(57)【要約】【課題】電池単体を複数用いて組電池化する際の電圧検出線の簡素化を図り、組立工程での作業性を向上させる。【解決手段】ラミネートフィルム１２，１３で外装した複数の電池単体１０ａ〜１０ｄを、互いに直列接続した状態で、フレキシブルプリント配線基板２０の片面に、両面接着テープを用いて取り付ける。フレキシブルプリント配線基板２０の他の面には、電池単体１０ａ′〜１０ｄ′を同様にして取り付け、フレキシブルプリント配線基板２０の表裏両面の電池群を互いに並列接続する。フレキシブルプリント配線基板２０には、電圧検出線３０ａ〜３０ｅを配線してあり、各電池単体の正極タブ１４および負極タブ１５を、それぞれに対応する電圧検出線３０ａ〜３０ｅに、フレキシブルプリント配線基板２０に設けた接続端子３１ａ〜３１ｅを介して接続する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層と樹脂層とを備えたラミネートフィルムで外装した電池単体を、複数直列および／または並列に接続して構成される電池集合体において、前記各電池単体を、この各電池単体の電圧を検出するための電圧検出線を備えた配線板上に取り付け、前記各電池単体の電極端子と前記配線板上の電圧検出線とを接続したことを特徴とする電池集合体。
【請求項２】
前記電池単体を、前記配線板の両面にこの配線板に対してほぼ対称に配置し、この対称となったそれぞれの電池単体の電極端子を、それぞれ対応する前記電圧検出線に接続したことを特徴とする請求項１に記載の電池集合体。
【請求項３】
前記ラミネートフィルムは、前記電池単体の発電要素を両面から覆い、その片面を覆うラミネートフィルムに発電要素の収納部を設ける一方、他面を覆うラミネートフィルムを平坦に形成して前記収納部の開口部分を覆い、それぞれのラミネートフィルムの周縁部同士を熱溶着により接合し、前記電池単体は、前記平坦に形成したラミネートフィルム側が前記配線板に取り付られていることを特徴とする請求項１または２記載の電池集合体。
【請求項４】
前記電池単体は、その発電要素の両面を覆うラミネートフィルムの周縁部同士の熱溶着した接合部分を、隣接する電池単体同士で互いに重ね合わせた状態で、前記配線板に取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電池集合体。
【請求項５】
前記配線板は、前記各電池単体の電極端子同士を接続する接続端子を備え、この接続端子に前記電圧検出線を接続したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電池集合体。
【請求項６】
前記接続端子は、隣接する電池単体相互を接続し、この電池単体相互を接続した接続端子に重ね合わせるようにバスバーを結合したことを特徴とする請求項５記載の電池集合体。
【請求項７】
前記配線板に取り付けた複数の電池単体は、この配線板の電圧検出線の配線パターンを変更することにより、直列および／または並列の組み合わせを任意に設定することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の電池集合体。
【請求項８】
前記電圧検出線を、前記配線板に取り付けた電池単体を避けて配線したことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の電池集合体。
【請求項９】
前記複数の電池単体を取り付けた配線板を複数設け、この複数の電池単体を備えた複数の配線板を互いに積層したことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の電池集合体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラミネートフィルムで外装した電池単体を複数直列および／または並列に接続した電池集合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の排ガスによる大気汚染が世界的な問題となっている中で、電気を動力源とする電気自動車やエンジンとモータを組み合わせて走行するハイブリッドカーが注目を集めており、これらに搭載する高エネルギ密度、高出力密度となる高出力型電池の開発が産業上重要な位置を占めている。
【０００３】
このような高出力型電池としては例えばリチウムイオン電池があり、平板状の正極板と負極板とをセパレータを介在させつつ積層した発電要素の両面を一対のラミネートフィルムで挟み、その周縁部を熱溶着により接合することで、発電要素とともに電解液を密封するようにしている積層型電池が知られている。
【０００４】
上記したラミネートフィルムを外装とした電池単体は、複数並列に配置した電池集合体（以下、組電池ともいう）が金属板上に固定され電池パックを構成したものが例えば特開２００２−１００３３７号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、複数の電池単体によって構成した電池集合体は、電池間の容量がばらつくために個々の電池単体の電圧を検出して、各電池単体相互間の電圧バランス（容量）を調整する必要があり、この場合、本来の充放電を行う配線以外に、電圧検出用の配線を必要とする。
【０００６】
このように、電圧検出用の配線を必要とする場合は、配線箇所が増加するために電池集合体の製造工程が複雑化し、これにより製品のコストアップを招くものとなる。
【０００７】
