JP3736529B2

JP3736529B2 - バッテリパック

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Publication number: JP3736529B2
Application number: JP2003005849A
Authority: JP
Inventors: 賢平塚; 英敏赤澤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2003-01-14
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2023-01-14
Also published as: JP2003303580A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリパックに関し、特にラミネートフィルムからなる外装材を有するポリマーバッテリを外装ケース内に収納するバッテリパックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カメラ一体型ＶＴＲ（Videotape Recorder：ビデオテープレコーダ）、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ等のポータブル電子機器が次々と登場し、その小型軽量化が図られている。それに伴い、このようなポータブル電子機器の駆動電源に対しては、大容量を有することは勿論、更なる小型化への要望が強まっている。このような駆動電源としては、ラミネートフィルムにポリマー電池を収容した、いわゆるポリマーバッテリが実使用に供されている。このようなポリマーバッテリは、外部からの衝撃や傷つき等から保護する必要があるため、さらに外装ケースに収納することが検討されている。
【０００３】
従来、電池本体を収容する外装ケースとしては、モールド成型によって作製された、合成樹脂からなる上下一対のケース半体を組み合わせて成る２分割構造の外装ケース（以下、単に樹脂製の外装ケースと称して説明する。）が一般的に用いられている。具体的には、一方のケース半体の中に電池本体を配し、その上から他方のケース半体をかぶせ、各ケース半体の周縁の当接面を超音波溶着等により接合することでバッテリパックとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した樹脂製の外装ケースにおいては、内部に配された電池本体を外部からの衝撃等から保護するために、その肉厚が０．３ｍｍ乃至０．４ｍｍ程度必要とされている。また、樹脂製の外装ケースでは、ケース内での電池本体のがたつきの防止や、落下時の補強等のために接着剤や両面テープにて一方のケース半体に電池素子を固定する必要がある。さらに、ケース半体を作製するモールド成型時の公差を考慮すると、樹脂製の外装ケースを使用した場合には、発電要素である電池本体の厚さに、電池容量に寄与しない部分の厚さが１ｍｍ程度加えられてバッテリパック全体の厚さとされていた。
【０００５】
また、樹脂製の外装ケースにおいては、上下一対のケース半体を超音波接合にて接合する場合、接合に耐えうる強度を得るために０．７ｍｍ乃至１ｍｍの肉厚が接合部位において必要となる。
【０００６】
このように、樹脂製の外装ケースを使用した場合には、その構造上必要ではあるが、電池容量に寄与しない部分が多くなり、さらなる小型化、高容量化を達成することが難しかった。
【０００７】
そこで、本発明は、高容量化及び小型化、具体的には一定の外形寸法における電池容量の向上や、一定容量における外形形状の小型化を達成するバッテリパックを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明に係るバッテリパックは、電解質として固体電解質又はゲル状電解質を用いた電池素子が絶縁性を有するラミネートフィルム状外装材に収容されてなる電池本体と、アルミニウム板を深絞り加工することにより形成され、長さ方向にある２つの面のうち一端面が開放され、嵌合孔部を設けた筐体状の外装ケースと、上記外装ケースの上記一端面に嵌合されると共に、上記嵌合孔部と嵌合する嵌合突部を設けたキャップとを備え、上記電池本体は、上記一端面から挿入されるように上記外装ケースに収納され、上記外装ケースに収納された上記電池本体の上記ラミネートフィルム状外装材は、上記外装ケースの内壁面に接しており、上記キャップを上記一端面から圧入することにより外装ケースの上記一端面が閉塞されていることを特徴とする。
【０００９】
