(57)【要約】【課題】樹脂モールドを成形する際の溶融樹脂の熱で電池保護素子が変質することを防止できる電池パックの製造方法を提供する。【解決手段】電池パックＰは、扁平角箱状の素電池１と、素電池１の外周側面に付設されるポリスイッチ８と、ポリスイッチ８をこれの外周面を覆って素電池１に一体化する樹脂モールド２とからなる。素電池１の外周側面にポリスイッチ８を取り付けて、厚み寸法が０．０５〜０．３ｍｍの非発泡樹脂製の断熱テープ１９で覆ったのち、樹脂モールド２を成形する溶融樹脂で断熱テープ１９と共にポリスイッチ８を覆って、前記電池パックＰを形成する。【選択図】        図１
2005005138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角箱状の素電池と、前記素電池の外周側面に付設される電池保護素子と、前記電池保護素子を前記素電池に一体化する樹脂モールドとからなる電池パックの製造方法において、
前記素電池の外周側面に前記電池保護素子を取り付けて、厚み寸法が０．０５〜０．３ｍｍの非発泡樹脂製の断熱テープで覆ったのち、前記樹脂モールドを形成する溶融樹脂で前記断熱テープと共に前記電池保護素子を覆うことを特徴とする電池パックの製造方法。
【請求項２】
前記溶融樹脂の温度よりも高い融点を有する前記断熱テープが、接着剤で前記電池保護素子に貼り付けられる請求項１記載の電池パックの製造方法。
【請求項３】
前記断熱テープが、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂のいずれかで形成されている請求項２記載の電池パックの製造方法。
【請求項４】
前記断熱テープが、グラスファイバー製テープ又はアラミド絶縁紙製テープである請求項２記載の電池パックの製造方法。
【請求項５】
前記電池保護素子が、ポリスイッチである請求項３又は４記載の電池パックの製造方法。
【請求項６】
前記電池保護素子が、温度ヒューズである請求項３又は４記載の電池パックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角箱状の素電池と、この素電池の外周側面に付設されるポリスイッチなどの電池保護素子と、この電池保護素子を素電池に一体化する樹脂モールドとからなる電池パックの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１では、素電池にポリスイッチを付設した中間組立品を金型のキャビティにセットしたのち、キャビティに溶融樹脂を注入して樹脂モールドを成形し、樹脂モールドで素電池とポリスイッチとを一体化した電池パックを製造することが開示されている。
【０００３】
前記ポリスイッチは、素電池に異常電流が流れるなどして素電池が高温になった場合に、この高温を検出して素電池の電流を遮断する。かかるポリスイッチでは、前記溶融樹脂の熱でポリスイッチの温度が過度に高くなると変質し、素電池の電流を適正に遮断できなくなるなど電池パックとしての特性を悪化させてしまう。
【０００４】
このため、特許文献１では、ポリスイッチをスポンジゴムなどの耐熱性ゴムシートで覆って、前記溶融樹脂の熱がポリスイッチに伝わり難いようにして、ポリスイッチの変質を防いでいる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３７３６３１号公報（段落番号００１１−００１４、図１−３）
【特許文献２】
特開２００３−７７４３６号公報（段落番号００１３・００１７−００２３、図２−５）
【特許文献３】
特開２００３−７７４３４号公報（段落番号００１２−００１３、図７）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
