JP2011151028A

JP2011151028A - 改良構造の電池パック

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Publication number: JP2011151028A
Application number: JP2011016678A
Authority: JP
Inventors: Ki Eob Moon; ムン、キ、エオブ; Chun Kil Jung; ジュン、チュン、キル; Yoon Sang Kook; クク、ユン、サン; Dong Youl Suk; スク、ドン、ユール
Original assignee: LG Chem Ltd
Current assignee: LG Chem Ltd
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2011-08-04
Anticipated expiration: 2025-02-01
Also published as: TW200537724A; CN1918726A; BRPI0507558B8; CN100438136C; US20050208346A1; JP2007522635A; EP1715534A4; JP5501991B2; BRPI0507558A; RU2317614C1; TWI257728B; EP1715534B1; BRPI0507558B1; WO2005078825A1; US7510791B2; KR100682731B1; EP1715534A1; KR20050081175A

Abstract

【課題】より軽量、よりコンパクトで、小型化された生産性の高い電池パックを提供する。
【解決手段】電池セル２０９の上表面に形成された電極端子、および電池セル上に取り付けられた保護回路モジュール（ＰＣＭ）ブロック２０３を有する電池セルを含んでなり、電池セルとＰＣＭブロックとの接続部分が電池セルの上表面の外部に曝されるように、電池セルとＰＣＭブロックとの電気接続用に１以上の接続ホールがＰＣＭブロックに穿孔されている、電池パック。電池パックは、より軽量、よりコンパクトで、小型化されており、それにより電池パックを用いる電子機器を全体サイズで縮小させ、簡素化された組立てプロセスで作業性を高め、部品の数の減少で製造コストを下げ、追加取付ステップを省くことによる操作ステップの数の減少で生産性を高められる。
【選択図】図１６

Description

発明の分野

本発明は、改良構造を有する電池パック、更に詳しくは上表面に形成された電極端子および電池セル上に取り付けられた保護回路モジュール（ＰＣＭ）ブロックを有する電池セルを含んでなり、電池セルとＰＣＭブロックとの接続部分が上表面の外部に曝されるように、電池セルとＰＣＭブロックとを電気的に接続するための少くとも１つの接続ホールがＰＣＭブロックに穿孔されている、電池パックに関する。

発明の背景

再充電式二次電池は、ハードパック電池および内部電池に通常分類される。図１は、従来の内部電池が端末から外されたモバイル通信端末の斜視分解組立図を示している。

図１によると、従来の内部電池式のモバイル通信端末は、ボディ１００、電池受け部１１０、電池パック１２０および電池カバー１３０を含んでなり、ボディ１００および電池カバー１３０で密閉されるように電池パック１２０がボディ１００に取り付けられている。ハードパック電池の場合、電池パックはハードパックとして用意され、ボディの裏側に着脱式に取り付けられているため、電池パックは外側に曝されている。他方、図１で示されているようなモバイル通信端末には、電池セルおよび保護回路板を上に取り付けたボードが外部ケースに収められた内部電池が備え付けられている。このような内部電池パックでは、電池セルおよび保護回路板を保持するためのアプローチとして、電池セルおよび保護回路板が上部カバーおよび下部カバーからなる外部ケース内にただ収められることが一般的であったが、電池セルおよび保護回路板間に低温成形樹脂を満たす手法、または電池セルを低温樹脂で被覆してそれを樹脂型で封じ込める手法が、部品の数を減らしながら生産性を向上させる目的で最近発展してきた。

加えて、電池パックの小型化の目的で、電池パックの外表面で端子ブロックまたはリッドワイヤとして電池パックおよび外部回路を接続するための外部入力および出力端子を設ける代わりに、外部に曝される保護回路基板の片側で外部入力および出力端子が形成されている。

この場合に電池パックを製造するに際して、外部ケースまたは樹脂型に対して外部入力および出力端子の正確な位置を確保することが必要であり、低温成形樹脂を満たすときに保護回路基板が電池セルに既定位置で正確に固定されねばならない。一般的に、樹脂を満たす前に保護回路基板および電池セル間で樹脂ホルダーを挿入することにより保護回路基板が電池セルに既定位置で固定された状態で、成形が行われている。

しかしながら、このアプローチによると、樹脂を満たす際に樹脂ホルダーが樹脂の流れを妨げることで、樹脂の流れを悪くしている。このような成形プロセスに際して樹脂の悪化を招くと、クラックまたはピンホールが電池パックの樹脂型の内側または外側で形成されてしまい、樹脂型で密封されねばならない保護回路基板および電池セル間の気密性を不十分なものにするか、または樹脂型の強度を不十分なものにして、歩留の低下を招く。

一方、樹脂を充填する際に樹脂の充填速度を下げるかまたは樹脂の温度および充填圧力を増すことで、樹脂の流れは悪化しないように防げるが、生産性の低下、熱または圧力に起因した電池セルまたは保護回路基板へのダメージなどのような他の問題が生じてしまう。加えて、低粘度を有する樹脂を用いると、樹脂流れの悪化は抑制されるが、型へ充填する際に低粘度を有していながら完成製品の樹脂型として十分な機械的強度を有するこのような材料は、未だ得られていなかった。