上述した構成を有する本発明に係るバッテリパックは、従来の樹脂製で２分割構造を有する外装ケースに比してケース自体が薄く形成される。したがって、外装ケースの外形寸法を一定とする場合、内容積が拡大される。その結果、内部に収納する電池本体の寸法を大きくすることが可能となり、電池容量の増加が実現される。また、逆に電池容量を一定とする場合には、バッテリパックが小型化される。
【００１０】
また、本発明に係るバッテリパックの製造方法は、電解質として固体電解質又はゲル状電解質を用いた電池素子が絶縁性を有するフィルム状外装材に収容されてなる電池本体を、初期充電前の状態で一端面が開放された筐体状の外装ケース内に収納し、その後、初期充電を行うことを特徴とする。
【００１１】
バッテリパックを組み上げた後に、電池本体の初期充電を行うと、電池本体が膨張し、外装ケースの内壁面と密着する。したがって、初期充電後に外装ケースと電池本体とのクリアランスをゼロにするように設計すれば、外装ケースの容積を有効に利用して高電池容量が確保される。また、上述した外装ケース内壁面への密着により、電池本体が外装ケース内で固定され、余分な接着剤や両面テープが不要となり、この点からも電池容量が拡大される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るバッテリパック及びその製造方法の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
バッテリパック１は、図１、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、電池本体１０が外装ケース２内に収納され、この外装ケース２の開放面がキャップ３によって閉塞されてなる。
【００１４】
電池本体１０は、固体電解質電池、又はゲル状電解質電池（いわゆるリチウムポリマーバッテリ）であり、正極活物質層と負極活物質層との間に固体電解質、またはゲル状電解質を配設してなる電池素子１１を、絶縁性を有するフィルム状の外装材１２に収容し、周囲を熱溶着することにより封入されてなるものである。外装材１２には、プラスチックフィルムやプラスチックフィルムと金属とを貼り合わせたいわゆるラミネートシートであり、例えば絶縁性樹脂層、アルミニウムからなる金属箔及び熱融着樹脂層をこの順に積層して貼り合わせてなるアルミラミネートフィルムが使用される。この電池本体１０の外形形状は、ほぼ矩形である。
【００１５】
電池素子１１には、電池素子１１を構成する負極と電気的に接続される負極端子リード１３、及び正極と電気的に接続される正極端子リード１４が設けられており、これら負極端子リード１３、正極端子リード１４は、外装材１２の外方へと引き出されている。
【００１６】
これら負極端子リード１３、正極端子リード１４は、正負極のそれぞれの集電体に接合されており、その材質としては、正極端子リード１４は高電位で溶解しないもの、例えばアルミニウム、チタン、又はこれらの合金等が挙げられる。負極端子リード１３には、銅、ニッケル、又はこれらの合金を用いることができる。
【００１７】
電池素子１１は、例えば固体電解質電池、またはゲル状電解質電池を考えた場合、高分子固体電解質に使用する高分子材料としては、シリコンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリフォスファゼン変成ポリマー、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、変成ポリマー等、も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）やポリ（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）、ポリ（ビニリデンフルオロライド-co-テトラフルオロエチレン）、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）などおよびこれらの混合物が各種使用できるが、勿論、これらに限定されるものではない。
【００１８】
正極活物質層または負極活物質層に積層されている固体電解質、またはゲル状電解質は、高分子化合物と電解質塩と溶媒、（ゲル電解質の場合は、さらに可塑剤）からなる溶液を正極活物質層または負極活物質層に含浸させ、溶媒を除去し固体化したものである。正極活物質層または負極活物質層に積層された固体電解質、またはゲル状電解質は、その一部が正極活物質層または負極活物質層に含浸されて固体化されている。架橋系の場合は、その後、光または熱で架橋して固体化される。
【００１９】
