(57)【要約】【課題】成形温度の比較的高いポリカーボネート樹脂やアクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂などで素電池にフレームを一体成形しても、その樹脂の熱で素電池が破損することなどを低減できる電池の製造方法を得る。【解決手段】素電池２が、金型内に装着されるに先立って、液体窒素の槽内に浸漬して予め冷却される。この素電池２の冷却温度の範囲は、成形時での素電池２の温度が当該素電池２の許容温度範囲内になるよう−２０℃に設定される。冷却後に素電池２を金型内に装着したのち、溶融樹脂を前記金型内に注入して固化させることで、素電池２に樹脂製のフレーム３が一体成形される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素電池を金型内に装着したのち、溶融樹脂を前記金型内に注入して固化させることで、前記素電池に樹脂製のフレームを一体成形する電池の製造方法において、
前記素電池を、前記金型内に装着するに先立って、冷却手段で予め所定の冷却温度の範囲に冷却するようになっており、
前記冷却温度の範囲は、前記成形時での素電池の温度が当該素電池の許容温度範囲内になるよう設定されていることを特徴とする電池の製造方法。
【請求項２】
冷却手段が、素電池を−２００〜０℃の範囲に冷却する請求項１記載の電池の製造方法。
【請求項３】
素電池の外面に回路部を配置しておき、
樹脂によって前記回路部が覆われるようにフレームを成形する請求項１又は２記載の電池の製造方法。
【請求項４】
樹脂が、ショア硬さが９５以上の合成樹脂である請求項１又は２又は３記載の電池の製造方法。
【請求項５】
冷却手段が、素電池を液体窒素に接触させて冷却する請求項１又は２又は３又は４記載の電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話などの小型電子機器の電源として用いるのに適した、特に薄型のリチウムイオン二次電池などの電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来例としては、素電池の外面に回路基板を貼り付けたのち、素電池を金型内に装着し、溶融樹脂を前記金型内に注入して前記回路基板を被覆した状態で固化させることで、前記素電池に合成樹脂製のフレームを一体成形するものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
また、携帯電話などの電池蓋の内面に素電池を配置して金型内に装着し、その電池蓋を空気で冷却しながら、電池蓋と素電池との間に合成樹脂を充填して一体化するものがある（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３１５４８３号公報（段落番号００２７、図４）
【特許文献２】
特開２００２−３２６２５５号公報（段落番号００２８−００３１、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記電池では、小型電子機器への誤装着防止などのために所定の凹凸形状を設けるが、前述の特許文献１のようなフレームを一体形成するものでは、当該フレームに凹凸形状を成形することになる。
【０００６】
これに対して、特許文献１では、溶融樹脂の熱で素電池が劣化することなどを防止すべく、成形温度が２１０℃程度のポリアミド樹脂や、成形温度が１３０℃程度のポリウレタン樹脂などを成形樹脂に使用しているが、前記ポリアミド樹脂やポリウレタン樹脂などは軟らかいために、前記凹凸形状が潰れやすい。
【０００７】
従って、ポリカーボネート樹脂やアクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂などの硬い樹脂でフレームを成形する必要があるが、前記ポリカーボネート樹脂などは成形温度が２３０〜３００℃程度と比較的高く、溶融樹脂の熱で素電池が劣化するなどのおそれがある。
【０００８】
この対策として、特許文献２に示すごとく、空気で金型内の素電池を冷却することが考えられるが、空気での冷却程度では、素電池を十分に冷却することができないところに問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、成形温度の比較的高いポリカーボネート樹脂やアクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂などで素電池にフレームを一体成形しても、その樹脂の熱で素電池が破損することなどを低減できる電池の製造方法を得ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明が対象とする電池の製造方法は、素電池２を金型内に装着したのち、溶融樹脂を前記金型内に注入して固化させることで、図１に示すごとく、前記素電池２に樹脂製のフレーム３を一体成形する。本発明は、前記素電池２を、前記金型内に装着するに先立って、冷却手段で予め所定の冷却温度の範囲に冷却するようになっており、前記冷却温度の範囲は、前記成形時での素電池２の温度が当該素電池２の許容温度範囲内になるよう設定されていることを特徴とするものである。