図２〜４は様々なタイプの従来の内部電池パックの斜視図であり、ハードケースタイプ内部電池パック、インサート成形タイプ内部電池パックと、ハードケースタイプ電池パックおよびインサート成形タイプ電池パックの両側面を取り込んだ二重内部電池パックについて示している。

上記のような電池パックを製造するために様々な方法が提案されてきた。その方法のうち１つによると、型の中で電池セル保持サポートおよび基板保持サポート間に隙間を設けるように電池セル保持サポートおよび基板保持サポートが型の中に挿入され、電池セルが電池セル保持サポートでサポートされると同時に外部入力および出力端子用の基板が基板保持サポートでサポートされている型の中で、隙間が成形材料で満たされた後、成形が行われる。他の方法によると、アノードおよびカソードニッケルプレートが垂直に取り付けられた状態で保護回路モジュール（ＰＣＭ）全体を樹脂により封じ込めた後で、ＰＣＭの封じ込め部分がスポット溶接により電池セルにその両側で接続され、その際にバイメタルおよびニッケルプレートが電池セルのカソード端子へ垂直に取り付けられて、他のニッケルプレートが電池セルのアノード端子へ垂直に取り付けられる。他の方法によると、電池セルおよびＰＣＭが射出成形ケースへ取り付けられた後で、ソフトパックが挿入される。
しかしながら、従来の電池パックは製造に際して様々な問題を有している。

発明の要旨

このように、本発明は、上記の問題を考慮して行われたものであり、より軽量、よりコンパクトで、小型化されており、それにより電池パックを用いる電子機器を全体サイズで縮小させ、簡素化された組立てプロセスで作業性を高め、部品の数の減少で製造コストを下げ、追加取付ステップを省くことによる操作ステップの数の減少で生産性を高められる電池パックを提供することが、本発明の目的である。

本発明の一面によると、上記および他の目的は、電池セルの上表面に形成された電極端子および電池セル上に取り付けられた保護回路モジュール（ＰＣＭ）ブロックを有する電池セルを含んでなり、電池セルとＰＣＭブロックとの接続部分が電池セルの上表面の外部へ曝されるように、電池セルとＰＣＭブロックとの電気接続用に１以上の接続ホールがＰＣＭブロックに穿孔されている、電池パックの提供により達成される。

本発明によると、電池セルとＰＣＭブロックとの電気接続はＰＣＭブロックに穿孔された接続ホールを介して容易に行われ、こうして上記のような様々な利点を発揮している。

電池セルは、カソード、アノードおよびセパレーターを含んでなる電極アセンブリーを密閉状態で収納し、電解質で満たされた、二次電池である。好ましくは、電池セルはリチウムイオン二次電池である。

ＰＣＭブロックは、電池セルの状態に関する検査を通して、電池セルの過充電、過放電、過電流などを防ぐように作用する。ＰＣＭブロックは、電池セルの過充電、過放電および過電流を防ぐ機能を発揮するために保護回路を上に形成させたＰＣＭアセンブリー；ＰＣＭアセンブリーを中に保持するためにＰＣＭアセンブリーを取囲むキャップハウジング；および、電池セルの電極端子へ電気的に接続されていながらＰＣＭアセンブリーへ取り付けられた電極リッドを含んでなる。この構造において、電極リッドは電池セルとＰＣＭブロックとの間で電気接続部分を設けるためにＰＣＭアセンブリーの下表面へ接続されており、電極リッドがキャップハウジングの上表面の外側に曝されるように接続ホールがＰＣＭブロックのＰＣＭアセンブリーおよびキャップハウジングに穿孔されている。ＰＣＭアセンブリーには外部入力および出力端子を上表面で設け、外部入力および出力端子がウインドーから上表面の外側に曝されるようにキャップハウジングには端子用のウインドーを設けている。ＰＣＭアセンブリーへ取り付けられた状態で電気リッドを介して電池セルへＰＣＭアセンブリーが電気的に接続されうるかぎり、電気リッドはどのような特定の構造にも限定されない。好ましくは、周知のニッケルプレートが電気リッドに用いられる。

電池セルとＰＣＭブロックとの電気接続は、スポット溶接、レーザー溶接、はんだ付けなどのような様々な方法で行える。最も好ましくは、スポット溶接またはレーザー溶接が電池セルとＰＣＭブロックとの電気接続用に行われる。

接続ホールを介した電池セルとＰＣＭブロックとの電気接続後、水分、導電性外来物質などから電気接続部分を保護するために、絶縁材が接続ホールへ挿入または取り付けられる。絶縁材がその機能を発揮しうるかぎり、それはどのような特定の形状または材料にも限定されない。例えば、絶縁材は、接続ホールへ挿入されるストッパーでも、接続ホールの口に取り付けられるフィルムでもよい。

