JP2000340190A - 電池パック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パックケース内に収容したラミネートシート
を外装ケースとする電池を衝撃から防止する電池保護構
造を備えた電池パックを提供する。 【解決手段】 軟質材料によって形成された外装体内に
発電要素を収容して平板形状に形成された電池をパック
ケース内に収容してなる電池パックにおいて、前記パッ
クケース２は、前記電池３の平板面の両面に対面する平
面部と、電池３の側面に臨む複数の壁面部とを備え、前
記平面部及び壁面部が電池のパックケース２内への収容
位置を位置規制するように構成されてなることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話機やモバ
イルコンピュータ等の携帯情報機器の電池電源として要
求される小型軽量化及び薄型化を達成する電池パックに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話機やモバイルコンピュータ等の
携帯情報機器の体積及び重量中に電池が占める比率は少
なくなく、携帯情報機器の小型軽量化及び薄型化の鍵を
電池が握っているといっても過言ではない。

【０００３】図１０は、従来構成に係る携帯電話機の電
池装填部分の断面を示し、リチウムイオン二次電池によ
り構成された電池５１を収容した電池パック４９は、電
池パック４９のパックケース５０の一方面が携帯電話機
７０の機器ケース４８の一部を構成している。図からも
わかるように、電池パック４９は携帯電話機７０の厚さ
の約１／２を占め、残る厚さ方向のスペースにプッシュ
キー４５やキー接点回路を構成する多層回路基板４６、
プッシュキー４５からの押圧力を支持すると共に電池パ
ック４９との間を遮蔽する支持板４７が配設されてい
る。また、電池５１は充放電や経年変化によって膨張す
るため、これを見越して電池パック４９内には間隙Ｃが
設けられ、電池パック４９と携帯電話機のキー構造との
間に隙間Ｇが設けられている。

【０００４】上記は携帯電話機の例であるが、モバイル
コンピュータや電子手帳等も類似の構成であり、これら
の携帯情報機器の小型軽量化、特に薄型化を実現するに
は電池の薄型化が不可欠の要素となる。しかしながら、
従来のリチウムイオン二次電池のように正負極板を巻回
構造に形成した電池では所要の電池容量を得るために
は、その厚さを薄型化することに限界がある。

【０００５】そこで、リチウムポリマー二次電池のよう
に極板を積層構造にしてラミネートシートのような柔軟
な外装体を電池ケースとした電池を採用することによ
り、薄型化と共に軽量化を図ることができ、携帯電話機
やモバイルコンピュータの電池パックの薄型化、軽量化
の達成が可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、極板を
積層構造にした発電要素をラミネートシートにより形成
された外装ケース内に収容した電池を用いた電池パック
は、携帯機器あるいは電池パックを落下させた場合のよ
うな衝撃を受けた際に、外装ケースが軟質であるが故に
発電要素に衝撃が加わりやすく、発電要素の正負極板間
に短絡を生じさせる危険性を孕んでいる。携帯機器は落
下や衝突等を受けやすい使用環境にあり、衝撃により機
器故障が生じることを抑制する対策が重要であり、特に
電池パックの故障は機器の機能停止となってしまうた
め、衝撃に対する対策を充分に講じる必要がある。

【０００７】本発明が目的とするところは、ラミネート
シートによる外装ケースを用いた電池により電池パック
の薄型化、軽量化を図ると同時に、電池の耐衝撃性を向
上させた電池収容構造を備えた電池パックを提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、ラミネートシートで形成された外装ケース
内に発電要素を収容して平板形状に形成された二次電池
をパックケース内に収容してなる電池パックにおいて、
前記パックケースは、前記二次電池の平板面の両面に対
面する平面部と、二次電池の側面に臨む平面に形成され
た複数の壁面部とを備え、前記平面部及び壁面部が二次
電池のパックケース内への収容位置を位置規制するよう
に構成されてなることを特徴とする。

