(57)【要約】【課題】外部衝撃に対する強度を増すことができるとともに、カバー挿入時の歩留を低下させることがない電池パックを提供する。【解決手段】金属層を有するラミネートフィルムにより形成された外装材と、該外装材に収納され正極と負極を含む電池素子１２とを備え、ラミネートフィルムにより形成された外装材に沿って固定し、該外装材のトップ側の開口部１５及びボトム側の開口部１６に樹脂製のカバー１３，１４を配置した電池パック１０であって、トップ側の開口部１５及びボトム側の開口部１６の少なくとも一方の面積が外装材部分を含む断面積よりも小さい電池パック１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層を有するラミネートフィルムにより形成された外装材と、該外装材に収納され正極と負極を含む電池素子と、を備え、該ラミネートフィルムにより形成された外装材に沿って固定し、該外装材のトップ側の開口部及びボトム側の開口部に樹脂製のカバーを配置した電池パックであって、
前記トップ側の開口部及び前記ボトム側の開口部の少なくとも一方の面積が、前記外装材部分を含む断面積よりも小さいことを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記トップ側の開口部及び前記ボトム側の開口部の面積が、前記外装材部分を含む断面積に対して７０％〜９０％であることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項３】
前記カバーが、前記外装材の軸方向に長さ０．５ｍｍ以上で、幅０．５ｍｍ以上の切欠部を少なくとも２個以上有することを特徴とする請求項１または請求項２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、例えばリチウムイオン二次電池に適用される電池パックに関し、更に詳しくは、外装材のトップ開口部とボトム開口部にカバーを装着した電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラ一体型ＶＴＲ（Ｖｉｄｅｏｔａｐｅ  ｒｅｃｏｒｄｅｒ：ビデオテープレコーダ）や携帯電話或いはラップトップ型コンピュータ等のポータブル電子機器が多く登場し、それらの小型化及び軽量化が図られている。それに伴い、ポータブル機器の電源として用いられる電池の需要が急速に伸びており、機器の小型軽量化の実現のために、機器に接続する電池パックの設計も、軽く、薄型であり、かつ機器内の収容スペースを効率的に使うことが求められている。このような要求を満たす電池として、エネルギー密度及び出力密度の大きいリチウムイオン電池が最も好適である。
【０００３】
中でも、いままでの液系電解液を用いた場合に問題となる液漏れを防止するために、ゲル状のポリマー電解質を用いたリチウムイオンポリマー二次電池が広く用いられている。リチウムイオンポリマー二次電池は、電極端子を接続し、両面にゲル状電解質を塗布した帯状の正極及び負極を、セパレータを介して積層した後に、長手方向に巻回して作製した電池素子をラミネートフィルムで外装して電池セルとしている。
【０００４】
電池パックの一例として、図１３に示すように、薄型電池５０がフィルム外装体５１であって端部に突出凹部５２を設けており、突出凹部５２の底面部に平行にプリント基板５３を配設して、プリント基板５３の底面部に対向する面に温度保護素子５４を固定し、温度保護素子５４と底面部との間に絶縁シート５５を配設したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１では、外部衝撃強度を増すために、薄型電池５０をプラスチック製ケース５６に収納して電池パックとしている。
【０００６】
電池パックの他例として、カバーの曲率半径を変えることで、外部衝撃強度を確保するようにしているものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特許第３６２５７７３号公報
【特許文献２】特開２００６−２０２６５２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に開示された従来の電池パックでは、薄型電池５０をプラクスチック製ケース５６に収納しているため、放電電圧を電流で積分して計算される値であって、電池が貯蔵できるエネルギーを電池の体積（外装も含む）で割った値である体積エネルギー密度が低下する虞がある。
【０００９】
また、上記特許文献２に開示された従来の電池パックでは、電池とカバーとの接合が樹脂と樹脂との接着のみであるために、外部衝撃により接着部分が剥離し易く、その場合、カバーが剥がれてしまう虞がある。
