JP2020057496A - バッテリー - Google Patents

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圭一郎 山本
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Abstract

【課題】高耐久性及び薄型化を兼ね備えた携帯端末用のバッテリーを提供する。【解決手段】バッテリーセル51の端面(セル側端面)51aと電極部52の端面(電極側端面)52aとが対向した状態で電気的に接続されるバッテリーセル51と電極部52とに跨るように補強用シート60として表面側シート61及び裏面側シート62が貼り付けられる。【選択図】図8

Description

本発明は、携帯端末の電力供給源となるバッテリーに関するものである。
従来、携帯端末の電力供給源となるバッテリーとして、例えば、下記特許文献1に開示されるバッテリーが知られている。このバッテリーは、携帯電話機用として使用されるもので、バッテリーセルに対して回路基板やコネクタ等を接続した状態にて樹脂モールドで一体成形されることで、バッテリーのコンパクト化が図られている。
特開2002−260615号公報
ところで、バッテリーに関して、携帯電話機などの民生用の携帯端末では薄型化(小型化)が落下等に対する耐久性よりも重視される一方で、業務用の携帯端末では耐久性が薄型化よりも重視されていたため、バッテリーセルや電極部等を樹脂ケースで保護するように形成されるバッテリーが採用されていた。
しかしながら、近年では、業務用の携帯端末であっても、薄型化(小型化)の要求が高まっており、耐久性の向上を図りつつ薄型化を図り得る携帯端末を実現するため、その携帯端末に採用されるバッテリーにも耐久性の向上及び薄型化の双方が要求されている。このような要求に対して、上述のように、バッテリーセルや電極部等を樹脂ケースで保護する構成では、薄型化を図るために樹脂ケースの厚みを薄くすると、強度不足になり耐久性が低下してしまうという問題がある。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、耐久性の向上及び薄型化を図り得る携帯端末用のバッテリーを提供することにある。
上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項1に記載の発明は、
携帯端末(10)の電力供給源となるバッテリー(50)であって、
バッテリーセル(51)と、
前記携帯端末のバッテリー収容部(14)に当該バッテリーが収容された際に前記バッテリー収容部の端末側電極に電気的に接続される電極(52d)が設けられる電極部(52)と、
前記バッテリーセルのセル側端面(51a)と前記電極部の電極側端面(52a)とが対向した状態で電気的に接続される前記バッテリーセルと前記電極部とに跨って貼り付けられる補強用シート(60,61,62)と、
を備えることを特徴とする。
なお、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
請求項1の発明では、バッテリーセルのセル側端面と電極部の電極側端面とが対向した状態で電気的に接続されるバッテリーセルと電極部とに跨るように補強用シートが貼り付けられる。これにより、バッテリーセルと電極部とに跨るように貼り付けられる補強用シートが、バッテリーセルと電極部との接続部を覆うことでこの接続部に関して補強手段として機能する。特に、補強手段を補強用シートにより実現するため、従来の補強手段である樹脂ケースと比較して、厚みが薄くなり、バッテリーの薄型化を図ることができる。しがたって、耐久性の向上及び薄型化を図り得る携帯端末用のバッテリーを実現することができる。
請求項2の発明では、バッテリーセルは、セル側端面に連なるセル側表面及びセル側裏面が対向するように平板状に形成され、電極部は、セル側端面と電極側端面とが対向した状態で、電極側端面に連なるように対向する電極側表面及び電極側裏面が、セル側表面及びセル側裏面に対して面一となるように形成される。そして、補強用シートは、セル側表面から電極側表面にかけて貼り付けられるとともに、セル側裏面から電極側裏面にかけて貼り付けられる。このように、補強用シートがバッテリーセル及び電極部に対して表面と裏面との双方に貼り付けられるので、バッテリーの耐久性をより向上させることができる。
