JP2004247261A

JP2004247261A - 電池用リード端子及び電池パック

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Publication number: JP2004247261A
Application number: JP2003038728A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Sugiyama; 正晃杉山
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2023-02-17
Also published as: JP4366951B2

Abstract

【課題】電池用リード端子の切断を防止する。
【解決手段】電池と、回路部品が実装されている回路基板とを接続し、略板状の導電性金属からなるリード本体２０と、リード本体２０の端部に位置し、電池の外部端子が接続される第１の接続部２６と、第１の接続部２６とは反対側の端部に設けられ、回路基板の接続端子と接続される第２の接続部２７と、第１の接続部２６と第２の接続部２７との間に設けられ、リード本体２０の主面から略垂直に突出する突部２８とを有し、第２の接続部２７が基体２０に対して略垂直に折り曲げられて形成され、リード本体２０をその主面２９と、第２の接続部２７の主面３２とが対向するように、突部２８を基準にして折り曲げることで、リード本体２０と第２の接続部２７との間に回路部品を配置させるための空間を形成し、リード本体２０に突部２８が形成されているため、この突部２８を基準にして折り曲げても切断が防止される。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池と、回路基板とを接続する電池用リード端子、及びこの電池用リード端子を用いた電池パックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話や携帯用コンピュータ等のポータブル電子機器が多く登場している。このような携帯可能な電子機器の電源として用いられ、軽量且つ高エネルギーを有する非水電解質電池、特にリチウムイオン二次電池の開発が進められている。
【０００３】
このリチウムイオン二次電池は、例えば充放電等を制御する電子部品や、外部端子と接続されるコネクタ端子等を備えた回路基板に接続された状態で外筐等に収納され、図１２に示すような電池パック１００を構成する。この電池パック１００は、リチウムイオン二次電池１０１と、このリチウムイオン二次電池１０１が過充電状態や過放電状態とならないように制御する制御回路等を備える回路基板１０２と、リチウムイオン二次電池１０１と回路基板１０２とを接続する電池用リード端子１０３とを有し、これらが外筐１０４に収納されて上述した電子機器等の装着部に装着される。
【０００４】
リチウムイオン二次電池１０１は、上述した携帯用電子機器に搭載されることから更に小型化、軽量化を図る必要があり、例えば固体電解質を用いた電池素子１０５を熱溶着が可能なフィルム状の外装材１０６に封入することによって、小型化、軽量化を図ることができる。
【０００５】
このリチウムイオン二次電池１０１は、正極、負極及び固体電解質からなる電池素子１０５を外装材１０６に収納し、この外装材１０６の周囲を熱溶着することによって電池素子１０５が外装材１０６に封入されており、この電池素子１０５の正極及び負極の各々から導出される外部端子となる正極端子１０７及び負極端子１０８が、熱溶着により張り合わされた外装材１０６の間から外部に引き出されている。この正極端子１０７及び負極端子１０８は、例えばニッケル、アルミニウム、銅、ステンレス等の導電性金属等からなり、帯状に形成されている。このように、固体電解質及びフィルム状の外装材１０６を用いたリチウムイオン二次電池１０１は、一般にポリマー電池と呼ばれている。
【０００６】
回路基板１０２は、過充電状態や過放電状態を制御する回路部品１０９が実装されている実装面１１０を有する。回路基板１０２は、この実装面１１０に回路部品１０９の他に接続端子１１１が形成されている。この回路部品１０９や接続端子１１１は、実装面１１０の裏面に設けられたコネクタ端子１１２とパターン配線やビアホールを介して電気的に接続されている。
【０００７】
電池用リード端子１０３は、図１３及び図１４に示すように、略板状のリード本体１１３と、このリード本体１１３の端部に位置する第１の接続部１１４と、この第１の接続部１１４とは反対側の端部に設けられる第２の接続部１１５と、リード本体１１３に形成されている２つの切欠部１１７ａ，１１７ｂとを有する。
【０００８】
リード本体１１３は、例えば、ニッケル、鉄、ステンレス等の導電性金属からなる。
【０００９】
第１の接続部１１４は、リード本体１１３の主面１１６とは反対側の裏面１１８の端部に位置し、外装材１０６から導出されたポリマー電池２の正極端子１２及び負極端子１３の一端に、抵抗溶接や超音波溶接等に溶接され、電気的に接続される。
【００１０】
第２の接続部１１５は、第１の接続部１１４とは反対側の端部がリード本体１１３の主面１１６に対して略垂直に折り曲げられることで形成される。第２の接続部１１５は、回路基板１０２の接続端子１１１にはんだ等で溶着され、電気的に接続される。
【００１１】
２つの切欠部１１７ａ，１１７ｂは、リード本体１１３の第１の接続部１１４と第２の接続部１１５との間に、幅方向の両端に設けられており、内側に向かってリード本体１１３の一部を切り抜くことにより形成される。
【００１２】
上述した構成からなる電池用リード端子１０３は、リード本体１１３と、第１の接続部１１４と、第２の接続部１１５とをプレス加工よって一体に形成する。
