CN1659722A - 薄型电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及例如用作便携式信息终端的电源的卡片状薄型电池。本发明的薄型电池具有电池组件(2)和容纳电池组件(2)的外部壳体(1)，第一壳体部件(1A)和第2壳体部件(1B)在外周部具有用于相互接合的结合壁(8)、(18)，所述壳体(1A)和(1B)中的至少一个具有在一个表面上突出形成有容纳部(7)的盘状壳体部件(5)和沿容纳部(7)的突出壁(11)周围固定在壳体部件(5)上的加强框架(6)，在容纳部(7)的内部容纳有电池组件(1)。从而，不仅能尽可能地减小电池的整个厚度尺寸，而且还具有足够的结构强度，能够提供一种重量轻、体积小的薄型电池。
Description
技术领域
本发明涉及例如用作便携式信息终端的电源的卡片状薄型电池。
背景技术
这种电池已公开在例如特开平11-176400号公报中。在该文献中，如图9所示，其由电池组件30，容纳电池组件30的外部壳体31，用于将电池组件30和外部壳体31之间隔离开的防止腐蚀的树脂片32等构成。电池组件30由截面被压缩处理成椭圆状的正极体，负极体，含有隔离件的卷绕体33，电解液，及容纳卷绕体和电解液的由层压薄膜制成的容器34构成扁平的垫子状。外部壳体31由接合成封盖状的上部壳体31a和下部壳体31b构成，并且将所述电池组件30封装在上下壳体31a及31b中。上部壳体31a和下部壳体31b分别由以铝板材为原材料加压成形的平板状壳体壁材35，固定在壳体壁材35的四周边缘部内外侧的塑料制成的框架体36构成，例如在框架体36形成时，将壳体壁材35一体插入成形。另外，还有整个上下壳体均为塑料成形品的电池。
采用上述电池，由于上下壳体31a及31b由铝制壳体壁材35和塑料制的框架体36构成，因此，能够减轻电池的重量。但是，由于在壳体壁材35四周边缘部的内外侧固定有较厚的框架体36，因此，不能避免电池的总厚度尺寸加大，从而在电池的薄型化上存在局限性。
另外，在由层压薄膜制成的容器34内，封装有正极体、负极体及电解液等卷绕体33以构成电池组件30，并将电池组件30容纳在与其独立设置的外部壳体31内，以此形式会增加构成整个电池的零部件数量并，从而增加电池的制造成本。
例如，如以锂离子电池等高能量电池为代表那样，根据电池种类的不同，虽设有防止过充电或过放电、进而防止大电流流过的保护电路以应对意外情况，但在如上所述的卡片状电池中，必须独立设置用于设置保护电路的空间及安装板，因此，存在电池的外形较大，或者保护电路的组装需要大量时间等问题。因此，在以拉深盒形成外部壳体的以往电池中，由于不能将保护电路容纳在外部壳体内，因此，电气配线和组装需要大量的时间。
发明内容
本发明提供了一种薄型电池，其具有电池组件和容纳所述电池组件的外部壳体，其特征在于：
所述外部壳体包括第1壳体和第2壳体；
所述第1壳体和所述第2壳体在外周部具有用于相互接合的结合壁；
从所述第1壳体和所述第2壳体中选择的至少一个具有在一个表面突出形成有容纳部的盘状壳体部件和沿所述容纳部的突出壁周围固定在所述壳体部件上的加强框架；
在所述容纳部的内部容纳有所述电池组件；
通过使所述第1壳体的所述结合壁与所述第2壳体的所述结合壁紧密接合，将所述电池组件封装在所述外部壳体的内部。
附图说明
图1为沿图2的A-A线的剖面图。
图2为表示本发明的薄型电池的一个例子的局部剖的正视图。
图3为表示本发明的薄型电池的一个例子的分解立体图。
图4为表示第1壳体的一个例子的分解立体图。
图5为以分解状态表示控制组件和盖的一个例子的主要部分的正视图。
图6为沿图2的B-B线的剖面图。
图7为沿图2的C-C线的剖面图。
图8为表示本发明的薄型电池的另一个例子的主要部分的剖面图。