本発明の電池パックは、好ましくは、特に内部電池パックへ適用され、通信端末のようなモバイル機器用の電源として好ましくは適用される。

本発明の好ましい態様に関して、電池パックはモバイル通信端末へ着脱式に取り付けられて、定格動作電圧を端末に供給するものであり、該電池パックは：定格動作電圧を供給するためにカソードおよびアノード端子を上表面に形成させた電池セルＡ；保護回路モジュール、ＰＣＭアセンブリーを保持するために射出成形で形成されたキャップハウジングと、ＰＣＭアセンブリーに取り付けられたカソードおよびアノードニッケルプレートを含む、電池セルＡへ電気的に接続されたＰＣＭアセンブリーを含んでなる、ＰＣＭブロックＢ；スポット溶接により電池セルＡの上表面へＰＣＭブロックＢをつなげるために、ＰＣＭアセンブリーおよびキャップハウジングの一方または双方に穿孔された少くとも１つの接続ホール；電池セルＡとＰＣＭブロックＢとの容易な接続を行える一方で、電池セルＡおよびＰＣＭブロックＢをしっかり固定することによる、電池パックの内部構造間で気密性を確保するための、仕上材Ｃを含んでなる。このとき、ＰＣＭアセンブリーおよびキャップハウジングに穿孔された接続ホールは組立て後に電池セルの上表面へ曝してもよく、こうするとＰＣＭブロックを電池セルへ直接溶接できる。

好ましい態様の詳細な説明

本発明の好ましい態様は、図面を参考にしてここでは記載されており、同一参照数字は全体を通して同一部品を示している。本態様は説明の目的で開示されており、本発明の範囲を限定するものではないことに、留意すべきである。

図５〜１１は、本発明の第一、第二および第三態様による内部電池パックを表わした斜視図であり、ここで各態様の内部電池パックは、ＰＣＭブロック上に形成された接続ホール２１３（図１６参照）の数に従い２タイプに細分類される。即ち、内部電池パックのＰＣＭブロックは、外部に曝されるようにその上表面の片側に形成された１つの接続ホール２１３でも、または外側に曝されるようにその上表面の両側に形成された２つの接続ホールを有してもよい（“外側に曝される”という語句は、組立て後に、各接続ホール２１３（図１６参照）が外部に曝されることを意味している）。

図５および６は、本発明の第一態様によるラベルタイプ電池パックの斜視図であり、ここで図５は１つの接続ホール２１３を有した内部電池パックを示し、図６は２つの接続ホール２１３を有した内部電池パックを示している。

本発明の第一態様によるラベルタイプ電池パックは、ＰＣＭアセンブリー２０３を射出成形し、次いでスポット溶接によりニッケルプレート２０６を用いてＰＣＭアセンブリー２０３を電池セルＡへ接続することにより組み立てられる。電池セルは射出成形により形成されないため、第一態様のラベルタイプ電池パックは、電池セルＡの信頼性を確保しうるという利点を有している。更に詳細なその組立て方は図１６および１７を参考にして以下で記載されている。

図７〜９は、本発明の第二態様による改良電池セルタイプ電池パックの斜視図である。
図７および８は、ロッカー２１６およびロッカー溝２１７を用いた改良セルタイプ電池パックを示しており、ここで図７は１つの接続ホール２１３を有した電池パックを示し、図８は２つの接続ホール２１３を有した電池パックを示している。図９はクランパー２１８を用いた電池パックを示している。

本発明の第二態様による改良電池セルタイプ電池パックは、カソードおよびアノード端子を上に形成させた電池セルＡの上表面から既定長さ突出したアルミニウムトップ缶を備えた電池セルＡと、トップ缶に挿入され、次いでロッカー２１６およびロッカー溝２１７またはクランパー２１８により電池セルＡへ固定されたＰＣＭブロックＢとを含んでなる。更に詳細なその組立て方は図１８および１９を参考にして以下で記載されている。

図１０〜１１は、本発明の第三態様によるケース挿入タイプ電池パックの斜視図であり、ここで図１０は１つの接続ホール２１３を有した内部電池パックを示し、図１１は２つの接続ホール２１３を有した内部電池パックを示している。

本発明の第三態様によるケース挿入タイプ電池パックは、射出成形されたＰＣＭアセンブリー２０３を有するＰＣＭブロックＢを電池セルＡに取り付けた後で、電池セルＡに取り付けられたＰＣＭブロックＢがケース４００に入り込むようケース４００へ挿入されてから、ロッカー２１６で固定されるように組み立てられる。更に詳細なその組立て方は図２０および２１を参考にして以下で記載されている。

図１２〜１５は、本発明の接続ホールの位置に応じたＰＣＭブロックの底面図であり、接続ホール２１３がＰＣＭブロックの右側に位置したケース、接続ホール２１３がＰＣＭブロックの左側に位置したケース、接続ホール２１３がＰＣＭブロックの中央に位置したケース、および接続ホール２１３がＰＣＭブロックの両側に位置したケースについて各々示している。図１２〜１５で示されているように、射出成形されたＰＣＭブロックＢはキャップハウジング２０２およびＰＣＭアセンブリー２０３を含んでなり、その上に外部入力および出力端子２０３ａ、試験ポイント２０３ｂおよび接続ホール２１３が形成されている。

図１６および１７は、本発明の第一態様によるラベルタイプ電池パックの斜視分解組立図であり、ここで図１６は１つの接続ホール２１３を有した内部電池パックを示し、図１７は２つの接続ホール２１３を有した内部電池パックを示している。

本発明の第一態様による電池パックは、電池セルＡ、ＰＣＭブロックＢ、仕上材Ｃ、バイメタルブロックＤ、接続ホール２１３などを含んでなる。これらの部品は記載の便宜上から言及されており、２０３′、２０４′などのように数字の上部に′マークを付した参照数字が、部分インサート成形でＰＣＭブロックに形成された部品を示すために用いられている。これに関して、図２２〜３０は２タイプの製造プロセス、即ち全体インサート成形プロセスおよび部分インサート成形プロセスを示し、それらが以下で記載されている。