ゲル状電解質は、リチウム塩を含む可塑剤と２重量％以上〜３０重量％以下のマトリクス高分子からなる。このとき、エステル類、エーテル類、炭酸エステル類などを単独または可塑剤の一成分として用いることができる。
【００２０】
ゲル状電解質を調整するにあたり、このような炭酸エステル類をゲル化するマトリクス高分子としては、ゲル状電解質を構成するのに使用されている種々の高分子が利用できるが、酸化還元安定性から、たとえばポリ（ビニリデンフルオロライド）やポリ（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）などのフッ素系高分子を用いることが望ましい。
【００２１】
高分子固体電解質は、リチウム塩とそれを溶解する高分子化合物からなり、高分子化合物としては、ポリ（エチレンオキサイド）や同架橋体などのエーテル系高分子、ポリ（メタクリレート）エステル系、アクリレート系、ポリ（ビニリデンフルオロライド）やポリ（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）などのフッ素系高分子などを単独、または混合して用いることができるが、酸化還元安定性から、たとえばポリ（ビニリデンフルオロライド）やポリ（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）などのフッ素系高分子を用いることが望ましい。
【００２２】
このようなゲル状電解質または高分子固体電解質に含有させるリチウム塩として通常の電池電解液に用いられるリチウム塩を使用することができ、リチウム化合物（塩）としては、例えば以下のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２３】
たとえば、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、塩素酸リチウム、過塩素酸リチウム、臭素酸リチウム、ヨウ素酸リチウム、硝酸リチウム、テトラフルオロほう酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸リチウム、酢酸リチウム、ビス（トリフルオロメタンスルフォニル）イミドリチウム、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_３、ＬｉＡｌＣｌ_４、ＬｉＳｉＦ_６等を挙げることができる。
【００２４】
これらリチウム化合物は単独で用いても複数を混合して用いても良いが、これらの中でＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４が酸化安定性の点から望ましい。
【００２５】
リチウム塩を溶解する濃度として、ゲル状電解質なら、可塑剤中に０．１〜３．０モルで実施できるが、好ましくは０．５から２．０モル／リットルで用いることができる。
【００２６】
本実施の形態に係る電池本体１０は、上記のようなゲル状電解質もしくは固体電解質を使用する以外は、従来のリチウムイオン電池と同様に構成することができる。
【００２７】
すなわち、リチウムイオン電池を構成する場合の負極材料としては、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。このような負極の構成材料、たとえば難黒鉛化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。このほか、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もできる。このような材料から負極を形成するに際しては、公知の結着剤等を添加することができる。
【００２８】
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を正極活物質として用いて構成することができる。たとえばリチウムイオン電池を構成する場合、正極活物質としては、ＴｉＳ_２、ＭｏＳ_２、ＮｂＳｅ_２,V_２Ｏ_５等のリチウムを含有しない金属硫化物あるいは酸化物や、ＬｉＭＯ_２（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。このリチウム複合酸化物を構成する遷移金属Ｍとしては、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ等が好ましい。このようなリチウム複合酸化物の具体例としてはＬｉＣｏＯ_２，ＬｉＮｉＯ_２，ＬｉＮｉ_ｙＣｏ_１−ｙＯ_２(式中、０＜ｙ＜１である。)、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等を挙げることができる。これらリチウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度的に的に優れた正極活物質となる。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よい。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、公知の導電剤や結着剤等を添加することができる。
