CN101326660A - 带引线的电池 - Google Patents

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Abstract

本发明的带引线的电池(10A)隔着绝缘衬垫，利用兼用作另一电极端子的封口板(12)对兼用作一个电极端子的扁平状外装筒(11)的开口部进行气密密封，并且在这两个电极端子(11、12)上分别熔接引线板(13、14)，其中一个引线板被固定在电路基板(X)上。并且，被固定在电路基板(X)上的引线板(14)是网状构造。

Description

带引线的电池
技术领域
本发明涉及用作各种电子设备的主电源或备用电源的电池，特别是涉及带引线的电池，其隔着绝缘衬垫将兼用作一个电极端子的扁平状外装筒的开口部用兼用作另一电极端子的封口板进行气密密封，并且在这两个电极端子上分别熔接了引线板。
背景技术
二次锂电池由于小且轻、能量密度高且具有良好的保存特性，所以一直以来作为各种电子设备的主电源或备用电源而被广泛应用。作为组装在这些设备中的二次锂电池，采用有硬币形或圆柱形等，并广泛地采用了直接安装在印刷电路基板上的方法。该情况下，当在印刷电路基板等电路基板上安装二次锂电池时，要利用点熔接及激光熔接等在二次锂电池的电极端子面上安装取出电流用的金属制引线板的一个端部，并将该金属制引线板的另一端部插入设于印刷电路基板等电路基板上的端子孔中，或置于图案表面上后再进行焊接。
但是，为了在电路基板上低价地安装电子部件，在将电子部件安装到电路基板上之后，利用焊料回流直接在电路基板上装配电子部件。此焊料回流是在电路基板上涂敷膏状焊料，并在膏状焊料的涂敷面上放置了电子部件后让每个电路基板通过回流炉而加热，以使熔融膏状焊料的方式来进行的。因此，将安装在二次锂电池的电极端子面上的金属制引线板的另一端部焊接在电路基板上的时候，采用了如上所述的通过焊料回流来自动熔接的技术方法。
该情况下，在装配二次锂电池的电路基板的装配部位上涂敷膏状焊料，在膏状焊料的涂敷面上放置被装配在二次锂电池上的各引线板的另一端部。此后，将二次锂电池与电路基板一起放入回流炉，在此回流炉内以230℃～270℃的高温短时间加热，使膏状焊料熔融，从而将二次锂电池装配在电路基板上。
然而，在通过利用上述焊料回流的自动熔接而安装在电路基板上的带引线的硬币形电池20X中，例如，如图6(a)、(b)所示，在兼用作硬币形电池10的一个电极端子的负极帽12上熔接引线板21的一个端部，在兼用作另一个电极端子的正极筒11上熔接了引线板22的一个端部。这样，通过使形成于引线板21、22的另一端部的焊接部21a、22a与配置在电路基板U所形成的导电部U1、U2上的膏状焊料21b、22b进行熔融而被焊接，从而将带引线的硬币型电池20X安装在电路基板上。
该情况下，如图6(b)所示，引线板21的焊接部21a及引线板22的焊接部22a向硬币形电池10的外侧突出。由此，利用引线板21的焊接部21a及引线板22的焊接部22a使电路基板U上的安装面积变大。该情况下，如果为了将硬币形电池10牢固地固定在电路基板U上而进一步加大引线板21的焊接部21a及引线板22的焊接部22a的面积，就有安装面积将变得更大的缺点。
因此，在专利文献1(日本特开2002-298804号公报)中，提出了一种焊接部的装配面积不会变大的带引线的硬币形电池。在该专利文献1中提出的带引线的硬币形电池中，如图7(a)所示，虽然在兼用作硬币形电池10的一个电极端子的正极筒11上熔接引线板23的一个端部，将引线板23的另一个端部通过配置在电路基板V上所形成的导电部V1上的膏状焊料23b的熔融而被焊接，但是兼用作硬币形电池10的另一电极端子的负极帽12不通过引线板而直接通过配置在电路基板V的导电部V2上的膏状焊料24的熔融而被焊接。
