(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２０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面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、合成樹脂を含有す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、安全保護素子およびコネクタを含む請求項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、組立工程が一層複雑になる。
【０００４】
電池パックとしては、電池、回路基板、安全保護素子、端部ケースおよびビスを含む電池パックが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。図６は、特許文献１の電池パック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と、第１絶縁板５２、安全保護素子５３、第１リード板５４、第２リード板５５、第２絶縁板５６、回路基板５７、第３リード板５８、外部接続端子５９、接続板６０、端部ケース６１およびビス６２を含む。
【０００５】
電池５１の一端面５１ａには、その長手方向中央部に電極端子６５、およびその長手方向両端部に凹部６６が形成されている。第１絶縁板５２には、その長手方向の一方の端部から順番に貫通孔６７、伝熱用開口６８および粘着剤層６９が設けられている。回路基板５７には、その長手方向の一方の端部に貫通孔である複数の接続孔７０および切り欠き部である接続部７１が設けられている。
【０００６】
端部ケース６１は電池５１を臨む面が開口して内部空間を有し、その内部空間に安全保護素子５３、回路基板５７、外部接続端子５９およびその他の部品を収容する。端部ケース６１の長手方向の両端部には、貫通孔である挿通孔７２が形成されている。また、一方の挿通孔７２の近傍には、端部ケース６１の表面から一方の側面に延びる３連の接続窓７３が形成されている。ビス６２は、頭部が端部ケース６１表面に係合するとともに、端部ケース６１の挿通孔７２を貫通し、その先端部が電池５１の凹部６６にねじ込み固定されている。
【０００７】
電池パック５０によれば、ビス６２を用いて電池５１と端部ケース６１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５０は良好な信頼性および生産性を有している。しかしながら、電池パック５０においては、ビス６２は、電池５１と端部ケース６１とを接合するためだけに用いられている。このことは、複数のリード板が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１には、ビス６２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、電池パック５０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。
【０００８】
また、電池パック５０と同型で、さらなる部品の低減化を達成し、構造がコンパクトで、信頼性および生産性が非常に高い電池パックの一例を挙げる。図７は、電池パック８０の構成を簡略化して示す分解斜視図である。電池パック８０は、電池８１、安全保護素子８２、回路基板８３、端部ケース８４、ビス８５およびリード板８６、８７、８８、８９を含む。電池８１の一端面８１ａには、その長手方向中央部に電極端子９０が設けられ、両端部には凹部９２が形成されている。電池缶との導通を担う金属板９３および電極端子９０の周囲を絶縁する絶縁紙９４が設けられている。端部ケース８４は外部接続端子を含む。また、端部ケース８４の長手方向両端部には貫通孔である挿通孔９５が形成され、長手方向中央部には、電池の逆挿入を防止するための溝９６が形成されている。
【０００９】
電池パック８０は、上記の構造から明らかなように、部品数を著しく低減化することに成功している。しかしながら、リード板や金属板を介して電池８１の電極端子９０および電池缶を外部接続端子に接続する点、微細部品であるリード板を複数個使用する必要がある点、絶縁紙９４などの絶縁部品を必要とする点、電池パック８０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。
【特許文献１】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】
【００１０】
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、電極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。
【００１１】
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】
【００１２】
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、外部接続端子を含むコネクタをコンパクト化するとともに、コネクタ、回路基板、安全保護素子などの部品をモールド成形などにより一体化し、一体成形品である端部ケースを作製する着想を得た。さらに研究を進めた結果、この端部ケースと電池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、構造のコンパクト化ひいては部品数の低減化および生産性の顕著な向上を図り得ることを見出した。さらに、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。
【００１３】
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面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。
