JP2005317367A - パック電池 - Google Patents

Abstract

【課題】端部電極の位置に出力端子を配置しながら、出力端子の接触不良を極減する理想的な状態で電気機器の端子に電気接続する。
【解決手段】パック電池は、ケース１に電池２を内蔵している。ケース１に内蔵される電池２の端部電極３には、金属板を溶接しており、この金属板をケース１の外部に表出して出力端子としている。金属板は、端部電極３に溶着される溶着部８Ａと、ケース１の外部に表出される出力端子部８Ｂとを折曲部８Ｃを境界として隣接させる形状としている。この金属板は、溶着部８Ａを端部電極３に溶接して固定すると共に、出力端子部８Ｂを折曲部８Ｃで折り返して、出力端子部８Ｂの裏面を溶着部８Ａに対向させて溶着部８Ａをカバーし、出力端子部８Ｂの表面をケース１の外部に表出させて出力端子としている。
【選択図】図６

Description

本発明は、ケースに電池を内蔵しているパック電池に関する。ただし、本明細書において、「ケース」は、とくに広義に解釈するものとし、電池を被覆するフィルム等もケースとする。

二次電池の端部電極に金属板を電気接続し、さらに金属板をケースの外部に表出させてパック電池の出力端子とする構造は、パック電池をコンパクトにできる。二次電池の端部電極の位置に出力端子を配置できるからである。また、二次電池の端部に保護回路等を実装している回路基板を配置するパック電池は、回路基板を二次電池の両端の端部電極に接続する必要がある。したがって、端部電極を出力端子とする構造においては、この端部電極にリード板を接続して、リード板の表面をケースの外部に表出して出力端子とする必要がある。この構造のパック電池は開発されている（特許文献１参照）。
特開平９−１７１８０４号公報

この構造のパック電池は、図１に示すように、ケース２１に内蔵される電池２２の端部電極２３に金属板２５を電気接続すると共に、この金属板２５をケース２１の電極窓２４から外部に表出して出力端子としている。このパック電池は、接触不良を起こさないように金属板２５を電気接続するには、金属板２５をスポット溶接する等の方法で端部電極２３に連結する必要がある。しかしながら、金属板がスポット溶接されると金属板の表面が荒れて、出力端子として理想的な平面状態にできなくなる。それは、溶接電極で金属板の表面を強く押圧して大きな電流を流して金属板の一部を溶かして接合するからである。

ところで、パック電池の出力端子は、電気機器に装着される状態で、電気機器の端子に弾性的に押圧されて、確実に電気接続できる。しかしながら、端部電極に溶接して固定される出力端子は、弾性変形することがなく、電気機器の端子に弾性的に押圧して電気接続することはできない。

本発明は、このような従来のパック電池の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、端部電極の位置に出力端子を配置しながら、出力端子を理想的な状態で、接触不良を極減しながら電気機器の端子に電気接続できるパック電池を提供することにある。

本発明のパック電池は、ケース１に電池２を内蔵している。ケース１に内蔵される電池２の端部電極３には、金属板を溶接しており、この金属板をケース１の外部に表出して出力端子としている。金属板は、端部電極３に溶着される溶着部８Ａと、ケース１の外部に表出される出力端子部８Ｂとを折曲部８Ｃを境界として隣接させる形状としている。この金属板は、溶着部８Ａを端部電極３に溶接して固定すると共に、出力端子部８Ｂを折曲部８Ｃで折り返して、出力端子部８Ｂの裏面を溶着部８Ａに対向させて溶着部８Ａをカバーし、出力端子部８Ｂの表面をケース１の外部に表出させて出力端子としている。

金属板は、溶着部８Ａと出力端子部８Ｂとの間の幅を狭くして折曲部８Ｃとすることができる。さらに、本発明のパック電池は、金属板が溶着部８Ａに連結されるリード部８Ｄを有すると共に、溶着部８Ａを溶接している端部電極３と反対側の端部電極側に基板６を配置して、この基板６にリード部８Ｄの先端を接続することができる。溶着部８Ａは、電池２の凸部電極３Ａに溶接することができる。

