(57)【要約】【課題】電池パックの構造を簡略化することにより、部品および製造時の工程数を低減化し、小型化、薄型化および軽量化を容易にし、電池パック全体としての剛性および外部端子との接続の信頼性を高める。【解決手段】電池パック１を、電池１０と、外部機器の端子と面接触により導通する外部接続端子を内包する端部ケース１１とから構成し、電池１０と端部ケース１１とを接合ピン１２により接合する。それととともに、接合ピン１２が、電池１０の第１の電極端子である電極端子１９とは極性の異なる第２の電極端子と外部接続端子とを導通させるためのリード部材として機能するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部が形成されかつ第１の電極端子が設けられた端面、および第１の電極端子とは極性の異なる第２の電極端子を有する電池と、
挿通孔および外部機器の端子と点接触する外部接続端子を含む端部ケースであって、挿通孔は端部ケースを厚み方向に貫通しかつ凹部に連通するように形成され、外部接続端子は第１の電極端子と導通する第１の外部接続端子および第２の電極端子と導通する第２の外部接続端子を含む端部ケースと、
挿通孔および凹部に装着および固定されて電池と端部ケースとを接合し、かつ第２の電極端子と第２の外部接続端子とを導通させる接合ピンとを含む電池パック。
【請求項２】
端部ケースは、合成樹脂による一体成形品である請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
端部ケースは、さらに回路基板、テスト接続端子および安全保護素子よりなる群から選ばれる少なくとも１つを含む請求項１または２に記載の電池パック。
【請求項４】
電池が二次電池である請求項１〜３のいずれか１つに記載の電池パック。
【請求項５】
電池がリチウムイオン二次電池である請求項１〜４のいずれか１つに記載の電池パック。
【請求項６】
接合ピンは、端部ケース側の端部が端部ケースに係合している請求項１〜５のいずれか１つに記載の電池パック。
【請求項７】
第１の電極端子が接合ピンを介して第１の外部接続端子と導通している請求項１〜６のいずれか１つに記載の電池パック。
【請求項８】
さらに、電池と端部ケースとの接合ピンによる接合体の表面に形成される樹脂層と、樹脂層の表面に貼り付けられる外装体とを含む請求項１〜７のいずれか１つに記載の電池パック。
【請求項９】
樹脂層は、電池と端部ケースとの接合ピンによる接合体を金型に装填し、インサート成形を行うことにより形成される請求項８に記載の電池パック。
【請求項１０】
外装体は、接着剤または超音波溶着により樹脂層表面に貼り付けられる請求項８または９に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パックに関する。さらに詳しくは、本発明は主に、電池パックの構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池などの二次電池は、一般に、電池の充放電を制御する充放電安全回路を含む回路基板と一体化された電池パックとして市場に流通している。電池パックには、小型、薄型かつ軽量であること、電子機器などの外部端子との接続抵抗が小さく、接続の信頼性が高いことなどが要求されている。特に、携帯用小型電子機器の需要が増大し、これらの更なる小型化および多機能化が進む現状では、電池容量を低下させることなく、電池パックを小型化することが急務になっている。ここで、携帯用小型電子機器としては、たとえば、携帯電話、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末、デジタルスチルカメラなどが挙げられる。
【０００３】
電池パックは、通常、二次電池と多数の部品とから構成されている。前記部品は、寸法が数ｍｍ程度またはそれ以下の小さな部品である。したがって、単に電池パックの寸法を小さくするだけでは、電池容量が低下するとともに、多数の部品が微小化することにより、高い寸法精度が要求され、組み立て工程が一層複雑になる。
【０００４】
従来から、電池パックとしては、たとえば、二次電池と回路基板とを樹脂モールドにより一体化した電池パックが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１と同様の構成を有し、さらに簡略化が進んだ電池パックとしては、たとえば、図８に示す電池パック５０が挙げられる。図８は、電池パック５０の構成を簡略化して示す分解斜視図である。電池パック５０は、電池５１、負極リード板５２、正極リード板５３、回路基板５４、第２絶縁紙５５、樹脂モールド体５６、端部ケース５７およびラベル５８を含む。
【０００５】
電池５１は、図示しない発電要素と、発電要素を収容する電池缶とを含み、その一端面５１ａに電極端子６０が設けられ、Ｎｉ板６１、第１絶縁紙６２およびリベット６３が装着されている。電池缶は正極の電極端子として機能する。電極端子６０は、負極リード板５２に接続される。Ｎｉ板６１を介して、一端面５１ａと正極リード板５３とが接続される。第１絶縁紙６２は、一端面５１ａと負極リード板５２との導通を防止する。リベット６３は、図示しない封口板と電池缶の開口とを接合し、電池缶を封口する。
【０００６】