電池セルＡは、定格動作電圧を供給するためにカソード端子およびアノード端子を上表面に形成させたリチウムイオンセル２０９、および電池セルＡとバイメタル２０５との絶縁のためにリチウムイオンセル２０９の上表面に取り付けられたバイメタルブロックケースガイド２０８ａを含んでなり、後者はスポット溶接でリチウムイオンセル２０９へ接続される。電池セルＡのカソード端子はアルミニウム製の外部缶へつながれるアルミニウム‐ニッケルクラッドプレートでもよく、電池セルＡのアノード端子は突出端子として形成してもよい。バイメタルブロックケースガイド２０８ａの代わりに、絶縁シート２０８ｂも外部缶から絶縁のためカソードおよびアノード端子の周りに取り付けてよい（図１８）。

ＰＣＭブロックＢは、リチウムイオンセル２０９の状態に関する検査とリチウムイオンセル２０９の充電または放電のコントロールにより過充電、過放電、過電流などを防ぐためのＰＣＭアセンブリー２０３、ＰＣＭアセンブリー２０３を中に収容するため射出成形により形成されたキャップハウジング２０２と、ＰＣＭアセンブリー２０３に取り付けられたカソードおよびアノードニッケルプレート２０７および２０４を含んでなる。ＰＣＭアセンブリー２０３は、リチウムイオンセル２０９の上表面の場合とほぼ同じサイズを有した長方形の印刷回路板（ＰＣＢ）である。ＰＣＭアセンブリー２０３は、リチウムイオンセル２０９の上表面と対向して裏側に設けられた保護回路モジュールおよび電極リッド（接続リッド）と、その前側に設けられた外部入力および出力端子を有している。保護回路モジュールには、電池セル、表面取付ＰＣＴまたはバイメタルの充電または放電に際して過充電、過放電および過電流からセルを防ぐための保護回路が設けられている。

電池セルＡおよびＰＣＭブロックＢは、例えばスポット溶接により、組立て後に上サイドの外側に曝された接続ホール２１３を介して、互いにつながれている。これに関して、接続ホール２１３は、直接スポット溶接により上表面で電池セルＡおよびＰＣＭブロックＢをつなぐために、ＰＣＭアセンブリー２０３およびキャップハウジング２０２の一方または双方で穿孔されている。

仕上材Ｃは、部品間で簡単な接続を行える一方で、ＰＣＭブロックＢを電池セルＡへしっかり固定することによる、電池パックの内部構造間で気密性を確保するための部材である。仕上材Ｃは、ＰＣＭブロックＢの片側に取り付けられた試験ポイントラベル２０１、リチウムイオンセル２０９の下表面を覆うための下部カバー２１２、下部カバー２１２の内表面に取り付けられた両面テープ２１１、接続ホール２１３を覆うための接続ホールカバー２１４、およびリチウムイオンセル２０９の外縁を包み込むためのラップラベル２１０を含んでなる。

例えばはんだ付けまたはスポット溶接により、表面取付機器タイプでＰＣＭアセンブリー２０３にカソードおよびアノードニッケルプレート２０７および２０４が取り付けられる場合に、ＰＣＭブロックＢは、ＰＣＭアセンブリー２０３を封じ込める際に部分インサート成形プロセスまたは全体インサート成形プロセスで形成される（成形プロセスの詳細な記載については図２２および２７参照）。ＰＣＭブロックＢは、リチウムイオンセル２０９の上表面に形成されたカソードおよびアノード端子へ、バイメタル２０５とバイメタル２０５から伸びたニッケルプレート２０６を介してつながれる。ＰＣＭブロックＢを形成するプロセスに際して、ＰＣＭアセンブリー２０３は部分インサート成形または全体インサート成形で樹脂内に封じ込めてもよい。樹脂でＰＣＭアセンブリー２０３を封じ込める際に部分インサート成形の場合、電池セルＡの方向にＰＣＭアセンブリー２０３を押し込まないようにするため、例えばＰＣＭガイド２１５がＰＣＭアセンブリー２０３と電池セルＡとの間に挿入される。ＰＣＭガイド２１５はクラッド金属製のスペーサーであり、固定に際して接着剤を入れるために互いにその外側の線から既定距離の間隔をあけて接着線溝２１５ａ（図２６）がそこに形成されている。

