(57)【要約】【課題】指掛け用の凹部が形成されたボトムフレームを備えながら、容量密度が向上した電池パックを提供する。【解決手段】電池パック１は、電池ケース１０ａの開口が封口板１０ｂで封止された素電池１０と、素電池の封口板とは反対側の底面１０ｃを覆うボトムフレーム４０とを備える。ボトムフレームの素電池の底面に対向する領域に、ボトムフレームを貫通する貫通穴４１が形成されている。【選択図】図２
2014011113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池ケースの開口が封口板で封止された素電池と、
前記素電池の前記封口板とは反対側の底面を覆うボトムフレームとを備えた電池パックであって、
前記ボトムフレームの前記素電池の前記底面に対向する領域に、前記ボトムフレームを貫通する貫通穴が形成されていることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記貫通穴を介して前記素電池の前記底面が露出しないように、絶縁性を有する絶縁層が前記底面に設けられている請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記絶縁層が、前記ボトムフレームを前記素電池の前記底面に固定するための両面粘着テープを含む請求項２に記載の電池パック。
【請求項４】
前記貫通穴を介して前記素電池の前記底面が露出している請求項１に記載の電池パック。
【請求項５】
前記ボトムフレームの厚さが０．８ｍｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載の電池パック。
【請求項６】
前記ボトムフレームが射出成形により作成されている請求項１〜５のいずれかに記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、扁平状の素電池の底面にボトムフレームを設けた電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電池パックでは、扁平状の素電池の一端側（封口板側）に、保護回路などを含む回路基板を内蔵するキャップフレームが配置され、他端側（底面側）に、樹脂製のボトムフレームが配置されている。ボトムフレームは、素電池の底面が外界に露出するのを防止して、短絡事故が生じるのを防止する。
【０００３】
電池パックは、種々の電子・電気機器に内蔵されて使用される。例えば、携帯電話、携帯型コンピューター（例えばタブレット端末、ノート型パソコン等）、電子書籍端末などの携帯型情報端末に使用される電池パックに対しては、容量密度の向上に関する要望が極めて高い。発電要素を内蔵する素電池においては、その小型化と大容量化とはトレードオフの関係にあるから、その容量密度を向上させることは容易ではない。従って、電池パックを高容量密度化するために、素電池以外の電池パックを構成する部材を小型化（または薄型化）することが望まれる。
【０００４】
特許文献１には、素電池の電池ケースをアルミニウムで構成し、その底面を含む外表面にアルマイト処理を施すことにより、ボトムフレームを不要にした電池パックが記載されている。アルマイト処理を施すことにより絶縁性が確保される。ボトムフレームを省略することにより、電池パックの上下方向寸法が小さくなるので、電池パックの容量密度を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４８４５３４８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来から、携帯型情報端末などの機器に装着した電池パックを当該機器から取り外すのを容易にするために、電池パックに指掛け用の凹部が設けられることが多い。この指掛け用の凹部は、一般に、機器に対する電気的接続端子が設けられた回路基板とは反対側の配置されるボトムフレームに設けられるのが一般的である。
【０００７】
上記の特許文献１に記載した電池パックのようにボトムフレームを省略すると、指掛け用の凹部を形成することができないので、電池パックを機器から取り外す作業が困難になるという課題がある。
【０００８】
本発明は、指掛け用の凹部が形成されたボトムフレームを備えながら、容量密度が向上した電池パックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電池パックは、電池ケースの開口が封口板で封止された素電池と、前記素電池の前記封口板とは反対側の底面を覆うボトムフレームとを備える。前記ボトムフレームの前記素電池の前記底面に対向する領域に、前記ボトムフレームを貫通する貫通穴が形成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ボトムフレームに形成された貫通穴を指掛け用の凹部として利用することができる。従って、電池パックを機器から取り外す作業が容易である。また、貫通穴は、有底の凹部に比べて、ボトムフレームの薄肉化が容易である。従って、ボトムフレームを薄肉化することにより、電池パックの上下方向寸法を小さくすることができる。その結果、容量密度が向上した電池パックを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る電池パックの斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る電池パックを構成する主要部材を示した分解斜視図である。
