(57)【要約】【課題】電池パック内の組電池と回路基板とを順番通り正確に接続する。【解決手段】並列および／または直列に接続された複数の電池セルで構成された組電池には、複数のピンおよびソケットの一方を有する第１のコネクタが接続されている。また、回路基板には、複数のピンおよびソケットの他方を有する第２のコネクタが設けられている。第１および第２のコネクタの一方のピンまたはソケットの長さは、低電位になるにしたがって長くなっており、さらに、少なくとも２以上の電流経路となるピンの太さが他のピンと比べて太くなるように形成される。組電池と回路基板とを接続する際には、第１のコネクタと第２のコネクタとを嵌合させることにより、長いピンから順に接続される。【選択図】図５
2007280872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列および／または直列に接続された複数の電池、および上記複数の電池と接続される第１のコネクタを有する組電池と、
上記第１のコネクタと嵌合される第２のコネクタを有し、嵌合された上記第１および第２のコネクタを介して上記組電池と接続される回路基板と
を備え、
上記第１および第２のコネクタの一方が複数のピンを有し、
上記第１および第２のコネクタの他方が上記複数のピンと接続するための複数のソケットを有し、
上記複数のピンの長さは、上記第１および第２のコネクタを嵌合した状態において、該複数のピンの電位が低いものほど長い
ことを特徴とする電池パック。
【請求項２】
請求項１に記載の電池パックにおいて、
上記複数のピンおよび上記複数のソケットのうち少なくとも２以上の電流経路となるピンおよび該ピンと接続されるソケットの太さは、他のピンおよびソケットと比べて太くなっている
ことを特徴とする電池パック。
【請求項３】
請求項１に記載の電池パックにおいて、
上記第１のコネクタは、
穴部と、
上記穴部の側面に設けられた嵌合溝と
を有し、
上記第２のコネクタは、
挿入部と、
上記挿入部の側面に設けられた突起部と
を有し、
上記挿入部が上記穴部に挿入され、上記突起部が上記嵌合溝に入り込むことにより、上記第１のコネクタおよび第２のコネクタが互いに嵌合される
ことを特徴とする電池パック。
【請求項４】
複数のピンを有するコネクタにおいて、
上記複数のピンの長さがそれぞれ異なる
ことを特徴とするコネクタ。
【請求項５】
並列および／または直列に接続された複数の電池および上記複数の電池と接続される第１のコネクタを有する組電池と、
上記第１のコネクタと嵌合される第２のコネクタを有し、嵌合された上記第１および第２のコネクタを介して上記組電池と接続される回路基板と
を備え、
上記第１および第２のコネクタの一方が複数のピンを有し、
上記第１および第２のコネクタの他方が上記複数のピンと接続するための複数のソケットを有し、
上記複数のソケットの長さは、上記第１および第２のコネクタを嵌合した状態において、該複数のソケットの電位が低いものほど長い
ことを特徴とする電池パック。
【請求項６】
請求項５に記載の電池パックにおいて、
上記複数のピンおよび上記複数のソケットのうち少なくとも２以上の電流経路となるピンおよび該ピンと接続されるソケットの太さは、他のピンおよびソケットと比べて太くなっている
ことを特徴とする電池パック。
【請求項７】
請求項５に記載の電池パックにおいて、
上記第１のコネクタは、
穴部と、
上記穴部の側面に設けられた嵌合溝と
を有し、
上記第２のコネクタは、
挿入部と、
上記挿入部の側面に設けられた突起部と
を有し、
上記挿入部が上記穴部に挿入され、上記突起部が上記嵌合溝に入り込むことにより、上記第１のコネクタおよび第２のコネクタが互いに嵌合される
ことを特徴とする電池パック。
【請求項８】
複数のソケットを有するコネクタにおいて、
上記複数のソケットの長さがそれぞれ異なる
ことを特徴とするコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の電池セルで構成される組電池と回路基板とを接続するコネクタおよびそれを備える電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)といった携帯型電子機器が普及し、その電源として高電圧、高エネルギー密度、軽量といった利点を有するリチウムイオン二次電池が広く使用されている。
【０００３】
また、複数の二次電池を直列および／または並列接続して組み合わせることにより、高出力・大容量化を実現する組電池を用いた電池パックが広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、従来の電池パックの一例の構成について、図１９を参照して概略的に説明する。ここでは、一例として、電池セル１１１ａ、１１１ｂ、・・・、１１１ｆを２並列３直列に接続した場合を例にとって説明する。なお、本明細書では、帯状の正極、帯状の負極とがセパレータを介して対向配置され、巻回されているものを電池素子と称する。また、電池素子を電池缶に収納したものを電池セルと称する。さらに、複数本の組の電池セルを並列に接続したものをバンクと称し、複数の電池セルまたは複数のバンクを直列に接続したものを組電池と称する。さらに、組電池と回路基板とを接続したものを電池パックと称して説明する。
【０００５】
電池パック１００は、図１９に示すように、組電池１１０および回路基板１２０で構成されている。組電池１１０および回路基板２０は線材を用いて接続され、電気的に接続される。組電池１１０は、複数の電池セル１１１ａ、１１１ｂ、・・・、１１１ｆ（以下、特定の電池セルを示さない場合は、電池セル１１１と称する）を並列および／または直列に接続したものである。
【０００６】
電池セル１１１ａおよび電池セル１１１ｂのそれぞれの負極端子は、溶接やハンダ付け等によりタブ１１２ａの一方の面に接続されるとともに、それぞれの正極端子がタブ１１２ｂの一方の面に接続される。また、上述と同様に、電池セル１１１ｃおよび電池セル１１１ｄのそれぞれの負極端子がタブ１１２ｂの他方の面に接続されるとともに、それぞれの正極端子がタブ１１２ｃの一方の面に接続されている。さらに同様にして、電池セル１１１ｅおよび電池セル１１１ｆのそれぞれの負極端子がタブ１１２ｃの他方の面に接続されるとともに、それぞれの正極端子がタブ１１２ｄの一方の面に接続されている。このようにして、電池セル１１１ａ、１１１ｂ、・・・、１１１ｆが２並列３直列に接続されて組電池１１０が作製される。
