JP2018518808A

JP2018518808A - 充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体

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Publication number: JP2018518808A
Application number: JP2017562345A
Authority: JP
Inventors: 海涛常; 進添陳; 盛蘇; 永鋒叶; 佑鋒余; 小春徐
Original assignee: 福建南平南孚電池有限公司
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2015-12-08
Publication date: 2018-07-12
Anticipated expiration: 2035-12-08
Also published as: ES2768826T3; EP3291335A1; EP3291335B1; JP6533310B2; WO2016197565A1; US20170338450A1; EP3291335A4

Abstract

本発明は、充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体を提供し、負極キャップと、回路基板モジュールと、絶縁ワッシャとを備え、負極キャップが封口体の最外側に位置し、回路基板モジュールは、負極キャップの内側に位置し、負極キャップと連結部を介して連結され、回路基板モジュールの上の負極キャップのエッジに対応する箇所に充電指示ランプが設置され、負極キャップと回路基板モジュールとの連結箇所が形状として「Ｃ」字形の環状構造になり、負極キャップのエッジに充電指示ランプの光透過口である切欠を含み、切欠は、負極キャップの高さ以下の所定の高さを有し、かつ回路基板モジュールの上の充電指示ランプに対応する位置に設けられ、絶縁ワッシャは、電池ケースと、回路基板モジュールと負極キャップとの隙間に配置され、完全に充電指示ランプの光透過口を覆い、負極キャップと電池ケースと回路基板モジュールとを封止し、透光材料からなる、可撓性及び弾性を持つ環状の絶縁ガスケットである。【選択図】図１ａ

Description

本発明は、二次電池に関し、具体的には、充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体に関する。

近年、二次電池（充電電池とも言う）は、様々な携帯式電気機器や電子機器、例えばおもちゃ、手持ち機器などに広く利用され、二次電池の蓄積エネルギー量に対する要望が益々高くなっている。リチウムイオン二次電池は、高エネルギー量を有し、放電性能が高効率であり、環境負荷が低いなどの利点を有するので、上記の分野において、広く利用されている。

充電電池は、望ましい動作効果を得るために、他の機能を持つ集積回路チップと協働して動作することが多い。通常、充電電池は、充電電池と集積回路チップが、個別にパッケージされ回路基板やリード線を介して連結されて、一体にされてから使用される。このような構成は、周辺素子の数が多く、生産工程が煩雑で、コストが高く、かつ充電電池と集積回路チップの体積が大きく、性能が低下するので、小型化や微細化にとって不利である。

リチウムイオン二次電池のパッケージを行う場合、リチウムイオン二次電池における各部分の占有空間は、ほぼ一定であり、ポリマーセルの内部に、正極板とセパレータと負極板を含み、かつ正極板のセパレータから離反する一端にパッケージ用の所定の高さのセルトップシールを有するので、ポリマーセルにおけるセルトップシールの高さの占有分、ポリマーセルの内部の有効空間が減少する。ポリマーセルの空間利用率は、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度及び容量と密接な関係にあるので、一般的に、ポリマーセルの空間利用率が大きいほど、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度及び容量も大きく、よって、従来のリチウムイオン二次電池には、ポリマーセルの空間利用率が低いことによる、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度及び容量が低いという問題がある。

本発明は、充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体を提供し、前記封口体が前記二次電気化学電池の電池ケースの開口部を封止し、前記封口体は、負極キャップと、回路基板モジュールと、絶縁ワッシャとを備え、前記負極キャップが前記封口体の最外側に位置し、前記回路基板モジュールは、前記負極キャップの内側に位置し、前記負極キャップと連結部を介して連結され、前記回路基板モジュールの上の前記負極キャップのエッジに対応する箇所に、前記充電指示ランプが設置され、前記負極キャップと前記回路基板モジュールとの連結箇所が形状として「Ｃ」字形の環状構造になり、前記負極キャップのエッジに前記充電指示ランプの光透過口である切欠を含み、前記切欠は、前記充電指示ランプを露出するように、前記負極キャップの高さ以下の所定の高さを有し、かつ前記回路基板モジュールの上の前記充電指示ランプに対応する位置に設けられ、前記絶縁ワッシャは、前記電池ケースと、前記回路基板モジュールと前記負極キャップとの隙間に配置され、一部分によって前記回路基板モジュールを押圧して固定し、他の部分によって前記電池ケースと前記負極キャップとを引き離す、可撓性及び弾性を持つ環状の絶縁ガスケットであって、前記絶縁ワッシャは、前記充電指示ランプの光透過口を完全に覆い、前記負極キャップと、前記電池ケースと、前記回路基板モジュールとを封止し、前記絶縁ワッシャの材料として、前記充電指示ランプからの光が前記絶縁ワッシャ全体を透過するように、透光材料を使用する。

