JP2013246913A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】パッケージの大型化を招くことなく、高い耐燃性を有する電池パックを提供する。
【解決手段】電池パックは、素電池１００、ＰＴＣ素子１０１、キャップ２１を有する。キャップ２１は、モールディング樹脂部であって、厚みｔ₂₁が難燃ＵＬ９４−Ｖ１未満の厚みである。ＰＴＣ素子１０１は、素子部１０１０と、素子部１０１０における素子本体を包被する耐燃シート１０１４とを有している。耐燃シート１０１４は、絶縁性を有するシート材であって、難燃ＵＬ９４−ＶＴＭ１以上の耐燃性を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、電池パックに関し、特に、外装体内に素電池とともにＰＴＣ素子などの安全部品が収納されてなる電池パックに関する。

携帯電話機などのモバイル機器や電動アシスト自転車などの車両などの電源として電池パックが用いられている。従来技術に係る電池パックの構成の一例について、図１４を用い説明する。
図１４に示すように、従来技術の一例としての電池パックは、コアパック９０に対し、樹脂モールディングにより形成されるキャップ９２１と、樹脂成型品であるボトムカバー９０６とが接合され、素電池９００の外周面と、キャップ９２１およびボトムカバー９０６の側周面の一部を覆うように外装ラベル９２２が被着されてなる。

コアパック９０は、扁平直方体形状をした素電池９００と、その封口板９００ａの主面に沿って配されたＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子９０１および回路基板９０２を主な構成要素として有する。安全部品としてのＰＴＣ素子９０１は、素電池９００の封口板９００ａに対して絶縁板９０３を介して配され、負極端子９００ｂに一方の素子リードが接続されている。そして、ＰＴＣ素子９０１のもう一方の素子リードは、リード板９０４を介して回路基板９０２に接続されている。

また、回路基板９０２は、リード板９０５およびクラッド板９０７を介して、素電池９００における封口板９００ａのＸ軸方向右側端部に接続されている。ここで、クラッド板９０７は、アルミニウム（Ａｌ）からなる封口板９００ａとニッケル（Ｎｉ）メッキ鋼鈑などからなるリード板９０５との間の良好な接合性（高い溶接強度）を確保するためのものである。

なお、キャップ９２１の一部には、テストポイント用ラベル９２３が貼着されている。これは、出荷前のテスト終了後にキャップ９２１の窓部から露出する回路基板９０２のテストポイントを隠すためのものであって、水没判定機能が付加されることもある。

特開２０１０−１０８７５４号公報 特開２０１０−１４６８３５号公報

しかしながら、従来技術に係る電池パックの構成では、ＵＬ２０５４−ＬＩＳＴＥＤ認証をクリアできるような高い耐燃性を確保することが困難であった。具体的には、電池パックに対し、より一層の小型化・軽量化が求められている現在において、例え耐燃性の材料でキャップ９２１を形成したとしても、ＵＬ２０５４−ＬＩＳＴＥＤ認証をクリアするために、キャップ９２１外面からＰＴＣ素子９０１までの肉厚を確保することは実質的に困難である。このため、従来技術に係る電池パックでは、小型化・軽量化をすすめながら、耐燃性に関しＵＬ２０５４−ＬＩＳＴＥＤ規定をクリアすることは困難であった。

本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、パッケージの大型化を招くことなく、高い耐燃性を有する電池パックを提供することを目的とする。

そこで、本発明は、次の構成を採用することとした。
本発明に係る電池パックは、素電池と、当該素電池と外部との電力流通路中に介挿され、電力流通路の開閉制御を行う安全部品と、素電池の少なくとも一部と安全部品とを少なくとも収納する外装体とを備える。本発明に係る電池パックでは、安全部品が、素子本体と当該素子本体を挟んで接合された２つの素子リード部とからなる素子部と、素子部における少なくとも素子本体の外装体側表面を包被する保護部材とからなり、保護部材が、絶縁性および耐燃性を有する材料からなる、ことを特徴とする。

本発明に係る電池パックでは、安全部品において、少なくとも素子本体の外装体側表面が保護部材で包被されている。そして、保護部材は、耐燃性（難燃性）を有するので、上記従来の電池パックよりもパッケージの大型化を抑制しながら、高い耐燃性を実現することができる。即ち、保護部材が耐燃性を有することから、電池パック全体としての耐燃性を外装体で確保しようとする場合に比べて、安全部品の表面から外装体の表面までの最も薄い部分の厚みを薄くすることが可能となる。

従って、本発明に係る電池パックは、パッケージの大型化を招くことなく、高い耐燃性を有する。
本発明に係る電池パックは、次のようなバリエーション構成を採用することもできる。
本発明に係る電池パックは、上記構成において、保護部材が、シート材であって、ＵＬ９４ＶＴＭ試験におけるＶＴＭ−１以上の耐燃性を有する、という構成を採用することができる。このようにシート材である保護部材で安全部品を包被する構成とすれば、電池パックの製造に係る工数を低減することが可能となる。