【００１３】
外筐１０４は、略扁平箱状の上ハーフ１０４ａの周壁と下ハーフ１０４ｂの周壁とを互いに突き合わすことで、内部にリチウムイオン二次電池１０１及び回路基板１０２が収納される収納空間を形成し、その外形形状は略矩形平板状に形成されている。また、この上ハーフ１０４ａ及び下ハーフ１０４ｂには、長手方向の一側端部に、回路基板１０２の裏面に設けられているコネクタ端子１１２を外部に臨ませるための開口部１１９が形成されている。
【００１４】
上述した構成からなる電池パック１００では、リチウムイオン二次電池１０１と、回路基板１０２とを外筐１０４に収納する際に、回路基板１０２をポリマー電池１０１の外装材１０６の貼合せ面１０６ａ上に配置して収納させている（例えば、特許文献１を参照。）。
【００１５】
回路基板１０２を貼合せ面１０６ａ上に配置するには、先ず、図１４に示すように、電池用リード端子１０３を２つの切欠部１１７ａ，１１７ｂを基準にして、リード本体１１３の主面１１６と第２の接続部１１５の主面１２０とが対向するように、２つの切欠部１１７ａ，１１７ｂの間で折り曲げる。次に、電池用リード端子１０３を折り曲げた状態で、正極端子１０７及び負極端子１０８を貼合せ面１０６ａ上に折り返し、図１２に示すように回路基板１０２を貼合せ面１０６ａ上に配置する。この電池用リード端子１０３は、リード本体１１３に切欠部１１７ａ，１１７ｂが形成されているため、この２つ切欠部１１７ａ，１１７ｂの間で折り曲げやすくなっている。
【００１６】
【特許文献１】
特開２０００−１５６２０８号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した電池パック１００では、電池用リード端子１０３の両端に内側に向かって切欠部１１７ａ，１１７ｂが形成されているため、２つの切欠部の間が狭くなり、この狭くなった２つ切欠部の間に衝撃の外部からの応力がかかるようになる。このため、電池パック１００では、例えば図１５に示すように、負極端子１０８と接続されている電池用リード端子１０３ｂが切欠部１１７ａ，１１７ｂから切れ始め、切断されてしまうことがある。切断された場合、電池パック１００では、リチウムイオン二次電池１０１と回路基板１０２とが断線され、使用不能となる。
【００１８】
したがって、本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、折り曲げられても切断されることのない電池用リード端子、及びこの電池用リード端子を用いた電池パックを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明に係る電池用リード端子は、電池と、回路部品が実装されている回路基板とを電気的に接続する。電池用リード端子は、略板状の導電性金属からなるリード本体と、リード本体の端部に位置し、電池の外部端子が接続される第１の接続部と、第１の接続部とは反対側の端部に設けられ、回路基板の回路部品が実装されている実装面に設けられた接続端子と接続される第２の接続部と、第１の接続部と第２の接続部との間に設けられ、リード本体の主面から略垂直に突出する突部とを有し、第２の接続部が基体に対して略垂直に折り曲げられて形成され、リード本体をその主面と、第２の接続部の主面とが対向するように、突部を基準にして折り曲げることで、リード本体と第２の接続部との間に回路部品を配置させるための空間を形成することを特徴とする。
【００２０】
この電池リード端子によれば、第１の接続部と第２の接続部との間に突部を設けることによって、リード本体の幅が狭くなったり、厚さが薄くなったりすることがないため、この突部を基準にしてリード本体が折り曲げられても、リード本体が切断されて、電池と回路基板との間の接続が断線してしまうことが防止される。
【００２１】
また、この電池用リード端子によれば、第２の接続部を基体に対して略垂直に折り曲げられて形成され、かつ突部を基準にしてリード本体を折り曲げることによって、リード本体と第２の接続部との間に空間を形成し、この空間に回路部品を適切に配置することができる。
【００２２】
また、上述した目的を達成する本発明に係る電池パックは、電池と、回路部品が実装されている回路基板と、電池と回路基板とを電気的に接続する電池用リード端子とを備え、電池用リード端子は、略板状の導電性金属からなるリード本体と、リード本体の端部に位置し、電池の外部端子が接続される第１の接続部と、第１の接続部とは反対側の端部に設けられ、回路基板の回路部品が実装されている実装面に設けられた接続端子と接続される第２の接続部と、第１の接続部と第２の接続部との間に設けられ、リード本体の主面から略垂直に突出する突部とを有し、第２の接続部が基体に対して略垂直に折り曲げられて形成され、リード本体をその主面と、第２の接続部の主面とが対向するように、突部を基準にして折り曲げることで、リード本体と第２の接続部との間に回路部品を配置させるための空間が形成されていることを特徴とする。
【００２３】
この電池パックによれば、電池用リード端子の第１の接続部と第２の接続部との間に突部が設けられていることによって、リード本体の幅が狭くなったり、厚さが薄くなったりすることがなく、この突部を基準にしてリード本体が折り曲げられても、リード本体が切断されず、断線しないため、電池が使用不能となってしまうことが防止される。また、この電池パックによれば、電池用リード端子に突部が設けられており、この突部を基準にしてリード本体を折り曲げることによって、リード端子と第２の接続部との間に回路部品が適切に配置されている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１及び図２に示すように、本発明を適用した電池パック１は、電子機器に電力を供給するポリマー電池２、ポリマー電池２の充放電を制御する回路基板３、ポリマー電池２と回路基板３とを接続する電池用リード端子４、及び電池パック１内の温度が高温になった際にポリマー電池１を保護する温度ヒューズ５が外筐６に収納された構造を有している。
