(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正負の電極を含む発電要素を収納する電池容器と、前記発電要素の電極と接続するとともに、前記電池容器の一面に端子面が外方を向くように配設された電極端子と、前記電池容器及び外部回路と各々接続される第一及び第二の導電性接続部を有する電池保護素子とを備える電池装置であって、
前記第一及び第二導電性接続部は対向するように前記電池保護素子の両端面に形成されており、前記電池保護素子は前記電池容器の前記電極端子が配設される面と前記電池保護素子の両端面とが平行になるように前記電池容器の前記電極端子が配設される面に搭載されており、前記第二導電性接続部が前記電極端子の前記端子面と同方向を向いていることを特徴とする電池装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型機器に内蔵される電池装置に属する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話などの小型機器には、リチウム二次電池等の小型電池が、ＰＴＣなどの電池保護素子とともに電池装置として内蔵されている。従来の電池装置の例を図６に分解斜視図として示す。この電池装置４１では、電池セルが、正負の電極を含む発電要素（図示省略）と、発電要素を収納するアルミニウム製の電池容器４２とを備える。発電要素の正極は容器４２と接続しており、容器４２には、その表面に超音波溶着されたクラッドメタル（Ｎｉ／Ａｌ）を介して、ニッケル製のリード４８がスポット溶接されている。一方、発電要素の負極は、容器４２の蓋４２ａを貫通して容器外に露出する負極端子４３と接続しており、この負極端子４３には、ＰＴＣ４７を設けたニッケル製のリード４９がスポット溶接されている。
【０００３】
蓋４２ａの反対側には、回路基板４５が設けられている。回路基板４５の両端部にはニッケル片がリフロー半田付けされていて、これらのニッケル片に正負のリード４８、４９がスポット溶接されている。また、回路基板４５は容器４２から離れた位置にあり、その内側の主面には過充電・過放電を防止するＦＥＴ及びこれのオン−オフを制御するＩＣが搭載され、外側の主面には正負極出力端子４６、４６が形成されている。
【０００４】
電池セルは、樹脂からなるケース４４に収められる。ケース４４の端面には窓４４ａ、４４ａが形成されており、電池セルを収めると、この窓４４ａ、４４ａから出力端子４６、４６が露出する。また小型機器内部には、スプリングを有するピン状接触端子（ポゴピン）が設けられている。そして、電池装置４１が小型機器本体に内蔵されると、ポゴピンが出力端子４６、４６に当たり、その結果、電池装置４１が小型機器本体の回路と接続する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図６の電池装置４１では、ＦＥＴ及びＩＣを搭載するための回路基板４５が必要である。そして、回路基板４５は電池容器４２から離されて設けられるので、その分電池装置４１が大きくなる。
それ故、本発明の課題は、従来よりも小型化が可能な電池装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池装置は、正負の電極を含む発電要素を収納する電池容器と、前記発電要素の電極と接続するとともに、前記電池容器の一面に端子面が外方を向くように配設された電極端子と、前記電池容器及び外部回路と各々接続される第一及び第二の導電性接続部を有する電池保護素子とを備える電池装置であって、前記第一及び第二導電性接続部は対向するように前記電池保護素子の両端面に形成されており、前記電池保護素子は前記電池容器の前記電極端子が配設される面と前記電池保護素子の両端面とが平行になるように前記電池容器の前記電極端子が配設される面に搭載されており、前記第二導電性接続部が前記電極端子の前記端子面と同方向を向いていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の電池装置では、電池保護素子が電池容器に搭載されている。しかも、電池保護素子は電極端子が配設される面に搭載されているので、本発明では、この面上のスペースが有効に利用されている。よって、本発明によると、従来の電池装置よりも小さくすることが可能である。また本発明では、外部回路と接続する電池保護素子の第二導電性接続部が、電極端子の端子面と同方向を向いているので、ポゴピンを当てるのが容易である。
【０００８】
