JP2008243372A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】小型化及び高エネルギー密度化が図られている電池パックを提供する。
【解決手段】電池パック１のケース２１の開口部分には、蓋部２２が、突出部２３が平板部２２ａより突出する状態で嵌め入れられている。蓋部２２の一端部には、絶縁部材５に包囲された状態で、負極端子３が突設され、ＰＴＣ素子４が接続されている。蓋部２２の他端部には正極端子７が設けられている。蓋部２２の、絶縁部材５、正極端子７、及び突出部２３の両長辺側部分で包囲された基板嵌合部２２ｃには、保護回路基板６の表面が突出部２３の上端面から突出しない状態で、保護回路基板６が嵌め込まれている。リード８，８により、保護回路基板６は、ＰＴＣ素子４及び正極端子７と電気的に接続されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ケースの開口縁部を該ケースの蓋部の平板部より突出させ、該開口縁部の内側に保護回路基板を収納してなる電池パックに関する。

近年、急速に普及しているビデオカメラ，モバイルコンピュータ，携帯電話機等の携帯電子機器の電源としては、充放電可能な直方体状の非水電解質二次電池、例えばリチウムイオン二次電池等が主として用いられている。リチウムイオン二次電池は、正極及び負極をセパレータを介して巻回した発電要素を、アルミニウム又はアルミニウム合金製であり、直方体状をなすケースに収納して構成される。

このリチウムイオン二次電池の一側面に、過充電及び過放電を防止するために電池電圧を制御する保護回路基板を配置することにより電池コアが構成される。この電池コアを絶縁性の、例えば合成樹脂製のケースに収容した状態の電池パックとして電子機器に装着する。保護回路基板と電池との間は接続用のリード板により電気的に接続されている。

特許文献１には、電池の上面外周に突起を設け、保護回路基板に該突起に嵌合させる嵌合部を設け、該嵌合部を前記突起に嵌合させた状態で保護回路基板を電池に配した電池パックの発明が開示されている。
特許文献２には、電池のケースの開口を閉塞する蓋部に正極端子及び負極端子を設け、保護回路基板を両端子間に架設した電池パックの発明が開示されている。
特開２００５−２７６５２５号公報 特開２００６−４８８２号公報

しかし、近年の携帯電子機器の小型化、高性能化に伴い、それに内蔵される電池パックについても、さらなる小型化、高性能化が図れないかという課題が挙げられていた。
従来の電池パックにおいては、電池の側面から保護回路基板が突出しているので、該電池の側面を覆う外装枠又は電池を収納するケースは、保護回路基板が突出した部分に対応して、複雑な凹凸を有していた。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、発電要素を収容した一面開口のケースの開口縁部が蓋部の平板部より突出する状態で、蓋部をケースに嵌め入れてなる電池と、外部出力端子を有する端子基板とを備え、端子基板を、外部出力端子を有する面を外側にし、前記平板部の表面から外部出力端子の表面までの距離が、開口縁部の前記平板部の表面からの突出長以下となる状態で、開口縁部の内側に収納するように構成することにより、電池パックの小型化が図られ、高エネルギー密度化が図られるとともに、端子基板の位置決めが容易であり、電池を収納する外装体の形状が簡単になって、製造工程を簡素化することができる電池パックを提供することを目的とする。

第１発明に係る電池パックは、一面が開口した多面体状のケースに発電要素を収納し、蓋部を、前記ケースの開口縁部が該蓋部の平板部より突出する状態で、前記ケースに嵌め入れてなる電池と、外部出力端子を有する端子基板とを備える電池パックにおいて、前記端子基板を、前記外部出力端子を有する面を外側にし、前記平板部の表面から前記外部出力端子の表面までの距離が、前記開口縁部の前記平板部の表面からの突出長以下となる状態で、前記開口縁部の内側に収納すべく構成されていることを特徴とする。

ここで、端子基板は、電圧を制御する保護回路を備えるものであってもよい。
本発明においては、蓋部の平板部の表面から外部出力端子の表面までの距離が、開口縁部の該平板部の表面からの突出長以下となる状態で、端子基板を開口縁部の内側に収納するので、電池パックの小型化が図られ、高エネルギー密度化が図られている。
そして、端子基板は開口縁部の内側に収納すればよく、端子基板の位置決めが容易であり、端子基板の位置決めジグが不要になる。
また、通常、蓋部に、突出した正極端子又は負極端子が設けられており、該蓋部に他方の端子を有する場合、端子基板の表面と両端子の表面とをリードで接続すればよく、リードの折り曲げ等が不要になり、工数が削減されるとともに、電池パックの突出する部材を開口縁部の内側に集中して収納した状態で電池パックを構成することができ、電池パックの小型化が図られる。

そして、端子基板の表面が電池のケースの上端面を含む面と同一面又は該面より下側にあるので、電池の側面を覆う外装枠又は電池を収納するケースの端子基板と対向する部分は平坦な面でよく、複雑な凹凸を有することなく、簡単な形状となり、電池パックの製造工程を簡素化することができる。
さらに、端子基板が開口縁部で包囲されているので、端子基板が配されている蓋部を下にして電池パックが落下した場合に、衝撃を開口縁部が受け止め、衝撃が端子基板に集中しない。

