(57)【要約】 【課題】  耐衝撃性に優れた角型リチウムイオン二次電池パックを提供する。【解決手段】  コアパック１に装着する枠形前ケース２と枠形後ケース３と外装ラベル５で構成するリチウムイオン二次電池パックにおいて、枠形前ケース２と枠形後ケース３で構成するケースの開口部分で、リチウムイオン二次電池の表裏面に衝撃吸収シート４を装着し、外周を外装ラベル５で巻く。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
角型リチウムイオン二次電池と保護回路基板とを有するコアパックを角型リチウムイオン二次電池の表裏面に開口部を設けた枠形ケースに収納し、外装ラベルで被覆した電池パックにおいて、前記角型リチウムイオン二次電池の表裏面と前記外装ラベルとの間に衝撃吸収シートを有することを特徴とする角型リチウムイオン二次電池パック。
【請求項２】
前記衝撃吸収シートは、前記角型リチウムイオン二次電池側で凹形状を有し、反対面は平面形状を有することを特徴とする請求項１に記載の角型リチウムイオン二次電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、枠形ケースに収納された角型リチウムイオン二次電池が外装ラベルで被覆された角型リチウムイオン二次電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯情報端末等に使用している、角型リチウムイオン二次電池パックに対する要求として、薄型化・高容量化が望まれている。その対応として角型リチウムイオン二次電池の高容量化が進み、限られた体積内により多くの電極活物質を効率良く実装する高密度化が進み、単位面積当たりのエネルギー密度も上がってきた。
【０００３】
薄型化の対応としては、角型リチウムイオン二次電池本体を収納する、樹脂ケースの平面部の肉厚を成形可能な０．２〜０．３ｍｍ程度まで薄くしたケースが使用されるようになってきた。図３は、従来のハード（全面樹脂）ケースタイプの角型リチウムイオン二次電池パックの分解斜視図を示す。
【０００４】
更に薄型化にするため、角型リチウムイオン二次電池本体を収納する、樹脂ケースの平面部分の一部が開口した枠形ケースと、その部分を覆う為の外装ラベルを備えた角型リチウムイオン二次電池パックも開発され、現在ではこの形状が主流と成りつつある。図２は、従来の枠形ケースタイプの角型リチウムイオン二次電池パックの分解斜視図を示す。
【０００５】
薄型化・高容量化を進めることで、落下に対する性能劣化が危惧される様に成り、その対応として特許文献１には電池の封口部または電池と電池ケースとの間隙部にシリコーンゲルを装着して落下による衝撃を吸収し、電池落下時の電解液漏れを防ぐことが記載されている。ここで電池ケースと電池との間隙部にシリコーンゲルを備えることにより、落下時の漏液を防止し安全性の優れた電池として提案されているが、現在主流となっている枠形ケースでは、角型リチウムイオン二次電池の表裏面をケースで覆っていないので落下等の衝撃に対しては充分ではなかった。
【０００６】
従来、角型リチウムイオン二次電池の正極材としては、正極活物質ＬｉＭＯ2(ただしＭは少なくとも１種類の遷移金属を表す)である複合酸化物、たとえばＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4などを、カーボンブラック等の導電性物質、ポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)等の結着剤と混合し集電体上に形成したものが用いられている。  
【０００７】
又、負極材としては、熱分解炭素類、ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークスなどのコークス類、グラファイト類、ガラス状炭素類、フェノール樹脂、フラン樹脂などを焼成した有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭などの炭素質材料、ポリアセチレン、ポリピロール類の導電性高分子材料等をカーボンブラックなどの導電性物質、ポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)等の結着剤と混合し集電体上に形成したものが用いられている。
【０００８】
正極材と負極材との間には、絶縁体であるポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンの微多孔膜の単独膜又は、２種類以上の膜を貼り合わせた混合膜などのセパレータが配置されている。