本発明のパック電池は、端部電極の位置に出力端子を配置しながら、出力端子の接触不良を極減する理想的な状態で電気機器の端子に電気接続できる特長がある。それは、本発明のパック電池が、電池の端部電極に溶接される金属板を、溶着部と出力端子部とを折曲部を境界として隣接させる形状としており、溶着部を端部電極に溶接して固定し、出力端子部を折曲部で折り返して、出力端子部の裏面で溶着部をカバーしながら表面をケースの外部に表出させて出力端子としているからである。この構造のパック電池は、従来のように、溶接によって表面が荒れた溶着部分を表出させて出力端子とするのではなく、折曲部で折り返された出力端子部、すなわち、溶着されていない表面の綺麗な部分をケースの外部に表出させて出力端子とする。したがって、スポット溶接の溶接痕が外部から見えなくなり、外観を綺麗にすることができると共に、電気機器の端子に電気接続される出力端子を理想的な平面状態として、接触不良を極減できる。

とくに、本発明では、出力端子部を折曲部で折り返して出力端子とするので、出力端子部で弾性的に電気機器の端子を押圧できる構造にできる。このため、パック電池を電気機器に装着して、出力端子を電気機器の端子で押して変形させる状態において、折曲部の弾性復元力で出力端子部を電気機器の端子に押圧状態で接触させて、接触不良を有効に防止できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図２の分解斜視図と図３の断面図に示すパック電池は、一方の端部電極３である凸部電極３Ａを＋極、反対側の非凸部電極３Ｂである平面電極を−極とする電池２をケース１に収納している。このパック電池は、ケース１に１本の電池２を収納している。電池は、凸部電極を−極、反対側の非凸部電極を＋極とすることもできるが、一般的には＋極を凸部電極、−極を非凸部電極である平面電極としている。また、パック電池は、２本以上の電池をケースに直線上に並べて収納することもできる。

電池２は、円筒状のリチウムイオン二次電池である。ただ、本発明は、電池をリチウムイオン二次電池に特定せず、たとえば、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池等の二次電池とすることも、あるいは一次電池とすることもできる。内蔵する電池をリチウムイオン二次電池とするパック電池は、起電力を高くすることができ、例えば１本のリチウムイオン二次電池で、ニッケル−カドミウム電池の約３本分に相当する３．６Ｖの電圧を生じさせることができる。また、ケース１に内蔵する電池２は、円筒状のものに代わって角形や薄形のものも使用できる。

１本の電池２を内蔵するケース１は、絶縁性を有するプラスチック等で円筒状に成形されている。図２のケース１は、縦方向に上下２つに分割されている。ケース１の両端には、出力端子を外部に表出させるために電極窓４を開口している。図においてケース１の右端に設けた電極窓４は、凸部電極３Ａに接続している出力端子を外部に表出させる。

図２において、ケース１の左端に設けた電極窓４からは、端子板５を外部に表出させている。端子板５は、パック電池を装着する電気機器に電気接続される。端子板５は、板状の金属をプレス成形して製作される。図の端子板５は、円盤の外周縁にリブ５Ａを設けた形状にプレス成形している。端子板５は、回路基板６の外形にほぼ等しい円盤状にプレスされている。端子板５は、外周にリブ５Ａを設けている。リブ５Ａは、端子板５を補強して、全体の変形を防止する。さらに、端子板５のリブ５Ａは、一部を突出させて、回路基板６の連結タブ（図示せず）としている。連結タブは、回路基板６に設けられた貫通孔６Ａに挿入されて、回路基板６に半田付けして電気接続して固定される。さらに、図に示す端子板５は、リブ５Ａの先端縁を外側に折曲して、リブ５Ａに沿って鍔５Ｂを設けている。鍔５Ｂは、図２においてケース１の左端に開口された電極窓４の周壁１Ａと回路基板６との間に配設されて、端子板５を所定の位置に保持する。

端子板５は、回路基板６に電気的に接続している。さらに回路基板６は、リードタブ７を介して電池２の非凸部電極３Ｂに接続している。リードタブ７は、非凸部電極３Ｂにスポット溶接して連結し、半田付して回路基板６に接続している。さらに、回路基板６は、リード８を介して電池２の一方の端部電極３である凸部電極３Ａに接続されている。回路基板６と電池２との間には、回路基板６と電池２とを絶縁するセパレータ９を配設している。セパレータ９には、絶縁性に優れたプラスチックフィルムやプラスチック板、あるいは絶縁紙が使用される。

