(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムを含む材料からなる外装缶が封口板により封止されてなる素電池が備えられたパック電池であって、
前記外装缶の外表面のうち、その底面を除く部分が被覆材で覆われており、
前記外装缶の外周にアルマイト処理が施されない部分が存在する状態で、
前記底面の外表面にはアルマイト処理が施されており、
前記アルマイト処理は、前記底面に加え、前記外装缶の側面における前記底面側の端辺から一定距離の高さまでの領域にも施されている
ことを特徴とするパック電池。
【請求項２】
前記外装缶は薄い角型状であり、
前記一定距離は、前記外装缶の側面において前記底面側の端辺から、前記封口板取付け位置までの高さの6割以上である
ことを特徴とする請求項１に記載のパック電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素電池と電流制御回路を組み込んだ回路基板とが内蔵されたパック電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
パック電池は、携帯電話機やPDAなどの携帯電子機器の駆動電源として、不可欠のものとなっており、携帯電子機器の小型化、薄型化に軌を一にして小型化、薄型化、軽量化が要求されている。
この要求に沿うように、パック電池において、素電池の外装缶を、アルミニウム（Al）もしくはAl合金といった軽量な金属で作製すると共に、外装缶の外観寸法を薄型化し、その上、外部取り出し電極等を外装缶の開口部を封止する封口板に配置（例えば特許文献1）して、外装缶の厚肉化を防止する形状を採るようにしている。
【０００３】
一方で、パック電池の外表面には、電池の仕様、定格といった必要事項を記載する必要があるので、外装缶周面に必要事項が印字された絶縁性を有するテープを被着している。このテープによる被着範囲に外装缶底面も含むと、テープに撓みが生じ、パック電池の外観品質が低下する恐れがある。そこで、図5に示すように、外装缶周面のみにテープを貼着することとして、テープが装着されない外装缶底面には、薄肉の樹脂板400が外装缶2に係着するように配設して外気との接触を絶ち、外装缶2の腐食を防止しているのが一般的となっている。
【特許文献１】特開2003-282036号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、外装缶の底面に設けられる樹脂板は、如何に形成方法を工夫しても厚みは少なからず存在し、これがパック電池の小型化の限界を押し上げており、より一層のパック電池の小型化を図る上でのネックとなっている。また、樹脂板が図5に示すように、外装缶底面を覆う部分400aと外装缶2との係着部400bからなる場合、それぞれの係着部400c、400dの厚みH1によりパック電池の一部分に厚肉部を形成してしまう。これを解消するために樹脂板を装着しないようにすると、外装缶の金属表面が露出してしまい、腐食の問題は避けられなくなってしまう。さらに、外装缶周面に被着されているテープとの色の差が目立ってしまうと、パック電池の意匠観を損なうという課題もある。
【０００５】
本発明は以上の課題に鑑みてなされており、樹脂板のような厚みを持たさなくても腐食を防止できると共に、テープとの色合いの差の問題も解消できる実用性の高いパック電池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】
【０００６】
そこで、本発明では上記課題の解消のために以下の構成を採る。
アルミニウムを含む材料からなる外装缶が封口板により封止されてなる素電池が備えられたパック電池であって、前記外装缶の外表面のうち、その底面を除く部分が被覆材で覆われており、前記外装缶の外周にアルマイト処理が施されない部分が存在する状態で、前記底面の外表面にはアルマイト処理が施されている。
上記パック電池におけるアルマイト処理が施されている部分に関して、被覆材と色合いのバランスをとる場合には、前記外装缶において、アルマイト処理が施されている外表面上には、皮膜が形成されている状態とすることが望ましい。
【０００７】
また、以下のような構成とすれば好適である。前記アルマイト処理は、前記底面に加え、前記外装缶の側面における前記底面側の端辺から一定距離の高さまでの領域にも施されている。そして、前記外装缶は薄い角型状であり、前記一定距離は、前記外装缶の側面において前記底面側の端辺から、前記封口板取付け位置までの高さの6割以上であり、且つ、当該取付け位置の近傍までとする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、外装缶の外表面のうち、底面を除く部分は被覆材で覆われており、外装缶底面の外表面には、アルマイト処理が施されていることで、外装缶全体にわたって腐食防止及び絶縁性の確保がなされている。また、当該底面には、樹脂板を装着する必要がないので、樹脂板による厚み、さらに樹脂板の係着部による厚みを省略し、パック電池の小型化及び薄型化に繋げることができる。また、樹脂板に要するコストが削減されるので、パック電池の製造コストの低減にも役立つ。
【０００９】