スポンジゴムなどのゴムシートは気泡を含むため、特許文献１では、溶融樹脂の注入圧力でゴムシートから気泡が排出され、樹脂モールドに穴を形成するおそれがある。この穴が形成される分だけ、樹脂モールドの絶縁性が低下するとともに外観が悪くなり、しかも寸法精度が低下する。また、ゴムシートが、弾性復元力で中間組立品の段階で剥がれるおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、樹脂モールドを成形する溶融樹脂の熱で電池保護素子が変質することを防ぎながら、樹脂モールドの絶縁性の低下を防止できる電池パックの製造方法を得ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、図２および図３に示すごとく角箱状の素電池１と、素電池１の外周側面に付設される電池保護素子８と、電池保護素子８を素電池１に一体化する樹脂モールド２とからなる電池パックＰの製造方法において、図１に示すごとく素電池１の外周側面に電池保護素子８を取り付けて、厚み寸法が０．０５〜０．３ｍｍの非発泡樹脂製の断熱テープ１９で覆ったのち、樹脂モールド２を形成する溶融樹脂で断熱テープ１９と共に電池保護素子８を覆うことを特徴とする。熱テープ１９の厚み寸法は０．０５ｍｍより薄くすると、ポリスイッチ８を覆う際の作業性が悪いことになり、断熱テープ１９の厚み寸法を０．３ｍｍより厚くしても過剰品質になるうえ、厚くなる分だけ電池パックＰの小型化の妨げになる。
【０００９】
具体的には、前記溶融樹脂の温度よりも高い融点を有する断熱テープ１９が、接着剤で電池保護素子８に貼り付けられる。ここでの接着剤には、両面テープや粘着剤などを含む。断熱テープ１９は、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂のいずれかで形成することができるし、グラスファイバー製テープやアラミド絶縁紙製テープであってもよい。また、断熱テープ１９としては、ポリエステル製テープ、エポキシ樹脂含浸ポリエステル製テープ、アセテートクロステープ、綿布テープやポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムなどが使用できる。
【００１０】
前記電池保護素子は、ポリスイッチ８であってもよく、温度ヒューズであってもよい。
【００１１】
【発明の作用効果】
本発明方法で用いる断熱テープ１９は、非発泡樹脂製であって、気泡を含んでいない。従って、溶融樹脂の注入圧力が加わっても断熱テープ１９から気泡が排出されず、気泡の発生による樹脂モールド２の絶縁性の低下を防止できる。断熱テープ１９は、厚み寸法が０．０５〜０．３ｍｍと薄いために、電池保護素子８に密着できて剥がれにくい。しかも断熱テープ１９が薄い分だけ溶融樹脂の流れを阻害せず、これによって溶融樹脂がキャビティ２３に十分に行き渡って、樹脂モールド２を適正に成形できる。
【００１２】
断熱テープ１９が溶融樹脂の温度よりも高い融点を有するので、樹脂モールド２の成形中に断熱テープ１９が溶けることはなく、電池保護素子８を覆った状態を確実に維持できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図２は本発明が対象とする電池パックＰを示しており、扁平角箱状の素電池１と、この素電池１の外周側面に付設される電装品と、素電池１に電装品を固定して一体化する樹脂モールド２とからなる。
【００１４】
素電池１は、図３に示すごとく、上下面が実質的に平坦面に形成されており、上下厚み寸法が小さくて前後方向に長い長方形の扁平角箱状になっている。素電池１は、上下厚み寸法が５ｍｍ、前後寸法が４８ｍｍ、左右寸法が３０ｍｍである。
【００１５】
樹脂モールド２は、前記電装品と素電池１の上下面を除く外周側面とを覆っている。樹脂モールド２は、ポリアミド樹脂、スチレン系エラストマ樹脂およびエチレン・酢酸ビニル（ＥＶＡ）系やポリウレタン（ＰＵＲ）系のホットメルト樹脂などの熱可塑性樹脂で成形される。
