(57)【要約】本発明はセルハウジング中に少なくとも1つの個別のセルを含むセルスタック（２０１）、電子部品（１００、２０２）、セルスタック（２０１）と電子部品（１００、２０２）との間の導電体（２０５ａ、２０５ｂ）、および射出成型部品（２０３）を含む電池（２００）であって、前記射出成型部品は実質的に完全に導電体を取り囲み、形状が合致するようにセルスタック（２０１）および電子部品（１００、２０２）の両者に接続し、前記セルスタックと前記電子部品を互いに結合し、電池（２００）の外側の接触面（１０１、２０４）も少なくとも1つの電子回路（１０３）に加えて電子部品（１００、２０２）中に一体化される電池を表す。さらに、本発明はこのような電池の製造方法であって、少なくとも1つの電気化学的な個別のセルを含むセルスタック（２０１）、および電子部品（１００、２０２）であって、その中に電池の外側の接触面（１０１、２０４）も少なくとも1つの電子回路（１０３）に加えて一体化されている電子部品（１００、２０２）が、射出成型金型内に配置され、残っている自由空間を液体のプラスチック化合物で充填し、次いでプラスチック化合物を硬化する製造方法を表す。【選択図】図２
2012516008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルハウジング中に少なくとも1つの個別のセルを含むセルスタック（２０１）、電子部品（１００、２０２）、セルスタック（２０１）と電子部品（１００、２０２）との間の導電体（２０５ａ、２０５ｂ）、および射出成型部品（２０３）を含む電池（２００）であって、前記射出成型部品は実質的に完全に導電体を取り囲み、形状が合致するようにセルスタック（２０１）および電子部品（１００、２０２）の両者に接続し、前記セルスタックと前記電子部品を互いに結合し、電池（２００）の外側の接触面（１０１、２０４）も少なくとも1つの電子回路（１０３）に加えて電子部品（１００、２０２）中に一体化される電池。
【請求項２】
射出成型部品（２０３）がフレームまたはハウジングを形成し、セルスタック（２０１）の少なくとも一部、特にその角および縁を取り囲むことを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】
射出成型部品（２０３）がフレームまたはハウジングを形成し、電子部品（１００、２０２）の少なくとも一部、特にその角および縁を取り囲むことを特徴とする請求項１または２に記載の電池。
【請求項４】
電子部品（１００、２０２）が硬化したプラスチック部品（１０２）を実質的に含み、その中に、前記電池の外側の接触面（１０１、２０４）および場合により少なくとも1つの電子回路（１０３）が埋め込まれていることを特徴とする先行請求項の一項に記載の電池。
【請求項５】
少なくとも1つの電子回路（１０３）が保護回路であることを特徴とする先行請求項の一項に記載の電池。
【請求項６】
セルスタック（２０１）の少なくとも１つの個別のセルがリチウムイオンセルまたはリチウムポリマーセルであることを特徴とする先行請求項の一項に記載の電池。
【請求項７】
セルスタック（２０１）のセルハウジングがフィルムハウジングであることを特徴とする先行請求項の一項に記載の電池。
【請求項８】
電池、特に先行請求項の一項に記載の電池（２００）の製造方法であって、
少なくとも1つの個別のセルを含むセルスタック（２０１）、および電子部品（１００、２０２）であって、その中に電池の外側の接触面（１０１、２０４）も少なくとも1つの電子回路（１０３）に加えて一体化されている電子部品（１００、２０２）が、射出成型金型内に配置され、残っている自由空間を液体のプラスチック化合物で充填し、次いでプラスチック化合物を硬化する製造方法。
【請求項９】
前記射出成型金型の中に配置される前に、セルスタック（２０１）および電子部品（１００、２０２）が、適切な導電体（２０５ａ、２０５ｂ）によって互いに接続されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記プラスチック化合物として、熱可塑性ホットメルト接着剤、好ましくはポリアミド系のホットメルト接着剤が用いられることを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記プラスチック化合物および場合により前記射出成型金型も、前記充填操作の前に、150℃と280℃の間の温度、特に好ましくは、190℃と230℃の間の温度に加熱されることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも部分的に、好ましくは完全に、接触面（１０１、２０４）に前記液体プラスチック化合物がないような方法で、電子部品（１００、２０２）が前記射出成型金型内に配置される請求項８〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池に関し、特に、例えば携帯電話や他の携帯機器に使用されるような、再充電可能な電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような電池は、しばしば電源函とも言われるが、一般に、好ましくはセルハウジングの中に積層形態または巻形態に配置される、1以上の個別のセルを含むセルスタックを常に含む。