そこで、本発明は、電池単体を複数用いて組電池化する際の電圧検出線の簡素化を図り、組立工程での作業性を向上させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池集合体は、金属層と樹脂層とを備えたラミネートフィルムで外装した電池単体を、複数直列および／または並列に接続して構成される電池集合体において、前記各電池単体を、この各電池単体の電圧を検出するための電圧検出線を備えた配線板上に取り付け、前記各電池単体の電極端子と前記配線板上の電圧検出線とを接続する構成としてある。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、電池単体を取り付ける配線板に、あらかじめ電圧検出線を配線してあるので、電池集合体の組立工程では、電池単体を配線板に取り付けることで、電圧検出線との接続を行うことができ、この電圧検出線の配線の簡素化を図りつつ電池集合体の組立作業性を向上させることができ、製品のコストダウンを達成することができる。
【００１０】
また、フレキシブルなラミネートフィルムで外装した電池単体は、複数用いて電池集合体として構成する際に、配線板に取り付けるようにしたので、電池集合体としての剛性を高めることができ、製造工程における電池集合体の取り扱いが容易となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づき説明する。
【００１２】
図１〜図７は本発明に係わる電池集合体の第１実施形態を示している。図１は電池集合体の平面図、図２は図１の右側面図、図３は電池単体の平面図、図４は図３中の拡大されたＡ−Ａ断面図、図５は図３中Ｂ部の拡大断面図、図６は電池集合体を取り付ける配線板の平面図、図７は配線板の右側面図である。
【００１３】
この第１実施形態の電池集合体１は、図１，図２に示すように、複数の電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′を、配線板としてのフレキシブルプリント配線基板２０の表裏両面にそれぞれ取り付けることにより構成される。
【００１４】
電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′は、図３，図４に示すように発電要素としての積層電極１１を、一対のラミネートフィルム１２，１３の中央部間に配置し、これら一対のラミネートフィルム１２，１３によって積層電極１１の両面（図１中、表裏方向）を挟むようにして覆ってある。
【００１５】
前記積層電極１１は、図４に示すように複数枚の正極板１１Ａおよび負極板１１Ｂを、それぞれセパレータ１１Ｃを介在しつつ順次積層して構成してある。各正極板１１Ａは正極リード１１Ｄを介して正極タブ１４と接続するとともに、各負極板１１Ｂは負極リード１１Ｅを介して負極タブ１５と接続し、これら正極タブ１４および負極タブ１５を、前記ラミネートフィルム１２，１３の接合部分１６から外方に引き出している。
【００１６】
積層構造として形成した前記積層電極１１は、所定肉厚を持った扁平な矩形状を成しており、図４に示すように一方のラミネートフィルム１２に形成した収納部としての凹部１８に電解液とともに収納する。そして、この凹部１８の開口部を覆うように平坦に形成した他方のラミネートフィルム１３を配置して、これら両方のラミネートフィルム１２，１３の周縁部同士を減圧条件下で熱溶着して密封し、これらラミネートフィルム１２，１３によって外装ケース１７を構成している。
【００１７】
前記ラミネートフィルム１２，１３は、図５に示すように外側から内側（接合部分１６）に向かって樹脂層としてのナイロン層α、接着剤層β、金属層としてのアルミ箔層γ、樹脂層としてのＰＥ（ポリエチレン）またはＰＰ（ポリプロピレン）層δで構成してある。
【００１８】
このようにして構成される電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′としては、例えばリチウムイオン二次電池があり、この場合、正極板１１Ａを形成している正極の正極活物質として、リチウムニッケル複合酸化物、具体的には一般式ＬｉＮｉ１−ｘＭｘＯ２（但し、０．０１≦ｘ≦０．５であり、ＭはＦｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｂ，Ｇａ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒの少なくとも一つである。）で表せる化合物を含有する。
【００１９】
また、正極はリチウムニッケル複合酸化物以外の正極活物質を含有することも可能である。リチウムニッケル複合酸化物以外の正極活物質としては、例えば一般式ＬｉｙＭｎ２−ｚＭ’ｚＯ４（但し、０．９≦ｙ≦１．２、０．０１≦ｚ≦０．５であり、Ｍ’はＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｂ，Ｇａ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒの少なくとも一つである。）で表される化合物であるリチウムマンガン複合酸化物が挙げられる。また、一般式ＬｉＣｏ１−ｘＭｘＯ２（但し、０．０１≦ｘ≦０．５であり、ＭはＦｅ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｂ，Ｇａ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒの少なくとも一つである。）で表せる化合物であるリチウムコバルト複合酸化物を含有してもよい。
【００２０】
リチウムニッケル複合酸化物、リチウムマンガン複合酸化物およびリチウムコバルト複合酸化物は、例えばリチウム、ニッケル、マンガン、コバルトなどの炭酸塩を組成に応じて混合し、酸素存在雰囲気中において６００℃〜１０００℃の温度範囲で焼成することにより得られる。なお、出発原料は炭酸塩に限定されず、水酸化物、酸化物、硝酸塩、有機酸塩等からも同様に合成可能である。
【００２１】