本発明に係る電池パックは、安全部品において、素子部がその外観において対向する２面を有し、２つの素子リードのうちの一方が２面の内の一方の面側から延出し、他方がもう一方の面側から延出しており、保護部材が、２面を結ぶ方向の仮想軸を中心に、素子本体を一周以上巻回した状態で包被している、という構成を採用することもできる。このように素子部の周囲を保護部材で巻回するようにすれば、製造に係る煩雑な工程を経ることなく、確実に高い耐燃性を確保することができる。

本発明に係る電池パックは、上記構成において、外装体がモールディング樹脂部であって、外装体における、保護部材（シート材）の表面からの最薄箇所が、ＵＬ９４Ｖ試験におけるＶ−１未満の厚みである、という構成を採用することができる。これにより、パッケージの大型化抑制と耐燃性の確保とをより確実に実行することができる。逆にいえば、上記最薄箇所の厚みをＵＬ９４Ｖ試験におけるＶ−１以上の厚みとすることができない場合であっても、本発明に係る電池パックでは、安全部品の少なくとも一部を保護部材で包被することによって高い耐燃性（例えば、ＵＬ２０５４−ＬＩＳＴＥＤ規定をクリアできる耐燃性）を確保することができる。

本発明に係る電池パックは、上記構成において、外部と安全部品との電力流通路中に、回路基板に構成された回路が介挿されており、安全部品と回路基板とが、素電池の外面の一部に沿った第１方向と当該第１方向に対して交差する第２方向の両方向における応力および衝撃力を緩和する領域を有するリード板により互いに接続されている、という構成を採用することもできる。

従来技術に係る電池パックでは、できるだけ部品点数を削減し、また、各部品のサイズも小型化が図られた結果、安全部品と回路基板との間を接続する素子リードの長さが短くなっている。このため、パッケージ外部から応力がかかったり、衝撃力がかかったりした場合、安全部品に直接的にストレスが加わり、故障する場合があった。
これに対して、本発明に係る電池パックでは、安全部品と回路基板とを接続するリード板に第１方向および第２方向の両方向における応力および衝撃力を緩和する領域が設けられているので、パッケージ外部から応力がかかったり、衝撃力がかかったりした場合にも、安全部品に直接的にストレスが加わることを抑制することができ、安全部品の故障を抑制することができる。

本発明に係る電池パックは、上記構成において、素電池が、正負極端子の少なくとも一方が設けられた封口板を有し、当該封口板が素電池の外面の上記一部に該当するものであって、安全素子が封口板の主面に沿って配されており、回路基板が、平面視において短冊状をしているとともに、安全素子を挟んだ状態で封口板の主面に沿って配されている。そして、安全部品と回路基板との接続に供されているリード板は、回路基板の長手方向に延伸する延伸部と、封口板の主面に交差する方向にバネ性を有するようにコの字状に曲折された曲折部とを有し、延伸部が第１方向に応力および衝撃力を緩和する領域であり、曲折部が第２方向に応力および衝撃力を緩和する領域である、という構成を採用することができる。

ここで、リード板における延伸部は、その板厚方向への撓みを以って応力を緩和する機能を有し、曲折部は、曲折により付与されたバネ性により応力を緩和する機能を有する。
本発明に係る電池パックは、上記構成において、安全部品と回路基板との接続に供されているリード板が、一枚の金属板を曲折加工して構成されている、という構成を採用することができる。これにより部品点数の増加を抑えることができ、製造コストの上昇を抑えることができる。

本発明に係る電池パックは、上記構成において、素電池に対し、第２の素電池が隣接配置されており、素電池および第２の素電池が、ともに有底筒状の外装缶と、当該外装缶の開口部を塞ぐように接合された封口板とで外装が構成されており、且つ、外装缶の開口縁が封口板の外面よりも突出しており、素電池と第２の素電池との配置形態が、互いの封口板の法線方向が平行となる形態であり、素電池の封口板と第２の素電池の封口板とが、各一部に接合された第２のリード板により接続されている。そして、第２のリード板が、素電池および第２の素電池の各外装缶の突出部分を回避するように曲折加工されている、という構成を採用することもできる。

このように、各素電池における外装体の突出部分を回避するように曲折加工された第２のリード板を用いることにより、接合時におけるリード板の撓みや傾きを抑制することができ、封口板との接合状態が安定する。また、素電池の充放電サイクルに伴う素電池の膨れが生じた場合にも、曲折部分のバネ性により素電池の膨れに伴う歪を吸収することができ、リード板に対するストレスを小さく抑えることができる。このため、接合外れやクラックの発生といった問題の発生を抑制することができる。

なお、素電池間の接合について、各素電池における外装体の底面同士ではなく、封口板同士を接合することとしているので、製造時における工程の煩雑化を抑えることができる。即ち、封口板からは正極または負極の端子が突設されており、当該端子にもリード板を接合することが必要となるが、本発明のように封口板をもう一方の極の接合箇所とすることによって、同じ方向から接合作業を行うことができる。このため、外装体の底面をもう一方の極の接合箇所とする場合に比べて、製造コストの低減を図ることが可能となる。

本発明に係る電池パックは、素電池における外装缶の底壁外面と、前記第２の素電池における前記外装缶の底壁外面との間が接続されておらず、第２のリード板における曲折加工された部分が素電池における外装缶の底壁外面と、第２の素電池における外装缶の底壁外面との間が拡がりに対応する屈曲自在性を有する、という構成を採用することができる。これにより、充放電サイクルにより素電池の外装体が膨れた場合にあっても、第２のリード板にクラックなどを生じ難く、また、製造時におけるコストの低減を図ることができる。