【００１０】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、外部衝撃に対する強度を増すことができるとともにカバー挿入時の歩留を低下させることがない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】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明に係る電池パックは、
金属層を有するラミネートフィルムにより形成された外装材と、該外装材に収納され正極と負極を含む電池素子と、を備え、該ラミネートフィルムにより形成された外装材に沿って固定し、該外装材のトップ側の開口部及びボトム側の開口部に樹脂製のカバーを配置した電池パックであって、前記トップ側の開口部及び前記ボトム側の開口部の少なくとも一方の面積が、前記外装材部分を含む断面積よりも小さいことを特徴としている。
【００１２】
上記構成の電池パックによれば、注入した樹脂の断面が電池素子に近づくほど大きくなるので、そのアンカー効果により、外部衝撃に対する強度を増加させることができる。
【００１３】
また、上記記載の前記トップ側の開口部及び前記ボトム側の開口部の面積が、前記外装材部分を含む断面積に対して７０％〜９０％であることを特徴としている。
【００１４】
上記構成の電池パックによれば、固化した樹脂の断面が電池素子に近づくほど大きくなるために、そのアンカー効果により、外部衝撃に対する強度が増すのに加えて、円弧に沿って折り曲げる外装材合わせ部が大きくならず、且つ円弧の半径が小さくならないため、カバー挿入時の歩留を低下させることはない。
【００１５】
また、上記記載の前記カバーが、前記外装材の軸方向に長さ０．５ｍｍ以上で、幅０．５ｍｍ以上の切欠部を少なくとも２個以上有することを特徴としている。
【００１６】
上記構成の電池パックによれば、切欠部を通じてカバーの外側と外装材との間に樹脂が充填され易く、切欠部が２個あるので充填が不十分である部分ができ難い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電池パックによれば、外部衝撃に対する強度を増すことができるとともに、カバー挿入時の歩留を低下させることがない電池パックを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図１〜図１２を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施形態の電池パックの分解斜視図、図２は図１のII−II線断面を含むI−I線断面図、図３は図１に示す電池パックに用いられる電池素子の外観斜視図、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は図３に示す電池素子を含む外装材周りのそれぞれ平面図、正面図、右側面図、図５は図１に示す電池パックに用いられる外装材の軟質ラミネート材の断面図である。また、図６は図１に示す電池パックに用いられる外装材の硬質ラミネート材の断面図、図７は図３に示す電池素子に外装材を巻回した外観斜視図、図８は図７の外装材の断面図、図９〜図１１は図１に示す電池パックの組立工程のそれぞれ図１のII−II線断面相当の断面図、図１２は図１の電池パックの組立外観斜視図である。また、表１は実施例の落下試験と作製歩留との比較表である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の一実施形態である電池パック１０は、両端が開放された外装材１１と、この外装材１１内に収納された電池素子（図３参照）１２と、外装材１１の開放された前端部に嵌合されたトップカバー１３と、後端部に嵌合されたボトムカバー１４と、を備えた角形または扁平形のリチウムイオンポリマー二次電池の電池パックである。なお、以下の説明では、トップカバー１３の嵌合される側をトップ側と称し、ボトムカバー１４の嵌合される側をボトム側と称する。
【００２１】
外装材１１は、全体として板状であり、面方向から見ると矩形状である。外装材１１の両端の開口部１５，１６は、全体として矩形状であり、それらの両短辺が外側に向けて楕円の円弧をなすように膨らんで成形されている。
【００２２】
電池素子１２は、例えば、角形または扁平形の巻回型の電池素子である。
【００２３】
トップカバー１３及びボトムカバー１４は、外装材１１の両端の開口部１５，１６に嵌合可能な形状に形成されており、具体的には、正面から見ると、全体として矩形状であり、その両短辺が外側に向けて楕円の円弧をなすように膨らんで成形されている。
【００２４】
そして、ボトムカバー１４には、その両短辺側に、一対の切欠部１７が対称位置に形成されている。切欠部１７は、外装材１１の軸方向に０．５ｍｍ以上の長さＬ１で、０．５ｍｍ以上の幅Ｌ２をそれぞれ有する。切欠部１７は、ボトムカバー１４と外装材１１とを接着するために注入される樹脂がボトムカバー１４の外側と外装材１１の間に充填し易くする機能を有する。