图9为现有技术例子的薄型电池的分解剖面图。
图10为表示本发明的薄型电池的再一个例子的外观立体图。
图11为将图10的薄型电池插入主体装置之前的主要部分的立体图。
图12为将图10的薄型电池插入主体装置内的状态的剖面图。
具体实施方式
本发明提供了一种薄型电池，其不仅能尽可能地减小电池的整个厚度尺寸，而且还具有充分的结构强度，因此，适用于便携式信息终端等严格要求轻量化和小型化的小型电子装置的电源。
本发明提供了一种薄型电池，其中，外壳自身可以兼用作电池组件的容纳容器，以便能够减少构成电池的零部件数量，从而能相应地降低成本。
本发明提供了一种薄型电池，其不必要求增加卡片式薄型电池的厚度，并且能够简单、可靠地相对于外部壳体组装保护电路等控制电路，并且有利于实现设有控制电路的电池整体的小型化。
下面，根据附图对本发明的实施例进行说明。
本发明的薄型电池的一个例子如图3所示，具有电池组件2和容纳电池组件2的外部壳体1。外部壳体1由外周缘相接合的第1壳体1A和第2壳体1B构成。如图4所示，第1、第2壳体1A、1B中的至少一个由在一个面上突出形成有容纳部7的盘状壳体部件5和沿容纳部7的突出壁11周围固定在壳体部件5上的加强框架6构成。另外，如图1所示，通过使设置在第1壳体1A和第2壳体1B周缘部的结合壁8、18彼此紧密接合，可将容纳在容纳部7内的电池组件2封装在外部壳体1内。
具体地说，所述加强框架6为塑料成形件，所述壳体部件5为以金属薄板为原材料的冲压成形件，壳体部件5在加强框架6成形时插入成形模具内，并与加强框架6形成一体。
在与容纳部7的突出壁11相邻的第1壳体1A和第2壳体1B的结合壁8、18的外表面上，如图2所示，确保具有安装区域Z，在该区域Z中，安装有电池组件2用的控制组件3及保护控制组件3的盖4。
控制组件3具有保护电路、正极输出端子及负极输出端子，如图7所示，可将控制组件3的一对输入端子21p及21m连接固定在通向安装区域Z的电池组件2的正极接片2p和负极接片2m上，并将控制组件3固定在安装区域Z上。
安装区域Z设置在做成矩形卡片状的外部壳体1的一边部上，所述盖4如图2所示，由覆盖控制组件3外表面的不外露的主表面壁23和从主表面壁23两侧端伸出的一对引线片24构成，在主表面壁23上开有使控制组件3的输出端子20露出的端子窗口25。
本实施例的外部壳体1由第1壳体1A和第2壳体1B构成，将电池组件2封装在设置于两个壳体1A和1B之间的容纳部7内。总之，由于外部壳体1自身能够兼用作电池组件2的容纳容器，因此，能尽可能地减小电池的整个厚度尺寸，并且能够减少构成电池的零部件数量。因此，采用本发明，能够获得更薄、更轻的薄型电池，并且通过减少构成零部件的数量，能够相应地降低电池的制造成本。
在通过加强框架6强化第1、第2壳体1A、1B中至少一个的壳体部件5时，由于在容纳部7的突出壁11周围设有加强框架6以加强壳体部件5，因此，在避免电池厚度尺寸增加的同时，能够充分提高电池的结构强度，尽管电池采用了薄型结构，但仍能获得对于弯曲应力和落下冲击均很坚固的电池。总之，能够获得适用于便携式信息终端等严格要求轻量化和小型化的小型电子装置的电源。
如果在加强框架6成形时，将预先冲压成形的壳体部件5插入成形模具内并使其与加强框架6形成一体，与加强框架6成形后再固定于壳体部件5上时相比，能够减少第1壳体1A或第2壳体1B的加工工时，还能进一步提高壳体部件5与加强框架6的定位精度。
采用在第1壳体1A和第2壳体1B的结合壁8、18的外表面上设有安装区域Z的薄型电池，由于可顺次将控制组件3和盖4组装在露出于外部壳体1的外表面的安装区域Z中，因此，可以简单而可靠地进行控制组件3及盖4相对于外部壳体1的组装作业。通过加设控制组件3和盖4，不会增加实现卡片状薄型电池的厚度，并且能够实现设有这种控制电路的电池整体的小型化。由于集成组装了保护电路等所有电子零部件并形成1个控制组件3，因此，还能够减少控制组件3和电池组件2的连接工时。由于控制组件3的外表面由盖4覆盖，因此，能够可靠地防止异物附着在控制组件3的安装部件上、或者例如电路短路等不良情况的产生。