【図３】図３Ａは、比較例のボトムフレームの上方から見た斜視図である。図３Ｂは、比較例のボトムフレームの下方から見た斜視図である。
【図４】図４は、図３Ｂの４−４線を含む断面に沿った比較例のボトムフレームの拡大断面斜視図である。
【図５】図５Ａは、本発明の一実施形態に係る電池パックに使用されるボトムフレームの上方から見た斜視図である。図５Ｂは、本発明の一実施形態に係る電池パックに使用されるボトムフレームの下方から見た斜視図である。
【図６】図６は、図５Ｂの６−６線を含む断面に沿った本発明の一実施形態に係る電池パックに使用されるボトムフレームの拡大断面斜視図である。
【図７】図７は、ボトムフレームに形成された凹部を通る、本発明の一実施形態に係る電池パックの上下方向断面に沿った拡大断面斜視図である。
【図８】図８は、ボトムフレームに形成された凹部を通る、本発明の別の実施形態に係る電池パックの上下方向断面に沿った拡大断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の電池パックは、電池ケースの開口が封口板で封止された素電池と、前記素電池の前記封口板とは反対側の底面を覆うボトムフレームとを備える。前記ボトムフレームの前記素電池の前記底面に対向する領域に、前記ボトムフレームを貫通する貫通穴が形成されている。
【００１３】
上記の本発明の電池パックにおいて、前記貫通穴を介して前記素電池の前記底面が露出しないように、絶縁性を有する絶縁層が前記底面に設けられていることが好ましい。これにより、貫通穴を介して電池ケースの正電位が外界に導出されて短絡事故が生じる可能性を低減することができる。
【００１４】
この場合において、前記絶縁層が、前記ボトムフレームを前記素電池の前記底面に固定するための両面粘着テープを含むことが好ましい。これにより、両面粘着テープとは別に絶縁層を設けた場合に発生する、電池パックを構成する部品点数の増大や、絶縁層を設けるための製造工程の増大を防ぐことができる。
【００１５】
あるいは、上記の本発明の電池パックにおいて、前記貫通穴を介して前記素電池の前記底面が露出していてもよい。これにより、電池パックの素電池より下側の部分の厚さ（上下方向寸法）を小さくすることができるので、電池パックの容量密度を更に向上させることができる。また、貫通穴の開口径や深さを適切に設定すれば、貫通穴を通じた短絡事故が発生する可能性を低減することは可能である。
【００１６】
前記ボトムフレームの厚さが０．８ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、電池パックの上下方向寸法を更に小さくすることができるので、電池パックの容量密度を更に向上させることができる。
【００１７】
前記ボトムフレームが射出成形により作成されていることが好ましい。これにより、ボトムフレームを簡便に且つ生産性よく作成することができる。
【００１８】
以下に、本発明を好適な実施形態を示しながら詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。以下の説明において参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明は以下の各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、以下の各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【００１９】
図１は本発明の一実施形態に係る電池パック１の斜視図、図２は電池パック１を構成する主要部材を示した分解斜視図である。以下の説明の便宜のために、図１及び図２に示すように、紙面の上下方向軸をＺ軸とするＸＹＺ直交座標系を設定する。Ｚ軸方向を電池パック１の「上下方向」と呼び、図１及び図２の紙面の上側及び下側を電池パック１の「上側」及び「下側」と呼ぶ。Ｚ軸方向（上下方向）における位置を「高さ」と呼ぶ。Ｘ軸方向を電池パック１の「幅方向」、Ｙ軸方向を電池パック１の「奥行き方向」と呼ぶ。
【００２０】