【００２９】
上記電池素子１１の構造としては、固体電解質を挟んで正極、負極を交互に積層した積み重ね型、正極及び負極を固体電解質を挟んで重ね合わせ、これを巻き取った巻き取り型、正極及び負極を固体電解質を挟んで重ね合わせ、これを交互に折りたたんだ折り畳み型等を挙げることができ、任意に選定することができる。
【００３０】
本発明は、一次電池、二次電池のいずれにも適用可能であるが、特に非水電解質二次電池へ適用することで、大きな効果を得ることができる。
【００３１】
外装ケース２は、上述した電池本体１０を収納するものであり、図１に示すように、一端面が開放された筐体状を呈する。外装ケース２は、外部からの衝撃等から内部の電池本体１０を保護し得る強度を有するものであれば良く、その材料は問わないが、アルミニウム（Ａｌ）や鉄（Ｆｅ）等の金属材料製のものを使用することが強度、及びこの強度と後述する高容量化、小型化とを両立し得る肉厚の点から好ましい。本実施の形態においては、アルミニウム製の外装ケース２を使用した。この外装ケース２は、例えば板状のアルミニウム材に対して深絞り加工を施すことにより成形される。なお、バッテリパック１においては、電池本体１０がリチウムポリマーバッテリであって液漏れの心配が無く、絶縁樹脂層を有するアルミラミネートフィルムを外装材１２として使用しているため、電池本体１０と外装ケース２との間が絶縁されており、ショート等の問題が生じない。
【００３２】
ただし、例えば電池本体１０の外装材１２であるアルミラミネートフィルムに破損が生じた場合等を想定し、その対策を施すことが好ましい。例えばアルミラミネートフィルムの内側部分のプラスチックフィルム（例えばポリプロピレンフィルム）がマイクロクラック等を起こし、アルミニウム部分が電池本体１０内の部材（電池素子１１や負極端子リード１３、正極端子リード１４等）と接触すると、アルミラミネートフィルムのアルミニウム部分が電位を持つ。この状態で前記アルミニウム部分が外装ケース２の内壁に接触すると、外装ケース２が電位を持つことになる。アルミラミネートフィルムでは、サイドシールやトップシールの切断面や、外側部分のプラスチックフィルム（例えばナイロンフィルム）の破損面等にアルミニウム部分が露呈する虞れがあり、上記接触により外装ケース２が電位を持つ可能性がある。外装ケース２が電位を持つと、例えばバッテリパックを機器本体に装着した際に、機器本体の金属部分と触れるとショートが発生する。
【００３３】
その対策としては、外装ケース２の内壁面の絶縁化を挙げることができる。ここで、外装ケース２の内壁面の絶縁化の手法としては、外装ケース２がアルミニウムにより形成されている場合に、その内壁部分をアルマイト処理する方法を挙げることができる。アルマイト処理は、アルミニウムの表面に陽極酸化被膜を形成するものであり、この酸化被膜が絶縁層の役割を果たす。アルマイト処理によれば、外装ケース２の厚さを増すことなく表面の絶縁化を図ることができる。なお、アルマイト処理を施すのは、少なくとも電池本体１０と接触する可能性のある外装ケース２内壁であるが、これに限らず、外装ケース全体にアルマイト処理を施してもよい。
【００３４】
あるいは、アルマイト処理の代わりに、外装ケース２をアルミニウムに樹脂フィルムを貼り合わせた複合素材を深絞り加工することにより形成し、内壁側に前記樹脂フィルムが配されるようにすることで、電池本体１０に対する絶縁性を確保するようにしてもよい。この場合には、図３に示すように、外装ケース２の大部分はアルミニウム素材２ａで形成され、その内壁面にナイロンフィルム等の樹脂フィルム２ｂを貼り合わせた状態となる。
【００３５】
このようにアルミニウムからなる外装ケース２の内壁面に絶縁性を付与することにより、ショートに対して２重に保護することができる。また、電池本体１０とのショートに対する対策が施されていれば、金属製の外装ケース２を不要輻射対策として機器本体側のグランドと接続することも可能となる。金属からなる外装ケース２が宙に浮いた状態となった場合、条件によっては機器本体から発生するＧＳＭパルスを増幅するアンテナの役割を担い、不要輻射を増大させることがある。これを防ぐためには、金属製の外装ケース２をグランドに落とす必要があるが、前記のように外装ケース２の絶縁性が確保されていれば、外装ケース２を機器本体側のグランドと接続することができ、上記不要輻射対策とすることができる。
