(57)【要約】【課題】  回路基板の端子との接続を取り易い薄型電池を提供する。【解決手段】  本発明の薄型電池１は、セパレータ９と、該セパレータ９により互いに分離された負極活物質５および正極活物質６と、それら電極活物質５，６をセパレータ９の主面上において包囲する互いに接着された１対の枠状シート部材２，３と、枠状シート部材２，３の各々に固定されてセパレータ９との間に電極活物質５，６を保持する１対の金属集電板７，８と、金属集電板７，８と一体成形された帯状のリード端子７ｔ，８ｔとを備える。リード端子７ｔ，８ｔは、回路基板５０の端子５１との接続性向上を図る目的で折り曲げ加工されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータ（９）と、該セパレータ（９）により互いに分離された負極活物質（５）および正極活物質（６）と、それら電極活物質（５，６）をセパレータ（９）の主面上において包囲する互いに接着された１対の枠状シート部材（２，３）と、前記枠状シート部材（２，３）の各々に固定されて前記セパレータ（９）との間に電極活物質（５，６）を保持する１対の金属集電板（７，８）と、前記金属集電板（７，８）と一体成形された帯状のリード端子（７ｔ，８ｔ）とを備え、下記の要件（ａ）（ｂ）を満足するように前記リード端子（７ｔ，８ｔ）が折り曲げ加工されていることを特徴とする薄型電池（１）。
（ａ）当該薄型電池（１）の面内方向（ＷＬ）に対する曲げ角度（θ）が鋭角であること。
（ｂ）当該薄型電池（１）の主表面および主裏面を無限遠まで仮想延長して区切られる真ん中の空間を基準空間と定義したとき、折り曲げられた前記リード端子（７ｔ，８ｔ）の先端が前記主表面の延長面（Ｖ１）上、前記主裏面の延長面（Ｖ２）上または前記基準空間の外側に位置すること。
【請求項２】
セパレータ（９）と、該セパレータ（９）により互いに分離された負極活物質（５）および正極活物質（６）と、それら電極活物質（５，６）をセパレータ（９）の主面上において包囲する互いに接着された１対の枠状シート部材（２，３）と、前記枠状シート部材（２，３）の各々に固定されて前記セパレータ（９）との間に電極活物質（５，６）を保持する１対の金属集電板（７，８）と、前記金属集電板（７，８）と一体成形された帯状のリード端子（７ｔ，８ｔ）とを備え、前記金属集電板（７，８）の外周部に前記枠状シート部材（２，３）が接着されたシール部（１１）によって内部の気密が保持され、前記シール部（１１）の厚さがそのシール部（１１）に囲われた本体部（１２）の厚さよりも小さく調整されてなり、下記の要件（ａ）（ｂ）を満足するように前記リード端子（７ｔ，８ｔ）が折り曲げ加工されていることを特徴とする薄型電池（１００）。
（ａ）当該薄型電池（１００）の面内方向（ＷＬ）に対する曲げ角度（θ’）が鋭角であること。
（ｂ）前記シール部（１１）に沿うとともに、該シール部（１１）の厚さに一致する平行間距離の２平面（Ｖ２，Ｖ３）を規定し、この２平面（Ｖ２，Ｖ３）に挟まれた空間を基準空間と定義したとき、折り曲げられた前記リード端子（７ｔ，８ｔ）の先端が前記２平面（Ｖ２，Ｖ３）上または前記基準空間の外側に位置すること。
【請求項３】
当該薄型電池（１，１００）がリチウム一次電池とされ、前記リード端子（７ｔ，８ｔ）および前記金属集電板（７，８）がステンレス鋼で構成されており、正極側および負極側の前記リード端子（７ｔ，８ｔ）は、各極の前記金属集電板（７，８）の一辺から同じ向きに突出する形態で設けられるとともに、当該薄型電池（１，１００）の厚さ方向において互い違いとされ、当該薄型電池（１，１００）の面内方向（ＷＬ）から傾いた方向に向かってまっすぐ延びるように、折り曲げ加工がなされている請求項１または２記載の薄型電池（１，１００）。
【請求項４】
前記リード端子（７ｔ，８ｔ）の厚さが１０μｍ以上１００μｍ以下に調整されている請求項３記載の薄型電池（１，１００）。
【請求項５】