【００２５】
ポリマー電池２は、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池であり、発電要素である電池素子７と、電池素子７を収容する外装材８とから構成されている。
【００２６】
電池素子７は、図３に示すように、長尺状に形成された正極９と、長尺状に形成された負極１０と、正極９の両面及び負極１０の両面に形成される固体電解質１１と、固体電解質１１が形成された正極９と固体電解質１１が形成された負極１０との間に介在させるセパレータ１２とからなる。電池素子７は、固体電解質１１が形成された正極９と負極１０との間にセパレータ１２を介在させた状態で捲回されており、正極９に正極端子１３が接続され、負極５に負極端子１４が接続され、これら正極端子１３と負極端子１４とが一方端面に突出した構造となっている。これにより、ポリマー電池２は、この電池素子７の一端面から突出している正極端子１３と負極端子１４とを外装材８の貼合せ面８ａの間に挟み込んだ状態で、電池素子７を外装材８に封入させた構造となっている。
【００２７】
正極９は、正極集電体１５の両主面上に正極活物質層１６が形成されてなる。このうち、正極集電体１５には、箔状又は網状に形成されたアルミニウム等が用いられており、正極活物質層１６は、この正極集電体１５の両主面上に、それぞれ正極活物質と結着材とを含有する正極合剤を塗布して乾燥させた後、加圧することによって形成されている。
【００２８】
正極活物質としては、例えばＬｉ_ｘＭＯ_２（式中、Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｖ、Ｔｉ等のうち、何れか１種以上の遷移金属を表し、０．５≦ｘ≦１．１０である。）を主体とするリチウム複合酸化物等を用いることができる。また、このリチウム複合酸化物を構成する遷移金属Ｍとしては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等を用いることが好ましく、このようなリチウム複合酸化物の具体例としては、Ｌｉ_ｘＣｏＯ_２、Ｌｉ_ｘＮｉＯ_２、Ｌｉ_ｘＮｉ_ｙＣｏ_１−ｙＯ_２（式中、０＜ｙ＜１である。）ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等を挙げることができる。また、正極活物質としては、安価で結晶構造が安定している、例えばＬｉ_ｘＭ_ｙＰＯ_４（式中、Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｂ、Ｎｂ、ＳｎＣａ、Ｓｒのうち１種以上を表し、０．５≦ｘ≦１．１であり、０．５≦ｙ≦１である。）を主体とする化合物等を用いることができ、その具体例としては、ＬｉＦｅＰＯ_４等を挙げることができる。さらに、正極活物質としては、例えばＴｉＳ_２、ＭｏＳ_２、ＮｂＳｅ_２、Ｖ_２Ｏ_５等の金属硫化物も用いることができる。
【００２９】
また、結着剤としては、非水電解質電池の正極合剤に用いられる、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピリジンやポリテトラフルオロエチレン等を用いることができる。また、正極合剤には、例えば炭素質材料等を導電材として添加したり、他にも公知の添加剤等を添加することができる。
【００３０】
また、正極９には、例えばアルミニウム等が短冊状に形成されてなる正極端子１３が電気的に接続されている。この正極端子１３は、正極９の長手方向の一端（例えば内周側の端部）に設けられた正極集電体露出部分、すなわち正極端子１３の幅に合わせて正極活物質層１６が形成されずに正極集電体１５が露出してなる部分に抵抗溶接や超音波溶接等により接合されている。また、正極端子１３は、一端が正極９の幅方向から延長して設けられている。
【００３１】
負極１０は、負極集電体１７の両主面上に負極活物質層１８が形成されてなる。このうち、負極集電体１７には、箔状又は網状に形成されたニッケル等が用いられており、負極活物質層１８は、この負極集電体１７の両主面上に、それぞれ負極活物質と結着材とを含有する負極合剤を塗布して乾燥させた後、加圧することによって形成されている。
【００３２】
負極活物質としては、例えばリチウムに対して２Ｖ以下の電位を有し、リチウムをドープ・脱ドープすることが可能な炭素質材料、２０００℃以下の比較的低い温度で焼成して得られる低結晶性炭素材料、結晶化しやすい原材料を３０００℃付近の高温で焼成した人造黒鉛等の高結晶性炭素材料等を用いることができる。このような炭素質材料の具体例としては、例えば熱分解炭素類、コークス類、黒鉛類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭素等を挙げることができ、コークス類としては、例えばピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス等を挙げることができる。なお、有機高分子化合物焼成体とは、フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し、炭素化したものである。
【００３３】