アルマイト処理が施された部分において被覆材との色の差が目立つようであれば、皮膜形成による着色も容易であるので、被覆材の色と適合するように着色することができる。底部まで被覆材によって覆う場合に懸念される撓みの発生に関しても、本発明の構成においては解消されている。これらのことから、本発明の構成は、パック電池の外観品質の低下を防止する効果も有している。
【００１０】
さらに上記アルマイト処理が底面だけでなく、底面から外装缶主面の少なくとも中央部にまで施されていれば、このアルマイト処理により外装缶の変形に対する強度が向上するので 、パック電池の長期間使用によって、収納される素電池が膨化し、結果、パック電池の膨化が予測される場合にも、このパック電池の膨化を防止する効果も有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係るパック電池におけるアルマイト処理を実施するための最良の形態について、図を用いて説明する。なお、以下で説明する実施の形態については、本発明の構成及び作用における特徴を説明するための一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。
（パック電池の構成）
本発明の実施の形態に係るパック電池について、図1及び図2を用いて説明する。図1はパック電池1の頂部が示される斜視図であり、図2はパック電池1の底部が示される斜視図である。
【００１２】
パック電池1は、図1に示すように、アルミニウム（Al）合金からなる外装缶2を有するリチウムイオン電池に樹脂モールド20が形成されており、外装缶2の外周面を覆うようにして被覆材5が配されている。なお、外装缶2には底面（不図示）と外周面の一部にアルマイト処理が施されている。
リチウムイオン電池が有している外装缶2は、YZ断面が長円形状であり、X方向を長手方向とする薄い立体形状である。
【００１３】
樹脂モールド20は、図1に示すように、外装缶2のX方向における負方向側の端面に設けられている。YZ断面に関しては、上記外装缶2と同等の大きさであるが、X方向における長さは外装缶2と比較して微小である。この樹脂モールド20は、インサート成型により、制御回路部などを備える回路基板（不図示）等とリチウムイオン電池の外装缶2との間隙にポリアミド樹脂が注入されて形成されている。その際、金型等を利用して良好な樹脂材料の流れが確保されるように回路基板等が配設される。これにより、回路基板等がリチウムイオン電池と確実に接続され固定されている。ただし、樹脂材料としてはポリアミド樹脂に限らず、低温でインサート成型でき、絶縁性を有するものであれば、他の樹脂材料も適用可能である。
【００１４】
樹脂モールド20からは、外部入出力端子31、32、33が外部に露出されている。この内、端子31は正極の端子であり、端子32は負極の端子である。これらの端子31、32を介して、パック電池1は外部回路との電力の入出力を行う。また、端子33は、機種判別抵抗端子と呼ばれるものであって、パック電池1を機器に装着した際に、機器側が電池の種類を判別するために設けられたものである。さらに樹脂モールド20の主面には水没シール40も設けられ、樹脂モールド20の上面及び下面には、爪部34が上下に露出している（下側は不図示）。
【００１５】
そして、上述したようにリチウム電池10の外装缶2はアルマイト処理が施されており、図2に示されるように、アルマイト処理が施された部分（以下、「アルマイト処理部」と記載する。）は外装缶2の底部7aと外周面の一部分7bとからなる。ただし、当該外周面の一部分7bは、上記底部7aから連続的にアルマイト処理が施されているものであるため、底部7aからX方向負方向側に形成されている。このアルマイト処理の深さが小さいと腐食防止、絶縁性の確保が難しい。そこで、アルマイト処理が施されている深さは特に限定されないが、例えば25〜30μｍ、最大でも50μｍであれば好ましい。例えば、従来の場合に外装缶2の底面に配設される樹脂板の厚みが、少なくとも100〜200μｍであることと比較すると、上記樹脂板の厚み分だけパック電池1が絶縁性を確保しつつ小型化されていることが明らかである。また、後述するようにアルマイト処理の条件を変えることにより様々な色で底部への着色が容易となるので、被覆材5等の色調に合わせてパック電池1の外観品質を向上させることもできる。
【００１６】
図2におけるパック電池1のXY平面図である図3（ただし、便宜上、被覆材5は省略している。）に示されているように、リチウムイオン電池の外周の一部分を覆っているアルマイト処理部7bは、底部7a（樹脂モールド20の形成部と反対側）からX方向負方向側にかけてH1の長さを有している。リチウムイオン電池を繰り返し充放電を繰り返して使用することで、リチウムイオン電池が膨化すること、特に中央部において大きく膨化することを本発明者らが究明しており、外装缶2のX方向における長さHに対するH1の比が約6割（H1/H＝0.6）以上となる場合には、外装缶2の強度の向上に繋がり、少なくとも外装缶2の外周面中央部にもアルマイト処理が施されているため、外装缶2の膨化防止にも十分役立つ効果を有することとなる。また、外装缶2の外周面において頂部付近の縁部には、外装缶2の本体部と蓋部との溶接の妨げとならないようにアルマイト処理が施されていないが、溶接後に上記縁部にアルマイト処理を施しても構わない。
