(57)【要約】【課題】薄型化された電池の体積増加を抑えて薄型に構成した電池パックを提供する。【解決手段】発電要素を収容して半殻体に形成された電池ケースを蓋体で閉じて薄型化された電池１に形成された段差部６にＰＴＣユニット２６を装着し、段差部６及び短側面を覆って枠体２５を被せ、絶縁シート２７を巻着する。枠体に形成した正極端子開口部３１及び負極端子開口部３２から正極及び負極の外部接続端子とする部位を外部露出させる。【選択図】　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部に深さを減少させた段差部を設けて形成された凹部の開口周囲にフランジを設けて半殻体に形成された電池ケースの前記凹部内に極板群を収容し、前記段差部に極板群に接続して正極端子及び負極端子が形成され、前記フランジに周辺部を重ね合わせて配設された蓋板とフランジとの間を接合して形成された電池に対し、電池の短側面及び段差部上を覆って枠体が配設され、枠体に形成された開口部から外部接続端子を外部露出させてなることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
電池ケースを金属により形成し、電池ケースに極板群の正極板又は負極板を接続し、電池ケースの一部を開口部から外部露出させて正極又は負極の外部接続端子が形成されてなる請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
段差部の外面上に正極端子又は負極端子に接続して熱感応素子が配設されてなる請求項１に記載の電池パック。
【請求項４】
外部接続端子は、熱感応素子の電極板を開口部から外部露出させてなる請求項３に記載の電池パック。
【請求項５】
外部接続端子は、所要部位に接合された端子部材を開口部から外部露出させてなる請求項１〜４いずれか一項に記載の電池パック。
【請求項６】
段差部の外面上に正極端子及び負極端子に接続して回路基板が配設されてなる請求項１〜５いずれか一項に記載の電池パック。
【請求項７】
外部接続端子は、回路基板上に形成されたランド又はランドに接合された金属板を開口部から外部露出させてなる請求項６に記載の電池パック。
【請求項８】
電池及び枠体を巻回して絶縁シートが貼着されてなる請求項１〜７いずれか一項に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄型形成された電池の特徴を活かして構成された電池パックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機やＰＤＡなどの携帯電子機器は、高機能化と共に小型化、薄型化の進展が著しく、それに適用する電池に小型、薄型にして高エネルギー密度であることが要求され、これに対応する電池として扁平角形のリチウムイオン二次電池の需要が増加している。携帯電子機器の最近の傾向は、小型化よりむしろ薄型化の方向にあり、ポケットやバッグに入れやすく、使いやすさを損なうことがないため、薄型化を競う商品も見受けられる。
【０００３】
機器の薄型化を達成するためには、その電源である電池により薄型化が要求されるが、現在実用化されている電池ケースの製造方法では薄型化に限度がある。電池ケースは絞り加工や扱き加工によって形成されるので、加工方向の深さに対して開口面積が小さくなるほどに加工が困難になり、極板群を電池ケース内に挿入することも困難になる。現状の扁平角形電池の更なる薄型化を図るためには、電池ケースの構造を根本的に変える必要があり、電池ケースを半殻体に形成し、極板群を収容して後、平板もしくは半殻体の蓋体により電池ケースを閉じる電池構造が開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような薄型化された電池を用いて電池パックを構成するとき、電池の薄さを損なわないようにしなければ、電池が薄型化されていることが活かされない。本願発明者らは半殻体の電池ケースに発電要素を収容して薄型化した電池を開発すると共に、電池パックに構成することを考慮した構造を創案した。
【０００５】
本発明が目的とするところは、薄型化された電池構造の特徴を活かして体積増加を僅少に抑えて構成された電池パックを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る電池パックは、端部に深さを減少させた段差部を設けて形成された凹部の開口周囲にフランジを設けて半殻体に形成された電池ケースの前記凹部内に極板群を収容し、前記段差部に極板群に接続して正極端子及び負極端子が形成され、前記フランジに周辺部を重ね合わせて配設された蓋板とフランジとの間を接合して形成された電池に対し、電池の短側面及び段差部上を覆って枠体が配設され、枠体に形成された開口部から外部接続端子を外部露出させてなることを特徴とするものである。
【０００７】
上記構成によれば、電池の短側面及び段差部を覆って枠体が配設されるので、電池ケースに蓋体を接合するためのフランジ部分の下に枠体が収容され、段差部と枠体との間の空間に電池パックの構成部材を収容して電池からの体積増加を僅少にして電池パックが構成される。
【０００８】
上記構成において、電池パックの外部接続端子の構成は、電池ケースを金属により形成し、電池ケースに極板群の正極板又は負極板を接続し、電池ケースの一部を開口部から外部露出させて正極又は負極の外部接続端子を形成することができる。
