CN102468459A - 封装电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过对外装体下功夫而实现封装电池的外观尺寸精度的提高，并对外装体赋予机械强度而使耐冲击性提高，且能够期待高的可靠性的封装电池。利用引板(14、150a)将保护电路基板(16)及PTC元件主体(150b)与圆筒型单电池(10)电连接。作为保持架，使用具有刚性的一对壳体构件(第一构件19a及第二构件19b)，它们从单电池(10)的长度方向两端侧将单电池(10)和保护电路基板(16)内置于其中。此时，配置在侧面部(194、196)上的嵌合爪(195a、195b)、嵌合槽(193a、193b)彼此相互嵌合。在保持架的外表面卷绕比单电池的长度短的外装标签(20)，从而形成封装电池(1)。

Description

封装电池

技术领域

本发明涉及封装电池，尤其涉及用于实现机械强度及尺寸精度的提高的改良技术。

背景技术

近些年，作为PDA或车载防盗装置等小型电子设备的电源，能够反复充电的二次电池、尤其是具有高能量密度的锂离子二次电池被广泛使用。为了对充放电及电流等进行控制、管理，并确保安全性，锂离子二次电池组合保护电路基板及安全元件等而作为封装电池使用(例如，参照专利文献1)。

在图7中示出现有例的封装电池的结构。图7(a)的封装电池1X为所谓的一串一并连接型，如该图(b)所示，在一根圆筒型锂离子二次电池10上连接有保护电路基板16。在单电池10的长度方向两端配设有绝缘板12a、12b，在保护电路基板16载置于板状保持架23的上表面的状态下，保持架23配设于单电池10的侧面。上述结构要素在使与保护电路基板16连接的引线17a、17b、17c、外部连接器18露出的同时被由热收缩材料形成的外装管21覆盖。由于外装管21为封装电池1X的外装体，因此以覆盖单电池10及绝缘板12a、12b整体的方式进行覆盖。在外装管21的表面张贴有显示用标签22。

【专利文献1】日本特开2006-269193号公报

【专利文献2】日本特开2010-140783号公报

【专利文献3】日本特开2005-135769号公报

【专利文献4】日本特开平7-25188号公报

然而，在现有例的封装电池1X中，由于外装体为柔软的外装管21，因此保护单电池10及保护电路基板16的功能低，且机械强度不充分。尤其是保护电路基板16的上表面附近在经由外装管21而被施加来自外部的冲击时，隔着外装管21而向保护电路基板16传递大的冲击，从而保护电路基板16比较容易损伤，或者可能发生短路等。

另外，在封装电池1X中，如图7(b)所示，通常在单电池10的长度方向两端部产生外装管21的部分突出而发生热收缩的部分(突出部21a、21b)。这样的突出部21a、21b的尺寸也各种各样，成为使封装电池1X的外形尺寸的精度下降的原因，从而无法正确设计供电对象设备侧的封装电池的收纳空间。因此，在现状下，采用在设备内确保相对于封装电池10X而言扩大的收纳空间，并经由海绵等缓冲构件将封装电池1X收纳、定位的对策，但由于在实现空间效率化的方面制约大，因此要求改善。

发明内容

本发明鉴于以上的课题而提出，其目的在于提供一种通过对外装体下功夫而实现封装电池的外观尺寸的精度提高，并对外装体赋予机械强度而使耐冲击性提高，且能够期待高的可靠性的封装电池。

为了解决上述课题，本发明提供一种封装电池，其为将圆筒型的单电池和与该单电池电连接的电路基板内置于保持架中的封装电池，所述封装电池的特征在于，所述保持架包括：第一构件，其具有覆盖所述单电池的第一极性端子周边的端部及与该端部连接而局部地覆盖所述单电池周面的侧面部；第二构件，其具有覆盖所述单电池的第二极性端子周边的端部及与该端部连接而局部地覆盖所述单电池周面的侧面部，在所述第一构件及所述第二构件的各侧面部上形成有所述两构件彼此能够嵌合的嵌合部，在所述电路基板夹在所述单电池的周面与所述第一构件及所述第二构件中的任一个所述构件的所述侧面部之间的状态下，所述第一构件及所述第二构件中的所述嵌合部彼此相互嵌合，在所述单电池的周面隔着所述保持架配置有外装标签，与所述单电池的长度方向两端部对应的所述各构件的所述端部的区域向外部露出。

