JP2015082454A - パック電池 - Google Patents

Abstract

【課題】落下テストで、切欠部で細くなったモールド樹脂の部分に、クラック、曲がり等の異常が発生することを低減したパック電池を提供することにある。【解決手段】 平面視矩形状で厚みのある板状であって、前記矩形における一辺側の一端面に電極端子が設けられた素電池１０を備え、前記一端面上に、絶縁板２０と安全素子２０と保護回路基板４０とが順に重ねて配され、前記一端面と前記保護回路基板４０との間にモールド樹脂が充填されたパック電池１であって、前記モールド樹脂からなる樹脂モールド部５０の一端において、パック電池１が収納される電子機器の凸部７０に、係止する切欠部５１を有するコーナー部分５５を備え、絶縁板２０は、樹脂モールド部５０のコーナー部分５５の内部に、コーナー部分５５の延在方向の途中まで、突起部２１を備える。【選択図】図８

Description

本発明は、パック電池に関する。

従来のパック電池として、下記の特許文献に、以下の開示がある。一端面に電極端子が設けられた素電池を備え、前記一端面上に、絶縁板と安全素子と保護回路基板とが順に重ねて配され、前記一端面と前記保護回路基板との間にモールド樹脂が充填されたパック電池であって、前記モールド樹脂の両端において、前記パック電池が収納される電子機器の凸部に、係止する切欠部を備えている。

特開2010-146835

以上のようなパック電池を、落下させるテストを行うと、切欠部で細くなったモールド樹脂の部分に、クラック、曲がり等の異常が発生することがある。

本発明は、落下テストで、切欠部で細くなったモールド樹脂の部分に、クラック、曲がり等の異常が発生することを低減した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、平面視矩形状で厚みのある板状であって、前記矩形における一辺側の一端面に電極端子が設けられた素電池を備え、前記一端面上に、絶縁板と安全素子と保護回路基板とが順に重ねて配され、前記一端面と前記保護回路基板との間にモールド樹脂が充填されたパック電池であって、前記モールド樹脂からなる樹脂モールド部の一端において、前記パック電池が収納される電子機器の凸部に、係止する切欠部を有するコーナー部分を備え、前記絶縁板は、前記樹脂モールド部の前記コーナー部分の内部に、前記コーナー部分の延在方向の途中まで、突起部を備えることを特徴とする。

また、前記素電池の前記一端面には、一極性の凸部電極端子を備え、前記絶縁板が配置された状態で、前記絶縁板は、前記凸部電極端子に対向した開口を備え、前記安全素子は、電気接続するためのリード板を備え、該リード板と前記凸部電極端子が、前記絶縁板の前記開口を通して、溶接されている。

そして、前記樹脂モールド部の他端において、前記パック電池が収納される電子機器の他の凸部に、係止する他の切欠部を有するその他のコーナー部分を備え、前記保護回路基板の端部が、前記樹脂モールド部の前記その他のコーナー部分の内部に、前記その他のコーナー部分の延在方向の途中まで、延出部にて延出している。

また、前記素電池の前記一端面には、安全弁が設けられ、前記絶縁板が前記安全弁を覆うように配されている。

本発明のパック電池においては、前記絶縁板は、前記樹脂モールド部の前記コーナー部分の内部に、前記コーナー部分の延在方向の途中まで、突起部を備えているので、コーナ
ー部分が、突起部により強度が大きいと共に、同時に、突起部は途中までなので、樹脂モールド部の樹脂により、弾力性もある。よって、落下時のコーナー部分のクラック等の異常を低減することもできる。

実施の形態にかかるパック電池１の構成を示す斜視図である。 パック電池１の構成を示す分解斜視図である。 パック電池１の要部である絶縁板を示す斜視図である。 パック電池本体２の製造方法を示す工程図である。 パック電池本体２の製造方法を示す工程図である。 パック電池本体２の製造方法を示す工程図であり、(a)は斜視図、(b)は正面図、(c)は上面図である。 パック電池本体２の製造方法を示す工程図である。 パック電池１の要部を示す部分図であり、(a)は斜視図、(b)は上面図である。 パック電池１の要部を示す斜視図である。 落下テストの比較図である。