負極リード５２と第２絶縁紙５５との間には、図示しない安全保護素子が配置される。回路基板５４の負極リード板５２および正極リード板５３を臨む面とは反対側の面には、図示しない電子部品が搭載され、また図示しない外部接続端子およびテスト端子が配置される。負極リード板５２、正極リード板５３、回路基板５４および第２絶縁紙５５は一体化され、半田付けなどにより電池５１の一端面５１ａに接合される。その後、回路基板５４の電子部品が搭載された面が鉛直方向上方を向くように、負極リード板５２および正極リード板５３が折り曲げられる。この状態で合成樹脂を用いたモールド成形が行われ、５２から５５の部品を内包する樹脂モールド体５６が形成される。樹脂モールド体５６の鉛直方向上面には、図示しないが、外部接続端子およびテスト端子が露出している。
【０００７】
さらに、樹脂モールド体５６の鉛直方向上面に端部ケース５７が装着される。端部ケース５７の装着は、モールド成形により行われることが多い。端部ケース５７には、テスト端子用窓５７ａおよび外部接続用窓５７ｂが形成され、それぞれテスト端子および外部接続端子が露出している。テスト端子による動作確認後、テスト端子用窓５７ａにはラベル５８が装着され、テスト端子は絶縁される。
【０００８】
電池パック５０は、モールド成形を利用する電池パックとしては、部品数を極限まで低減化することに成功している。しかしながら、複数の負極リード板５２および正極リード板５３を介して電池５１の電極端子６０および電池缶を接続する点、２度のモールド成形を必要とする点、電池パック５０の機械的強度、特に捩れ強度の点などにおいて、さらなる改良の余地が残されている。
【０００９】
また、たとえば、電池と、回路基板と、端部ケースと、ねじとを含む電池パックが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。ここで、電池は、発電要素と、発電要素を収容しかつ一方の極性の電極端子になる電池缶と、電池缶の一端面に設けられる他方の極性の電極端子とを含む。回路基板は、電池の充放電を制御する充放電安全回路を含み、電池の一端面上に配置される。端部ケースは外部接続端子を含み、さらにその内部に回路基板を収容する。ねじは、頭部が端部ケースの両端部に係合するとともに端部ケースの両端部を貫通し、その先端部が電池の一端面の両端部にねじ込み固定されている。
【００１０】
特許文献２の電池パックによれば、ねじを用いて電池と端部ケースとを接合することにより、構造のコンパクト化を達成している。また、電池パックの信頼性および生産性を向上させている。しかしながら、特許文献２の電池パックにおいては、ねじは、電池と端部ケースとを接合するためだけに用いられている。このことは、電極リード板として機能する複数の接続部ブラケットが電池パックの部品として用いられていることから明らかである。すなわち、特許文献２には、ねじをリード部材として用いる構成は記載されていない。また、特許文献２の電池パックには、部品数の低減化という点でさらなる改良の余地が残されている。
【特許文献１】特開２００３−３０８８１５号公報
【特許文献２】特開２００６−１６４５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明者は、従来技術の課題に鑑み、先に、電池と端部ケースとが接合ピンにより接合された電池パックを発明し、先に特許出願した（特願２００７−４８４４８号）。しかしながら、この電池パックにおいても、電池の正極に対応するリード部材および電池の負極に対応するリード部材が接合ピンとは別に設けられている。すなわち、この特許出願にも、接合ピンを、電池の電極端子と外部接続端子とを導通させるリード部材として用いる技術思想が開示されていないことは明白である。
【００１２】
本発明の目的は、部品の低減化、小型化、軽量化などが可能な簡易な構造を有し、生産性が良好であり、しかも、外部機器の端子との接続抵抗が小さく、接続の信頼性が高い電池パックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、電池と端部ケースとをねじで接合する構成において、ねじを介して電池の電極端子と外部接続端子とを導通させる場合には、部品数の低減化ひいては構造のコンパクト化および生産性の向上を図り得ることを見出した。さらに、電池と端部ケースとをねじで接合すると共に、端部ケースを一体成形品とすることにより、電池パックの機械的強度が向上し、特に電池パックの捩れ強度が顕著に向上することを見出した。本発明者は、これらの知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１４】
すなわち本発明は、
凹部が形成されかつ第１の電極端子が設けられた端面、および第１の電極端子とは極性の異なる第２の電極端子を有する電池と、
挿通孔および外部機器の端子と点接触する外部接続端子を含む端部ケースであって、挿通孔は端部ケースを厚み方向に貫通しかつ凹部に連通するように形成され、外部接続端子は第１の電極端子と導通する第１の外部接続端子および第２の電極端子と導通する第２の外部接続端子を含む端部ケースと、
挿通孔および凹部に装着および固定されて電池と端部ケースとを接合し、かつ第２の電極端子と第２の外部接続端子とを導通させる接合ピンとを含む電池パックに係る。
【００１５】
端部ケースは、合成樹脂による一体成形品であることが好ましい。
端部ケースは、さらに回路基板、テスト接続端子および安全保護素子よりなる群から選ばれる少なくとも１つを含むことが好ましい。
電池は二次電池であることが好ましい。
電池はリチウムイオン二次電池であることがさらに好ましい。
【００１６】
接合ピンは、端部ケース側の端部が端部ケースに係合していることが好ましい。
本発明の別形態の電池パックでは、第１の電極端子が接合ピンを介して第１の外部接続端子と導通している。
【００１７】
本発明の電池パックは、さらに、電池と端部ケースとの接合ピンによる接合体の表面に形成される樹脂層と、樹脂層の表面に貼り付けられる外装体とを含むことが好ましい。