【０００７】
組電池１１０のタブ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄには、線材が溶接やハンダ付け等により接続され、それぞれの線材が回路基板１２０に設けられた接点部にそれぞれ接続されている。また、温度ヒューズ１１４は、所定の電池セル１１１の付近に配置され、回路基板１２０の接点部に接続されている。
【０００８】
ところで、回路基板には、ＩＣ（Integrated Circuit）等の部品がマウントされており、このようなＩＣは、急激に高電圧をかけると破損してしまうおそれがある。そのため、それぞれのタブ１１２ａ、１１２ｂ、・・・、１１２ｄに接続された線材を回路基板１２０に線材で接続する場合、低電位となる接点部から高電位となる接点部に順次接続する必要がある。そこで、上述した構成を有する電池パック１００においては、先ず、タブ１１２ａに接続された線材を回路基板１２０に接続する。次に、タブ１１２ｂに接続された線材を回路基板１２０に接続した後、タブ１１２ｃに接続された線材を回路基板１２０に接続する。最後に、タブ１１２ｄに接続された線材を回路基板１２０に接続する。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−４４９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来、組電池と回路基板とを溶接やハンダ付け等によって接続する工程は、手作業によって行われているため、組電池と回路基板とを線材で接続する際に、接続順序を間違えてしまう可能性があるという問題点があった。
【００１１】
したがって、この発明の目的は、組電池と回路基板との接続を、順番通り正確に行うことができるコネクタおよびそれを備える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】
【００１２】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、並列および／または直列に接続された複数の電池、および複数の電池と接続される第１のコネクタを有する組電池と、第１のコネクタと嵌合される第２のコネクタを有し、嵌合された第１および第２のコネクタを介して組電池と接続される回路基板とを備え、第１および第２のコネクタの一方が複数のピンを有し、第１および第２のコネクタの他方が複数のピンと接続するための複数のソケットを有し、複数のピンの長さは、第１および第２のコネクタを嵌合した状態において、複数のピンの電位が低いものほど長いことを特徴とする電池パックである。
【００１３】
また、第２の発明は、複数のピンを有するコネクタにおいて、複数のピンの長さがそれぞれ異なることを特徴とするコネクタである。
【００１４】
また、第３の発明は、並列および／または直列に接続された複数の電池および複数の電池と接続される第１のコネクタを有する組電池と、第１のコネクタと嵌合される第２のコネクタを有し、嵌合された第１および第２のコネクタを介して組電池と接続される回路基板とを備え、第１および第２のコネクタの一方が複数のピンを有し、第１および第２のコネクタの他方が複数のピンと接続するための複数のソケットを有し、複数のソケットの長さは、第１および第２のコネクタを嵌合した状態において、複数のソケットの電位が低いものほど長いことを特徴とする電池パックである。
【００１５】
また、第４の発明は、複数のソケットを有するコネクタにおいて、複数のソケットの長さがそれぞれ異なることを特徴とするコネクタである。
【００１６】
上述したように、第１および第２の発明は、並列および／または直列に接続された複数の電池セルを有する組電池に接続された、複数のピンおよびソケットの一方を有する第１のコネクタと、回路基板に接続された、複数のピンおよびソケットの他方を有する第２のコネクタとを嵌合させる際に、複数のピンの長さが低電位になるにしたがって長くなっているため、ピンおよびソケットが低電位から高電位へと順に接続される。
【００１７】
また、第３および第４の発明は、並列および／または直列に接続された複数の電池セルを有する組電池に接続された、複数のピンおよびソケットの一方を有する第１のコネクタと、回路基板に接続された、複数のピンおよびソケットの他方を有する第２のコネクタとを嵌合させる際に、複数のソケットの長さが低電位になるにしたがって長くなっているため、ピンおよびソケットが低電位から高電位へと順に接続される。
【発明の効果】
【００１８】
この発明は、第１および第２のコネクタの一方に設けられたピンまたはソケットの長さを、電位が低くなるにしたがって長くなるようにすることにより、第１および第２のコネクタを嵌合させた場合におけるそれぞれのソケットとピンとの接続順序を決定することができるため、組電池に対する回路基板の接続を順番通り正確に接続することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の実施の一形態による電池パックについて、図面を参照して説明する。
【００２０】
図１に示すように、電池パック１は、電池セル１１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｆを２並列３直列に接続した組電池１０と回路基板２０とを備える。そして、組電池１０に接続された、複数のソケットを有するメス型コネクタ１３と、回路基板２０にマウントされた、複数のピンを有するオス型コネクタ２１とを嵌合させることにより、組電池１０と回路基板２０とが電気的に接続される。
【００２１】
組電池１０は、電池セル１１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｆ（以下、特定の電池セルを示さない場合は、電池セル１１と称する）、タブ１２ａ、１２ｂ、・・・、１２ｄ（以下、特定のタブを示さない場合は、タブ１２と称する）、第１のコネクタとしてのメス型コネクタ１３および温度ヒューズ１４で構成されている。