【００２５】
このとき、切欠部１７は、長さ及び幅が０．５ｍｍよりも小さい場合、ボトムカバー１４の外側と外装材１１との間に樹脂が十分に充填されず、外部衝撃によるボトムカバー１４の剥離発生率が高くなる。従って、長さＬ１は１．０ｍｍ以上であって、幅Ｌ２は１．０ｍｍ以上であるのが好ましい。
【００２６】
また、切欠部１７が１個所であると、樹脂の充填が十分に行われず、外部衝撃によるボトムカバー１４の剥離発生率が高くなる。なお、切欠部１７は、ボトムカバー１４に加えてトップカバー１３にボトムカバー１４と同様にして形成しても良い。
【００２７】
図２に示すように、ボトム側の開口部１６の面積ＡＲ１は、電池素子１２を収納する外装材１１の外周部分１８を含む断面積ＡＲ２に対して、７０％〜９０％に設定されているため、電池素子１２を収納する外装材１１の外周部分１８に対して、ボトム側の開口部１６は小さくなっている。
【００２８】
このとき、ボトム側の開口部１６の面積ＡＲ１を、電池素子１２を収納する外装材１１の外周部分１８を含む断面積ＡＲ２に対して９０％を超えた値にすると、電池素子１２を収納する外装材１１の外周部分１８の断面積ＡＲ２とボトム側の開口部１６の面積ＡＲ１との偏差が小さくなるため、注入した樹脂が固化し、アンカー効果により外部衝撃によるボトムカバー１４の剥離発生率が低下する。
【００２９】
これに反して、ボトム側の開口部１６の面積ＡＲ１を、電池素子１２を収納する外装材１１の外周部分１８を含む断面積ＡＲ２に対して７０％を超えない値にすると、ボトムカバー１４を装着する際の作業性が著しく低下する。従って、ボトム側の開口部１６の面積ＡＲ１は、電池素子１２を収納する外装材１１の外周部分１８を含む断面積ＡＲ２に対して８０％〜９０％が好ましく、８５％〜９０％が最も好ましい。このような比率は、トップ側の開口部１５にも適用可能である。
【００３０】
次に、図３〜図６を参照して、電池パック１０に用いられる電子素子１２と、外装材１１と、トップカバー１３と、ボトムカバー１４と、についてさらに詳細に説明する。
【００３１】
図３に示すように、電子素子１２は、帯状の正極と帯状の負極とがポリマー電解質及び／またはセパレータを介して積層されながら長手方向に巻回されるとともに、正極及び負極から正極リード１９及び負極リード２０が導出されている。
【００３２】
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おり、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おり、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１９及び負極リード２０は、正極集電体及び負極集電体にそれぞれスポット溶接、抵抗溶接などを用いて接合されている。なお、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適宜使用することができる。
【００３３】
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材料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（本式中、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、通常は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することができる。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。
【００３４】
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（本式中、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良い。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。
【００３５】
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。
【００３６】
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と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、アクリルゲン、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、及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、及びこれらの混合物が使用される。