【００１１】
ここでの素電池２は、リチウムイオン二次電池や一次電池などが該当し、素電池２に保護回路やポリスイッチなどを配した電池パック中間完成品（コアパック）なども該当する。冷却手段は、液体窒素や液体酸素などの他、低温の恒温槽や冷蔵庫などが該当する。液体窒素や液体酸素などでは、素電池２を浸漬させたり浴びせるだけで冷却できて、素電池２の冷却操作を容易に行える利点がある。低温の恒温槽や冷蔵庫などは、温度管理などを容易に行える利点がある。
【００１２】
素電池２の許容温度範囲は、素電池２が性能劣化や破損などを起こさない温度範囲である。所定の冷却温度の範囲は、冷却時に素電池２が前記許容温度範囲より低くならず、成形時に素電池２が暖められ過ぎて素電池２が前記許容温度範囲を越えない範囲であり、溶融樹脂の種類、成形温度および素電池２の大きさなどに応じて設定される。
【００１３】
冷却手段による素電池２の冷却温度は、−２００〜０℃であれば好ましい。
【００１４】
詳しくは、素電池２の外面に回路部を配置しておき、樹脂によって前記回路部を覆うようにフレーム３が成形される。ここでの回路部には、保護回路などを配した回路基板１３、リード線１５およびポリスイッチ１４などが含まれる。
【００１５】
本発明は、成形温度は高いが、ショア硬さ（ショアＡ）が９５以上の合成樹脂を用いることができる。その合成樹脂としては、ポリカーボネート樹脂やアクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂などが該当する。
【００１６】
冷却手段が、素電池２を液体窒素に接触させて冷却するものであると、液体窒素の入手容易性の点などから有利となる。液体窒素に接触させることには、素電池２を液体窒素の槽内に浸漬させることや、素電池２にシャワー状の液体窒素を浴びせて接触させることなどが該当する。
【００１７】
【発明の作用効果】
本発明によれば、素電池２にフレーム３を一体成形する前に、素電池２を予め冷却しておくので、成形時の溶融樹脂の熱によって素電池２が高温になることが抑制されるうえ、前記冷却によって素電池２の電解液などが硬くなって素電池２の剛性が高まる。従って、成形時の樹脂の熱および圧力の影響で素電池２が破損することなどが低減される。
【００１８】
この結果、成形温度が高温であったり成形圧力が高圧であったりするが、硬いフレーム３を成形できる樹脂が使用可能になる。この樹脂を使用することで、フレーム３に誤装着防止用の凹凸形状などを形成しても、その凹凸形状などの強度が高くなって潰れ難くなる。しかも、冷却手段は、成形時での素電池２の温度が当該素電池２の許容温度範囲内になるよう冷却するので、冷却の際および成形の際に素電池２が性能劣化や破損などを起こすことが確実に防止される。
【００１９】
素電池２の外面に配置した回路部を覆うようにフレーム３が成形されると、フレーム３によって回路部を確実に保護できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は本発明に係る電池を示す。電池１は、図１に示すごとく、矩形薄型に形成された素電池２と、その素電池２の側面に一体成形された合成樹脂製のフレーム３とを有している。
【００２１】
素電池２は、充放電が可能なリチウムイオン二次電池であって、外装材としてアルミニウム缶や鉄缶などが使用される。外装材は、図２に示す前後の側面５・６が上下幅の短い矩形状になっており、左右の側面７・８が、上下幅が短いとともに前後に長い矩形状になっている。素電池２の外装材の内部には、電極体が電解液と共に液密状に収容される。
【００２２】
電極体は、シート状の正極電極と、シート状の負極電極との間にシート状の絶縁セパレータを挟んで渦巻き状に巻回しており、その状態で断面ほぼ長円形状に押し潰した扁平形状になっている。外装材の前面５には、負極１１が備えられており、外装材の後面６には、正極１２が備えられる。
【００２３】
素電池２は、その前側に保護回路などを備えた回路基板１３が配置され、後側にポリスイッチ（ＰＴＣ）１４が配置され、左側にリード線１５が配置される。そして、回路基板１３が、リード線１５およびポリスイッチ１４を介して素電池２の正極１２に接続されるとともに、素電池２の負極１１に接続される。
【００２４】