预先将电池组件2的正极接片2p与负极接片2m与安装区域Z连接，将控制组件3的一对输入端子21p及21m连接固定在这些接片2p及2m上，采用将控制组件3固定在安装区域Z上的薄型电池，则可将控制组件3安装在规定位置并且以连接其输入端子21p及21m的最低限度工时，就能对电池装配控制组件3。并且，由于在确认装配的电池处于满足技术要求的状态，进而确认控制组件3正常的同时，能够进行组装作业，因此，能够极力避免组装结束时产生不良产品。
采用由覆盖控制组件3外表面的不外露的主表面壁23和从主表面壁23两侧端伸出的一对引线片24构成盖4，并在所述主表面壁23上开有用于使控制组件3的输出端子20露出的端子窗口25的电池，能以盖4完全覆盖控制组件3的输出端子20以外的部分，从而能够可靠地对控制组件23进行保护。由于主表面壁23和一对引线片24相配合来对抗外力，因此，能够很好地防止例如因受到下落冲击而导致盖4与电池分离。
进而，利用附图10～12对本发明的薄型电池的另一个例子进行说明。在本实施例中，在外部壳体的边缘部还形成用于防止逆向插入的凹部42，所述用于防止逆向插入的凹部42采用了与设置在装有薄型电池41的主体装置44的电池插入部45上的用于防止逆向插入的凸部46相配合的结构。以此方式，能够防止在将薄型电池41插入主体装置44时逆向插入等误插入。
另外，在本实施例中，在外部壳体的边缘部，还设有用于防止脱落的凹部43，所述用于防止脱落的凹部43采用了与设置在装有薄型电池41的主体装置44上的防脱离机构48的用于防止脱落的凸部47相配合的结构。以此结构，即使对插入并安装了薄型电池41的主体装置44施加强冲击，薄型电池41也不易于脱落。
下面，根据实施例对本发明进行说明。
图1～图7表示本发明的薄型电池的实施例。图2及图3中的薄型电池由外部壳体1，密封在外部壳体1内部的电池组件2和电解质，及装配在外部壳体1外表面侧的控制组件3和盖4构成。外部壳体1由以封盖状接合的第1壳体1A和第2壳体1B构成。
图4中的第1壳体1A由冲压成形件构成的壳体部件5及沿壳体部件5的外周缘固定的加强框架6构成。在图4中，为了明确壳体部件5和加强框架6之间的结构关系，以将这两者分解开来的状态予以图示。
壳体部件5是以厚度为0.1～0.2mm左右的薄铝板为原材料制成的，在其一个表面侧突出形成具有纵向较长的矩形状的容纳部7，结合壁8以矩形盘状伸出形成于容纳部7的外周。容纳部7的左右两侧及下侧的结合壁8以较窄的宽度形成，上侧的结合壁8以较宽的宽度形成。将形成于结合壁8的较宽宽度的上侧部分的大部分用作控制组件3的安装区域Z。在后面的工序中，在安装区域Z上端附近的左右2处开设形成电极引出口。
加强框架6由矩形框状塑料成形件构成，并且沿容纳部7的倾斜的突出壁11的外周设置，并固定在壳体部件5的结合壁8的外表面。在本实施例中，在加强框架6注射成形时，将壳体部件5插入成形用模具内，以使加强框架6与原有的结合壁8形成一体。这样，若将壳体部件5插入并固定在加强框架6中，由于能够节省将加强框架6装配在壳体部件5上的工时，因此，能够减少相应的电池的制造工序。为了避免电池的厚度尺寸增大，如图1所示，加强框架6的厚度设定为与容纳部7的突出尺寸相同的厚度，并且其外表面与容纳部7的外表面齐平。在加强框架6的上端两侧，以凹状形成用于装配盖4的结合座12(参照图4)。
