(57)【要約】【課題】温度センサの電池表面に対する固定状態をより強固なものとする。【解決手段】電池パック１は、発電要素５をラミネートフィルム３で覆って密封している。発電要素５の外周縁５ｄより外側のラミネートフィルム３上には、電池温度を検出して充放電の制御を行うための温度センサとなるサーミスタ１５を配置し、そのサーミスタ１５を覆うようにしてラミネートフィルム３の外側には、シート材７を被せてある。ラミネートフィルム３とシート材７とは外周側に沿って互いに熱溶着して熱溶着接合部Ｐを形成している。その際、ラミネートフィルム３とシート材７との間の密閉領域Ｑを負圧とし、サーミスタ１５を大気圧によって押し付けるようにして固定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層の表面を樹脂層で覆ったラミネートフィルムと、
前記ラミネートフィルムで形成された電池外装内に密封状態で収容される発電要素と、
前記ラミネートフィルムの表面に接触して設けられ、前記発電要素を含む電池の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサを、前記ラミネートフィルムの表面との間で密閉状態として覆うシート材と、備え、
前記シート材は、前記温度センサの周囲の前記ラミネートフィルムの表面に接合され、該接合された接合部の内側の密閉領域が負圧となっていることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記シート材は樹脂層を有し、この樹脂層が前記ラミネートフィルムの表面の樹脂層と溶着接合されていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記温度センサは、前記発電要素の外周縁より外側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電池パック。
【請求項４】
前記温度センサは、厚さが中心部から外周部に向かうに従って徐々に薄くなるように形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラミネートフィルムで形成される電池外装内に発電要素が収容された電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電要素をラミネートフィルムで覆った構成の扁平型のリチウムイオン電池が知られており、このような扁平型電池では一般的に、電池温度を検出して充放電の制御が行われる。例えば、下記特許文献１に記載のものは、発電要素の収容部分の角部にてラミネートフィルムの表面に温度センサを接触させ、ラミネートフィルムを介して電池の温度を検出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１００３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記したような扁平型電池を、例えば車両の駆動用電源として使用した場合には、扁平型電池には車両走行時の振動が入力し、温度センサの電池表面に対する固定状態が不安定になる恐れがある。
【０００５】
そこで、本発明は、温度センサの電池表面に対する固定状態をより強固なものとすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、金属層の外側に樹脂層を有するラミネートフィルムの表面に接触して設けられ、内部の発電要素を含む電池の温度を検出する温度センサを備え、温度センサをラミネートフィルムの表面との間で密閉状態として覆うシート材が、温度センサの周囲のラミネートフィルムの表面に接合され、該接合された接合部の内側の密閉領域が負圧となっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、温度センサは、大気圧によりシート材を介してラミネートフィルムの表面に押し付けられるので、ラミネートフィルムに対してより強固に取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電池パックを示す図２のＡ−Ａ断面図である。
【図２】電池パックの平面図である。
【図３】電池パックの電池外装となるラミネートフィルムの部分的な断面図である。
【図４】電池パックに使用される温度センサとなるサーミスタを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図５】電池パックにサーミスタを取り付ける作業手順を示す作業工程図である。
【図６】電池パックにサーミスタを取り付ける作業手順を示す図５に続く作業工程図である。
【図７】第２の実施形態に係り、（ａ）は図１に対応する断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１０】
図１は、図２に示す第１の実施形態に係る扁平型電池としてのリチウムイオン電池からなる電池パック１のＡ−Ａ断面図であり、ラミネートフィルム３で形成される電池外装内に発電要素５を密封状態で収容している。ここでのラミネートフィルム３は、図１中で上下に２枚備えていて、それら２枚のラミネートフィルム３の外周側の接合端部３ａ同士を熱溶着によって接合している。また、ラミネートフィルム３のさらに外周側は、後述するシート材７で覆っている。なお、図１では、電池外装内に比較的大きな空間が形成されているが、実際にはラミネートフィルム３により発電要素５を減圧条件下で密封するので、このような空間は存在しない。