本発明において、電池保護素子の第一導電性接続部は電池容器に直接接続される。例えば、第一導電性接続部と電池容器とを半田付けにより接続する。電池容器がアルミニウムからなる場合には、Ｎｉ／Ａｌ等からなるクラッドメタルを容器表面に超音波溶着させた上で半田付けする。電池保護素子の第二導電性接続部と電池容器とは接触しないようにする必要があるが、そのためには樹脂製のプレートで仕切ると良い。あるいは、第一及び第二の導電性接続部が対向する両端面に形成された電池保護素子を使用し、その両端面が電池容器の前記電極端子配設面と平行になるように電池保護素子を搭載しても、接触を防ぐことができる。また、このようにしたときには、外部回路が第一導電性接続部と直接導通してしまうのを防止することが可能である。
【０００９】
本発明では、電池保護素子及び電極端子の電池容器に対する高さを互いに同じにするのが好ましい。これらの高さが揃っていると、電池容器、電池保護素子及び電極端子を樹脂製のケースに収納する場合に、ケースの形状を単純にすることができ、ケース内に無駄なスペースをつくらずに済む。またこのとき、ケースに窓を設けて、そこから電池保護素子の第二導電性接続部及び電極端子の端子面を露出させるのが望ましい。さらに、電池容器と外部回路との接続を容易にするために、電池容器の電極端子配設面の一部分を電極端子の高さと同じ分だけ突出させると良い。
【００１０】
電池保護素子としては、例えば、ＰＴＣや温度ヒューズが使用され得る。ＰＴＣ又は温度ヒューズを搭載すると、電池セルが発熱したとき、それを検知して抵抗を増大させたり溶断する。その結果、電流を低減又は遮断する。また、電池保護素子としてサーミスタを使用すると、その抵抗値の温度依存性から周囲温度が検知され、これによって充電が制御される。これらの他に、サーマルプロテクター、電流ヒューズ、識別抵抗なども電池保護素子として使用可能である。さらに、電池保護素子は複数個あっても良い。例えば、ＰＴＣ及びサーミスタを設ける。尚、電池装置の小型化を達成するためには、ＩＣ、ＦＥＴ等の保護回路は無い方が望ましい。
【００１１】
本発明は、リチウム二次電池に好適に適用されうる。この場合、発電要素としては、例えば、コバルト酸リチウム等の活物質材料が塗布された正極板、リチウム塩を含む有機電解液が保持されたセパレータ、及び炭素等のホスト物質が塗布された負極板を順に積層して渦状に巻いたものがある。電極にはポリアセチレン等のポリマー材料を使用しても良く、有機電解液の替わりにポリマー固体電解質を使用しても良い。電池容器としては、例えば、アルミニウムからなる角形の容器を使用することができる。電池容器とこれに配設される電極端子とは絶縁されるが、そのためには絶縁性材料からなるパッキンにより電極端子を容器から隔てると良い。また本発明の電池装置では、電池容器、電池保護素子及び電極端子を、樹脂製のケース、チューブ等の絶縁性収納部材に入れるのが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
−第１実施形態−
第１実施形態の電池装置の分解斜視図を図１に、その一部拡大図を図２に示す。
この電池装置１では、正負極を含む発電要素（図示省略）がアルミニウムからなる角形の電池容器２に入れられている。さらにこの容器２は、貫通孔を空けてなる窓６ａを有する角形の樹脂製ケース６に収められ、平板状の樹脂製カバー（図示省略）により封じられる。
【００１３】
発電要素の正極は容器２の蓋２ａとリードを介して接続していて、発電要素の負極は負極端子３とリードを介して接続している。よって、容器２は正の電位を有し、負極端子３は負の電位を有する。負極端子３は、樹脂製のパッキン７で隔てられつつ蓋２ａを貫通し、その端子面３ａは蓋２ａと平行で外方を向いている。また容器２の蓋２ａには、安全弁８が設けられ、さらにＰＴＣ４及びサーミスタ５が搭載されている。ＰＴＣ４及びサーミスタ５は、金属からなる第一導電性接続部４ａ、５ａ及び第二導電性接続部４ｂ、５ｂを有する。第一導電性接続部４ａ、５ａは、超音波溶着にて蓋表面に形成されたクラッドメタル（Ｎｉ／Ａｌ）に半田付けされ、これによって蓋２ａと電気的に直接接続している。またＰＴＣ４及びサーミスタ５は、蓋２ａから最も高い面に、第二導電性接続部４ｂ、５ｂの一面４ｃ、５ｃが含まれるように搭載されている。そして、その高さｈ４、ｈ５は負極端子３の高さｈ３と同じであり、しかもその面４ｃ、５ｃは負極端子３の端子面３ａと同方向を向いている。
【００１４】