【００１７】
被覆材5は、薄く、Y方向を長手方向とする帯状であり、絶縁性を有する樹脂材料からなる。この被覆材5の長手方向の長さは、外装缶2の少なくとも外周長であり、当該外周長と略同等であることが望ましい。短手方向の長さは、図3にも示されているように少なくとも外装缶2のX方向の長さであるHの長さを有しており、当該Hの長さと略同等であることが望ましい。そして、図2に示されるように、被覆材5のX方向における一側辺が外装缶2の底部の外周辺と重なるように位置決めされて、外装缶2の外周面を覆うようにして装着される。
（アルマイト処理の方法）
以下では、アルマイト処理の方法について図4を用いて説明する。図4は、アルマイト処理方法の概念を示す模式図である。
【００１８】
アルマイト処理は、電解液中においてAlを陽極で表面を酸化させて、そのAl表面に強固な酸化被膜を形成させる陽極酸化処理である。図4に示すように、電解槽90中における電解液である希硫酸80中に、Alからなる外装缶2を陽極とし、負極60にはカーボンを用いて直流電流を流す。これにより、電解液中で電解が進行し、陽極である外装缶2の本体部の表面には酸化アルミニウムの被膜が形成され、負極からは水素が発生する。なお、負極に用いる材料はカーボンに限定されず、鉛などを用いてAlからなる外装缶表面に、酸化アルミニウム被膜を形成させることに寄与するものであれば適用可能である。同様に、電流値、浸漬時間、及び電解液に用いる希硫酸等もこれに限定するものではなく、同様の効果を得ることが出来る場合には、他の数値、他の物質も適用可能である。さらに、上記工程の前に、バフ研磨やヘアーラインなどの予備処理、脱脂やエッチングなどの清浄工程である前処理を行うことで、より品質性能の高いアルマイト被膜を形成することができる。
【００１９】
Al合金、電解液の種類、電流波形の組み合わせによって色調も変更でき、さらに、Ni、Sn、Cu、Agなどの水溶液を用いて電解工程を実施することにより、上記アルマイト処理による被膜の上に皮膜を形成することで、さらなる着色が容易に可能となる。これにより、パック電池1形成の際に利用される被覆材5や樹脂モールド20の色調に合わせてパック電池1の底部の色も変更することが可能となるので、パック電池1の外観品質の向上に繋がる。
【００２０】
ところで、本実施の形態におけるリチウムイオン電池は、外装缶2が封口板（樹脂モールド20を接地する面）により封止されてなり、当該封止部分をレーザ溶接する方法などによって形成される。そこで、上記レーザ溶接を実施する際に、このアルマイト被膜がアルミニウム合金を溶着する妨げとなってしまうため、外装缶2の上端開口部の縁は予めマスキングしてアルマイト処理させないようにするか、レーザ溶接の前に被膜を除去しておく必要がある。レーザ溶接後に、この溶接部にも酸化被膜処理を施しても構わない。そして、封口前に外装缶2や蓋部の内表面にもアルマイト被膜を形成すると、内表面の腐食防止もできるので好適である。なお、上記封口板にもアルマイト処理を施しても構わない。さらに封口板によって外装缶2が封止された後にアルマイト処理を施しても構わない。この場合、溶接後であるので外装缶全体にわたってアルマイト処理が施されていても構わない。
【００２１】
特に、通常温度よりも低温下でアルマイト処理を行い、電流密度を上げる等のアルマイト処理により硬質アルマイト被膜を形成することができる。硬質アルマイト被膜は、通常のアルマイト被膜よりも、大きな負荷に対する耐久性を備えているため、硬質アルマイト被膜の利用は好適である。
（その他の事項）
上記実施の形態については、本発明の一例であって、本発明が上記実施の形態に限定を受けるものではない。内部にリチウムイオン電池を一つ備えるパック電池を一例に説明したが、他の密閉二次電池でも構わない。また、電池の形状及び実装数などはこれに限定されるものではなく、他の場合でも適用可能である。また、外装缶の材質に関しても、Alを含む材料からなるものであれば適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、特に、薄型化や軽量化などを図ると共に長期的に安定して電力流通を行うことのできるパック電池の作製に関して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係るパック電池の頂部を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るパック電池の底部を示す斜視図である。
【図３】パック電池の主面平面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るアルマイト処理の模式図である。
【図５】従来の場合に係るパック電池の斜視図である。
【符号の説明】
【００２４】
1  パック電池
2  外装缶
5  被覆材
7  アルマイト処理部
20  樹脂モールド
31、32、33  外部入出力端子
【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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