樹脂層は、電池と端部ケースとの接合ピンによる接合体を金型に装填し、インサート成形を行うことにより形成されることが好ましい。
外装体は、接着剤または超音波溶着により樹脂層表面に貼り付けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電池パックは、電池と、外部接続端子を含む端部ケースとが接合ピンにより接合されるという非常にコンパクトな構造を有する。しかも、接合ピンが電池の電極端子と外部接続端子とを導通させるリード部材としての機能を併せ持つ。このような構成に基づいて、本発明では、部品数の低減化、電池パックの剛性向上、電池パックの小型化、薄型化および軽量化、生産性の向上などを達成できる。
また、本発明の電池パックでは、電池自体は小型化されていないので、電池容量の低下は起こらない。端部ケース構造によっては、端部ケースをさらに小型化しかつ電池を大型化できるので、電池容量を増加させることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の電池パックでは、リード部材として機能する接合ピンを用いて、電池と端部ケースとを接合することを特徴とする。このような構成を採用することにより、種々の利点が得られる。たとえば、電池パックの構造が簡略化され、非常にコンパクトになる。また、従来の電池パックで用いられている複数の電極リード板などの部品を省略できるので、外部の電気電子機器との接続距離を短縮できる。これにより、電気電子機器の端子との接続抵抗が一層小さくなり、接続の信頼性がより向上する。
【００２０】
電極リード板のほかにも、電極リード板と電池缶とを接続する金属板、絶縁紙などの絶縁部品、リベットなどの省略が可能になり、たとえば、部品の低減化率は５０％にも達する。また、電極リード板を接続する半田付け工程、電極リード板を折り曲げる折り曲げ工程、部分的な絶縁工程などの省略が可能になる。したがって、生産工程の簡略化、不良品率および製造コストの低下などが達成され、生産性が顕著に向上する。
【００２１】
また、端部ケースと電池とを接合ピンにより接合すると共に、端部ケースを一体成形品とすることにより、電池パックの機械的強度が向上し、従来の電池パックよりも耐用性が増す。特に、電池パックの捩れ強度が顕著に向上するので、本発明の電池パックは、携帯用電子機器など落下の危険性がある電子機器の電源として有用である。さらに、電池と端部ケースとを接合ピンで接合するという構成により、形状自由度が増し、電子電気機器の仕様変更などにも比較的容易に対応できる。
【００２２】
なお、本明細書において、本発明の電池パックの外部接続端子は、外部機器の端子と点接触する。点接触とは、両方の端子の先端部分が接触していること、または、一方の端子の表面部分と一方の端子の先端部分が接触していることを意味する。点接触では、両方の端子の接触部分は、たとえば、スポット溶接などにより固定される。これに対し、面接触とは、外部接続端子の表面の一部または全面と外部機器の端子の表面の一部または全面とが接触していることを意味する。また、外部機器とは、本発明の電池パックから電力の供給を受ける機器、主に電気機器および電子機器である。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態の１つである電池パック１の構成を簡略化して示す分解斜視図である。図２は、図１に示す電池パック１の外観を示す斜視図である。図３は、図１に示す電池パック１の上面図である。図４は、図１に示す電池パック１の側面図である。図５は、図１に示す電池パック１に含まれる電池１０の一端部１０ａの構成を簡略化して示す縦断面図である。なお、図５においては、防爆弁３０の図示を省略する。図１に示す電池パック１は扁平型の形状を有し、電池１０、端部ケース１１、接合ピン１２および絶縁ラベル１３を含む。
【００２４】
電池１０は、好ましくは二次電池であり、さらに好ましくはリチウムイオン二次電池である。電池１０は、たとえば図１および図５に示す構造を有し、断面が長円形状の扁平型電池である。図５（ａ）は、電池１０の一端部１０ａおよびその近傍部分の構成を簡略化して示す縦断面図である。図５（ｂ）は、一方の凹部１８およびその近傍部分の構成を拡大して示す縦断面図である。図５（ｃ）は、電極端子１９およびその近傍部分の構成を拡大して示す縦断面図である。電池１０は、電池缶１５、封口板１６および外装体１７を含む。
【００２５】
電池缶１５は、断面形状が長円である有底筒状の容器状部材であり、図示しない発電要素を収容する。また、電池缶１５は、一方の端部に、発電要素を収容するための開口を有する。この開口は、発電要素の収容後に封口板１６により封口される。電池缶１５には、たとえば、アルミニウム製のものを使用できる。また、電池缶１５が後述する電極端子１９とは極性の異なる電極端子になるように、電池缶１５の内部でリード線が配線される。すなわち、電池缶１５は、第２の電極端子になる。本実施の形態では、電池缶１５は正極端子である。
【００２６】
発電要素は、電極群および電解液を含む。電極群は、正極、負極およびセパレータを含み、セパレータを介して正極と負極とを配置して捲回または積層することにより作製される。正極は、正極活物質層および正極集電体を含む。電池１０がたとえばリチウムイオン二次電池である場合、正極活物質層は、たとえば、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムマンガン複合酸化物などの正極活物質、炭素材料などの導電剤およびポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂などの結着剤を含有する。正極集電体には、たとえば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、ステンレス鋼箔などを使用できる。