【００１６】
図３において素電池１は、外装缶４の内部に電極体と電解液とを封入した充放電が可能な２次電池、例えばリチウムイオン電池からなり、外装缶４の前面を塞ぐ封口板５の中央に正極端子６を備えている。外装缶４はニッケル板やアルミニウム板などを深絞り加工して形成してあり、それ自体が負極側の出力端子を兼ねる。前記電極体はＬｉＣｏＯ２  を活物質とする正極シートと、黒鉛を活物質とする負極シートとをセパレーターを挟んで渦巻状に巻回し、全体を扁平に押し潰し形成してある。
【００１７】
電装品は、素電池１の前面側に配置される保護回路モジュール７と、素電池１の後面側に配置されるポリスイッチ（電池保護素子）８と、これら両者７・８および先の正極端子６と保護回路モジュール７とをそれぞれ接続する長短２種のリード線９・１０とを有する。
【００１８】
保護回路モジュール７は、保護回路などを内部に配置した左右方向に長い長方形状になっており、左右両端から後ろ向きに帯状の接続リード１２・１３がそれぞれ導出されている。保護回路モジュール７は、ポリカーボネート樹脂やアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂などのプラスチック成形品からなる。
【００１９】
前記接続リード１２・１３は前記保護回路などに接続される。保護回路は素電池１の過放電や過充電を防止する。保護回路モジュール７の前面外側には、正極側の外部出力端子１４と、負極側の外部出力端子１５とが配設されている。
【００２０】
ポリスイッチ８は、２枚の導電性金属板の間に導電性ポリマー組成物のシートを装着しており、ポリスイッチ８の温度が設定値を越えた場合に、抵抗値が急激に高くなって素電池１の電流を遮断する。ポリスイッチ８は、温度が下がると元の抵抗値にほぼ戻る可逆性を有するが、温度が過度に高くなった場合には、ポリスイッチ８が変質して、温度が下がっても抵抗値は元に戻らず高いままとなる。ポリスイッチ８の一端には、接続リード１６を有する。ポリスイッチ８の厚み寸法は０．７ｍｍである。
【００２１】
保護回路モジュール７およびポリスイッチ８の上下幅寸法は、素電池１の上下厚み寸法より小さく設定してある。リード線９・１０および接続リード１２・１３・１６は、それぞれ銅あるいはアルミニウムなどの導電性金属の薄シートを帯状に切断して形成してあり、その上下幅寸法は保護回路モジュール７の上下厚み寸法より小さく設定してある。
【００２２】
電装品は、別に保護カバー１８と断熱テープ１９とを備えている。保護カバー１８は、保護回路モジュール７の前面外側に配置され、断熱テープ１９は、ポリスイッチ８の外側に配置される（図１参照）。保護カバー１８は、左右方向に長い帯板状のプラスチック成形品からなり、保護回路モジュール７の正負の外部出力端子１４・１５を外部に臨ませるための窓口２０・２１を貫通状に設けてある。保護カバー１８の上下幅寸法は、素電池１の上下厚み寸法より小さく設定してある。
【００２３】
断熱テープ１９は、耐熱性を有する非発泡樹脂で成形されている。具体的には、断熱テープ１９は、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）などからなるテープや、グラスファイバー製テープや、アラミド絶縁紙製テープなどで形成する。断熱テープ１９は、これの融点が溶融樹脂の温度よりも高く、樹脂モールド２の成形時にポリスイッチ８への溶融樹脂の熱の伝わりを低減化する。
【００２４】
断熱テープ１９の厚み寸法は、０．０５〜０．３ｍｍの範囲が好ましく、より好ましくは、０．０５〜０．２ｍｍの範囲に設定する。熱テープ１９の厚み寸法が０．０５ｍｍより薄くなると、ポリスイッチ８を覆う際の作業性が悪くなる。断熱テープ１９の厚み寸法が０．２〜０．３ｍｍの範囲では、ポリスイッチ８への溶融樹脂の熱影響がほぼ同程度になり、断熱テープ１９の厚み寸法を０．３ｍｍより厚くしても過剰品質になるうえ、厚くなる分だけ電池パックＰの小型化の妨げになる。