【００３６】
外装ケース２は、上述したように外部からの衝撃等から内部の電池本体１０を保護し得る強度を有する。上述したアルミニウム製の外装ケース２の場合には、上述した強度を実現し得るためには０．１５ｍｍ乃至０．２ｍｍの肉厚が必要とされる。したがって、バッテリパック１は、従来のモールド成型による樹脂製の外装ケースが少なくとも０．３ｍｍ乃至０．４ｍｍの肉厚、一対のケース半体の接合部分に至っては０．７ｍｍ乃至１．０ｍｍの肉厚が必要であるのに比して、薄い厚さによって十分な強度を実現し得る。この結果、バッテリパック１においては、ケース自体を薄くできるため、外装ケースの外形寸法を一定とする場合には、内容積が拡大され、その結果内部に収納する電池本体１０の寸法を大きくして電池容量を増加させることができ、また、逆に電池容量を一定とする場合には、バッテリパック１の小型化を達成することができる。
【００３７】
例えば、厚さ５．５ｍｍ、幅３０ｍｍ、長さ５０ｍｍのサイズの電池本体１０と同じ電池容量を得る、具体的にはこのような容積を有する電池本体１０を収納する場合に、樹脂製の外装ケースを使用したバッテリパックＡと、アルミニウム製の外装ケース１２を使用したバッテリパックＢ（本実施の形態に係るバッテリパック１と同様の構成を有する。）とのそれぞれにおいて必要な容積を求めたところ、図４に示すような結果となった。図４に示すように、バッテリパックＡでは、電池本体１０の１．３１倍の容積を要するのに対し、バッテリパックＢでは、電池本体１０の１．１７倍の容積で足りる。このように、バッテリパックにおいては、アルミニウム製の外装ケース１２を使用することにより、樹脂製の外装ケースを使用した場合に比して小型化を達成し、容積効率が向上、上述した具体例においては約１３％アップしている。
【００３８】
また、外装ケース２は、モールド成型が施される樹脂材料よりも安価なアルミニウムにより作製されるため、ケース自体のコストを低減させることができる。
【００３９】
さらに、外装ケース２は、上述したようにアルミニウム板に深絞り加工を施すことにより一の部品として得ることができるため、一対のケース半体を組み合わす２分割構造である樹脂製の外装ケースに比して部品点数を削減することができる。したがって、複数部品の位置決め等を行う必要が無くなって、バッテリパック１の設計をシンプルにすることができるとともに、外形寸法の精度を向上させることができ、さらには信頼性及び強度を向上させることができる。また、上述したように一の部品とされる外装ケース２を使用することで、樹脂製の外装ケースの如く複数部品を超音波溶着によって接合する必要が無く、そのための高価な設備が不要となり、製造コストを低減させることができる。
【００４０】
さらに、外装ケース２は、合成樹脂よりも硬質のアルミニウムにより形成されているため、画鋲、ナイフ等に対する強度も向上させることができる。
【００４１】
なお、外装ケース２には、詳細を後述するように初期充電前の電池本体１０が挿入される。そして、バッテリパック１においては、外装ケース２内に収納した状態で初期充電が行われる。
【００４２】
キャップ３は、電池本体１０を収納した外装ケース２の開放面に圧入等によって嵌合することで、外装ケース２の開放面を閉塞するものであり、ＡＢＳ樹脂やポリカーボネート等の合成樹脂材料からなるモールド材である。キャップ３には、外部回路と電池本体１０の電極とを接続する孔部４が形成されるとともに、外装ケース２に取り付けられた際に外装ケース２側を向く面（以下、内面と称して説明する。）側にプリント基板５が取り付けられている。このプリント基板５には、内面と反対側の面に、孔部４から外装ケース２の外に臨む正極側及び負極側の外部端子（図示は省略する。）が設けられる。正極側の外部端子は、プリント基板５に実装されたサーモスタット６を介して正極端子リード１４と接続されている。また、負極側の外部端子は、プリント基板５に形成された配線を介して負極端子リード１３に接続されている。正極側の外部端子と正極リード１４との間に介在するサーモスタット６は、バッテリパック１において、大電流が流れたり電池が異常に発熱したりした場合に、電流を遮断したり電流を抑制したりことによって、バッテリパック１の異常発熱や破裂等を防止する保護素子である。なお、プリント基板５には、上述した外部端子や保護素子であるサーモスタット６の他に、例えばＩＤ抵抗等が実装される。
【００４３】