さらなる要素は、一般的には、特に保護回路および種々の導電体等の電子部品であり、セルスタックおよび電子部品を互いに接触させる。電気エネルギーは、一般的に、金属接触面を通して供給または引き出されるが、金属接触面は、電池の外側の1つの上に位置する。このような接触面は、プラスチックのハウジング中に組み込むことができ、同様に、その中に、例えば、セルスタックおよび上記の電子部品および導電体を配置し得る。ハウジング内部に残っている空洞は、例えば射出成形により容易に充填し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、このようなハウジングを有する電池を製造する際に包含される、多数の個別の工程のため（セルスタックおよび電子回路等の多数の個別の部品をハウジング中に挿入すること、および前記の部品を互いにおよびハウジングに組み込まれる外側の接触面と接触させること）、しばしば製造に関する問題がある。従って、製造工程を簡略化し、それにより迅速化もし得る、技術的解決策を見つけるための試みがなされてきた。目的は、製造結果として、品質の低下が全くなく、単位原価が低下した電池を提供することであった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的は、請求項１の特徴を有する電池、および請求項８の特徴を有する方法によって達成される。本発明による電池の好ましい態様は、従属項２〜７に与えられる。本発明による方法の好ましい態様は、従属項９〜１２に与えられる。全ての請求項の文言は、参照することによりここで本明細書に組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】一体化された外側の接触面と一体化された電子回路とを有する、本発明により挿入され得る電子部品の1つの態様を示す。
【図２】本発明による電池の1つの好ましい態様を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明による電池は、複数の分離した個別の部品、即ち、セルハウジング中に少なくとも1つの個別のセルを含むセルスタック、電子部品、およびセルスタックと電子部品の間の導電体を含むが、導電体は前記セルスタックと電子部品を互いに接触させるために使用される。さらに、本発明による電池は射出成型部品を含み、これは同時に複数の機能を有する。第一に、セルスタックと電子部品の間の導電体を保護・固定するが、導電体は実質的に完全に射出成型部品に埋め込まれる。この場合、前記の射出成型部品は、形状が合致するようにセルスタックおよび電子部品の両者に接続し、前記セルスタックと前記電子部品を互いに結合する。この場合は特に、電子部品はそれ自身、電池の外側の接触面もまた少なくとも1つの電子回路に加えて部品中に一体化されるという事実によって特徴付けられる。従って、電子回路および外側の接触面は、電池の製造中に一工程で構築し得る。それらは両者とも、同一の部品の1つの要素である。
【０００７】
本発明による電池内では、当然常に、電子部品は、接触面が電池の外側上に沿い、その結果、電流が外部負荷によってそこに引き出され得るように配置される。
【０００８】
射出成型部品は、単に、セルスタックと電子部品の間の中間部品の形状であり得、前記のセルスタックと電子部品を接着によって互いに接続し得る。しかし、好ましくは、加えて、または代わりに、前記の射出成型部品は、2つの部品の間の固定された機械的結合要素を形成する。
【０００９】
例えば、好ましい態様における本発明による電池の射出成型部品は、フレームまたはハウジングの形状であり得るが、これはセルスタックの少なくとも一部、特にその角および縁を取り囲む。同時にまたはこの代替として、本発明による電池の射出成型部品がフレームまたはハウジングの形状であることが好ましい場合があり、これは電子部品の少なくとも一部、特に角および縁を取り囲む。どちらも当てはまる場合、射出成型部品は、セルスタックおよび電子部品がその中に強固に固定されるフレームまたはハウジングを形成する。特に、これら2つの部品は、その後は、射出成型部品を損傷するか破壊しない限り、もはや互いに分離できない。
【００１０】
さらに好ましい態様において、射出成型部品は、セルスタックおよび／または電子部品の角および縁のみを取り囲むだけではなく、前記のセルスタックおよび／または電子部品を実質的に完全に取り囲む（電池の外側の接触面を除く）。その後、電池の全ての部品を取り囲む、真のハウジングが形成される。