好ましくは、前記充電指示ランプの色は、少なくとも一色である。

好ましくは、前記充電指示ランプの色が一色である場合、前記充電指示ランプは、充電中に点灯し、充電完了時に消灯する。

好ましくは、前記充電指示ランプの色が二色である場合、前記充電指示ランプは、充電中に一色で点灯し、充電完了時に他方の一色で点灯する。

好ましくは、充電中に、故障により充電が正常に行われなくなった場合、前記充電指示ランプは点滅する。

好ましくは、充電中の前段、中段、後段の３つの期間の経過に従って、前記充電指示ランプの点滅頻度が徐々に低減し、充電が完了すると、前記充電指示ランプが点灯する。

好ましくは、前記回路基板モジュールと前記負極キャップは、半田付けによって連結される。

好ましくは、前記回路基板モジュールの回路の負極出力端は、負極出力と回路接地とが同一線に配置されるように、前記負極キャップと回路基板との連結箇所に設置される。

好ましくは、前記絶縁ワッシャと前記電池ケースの内部との接触箇所は、前記電池ケースの円弧構造に対応する円弧形である。

好ましくは、前記封口体が、前記二次電気化学電池の電池ケースの開口部を封止し、前記電池は、さらにセルと正極キャップとを備え、前記正極キャップと前記電池ケースとが連結されて前記二次電池の正極を構成し、前記セルが、前記正極キャップと前記回路基板モジュールとの間に位置するように、前記電池ケースの内に設置される。

本発明の充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体によれば、部品構造の設計が巧妙であり、合理的で、電気化学電池の回路基板上に充電指示ランプが設置され、かつ電池の負極の絶縁ワッシャが透光性であるので、電池の充電中に絶縁ワッシャ全体が光を透過させ、より容易に充電提示光を見ることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の更なる目的、作用及び効果が本発明の実施の形態の説明によって、より明らかになる。

本発明の電気化学電池用の封口体部品の断面分解図である。本発明の電気化学電池用の封口体部品の斜視図である。本発明の電気化学電池用の封口体部品の平面図である。本発明の電気化学電池の構造を模式的に示す模式図である。本発明の電気化学電池の分解斜視図である。図１ａのＡ−Ａ方向に沿う断面図である。

実施の形態を参照することによって、本発明の目的及び作用並びにこれらの目的及び作用を実現するための方法を説明する。しかしながら、本発明は、以下のような実施の形態で限定されるものではなく、他の形態で実現され得る。明細書は、当業者が本発明の具体内容を統合して理解することに寄与するものである。

前記の概略説明及び以下の詳しい説明は、すべて例示的な説明及び解釈であり、特許請求の範囲の発明を制限するものではないことが、理解される。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。図面では、同一または類似の部材、或は同一または類似の工程に、同一の符号を付している。

本発明は、充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体を提供する。図１ａは、本発明の充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体１００の断面分解図である。図１ｂは、本発明の充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体部品１００の斜視図である。図１ａに示すように、封口体部品１００は、負極キャップ１０１と、絶縁ワッシャ１０２と、回路基板モジュール１０３とを備える。負極キャップ１０１は、電池封口体１００の最外側に位置し、回路基板モジュール１０３は、負極キャップ１０１の内側に位置し、連結部を介して、負極キャップ１０１に連結される。絶縁ワッシャ１０２は、回路基板モジュール１０３と負極キャップ１０１との隙間に配置される。

