JP2009187785A - パック電池 - Google Patents

Abstract

【課題】パック電池の小型化に寄与し、且つ外装缶の底面に底蓋を容易に取り付けることができるパック電池を提供する。
【解決手段】ラベルにおいて、巻き付け部分６１の下縁６１ｂから舌片６２が延出され、巻き付け部分６１に１対の切欠部分６３ａ，６３ｂが形成されている。ラベルの内面に粘着剤を塗布し、その中央部分に、樹脂モールド部２０を形成した素電池１０に底蓋３０をセットしたものを貼り付ける。外装缶の底面に配した底蓋３０を取り巻くように底蓋３０の外面に沿って舌片６２を折り返して、舌片６２の先端部６２ａを外装缶の側周面に貼り付けて、底蓋３０を固定する。巻き付け部６１の残り部分を外装缶の側周面に巻き付けながら貼り付ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、素電池が内蔵されたパック電池に関する。

携帯電話機やＰＤＡなどの携帯機器において、小型化、低コスト化への要請に伴い、その駆動電源として、角形の素電池と保護回路基板とを絶縁性ケース内に収納したパック電池が用いられている。

角形電池は、有底筒状外装缶に電極体が収納されて封口された構造で、外観は扁平な四角形状であって、現在開発されているものは厚みが相当薄く設定されている。

素電池の外装缶には通常、Ａｌ合金などの金属材料が用いられるが、外装缶の表面がケースで覆われることによって外装缶と外部との間で絶縁性を確保することができる。

このようなパック電池は、携帯機器の小型化、薄型化にとって有利であるが、パック電池自体も小型化、薄型化することが求められている。

そのために例えば、素電池とこれに対向配置された保護回路基板との間隙を樹脂で充填すると共に保護回路基板を樹脂で覆うように樹脂モールド成形することも行われている。

また、素電池をハードケース内に収納するのではなく、素電池の外装缶の表面を、絶縁性テープなどで被覆することによって、パック電池の小型化及び薄型化を図ることも考案されている。このタイプのパック電池において、外装缶の側周面及び底面に一括してテープを被着すると、テープに撓みが生じて外観が粗悪になることもあるので、外装缶の外周面をテープで被覆し、外装缶底面に樹脂製の底蓋を装着したものも考案されている。
特開２００３-２８２０３６号公報

この場合、接着剤あるいは両面テープなどを用いれば、底蓋を外装缶の底面上に装着することができる。

しかし、通常の接着剤は、その接着剤が硬化するまでに時間を要する。また、両面テープで接着する場合も、位置合わせしながら接着するのに時間を要し作業も煩雑である。

これに対して、特許文献１には、樹脂底蓋に突起を設けて、その突起で外装缶の側周面を挟み込むようにしたものが開示されている。この場合、上記のような問題は生じないが、外装缶の側周面上に突起が位置するので、突起の厚み分だけパック電池の厚みが増える。

本発明は、上記課題に鑑みて、パック電池の小型化に寄与し、且つ外装体の底面に底蓋を容易に取り付けることができるパック電池を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、有底筒状の外装体に発電要素が収納され封口された素電池と、外装体の底面を覆う底蓋と、外装体の側周面に巻きつけられたシート材とを備えるパック電池において、シート材に、巻きつけ部分の縁から延出して前記底蓋の外面上を横切る舌片を設けると共に、巻きつけ部分に切欠を形成し、舌片は先細り形状に形成し、切欠は舌片の先端部の形状に相応して凹入する形状とした。そして、舌片を、底蓋の外面に沿って折り返し、その先端部が切欠に挿入された状態で外装体の側周面に貼り付けた。

