JP5084301B2

JP5084301B2 - パック電池

Info

Publication number: JP5084301B2
Application number: JP2007049964A
Authority: JP
Inventors: 修稲岡; 卓也松田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2027-02-28
Also published as: JP2008218017A

Description

本発明は、幅よりも薄い角形電池を外装ケースに収納しているパック電池に関する。

角形電池のパック電池は、種々の携帯用の電気機器に装着されて便利に使用される。とくに、携帯電話やＰＤＡ等のように、全体を薄くする必要がある電気機器に最適な形状である。この形状のパック電池を軽くて薄くするために、角形電池の片面のみを表面プレートでカバーする外装ケースに入れる構造のものが開発されている。（特許文献１参照）

特許文献１のパック電池は、図１に示すように、電池コア９０を入れる外装ケース９１を、表面プレート９２の周囲に周壁９３を設けた構造としている。さらに、このパック電池は、外装ケース９１のひとつの周壁９３にひさし９４を設けて内側に挿入溝部９５を設け、この挿入溝部９５に電池コア９０の挿入部９６を入れて定位置に配置している。

さらに、パック電池は、電気機器に特定の姿勢でセットできるように、また、できるかぎり無駄なスペースを設けないことから、外周の一辺に段差を設ける形状のものが開発されている。（特許文献２及び３参照）
特開２００６−１６４５５９号公報特開２００４−１８５８１９号公報特開２００４−６３３８３号公報

これらのパック電池は、出力端子を設けている部分に段差を設けているので、電気機器にセットされる姿勢を特定して、逆装着を防止できる特徴がある。しかしながら、外装ケースの内側に段差部ができることから、電池コアを外装ケースにスムーズに挿入できない。それは、図２に示すように、電池コア８０が段差部８２によって外装ケース８１の内面に突出する段差凸部８３に衝突してスムーズに挿入できないからである。また、段差部８２のあるプラスチック製の外装ケース８１は、段差部８２を薄く成形して十分な強度を実現することが難しい欠点もある。

本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、段差のある外装ケースに電池コアをスムーズに挿入して能率よく組み立てできると共に、外装ケースをプラスチックで薄く成形しながら外装ケースの段差部を強靱な構造にできるパック電池を提供することにある。

本発明のパック電池は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
パック電池は、角形電池２に出力端子６を接続してなる電池コア２０を外装ケース１に収納している。外装ケース１はプラスチック製で、角形電池２の平坦面２ａをカバーする四角形の表面プレート１０の周囲に沿って、電池コア２０の外周をカバーする第１、第２、第３及び第４の周壁１１を一体的に成形して設けており、表面プレート１０と周壁１１とからなる箱形の外装ケース１に電池コア２０を収納している。さらに、外装ケース１の第１の周壁１１Ａは、表面プレート１０と反対側の側縁に沿ってひさし１３を設けて、内側を電池コア２０の挿入溝部１４としている。さらにまた、外装ケース１の表面プレート１０は、第１の周壁１１Ａとの連結部に沿って、挿入溝部１４の内側に突出する段差凸部１５を設けている。外装ケース１の挿入溝部１４に挿入される電池コア２０は、挿入溝部１４に案内される挿入部２１に、段差凸部１５を案内する嵌着凹部２２を設けている。外装ケース１の表面プレート１０の内面に、段差凸部１５に向かって登り勾配の誘い込みリブ２３をプラスチック製の外装ケース１に一体的に成形して設けており、この誘い込みリブ２３に沿って電池コア２０の挿入部２１を挿入溝部１４に案内している。

本発明の請求項２のパック電池は、請求項１の構成に加えて、電池コア２０が、挿入溝部１４に案内される挿入部２１の外周面に出力端子６を固定しており、この出力端子６を外装ケース１の外部に表出する電極窓１７を第１の周壁１１Ａに開口している。