在加强框架6的上方，设有沿安装区域Z的上端边缘水平延伸的托架14。所述托架14与加强框架6同时形成并固定在安装区域Z。在图4及图5中，在托架14的下部两侧形成用于固定后面所述的电池组件2的正极接片2p和负极接片2m的连接座15，在各个连接座15中形成与所述电极引出口9对应的开口16。在托架14与加强框架6的上侧框架部分上，分别形成用于按后面所述的方式紧密接合盖4的结合座17。
在图3中，第2壳体1B由以与第1壳体1A相同的外部轮廓形状冲压铝薄板而成的平板状盖体构成，通过使其外周缘的结合壁18与第1壳体1A的结合壁8接合，从而能够封闭容纳部7。为了使两个结合壁8和18具有足够高的接合强度，进而提高接合面的密封程度，在接合之前，应在两个结合壁8和18中的至少一个上用热塑性的结合树脂27固定。
电池组件2的构成方式是，将隔离件夹在以LiCoO2为活性物质的片状正极体和以石墨为活性物质的片状负极体之间并卷绕成螺旋状后，使其整体压扁变形成断面为长圆形。如图2所示，将正极接片2p和负极接片2m分别由正极体和负极体的卷绕端部引出。
在图5中，控制组件3在基板19的内表面上安装有由IC芯片或由用于切断电路的开关等构成的保护电路，及多开关等，并且在基板19的表面的中央设有3个输出端子20。保护电路能够防止电池出现过充电状态或过放电状态，多开关能够防止大电流流过而产生热破坏。所述输出端子20由位于左右两侧的正极输出端子20p及负极输出端子20m，及中央信号输出端子20s构成。在基板19的左右端侧固定有与电池组件2的正极接片2p与负极接片2m相连的输入端子21p及21m。所述信号输出端子20s的设置目的在于：例如在检测与保护电路一起安装在基板19上的ID电阻的电阻值时使用，以判断在电子仪器侧的电池是否合适。
在图5中，盖4由门形塑料成形件构成，该成形件覆盖控制组件2外表面的不外露的主表面壁23及从主表面壁23左右两侧端向下伸出的一对引线片24成形为一体。在主表面壁23的左右中央处开有用于使控制组件3的输出端子20(20p，20m，20s)露出的3个端子窗口25。在主表面壁23的左右两侧的内表面上突出形成封闭托架14和加强框架6之间的间隙的封闭塞26。
下面，对电池的组装顺序的大致情况进行说明。首先，将电池组件2装入第1壳体1A的容纳部7内，在使其正极及负极的接片2p及2m穿过电极引出口9及开口1 6后，如图7所示，使正极及负极的接片2p及2m反转折回，使其露出在连接座15的外表面。此时，为了防止正负的两个接片2p及2m与电极引出口9直接接触，两个接片2p及2m的中间部分预先以绝缘带覆盖。
接着，将电解质(非水电解质)填充在容纳部7中之后，以封盖方式使第2壳体1B与第1壳体1A接合，并且在加热的同时，对第1壳体1A和第2壳体1B的结合壁8及18之间进行加压，通过将结合树脂27熔融后固化，从而将电池组件2封装在外部壳体1内。
将控制组件3装在如上所述那样获得的半成品电池中后，再固定盖4则完成薄型电池的组装。更详细地说，使控制组件3的输入端子21p及21m重叠在向连接座15弯折的正极及负极接片2p及2m上后进行点焊，则将控制组件3与电池组件2进行了电连接。在此状态下，使控制组件3定位并容纳在加强框架6和托架14之间的空间内，从而限制其向上下及左右方向的移动。
最后，将盖4安装在安装区域Z上，如图6所示，通过加强框架6及托架14的结合座17限制其主表面壁23的上下移动，进而在将左右引线片24嵌入结合座12中的状态(参见图2)下，利用超声波焊将主表面壁23和引线片24与托架14和加强框架6焊接在一起，以固定盖4。在这种状态下，通过主表面壁23和结合壁8从前后方向夹持控制组件3，仅输出端子20(20p，20m，20s)从端子窗口25露出在盖的外侧(参见图6)。另外，托架14和加强框架6之间的安装区域Z的两侧端由设置在盖4上的封闭塞26封闭。