在此，还可以构成为，所述第一构件的所述嵌合部为嵌合槽，所述第二构件的所述嵌合部为嵌合爪。

另外，若所述第一构件及所述第二构件通过注射成形而形成，所述第一构件及所述第二构件的成形中使用的注射成形模具的脱模方向为分别与所述第一构件的所述嵌合槽的凹入方向及所述第二构件的所述嵌合爪的突出方向这两者垂直的方向，则在生产成本、生产效率等方面有利。

另外，还可以构成为，在所述电路基板上连接有引线，所述单电池的各极性端子与所述电路基板分别通过引板连接，在所述第一构件上从所述侧面部沿着所述单电池的长度方向周面还延伸设置有平板部，在所述嵌合部彼此相互嵌合的状态下，所述引线夹设于所述平板部的内表面与第二构件的所述侧面部的外表面之间，并且所述各引板被所述各构件的所述端部及所述侧面部覆盖，从而实现所述引板与所述引线的绝缘。

另外，还可以构成为，在所述平板部的所述延伸设置方向的端部设有至少具有所述引线的外径以上的高度的立壁部，在该立壁部上设有用于使所述引线向外部露出的切口部。

另外，所述第一构件及所述第二构件可以由聚碳酸酯系树脂材料构成。在该情况下，能够期待使封装电池的机械强度飞越性地提高。

【发明效果】

在具有以上结构的本发明的封装电池中，通过构成保持架的一对壳体构件来覆盖单电池和电路基板。并且，电路基板夹设在单电池周面与第一构件或第二构件的侧面部之间。因此，在所述封装电池中，与仅形成为热收缩管等的外装体的现有的封装电池相比，外装体的强度显著提高，即使在从外部施加冲击的情况下，也能适当地保护单电池及电路基板。因此，能够防止短路等问题或基板损伤的发生，从而维持高可靠性的电池特性。

另外，在本发明的封装电池中，保持架(覆盖部的端面区域)在圆筒型单电池的两端部附近露出。因此，与使用由热收缩材料构成的外装管的现有的封装电池不同，不需要利用热收缩材料覆盖在单电池的端面上，也不会形成该材料特有的突出部。因此，在本发明的封装电池中能够实现外观尺寸的精度提高。并且，由此能够适当地实现供电对象设备侧的封装电池收纳部分的空间设计。

并且，在供电对象设备中由于不需要在封装电池收纳部分配设海绵等缓冲材料，因此例如能够在封装电池的收纳部分形成规定的肋，将封装电池直接收纳于肋间，并且还能够期待供电对象设备的内部空间效率的提高。

附图说明

图1是表示实施方式涉及的封装电池1的整体结构的立体图。

图2是表示封装电池1的内部结构和配置关系的组图。

图3是表示单电池周边的结构的图。

图4是表示封装电池的组装工序的图。

图5是表示封装电池的组装工序的图。

图6是表示封装电池的组装工序的图。

图7是表示现有的封装电池的整体结构和内部结构的立体图。

符号说明：

1、10X封装电池

10单电池

11聚酯带

15PTC元件

16保护电路基板

17a、17b、17c引线

18连接器

19a第一构件

19b第二构件

20外装标签

21外装管

21a、21b突出部(管爪)

190a平板部

190b、198a底面部

191a切口部

192a、192b端部

193a、193b嵌合槽

194、196侧面部

195a、195b嵌合爪

197a、199a立壁部

198b平面部

199b外表面

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，当然本发明并没有限定为以下各结构，在不脱离本发明的技术范围的范围内能够适当变更。

<实施方式>

(封装电池1的整体结构)