なお、リチウムニッケル複合酸化物やリチウムマンガン複合酸化物などの正極活物質の平均粒径は、３０μｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
また、負極板１１Ｂを形成している負極活物質としては、比表面積が０．０５ｍ２／ｇ以上、２ｍ２／ｇ以下の範囲であるものを使用する。この範囲とすることにより、負極表面上におけるＳＥＩ（Ｓｏｌｉｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：固体電解質界面）の形成を充分に抑制することができる。
【００２３】
負極活物質の比表面積が０．０５ｍ２／ｇ未満である場合、リチウムの出入り可能な場所が小さすぎるため、充電時において負極活物質中にドープされたリチウムが放電時において負極活物質中から充分に脱ドープされず、充放電効率が低下する。一方、負極活物質の比表面積が２ｍ２／ｇを越える場合、負極表面上におけるＳＥＩ形成を制御することができない。
【００２４】
負極活物質としては、対リチウム電位が２．０Ｖ以下の範囲でリチウムをドープ・脱ドープすることが可能な材料であれば何れも使用可能であり、具体的には難黒鉛化性炭素材料、人造黒鉛、天然黒鉛、熱分解黒鉛類、ピッチコークスやニードルコークスや石油コークスなどのコークス類、グラファイト、ガラス状炭素類、フェノール樹脂やフラン樹脂などを適当な温度で焼成して炭化した有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭、カーボンブラックなどの炭素質材料を使用することが可能である。
【００２５】
また、リチウムと合金を形成可能な金属、およびその合金も使用可能であり、具体的には、酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化スズ等の比較的低電位でリチウムをドープ・脱ドープする酸化物やその窒化物、３Ｂ族典型元素の他、ＳｉやＳｎなどの元素、または例えばＭｘＳｉ、ＭｘＳｎ（但し、式中ＭはＳｉ又はＳｎを除く１つ以上の金属元素を表す。）で表されるＳｉやＳｎの合金などを使用することができる。これらの中でも、特にＳｉまたはＳｉ合金を使用することが好ましい。
【００２６】
さらに、電解液としては、電解質塩を非水溶媒に溶解して調製される液状のものの他、電解質塩を非水溶媒に溶解した溶液を高分子マトリクス中に保持させたポリマーゲル電解質であってもよい。
【００２７】
非水電解質としてはポリマーゲル電解質を用いる場合、使用する高分子材料として、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリルなどが挙げられる。
【００２８】
非水溶媒としては、この種の非水電解質二次電池においてこれまで使用されている非水溶媒であれば何でも使用可能であり、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリルなどが挙げられる。なお、これらの非水溶媒は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００２９】
特に、非水溶媒は不飽和カーボネートを含有することが好ましく、具体的には、ビニレンカーボネート、エチレンエチリデンカーボネート、エチレンイソプロプロピリデンカーボネート、プロピリデンカーボネートなどを含有することが好ましい。また、これらの中でも、ビニレンカーボネートを含有することが最も好ましい。非水溶媒として不飽和カーボネートを含有することにより、負極活物質に生成するＳＥＩの性状（保護膜の機能）に起因する効果が得られ、耐過放電特性がより向上すると考えられる。
【００３０】
また、この不飽和カーボネートは電解質中に０．０５重量％以上、５重量％以下の割合で含有されることが好ましく、特に０．５重量％以上、３重量％以下の割合で含有されることが最も好ましい。不飽和カーボネートの含有量を上記範囲とすることで、初期放電容量が高く、エネルギ密度の高い非水二次電池となる。
【００３１】
電解質塩としては、イオン伝導性を示すリチウム塩であれば特に限定されることはなく、例えばＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉなどが使用可能である。これらの電解質塩は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を混合して用いることも可能である。
【００３２】
ところで、フレキシブルプリント配線基板２０に複数の電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′を取り付けて構成した電池集合体１は、個々の電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′間の電圧バランス（容量）を調整するために、電圧検出線３０ａ〜３０ｅを設けて、電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′の電圧を検出している。
【００３３】
本実施形態ではこれら電圧検出線３０ａ〜３０ｅを前記フレキシブルプリント配線基板２０に配線している。そして、このフレキシブルプリント配線基板２０に、電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′を取り付けた状態で、各電池単体の電極端子としての正極タブ１４および負極タブ１５を、それぞれに対応する前記電圧検出線３０ａ〜３０ｅに接続する。
【００３４】
前記電圧検出線３０ａ〜３０ｅは、図６，図７に示すように第１〜第５電圧検出線３０ａ〜３０ｅからなり、これら第１〜第５電圧検出線３０ａ〜３０ｅをあらかじ前記フレキシブルプリント配線基板２０に配線しておく。
【００３５】