【００２７】
また、負極は、負極活物質層と負極集電体とを含む。電池１０がたとえばリチウムイオン二次電池である場合、負極活物質層は、たとえば、黒鉛、カーボンブラックなどの負極活物質、スチレン−ブタジエンゴム粒子、フッ素樹脂などの結着剤およびカルボキシメチルセルロースなどの増粘剤を含有する。或いは、珪素、珪素合金、珪素酸化物、錫、錫合金、錫酸化物などの負極活物質を負極集電体に蒸着することにより負極活物質層を形成してもよい。負極集電体には、たとえば、銅箔、銅合金箔、ステンレス鋼箔などを使用できる。
【００２８】
セパレータには、たとえば、樹脂製多孔質膜を使用できる。セパレータ用の樹脂としては、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどポリオレフィンが挙げられる。
また、電池１０がたとえばリチウムイオン二次電池である場合、電解液には、たとえば、リチウム塩および各種非水溶媒を含有する非水電解質を使用できる。電解液は、電池缶１５を封口板１６により封口した後に、封口板１６に形成されている注液孔２０ａから電池缶１５内に注液される。
なお、正極、負極、セパレータおよび電解液は前記したものに限定されず、リチウムイオン二次電池の分野で常用されるものを使用できる。
【００２９】
なお、本実施の形態では、電池缶１５には断面形状が長円状である有底円筒型のものを使用するがそれに限定されず、たとえば、断面形状が長方形または隅丸長方形である有底容器である電池缶を使用してもよい。
【００３０】
封口板１６は、電池缶１５の開口を封口するための金属製板状部材であり、長手方向の両端部において電池缶１５と導通するように、電池缶１５に装着される。封口板１６の電池缶１５への装着は、たとえば、封口板１６および電池缶１５としてアルミニウム製のものを用い、これらをレーザ溶接することにより行われる。封口板１６の表面が、電池１０の一端面１０ａになる。また、封口板１６には、凹部１８、電極端子形成用孔１９ａ、注液孔２０ａおよび防爆弁３０が形成されている。
【００３１】
凹部１８は、封口板１６の長手方向における両端部に１つずつ形成されている。凹部１８は、断面形状が円形であることが好ましい。凹部１８の内径および深さは、電池パック１の設計寸法、接合ピン１２の寸法および材質などに応じて適宜選択されるが、電池パック１の剛性向上などを考慮すると、内径を０．５〜２．７ｍｍ、深さを１．０〜３．０ｍｍの範囲から適宜選択するのが好ましい。凹部１８には、後記するように端部ケース１１に形成されている挿通孔２８を介して接合ピン１２の先端部が装着され、凹部１８の内面に接触するように固着される。これにより、接合ピン１２と封口板１６とは、導通可能に接続される。
【００３２】
電極端子形成用孔１９ａは、封口板１６の長手方向のほぼ中央部において、封口板１６を厚み方向に貫通するように形成され、径の大きな上部孔と、上部孔に連通する径の小さな下部孔とからなる。上部孔および下部孔は軸線が一致するように形成されるのが好ましい。電極端子形成用孔１９ａには、絶縁部材であるガスケット２１を介して電極端子１９が装着されている。電極端子１９の一部は封口板１６の表面（一端面１０ａ）から外方に突出している。また、電極端子１９は、電極端子形成用孔１９ａの周囲に設けられている端子２２に導通可能に接続されている。電極端子１９は、たとえば、レーザ溶接などにより電極端子形成用孔１９ａに装着される。電極端子１９は、第１の電極端子になる。
【００３３】
ガスケット２１は、電極端子形成用孔１９ａの内部空間に対応する中空円形の形状を有する樹脂製部材である。端子２２は、電池缶１５に接続される電極とは対極の極性を有する電極と、図示しないリード線により導通可能に接続されている。本実施の形態では、端子２２は、負極端子である。絶縁部材２３は、電極端子形成用孔１９ａの周囲であって、かつ封口板１６と端子２２との間に設けられ、これらを絶縁している。絶縁部材２３は、たとえば、合成樹脂などの絶縁材料により作製される。
【００３４】
注液孔２０ａは、封口板１６の長手方向における一方の凹部１８と電極端子形成用孔１９ａとの間において、封口板１６を厚み方向に貫通するように形成されている。注液孔２０ａは、前記したように電池缶１５内に電解液を注液するために形成されている。電解液注液後、注液孔２０ａは封栓２０により塞がれる。封栓２０は、たとえば、溶接などにより封口板１６に固定される。
防爆弁３０は、過充電、内部短絡などにより電池１０内部で発熱が起こり、内圧が高まって電池１０が破裂するのを防止するために設けられている。電池１０の内圧が必要以上に高まると防爆弁３０が開放され、開放された部分から電池１０の内容物が電池１０の外部に排出されることにより、電池１０の破裂が防止される。
【００３５】
電池缶１５の周囲に貼着される外装体１７には、たとえば、各種合成樹脂フィルムを使用でき、たとえばポリエチレンテレフタレート製フィルムが好ましい。外装体１７を電池缶１５に貼着した時の、外装体１７の外周面には任意の印刷、意匠などを施しても良い。外装体１７を電池缶１５の周面に貼着するには、たとえば、接着剤または粘着剤を利用する方法、超音波溶着を利用する方法などを採用できる。
粘着剤を利用する方法では、たとえば、外装体１７の電池缶１５に接する面に粘着剤を塗布し、これを電池缶１５に巻き付けて接着剤を硬化させることにより、外装体１７が電池缶１５の周囲に貼着される。
【００３６】