【０００９】この構成によれば、二次電池はその平板面
が両面でパックケースの平面部に対面し、各側面はパッ
クケースの壁面に囲まれた状態に位置決めされてパック
ケース内に収容されるので、衝撃等が加わったときにパ
ックケース内で二次電池が移動することがなく、ラミネ
ートシートで形成された外装ケースに発電要素を収容し
た二次電池でも衝撃による電池の損傷が防止される。

【００１０】上記構成において、パックケースが、壁面
部で囲まれた二次電池の収容スペースが形成された下ケ
ースと、この下ケースに接合して下ケースの開放面を閉
じる上ケースとにより形成され、前記壁面の直近の外側
に前記上ケースとの接合部位を形成することにより、壁
面の変形強度が向上し、衝撃により壁面が変形して電池
に損傷を与えることが防止される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であ
って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【００１２】本実施形態に係る電池パックは、携帯電話
機の電池電源として構成した例を示すものである。

【００１３】図１は、実施形態に係る電池パックの構成
を分解して示すもので、電池パック１は、上ケース２ａ
と下ケース２ｂとからなるパックケース２内に、リチウ
ムポリマー二次電池として構成された電池３と、この電
池３を保護するセーフティユニット（以下、ＳＵ）を構
成した回路基板１４及び臨界温度抵抗素子であるＰＴＣ
５を備えて構成された電池保護装置８とを収容し、外部
出力端子６ａ、６ｂ、６ｃの携帯電話機側接触端子との
接触部を下ケース２ｂに形成された端子取付凹部１９
ａ、１９ｂ、１９ｃから外部に露出させた状態に取り付
けて構成されている。

【００１４】この電池パック１は、携帯電話機に着脱自
在に装填できるように構成されており、パックケース２
を構成する上ケース２ａは携帯電話機の外装ケースの一
部を構成する。従って、上ケース２ａは機器外装として
の強度と美観を呈するように形成される。この上ケース
２ａ及び下ケース２ｂは樹脂成形により形成され、電池
３及び電池保護装置８を収容して両ケース間は超音波接
合により一体化され、薄型の電池パック１として完成さ
れる。

【００１５】前記電池３は、その概略構成を図２（ａ）
に断面図として示すように、シート状に形成された正極
板と負極板とをポリマー電解質シートを介して複数層に
積層して形成された発電要素１０を、ラミネートシート
からなる軟質の外装ケース１１内に収容して構成されて
いる。この外装ケース１１は、図２（ｂ）に示すよう
に、短冊状に切断されたラミネートシートを二つ折りに
して、両サイドの斜線部を溶着シールして袋状に形成
し、この中に発電要素１０を収容し、発電要素１０を構
成する各正極板から正極リード１２、各負極板から負極
リード１３を引き出し、リード引き出し辺１１ｂを溶着
シールし、外装ケース１１内を密閉して形成される。両
サイドのシール辺１１ａは、電解液の漏液を防止するた
めにシール幅を大きくして形成されるので、図１に示す
ように上面側に折り返し、透明粘着テープ７１によって
固定し、無駄な平面スペースの増加をなくしている。こ
のように構成された電池３は、従来のリチウムイオン二
次電池等のように正負極板を巻回構造にした構造に比し
て薄型の平板状に構成することができ、外装ケース１１
がラミネートシートで形成されていることと相まって電
池の軽量化を図ることができ、電池パック１としても薄
く軽く形成できるので、機器の薄型化、軽量化に寄与で
きるものとなる。