【００２２】
電池セル１１は、例えば円筒型の形状であり、ほぼ中空円柱状の電池缶の内部に、電池素子を有している。そして、電池セル１１の一端部が正極端子となり、一端部の反対側に位置する他端部が負極端子となっている。なお、電池セル１１の詳細については後述する。
【００２３】
タブ１２ａ、１２ｂ、・・・、１２ｄは、例えば導電性材料を用いた板金であり、複数の電池セル１１を直列および／または並列に接続する際に用いられる。また、タブ１２ａ、１２ｂ、・・・、１２ｄには、線材が溶接やハンダ付け等によって接続されている。
【００２４】
メス型コネクタ１３は、後述するオス型コネクタ２１と嵌合することにより、組電池１０と回路基板２０とを電気的に接続させる。メス型コネクタ１３には、組電池１０に用いられる電池セル１１の数に応じて所定数のソケットが設けられ、オス型コネクタ２１と嵌合する際に、それぞれのソケットにオス型コネクタ２１に設けられたピンが挿入される。また、メス型コネクタ１３のそれぞれのソケットには、タブ１２ａ、１２ｂ、・・・、１２ｄにそれぞれ接続された線材が接続されるとともに、温度ヒューズ１４が直接接続される。なお、メス型コネクタ１３の詳細については、後述する。
【００２５】
温度ヒューズ１４は、電池セル１１の付近に少なくとも１つ配置され、電池セル１１の温度を検出する。温度ヒューズ１４は、メス型コネクタ１３に直接接続され、メス型コネクタ１３を介して回路基板２０に接続される。温度ヒューズ１４は、電池セル１１が所定の温度に達すると、電池セル１１に異常が発生したと判断して破断等を起こし、温度ヒューズ１４間を流れる電流を遮断する。このように、温度ヒューズ１４が所定の温度で破断することにより、回路基板２０を流れる電流が遮断されるようになっている。
【００２６】
回路基板２０には、第２のコネクタとしてのオス型コネクタ２１がマウントされている。また、回路基板２０には、充放電制御ＦＥＴ（Field Effect Transistor）や、二次電池の監視と充放電制御ＦＥＴの制御を行うＩＣ（Integrated Circuit）を含む保護回路、外部と接続するためのコネクタ等がマウントされている。
【００２７】
オス型コネクタ２１は、回路基板２０に直接マウントされ、組電池１０に接続されたメス型コネクタ１３と嵌合されることにより、組電池１０と回路基板２０とが電気的に接続され、組電池１０から供給された電力が回路基板２０に供給されるようになっている。オス型コネクタ２１には、メス型コネクタ１３と同数の所定の数のピンが設けられ、メス型コネクタ１３と嵌合する際に、それぞれのピンがメス型コネクタ１３に設けられたソケットに挿入される。したがって、メス型コネクタ１３とオス型コネクタ２１とを嵌合させることにより、メス型コネクタ１３のソケットにオス型コネクタ２１のピンが挿入され、電気的に接続される。なお、オス型コネクタ２１の詳細については、後述する。
【００２８】
次に、この発明の実施の一形態に適用可能な電池セル１１の一例の構成について、図２を参照して説明する。この非水電解質二次電池は、いわゆる円筒形と呼ばれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶３１の内部に、帯状の正極３２と帯状の負極３３とがセパレータ３４を介して対向配置され、巻回された電池素子５０を有している。電池缶３１は、例えばニッケル（Ｎｉ）のめっきがされた鉄（Ｆｅ）により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶３１の内部には、液状の電解質である電解液が注入されセパレータ３４に含浸されている。また、電池素子５０を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板３５、３６がそれぞれ配置されている。
【００２９】
電池缶３１の開放端部には、電池蓋３７と、この電池蓋３７の内側に設けられた安全弁機構３８および熱感抵抗素子（Positive Temperature Coefficient；ＰＴＣ素子）３９とが、ガスケット４０を介してかしめられることにより取り付けられており、電池缶３１の内部は密閉されている。電池蓋３７は、例えば、電池缶３１と同様の材料により構成されている。安全弁機構３８は、熱感抵抗素子３９を介して電池蓋３７と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板４１が反転して電池蓋３７と電池素子５０との電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子３９は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット４０は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。
【００３０】
電池素子５０は、例えば、センターピン４２を中心に巻回されている。電池素子５０の正極３２にはアルミニウム（Ａｌ）などよりなる正極端子４３が接続されており、負極３３にはニッケル（Ｎｉ）などよりなる負極端子４４が接続されている。正極端子４３は安全弁機構３８に溶接されることにより電池蓋３７と電気的に接続されており、負極端子４４は電池缶３１に溶接され電気的に接続されている。
【００３１】
以下、電池缶３１に収容された電池素子５０の一例の構成について、図３を参照して説明する。
【００３２】
正極３２は、図３に示すように、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体３２Ａと、正極集電体３２Ａの両面に設けられた正極活物質層３２Ｂとを有している。なお、正極集電体３２Ａの片面のみに正極活物質層３２Ｂが設けられた領域を有するようにしてもよい。正極集電体３２Ａは、例えばアルミニウム（Ａｌ）箔、ニッケル（Ｎｉ）箔あるいはステンレス（ＳＵＳ）箔などの金属箔により構成されている。
【００３３】