図１は、本発明の実施の形態にかかるパック電池の構成を示す斜視図である。

このパック電池１は、パック電池本体２の表面上にラベル３が貼り付けられて構成されている。

１．パック電池本体２の構成
実施の形態に係るパック電池本体２の構成について、図２を参照しながら説明する。

図２に示すように、パック電池本体２は、扁平角形の素電池１０を備え、この素電池１０の封口蓋１２上に絶縁板２０、ＰＴＣ素子３０、保護回路基板４０が配され、これらが樹脂モールド部５０で覆われて構成されている。

素電池１０は、リチウムイオン二次電池であって、Ａｌ合金からなる扁平直方体形状の外装缶１１に電極体、電解液が充填され、外装缶１１の開口部が封口蓋１２で封口されて形成されている。

封口蓋１２は、左右に伸長する長尺板状であって、封口蓋１２の上面には、中央部に負極端子１３（凸部電極端子）が凸設され、その左側に正極端子１４が設けられ、右側に安全弁１５が設けら
れている。換言するなら、素電池１０は、平面視矩形状で厚みのある板状であって、前記矩形における一辺側の一端面に電極端子が設けられている。

封口蓋１２上のクラッド板（図示せず）を介して正極端子１４には正極リード６０が接続されている。
この正極リード６０は、断面コの字状に形成され、保護回路基板４０の下面に設けられた正極導電ランド（図示省略）に接続されている。

図３は、パック電池１の要部である絶縁板を示す斜視図である。

絶縁板２０は、絶縁性を有する樹脂材料で形成された板状部材であって、封口蓋１２上における負極端子１３よりも右側の領域を覆うように配設され、ＰＴＣ素子３０はこの絶
縁板２０上に配されている。従って、ＰＴＣ素子３０と封口蓋１２との間は絶縁板２０によって絶縁されている。前記絶縁板２０が配置された状態で、前記絶縁板は、前記凸部電極端子１３に対向した開口２２を備え、絶縁板２０の開口２２は、凸部電極端子１３に嵌合される。

ＰＴＣ素子３０は、素子本体部３１と、この素子本体部３１の上下面に接続された１対の素子リード３２，３３とから構成されている。

素子本体部３１は、正の温度特性 (温度が上昇すると抵抗が増加する) を持つ材料、例えばＢａＴｉＯ₃に微量の希土類を添加した材料を、ブロック状に成形したものである。

一方の素子リード３２は、負極端子１３に接続（例えば、シリーズスポット溶接）され、リード体としての、素子リード３３およびこれに接続された断面コの字形状に曲折された延長リード板３５は、保護回路基板４０の負極導電ランド４１に接続されている。

各素子リード３２〜３４は、導電性の金属板で形成されている。

ここで、延長リード板３５、正極リード６０は、初期状態では平面状であって、延長リード板３５のリード部分３５ｃを、保護回路基板４０裏面の負極導電ランド４１に接続し、正極リード６０の一端を、保護回路基板４０裏面の正極導電ランド（図示せず）に接続した後、延長リード板３５、正極リード６０を上述のように断面コの字状（Ｕ字状）に折曲して、作成される。

保護回路基板４０には、下面側に、素電池１０と外部機器との間の電力流通の制御などを行うことによって素電池１０を保護する保護回路が形成されている。また保護回路基板４０の上面には、４つの外部端子４２が設けられている。

樹脂モールド部５０は、該樹脂モールド部５０に相当する空間を備える金型内に、コアパック５が収納され、溶融した樹脂を充填して、低温インサート成形により形成されたものであって、保護回路基板４０を覆うように形成されているが、保護回路基板４０の外部端子４２が外部に露出するように窓部５１が設けられている。また樹脂モールド部５０の上面に水没判定用ラベル５３で貼られている。

なお、樹脂モールド部５０を構成する成形樹脂は、保護回路基板４０の下面側にも充填され、充填された樹脂は、保護回路基板４０の下面側に配された電子部品４３、導電ランド、並びにＰＴＣ素子３０などを覆っている。

即ち、素電池１０の一端面上に、絶縁板２０と安全素子３０と保護回路基板４０とが順に重ねて配され、 素電池１０の一端面と保護回路基板４０との間にモールド樹脂が充填されている。