上述した構成を有するバッテリパック１は、以下のように作製される。
先ず、正極を作製する。
【００４４】
正極活物質と結着剤とを含有する正極合剤を、正極集電体となる例えばアルミニウム箔等の金属箔上に均一に塗布、乾燥することにより正極活物質層が形成されて正極シートが作製される。そして、正極シートを帯状に切り出して、正極活物質層の非形成部分に、例えばアルミニウム製の正極端子リードを接続して正極端子とする。このようにして帯状の正極が得られる。上記正極合剤の結着剤としては、公知の結着剤を用いることができるほか、上記正極合剤に公知の添加剤等を添加することができる。
【００４５】
次に、負極を作製する。
負極活物質と結着剤とを含有する負極合剤を、負極集電体となる例えば銅箔等の金属箔上に均一に塗布、乾燥することにより負極活物質層が形成されて負極シートが作製される。そして、負極シートを帯状に切り出して、負極集電体の負極活物質層の非形成部分に、例えばニッケル製の負極端子リードを接続して負極端子とする。このようにして帯状の負極が得られる。上記負極合剤の結着剤としては、公知の結着剤を用いることができるほか、上記負極合剤に公知の添加剤等を添加することができる。
【００４６】
次に、正極の正極活物質層上にゲル電解質層を形成する。ゲル電解質層を形成するには、まず、膨潤溶媒に電解質塩を溶解させて可塑剤を作製する。そして、この可塑剤にマトリクス高分子を添加し、よく攪拌してマトリクス高分子を溶解させてゾル状の電解質溶液を得る。そして、この電解質溶液を正極活物質層上に所定量塗布する。続いて、室温にて冷却することによりマトリクス高分子がゲル化して、正極活物質層上にゲル電解質層が形成される。
【００４７】
また、正極上にゲル電解質層を形成したことと同様に、負極上にゲル電解質層を形成する。
【００４８】
次に、以上のようにして作製された帯状の正極と負極とを、ゲル電解質層を介した電極積層体を、巻芯に固定して多数回巻回し、巻き終わり部を素子接着テープで固定する。さらに、巻回した電極積層体から巻芯を抜き取り、２方向から押しつぶすことで、断面が略長円状の電池素子１１を作製する。
【００４９】
電池本体１０は、上述した電池素子１１を外装材１２で挟み、外装材１２の外縁部同士を熱溶着等により密着させることで電池素子１１を封入して作製される。この際、外装材１２から負極端子リード１３及び正極端子リード１４を導出させる。そして、電池本体１０の熱溶着された外縁部、具体的には電極端子が導出された辺と隣接する外縁部を図１中矢印方向に折り畳む。
【００５０】
次に、キャップ３に設けられたプリント基板５に実装されたサーモスタット６と正極端子リード１４、プリント基板５の負極側の外部端子と導通しているプリント基板５の配線と負極端子リード１３とが接続される。この際、負極端子リード１３と正極端子リード１４は、プリント基板５の配線やサーモスタット６との接続後に、これらプリント基板５やサーモスタット６が外装ケース２内にうまく収まるように適宜折り曲げられる。例えば、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、キャップ３が外装ケース２に取り付けられた際に、プリント基板５の配線に接続された正極端子リード１４は、立ち上がるように折り曲げられ、また、サーモスタット６に接続された負極端子リード１３は、一旦折り返され、さらに立ち上がるように折り曲げられる。
【００５１】
そして、上述したように作製された電池本体１０を、アルミニウム板に深絞り加工を施すことにより作製された外装ケース２内に収納するとともに、電池本体１０に取り付けられたキャップ３を圧入等することにより外装ケース２の開放面を閉塞する。例えば、バッテリパック１は、図５に示すように、キャップ３側に嵌合突部３ａを、外装ケース２側に嵌合孔部２ｃを設け、外装ケース２にキャップ３を圧入した時に嵌合突部３ａが嵌合孔部２ｃに嵌ることで確実にキャップ３を外装ケース２に固定することができる。なお、このような場合、キャップ３には、外装ケース２への進入を容易にするために、その一側縁にテーパ面３ｂを設けてもよい。このようにキャップ３によって外装ケース２を閉塞することで、バッテリパック１は、外装ケース２内を確実に密閉して水分や埃等の進入を防ぐことができ、高い信頼性を得ることができる。
【００５２】