【００１１】
好ましい態様において、電子部品は、一方で、硬化したプラスチック部品を実質的に含み得るが、その中に、電池の外側の接触面および場合により少なくとも1つの電子回路および／または導電体が、少なくとも1つの回路と外側の接触面および／またはセルスタックとの間に、少なくとも部分的に埋め込まれる。しかし、電子部品もまた複合体であってもよく、そこでは電子回路部品は、例えば接着によって、外側の接触面を埋め込んだ硬化したプラスチック部品にしっかり固定される。接触面とセルスタックが部品の一部であり、それ故に同一工程において構築され得ることは非常に重要である。
【００１２】
少なくとも1つの電子回路は、特に好ましくは保護回路であり、好ましくは放電および特にまた充電操作もモニターおよび制御され得る保護回路である。従って、例えば、再充電可能な電池を充電する場合には、電池が過充電されて臨界状態に達しないように、注意を払うことが必要である。場合により、充電操作は中断する必要があり、電子保護回路によって実行され得る機能を要する。
【００１３】
この目的のため、本発明による電池は、さらにまた、さらなる融合手段、例えば可融結合も有し得る。好適な融合手段は当業者に知られており、本明細書の文脈においてさらに詳細に説明する必要はない。
【００１４】
既に文頭に示した通り、本発明による電池は、好ましい態様において、再充電可能な電池である。特に好ましくは、電池はリチウムイオン電池またはリチウムポリマー電池である。好ましい態様では、それに応じて少なくとも1つのリチウム挿入電極を有する。
【００１５】
セルスタックの中の少なくとも1つの個別のセルは、一般的に、電極／セパレータ複合体の形態であり、ここで電極は平らなセパレータ、特にセパレータフィルムに適用される。複数の個別のセルは、セルスタックの内部に、例えば積み重ねた形態で配置し得る。しかし、既に冒頭に記した通り、原理上、電極がセパレータと共に、例えばらせん状に巻かれることも可能である。両者の場合において、湿気および他の環境の影響から保護する為に、個別のセルは防水ハウジングによって取り囲まれていることが好ましい。好ましくは、ハウジング材料として、薄いフィルム、特にアルミニウム複合フィルム（内側に絶縁層を有する）等の複合フィルムが使用される。セルスタックのセルハウジングは、それに対応して、好ましくはフィルムハウジングである。
【００１６】
電気エネルギーを引き出し、出力するために、少なくとも1つの個別のセルは、好ましくは電流コレクターを備えるが、場合により同一の極性のコレクターはまとめられて（セルスタックが複数の個別のセルを含む場合）、アレスタに連結し、アレスタはセルハウジングから排出される。適宜、これらのアレスタは、セルスタックおよび電子部品の間に導電体も形成するか、または少なくともそこに導電的に接続する。
【００１７】
既に記した通り、本発明による電池を製造する場合、少なくとも1つの電子回路と外側接触面が一工程で構築され得る。その結果、本発明による電池は、非常に単純な設計となる。第一に、このことは、本発明による電池の製造に関して重要な利点を有し、即ち、互いに接続し、固定するために必要な個別の部品がより少ない。それに対応して、本発明による電池の製造方法もまた、本発明の主題である。
【００１８】
本発明による方法においては、セルハウジング内に少なくとも1つの個別のセルを含むセルスタック（セルスタックおよびその部品の可能な態様に関して、上記の説明を参照する）および上述の態様を有する電子部品（上述のように、一体化した電子回路および電池の一体化した外側接触面を有する）が、射出成型金型内に配置される。次に、部品間に残っている自由空間を液体のプラスチック化合物で満たす。その後、これを硬化する（またはプラスチック化合物を硬化するまで放置する）。
【００１９】
知られている先行技術と比較して、この方法では、射出成型金型の中に挿入される必要がある部品がより少ないので、手順が非常に単純化され、サイクル時間の長さを著しく減じることが可能になる。
【００２０】
液体のプラスチック化合物を射出成型金型に挿入する前に、射出成型金型の中に配置された個別の部品は、要すれば、導電体によって互いに接続される。これは、好ましくは、部品を射出成型金型の中に配置する前に実施する。
【００２１】
特に好ましいものは、熱可塑性ホットメルト接着剤のプラスチック化合物としての使用である。ポリアミド系のホットメルト接着剤は、特に好適であることが判っている。
【００２２】
プラスチック化合物を射出成型金型中に導入する前に、プラスチック化合物および場合により射出成型金型も、特に150℃と280℃の間の温度に加熱する。特に好ましくは、190℃と230℃の間の範囲内の温度である。それに対応して、特に、前記の温度範囲で液化し得るホットメルト接着剤を使用する。