本発明の請求項３のパック電池は、請求項１の構成に加えて、電池コア２０が、誘い込みリブ２３を嵌着して位置ずれを防止する位置ずれ防止凹部１６を有し、この位置ずれ防止凹部１６に誘い込みリブ２３を案内して、誘い込みリブ２３で電池コア２０の位置ずれを阻止している。

本発明のパック電池は、段差のある外装ケース内に電池コアをスムーズに挿入して、能率よく組み立てできる特徴がある。それは、本発明のパック電池が、外装ケースの表面プレートに、その第１の周壁との連結部に沿って段差凸部を設けると共に、この表面プレートの内面には、段差凸部に向かって登り勾配の誘い込みリブを設けているからである。この外装ケースは、表面プレートの内面に設けている誘い込みリブに沿って、電池コアの挿入部を挿入溝部に案内できる。このため、電池コアの角部を表面プレートの段差凸部に衝突させることなく、誘い込みリブでもってスムーズに定位置に挿入できる。

また、本発明のパック電池は、外装ケースをプラスチックで薄く成形しながら外装ケースの段差部を強靱な構造にできる特徴も実現できる。それは、表面プレートの内面に、段差凸部に向かって登り勾配の誘い込みリブをプラスチック製の外装ケースに一体的に成形して設けているからである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

本発明の一実施例のパック電池を図３ないし図９に示す。図３と図４はパック電池を外装ケース１の表面プレート１０側から見た斜視図、図５は外装ケース１に絶縁シート３を付着したパック電池の斜視図、図６はパック電池を電気機器３０にセットした状態を示す断面図、図７は外装ケース１に電池コア２０を挿入する状態を示す斜視図、図８と図９は電池コア２０を上下から見た斜視図を示している。これらの図に示すパック電池は、角形電池２と、この角形電池２の正負の電極を外部に取り出す出力端子６とを備える電池コア２０を外装ケース１に収納している。角形電池２は、厚さ（ｔ）が幅（Ｗ）よりも薄く、外周の形状を四角形とする二次電池である。本明細書において、角形電池の外周とは、角形電池の最大面である表裏面の外周を意味するものとする。また、角形電池の平坦面とは、図８と図９において上下方向である厚さ方向から見える面であって、図９において、幅（Ｗ）と長さ（Ｌ）とで構成される最大面とする。

角形電池２は、リチウムイオン電池、又はポリマー電池である。ポリマー電池はリチウムポリマー電池である。ただ、本発明は、角形電池をリチウムイオン電池やポリマー電池に特定しない。角形電池には、これ等の電池以外の電池、たとえばニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池とすることもできる。

外装ケース１は、全体をプラスチックで一体的に成形して製作される。プラスチックには、たとえば、ポリカーボネート樹脂を使用する。この外装ケース１は、板厚を０．３ｍｍとして、パック電池の小型化を図ることができる。ただし、外装ケースのプラスチックは、ガラス繊維やカーボン繊維等の繊維を埋設して補強しているプラスチック、たとえばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）を使用することもできる。ＰＰＳは、極めて優れた強度を有する。また、ＰＰＳは、繊維で補強して衝撃強度も向上できる。さらに、ＰＰＳは、難燃性に優れているので、例えば、外装ケースの材質にＰＰＳを使用した場合、板厚を０．４ｍｍまで薄くしても、ＵＬ規格等で定められている難燃性に関する基準を満たすことができる。したがって、ＰＰＳは、ＵＬ規格を必要とする特殊な用途のパック電池に使用して、難燃性を保ちながら外装ケースを薄くして、パック電池の小型化を図ることができる。

角形電池２は、電池コア２０の状態に組み立てられて外装ケース１に収納される。電池コア２０は、角形電池２に、基板ホルダー５を介して回路基板４を定位置に連結している。回路基板４は出力端子６を固定している。出力端子６は、外装ケース１の第１の周壁１１Ａに開口している電極窓１７から外部に表出される。

