(57)【要約】【課題】電池容器１ａにおける安全弁１ｄを設けた蓋板１ｂとは反対側の底部の厚さＴ２を厚く形成することにより、素電池１に超音波振動が加わった場合にも安全弁１ｄが損傷を受けるおそれの少ない電池パックを提供する。【解決手段】深い容器状の電池容器１ａの開口端部を、安全弁１ｄを設けた板状の蓋板１ｂで塞いだ電池ケースを備えた素電池１を、対となる下パックケース２と上パックケース３とを重ね合わせて接合したパックケース２，３の内部に収納した電池パックにおいて、電池容器１ａの上下の側面における、底部側の厚さＴ２を開口端部側の厚さＴ１よりも厚く形成した構成とする。【選択図】        図１
2004319354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向するケース端面を有すると共に、いずれか一方のケース端面に安全弁を配置した電池ケースを備えた素電池を、対となるパックケースを重ね合わせて接合した内部に収納した電池パックにおいて、
電池ケースの両ケース端面間を囲むケース側面における、安全弁を配置しない他方のケース端面側の厚さを一方のケース端面側の厚さよりも厚く形成したことを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記ケース側面における他方のケース端面側の厚さを一方のケース端面側の厚さよりも５％以上厚くしたことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、素電池をパックケースの内部に収納した電池パックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯用機器等に用いられる非水電解質二次電池は、図３に示すように、素電池１に保護回路を接続して樹脂製のパックケース２，３の内部に収納することにより、電池パックとして機器に装着することが多い（例えば、特許文献１参照。）。素電池１は、方形箱型の深い容器状の電池容器１ａ内に図示しない発電要素を収納し、この電池容器１ａの開口端部を方形板状の蓋板１ｂで塞いで電解液を充填し内部を密閉したものである。これらの電池容器１ａと蓋板１ｂは、共にアルミニウム合金からなり、素電池１の外装を覆う電池ケースを構成する。そして、蓋板１ｂには、負極端子１ｃが絶縁して取り付けられ、この蓋板１ｂと電池容器１ａ自身が正極端子となる。また、この蓋板１ｂには、内部圧力が異常に上昇したときに開口してガス抜きを行うための安全弁１ｄが設けられている。安全弁１ｄは、蓋板１ｂの表裏に貫通して形成された長円形の開口孔と、この開口孔の裏面側にクラッド方式により張り付けたアルミニウム箔とからなり、このアルミニウム箔が内部の異常な高圧により破断するようになっている。保護回路は、ここでは、過充電や過放電、外部短絡等の保護を行う保護回路基板４と、高温時の保護を行うＰＴＣ５を用いている。
【０００３】
上記パックケース２，３は、対となる下パックケース２と上パックケース３とからなり、いずれも浅い方形の容器状の樹脂成形品によって構成される。これらのパックケース２，３は、図４に示すように、下パックケース２を容器内が上向きになるように治具６にセットすると共に、上パックケース３を容器内が下向きとなるように上方から重ねて周縁部を嵌め合わせ、この上パックケース３の上方から超音波溶着ホーン７で押圧しながら超音波振動を加えることにより接合するようになっている。また、素電池１は、保護回路基板４等と共に、これらのパックケース２，３の内部空間に収納されるようになっている。このようなパックケース２，３は、正極端子となった電池ケースや保護回路基板４等を外部から絶縁すると共に、これらを保護する役割を果たす。なお、この図４及び図５並びに図２では、図面を分かり易くするために、電池容器１ａの上下の側面の厚さを実際よりも厚く図示している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３５８９３９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図４に示したように、本来であれば、素電池１は、パックケース２，３の間の内部空間に僅かな隙間をあけて収容されるので、超音波溶着ホーン７からの超音波振動が直接加わることはないが、これらのパックケース２，３の設計が不適切であったり、加工精度が悪かった場合に、図５に示すように、上下のパックケース２，３が完全に超音波溶着される前に、内部空間と素電池１との間の隙間がなくなり、超音波溶着ホーン７からの超音波振動が上パックケース３を介して素電池１に直接加わるようになることがある。そして、この超音波振動は、電池ケースの蓋板１ｂにも加わることになり、機械強度の弱い安全弁１ｄの長円形の開口孔を変形させて薄いアルミニウム箔に損傷を与えるおそれが生じる。また、超音波溶着の設定が強すぎた場合にも、パックケース２，３の接合部を過剰に溶融させて素電池１に直接超音波振動を加えるようになるおそれが生じる。