第一態様によるラベルタイプ電池パックを組み立てるプロセスは、例えば、電池セルＡを検査し；接着剤の使用により絶縁シート２０８ｂまたはバイメタルブロックケースガイド２０８ａを電池セルＡの上表面へ取り付け；キャップハウジング２０２、ＰＣＭアセンブリー２０３、アノードニッケルプレート２０４およびカソードニッケルプレート２０７を含んでなるＰＣＭブロックＢのアノードニッケルプレート２０４にバイメタル２０５をスポット溶接し（ＰＣＭアセンブリー２０３を封じ込める上で部分インサート成形の場合、スポット溶接はＰＣＭアセンブリー２０３とキャップハウジング２０２との間にクラッド金属製のＰＣＭガイドを挿入した後で行われる）；右角度に折られたアノードニッケルプレート２０４のベント部分でアノードニッケルプレート２０４を電池セルＡに取り付け、次いでＰＣＭブロックＢの接続ホール２１３から接着剤を入れ；接続ホール２１３を介して電池セルＡのカソード端子にカソードニッケルプレート２０７をスポット溶接し；ＰＣＭブロックＢと電池セルＡがスポット溶接で互いにつながれた部分の電気的性質を検査し；電池パックの外観の一次検査を行い；下部カバー２１２の内表面に取り付けられた両面テープの使用により電池セルＡの下表面に下部カバー２１２を取り付け；ＰＣＭブロックＢの上表面に試験ポイントラベル２０１および接続ホールカバー２１４を取り付け；電池パックの外観の最終検査を行い、次いで梱包するステップからなる。

図１８および１９は、本発明の第二態様による改良電池セルタイプ電池パックの斜視図であり、ここで図１８は１つの接続ホール２１３を有した内部電池パックを示し、図１９は２つの接続ホール２１３を有した内部電池パックを示している。

リチウムイオンセル２０９を含んでなる電池セルＡは基本構造から改良された構造を有し、更に電池セルＡの上表面から突出したアルミニウムトップ缶３００と、ロッカー２１６およびロッカー溝２１７を含めた仕上材Ｃを含んでなる。

ＰＣＭブロックＢがトップ缶３００へ挿入されるように、アルミニウムトップ缶３００は電池セルＡの上表面から既定長さ突出している。ＰＣＭブロックがトップ缶３００に挿入および取付されるとき、キャップハウジング２０２の内表面の両上側に形成されたロッカー２１６はキャップハウジング２０２の両側に形成されたロッカー溝２１７と整合しているため、ＰＣＭブロックＢをトップ缶３００へしっかり締結することができる。ここで、ロッカー２１６およびロッカー溝２１７の代わりに、突出クランパー２１８がアルミニウムトップ缶３００の上表面に形成されてもよく、こうするとＰＣＭブロックＢをトップ缶３００へ挿入するとき、ＰＣＭブロックをトップ缶３００へ固定するために突出クランパー２１８が折り曲げられる。加えて、ロッカーがキャップハウジング２０２の両側に形成されて、ロッカー溝がアルミニウムトップ缶３００の内表面の両上側に形成されてもよい。このように、様々な締結構造が本発明に適用しうる。

本発明の第二態様による改良電池セルタイプ電池パックを組み立てるプロセスは、例えば、電池セルＡを検査し；接着剤の使用により絶縁シート２０８ｂまたはバイメタルブロックケースガイド２０８ａを電池セルＡの上表面へ取り付け；キャップハウジング２０２、ＰＣＭアセンブリー２０３、アノードニッケルプレート２０４およびカソードニッケルプレート２０７を含んでなるＰＣＭブロックＢのアノードニッケルプレート２０４にバイメタル２０５をスポット溶接し；バイメタル２０５に接続されたニッケルプレート２０６を電池セルＡのアノード端子へスポット溶接し；右角度に折られたアノードニッケルプレート２０４のベント部分でアノードニッケルプレート２０４を電池セルＡのロッカー２１６に固定するか、または突出クランパー２１８を折り曲げ、次いでＰＣＭブロックＢの接続ホール２１３から接着剤を入れることにより、ＰＣＭブロックＢをトップ缶３００へ取り付け；接続ホール２１３を介して電池セルＡのカソード端子にカソードニッケルプレート２０７をスポット溶接し；ＰＣＭブロックＢと電池セルＡがスポット溶接で互いにつながれた部分の電気的性質を検査し；電池パックの外観の一次検査を行い；下部カバー２１２の内表面に取り付けられた両面テープの使用により電池セルＡの下表面に下部カバー２１２を取り付け；ＰＣＭブロックＢの上表面に試験ポイントラベル２０１および接続ホールカバー２１４を取り付け；電池パックの外観の最終検査を行い、次いで梱包するステップからなる。

図２０および２１は、本発明の第三態様によるケース挿入タイプ電池パックの斜視図であり、ここで図２０は１つの接続ホール２１３を有した内部電池パックを示し、図２１は２つの接続ホール２１３を有した内部電池パックを示している。

第三態様によると、電池パックは、ＰＣＭブロックＢをケース４００へ挿入しうるように、リチウムイオンセル２０９を底表面から上表面にかけて取囲むと同時に、リチウムイオンセル２０９の上表面から既定長さ伸びているケース４００を含んでなる。即ち、第三態様による電池は、ＰＣＭブロックＢが電池セルＡへ取り付けられた後で、ＰＣＭブロックＢが電池セルＡと一緒にケース４００へ押し込められるように組み立てられる。

第三態様による電池パックにおいて、仕上材Ｃは、ＰＣＭブロックＢおよび下部カバー２１２を各々取り付ける際に、ロッカー２１６がロッカー溝２１７へ締結されるように、ＰＣＭブロックＢを構成するキャップハウジング２０２の両側と下部カバー２１２の両側に形成されたロッカー溝２１７、およびケース４００の上下内表面の両側に形成されたロッカー２１６とを含んでなる。