前記金属集電板（７，８）の外周部に前記枠状シート部材（２，３）が接着されたシール部（１１）によって内部の気密が保持され、前記シール部（１１）の厚さがそのシール部（１１）に囲われた本体部（１２）の厚さよりも小さく調整されてなり、前記本体部（１２）の厚さをＤ１、前記リード端子（７ｔ，８ｔ）の厚さをＤ２としたとき、３≦Ｄ１／Ｄ２≦１２０の範囲に調整されている請求項４記載の薄型電池（１，１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板等に配置される薄型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣカードや電子機器に使用される電池として、下記特許文献１に示す薄型電池が知られている。この種の薄型電池を回路基板に実装する場合、金属集電板と同一面内に配置された電力取出用のリード端子を、半田付け等によって回路基板の端子に直接接続する。
【特許文献１】特許第２９３５４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記薄型電池においては、正極側のリード端子と負極側のリード端子とが、電池の厚さ方向において互い違いとなる。こうした薄型電池を回路基板に配置する場合、一方のリード端子については回路基板に無理なく接触させることできるものの、他方のリード端子は回路基板から大きく浮くことになる。リード端子が回路基板から大きく離間した状態では、半田付けが困難となったり、半田量が過剰になったりする問題がある。また、粘着テープを用いて、電池のリード端子を回路基板の端子に固定するにしても、高い接続信頼性を確保しづらい問題がある。
【０００４】
上記問題に鑑み、本発明は回路基板の端子との接続を取り易い薄型電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明は、セパレータと、該セパレータにより互いに分離された正極活物質および負極活物質と、それら電極活物質をセパレータの主面上において包囲する互いに接着された１対の枠状シート部材と、枠状シート部材の各々に固定されてセパレータとの間に電極活物質を保持する１対の金属集電板と、金属集電板と一体成形された帯状のリード端子とを備え、下記の要件（ａ）（ｂ）を満足するようにリード端子が折り曲げ加工されていることを主要な特徴とする。（ａ）当該薄型電池の面内方向に対する曲げ角度が鋭角であること。（ｂ）当該薄型電池の主表面および主裏面を無限遠まで仮想延長して区切られる真ん中の空間を基準空間と定義したとき、折り曲げられた前記リード端子の先端が主表面の延長面上、主裏面の延長面上または基準空間の外側に位置すること。
【０００６】
上記本発明にかかる薄型電池を回路基板に配置すると、折り曲げられたリード端子が自然に回路基板の端子に接触する。したがって、そのリード端子と基板との接続作業を容易に行なうことが可能となる。また、リード端子がバネ性に優れる素材で構成されている場合は、そのリード端子が回路基板の端子を弾性的に付勢するようになる。これにより、リード端子と回路基板の端子との接触をいっそう確実なものとすることができる。なお、「主表面」「主裏面」とは、電池の表と裏のそれぞれにおいて、最も広い面のことをいう。
【０００７】
他の局面において本発明は、セパレータと、該セパレータにより互いに分離された負極活物質および正極活物質と、それら電極活物質をセパレータの主面上において包囲する互いに接着された１対の枠状シート部材と、枠状シート部材の各々に固定されてセパレータとの間に電極活物質を保持する１対の金属集電板と、金属集電板と一体成形された帯状のリード端子とを備え、金属集電板の外周部に枠状シート部材が接着されたシール部によって内部の気密が保持され、シール部の厚さがそのシール部に囲われた本体部の厚さよりも小さく調整されてなり、下記の要件（ａ）（ｂ）を満足するようにリード端子が折り曲げ加工されていることを主要な特徴とする。（ａ）当該薄型電池の面内方向に対する曲げ角度が鋭角であること。（ｂ）シール部に沿うとともに、該シール部の厚さに一致する平行間距離の２平面を規定し、この２平面に挟まれた空間を基準空間と定義したとき、折り曲げられたリード端子の先端が２平面上または基準空間の外側に位置すること。