【００１４】
端部ケースは、合成樹脂を含有す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、安全保護素子およびコネクタ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。
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。
【００１５】
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。
外装体を貼り付ける樹脂層は、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の表面に貼り付けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
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】
【００１７】
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、電気電子機器との接続抵抗が一層小さくなり、接続信頼性が一層向上する。
【００１８】
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減化などが達成され、生産性が顕著に向上する。
【００１９】
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向上する。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
【００２０】
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、外部機器の端子と面接触する。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。これに対し、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。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。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態の１つである電池パック１の外観を示す斜視図である。図２は、図１に示す電池パック１の構成を簡略化して示す分解斜視図である。図３は、図１に示す電池パック１に含まれる電池１０の構成を簡略化して示す縦断面図である。図４は、図１に示す電池パック１に含まれるコネクタ２５の構成を簡略化して示す図面である。図４（ａ）は斜視図であり、図４（ｂ）は上面図である。図５は、図１に示す電池パック１の製造工程を示す分解斜視図である。なお、図３および図５においては、防爆弁１３の図示を省略する。
電池パック１は扁平形状を有し、電池１０、端部ケース１１および接合ピン１２を含む。
【００２２】
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、断面が長円である扁平型の形状を有する。電池１０は、図３に示すように、電池缶３０、封口板３１および外装体３２を含む。図３（ａ）は、電池１０の一端面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３（ｂ）は、一方の凹部１０ｂ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３（ｃ）は、電極端子２０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。なお、図３においては防爆弁１３の図示を省略する。
【００２３】
電池缶３０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３０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３１により封口される。電池缶３０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３０が、後記する電極端子２０とは極性の異なる電極端子になるように、電池缶３０の内部でリード線が配線される。すなわち、電池缶３０は、第２の電極端子になる。本実施の形態では、電池缶３０は正極端子である。
【００２４】
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む。電極群は、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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３０を封口板３１により封口した後に、封口板３１に形成されている注液孔２１ａから電池缶３０内に注液される。
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、二次電池の分野で常用されるものを使用できる。
【００２７】
電池缶３０の底部（電池１０の一端面１０ａに対向する面）には、たとえば図１に示すように、ネイルフック１４が装着される。
また、本実施の形態では、電池缶３０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。
【００２８】
封口板３１は、電池缶３０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３０と導通するように、電池缶３０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３１の電池缶３０内を臨む面とは反対側の表面が、電池１０の一端面１０ａになる。また、封口板３１には、凹部１０ｂ、電極端子形成用孔２０ａ、注液孔２１ａおよび防爆弁１３が形成されている。
【００２９】