【００３７】
電解質成分は、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ている。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、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。
【００３８】
図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、外装材１１は、電池素子１２を収納するための凹部２１が設けられた軟質ラミネート材２２と、この軟質ラミネート材２２上に凹部２１を覆うように重なられた硬質ラミネート材２３と、からなる。凹部２１は、例えば、予め金型で絞り加工を施して電池素子１２の形状に応じて形成される。また、凹部２１の底面に相当する位置の外側表面には、熱溶着シート２４が設けられている。
【００３９】
軟質ラミネート材２２は、矩形状であって、互いに等しい長さのトップ側長辺２５及びボトム側長辺２６と、互いに等しい長さの左側短辺２７及び右側短辺２８を有する。同様に、硬質ラミネート材２３も矩形状であって、互いに等しい長さのトップ側長辺２９及びボトム側長辺３０と、互いに等しい長さの左側短辺３１及び右側短辺３２を有する。なお、説明中の左右は、図４（Ａ）に向かって見た位置関係を示している。
【００４０】
硬質ラミネート材２３のトップ側長辺２９及びボトム側長辺３０の長さは、電池素子１２が収納された凹部２１を包み込んだ状態において、その左側短辺３１及び右側短辺３２同士が当接するか、または僅かな隙間を隔てて対向するように設定されている。軟質ラミネート材２２のトップ側長辺２５及びボトム側長辺２６の長さは、硬質ラミネート材２３のトップ側長辺２９及びボトム側長辺３０の長さよりも短く設定されており、例えば、電池素子１２が収納された凹部２１を包み込んだ状態において、その左側短辺２７及び右側短辺２８同士が当接するか、または僅かな隙間を隔てて対向するように設定されている。ここで、この軟質ラミネート材２２の隙間は、僅かな幅のものに限られず、ある程度の幅のものとしても良い。
【００４１】
軟質ラミネート材２２の左側短辺２７及び右側短辺２８は、硬質ラミネート材２３の左側短辺３１及び右側短辺３２よりも短く設定されている。従って、トップ側に硬質ラミネート材２３のみが存在するように、軟質ラミネート材２２及び硬質ラミネート材２３を積層することができる。このようにした場合、トップ側の開口部１５に設けられたトップカバー１３の周囲を硬質ラミネート材２３のポリプロピレン層により熱溶着できるという利点を得ることができる。なお、ボトム側においても、硬質ラミネート材２３の接着層が剥き出しになるようにして、ボトム側の開口部１６に設けられたボトムカバー１４の周囲を硬質ラミネート材２３のポリプロピレン層により熱溶着できるようにしても良い。
【００４２】
軟質ラミネート材２２は、絞り加工により電池素子１２を挿入する凹部２１を形成するのに適し、且つ硬質ラミネート材２３に比べて軟質のものである。
【００４３】
図５に示すように、軟質ラミネート材２２は、接着層としてのポリプロピレン（ＰＰ）層３３、金属層としての軟質アルミ金属層３４、表面保護層としてのナイロン層またはＰＥＴ（ポリプロピレンテレフタレート）層３５を順次積層した積層構造を有し、ポリプロピレン層３３が内側（硬質ラミネート材２３と接する側）となる。
【００４４】
ポリプロピレン層３３は、ポリマー電解質の変質を防ぐ機能を有する。ポリプロピレン層３３としては、例えば、無軸延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）等が使用される。ポリプロピレン（ＰＰ）層３３の厚さは、例えば、３０μｍ程度である。
【００４５】
軟質アルミ金属層３４は、内部への水分の浸入を防ぐ機能を有する。軟質アルミ金属層３４の材料としては、例えば、焼きなまし処理済のアルミニウム（ＪＩＳ  Ａ８０２１Ｐ−０）または（ＪＩＳ  Ａ８０７９Ｐ−０）等を使用できる。また、軟質アルミ金属層３４の厚さは、例えば、３０μｍ〜１３０μｍ程度の範囲に選ばれる。ナイロン層またはＰＥＴ層３５は、表面保護の機能を有する。ナイロン層またはＰＥＴ層３５の厚さは、例えば、厚みが１０μｍ〜３０μｍ程度の範囲に設定される。
【００４６】
図６に示すように、硬質ラミネート材２３は、曲げた後の形状を維持し、外部からの変形に耐えることができるものである。硬質ラミネート材２３は、接着層としてのポリプロピレン（ＰＰ）層３６、金属層としての硬質アルミ金属層３７、表面保護層としてのナイロン層またはＰＥＴ（ポリプロピレンテレフタレート）層３８を順次積層した積層構造を有する。
【００４７】