請求項3の発明では、補強用シートは、セル側表面の中央を介して対向する一対の延出部が電極部から離れる方向にそれぞれ延出するように形成される。これにより、経年劣化等のためにバッテリーセルにおいてセル側表面の中央が膨張したとしても、補強用シートが貼り付けられていない部分の厚みが増すだけであり、補強用シートの厚みを超えて膨張しない限り、バッテリーの最厚部の厚さ(補強用シートが貼り付けられた部分の厚さ)が変わることも無い。したがって、耐久性の向上及び薄型化を図りつつ、バッテリーセルにおけるセル側表面の中央の膨張を許容可能なバッテリーを実現することができる。
請求項4の発明では、補強用シートは、セル側裏面の中央を介して対向する一対の延出部が電極部から離れる方向にそれぞれ延出するように形成される。これにより、経年劣化等のためにバッテリーセルにおいてセル側裏面の中央が膨張したとしても、補強用シートが貼り付けられていない部分の厚みが増すだけであり、補強用シートの厚みを超えて膨張しない限り、バッテリーの最厚部の厚さ(補強用シートが貼り付けられた部分の厚さ)が変わることも無い。したがって、耐久性の向上及び薄型化を図りつつ、バッテリーセルにおけるセル側裏面の中央の膨張を許容可能なバッテリーを実現することができる。
第1実施形態に係るバッテリーが搭載された携帯端末を示す斜視図である。 図1の携帯端末を背面側から見た斜視図である。 図1の携帯端末の平面図である。 図1の携帯端末からカバーを取り外して拡大した状態を示す一部背面図である。 図5(A)は、図1の携帯端末の電気的構成を例示するブロック図であり、図5(B)は、図5(A)の無線タグ処理部の電気的構成を概略的に例示するブロック図であり、図5(C)は、図5(A)の情報コード読取部の電気的構成を概略的に例示するブロック図である。 第1実施形態に係るバッテリーを示す斜視図である。 図7(A)は、図6のバッテリーの平面図であり、図7(B)は、図6のバッテリーの側面図であり、図7(C)は、図6のバッテリーの正面図である。 図6のバッテリーの背面図である。 図7(C)のX−X断面の電極部近傍を拡大して示す断面図である。 図6のバッテリーの分解斜視図である。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態に係る携帯端末について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る携帯端末10は、読取作業者によって携帯されて様々な場所で用いられる携帯型の情報読取装置として構成されており、バーコードや二次元コードなどの情報コードを光学的に読み取る情報コードリーダとしての機能に加えて、アンテナを介して送受信される電波を媒介としてRFIDタグなどの無線タグに記憶されている情報を読み書きする機能を兼ね備え、読み取りを二方式で行いうる構成となっている。
図1〜図3に示すように、携帯端末10の外郭を構成する筐体11は、略薄板状に形成されており、その表面11aには、狭額縁化(狭ベゼル化)されるように大型化された表示画面24aが配置されている。また、図2に示すように、筐体11の裏面11bの長手方向一端側には、情報コードCからの反射光を筐体11内に取り込むための読取口12が設けられ、長手方向他端側には、後述する収容口15を閉塞するカバー(電池蓋)13が組み付けられている。
筐体11内には、携帯端末10全体を制御する制御部21が設けられている(図5(A)参照)。この制御部21は、マイコンを主体として構成されるものであり、CPU、システムバス、入出力インタフェース等を有し、記憶部22とともに情報処理装置を構成している。記憶部22には、情報コードCを光学的に読み取る読取処理を実行するためのプログラムや無線タグTを非接触通信にて読み取る読取処理を実行するためのプログラム等が制御部21により実行可能に予め格納されている。