凹部１０ｂは、封口板３１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１０ｂは、断面形状が円形であることが好ましい。凹部１０ｂの内径および深さは、電池パック１の設計寸法、電池パック１が電源として使用される機器の種類、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。たとえば、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１０ｂには、後記するように成形体２６に形成される挿通孔２７および回路基板２２に形成される挿通孔２３を介して接合ピン１２の先端部が装着され、凹部１０ｂの内面に接触するように固着される。これにより、封口板３１を介して、接合ピン１２と電池缶３０とが導通可能に接続される。
【００３０】
電極端子形成用孔２０ａは、封口板３１の長手方向のほぼ中央部において、封口板３１を厚み方向に貫通するように形成され、封口板３１の表面（一端面１０ａ）に続く上部孔と、上部孔に連通しかつ上部孔よりも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２０ａには、絶縁部材であるガスケット３３に介して、電極端子２０が装着されている。
電極端子２０は、その一部が封口板３１の表面（一端面１０ａ）から外方に突出している。また、電極端子２０は、電極端子形成用孔２０ａの周囲に設けられている端子３４に導通可能に接続されている。電極端子２０は、たとえば、レーザ溶接などにより電極端子形成用孔２０ａに装着される。電極端子２０は、第１の電極端子になる。
【００３１】
ガスケット３３は、電極端子形成用孔２０ａ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３４は、電池缶３０に接続される電極とは極性の異なる電極と、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３４は、負極端子である。絶縁部材３５は、電極端子形成用孔２０ａの周囲であって、かつ封口板３１と端子３４との間に設けられ、これらを絶縁している。絶縁部材３５は、たとえば、合成樹脂などの絶縁材料により作製される。
【００３２】
注液孔２１ａは、封口板３１の長手方向における一方の凹部１０ｂと電極端子形成用孔２０ａとの間において、封口板３１を厚み方向に貫通するように形成されている。注液孔２１ａは、前記したように電池缶３０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２１ａは封栓２１により塞がれる。封栓２１は、たとえば、溶接などにより封口板３１に固定される。
防爆弁１３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１３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。
【００３３】
電池缶３０の周囲に貼着される外装体３２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３２を電池缶３０に貼着した時の、外装体３２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３２を電池缶３０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３２の電池缶３０に接する面に粘着剤を塗布し、これを電池缶３０に巻き付けて接着剤を硬化させることにより、外装体３２が電池缶３０の周囲に貼着される。
【００３４】
また、超音波溶着を利用して外装体３２を貼着すると、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３０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３２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。
【００３５】
超音波溶着工程では、外装体３２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３２の幅方向の長さを、電池缶３０の長さにほぼ一致するように調整するのが好ましい。また、筒状の外装体３２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３２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３２が、接合体の周囲好ましくは電池缶３０の周囲に効率よくかつ強固に貼着される。
【００３６】
端部ケース１１は、回路基板２２、安全保護素子２４、コネクタ２５および成形体２６を含む一体成形品である。端部ケース１１は、これを鉛直方向上方から見た場合の形状が電池１０の断面形状にほぼ一致する。
【００３７】
回路基板２２は、安全保護素子２４およびコネクタ２５とともに、電池１０の充放電を制御する図示しない充放電安全回路を搭載する。さらに、回路基板２２の表面には、図示しない配線回路が形成されている。この配線回路は、第１の電極端子である電極端子１０と図４に示す外部接続端子４１に含まれる第１の外部接続端子とを導通させる配線回路、および接合ピン１２を介して第２の電極端子である電池缶３０と外部接続端子４１に含まれる第２の外部接続端子とを導通させる配線回路である。また、回路基板２２には、挿通孔２３および導通孔２８が形成されている。
【００３８】
また、挿通孔２３は、回路基板２２を厚み方向に貫通するように形成されている。挿通孔２３は、回路基板２２の長手方向両端部における電池１０の凹部１０ｂに対応する位置に、凹部１０ｂと連通するように形成されている。挿通孔２３および凹部１０ｂは、断面形状がほぼ等しい直径を有する円形であり、かつ互いの軸線が一致することが好ましい。挿通孔２３は、凹部１０ｂおよび後記する成形体２６に形成される挿通孔２７とともに図示しない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、固定される。