【００２３】
射出成型金型内において、射出成型によって接続する部品は製造する電池内の所望の位置に対応して配置する。この場合、電子部品の配置は、電池の、そこで一体化された接触面を、鋳造中に液体プラスチック化合物で覆うことを当然意図していないので、特に重要である。従って、電子部品は、好ましくは接触面には少なくとも部分的に液体プラスチック化合物がないような方法で、射出成型金型内に配置される。これは、特に、接触面を有する電子部品を射出成型金型の内壁に押し付けた結果、接触面と射出成型金型の表面との間に液体プラスチック化合物が通過し得る空間が残らないという事実により行われる。
【００２４】
好ましい態様において、上述した通り、セルスタックは、液体プラスチック化合物が少なくともその角と縁を取り囲むような方法で、特に、フレームまたはハウジング形態の射出成型部品が製造され得るような方法で、配置される。
【００２５】
本発明のこの特徴およびさらなる特徴を、好ましい態様に関連する以下の記載を参照して、さらに詳細に説明する。記載された好ましい態様において、本発明の個々の特徴は、それぞれの場合で個別に、または1以上を互いに組み合わせて実施される。記載した好ましい態様は、単に、説明および本発明のより良い理解の提供に貢献するものであって、決して制限的に理解すべきではない。
【００２６】
図面において：
図１は、一体化された外側の接触面と一体化された電子回路とを有する、本発明により挿入され得る電子部品の1つの態様を示す。
【００２７】
図２は、本発明による電池の1つの好ましい態様を示す。
【００２８】
図１は、本発明により挿入され得る、電子部品100の1つの好ましい態様を図示する。この図は、硬化したプラスチック102を含むプラスチック部品に組み込まれている外側の接触面101を示す。電子保護回路103（図示せず）は、プラスチック部品に固定して接続されているが、プラスチック部品102の後側に配置されるか、そこに組み込まれる。導電体（同様に図示せず）の接触点もまた、それを経由して保護回路103および外側の接触面101が本発明による電池のセルスタックに接続し得ることから、好ましくはプラスチック部品の後側に位置する。本発明では、接触が保護回路103と外側の接触面101の間になされること、またはそれらが正確に電子部品100の内部（または前記の電子部品上）に位置することは必須ではない。保護回路103および外側の接触面101が電子部品100において一体化し、即ち、両者は1つの、かつ同一の部品の一部であり、その結果、それらは電池の製造の間にワンステップで構築され得ることが第一に重要である。接触104は試験接触であり、本明細書に記載した本発明に関して重要ではない。
【００２９】
電子部品100のプラスチック本体102は、実質的に長方形の成型品の形状である。全部で8つの実質的に三角形の突起105が前記の長方形の成型品の長手方向の面上に見られる。前記の突起は、部品100を射出成型金型内に正確に位置決めできるように、位置決め手段として働く。外側の接触面101は、例えば真空により、射出成型金型の内壁に押し付け得る。しかし、好ましくは、部品100は、機械的ホルダー内の射出成型金型において、接触面が加圧下で内壁にもたれるように固定される。これは、例えば、射出成型金型の内壁に近接して配置される細いピンによって実施し得るが、その結果、電子部品100は、前記のピンと内壁の間に固定し得る。同時に、接触圧力板により接触面に圧力をかけ得る。
【００３０】
図２は、本発明による電池200の略図を示す。この図は、第一に、セルスタック201、一体化した電子回路（図示せず）および電池の一体化した外側の接触面204を有する図１に示した電子部品202、および射出成型部品203を示すが、203は電子部品およびセルスタックに形状が合うように接続する。セルスタック201および電子部品202は、導電体205aおよび205bを通して、電気的に接続される。この場合、射出成型部品203は、セルスタック201の縁の全て、または側と角の全てを取り囲んで、一種のフレームを形成するが、ここにセルスタック201が固定される。さらに、電子部品202は、射出成型部品に実質的に完全に組み込まれる。射出成型部品203は、電子部品202の表面にコーティングを形成し、このコーティングは実質的に完全に電子部品202を取り囲む（そのため、点線で示すが、実質的に完全に射出成型部品203に組み込まれる）。外側の接触面204および試験接触206のみが（これらは本発明に重要ではなく、既に記した）覆われずにいる。
【００３１】