【００１６】図３は、下ケース２ｂ上に前記外部出力端
子６ａ、６ｂ、６ｃ及び電池保護装置８を装着した状態
を示す平面図で、これらの下ケース２ｂへの装着は、次
のようになされる。まず、下ケース２ｂの側面から裏面
にかけて形成された端子取付凹部１９ａ、１９ｂ、１９
ｃの底に設けられたスリット状の穴にコの字状に形成さ
れた外部出力端子６ａ、６ｂ、６ｃをその先端から圧入
して取り付け、検査用端子２４ａ、２４ｂを下ケース２
ｂの所定位置に嵌入させる。次に、正極接続リード３０
を外部出力端子６ａの先端に抵抗溶接し、負極接続リー
ド３３が取り付けられたＰＴＣ５のリード片を検査用端
子２４ｂの先端に抵抗溶接する。次いで、ＳＵを構成し
た回路基板１４を外部出力端子６ａ、６ｂ、６ｃ及び検
査用端子２４ａ、２４ｂのコの字状の中に圧入し、回路
基板１４上に形成されたハンダ付けランドに各端子をハ
ンダ付けして、図３に示す状態に外部出力端子６ａ、６
ｂ、６ｃ及び電池保護装置８の装着がなされる。このよ
うに下ケース２ｂ内の一端側に外部出力端子６ａ、６
ｂ、６ｃ及び電池保護装置８が装着されると、図３に示
すように電池収容スペース７２が残されるので、ここに
電池３を収容する。

【００１７】電池３のリード引き出し辺１１ｂからは正
極リード１２と負極リード１３とが引き出されているの
で、正極リード１２と前記正極接続リード３０とを超音
波溶接することにより正極リード１２を外部出力端子６
ａに接続し、負極リード１３と負極接続リード３３とを
超音波溶接することにより負極リード１３を電池保護装
置８に接続する。前記電池収容スペース７２に収納した
電池３のリード引き出し辺１１ｂは、図４に示すよう
に、電池保護装置８上を覆うように配置され、正極リー
ド１２が接合された正極接続リード３０及び負極リード
１３が接合された負極接続リード３３は、図示するよう
にリード引き出し辺１１ｂの上に折り曲げられる。

【００１８】前記電池収容スペース７２の周囲には、図
３に示すように、電池３の両サイドのシール辺１１ａが
折り返された側面に当接するサイド壁面７３ａ、７３
ｂ、電池３の下側面に当接する下壁面７４、電池３のリ
ード引き出し辺１１ｂの両端側にそれぞれ当接する上壁
面７５ａ、７５ｂが形成されている。図４に示すよう
に、電池３を前記サイド壁面７３ａ、７３ｂ、下壁面７
４、上壁面７５ａ、７５ｂに囲まれた電池収容スペース
７２内に収納すると、電池３は所定位置に位置決めされ
ると同時に、下ケース２ｂを上ケース２ａで閉じると電
池３は所定位置から不動の状態にしてパックケース２内
に収容される。

【００１９】上記のようにして下ケース２ｂ内に電池保
護装置８及び電池３を収容した後、下ケース２ｂに上ケ
ース２ａを超音波接合することにより、図５に示すよう
に薄型化された電池パック１に組み立てられる。図５
（ｂ）は電池パック１を下ケース２ｂ側から見た平面図
で、電池３の平板面に接する面は薄肉形成されて、電池
３が膨張によりその厚さが変化した場合に弾性的に変形
する弾性変形面１５に形成されている。また、この弾性
変形面１５を取り囲むように突出形成された外周部１６
が形成されている。更に、弾性変形面１５は薄肉形成さ
れているので、刃物等による突き刺しにより電池３が損
傷を受けることを防止するため、弾性変形面１５の周辺
部分を除いた部分にステンレス薄板７が貼着されてい
る。このステンレス薄板７の角部には、外周部１６に当
接する突出部７ａが形成され、ステンレス薄板７を弾性
変形面１５に貼着するときの位置決めができるように構
成されている。

【００２０】図６は、図５（ｂ）におけるＸ−Ｘ線矢視
断面を示し、前記弾性変形面１５は本構成においては厚
さ０．２２ｍｍに薄肉形成され、この弾性変形面１５の
周囲には、所定高さに外周部１６が形成されている。こ
の外周部１６の頂部と弾性変形面１５に貼着されたステ
ンレス薄板７の表面との間には段差Ｈができるように外
周部１６の突出高さが形成される。尚、本構成での段差
Ｈは０．４ｍｍに設定されている。