回路基板モジュール１０３上の負極キャップ１０１のエッジに対応する箇所に、充電指示ランプ１０５が設置される。充電指示ランプ１０５は、少なくとも１色の指示ランプである。充電指示ランプ１０５の色が一色であるの場合、充電指示ランプ１０５は、充電中に点灯し、充電完了時に消灯し、充電指示ランプ１０５の色が二色である場合、充電指示ランプ１０５は、充電中に一色で点灯し、充電完了時に他方の一色で点灯する。電池の充電中に、故障により充電が正常に行われなくなった場合、充電指示ランプは、例えば１秒ごとに５回点滅する。充電中の前段（例えば３０％）、中段（例えば３０％−６０％）、後段（例えば６０％−９９％）の３つの期間の経過に従って、充電指示ランプの点滅頻度は徐々に低減し、充電が完了すると、充電指示ランプは点灯する。例えば、充電中の電池容量が３０％になるまでに、充電指示ランプ１０５は１秒ごとに３回点滅し、容量が３０％−６０％である期間、充電指示ランプ１０５は１秒ごとに２回点滅し、容量が６０％−９９％である期間、充電指示ランプ１０５は１秒ごとに１回点滅し、満充電の場合、充電指示ランプ１０５は点灯する。

負極キャップ１０１と回路基板モジュール１０３との連結箇所は、形状として「Ｃ」字形の環状構造になり、つまり、負極キャップのエッジに、充電指示ランプ１０５の光透過口である切欠１０４を含み、切欠１０４は、充電指示ランプ１０５を露出するように、負極キャップの高さ以下の所定の高さを有し、かつ回路基板モジュール１０３上の充電指示ランプ１０５に対応する位置に設けられる。絶縁ワッシャ１０２は、可撓性及び弾性を持つ環状の絶縁ガスケットであって、充電指示ランプ１０５の光透過口を完全に覆うことができ（図１ｃに示すように）、絶縁ワッシャ１０２の材料として、充電指示ランプ１０５からの光が絶縁ワッシャ全体を透過できるように、透光材料が使用される。

図２ａ、２ｂは、それぞれ、本発明の充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体を含む電気化学電池２００の模式図及び分解斜視図である。図２ａ、２ｂに示すように、電気化学電池１００は、電池ケース２０１と、電池ケース２０１内に設置されるセル２０２と、負極キャップ２０３と、セル２０２と負極キャップ２０３との間の空間に設置される回路基板モジュール２０４と、正極キャップ２０５とを備える。セル２０２は、電池ケース２０１によって外装され、かつ正極キャップ２０５と回路基板モジュール２０４の間に位置する。電池ケース２０１は、円筒体または直方体構造の金属製の筐体であって、正極を出力し、回路基板モジュール２０４を固定する。本発明の一実施例によれば、正極キャップ２０５が右旋回して電池ケース２０１と共に一体的な構造になり、二次電池２００の正極を構成する。

回路基板モジュール２０４は、少なくとも１層のプリント配線板（ＰＣＢ）であって、電気化学電池２００に対して負極キャップ２０３に対向する第１の面と、電気化学電池２００に対してセル２０２に対向する第２の面とを有する。ＰＣＢは、その上に配線パターンが印刷された回路基板であって、電池２００のケースの内径と概ね対応する寸法を有する。複数のプリント配線及び部品が、回路基板モジュール２０４の第１の面または第２の面に配置されている。

回路基板モジュール２０４は、電池２００の負極キャップ２０３側に寄って、セル２０２と負極キャップ２０３との間に位置する。回路基板モジュール２０４上に、負極キャップ２０３を回路基板モジュール２０４上に固定するように、連結部が設けられ、例えば、負極キャップ２０３を半田付けによって回路基板モジュール２０４上に連結してもよく、係止などによって固定してもよい。回路基板モジュール２０４の回路の負極出力端は、負極出力と回路接地とが同一線に配置されるように、負極キャップ２０３と回路基板との連結箇所に設置される。

回路基板モジュール２０４とセル２０２との間に、電池の正極と負極をそれぞれ引き出すために、電極連結線２０８ａ、２０８ｂが設置され、２０８ａは正極連結線で、２０８ｂは負極連結線である。図２ｃは、図２ａのＡ−Ａ方向に沿う断面図である。回路基板モジュール２０４と電池ケース２０１の間、負極キャップ２０３と電池ケース２０１の間に、絶縁ワッシャ２０６が設置される。絶縁ワッシャ２０６は、可撓性及び弾性を持つ環状の絶縁ガスケットであって、絶縁ワッシャ２０６によって第１の電極である電池ケース２０１と第２の電極である負極キャップ２０３とを引き離すことができ、かつ、絶縁ワッシャ２０６によって、回路基板モジュール２０４を押圧して固定し、電池ケース２０１と負極キャップ２０３との間の隙間を封止できる。具体的には、図２ｃに示すように、絶縁ワッシャ２０６の一部分によって、回路基板モジュール２０４をターン２０７と電池ケース２０１の間に押圧して固定し、他の部分によって、電池ケース２０１と負極キャップ２０３とを引き離す。