图1是表示本发明的实施方式涉及的封装电池1的结构的外观图。图2是表示封装电池1的内部结构和配置关系的组图。

封装电池1为内置一根圆筒型单电池10的所谓一串一并(1S1P)型。如图1所示，在外观上具有由一对作为壳体构件的第一构件19a及第二构件19b组合而成的圆柱状的保持架。在单电池10的周围隔着第一构件19a及第二构件19b而卷绕有外装标签20。在此，如后所述，在第一构件19a的平板部的延伸设置(Y)方向端部设置有立壁部197a。引线17a、17b、17c及连接器18配置成从对该立壁部197a的中央进行切口而形成的切口部191a向外部露出。

(封装电池1的内部结构)

如图2所示，封装电池1中组合有圆筒型单电池10、聚酯带11、PTC元件15、保护电路基板16及保护电路基板16等结构要素，这些结构要素由第一构件19a及第二构件19b覆盖。

圆筒型电池10为二次电池，在此作为一例，使用锂离子二次电池。作为尺寸例，直径为18.1mm、长度为64.8mm，但当然并没有限定为该尺寸。需要说明的是，单电池10也没有限定为锂离子二次电池，还可以使用镍氢电池或镍镉电池等其它种类的圆筒型二次电池。

聚酯带11是粘贴在单电池10的侧面的绝缘带，为了实现保护电路基板16、PTC元件15等与单电池10的绝缘而设置。

保护电路基板16通过在由包括玻璃、环氧树脂等合成材料构成的短条状的基板主体上安装各种电气元件而构成。在封装电池1中，保护电路基板16夹设在单电池10的周面与侧面部194之间。

用于向供电对象设备进行电力供给且从外部接受充电的引线17a、17b、17c在保护电路基板16上延伸出。在该各引线17a、17b、17c的前端配设有用于实现与供电对象设备侧连接的连接器18。

PTC元件15通过PTC元件主体150b与引板150a、150c连接而构成。在封装电池1中，PTC元件15与保护电路基板16及负极端子10b连接，在封装电池1的充放电时，一旦单电池10的温度过度上升，则切断封装电池1与供电对象设备间的通电。

引板14、150a、150c由通电性及焊接特性优良的板状的金属材料(NiP或Ni-Fe-Ni金属包层材料)形成。图3是表示单电池10及引板14、150a、150c、保护电路基板16等的各自配置的图。如图2、图3(a)所示，引板14、150a为与单电池10的形状对应而弯曲加工成L字型的长条构件。如图3(b)、(c)所示，引板14、150a通过点焊分别与单电池10的正极端子10a、10b电连接(140、151表示点焊焊接部)。

保持架由使用机械强度(尤其是刚性)优良的材料而形成的一对壳体构件(第一构件19a、第二构件19b)构成。上述第一构件19a、第二构件19b在此通过将作为工程塑料之一的聚碳酸酯(PC)材料注射成形而形成。

当利用图4具体地观察第一构件19a的结构时，第一构件19a分别具备：覆盖圆筒型单电池10的第一极性(负极)端子10b周边的端部192a；从端部192a沿单电池10的长度(Y)方向与该端部192a连接，且局部地覆盖单电池10的大致半周方向的周面的侧面部194；以及从侧面部194进一步沿单电池10的长度(Y)方向延伸设置，且比侧面部194窄幅的短条状的平板部190a。

端部192a为能够良好地覆盖单电池10的一端部(在此为负极端子10b)及其附近部位、引板150a等的形状，形成为浅底的圆形杯状。

侧面部194在单电池10的长度(Y)方向的大至占有一半的区域中局部地覆盖单电池10的周面。在此，如图5所示，与单电池10面对的侧面部194的内表面的一部分形成与该单电池10的周面一致的曲面，从而良好地保持单电池10。并且，在接近单电池10的正极端子10a的侧面部194的内表面隔开距离形成有两个嵌合部(嵌合槽193a、193b)，所述两个嵌合部通过使构成该侧面部194的厚度部分向X方向凹入而形成。需要说明的是，侧面部194的内表面中，Z方向的底面部198a覆盖保护电路基板16并将保护电路基板16保持在其与单电池10的周面之间，从而Z方向的底面部198a用于保护保护电路基板16以免其受到外部的影响。因该目的，底面部198a形成为平面状。需要说明的是，底面部198a未必需要与保护电路基板16相接，也可以隔开少许间隙而对置。与底面部198a对应的位置的第一构件19a的外表面199b形成为与平板部190a连续的平面状(参照图4)。