バッテリパック１においては、このように組み上げられた後に、電池本体１０の初期充電が行われる。電池本体１０は、初期充電を行うことにより体積が約５％膨張する。バッテリパック１においては、このような電池本体１０の初期充電後の膨張を考慮して外装ケース２を形成することで、外装ケース２と電池本体１０とのクリアランスをゼロにするような設計が可能となり、外装ケース２の容積を有効に利用して高電池容量を得ることができる。また、バッテリパック１は、外装ケース２と電池本体１０とのクリアランスをゼロにするような設計を可能とすることで、ケース内での電池本体１０のがたつきの防止や、落下時の補強等のための接着剤や両面テープが不要となる。なお、電池本体１０は、放電後に収縮するが、この収縮は僅かであるため、外装ケース２内でがたつきを起こす虞れはない。
【００５３】
その後は、バッテリパック１は、エージング工程等通常のバッテリパックと同様の製造プロセスを経て製造され、検査、選別されて出荷可能な状態とされる。バッテリパック１においては、上述したように組みあがった状態でエージング工程等を行うことが可能となるため、電池本体のエージングを行った後にさらにバッテリパックを組み上げる樹脂製の外装ケースを使用する場合と異なり、電池本体１０の製造からバッテリパック１の製造を一貫して行うことができる。このため、バッテリパック１は、生産効率が向上して納期の短縮や生産コストの低減を達成することができる。
【００５４】
上記バッテリパック１では、種々の変更が可能であり、例えばキャップ３やプリント基板５の組み付け構造として、図６に示すような組み付け構造を採用することもできる。以下、このキャップ３とプリント基板５の組み付け構造について説明する。
【００５５】
先ず、本例のキャップ３は、先の例と同様、外装ケース２の開口部を塞ぐキャップ板３１を主体とするものであり、その両端部に外装ケース２へ係止するための係止爪３２が外方に向かって突出するように設けられている。また、各係止爪３２の内側位置には、キャップ３を外装ケース２に取り付けた際に電池本体１０の当接し、これを固定する電池本体支持突起３３が設けられている。さらに、上記キャップ板３１と所定の間隔、すなわちプリント基板５の厚さとほぼ等しい間隔をもって基板両端支持部３４、及び基板中央支持部３５が設けられている。そして、プリント基板５は、キャップ板３１と、前記基板両端支持部３４及び基板中央支持部３５との間の間隙に挿入され、キャップ３に保持されている。
【００５６】
図７は、キャップ３の詳細構成を示すものである。各基板両端支持部３４は、プリント基板５の背面を支持する支持板３４ａの他、プリント基板５の一側縁を支持する側縁支持部３４ｂを有する。したがって、プリント基板５を前記間隙に挿入した場合には、挿入方向において、プリント基板５は前記側縁支持部３４ｂによって位置決めされる。
【００５７】
また、基板中央支持部３５は、一側縁側がキャップ板３と連結されており、他側縁３５ａ側が自由端とされている。この基板中央支持部３５は、例えば樹脂が有する弾性力によりキャップ板３１側に付勢されており、これに抗してプリント基板５を挿入することで、プリント基板５は基板中央保持部３５によって背面が付勢された状態でキャップ３に取り付けられる。基板中央保持部３５の前記他側縁３５ａ側には、一対の係止爪３５ｂが設けられており、プリント基板５が装着された際には、これら係止爪３５ｂがプリント基板５の側面を支持して先の側縁支持部３４ｂとともにプリント基板５を図中上下方向で位置決めし、プリント基板５の不用意な逸脱を防止するような構造とされている。
【００５８】
さらに、上記基板中央支持部３５の基端側には、位置決め孔３５ｃが設けられるとともに、プリント基板５にはこれと対応する位置に位置決め突起５ａが設けられている。プリント基板５を前記間隙に装着した時には、プリント基板５の位置決め突起５ａを基板中央支持部３５の位置決め孔３５ｃに挿入することで、プリント基板５のキャップ３に対する位置決め、特に図中左右方向での位置決めがなされる。
【００５９】
図８は、キャップ３の外装ケース２への取り付け状態を示すものである。キャップ３を電池本体１０とともに押し込み、キャップ３の係止爪３２を外装ケース２の嵌合孔部２ｃに係止させることで、外装ケース２のキャップ３による閉塞を行うことができる。このとき、キャップ３に設けられた電池本体支持突起３３が電池本体１０の端面に当接し、その結果、電池本体１０が外装ケース２内で確実に固定される。
【００６０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明に係るバッテリパックは、ケース自体の肉厚を、従来の２分割構造の外装ケースに比して薄く形成することができる。このため、本発明に係るバッテリパックによれば、外装ケースの外形寸法を一定とする場合には、内部に収納する電池本体の寸法を大きくして電池容量を増加させ、また、逆に電池容量を一定とするならば、バッテリパックを小型化することができる。
【００６１】