【００２１】電池３は、充放電の繰り返しや経年変化に
より電極板が膨張して電池３の厚さが増加する。電池３
の膨張によりその厚さが増加して上ケース２ａと下ケー
ス２ｂとの間の電池収容空間の高さを越えたとき、電池
３の膨張による圧力は薄肉形成されて変形しやすくなっ
ている弾性変形面１５を押し出して弾性変形させる。極
板を積層構造にした電池３の極板の膨張は電池３全体の
厚さ変化として生じるので、弾性変形面１５は電池３と
接触する面が平均的に押し上げられ、変形は外周部１６
に接する周辺部で弾性変形する。本構成におけるリチウ
ムポリマー二次電池の厚さは３．９１ｍｍで、これが充
放電を繰り返した全寿命経過における膨張による厚さは
４．３１ｍｍとなり、０．４ｍｍの膨張が生じるデータ
が取得されている。前述したように、弾性変形面１５上
には外周部１６に囲まれた高さ０．４ｍｍの段差Ｈによ
る空間が形成されているため、電池パック１の全寿命が
経過した状態でも電池パック１の最大厚さに変化は生じ
ない。

【００２２】本構成のように電池３をパックケース２内
の厚さ方向に密着するように収容する場合に、下ケース
２ｂを上ケース２ａで閉じるために下ケース２ｂの所定
位置に上ケース２ａを重ね合わせると、電池３は上ケー
ス２ａを押し上げるような力を及ぼし、図６及び図７に
示すように、下ケース２ｂと上ケース２ａとの間を超音
波溶着する周囲の嵌合部位は浅い嵌合状態にあるので、
超音波溶接装置にセットするまでに上ケース２ａと下ケ
ース２ｂとの嵌合位置が位置ずれする恐れがある。この
超音波溶着するまでの間に上ケース２ａが所定位置から
位置ずれすることを防止するために、超音波溶着する以
前に下ケース２ｂに上ケース２ａが嵌合する嵌合構造が
設けられている。

【００２３】図１及び図３に示すように、下ケース２ｂ
の上下両端側に上嵌合凹部６１ａ、６１ｂ、下嵌合凹部
６２ａ、６２ｂが形成されており、この下ケース２ｂに
上ケース２ａを重ね合わせたとき、前記上嵌合凹部６１
ａ、６１ｂ及び下嵌合凹部６２ａ、６２ｂそれぞれに、
上ケース２ａに形成された上嵌合凸部６３ａ、６３ｂ及
び下嵌合凸部６４ａ、６４ｂが嵌入し、下ケース２ｂに
上ケース２ａが嵌合接続される。

【００２４】図７は、図５（ｂ）におけるＹ−Ｙ線矢視
断面を示すもので、前記上嵌合凹部６１ａと上嵌合凸部
６３ａとの嵌合状態、下嵌合凹部６２ａと下嵌合凸部６
４ａとの嵌合状態が示されている。この嵌合構造により
超音波溶着する以前に下ケース２ｂの所定位置に上ケー
ス２ａが嵌合した状態が得られるので、この状態で上ケ
ース２ａと下ケース２ｂとの間に超音波を加えて周囲の
溶着部位６６で超音波接合する。

【００２５】図６に示すように、下ケース２ｂと上ケー
ス２ａとがパックケース２の厚さ方向に当接する溶着部
位６６が、下ケース２ｂに形成されたサイド壁面７３
ａ、７３ｂの直近の外側に設けられている。この溶着部
位６６は、図３及び図４に示すようにライン状に設けら
れ、パックケース２の周囲を一周するように形成されて
いる。下ケース２ｂに上ケース２ａを前記上嵌合凹部６
１ａ、６１ｂと下嵌合凹部６２ａ、６２ｂとで嵌合させ
て重ね合わせると、下ケース２ｂに上ケース２ａが溶着
部位６６で当接する。このように重ね合わせた上ケース
２ａと下ケース２ｂとを、その当接方向から超音波溶接
装置のホーンと受け治具とで挟圧することにより、前記
溶着部位６６で上ケース２ａと下ケース２ｂとが密着す
るので、ホーンから超音波加振することにより溶着部位
６６の密着間が溶融して上ケース２ａと下ケース２ｂと
は接合し、パックケース２として一体化される。このよ
うにサイド壁面７３ａ、７３ｂは、その直近の外側で上
ケース２ａが接合されるので変形強度が強化され、衝撃
等による変形加圧に対する強度が向上し、収容された電
池３を保護して衝撃による損傷を防止することができ
る。また、図７に示すように、上壁面７５ａ、７５ｂ及
び下壁面７４は、それらの背後に形成された上嵌合凹部
６１ａ、６１ｂ及び下嵌合凹部６２ａ、６２ｂにそれぞ
れ嵌入する上嵌合凸部６３ａ、６３ｂ及び下嵌合凸部６
４ａ、６４ｂにより変形強度が強化される。