また、前記フレキシブルプリント配線基板２０の図６中で上下両側２０ａ，２０ｂには、前記電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′の正極タブ１４および負極タブ１５を接続する第１〜第５接続端子３１ａ〜３１ｅを設けるとともに、これら第１〜第５接続端子３１ａ〜３１ｅに、それぞれ対応する前記第１〜第５電圧検出線３０ａ〜３０ｅの端部を接続する。
【００３６】
第１，第５接続端子３１ａ，３１ｅは１つの電池単体を接続する短尺タイプとし、一方、第２，第３，第４接続端子３１ｂ，３１ｃ，３１ｄは２つの電池単体を並設して接続する長尺タイプとなっている。
【００３７】
そして、第１，第３，第５接続端子３１ａ，３１ｃ，３１ｅを、フレキシブルプリント配線基板２０の一側２０ａに、これらの順に適宜間隔を設けて配置する一方、第２，第４接続端子３１ｂ，３１ｄを、フレキシブルプリント配線基板２０の他側２０ｂに、これらの順に適宜間隔を設けて配置する。これら各第１〜第５接続線３１ａ〜３１ｅに、それぞれ対応する前記した第１〜第５電圧検出線３０ａ〜３０ｅの一端を接続する。第１〜第５電圧検出線３０ａ〜３０ｅの他端は、フレキシブルプリント配線基板２０から外部に引き出している。
【００３８】
前記フレキシブルプリント配線基板２０の片面には、図１に示すように第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄが取り付けてあり、第１電池単体１０ａの正極タブ１４を第１接続端子３１ａに、同負極タブ１５を第２接続端子３１ｂにそれぞれ溶接により接続する。上記第１電池単体１０ａに隣接する第２電池単体１０ｂの正極タブ１４を第２接続端子３１ｂに、同負極タブ１５を第３接続端子３１ｃにそれぞれ溶接により接続する。
【００３９】
また、第２電池単体１０ｂに隣接する第３電池単体１０ｃの正極タブ１４を第３接続端子３１ｃに、同負極タブ１５を第４接続端子３１ｄにそれぞれ溶接により接続する。上記第３電池単体１０ｃに隣接する第４電池単体１０ｄの正極タブ１４を第４接続端子３１ｄに、同負極タブ１５を第５接続端子３１ｅにそれぞれ溶接により接続する。
【００４０】
このため、前記第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄは、第１〜第５接続端子３１ａ〜３１ｅの間で直列に接続され、第１接続端子３１ａと第５接続端子３１ｅとの間で電気を取り出すことになる。
【００４１】
ところで、フレキシブルプリント配線基板２０の片面に取り付けた前記第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄに対して、第１〜第４電池単体１０ａ′〜１０ｄ′は、図２に示すようにフレキシブルプリント配線基板２０の反対面に取り付けてある。これら片面の第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄと反対面の第１〜第４電池単体１０ａ′〜１０ｄ′とは、フレキシブルプリント配線基板２０に対して互いに対称に配置されている。
【００４２】
そして、互いに対称となった第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′のそれぞれ対応する正極タブ１４同士および負極タブ１５同士を、前記第１〜第５接続端子３１ａ〜３１ｄを介してそれぞれ対応する前記第１〜第５電圧検出線３０ａ〜３０ｅに接続する。
【００４３】
このとき、前記第１〜第５接続端子３１ａ〜３１ｅおよび第１〜第５電圧検出線３０ａ〜３０ｅは、フレキシブルプリント配線基板２０の両面に対称に配置した第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′に対して共通となっている。すなわち、第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′の互いに対称に配置したもの同士の正極タブ１４および負極タブ１５を、同一の第１〜第５接続端子３１ａ〜３１ｅに接続している。
【００４４】
ここで、前記第１〜第５電圧検出線３０ａ〜３０ｅは、第１電圧検出線３０ａと第２電圧検出線３０ｂとの間で第１電池単体１０ａ，１０ａ′の電圧を検出し、第２電圧検出線３０ｂと第３電圧検出線３０ｃとの間で第２電池単体１０ｂ，１０ｂ′の電圧を検出し、第３電圧検出線３０ｃと第４電圧検出線３０ｄとの間で第３電池単体１０ｃ，１０ｃ′の電圧を検出し、かつ、第４電圧検出線３０ｄと第５電圧検出線３０ｅとの間で第４電池単体１０ｄ，１０ｄ′の電圧を検出する。
【００４５】
また、前記電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′は、前記図４に示したように、外装ケース１７を構成する一方のラミネートフィルム１２に積層電極１１を収納する凹部１８を形成して、この凹部１８が外方に突出する形態となっている。ここで、他方のラミネートフィルム１３は平坦に形成してあり、電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′をフレキシブルプリント配線基板２０に取り付ける際に、平坦となるラミネートフィルム１３を、図外の両面接着テープや接着剤などの接着手段を用いてフレキシブルプリント配線基板２０に接着してある。
【００４６】
以上の構成により、この第１実施形態の電池集合体１にあっては、第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′をフレキシブルプリント配線基板２０に取り付けるにあたり、このフレキシブルプリント配線基板２０に、電圧を検出するための第１〜第５電圧検出線３０ａ〜３０ｅをあらかじめ配線してあるため、電池集合体１の組立工程で第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′をフレキシブルプリント配線基板２０に取り付けた状態で、前記各電圧検出線３０ａ〜３０ｅとの接続を、正，負極タブ１４，１５と接続端子３１ａ〜３１ｅとを溶接などにより接合することで容易に行うことができる。