また、負極活物質としては、上述した炭素質材料の他にも、リチウムと化合可能な元素又はこの元素の化合物、例えば化学式Ｄ_ｓＥ_ｔＬｉ_ｕ（式中、Ｄは、リチウムと化合可能な金属元素及び／又は半導体元素のうち１種以上を表し、Ｅは、リチウム及びＤ以外の金属元素及び／又は半導体元素のうち１種以上を表し、０＜ｓ、０≦ｔ、０≦ｕである。）等を用いることができ、その具体例としては、ＳｉＢ_４、ＳｉＢ_６、Ｍｇ_２Ｓｉ、Ｍｇ_２Ｓｎ、Ｎｉ_２Ｓｉ、ＴｉＳｉ_２、ＭｏＳｉ_２、ＣｏＳｉ_２、ＮｉＳｉ_２、ＣａＳｉ_２、ＣｒＳｉ_２、Ｃｕ_５Ｓｉ、ＦｅＳｉ_２、ＭｎＳｉ_２、ＮｂＳｉ_２、ＴａＳｉ_２、ＶＳｉ_２、ＷＳｉ_２、ＺｎＳｉ_２等を挙げることができる。また、これらのうち何れか１種以上を用いた場合には、上述した炭素質材料を導電材として添加することもできる。
【００３４】
また、負極活物質としては、上述したものの他にも、例えばポリアセチレン、ポリピロール等の高分子や酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化チタン、酸化スズ等といった比較的電位が卑であり、リチウムのドープ・脱ドープが可能な酸化物や、これら酸化物の炭素を窒素で置換した窒化物等を用いることもできる。
【００３５】
また、結着剤としては、非水電解質電池の負極合剤に用いられる、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピリジンやポリテトラフルオロエチレン等を挙げることができる。
【００３６】
また、負極１０には、例えばニッケル等が短冊状に形成されてなる負極端子１４が電気的に接続されている。この負極端子１４は、負極１０の長手方向の一端（例えば外周側の端部）に設けられた負極集電体露出部分、すなわち負極端子１４の幅に合わせて負極活物質層１８が形成されずに正極集電体１５が露出している部分に抵抗溶接や超音波溶接等により接合されている。また、負極端子１４は、一端が負極１０の幅方向から正極端子１３と同一方向に延長して設けられている。
【００３７】
セパレータ１２は、上述した正極９と負極１０とを離間させるものであり、この種の非水電解質電池の絶縁性多孔質膜として通常用いられている公知の材料、例えばポリプロピレン、ポリエチレン等の高分子フィルムからなる。
【００３８】
固体電解質１１は、マトリックス高分子に非水電解液を可塑剤として加えてなるゲル状電解質や、高分子に電解質塩を溶かし込んだ高分子固体電解質からなり、これらは、上述した正極９及び負極１０の両主面上に、高分子化合物と電解質塩とを含有する溶液を塗布した後に、固化することで形成される。
【００３９】
このうち、ゲル状電解質は、リチウム塩を含む非水電解液と２重量％以上〜３０重量％以下のマトリックス高分子からなる。このとき、非水電解液中のエステル類、エーテル類、炭酸エステル類などの非水溶媒を可塑剤の一成分として用いることができる。
【００４０】
ゲル状電解質を調整するにあたり、このような炭酸エステル類をゲル化するマトリックス高分子としては、ゲル状電解質を構成するのに使用されている種々の高分子が利用できるが、酸化還元安定性から、たとえばポリ（ビニリデンフルオロライド）やポリ（ビニリデンフルオロライド−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン）などのフッ素系高分子を用いることが望ましい。
【００４１】
一方、高分子固体電解質は、リチウム塩とそれを溶解する高分子化合物からなり、高分子化合物としては、ポリ（エチレンオキサイド）や同架橋体などのエーテル系高分子、ポリ（メタクリレート）エステル系、アクリレート系、ポリ（ビニリデンフルオロライド）やポリ（ビニリデンフルオロライド−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン）などのフッ素系高分子などを単独、または混合して用いることができるが、酸化還元安定性から、例えばポリ（ビニリデンフルオロライド）やポリ（ビニリデンフルオロライド−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン）などのフッ素系高分子を用いることが望ましい。
【００４２】
このようなゲル状電解質または高分子固体電解質に含有させるリチウム塩としては、通常の電池電解液に用いられるリチウム塩を使用することができ、リチウム化合物（塩）としては、例えば、塩化リチウム臭化リチウム、ヨウ化リチウム、塩素酸リチウム、過塩素酸リチウム、臭素酸リチウム、ヨウ素酸リチウム、硝酸リチウム、テトラフルオロほう酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸リチウム、酢酸リチウム、ビス（トリフルオロメタンスルフォニル）イミドリチウム、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_３、ＬｉＡｌＣｌ_４、ＬｉＳｉＦ_６等を挙げることができる。また、これらリチウム化合物は単独で用いても複数を混合して用いても良いが、これらの中でＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４が酸化安定性の点から望ましい。また、リチウム塩を溶解する濃度として、ゲル状電解質なら、可塑剤中に０．１〜３．０モルで実施できるが、好ましくは０．５から２．０モル／リットルで用いることができる。
【００４３】
なお、上述した電池素子７は、正極９と負極１０との間に固体電解質１１を挟んで重ね合わせ、これを巻回した巻回構造の他にも、正極９と負極１０との間に固体電解質１１を挟んで交互に積層した積層構造や、正極９と負極１０との間に固体電解質１１を挟んで重ね合わせ、これを交互に折り畳んだ折畳構造とすることも可能である。
【００４４】