硬質ラミネート層２３のポリプロピレン層３６及びナイロン層またはＰＥＴ層３８は、軟質ラミネート材２２と同様のものである。
【００４８】
硬質アルミ金属層３７は、例えば、焼きなまし処理済のアルミニウム（ＪＩＳ  Ａ３００３Ｐ−Ｈ１８）または（ＪＩＳ  Ａ３００４Ｐ−Ｈ１８）等を用いて厚みが３０μｍ〜１３０μｍ程度の範囲のものが使用される。なお、軟質ラミネート材２２及び硬質ラミネート材２３の各層の厚みは、総厚を考慮して適切なものが選定される。
【００４９】
図１を参照して、トップカバー１３には回路基板が備えられており、この回路基板に対して電池素子１２から引き出された正極リード１９及び負極リード２０が電気的に接続される。回路基板には、ヒューズ、ＰＴＣ、サーミスタ等の温度保護素子を含む保護回路や電池パック１０を識別するためのＩＤ抵抗等がマウントされており、さらに複数の、例えば３個の接点部３９が設けられている。また、保護回路には、二次電池の監視とＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の制御を司るＩＣ、及び充放電制御ＦＥＴが含まれる。
【００５０】
ＰＴＣは、電池素子１２と直列に接続されており、電池素子１２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１２と直列に接続されており、電池素子１２の温度が設定温度よりも高くなると、電池に流れる電流を遮断する。
【００５１】
また、電池素子１２の監視とＦＥＴの制御を司るＩＣ及び充放電制御ＦＥＴを含んだ保護回路は、電池素子１２の端子電圧が、４．３Ｖ〜４．４Ｖを超えると、発熱・発火等の危険な状態になる虞があるので、電池素子１２の電圧を監視し、４．３Ｖ〜４．４Ｖを超えると充電制御ＦＥＴをオフし、充電を禁止する。一方、電池素子１２の端子電圧が放電禁止電圧以下まで過放電し、二次電池電圧が０Ｖになると、電池素子１２が内部ショート状態となり、再充電が不可能となる虞があるので、二次電池電圧を監視し、放電禁止電圧を下回ると放電制御ＦＥＴをオフして放電を禁止する。
【００５２】
また、トップカバー１３には、電池素子１２に対向する側の面から、それとは反対側の面に向けて貫通する貫通孔４０が、１個以上、好ましくは２個以上設けられている。貫通孔４０は、２個以上設けることで、樹脂注入時において、少なくとも１つの貫通孔４０を、電池素子１２とボトムカバー１４との間の空気を抜くために用いることができるので、樹脂の充填性を向上させることができる。
【００５３】
図１を参照して、ボトムカバー１４は、ボトム側の開口部１６を塞ぐものであり、正面方向から見ると、全体としては矩形状であり、その短辺側の両側が外側に向けて楕円の円弧をなすように膨らんでいる。ボトムカバー１４の電池素子１２側となる面には、ボトム側の開口部１６に嵌合するための側板４１が設けられている。この側板４１は、ボトムカバー１４の外周の一部または全部に沿って設けられている。
【００５４】
ボトムカバー１４は、電池素子１２に対向する側の面から、それとは反対側の面に向けて貫通する貫通孔４２が、１個以上、好ましくは２個以上設けられている。貫通孔４２は、２個以上設けることで、樹脂注入時において、少なくとも１つの貫通孔４２を電池素子１２とボトムカバー１４との間の空気を抜くために用いることができるので、樹脂の充填性を向上させることができる。
【００５５】
次に、図７〜図１２を参照して、本発明の一実施形態に係る電池パック１０の製造方法について説明する。
【００５６】
先ず、例えば、ゲル電解質層が両面に形成された正極、負極及びセパレータを、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、長手方向に多数巻回することで、図３に示す巻回型の電池素子１２を作製する。
【００５７】
次に、例えば、予め絞り成形により、電池素子１２を入れるための凹部２１を軟質ラミネート材２２に成形する。この際、図４（Ａ）を参照して、軟質ラミネート材２２の電池素子収納用の凹部２１は、例えば、中心位置に対してやや右側にずれた位置に形成する。そして、電池素子１２を軟質ラミネート材２２に形成されている凹部２１内に収納する。
【００５８】
次に、同様に図４（Ａ）を参照して、硬質ラミネート材２３を、軟質ラミネート材２２に対してやや右側にずれた位置に積層する。これにより、軟質ラミネート材２２及び硬質ラミネート材２３が積層された状態では、軟質ラミネート材２２のみが位置する左側領域と、硬質ラミネート材２３のみが位置する右側領域とが生じる。このように位置をずらしているのは、後述するように、軟質ラミネート材２２の凹部２１の底面外側へ向けて軟質ラミネート材２２及び硬質ラミネート材２３の端部を折り込んだ後、軟質ラミネート材２２のポリプロピレン層３３と硬質ラミネート材２３のポリプロピレン層３６とが、ある程度の幅でもって接着されるようにするためである。