正極活物質層３２Ｂは、例えば正極活物質と、導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。正極活物質としては、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な公知の正極活物質材料を用いることができ、特に限定されないが、種々の酸化物、例えば二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物、リチウム含有鉄酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物や、二硫化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物などを挙げることができる。中でも、リチウム含有コバルト酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ2）、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物（例えば、ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2）、リチウムマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＭｎＯ2）を用いると、高電圧が得られるために好ましい。なお、正極活物質としては、１種類の酸化物を単独で使用しても、あるいは２種類以上の酸化物を混合して使用しても良い。
【００３４】
導電剤としては、正極活物質に適量混合して導電性を付与できるものであれば特に制限はないが、例えばカーボンブラックあるいはグラファイトなどの炭素材料等が用いられる。また、結着剤としては、通常この種の電池の正極合剤に用いられている公知の結着剤を用いることができるが、好ましくはポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂が用いられる。
【００３５】
正極３２の長手方向の一端部には、例えばスポット溶接または超音波溶接で接続された正極端子４３が設けられている。この正極端子４３は金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。正極端子４３の材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）等の金属を用いることができる。正極端子４３は、正極３２の端部に設けられた正極集電体露出部に溶着されるようにする。
【００３６】
負極３３は、図３に示すように、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体３３Ａと、負極集電体３３Ａの両面に設けられた負極活物質層３３Ｂとを有している。なお、負極集電体３３Ａの片面のみに負極活物質層３３Ｂが設けられた領域を有するようにしてもよい。負極集電体３３Ａは、例えば銅（Ｃｕ）箔、ニッケル（Ｎｉ）箔あるいはステンレス（ＳＵＳ）箔などの金属箔により構成されている。
【００３７】
負極活物質層３３Ｂは、例えば負極活物質と、必要であれば導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。負極活物質としては、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料、結晶質、非結晶質金属酸化物が用いられる。具体的に、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料としては、グラファイト、難黒鉛化性炭素材料、易黒鉛化性炭素材料、結晶構造が発達した高結晶性炭素材料等が挙げられる。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）、炭素繊維や活性炭、カーボンブラック等の炭素材料あるいはポリアセチレン等のポリマー等を使用することができる。
【００３８】
また、他の負極活物質材料として、リチウムと合金を形成可能な金属、またはこのような金属の合金化合物が挙げられる。ここで言う合金化合物とは、具体的にはリチウムと合金を形成可能なある金属元素をＭとしたとき、ＭpＭ’qＬｉr（式中、Ｍ’はＬｉ元素およびＭ元素以外の１つ以上の金属元素である。また、ｐは０より大きい数値であり、ｑ、ｒは０以上の数値である。）で表される化合物である。さらに、この発明では半導体元素であるＢ、Ｓｉ、Ａｓ等の元素も金属元素に含めることとする、具体的には、マグネシウム（Ｍｇ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）の各金属とそれらの合金化合物、すなわち、例えばＬｉ−Ａｌ、Ｌｉ−Ａｌ−Ｍ（式中、Ｍは２Ａ族、３Ｂ族、４Ｂ族遷移金属元素のうち１つ以上からなる。）、ＡｌＳｂ、ＣｕＭｇＳｂ等が挙げられる。
【００３９】
上述したような元素の中でも、リチウムと合金形成可能な元素としては３Ｂ族典型元素を用いるのが好ましい。中でも、ケイ素（Ｓｉ）やスズ（Ｓｎ）等の元素またはその合金を用いるのが好ましく、さらにＳｉまたはＳｉ合金が特に好適である。Ｓｉ合金またはＳｎ合金として具体的には、ＭxＳｉ、ＭxＳｎ（式中、ＭはＳｉまたはＳｎを除く１つ以上の金属元素である。）で表される化合物で、具体的にはＳｉＢ4、ＳｉＢ6、Ｍｇ2Ｓｉ、Ｍｇ2Ｓｎ、Ｎｉ2Ｓｉ、ＴｉＳｉ2、ＭｏＳｉ2、ＣｏＳｉ2、ＮｉＳｉ2、ＣａＳｉ2、ＣｒＳｉ2、Ｃｕ5Ｓｉ、ＦｅＳｉ2、ＭｎＳｉ2、ＮｂＳｉ2、ＴａＳｉ2、ＶＳｉ2、ＷＳｉ2、ＺｎＳｉ2等が挙げられる。
【００４０】
さらに、１つ以上の非金属元素を含む、炭素を除く４Ｂ族化合物もこの発明の負極材料として利用することができる。負極材料中には、２種類以上の４Ｂ族元素が含まれていても良い。また、リチウムを含む４Ｂ族以外の金属元素が含まれていても良い。例示するならばＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、Ｓｉ2Ｎ2Ｏ、Ｇｅ2Ｎ2Ｏ、ＳｉＯx(０＜ｘ≦２)、ＳＮＯx(０＜ｘ≦２)、ＬｉＳｉＯ、ＬｉＳＮＯ等である。
【００４１】
導電剤としては、正極活物質に適量混合して導電性を付与できるものであれば特に制限はないが、例えばカーボンブラックあるいはグラファイトなどの炭素材料等が用いられる。また、結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴム等が用いられる。