【０００９】
正極材、負極材、セパレータ間のイオンの移動を可能にするため、非水電解液、たとえば、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4等のリチウム塩の１種類又は２種類以上を非水溶媒に混合溶解した電解液が存在する。
【００１０】
角型リチウムイオン二次電池の性能は、上記に挙げた４物質が必要量存在し、又イオンの移動に最適な距離を確保することが必要条件である。特許文献１は落下による衝撃により、その４物質を収納している電池（外装缶）の封口部から電解液がもれる事による性能劣化を防ぐ有効手段を挙げているが、直方体状角型リチウムイオン電池の面積の大きい対向する２面即ち表裏面に対する衝撃による外装缶の変形には触れていない。外装缶の変形は、内部の正極材、負極材、セパレータにも影響を及ぼし、最適な距離間を保持できなくする可能性があり、性能劣化を引き起こすおそれがある。
【００１１】
【特許文献１】特開平８−１０６８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
角型リチウムイオン二次電池パックの薄型化・高容量化対応として、角型リチウムイオン二次電池本体の高密度化が進み、単位面積あたりのエネルギー密度が上がった。その事により、落下等の衝撃により外周部が変形を起こし、内容物へも変形が起こる事により、性能劣化が起こる可能性が出てきた。その角型リチウムイオン二次電池本体を外部からの影響より守るための樹脂ケースも、薄型化の要求により肉厚を薄型化へと変化してきた。又、厚み方向の薄型化の手段として、平面部が開口した枠形ケースを外装ラベルで覆っただけの形状が主流となり、角型リチウムイオン二次電池の表裏面に対する衝撃により形状変化を起こし、性能劣化が起こる事が懸念される様になってきた。
【００１３】
又、角型リチウムイオン二次電池は、充電・放電を行うと厚みが変化する。満充電時が一番厚くなり、放電すると薄くなる特性を持っている。又、充放電を繰り返すと表裏面の中央部分が充放電回数とともに厚くなる特性を持っている。そのため、表裏面部が開口した枠形ケースに外装ラベルを貼った角型リチウムイオン二次電池パックでは、開口部周辺と中央部との厚みに差が出て、外観形状にシワ等の外観不良を引き起こす要因が存在している。上記のような状況にあって本発明の技術的課題は耐衝撃性に優れた角型リチウムイオン二次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】
【００１４】
本発明は、角型リチウムイオン二次電池の表裏面と外装ラベルとの間に衝撃吸収シートを配置したものである。本発明の角型リチウムイオン二次電池パックは角型リチウムイオン二次電池と保護回路基板とを有するコアパックを角型リチウムイオン二次電池の表裏面に開口部を設けた枠形ケースに収納し、外装ラベルで被覆した電池パックにおいて、前記角型リチウムイオン二次電池の表裏面と前記外装ラベルとの間に衝撃吸収シートを有することを特徴とする。
【００１５】
又、前記衝撃吸収シートは、角型リチウムイオン二次電池側に凹状の曲面形状とし、外装ラベル面側を平面形状とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
従来の角型リチウムイオン二次電池パックでは、表裏面に対する衝撃による変形を緩和する為の手段としては、０．５〜０．８ｍｍ程度の樹脂面を持つケースで覆った形状で対応していたが、薄型化対応により０．２〜０．３ｍｍ程度の樹脂面を持つケース又は０．１ｍｍ程度の外装ラベル覆った構造と成ってきた。そのため、衝撃による変形を考慮した電池パック構造とは言えなかった。本発明によれば、角型リチウムイオン二次電池の表裏面と外装ラベルとの間に超軟質エラストマーゲル、シリコーンゲル等の衝撃吸収シートを配置する事により、外部からの衝撃力を吸収しリチウムイオン二次電池の変形を制御する事で性能劣化を抑えることができる。
【００１７】
また、従来の角型リチウムイオン二次電池パックは、角型リチウムイオン二次電池の充放電による厚み形状の変化を吸収するため、ゴム系接着剤・テープ等で表裏面端部と中心部の厚み段差を吸収する構造としていたが、ゴム系接着剤の流動性による均一厚みの確保、テープ厚みにより段差により、外装面側を平面に保つことで出来なかった。本発明の請求項２によれば、衝撃吸収シートの電池表裏面側を凹状の曲面とし反対面を平面とする事で、外観不良を低減させる事が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の実施の形態に付いて図面を用いて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の角型リチウムイオン二次電池パックの分解斜視図であり、図４は、本発明の角型リチウムイオン二次電池パックの部材の構成を説明する断面図である。