返回图4，平板部190a为从与正极端子10a接近的侧面部194进一步沿Y方向延伸设置的短条状部。该平板部190a的Y方向长度设定为与第二构件19b的侧面部196的平面部198b的Y方向长度大致相同。并且，其X方向宽度也与平面部198b的X方向宽度对应而设定。

在该平板部190a的周围与单电池10的周面及平面部198b的各形状对应而连续地形成有立壁部197a、199a(参照图5)。其中至少在Y方向端部设置的立壁部197a以引线17a、17b、17c的外径尺寸以上的Z方向高度设定。如后所述，这是为了在平面部198b与平板部190a之间适当地夹设引线17a、17b、17c而设定的。在立壁部197a的中央设有对其进行切口而形成的切口部191a，引线17a、17b、17c能够通过该切口部191a而向外部露出。

另一方面，如图4所示，第二构件19b具有与第一构件19a的端部192a、侧面部194分别具有大致同样的形状的端部192b、侧面部196。

具体而言，端部192b为良好地覆盖第二极性(正极)端子10a及引板14等的形状，形成为浅底的圆形杯状。侧面部196从端部192b沿Y方向与该端部192b连接，局部地覆盖单电池10的正极端子10a周边。侧面部196中的与Z方向的底面部190b(参照图5)对应的外表面为平面部198b，其与第一构件19a的平板部190a的形状对应而形成为平面状。

并且，在侧面部196的与第一构件19a侧对置的端部，以沿Y方向延伸且爪部向X方向或X方向的反方向突出的方式设置有两个嵌合部(嵌合爪195a、195b)(参照图2、4)。该嵌合爪195a、195b形成为能够与上述的嵌合槽193a、193b彼此嵌合。

需要说明的是，在平面部198b竖立设置有以Y方向为长度的一对肋193b、194b(参照图2、4)。在封装电池1中，肋193b、194b的Z方向顶部成为与平板部190a的内表面抵接的配置。

外装标签20由PET等薄的树脂膜构成，记载有显示封装电池1的额定功率等的事项。需要说明的是，在封装电池1中，由于外装体由一对壳体构件(第一构件19a及第二构件19b)构成，因此外装标签20不需要如图7所示的现有结构的封装电池1X那样覆盖单电池10的两端部。因此，在此，为了提高封装电池1的外观尺寸的精度，使外装标签20的Y方向长度比封装电池1整体的Y方向长度短，在封装电池1的长度(Y)方向两端使第一构件19a及第二构件19b的端面局部地向外部露出。由此，封装电池1的沿着Y方向的外观尺寸被第一构件19a、第二构件19b精度良好地确定。

需要说明的是，在封装电池1中，外装标签20卷绕在第一构件19a及第二构件19b的周围，并仅将该卷绕方向的两端部附近彼此粘贴，但也可以将外装标签20粘贴于第一构件19a及第二构件19b的至少任一个的表面。

(封装电池1中的保持架的效果)

接着，基于图2～6，对使用保持架(第一构件19a及第二构件19b)的封装电池1的制造工序和所述保持架产生的效果进行说明。

首先，相对于单电池10的周面，沿其长度(Y)方向配设固定宽度的聚酯带11(图2)。对各引板14、150a进行弯曲加工，并将它们通过点焊分别与单电池10的正极端子10a、负极端子10b电连接。在聚酯带11上的规定位置载置保护电路基板16及PTC元件15(图3)。