本発明の電池パックによれば、発電要素を収容した一面開口のケースの開口縁部が蓋部の平板部より突出する状態で該開口を蓋部で閉塞してなる電池と、端子基板とを備え、端子基板は、外部出力端子を有する面を外側にし、前記平板部の表面から外部出力端子の表面までの距離が、開口縁部の前記平板部の表面からの突出長以下となる状態で、開口縁部の内側に収納されるように構成されているので、電池パックの小型化が図られ、高エネルギー密度化が図られるとともに、端子基板の位置決めが容易であり、電池を収納する外装体の形状が簡単になって、製造工程を簡素化することができる。
そして、端子基板が開口縁部で包囲されているので、端子基板が配されている側面を下にして電池パックが落下した場合に、衝撃が端子基板に集中せず、端子基板にクラックが生じたり、端子基板が破損するのが抑制されている。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る電池パック１を示す斜視図、図２は電池パック１を示す平面図、図３は電池パック１を示す縦断面図、図４は電池パック１の電池２を示す斜視図、図５は電池２を示す平面図である。

電池パック１は、直方体状の電池２の一側面（後述する蓋部２２）に、保護回路基板６を配し、合成樹脂製のカバー１０を前記一側面側に嵌めることで構成される。
電池２は、銅集電体に負極合剤を塗布してなる負極板、及びアルミニウム集電体に正極合剤を塗布してなる正極板がセパレータを介して巻回された扁平巻状の発電要素（図示せず）と、非水電解液（図示せず）とを一面開口のケース２１に収容してなる。

蓋部２２は、平板部２２ａに周縁部２２ｂが周設されてなる。
この周縁部２２ｂの上端面とケース２１の開口縁部の上端面とを揃えた状態で、蓋部２２をケース２１に嵌め入れ、周縁部２２ｂとケース２１の開口縁部との境界部分をレーザ溶接する。これにより、平板部２２ａの外周側に、周縁部２２ｂを覆う状態で突出部２３が形成され、ケース２１の開口が蓋部２２で閉塞される。

平板部２２ａの一端部には、断面視がＴ字状をなす負極端子３が、該負極端子３の表面を除き、合成樹脂製の絶縁部材５に包囲された状態で、貫通されている。
絶縁部材５は、負極端子３を覆った状態で平板部２２ａを貫通し、下部には、平板部２２ａの裏面に沿って、中央側に延びる板状部５ａを有している。板状部５ａには銅板１２が設けられており、銅板１２から垂下したタブ１３に、前記負極板に接続された負極リード１４が接続されている。
負極端子３には、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient)素子４が接続されている。ＰＴＣ素子４は、短絡電流等の過大電流が流れた場合、及び電池２の温度が上昇した場合に、充放電回路の電流を制限する感熱素子である。
平板部２２ａの他端部には正極端子７が設けられており、前記正極板に接続された正極リード（図示せず）と接続されている。
負極端子３が設けられている部分を除くケース２１の全体が正極とされている。

平板部２２ａの、絶縁部材５、正極端子７、及び突出部２３の両長辺側部分で包囲された基板嵌合部２２ｃには、上述の保護回路基板６が嵌め込まれている。保護回路基板６の基板６１の表面には、外部へ電力を取り出し、また逆に充電のために外部から電力を取り込むための正負極の外部出力端子６３，６３，６３が金メッキにより設けられている。前記カバー１０の平面には、外部出力端子６３，６３，６３を露出させるための窓部１１，１１，１１が形成されている。
基板６１の裏面には、電池２の過充電及び過放電等を防止するための保護回路（図示せず）が実装されており、該保護回路は、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂等の絶縁性の合成樹脂からなる回路包囲部６２により覆われている。回路包囲部６２は、基板６１と略同一の形状を有する。
平板部２２ａの保護回路基板６が載置されている面と反対側の面には安全弁９が設けられている。
安全弁９は平面視が略楕円状であり、平板部２２ａの他部より薄肉で、下面に溝が設けられており（図示せず）、ケース２１内のガス圧が所定値以上になった場合に、溝の周縁から破断してガスが抜かれるように構成されている。

リード８，８により、保護回路基板６は、ＰＴＣ素子４及び正極端子７と電気的に接続されている。
リード８，８の表面と、外部出力端子６３，６３，６３の表面と、突出部２３の上端面とが略同一平面上にあるように構成されている。なお、外部出力端子６３，６３，６３の表面が突出部２３の上端面から突出しないように構成されていればよく、前記表面が、突出部２３の上端面より下側に位置するように構成してもよい。
従って、平板部２２ａから保護回路基板６の外部出力端子６３，６３，６３の表面までの距離（図３においてａで示す距離）が、前記特許文献１等の従来の電池パックの蓋部の平板部から保護回路基板の外部出力端子の表面までの距離より短くなっている。