还有，在带引线的硬币形电池20Z中，如图7(b)所示，在兼用作硬币形电池10的一个电极端子的正极筒11上熔接引线板25的一个端部，以该引线板25不从正极筒11的侧壁露出的方式弯曲引线板25，引线板25的另一端部通过配置在电路基板W上所形成的导电部W1上的膏状焊料25b的熔融而被焊接。而且，兼用作硬币形电池10的另一电极端子的负极帽12不通过引线板而直接通过配置在电路基板W的导电部W2上的膏状焊料26的熔融而被焊接。由此，无需增大安装面积就可将硬币形电池10安装在电路基板W上。
专利文献1：日本特开2002-298804号公报
但是，由于便携式机器是被人携带着使用的，不慎将便携式机器掉落而给其带来振动及冲击的情况时有发生。在此情况下，对于组装在这些便携式机器中的电路基板上所装配的电池而言，由于振动及冲击的而有可能使该电池从电路基板上脱落。因此，有必要加强电池与电路基板的焊接强度。然而，如果增大引线板与设置在电路基板上的导电部的焊接面积，就可以加强引线板与电路基板的焊接强度，但是由于电路基板上安装面积的限制，焊接面积也是有极限的。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的发明，其目的是：作为即使是被限制的焊接面积也可以加强与电路基板的焊接强度的引线板构造，提供一种即使振动和冲击也难以发生电池脱落的带引线的电池。
为了解决上述问题，本发明是一种带引线的电池，其隔着绝缘衬垫，通过兼用作另一电极端子的封口板对兼用作一个电极端子的扁平状外装筒的开口部进行密封，并且在这两个电极端子上分别熔接引线板，其中一个引线板被固定在电路基板上，其中，所述各引线板中、至少被固定在所述电路基板上的引线板是网状构造，该引线板的整体被熔接为配置在作为熔接对象的电极端子的熔接一侧的表面的区域内。
如此将引线板的整体以配置在作为熔接对象的电极端子的熔接一侧表面的区域内的方式进行熔接，所以可以减少用于焊接的安装面积。进一步，由于引线板采取网状构造，从而可以增大引线板与焊料的接触面积。因此，即使是被限定的焊接面积也可以提高电池与电路基板的焊接强度，所以能够提供即使振动和冲击也难以发生电池脱落的带引线的电池。
在此，作为网状构造的引线板可以采取金属网、冲孔金属、多孔金属(板条加工金属板)、压花加工金属板、铸造格子板、发泡金属体的形态。还有，网状构造的引线板表面由与焊料有亲和性的金属构成，或最好在表面铺设焊料层以提高结合性。而且，网状构造的引线板以实施了镀镍的不锈钢制金属网为最佳。
并且，对于作为网状构造的引线板而采用金属网的情况，如果网孔值小于100，则由于开孔太大而不能充分确保负极(正极)与负极引线板(正极引线板)的熔接点。因此，将降低负极(正极)与负极引线板(正极引线板)之间的强度。还有，如果网孔值超过300，则由于开孔太小，在焊接时焊料流出负极引线板(正极引线板)就会与正极(负极)发生短路。因此，金属网的网孔值最好为100以上、300以下。
本发明的备有网状构造引线板的电池，不会加大电路基板上的安装面积，而能提高连接强度，对便携式机器的小型化而言有极好的效果。
附图说明
图1是本发明实施例1的带引线的硬币形二次锂电池的示意图。
图2是本发明实施例2的带引线的硬币形二次锂电池的示意图。
图3是比较例1的带引线的硬币形二次锂电池的示意图。
图4是表示冲击试验结果的图。
图5是表示负荷(牵引力)的测定结果的图。
图6是现有例1的带引线的硬币形二次锂电池的示意图。
图7是表示现有例2的带引线的硬币形二次锂电池的主视图。
图中：10-硬币形二次锂电池，10A、10B、10C、20X、20Y-带引线的硬币形二次锂电池，11-正极筒，12-负极帽，13、16、17、22、23、25-正极引线板，14、15、18、21-负极引线板，13b、14a、14b、15b、16a、18a、17b、21b、22b、23b、24、25b、26-膏状焊料，13a、15a、17a、21a、22a-焊接部，X、Y、Z、V、W-电路基板，X1、X2、Y1、Y2、Z1、Z2、V1、V2、W1、W2-导电部。