并且，如图4所示，在单电池10的正极端子10a及引板14上覆盖第一构件19b的端部192b。另外，使侧面部196沿着单电池10的侧面直至保护电路基板16的跟前的位置，且使平面部198b的主面与保护电路基板16的主面平行。此时，使从保护电路基板16延长的引线17a、17b、17c对齐，并将它们夹设在平面部198b上的一对肋193a、193b之间而进行定位。这样，将引线17a、17b、17c定位在平面部198b上，并通过端部192b覆盖引板14，由此能够可靠地避免引线17a、17b、17c与引板14发生短路。

接着，将第一构件19a的端部192a覆盖在单电池10的负极端子10b及引板150a上。另外，覆盖保护电路基板16及单电池10的周面，且使外表面199b与保护电路基板16的主面平行的情况下配设侧面部194。然后，使第二构件19a的平面部190a重叠到第一构件19b的平面部198b上(图4)。此时，使平板部190a的立壁部199a与沿着平面部198b的Y方向的周缘对应，并使立壁部197a与端部192b的Y方向端面的位置对应。并且，此时，在平面部198b与平板部190a之间夹设引线17a、17b、17c，且使引线17a、17b、17c的下游侧通过在立壁部197a设置的切口部191a而向外部露出。由此，在封装电池1中，即使组合具有刚性的第一构件19a及第二构件19b，也能够如上述那样防止引线17a、17b、17c与引板14发生短路，并同时将引线17a、17b、17c不产生问题地良好地向外部取出。

接着，将第一构件19a及第二构件19b嵌合。如图5、6顺次所示那样，使第一构件19b的底面部190b与平板部190a的内表面平行地沿Y方向滑动。由此，将第二构件19b的嵌合爪195a、195b向第一构件19a的侧面部194的内侧强制嵌入，最终与嵌合槽193a、193b嵌合。在该嵌合后，第一构件19a及第二构件19b不容易脱落。由此，第一构件19a及第二构件19b分别发挥刚性，并且嵌合后，保持架整体的机械强度也良好地发挥。

之后，将外装标签20卷绕而固定在第一构件19a及第二构件19b的外周面(除了与单电池10的两端部相当的端面区域之外的部分)。至此完成封装电池1。

在封装电池1中，通过上述的嵌合爪195a、195b与嵌合槽193a、193b的嵌合机构，单电池10及保护电路基板16覆盖且保持在构成保持架的一对壳体构件(第一构件19a及第二构件19b)的内部。因此，在完成封装电池1后，该保持架的良好的机械强度得以发挥，从而能够对单电池10及保护电路基板16进行适当的保护，以免来自外部的冲击、振动的影响。另外，由于卷绕于封装电池1的外装标签20的Y方向长度比保持架的同方向长度短，第一构件19a及第二构件19b的端面区域向外部露出，因此至少封装电池1的Y方向的外观尺寸能够以高精度确定。由此，供电对象设备侧中的封装电池1的收纳空间的尺寸也能够适当地设计，能够期待供电对象设备的空间效率的改善。

并且，在封装电池1中，由于外表面199b平坦且精度良好地形成，因此在向供电对象设备安装之际，将该外表面199b与供电对象设备侧抵时能够良好地进行封装电池1的定位，且即使不使用海绵等缓冲材料也能够可靠地保持。

另外，如图4所示，通过在第二构件19b的平面部198b与第一构件19a的平板部190a之间夹设引线17a、17b、17c，能够使与正极端子10a连接的引板14和引线17a、17b、17c可靠地绝缘，实现绝缘性的进一步的提高，且能够期待良好的电池可靠性。

另外，通过立壁部197a、199a的配设，在平板部190a与平面部198a之间至少形成与引线17a、17b、17c的外径对应的适当的高度的空间，因此引线17a、17b、17c不会被平板部190a压溃。