【００２０】
本発明の角型リチウムイオン二次電池パックに付いて図１を用いて説明する。コアパック１は、角型リチウムイオン二次電池・保護回路基板・二次保護素子・接続Ｎｉタブから成り、枠形前ケース２・枠形後ケース３は上下方向が開口する形状であり、角型リチウムイオン二次電池の表裏面が露出する形状と成っている。角型リチウムイオン二次電池の表裏面と枠形前ケース２・枠形後ケース３の境界面には０．３ｍｍ程度の段差が存在する。その段差を埋める様に衝撃吸収シート４が上下２枚実装され、外装ラベル５を貼り付けた構造である。
【００２１】
本発明に使用する衝撃吸収シート４の形状は、図４に示すように角型リチウムイオン二次電池の表裏面側が凹形状の曲面に加工されている曲面側４ａとなっていてもよい。その形状が角型リチウムイオン二次電池の充電による膨れによる形状と一致することが望ましい。但し、曲面側４ａは曲面と限定する物では無い。
【００２２】
本発明に使用する衝撃吸収シートの材質は、超軟質エラストマーゲル、シリコーンゲル、超軟質ポリウレタン等の衝撃吸収性の高い材質が望ましいが、限定する物では無く、衝撃吸収性の有る材料を使用する事が可能である。
【実施例】
【００２３】
(実施例1)
アルミ材缶ケースを使用したリチウムイオン二次電池を、ポリカーボネート材を使用した開口部の大きさ２６×４０ｍｍ枠形ケースに収納し、開口部から露出しているリチウムイオン電池表面上に、超軟質ポリウレタン材０．３ｍｍ厚の２５×３９ｍｍ吸収シートを貼り、０．１ｍｍ厚のポリエステル材外装ラベルで被覆したリチウムイオン二次電池パックを作製した。
【００２４】
(実施例２)
衝撃吸収シートの厚さを０．５ｍｍとした以外は実施例１と同様にリチウムイオン二次電池パックを作製した。
【００２５】
(実施例３)
衝撃吸収シートの厚さを１．０ｍｍとした以外は実施例１と同様にリチウムイオン二次電池パックを作製した。
【００２６】
(比較例)
衝撃吸収シートを使用しない以外は実施例１と同様にリチウムイオン二次電池パックを作製した。
【００２７】
耐衝撃性試験は次のように行った。５ｍｍ厚の鉄板上にリチウムイオン二次電池パックを置き、先端がφ５ｍｍの球形状を有したステンレス製のブロックを、リチウムイオン二次電池パック平面部（開口部）の中央に先端が来る様に配置し、４００ｇの錘を５０ｃｍの高さからブロック上に落ちる様に調整し自然落下させた。落下後、外装ラベル・吸収シートを剥がしリチウムイオン二次電池の平面部のへこみ量を測定した。
【００２８】
衝撃吸収シートの厚みは、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、及び無しの状態を実施した。その結果を下記表１に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１に示すように、衝撃吸収シートを角型リチウムイオン二次電池の表裏面に貼った場合に、へこみ量が小さくなった。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の実施の形態では、単一アルミ角型リチウムイオン二次電池パックへの適応を説明しているが、多組アルミ角型リチウムイオン二次電池パック電池パック、単一ラミネートタイプ電池、多組ラミネートタイプ電池にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の枠形ケースタイプの角型リチウムイオン二次電池パックの分解斜視図。
【図２】従来の枠形ケースタイプの角型リチウムイオン二次電池パックの分解斜視図。
【図３】従来のハードケースタイプの角型リチウムイオン二次電池パックの分解斜視図。
【図４】本発明の角型リチウムイオン二次電池パックの部材の構成を説明する断面図。
【符号の説明】
【００３３】
１    コアパック
２    枠形前ケース
３    枠形後ケース
４    衝撃吸収シート
４ａ    曲面側
４ｂ    平面側
５    外装ラベル
６    上ケース
７    下ケース
８    角型リチウムイオン二次電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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