JP2004127617A

JP2004127617A - バッテリー

Info

Publication number: JP2004127617A
Application number: JP2002287797A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Fukui; 福井　繁昭
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: GB2393569A; US20040137314A1; CN1494179A; CN1214482C; GB0322587D0; GB2393569B; JP3836415B2

Abstract

【課題】電子機器を過電流から保護する加熱保護素子を備えたバッテリーにおいて、過電流による加熱保護素子の電気抵抗値の上昇を正常に機能させて、携帯電話機等の電子機器を確実に保護できるようにする。
【解決手段】バッテリーセル２と、接続部材１１により該バッテリーセル２の各端子２ｄに電気的に接続された回路基板３と、前記接続部材１１に設けられ、温度上昇により電気抵抗値が上昇する加熱保護素子１４と、これら回路基板３、接続部材１１および加熱保護素子１４を被覆して、前記バッテリーセル２に一体的に固定させる樹脂モールド部４とを備え、該加熱保護素子１４が、前記樹脂モールド部４を介して、前記バッテリーセル２の表面２ｂから離間して配されていることを特徴とするバッテリー１を提供する。
【選択図】　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子機器を過電流から保護する加熱保護素子を備えたバッテリーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話機、携帯端末装置、ビデオカメラ等の携行可能な電子機器に搭載されるバッテリーとしては、バッテリーセルと、バッテリーセルの充電・放電を制御する電子部品、および電子機器に電気的に接続する接続端子を有する回路基板と、これらバッテリーセルと回路基板とを一体的に固定する樹脂モールド部とを備えたものが提供されている（例えば、特許文献１参照）。
これらバッテリーセルと回路基板とは、接続部材により電気的に接続されており、この接続部材には、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子（加熱保護素子）が設けられている。
【０００３】
このＰＴＣ素子は、加熱されることにより、その電気抵抗値が上昇する特性を有している。したがって、バッテリーの電力供給回路が短絡して過電流が発生した際には、この過電流に基づくジュール熱によってＰＴＣ素子の電気抵抗値が上昇して、バッテリーからの電力供給を停止して電子機器を保護するようになっている。また、このＰＴＣ素子は、常温から加熱された後に、再度常温に冷却された際には、その電気抵抗値が、加熱前の電気抵抗値（初期抵抗値）よりも大きくなるという特性を有している。
このバッテリーを電子機器に装着して使用する際には、電子機器に効率よく電力を供給できるように、常温におけるＰＴＣ素子の電気抵抗値は低いことが望ましい。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３１５４８３号公報（第７頁、第１２―１５図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のバッテリーにおいては、ＰＴＣ素子がバッテリーセルの表面に配置されているため、過電流によりＰＴＣ素子が加熱されても、バッテリーセルがＰＴＣ素子から熱を奪ってＰＴＣ素子の温度上昇を阻害する。このため、ＰＴＣ素子の電気抵抗値の上昇量が少なくなって、バッテリーセルからの電力供給が適正に遮断されないため、電子機器の保護が不十分であるという問題があった。
【０００６】
また、ＰＴＣ素子がバッテリーセル表面に当接して配置されているため、ＰＴＣ素子とバッテリーセル表面との間には、樹脂モールド部が形成されず、ＰＴＣ素子とバッテリーセル表面とが互いに剥離する虞があった。
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、過電流によるＰＴＣ素子の電気抵抗値の上昇を正常に機能させて、電子機器を確実に保護できるバッテリーを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、バッテリーセルと、接続部材を介して該バッテリーセルの各端子に電気的に接続された回路基板と、前記接続部材に設けられ、温度上昇により電気抵抗値が上昇する加熱保護素子と、これら回路基板、接続部材および加熱保護素子を被覆して、前記バッテリーセルに一体的に固定する樹脂モールド部とを備え、該加熱保護素子が、前記樹脂モールド部を介して、前記バッテリーセルの表面から離間して配されていることを特徴とするバッテリーを提案している。