電池コア２０は、回路基板４と角形電池２との間に基板ホルダー５を配置している。基板ホルダー５は、プラスチック等の絶縁材を一体的に成形したものである。回路基板４は、表面に出力端子６を固定している。また、回路基板４は電池の保護回路（図示せず）を実装している。保護回路は、角形電池２の過電流を保護する回路やＰＴＣ、あるいは角形電池２の過充電や過放電を防止する回路である。図のパック電池は、保護素子７であるＰＴＣを一方の接続リード８として、回路基板４を角形電池２に接続している。ただ、ＰＴＣや温度ヒューズ等の保護素子を回路基板に実装して、回路基板の両端をリード板で角形電池に連結することもできる。また、パック電池は、保護素子をＰＴＣに代わって温度ヒューズとし、一方の接続リードを温度ヒューズとして、回路基板を角形電池に連結することもできる。

基板ホルダー５は、回路基板４と角形電池２とに挟着されて、定位置に配置される。基板ホルダー５は、図１０と図１１の断面図に示すように、一方の面に回路基板４を連結して、他方の面に角形電池２を連結している。基板ホルダー５は、回路基板４を嵌着構造として定位置に連結する。また、角形電池２の湾曲面を案内する凹部２４を設けて、角形電池２の定位置に連結される。

回路基板４は、角形電池２の正負の電極に接続される一対の接続リード８、９を介して角形電池２に連結される。接続リード８は、保護素子７を介して角形電池２の一方の電極に接続される。この電池コア２０は、保護素子７を接続リード８として、回路基板４を角形電池２に連結できる。

凸部電極２Ｂに接続される接続リード８は、封口板（図示せず）から絶縁される。封口板と凸部電極２Ｂとが異なる電極となるからである。角形電池２であるリチウムイオン二次電池は、凸部電極２Ｂを負極、封口板と外装缶２Ａを正極としている。角形電池２の外装缶２Ａは、金属ケースである。図の電池コア２０は、凸部電極２Ｂに接続される接続リード８を保護素子７とするので、凸部電極２Ｂに接続される接続リード８である保護素子７と封口板との間に絶縁板２５を配設して、接続リード８と封口板とを絶縁している。絶縁板２５は接着され、あるいは両面接着テープを介して角形電池２の端面に固定されて、凸部電極２Ｂに接続される接続リード８を封口板から絶縁する。絶縁板は、プラスチック製の基板ホルダーに一体成形することもできる。接続リード８、９は、抵抗スポット溶接やレーザー溶接して角形電池２の電極に接続される。また、抵抗スポット溶接やレーザー溶接し、あるいは半田付けして回路基板４に接続される。

電池コア２０は、図１０ないし図１２の断面図に示すように、回路基板２の幅を角形電池２の厚さよりも狭くして嵌着凹部２２を設けている。これらの図において、電池コア２０は、外装ケース１の挿入溝部１４に案内される挿入部２１の下面に嵌着凹部２２を設けている。外装ケース１は、第１の周壁１１Ａの内側に電池コア２０の挿入部２１を案内する挿入溝部１４を設けている。電池コア２０の嵌着凹部２２は、外装ケース１の内面に設けている段差凸部１５を配置する。これらの図において、電池コア２０は、回路基板４を角形電池２の中心よりも上方に配置して、挿入部２１の下面に嵌着凹部２２を設けている。図の電池コア２０は基板ホルダー５に嵌着凹部２２を設けている。嵌着凹部２２を設けている基板ホルダー５を図８ないし図１２に示している。これらの図の電池コア２０は、外装ケース１の挿入溝部１４に挿入される挿入部２１を設けて、挿入部２１の先端面に回路基板４を配置している。電池コア２０の挿入部２１は、図１０ないし図１２の断面図において、角形電池２の上下の中央から上方にずれて配設されて、挿入部２１の下方に嵌着凹部２２を設けている。図８と図９は、図１０ないし図１２の断面図の上下を反転した斜視図であるから、図８と図９において、嵌着凹部２２は挿入部２１の上方に位置する。