電池ケース２０１の外表面上の、セル２０２とプリント配線板２０６の間に対応する位置に、内方へ窪み一周する環状凹部であるターン２０７が設けられる。セル２０２が、正極キャップ２０５とターン２０７の間に位置するように、電池ケース２０１内に設置される。絶縁ワッシャ２０６とターン２０７が設置されることによって、回路基板モジュール２０４が電池ケース２０１の環状凹部と電池ケース２０１の底部の間に固定され、これによって、電池ケース２０１と負極キャップ２０３の連結が、半田付けに依らずに行われる。

ターン２０７構造が、回路基板モジュール２０４を位置決めするために設置され、具体的に、回路基板モジュール２０４の直径の大きさがターン２０７構成の環状凹部の内径と電池ケース２０１の内径の間に設定され、電池を組み立てる場合、まずセル２０２を電池ケース２０１中に設置してから、回路基板モジュール２０４を電池ケース２０１中に組み立て、回路基板モジュール２０４が以上のような大きさを有するので、回路基板モジュール２０４がターン２０７構造に引っ掛り、セル２０２との接続を避け、そして、絶縁ワッシャ２０６によって、電池ケース２０１と負極キャップ２０３とを引き離し、電池２００の組み立てが完了する。上記の構造によれば、回路基板モジュール２０４が、ターン２０７構造により電池ケース２０１の内部に１つの密閉空間を形成してセル２０２を収容することによって、セル２０２の体積を増加でき、二次電池の容量を高めることができる。なお、セル２０２は、密閉構造であり、その内部から正極と負極が引き出され、対応する電池の正極と負極に接続されて、動作することが好ましい。

また、電池ケース２０１の表面からの、ターン２０７の凹部の深さは０．２〜１．２ｍｍであることが好ましい。

今回開示した本発明の説明及び実施例によれば、当業者が本発明の他の実施例を容易に想定又は理解できる。説明及び実施例は単に例示的なものであって、本発明の範囲及び趣旨は特許請求の範囲により限定される。

（付記）
（付記１）
二次電気化学電池の電池ケースの開口部を封止し、負極キャップと、回路基板モジュールと、絶縁ワッシャとを備える充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体であって、
前記負極キャップが前記電池封口体の最外側に位置し、前記回路基板モジュールは、前記負極キャップの内側に位置し、前記負極キャップと連結部を介して連結され、
前記回路基板モジュールの上の前記負極キャップのエッジに対応する箇所に、前記充電指示ランプが設置され、
前記負極キャップと前記回路基板モジュールとの連結箇所が形状として「Ｃ」字形の環状構造になり、前記負極キャップのエッジに前記充電指示ランプの光透過口である切欠を含み、前記切欠は、前記充電指示ランプを露出するように、前記負極キャップの高さ以下の所定の高さを有し、かつ前記回路基板モジュールの上の前記充電指示ランプに対応する位置に設けられ、
前記絶縁ワッシャは、前記電池ケースと、前記回路基板モジュールと前記負極キャップとの隙間に配置され、一部分によって前記回路基板モジュールを押圧して固定し、他の部分によって前記電池ケースと前記負極キャップを引き離す、可撓性及び弾性を持つ環状の絶縁ガスケットであって、前記絶縁ワッシャは、前記充電指示ランプの光透過口を完全に覆い、前記負極キャップと、前記電池ケースと、前記回路基板モジュールとを封止し、前記絶縁ワッシャの材料として、前記充電指示ランプからの光が前記絶縁ワッシャ全体を透過するように、透光材料を使用する、充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体。

（付記２）
前記充電指示ランプの色は、少なくとも一色である、付記１に記載の充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体。

（付記３）
前記充電指示ランプの色が一色である場合、前記充電指示ランプは、充電中に点灯し、充電完了時に消灯する、付記２に記載の充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体。

（付記４）
前記充電指示ランプの色が二色である場合、前記充電指示ランプは、充電中に一色で点灯し、充電完了時に他方の一色で点灯する、付記２に記載の充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体。

（付記５）
充電中に、故障により充電が正常に行われなくなった場合、前記充電指示ランプが点滅する、付記２に記載の充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体。