また、図5(A)に示すように、制御部21には、LED23、タッチパネル24、操作部25、バイブレータ26、ブザー27、通信部28などが接続されている。タッチパネル24は、公知のタッチパネル型の表示装置として構成されており、液晶表示器等の公知の表示デバイスとして構成される表示部と、この表示部の表示画面24aに重ねられて当該表示画面24aに対して押圧操作(接触)している範囲を検出可能な検出部として機能する透明性の操作パネルとを備えている。このタッチパネル24は、制御部21によって表示部の表示内容が制御される。操作部25は、上記操作パネルと筐体11の側面等に設けられる複数のキーとを備えるように構成されることで、タッチパネル24の表示画面24aに対する押圧操作(タッチ範囲等)やキー操作に応じた信号を制御部21に出力するように構成される。また、LED23、バイブレータ26及びブザー27は、制御部21によって制御される構成をなしており、それぞれ、制御部21からの指令を受けて動作する。通信部28は、サーバ等の外部機器との間で有線通信又は無線通信によりデータ通信を行うためのインタフェースとして構成されており、制御部21と協働して通信処理を行う構成をなしている。
また、筐体11内には、電源部29が設けられている。この電源部29は、公知の電源回路などによって構成されており、筐体11内に設けられるバッテリー収容部14に電力供給源として収容されたバッテリー50を利用して、制御部21や接続された各モジュールを含めた各種電気部品に対して電力を供給するように構成されている。特に、図4に示すように、バッテリー収容部14は、バッテリー50の着脱を容易にするため、筐体11の底面側に形成される収容口15を介して、底面側から挿入されるバッテリー50の案内用のガイド(図示略)を有するように形成されている。すなわち、バッテリー収容部14は、バッテリー50の着脱方向が筐体11の長手方向(図4の矢印F参照)となるように形成されている。バッテリー50の詳細形状については後述する。
また、携帯端末10は、制御部21により制御されて外部の情報を読み取り可能な情報読取部として機能する無線タグ処理部30及び情報コード読取部40を備えている。
まず、無線タグ処理部30について、図5(B)を用いて説明する。
無線タグ処理部30は、アンテナ34及び制御部21と協働して無線タグTとの間で電磁波による通信を行ない、無線タグTに記憶されるデータの読取り、或いは無線タグTに対するデータの書込みを行なうように機能するものである。この無線タグ処理部30は、公知の電波方式で伝送を行う回路として構成されており、図5(B)にて概略的に示すように、送信回路31、受信回路32、整合回路33などを有している。
送信回路31は、キャリア発振器、符号化部、増幅器、送信部フィルタ、変調部などによって構成されており、キャリア発振器から所定の周波数のキャリア(搬送波)が出力される構成をなしている。また、符号化部は、制御部21に接続されており、当該制御部21より出力される送信データを符号化して変調部に出力している。変調部は、キャリア発振器からのキャリア(搬送波)、及び符号化部からの送信データが入力される部分であり、キャリア発振器より出力されるキャリア(搬送波)に対し、通信対象へのコマンド送信時に符号化部より出力される符号化された送信符号(変調信号)によってASK(Amplitude Shift Keying)変調された被変調信号を生成し、増幅器に出力している。増幅器は、入力信号(変調部によって変調された被変調信号)を所定のゲインで増幅し、その増幅信号を送信部フィルタに出力しており、送信部フィルタは、増幅器からの増幅信号をフィルタリングした送信信号を、整合回路33を介してアンテナ34に出力している。このようにしてアンテナ34に送信信号が出力されると、その送信信号が送信電波として当該アンテナ34より外部に放射される。
一方、アンテナ34によって受信された応答信号は、整合回路33を介して受信回路32に入力される。この受信回路32は、受信部フィルタ、増幅器、復調部、二値化処理部、複号化部などによって構成されており、アンテナ34を介して受信された応答信号を受信部フィルタによってフィルタリングした後、増幅器によって増幅し、その増幅信号を復調部によって復調する。そして、その復調された信号波形を二値化処理部によって二値化し、復号化部にて復号化した後、その復号化された信号を受信データとして制御部21に出力している。
次に、情報コード読取部40について、図5(C)を用いて説明する。
情報コード読取部40は、図5(C)に示すように、CCDエリアセンサからなる受光センサ43、結像レンズ42、複数個のLEDやレンズ等から構成される照明部41などを備えた構成をなしており、制御部21と協働して読取対象Rに付された情報コードC(バーコードや二次元コード)を読み取るように機能する。