本発明に係る電池パックは、第２のリード板が、封口板の法線方向において、クランク状に曲折加工されている、という構成を採用することができる。このような形状を採用することにより、封口板に接合した際の第２のリード板の応力を低減することができ、また、バネ性の付与により、上述のように充放電サイクルに伴う外装体の膨れが発生の場合にも、第２のリード板の接合部の外れやクラックの発生といった問題発生を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る電池パック１の外観構成を示す模式斜視図である。 電池パック１の構成の内、ボトムカバー１０６が取着されたコアパック１０の外観構成を示す模式斜視図である。 コアパック１０の構成を示す模式展開斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、ＰＴＣ素子１０１の構成を示す模式斜視図である。 ＰＴＣ素子１０１における耐燃シート１０１４とキャップ２１との関係を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態２に係る電池パック２の外観構成を示す模式斜視図である。 電池パック２の内部構成を示す模式展開斜視図である。 （ａ）は、電池パック２におけるコアブロック３０の外観構成を示す模式斜視図であり、（ｂ）は、ＰＴＣ素子３１１の構成を示す模式展開斜視図である。 コアブロック３０の一部を示す模式斜視図である。 リード板３０４の構成を示す模式斜視図である。 コアブロック３０の一部を示す模式斜視図である。 （ａ）は、コアブロック３０における素電池３００，３０７，３１０とリード板３０５との接続形態を示す模式側面図であり、（ｂ）は、比較例に係るリード板８０５を用いた場合の素電池３００，３０７，３１０への接続形態を示す模式側面図である。 コアブロック３０における素電池３００，３０７，３１０の底壁外面３００ｃ，３０７ｃ，３１０ｃ側の構成を示す模式斜視図である。 従来技術に係る電池パックの構成を示す模式展開斜視図である。

以下では、本発明を実施するための形態について、図面を用い説明する。なお、以下で示す具体例は、本発明の構成およびその構成から奏される作用・効果を分かりやすく説明するために用いる一例であって、本発明は、発明の本質とする構成部分以外について、以下の具体例に何ら限定を受けるものではない。
［実施の形態１］
１．電池パック１の外観構成
図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る電池パック１は、扁平角形の素電池の外周に被着された外装ラベル２２と、モールディング樹脂部であるキャップ２１とにより外装が構成されている。

キャップ２１は、電池パック１におけるＹ軸方向左下側の端部に形成されており、３つの窓部が開口されている。各窓部からは、外部接続端子１０２ａが露出している。なお、キャップ２１の構成材料としては、例えば、ＰＡ（ポリアミド樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート樹脂）、ＰＣ＋ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂）などを採用することができる。

また、キャップ２１の一部（Ｘ軸方向の左側の部分）にテストポイント用ラベル２３が貼着されている。なお、テストポイント用ラベル２３は、水没判定機能も有している。
なお、本実施の形態では、一例として、モールディング樹脂部であるキャップ２１を採用しているが、これに限らず、例えば、予め成型されたキャップ部品や、ホットメルト成型部品などを用いることもできる。

２．コアパック１０の構成
図２に示すように、コアパック１０に含まれる素電池１００は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の各寸法に比べて、Ｚ軸方向の寸法が小さい、扁平角形の外観形状を有し、Ｙ軸方向左下側の端部（封口板）に対して、ＰＴＣ素子１０１や回路基板１０２が取り付けられている。

図２および図３に示すように、ＰＴＣ素子１０１は、絶縁板１０３を間に介した状態で、素電池１００の封口板１００ａに沿った状態で配されている。そして、ＰＴＣ素子１０１と回路基板１０２とは、コの字状に曲折加工されたリード板１０４により接続されている。なお、ＰＴＣ素子１０１のもう一方の素子リードは、素電池１００の封口板１００ａから突設された負極端子１００ｂに接続されている。

また、図３に示すように、素電池１００における封口板１００ａには、そのＸ軸方向右側部分にクラッド板１０７が接合されており、当該クラッド板１０７に対してコの字状に曲折加工されたリード板１０５が接続されている。リード板１０５の他端部は、回路基板１０２に接続されている。
図３に示すように、素電池１００に対しては、その底壁外面１００ｃとＸ軸方向右側の側壁外面１００ｄを覆うように、平面視でＬ字状をしたボトムカバー１０６が取り付けられている。

図２に戻って、回路基板１０２には、３つの外部接続端子１０２ａが設けられており、各々が上記のようにキャップ２１の窓部から露出する。また、回路基板１０２には、テストポイント１０２ｂが設けられており、出荷前のテストが終了した後、上記のように、テストポイント用ラベル２３で覆われる。
なお、本実施の形態では、安全部品の一例としてＰＴＣ素子１０１を採用しているが、これに限らず、例えば、ブレーカー素子、温度ヒューズ素子、電流ヒューズ素子などを採用することもできる。

