JP2000277070A - 電池パックの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンパクト化を損なわず量産的にも容易に実
現できる耐落下強度のすぐれた電池パックの製造方法の
提供。 【解決手段】 接合面1a′を有する第１の外装ケース1a
に電池2aおよび接続配線回路2bを内装配置する工程と、
前記第１の外装ケース1aの接合面1a′に接着剤層を介
し、接合面1a′，1b′を対応させて第２の外装ケース1b
を接合一体化する工程とを有する電池パックの製造方法
であって、前記外装ケース1a，1bの接合面1a′，1b′
中、一方の接合面に硬化性接着剤の層を、他方の接合面
に前記硬化性接着剤の硬化剤層を塗り分けておくことを
特徴とする電池パックの製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電池パックの製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数個の電池（素電池）で構成した電源
部品は、電池パック（パック電池）と称されて、広く実
用に供されている。ここで、電池パックは、一般的に、
電気絶縁樹脂製のパック容器内に、複数個の素電池、こ
れらの素電池を電気的に接続する配線回路、安全素子、
接触端子などを内蔵した構造に成っている。このような
電池パックは、従来、一次電池が主体であったが、最近
は、充放電可能な二次電池にその地位が移行し、年々、
その用途が拡大化するとともに、需要も増大化してい
る。

【０００３】また、電池パックについては、電源として
使用する電子機器類、たとえば携帯電話機、ビデオカメ
ラ、パーソナルコンピューター(PC)、電動自転車などの
小形化に伴って、小形軽量化が要求されている。つま
り、外装ケースをできるだけ軽く、かつ小形化するため
に、外装ケースの肉厚を小さくする方向にある。

【０００４】ところで、電池パックは、一般的に、次の
ような構造を採っている。すなわち、図１に概略構成を
展開して示すごとく、分割形の樹脂製ケース1a，1bと、
一方の（第１の外装ケース）1a内に装着・配置された電
池パック本体２とを有し、他方の（第２の外装ケース）
1bで、前記第１の外装ケース1aの開口面（接合面）側を
接合・封止した構成を採っている。

【０００５】ここで、外装ケース1a，1bは、図２に拡大
して断面的に示すごとく、たとえば第１の外装ケース1a
の段差付き開口部1a′に、第２の外装ケース1bの段差付
き開口部1b′を嵌合ないし係合し、この嵌合（係合）部
を接着剤などを介在させ、要すれば超音波振動エネルギ
ーの照射による発熱を利用し、接合・一体化した構成と
成っている。また、電池パック本体２は、複数個の電池
2aおよび前記素電池2aを電気的に接続する配線回路2b
と、配線回路2bに接続して第１の外装ケース1aの壁部に
導出・配置されたコネクター（外部接続用端子部）2c
と、さらに要すれば、安全素子2dと、温度センサ2eを有
する構成と成っている。

【０００６】なお、外装ケース1a，1bの開口部の接合
は、接着剤による場合の他、超音波溶着、ネジ止め、爪
嵌合などの方式もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記外
装ケース1a，1bの肉厚を薄く（小さく）し、電池パック
の軽薄短小化を図る場合、次のような不都合が認められ
る。

【０００８】先ず、樹脂製外装ケース1a，1bの接合・一
体化手段についてみると、表１に示すような長所および
短所がある。

【０００９】

【表１】 次に、外装ケース1a，1bの接合・一体化の強度は、電池
パックの携帯性、換言すると電源として装着した機器類
の持ち運び過程での落下の恐れ、電池パックの破損など
が懸念されることから重視されている。すなわち、携帯
型電子機器の持ち運び時に、誤って電子機器を落下した
り、あるいは電池パックが脱落して衝撃を受けた場合な
ど、外装ケース1a，1bの一体化が破損され、電池パック
としての機能が損なわれるという問題がある。ここで、
電池パックの損傷は、衝撃などにより接着が剥がされ、
この剥がれ部から外装ケース1a，1bが割れ易いことであ
るため、前記接合・一体化の強度がポイントになる。こ
うした点から、作業性の問題に対する対策によっては、
接着剤による接合方式が接合強度および小形軽量化など
から、実用上有効な手段といえる。