この情報コード読取部40によって読み取りを行う場合、まず、制御部21によって指令を受けた照明部41から照明光Lfが出射され、この照明光Lfが読取口12を通って読取対象Rに照射される。そして、照明光Lfが情報コードCにて反射した反射光Lrは読取口12を通って装置内に取り込まれ、結像レンズ42を通って受光センサ43に受光される。読取口12と受光センサ43との間に配される結像レンズ42は、情報コードCの像を受光センサ43上に結像させる構成をなしており、受光センサ43はこの情報コードCの像に応じた受光信号を出力する。受光センサ43から出力された受光信号は、画像データとして記憶部22に記憶され、情報コードCに記録された情報を取得するためのデコード処理に用いられるようになっている。なお、情報コード読取部40には、受光センサ43からの信号を増幅する増幅回路や、その増幅された信号をデジタル信号に変換するAD変換回路等が設けられているがこれらの回路については図示を省略している。
次に、本実施形態に係るバッテリー50について、図面を参照して詳述する。
図6〜図9に示すように、バッテリー50は、バッテリーセル51及び電極部52と、これらバッテリーセル51と電極部52とに跨って貼り付けられる補強用シート60とを備えている。
バッテリーセル51は、例えば、リチウムイオンバッテリーからなり、図9に示すように、端面51aにて電極部52に対向し、この端面51aに連なる略方形状の表面51b及び裏面51cが対向するように薄肉平板状に形成されている。なお、端面51aは、「セル側端面」の一例に相当し、表面51b及び裏面51cは、「セル側表面」及び「セル側裏面」の一例に相当し得る。
電極部52は、図9に示すように、端面52aにてバッテリーセル51の端面51aに対向した状態で、端面52aに連なるように対向する表面52b及び裏面52cが、バッテリーセル51の表面51b及び裏面51cに対して面一となるように形成されている。電極部52は、端面52a側となる基部の幅がバッテリーセル51の幅とほぼ同じであって、端面52aから離れた部位となる先端部の幅が基部よりも狭くなるように形成されている。先端部には、バッテリー収容部14に当該バッテリー50が収容された際に、バッテリー収容部14内に設けられる端末側電極(図示略)に電気的に接続される複数の電極52dが設けられている。各電極52dは、先端部の表面52b側にそれぞれ露出するように配置されている。また、端面52aには、図9に示すように、各電極52dをバッテリーセル51の電極に接続するための基板52eが配置されている。なお、端面52aは、「電極側端面」の一例に相当し、表面52b及び裏面52cは、「電極側表面」及び「電極側裏面」の一例に相当し得る。
このように構成されるバッテリーセル51及び電極部52は、端面51aと端面52aとを対向させた状態でバッテリーセル51の各電極が基板52eにはんだ接合された後、保護フィルム53で覆われることで、仮固定状態となる。特に、保護フィルム53は、図10に示すように、バッテリーセル51及び電極部52に対して、後述するように補強用シート60が貼り付けられる位置を除き、バッテリーセル51及び電極部52の側面等に跨るように配置される。
補強用シート60は、例えば、ポリカーボネート樹脂に接着面を形成したシート(例えば、厚み0.4mm程度)として構成されており、表面側シート61と裏面側シート62とを備えている。
図6及び図7等に示すように、表面側シート61は、一対の延出部61aのそれぞれの一端側が連結部61bにより連結されるように略U字状に形成されている。連結部61bは、保護フィルム53により覆われた範囲を除いて、バッテリーセル51における表面51bの端面51a側から電極部52における基部の表面52bに跨るように貼り付けられることで、バッテリーセル51及び電極部52の接続部の表面側を補強するように機能する(図10参照)。特に、連結部61bは、電極部52側が当該電極部52の先端部に近づくほど広がるように形成されている。