３．ＰＴＣ素子１０１の構成
図４（ａ）に示すように、本実施の形態に係る電池パック１では、ＰＴＣ素子１０１が素子部１０１０と、その一部を包被する耐燃シート１０１４との組み合わせを以って構成されている。素子部１０１０は、扁平な直方体形状を有する素子本体部１０１１と、素子本体部１０１１をＹ軸方向に挟み、素子本体部１０１１のＸ軸方向の両側に延出された素子リード１０１２，１０１３とから構成されている。

耐燃シート１０１４は、ＵＬ９４ＶＴＭ試験におけるＶＴＭ−１以上の耐燃性を有する。具体的に、本実施の形態に係る耐燃シート１０１４は、ＵＬ難燃グレードがＶＴＭ−０グレード認証のシート材であって、例えば、ポリアミド系の樹脂を構成材料とし、０．０２５［ｍｍ］〜０．０５［ｍｍ］の範囲の厚みを有する。
なお、耐燃シート１０１４の構成材料については、ポリアミド系の樹脂以外に、ポリイミド系あるいはポリエステル系の樹脂などを用いることもできる。また、ＵＬ難燃グレードについては、上記のように、少なくともＶＴＭ−１グレード以上であればよい。

図４（ａ）に示すように、素子部１０１０の素子本体１０１１に対する耐燃シート１０１４は、素子リード１０１２，１０１３が延出する方向の軸（Ｘ軸）を中心とし、一周以上巻回され、一部でオーバーラップを有する。図４（ｂ）に示すように、耐燃シート１０１４で巻回された状態では、素子リード１０１２，１０１３がＸ軸方向の両側に向けて延出された状態となる。

４．効果
本実施の形態に係る電池パック１では、安全部品であるＰＴＣ素子１０１において、素子部１０１０における素子本体の外表面が保護部材である耐燃シート１０１４で包被されている。
耐燃シート１０１４は、上記のように高い耐燃性（難燃性）を有するので、上記従来の電池パックよりもパッケージの大型化を抑制しながら、高い耐燃性を実現することができる。即ち、ＰＴＣ素子１０１における素子本体１０１１を高い耐燃性（難燃性）を有する耐燃シート１０１４で包被しているので、同じ耐燃性をキャップ２１だけで確保しようとする場合に比べて、ＰＴＣ素子１０１の表面からキャップ２１の表面までの最も薄い部分の厚みｔ₂₁（矢印Ａ部分）を薄くすることが可能となる。

従って、本発明に係る電池パックは、パッケージの大型化を招くことなく、高い耐燃性を有する。
また、本実施の形態では、耐燃シート１０１４として厚みが０．０２５［ｍｍ］〜０．０５［ｍｍ］と非常に薄く、柔軟性に優れたシート材を用いているので、容易に素子本体１０１１の周囲を巻回することができる。

ここで、素子本体１０１１の外周を、耐燃シート１０１４の代わりに断熱シートで覆うという構成を考えた場合、素子本体１０１１の外周を包被することは実質的に困難である。即ち、断熱シートには、例えば、セラミックスやガラスウォールなどの材料が用いられるが、これらの材料からなるシートは、厚みを同じくした場合にも耐燃シートと比べて柔軟性が低い。このため、耐燃シート１０１４の代わりに断熱シートを用いようとしても、例え、厚みの薄いシート材を採用した場合にも、素子本体１０１１の外周を包被することは実質的に不可能であると考えられる。よって、断熱シートを用いても、パッケージの小型化・軽量化を図りながら、高い耐燃性を確保することは困難である。

なお、本実施の形態では、耐燃シート１０１４として、ＵＬ９４ＶＴＭ試験におけるＶＴＭ−１以上の耐燃性を有するシート材を用いることとしたが、必ずしもこれに限定されるものではない。即ち、キャップ２１と耐燃シート１０１４とで、要求される耐燃性（例えば、ＵＬ２０５４−ＬＩＳＴＥＤ規定をクリアできる耐燃性）を確保することができればよい。このため、キャップ２１における厚みｔ₂₁との関係で必要とされる耐燃性のグレードのシート材を用いればよい。

［実施の形態２］
１．電池パック２の外観構成
図６に示すように、本発明の実施の形態に係る電池パック２は、有底角筒状の外装ケース４１と板状の外装ケース４２とで外装が構成されている。Ｚ軸方向下側の外装ケース４１には、そのＹ軸方向左側の側壁に３つの窓部が開設され、各窓部からは外部接続端子３０２ａが露出している。

また、外装ケース４１には、テストポイント用ラベル４３が貼着されており、テストポイント用ラベル４３が水没判定機能を有する点は、上記同様である。
２．電池パック２の内部構成
本実施の形態に係る電池パック２では、外装ケース４１と外装ケース４２とで構成される外装内に、３つの素電池３００，３０７，３１０が収納されている。３つの素電池３００，３０７，３１０は、同じ扁平角形の外観形状を有し、例えば、リチウムイオン電池である。各素電池３００，３０７，３１０間には、スペーサ３０３が介挿されており、素電池３１０と外装ケース４１の底壁内面との間には、両面粘着テープ３１４が介挿されている。