【００３９】
また、導通孔２８は、回路基板２２の長手方向のほぼ中央部において、回路基板２２を厚み方向に貫通するように形成されている。導通孔２８には図示しない金属製の導通棒が装着され、この導通棒により安全保護素子２４と回路基板２２表面に設けられる配線回路とが導通する。本実施の形態では、安全保護素子２４は、第１の電極端子である電極端子２０と接触するように配置され、導通可能に接続されている。また、前記の配線回路は、外部接続端子４１に含まれる第１の外部接続端子と導通可能に接続されている。したがって、電極端子２０と第１の外部接続端子とが接続される。
【００４０】
また、本実施の形態では、回路基板２２を鉛直方向上方から見た時の、導通孔２８の形状はほぼ真円であるが、それに限定されず、長円形、楕円形などでもよい。導通孔２８の形状を長円形または楕円形にすることにより、導通棒が導通孔２８内に確実に固定され、電極端子２０と第１の外部接続端子との接続が遮断されることが防止される。また、導通棒を導通孔２８に装着する工程を効率良く実施でき、工業的にも有利である。
【００４１】
なお、導通孔２８と成形体２６に形成される厚み方向の貫通孔である挿通孔２９とが連通するように両者を形成し、導通孔２８と挿通孔２９とで形成される孔に、該孔に対応する寸法および形状を有する導通棒を装着してもよい。これにより、導通棒の該孔からの抜け落ちなどが一層確実に防止され、電極端子２０と第１の外部接続端子とが確実に導通可能に接続される。この時、挿通孔２９を鉛直方向上方から見た時の、挿通孔２９の形状は長円形または楕円形であることが好ましい。これに対応して、導通孔２８の形状をも長円形または楕円形にすることにより、導通棒がより一層確実に固定される。
【００４２】
また、導通孔２８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。たとえば、電極端子２０表面に凹部を形成し、この凹部と導通孔２８と成形体２６の挿通孔２９とが連通し、かつこれらの形状および軸線がほぼ一致するように構成する。これにより、前記凹部、導通孔２８および挿通孔２９が接合ピン装着孔を形成する。この接合ピン装着孔に接合ピン１２を装着および固定すれば、接合ピン１２により、電極端子２０、安全保護素子２４および第１の外部接続端子が導通可能に接続される。
【００４３】
安全保護素子２４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２０と第１の外部接続端子との接続を遮断する。安全保護素子２４は、本実施の形態では、回路基板２２の、電池１０の一端面１０ａとの対向面に配置され、電池１０の電極端子２０と電気的に接続されるように設けられる。安全保護素子２４は、たとえば、接着剤、溶接などにより回路基板２２に固定される。なお、端部ケース１１のモールド成形の際に、安全保護素子２４の回路基板２２表面から突出する部分の周囲に樹脂層を形成し、端部ケース１１の電池１０との接合面を平面化してもよい。安全保護素子２４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。
【００４４】
コネクタ２５は、コネクタケース４０と、外部接続端子４１とを含む。コネクタ２５は、後記する成形体２６の切り欠き部２６ａに収容される。これにより、端部ケース１１の電池１０との接合面とは反対側の表面にコネクタ２５が露出し、外部機器の端子と電極端子２０および電池缶３０との導通を可能にする。コネクタ２５は、たとえば、図４に示す構造を有している。図４（ａ）は、コネクタ２５の構成を簡略化して示す斜視図であり、図４（ｂ）は上面図である。
【００４５】
コネクタケース４０は内部空間を有する容器状部材であり、その内部に外部接続端子４１を収容する。また、コネクタケース４０を成形体２６の切り欠き部２６ａに装着した位置関係において、成形体２６の切欠き部２６ａの内面に接する面４０ｘに対向する面４０ｙから上面にかけて延びるよう３連の接続窓４０ａが形成されている。接続窓４０ａを介して、外部接続端子４１と外部機器の端子とが面接触により導通する。コネクタケース４０は、たとえば、合成樹脂などにより作製される。
【００４６】
外部接続端子４１は、接続金具４２と、リード端子４３と、図示しないリード部とを含む。本実施の形態では、外部接続端子４１は３個設けられている。接続金具４２は、コネクタ２５を上方から見た場合にＵ字状の形状を有する金属製部材であり、Ｕ字状形状の内面がコネクタケース４０の接続窓４０ａを臨むように装着されている。３個の接続金具４２は個別に絶縁され、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。接続金具４２はそのＵ字状の両端部において外部端子挟持部４４を形成している。接続金具４２は、外部機器の端子を、弾力性を有する外部端子挟持部４４からＵ字状の内部に挿脱して接続および遮断するメスタイプのものである。すなわち、外部端子挟持部４４から外部機器の端子が挿着されると、接続金具４２の内表面と外部機器の端子表面とが面接触により接続され、導通可能になる。外部端子挟持部４４から外部機器の端子が脱着されると、導通が遮断される。
【００４７】
リード端子４３は、接続金具４２と図示しないリード部とを導通させる端子である。リード部は、回路基板２２表面に設けられた配線回路とリード端子４３および接続金具４２とを導通させるために設けられる。リード部は、コネクタケース４０のリード端子４３が露出する側面４０ｘからコネクタケース４０の下面にかけて設けられ、回路基板２２表面の配線回路に接続されている。３個のリード端子４３のうち、１または２個が第１の外部接続端子になる接続金具４２に接続され、残りが第２の外部接続端子になる接続金具４２に接続されている。