具体实施方式
以下，根据图1、图2来说明本发明的电池的实施方式，但是本发明并不限于以下的实施方式，在不改变本发明宗旨的范围内可以进行适当的变更并加以实施。
1.硬币形二次锂电池
如图1所示，在不锈钢制的扁平状正极筒(外装筒)11内填充未图示的以二氧化锰作为主体的正极活性物质的颗粒(pellet)和隔离物。另一方面，在不锈钢制的负极帽(封口板)12内填充未图示的锂负极活性物质。然后，在正极筒11内注入了电解液之后，隔着绝缘衬垫放置负极帽12并进行密封，例如，制作了直径为4.8mm、厚度为1.4mm的414尺寸的硬币形二次锂电池10。并且，作为电解液，例如，可使用在作为非水溶剂的碳酸丙烯酯(PC)与二甲氧基乙烷(DME)的1∶1混合溶剂中以1摩尔/升的浓度溶解了作为电解质的三氟甲基磺酸锂(LiCF3SO3)的溶液。
2.带引线的硬币形二次锂电池
(1)实施例1
接着，在如上所述制作出的硬币形二次锂电池10中，如图1所示，利用点熔接或激光熔接分别在正极筒11的外表面上固定正极引线板13，在负极帽12的外表面上固定负极引线板14，制作出实施例1的带引线的硬币形二次锂电池10A。
该情况下，正极引线板13由近似长方形状的不锈钢制的平板构成，从硬币形二次锂电池10的外形延伸出的部分以与正极筒11的侧壁相平行的方式被弯曲，并且在与电池10的高度大约相同高度的位置上被水平弯曲，在其背面的端部形成有焊接部13a。
另一方面，被熔接于负极帽12的外表面上的负极引线板14由不锈钢制的平织200网孔的金属网构成，形成为比负极帽12外表面的底面外径略小的圆形。该情况下，负极引线板14不限于不锈钢制的平织的金属网，也可使用冲孔金属(punching metal)、压花加工板、多孔金属(expand metal，板条加工金属板)、发泡金属等。
并且，在如上所述制作出的实施例1的带引线的硬币形二次锂电池10A中，如图1(c)所示，在形成于电路基板X上的导电层X1，X2上分别涂敷膏状焊料14a、13b。接着，将负极引线板14配置为位于膏状焊料14a之上，并且将正极引线板13的焊接部13a配置为位于膏状焊料13b之上。然后，将这样配置了带引线的硬币形二次锂电池10A的电路基板X放入回流炉中，通过在此回流炉中以230℃～270℃左右的高温进行短时间加热，使膏状焊料14a、13b熔融，从而在电路基板X上安装了带引线的硬币形二次锂电池10A。
(2)实施例2
还有，在如上所述制作出的硬币形二次锂电池10中，如图2所示，利用点熔接或激光熔接分别在负极帽12的外表面上固定负极引线板15，在正极筒11的外表面上固定正极引线板16，制作出实施例2的带引线的硬币形二次锂电池10B。该情况下，负极引线板15由近似长方形状的不锈钢制的平板构成，从硬币形二次锂电池10的外形延伸出的部分以与正极筒11的侧壁相平行的方式被弯曲，并且在与电池10的高度大约相同高度的位置上被水平弯曲而形成焊接部15a。另一方面，被熔接在正极筒11的外表面上的正极引线板16由不锈钢制的平织的200网孔的金属网构成，形成为比正极筒11外表面的底面外径略小的圆形。该情况下，正极引线板16与上述实施例1的负极引线板14一样，不限于不锈钢制的平织的金属网，也可使用冲孔金属、压花加工板、多孔金属(板条加工金属板)、发泡金属等。
并且，在如上所述制作出的实施例2的带引线的硬币形二次锂电池10B中，如图2(c)所示，在形成于电路基板Y上的导电层Y1，Y2上分别涂敷膏状焊料16a、15b。接着，将正极引线板16配置为位于膏状焊料16a之上，并且将负极引线板15的焊接部15a配置为位于膏状焊料15b之上。然后，将如此配置了带引线的硬币形二次锂电池10B的电路基板Y放入回流炉，通过在此回流炉中以230℃～270℃左右的高温进行短时间加热，并使膏状焊料16a、15b熔融，从而在电路基板Y上安装了带引线的硬币形二次锂电池10B。