図２に示されているように、電池パック１は、上側に開口した金属製の電池ケース１０ａと、電池ケース１０ａの上側の開口を塞ぐ金属製の封口板１０ｂとを有する素電池１０を備える。素電池１０は、充放電が可能な二次電池である。二次電池の種類は特に制限はないが、例えばリチウムイオン二次電池を用いることができる。素電池１０は、上下方向寸法及び幅方向寸法に比べて奥行き方向寸法が小さな扁平形状（薄板形状）を有している。素電池１０内には、発電要素及び電解液（いずれも図示せず）が封入されている。発電要素は、シート状の正極集電体の片面又は両面に正極活物質を含む正極合剤層が塗布形成された正極と、シート状の負極集電体の片面又は両面に負極活物質を含む負極合剤層が塗布形成された負極とが、セパレータを介して巻回又は積層されてなる扁平状の電極体である。
【００２１】
電池ケース１０ａは、例えば、アルミニウム又はその合金などからなる金属製の板材を深絞り加工することで形成することができる。封口板１０ｂは、例えば、アルミニウム合金などからなる金属板をプレス加工して形成することができる。電池ケース１０ａの開口の周縁と封口板１０ｂの周囲の端縁とは、例えばレーザ光を用いたシーム溶接によって液密に封止されている。
【００２２】
封口板１０ｂの幅方向の略中央位置には、負極端子１１が設けられている。負極端子１１は封口板１０ｂを貫通し、電池ケース１０ａ内に収納された発電要素の負極集電体と電気的に接続されている。負極端子１１と封口板１０ｂとの間には、両者を絶縁するための絶縁パッキンが介在している。一方、電池ケース１０ａ及び封口板１０ｂは、素電池１０内の発電要素の正極集電体と電気的に接続されている。
【００２３】
素電池１０の一端面を構成する封口板１０ｂに、両面に粘着剤が塗布されたシート状の両面粘着テープ１２を介してインナーフレーム１３が固定される。インナーフレーム１３は、例えば絶縁性を有する樹脂を射出成形することで形成することができる。
【００２４】
インナーフレーム１３上に、保護素子１４及び回路基板２０が配置される。保護素子１４は例えば温度ヒューズ（ＰＴＣ）を含む。回路基板２０の上面には、３つの外部接続端子２１が幅方向に並んで配置されている。回路基板２０の下面には、保護回路（安全回路）を構成する電子部品や、正極入力端子、負極入力端子などが設けられている（いずれも図示せず）。
【００２５】
保護素子１４の一方の端子１４ａは封口板１０ｂに設けられた負極端子１１に接続される。保護素子１４の他方の端子１４ｂは、負極タブ１５ａを介して回路基板２０の下面の負極入力端子（図示せず）に接続される。正極タブ１５ｂの一方の端部は封口板１０ｂ上に取り付けられた正極端子１０ｃ上に取り付けられ、他方の端部は回路基板２０の下面の正極入力端子（図示せず）に接続される。負極タブ１５ａ及び正極タブ１５ｂは、短冊形状を有し、導電性を有する材料、例えばニッケル、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材などの金属材料を用いて形成することができる。負極タブ１５ａと保護素子１４の端子１４ａとを絶縁するために、両者間に絶縁テープ１６が配置される。
【００２６】
回路基板２０、保護素子１４、及びインナーフレーム１３等の封口板１０ｂの上側に配される部品は、キャップフレーム３０で覆われる。キャップフレーム３０は、上下方向に対して略垂直な薄板である上板３１と、上板３１の周囲の端縁から下方に向かって延びる周囲壁３４とを備える。上板３１には、回路基板２０の上面の３つの外部接続端子２１に対応する３つの接続穴３６が形成されている。キャップフレーム３０は、例えばポリカーボネート、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンなどの絶縁性を有する樹脂材料を射出成形することにより形成することができる。
【００２７】
キャップフレーム３０は、インナーフレーム１３又は素電池１０に固定される。これにより、保護素子１４及び回路基板２０等の部品は、キャップフレーム３０の内腔内に収納される。キャップフレーム３０を固定する方法は任意である。例えば、嵌合又は係合により固定する方法、ネジを用いて固定する方法、接着剤を用いて固定する方法、ＹＡＧレーザ等を用いてレーザ溶接する方法等を例示することができる。
【００２８】
素電池１０（電池ケース１０ａ）の底面（下面）には、両面に粘着剤が塗布されたシート状の両面粘着テープ１７を介してボトムフレーム４０が固定される。ボトムフレーム４０は、例えばポリカーボネート、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンなどの絶縁性を有する樹脂材料を射出成形することにより形成することができる。
【００２９】
図１に示されているように、素電池１０が外界に露出しないように、電池ケース１０ａの外周面に絶縁性を有するラベル１９が貼付される。上下方向においては、ラベル１９は、キャップフレーム３０及びボトムフレーム４０にまで延びている。ラベル１９の材料は任意であり、例えば絶縁性を有する樹脂又は紙などのシートを用いることができる。図１では、ラベル１９を二点鎖線で示し、本来であればラベル１９によって隠される電池パック１の構成を透視して示している。