また、本発明に係るバッテリパックの製造方法は、バッテリパックを組み上げた後に、外装ケース内で電池本体の初期充電が行われ、この外装ケース内で膨張する電池本体によって、初期充電後に外装ケースと電池本体とのクリアランスをゼロにするような設計が可能となる。このため、本発明に係るバッテリパックの製造方法によれば、外装ケースと電池本体とのクリアランスをゼロにするような設計とすることで、外装ケースの容積を有効に利用して高電池容量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るバッテリパックの分解斜視図である。
【図２】同バッテリパックの断面図であり、（ａ）は水平断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図３】外装ケースをアルミニウムと樹脂フィルムからなる複合素材により形成した例を示すものであり、（ａ）は外装ケースの開口部側から見た断面図、（ｂ）は外装ケースの側方から見た断面図である。
【図４】バッテリパックにおける体積と電池容量の関係を示す特性図である。
【図５】外装ケースに対するキャップの取付構造の一例を示す要部斜視図である。
【図６】キャップへのプリント基板の組み付け構造の他の例を示す概略斜視図である。
【図７】キャップへのプリント基板の組み付け構造の詳細を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＸ１−Ｘ１線における断面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は（ｃ）のＹ１−Ｙ１線における断面図、（ｅ）は（ａ）とは反対側から見た側面図である。
【図８】外装ケースに対するキャップの取付構造の他の例を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
１バッテリパック，２外装ケース，３キャップ，４孔部，５プリント基板，６サーモスタット，１０電池本体，１１電池素子，１２外装材，

Claims

電解質として固体電解質又はゲル状電解質を用いた電池素子が絶縁性を有するラミネートフィルム状外装材に収容されてなる電池本体と、
アルミニウム板を深絞り加工することにより形成され、長さ方向にある２つの面のうち一端面が開放され、嵌合孔部を設けた筐体状の外装ケースと、
上記外装ケースの上記一端面に嵌合されると共に、上記嵌合孔部と嵌合する嵌合突部を設けたキャップとを備え、
上記電池本体は、上記一端面から挿入されるように上記外装ケースに収納され、
上記外装ケースに収納された上記電池本体の上記ラミネートフィルム状外装材は、上記外装ケースの内壁面に接しており、
上記キャップを上記一端面から圧入することにより外装ケースの上記一端面が閉塞されていることを特徴とするバッテリパック。
上記外装ケースは、少なくとも内壁部分がアルマイト処理されていることを特徴とする請求項１記載のバッテリパック。
上記外装ケースがアルミニウムに樹脂フィルムを貼り合わせた複合素材を絞り加工することにより形成されており、少なくとも内壁側に上記樹脂フィルムが配されていることを特徴とする請求項１記載のバッテリパック。
上記外装ケースは、肉厚が０．１５ｍｍ乃至０．２ｍｍとされることを特徴とする請求項１記載のバッテリパック。
上記電池本体は、初期充電後の体積膨張により上記外装ケースの内壁面に密着されていることを特徴とする請求項１記載のバッテリパック。
上記キャップは、モールド材よりなることを特徴とする請求項１記載のバッテリパック。
上記キャップは、上記電池本体に設けられた電極と外部回路とを接続するための孔部を有することを特徴とする請求項１記載のバッテリパック。
上記キャップと上記電池本体間の空間に配線基板が配されていることを特徴とする請求項１記載のバッテリパック。
上記キャップは、上記配線基板を保持する基板保持部を有することを特徴とする請求項８記載のバッテリパック。
上記キャップ及び配線基板は、互いに位置決めするための位置決め部を有することを特徴とする請求項９記載のバッテリパック。
上記配線基板に、保護素子、抵抗、及び外部端子の少なくとも１種が設けられていることを特徴とする請求項８記載のバッテリパック。
上記電池本体の電極の少なくとも一方は、上記保護素子を介して外部端子と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１１記載のバッテリパック。
上記保護素子は、サーモスタットであることを特徴とする請求項１２記載のバッテリパック。
上記キャップは、一側面にテーパ面を設けてなることを特徴とする請求項１記載のバッテリパック。