【００５９】
次に、図４（Ａ）に示したような配置関係の状態で、凹部２１の開口の周辺の４辺を減圧しながら熱溶着する。この場合、ポリプロピレン層３３，３６同士が重なっている部分全体を熱溶着するようにしても良い。このようにして、凹部２１の周囲を熱溶着することにより、電池素子１２が封止される。
【００６０】
次に、図４（Ａ）を参照して、凹部２１の底面の外側に、所定の形状とした熱溶着シート２４を設ける。熱溶着シート２４は、軟質ラミネート材２２のナイロン層またはＰＥＴ層３５同士に高温をかけることで接着させるための補助的部材である。好ましくは、厚みは、総厚の関係から、１０〜６０μｍ程度で、１００℃前後の融点のものが用いられる。熱溶着シート２４の融点は、電池素子１２に対して熱の影響を与えない程度のものが好ましい。
【００６１】
次に、図７に示すように、軟質ラミネート材２２の凹部２１の底面外側へ向けて、軟質ラミネート材２２及び硬質ラミネート材２３の両端、即ち短辺２７，２８及び短辺３１，３２を内側に折り込む。そして、軟質ラミネート材２２及び硬質ラミネート材２３の端部を熱溶着するとともに、凹部２１の底面外側に対して軟質ラミネート材２２を熱溶着する。これにより、軟質ラミネート材２２及び硬質ラミネート材２３が、電池素子１２が収納された凹部２１を包み込むように閉じた状態で固定されて、トップ側の開口部１５及びボトム側の開口部１６が形成される。
【００６２】
図８に示されるように、電池素子１２を包み込んだ状態では、硬質ラミネート材２３の短辺３１及び３２同士が接するか、または僅かな隙間を介して互いの端面が対向してなる継ぎ目Ｌ５が生じる。また、硬質ラミネート材２３の内側には、軟質ラミネート材２２の短辺２７及び２８同士が接するか、または僅かな隙間を介して互いの端面が対向してなる継ぎ目Ｌ６が生じる。なお、ここでは、軟質ラミネート材２２の短辺２７及び２８同士が接するか、または僅かな隙間を介して互いの端面が対向する場合について図示しているが、ある程度の幅の隙間を介して互いの端面が対向するようにしても良い。
【００６３】
また、熱溶着シート２４の上側に接して、軟質ラミネート材２２のナイロン層またはＰＥＴ層３５が位置する。従って、ナイロン層またはＰＥＴ層３５が熱溶着シート２４を挟んだ構造となり、外側から熱を加えることで、ナイロン層またはＰＥＴ層３５同士を接着することができる。また、軟質ラミネート材２２及び硬質ラミネート材２３の互いのポリプロピレン層３３及び３６が対向接触するので、外側から熱を加えることで、これらのポリプロピレン層３３及び３６を接着することができる。
【００６４】
以上のようにして、樹脂製の箱型のケースを使用することなく、また両サイドに樹脂製のフレームを配することなく、ラミネート材２２，２３が外装材１１を兼ねる電池パック１０が製造される。
【００６５】
次に、トップカバー嵌合工程が行われる。トップカバー嵌合工程では、正極リード１９及び負極リード２０が、例えば抵抗溶接や超音波溶接によってトップカバー１３に対して接続される。トップカバー１３の幅は、外装材１１のトップ側の端面の開口部１５の高さの内寸よりやや小さい値に設定されている。
【００６６】
次に、正極リード１９及び負極リード２０を折り曲げながらトップカバー１３をトップ側の開口部１５に向けて押し込む。トップカバー１３の幅は、上述したようにトップ側の開口部１５の内寸よりやや小さい値にされているので、外装材１１の端面付近の硬質ラミネート材２３で形成されるスペース内に収納することができる。
【００６７】
次に、図９〜図１１に示すように、ボトムカバー嵌合工程が行われる。ボトムカバー嵌合工程では、ボトム側の開口部１６の面積を縮小するため、ボトム側の外装材１１の円弧部分を内側に曲げて、くさび形状の切欠４３を形成し、くさび形状の２辺を合わせて外装材合わせ部４４を形成し、外装材合わせ部４４を円弧に沿って折り曲げる。そして、ボトム側の開口部１６の寸法よりやや小さいボトムカバー１４を、形成したボトム側の開口部１６に押し込む。これにより、ボトム側の開口部１６に対してボトムカバー１４の側板４１が嵌合されるとともに、ボトムカバー１４の本体によってボトム側の開口部１６が覆われる。
【００６８】
次に、熱溶着工程が行われる。熱溶着工程では、治具にて全長を押えて熱溶着を行う。すなわち、銅等の金属からなるヒーターブロックを外装材１１のトップ側の端の近傍に上下から押し当て、トップカバー１３の周面と、硬質ラミネート材２３の内面のポリプロピレン層３６とを熱溶着する。
【００６９】
次に、樹脂圧入工程が行われる。樹脂圧入工程では、トップカバー１３の貫通孔４０を介して電池素子１２とトップカバー１３との間に溶融樹脂を充填して固化させる。これにより、トップカバー１３が電池素子１２の端面に接着される。溶融樹脂としては、ホットメルト接着剤、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などを適宜用いる。