また、モールド樹脂からなる樹脂モールド部５０の一端において（図８において、樹脂モールド部５０の外形のみを線で表して、内部構造（絶縁板２０）が見える図としている）、パック電池１が収納される電子機器（図示せず）の凸部７０（図９に、に、係止する切欠部５１を備え、絶縁板２０は、樹脂モールド部５０の切欠部３１の内部に、突起部２１を備える。

更には、 前記樹脂モールド部５０の他端において、前記パック電池１が収納される電子機器の他の凸部（図示せず）に、係止する他の切欠部５２を備えている。保護回路基板４０は、樹脂モールド部５０の切欠部３１の内部に、延出している延出部４１を備える（
後述する図１０（ｃ）に示される）。また、素電池１０の底面には、板状の絶縁体８０が、両面テープ８１を介して、固定される。
２．パック電池の製造方法
図４は、パック電池本体２の製造方法を示す工程図である。

図４に示すように、素電池１０の正極端子１４に、コの字形に折り曲げる前の正
極リード６０を溶接し、封口蓋１２上に、絶縁板２０を装着する
。そして図４に示すように、素子本体部３１に素子リード３２，素子リード３３，素子リード３４，コの字に折り曲げる前の延長リード板３５が接合されてなるＰＴＣ素子３０を、絶縁板２０の上に装着する。そして、素子リード３４を、絶縁板２０の開口２２を通して、負極端子１３に溶接する。この溶接により、絶縁板２０が、封口蓋１２上に、仮固定される。

次に、図５において、保護回路基板４０の下面に設けられた正極導電ランドと正極リード６０とを溶接すると共に、負極導電ランド４１とリード部３５ｃとを溶接し、素子リード３５および正極リード６０をコの字形に折り曲げることによって、図６に示すコアパック１７が出来上がる。

そして、このコアパック１７に対して、低温インサート成形（低温成形）を施すことによって樹脂モールド部５０を形成する。すなわち、コアパック１７および樹脂モールド部５０に相当する空間を有する金型に、コアパック１７を載置し、溶融した樹脂を注入する。

図７に示すように、注入されたインサート樹脂は、保護回路基板４０の上面をカバーするとともに、コアパック１７における保護回路基板４０と封口蓋１２との間の空間に充填され、樹脂モールド部５０が成形される。

樹脂モールド部５０をインサート成形する樹脂材料としては、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）樹脂、ウレタン系樹脂などを用いることができる。

以上のように作成したパック電池本体２の表面を取り巻くように、ラベル３を貼り付けることによって、図１のパック電池１が完成する。

３．パック電池１による効果
上記構成のパック電池１による効果について説明する。
本発明の上記実施例と、他の比較例とにおいて、樹脂モールド部５０の両端部（コーナー部分、ノッチ部、または、切欠部）の強度を比較した。

強度テストは、落下テストを行い、落下面上、１ｍから、落下面に、パック電池１の６面において、各面を向けた状態で、落下テストを、各面（合計６面）に実施した。

樹脂モールド部５０のコーナー部分から衝突するように、テストを行った。パック電池落下テストと、パック電池を収納した電子機器を（パック電池の樹脂モールド部５０のコーナー部分から落下面に衝突するような姿勢にて）落下させるテストを行った。
図１０には、樹脂モールド部５０を外形線で描いて、内部の絶縁板、保護回路基板との位置関係を示すと共に、落下テストの結果（両端の結果）を示している。
図１０（ａ）：一端 絶縁板の突起部なし、他端 基板の延出部なし
結果：両端ともに、コーナー部の強度が小さく、クラックが発生する。
図１０（ｂ）：一端 絶縁板の突起部がコーナー端まで至る、他端 基板の延出部がコーナー端まで至る
結果：絶縁板の突起部、基板の延出部がコーナー端まで至ることより、強度が大きいので、樹脂モールド部のコーナー部分、他のコーナー部分に力が加わり、コーナー部分にクラック発生あり。
図１０（ｃ）：一端 絶縁板２０の突起部２１がコーナー部分５５の中程まであり、他端
基板４０の延出部４１がその他のコーナー部分５６の中程まであり（本発明の実施例）
結果：突起部２１、延出部４１が中程まであることより、コーナー部分５５、その他のコーナー部分５７の強度が大きいと共に、同時に弾力性もあり、クラック等の異常なし。
図１０（ｄ）：一端 基板の延出部がコーナー端まで至る、他端 基板の延出部がコーナー端まで至る
結果：両端ともに、基板の延出部がコーナー端まで至るので、強度が大きいので、樹脂モールド部のコーナー部分、他のコーナー部分に力が加わり、コーナー部分にクラック発生あり。