上述した電池素子７を封入する外装材８は、樹脂フィルムと金属箔とが積層されて貼り合わされたラミネートフィルムからなる。このうち、樹脂フィルムとしては、正極端子１３及び負極端子１４に対する接着性を示し且つ気密性に優れた材料、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレン及びこれらの共重合体、ポリオレフィン樹脂等の有機樹脂材料が用いられている。一方、金属箔には、例えばアルミニウム、ステンレス、ニッケル、鉄等が用いられている。
【００４５】
そして、この外装材８は、図４に示すように、電池素子７を挟み込み電池素子７の外形に沿って外縁部分が熱融着により貼り合わせて、電池素子７を封止する。このとき、外装材８は、樹脂フィルムを内面とすると共に、熱融着により貼り合わされる貼合せ面８ａ，８ｂ，８ｃのうち、貼合せ面８ａの間から、正極端子１３及び負極端子１４が外部へと引き出された状態とする。なお、外装材８は、ナイロン等からなる樹脂フィルムを最外層とすることで、破れや突き刺し等に対する強度を向上させることができる。
【００４６】
貼り合わされる外装材８の間には、外装材８と正極端子１３及び負極端子１４との密着性をより向上させるために、正極端子１３及び負極端子１４と、外装材８との接触部分に熱融着により溶融される樹脂片１９を設ける。この樹脂片１９としては、正極端子１３及び負極端子１４に対する接着性を有する材料、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂及びこれらの共重合体等を用いることができる。以上のようにして、図４に示すようなポリマー電池２が構成される。
【００４７】
また、ポリマー電池２は、外筐６に収納される際には、正極端子１３及び負極端子１４が外部へと引き出されている貼合せ面と直交する２辺の貼合せ面をポリマー電池２の厚み以下の幅となるように折り曲げる、この２辺の貼合せ面を折り曲げることによって、ポリマー電池２の厚み方向の長さが短くなると共に、ポリマー電池２が保護されるようになる。
【００４８】
回路基板３は、図２に示すように、略長尺状に形成されて基板２０の実装面２１に回路部品２２が実装されている。この回路基板３は、ポリマー電池２の正極端子１３及び負極端子１４が外部に引き出されている外装材８の貼合せ面８ａ上に配置される。
【００４９】
基板２０は、電池パック１の外装材８の貼合せ面８ａに配置される大きさに形成され、図示しない過充電や過放電から保護する制御回路や、電池パック１が装填される電子機器との間の通信を行う通信回路等が形成されている。
【００５０】
実装面２１には、例えばコンデンサーやＩＣ等の各種回路部品２２が一又は複数実装されている。実装面２１とは反対側の面には、電池パック１が装填される電子機器と電気的に接続される外部接続用のコネクタ端子２３が実装されている。また、この基板２０の実装面２１は、外装材８の貼合せ面８ａ上に配置された際に、電池素子７と対向し、後述する電池用リード端子４が接続される接続端子２４が形成されている。この接続端子２４は、基板２０のパターン配線形成する際に、パターン配線と共に形成される。
【００５１】
電池用リード端子４は、図５及び図６に示すように、導電性金属からなるリード本体２５と、このリード本体２５の端部に位置する第１の接続部２６と、この第１の接続部２６とは反対側の端部に設けられる第２の接続部２７と、第１の接続部２６と第２の接続部２７との間に設けられる突部２８とを有する。この電池用リード端子４は、上述したポリマー電池２と回路基板３とを電気的に接続するため、正極端子１３及び負極端子１４のそれぞれに設けられる。
【００５２】
リード本体２５は、ニッケル、鉄、ステンレス等の導電性金属からなり、例えば幅４ｍｍ、長さ５ｍｍ、厚み０．１ｍｍ程度の大きさの略板状に形成されている。
【００５３】
第１の接続部２６は、リード本体２５の主面２９、若しくはリード本体２５の主面２９とは反対側の裏面３０に設けられ、外装材８から導出されたポリマー電池２の正極端子１３及び負極端子１４の一端、若しくは温度ヒューズ５を介して状態で、例えば抵抗溶接や超音波溶接等によって接続される。
【００５４】
第２の接続部２７は、第１の接続部２６とは反対側の端部がリード本体２５の主面２９に対して略垂直に折り曲げられることで形成される。第２の接続部２７は、図５に示すように、幅がリード本体２５の幅より小さく形成されており、例えばリード本体２５の幅４ｍｍに対して２．５ｍｍであり、長さ２．５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ程度の大きさに形成されている。この第２の接続部２７は、リード本体２５を臨む主面３１とは反対側の裏面３２で、回路基板３の実装面２１に形成された接続端子２４と溶接される。
【００５５】
突部２８は、図５に示すように、リード本体２５の第１の接続部２６と第２の接続部２７との間に位置し、第２の接続部２７が設けられている端部と略平行に２つ並んで設けられている。突部２８は、図６に示すように、リード本体２５の主面２９に対して略垂直方向にリード本体２５を押圧して、突出させることで形成される。具体的に、この突部２８は、例えば第２の接続部２７が設けられている端部から約１ｍｍ、内側に入った位置に中心を有し、半径が約０．２５ｍｍ程度の略円形状をなして、リード本体２５の主面２９から略垂直方向に０．２ｍｍ程度、例えば、しぼり加工等で膨出させることで形成される。
【００５６】
また、この突部２８は、リード本体２５の主面２９と、第２の接続部２７の主面３１とが対向するように折り曲げる際の折り曲げ基準となり、後述する回路基板３に実装されている回路部品２２を配置する空間を形成する。このため、後述する回路部品２２の大きさに合わせて、突部２８を設ける位置を調節することによって、回路部品２２が配置される空間を調節することができる。