フレーム３は、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）やアクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ）などのショア硬さ（ショアＡ）が９５以上となる合成樹脂で形成される。そして、フレーム３は、前述の回路基板１３とポリスイッチ１４とリード線１５とを被覆した状態で、外装材の前後面５・６および左側面７を覆うほぼコ字状になっている（図１の状態）。このフレーム３により電池１の強度が向上するとともに、回路基板１３、リード線１５およびポリスイッチ１４が保護される。
【００２５】
保護回路は、素電池２を過充電や過放電から保護するものである。ポリスイッチ１４は、素電池２の過熱や過電流などによって素電池２の温度が過剰に上昇すると、素電池２に流れる電流を遮断するものである。リード線１５は、細長いニッケルなどの薄板で形成される。
【００２６】
回路基板１３には、図２に示すごとく、小型電子機器への電源供給用の正負極の端子１７・１８と、当該小型電子機器とのデータ通信用の端子１９とが設けられる。これに対応して、フレーム３の前面には、図１および図３に示すごとく、前記端子１７・１８・１９を露出させる窓２０・２１・２２が設けられる。また、フレーム３の前面には、小型電子機器へ正確な向きで装着するための左右一対の突起２３・２４が突出形成される。
【００２７】
次に、前記電池１の製造方法を説明する。先ず、回路基板１３が素電池２の前側面５に絶縁テープ２５を介して貼り付けられ、ポリスイッチ１４が素電池２の後側面６に絶縁テープ２５を介して貼り付けられる。更にリード線１５が、絶縁テープ２５を介して外装材の左側面７に貼り付けられるとともに、回路基板１３とポリスイッチ１４とに対してスポット溶接などでそれぞれ接続される（図２の状態）。
【００２８】
この状態で、素電池２が、液体窒素の槽内に浸漬されて、−２０℃に冷却されたのち、この冷却された素電池２が金型内に装着される。その金型内に溶融合成樹脂が高温高圧で注入されて固化される。これにより、回路基板１３とポリスイッチ１４とリード線１５とが前記合成樹脂で被覆されるとともに、その合成樹脂が前述のフレーム３の形状に成形されて、図１の電池１が完成する。なお、金型での成形時にはフレーム３に窓２０・２１・２２が形成されており、回路基板１３の端子１７・１８・１９が前記窓２０・２１・２２を介して露出する。
【００２９】
前記合成樹脂としてポリカーボネート樹脂を用いる場合には、成形温度が２５０〜３１０℃程度に、成形圧力が８０〜１４０ＭＰａ程度に設定される。前記合成樹脂としてアクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂を用いる場合には、成形温度が２２０〜２７０℃程度に、成形圧力が８０〜１４０ＭＰａ程度に設定される。
【００３０】
このように、素電池２にフレーム３を一体成形する前に、素電池２に液体窒素を接触させて、素電池２を予め冷却しておくので、素電池２が成形時の高温の合成樹脂によって過度に温度上昇する前に成形が完了するうえ、前記冷却によって素電池２の電解液などが硬くなって素電池２の剛性が高まる。従って、成形時の合成樹脂の熱および圧力で素電池２が劣化や破損することが低減される。
【００３１】
なお、素電池２を液体窒素の槽内に浸漬させることに代えて、素電池２にシャワー状の液体窒素を浴びせて接触させることで、当該素電池２を冷却してもよい。素電池２の冷却手段に液体窒素を用いたのは、液体窒素が入手容易であるためであり、液体酸素や液体ヘリウムなどで素電池２を冷却してもよい。また、素電池２を恒温槽に３０分程度収容して、当該素電池２を冷却してもよい。つまり、素電池２の冷却手段は任意に選択できる。素電池２の冷却温度は、０℃以下であればよいが、−７０℃より低いと、素電池２の性能劣化などを招くおそれがあり、０℃を越えると、素電池２が温められ過ぎて許容温度範囲を越えるおそれがあるため、−７０〜０℃の範囲が好ましく、特に−２０〜−５℃の範囲がより好ましい。
【００３２】
フレーム３は、素電池２の前後面５・６および左右の側面７・８を全て覆う四角枠状に成形してもよい。回路基板１３、ポリスイッチ１４およびリード線１５は必ずしも配置しなくてもよく、また前述の突起２３・２４に代えて、別の形状の凹凸形状を設けてもよく、必ずしも設ける必要はない。前記データ通信用の端１９は必ずしも設けなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法に係る電池の斜視図である。
【図２】フレームを成形する前の状態を示す電池の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【符号の説明】
１  電池
２  素電池
３  フレーム
【図１】
2004200043.tif 000003
【図２】
2004200043.tif 000004
【図３】
2004200043.tif 000005