【００２５】
断熱テープ１９の裏面には接着剤が塗布されており、この接着剤で断熱テープ１９が、図１に示すごとく、ポリスイッチ８、接続リード１６および長いリード線９の後端部の外面に貼り付けられる。接着剤には、両面テープなどが選択される。断熱テープ１９の上下幅寸法は、素電池１の上下厚み寸法よりわずかに小さく、かつポリスイッチ８の上下幅寸法よりわずかに大きく設定しておく。
【００２６】
素電池１の外周側面に前記電装品を仮組み付設して、図４に示す中間組立品１７を得る。詳しくは、保護回路モジュール７の左右の接続リード１２・１３に、短いリード線１０と長いリード線９とをそれぞれスポット溶接し、さらに長いリード線９の後端にポリスイッチ８の接続リード１６をスポット溶接して、電装品をひとつながりにする。
【００２７】
次に、短いリード線１０を封口板５に絶縁性の両面テープを介して貼り付けたのち、正極端子６にスポット溶接する。同様に、長いリード線９を絶縁性の両面テープを介して素電池１の横側面に貼り付け、さらにポリスイッチ８を素電池１の後側面に絶縁性の両面テープを介して貼り付け、その貼着面を外装缶４にスポット溶接する。
【００２８】
そして、外部出力端子１４・１５を各窓口２０・２１にそれぞれ嵌め込んだ状態で、保護カバー１８を保護回路モジュール７の前面外側に貼り付け、更に図１に示すごとく断熱テープ１９をポリスイッチ８、接続リード１６および長いリード線９の後端部の外面に貼り付ける。これにより、前記中間組立品１７が完成する。この中間組立品１７を射出成形装置によってインサート成形することで、素電池１と電装品とが樹脂モールド２で覆われる。
【００２９】
図４および図５において樹脂モールド２を成形する金型２２は、固定金型と可動金型とを含み、両金型の内側に形成したキャビティ２３に、中間組立品１７が複数の位置決め突起２４で位置決め装着される。中間組立品１７の前面は、保護カバー１８の外側前面がキャビティ２３の前側内壁面２３ａに接して位置決めされる。中間組立品１７の上下面は、キャビティ２３の上下内壁面で位置決めされる。
【００３０】
金型２２には、溶融樹脂が供給されるスプルー２５と、樹脂注入ゲート２６と、この両者２５・２６を接続するランナ２７とが設けられており、溶融樹脂はスプルー２５、ランナ２７、樹脂注入ゲート２６を介してキャビティ２３に流れる。樹脂注入ゲート２６は、キャビティ２３に装着した素電池１の後側面の中央に対向する位置に配した。
【００３１】
中間組立品１７をキャビティ２３に位置決め装着したのち、キャビティ２３に溶融樹脂を注入して、溶融樹脂で断熱テープ１９と共にポリスイッチ８を覆う。溶融樹脂の注入圧力は、１〜１０ＭＰａ、より好ましくは、１〜５ＭＰａの範囲に設定する。前記溶融樹脂の温度は２００℃程度に設定する。
【００３２】
溶融樹脂の注入の時に、ポリスイッチ８は断熱テープ１９で覆われているので、樹脂注入ゲート２６から注入される溶融樹脂の熱が、ポリスイッチ８に直接に伝わり難くなってポリスイッチ８の温度上昇を抑える。
【００３３】
保護カバー１８の外側前面はキャビティ２３の前側内壁面２３ａに接しており、これらの間に溶面樹脂が入り込まない。従って、保護回路モジュール７の窓口２０・２１が溶融樹脂で塞がれることはない。溶融樹脂が固化したのち、電池パックＰを金型２２からノックアウトする。この後に、電池パックＰの上下面にラベルを貼り付けるなどで絶縁被覆する。
【００３４】
〈実施例１〉  前記中間組立品１７の構成において断熱テープ１９として、厚み０．０５ｍｍのポリイミド樹脂層と、厚み０．０２ｍｍのアクリル系接着剤層とからなる総厚０．０７ｍｍのポリイミド粘着テープを用いた。なお、粘着テープの幅は４．５ｍｍ、長さは１５ｍｍにしてある。
【００３５】