上記本発明において、さらに以下のようにすることが好ましい。

素電池の外装体が扁平直方体状である場合、舌片を、外装体主表面の幅方向中央部に位置させる。

舌片をシート材の巻き付け方向中央部分に設け、切欠をその一部を巻き付け方向一端部に、残りを巻き付け方向他端部に形成する。

切欠内において、舌片はシート材の巻きつけ部分と重ならない状態で挿入位置させる。

切欠および舌片が位置する外装体側周面部分には、シート材の上からラベル材を貼着する。

シート材を、粘着剤で外装体の側周面に貼り付ける場合、外装体の側周面において曲率が相対的に小さい領域では、粘着剤を塗布しない、または単位面積あたりの粘着剤塗布量を相対的に少なくする。

上記本発明のパック電池によれば、素電池外装体の側周面にシート材が巻きつけられ、底面は底蓋で覆われているので、このシート材及び底蓋によって外装体の表面全体を絶縁することができ、且つ、素電池を樹脂ケースに収納したパック電池と比べて、パック電池の厚みが小さくなり、従って、パック電池の小型化、特に薄型化に寄与する。

また、シート材に、巻きつけ部分の縁から延出して底蓋の外面上を横切る舌片を形成し、その舌片を、底蓋の外表面に沿って折り返し、先端部を側周面に貼り付けたので、この舌片によって底蓋を外装体底面に固定することができる。従って、短時間で確実に底蓋を外装体底面上に固定することができ、パック電池を製造するコスト及び時間を短縮できる。

また、舌片の先端部は、シート材に形成された切欠に挿入された状態で、外装体の側周面に貼り付けられているので、その箇所でシート材どうしの重なりを避けることができ、
パック電池の厚み低減に寄与する。

さらに舌片の先端部は先細り形状であり、切欠の形状がその先端部の形状に相応して凹入しているので、切欠の幅は底の方で狭くなっている。すなわち、外装体の底面に沿ったシート縁から切欠に入り込む角部分が直角よりも大きい角度（鈍角）となるように、切欠の内縁が傾斜していることになる。

従って、この角部分が外装体の側周面から剥がれにくいので、外装体表面を長期にわたって絶縁並びに保護することができる。また、シート材が剥がれにくいので、シート材の浮きが発生しにくくなり、外観上、良好である。

素電池の外装体が扁平直方体状である場合、舌片を外装体主表面の幅方向中央部に位置させれば、底蓋の中央部分を舌片で取り巻いて、底蓋を外装体底面にしっかりと固定することができる。

舌片をシート材の巻き付け方向中央部分に設け、切欠をその一部を巻き付け方向一端部に、残りを巻き付け方向他端部に形成すれば、ラベル貼り付け時に舌片の先端部と切欠との位置合わせが容易である。

切欠および舌片が位置する外装体側周面部分に、シート材の上からラベル材を貼着すれば、舌片先端部の縁および切欠の縁がラベル材で覆われ、舌片先端部と切欠との隙間も塞ぐことができる。

シート材を粘着剤で外装体の側周面に貼り付ける場合、外装体の側周面において曲率が相対的に小さい領域でシート材にシワが発生しやすいが、この部分で粘着剤を塗布しないか、単位面積あたりの粘着剤塗布量を相対的に少なくすれば、シワの発生を抑えることができる。

以下では、本発明を実施する最良の形態について、一例を示して説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、本発明の構成および作用・効果をわかりやすく説明する一例であって、本発明は、その本質的な特徴以外に何ら以下の形態に限定を受けるものではない。
（パック電池の全体構成）
図１はパック電池１の展開斜視図である。

このパック電池１は、図１に示すように、扁平な直方体形状の素電池１０、当該素電池１０の上端面を覆うように形成された樹脂モールド部２０、素電池１０の底面を覆う底蓋３０、素電池１０の側面を被覆する絶縁性のラベル６０（シート材）及びラベル７０から構成されている。