【００４７】
したがって、前記第１〜第５電圧検出線３０ａ〜３０ｅの配線の簡素化を図りつつ、電池集合体１の組立作業性を大幅に向上することができ、ひいては、能率的な大量生産を可能として、製品としての電池集合体１のコストダウンを達成することができる。
【００４８】
また、フレキシブルな薄肉のラミネートフィルム１２，１３で外装した電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′は、これらを電池集合体１として構成する際に、ある程度の剛性を備えたフレキシブルプリント配線基板２０に取り付けることで、このフレキシブルプリント配線基板２０の剛性が付加されて電池集合体１の剛性を高めることができる。これにより、製造工程における電池集合体１の取り扱いが容易となる。
【００４９】
さらに、前記第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′を板状に形成して薄型とした状態で、フレキシブルプリント配線基板２０に接着して構成したので、容積効率の高い電池集合体１を実現できる。特に、この第１実施形態では、フレキシブルプリント配線基板２０の両面に第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′を互いに対称に配置したので、容積効率をさらに高めることができる。
【００５０】
また、フレキシブルプリント配線基板２０の両面で対称となった第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′は、それぞれ対応する正極タブ１４同士および負極タブ１５同士を、前記第１〜第５接続端子３１ａ〜３１ｄを介してそれぞれ対応する前記第１〜第５電圧検出線３０ａ〜３０ｅに接続したので、フレキシブルプリント配線基板２０の両面でそれぞれ互いに対称となった電池単体１０は並列接続となり、電池集合体１の電池容量を倍増することができる。
【００５１】
さらに、前記電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′は、平坦に形成した他方のラミネートフィルム１３側をフレキシブルプリント配線基板２０に接着したので、それぞれの接着安定性を保持するとともに、前記ラミネートフィルム１３の面方向に沿って接合部分１６から引き出された正極タブ１４および負極タブ１５に対し、大きく曲げるなどして過大な応力を付与することなく、第１〜第５接続端子３１ａ〜３１ｅに接続することができるため、電池集合体１としての性能が安定して信頼性を向上することができる。
【００５２】
さらにまた、フレキシブルプリント配線基板２０には、電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′の正極タブ１４および負極タブ１５を接続する接続端子３１ａ〜３１ｅを設け、これら接続端子３１ａ〜３１ｅに、それぞれ対応した電圧検出線３０ａ〜３０ｅを接続したので、電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′を接続端子３１ａ〜３１ｅに接続することで、これと同時に電圧検出線３０ａ〜３０ｅを電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′に接続できるため、電池集合体１の組立工程で電圧検出線３０ａ〜３０ｅの接続作業を簡素化できるとともに、電圧検出線３０ａ〜３０ｅと電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′との接続を確実に行うことができる。
【００５３】
また、前記接続端子３１ａ〜３１ｅを設けることによって、フレキシブルプリント配線基板２０の剛性を高め、ひいては電池集合体１の全体的な剛性を高めることができる。
【００５４】
図８，図９は本発明の第２実施形態を示し、前記実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。図８は電池集合体の平面図、図９は電池集合体の右側面図である。
【００５５】
この第２実施形態の電池集合体１ａは、前記図３に示した発電要素１１の両面を覆うラミネートフィルム１２，１３の周縁部を熱溶着した接合部分１６を、隣接する電池単体１０ａ〜１０ｄ同士および１０ａ′〜１０ｄ同士で互いに重ね合わせてフレキシブルプリント配線基板２０に取り付けるようにしている。
【００５６】
すなわち、この第２実施形態の電池集合体１ａは、前記第１実施形態の電池集合体１と同様にフレキシブルプリント配線基板２０の両面に第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′を取り付けてあり、フレキシブルプリント配線基板２０の片面に取り付けた第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄを接合部分１６で重ね合わせるとともに、フレキシブルプリント配線基板２０の反対面に取り付けた第１〜第４電池単体１０ａ′〜１０ｄ′をも接合部分１６で重ね合わせている。
【００５７】
もちろん、この実施形態にあっても前記第１実施形態と同様に第１〜第５電圧検出線３０ａ〜３０ｅをフレキシブルプリント配線基板２０にあらかじめ配線してあり、かつ、第１〜第５接続端子３１ａ〜３１ｅを設けて、これら第１〜第５接続端子３１ａ〜３１ｅに、それぞれ対応する前記第１〜第５電圧検出線３０ａ〜３０ｅの端部を接続している。