各素電池３００，３０７，３１０の封口板３００ａ，３０７ａ，３１０ａからは負極端子３００ｂ，３０７ｂ，３１０ｂが突設されており、各々にＰＴＣ素子３０１，３０８，３１１が接続されている。素電池３００，３０７，３１０の各封口板３００ａ，３０７ａ，３１０ａとＰＴＣ素子３０１，３０８，３１１との間には、絶縁板３０３が介挿されており、負極端子３００ｂ，３０７ｂ，３１０ｂとＰＴＣ素子３０１，３０８，３１１との接続は、絶縁板３０３に開設された窓部を通しなされている。

ＰＴＣ素子３０１，３０８，３１１の各々における素子リード同士は、リード板３０４により接続され、リード板３０４は、回路基板３０２の導電ランド（図示を省略）に接続されている。
一方、素電池３００，３０７，３１０の各封口板３００ａ，３０７ａ，３１０ａには、クラッド板３０６，３０９，３１２が接合されており、これらクラッド板３０６，３０９，３１２は、リード板３０５を介して回路基板３０２の導電ランド（図示を省略）に接続されている。回路基板３０２には、外部接続端子３０２ａの他、テストポイント３０２ｂが設けられている。

電池パック２は、上記のような、素電池３００，３０７，３１０およびＰＴＣ素子３０１，３０８，３１１および回路基板３０２などを構成要素とするコアブロック３０が、Ｚ軸方向下側の外装ケース４１の内部空間４１ａに収納され、開口が外装ケース４２で封口された構成となっている。なお、電池パック２においても、外装ケース４１のＹ軸方向左側の側壁外面に対し、テストポイント用ラベル４３が貼着される。

３．コアブロック３０の構成
図８（ａ）に示すように、コアブロック３０は、３つの素電池３００，３０７，３１０がその厚み方向（Ｚ軸方向）に積層されており、Ｙ軸方向の左手前側の各封口板３００ａ，３０７ａ，３１０ａ（図７を参照）にＰＴＣ素子３０１，３０８，３１１が配されている。

各ＰＴＣ素子３０１，３０８，３１１は、Ｘ軸方向右側に向けて延設されており、右端部分でリード板３０４に接続されている。リード板３０４は、曲折により折り返され、Ｘ軸方向の左側に少し戻った箇所で回路基板３０２に接続されている。
素電池３００，３０７，３１０の各封口板３００ａ，３０７ａ，３１０ａ同士は、Ｘ軸方向左端部分でリード板３０５により接続されている。

４．ＰＴＣ素子３０１，３０８，３１１の構成
ＰＴＣ素子３０１，３０８，３１１の構成について、図８（ａ）の矢印Ｂ部分に示すＰＴＣ素子３１１を一例に説明する。
図８（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る電池パック２においても、上記実施の形態１と同様に、ＰＴＣ素子３１１は、素子本体３１１１と素子リード３１１２，３１１３とからなる素子部３１１０、素子部３１１０における素子本体３１１１の外周を包被する耐燃シート３１１４で構成されている。

耐燃シート３１１４は、上記実施の形態１と同様に、ＵＬ９４ＶＴＭ試験におけるＶＴＭ−１以上の耐燃性を有する。具体的に、本実施の形態に係る耐燃シート３１１４についても、ＵＬ難燃グレードがＶＴＭ−０グレード認証のシート材であって、例えば、ポリアミド系の樹脂を構成材料とし、０．０２５［ｍｍ］〜０．０５［ｍｍ］の範囲の厚みを有する。

耐燃シート３１１４の構成材料についても、上記同様に、ポリイミド系あるいはポリエステル系の樹脂などを用いることもできる。また、ＵＬ難燃グレードについては、上記のように、少なくともＶＴＭ−１グレード以上であればよい。
図８（ｂ）に示すように、素子部３１１０の素子本体３１１１に対する耐燃シート３１１４は、素子リード３１１２，３１１３が延出する方向の軸（Ｘ軸）を中心とし、一周以上巻回され、一部でオーバーラップを有する。

なお、ＰＴＣ素子３０８，３１１についても、同様の構成を有する。
以上の構成により、本実施の形態に係る電池パック２においても、パッケージの大型化や重量の増加を抑制しながら、高い耐燃性を実現することができる。
５．リード板３０４を具備することによる効果
（１）従来技術とその問題点
従来技術に係る電池パックにおいても、ＰＴＣ素子などの安全部品と回路基板との間は、リード板の介挿により接続されているが、電池パックの使用時における外部応力や衝撃力などにより安全部品にストレスが直接加わり、故障の原因となっている。具体的には、電池パックの使用時において、ケース内で素電池が動く場合があり、その際の応力が安全部品の素子本体に直接加わり、安全部品の故障に繋がる場合がある。特に、電池パックの小型化・軽量化に伴い、間に介挿されるリード板のサイズが小型化され、これに伴い応力および衝撃力が安全部品に直接掛り易い構成となってきている。