【０００９】
また、段差部の外面上に正極端子又は負極端子に接続して熱感応素子を配設すると短絡や高温状態から電池を保護する機能を設けることができ、このとき、外部接続端子は、熱感応素子の電極板を開口部から外部露出させて外部接続の用に供することができる。
【００１０】
また、段差部の外面上に正極端子及び負極端子に接続して回路基板を配設し、回路基板に過充電や過放電から電池を保護する保護回路等の電池回路を構成すると、電池の保護及び安全を確保することができ、このとき、外部接続端子は、回路基板上に形成されたランド又はランドに接合された金属板を開口部から外部露出させて外部接続の用に供することができる。
【００１１】
また、外部接続端子は、所要部位に接合された端子部材を開口部から外部露出させるように構成すると、任意位置に外部接続端子を設けることができる。
【００１２】
また、電池及び枠体を巻回して絶縁シートを貼着することにより、体積増加を抑えて外観の向上を図ることができ、絶縁シートには品番、注意書き等の印刷を施すことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る電池パック２０の外観を示すもので、後述する扁平角形電池の二次電池１を枠体２５及び絶縁シート２７によって被覆し、枠体２５に形成された正極端子開口部３１から正極外部接続端子を外部露出させ、負極端子開口部３２から負極外部接続端子を外部露出させている。
【００１５】
図２は、上記電池パック２０に適用する電池１の構成を示すもので、リチウムイオン二次電池として形成されている。この電池２は、図２に各構成要素に分解して示すように、半殻体に形成された電池ケース２内に極板群４を収容し、電池ケース２の開放部を蓋体３で封止するように構成されている。
【００１６】
図２に示すように、電池ケース２は、金属板をプレス加工して端部に段差部６を設けた凹部５を形成すると共に、凹部５の周囲にフランジ状に溶接代８を設けて形成される。前記段差部６に形成された端子孔７に外ガスケット１１及び内ガスケット１２で電池ケース２と絶縁すると共に気密性を確保して正極端子とするリベット１０が締結固定される。また、段差部６には電解液の注入口１４が形成されている。
【００１７】
前記電池ケース２の凹部５内には、正極板と負極板とをセパレータを介して巻回した極板群４が収容される。極板群４の正極板から引き出された正極リード１５は前記リベット１０に接合され、負極板から引き出された負極リード１６は段差部６上に接合され、電池ケース２を負極端子としている。極板群４は、図８に示すように、正極板と負極板とをセパレータを介して長手方向に巻回し、正極リード１５を正極板の終端部（巻端）から引き出し、負極リード１６を負極板の終端部（巻端）から引き出して極板群４ａとして構成することもでき、正極リード１５のリベット１０への接合、負極リード１６の段差部６への接合が容易で、接続の確実性を向上させることができる。これらの極板群４、４ａを収容した電池ケース２の開放部上には蓋板３が被せられ、蓋板３の周辺部と前記溶接代８との間がシーム溶接されることにより、電池ケースの凹部５は蓋板３によって封止される。封止された凹部５内には、前記注入口１４から所定量の電解液が注入され、注入完了後に電解液注入口１４には封栓１３が挿入され、段差部に封栓１３を溶接することにより凹部５内は密封される。
【００１８】
上記製造手順により製造された電池１は、図１に示すように段差部６上に形成されたリベット１０を正極外部接続端子とし、段差部６の外面を負極外部接続端子として外部接続の用に供することができる。正極及び負極の外部接続端子が段差部６上に形成されていることにより、外部接続端子に接続したリードを電池１の厚さ内で処理することができる。また、外部接続端子に接触接続させる場合にも電池１の厚さ内に接触構造を構成することができる。従って、薄型に構成した電池１の特質を損なうことなく機器に装着することができる。
【００１９】
本実施形態に係る電池パック２０に適用する場合には、電池１のリベット１０の締結時にＰＴＣ素子（熱感応素子）３３を段差部６の外面上に装着する。図４は、ＰＴＣ素子３３の装着例を示すもので、ＰＴＣユニット２６として段差部６上に装着する。下ガスケット１１と上ガスケット３５とにより段差部６と絶縁してリベット１０を締結することによりＰＴＣホルダ３４とＰＴＣ素子３３とが段差部６の外面上に固定され、ＰＴＣホルダ３４の開口部はホルダプレート３６を溶接して閉じられる。
【００２０】
本実施形態の構成においては、リベット１０には極板群４から引き出された正極リード１５が溶接接続されるので、リベット１０からワッシャ３７を通じてＰＴＣ素子３３の上電極板３３ｂ、導電性ポリマ３３ａ、下電極板３３ｃ、ＰＴＣホルダ３４、ホルダプレート３６に正極回路が形成される。
【００２１】
図５に示すように、ＰＴＣユニット２６を装着した電池１には、外形寸法が蓋板３と同一になるように樹脂成形により形成された枠体２５が電池１の短側面及び段差部６を覆って被せられる。即ち、蓋板３の外周縁と枠体２５の外周縁とを一致させることによって、体積増加を最小限にして電池パックに構成することができる。電池１上に枠体２５が被せられると、前記ホルダプレート３６は正極外部接続端子として枠体２５に形成された正極端子開口部３１から外部露出して正極外部接続の用に供することができる。また、負極外部接続端子は電池ケース２の段差部６を形成しない一端部を負極端子開口部３２から外部露出させ、負極外部接続の用に供することができる。