【００１１】
ラミネートフィルム３は、図３にその一部を断面図で示すように、金属層３ｂの両側（面）に樹脂層３ｃ，３ｄを積層して形成した可撓性の多層構造のフィルムで構成している。金属層３ｂとしては例えばアルミニウム箔が挙げられ、外側のシート材７側に位置する樹脂層３ｃとしては例えばナイロンが挙げられ、内側に位置する樹脂層３ｄとしては例えばＰＥ（ポリエチレン）やＰＰ（ポリプロピレン）挙げられる。
【００１２】
発電要素５は、複数枚の正極板５ａ及び複数枚の負極板５ｂを、セパレータ５ｃを介在しつつ交互に積層して構成してある。各正極板５ａは図示しない正極リードを介して電極端子としての正極タブ９と接続するとともに、各負極板５ｂは図示しない負極リードを介して電極端子としての負極タブ１１と接続する。そして、これら正極タブ９及び負極タブ１１を、ラミネートフィルム３の外周側の上記した接合端部３ａ及び、後述するシート材７の外周側の接合端部７ａから外方に引き出している。
【００１３】
上記した電池パック１は、その充放電の制御を行うための発電要素を含む電池の温度を検出する温度センサとしてのサーミスタ１５を、発電要素５の外周縁５ｄより外側にてラミネートフィルム３の表面の樹脂層３ｃに接触した状態で配置している。ラミネートフィルム３のさらに外周側を覆っているシート材７は、ラミネートフィルム３の表面の樹脂層３ｃに接触する側に樹脂層を少なくとも備え、上記したサーミスタ１５をラミネートフィルム３の表面の樹脂層３ｃとの間で密閉状態として覆っている。シート材７の樹脂層は、ラミネートフィルム３の表面の樹脂層３ｃと同材質の例えばナイロン製である。
【００１４】
ラミネートフィルム３は、図１に示すように、発電要素５の外周縁５ｄより外側に突出する接合端部３ａを有していて、これら接合端部３ａ同士を重ね合わせた状態で前述したように熱溶着により接合している。シート材７は、上記接合端部３ａよりさらに外側に突出する接合端部７ａを有していて、これら接合端部７ａ同士を重ね合わせて熱溶着により接合している。図２中の一点線で示す熱溶着接合部Ｐが接合端部７ａの熱溶着部であり、熱溶着接合部Ｐは、サーミスタ１５より外側位置で接合端部３ａの周囲を囲むように、正極タブ９及び負極タブ１１を除いた位置に形成している。
【００１５】
このとき本実施形態では、熱溶着接合部Ｐより内側のラミネートフィルム３とシート材７との間の密閉領域（空間）Ｑを負圧としている。このためサーミスタ１５は、大気圧によってラミネートフィルム３とシート材７との間で、これら両者から押されるようにして固定された状態となる。この状態で、サーミスタ１５に接続されるリード配線１７は、ラミネートフィルム３とシート材７との間を経てシート材７の接合端部７ａから外部に引き出されている。
【００１６】
また、サーミスタ１５は、図４に示すように、センサ素子２０の周囲を樹脂でモールド成形してモールド成形部２１を形成している。モールド成形部２１は、図４（ｂ）に示すように平面視でほぼ円形であり、図４（ａ）に示すように、平面状の底面２１ａと球面状の表面２１ｂとを備えている。このような球面状の表面２１ｂを備えるモールド成形部２１の形状によって、サーミスタ１５は、厚さが円形の中心部から外周部に向かうに従って徐々に薄くなるように形成されている。
【００１７】
図５及び図６は、図１に示した電池パック１のサーミスタ１５を取り付ける作業手順を示している。ここで、図５（ａ）に示すように、発電要素５をラミネートフィルム３で覆ったものを電池本体１９としており、この電池本体１９をサーミスタ１５とともにシート材７内に封入する。図５に示すシート材７は、電池本体１９の表裏を覆うように折り曲げ部７ｂで二つ折りして互いに同形状の二つの封止面７ｃ，７ｄを形成してある。これに対し、シート材７として前述した図２に示すように表裏で互いに別々にして２枚を重ね合わせるようにすることもできる。
【００１８】
図５（ｂ）に示すように、上記二つ折りしたシート材７の一方の封止面７ｄのほぼ中央に電池本体１９を載せる。このとき正極タブ９及び負極タブ１１がシート材７から突出した状態となるようにする。
【００１９】
次に図６（ａ）に示すように、サーミスタ１５を、折り曲げ部７ｂと反対側において発電要素５の外周側のラミネートフィルム３上にセットする。このとき、サーミスタ１５は、図４（ａ）に示すモールド成形部２１の底面２１ａがラミネートフィルム３側となるようにして、リード配線１７を外部に引き出しておく。ここで、シート材７の封止面７ｃ，７ｄの外形は、正極タブ９及び負極タブ１１を除く電池本体１９の外形より大きい。このため、図６（ａ）のセット状態では、電池本体１９の正極タブ９及び負極タブ１１を除く外周縁と封止面７ｄの外周縁との間に全周にわたりほぼ一定の間隔が形成される。
【００２０】
図６（ａ）の状態から、シート材７の他方の封止面７ｃを、電池本体１９に被せるようにして一方の封止面７ｄに重ね合わせる。その際、シート材７の各封止面７ｃ，７ｄは互いにほぼ同形状であり、互いに重ね合わせた状態で、図６（ｂ）に示すように、折り曲げ部７ｂを除く周囲三方を熱溶着接合部Ｐとして熱溶着する。熱溶着する際には、減圧条件下で行い、ラミネートフィルム３とシート材７との間の密閉領域Ｑ（図１）を負圧とする。