【０００６】
しかも、素電池１の電池ケースの電池容器１ａは、通常は図４に示す開口端部側の側面の厚さＴ１と底部側の側面の厚さＴ２が等しく設計されるが、実際には深い容器状のこの電池容器１ａを絞り加工や金属射出成形加工によって作製するために、金型に多少のテーパが必要となり、底部側の側面の厚さＴ２よりも開口端部側の側面の厚さＴ１の方が僅かに厚くなるのが一般的である。このため、パックケース２，３の内部空間と素電池１との間は、この電池容器１ａの開口端部側の方が先に隙間がなくなり、この開口端部を塞ぐ蓋板１ｂに特に強く超音波溶着ホーン７からの超音波振動が加わることが多くなる。
【０００７】
このため、従来の電池パックでは、パックケース２，３を超音波溶着する際に、安全弁１ｄが超音波振動によって損傷を受けるおそれがあり、この安全弁１ｄが設定値より低い内部圧力で不用意に開口したり、亀裂等が生じて電解液が漏れ出すおそれがあるという問題が発生していた。
【０００８】
また、この問題は、パックケース２，３を超音波溶着により接合する場合に限らず、加熱による熱溶着等により接合する場合にも、この接合の際に加える圧力によって同様に生じ得るものである。
【０００９】
本発明は、かかる事情に対処するためになされたものであり、電池ケースの安全弁を設けた側とは反対側の厚さを厚く形成することにより、素電池に超音波振動や圧力が加わった場合にも安全弁が損傷を受けるおそれの少ない電池パックを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、対向するケース端面を有すると共に、いずれか一方のケース端面に安全弁を配置した電池ケースを備えた素電池を、対となるパックケースを重ね合わせて接合した内部に収納した電池パックにおいて、電池ケースの両ケース端面間を囲むケース側面における、安全弁を配置しない他方のケース端面側の厚さを一方のケース端面側の厚さよりも厚く形成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項１の発明によれば、パックケースを接合する際の超音波振動や圧力が素電池に直接加わったとしても、この振動や圧力は、電池ケースにおける安全弁が配置されていないケース端面側の厚さが厚いケース側面に加わるので、反対側の安全弁が損傷を受けるのを防止することができるようになる。
【００１２】
請求項２の発明は、前記ケース側面における他方のケース端面側の厚さを一方のケース端面側の厚さよりも５％以上厚くしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明によれば、電池ケースにおける安全弁が配置されていないケース端面側のケース側面の厚さが安全弁が配置されたケース端面側のケース側面の厚さよりも十分に厚くなるので、この安全弁をパックケースを接合する際の振動や圧力から確実に保護することができるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１〜図２は本発明の一実施形態を示すものであって、図１は非水電解質二次電池の素電池の構成を示す斜視図、図２は素電池を収納した上下のパックケースを超音波溶着する工程を示す縦断面図である。なお、図３〜図５に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００１６】
本実施形態は、図３に示した従来例と同様に、素電池１に保護回路を接続して樹脂製のパックケース２，３の内部に収納した電池パックについて説明する。この電池パックにおけるパックケース２，３や保護回路となる保護回路基板４及びＰＴＣ５の構成は、従来例と同じである。また、素電池１の構成も、従来例と同様であるが、電池ケースを構成する電池容器１ａの形状が異なる。
【００１７】
本実施形態の電池容器１ａは、図１に示すように、従来例と同様のアルミニウム合金製の方形箱型の深い容器状を成すものであるが、上下の側面における開口端部側の厚さＴ１に比べて底部側の厚さＴ２の方が５％以上厚く形成されている。なお、図１や図２では、厚さの相違を明確にするために、この底部側の側面の厚さＴ２による膨らみを誇張して図示している。
【００１８】
ここで、図３に示す従来の非水電解質二次電池の素電池１における電池容器１ａの上下の側面の開口端部側の厚さＴ１と中央部の厚さと底部側の厚さＴ２を実際に測定した結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
2004319354.tif 000003
【００２０】