このように、コネクタ２５をコネクタケース４０と外部接続端子４１とから構成することにより、コネクタ２５のコンパクト化が達成される。
なお、本実施の形態では、外部接続端子４１を３個設けているが、それに限定されず、２個以上の任意の個数を選択することができる。
【００４８】
成形体２６は、主に合成樹脂により形成されるほぼ直方体状または板状の部材である。成形体２６は、切り欠き部２６ａおよび挿通孔２７、２９を有する。成形体２６を構成する合成樹脂としては特に制限されないが、モールド成形、インサート成形などが可能なものが好ましい。その具体例としては、たとえば、一般的なホットメルト樹脂、ポリカーボネートなどが挙げられる。成形体２６は、モールド成形、インサート成形などにより作製できる。
切り欠き部２６ａは、成形体２６の長手方向における中央部と一方の端部との間において、成形体２６の電池１０の一端面１０ａに対向する面とは反対側の面に形成されている。また、切り欠き部２６ａは、前記したように、コネクタ２５を収容するために形成される。
【００４９】
挿通孔２７は、成形体２６の長手方向両端部における電池１０の凹部１０ｂに対応する位置に、成形体２６を厚み方向に貫通するように形成される。挿通孔２７は、凹部１０ｂおよび挿通孔２３と連通するように形成される。挿通孔２７と凹部１０ｂ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、かつ互いの軸線が一致するように形成される。挿通孔２７は、それに連通する挿通孔２３および凹部１０ｂとともに、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。
【００５０】
挿通孔２７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２７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２７内により一層強固に固定できる。なお、内面のみを金属材料で構成し、その周囲に絶縁性材料からなる層を形成することにより、接合ピン１２の絶縁を確保できる。
【００５１】
挿通孔２９は、成形体２６の長手方向におけるほぼ中央部における回路基板２２の導通孔２８に対応する位置に、成形体２６を厚み方向に貫通するように形成される。挿通孔２９は、導通孔２８と連通するように形成される。挿通孔２９と導通孔２８とで形成される孔には、前記したように、図示しない導通棒が装着される。また、挿通孔２９と導通孔２８とで形成される孔に連通するように、電極端子２０表面に図示しない凹部を形成し、接合ピン１２を形成してもよい。この時、安全保護素子２４にも貫通孔を形成し、この貫通孔を挿通孔２９、導通孔２８および凹部と連通させ、接合ピン１２により安全保護素子２４を固定しても良い。また、安全保護素子２４を導通孔２９からずれた位置に固定しても良い。
【００５２】
端部ケース１１は、たとえば、部品組立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。部品組立工程では、回路基板２２の所定位置に、安全保護素子２４、コネクタ２５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、前記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。
【００５３】
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も、安全保護素子２４の一部が電極端子２０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３１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の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。
【００５４】
接合ピン１２は、成形体２６の挿通孔２７、回路基板２２の挿通孔２３および電池１０の凹部１０ｂにより形成される接合ピン装着孔に装着され、固定されている。また、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。
【００５５】
それとともに、接合ピン１２は、凹部１０ｂの内面すなわち封口板３１を介して電池缶３０と導通する。また、接合ピン１２は、回路基板２２表面に形成されかつ第２の外部接続端子と導通可能な図示しない配線回路と接触している。このような構成により、電池缶３０、接合ピン１２、回路基板２２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３０と、外部機器の対応する端子とが電気的に接続可能になる。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とを併せ持つ。
【００５６】
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。頭部と軸体部とは、軸線が一致するのが好ましい。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１０ｂ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。
【００５７】
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１０ｂと、端部ケース１１内の挿通孔２３、２７とが連通して接合ピン装着孔が形成されるように位置合わせをする。次いで、接合ピン装着孔から凹部１０ｂ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１０ｂから溢れ出ない量にするのが好ましい。
【００５８】
次に、接合ピン装着孔に接合ピン１２を装着する。凹部１０ｂの内部に位置する接合ピン１２の先端部表面と、凹部１０ｂ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と電池缶３０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。