（２）本実施の形態
図９に示すように、本実施の形態に係る電池パック２では、安全部品であるＰＴＣ素子３０１，３０８，３１１と回路基板３０２との間を接続するリード板３０４に矢印Ｃおよび矢印Ｄの両方向における応力および衝撃力を緩和する領域が設けられている。
具体的に、図１０に示すように、リード板３０４は、各ＰＴＣ素子３０１，３０８，３１１の素子リードが接続される素子接続部３０４ａと、回路基板３０２の長手方向に延伸する延伸部３０４ｂと、封口板３００ａ，３０７ａ，３１０ａの主面に交差する方向（Ｙ軸方向）にバネ性を有するようにコの字状に曲折された曲折部３０４ｃとを有し、延伸部３０４ｂが矢印Ｆの方向に応力および衝撃力を緩和する領域であり、曲折部３０４ｃが矢印Ｅの方向に応力および衝撃力を緩和する領域となっている。リード板３０４における延伸部３０４ｂは、その板厚方向への撓みを以って応力および衝撃力を緩和する機能を有し、曲折部３０４ｃは、曲折により付与されたバネ性により応力および衝撃力を緩和する機能を有する。

以上のような構成のリード板３０４を採用することにより、本実施の形態に係る電池パック２では、パッケージ外部から応力がかかったり、衝撃力がかかったりした場合にも、安全部品であるＰＴＣ素子３０１，３０８，３１１に直接的にストレスが加わることを抑制することができ、素子の故障を抑制することができる。
なお、本実施の形態に係る電池パック２では、延伸部３０４ｂの延伸長さが７［ｍｍ］〜１４［ｍｍ］程度確保されており、これにより外部からの応力や衝撃力に対して十分な耐性が付与されている。

また、本実施の形態に係る電池パック２では、リード板３０４が、一枚の金属板を曲折加工して構成されており、板厚は、例えば、０．１［ｍｍ］〜０．２［ｍｍ］程度である。これにより十分なバネ性を付与しながら、製造コストの上昇を抑えることができる。
ここで、本実施の形態では、ＰＴＣ素子３０１，３０８，３１１の各素子本体３１１１，・・を耐燃シート３１１４，・・で包被する構成とともに、図９および図１０に示すリード板３０４を具備する構成を示したが、リード板３０４を具備することにより奏される上記効果については、ＰＴＣ素子３０１，３０８，３１１の構成とは切り離して考えることができる。即ち、ＰＴＣ素子３０１，３０８，３１１における各素子本体３１１１，・・を耐燃シート３１１４，・・で包被しなくても、リード板３０４を具備することにより、パッケージ外部から応力がかかったり、衝撃力がかかったりした場合にも、安全部品であるＰＴＣ素子３０１，３０８，３１１に直接的にストレスが加わることを抑制することができ、素子の故障を抑制することができる。

６．リード板３０５の構成とこれにより奏される効果
図１１に示すように、リード板３０５は、Ｙ軸方向に凹凸を有するように曲折加工されてなる。これは、次のような理由からである。
各素電池３００，３０７，３１０は、有底筒状の外装缶の開口を塞ぐように封口板３００ａ，３０７ａ，３１０ａが接合されて外装が構成されている。そして、図１１に示すように、各外装缶の開口縁と封口板３００ａ，３０７ａ，３１０ａの外面との間には、段差がある。段差は、例えば、０．２［ｍｍ］程度である。

本実施の形態に係る電池パック２では、素電池３００，３０７，３１０の各封口板３００ａ，３０７ａ，３１０ａ間を接続するリード板３０５が、外装缶における開口縁が突出した部分を避けるようにＹ軸方向に曲折加工されている。
このような形態のリード板３０５を具備することにより、各素電池３００，３０７，３１０の封口板３００ａ，３０７ａ，３１０ａとリード板３０５とが面で接触することになり、当該接触部分で接合されているので、封口板３００ａ，３０７ａ，３１０ａとリード板３０５との接合箇所に歪が残留し難く、溶接外れなどの不具合を生じ難い。

また、リード板３０５は、その曲折加工によりＺ軸方向におけるバネ性が付与され、素電池３００，３０７，３１０の相互の間隔が矢印Ｇの方向に拡がろうとした場合にも、リード板３０５はそのバネ性により溶接外れなどの不具合の発生を回避可能である。
具体的には、図１２（ａ）に示すように、素電池３００，３０７，３１０の各外装缶の開口縁３００ｅ，３０７ｅ，３１０ｅと封口板３００ａ，３０７ａ，３１０ａとの間には段差があり、矢印Ｈ₁，Ｈ₂の部分を避けることができるように、リード板３０５にＹ軸方向右向きに凹んだ部分（凹部３０５ｆ，３０５ｇ）が設けられている（矢印Ｉ₁，Ｉ₂）。なお、リード板３０５においては、コの字状に曲折加工された曲折部３０５ｅを介して、回路基板３０２との接続に供される接続部３０５ｄが形成されている。

以上のような構成を採用することにより、素電池３００，３０７，３１０の各封口板３００ａ，３０７ａ，３１０ａに対して、リード板３０５の各接続部３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃは略面接触することになり、当該面接触された状態で溶接接合される。よって、リード板３０５の各接合部３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃの周囲に大きな残留歪が残ることはなく、溶接の不具合を生じ難い。また、素電池３００，３０７，３１０の相互の間隔が拡がろうとした場合にも、曲折部３０５ｆ，３０５ｇのバネ性により、溶接外れを生じ難い。

一方、図１２（ｂ）に示すように、曲折加工がされていないリード板８０５を用いる場合には、接続部８０５ａの３箇所で、素電池３００，３０７，３１０の各封口板３００ａ，３０７ａ，３１０ａに接続されることになる。このとき、各素電池３００，３０７，３１０の外装缶における開口縁３００ｅ，３０７ｅ，３１０ｅが、リード板８０５の対応する部分に当接し、さらに撓んだ状態で各箇所の溶接がなされることになる（矢印Ｊ₁，Ｊ₂と矢印Ｋ₁，Ｋ₂）。