【０００８】
この発明に係るバッテリーによれば、加熱保護素子とバッテリーセルの表面とが樹脂モールド部により断熱されるため、加熱保護素子において発生した熱がバッテリーセルに吸収されることがない。したがって、バッテリーを携帯電話機等の電子機器に接続し、電子機器に電力を供給している状態で、過電流に基づくジュール熱によって加熱保護素子が加熱された際には、その電気抵抗値が正常に上昇して電子機器への電力供給が停止される。
また、この加熱保護素子は、バッテリーセル表面から離間した状態で樹脂モールド部により包み込まれるため、バッテリーセル表面から剥離することがない。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のバッテリーにおいて、前記加熱保護素子が、外部に対して断熱する断熱部材により覆われていることを特徴とするバッテリーを提案している。
この発明に係るバッテリーによれば、樹脂モールド部により回路基板、接続部材および加熱保護素子とバッテリーセルとを一体的に固定させる際には、接続部材により回路基板とバッテリーセルの各端子とを接続した状態で、金型に入れて溶融樹脂を流し込む。この際には、バッテリーセルや回路基板等は溶融樹脂により加熱されるが、断熱部材により覆われた加熱保護素子は加熱されることがない。このため、加熱保護素子の常温における電気抵抗値の上昇を防止することができる。
【００１０】
また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載のバッテリーにおいて、前記断熱部材が、前記加熱保護素子を挿入可能な挿入部を有する断熱スリーブであることを特徴とするバッテリーを提案している。
この発明に係るバッテリーによれば、断熱スリーブを加熱保護素子に取り付ける際には、加熱保護素子を挿入部に挿入するだけでよいため、加熱保護素子の被覆を容易に行うことができる。
【００１１】
また、請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のバッテリーにおいて、前記接続部材が金属板からなることを特徴とするバッテリーを提案している。
この発明に係るバッテリーによれば、金属板により加熱保護素子をバッテリーセルの表面から離間させた状態に容易に保持することができるため、樹脂モールド部を形成する際に、加熱保護素子とバッテリーセル表面との間に確実に溶融樹脂を充填することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１から図５は、この発明に係る一実施形態を示す。図１に示すように、この実施の形態に係るこのバッテリー１は、携帯電話機等の携行可能な電子機器に装着して使用するものであり、矩形板状のバッテリーセル２と、このバッテリーセル２の側面２ａに沿って配置される回路基板３と、この回路基板３を包み込み、バッテリーセル２の側面２ａ，２ｂ，２ｃに固着された樹脂モールド部４と、この樹脂モールド部４から引き出されたケーブル５と、ケーブル５の先端に設けられ、電子機器に電気的に接続するための接続端子６とを備えている。
バッテリーセル２の側面２ｂには、図２に示すように、その中央に突出状態に負極端子２ｄが配置されており、その他の表面が正極端子となっている。なお、突出した負極端子２ｄは、側面２ｂに対して電気的に絶縁されている。
【００１３】
回路基板３は、バッテリーセル２の充電・放電を制御するための複数の電子部品７と、バッテリーセル２の各端子と電気的に接続するためのランド部８，９とを備えており、バッテリーセル２の側面２ａに両面テープ１０を介して固定されるようになっている。また、回路基板３の表面３ａには、ケーブル５の一端部５ａが接続されている。
【００１４】
これらバッテリーセル２と回路基板３とは、接続板（接続部材）１１，１２により電気的に接続されている。
接続板１１，１２は、ニッケル板等の金属板に屈曲加工を施してＬ字状に形成したものあり、これらの一端部１１ａ，１２ａは、ランド部８，９にそれぞれスポット溶接又は半田付けによって接続されるようになっている。また、接続板１１，１２の他端部１１ｂ，１２ｂは、負極端子２ｄおよび正極端子を構成する側面２ｃにそれぞれスポット溶接又は半田付けによって接続されるようになっている。接続板１１の他端部１１ｂには、ＰＴＣ素子部１３が形成されている。
【００１５】
ＰＴＣ素子部１３は、図３に示すように、接続板１１に設けられたＰＴＣ素子（加熱保護素子）１４と、ＰＴＣ素子１４を被覆する断熱テープ（断熱部材）１５とから構成されている。
ＰＴＣ素子１４は、前述したように、加熱されることにより、その電気抵抗値が急上昇する特性を有するものである。また、断熱テープ１５は、ＰＴＣ素子１４と外部とを断熱するものであり、アラミド樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂等の合成樹脂をテープ状に形成したものである。この断熱テープ１５は、ＰＴＣ素子１４に巻回することにより取り付けられる。