【００１０】なお、接着剤による接合方式としては、溶
剤形接着剤の使用、瞬間接着剤の使用、二液形接着剤の
使用、無溶剤形接着剤の使用など挙げられるが、総合的
にみると二液形接着剤を使用する接合方式が好ましい。
つまり、接着剤の使用時間（二液混合後の保存…未硬化
時間）が制約される点を除くと、衝撃強度がすぐれてい
ること、作業性もよい方で取扱易いからである。

【００１１】本発明は、上記事情に対処してなされたも
ので、コンパクト化を損なわず量産的にも容易に実現で
きる耐落下強度のすぐれた電池パックの製造方法の提供
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、接合
面を有する第１の外装ケースに電池および接続配線回路
を内装配置する工程と、前記第１の外装ケースの接合面
に接着剤層を介し、接合面を対応させて第２の外装ケー
スを接合一体化する工程と、を有する電池パックの製造
方法であって、前記外装ケースの接合面中、一方の接合
面に硬化性接着剤の層を、他方の接合面に前記硬化性接
着剤の硬化剤層を塗り分けておくことを特徴とする電池
パックの製造方法である。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１記載の電池パ
ックの製造方法において、硬化性接着剤がエポキシ系樹
脂、メタクリル酸エステルモノマー、レドックス触媒を
含むエラストマーであることを特徴とする。

【００１４】請求項３の発明は、接着剤層の硬化による
接合一体化時に、超音波振動エネルギー局部的照射を併
用することを特徴とする請求項１もしくは請求項２記載
の電池パックの製造方法である。

【００１５】請求項１ないし請求項３の発明において、
分割形の外装ケースは、一般的に肉厚 0.8〜 2.0mm程度
で、かつ接合部がほぼ同一内径面を呈するように、互い
に対接平坦面、あるいは係合や嵌合する段差付きに形成
されている。そして、この分割形外装ケースは、たとえ
ばポリカーボネート樹脂、 ABS樹脂、ポリエチレン樹
脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂およ
びポリ塩化ビニル樹脂、あるいは塩化ゴム、メチルゴ
ム、ポリイソプレン系ゴム、ポリブタジェン系ゴム、ブ
チルゴム、 SBRゴム、 NBRゴム、ポリイソブチレン系ゴ
ム、クロロプレン系ゴム、ネオプレン系ゴムなどを素材
としている。つまり、加工性、量産性、コストなどから
合成樹脂を素材とした箱型などであり、また、接合・一
体化する操作を考慮し、たとえば２分割片など、分割片
数をなるべく小さく設定する。

【００１６】なお、外装ケースの接合（被接合）面が、
互いに係合ないし嵌合するように形成した場合は、接合
に関与する相互の開口端面に連続的、もしくは間欠的に
突起状および溝状に形設した構成であってもよい。すな
わち、一方の接合面に嵌合用突起部（凸部）を段差付き
で形設し、この段差付き嵌合用突起部に対応して、他方
の被接合面に嵌合溝（凹部）形設し、その嵌合溝の外周
壁面部もしくは内周壁面部のいずれか一方（より好まし
くは内周壁面部）を高く設定する。この嵌合部の段差付
き構造によって、外周壁面部および内周壁面部間に突起
部を嵌合させた場合、側壁面側からの力に対して効果的
に補強作用を呈する。

【００１７】さらに、請求項１ないし請求項３の発明に
おいて、外装ケースの被接合面間に介挿し、外装ケース
同士の接合・一体化を行う接着剤は、二液性ないし二成
分系の接着剤が選ばれ、かつ互いに接合する面にそれら
両成分を分けて（分離して）、塗布ないし担持させる。
つまり、一般的な使用方法もしくは使用態様では、両成
分を予め混合して調製した接着剤を接合面間に介挿する
方式に対し、対応する接合面の一方に硬化剤層を、他方
に硬化性接着剤層をと分離形に設けておくことで特徴つ
けられる。そして、対応する接合面を位置合わせし、そ
の接合面間に介挿させた両成分層を加熱、もしくは超音
波振動エネルギーの局部的な照射による発熱で、軟化な
いし溶融により混合し、硬化反応させる方式を採る。

【００１８】ここで、二液性ないし二成分系の接着剤と
は、硬化剤と、この硬化剤の介在によって硬化し、接着
・接合機能を呈する硬化性接着剤とを必須の成分とした
ものである。そして、この硬化性接着剤と硬化剤とは、
たとえば表２に示すような組み合わせが挙げられる。