【００５９】
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１０ｂとの寸法誤差を吸収できるという利点が得られる。
【００６０】
抵抗溶接法によれば、まず、接着法と同様にして電池缶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１０ｂ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１０ｂ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と電池缶３０との導通が確保される。なお、電流を流す際に、凹部１０ｂ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。
【００６１】
抵抗溶接法において、挿通孔２７の内面が金属からなるように構成すれば、挿通孔２７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２７内面を金属で構成するには、たとえば、挿通孔２７に相当する形状および寸法を有する金属パイプを、端部ケース１１の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２７の内面のみに金属めっきを施しても良い。
【００６２】
超音波溶着法によれば、まず、接着法と同様にして電池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１０ｂ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１０との導通が確保される。なお、超音波を印加する際に、凹部１０ｂ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。
【００６３】
超音波溶着法においても、抵抗溶接法と同様に、挿通孔２７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２７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。
【００６４】
電池パック１は、たとえば、図５に示す製造方法に従って作製できる。この製造方法は、図５（ａ）に示す部品組立工程、図５（ｂ）に示す成形工程および図５（ｃ）に示す接合工程を含む。
部品組立工程では、安全保護素子２４、コネクタ２５などの部品を回路基板２２表面に搭載し、部品搭載体を作製する。また、電池缶３０の底部にネイルフック１４を装着する。成形工程では、前工程で得られた部品搭載体を所定の金型に装填してモールド成形を行い、端部ケース１１を作製する。接合工程では、前工程で得られた端部ケース１１と電池１０とを所定の位置で重ね合わせ、それにより形成される接合ピン装着孔に接合ピン１２を装着し、固定する。さらに必要に応じて、接合体の表面に外装体３２を貼り付けても良い。これにより、電池パック１が得られる。
【００６５】
このように、本発明では、電池１０と、一体成形された端部ケース１１とを接合ピン１２により接合するという構成を採用することにより、製造工程における工程数を著しく低減することができる。さらに、部品数を必要最小限に止めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
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】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態の１つである電池パックの外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示す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３】図１に示す電池パックに含まれる電池の構成を簡略化して示す縦断面図である。図３（ａ）は、電池の一端面全体の構成を示す。図３（ｂ）は、凹部およびその近傍の構成を示す。図３（ｃ）は電極端子およびその近傍の構成を示す。
【図４】図１に示す電池パックに含まれるコネクタの構成を簡略化して示す図面である。図４（ａ）は斜視図である。図４（ｂ）は上面図である。
【図５】図１に示す電池パックの製造工程を示す分解斜視図である。図５（ａ）は部品組立工程を示す。図５（ｂ）は成形工程を示す。図５（ｃ）は接合工程を示す。
【図６】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。
【図７】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】
【００６８】
１  電池パック
１０  電池
１０ｂ  凹部
１１  端部ケース
１２  接合ピン
１３  防爆弁
１４  ネイルフック
２０  電極端子
２１  端子
２２  回路基板
２３，２７，２９  挿通孔
２４  安全保護素子
２５  コネクタ
２６  モールド成形体
２６ａ  切り欠き部
２８  導通孔
３０  電池缶
３１  封口板
３２  外装体
３３  ガスケット
３４  端子
３５  支持部材
４０  コネクタケース
４０ａ  接続窓
４１  外部接続端子
４２  接続金具
４３  リード端子
４４  外部端子挟持部
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009252372.tif 000007
【図７】
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【図３】
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