また、超音波溶着を利用すると、たとえば、生産効率のさらなる向上を図ることができる。超音波溶着を利用する方法は、たとえば、インサート成形工程と、超音波溶着工程とを含む。
インサート成形工程では、電池１０と端部ケース１１との接合ピン１２による接合体にインサート成形を施し、該接合体の表面に樹脂層を被覆する。樹脂層は、該接合体のほぼ全面、好ましくは電池缶１５部分のほぼ全表面に形成される。樹脂層を構成する合成樹脂としては、外装体１７に用いられる合成樹脂に対して溶着性の良いものを適宜選択するのがよい。
【００３７】
超音波溶着工程では、外装体１１を筒状に成形し、これに樹脂層が被覆された接合体を挿入する。このとき、外装体１１の幅方向の長さを、封口板１６に垂直な方向における電池缶１５の長さにほぼ一致するように調整する。また、筒状の外装体１１の内周長さが接合体の外周長さとほぼ一致するように調整する。筒状の外装体１１に樹脂層が被覆された接合体を挿入した状態で、超音波を印加し、超音波溶着を行う。これにより、外装体１１が電池１０の電池缶１５の周囲に効率よくかつ強固に貼着される。
【００３８】
端部ケース１１は、電池１０とほぼ同じ断面形状を有するほぼ板状または直方体状の一体成形品である。端部ケース１１には、導通孔２５、挿通孔２８、外部接続窓３１およびテスト端子用窓３２が形成され、その内部に外部接続端子２６、テスト接続端子２７、図示しない回路基板および安全保護素子２９といった部品を含んでいる。
【００３９】
導通孔２５は、端部ケース１１の長手方向のほぼ中央部において、端部ケース１１を厚み方向に貫通するように形成されている。本実施の形態では、導通孔２５を鉛直方向上方から見た時の、導通孔２５の形状はほぼ真円であるが、それに限定されず、長円でもよい。導通孔２５には、図示しない金属製の導通棒が装着され、端部ケース１１の電池１０との接合面に装着される安全保護素子２９と図示しない回路基板表面に設けられる配線回路とを導通させる。本実施の形態では、電極端子１９と安全保護素子２９とが導通可能に接続され、回路基板表面の配線回路は外部接続端子２６に接続されているので、第１の電極端子である電極端子１９と外部接続端子２６に含まれる第１の外部接続端子とが導通する。
【００４０】
なお、導通孔２５は、接合ピン１２を装着する挿通孔としても使用可能である。その場合、接合ピン１２を電極１９と接触するように固定すれば、接合ピン１２を介して電極１９と外部接続端子２６（第１の外部接続端子）とを導通させることが可能になる。この構成については、図６および図７でさらに具体的に説明する。
【００４１】
挿通孔２８は、端部ケース１１の長手方向両端部における電池１０の凹部１８に対応する位置に、端部ケース１１を厚み方向に貫通して凹部１８と連通するように形成される。挿通孔２８と凹部１８は、好ましくは、断面形状がほぼ等しい直径を有する円形であり、かつその軸線が凹部１８の軸線に一致するように形成される。挿通孔２８とそれに連通する凹部１８は、接合ピン装着孔を形成する。接合ピン装着孔には、接合ピン１２が装着され、後記する方法で固定される。
【００４２】
挿通孔２８の内面は、たとえば合成樹脂などの絶縁性材料により形成される。これにより、接合ピン１２と、端部ケース１１中に含まれる各部品との絶縁が容易になる。また、挿通孔２８の内面は、金属材料により形成されてもよい。これにより、接合ピン１２を挿通孔２８内により一層強固に固定できる。接合ピン１２の固定方法について述べる際に、この構成の詳細を説明する。
【００４３】
外部接続窓３１は、端部ケース１１の電池１０との接合面とは反対側の表面において、一方の挿通孔２８の近傍に、３連の方形状に形成される。外部接続窓３１は、外部接続端子２６の一部を、端部ケース１１表面に露出させるために設けられる。なお、本実施の形態では外部接続窓３１は方形状としたが、これに限定されず、任意の形状に形成できる。
【００４４】
外部接続端子２６は、電池１０の電極端子１９と導通するように設けられる金属製部品である。３連の外部接続窓３１から露出する３個の外部接続端子２６は別個に絶縁され、１または２個が第１の外部接続端子であり、残りが第２の外部接続端子である。第１の外部接続端子は、第１の電極端子である電極端子１９に接続されている。また、第２の外部接続端子は、第２の電極端子である電池缶１５に接続されている。第１の外部接続端子と電極端子１９とは、前記のようにして接続される。また、第２の外部接続端子と電池缶１５とは、後記するように接合ピン１２および回路基板表面に設けられる配線回路を介して接続される。これにより、電極端子１９または電池缶１５と外部機器の対応する端子とが電気的に接続される。
【００４５】
テスト用端子窓３２は、端部ケース１１の電池１０との接合面とは反対側の表面において、他方の挿通孔２８の近傍に、角が丸くなった方形状に形成される。テスト用端子窓３２の形状は方形状に限定されず、任意の形状にすることができる。テスト用端子窓３２は、テスト接続端子２７の一部を、端部ケース１１表面に露出させるために設けられる。これにより、電池パック１の組み立て後にテスト接続端子２７を用いて導通テストを行い、電池パック１が正常に作動することを確認できる。テスト用端子窓３２は、導通テスト終了後に、絶縁ラベル１３を装着して封止される。
テスト接続端子２７は、外部接続端子２６と同様にして、電池１０の電極端子１９または電池缶１５に電気的に接続される金属部品である。
【００４６】
回路基板は、電池１０の充放電を制御する充放電安全回路を搭載する。また、回路基板の表面には、導通棒と第１の外部接続端子とを導通させるための配線回路が形成されている。これにより、電極端子１９と第１の外部接続端子とが導通可能に接続される。また、回路基板の表面には、接合ピン１２と第２の外部接続端子とを導通させる配線回路が形成されている。これにより、電池缶１５と第２の外部接続端子とが導通可能に接続される。