【００５８】
そして、前記第１実施形態と同様に第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′の正極タブ１４および負極タブ１５を、それぞれ対応する第１〜第５接続端子３１ａ〜３１ｅに接続してある。
【００５９】
したがって、この第２実施形態の電池集合体１ａにあっては、前記第１実施形態の機能に加えて、第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′の接合部分１６を重ね合わせているので、電池集合体１ａの外形寸法を、電池単体の配列方向（図８中で左右方向）に短縮でき、電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′の容積効率を高めるとともに、コンパクト化を達成することができる。
【００６０】
図１０，図１１は本発明の第３実施形態を示し、前記各実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。図１０は電池集合体の平面図、図１１は電池集合体の右側面図である。
【００６１】
この第３実施形態の電池集合体１ｂは、第１〜第５接続端子３１ａ〜３１ｅの片面に、これらに重ね合わせるように所定厚さの第１〜第５バスバー３２ａ〜３２ｂを結合している。
【００６２】
すなわち、この第３実施形態の電池集合体１ｂは、図１０に示すように前記第２実施形態の電池集合体１ａと同様に、フレキシブルプリント配線基板２０の両面に取り付けた第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′を、それぞれの接合部分１６で重ね合わせて配置している。そして、第１接続端子３１ａに第１バスバー３２ａを、第２接続端子３１ｂに第２バスバー３２ｂを、第３接続端子３１ｃに第３バスバー３２ｃを、第４接続端子３１ｄに第４バスバー３２ｄを、そして、第５接続端子３１ｅに第５バスバー３２ｅをそれぞれ結合している。
【００６３】
このとき、第１〜第５接続端子３１ａ〜３１ｅの片面に接続した各電極タブ１４，１５を、第１〜第５バスバー３２ａ〜３２ｂで挟むようにして結合してある。
【００６４】
また、この第３実施形態では、前記第１〜第５バスバー３２ａ〜３２ｂは、図１１に示すように第１〜第５接続端子３１ａ〜３１ｅよりも厚く形成し、第１〜第５バスバー３２ａ〜３２ｂの断面積を充分に大きくしてる。
【００６５】
したがって、この第３実施形態の電池集合体１ｂは、第１〜第５接続端子３１ａ〜３１ｅに第１〜第５バスバー３２ａ〜３２ｂを結合したので、第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄから出力される電流は、第１〜第５接続端子３１ａ〜３１ｅと第１〜第５バスバー３２ａ〜３２ｂとを合わせた断面積をもって流れることになる。特に、この第３実施形態では、第１〜第５バスバー３２ａ〜３２ｂを、第１〜第５接続端子３１ａ〜３１ｅよりも厚く形成して、その断面積を充分に大きく取ってあるため、より大きな電流の流れを許容して、より高出力に対応した電池集合体１ｂを提供することができる。
【００６６】
なお、この第３実施形態の電池集合体１ｂは、第２実施形態の電池集合体１ａに、第１〜第５バスバー３２ａ〜３２ｂを付加した場合を開示したが、もちろん、これに限ることなく第１実施形態の電池集合体１に第１〜第５バスバー３２ａ〜３２ｂを付加して構成した場合にも同様の機能を奏する。
【００６７】
図１２〜図１４は本発明の第４実施形態を示し、前記各実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。図１２は電池集合体を取り付ける配線板の平面図、図１３は電池集合体の平面図、図１４は電池集合体の右側面図である。
【００６８】
この第４実施形態の電池集合体１ｃは、フレキシブルプリント配線基板２０に取り付けた第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′を、このフレキシブルプリント配線基板２０に配線した電圧検出線３０ｆ〜３０ｈのパターンを変更することにより、直列および／または並列の組み合わせを任意に設定している。
【００６９】
すなわち、この第４実施形態の電池集合体１ｃは、図１３に示すように前記第１〜第３実施形態と同様に、フレキシブルプリント配線基板２０の両面に互いに対称に取り付けた第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′を備える。フレキシブルプリント配線基板２０の両面でこれら４個づつの電池単体に対して第１〜第３接続端子３１ｆ〜３１ｈを設け、これら３つの接続端子３１ｆ〜３１ｈに、それぞれ対応する前記電圧検出線３０ｆ〜３０ｈの一端を接続してある。第１〜第３電圧検出線３０ｆ〜３０ｈの他端は、フレキシブルプリント配線基板２０から外部に引き出してある。
【００７０】
図１２に示すように、第１接続端子３１ｆと第３接続端子３１ｈは適宜間隔を設けてフレキシブルプリント配線基板２０の他側２０ｂに設けてあり、第２接続端子３１ｇは単独でフレキシブルプリント配線基板２０の一側２０ａに設けてある。
【００７１】
そして、図１３，図１４に示すように第１，第２電池単体１０ａ，１０ｂおよび１０ａ′，１０ｂ′の正極タブ１４を第１接続端子３１ｆに、同負極タブ１５を第２接続端子３１ｇにそれぞれ溶接により接続する。また、第３，第４電池単体１０ｃ，１０ｄおよび１０ｃ′，１０ｄ′の正極タブ１４を第２接続端子３１ｇに、同負極タブ１５を第３接続端子３１ｈにそれぞれ溶接により接続する。このような接続により、第１接続端子３１ｆと第３接続端子３１ｈとの間で電流を取り出すことになる。