【００４２】
また、負極３３の長手方向の一端部にも正極３２と同様に、例えばスポット溶接または超音波溶接で接続された負極端子４４が設けられている。この負極端子４４は電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。負極端子４４の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等を用いることができる。正極端子溶接部分と同様に、負極端子４４は、負極３３の端部に設けられた負極集電体露出部に溶着されるようにする。
【００４３】
電解質としては、非水溶媒に電解質塩が溶解された非水電解液、電解質塩を含有させた固体電解質、有機高分子に非水溶媒と電解質塩を含浸させたゲル状電解質のいずれも用いることができる。
【００４４】
電解液としては、非水溶媒に電解質塩を溶解させた非水電解液を用いることができる。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネートおよびプロピレンカーボネートのうちの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。サイクル特性を向上させることができるからである。特に、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとを混合して含むようにすれば、よりサイクル特性を向上させることができるので好ましい。非水溶媒としては、また、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートまたはメチルプロピルカーボネート等の鎖状炭酸エステルの中から、少なくとも１種を含んでいることが好ましい。サイクル特性をより向上させることができるからである。
【００４５】
非水溶媒としては、さらに、２，４−ジフルオロアニソールおよびビニレンカーボネートのうちの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。２，４−ジフルオロアニソールは放電容量を改善することができ、ビニレンカーボネートはサイクル特性をより向上させることができるからである。特に、これらを混合して含んでいれば、放電容量およびサイクル特性を共に向上させることができるのでより好ましい。
【００４６】
非水溶媒としては、さらに、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、これら化合物の水素基の一部または全部をフッ素基で置換したもの、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチル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、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、３−メトキシプロピロニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルフォルムアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、Ｎ−メチルオキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシドあるいはリン酸トリメチル等のいずれか１種または２種以上を含んでいてもよい。
【００４７】
組み合わせる電極によっては、上記非水溶媒群に含まれる物質の水素原子の一部または全部をフッ素原子で置換したものを用いることにより、電極反応の可逆性が向上する場合がある。したがって、これらの物質を適宜用いることも可能である。
【００４８】
電解質塩であるリチウム塩としては、例えば、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4、ＬｉＣＨ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｉＦ6、ＬｉＣｌ、ＬｉＢＦ2(ox)、ＬｉＢＯＢ、あるいはＬｉＢｒが適当であり、これらのうちのいずれか１種または２種以上が混合して用いることができる。なかでも、ＬｉＰＦ6は、高いイオン伝導性を得ることができるとともに、サイクル特性を向上させることができるので好ましい。
【００４９】
高分子化合物としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレンあるいはポリカーボネートを挙げることができる。特に電気化学的な安定性の点からは、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレンあるいはポリエチレンオキサイドが好ましい。
【００５０】
セパレータ３４は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）あるいはポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜、またはセラミック製の不織布などの無機材料よりなる多孔質膜により構成されており、これら２種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレンの多孔質フィルムが最も有効である。
【００５１】
一般的にセパレータ３４の厚みは５〜５０μｍが好適に使用可能であるが、７〜３０μｍがより好ましい。セパレータ３４は、厚すぎると活物質の充填量が低下して電池容量が低下するとともに、イオン伝導性が低下して電流特性が低下する。逆に薄すぎると、膜の機械的強度が低下する。
【００５２】
次に、メス型コネクタ１３およびオス型コネクタ２１の一例の構成について、図４および図５を参照しながら説明する。図４の嵌合部側から見た斜視図に示すように、メス型コネクタ１３は、ソケット１５ａ、１５ｂ、・・・、１５ｇおよびガイド穴１６を備える。また、図５の嵌合部側から見た斜視図の透視図に示すように、オス型コネクタ２１は、ピン２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｇおよびガイドピン２３を備える。ここでは、電池セル１１が３直列または４直列に接続された組電池１０に対応するものを例にとって説明する。