このように、図１２（ｂ）に示す比較例では、素電池３００，３０７，３１０の各封口板３００ａ，３０７ａ，３１０ａに接合した状態でのリード板８０５に歪が残り、溶接状態が不安定となる。よって、素電池３００，３０７，３１０との接合が外れてしまう事態も考えられ、問題を有する。
また、図１２（ｂ）に示す比較例では、リード板８０５において、素電池３００，３０７，３１０の各封口板３００ａ，３０７ａ，３１０ａとの接合に係る箇所の周辺に歪が残留し、当該歪は曲折部８０５ｅや接続部８０５ｄにも波及することも考えられる。このため、回路基板との接合などに際しても、その寸法精度が低下するおそれがある。

以上のように、リード板３０５を採用する本実施の形態に係る電池パック２では、リード板３０５の撓みを低減した状態で封口板３００ａ，３０７ａ，３１０ａへの接合が可能となり、電池パック２に使用時においても溶接外れなどの問題を生じ難い。
また、溶接に起因する歪を軽減できるので、回路基板３０２などとの接合に係る寸法精度も高く維持することができる。

ここで、本実施の形態では、ＰＴＣ素子３０１，３０８，３１１の各素子本体３１１１，・・を耐燃シート３１１４，・・で包被する構成とともに、図１１および図１２（ａ）に示すリード板３０５を具備する構成を示したが、リード板３０５を具備することにより奏される上記効果については、ＰＴＣ素子３０１，３０８，３１１の構成とは切り離して考えることができる。

また、同様に、各ＰＴＣ素子３０１，３０８，３１１に接続されるリード板３０４との関係においても、切り離して考えることができる。即ち、リード板３０５の構成を採用することを以って、上記効果を奏することが可能である。
７．リード板３０５の接続箇所とその効果
図１１に示すように、本実施の形態に係る電池パック２では、素電池３００，３０７，３１０の各正極端子同士の接続に、各封口板３００ａ，３０７ａ，３１０ａ同士をリード板３０５で接合することにより行っている。このため、図１３に示すように、各素電池３００，３０７，３１０の底壁外面３００ｃ，３０７ｃ，３１０ｃ同士は接合されていない。このため、正極同士の接続に関し、素電池３００，３０７，３１０の各底壁外面３００ｃ，３０７ｃ，３１０ｃ同士を接合する場合に比べて、リード板接合のための製造コストを低減することができる。即ち、素電池３００，３０７，３１０の正極同士の接続に際し、各素電池３００，３０７，３１０の底壁外面３００ｃ，３０７ｃ，３１０ｃ同士を接合する場合には、ＰＴＣ素子３０１，３０８，３１１や回路基板３０２などの取り付け工程に対して、素電池３００，３０７，３１０をＺ軸を中心に回転させることが必要となり、そのための装置も必要となる。このため、このような構成を採用するとした場合には、製造コストの上昇を招くことになる。

［その他の事項］
上記実施の形態１，２では、素電池１００，３００，３０７，３１０について、扁平角形の外観形状を有する電池を採用したが、本発明では、素電池の外観形状について、これに限定を受けるものではない。例えば、円筒形の外観形状を有する素電池であってもよいし、金属ラミネートシートを用い外装体が形成された形態の電池を用いてもよい。

また、素電池の種類については、特に限定を受けるものではなく、例えば、リチウムイオン電池などの非水電解質電池や、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池などのアルカリ電池などを採用することも可能である。
また、上記実施の形態１では、一つの素電池１００を備え、上記実施の形態２では、３つの素電池３００，３０７，３１０を備える構成を一例として採用したが、電池パックに具備される素電池の数は、これに限定されるものではない。例えば、２つの素電池を具備する構成とすることもでき、４つ以上の素電池を具備する構成とすることもできる。

また、上記実施の形態１では、キャップ２１をモールディング樹脂部とし、上記実施の形態２では、予め成形された外装ケース４１，４２で外装を構成することとした。しかし、本発明において、外装の構成について、これに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態２の外装ケース４１，４２の代わりにモールディング樹脂で外装を構成することとしてもよいし、逆に、上記実施の形態１のキャップ２１の代わりに、予め成形された樹脂部品やホットメルト成型部品で外装を構成することとしてもよい。

また、上記実施の形態１，２では、ＰＴＣ素子１０１，３０１，３０８，３１１において、耐燃シート１０１４，３１１４で素子本体１０１１，３１１１を一周以上包被することとしたが、包皮の形態については、これに限定を受けるものではない。例えば、素子本体１０１１，３１１１の少なくとも外側表面を覆うように配すればよい。
また、上記実施の形態１，２では、安全部品の一例としてＰＴＣ素子１０１，３０１，３０８，３１１を採用したが、本発明では、これに限定を受けるものではない。例えば、ＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子や、ブレーカー素子、温度ヒューズ素子、電流ヒューズ素子などを安全素子として採用することもできる。その場合においても、耐燃シートで素子本体を包被することで、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記実施の形態２では、リード板３０４について、矢印Ｆの方向での応力については、延伸部３０４ｂの撓みにより吸収を図ることとしたが（図１０を参照）、曲折部３０４ｃと同様の構成を、矢印Ｆの方向の応力対策として設けることもできる。また、応力や衝撃力を吸収するための曲折構成については、必ずしもコの字状とする必要はなく、例えば、アコーディオン状に曲折することとしてもよい。この場合にもバネ性を付与することができ、応力や衝撃力を十分に吸収することで、安全部品の素子本体への直接的なストレスを軽減することが可能となる。