電池２は、端子板５と回路基板６を接続した電池アッセンブリ１３として、ケース１に内蔵される。電池アッセンブリ１３は、電池２と回路基板６と端子板５からなる。回路基板６は、電池２の過充電過放電を防止するための保護回路を構成する電子回路部品１２を実装している。回路基板６は、電池２の底面とほぼ同じ大きさの円盤状で、両面に電子回路部品１２を実装している。回路基板６に実装される電子回路の電源は、電池２から供給される。したがって、回路基板６は、電池２の＋極と−極とに電気接続されている。図２において、電池２の凸部電極３Ａは、リード８を介して回路基板６と接続され、非凸部電極３Ｂは、リードタブ７を介して回路基板６に接続されている。

リード８は金属板である。金属板のリード８は、電池２とケース１との間に配設される。リード８は、金属板を細長い帯状とするリード部８Ｄの一端に溶着部８Ａを、他端に半田付部８Ｅを設けている。溶着部８Ａは、電池２の一方の端部電極３である凸部電極３Ａに溶接して固定され、半田付部８Ｅは、回路基板６に半田付けして接続される。

さらに、金属板からなる溶着部８Ａは、ケース１の外部に表出して出力端子とする出力端子部８Ｂを折曲部８Ｃを境界して隣接して設けている。図の金属板は、溶着部８Ａと出力端子部８Ｂとの間の幅を狭くして折曲部８Ｃとしている。この構造の折曲部８Ｃは、簡単に折曲できる。ただ、折曲部は、必ずしも幅を狭くする必要はなく、たとえば、薄くし、あるいはラインに沿って多数の貫通孔を設けて折曲しやすい構造とすることもできる。さらに、金属板に折曲できる厚さの金属板を使用して、溶着部と出力端子部との間を狭くしたり薄くして折曲しやすい状態とすることなく、折曲部とすることもできる。

溶着部８Ａは、端部電極３に溶接して固定される。溶着部８Ａは、端部電極３である凸部電極３Ａの凸部の先端面に、スポット溶接して接続される。溶着部８Ａは、スポット溶接時の無効電流を防止するためにスリット１１を設けている。溶着部８Ａは、図４の平面図に示すように、スリット１１の両側を電極棒で押圧し、電極棒に電流を流して端部電極３の凸部表面に溶接される。この図において、Ｘで示す位置が、スポット溶接されるポイントである。図４と図５に示すように、溶着部８Ａを端部電極３に溶接するとき、溶着部８Ａと出力端子部８Ｂとの折曲部８Ｃは折曲されず、溶着部８Ａと出力端子部８Ｂとを平面状にして、溶着部８Ａを端部電極３に溶接する。ただし、溶着部を端部電極に溶接できる程度に折曲部を折曲することもできる。溶着部８Ａが端部電極３に溶接して固定された状態で、折曲部８Ｃで１８０度折り返されて、出力端子部８Ｂは裏面を溶着部８Ａと対向させて溶着部８Ａをカバーする。そして、出力端子部８Ｂの表面をケース１に設けた電極窓４から外部に表出して、パック電池の出力端子とする。

出力端子部８Ｂの外形は電極窓４の開口部よりも大きい。この出力端子部８Ｂは、図６の拡大断面図に示すように、電極窓４の内側に配設され、溶着部８Ａと出力端子部８Ｂとの間に隙間を設けている。この出力端子部８Ｂは、折曲部８Ｃの弾性復元力で矢印で示す方向に弾性的に押圧されている。したがって、パック電池が電気機器に装着されて、出力端子を電気機器の端子で押して変形させると、折曲部８Ｃの弾性復元力で出力端子部８Ｂを端子に押し付けて、接触不良を防止できる。電極窓４よりも大きな出力端子部８Ｂは、溶着部８Ａを完全にカバーして、溶着部８Ａが電極窓４から外部に表出することはない。