一対の延出部61aは、保護フィルム53により覆われた範囲を除いて、バッテリーセル51における表面51bの側縁に沿って延出するように貼り付けられることで、表面51bの中央を介して対向するように形成されている。すなわち、表面側シート61は、バッテリーセル51における表面51bの中央を介して対向する一対の延出部61aが電極部52から離れる方向(バッテリーセル51の長手方向)にそれぞれ延出するように形成される。
図8及び図10等に示すように、裏面側シート62は、保護フィルム53により覆われた範囲を除いて、バッテリーセル51における裏面51cの端面51a側から電極部52の裏面52cに跨るように貼り付けられることで、バッテリーセル51及び電極部52の接続部の裏面側を補強するように機能する。特に、裏面側シート62は、凸部62aにて、電極部52における先端部の裏面52cまで覆うように形成され、凸部62aを除いた電極部52側の部位が当該電極部52の先端部に近づくほど広がるように形成されている。すなわち、裏面側シート62は、凸部62aを除いた部位が表面側シート61の連結部61bとほぼ同じ形状となるように形成されている。
以上説明したように、本実施形態に係るバッテリー50では、バッテリーセル51の端面(セル側端面)51aと電極部52の端面(電極側端面)52aとが対向した状態で電気的に接続されるバッテリーセル51と電極部52とに跨るように補強用シート60が貼り付けられる。
これにより、バッテリーセル51と電極部52とに跨るように貼り付けられる補強用シート60が、バッテリーセル51と電極部52との接続部を覆うことでこの接続部に関して補強手段として機能する。特に、補強手段を補強用シート60により実現するため、従来の補強手段である樹脂ケースと比較して、厚みが薄くなり、バッテリー50の薄型化を図ることができる。しがたって、耐久性の向上及び薄型化を図り得る携帯端末用のバッテリー50を実現することができる。
さらに、バッテリーセル51は、端面51aに連なる表面51b及び裏面51cが対向するように平板状に形成され、電極部52は、端面51aと端面52aとが対向した状態で、端面52aに連なるように対向する表面52b及び裏面52cが、表面51b及び裏面52cに対して面一となるように形成される。そして、補強用シート60の表面側シート61は、表面51bから表面52bにかけて貼り付けられるとともに、裏面側シート62は、裏面51cから裏面52cにかけて貼り付けられる。このように、補強用シート60の表面側シート61及び裏面側シート62がバッテリーセル51及び電極部52に対して表面と裏面との双方に貼り付けられるので、バッテリー50の耐久性をより向上させることができる。
特に、表面側シート61は、表面51bの中央を介して対向する一対の延出部61aが電極部52から離れる方向にそれぞれ延出するように形成される。すなわち、一対の延出部61aは、バッテリーセル51の長手方向であって、バッテリー50の着脱方向(図4の矢印F参照)に沿って延出するように形成される。
これにより、経年劣化等のためにバッテリーセル51において表面51bの中央が膨張したとしても、表面側シート61が貼り付けられていない部分の厚みが増すだけであり、表面側シート61の厚みを超えて膨張しない限り、バッテリー50の最厚部の厚さ(補強用シート60が貼り付けられた部分の厚さ)が変わることも無い。したがって、耐久性の向上及び薄型化を図りつつ、バッテリーセル51における表面51bの中央の膨張を許容可能なバッテリー50を実現することができる。
なお、本実施形態では、裏面側シート62は、バッテリーセル51の裏面側に貼り付けられるラベルを避けるため、表面側シート61に対して一対の延出部61aに相当する部位を除くように形成されている。これに対して、裏面51cの中央に貼り付けられるラベルが小さい場合等には、裏面側シート62に対して表面側シート61と同じような一対の延出部が設けられてもよい。すなわち、裏面側シート62は、裏面51cの中央を介して対向する一対の延出部が電極部52から離れる方向にそれぞれ延出するように形成されてもよい。
このようにしても、経年劣化等のためにバッテリーセル51において裏面51cの中央が膨張したとしても、裏面側シート62が貼り付けられていない部分の厚みが増すだけであり、裏面側シート62の厚みを超えて膨張しない限り、バッテリー50の最厚部の厚さ(補強用シート60が貼り付けられた部分の厚さ)が変わることも無い。したがって、耐久性の向上及び薄型化を図りつつ、バッテリーセル51における裏面51cの中央の膨張を許容可能なバッテリー50を実現することができる。