【００２６】また、図６及び図７に示すように、溶着部
位６６はパックケース２の外部露出面より内側に設定さ
れているので、溶融部が外部に露出せず、電池パック１
としての外観を損なうことがない。また、上ケース２ａ
と下ケース２ｂとが対向方向に密着する部位は溶着部位
６６のみで、他の部位では僅かな隙間が形成されている
ので、超音波加振により溶融することはなく、溶融部が
外部に露出することはない。

【００２７】以上説明したように、電池３は、その平板
面は上ケース２ａと下ケース２ｂとに密着した状態にパ
ックケース２内に収容され、シール辺１１ａを上平面に
折り返した両側面は下ケース２ｂに形成されたサイド壁
面７３ａ、７３ｂに、下側面は下壁面７４に、当接もし
くは僅少間隙を隔てた状態にパックケース２内に収容さ
れる。また、リード引き出し辺１１ｂ側は、図８に示す
ように、上壁面７５ａに位置決め支持された負極接続リ
ード３３に位置決めされる状態にあり、図４に示すよう
に、正極リード１２側では上壁面７５ｂに位置決め支持
された正極接続リード３０に折り返されたシール辺１１
ａのリード引き出し辺１１ｂ側が、負極リード１３側で
は上壁面７５ａにシール辺１１ａのリード引き出し辺１
１ｂ側が当接もしくは僅少間隙を隔てた状態にパックケ
ース２内に収容される。電池３はその外装ケース１１が
ラミネートシートにより形成されているので、金属ケー
スの場合に比して外形寸法の誤差が大きく、電池収容ス
ペース７２の寸法は電池３プラス側誤差の状態で各壁面
に当接するように設定されているので、マイナス側誤差
の状態では各壁面との間には僅少な間隙が生じる。

【００２８】このように電池３をパックケース２内に収
容して電池パック１を構成することにより、落下等によ
る衝撃が加わったときにパックケース２内で電池３が移
動し難くなるので、衝撃に伴う電池３の移動により軟質
の外装ケース１１を通して内装された正極板と負極板と
の間の短絡等の障害の発生が防止される。即ち、上下の
平板面が上ケース２ａ及び下ケース２ｂの平面部に密着
していることによる摩擦抵抗により移動し難くなり、周
囲側面は各壁面に当接または僅少間隙で囲まれているの
で更に移動し難くなり、ラミネートシートにより形成さ
れた外装ケースを用いた電池３により電池パック１を薄
型化及び軽量化した構成における衝撃対策が図られてい
る。また、電池３の側面を囲む下ケース２ｂの各壁面
は、その直近の外側で上ケース２ａが接合されるので強
固になり、衝撃による各壁面の変形が電池３に及ぶこと
が防止される。