【００１６】
このように構成されるバッテリー１の製造方法について以下に説明する。
はじめに、図２に示すように、回路基板３の表面３ａに、電子部品７、ランド部８，９を搭載すると共に、接続端子６を取り付けたケーブル５の一端部５ａを半田付けにより接続する。次いで、図４に示すように、回路基板３の裏面３ｂとバッテリーセル２の側面２ａとを両面テープ１０を介して互いに固定する。
また、接続板１１に設けられたＰＴＣ素子１４に断熱テープ１５を取り付けてＰＴＣ素子部１３を形成する。その後、接続板１１，１２の一端部１１ａ，１２ａをそれぞれランド部８，９に接続すると共に、他端部１１ｂ，１２ｂをバッテリーセル２の負極端子２ｄおよび正極端子に接続して、バッテリーユニット２０を形成する。この状態においては、ＰＴＣ素子部１３とバッテリーセル２の側面２ｂとの間に隙間１６が形成されることになる。
【００１７】
そして、このバッテリーユニット２０を図示しない金型に収容する。この金型には、バッテリーユニット２０を収容した状態で、図１に示す樹脂モールド部４を形成するためのキャビティを有しており、このキャビティに面して溶融樹脂を供給する注入口が設けられている。
最後に、この注入口から溶融樹脂を供給することにより、図５に示すように、回路基板３、接続板１１，１２およびＰＴＣ素子部１３を包み込むと共に、隙間１６にも溶融樹脂が充填され、樹脂モールド部４が形成されることになる。
【００１８】
このように製造されるバッテリー１は、携帯電話機等の電子機器に接続することにより、電子機器に電力を供給することができる。この電力供給を行っている状態で過電流が発生した場合には、過電流に基づくジュール熱によってＰＴＣ素子１４の電気抵抗値が上昇して、バッテリー１からの電力供給を停止して電子機器を保護する。
【００１９】
上記実施形態のバッテリー１によれば、樹脂モールド部４および断熱テープ１５によりバッテリーセル２とＰＴＣ素子１４とが互いに断熱されているため、ジュール熱によりＰＴＣ素子１４が加熱されても、この熱がバッテリーセル２に吸収されない。このため、ＰＴＣ素子１４の電気抵抗値が正常に上昇して電子機器への電力供給が停止されて、電子機器を確実に保護することができる。
また、樹脂モールド部４を形成する際には、ＰＴＣ素子１４が、断熱テープ１５により覆われているため、溶融樹脂の熱により加熱されることがない。このため、ＰＴＣ素子１４の常温における電気抵抗値の上昇（緩和抵抗）を防止でき、バッテリー１を電子機器に装着して使用する際には、電子機器に効率よく電力を供給することができる。
【００２０】
さらに、接続板１１が金属板からなるため、ＰＴＣ素子１４をバッテリーセル２の側面２ｂから離間した状態に容易に保持することができる。このため、樹脂モールド部４を形成する際には、ＰＴＣ素子１４と側面２ｂとの隙間１６に確実に溶融樹脂を充填することができる。
これにより、ＰＴＣ素子１４は、バッテリーセル２の側面２ｂから離間した状態で樹脂モールド部４により包み込まれるため、樹脂モールド部４によりＰＴＣ素子部１３とバッテリーセル２とを確実に一体化させることができる。
【００２１】
なお、上記の実施の形態においては、ＰＴＣ素子１４が、接続板１１に設けられるとしたが、これに限ることはなく、例えば、図６に示すように、接続板１２の他端部１２ｂに設けるとしてもよい。
この場合には、他端部１２ｂのうち、ＰＴＣ素子１４の形成部分とバッテリーセル２の側面２ｃへの接着部分との間の部分を変形させて、ＰＴＣ素子部１３を側面２ｃから離間させる必要がある。
【００２２】
また、ＰＴＣ素子１４は、断熱テープ１５により被覆されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、図７（ａ）に示すように、貫通孔（挿入部）３１ａを形成した断熱スリーブ（断熱部材）３１からなるとしてもよいし、図７（ｂ）に示すように、切欠部（挿入部）３２ａを有する断熱スリーブ（断熱部材）３２からなるとしてもよい。
【００２３】
これら断熱スリーブ３１，３２は、アラミド樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂等の断熱可能な合成樹脂からなる。これら断熱スリーブ３１，３２をＰＴＣ素子１４に取り付ける際には、ＰＴＣ素子１４を貫通孔３１ａや切欠部３２ａに挿入するだけでよいため、ＰＴＣ素子１４の被覆が容易となり、バッテリー１の製造時間の短縮を図ることができる。
また、断熱スリーブ３１，３２を使用する場合には、図８に示すように、断熱スリーブ３１，３２が、ＰＴＣ素子１４との間に隙間を設けた状態でＰＴＣ素子１４を被覆するとしてもよい。
【００２４】
回路基板をバッテリーセル２の側面２ａに貼り付けるとしたが、これに限ることはなく、図９に示すように、例えば、側面２ａよりも表面積が広い表面２ｆに貼り付けるとしてもよい。この場合には、ＰＴＣ素子１３を接続板１１の一端部１１ａに設けて、バッテリーセル２の表面２ｆから離間させた状態で配置することもできる。