従って、射出成型部品203は、多数の機能を果たす。第一に、セルスタック201と電子部品202の間の空いている空間全てを満たし、従ってこれら2つの部品の間の導電体205aおよび205bをも取り囲む。さらに、上記の個別の部品を含む複合体全体に機械的安定性を与え、その個別の部品を一緒に保持する、構造強化要素の機能を果たす。先ず一種のフレームを形成するが、そこでセルスタック201は固定され、第二に電子部品202のハウジングを形成し、このハウジングは電子部品を実質的に完全に取り囲む。
【００３２】
角207および208に描かれる切り欠きは位置決め用補助具（本発明に必須ではない）であり、電池の機器への挿入を容易にし得る。また、図１で既に示した三角形の突起209も図示する。
【００３３】
射出成型部品203は、上記の通り、特に、ポリアミド系のホットメルト接着剤より製造し得る。例えば、デュッセルドルフのヘンケル(Henkel) KgaA社のホットメルト接着剤「マクロメルト(Macromelt) 6832 S」が特に好適であることが判っている。
【図１】
2012516008.tif 000003
【図２】
2012516008.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月18日(2011.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルハウジング中に少なくとも1つの個別のセルを含むセルスタック（２０１）、電子部品（１００、２０２）、セルスタック（２０１）と電子部品（１００、２０２）との間の導電体（２０５ａ、２０５ｂ）、および射出成型部品（２０３）を含む電池（２００）であって、前記射出成型部品は実質的に完全に導電体を取り囲み、形状が合致するようにセルスタック（２０１）および電子部品（１００、２０２）の両者に接続し、前記セルスタックと前記電子部品を互いに結合し、電子部品（１００、２０２）が硬化したプラスチック部品（１０２）から実質的になり、その中に、前記電池の外側の接触面（１０１、２０４）および少なくとも1つの電子回路（１０３）が埋め込まれている電池。
【請求項２】
射出成型部品（２０３）がフレームまたはハウジングを形成し、セルスタック（２０１）の少なくとも一部、特にその角および縁を取り囲むことを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】
射出成型部品（２０３）がフレームまたはハウジングを形成し、電子部品（１００、２０２）の少なくとも一部、特にその角および縁を取り囲むことを特徴とする請求項１または２に記載の電池。
【請求項４】
少なくとも1つの電子回路（１０３）が保護回路であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池。
【請求項５】
セルスタック（２０１）の少なくとも１つの個別のセルがリチウムイオンセルまたはリチウムポリマーセルであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池。
【請求項６】
セルスタック（２０１）のセルハウジングがフィルムハウジングであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電池（２００）の製造方法であって、
少なくとも1つの個別のセルを含むセルスタック（２０１）、および電子部品（１００、２０２）であって、プラスチック部品（１０２）から実質的になり、その中に、前記電池の外側の接触面（１０１、２０４）および少なくとも1つの電子回路（１０３）が埋め込まれている電子部品（１００、２０２）が、射出成型金型内に配置され、残っている自由空間を液体のプラスチック化合物で充填し、次いでプラスチック化合物を硬化する製造方法。
【請求項８】
前記射出成型金型の中に配置される前に、セルスタック（２０１）および電子部品（１００、２０２）が、適切な導電体（２０５ａ、２０５ｂ）によって互いに接続されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記プラスチック化合物として、熱可塑性ホットメルト接着剤が用いられることを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記プラスチック化合物が、前記充填操作の前に、150℃と280℃の間の温度に加熱されることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも部分的に、接触面（１０１、２０４）に前記液体プラスチック化合物がないような方法で、電子部品（１００、２０２）が前記射出成型金型内に配置される請求項７〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
2012516008.tif 000005
2012516008.tif 000006
2012516008.tif 000007
2012516008.tif 000008