この素電池１の電池容器１ａにおける上下の側面の設計上の厚さは４．２ｍｍであり、左右の側面の幅は３０ｍｍ、蓋板１ｂから電池容器１ａの底面までの長さは４８ｍｍである。この素電池１を出荷時の５０％充電状態にした量産品１００個について側面の各厚さを測定した結果、いずれの部位の厚さについても、最大値と最小値の差は０．０４ｍｍであった。また、この従来例では、底部側の側面の厚さＴ２よりも開口端部側の側面の厚さＴ１の方が概ね若干厚くなっていた。さらに、中央部の側面の厚さは、開口端部側や底部側よりも若干薄くなっている。
【００２１】
このような素電池１の電池容器１ａにおける上下の側面の底部側の厚さＴ２を５％以上厚くするということは、設計値の４．２ｍｍに対して約０．２ｍｍ（≒４．２ｍｍ×５％）以上厚くすることになるので、製品のバラツキ（最大０．０４ｍｍ）を考慮しても確実に開口端部側の側面の厚さＴ１よりも厚くすることができる。また、この素電池１は、５００回の充放電サイクルを繰り返すと、内部圧力の上昇により中央部の側面の厚さが０．３ｍｍ程度厚くなるので、底部側の側面の厚さＴ２が当初より５％を多少超える程度厚くなっていても、素電池１の使用に伴うこの中央部の膨らみと同程度以下のものとなる。しかも、底部側の側面の厚さＴ２は、底面との間で折れ曲がった構造であるため、使用に伴い中央部が膨らむほど内部圧力が上昇したとしても、この厚さＴ２よりも厚くなることはほとんどない。従って、この底部側の側面の厚さＴ２は、５％以上厚ければ、確実に開口端部側の側面の厚さＴ１よりも厚くなり、５％を多少超える程度厚いだけであれば、機器の装着スペースを広げることなく従来と同様のスペースに電池パックを装着することが可能となる。
【００２２】
上記電池容器１ａは、開口端部側の側面の厚さＴ１よりも底部側の側面の厚さＴ２の方が厚くなるので、絞り加工や金属射出成形加工だけでは作製することができない。そこで、一旦絞り加工や金属射出成形加工によって従来と同様に側面の厚さがほぼ等しい電池容器１ａを作製し、この電池容器１ａの開口端部から工具を挿入して底部だけを押し広げる追加工を行うようにして作製する。ただし、厚さＴ２を厚くするための加工方法はこれに限らず任意であり、金属板を溶接して電池ケースを形成するような場合には、このような追加工も不要となる。
【００２３】
素電池１は、従来例と同様に、図示しない発電要素を収納した上記電池容器１ａの開口端部を蓋板１ｂで塞いで溶接すると共に、電解液を充填してこの注液口を封口することにより作製される。そして、この蓋板１ｂには、従来例と同様に、負極端子１ｃと共に安全弁１ｄが設けられている。
【００２４】
上記構成の素電池１は、図２に示すように、保護回路基板４等と共に、治具６にセットした下パックケース２の容器内に収納される。そして、この下パックケース２の上に上パックケース３を重ねて周縁部を嵌め合わせ、超音波溶着ホーン７で押圧しながら超音波振動を加えることによりこれらパックケース２，３を接合して電池パックとする。この際、パックケース２，３の設計が不適切であったり、加工精度が悪かったために、これら上下のパックケース２，３が完全に超音波溶着される前に、素電池１の底部側の側面と内部空間との間に隙間がなくなったとしても、この素電池１の開口端部側の側面の厚さＴ１は底部側の側面の厚さＴ２よりも薄いので、この開口端部側には必ず隙間が確保される。また、超音波溶着の設定が強すぎたために、パックケース２，３の接合部が過剰に溶融したことにより、素電池１の底部側の側面と内部空間との間に隙間がなくなった場合も、開口端部側には必ず隙間が確保される。このため、超音波溶着ホーン７からの超音波振動は、上パックケース３を介して素電池１の底部に加わることはあっても、安全弁１ｄを設けた蓋板１ｂで塞いだ開口端部に直接加わることはない。
【００２５】
この結果、本実施形態の電池パックによれば、パックケース２，３を接合する際の超音波振動が素電池１の開口端部に直接加わることがないので、この開口端部を塞ぐ蓋板１ｂに設けられた安全弁１ｄが損傷を受けるようなことがなくなる。
【００２６】
ところで、このように蓋板１ｂの安全弁１ｄを保護するためであれば、電池容器１ａの上下の側面の底部側に金属板や樹脂板等を張り付けて厚さを厚くする方法も考えられる。しかしながら、このような金属板や樹脂板は、不要なものとして剥がされるおそれがあり、溶接等で固着するにはコストがかかりすぎるという新たな問題が生じる。しかも、電池容器１ａの底部側をこのように膨らませておくと、電解液を注入する際に、ここを電解液のプール部とすることができるので、注液作業の効率を高めることができるようになる。
【００２７】
なお、上記実施形態では、電池容器１ａの上下の側面における底部側の全体の厚さＴ２を厚くした場合を示したが、１箇所以上を部分的に例えば半球状に突出させるようにすることもできる。また、上記実施形態では、電池容器１ａの底部側の厚さＴ２だけを厚くした場合を示したが、厚さＴ１の開口端部側から徐々に底部側に向かって厚くなるように上下の側面が広がって傾斜した形状とすることもできる。
【００２８】