【００１９】

【表２】 なお、アミン化合物は、脂肪族ポリアミン類、芳香族ア
ミン類などがあり、また、いずれの組み合わせでも硬化
助剤として、三フッ化ホウ素を添加するケースもある。
そして、硬化性接着剤と硬化剤との組み合わせは、外装
ケースの材質などによって適宜決められるが、内蔵・配
置する電池に対する熱的な影響を避けるために、なるべ
く低温で硬化反応が進行し、かつ所要の接合・一体化が
なされるように選択する。

【００２０】請求項１ないし請求項３の発明では、外装
ケース同士の接合が、対向・接合する端面に分けて設け
た硬化剤層と、硬化性接着剤層とが対接し、この対接に
伴う硬化反応で、硬化・接合が容易に行われる。すなわ
ち、一方の接合面に硬化剤層、他方の接合面に硬化性接
着剤層と、それぞれ分けて形成・配置するため、接着剤
の混合・調製の操作、混合・調製した接着剤の貯蔵性、
もしくは硬化性制御の問題など解消され、容易に、かつ
再現性の良好な外装ケース同士の接合・一体化に行われ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図１および図２を参照して
実施例を説明する。

【００２２】図１は、ニッケル水素電池 4/3 Aサイズ10
本組みの、パーソナルコンピューター(PC)用電池パック
の構造例を展開して示す斜視図である。図１において、
1aは第１の外装ケース（下ケース）、1bは第２の外装ケ
ース（上ケース）であり、いずれもポリカーボネート樹
脂を素材とした成型体である。

【００２３】ここで、第１の外装ケース1aは、肉厚 1.5
mm程度で、深さ15〜20mm程度の箱形に、また、第２の外
装ケース1bは、肉厚 1.5mm程度で、深さ 5mm程度の浅い
箱形にそれぞれ形成されている。そして、第１の外装ケ
ース1aは、コネクター2cの装着部領域を除く開口端面
が、図２に拡大して断面的に示すごとく、ほぼ全周に亘
って段差付きに形成されている。一方、第２の外装ケー
ス1bは、前記コネクター2cの装着部領域に対応する部分
を除く開口端面が、第１の外装ケース1a開口端面の段差
付きに係合ないし嵌合するように段差付きに形成されて
いる。

【００２４】上記構成の外装ケース1a，1bを用意し、一
方の外装ケース、たとえば第１の外装ケース1aの段差付
き開口端面に、たとえばエポキシ樹脂系の硬化・接着性
の樹脂層を設ける。また、他方の外装ケース、たとえば
第２の外装ケース1bの段差付き開口端面に、前記エポキ
シ樹脂系の硬化剤として作用する脂肪族ポリアミンの層
を設ける。ここで、硬化・接着性の樹脂層および硬化剤
層の厚さは、特に限定されないが、平面では一般的に、
5〜 200μm 程度でよい。

【００２５】次いで、前記第１の外装ケース1a内に、電
池パック本体２を装着・配置する。ここで、電池パック
本体２は、10個の電池2a、前記電池2aを電気的に接続す
る配線回路2b、前記配線回路2bに接続して第１の外装ケ
ース1aの壁部に導出・配置されたコネクター（外部接続
用端子部）2c、さらに要すれば、安全素子2dと、温度セ
ンサ2eを有する構成と成っている。なお、第１の外装ケ
ース1a内に、電池パック本体２を装着・配置した後に、
前記硬化・接着性の樹脂層を設けても支障はない。

【００２６】その後、電池パック本体２を装着・配置し
た第１の外装ケース1aの開口端面に、第２の外装ケース
1bの開口端面を位置合わせ・係合する。この位置合わせ
・係合により、第１の外装ケース1aおよび第２の外装ケ
ース1bの対向する開口端面間には、エポキシ樹脂系接着
剤層と脂肪族ポリアミンの層とが対接・積層して介在す
る構成を採ることになる。

【００２７】上記位置合わせ・係合した状態で、前記第
２の外装ケース1bに超音波ホーンを当てて、接合部に20
KHz程度の超音波振動エネルギーを 1秒間ほど集中す
る。ここでの超音波振動エネルギー条件は、硬化剤およ
び硬化・接着性樹脂の組み合わせによって、適宜選択さ
れる。