（付記６）
充電中の前段、中段、後段の３つの期間の経過に従って、前記充電指示ランプの点滅頻度が徐々に低減し、充電が完了すると、前記充電指示ランプが点灯する、付記２に記載の充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体。

（付記７）
前記回路基板モジュールと前記負極キャップは、半田付けによって連結される、付記１に記載の充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体。

（付記８）
前記回路基板モジュールの回路の負極出力端は、負極出力と回路の接地とが同一線に配置されるように、前記負極キャップと回路基板との連結箇所に設置される、付記１に記載の充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体。

（付記９）
前記絶縁ワッシャと前記電池ケースの内部との接触箇所は、前記電池ケースの円弧構造に対応する円弧形である、付記１に記載の充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体。

（付記１０）
付記１に記載の電池封口体を含む二次電気化学電池であって、前記封口体が、前記二次電気化学電池の電池ケースの開口部を封止し、前記電池は、さらにセルと正極キャップとを備え、
前記正極キャップと前記電池ケースとが連結されて前記二次電池の正極を構成し、
前記セルが、前記正極キャップと前記回路基板モジュールとの間に位置するように、前記電池ケース内に設置される、充電指示ランプ付きの二次電気化学電池。

Claims

二次電気化学電池の電池ケースの開口部を封止し、負極キャップと、回路基板モジュールと、絶縁ワッシャとを備える充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体であって、
前記負極キャップが前記電池封口体の最外側に位置し、前記回路基板モジュールは、前記負極キャップの内側に位置し、前記負極キャップと連結部を介して連結され、
前記回路基板モジュールの上の前記負極キャップのエッジに対応する箇所に、前記充電指示ランプが設置され、
前記負極キャップと前記回路基板モジュールとの連結箇所が形状として「Ｃ」字形の環状構造になり、前記負極キャップのエッジに前記充電指示ランプの光透過口である切欠を含み、前記切欠は、前記充電指示ランプを露出するように、前記負極キャップの高さ以下の所定の高さを有し、かつ前記回路基板モジュールの上の前記充電指示ランプに対応する位置に設けられ、
前記絶縁ワッシャは、前記電池ケースと、前記回路基板モジュールと前記負極キャップとの隙間に配置され、一部分によって前記回路基板モジュールを押圧して固定し、他の部分によって前記電池ケースと前記負極キャップを引き離す、可撓性及び弾性を持つ環状の絶縁ガスケットであって、前記絶縁ワッシャは、前記充電指示ランプの光透過口を完全に覆い、前記負極キャップと、前記電池ケースと、前記回路基板モジュールとを封止し、前記絶縁ワッシャの材料として、前記充電指示ランプからの光が前記絶縁ワッシャ全体を透過するように、透光材料を使用する、充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体。
前記充電指示ランプの色は、少なくとも一色である、請求項１に記載の充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体。
前記充電指示ランプの色が一色である場合、前記充電指示ランプは、充電中に点灯し、充電完了時に消灯する、請求項２に記載の充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体。
前記充電指示ランプの色が二色である場合、前記充電指示ランプは、充電中に一色で点灯し、充電完了時に他方の一色で点灯する、請求項２に記載の充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体。
充電中に、故障により充電が正常に行われなくなった場合、前記充電指示ランプが点滅する、請求項２に記載の充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体。
充電中の前段、中段、後段の３つの期間の経過に従って、前記充電指示ランプの点滅頻度が徐々に低減し、充電が完了すると、前記充電指示ランプが点灯する、請求項２に記載の充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体。
前記回路基板モジュールと前記負極キャップは、半田付けによって連結される、請求項１に記載の充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体。
前記回路基板モジュールの回路の負極出力端は、負極出力と回路の接地とが同一線に配置されるように、前記負極キャップと回路基板との連結箇所に設置される、請求項１に記載の充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体。
前記絶縁ワッシャと前記電池ケースの内部との接触箇所は、前記電池ケースの円弧構造に対応する円弧形である、請求項１に記載の充電指示ランプ付きの二次電気化学電池封口体。
請求項１に記載の電池封口体を含む二次電気化学電池であって、前記封口体が、前記二次電気化学電池の電池ケースの開口部を封止し、前記電池は、さらにセルと正極キャップとを備え、
前記正極キャップと前記電池ケースとが連結されて前記二次電池の正極を構成し、
前記セルが、前記正極キャップと前記回路基板モジュールとの間に位置するように、前記電池ケース内に設置される、充電指示ランプ付きの二次電気化学電池。