図１に示すように、素電池１０の幅方向をＸ方向、素電池１０の高さ方向をＹ方向、厚み方向をＺ方向ということとする。

（素電池１０，樹脂モールド部２０）
素電池１０のタイプは特に限定されないが、ここではリチウムイオン二次電池とする。

素電池１０は、Ａｌ合金からなる扁平な有底筒状の外装缶１１に、電極体及び電解液（不図示）が収納され、電池蓋１２で封口されて構成されている。

外装缶１１は、その側周面が、平面部１１ａと曲率の小さい曲面部１１ｂとで構成され、平面部１１ａの形状は略直方形である。

外装缶１１の底面は、図では隠れているが、電池蓋１２と同様の長円形状である。

図２は、樹脂モールド部２０の構造を示す分解斜視図である。

樹脂モールド部２０は、素電池１０の電池蓋１２上に、保護回路基板４０などを覆うように樹脂をインサート成型したものである。樹脂モールド部２０の材料には、アクリルニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）ウレタン系樹脂などが用いられる。

樹脂モールド部２０の内部においては、図２に示すように、素電池１０に、負極端子１３が設けられた側に保護回路基板４０が取り付けられている。また、素電池１０と保護回路基板４０との間には、ＰＴＣ保護素子５１、リード板５２，５３、絶縁板５４、Ｎｉ−Ａｌクラッド板５５が介挿されている。

素電池１０の負極端子１３は、ＰＴＣ保護素子５１を介して保護回路基板４０の負極リードと接続されている。具体的には、ＰＴＣ保護素子５１は、ＰＴＣ素子本体５１ａと、これを挟んで配された１対の素子電極５１ｂ，５１ｃとから構成され、一方の素子電極５１ｂは素電池１０の負極端子１３に接続され、他方の素子電極５１ｃはリード板５３に接続されている。そしてリード板５３は、保護回路基板４０の負極リードに接続されている。

また、素電池１０の電池蓋１２は正極端子を兼ねており、リード板５２を介して保護回路基板４０の正極側リードと接続されている。

なお、電池蓋１２にはクラッド板５５を介してリード板５２が接続されている。このクラッド板５５は、例えばＮｉーＡｌからなり、Ａｌ合金からなる電池蓋１２と、Ｎｉからなるリード板５２との間に介挿されることによって、両者が良好に接合される。

ＰＴＣ保護素子５１と素電池１０の電池蓋１２との間には絶縁板５４が介挿されている。この絶縁板５４は、素子電極５１ｂ，５１ｃと素電池１０の電池蓋１２とを絶縁する役割と共に、樹脂モールド部２０を形成するときに樹脂が安全弁１５に流れ込むのを防止する役割を果たす。

保護回路基板４０の裏面側には、素電池１０と外部との間で入出力される電力の制御などを行う保護回路（不図示）が配設されている。また、保護回路基板４０には、複数の入出力端子４１および保護回路の動作を確認するためのテスト用端子４２が設けられている。

この入出力端子４１は、樹脂モールド部２０に設けられた窓２１から外部に露出している。

樹脂モールド部２０の外表面には、水没シール２２が貼り付けられている。このような水没シール２２は、テスト用端子４２の保護のためにも、貼られている。テスト用端子４２の保護のために、利用される水没シール２２は、以下のようにして、省略することができる。上述のように、インサート成形するときに、テスト用端子４上に樹脂モールド部２０の一部である樹脂膜を成形、形成する。そして、保護回路の動作を確認するときは、針のような先端が鋭利なテストピンをテスト用端子４上に押圧することにより、樹脂膜を貫通して、テスト用端子４と電気接続して、テストを行うことができる。この場合、水没シール２２は、別の場所に貼られることになる。

（ラベル６０，７０）
ラベル６０及びラベル７０は、例えばＰＥＴシート，ＰＰシートなどの合成樹脂シートで形成され、その厚みは０．１ｍｍ程度である。

図１に示すように、ラベル６０は、素電池１０の外装缶１１の側周面に巻き付けられる巻き付け部分６１と、当該巻き付け部分６１から延出する舌片６２とを有している。

巻き付け部分６１の長さは、外装缶１１の側周面の長さと略同等であり、巻き付け部分６１の幅は、外装缶１１の側周面の高さと略同等である。

図３（ａ）はパック電池１の外観を示す斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図３（ａ）に示すように、巻き付け部分６１は、外装缶１１の側周面を全体的に覆うように貼り付けられ、巻き付け部分６１の両端にある端縁６１ｃどうしは互いに近接している。