さらに蓋２ａには、一部分を突出させることによって、負極端子３と高さｈ２が等しく、その端子面が負極の端子面３ａと同じく外方を向いた正極端子２ｂを形成させている。従って、本実施形態では、負極端子３、ＰＴＣ４の第二導電性接続部４ｂ、サーミスタ５の第二導電性接続部５ｂ、及び正極端子２ｂの高さが揃っている。そのため電池容器２を樹脂製ケース６に収納すると、それらは、ケース６の内面と接するとともに窓６ａよりケース外に露出する。よって、本実施形態によると、小型機器本体の回路と電池装置１とをポゴピンによって接続させることができる。
【００１５】
本実施形態の電池装置１はＰＴＣ４を備えている。そのため、充放電時に電池セルが発熱しても、ＰＴＣ４がトリップし電流が遮断される。また、サーミスタ５及び正極端子２ｂを設けているため、充電時にこれらの間に微小電流を流すことができ、従ってサーミスタ５の抵抗値から温度を検知することにより充電を正しく制御することができる。しかも、本実施形態では、ＰＴＣ４、サーミスタ５及び正極端子２ｂが、負極端子３とともに容器２の蓋２ａに設けられていて、これらを設けるための基板を備えていない。よってケース６が小さくて済み、その結果、本実施形態の電池装置１は従来よりも小さい。さらに、ＰＴＣ４及びサーミスタ５は、容器２の蓋２ａに直接搭載されているので、電池セルの温度を検知しやすく、従って有効に機能する。
【００１６】
−第２実施形態−
第２実施形態の電池装置を図３に一部拡大斜視図として示す。
この電池装置１１では、ＰＴＣ１４及びサーミスタ１５の第一導電性接続部１４ａ、１５ａ及び第二導電性接続部１４ｂ、１５ｂが平面状をなし、対向する両端面に形成されている。そして、その両端面が蓋２ａと平行になるようにＰＴＣ１４及びサーミスタ１５が搭載されている。その他は第１実施形態と同様である。本実施形態では、第二導電性接続部１４ｂ、１５ｂが第一導電性接続部１４ａ、１５ａと同一面に無いので、第二導電性接続部１４ｂ、１５ｂが蓋２ａと接触してしまうのを防ぐことができ、ケース６の窓６ａから第二導電性接続部１４ｂ、１５ｂのみを露出させるのが容易である。
【００１７】
−第３実施形態−
第３実施形態の電池装置を図４に一部拡大斜視図として示す。
この電池装置２１では、ＰＴＣ２４及びサーミスタ２５の容器２と向き合う面のうち第一導電性接続部２４ａ、２５ａ以外の箇所に、樹脂からなるプレート９が設けられている。このことを除くと、第１実施形態と同じである。本実施形態では、樹脂製のプレート９を有するので、ＰＴＣ２４及びサーミスタ２５の第二導電性接続部２４ｂ、２５ｂと蓋２ａとは接触せず、これらが直接導通する心配がない。
【００１８】
−第４実施形態−
第４実施形態の電池装置を図５に斜視図として示す。
この電池装置３１では、電池容器２が樹脂製ケースに収納される替わりに、絶縁性のチューブ及びテープにより覆われている。これ以外は、第１実施形態と同様である。本実施形態では電池容器２の表面が絶縁されているので、図に示す状態で小型機器に内蔵することができ、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。しかも、ケースが無いため第１実施形態よりも小さくすることが可能である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によると、電池装置の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の電池装置を示す分解斜視図である。
【図２】第１実施形態の電池装置を示す一部拡大斜視図である。
【図３】第２実施形態の電池装置を示す一部拡大斜視図である。
【図４】第３実施形態の電池装置を示す一部拡大斜視図である。
【図５】第４実施形態の電池装置を示す斜視図である。
【図６】従来の電池装置を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１、１１、２１電池装置
２容器
２ａ蓋
２ｂ正極端子
３負極端子
３ａ端子面
４、１４、２４ＰＴＣ
４ａ、１４ａ、２４ａ第一導電性接続部
４ｂ、１４ｂ、２４ｂ第二導電性接続部
５、１５、２５サーミスタ
５ａ、１５ａ、２５ａ第一導電性接続部
５ｂ、１５ｂ、２５ｂ第二導電性接続部
６樹脂製ケース
６ａ窓
７パッキン
８安全弁
９樹脂製プレート
【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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