本発明の第三態様によるケース挿入タイプ電池パックを組み立てるプロセスは、例えば、電池セルＡを検査し；接着剤の使用により絶縁シート２０８ｂまたはバイメタルブロックケースガイド２０８ａを電池セルＡの上表面へ取り付け；キャップハウジング２０２、ＰＣＭアセンブリー２０３、アノードニッケルプレート２０４およびカソードニッケルプレート２０７を含んでなるＰＣＭブロックＢのアノードニッケルプレート２０４にバイメタル２０５をスポット溶接し；バイメタル２０５に接続されたニッケルプレート２０６を電池セルＡのアノード端子へスポット溶接し；右角度に折られたアノードニッケルプレート２０４のベント部分でアノードニッケルプレート２０４を電池セルＡに取り付け、次いでＰＣＭブロックＢの接続ホール２１３から接着剤を入れ；接続ホール２１３を介して電池セルＡのカソード端子にカソードニッケルプレート２０７をスポット溶接し；ＰＣＭブロックＢと電池セルＡがスポット溶接で互いにつながれた部分の電気的性質を検査し；電池パックの外観の一次検査を行い；電池セルＡを取囲むケースへ入り込むようにＰＣＭブロックをケース４００中へ押し入れ、次いでケースの内表面の両側に形成されたロッカー２１６の使用によりＰＣＭブロックを固定し、下部カバー２１２の内表面に取り付けられた両面テープの使用によりケース４００の下表面のロッカー２１６に下部カバー２１２を取り付け；ＰＣＭブロックＢの上表面に試験ポイントラベル２０１および接続ホールカバー２１４を取り付け；電池パックの外観の最終検査を行い、次いで梱包するステップからなる。

図２２〜２６は、１つの接続ホールを有するキャップハウジングの例示構造を表わした図である。図２２は部分インサート成形による電池パックの横断面図であり、図２３は全体インサート成形による電池パックの横断面図であり、図２４および２５はインサート成形に際するカソードニッケルプレート２０７、アノードニッケルプレート２０４および電池セルＡとＰＣＭアセンブリー２０３との間に置かれたバイメタルブロックＤの組立て方を示し、図２６はＰＣＭガイド２１５の底部からみられるような接続ホール２１３および接着線溝２１５を示している。

キャップハウジング２０２を形成する成形プロセスに関して、部分インサート成形プロセスまたは全体インサート成形プロセスが選択的に用いられる。図２２では、接続ホールの数が１である場合の部分インサート成形プロセスが示されている。

図２２に関して、Ｌ形またはＺ形カソードおよびアノードニッケルプレート２０７および２０４が、保護回路板であるＰＣＭアセンブリー２０３へＳＭＤタイプではんだ付けされている。部分インサート成形プロセスは、樹脂でＰＣＭアセンブリー２０３のところまでＰＣＭブロックＢを部分的に封じ込める（更に詳しくは、樹脂でＰＣＭアセンブリー２０３の前表面のところまでＰＣＭブロックＢを部分的に封じ込める）プロセスであり、ＰＣＭブロックＢと電池セルＡとの間にＰＣＭガイド２１５を要する。このとき、カソードおよびアノードプレート２０７および２０４の組み立て方は、その位置に応じて、図２４で示されているように様々である。一方、図２５で示されているように、バイメタルブロックＤは、バイメタル２０５、スポット溶接でバイメタル２０５へつなげられたニッケルプレート２０６と、ニッケルプレート２０６およびバイメタル２０５へ接続されたプラスチックバイメタルブロックケースガイド２０８ａを含んでなる。

図２６は、キャップハウジング２０２の底部からみられるような接続ホール２１３および接着線溝２１５を示している。スポット溶接によりカソードニッケルプレート２０７を電池セルへつなげた後で、電池セルＡおよびキャップハウジング２０２をしっかり結合させるために、接着剤が接続ホール２１３から入れられたときに、接着線溝２１５ａは接着剤の路として働き、こうして接着剤が接着線溝２１５ａに沿い流れることで、接着剤の漏れを防いでいる。加えて、ＰＣＭアセンブリー２０３、カソードおよびアノードニッケルプレート２０７および２０４、および接着線溝２１５ａの組立て方は、キャップハウジング２０２における接続ホール２１３の数に応じて変えられる（図１２〜１５参照）。

図２７〜３０は、接続ホールの数が２である場合における、例示ＰＣＭインサート成形組立てを表わした図である。更に詳しくは、図２７は部分インサート成形による電池パックの横断面図であり、図２８は全体インサート成形による電池パックの横断面図であり、図２９および３０はインサート成形に際するカソードニッケルプレート２０７、アノードニッケルプレート２０４および電池セルＡとＰＣＭアセンブリー２０３との間に置かれたバイメタルブロックＤの組立て方を示し、図３１はＰＣＭガイド２１５の底部からみられるような接続ホール２１３および接着線溝２１５を示している。

図２７に関して、Ｌ形、Ｃ形またはＺ形カソードおよびアノードニッケルプレート２０７および２０４が、保護回路板であるＰＣＭアセンブリー２０３へＳＭＤタイプではんだ付けされている。全体インサート成形プロセスは、樹脂でニッケルプレート２０６のところまでＰＣＭブロックＢを部分的に封じ込める（即ち、バイメタル２０５およびニッケルプレート２０６が接続された電池セルＡの上表面のところまで、ＰＣＭアセンブリー２０３の裏側に形成された保護回路モジュールおよび接続端子を含むＰＣＭブロックＢを全体的に封じ込める）プロセスであり、ＰＣＭブロックＢと電池セルＡとの間にＰＣＭガイド２１５を要しない。