図２に示す電池２は、凸部電極３Ａを＋極、非凸部電極３Ｂである平面電極および電池２の外装缶を−極としている。したがって、＋極に接続されるリード８が電池２の外装缶に接触してショートしないように、リード８と電池２との間にセパレータ９と絶縁リング１５を配置している。セパレータ９は、電池２の外装缶の側面に、リード８のリード部８Ｄに沿って配置される。図に示すセパレータ９は、１枚のシートを折曲したもので、電池２の側面に沿う細長い部分で電池２の側面とリード８を絶縁すると共に、折曲された先端部分で非凸部電極３Ｂである端部電極３と回路基板６とを絶縁している。絶縁リング１５は、電池２の凸部電極側の端面であって、凸部電極３Ａの外周側に配置される。

回路基板６と電池２が連結された電池アッセンブリ１３は、ケース１に内蔵される。電池２の凸部電極３Ａはリード８の溶着部８Ａに接続され、この溶着部８Ａに接続されてカバーしている出力端子部８Ｂをケース１の電極窓４から外部に表出させて、パック電池の＋電極としている。電池２の非凸部電極３Ｂは、リードタブ７と回路基板６を介して端子板５に接続され、端子板５がケース１の電極窓４から外部に表出している。端子板５と回路基板６は、円筒状のケース１の周壁１Ａと、ケース１の内面に突出して設けられた凸起１Ｂとの間に挟着して定位置に配設される。

上下に分割されたケース１は、電池アッセンブリ１３をセットして閉塞し、表面を熱収縮シート１４で被覆して連結する。熱収縮シート１４は、接着剤や粘着剤を介してケース１の表面に密着される。熱収縮シート１４は、ケース１の表面に接着された後、加熱、収縮されてケース１を隙間なく連結する。熱収縮シート１４は、ケース１を外側から確実に連結できる特長がある。さらに、この熱収縮シート１４は、分割された２つのケース間の接合にあてって、超音波溶着や接着剤による接合を不要にすることができる。従って、ケース１の組み立てを簡単にすることができ、また、超音波容着を不要にできることから、回路部品を実装するリチウムイオン二次電池を内蔵したパック電池のケース間の接合に最適である。

従来のパック電池の分解斜視図である。 本発明の一実施例にかかるパック電池の分解斜視図である。 本発明の一実施例にかかるパック電池の断面図である。 端部電極に溶接部を溶接する工程を示す平面図である。 端部電極に溶接部を溶接する工程を示す側面図である。 図３に示すパック電池の要部拡大断面図である。

符号の説明

１…ケース １Ａ…周壁 １Ｂ…凸起
２…電池
３…端部電極 ３Ａ…凸部電極 ３Ｂ…非凸部電極
４…電極窓
５…端子板 ５Ａ…リブ ５Ｂ…鍔
６…基板 ６Ａ…貫通孔
７…リードタブ
８…リード ８Ａ…溶着部 ８Ｂ…出力端子部
８Ｃ…折曲部 ８Ｄ…リード部
８Ｅ…半田付部
９…セパレータ
１１…スリット
１２…電子回路部品
１３…電池アッセンブリ
１４…熱収縮シート
１５…絶縁リング
２１…ケース
２２…電池
２３…端部電極
２４…電極窓
２５…金属板

Claims (4)

1. ケース(1)に電池(2)を内蔵しており、ケース(1)に内蔵される電池(2)の端部電極(3)には、金属板が溶接されると共に、この金属板をケース(1)の外部に表出して出力端子としているパック電池であって、
   金属板が、端部電極(3)に溶着される溶着部(8A)と、ケース(1)の外部に表出される出力端子部(8B)とを折曲部(8C)を境界として隣接させる形状で、溶着部(8A)は端部電極(3)に溶接して固定され、折曲部(8C)で折り返されて、出力端子部(8B)の裏面が溶着部(8A)と対向して溶着部(8A)をカバーし、出力端子部(8B)の表面をケース(1)の外部に表出させて出力端子としているパック電池。
2. 金属板が、溶着部(8A)と出力端子部(8B)との間の幅を狭くして折曲部(8C)としている請求項１に記載されるパック電池。
3. 金属板が溶着部(8A)に連結されるリード部(8D)を有すると共に、溶着部(8A)を溶接している端部電極(3)と反対側の端部電極側には基板(6)を配置しており、この基板(6)にリード部(8D)の先端を接続している請求項１に記載されるパック電池。
4. 溶着部(8A)を電池(2)の凸部電極(3A)に溶接している請求項１に記載されるパック電池。
   

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