(3)比较例1
接着，在如上所述制作出的硬币形二次锂电池10中，如图3所示，利用点熔接或激光熔接分别在正极筒11的外表面上固定正极引线板17，在负极帽12的外表面上固定负极引线板18，制作出比较例1的带引线的硬币形二次锂电池10C。
该情况下，正极引线板17由近似长方形状的不锈钢制的平板构成，从硬币形二次锂电池10的外形延伸出的部分以与正极筒11的侧壁相平行的方式被弯曲，并且在与电池10的高度大约相同高度的位置上被水平弯曲，以在其背面的端部形成焊接部17a。另一方面，被熔接在负极帽12的外表面上的负极引线板18由不锈钢制的平板构成，形成为比负极帽12外表面的底面外径略小的圆形。
并且，在如上所述制作出的比较例1的带引线的硬币形二次锂电池10C中，如图3(c)所示，在形成于电路基板Z上的导电层Z1，Z2上分别涂敷膏状焊料18a、17b。接着，将负极引线板18配置为位于膏状焊料18a之上，并且将正极引线板17的焊接部17a配置为位于膏状焊料13b之上。然后，将如此配置了带引线的硬币形二次锂电池10C的电路基板Z放入回流炉内，通过在此回流炉中以230℃～270℃左右的高温进行短时间加热，并使膏状焊料18a、17b熔融，从而在电路基板Z上安装了带引线的硬币形二次锂电池10C。
3.冲击试验
为了比较以上述方式在电路X、Y、Z上分别装配了带引线的硬币形二次锂电池10A、10B、10C的连接强度，进行了冲击试验。该情况下，将通过膏状焊料14a的熔融而在电路基板X的导电部X1上安装了熔接于硬币形二次锂电池10的负极帽12上的实施例1的负极引线板14的结构作为安装体a。接着，将通过膏状焊料16a的熔融而在电路基板Y的导电部Y1上安装了熔接于硬币形二次锂电池10的正极筒11上的实施例2的正极引线板16的结构作为安装体b。进一步，将通过膏状焊料18a的熔融而在电路基板Z的导电部Z1上安装了熔接于硬币形二次锂电池10的负极帽12上的比较例1的负极引线板18的结构作为安装体c。
接着，将安装体a、b、c分别准备10个，并进行将这些安装体a、b、c从1.8m的高度沿各电路基板X、Y、Z的纵向及横向各落下3次的冲击试验。在此冲击试验中，对发生引线板脱落及短路的次数进行确认后得到了以下图4所示的结果。
从图4所示的结果可以清楚地看到，安装体c(使用了电路基板Z的安装体)发生引线板脱落及短路的次数较多。认为其原因是：由于安装体c的负极引线板18是不锈钢制的平板，在膏状焊料18a回流时产生熔融后的焊料流出负极引线板18周围的现象，从而得不到所需要的连接强度，造成负极引线板18从电路基板Z的导电部Z1上脱落的情况多发。而且，由于熔融后的焊料流出负极引线基板18周围，从而流出的焊料附着在正极筒11上而造成了短路。
另一方面，可以看到安装体a(使用了电路基板X的安装体)、安装体b(使用了电路基板Y的安装体)没有发生引线板脱落及短路。认为其原因是：由于安装体a的负极引线板14及安装体b的正极引线板16是网状构造(不锈钢制的金属网)，在膏状焊料14a、16a回流时熔融后的焊料容易向网的开口部渗漏。因此，熔融后的焊料没流出负极引线板14及正极引线板16的周围而能够留在引线板14、16的面内。由此，可以防止引线板脱落及短路的发生。
并且，在上述的实施方式中，对在实施例1中将负极引线板14设为网状构造(不锈钢制的金属网)，在实施例2中将正极引线板16设为网状构造(不锈钢制的金属网)的例子进行了说明。然而，由于通过在实施例1中将正极引线板13也设为网状构造，或在实施例2中将负极引线板15也设为网状构造，从而可以进一步提高电路基板X、Y与带引线的硬币形二次锂电池10A、10B的连接强度，所以正极引线板13或负极引线板15也可以设为网状构造。
4.关于引线板(金属网)的网孔值