特に、表面側シート61及び裏面側シート62のそれぞれにおいて一対の延出部が端面51aから離れた逆側の端面近傍まで延出することで、バッテリー50の厚さが、表面側シート61と裏面側シート62との距離となって、長手方向に沿ってほぼ一定となる。これにより、バッテリー収容部14内に設けられるバッテリー50の着脱時のガイドとの関係において、バッテリー50とガイドとの隙間を小さくでき、バッテリー収容部14内でのバッテリー50のがたつきを小さくすることができる。例えば、バッテリー50の長手方向他端側での厚さが長手方向一端側よりも薄くなっていると、この長手方向他端側とガイドとの隙間が大きくなり、バッテリー収容部14内でのバッテリー50のがたつきが大きくなってしまうからである。
なお、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、例えば、以下のように具体化してもよい。
(1)表面側シート61及び裏面側シート62は、厚み0.4mm程度のポリカーボネート樹脂により形成されることに限らず、例えば、0.3mm以上0.5mm以下程度の樹脂シートにより形成されてもよい。また、表面側シート61及び裏面側シート62は、樹脂シートにより形成されることに限らず、例えば、ステンレス鋼等の薄肉の金属シート(金属板)により形成されてもよい。
(2)表面側シート61は、裏面側シート62と同様に、一対の延出部61aを除くように形成されてもよい。また、表面側シート61は、バッテリーセル51における表面51bのほぼ全面を含めて貼り付けられるように形成されてもよい。同様に、裏面側シート62は、バッテリーセル51における裏面51cのほぼ全面を含めて貼り付けられるように形成されてもよい。
(3)本発明に係るバッテリー50は、上述した情報コードリーダ及び無線タグリーダライタの双方の機能を兼備する携帯端末の電力供給源として採用されることに限らず、例えば、情報コードリーダ専用の携帯端末の電力供給源として採用されてもよいし、さらに他の機能を有する携帯端末や据え置き型の端末等の電力供給源として採用されてもよい。
10…携帯端末
14…バッテリー収容部
29…電源部
50…バッテリー
51…バッテリーセル
51a…端面(セル側端面)
51b…表面(セル側表面)
51c…裏面(セル側裏面)
52…電極部
52a…端面(電極側端面)
52b…表面(電極側表面)
52c…裏面(電極側裏面)
52d…電極
53…保護フィルム
60…補強用シート
61…表面側シート
61a…延出部
61b…連結部
62…裏面側シート

Claims (4)

  1. 携帯端末の電力供給源となるバッテリーであって、
    バッテリーセルと、
    前記携帯端末のバッテリー収容部に当該バッテリーが収容された際に前記バッテリー収容部の端末側電極に電気的に接続される電極が設けられる電極部と、
    前記バッテリーセルのセル側端面と前記電極部の電極側端面とが対向した状態で電気的に接続される前記バッテリーセルと前記電極部とに跨って貼り付けられる補強用シートと、
    を備えることを特徴とするバッテリー。
  2. 前記バッテリーセルは、前記セル側端面に連なるセル側表面及びセル側裏面が対向するように平板状に形成され、
    前記電極部は、前記電極側端面にて前記セル側端面に対向した状態で、前記電極側端面に連なるように対向する電極側表面及び電極側裏面が、前記セル側表面及び前記セル側裏面に対して面一となるように形成され、
    前記補強用シートは、前記セル側表面から前記電極側表面にかけて貼り付けられるとともに、前記セル側裏面から前記電極側裏面にかけて貼り付けられることを特徴とする請求項1に記載のバッテリー。
  3. 前記補強用シートは、前記セル側表面の中央を介して対向する一対の延出部が前記電極部から離れる方向にそれぞれ延出するように形成されることを特徴とする請求項2に記載のバッテリー。
  4. 前記補強用シートは、前記セル側裏面の中央を介して対向する一対の延出部が前記電極部から離れる方向にそれぞれ延出するように形成されることを特徴とする請求項2又は3に記載のバッテリー。
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