【００７２】
したがってこの場合、第１，第２電池単体１０ａ，１０ｂおよび１０ａ′，１０ｂ′の４個を１つのグループとして並列接続するとともに、第３，第４電池単体１０ｃ，１０ｄおよび１０ｃ′，１０ｄ′の４個を１つのグループとして並列接続し、それぞれ並列接続した２つのグループを直列接続することになる。
【００７３】
なお、この第４実施形態では、第１電圧検出線３０ｆと第２電圧検出線３０ｇとの間で、第１，第２電池単体１０ａ，１０ｂおよび１０ａ′，１０ｂ′のグループの電圧を検出し、第２電圧検出線３０ｇと第３電圧検出線３０ｈとの間で、第３，第４電池単体１０ｃ，１０ｄおよび１０ｃ′，１０ｄ′のグループの電圧を検出する。
【００７４】
以上より、この第４実施形態の電池集合体１ｃは、フレキシブルプリント配線基板２０に配線した電圧検出線３０ｆ〜３０ｈのパターンの変更、例えば前記第１〜第３実施形態の電圧検出線３０ａ〜３０ｅのパターンに対して変更することにより、このフレキシブルプリント配線基板２０に取り付けた第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′の直列および／または並列の組み合わせを任意に設定でき、電池集合体の出力電圧および容量を容易に調整することができる。
【００７５】
図１５は本発明の第５実施形態を示し、前記各実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。この図１５は、配線板の平面図であり、電池単体を２点鎖線で示している。
【００７６】
この実施形態の電池集合体１ｄは、フレキシブルプリント配線基板２０上の第１〜第５電圧検出線３０ａ〜３０ｅを、このフレキシブルプリント配線基板２０に取り付けた第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′を避けて配線している。
【００７７】
すなわち、この第５実施形態の電池集合体１ｄは、前記第１〜第３実施形態と同様にフレキシブルプリント配線基板２０に第１〜第５電圧検出線３０ａ〜３０ｅを配線するとともに、これら第１〜第５電圧検出線３０ａ〜３０ｅに接続する第１〜第５接続端子３１ａ〜３１ｅを備えている。そして、これら第１〜第５接続端子３１ａ〜３１ｅに、フレキシブルプリント配線基板２０の両面に取り付けた第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′の正極タブ１４，負極タブ１５を接続している。
【００７８】
ここで、第１，第３，第５電圧検出線３０ａ，３０ｃ，３０ｅを、前記第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′を取り付ける部分に対応するフレキシブルプリント配線基板２０の中央部分を避けて、フレキシブルプリント配線基板２０の一側２０ａの周縁部に片寄らせて配線するとともに、第２，第４電圧検出線３０ｂ，３０ｄを、同様にしてフレキシブルプリント配線基板２０の他側２０ｂの周縁部に片寄らせて配線してある。
【００７９】
したがって、この第５実施形態の電池集合体１ｄは、フレキシブルなラミネートフィルム１２，１３を外装ケース１７とした第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′が、第１〜第５電圧検出線３０ａ〜３０ｅの上に取り付けられるのを防止できる。
【００８０】
このため、第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′が、第１〜第５電圧検出線３０ａ〜３０ｅの凹凸部分によって波打ち変形するのを防止し、それぞれの積層電極１１に無理な応力が作用して電池性能が低下するのを防止し、電池集合体１ｄの信頼性を高めることができる。また、第１〜第５電圧検出線３０ａ〜３０ｅの損傷も防止することができる。
【００８１】
図１６〜図１８は本発明の第６実施形態を示し、前記各実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。図１６は電池集合体の平面図、図１７は電池集合体の積層状態を示す正面図、図１８は電池集合体の積層状態を示す右側面図である。
【００８２】
この第６実施形態の電池集合体１ｅは、複数の電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′を取り付けたフレキシブルプリント配線基板２０、つまり、前記第１〜第５実施形態の電池集合体１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを複数設け、それぞれを互いに積層することにより構成してある。
【００８３】
この第６実施形態では、図１６に示すように、前記図１０，図１１における第３実施形態に示した電池集合体１ｂを用いて電池集合体１ｅを構成しており、個々の電池集合体１ｂの詳細な説明はここでは省略する。
【００８４】
すなわち、前記第３実施形態における電池集合体１ｂを複数個（この第６実施形態では偶数個となる６個）用いて、それぞれのフレキシブルプリント配線基板２０の両面に取り付けた第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′を互いに当接させて６段に積層してある。
【００８５】
そして、互いに積層した前記電池集合体１ｂ，１ｂ…は、上下に隣接されるもの同士の電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′の正，負極を逆に配置しておき、図１７に示すように最下段の第１バスバー３２ａを正極の電流取出し端子とし、最上段の第１バスバー３２ａを負極の電流取出し端子としてある。
【００８６】
