ましく、０．３ｍｍがより好ましい。また、電池ケースの作製方法としては、例えば深絞り加工において、側壁の一方の厚さが厚くなるように金型を設定すればよい。

本発明に係る溶着前の電池パックの例を示す分解斜視図である。 溶着後の電池パックの例を示す概略断面図である。 電池ケースの例を示す図である。

符号の説明

２ 第１ケース半体（外装ケース）
４ 第２ケース半体（外装ケース）
６ 両面テープ
１０ 電池
１２ 回路基板
１４ 電池ケース
１４ａ 固着側壁
１６ ケース蓋
１８ 負極端子
２０ 発電要素

Claims (3)

1. 底及び２組の対向する側壁を有する電池ケースに、正極及び負極を含む発電要素を収容した電池において、
   何れかの組の一方の側壁の厚さは他方よりも厚いことを特徴とする電池。
2. 前記２組の対向する側壁は組毎に面積が異なっており、前記一方の側壁は、面積が広い方の組の側壁であることを特徴とする請求項１記載の電池。
3. 請求項１又は２に記載の電池と、
   該電池を収容する外装ケースと
   を備え、電池の前記一方の側壁は外装ケース内に固着されていることを特徴とする電池パック。

Images