【００５７】
上述した構成からなる電池用リード端子４では、第１の接続部２６と第２の接続部２７との間に突部２８を設けることによって、リード本体２５の幅が狭くなったり、厚さが薄くなったりすることがない。このため、この電池用リード端子４では、この突部２８を基準にしてリード本体２５の主面２９と、第２の接続部２７の主面３１とが対向するように折り曲げられても、リード本体２５が切断されて、断線してしまうことが防止される。
【００５８】
また、電池用リード端子４は、ポリマー電池２の正極端子１３及び負極端子１４と、第１の接続２６とを溶接して、接続する際に、溶接の熱が回路基板３に伝わることを防止する。
【００５９】
また、突部２８は、リード本体２５の主面２９、若しくは裏面３０のどちらに対して、略垂直に突出してもよいが、リード本体２５を折り曲げる方向に突出させる。折り曲げる方向に突出させることにより、リード本体２５の主面２９、又は裏面３０と突部２８との段差部に応力がかかりリード本体２５が折り曲げやすくなる。
【００６０】
温度ヒューズ５は、正極端子１３又は負極端子１４と、電池用リード端子４との間に設けられ、ポリマー電池２の正極端子１３及び負極端子１４が導出している側面に、ポリマー電池２と接触するように配置されている。これにより、温度ヒューズ５は、ポリマー電池２の温度を感知し、これ以上ポリマー電池２の充電や放電が行われないように制御する。
【００６１】
外筐６は、いわゆるプラスチックケースからなり、図２に示すように、略扁平箱状の上ハーフ６ａと下ハーフ６ｂを互いに突き合わすことで、内部にポリマー電池２、回路基板３及び電池用リード端子４が収納される収納空間を形成すると共に、その外形形状は略矩形平板状である。また、この外筐６の長手方向の一側端部には、後述する回路部品２２の端子を外部に臨ませる開口部３５が形成されており、上ハーフ６ａ及び下ハーフ６ｂには、この開口部３５を構成する切欠部３３ａ，３３ｂがそれぞれ形成されている。
【００６２】
次に、電池パック１を組み立てる方法について説明する。上述したポリマー電池２、回路基板３、電池用リード端子４及び温度ヒューズ５を外筐６内に収納する際は、先ず、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、正極端子１３及び負極端子１４の各々に電池用リード端子４を設けて、ポリマー電池２と回路基板３とを接続する。
【００６３】
具体的には、先ず、正極端子１３と、電池用リード端子４とを温度ヒューズ５を介して第１の接続部２６と抵抗溶接等により溶接し、接続する。次に、負極端子１４と、電池用リード端子４の第１の接続部２６とを抵抗溶接等により溶接し、接続する。次に、回路基板３の接続端子２４に、各電池用リード端子４の第２の接続部２６をはんだ等より接続する。これにより、ポリマー電池２と回路基板３とを、電池用リード端子４を介して電気的に接続する。
【００６４】
次に、図８（Ａ）、図８（Ｂ）及び図９に示すように、第２の接続部２７の主面３１がリード本体２５の主面２９と対向するように突部２８を基準にして、突部２８又は突部２８の近傍で折り曲げる。電池用リード端子４は、突部２８が形成されていることによって、突部２８の部分の強度がリード本体２５の突部２８以外の部位よりも高くなるため、突部２８を基準にして折り曲げやすくなっている。電池用リード端子４は、突部２８を基準に折り曲げることにより、リード本体２５と、第２の接続部２７との間に回路部品２２を配置させるための空間を形成する。
【００６５】
次に、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示すように、電池用リード端子４が突部２８で折り曲げられ、回路部品２２が配置される空間が形成された状態で、正極端子１３及び負極端子１４を外装材８の貼合せ面８ａ上に折り込む。これにより、ポリマー電池２では、貼合せ面８ａに回路部品２２と温度ヒューズ５とが配置されるようになり、貼合せ面８ａを有効に利用することができる。
【００６６】
次に、ポリマー電池２及び回路基板３を、外筐６の上ハーフ６ａと下ハーフ６ｂとの間に収納した後、これら上ハーフ６ａと下ハーフ６ｂとを接合し、回路基板３に実装されているコネクタ端子２３を開口部３５から外部へ臨ませ、図１に示すような電池パック１が構成される。
【００６７】
上述した電池パック１では、ポリマー電池２と回路基板３とを電気的に接続する電池用リード端子４の第１の接続部２６と、第２の接続部２７との間に突部２８が設けられ、この突部２８を基準に、突部２８又は突部２８の近傍で折り曲げられた状態で外筐６に収納されている。したがって、電池パックは、リード本体２５の幅が狭くなったり、厚さが薄くなったりすることないため、この突部２８を基準にしてリード本体２５を折り曲げても、リード本体２５が切断されず、ポリマー電池２と回路基板３との断線が防止される。すなわち、この電池パック１では、誤って落としてしまった場合や輸送の際の衝撃等の外部からの応力によって、電池用リード端子４が切断されてしまうことが防止されるため、電池が使用不能となってしまうことが防止される。
【００６８】
また、この電池パック１によれば、電池用リード端子４に形成された突部２８で折り曲げることによって、リード本体２５の主面２９と第２の接続部２７の主面３２との間に、回路基板３の実装面２１に実装された回路部品２２を配置させるための空間が形成されるため、回路部品２２が外装材８の貼合せ面８ａ上に適切に載置されるようになる。
【００６９】