なお、これら正，負極の電流取出し端子は、第１〜第４電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′が二次電池を構成する関係上、充電時の電流取入れ端子ともなる。
【００８７】
このとき、図１７に示すように最下段の第５バスバー３２ｅとその直上方に積層した電池集合体１ｂの第５バスバー３２ｅとを導電シャフト３３で接続するとともに、この電池集合体１ｂの第１バスバー３２ａとその直上方に積層した電池集合体１ｂの第１バスバー３２ａとを導電シャフト３３で接続し、この接続状態を最上段の電池集合体１ｂまで繰り返すことにより、６段に積層した各電池集合体１ｂを互いに直列に接続している。
【００８８】
なお、前記第１バスバー３２ａおよび前記第５バスバー３２ｅには、前記導電シャフト３３を取付けるための取付孔３３ａを形成してあり、この取付孔３３ａに導電シャフト３３を取付けることで、各電池集合体１ｂ，１ｂ…の積層状態を保持することができる。この場合、上下に積層して当接する電池単体１０ａ〜１０ｄおよび１０ａ′〜１０ｄ′同士を互いに接着させてもよい。
【００８９】
したがって、この第６実施形態の電池集合体１ｅは、複数の電池集合体１ｂ，１ｂ…を積層してそれぞれを直列接続することにより、容積効率を高めつつ大電流を容易に取り出すことができる。
【００９０】
もちろん、積層した複数の電池集合体１ｂ，１ｂ…をそれぞれ並列接続してもよく、この場合は容積効率を高めつつ簡単に容量の大きな電池集合体１ｅを提供することができる。
【００９１】
また、この第６実施形態では、第３実施形態の電池集合体１ｂを積層した場合を開示したが、これに限ることなく第１，第２，第４，第５実施形態で示した電池集合体１，１ａ，１ｃ，１ｄ、もしくは図示省略したその他の電池集合体を直接や並列に接続しつつ積層させることもできる。
【００９２】
ところで、本発明の電池集合体は前記第１〜第６実施形態に例を取って説明したが、これに限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種実施形態を採用することができ、例えば、電池単体はフレキシブルプリント配線基板の片面に実装する数は４個以外の数であってもよく、また、フレキシブルプリント配線基板の片面のみに電池単体を取り付けてもよい。
【００９３】
また、配線板として可撓性のあるフレキシブルプリント配線基板に限ることはなく、より剛性の高いプリント配線基板を用いてもよく、この場合には電池集合体としての剛性をより高めることができる。
【００９４】
さらに、電池単体としてはリチウムイオン二次電池に限ることなく、同様の構成となる他の電池を用いた場合にあっても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における電池集合体の平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態における電池集合体の右側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態における電池単体の平面図である。
【図４】図１中の拡大されたＡ−Ａ断面図である。
【図５】図１中Ｂ部の拡大された断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態における電池集合体を取り付ける配線板の平面図である。
【図７】本発明の第１実施形態における配線板の右側面図である。
【図８】本発明の第２実施形態における電池集合体の平面図である。
【図９】本発明の第２実施形態における電池集合体の右側面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態における電池集合体の平面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態における電池集合体の右側面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態における電池集合体を取り付ける配線板の平面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態における電池集合体の平面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態における電池集合体の右側面図である。
【図１５】本発明の第５実施形態における配線板の平面図である。
【図１６】本発明の第６実施形態における電池集合体の平面図である。
【図１７】本発明の第６実施形態における電池集合体の積層状態を示す正面図である。
【図１８】本発明の第６実施形態における電池集合体の積層状態を示す右側面図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ　電池集合体
１０ａ〜１０ｄ，１０ａ′〜１０ｄ′　電池単体
１１　積層電極（発電要素）
１２，１３　ラミネートフィルム
１４　正極タブ（電極端子）
１５　負極タブ（電極端子）
１６　接合部分
１７　外装ケース
１８　凹部（収納部）
２０　フレキシブルプリント配線基板（配線板）
３０ａ〜３０ｅ，３０ｆ〜３０ｈ　電圧検出線
３１ａ〜３１ｅ，３１ｆ〜３１ｈ　接続端子
３２ａ〜３２ｅ　バスバー
α　ナイロン層（樹脂層）
γ　アルミ箔層（金属層）
δ　ＰＥ／ＰＰ層（樹脂層）
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
2004047167.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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