【００３０】
図１に示されているように、キャップフレーム３０の３つの接続穴３６を介して３つの外部接続端子２１が露出している。電池パック１を携帯型情報端末などの機器に装着すると、当該機器の端子が、接続穴３６を介して外部接続端子２１に接触する。これにより、電池パック１に対して充放電電流の入出力が可能になる。
【００３１】
本発明では、ボトムフレーム４０の構造を工夫することにより、指掛け用の凹部を備えたボトムフレーム４０の上下方向寸法を縮小し、電池パック１の上下方向寸法を縮小することができた。これについて、比較例のボトムフレームと比較しながら説明する。
【００３２】
図３Ａは比較例のボトムフレーム１４０の上方から見た斜視図、図３Ｂはその下方から見た斜視図である。本発明のボトムフレーム４０と同様に、図３Ａに示された面（上面）１４０ａを素電池１０の底面に向けて、ボトムフレーム１４０は素電池１０に固定される。ボトムフレーム１４０の上面１４０ａは、素電池１０の底面に沿った曲面に形成されている。図３Ｂに示されているように、ボトムフレーム１４０の下面（上面１４０ａとは反対側の面）１４０ｂには、指掛け用の凹部１４１が形成されている。図４は、図３Ｂの４−４線を含む上下方向に平行な断面に沿ったボトムフレーム１４０の拡大矢視断面図である。図４に示されているように、凹部１４１は、ボトムフレーム１４０を厚さ方向に貫通していない。凹部１４１の底面を構成する底板１４２は厚さ（上下方向寸法）Ｔ２を有している。
【００３３】
このような構成において、ボトムフレーム１４０の厚さ（上下方向寸法）Ｔ１を縮小することを考える。
【００３４】
凹部１４１に指（または爪）を挿入して凹部１４１の開口の端縁に指（または爪）を引っかけるためには、凹部１４１はある程度の深さを有していなければならない。従って、ボトムフレーム１４０の厚さＴ１を薄くしようとすると、必然的に凹部１４１内の底板１４２の厚さＴ２を薄くせざるを得ない。しかしながら、ボトムフレーム１４０は、樹脂材料を射出成形して作成される。底板１４２の厚さＴ２を薄くしすぎると、射出成形時の金型内において樹脂材料が底板１４２内に流入することができない。従って、厚さＴ２には下限がある。具体的には、厚さＴ２の下限は、凹部１４１の大きさや樹脂材料などによっても異なるが、一般に０．４〜０．４５ｍｍ程度である。その結果、比較例のボトムフレーム１４０では、ボトムフレーム１４０の厚さＴ１を薄くするには限界がある。
【００３５】
次に、本発明の電池パック１に使用されるボトムフレーム４０について説明する。
【００３６】
図５Ａは本発明の電池パック１に使用されるボトムフレーム４０の上方から見た斜視図、図５Ｂはその下方から見た斜視図である。図５Ａに示された面（上面）４０ａを素電池１０の底面に向けて、ボトムフレーム４０は素電池１０に固定される。ボトムフレーム４０の上面４０ａは、素電池１０の底面に沿った曲面に形成されている。図５Ｂに示されているように、ボトムフレーム４０の下面（上面４０ａとは反対側の面）４０ｂには、指掛け用の凹部４１が形成されている。図６は、図５Ｂの６−６線を含む上下方向に平行な断面に沿ったボトムフレーム４０の拡大矢視断面図である。図６に示されているように、凹部４１は、ボトムフレーム４０を厚さ方向に貫通する貫通穴である。
【００３７】
上述したように、比較例のボトムフレーム１４０では、凹部１４１内に底板１４２を成形する必要があるために、ボトムフレーム１４０を薄肉化することに対して限界が存在する。これに対して、本発明では凹部４１が貫通穴であるから、ボトムフレーム４０を薄肉化することに対して、比較例における上記の限界が存在しない。従って、本発明では、ボトムフレーム４０の厚さＴ０を薄くすることが容易である。
【００３８】
従って、素電池１０の底面からボトムフレームの下面までの距離を、比較例（Ｔ１）に比べて本実施形態（Ｔ０）では小さくすることができる。ボトムフレーム４０の下面４０ｂは、電池パック１の下端面を構成する。従って、本実施形態によれば、従来と同じ素電池１０を用いながら、電池パック１の上下方向寸法を従来に比べて小さくすることができる。これにより電池パック１を小型化することができ、その結果、容量密度を向上させることができる。また、電池パック１の上下方向寸法が同じであれば素電池１０の上下方向寸法を大きくすることができる。これにより電池パック１を大容量化することができ、その結果、容量密度を向上させることができる。
【００３９】
ボトムフレーム４０に形成された貫通穴４１を、携帯型情報端末などの機器に装着した電池パック１を取り外すのを容易にするための指（または爪）掛け用の凹部として利用することができる。従って、本発明の電池パック１は、上述した特許文献１に記載された従来の電池パックに比べて、機器に対する取り外し性に優れる。