【００２８】この超音波振動エネルギー照射により、前
記層分離して介挿していたエポキシ樹脂系接着剤と脂肪
族ポリアミンとの混合が促進され、硬化反応が開始す
る。そして、この硬化反応は容易に進行し、超音波振動
エネルギー照射に伴う局部的な発熱によって、さらに硬
化反応が促進され、前記両外装ケース1a，1bの対向する
開口端面同士が接合・一体化して、電池パック本体２を
内蔵・封装して成る電池パックが得られる。

【００２９】上記によって製造したパーソナルコンピュ
ーター(PC)用電池パックを高さ75cmもしくは 100cmの位
置から厚さ30mmの堅木面に落下したとき、高さ75cmの位
置から厚さ50mmのプラステックタイル貼りコンクリート
面に落下したときの、外装ケース剥がれや割れの発生数
を試験評価した結果を表３に示す。なお、この試験評価
においては、電池パック 6個を試料とした。

【００３０】また、比較のため、接着剤の使用を省略し
て、上記外装ケース同士の接合面を超音波振動エネルギ
ーの局部的な照射で溶着（融着）させ、外装ケース同士
を一体化した他は、同一条件で製造した電池パックにつ
いての試験評価の結果を表３に併せて示す。

【００３１】

【表３】 また、上記落下試験を行った電池パックを分解して観察
したところ、実施例に係る電池パックの接合面の接着剤
は、完全に硬化しており、外装ケース1a，1bが強固に固
定・一体化していた。また、比較例における溶着接合面
に比べて、実施例に係る電池パックにおいては、接着剤
が広い範囲に広がっており、この違いが落下強度の相違
となっているといえる。

【００３２】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変
形を採ることができる。たとえば、上記では、ニッケル
水素電池を内装（内蔵）したPC用電池パックの製造例を
示したが、他の用途の電池パックの製造、あるいはニッ
ケル水素電池の代りに、リチウムイオン電池やニッケル
カドミウム電池などを内装（内蔵）する電池パックの製
造にも適用できる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜２の発
明によれば、硬化剤と、硬化性の接着剤との二成分系接
着剤が、電池パック外装ケースの接合部（被接合部）面
に、互いに分離・配置し、接合工程において硬化剤およ
び硬化性の接着剤を混合・硬化反応を起こさせる。つま
り、接合に要する分だけの接着剤が効率よく使用され、
接着剤の浪費がなくなるだけでなく、接着剤浪費に伴う
後処理なども不要となるので、製造・操作の低コスト化
など容易に図れる。

【００３４】特に、硬化剤および硬化性の接着剤を混合
・硬化反応に、超音波振動エネルギーを併用した場合
は、両成分の混合・硬化反応が助長され、より容易に溶
着・接合を行えるので、再現性よく、かつ信頼性の高い
接合・一体化がなされる。

【００３５】すなわち、請求項１〜２の発明によれば、
電池パック外装ケース同士の接合・一体化が容易に、強
固に成されるため、方向性に拘りなく、落下などで破損
を起こす恐れも解消され、取扱易く、かつ信頼性の高い
電池パックを歩留まりよく提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】る電池パックの要部構成を展開して示す斜視
図。

【図２】電池パック外装ケース同士の接合部の構造例を
示す拡大断面図。

【符号の説明】

1a……第１の外層ケース 1b……第２の外層ケース 1a′，1b′……段付き開口部 ２……電池パック本体 2a……電池 2b……接続配線基板 2c……外部接続用端子（コネクター） 2d……安全素子 2e……温度センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接合面を有する第１の外装ケースに電池
   および接続配線回路を内装配置する工程と、 前記第１の外装ケースの接合面に接着剤層を介し、接合
   面を対応させて第２の外装ケースを接合一体化する工程
   と、を有する電池パックの製造方法であって、 前記外装ケースの接合面中、一方の接合面に硬化性接着
   剤の層を、他方の接合面に前記硬化性接着剤の硬化剤層
   を塗り分けておくことを特徴とする電池パックの製造方
   法。
2. 【請求項２】 硬化性接着剤がエポキシ系樹脂、メタク
   リル酸エステルモノマー、レドックス触媒を含むエラス
   トマーであることを特徴とする請求項１記載の電池パッ
   クの製造方法。
3. 【請求項３】 接着剤層の硬化による接合一体化時に、
   超音波振動エネルギー局部的照射を併用することを特徴
   とする請求項１もしくは請求項２記載の電池パックの製
   造方法。