【０００８】
たとえば、図４に示すように凹部５０ｋが形成された回路基板５０に対し、上記の薄型電池１００を取り付ける場合、凹部５０ｋにちょうど本体部１２が収容され、シール部１１が回路基板５０の主面５０ｐに着座するように寸法調整することができる。この場合、上記（ａ）（ｂ）のようにリード端子７ｔ，８ｔが折り曲げられていると、それらリード端子７ｔ，８ｔが回路基板５０の端子に確実に接触することとなる。したがって、そのリード端子７ｔ，８ｔと回路基板５０との接続作業を容易に行なうことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１に示すのは、本発明の薄型電池１の斜視図、図２は図１中のＡ−Ａ断面図、図３はＢ矢視図である。図１から図３に示すごとく、薄型電池１は方形板状の形態を有し、セパレータ９と、該セパレータ９により互いに分離された負極活物質５および正極活物質６と、それら活物質５，６をセパレータ９の主面上において包囲する１対のウィンドウフレーム２，３（枠状シート部材）と、セパレータ９との間に活物質５，６を挟む１対の集電板７，８と、集電板７，８の各々に一体成形された帯状のリード端子７ｔ，８ｔ（タブ）とを備えている。各リード端子７ｔ，８ｔは、電力取出部として機能するものであり、電池の厚さ方向における正極側に折り曲げ加工されている。
【００１０】
集電板７，８は、当該薄型電池１の外装材を兼ねている。ウィンドウフレーム２，３同士、さらにはウィンドウフレーム２，３と正極および負極の両集電板７，８とが各電極側において互いに接着されることにより、電池内部の気密を保持するシール部１１が形成されている。セパレータ９は、その周縁部が１対のウィンドウフレーム２，３の間に挟持されている。１対のウィンドウフレーム２，３は、内周側においてセパレータ９を挟持し、外周側で相互に接着されている。シール部１１に包囲された内側の部分が電池の本体部１２とされる。薄型電池１の第１側（負極側）は、シール部１１と本体部１２とが概ね面一となり、第２側（正極側）が台地形状を呈している。シール部１１の厚さは本体部１２の厚さよりも小さく調整されている。
【００１１】
図６の拡大断面図に示すように、ウィンドウフレーム２，３は、たとえばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等の熱可塑性樹脂で構成された基材２ａ，３ａの両面に、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、エチレン・メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、酸変性ポリエチレン（ＰＥ−ａ）、酸変性ポリプロピレン（ＰＰ−ａ）等のホットメルト型接着剤層２ｂ，３ｂが形成されたものである。本実施形態では、２軸延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）をエチレン・メタクリル酸共重合体で挟んだ３層構造の樹脂シートを、ウィンドウフレーム２，３に使用している。ＩＳＯ規格（ＩＳＯ／ＩＥＣ  ７８１０）のＩＣカードに使用する薄型電池の場合、ウィンドウフレーム２，３の厚さは、たとえば９０μｍ以上１５０μｍ以下とするとよい。ウィンドウフレーム２，３と集電板７，８との接着、ウィンドウフレーム２，３とセパレータ９との接着は、上記接着剤層２ｂ，３ｂを介して行われる。
【００１２】
負極活物質５（第一の電極活物質）には、リチウム金属からなるリチウム薄片を使用することができる。すなわち、薄型電池１は、リチウム一次電池として構成されている。リチウム金属とは、リチウムまたはリチウム合金を意味する。リチウム薄片の厚さは、ＩＳＯ規格のＩＣカードに使用する薄型電池の場合、たとえば５０μｍ以上１５０μｍ以下とされる。正極活物質６（第二の電極活物質）には、たとえば６０質量％以上７０質量％以下の二酸化マンガン粉末と、１質量％以上５質量％以下のカーボンと、電解液２５質量％以上３５質量％以下とを含むものを好適に使用できる。