また、巻き付け部分６１の上縁６１ａは樹脂モールド部２０の外周面上に長円形状に巻き付けられ、巻き付け部分６１の下縁６１ｂは底蓋３０の外周面上に長円形状に巻き付けられている。

巻き付け部分６１の下縁６１ｂ側には、舌片６２が延出する位置とＺ方向に対向する位置に、舌片６２の先端部６２ａが挿入される切欠６３が形成されている。この舌片６２は、図３（ｂ）に示すように、底蓋３０の外表面に沿って折り返されている。そして舌片６２の先端部６２ａが、切欠６３に挿入された状態で外装缶１１の側周面（平面部１１ａ）に貼り付けられている。

なお、図１，３，４に示す例では、舌片６２が下縁６１ｂから延出する位置と、切欠６３が形成される位置とは、共に平面部１１ａにおけるＸ方向中央部である。また、ラベル６０はミラー対称形状であって、ラベル６０の中で舌片６２は巻き付け方向（Ｘ方向）中央部に位置し、ラベル６０の巻き付け方向（Ｘ方向）一端部に形成された切欠部分６３ａと他端部に形成された切欠部分６３ｂが合せられて台形状の切欠６３が形成されている。

舌片６２の先端部６２ａは先細り形状であり、一方、巻き付け部分６１に形成された切欠６３も、舌片６２の先端部６２ａの形状に相応して凹入した形状であって、切欠６３の幅が底の方で狭くなっている。そして、舌片６２の先端部６２ａは、この切欠６３に挿入された状態で、外装缶１１の側周面に貼り付けられている。

このように底蓋３０を取り巻くように舌片６２が貼り付けられているので、底蓋３０は、外装缶１１の底面と舌片６２との間に挟まれた状態で固定される。特に、舌片６２が底蓋３０の中央部分３０ａに巻き付けられているので、底蓋３０が外装缶１１の底面にしっかりと固定される。

また、舌片６２の先端部６２ａが、当該先端部６２ａの形状に相応する形状の切欠６３に挿入された状態で貼り付けられているので、この部分でシート材どうしが重なることなく、外装缶１１の側周面を被覆することができる。

図３に示すように、ラベル７０が、平面部１１ａ上に貼り付けられた舌片６２の先端部６２ａの上から貼り付けられている。このラベル７０によって、先端部６２ａの縁及び切欠６３の縁が覆われ、先端部６２ａと切欠６３との間に残っている隙間も塞がれるので、外装缶１１の側周面は完全にラベルで絶縁される。

このラベル７０の表面には、文字、模様などが印刷されている。
（パック電池の組み立て方法）
素電池１０に保護回路基板４０などを配して樹脂モールド部２０を形成する。

一方、図１に示すように、巻き付け部分６１の下縁６１ｂから舌片６２が延出され、巻き付け部分６１の下縁６１ｂと端縁６１ｃとが交わる角部分に１対の切欠部分６３ａ，６３ｂが形成されたラベル６０を準備し、図４に示す様にラベル６０の内面に粘着剤を塗布したものを準備する。粘着剤としては、例えばアクリル系の粘着剤を用いる。

図４において、斜線で塗りつぶした領域はラベル６０に粘着剤を塗布する領域を示している。

当図に示すように、ラベル６０には、その内面全体にわたって粘着剤を塗布するが、曲面部１１ｂ（すなわち外装缶１１の側周面の中で曲率の小さい領域）と対面する領域にのり殺し部６６（粘着剤を塗布しない、または単位面積あたりの粘着剤塗布量を少なくした領域）を設けておくことがシワの発生を抑える上で好ましい。

そして、図４に示すように、粘着剤を塗布したラベル６０の中央部分に、上記樹脂モールド部２０を形成した素電池１０を貼り付けるとともに、素電池１０の底面に底蓋３０をセットする。ここで、底蓋３０と外装缶１１の底面との間に接着剤を塗布しておくことが望ましい。