また、突部２８は、上述したような略円形状の突部２８を２つ並べて設けることに限定されず、例えば３つ以上突部を複数設けたり、図１１に示すように、楕円状の突部５０を設けるようにしてもよい。
【００７０】
【実施例】
以下、本発明を適用した実施例として、ゲル状電解質のポリマー電池を用いた電池パックについて説明する。
【００７１】
実施例１
実施例では、先ず、ゲル状電解質を用いたポリマー電池を作製する。ポリマー電池の作製では、先ず、次のように正極を作製した。正極を作製する際は、正極活物質としてコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）を９２重量％と、結着剤としてＰＶｄＦを３重量％と、導電剤として粉末状の黒鉛を５重量％と、溶媒としてＮ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰと記す。）とを加えて、プラネタリーミキサーによって混練して分散を行い、正極合剤塗液を作製した。次に、塗工装置を用いて正極集電体となるアルミニウム箔の両面に均一に塗布して、１００℃、減圧状態で２４時間乾燥させて正極合剤層を形成した後に、ロールプレス機で圧縮成型し、幅４８ｍｍ、長さ３００ｍｍに裁断し、端部にアルミニウムリボンを正極端子として溶接した。以上のようにして、正極を作製した。
【００７２】
次に、負極を作製した。負極を作製する際は、負極活物質として黒鉛を９０重量％と、結着剤として紛状ポリフッ化ビニリデンを１０重量％と、ＮＭＰとを加えて、プラネタリーミキサーによって混練して分散を行い、負極合剤塗液を作製した。次に、塗工装置を用いて負極集電体となる銅箔の両面の両面に均一に塗布して、１２０℃、減圧状態で２４時間乾燥させて負極合剤層を形成した後に、ロールプレス機で圧縮成型し、幅５０ｍｍ、長さ３１０ｍｍに裁断し、端部にニッケルリボンを負極端子として溶接した。以上のようにして、負極を作製した。
【００７３】
次に、以上のように作製された複数の正極及び負極の主面に非水電解質をそれぞれ形成した。非水電解質を形成する際は、エチレンカーボネートを４０重量％と、プロピレンカーボネートを６０重量％とを混合させた非水溶媒に、この非水溶媒の重量に対してＬｉＰＦ_６を０．７８ｍｏｌ／ｌ溶解させた非水電解液を調製した。次に、この非水電解液と、ヘキサフルオロプロピレンを６％共重合させたＰＶｄＦと、ジメチルカーボネートとを混合攪拌してゾル状態の非水電解質溶液を作製した。次に、このゾル状電解質溶液を正極及び負極の主面に塗布して、非水溶媒を揮発させてゲル状電解質からなる非水電解質を正極及び負極の主面に形成した。
【００７４】
以上のように非水電解質が主面上に形成された正極と負極との間に、厚みが１０μｍの多孔質ポリエチレンフィルムからなるセパレータを介在させた状態で、非水電解質が対向するように貼り合わせて正極の長尺方向に扁平捲回して電池素子を作製した。
【００７５】
次に、電池素子に備わる正極端子と負極端子とを外部に導出させつつ、アルミ箔が一対の樹脂フィルムで挟まれてなる外装材の内部に収納した。このとき、電池素子は、正極端子と、負極端子と、外装材との間に接着性を示すプロピレン樹脂片を挟み込み、外装材に収納した。次に、電池素子を収納した外装材の周縁部をヒートシールにより貼り合わせることで電池素子を外装材に封入した。以上のようにして、ゲル状電解質を用いたポリマーリチウム電池を作製した。
【００７６】
次に、電池用リード端子を作製する。電池用リード端子は、硬度Ｈｖ−１７０±２０（１／２Ｈ）、厚さ０．１ｍｍのＮｉＰからなり、リード本体の幅が４ｍｍ、長さが５．２ｍｍであり、リード本体の端部に略垂直に設けられた第２の接続部の幅が２．５ｍｍであり、長さが２．５ｍｍである。このリード本体の第２の接続部が設けられている端部に２つの突部を形成する。この２つの突部は、端部から１ｍｍ内側に入った位置に中心を有し、二つの突部を幅方向に並べ、この２つの突部の中心間の距離は２ｍｍである。各突部は、底面の半径が０．４ｍｍ、上面の半径が０．２５ｍｍ、高さが０．２ｍｍの円柱であり、リード本体の主面に対して略垂直な方向にリード本体を押圧しプレス成形して形成する。
【００７７】
以上のようにして作製したポリマー電池と回路基板とを電池用リード端子で接続し、突部を基準にしてリード本体の主面と第２の接続部の主面とが対向するようにリード本体を折り曲げ、正極端子及び負極端子を貼合せ面上に折り返して回路基板を貼合せ面上に載置した状態で、外筐に収納し、電池パックを作製した。そして、この電池パックを３つ作製した。
【００７８】
比較例
比較例では、電池用リード端子として、リード本体の第２の接続部が設けられている端部から１ｍｍの位置に、突部の代わりに切欠きを形成し、この切欠きを基準にしてリード本体の主面と第２の接続部の主面とが対向するように折り曲げたこと以外は、実施例と同様にして電池パックを作製した。そして、この電池パックを３つ作製した。
【００７９】
以上のようにして作製した実施例及び比較例の電池パック、サンプル１からサンプル６について、以下のように落下試験を行った。その落下試験の結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】

【００８１】
表１において、実施例及び比較例の電池パックの落下試験は、各電池パックに対して、高さ１ｍの位置から落下させ、１０回落下させる毎に電圧及び抵抗を測定し、２００回まで落下させた。ここで、各電池パックを落下させて、２００回まで電圧及び抵抗を測定することができたものを良品とし、落下試験の途中で電圧及び抵抗が測定不可能となったものを不良品とした。
【００８２】