図２８〜３１は接続ホール２１３の数を除き図２３〜２６と類似しており、そのためその詳細な説明は省略される。

産業上の利用可能性
上記の記載から明らかなように、本発明の電池パックは、より軽量、よりコンパクトで、小型化されており、それにより電池パックを用いる電子機器を全体サイズで縮小させ、簡素化された組立てプロセスで作業性を高め、部品の数の減少で製造コストを下げ、追加取付ステップを省くことによる操作ステップの数の減少で生産性を高められる。

本発明の好ましい態様が説明目的で開示されてきたが、添付請求項で開示されているような本発明の範囲および精神から逸脱することなく、様々な変更、追加および置換が可能であることは、当業者にとり明らかであろう。

本発明の上記および他の目的、特徴および他の利点は、添付図面と一緒にして以下の詳細な説明から、より明確に理解されるであろう。
通信端末から取り外された従来の内部電池パックの斜視分解組立図である。様々なタイプの従来の内部電池パックの斜視図である。様々なタイプの従来の内部電池パックの斜視図である。様々なタイプの従来の内部電池パックの斜視図である。本発明の第一態様によるラベルタイプ電池パックの斜視図である。本発明の第一態様によるラベルタイプ電池パックの斜視図である。本発明の第二態様による改良電池セルタイプ電池パックの斜視図である。本発明の第二態様による改良電池セルタイプ電池パックの斜視図である。本発明の第二態様による改良電池セルタイプ電池パックの斜視図である。本発明の第三態様によるケース挿入タイプ電池パックの斜視図である。本発明の第三態様によるケース挿入タイプ電池パックの斜視図である。本発明の接続ホールの位置に応じたＰＣＭブロックの底面図である。本発明の接続ホールの位置に応じたＰＣＭブロックの底面図である。本発明の接続ホールの位置に応じたＰＣＭブロックの底面図である。本発明の接続ホールの位置に応じたＰＣＭブロックの底面図である。本発明の第一態様によるラベルタイプ電池パックの斜視分解組立図である。本発明の第一態様によるラベルタイプ電池パックの斜視分解組立図である。本発明の第二態様による改良電池セルタイプ電池パックの斜視図である。本発明の第二態様による改良電池セルタイプ電池パックの斜視図である。本発明の第三態様によるケース挿入タイプ電池パックの斜視図である。本発明の第三態様によるケース挿入タイプ電池パックの斜視図である。１つの接続ホールを有するキャップハウジングの例示構造を表わした図である。１つの接続ホールを有するキャップハウジングの例示構造を表わした図である。１つの接続ホールを有するキャップハウジングの例示構造を表わした図である。１つの接続ホールを有するキャップハウジングの例示構造を表わした図である。１つの接続ホールを有するキャップハウジングの例示構造を表わした図である。２つの接続ホールを有するキャップハウジングの例示構造を表わした図である。２つの接続ホールを有するキャップハウジングの例示構造を表わした図である。２つの接続ホールを有するキャップハウジングの例示構造を表わした図である。２つの接続ホールを有するキャップハウジングの例示構造を表わした図である。２つの接続ホールを有するキャップハウジングの例示構造を表わした図である。