また、上記実施形態では、安全弁１ｄが蓋板１ｂに設けられている場合を示したが、例えば電池容器１ａの底面に設けられている場合にも同様に実施可能であり、この場合には、電池容器１ａの開口端部側の側面の厚さＴ１を厚くすればよい。そして、これらいずれの場合にも、蓋板１ｂと電池容器１ａの底面が対向するケース端面となり、電池容器１ａの側面がケース側面となる。さらに、この安全弁１ｄは、電池容器１ａの側面に設けられていてもよい。そして、この場合には、電池容器１ａにおける安全弁１ｄが設けられた側面と、これに向かい合う側面とがケース端面となり、他の１対の側面と底面と蓋板１ｂとがケース側面となる。即ち、安全弁１ｄは、電池ケースのどの面に設けられていてもよく、この安全弁１ｄが設けられた面とこれに対向する面とがケース端面となり、これらのケース端面の間を囲む面がケース側面となる。もっとも、対向するケース端面は、必ずしも平行な平面である必要はなく、ほぼ平行なほぼ平面状のものであればよい。また、ケース側面の厚さは、パックケースの重ね合わせ方向に沿った１対のケース側面間の距離であり、本実施形態の場合のように対向するケース側面が２対ある場合には、通常は距離が近い方の対のケース側面（面積が広い方の側面）の厚さとなる。本実施形態の場合、安全弁１ｄを蓋板１ｂに設けている理由は、板状の蓋板１ｂの方が開口孔の抜き加工や、クラッド材とするための圧延加工等が容易となるからである。しかしながら、安全弁１ｄの構成は、本実施形態のようなアルミニウム箔を張り付けたものには限定されず、例えば、電池容器１ａの外表面にレーザ加工等によって溝を穿設し板厚の薄い部分を形成することにより安全弁を設けることもできるため、電池容器１ａの底面や側面に安全弁を設けることは可能である。そして、このような構成の安全弁の場合にも、超音波振動が加われば、溝の底の板厚の薄い部分に亀裂等が生じる可能性があり損傷を受ける場合があり得る。
【００２９】
また、上記実施形態では、容器状の電池容器１ａと板状の蓋板１ｂとからなる電池ケースについて示したが、この電池ケースの構成も任意であり、例えばパックケース２，３の場合と同様に、浅い容器状のものを２つ重ね合わせて接合したような構成の電池ケースにも同様に実施可能である。さらに、上記実施形態では、角形の電池ケースについて説明したが、この電池ケースの形状も任意であり、例えば長円筒形の電池ケースや円筒形の電池ケースにも同様に実施可能である。長円筒形の電池ケースの場合には、通常は長円筒状の側面における平坦な２面間の距離がケース側面の厚さとなり、円筒形の電池ケースの場合には、円筒状の側面の直径がケース側面の厚さとなる。
【００３０】
また、上記実施形態では、浅い容器状の下パックケース２と上パックケース３を示したが、これらのパックケース２，３の構成も任意であり、例えば一方のみが容器状で他方は板状のものであってもよい。さらに、上記実施形態では、これらのパックケース２，３内に素電池１と共に保護回路を収納する場合を示したが、素電池１だけを収納してもよく、保護回路以外のものを収納することもできる。
【００３１】
また、上記実施形態では、非水電解質二次電池について示したが、この素電池１の種類も任意であり、どのような種類の素電池１にも実施可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の電池パックによれば、パックケースを接合する際の超音波振動や圧力が素電池に直接加わったとしても、安全弁が配置されていない側のケース側面に加わるようにすることができるので、この安全弁が損傷を受けて誤動作したり電解液が漏れ出すのを防止することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、非水電解質二次電池の素電池の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、素電池を収納した上下のパックケースを超音波溶着する工程を示す縦断面図である。
【図３】従来例を示すものであって、電池パックの構造を説明するための組み立て斜視図である。
【図４】従来例を示すものであって、素電池を収納した上下のパックケースを超音波溶着する工程を示す縦断面図である。
【図５】従来例を示すものであって、素電池を収納した上下のパックケースを超音波溶着する工程で、パックケースの内部空間と素電池との間の隙間がなくなった状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１    素電池
１ａ  電池容器
１ｂ  蓋板
１ｄ  安全弁
２    下パックケース
３    上パックケース
７    超音波溶着ホーン
【図１】
2004319354.tif 000004
【図２】
2004319354.tif 000005
【図３】
2004319354.tif 000006
【図４】
2004319354.tif 000007
【図５】
2004319354.tif 000008