【００７０】
次に、ボトムカバー１４の貫通孔４２を介して電池素子１２とボトムカバー１４との間に溶融樹脂を充填して固化させる。これにより、ボトムカバー１４が電池素子１２の端面に接着される。樹脂はボトムカバー１４と電池素子１２との間に十分に注入され、且つボトム側の開ロ部１６の面積ＡＲ１が、電池素子１２を収納する外装材１１の外周部分１８を含む断面積ＡＲ２に対して７０％〜９０％に設定されているため、固化した樹脂の断面は、電池素子１２に近づくほど大きくなるので、そのアンカー効果により外部衝撃に対する強度が増す。なお、充填される樹脂は、圧入時に低粘度状態を有すればよく、特に限定されるものではなく、例えば、ポリアミド系ホットメルト、ポリオレフィン系ホットメルト、ナイロン、ＰＰ、ＰＣ、ＡＢＳ等を使用することができる。
【００７１】
図１２に示すように、以上の工程により電池パック１０が製造される。
【００７２】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００７３】
（実施例１）
実施例１は、上述のような工程を用いて、厚さ４．３ｍｍ、幅３５ｍｍの電池パック１０を作製した。ボトム側の開ロ部１６の面積ＡＲ１は、電池素子１２を収納する外装材１１の外周部分１８を含む断面積ＡＲ２に対して９０％、ボトムカバー１４は、幅１．０ｍｍ、高さ１．０ｍｍの切欠部１７を２個有するようにした。
【００７４】
（実施例２）
実施例２は、ボトム側の開ロ部１６の面積ＡＲ１を、電池素子１２を収納する外装材１１の外周部分１８を含む断面積ＡＲ２に対して８５％にした以外は、前述した実施例１と同様にして電池パック１０を作製した。
【００７５】
（実施例３）
実施例３は、ボトム側の開ロ部１６の面積ＡＲ１を、電池素子１２を収納する外装材１１の外周部分１８を含む断面積ＡＲ２に対して８０％にした以外は、前述した実施例１と同様にして電池パック１０を作製した。
【００７６】
（実施例４）
実施例４は、ボトム側の開ロ部１６の面積ＡＲ１を、電池素子１２を収納する外装材１１の外周部分１８を含む断面積ＡＲ２に対して７０％にした以外は、前述した実施例１と同様にして電池パック１０を作製した。
【００７７】
（実施例５）
実施例５は、ボトムカバー１４が、幅０．５ｍｍ、高さ０．５ｍｍの切欠部１７を有する以外は、前述した実施例１と同様にして電池パック１０を作製した。
【００７８】
（比較例１）
比較例１は、ボトム側の開ロ部の面積ＡＲ１を縮小せず、面積ＡＲ１を、外装材外周部分を含む断面積ＡＲ２に対して１００％にした以外は、前述した実施例１と同様にして電池パックを作製した。
【００７９】
（比較例２）
比較例２は、ボトム側の開ロ部の面積ＡＲ１を、外装材外周部分を含む断面積ＡＲ２に対して９５％にした以外は、前述した実施例１と同様にして電池パックを作製した。
【００８０】
（比較例３）
比較例３は、ボトム側の開ロ部の面積ＡＲ１を、外装材外周部分を含む断面積ＡＲ２に対して６５％にした以外は、前述した実施例１と同様にして電池パックを作製した。
【００８１】
（比較例４）
比較例４は、ボトムカバーが、幅１．０ｍｍ、高さ０．３ｍｍの切欠部を有する以外は、前述した実施例１と同様にして電池パックを作製した。
【００８２】
（比較例５）
比較例５は、ボトムカバーが、幅０．３ｍｍ、高さ１．０ｍｍの切欠部を有する以外は、前述した実施例１と同様にして電池パックを作製した。
【００８３】
（比較例６）
比較例６は、ボトムカバーが、切欠部を１個有する以外は、前述した実施例１と同様にして電池パックを作製した。
【００８４】
（落下試験）
得られた実施例１〜５及び比較例１〜６の電池パックの各５０個ずつについて、高さ７０ｃｍからのランダム落下試験を５０回繰り返し、その際、ボトムカバーの剥がれた電池個数を記録し、剥離発生率（％）を算出し、その結果を表１に示す。
【００８５】
（作製歩留）
得られた実施例１〜５及び比較例１〜６の電池パックの各１０００個ずつを作製し、その際の歩留（％）を算出し、その結果を表１に示す。
【００８６】
【表１】
2008177039.tif 000003
【００８７】
表１から明らかなように、ボトム側の開ロ部の面積ＡＲ１が、外装材外周部分を含む断面積ＡＲ２に対して９０％以下であり、ボトムカバーが、幅０．５ｍｍ以上、高さ０．５ｍｍ以上の切欠部を２個有する実施例１〜５及び比較例３の電池パックでは、落下試験においてボトムカバーの剥離が発生しなかった。
【００８８】
これは、ボトム側の開口部の面積ＡＲ１が外装材外周部分を含む断面ＡＲ２よりも小さいため、注入した樹脂の断面が電池素子１２に近づくほど大きくなるので、そのアンカー効果により、外部衝撃に対する強度が増したと推定される。また、切欠部の大きさが十分であるため、樹脂がボトムカバーの外側と外装材の間に充填され易く、切欠部が２個あるので充填が不十分である部分ができ難いことがわかる。