回路基板４は、基板ホルダー５に嵌着構造で連結されて定位置に配置される。図に示す回路基板４と基板ホルダー５の嵌着構造は、基板ホルダー５の側縁に複数の位置決凸部５Ａを設けると共に、この位置決凸部５Ａを嵌入する位置決凹部４Ａを回路基板４の側縁に設けて、この位置決凸部５Ａと位置決凹部４Ａを嵌着させる状態で配置して、回路基板４を基板ホルダー５の定位置に連結する。図の基板ホルダー５は、回路基板４の四隅と側面に位置して位置決凸部５Ａを設けており、回路基板４の四隅と側面に設けた位置決凹部４Ａに位置決凸部５Ａを嵌入させて回路基板４の縦横方向を位置決めしている。さらに、回路基板４は、両端に連結している接続リード８、９を介して、基板ホルダー５から外れないように連結している。ただ、回路基板と基板ホルダーは、他の嵌合構造や係止構造で互いに定位置に連結することもできる。たとえば、回路基板と基板ホルダーの嵌着構造は、図示しないが、基板ホルダーの一方の側縁に沿って位置決壁を設けると共に、中央部分には垂直方向に突出して位置決凸部を設け、この位置決壁と位置決凸部に回路基板を当接させる状態で配置して、回路基板を基板ホルダーの定位置に連結することもできる。

回路基板４は、基板ホルダー５の定位置に連結される状態で、接続リード８、９を介して角形電池２に連結される。回路基板４が角形電池２に連結されると、基板ホルダー５は回路基板４と角形電池２に挟着されて、定位置に配置される。以上の電池コア２０は、基板ホルダー５と回路基板４とを互いに定位置に連結して、接続リード８、９を介して回路基板４を角形電池２に連結するので、回路基板４と基板ホルダー５と角形電池２を互いに相対位置がずれないように連結できる。

外装ケース１はプラスチック製で、角形電池２の片面をカバーする四角形の表面プレート１０の周囲に、電池コア２０の外周を囲む四角形の周壁１１を一体的に成形して設けている。外装ケース１は、表面プレート１０と周壁１１とで箱形となり、この外装ケース１に電池コア２０を収納している。表面プレート１０は、電池コア２０の角形電池２の片方の平坦面２ａをカバーする。外装ケース１は、電池コア２０の角形電池２の表裏の平坦面２ａをカバーしない。表面プレート１０でカバーされない平坦面２ａは、周壁１１の開口部１２にあって、絶縁シート３でカバーされる。

四角形の周壁１１は、第１、第２、第３及び第４の周壁からなる４つの辺で構成される。４つの辺のひとつであるは第１の周壁１１Ａには電極窓１７を設けている。電極窓１７は、パック電池の出力端子６を外部に表出させる。したがって、電極窓１７の内側には出力端子６を配設する。出力端子６は回路基板４に固定されて、電極窓１７の内側に配置される。

第１の周壁１１Ａは、ひさし１３を一体的に成形して設けている。ひさし１３は、表面プレート１０を連結して設けている側縁の反対側の側縁、図７において上縁に沿って設けられる。第１の周壁１１Ａは、ひさし１３と表面プレート１０によって、その内側に挿入溝部１４を設けている。挿入溝部１４に電池コア２０の挿入部２１を入れて、電池コア２０を外装ケース１の定位置に配置している。ひさし１３の内側面は、電池コア２０の挿入部２１の表面に沿う形状としている。