【００２５】
また、回路基板３を側面２ａや表面２ｆに固定するとしたが、これに限ることはなく、例えば、図１０に示すように、回路基板３の表面３ａをバッテリーセル２の側面２ｂに対向させて配置すると共に、これらバッテリーセル２と回路基板３との間にＰＴＣ素子部１３を設けた接続板１１を配置してもよい。
この場合には、ＰＴＣ素子部１３がバッテリーセル２や回路基板３に接触しないように、接続板１１に適宜屈曲加工を施して、負極端子２ｄおよび回路基板３の表面３ａに接着すればよい。
【００２６】
バッテリー１がこのように構成される場合には、バッテリーセル２と回路基板３との間に樹脂を充填するだけで、回路基板３の表面３ａに搭載された電子部品７やＰＴＣ素子部１３を被覆することができるため、樹脂モールド部４の形成に要する樹脂の量が少なくなり、製品コストを削減できる。
また、この場合には、回路基板３の裏面３ｂに電子機器と電気的に接続するための接続端子６を直接搭載するとしてもよい。これにより、接続端子６と回路基板３とを接続するケーブルが不要となるため、バッテリー１の小型化を図ることができる。
【００２７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、加熱保護素子が過電流により加熱された際には、その電気抵抗値が正常に上昇して電子機器への電力供給が停止されるため、電子機器を確実に保護できる。また、加熱保護素子とバッテリーセルの表面との隙間に樹脂が充填されるため、樹脂モールド部により加熱保護素子とバッテリーセルとを確実に一体化させることができる。
【００２９】
また、請求項２に係る発明によれば、加熱保護素子が断熱部材により覆われているため、樹脂モールド部の形成時に加熱保護素子の電気抵抗値の上昇（緩和抵抗）が防止され、バッテリーを電子機器に装着して使用する際に、電子機器に効率よく電力を供給することができる。
【００３０】
また、請求項３に係る発明によれば、断熱部材が加熱保護素子を挿入する挿入部を有する断熱スリーブからなるため、断熱部材による加熱保護素子の被覆が容易となり、バッテリーの製造時間の短縮を図ることができる。
【００３１】
また、請求項４に係る発明によれば、接続部材が金属板からなるため、加熱保護素子をバッテリーセルの表面から離間させた状態に容易に保持できるため、樹脂モールド部を形成する際に、加熱保護素子とバッテリーセル表面との間に確実に溶融樹脂を充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係るバッテリーを示す斜視図である。
【図２】図１のバッテリーにおいて、バッテリーから樹脂モールド部を除いて、バッテリーセル、回路基板および接続板に分解した状態を示す斜視図である。
【図３】図１のバッテリーにおいて、ＰＴＣ素子部を示す拡大断面図である。
【図４】図１のバッテリーにおいて、樹脂モールド部形成前の状態を示す平面図である。
【図５】図１のバッテリーにおいて、その要部を示す拡大断面図である。
【図６】この発明の他の実施形態に係るバッテリーの要部を示す拡大断面図である。
【図７】この発明の他の実施形態に係るバッテリーに使用する断熱スリーブを示す斜視図である。
【図８】図８の断熱スリーブをＰＴＣ素子に取り付けた状態を示す拡大断面図である。
【図９】この発明の他の実施形態に係るバッテリーを示す側断面図である。
【図１０】この発明の他の実施形態に係るバッテリーを示す平断面図である。
【符号の説明】
１　バッテリー
２　バッテリーセル
２ａ，２ｂ，２ｃ　側面（表面）
２ｄ　負極端子
２ｆ　表面
３　回路基板
４　樹脂モールド部
１１，１２　接続板（接続部材）
１４　ＰＴＣ素子（加熱保護素子）
１５　断熱テープ（断熱部材）
３１，３２　断熱スリーブ（断熱部材）
３１ａ　貫通孔（挿入部）
３２ａ　切欠部（挿入部）

Claims

バッテリーセルと、接続部材を介して該バッテリーセルの各端子に電気的に接続された回路基板と、前記接続部材に設けられ、温度上昇により電気抵抗値が上昇する加熱保護素子と、これら回路基板、接続部材および加熱保護素子を被覆して、前記バッテリーセルに一体的に固定する樹脂モールド部とを備え、
該加熱保護素子が、前記樹脂モールド部を介して、前記バッテリーセルの表面から離間して配されていることを特徴とするバッテリー。
前記加熱保護素子が、外部に対して断熱する断熱部材により覆われていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー。
前記断熱部材が、前記加熱保護素子を挿入可能な挿入部を有する断熱スリーブであることを特徴とする請求項２に記載のバッテリー。
前記接続部材が金属板からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のバッテリー。