【００１３】
電解液としては、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）などの有機溶媒に、リチウムパークロレート塩（ＬｉＣｌＯ４）、リチウムトリフレート塩（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）などのリチウム塩を溶解させたものを使用できる。セパレータ９は、正極と負極を隔離し且つ電解液が充分浸透する薄い膜状の部材である。具体的にセパレータ９は、ポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂からなる多孔、多層構造を持つシート片である。その厚さは、ＩＳＯ規格のＩＣカードに使用する薄型電池の場合、たとえば２０μｍ以上６０μｍ以下とするとよい。
【００１４】
図１および図３に示すように、正極側および負極側のリード端子７ｔ，８ｔは、各極の金属集電板７，８の一辺から同じ向きに突出する形態で設けられるとともに、電池厚さ方向において互い違いとされる。この配置により、厚さ方向に折り曲げた場合にも両リード端子７ｔ，８ｔは短絡しない。また、一端側（基端側）で金属集電板７，８のそれぞれに一体化されており、これと反対側（先端側）で回路基板の端子に接続される。これらリード端子７ｔ，８ｔは、当該薄型電池１の面内方向ＷＬから傾いた方向に向かってまっすぐ延びるように、折り曲げ加工がなされている。これにより、当該薄型電池１を回路基板に配置したとき、両方のリード端子７ｔ，８ｔを回路基板の端子に自然に接触させることが可能となり、接続性の向上を図れる。本実施形態では、折り曲げ回数をそれぞれ１回ずつとしているが、複数回の折り曲げを行なうようにしてもよい。また、一方の極側のリード端子７ｔについてのみ折り曲げ加工を施すようにしてもよい。
【００１５】
集電板７，８とリード端子７ｔ，８ｔの材質としては、銅、銅合金、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケルおよびニッケル合金からなる良導性金属群から選択される１種を好適に使用することができる。とりわけ、ステンレス鋼は加工性、耐食性、経済性に優れるので好適である。具体的には、オーステナイト系ステンレス鋼として代表的なＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６や、析出硬化系ステンレス鋼として代表的なＳＵＳ６３１は、バネ性にも優れるのでその採用が推奨される。
【００１６】
リード端子７ｔ，８ｔおよび集電板７，８をステンレス鋼で構成する場合、それらリード端子７ｔ，８ｔおよび集電板７，８の厚さは１０μｍ以上１００μｍ以下であることが望ましい。リード端子７ｔ，８ｔの厚さが小さすぎるとバネ性が不足し、図４に示すように当該薄型電池１を回路基板５０に配置したとき、先端を回路基板５０に確実に接触させることが難しくなる。他方、リード端子７ｔ，８ｔの厚さが大きすぎる場合には、集電板７，８が不必要に厚くなり、電池容量を確保する観点から好ましくない。より具体的に、当該薄型電池１の厚さとの関係では、本体部１２の厚さをＤ１、リード端子７ｔ，８ｔの厚さをＤ２としたとき、３≦Ｄ１／Ｄ２≦１２０の範囲に調整されていることが、リード端子７ｔ，８ｔのバネ性を確保しつつ、電池容量を確保する観点で望ましい。
【００１７】
リード端子７ｔ，８ｔの折り曲げ加工は、絞り型等を用いて行なうことができる。また、図３に示すように、面内方向ＷＬとのなす角度θ（曲げ角度）が鋭角となるようにするとよい。さらには、当該薄型電池１の主表面と主裏面（本実施形態ではそれぞれ本体部１２の表面と裏面に該当）を無限遠まで仮想的に延長して区切られる真ん中の空間を基準空間と定義したとき、主表面の延長面Ｖ１上、主裏面の延長面Ｖ２上または基準空間の外側に先端が位置するように、リード端子７ｔ，８ｔの折り曲げ加工を行なうとよい。こうしておけば、平らな回路基板に当該薄型電池１を配置したときであっても、折り曲げ加工したリード端子７ｔ，８ｔの先端を、回路基板の端子に確実に接触させることができるからである。