本発明は、高い安全性を有し、携帯電話機などを始めとするモバイル機器や、電動アシスト自転車などの車両などの電源として好適な電池パックを実現するのに有用である。

１，２．電池パック
１０．コアパック
２１．キャップ
２２．外装ラベル
２３，４３．テストポイント用ラベル
３０．コアブロック
４１，４２．外装ケース
１００，３００，３０７，３１０．素電池
１０１，３０１，３０８，３１１．ＰＴＣ素子
１０２，３０２．回路基板
１０３，３０３．絶縁板
１０４，１０５，３０４，３０５．リード板
１０６．ボトムカバー
１０７，３０６，３０９，３１２．クラッド板
３１３．スペーサ
３１４．両面粘着テープ
１０１０，３１１０．素子部
１０１１，３１１１．素子本体
１０１２，１０１３，３１１２，３１１３．素子リード
１０１４，３１１４．耐燃シート

Claims (10)

1. 素電池と、当該素電池と外部との電力流通路中に介挿され、前記電力流通路の開閉制御を行う安全部品と、前記素電池の少なくとも一部と前記安全部品とを少なくとも収納する外装体とを備え、
   前記安全部品は、素子本体と当該素子本体を挟んで接合された２つの素子リード部とからなる素子部と、前記素子部における少なくとも前記素子本体の前記外装体側表面を包被する保護部材とからなり、
   前記保護部材は、絶縁性および耐燃性を有する材料からなる
   ことを特徴とする電池パック。
2. 前記保護部材は、シート材であって、ＵＬ９４ＶＴＭ試験におけるＶＴＭ−１以上の耐燃性を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記安全部品では、前記素子部がその外観において対向する２面を有し、前記２つの素子リードのうちの一方が前記２面の内の一方の面側から延出し、他方がもう一方の面側から延出しており、
   前記保護部材は、前記２面を結ぶ方向の仮想軸を中心に、前記素子本体を一周以上巻回した状態で包被している
   ことを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
4. 前記外装体は、モールディング樹脂部であって、
   前記外装体における前記シートの表面からの最薄箇所が、ＵＬ９４Ｖ試験におけるＶ−１未満の厚みである
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電池パック。
5. 外部と前記安全部品との電力流通路中には、回路基板に構成された回路が介挿されており、
   前記安全部品と前記回路基板とは、前記素電池の外面の一部に沿った第１方向と当該第１方向に対して交差する第２方向の両方向における応力を緩和する領域を有するリード板により互いに接続されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の電池パック。
6. 前記素電池には、正負極端子の少なくとも一方が設けられた封口板を有し、当該封口板が前記素電池の外面の一部に該当するものであって、
   前記安全素子は、前記封口板の主面に沿って配されており、
   前記回路基板は、平面視において短冊状をしているとともに、前記安全素子を挟んだ状態で前記封口板の主面に沿って配されており、
   前記安全部品と前記回路基板との接続に供されている前記リード板は、前記回路基板の長手方向に延伸する延伸部と、前記封口板の主面に交差する方向にバネ性を有するようにコの字状に曲折された曲折部とを有し、
   前記延伸部が前記第１方向に応力および衝撃力を緩和する領域であり、前記曲折部が前記第２方向に応力および衝撃力を緩和する領域である
   ことを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
7. 前記安全部品と前記回路基板との接続に供されている前記リード板は、一枚の金属板を曲折加工して構成されている
   ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の電池パック。
8. 前記素電池に対しては、第２の素電池が隣接配置されており、
   前記素電池および前記第２の素電池は、ともに有底筒状の外装缶と、当該外装缶の開口部を塞ぐように接合された封口板とで外装が構成されており、且つ、前記外装缶の開口縁が前記封口板の外面よりも突出しており、
   前記素電池と前記第２の素電池との配置形態は、互いの封口板の法線方向が平行となる形態であり、
   前記素電池の前記封口板と前記第２の素電池の前記封口板とは、各一部に接合された第２のリード板により接続されており、
   前記第２のリード板は、前記素電池および前記第２の素電池の各外装缶の前記突出部分を回避するように曲折加工されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の電池パック。
9. 前記素電池における前記外装缶の底壁外面と、前記第２の素電池における前記外装缶の底壁外面との間は、接続されておらず、
   前記第２のリード板における前記曲折加工された部分は、前記素電池における前記外装缶の底壁外面と、前記第２の素電池における前記外装缶の底壁外面との間が拡がりに対応する屈曲自在性を有する
   ことを特徴とする請求項８に記載の電池パック。
10. 前記第２のリード板は、前記封口板の法線方向において、クランク状に曲折加工されている
    ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の電池パック。

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