【００２１】
これにより、サーミスタ１５は、大気圧の作用によってラミネートフィルム３とシート材７とを介して両側から押し付けられ、ラミネートフィルム３とシート材７との間にて強固に固定されることになる。この場合、例えばサーミスタ１５をラミネートフィルム３の表面に接着剤や粘着テープのようなもので固定した場合のように、温度変化によって固定力が弱くなることを抑制でき、ラミネートフィルム３に対してより強固に取り付けることができる。したがって、本電池パック１を車両の駆動用電源として使用し、電池パック１に車両走行時の振動が入力したとしても、サーミスタ１５の電池表面に対する固定状態がより安定したものとなる。
【００２２】
また、サーミスタ１５は大気圧によってラミネートフィルム３とシート材７との間で押し付けられた状態で固定されるので、車両走行時の振動が入力したとしても、サーミスタ１５のラミネートフィルム３に対する移動変位を抑えることができる。これによって、サーミスタ１５とラミネートフィルム３との間の摩擦による、ラミネートフィルム３の表面の樹脂層３ｃの厚さが減少することも抑制でき、電池パック１として信頼性を高めることができる。
【００２３】
また、本実施形態では、シート材７は樹脂層を有し、この樹脂層がラミネートフィルム３の表面の樹脂層３ｃと熱溶着によって溶着接合されている。このため、例えば接着剤などの他の接合部材を使用した場合に比較して、接合状態が変化しにくく、サーミスタ１５のラミネートフィルム３に対する固定をより確実なものとすることができる。
【００２４】
また、本実施形態では、サーミスタ１５は、発電要素５の外周縁５ｄより外側に配置されている。このため、電池パック１を複数重ね合わせて積層状態で使用する場合に、電池パック１相互間に形成される、発電要素５の外周縁５ｄより外側のデッドスペースを有効利用でき、スペース効率よくサーミスタ１５を配置することができる。また、サーミスタ１５は、デッドスペースに配置することで、電池パック１相互間で挟まれて外力を受けることを抑制でき、サーミスタ１５の作動を安定したものとすることができる。その際、サーミスタ１５は、発電要素５の外周縁５ｄに沿って配置しているので、電池温度の検出も精度よくなされる。
【００２５】
さらに、本実施形態では、図４（ａ）に示すようにサーミスタ１５は、モールド成形部２１の厚さが中心部から外周部に向かうに従って徐々に薄くなるように形成している。その際、サーミスタ１５をラミネートフィルム３とシート材７との間で密閉状態として押し付けるようにして固定すると、平面状の底面２１ａがラミネートフィルム３の表面に密着し、球面状の表面２１ｂに沿うようにしてシート材７が密着する。これにより、ラミネートフィルム３とシート材７との間がサーミスタ１５を介してより確実に密着し、減圧状態を保持しやすくなる。
【００２６】
図７は、第２の実施形態を示している。第２の実施形態は、サーミスタ１５の周辺のみをシート材７Ａで覆っている点が第１の実施形態と異なる。このシート材７Ａは、図７（ｂ）に示すように、平面視で円形のサーミスタ１５の外径より大きい外径の円形に形成してあり、サーミスタ１５及びその周囲近傍を覆った状態で、ラミネートフィルム３との間の密閉領域Ｑが負圧となるようにして熱溶着固定している。その際、熱溶着接合部Ｐはサーミスタ１５の周囲を囲むようにほぼ円形となる。
【００２７】
第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、ラミネートフィルム３とシート材７Ａとの間に位置するサーミスタ１５は、大気圧の作用によって押し付けられるので、ラミネートフィルム３とシート材７との間にて強固に固定されることになる。その際、本実施形態では、シート材７Ａがサーミスタ１５の周辺のみを覆うだけであるので、その分材料費を低減することができる。
【００２８】
なお、図１の第１の実施形態においては、シート材７が電池パック１の表裏両面を覆うようにしているが、サーミスタ１５を覆う側のみにシート材７を設ける構成とすることもできる。この場合には、シート材７の接合端部７ａをラミネートフィルム３の接合端部３ａに溶着接合する。
【００２９】
また、シート材１７，１７Ａは、サーミスタ１５側を樹脂層として、該樹脂層に金属層を積層したラミネートフィルムでもよいが、単に樹脂層のみを備える樹脂フィルムでもよい。要するに、ラミネートフィルム３上に載せたサーミスタ１５を覆うようして内部の密閉領域を負圧としてラミネートフィルム３に溶着固定できるものであればよい。
【００３０】
さらに、サーミスタ１５は、上記した実施形態では発電要素５の外周縁５ｄより外側に配置しているが、発電要素５に対応する位置に配置してもよく、これにより電池温度をより正確に測定することが可能となる。
【符号の説明】
【００３１】
３ｂ  ラミネートフィルムの金属層
３ｃ  ラミネートフィルムの樹脂層
５  発電要素
５ｄ  発電要素の外周縁
１５  サーミスタ（温度センサ）
１７，１７Ａ  シート材
Ｐ  熱溶着接合部（接合部）
Ｑ  熱溶着接合部の内側の密閉領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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