【００５３】
メス型コネクタ１３のソケット１５ｂ、１５ｃ、・・・、１５ｅには、タブ１２ａ、１２ｂ、・・・、１２ｄに接続された線材が、溶接やハンダ付け等により接続され、ソケット１５ｆおよびソケット１５ｇには、温度ヒューズ１４が接続される。なお、電池セル１１を２並列３直列に接続した組電池１０の場合には、ソケット１５ａは未使用となる。
【００５４】
ガイド穴１６は、メス型コネクタ１３の両側に設けられ、オス型コネクタ２１との嵌合用として用いられる。また、ガイド穴１６の側面の先端部には、嵌合溝１７がさらに設けられている。
【００５５】
ガイドピン２３は、オス型コネクタ２１の両側に設けられ、メス型コネクタ１３との嵌合用として用いられる。また、ガイドピン２３の側面の先端部には、嵌合爪２４がさらに設けられている。
【００５６】
次に、オス型コネクタ２１のピン２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｇの形状および用途について、図６を参照して詳細に説明する。オス型コネクタ２１のピン２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｅは、ピン２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｅの順に短くなるように形成される。このように、それぞれのピンの長さを変えることにより、メス型コネクタ１３とオス型コネクタ２１とを嵌合させた際に、長いピンからソケットに挿入することができるので、組電池１０から回路基板２０に対して低い電圧から高い電圧を順に供給することができる。
【００５７】
また、図６Ａに示すように、組電池１０からの電流経路となるピン２２ａ、２２ｂおよび２２ｅを他のピンと比べて太くなるように形成することが好ましい。これは、組電池１０を１つの電池として考えた場合、正極端子および負極端子を流れる電流は、各バンクの端子を流れる電流に比べて大電流が流れるからである。
【００５８】
さらに、これらのピンは、太さの異なるピンが非対称となるように配置されることが好ましい。これは、メス型コネクタ１３およびオス型コネクタ２１のいずれか一方のコネクタを反転させて嵌合させようとした場合に、誤って嵌合するのを防止するためである。
【００５９】
なお、ピン２２ｆおよびピン２２ｇは、温度ヒューズ１４が電気的に接続される。そのため、接続する順序や流れる電流量を考慮する必要はない。したがって、ピン２２ｆおよびピン２２ｇの長さおよび太さは、特に限定されるものではなく、例えばピンの耐久性に応じて適宜選択すればよい。
【００６０】
ピン２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｅは、例えば図６Ｂに示すように、組電池１０からの電源供給用のピンとして用いられ、ピン２２ｆおよび２２ｇは、温度ヒューズ１４用のピンとして用いられる。
【００６１】
先ず、電池セル１１を２並列３直列に接続した組電池１０のメス型コネクタ１３にオス型コネクタ２１を嵌合させた場合について説明する。この場合、ピン２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｇのうち、ピン２２ｂ、２２ｃ、・・・、２２ｅが組電池１０からの電源供給用のピンとして用いられる。なお、この場合、ピン２２ａは未使用となる。
【００６２】
ピン２２ｂは、タブ１２ａに接続され、組電池１０を１つの電池として考えた場合の負極端子に接続される。即ち、ピン２２ｂの電位は、組電池１０の基準となる。ピン２２ｃは、タブ１２ｂに接続され、組電池１０の１バンク分の電圧が供給される。即ち、ピン２２ｃの電位は、組電池１０の１バンク分の中間電位となる。ピン２２ｄは、タブ１２ｃに接続され、組電池１０の２バンク分の電圧が供給される。即ち、ピン２２ｄの電位は、組電池１０の２バンク分の中間電位となる。ピン２２ｅは、タブ１２ｄに接続され、組電池１０を１つの電池として考えた場合の正極端子に接続される。即ち、ピン２２ｅの電位は、組電池１０の最大電位となる。
【００６３】
また、電池セル１１を２並列４直列に接続した組電池１０を用いる場合には、バンクが１つ増え、各バンク間を接続するタブが１つ増えるので、図６Ｂに示すように、未使用となっているピン２２ａを、組電池１０を１つの電池として考えた場合の負極端子と接続し、ピン２２ｂを中間端子として用いるようにすればよい。その他のピン２２ｃ〜２２ｇの用途については、２並列３直列の組電池を用いる場合と同様である。
【００６４】
以下、メス型コネクタ１３とオス型コネクタ２１とを嵌合させた際の作用について説明する。
【００６５】
メス型コネクタ１３のガイド穴１６に、オス型コネクタ２１のガイドピン２３の先端を挿入すると、オス型コネクタ２１のメス型コネクタ１３に対する位置決めがなされる。そして、オス型コネクタ２１をメス型コネクタ１３に対して押し込むようにすると、メス型コネクタ１３のソケット１５ａ、１５ｂ、・・・、１５ｇに、オス型コネクタ２１のピン２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｇが、ピン２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｇの長さが長い順に順次挿入される。これにより、組電池１０と回路基板２０とが、電位が低い方から高い方に順次接続される。
【００６６】
さらに、ガイドピン２３をガイド穴１６の先端まで押し込むと、オス型コネクタ２１の嵌合爪２４がメス型コネクタ１３の嵌合溝１７に入り込む。こうすることにより、コネクタの接続が保持され、メス型コネクタ１３からのオス型コネクタ２１の抜けを防止することができる。
【００６７】
上述のように構成された電池パック１は、例えば以下のようにして作製される。
【００６８】