【００２２】
前記枠体２５の材質としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などの熱可塑性樹脂を挙げることができ、これらを単独又はブレンドした樹脂あるいは変性した樹脂を用いることができ、ガラス繊維、タルク、シリカなどの充填材を添加して用いることもできる。
【００２３】
電池１に枠体２５を被せた状態では、負極となる電池ケース２及び蓋板３が外部に露出して絶縁上好ましくなく、各構成部材の間に隙間が存在して外観上好ましくないので、枠体２５及び電池１の周面に絶縁シート２７を巻着させると、図１に示すような電池パック２０に構成することができる。絶縁シート２７の表面には品番、注意書き等を印刷することができ、この電池パック２０の使用の便に供することができる。この絶縁シート２７の材質としては特に限定されるものでないが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）などのフッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂などの耐熱性のある基材と天然ゴム、イソブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリル系などの糊剤とからなるものや、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリエチレン樹脂などの熱収縮性のあるもので、その厚さは２０μｍ〜６０μｍのものが好ましい。
【００２４】
上記構成では、外部接続端子はＰＴＣユニット２６及び電池ケース２の一部を外部露出させているが、それぞれに端子部材を溶接して、その表面を外部露出させて外部接続端子とすることもできる。また、図６に示すように、Ｌ字状に形成された正極端子部材３８及び負極端子部材３９をそれぞれＰＴＣユニット２６及び電池ケース２に一端を溶接し、図７に示すように、枠体２５ａの側面に形成された正極端子開口部３１ａ及び負極端子開口部３２ａから外部露出させると、短側面に正極外部接続端子及び負極外部接続端子を設けた電池パック２５ａに構成することができる。
【００２５】
上記構成において、ＰＴＣ素子３３が正極回路に直列に接続されていることにより、短絡による電池温度の上昇を防止することができる。ＰＴＣ素子３３は負の温度特性を有する抵抗素子で、平常温度状態では僅少な抵抗値を示しているため電池パック２０、２０ａとしての性能に影響を与えないが、正極外部接続端子と負極外部接続端子との間が何らかの障害によって短絡した場合、大きな短絡電流によって自己発熱して抵抗値を急増させ、過大な短絡電流を抑えて電池１が発熱に至ることを防止する。また、この電池パック２０、２０ａが装填された機器が高温環境に曝されたときにもＰＴＣ素子３３は抵抗値を急増させるので電池パック２０、２０ａの動作は停止され、高温状態での使用により電池１が破裂や発火に至ることを防止することができる。
【００２６】
電池１の段差部６上に形成されるスペースには、上記ＰＴＣユニット２６の他、電池１を過充電や過放電、過電流から保護する電池回路を構成した回路基板を配設することもできる。この回路基板上に形成した導体パターンを端子用ランドに形成することにより、それを枠体２５の開口部から外部露出させると、外部接続端子の用に供することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、半殻体に形成された電池ケースに発電要素を収容して周囲のフランジ部分で蓋板をシーム溶接することにより薄型化された電池を用いて電池パックを構成するとき、電池に形成された段差部分に熱感応素子や外部接続端子等を収容し、段差部分を覆ってフランジ部分の下に枠体を配設するので、電池の体積からの増加を抑えて電池パックに構成することができる。従って、薄型化が要求される機器に対応する薄型の電池パックを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る電池パックの外観形状を示す斜視図。
【図２】同上電池パックに適用する電池の外観を示す斜視図。
【図３】同上電池の構成を示す分解斜視図。
【図４】ＰＴＣユニットの構成を示す断面図。
【図５】電池パックの構成要素を示す分解斜視図。
【図６】端子部材により外部接続端子位置を変更した構造を示す斜視図。
【図７】同上構造を用いた電池パックの外観を示す斜視図。
【図８】極板群の別態様を用いた電池の分解斜視図。
【符号の説明】
１　電池
２　電池ケース
３　蓋板
４、４ａ　極板群
５　凹部
６　段差部
８　溶接代
２０、２０ａ　電池パック
２５　枠体
２７　絶縁シート
３１　正極端子開口部
３２　負極端子開口部
３３　ＰＴＣ素子（熱感応素子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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