外装缶１１の底面にセットした底蓋３０を取り巻くように底蓋３０の外面に沿って舌片６２を折り返して、舌片６２の先端部６２ａを外装缶１１の側周面に貼り付ける。舌片６２の内面に塗布されている粘着剤によって、舌片６２は瞬時に底蓋３０表面及び外装缶１１の側周面に貼り付けられる。それに伴って、底蓋３０は、舌片６２と外装缶１１の底面に挟まれて固定される。

このようにして底蓋３０を固定した状態で、巻き付け部分６１の残り部分を外装缶１１の側周面に巻き付けながら貼り付ける。

上記のようにラベル６０がミラー対称形状であるため、この舌片６２及び巻き付け部分６１の貼り付け工程において、舌片６２の先端部６２ａと切欠６３との位置合わせが容易である。

そして、その上からラベル７０を貼り付けることによってパック電池ができあがる。

底蓋３０と外装缶１１の底面との間に接着剤が塗布されている場合、そのまま放置しておけば時間経過に伴って接着力が向上する。
（本実施形態のパック電池による効果）
外装缶１１の側周面が、厚みの小さいラベル６０及びラベル７０で被覆されているので、外装缶１１は外部から絶縁されると共に保護される。そして、素電池を樹脂ケースに収納したパック電池と比べると、同じ素電池を用いてもパック電池のサイズを小さくでき、特に厚みを低減できる。

上述のようにパック電池の組み立て工程において、巻き付け部分６１から延出された舌片６２を用いて底蓋３０を外装缶１１の底面に容易に瞬時に固定することができる。従って、底蓋３０を外装缶１１の底面との間に接着剤を塗布しなくても底蓋３０を外装缶１１の底面に固定することができ、その後のパック電池１の製造工程も容易である。

さらに、上記のように切欠６３の幅は底の方で狭くなっており、切欠６３の内縁６４ａ，６４ｂが下縁６１ｂに対して傾斜しているので、外装缶の底面に沿った下縁６１ｂと切欠６３の内縁６４ａ，６４ｂとが交わる角部分６５ａ，６５ｂの角度∠Θが鈍角（∠Θ＞９０°）となっている。

ここで、図５（ｂ）に示すように角部分１６５ａ，１６５ｂの角度が直角の場合、この角部分１６５ａ，１６５ｂからラベルが剥がれる可能性があるが、図５（ａ）に示すラベル６０においては角部分６５ａ，６５ｂの角度が鈍角であるため、当該角部分６５ａ，６５ｂが底蓋３０の側周面及び外装缶１１の側周面から剥がれにくくなる。従って、ラベル６０による外装缶１１表面の絶縁性を長期にわたって維持することができる。

なお、角部分６５ａ，６５ｂの角度∠Θが大きいほど、当該角部分が剥がれにくくなることは、図５（ａ）に示すように角部分６５ａをその頂点から一定の距離Ｌだけ、二等辺三角形状の部分（斜線塗りした部分）を剥すときの仕事量を考察することによっても分かる。別の見方をするなら、図５（ａ）の実施例においては、図５（ｂ）と比較するなら、図５（ｃ）にて、Ａとして示される接着面積が拡大した部分が存在することより、ラベル６０が剥がれにくい。そして、ラベル６０の浮きが発生しにくくなり、外観上、良好である。

すなわち、この高さＬの二等辺三角形の面積Ｓが、角部分をその頂点から一定距離Ｌだけ剥すのに必要な仕事量に相当すると考えられるが、当該三角形の面積ＳはＬ²ｔａｎ（Θ／２）であるので、∠Θが大きいほど角部分を一定距離Ｌだけ剥がすのに必要な仕事量が大きい。従って、∠Θが大きいほど角部分が剥がれにくいことになる。そして、特に、図４中の部分拡大図に示すように底蓋３０の外周が若干大きくて外装缶１１の外周との間に段差があると、ラベル６０が、めくり上がり、剥がれやすくなるが、本実施例では、上記の構成であることより、剥がれにくい。