【００２９】上記構成になる電池パック１は、図９に断
面図として示すように、携帯電話機９に装填される。先
に図１０に示した従来構成になる電池パックに比して薄
型化されているため携帯電話機９自体も薄型化され、ポ
ケットに挿入できるまでのスリムな形態の携帯電話機９
が実現される。携帯電話機９内の電池パック１が装填さ
れる反対面（表面側）には、プッシュキー１７、このプ
ッシュキー１７による接点回路が形成された多層回路基
板１８、この多層回路基板１８を支持する支持板１９が
配設され、この支持板１９と電池パック１との間は、外
周部１６との間に約０．０５ｍｍの間隙、弾性変形面１
５上に貼着されたステンレス薄板７との間に約０．４５
ｍｍの間隙が設けられている。この構成によって、携帯
電話機９の表面側から強い押圧が加わったときには外周
部１６が支持板１９の変形を支える作用をなす。また、
電池３は充放電あるいは経年変化により極板の膨張が生
じて電池の厚さが増加するが、弾性変形面１５は電池３
の膨張に対応して弾性変形し、前述したように外周部１
６で囲まれた中に形成された空間で膨張による厚さ変化
が収まり、膨張の影響を機器側に及ぼすことがない。

【００３０】また、携帯電話機のような携帯情報機器
は、機器自体あるいは電池パックを落下させたり衝突さ
せてしまう危険性を孕んでおり、それによる衝撃により
機能停止に至らないような対策を講じる必要があるが、
前述のように電池３をパックケース２により強固に保護
し、パックケース２内で移動しないように構成している
ので、衝撃により電池３が損傷することを防止すること
ができる。

【００３１】以上説明した電池パックの構成は、携帯電
話機の電池電源として適用した例について述べたが、モ
バイルコンピュータや電子手帳、トランシーバ等におい
ても同様の構成を適用することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば、ラミ
ネートシートにより形成された外装ケース内に発電要素
を収容して平板形状に形成された電池は、その両平板面
がパックケースの内面に密着し、側周面は壁面に囲まれ
てパックケース内に収容されているため、衝撃や振動に
よりパックケース内で電池が移動しないので、軟質の外
装ケース内に収容された発電要素に損傷を与えて電池パ
ックとしての機能停止を来すことが防止される。また、
パックケースを構成する下ケースに形成された電池の側
周面を囲む壁面は、その直近の外側で上ケースと接合さ
れるので、電池を囲む壁面の変形強度が向上し、パック
ケースによる電池の保護が確実になされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る電池パックの構成を示す分解斜
視図。

【図２】電池の概略構成を示す（ａ）は断面図、（ｂ）
は平面図。

【図３】下ケースに電池保護装置を配設した状態を示す
平面図。

【図４】下ケースに電池保護装置及び電池を配設した状
態を示す平面図。

【図５】電池パックの外観を示す（ａ）は外部出力端子
側から見た側面図、（ｂ）は下ケース側から見た平面
図。

【図６】図５（ｂ）におけるＸ−Ｘ線矢視断面図。

【図７】図５（ｂ）におけるＹ−Ｙ線矢視断面図。

【図８】電池のリード引き出し辺側の位置決め状態を示
す断面図。

【図９】電池パックを携帯電話機に装填した状態を示す
断面図。

【図１０】従来構成になる電池パックの携帯電話機への
装填状態を示す断面図。

【符号の説明】

１ 電池パック ２ パックケース ２ａ 上ケース ２ｂ 下ケース ３ 電池 ６ａ、６ｂ、６ｃ 外部出力端子 ８ 電池保護装置 １０ 発電要素 １１ 外装ケース １１ｂ リード引き出し辺 １２ 正極リード １３ 負極リード ７２ 電池収容スペース ７３ａ、７３ｂ サイド壁面 ７４ 下壁面 ７５ａ、７５ｂ 上壁面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軟質材料によって形成された外装体内に
   発電要素を収容して平板形状に形成された電池をパック
   ケース内に収容してなる電池パックにおいて、 前記パックケースは、前記電池の平板面の両面に対面す
   る平面部と、電池の側面に臨む複数の壁面部とを備え、
   前記平面部及び壁面部が電池のパックケース内への収容
   位置を位置規制するように構成されてなることを特徴と
   する電池パック。
2. 【請求項２】 パックケースが、壁面部で囲まれた電池
   の収容スペースが形成された下ケースと、この下ケース
   に接合して下ケースの開放面を閉じる上ケースとにより
   形成され、壁面の直近の外側に前記上ケースとの接合部
   位が形成されてなる請求項１記載の電池パック。