【００４７】
安全保護素子２９は、電池１０の過充電、内部短絡などに伴う発熱などを検知し、電極端子１９と外部接続端子２６との接続を遮断する。安全保護素子２９は、たとえば、端部ケース１１または回路基板の電池１０との対向面に配置され、電極端子１９と電気的に接続されるように設けられている。安全保護素子２９は、たとえば、接着剤、溶接などにより固定される。なお、端部ケース１１の電池１０との接合面に、安全保護素子２９の形状に対応する凹部を形成し、その凹部に安全保護素子２９を装着し、固定してもよい。安全保護素子２９には、たとえば、温度ヒューズ、ＰＴＣ素子、ブレーカなどを使用できる。
【００４８】
端部ケース１１は、たとえば、部品搭載工程および成形工程を含む方法により、一体成形品として作製される。部品搭載工程では、回路基板の所定位置に、外部接続端子２６、テスト接続端子２７、安全保護素子２９などの各部品を搭載し、部品搭載体を作製する。成形工程では、部品搭載工程で得られる部品搭載体を所定の金型に装填し、合成樹脂を用いてモールド成形またはインサート成形を行う。また、端部ケース１１は、各部品を金型内の所定箇所に装填し、合成樹脂を用いるインサート成形を行うことによっても作製できる。
【００４９】
これにより、合成樹脂中に各部品が存在する端部ケース１１が得られる。端部ケース１１の電池１０との接合面において、安全保護素子２９の一部が電極端子１７と接触する位置で露出するものの、他の部分は合成樹脂で被覆されている。したがって、電池１０の一端部１０ａ表面（封口板１６表面）と、端部ケース１１内部に収容される各部品とが確実に絶縁される。このように、各部品の接続箇所以外の隙間を合成樹脂で埋めることにより、微細な絶縁部品および絶縁部品を配置する工程を省略できる。それとともに、端部ケース１１ひいては電池パック１の剛性（機械的強度）を向上させることができる。
【００５０】
接合ピン１２は、端部ケース１１の挿通孔２８とそれに連通する電池１０の凹部１８とによって形成される接合ピン装着孔に装着され、固定されている。接合ピン１２の端部ケース１１側の端部は、端部ケース１１の電池１０と接合する面とは反対側の表面で係合し、該表面に露出している。これにより、電池１０と端部ケース１１とが接合される。
【００５１】
それとともに、接合ピン１２は、凹部１８の内面すなわち封口板１６を介して電池缶１５と導通する。また、接合ピン１２は、回路基板表面に形成されかつ第２の外部接続端子と導通可能な配線回路と接触している。このような構成により、電池缶１５、接合ピン１２、回路基板表面の配線回路および第２の外部接続端子がこの順番で導通する。その結果、第２の電極端子である電池缶１５と第２の外部接続端子とが導通し、電池缶１５と外部機器の対応する端子との電気的な接続が可能になる。すなわち、接合ピン１２は、電池１０と端部ケース１１とを接合する機能と、リード部材としての機能を併せ持つ。
【００５２】
接合ピン１２は、頭部と、頭部に続いて形成されかつ頭部よりも径が小さい軸体部とを含むものが好ましい。接合ピン１２は、ねじ、ビスなどであってもよい。接合ピン１２の長さおよび径は、電池パック１の設計寸法（特に接合ピン装着孔の深さおよび内径）、接合ピン１２の材質、端部ケース１１の機械的強度などに応じて適宜選択できる。要するに、凹部１８内面と確実に接触でき、かつ電池パック１の使用期間全般において電池１０と端部ケース１１とを確実に接合できる長さおよび径を選択すればよい。その一例を示せば、長さは１．５〜５．０ｍｍ程度、径は０．８〜３．０ｍｍ程度である。また、接合ピン１２の材質としては、たとえば、鉄、ステンレス鋼、鋳鉄、軟鉄などが挙げられる。
【００５３】
接合ピン１２の接合ピン装着孔への固定方法としては、たとえば、接着法、はんだ法、抵抗溶接法、超音波溶着法などが挙げられる。
接着法によれば、まず、電池１０と端部ケース１１とを重ね合わせる。このとき、電池１０の凹部１８と、端部ケース１１の挿通孔２８とが連通して接合ピン装着孔が形成されるように調整する。次いで、接合ピン装着孔から凹部１８内に、液状の導電性接着剤を注入する。導電性接着剤には、たとえば、一般的な接着剤にカーボンブラック、黒鉛などの導電剤を添加したものを使用できる。一般的な接着剤としては、シアノアクリレート樹脂を主成分とする瞬間接着剤が好ましいが、これ以外の接着剤も使用可能である。導電性接着剤の注入量は、接合ピン１２を装着した時に、凹部１８から溢れ出ない量にするのが好ましい。
【００５４】
次に、接合ピン装着孔に接合ピン１２を装着する。凹部１８の内部に位置する接合ピン１２の先端部表面と、凹部１８内面との間には導電性接着剤が介在するので、接合ピン１２と電池ケース１５との導通が確保される。この導電性接着剤を固化させることにより、接合ピン１２が接合ピン装着孔内に固定され、電池１０と端部ケース１１とが接合される。
はんだ法によれば、液状の導電性接着剤に代えて溶融状態にあるはんだを用いる以外は、接着法と同様にして、接合ピン１２を接合ピン装着孔内に固定できる。導電性接着剤やはんだを用いると、接合ピン１２と凹部１８との寸法誤差を吸収できるという利点が得られる。
【００５５】
抵抗溶接法によれば、まず、接着法と同様にして電池ケース１０と端部ケース１１とを重ね合わせ、接合ピン装着孔を形成し、接合ピン装着孔に接合ピン１２を装着する。この状態で、接合ピン１２の頭部（端部ケース１１側の端部）に一方の溶接電極を当接させ、接合ピン１２の先端部に他方の溶接電極を当接させる。接合ピン１２の先端部への溶接電極の当接は、たとえば、電池１０に図示しない作業口を形成し、この作業口から溶接電極を凹部１８内部に導入することにより行われる。次に、溶接電極間に電流を流すと、接合ピン１２の先端部表面および凹部１８内面が溶接される。その結果、接合ピン１２が固定され、接合ピン１２と電池ケース１５との導通が確保される。なお、電流を流す際に、凹部１８内部にはんだを存在させても良い。これにより、接合ピン１２が一層堅固に固定される。