【００４０】
ボトムフレーム４０の厚さＴ０に制限はないが、その上限は、０．８ｍｍ以下、更には０．６５ｍｍ以下、特に０．５ｍｍ以下であることが好ましい。ボトムフレーム４０の厚さＴ０の下限値は、特に制限はないが、０．３ｍｍ以上、更には０．４ｍｍ以上であることが好ましい。ボトムフレーム４０の厚さＴ０が薄すぎると、樹脂材料を射出成形してボトムフレーム４０を作成することが困難になることがある。
【００４１】
図７は、ボトムフレーム４０に形成された貫通穴（凹部）４１を通る電池パック１の上下方向断面に沿った拡大断面斜視図である。貫通穴４１は、素電池１０（または電池ケース１０ａ）の底面（封口板１０ａと反対側の面）１０ｃに対向するボトムフレーム４０の領域内に形成されている。貫通穴４１は、ボトムフレーム４０を上下方向に貫通している。貫通穴４１内には、ボトムフレーム４０を素電池１０に固定するための両面粘着テープ１７（図２参照）が露出している。両面粘着テープ１７の基材層及びその両面の粘着層は絶縁性を有している。従って、ボトムフレーム４０に貫通穴４１が形成されていても、貫通穴４１を介して電池ケース１０ａの正電位が外界に導出されて短絡事故が生じることはない。
【００４２】
上記の実施形態は例示に過ぎない。本発明は上記の実施形態に限定されず、適宜変更することができる。
【００４３】
上記の実施形態ではボトムフレーム４０は両面粘着テープ１７を介して素電池１０の底面１０ｃに固定した。但し、本発明では、ボトムフレーム４０を素電池１０の底面１０ｃに固定する方法はこれに限定されない。例えば、接着剤を用いて固定する方法、ＹＡＧレーザ等を用いてレーザ溶接する方法などを例示することができる。このような方法でボトムフレーム４０を固定した場合、貫通穴４１内に素電池１０の底面１０ｃが露出してしまうかも知れない。貫通穴４１内に素電池１０の底面１０ｃが直接露出してしまうのを防止するために、底面１０ｃの貫通穴４１が対向する領域に、絶縁性を有する絶縁層を形成してもよい。このような絶縁層を形成する方法としては、片面に粘着層を有する樹脂（例えばポリエチレンテレフタレート）テープを貼付する方法、絶縁性塗料を塗布する方法等の任意の構成を採用しうる。
【００４４】
あるいは、図８に示すように、このような絶縁層を設けずに、貫通穴４１内に素電池１０の底面１０ｃを直接露出させてもよい。貫通穴４１の開口寸法が小さい場合や貫通穴４１の深さが深い場合には、貫通穴４１内に底面１０ｃが露出していても短絡事故が発生する可能性は概して低い。絶縁層を省略することにより、電池パック１の素電池１０より下側の部分の厚さ（上下方向寸法）を更に小さくすることができるので、電池パック１の容量密度を更に向上させることができる。
【００４５】
貫通穴（凹部）４１の位置や個数は任意に設定することができる。貫通穴（凹部）４１に加えて、指（または爪）掛け用の突起をボトムフレーム４０に形成してもよい。貫通穴４１の近傍（例えば貫通穴４１の開口の端縁）に突起を形成して、貫通穴４１及び突起の組み合わせを指（または爪）掛け用とすることで、貫通穴４１を浅くすることができる。その結果、ボトムフレーム４０の厚さＴ０（突起を含まない）を更に小さくすることができるので、電池パック１の容量密度を更に向上させることができる。
【００４６】
ボトムフレーム４０の下面４０ｂは、上記の実施形態では平面であったが、本発明はこれに限定されず、任意の曲面（例えば円筒面）であってもよく、あるいは、異なる２以上の面の組み合わせ（例えば平面と曲面との組み合わせ）で構成されていてもよい。
【００４７】
電池パック１の構成は、上記の実施形態に限定されない。任意の電池パックに本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の利用分野は特に制限はなく、高容量密度化が要求される電池パックとして広範囲に利用することができる。特に、携帯電話、携帯型コンピューター（例えばタブレット端末、ノート型パソコン等）、電子書籍端末などの携帯型情報端末に使用される電池パックとして好ましく利用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  電池パック
１０  素電池
１０ａ  電池ケース
１０ｂ  封口板
１０ｃ  素電池（電池ケース）の底面
１７  両面粘着テープ（絶縁層）
４０  ボトムフレーム
４１  貫通穴（指掛け用の凹部）
【図１】
2014011113.tif 000003
【図２】
2014011113.tif 000004
【図３】
2014011113.tif 000005
【図４】
2014011113.tif 000006
【図５】
2014011113.tif 000007
【図６】
2014011113.tif 000008
【図７】
2014011113.tif 000009
【図８】
2014011113.tif 000010