上述实施例1的负极引线板14以及实施例2的正极引线板16都使用了200网孔的不锈钢制金属网，然而以下对将不锈钢制金属网作为网状构造的引线板来使用的情况的网孔值进行了研究。在此，利用50网孔的不锈钢制金属网制作负极引线板，将其设为负极引线板14x。并且，利用200网孔的不锈钢制金属网制作负极引线板，将其设为负极引线板14y。此后，利用负极引线板14x、14y将它们分别熔接在上述硬币形二次锂电池10上之后，通过膏状焊料14a的熔融而在电路基板X的导电部X1上安装各负极引线板14x、14y，将它们作为安装体x、y。
接着，分别准备好如前所述制作出的安装体a、c及如上所述制作出的安装体x、y，利用推挽规(push-pull gauge)测量了硬币形二次锂电池10从电路基板上剥落为止的负荷(牵引力)。接着，如果把对安装体c的负荷(牵引力)设为100时的各安装体a、x、y的负荷(牵引力)的相对值作为结合强度而求出，就得到了如图5所示的结果。
由图5所示的结果可知，利用了网孔值为50的负极引线板14x的安装体x，与其他的安装体a、c、y相比结合强度降低。认为其原因是：因为网孔值为50时开孔较大，故在对负极引线板14x与电池10的负极帽12进行熔接时，电池10的负极帽12与负极引线板14x的熔接点较少，所以电池10的负极帽12与负极引线板14x之间的强度比较弱。另一方面，可以看到利用了网孔值为400的负极引线板14y的安装体y比安装体x有更高的强度。但是，由于开孔较小，有可能在熔接时焊料由负极引线板14y流出并与正极筒(正极端子)11相接触而造成短路。
与这些相比，可以看到利用了网孔值为200的负极引线板14的安装体a与其他的安装体c、x、y相比提高了结合强度。这是因为：如果网孔值为100以上，则由于开孔不太大，从而能够充分地确保负极帽12与负极引线板14的熔接点，可以提高负极帽12与负极引线板14之间的强度。而且，如果网孔值为300以下，则开孔不太小，从而在焊接时能够防止焊料由负极引线板14流出，可以防止短路的发生。由此，可以说优选引线板(负极引线板14或正极引线板16)的网孔值为100以上、300下。并且，在将网孔值为100以上、300以下的金属网用作负极引线板14或正极引线板16的情况下，如果采取在这些金属网的表面上设置由与焊锡或锂等焊料亲和性高的金属构成的覆盖层的方式，则因为可提高与焊料的接触性，所以是优选的。
(工业上的可利用性)
本发明涉及用作各种电子设备的主电源或备用电源的电池，特别可以用作带引线的电池，其隔着绝缘衬垫将兼用作一个电极端子的扁平状外装筒的开口部用兼用作另一电极端子的封口板进行气密密封，并且在这两个电极端子上分别熔接了引线板。

Claims (5)

1.一种带引线的电池，其隔着绝缘衬垫，将兼用作一个电极端子的扁平状外装筒的开口部通过兼用作另一电极端子的封口板进行气密密封，并且在两个电极端子上分别熔接引线板，其中一个引线板被固定在电路基板上，
所述各引线板中、至少被固定在所述电路基板上的引线板是网状构造，该引线板的整体被熔接为：配置在作为熔接对象的电极端子中的熔接一侧的表面的区域内。
2.根据权利要求1所述的带引线的电池，其特征在于，
所述网状构造的引线板由金属网、冲孔金属、多孔金属即板条加工金属板、压花板、铸造格子、发泡体的任一种构成。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的带引线的电池，其特征在于，
利用与焊料具有亲和性的金属对所述网状构造的引线板表面进行镀敷处理，或对所述网状构造的引线板表面进行铺设焊料层的处理。
4.根据权利要求1所述的带引线的电池，其特征在于，
所述网状构造的引线板是实施了镀镍的不锈钢制的金属网。
5.根据权利要求1所述的带引线的电池，其特征在于，
所述网状构造的引线板是100网孔～300网孔的金属网。
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