先ず、組電池１０の作製方法について、図面を参照して説明する。図７に示すように、電池セル１１ａおよび電池セル１１ｂのそれぞれの負極端子が、溶接やハンダ付け等によりタブ１２ａの一方の面に接続されるとともに、それぞれの正極端子がタブ１２ｂの一方の面に接続される。次に、上述と同様にして、電池セル１１ｃおよび電池セル１１ｄのそれぞれの負極端子がタブ１２ｂの他方の面に接続されるとともに、それぞれの正極端子がタブ１２ｃの一方の面に接続される。さらに同様にして、電池セル１１ｅおよび電池セル１１ｆのそれぞれの負極端子がタブ１２ｃの他方の面に接続されるとともに、それぞれの正極端子がタブ１２ｄの一方の面に接続される。
【００６９】
次に、図８に示すように、タブ１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよび１２ｄに対して、線材が溶接やハンダ付け等により接続される。そして、タブ１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよび１２ｄに接続された線材がメス型コネクタ１３のそれぞれのソケット１５ｂ、１５ｃ、１５ｄおよび１５ｅに接続される。また、温度ヒューズ１４を所定の電池セル１１の付近に配置し、温度ヒューズから導出される端子がメス型コネクタ１３のソケット１５ｆおよび１５ｇに直接接続される。このようにして、電池セル１１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｆが２並列３直列に接続され、各バンクの電力がメス型コネクタ１３に供給された組電池１０が作製される。
【００７０】
次に、電池パック１の作製方法について、図面を参照して説明する。図９に示すように、上述のようにして作製された組電池１０と回路基板２０とを接続する。組電池１０および回路基板２０は、図１０に示すように、組電池１０のメス型コネクタ１３と、回路基板２０にマウントされたオス型コネクタ２１とを嵌合させることにより、互いに接続される。
【００７１】
メス型コネクタ１３とオス型コネクタ２１とを嵌合させる際、オス型コネクタ２１のピン２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｅの長さがそれぞれ異なるため、ピンの長い順にメス型コネクタ１３のソケットに挿入される。以下、図１１から図１７に示すメス型コネクタ１３およびオス型コネクタ２１の断面図を用いて、メス型コネクタ１３とオス型コネクタ２１とが嵌合する様子を詳細に説明する。なお、ピン２２ｆ、２２ｇについては、長さを特に限定する必要がないため、接続順は問わない。この例では、最も長いピン２２ａと同一の長さとした。
【００７２】
先ず、図１１に示すように、オス型コネクタ２１に設けられたガイドピン２３がメス型コネクタ１３に設けられたガイド穴１６に挿入される。次に、図１２に示すように、ピン２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｅのうち、最も長いピン２２ａがメス型コネクタ１３のソケット１５ａに挿入される。また、同様にして、ピン２２ｆおよび２２ｇがメス型コネクタ１３のソケット１５ｆおよび１５ｇに挿入される。そして、図１３に示すように、ピン２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｅのうち、２番目に長いピン２２ｂがメス型コネクタ１３のソケット１５ｂに挿入される。
【００７３】
次に、図１４に示すように、ピン２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｅのうち、３番目に長いピン２２ｃがメス型コネクタ１３のソケット１５ｃに挿入される。そして、図１５に示すように、ピン２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｅのうち、４番目に長いピン２２ｄがメス型コネクタ１３のソケット１５ｄに挿入される。最後に、図１６に示すように、ピン２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｅのうち、最も短いピン２２ｅがメス型コネクタ１３のソケット１５ｅに挿入される。こうすることにより、低電位のピンから順に接続され、組電池１０から回路基板２０に対して低い電圧から順に供給される。
【００７４】
最後に、図１７に示すように、全てのピン２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｇがソケット１５ａ、１５ｂ、・・・、１５ｇに挿入されると、オス型コネクタ２１のガイドピン２３の側面の先端部に設けられた嵌合爪２４が、メス型コネクタ１３の嵌合溝１７に嵌合する。こうすることにより、オス型コネクタ２１のそれぞれのピンが、メス型コネクタ１３の対応するそれぞれのソケットに対して正しく挿入されるとともに、オス型コネクタ２１のメス型コネクタ１３からの抜けを防止することができる。このようにして、組電池１０と回路基板２０とが接続された電池パック１が作製される。
【００７５】
上述したように、オス型コネクタ２１のピン２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｅの長さをそれぞれ異なるようにすることにより、メス型コネクタ１３とオス型コネクタ２１とを嵌合させた場合における接続の順序を決定することができる。したがって、例えば、回路基板２０にマウントされたＩＣに対して、低い電圧から高い電圧を順次供給することができるため、組電池１０に対して回路基板２０を順番通り正確に接続することができる。
【００７６】
また、この発明の実施の一形態では、組電池と回路基板とを第１および第２のコネクタによって接続するようにしているため、第１および第２のコネクタをはずすだけで電池パックから回路基板のみを容易に取り外すことができ、回路基板を再利用することができる。
【００７７】
以上、この発明の実施の一形態について具体的に説明したが、この発明は、上述したこの発明の実施の一形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、メス型コネクタ１３とオス型コネクタ２１とを嵌合させる際に、逆挿しを防止するため、例えば、メス型コネクタ１３およびオス型コネクタ２１の嵌合面の形状や、ガイドピン２３およびガイド穴１６の形状を台形状などの逆挿しが困難な形状としてもよい。
【００７８】