以上のように基板嵌合部２２ｃに保護回路基板６が嵌め込まれた電池２の蓋部２２側に、外部出力端子６３，６３，６３の表面と窓部１１，１１，１１の下側の開口面とが同一面になる状態でカバー１０を嵌めた後、カバー１０の平面以外の部分を絶縁性のラベル（図示せず）で覆うことで、電池パック１が得られる。
なお、電池２は二平面を除く四側面を外装枠により覆うことにしてもよく、箱体状のケースに収納することにしてもよい。

本実施の形態においては、蓋部２２に負極端子３及び正極端子７を設け、基板嵌合部２２ｃに保護回路基板６を収納し、電池パック１の突出する部材を突出部２３の内側に集中して収納した状態で電池パック１を構成するので、電池パック１の小型化が図られ、高エネルギー密度化が図られている。

そして、保護回路基板６は基板嵌合部２２ｃに収納すればよく、保護回路基板６の位置決めが容易であり、保護回路基板６の位置決めジグが不要になる。また、保護回路基板６の表面とＰＴＣ素子４及び正極端子７の表面とをリード８，８で架橋するように接続すればよく、リード８の折り曲げ等が不要になり、工数が削減される。
さらに、保護回路基板６、リード８，８、及び外部出力端子６３，６３，６３は、突出部２３の上端面から突出せず、保護回路基板６等を配した電池２の形状が直方体状であるので、電池２の側面を覆うラベル、外装枠又は電池２を収納するケースは、従来の電池パックのように、電池側面から突出する保護回路基板等の部材に対応させて複雑な凹凸を形成する必要がなく、簡単な形状であり、電池パック１の製造工程を簡素化することができる。

さらに、保護回路基板６が突出部２３で包囲され、保護回路基板６の表面は突出部２３の上端面より下側に位置するので、電池パック１が保護回路基板６が配されている蓋部２２を下にして落下した場合に、衝撃を突出部２３が受け止め、衝撃が保護回路基板６に集中せず、保護回路基板６にクラック等が生じるのが抑制されている。
なお、保護回路基板６は外部出力端子６３，６３，６３の表面が突出部２３の上端面から突出しないように収納されればよく、上述したように、前記表面が突出部２３の上端面より下側に位置するように収納されるものであってもよいが、外部出力端子６３，６３，６３と電池パックを収納する携帯電話機等の携帯電子機器の接続部との接触性が良好になるという観点から、外部出力端子６３，６３，６３の表面と突出部２３の上端面とが略同一平面上にあるのが好ましい。

実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２に係る電池パック１５を示す縦断面図である。図中、図３と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
電池パック１５においては、蓋部２２の一端部に安全弁１９が設けられており、この安全弁１９に隣接させて、正極端子７が設けられている。この安全弁１９上には他の部材が存在しないので、実施の形態１の電池パック１より弁作動がしやすくなっている。
この電池パック１５においては、絶縁部材５、正極端子７、及び突出部２３の両長辺側部分で包囲された基板嵌合部２２ｃに、実施の形態１に係る保護回路基板６より長手方向の長さを短くした保護回路基板６が収納されている。
本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、電池パック１５の小型化が図られ、高エネルギー密度化が図られている。

なお、前記実施の形態１及び２においては、蓋部２２に負極端子３及び正極端子７を設け、突出部２３の内側に収納した保護回路基板６と接続する場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、電極は他の側面に設けてもよい。但し、上述したように、保護回路基板６が配される面と同一平面に電極を設ける方が、同一平面に部材を集中して配することができ、電池パック１及び１５の小型化が図られるので好ましい。

また、前記実施の形態１及び２においては、保護回路基板６を突出部２３の内側に収納した場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、外部出力端子のみを有した基板を突出部２３の内側に収納するものであってもよい。
さらに、前記実施の形態１及び２においては、電池２が非水電解質二次電池である場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、ニッケル・水素二次電池及びニッケル・カドミウム二次電池等の他の電池であってもよい。

本発明の実施の形態１に係る電池パックを示す斜視図である。 電池パックを示す平面図である。 電池パックを示す縦断面図である。 電池パックの電池を示す斜視図である。 電池を示す平面図である。 本発明の実施の形態２に係る電池パックを示す縦断面図である。

符号の説明

１、１５ 電池パック
２ 電池
２１ ケース
２２ 蓋部
２２ａ 平板部
２２ｂ 周縁部
２２ｃ 基板嵌合部
２３ 突出部
３ 負極端子
４ ＰＴＣ素子
５ 絶縁部材
６ 保護回路基板
６１ 基板
６２ 回路包囲部
６３ 外部出力端子
７ 正極端子
８ リード
９、１９ 安全弁
１０ カバー
１１ 窓部
１２ 銅板
１３ タブ
１４ 負極リード

Claims (1)

1. 一面が開口した多面体状のケースに発電要素を収納し、蓋部を、前記ケースの開口縁部が該蓋部の平板部より突出する状態で、前記ケースに嵌め入れてなる電池と、
   外部出力端子を有する端子基板と
   を備える電池パックにおいて、
   前記端子基板を、前記外部出力端子を有する面を外側にし、前記平板部の表面から前記外部出力端子の表面までの距離が、前記開口縁部の前記平板部の表面からの突出長以下となる状態で、前記開口縁部の内側に収納すべく構成されていることを特徴とする電池パック。

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