Claims

電池セルを備えてなる電池パックであって、
電池セルが、電池セルの上表面に形成された電極端子と、および電池セル上に取り付けられた保護回路モジュール（ＰＣＭ）ブロックとを有してなり、
電池セルとＰＣＭブロックとの接続部分が電池セルの上表面の外部に曝されるように、電池セルとＰＣＭブロックとの電気接続用の１以上の接続ホールがＰＣＭブロックに穿孔されている、電池パック。
ＰＣＭブロックが、
ＰＣＭブロックの上に保護回路を形成させたＰＣＭアセンブリーと、
ＰＣＭアセンブリーを中に保持するためにＰＣＭアセンブリーを取囲むキャップハウジングと、及び
電池セルの電極端子へ電気的に接続され、ＰＣＭアセンブリーへ取り付けられた電極リッドとを含んでなる、請求項１に記載の電池パック。
電極リッドがキャップハウジングの上表面に曝されるように、接続ホールがＰＣＭブロックのＰＣＭアセンブリーおよびキャップハウジングに穿孔されている、請求項２に記載の電池パック。
ＰＣＭブロックと電池セルとの電気接続が、スポット溶接、レーザー溶接又ははんだ付けにより行われている、請求項１に記載の電池パック。
接続ホールを介する電池セルとＰＣＭブロックとの電気接続後に、絶縁材が接続ホールに挿入されまたは取り付けられている、請求項１に記載の電池パック。
電池セルがリチウムイオン二次電池である、請求項１に記載の電池パック。
電池パックが内部電池パックである、請求項１に記載の電池パック。
電池パックがモバイル通信端末へ着脱式に取り付けら、かつ、定格動作電圧を端末に供給するものであり、
前記電池パックが、
定格動作電圧を供給するために、電池セルの上表面に形成されたカソード端子およびアノード端子を有する電池セルと、
電池セルへ電気的に接続されたＰＣＭアセンブリーを含んでなるＰＣＭブロックと、
前記ＰＣＭアセンブリーは、保護回路モジュール、ＰＣＭアセンブリーを保持するために射出成形で形成されたキャップハウジングと、ＰＣＭアセンブリーに取り付けられたカソードおよびアノードニッケルプレートを含んでなり、
スポット溶接により電池セルの上表面へＰＣＭブロックをつなげるために、ＰＣＭアセンブリーおよびキャップハウジングの一方または双方に穿孔された少くとも１つの接続ホールと、
前記接続ホールは、ＰＣＭブロックを電池セルへ直接溶接できるように、組立て後に電池セルの上表面の外側へ曝されてなり、及び
電池セルとＰＣＭブロックとの容易な接続を行える一方で、電池セルおよびＰＣＭブロックをしっかり固定することによる、電池パックの内部構造間で気密性を確保するための仕上材とを含んでなる、請求項１に記載の電池パック。
ＰＣＭアセンブリーが、電池セルの上表面の場合とほぼ同じサイズを有し、保護回路モジュール、リチウムイオンセルの上表面と対向してＰＣＭアセンブリーの裏側に双方とも設けられている電極リッド、その前側に設けられた外部入力および出力端子、バイメタルおよび該バイメタルから伸びたニッケルプレートにより電池セルの上表面に形成されたカソードおよびアノード端子へ接続されるカソードおよびアノードニッケルプレートと、バイメタルおよびニッケルプレートが接続されている電池セルの上表面のところまで裏側に形成された保護回路モジュールおよび接続端子を含むＰＣＭアセンブリーを完全に封じ込めるために樹脂で全体的に成形されたキャップハウジングとを包含してなる、請求項８に記載の電池パック。
ＰＣＭアセンブリーが、電池セルの上表面の場合とほぼ同じサイズを有し、保護回路モジュール、電池セルの上表面と対向してＰＣＭアセンブリーの裏側に双方とも設けられている電極リッドと、その前側に設けられた外部入力および出力端子を含み、カソードおよびアノードニッケルプレートが、バイメタルおよび該バイメタルから伸びたニッケルプレートにより電池セルの上表面でカソードおよびアノード端子へ接続され、キャップハウジングが、樹脂でＰＣＭアセンブリーの前側にＰＣＭブロックを部分的に封じ込めることにより、樹脂内で部分的に成形され、ＰＣＭブロックが更に：
樹脂成形に際して電池セルＡの方向にＰＣＭアセンブリーを押し込まないようにするためＰＣＭアセンブリーと電池セルとの間に挿入され、固定に際して接着剤を入れるためＰＣＭガイドの外側の線から互いに既定距離の間隔をあけて接着線溝が形成されている、クラッド金属ＰＣＭガイドを含んでなる、請求項８に記載の電池パック。
仕上材が、ＰＣＭブロックＢの片側に取り付けられた試験ポイントラベルと、電池セルの下表面を覆うための下部カバーと、下部カバーの内表面に取り付けられた両面テープと、接続ホールを覆うための接続ホールカバーと、および電池セルの外縁を包み込むためのラップラベルとを含んでなる、請求項８に記載の電池パック。
電池セルのカソード端子がアルミニウム製の外部缶の片側へ接続されたアルミニウム‐ニッケルクラッドプレートであり、アノード端子が突出端子であり、電池セルが、外部缶から絶縁のため、カソードおよびアノード端子の周りに取り付けられた絶縁シートまたはバイメタルブロックケースガイドを更に含んでなる、請求項８に記載の電池パック。
電池セルが、ＰＣＭブロックがトップ缶へ挿入されるように、電池セルの上表面から既定長さ突出したアルミニウムトップ缶を含んでなるトップ缶セルであり、仕上材が、ＰＣＭブロックをトップ缶へ挿入する際にロッカー溝と整合されるように、キャップハウジングの両側に形成されたロッカー溝と、アルミニウムトップ缶の内表面の両上側に形成されたロッカーとを含んでなる、請求項８に記載の電池パック。
電池セルが、ＰＣＭブロックがトップ缶へ挿入されるように、電池セルの上表面から既定長さ突出したアルミニウムトップ缶を含んでなるトップ缶セルであり、仕上材が、ＰＣＭブロックをトップ缶へ挿入する際にＰＣＭブロックを固定するため曲げられるように、アルミニウムトップ缶の上表面から突出したクランパーを含んでなる、請求項８に記載の電池パック。
電池セルが、ＰＣＭブロックが電池セルへ取り付けられた後で、ＰＣＭブロックが電池セルと一緒にケースへ押し込められるように、ＰＣＭブロックをケースへ挿入させるために、電池セルを底表面から上表面にかけて取囲むと同時に、電池セルの上表面から既定長さ伸びているケースを含んでなり、仕上材が、ＰＣＭブロックおよび下部カバーを各々取り付ける際に、ロッカーがロッカー溝へ締結されるように、ＰＣＭブロックを構成するＰＣＭインサート成形部分の両側と下部カバーの両側に形成されたロッカー溝、およびケースの上下内表面の両側に形成されたロッカーとを含んでなる、請求項８に記載の電池パック。