【００１８】
回路基板５０における薄型電池１の配置構造は、図４に示すようなものとすることができる。すなわち、薄型電池１の本体部１２の侵入を許容し、シール部１１の侵入を阻止する大きさの凹部５０ｋを回路基板５０に形成し、その凹部５０ｋに薄型電池１の本体部１２がちょうど嵌るようにする。凹部５０ｋの開口周縁部には、シール部１１が着座する配置となる。そして、薄型電池１の一方の極側のリード端子８ｔが回路基板５０の主面５０ｐに沿って延び、他極側のリード端子７ｔが回路基板５０に対して斜めから接近し接触する形となっている。リード端子７ｔ，８ｔの弾性付勢力を十分に作用させるために、粘着テープ等の固定手段を用い、薄型電池１を回路基板５０に固定してもよい。
【００１９】
図５は、回路基板５０の端子５１と、電池のリード端子との半田接続性を説明する模式図である。図５（ａ）に示すリード端子７ｔの場合は、折り曲げ加工により回路基板５０との接触性が向上しているので、比較的少量の半田で半田付けを行なうことが可能である。すなわち、回路基板５０の端子５１とリード端子７ｔとが直接接触した状態を維持しつつ半田付けを行なうことにより、半田接続部５３を容易に形成できる。これにより、良好な導通を確保できる。他方、図５（ｂ）に示すリード端子７０の場合には、折り曲げ加工されていないので、回路基板５０から大きく離間した状態で半田付けを行なうこととなる。その結果、両者の接続に非常に多くの半田が必要となるうえ、回路基板５０の端子５１と、リード端子７０とが直接接触しない状態で半田接続部５４が形成されることもあり得る。
【００２０】
ところで、図４で説明したように、凹部５０ｋが形成された回路基板５０に対しては、リード端子７ｔ，８ｔの折り曲げ角度調整を緩やかにしても、回路基板５０の主面５０上に形成される端子５１と、リード端子７ｔ，８ｔとの導通を確実に図れる。図７に示す薄型電池１００は、金属集電板７，８の外周部に枠状シート部材２，３が接着されたシール部１１によって内部の気密が保持され、そのシール部１１の厚さＤ３がそのシール部１１に囲われた本体部１２の厚さＤ１よりも小さく調整されている点のほか、主要な構成は、既に説明した薄型電池１に共通する。薄型電池１００は、図１および図３に示した薄型電池１と比べて、リード端子７ｔ，８ｔの折り曲げ角度θ’がやや小さく調整されている点で異なる。
【００２１】
具体的には、シール部１１に沿う２平面Ｖ２，Ｖ３に挟まれた空間を第二基準空間と定義したとき、折り曲げられたリード端子７ｔ，８ｔの先端が正極側の平面Ｖ３上または第二基準空間の外側に位置するように調整されている。１対の平面Ｖ２，Ｖ３は、シール部１１の厚さＤ３に一致する平行間距離を持つものである。本実施形態では正極側に凸状の本体部１２が形成されているが、シール部１１の形成形態を調整したり、両極の金属集電板７，８に予め絞り加工をしたりすることにより、両極側に肉盛の本体部を形成することが可能である。その場合には、先端が負極側の平面Ｖ２上に位置するようにリード端子７ｔ，８ｔの折り曲げ加工を行なう形態も考え得る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の薄型電池の斜視図。
【図２】図１の薄型電池の断面図。
【図３】図１の薄型電池のＢ矢視図。
【図４】図１の薄型電池を回路基板に配置したときのＢ矢視図。
【図５】半田接続性の優劣を説明する模式図。
【図６】枠状シール部材の構成を示す拡大断面図。
【図７】本発明の薄型電池の別形態を示す図。
【符号の説明】
【００２３】
１，１００  薄型電池
２，３  枠状シート部材
５，６  電極活物質
７，８  金属集電板
７ｔ，８ｔ  リード端子
９  セパレータ
【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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