また、外装缶１１の側周面の中で曲率が小さい曲面部１１ｂにおいては、ラベル６０にシワが発生しやすく、特に、図４中の部分拡大図に示すように底蓋３０の外周が若干大きくて外装缶１１の外周との間に段差があると、その上にラベル６０を貼り付けたときにラベルが底蓋３０の上に乗り上げてシワが発生しやすい。これに対して、ラベル６０に粘着剤を塗布するときに、曲面部１１ｂに相当する部分で粘着剤塗布量を小さくするか上記のり殺し部６６のように粘着剤を塗布しないようにしておくと、ラベル６０を巻き付けたときに底蓋３０の上に乗り上げてもシワが発生しくにい。
（ラベル６０の変形例）
なお、上記図３に示す例では、ラベル６０はミラー対称形状であって、舌片６２がラベル６０の巻き付け方向中央部に位置し、ラベル６０の巻き付け方向両端部に切欠部分６３ａ及び切欠部分６３ｂが形成されていたが、図６に示すように、端縁６１ｃに対する舌片６２及び切欠６３の位置を巻き付け方向にずらしたラベル６０を用いても、同様に実施することができる。

本発明は、携帯電話機やＰＤＡなどの携帯機器に用いる薄型のパック電池に適用できる。

実施の形態に係るパック電池の展開斜視図である。 樹脂モールド部２０の構造を示す分解斜視図である。 パック電池１の外観を示す斜視図、及びそのＡ−Ａ線断面図である。 実施の形態に係るパック電池の組み立て方法を説明する図である。 実施の形態において、ラベル６０の角部分を示す図である。 ラベル６０の一変形例を示す図である。

符号の説明

１ パック電池
１０ 素電池
１１ 外装缶
１１ａ 平面部
１１ｂ 曲面部
２０ 樹脂モールド部
３０ 底蓋
６１ａ 上縁
６１ｂ 下縁
６１ｃ 端縁
６２ 舌片
６２ａ 先端部
６３ 切欠
６４ａ，６４ｂ 内縁
６５ａ，６５ｂ 角部分
６０ ラベル
７０ ラベル

Claims (6)

1. 有底筒状の外装体に発電要素が収納され封口された素電池と、前記外装体の底面を覆う底蓋と、前記外装体の側周面に巻きつけられたシート材とを備えるパック電池において、
   前記シート材は、巻きつけ部分の縁から延出して前記底蓋の外面上を横切る舌片を有すると共に、前記巻きつけ部分には切欠が形成され、
   前記舌片は先細り形状に形成される一方、前記切欠は当該舌片の先端部の形状に相応して凹入する形状を有し、
   前記舌片が、前記底蓋の外面に沿って折り返され、その先端部が前記切欠に挿入された状態で前記外装体の側周面に貼り付けられていることを特徴とするパック電池。
2. 前記素電池の外装体は扁平直方体状であって、
   前記舌片は、前記外装体主表面の幅方向中央部に位置していることを特徴とする請求項１記載のパック電池。
3. 前記舌片は、前記シート材の巻き付け方向中央部分に設けられ、
   前記切欠は、その一部が巻き付け方向一端部に、残りが巻き付け方向他端部に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のパック電池。
4. 前記切欠内において、前記舌片はシート材の巻きつけ部分と重ならない状態で挿入位置していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載のパック電池。
5. 前記切欠および舌片が位置する外装体側周面部分には、
   前記シート材の上からラベル材が貼着されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載のパック電池。
6. 前記外装体の側周面には、曲率が相対的に小さい領域が存在し、
   前記シート材は、
   粘着剤で前記外装体の側周面に貼り付けられており、
   前記曲率が相対的に小さい領域では、粘着剤が塗布されていない、または単位面積あたりの粘着剤塗布量が相対的に少ないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載のパック電池。

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