表１の結果から、本発明を適用した電池用リード端子を用いた実施例では、２００回の落下させても電圧及び抵抗の値は、０回の落下させていない状態の電池パックの電圧及び抵抗とほぼ同じ値が得られ、３つの電池パックすべてが良好な電池状態であり、良品であることが分かる。
【００８３】
また、表１の結果から、切欠きを有した電池用リード端子を用いた比較例では、作製した３つの電池パックのうち、途中で２つの電池パックの電圧及び抵抗を測定することができなくなり、不良品となってしまった。途中で測定ができなくなった２つの電池パックの外筐を開口して内部の状態を調べたところ、電池用リード端子に切欠きが形成されている部分で切れてしまっていた。これは、切欠きによって折り曲げられるリード本体の幅が狭くなり、その幅の狭くなったリード本体部分に落下による衝撃が繰り返しかかることによって切欠部分で切断されてしまったため、電池素子と回路基板との電気的接続が切断され、電圧及び抵抗を測定することができなくなってしまった。このことから、この２つの電池パックは、電池として機能しなくなってしまった。
【００８４】
これに対して、突部が形成された電池用リード端子では、折り曲げられる部分のリード本体の幅が狭くならず、落下による衝撃が繰り返しかかっても切断されることがない。以上のことから、突部が形成された電池用リード端子を用いることによって、ポリマー電池と回路基板との電気的接続が維持され、良品の電池が得られる電池性能の低下が抑制される。
【００８５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、基体の端部に位置する第１の接続部と、この第１の接続部とは反対側の端部に設けられた第２の接続部との間に突部を設け、この突部を基準にして折り曲げても電池用リード端子が切断されず、使用不能となってしまうことが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した電池パックの斜視図である。
【図２】同電池パックの構成を示す分解斜視図である。
【図３】ポリマー電池の構成を示す断面図である。
【図４】ポリマー電池の斜視図である。
【図５】電池用リード端子の斜視図である。
【図６】電池用リード端子の要部断面図である。
【図７】ポリマー電池と回路基板とを突部を形成した電池用リード端子を介して接続した状態を示し、（Ａ）は、その平面図であり、（Ｂ）は、その側面図である。
【図８】突部を形成した電池用リード端子を折曲基準で折り曲げた状態を示し、（Ａ）は、その平面図であり、（Ｂ）は、その側面図である。
【図９】突部を形成した電池用リード端子を折曲基準で折り曲げた際の折曲基準の要部斜視図である。
【図１０】回路基板を外装材の貼合せ面上に配置した状態を示し、（Ａ）は、その平面図であり、（Ｂ）は、その側面図である。
【図１１】電池用リード端子の折り曲げ基準の変形例である。
【図１２】従来の電池パックの斜視図である。
【図１３】従来の電池用リード端子の斜視図である。
【図１４】切欠きを形成した電池用リード端子を折曲基準で折り曲げた際の折曲基準の要部斜視図である。
【図１５】折曲基準で切断された状態の電池用リード端子の要部斜視図である。
【符号の説明】
１電池パック、２ポリマー電池、３回路基板、４ａ，４ｂ電池用リード端子、５温度ヒューズ、６ａ，６ｂ外筐、７電池素子、８外装材、１２正極端子、１３負極端子、２１実装面、２２回路部品、２３コネクタ、２８突部

Claims

電池と、回路部品が実装されている回路基板とを電気的に接続する電池用リード端子において、
略板状の導電性金属からなるリード本体と、
上記リード本体の端部に位置し、上記電池の外部端子が接続される第１の接続部と、
上記第１の接続部とは反対側の端部に設けられ、上記回路基板の上記回路部品が実装されている実装面に設けられた接続端子と接続される第２の接続部と、
上記第１の接続部と上記第２の接続部との間に設けられ、上記リード本体の主面から略垂直に突出する突部とを有し、
上記第２の接続部が上記リード本体に対して略垂直に折り曲げられて形成され、上記リード本体が、その主面と、上記第２の接続部の主面とが対向するように、上記突部を基準にして折り曲げられることで、上記リード本体と上記第２の接続部との間に上記回路部品を配置させるための空間が形成されることを特徴とする電池用リード端子。
上記突部は、上記リード本体の短辺方向に複数並んで設けられていることを特徴とする請求項１記載の電池用リード端子。
当該電池用リード端子は、ポリマー電池と、上記回路基板とを接続することを特徴とする請求項１記載の電池用リード端子。
電池と、
回路部品が実装されている回路基板と、
上記電池と、上記回路基板とを電気的に接続する電池用リード端子と、
筐体とを備え、
上記電池用リード端子は、略板状の導電性金属からなるリード本体と、上記リード本体の端部に位置し、上記電池の外部端子が接続される第１の接続部と、上記第１の接続部とは反対側の端部に設けられ、上記回路基板の上記回路部品が実装されている実装面に設けられた接続端子と接続される第２の接続部と、上記第１の接続部と上記第２の接続部との間に設けられ、上記リード本体の主面から略垂直に突出する突部とを有し、
上記第２の接続部が基体に対して略垂直に折り曲げられて形成され、上記リード本体をその主面と、上記第２の接続部の主面とが対向するように、上記突部を基準にして折り曲げることで、上記リード本体と上記第２の接続部との間に上記回路部品を配置させるための空間が形成された状態で筐体に収納されることを特徴とする電池パック。
上記電池用リード端子は、上記突部が上記リード本体の短辺方向に複数並んで設けられていることを特徴とすることを特徴とする請求項４記載の電池パック。
上記電池は、ポリマー電池であることを特徴とする請求項４記載の電池パック。