【００５６】
抵抗溶接法において、挿通孔２８の内面が金属からなるように構成すれば、挿通孔２８内面の金属も溶融し、接合ピン１２の軸体部分側面に溶着する。これにより、接合ピン１２がより一層堅固に固定される。挿通孔２８内面を金属で構成するには、たとえば、挿通孔２８に相当する形状および寸法を有する金属パイプを一体成形の際に所定の位置に配置し、端部ケース１１を作製すればよい。また、端部ケース１１を作製した後に、挿通孔２８の内面のみに金属めっきを施しても良い。
【００５７】
超音波溶着法によれば、まず、接着法と同様にして電池ケース１０と端部ケース１１とを重ね合わせ、接合ピン装着孔を形成し、接合ピン装着孔に接合ピン１２を装着する。この接合ピン１２に対して、加圧下に超音波を印加すると、接合ピン１２の先端部表面および凹部１８内面が溶融して溶接される。これにより、接合ピン１２が固定され、接合ピン１２と電池ケース１５との導通が確保される。なお、超音波を印加する際に、凹部１８内部にはんだを存在させても良い。これにより、接合ピン１２が一層堅固に固定される。
【００５８】
超音波溶着法においても、抵抗溶接法と同様に、挿通孔２８の内面を金属で構成することが好ましい。加圧下での超音波印加により挿通孔２８内面の金属が溶融し、接合ピン１２の軸体部分側面に溶着する。これにより、接合ピン１２がより一層堅固に固定される。
【００５９】
絶縁ラベル１３は、テスト用端子窓３２に対応する形状を有するように形成される樹脂シートまたは樹脂フィルムであり、導通テスト後のテスト用端子窓３２を封止する。封止は、たとえば、接着剤を介して絶縁ラベル１３をテスト用端子窓３２の表面に貼着することにより行われる。
【００６０】
図６は本発明の別の実施形態である電池パック２の構成を簡略化して示す分解斜視図である。図６（ａ）は、電池３５にネイルフック３７を装着する前の状態を示す斜視図である。図６（ｂ）は、電池３５にネイルフック３７を装着した後の状態を示す斜視図である。図６（ｃ）は、電池パック２の構成を簡略化して示す分解斜視図である。
電池パック２は電池パック１に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。電池パック２は、電池３５と端部ケース３８とが３本の接合ピン１２により接合されていることを特徴とする。
【００６１】
電池３５は、その一端面３５ａ（図示しない封口板の表面）に３つの凹部１８が形成される以外は、電池１０と同様の構成を有している。３つの凹部１８のうち２つの凹部１８は、電池１０と同様に、封口板の長手方向における両端部に形成されている。残りの１つの凹部１８は、電極端子３６の表面に形成されている。電極端子３６の表面に形成される凹部１８に装着されかつ固定される接合ピン１２は、第１の電極端子である電極端子３６と第１の外部接続端子とを導通させるリード部材として機能する。
【００６２】
端部ケース３８は、成形体３９と、回路基板４０と、図示しないテスト端子とを含み、これらはモールド成形、インサート成形などにより一体成形されている。
成形体３９には、電池３５の一端面３５ａにおける凹部１８の形成位置に対応するように、長手方向の両端部およびほぼ中央部に、３つの挿通孔２８が形成されている。挿通孔２８は成形体３９を厚み方向に貫通し、凹部１８に連通するように形成されている。挿通孔２８の断面形状は、凹部１８にほぼ等しい直径を有する円形であることが好ましく、その軸線が凹部１８の軸線に一致することがさらに好ましい。
【００６３】
回路基板４０には、図示しないが、電池パック２の充放電を制御する充放電安全回路、端部ケース３８の中央部に装着される１本の接合ピン１２と第１の外部接続端子とを導通させる配線回路、端部ケース３８の両端部に装着される２本の接合ピン１２と第２の外部接続端子とを導通させる配線回路などが搭載されている。また、回路基板４０には、電池３５の一端面３５ａにおける凹部１８および成形体３９における挿通孔２８の形成位置に対応するように、長手方向の両端部およびほぼ中央部に、３つの挿通孔４１が形成されている。挿通孔４１は回路基板４０を厚み方向に貫通し、凹部１８および挿通孔２８に連通するように形成されている。挿通孔４１の断面形状は、凹部１８にほぼ等しい直径を有する円形であることが好ましく、その軸線が凹部１８および挿通孔２８の軸線と一致することがさらに好ましい。凹部１８および挿通孔２８、４１は、接合ピン装着孔を形成する。
【００６４】
テスト端子は、端部ケース３８内において、回路基板４０表面の配線回路に接続されている。また、テスト端子の一部は、端部ケース３８の電池３５との接合面とは反対側の表面に形成されるテスト端子窓３２から露出する。
端部ケース３８は、たとえば、回路基板４０およびを金型内に装填し、モールド成形またはインサート成形を行うことにより一体成形することにより作製できる。なお、金型は、端部ケース３８の挿通孔２８、外部端子接続窓３１、テスト端子窓３２などが形成されるように、それに対応する形状に形成されている。
【００６５】