さらに、外装ケース１の表面プレート１０は、第１の周壁１１Ａとの連結部に沿って、挿入溝部１４の内側に突出する段差凸部１５を設けている。この段差凸部１５は、電池コア２０の嵌着凹部２２に嵌入される形状に成形される。さらにまた、表面プレート１０の内面には、図７の斜視図に示すように、段差凸部１５に向かって登り勾配の誘い込みリブ２３を設けている。この誘い込みリブ２３は、プラスチック製の外装ケース１に一体的に成形して設けられる。この外装ケース１は、図１０に示すように、誘い込みリブ２３に沿って電池コア２０の挿入部２１を挿入溝部１４に案内する。外装ケース１は、好ましくは複数列の誘い込みリブ２３を平行に配設する。図７の外装ケース１は、３列の誘い込みリブ２３を、段差凸部１５の両側部分と中央部分に設けている。さらに、誘い込みリブ２３は、電池コア２０をスムーズに挿入溝部１４に案内できるように、表面プレート１０に対する傾斜角αを、たとえば４５度よりも小さくする。ただ、誘い込みリブ２３の傾斜角αを小さくすると、誘い込みリブが長くなるので、傾斜角αは、好ましくは１５度ないし４５度、より好ましくは３０度ないし４５度とする。段差凸部１５に向かって設けられる誘い込みリブ２３は、段差凸部１５との境界で段差凸部１５の高さに等しくする。電池コア２０は、誘い込みリブ２３に沿って挿入部２１を挿入溝部１４に入れて、外装ケース１の定位置に配置される。外装ケース１に配置された電池コア２０は、回路基板４を定位置に配置して、回路基板４の出力端子６を電極窓１７の内側の定位置に配置する。

図８と図９に示す電池コア２０は、外装ケース１の定位置に配置される状態で、誘い込みリブ２３を嵌入する部分に位置ずれ防止凹部１６を設けている。この位置ずれ防止凹部１６に誘い込みリブ２３を案内して、誘い込みリブ２３でもって電池コア２０の位置ずれが阻止される。図１３は、電池コア２０を外装ケース１の定位置に配置する状態で、位置ずれ防止凹部１６に誘い込みリブ２３を案内する状態を示す断面図である。この図に示すように、誘い込みリブ２３が位置ずれ防止凹部１６に案内されて、電池コア２０の外装ケース１に対する横ずれが阻止される。電池コア２０の横ずれに対して、誘い込みリブ２３が位置ずれ防止凹部１６の内面に当接して、横ずれが阻止されるからである。図１１は、位置ずれ防止凹部１６に誘い込みリブ２３を案内する状態を示している。

パック電池は、電池コア２０の挿入部２１を第１の周壁１１Ａの挿入溝部１４に入れて、電池コア２０を外装ケース１の定位置に配置する。図１１と図１２に示す外装ケース１は、ひさし１３の幅を、基板ホルダー５で設けられる電池コア２０の挿入部２１を挿入できる幅としている。これらの図のパック電池は、ひさし１３の外側面に絶縁シート３を付着する凹部面１８を設けて、この凹部面１８に接着する絶縁シート３を電池コア２０の表面に接着している。ひさし１３の凹部面１８は、外装ケース１に収納される電池コア２０の角形電池２の平坦面２ａと同一面にあって、絶縁シート３を平面状に接着している。

パック電池は、外装ケース１に電池コア２０を入れた状態で、ラベル等の絶縁シート３を付着して、周壁１１の開口部１２を閉塞する。絶縁シート３は、角形電池２の片面と外装ケース１とに接着される。パック電池は、絶縁シート３を、外装ケース１の周壁１１の４辺に接着し、さらに、図５のパック電池は、絶縁シート３の一部を突出させて、パック電池を電気機器３０から脱着するつまみ３Ａとしている。

絶縁シート３は、可撓性のあるプラスチックシートやラベルである。この絶縁シート３は、接着材を介して角形電池２と外装ケース１に接着され、あるいは粘着層を介して接着される。

さらに、外装ケース１の周壁１１内に入れられる角形電池２は、表面プレート１０の内面に接着剤で接着し、あるいは両面接着テープで接着して固定することができる。接着剤や両面接着テープは、角形電池２の第１の周壁１１Ａの反対側の端部、あるいは角形電池２の周縁部を表面プレート１０の内面に接着し、または全面を表面プレート１０に接着する。