〈実施例２〉  断熱テープ１９として、厚み０．０３ｍｍのポリエチレンテレフタレート樹脂層と、厚み０．０２５ｍｍのアクリル系接着剤層とからなる総厚０．０５５ｍｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）粘着テープを用いた。その他の構成は実施例１と同一とした。
【００３６】
〈実施例３〉  断熱テープ１９として、厚み０．０８ｍｍのアラミド絶縁紙（デュポン株式会社製、商品名「ノーメックス」）と、厚み０．１２ｍｍのアクリル系接着剤層とからなる総厚０．２ｍｍのアラミド絶縁紙粘着テープを用いた。その他の構成は実施例１と同一とした。
【００３７】
〈実施例４〉  断熱テープ１９として、厚み０．１８ｍｍのグラスファイバー樹脂層と、厚み０．１２ｍｍの両面テープとからなるものを用いた。その他の構成は実施例１と同一とした。
【００３８】
〈比較例１〉  断熱テープ１９を用いなかった他は、実施例１と同一とした。
【００３９】
（測定）  本発明の実施例１〜４に係る中間組立品１７と、比較例１の中間組立品とをそれぞれ３個ずつ用意して、樹脂モールド２の成形前と成形後とのポリスイッチ８の抵抗値の変化を測定した。表１は、その結果を示す。
【００４０】
【表１】
2005005138.tif 000003
【００４１】
表１に示すごとく、各実施例１〜４では、樹脂モールド２の成形前後におけるポリスイッチ８の抵抗値の差が、０．５〜５．５ｍΩの範囲内であって変化が小さい。つまり、ポリスイッチ８が、溶融樹脂の熱ではほとんど変質していないことが判る。従って、各実施例１〜４のポリスイッチ８は、温度が設定値を越えた場合に、適正に素電池１の電流を遮断する。特に断熱テープ１９の厚み寸法を０．２〜０．３ｍｍとした実施例３・４では、ポリスイッチ８の抵抗値の変化が、０．５〜２．２ｍΩの範囲内に納まっており、ポリスイッチ８の変質がより抑えられていることが判る。
【００４２】
これに対して、比較例１では、樹脂モールド２の成形前後におけるポリスイッチ８の抵抗値の差が、３０．０〜３７．４ｍΩと大きく変化している。これはポリスイッチ８が溶融樹脂の熱で大きく変質したためと考えられる。この場合、ポリスイッチ８が、適正には作動しないことになる。
【００４３】
〈実施例５〉  実施例１において、ポリスイッチ８に代えて同等の機能を有する温度ヒューズを使用できる。これに応じて、温度ヒューズで樹脂モールド２の成形前と成形後との抵抗値の変化を測定した。表２は、その結果を示す。
【００４４】
【表２】
2005005138.tif 000004
【００４５】
表２に示すごとく、温度ヒューズの抵抗値の変化が、０．５〜１．４ｍΩの範囲内に納まり、厚み寸法が０．０５ｍｍの断熱テープ１９で、温度ヒューズが溶融樹脂の熱によってヒューズ切れや変質することを十分に防止できることが判った。つまり、温度ヒューズであっても断熱テープ１９を貼り付けることで、温度ヒューズの適正な電流遮断機能を樹脂モールド２の成形後にも維持できる。
【００４６】
断熱テープ１９は、ポリスイッチ８の外面のみに貼り付けてもよい。断熱テープ１９は、ポリイミド樹脂あるいはポリエチレンテレフタレート樹脂との共重合体などであってもよく、これらにグラスファイバーなどを添加したものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】中間組立品の要部の横断平面図
【図２】電池パックの斜視図
【図３】素電池と電装品との分解斜視図
【図４】金型に中間組立品を装填した状態の横断平面図
【図５】金型に中間組立品を装填した状態の横断側面図
【符号の説明】
１  素電池
２  樹脂モールド
８  ポリスイッチ
１９  断熱テープ
【図１】
2005005138.tif 000005
【図２】
2005005138.tif 000006
【図３】
2005005138.tif 000007
【図４】
2005005138.tif 000008
【図５】
2005005138.tif 000009