【００８９】
これらに対して、ボトム側の開ロ部の面積ＡＲ１が、外装材外周部分を含む断面積ＡＲ２に対して９０％より大きい比較例１〜２の電池パックでは、ボトムカバーの剥離が発生した。また、切欠部の幅や高さが０．５ｍｍより小さい比較例４〜６及び切欠部の個数の少ない比較例６の電池パックでは、樹脂の充填が不十分であるためにボトムカバーの剥離が発生した。
【００９０】
また、電池パック作製時の歩留は、表１から明らかなように、ボトム側の開口部の面積ＡＲ１が、外装材外周部分を含む断面積ＡＲ２に対して７０％以上である実施例１〜５及び比較例１〜２、比較例４〜６の電池パックでは良好であった。しかしながら、面積比が７０％より小さい比較例３では、円弧に沿って折り曲げる外装材合わせ部が大きくなり、且つ円弧の半径が小さくなって曲げ難くなるため、ボトムカバーが挿入し難くなり、歩留が低下した。
【００９１】
従って、落下試験でボトムカバーの剥離がなく、歩留が良好なボトム側の開ロ部の面積ＡＲ１の外装材外周部分を含む断面積ＡＲ２に対する範囲は、７０％〜９０％であり、好ましい範囲は８０％〜９０％である。さらに好ましくは、８５％〜９０％である。
【００９２】
そして、ボトムカバーの切欠部の幅及び高さの落下試験でボトムカバーの剥離がなく、歩留が良好な範囲は、０．５ｍｍ以上である。好ましくは１．０ｍｍ以上である。切欠部の個数は２個以上であることが好ましい。なお、上述した実施例は、ボトム側に限定されるものではなく、トップ側においても同様の効果が得られる。
【００９３】
以上、説明したように、本発明の一実施形態の電池パック１０によれば、注入した樹脂の断面が電池素子１２に近づくほど大きくなるので、そのアンカー効果により、外部衝撃に対する強度を増加させることができる。
【００９４】
また、電池パック１０によれば、固化した樹脂の断面が電池素子１２に近づくほど大きくなるため、そのアンカー効果により、外部衝撃に対する強度が増すのに加えて、円弧に沿って折り曲げる外装材合わせ部４４が大きくならず、且つ円弧の半径が小さくならないため、ボトムカバー１４挿入時の歩留を低下させることはない。
【００９５】
また、電池パック１０によれば、切欠部１７を通じてボトムカバー１４の外側と外装材１１との間に樹脂が充填され易く、切欠部１７が２個あるので充填が不十分である部分ができ難い。
【００９６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の一実施形態の電池パックの分解斜視図である。
【図２】図１のII−II線断面を含むI−I線断面図である。
【図３】図１に示した電池パックに用いられる電池素子の外観斜視図である。
【図４】（Ａ）は図３に示した電池素子を含む外装材周りの平面図、（Ｂ）は（Ａ）の正面図、（Ｃ）は（Ａ）の右側面図である。
【図５】図１に示した電池パックに用いられる外装材の軟質ラミネート材の断面図である。
【図６】図１に示した電池パックに用いられる外装材の硬質ラミネート材の断面図である。
【図７】図３に示した電池素子に外装材を巻回した外観斜視図である。
【図８】図７の外装材の断面図である。
【図９】図１に示した電池パックの組立工程の図１のII−II線断面相当の断面図である。
【図１０】図１に示した電池パックの組立工程の図１のII−II線断面相当の断面図である。
【図１１】図１に示した電池パックの組立工程の図１のII−II線断面相当の断面図である。
【図１２】図１の電池パックの組立外観斜視図である。
【図１３】従来の電池パックの概略図である。
【符号の説明】
【００９８】
１０      電池パック
１２      電池素子
１３      トップカバー（カバー）
１４      ボトムカバー（カバー）
１５      トップ側の開口部
１６      ボトム側の開口部
１７      切欠部
２１      凹部
２２      軟質ラミネート材（ラミネートフィルム）
２３      硬質ラミネート材（ラミネートフィルム）
３４      軟質アルミ金属層（金属層）
３７      硬質アルミ金属層（金属層）
【図１】
2008177039.tif 000004
【図２】
2008177039.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008177039.tif 000009
【図７】
2008177039.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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