本出願人が先に出願したパック電池の分解斜視図である。従来のパック電池の外装ケースに電池コアを挿入する状態を示す拡大断面図である。本発明の一実施例にかかるパック電池を外装ケースの表面プレート側から見た斜視図である。図３に示すパック電池の背面斜視図である。図３に示すパック電池の外装ケースに絶縁シートを付着した状態を示す斜視図である。図５に示すパック電池を電気機器にセットした状態を示す断面図である。外装ケースに電池コアを挿入する状態を示す斜視図である。電池コアの斜視図である。図８に示す電池コアを上下左右反転した斜視図である。外装ケースに電池コアを挿入する状態を示す拡大断面図であって、図７のＡ−Ａ線断面に相当する図である。外装ケースに電池コアを挿入した状態を示す拡大断面図であって、図７のＡ−Ａ線断面に相当する図である。外装ケースに電池コアを挿入した状態を示す拡大断面図であって、図７のＢ−Ｂ線断面に相当する図である。位置ずれ防止凹部に誘い込みリブを案内する状態を示す断面図である。

符号の説明

１…外装ケース
２…角形電池２Ａ…外装缶２Ｂ…凸部電極
２ａ…平坦面
３…絶縁シート３Ａ…つまみ
４…回路基板４Ａ…位置決凹部
５…基板ホルダー５Ａ…位置決凸部
６…出力端子
７…保護素子
８…接続リード
９…接続リード
１０…表面プレート
１１…周壁１１Ａ…第１の周壁
１２…開口部
１３…ひさし
１４…挿入溝部
１５…段差凸部
１６…位置ずれ防止凹部
１７…電極窓
１８…凹部面
２０…電池コア
２１…挿入部
２２…嵌着凹部
２３…誘い込みリブ
２４…凹部
２５…絶縁板
３０…電気機器
８０…電池コア
８１…外装ケース
８２…段差部
８３…段差凸部
９０…電池コア
９１…外装ケース
９２…表面プレート
９３…周壁
９４…ひさし
９５…挿入溝部
９６…挿入部

Claims

角形電池(2)に出力端子(6)を接続してなる電池コア(20)を外装ケース(1)に収納しているパック電池であって、
外装ケース(1)はプラスチック製で、角形電池(2)の平坦面(2a)をカバーする四角形の表面プレート(10)の周囲に沿って、電池コア(20)の外周をカバーする第１、第２、第３及び第４の周壁(11)を一体的に成形して設けており、表面プレート(10)と周壁(11)とからなる箱形の外装ケース(1)に電池コア(20)を収納しており、
さらに、外装ケース(1)の第１の周壁(11A)は、表面プレート(10)と反対側の側縁に沿ってひさし(13)を設けて、内側を電池コア(20)の挿入溝部(14)としており、さらにまた外装ケース(1)の表面プレート(10)は、第１の周壁(11A)との連結部に沿って、挿入溝部(14)の内側に突出する段差凸部(15)を設けており、
前記外装ケース(1)の挿入溝部(14)に挿入される電池コア(20)は、挿入溝部(14)に案内される挿入部(21)に、段差凸部(15)を案内する嵌着凹部(22)を設けており、
前記外装ケース(1)の表面プレート(10)の内面に、段差凸部(15)に向かって登り勾配の誘い込みリブ(23)をプラスチック製の外装ケース(1)に一体的に成形して設けており、この誘い込みリブ(23)に沿って電池コア(20)の挿入部(21)を挿入溝部(14)に案内するようにしてなるパック電池。
電池コア(20)が、挿入溝部(14)に案内される挿入部(21)の外周面に出力端子(6)を固定しており、この出力端子(6)を外装ケース(1)の外部に表出する電極窓(17)を第１の周壁(11A)に開口してなる請求項１に記載されるパック電池。
電池コア(20)が、誘い込みリブ(23)を嵌着して位置ずれを防止する位置ずれ防止凹部(16)を有し、この位置ずれ防止凹部(16)に誘い込みリブ(23)を案内して、誘い込みリブ(23)で電池コア(20)の位置ずれを阻止するようにしてなる請求項１に記載されるパック電池。