また、それぞれのピン２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｇの用途は、図６Ｂを用いて説明したものに限られず、例えば、２並列３直列および２並列４直列の組電池それぞれの場合において、ピン２２ａを、組電池１０を１つの電池として考えた場合の負極端子と接続し、ピン２２ｂ、２２ｃおよび２２ｄを中間端子として用いるようにしてもよい。例えば、２並列３直列の組電池の場合には、ピン２２ｂ、２２ｃおよび２２ｄのうち、いずれか２つのピンを中間端子として用いてもよい。
【００７９】
さらに、温度ヒューズ１４を接続する端子は、ピン２２ｆおよび２２ｇに限られず、他のピンに接続するようにしてもよい。例えば、電池パックを組み立てる際に、温度ヒューズ１４を取り付ける位置に応じて、適当なピンを選択してもよい。
【００８０】
また、この例では、７本のピン２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｇを有するオス型コネクタ２１を使用し、２並列３直列および２並列４直列に接続した組電池に対して適用しているが、この例に限らず、コネクタのピンの本数を増やすことにより、さらに多くの電池セル１１を組み合わせて用いた組電池１０を用いることもできる。例えば、コネクタのピンを電源供給用に１本増やすことにより、電池セル１１を５直列に接続した組電池を用いることもできる。
【００８１】
さらにまた、この例では、オス型コネクタ２１のピンの長さを変えることにより、接続の順序を決定するように説明したが、これに限らず、例えばメス型コネクタ１３のソケットの長さを変えるようにしてもよい。具体的には、例えば、図１８に示すように、メス型コネクタ１３’のソケット１５ａ’、１５ｂ’、・・・、１５ｇ’の先端部１８ａ、１８ｂ、・・・、１８ｇの深さが異なるように、接続する順序に応じてソケット１５ａ’、１５ｂ’、・・・、１５ｇ’の長さを変える。なお、この場合のオス型コネクタ２１のピン２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｇの長さは、全て同一の長さにするとよい。
【００８２】
ただし、メス型コネクタ１３’のソケット１５ａ’、１５ｂ’、・・・、１５ｇ’の長さを変えた場合には、視覚的にソケットの長さを判断しにくいため、メス型コネクタ１３’の向きの判断が困難である。そのため、上述の例で説明したように、オス型コネクタのピンの長さを変えた方が、より好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】この発明の実施の一形態による電池パックの一例の構成を示す略線図である。
【図２】この発明の実施の一形態に適用可能な電池セルの一例の構成を示す略線図である。
【図３】電池素子の一部を拡大した略線図である。
【図４】この発明の実施の一形態に適用可能なメス型コネクタを嵌合面側から見た斜視図である。
【図５】この発明の実施の一形態に適用可能なオス型コネクタを嵌合面側から見た斜視図である。
【図６】オス型コネクタのピンの一例の形状および用途を示す略線図である。
【図７】組電池を作製する様子を示す略線図である。
【図８】組電池を作製する様子を示す略線図である。
【図９】電池パックを作製する様子を示す略線図である。
【図１０】オス型コネクタとメス型コネクタとが嵌合する様子を示す略線図である。
【図１１】オス型コネクタとメス型コネクタとが嵌合する様子を示す略線図である。
【図１２】オス型コネクタとメス型コネクタとが嵌合する様子を示す略線図である。
【図１３】オス型コネクタとメス型コネクタとが嵌合する様子を示す略線図である。
【図１４】オス型コネクタとメス型コネクタとが嵌合する様子を示す略線図である。
【図１５】オス型コネクタとメス型コネクタとが嵌合する様子を示す略線図である。
【図１６】オス型コネクタとメス型コネクタとが嵌合する様子を示す略線図である。
【図１７】オス型コネクタとメス型コネクタとが嵌合する様子を示す略線図である。
【図１８】メス型コネクタの別の例を示す斜視図である。
【図１９】従来の電池パックの一例の構成を示す略線図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  電池パック
１０  組電池
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ  電池セル
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ  タブ
１３  メス型コネクタ
１４  温度ヒューズ
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆ、１５ｇ  ソケット
１６  ガイド穴
１７  嵌合溝
２０  回路基板
２１  オス型コネクタ
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ  ピン
２３  ガイドピン
２４  嵌合爪
【図１】
2007280872.tif 000003
【図２】
2007280872.tif 000004
【図３】
2007280872.tif 000005
【図４】
2007280872.tif 000006
【図５】
2007280872.tif 000007
【図６】
2007280872.tif 000008
【図７】
2007280872.tif 000009
【図８】
2007280872.tif 000010
【図９】
2007280872.tif 000011
【図１０】
2007280872.tif 000012
【図１１】
2007280872.tif 000013
【図１２】
2007280872.tif 000014
【図１３】
2007280872.tif 000015
【図１４】
2007280872.tif 000016
【図１５】
2007280872.tif 000017
【図１６】
2007280872.tif 000018
【図１７】
2007280872.tif 000019
【図１８】
2007280872.tif 000020
【図１９】
2007280872.tif 000021