本実施例である図１０（ｃ）の構造について、以下に詳細に説明する。コーナー部分５５には、適切な強度を有しており、図８に示すように、絶縁板２０の突起部２１が、コーナー部分５５の内部に、コーナー部分５５の延在方向の途中まで、コーナー部分５５に、適切な範囲で、延出している。図８の寸法Ａで示すように、切欠部５１の端部より、突起部２１の端部の寸法が、０．５〜１．５ｍｍ （実施例では、０．８ｍｍ）を採用することができる。

同様に、他のコーナー部分５６においても、基板４０の延出部４１が、その他のコーナー部分５６の内部に、その他のコーナー部分５６の延在方向の途中まで、他のコーナー部分５６に、適切な範囲で、延出している。上記の寸法Ａと同様の値を採用することができる。よって、その他のコーナー部分５６は、適切な強度がある。

そして、コーナー部分５５の端部、その他のコーナー部分５６の端部には、絶縁板２０の突起部２１、基板４０の延出部４１が存在しないので、コーナー部分５５、その他のコーナー部分５６が、適切な弾力性を備える。図３に示すように、絶縁板２０には、コーナー部下面２３を、絶縁板下面２４より、僅かに高く（寸法 約０．５ｍｍ ）設けているが、コーナー部下面２３は、絶縁板製造時の樹脂流入ゲートを配置するために配置しているので、この部分を、絶縁板下面２４と同一面とすることもできる。

以上の構造により、本実施例は、落下テストにおいて、クラック等の異常が発生しない。

本発明は、モバイル機器の電源などとして、高い信頼性を有するパック電池を実現するのに有用である。

１ パック電池
２ パック電池本体
５ コアパック
１０ 素電池
１１ 外装缶
１２ 封口蓋
１３ 負極端子（凸部電極端子）
１４ 正極端子
１５ 安全弁
１７ コアパック
２０ 絶縁板 ２１ 突起部 ２２ 開口 ２３ コーナー部下面
３０ ＰＴＣ素子
３１ 素子本体部
３２，３３ 素子リード
３４ 素子リード
３５ 延長リード板
４０ 保護回路基板 ４１ 延出部
４２ 外部端子
５０ 樹脂モールド部 ５１ 切欠部 ５２ 他の切欠部 ５５
コーナー部分
５６ 他のコーナー部分
６０ 正極リード
７０ 電子機器の凸部

Claims (4)

1. 平面視矩形状で厚みのある板状であって、前記矩形における一辺側の一端面に電極端子が設けられた素電池を備え、
   前記一端面上に、絶縁板と安全素子と保護回路基板とが順に重ねて配され、
   前記一端面と前記保護回路基板との間にモールド樹脂が充填されたパック電池であって、
   前記モールド樹脂からなる樹脂モールド部の一端において、前記パック電池が収納される電子機器の凸部に、係止する切欠部を有するコーナー部分を備え、
   前記絶縁板は、前記樹脂モールド部の前記コーナー部分の内部に、前記コーナー部分の延在方向の途中まで、突起部を備えることを特徴とするパック電池。
2. 前記素電池の前記一端面には、一極性の凸部電極端子を備え、
   前記絶縁板が配置された状態で、前記絶縁板は、前記凸部電極端子に対向した開口を備え、
   前記安全素子は、電気接続するためのリード板を備え、
   該リード板と前記凸部電極端子が、前記絶縁板の前記開口を通して、溶接されている請求項１のパック電池。
3. 前記樹脂モールド部の他端において、前記パック電池が収納される電子機器の他の凸部に、係止する他の切欠部を有するその他のコーナー部分を備え、
   前記保護回路基板の端部が、前記樹脂モールド部の前記その他のコーナー部分の内部に、前記その他のコーナー部分の延在方向の途中まで、延出部にて延出している請求項２のパック電池。
4. 前記素電池の前記一端面には、安全弁が設けられ、
   前記絶縁板が前記安全弁を覆うように配され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。