完成组装的薄型电池的整个厚度尺寸等于第1壳体1A和第2壳体1B的合计厚度尺寸，安装区域Z的整个厚度尺寸等于完成组装的薄型电池的整个厚度尺寸。本实施例的薄型电池的外形尺寸的长度×宽度×厚度为90×54×2.5mm，输出电压为3.8V，电池容量为1000mAH。
在上述实施例中，虽然仅在第1壳体1A中设有容纳部7，但是，如图8所示，也可以在第2壳体1B中设置容纳部7，并在其外周加设加强框架6。
除了上述内容之外，预成形加强框架6时，可将其粘结或焊接在结合壁8上。外部壳体1的外形形状不必为矩形，可以根据所应用的电子仪器的结构和形状变更为任意的形状。第1壳体1A和第2壳体1B可以由不锈钢薄板或电镀处理的薄钢板制成，并且通过粘结剂或缝焊结合固定。第1壳体1A和第2壳体1B的形成材料可以是不同的。可在外部壳体1外周的多处设有安装区域Z。托架14和加强框架6也可以形成一体。盖4可以通过一体成形的铰链与托架14形成一体。本发明的薄型电池也可适用于锂离子电池以外的电池。
另外，图10～图12表示本发明的薄型电池的另一实施例。在该实施例中，在外部壳体的边缘部还形成有用于防止逆向插入的凹部42，所述用于防止逆向插入的凹部42采用了与用于防止逆向插入的凸部46配合的结构，所述用于防止逆向插入的凸部46设置在装有薄型电池41的主体装置44的电池插入部45。
另外，在本实施例中，在外部壳体的边缘部还形成有用于防止脱落的凹部43，所述用于防止脱落的凹部43采用了与设置在装有薄型电池41的主体装置44上的用于防止脱落机构48的用于防止脱落的凸部47相配合的结构。
本发明提供的薄型电池不仅能尽可能地减小电池的整个厚度尺寸，而且还具有足够的结构强度，从而适用于便携式信息终端等严格要求轻量化和小型化的小型电子装置的电源。
Claims (7)
1.一种薄型电池，其具有电池组件和容纳所述电池组件的外部壳体，其特征在于：
所述外部壳体包括第1壳体和第2壳体；
所述第1壳体和所述第2壳体在外周部具有用于相互接合的结合壁；
从所述第1壳体和所述第2壳体中选择的至少一个具有在一个表面突出形成有容纳部的盘状壳体部件和沿所述容纳部的突出壁周围固定在所述壳体部件上的加强框架；
在所述容纳部的内部容纳有所述电池组件；
通过使所述第1壳体的所述结合壁与所述第2壳体的所述结合壁紧密接合，将所述电池组件封装在所述外部壳体的内部。
2.根据权利要求1所述的薄型电池，其特征在于：所述加强框架为塑料成形件，所述壳体部件为以金属板为原材料的冲压成形件，使所述壳体部件与所述加强框架形成一体。
3.根据权利要求1所述的薄型电池，其特征在于：在与所述容纳部的突出壁相邻的所述结合壁的外表面上，还形成有安装区域，所述安装区域具有所述电池组件的控制组件和保护所述控制组件的盖。
4.根据权利要求3所述的薄型电池，其特征在于：所述控制组件具有保护电路，输出端子及输入端子，在通向所述安装区域的所述电池组件的正极接片和负极接片上连接固定有所述控制组件的一对所述输入端子，并将所述控制组件固定在所述安装区域中。
5.根据权利要求3所述的薄型电池，其特征在于：所述外部壳体形成矩形卡片状，所述安装区域设置在所述外部壳体的一个边缘部，所述盖由覆盖所述控制组件外表面的不外露的主表面壁和从所述主表面壁两侧端伸出的一对引线片构成，在所述主表面壁上开有使所述控制组件的输出端子露出的端子窗口。
6.根据权利要求1所述的薄型电池，其特征在于：在所述外部壳体的边缘部还形成有用于防止逆向插入的凹部，所述凹部与设置在装有电池的装置的电池插入部上的用于防止逆向插入的凸部相配合。
7.根据权利要求1所述的薄型电池，其特征在于：在所述外部壳体的边缘部还形成有用于防止脱落的凹部，所述凹部与设置在装有电池的装置上的用于防止防止脱落的凸部相配合。
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