需要说明的是，第二构件的嵌合爪195a、195b的突出方向和第一构件的嵌合槽193a、193b的凹入方向都沿着X轴方向(X方向或X方向的反方向)，且嵌合爪195a、195b及嵌合槽193a、193b的形状沿着Z轴方向固定。从而，在使用树脂材料通过注射成形法制造第一构件19a及第二构件19b时，即使不使用所谓的滑动模具，也能够通过使通常的可动侧模具相对于固定侧模具沿Z轴方向往复移动而制造。因此，能够实现生产成本的降低，并且在可行性方面也发挥优良的效果。

<其它事项>

在上述实施方式中，形成为通过第一构件及第二构件的各侧面部局部地覆盖单电池的结构，但也可以将侧面部分别形成为筒状，在将第一构件及第二构件嵌合后，从外部完全看不到单电池。

另外，第一构件及第二构件的嵌合机构没有限定为具有半圆状的突起部的嵌合爪195a、195b和能够与其嵌合的嵌合槽的组合。例如也可以为具有楔形的突起部的嵌合爪和能够与其嵌合的嵌合槽的组合。

另外，对于嵌合机构而言，例如也可以在第一构件侧形成肋状的嵌合部，在第二构件侧形成狭缝状的嵌合部，并将所述肋插入所述狭缝后，通过超声波焊接等将两者牢固地接合。如此，本发明的嵌合部没有严密地限定为具有嵌合机构，也可以包含通过焊接接合的结构。

另外，在上述实施方式中，采用PTC元件作为安全元件的一例，但本发明不局限于此。例如也可以采用NTC(Negative TemperatureCoefficient)元件或温度保险丝元件等。

工业实用性

本发明可以作为便携式终端等移动设备或PDA、车载防盗装置等的电源使用，其工业实用性可以说是极其广泛。

Claims (6)

1.一种封装电池，其为将圆筒型的单电池和与该单电池电连接的电路基板内置于保持架中的封装电池，所述封装电池的特征在于，

所述保持架包括：

第一构件，其具有覆盖所述单电池的第一极性端子周边的端部及与该端部连接而局部地覆盖所述单电池周面的侧面部；

第二构件，其具有覆盖所述单电池的第二极性端子周边的端部及与该端部连接而局部地覆盖所述单电池周面的侧面部，

在所述第一构件及所述第二构件的各侧面部上形成有所述两构件彼此能够嵌合的嵌合部，

在所述电路基板夹在所述单电池的周面与所述第一构件及所述第二构件中的任一个所述构件的所述侧面部之间的状态下，所述第一构件及所述第二构件中的所述嵌合部彼此相互嵌合，

在所述单电池的周面隔着所述保持架配置有外装标签，

与所述单电池的长度方向两端部对应的所述各构件的所述端部的区域向外部露出。

2.根据权利要求1所述的封装电池，其特征在于，

所述第一构件的所述嵌合部为嵌合槽，

所述第二构件的所述嵌合部为嵌合爪。

3.根据权利要求2所述的封装电池，其特征在于，

所述第一构件及所述第二构件通过注射成形而形成，

所述第一构件及所述第二构件的成形中使用的注射成形模具的脱模方向为分别与所述第一构件的所述嵌合槽的凹入方向及所述第二构件的所述嵌合爪的突出方向这两者垂直的方向。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的封装电池，其特征在于，

在所述电路基板上连接有引线，所述单电池的各极性端子与所述电路基板分别通过引板连接，

在所述第一构件上从所述侧面部沿着所述单电池的长度方向周面还延伸设置有平板部，

在所述嵌合部彼此相互嵌合的状态下，所述引线夹设于所述平板部的内表面与第二构件的所述侧面部的外表面之间，并且所述各引板被所述各构件的所述端部及所述侧面部覆盖，从而实现所述引板与所述引线的绝缘。

5.根据权利要求4所述的封装电池，其特征在于，

在所述平板部的所述延伸设置方向的端部设有至少具有所述引线的外径以上的高度的立壁部，

在该立壁部上设有用于使所述引线向外部露出的切口部。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的封装电池，其特征在于，

所述第一构件及所述第二构件由聚碳酸酯系树脂材料构成。

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