接合ピン１２は、３つの接合ピン装着孔に装着され、固定される。これにより、電池３５と端部ケース３８とが接合される。本実施の形態では、接合ピンとしてビスを使用している。また、３つの接合ピン１２のうち、端部ケース３８の長手方向両端部に装着される接合ピン１２は、一方が電池３５の凹部１８を介して電池３５の図示しない電池ケース（第２の電極端子）に接続され、他方が回路基板４０表面の配線回路を介して第２の外部接続端子に接続され、リード部材として機能する。もう１つの接合ピン１２は、端部ケース３８の長手方向中央部に装着され、電池３５の電極端子３６に形成される凹部１８に固定される。これにより、この接合ピン１２は、第１の電極端子である電極端子３６と第１の外部接続端子とを導通させるリード部材として機能する。
【００６６】
このように、電池パック２は、接合ピン１２が正極端子および負極端子と外部接続端子とを導通させるリード部材として機能するよう構成している。これにより、電池パック２の構造がより簡略化され、部品数のさらなる低減が可能になり、電池パック２の構造強度も向上する。
【００６７】
図７は本発明の別の実施形態である電池パック３の構成を簡略化して示す分解斜視図である。図７（ａ）は、電池３５にネイルフック３７を装着する前の状態を示す斜視図である。図７（ｂ）は、電池３５にネイルフック３７を装着した後の状態を示す斜視図である。図７（ｃ）は、電池パック３の構成を簡略化して示す分解斜視図である。
電池パック３は、電池パック２に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。電池パック３は、端部ケース３８に代えて端部ケース４５を有する以外は、電池パック２と同様の構成を有している。
【００６８】
端部ケース４５は、成形体３９、回路基板４０および安全保護素子４６を含み、これらは一体成形されている。安全保護素子４６は、回路基板４０の電池３５の一端面３５ａに対向する面において、回路基板４０の長手方向中央部から一方の端部にかけて取り付けられている。安全保護素子４６は、その長手方向中央部に配置される安全保護素子本体と、その両側に設けられる取付け部材とを含む。取付け部材は安全保護素子４６を回路基板４０に装着するために設けられ、主に金属により作製される。
【００６９】
安全保護素子４６の一方の取付け部材には、厚み方向に貫通する挿通孔４７が形成される。挿通孔４７は、電池３５の電極端子３６に形成された凹部１８の形成位置に対応する位置に形成され、該凹部１８および挿通孔２８、４１に連通する。挿通孔４７の断面形状は、凹部１８にほぼ等しい直径を有する円形であることが好ましく、その軸線が凹部１８および挿通孔２８、４１の軸線と一致することがさらに好ましい。凹部１８および挿通孔２８、４１、４７は、接合ピン装着孔を形成する。この接合ピン装着孔には接合ピン１２が装着され、固定される。
【００７０】
これにより、安全保護素子４６を設けても、元々使用している接合ピン１２により安全保護素子４６を回路基板４０に固定できるので、部品数の増加を最低限に止めることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の電池パックは、各種電気電子機器の電源として好適に使用できる。特に、携帯電話、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末、デジタルスチルカメラなどの携帯用電子機器、携帯用電動工具などの電源として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態の１つである電池パックの構成を簡略化して示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す電池パックの外観を示す斜視図である。
【図３】図１に示す電池パックの上面図である。
【図４】図１に示す電池パックの側面図である。
【図５】図１に示す電池パックに含まれる電池の一端部の構成を簡略化して示す縦断面図である。図５（ａ）は、電池の一端部およびその近傍部分の縦断面図である。図５（ｂ）は、一方の凹部およびその近傍部分の縦断面図である。図５（ｃ）は、電極端子およびその近傍部分の縦断面図である。
【図６】本発明の別の実施形態である電池パックの製造工程を簡略化して示す分解斜視図である。図６（ａ）は、電池にネイルフックを装着する前の状態を示す。図６（ｂ）は、電池にネイルフックを装着した後の状態を示す。図６（ｃ）は、別の実施形態である電池パックの構成を簡略化して示す。
【図７】本発明の別の実施形態である電池パックの構成を簡略化して示す分解斜視図である。図７（ａ）は、電池にネイルフックを装着する前の状態を示す。図７（ｂ）は、電池にネイルフックを装着した後の状態を示す。図７（ｃ）は、別の実施形態である電池パックの構成を簡略化して示す。
【図８】従来の電池パックの構成を簡略化して示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００７３】
１，２，３  電池パック
１０，３５  電池
１１，３８，４５  端部ケース
１２  接合ピン
１５  電池缶
１６  封口板
１７  外装体
１８  凹部
１９，３６  電極端子
２０  封栓
２１  ガスケット
２２  端子
２３  絶縁部材
２６  外部接続端子
２７  テスト端子
２８，４１，４７  挿通孔
２９  安全保護素子
３０  防爆弁
３１  外部接続窓
３２  テスト端子窓
３７  ネイルフック
３９  モールド成形体
４０  回路基板
４６  安全保護素子
【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】
2009252373.tif 000008
【図７】
2009252373.tif 000009
【図８】
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