JP3802458B2 - パック電池とその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池の一部または全体を樹脂成形部にインサートして製作してなるパック電池とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パック電池は、安価に多量生産できることが大切である。さらに、パック電池は、高い寸法精度も要求される。寸法精度は、特に出力端子の位置に高い精度が要求される。それは、電気機器に設けている装着部に正確にセットさせて、出力端子を接触不良が起こらないように電気機器の電源端子に接続するためである。現在、市販されているパック電池は、プラスチックで成形した外装ケースに、電池に必要なパーツを連結しているコアパックを入れた構造である。この構造のパック電池は、外装ケースを正確な寸法に成形して、パック電池の外形を規定の寸法にできる。ただ、この構造のパック電池は、外装ケースにコアパックを入れて組み立てるので、製造に手間がかかって安価に多量生産するのが難しい。
【０００３】
組立工程を極めて簡単にできるパック電池として、外装ケースを使用しないパック電池が開発されている。このパック電池は、外装ケースに相当する樹脂成形部を成形するときに、電池に必要な部品を連結しているコアパックの一部を樹脂成形部にインサートして製作される。この構造のパック電池は、電池に必要な部品を連結してコアパックとし、このコアパックを樹脂成形部を成形する金型の成形室に仮り止めし、成形室に溶融状態の合成樹脂を注入して製作される。このパック電池は、樹脂成形部を成形するときにコアパックを固定できるので、外装ケースを省略して能率よく製作できる。樹脂成形部は、パック電池の外装ケースの一部を形成すると共に、電池に連結している部品を固定する働きをする。したがって、樹脂成形部を成形するときにコアパックを固定できるので、安価に能率よく多量生産できる特長がある。この構造のパック電池は、たとえば特開2000-315483号公報に記載される。この公報のパック電池は、図１に示すように、外装ケースとなる樹脂成形部にコアパックをインサートして成形している。このパック電池は、回路基板９１等のパック電池を構成するパーツを電池９２に連結しているコアパック９０を金型９３の成形室９４に仮り止めし、成形室９４に溶融状態のプラスチックを注入してコアパック９０の一部を樹脂成形部に埋設する状態でインサートし、プラスチックを硬化させた後に脱型して製作される。このパック電池は、樹脂成形部とコアパックとを隙間のない一体構造に連結して多量生産できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この構造のパック電池は、リード線を介して出力端子をパック電池とは別に連結しているので、この部分の製作に手間がかかる欠点がある。また、この構造のパック電池は、リード線が断線する等の弊害もある。このため、たとえば携帯電話に使用されるパック電池等にあっては、リード線で出力端子を設ける構造はほとんど採用されない。出力端子を樹脂成形部にインサートして定位置に固定できる。ただ、出力端子となる金属板を金型の成形室の正確な位置に仮り止めして、樹脂成形部を成形するのは現実に非常に難しい。
【０００５】
本発明は、このように欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、簡単な構造で出力端子を樹脂成形部の定位置に固定できると共に、安価に多量生産できるパック電池とその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のパック電池は、電池２の一部ないし全体を樹脂成形部１にインサートして固定すると共に、出力端子３を外部に表出するように樹脂成形部１にインサートして固定している。パック電池は、樹脂成形部１に、電池２に電気接続されると共に、ケーシング１１の一部あるいは全体を絶縁材とする保護素子４をインサートしている。パック電池は、この保護素子４の絶縁ケーシング１１の表面に出力端子３を固定している。保護素子４は一対の端子を有しており、片方の端子をリード片４Ｂとし、他方の端子を出力端子３としており、リード片４Ｂを電池２の凸部電極２Ｂの端面に固定している。
【０００７】
保護素子４は、本体部４Ａと、この本体部４Ａに連結しているリード片４Ｂとで構成することができる。この保護素子４は、リード片４Ｂを電池２の凸部電極２Ｂの端面に固定して、本体部４Ａを凸部電極２Ｂのない平面部２Ｃと対向する位置に配置することができる。このパック電池は、本体部４Ａと電池端面の平面部２Ｃとの間に寸法吸収隙間６を設けて、この寸法吸収隙間６に樹脂成形部１を成形している樹脂を注入できる。さらに、保護素子４は、本体部４Ａの裏面側にリード片４Ｂを固定して、このリード片４Ｂを凸部電極２Ｂに固定し、本体部４Ａと電池端面の平面部２Ｃとの間に、凸部電極２Ｂの高さにほぼ等しい間隔の寸法吸収隙間６を設けることができる。
【０００８】
出力リード５は、電池端面の平面部２Ｃに固定される固定部５Ａと、出力端子３となる出力端子部５Ｂと、この出力端子部５Ｂと固定部５Ａとを平行に連結する連結部５Ｃとで構成することができる。この出力リード５は、固定部５Ａを電池２に固定して樹脂成形部１にインサートされて、出力端子部５Ｂの一部を樹脂成形部１の外部に表出することができる。
【０００９】
保護素子４は、絶縁材であるケーシング１１に出力端子３を固定すると共に、この出力端子３をケーシング１１の一部に併用して、出力端子３の表面をパック電池の外部に表出し、出力端子３の裏面をケーシング１１の内部で保護素子４の接点に使用することができる。
【００１０】
本発明の請求項６のパック電池の製造方法は、保護素子４の本体部４Ａに連結している可撓性のあるリード片４Ｂを電池端面の凸部電極２Ｂに固定して、表面側に出力端子３を固定している保護素子４の本体部４Ａを電池端面の平面部２Ｃと対向する位置に配設すると共に、固定部５Ａと出力端子部５Ｂの相対位置を変更できる可撓性を有する出力リード５の固定部５Ａを電池端面の平面部２Ｃに固定して電池のコアパック１０とする。さらに、このコアパック１０を金型３０の成形室３１に仮り止めして、コアパック１０を仮り止めしている成形室３１に溶融状態の合成樹脂を注入して、成形室３１で成形される樹脂成形部１でコアパック１０の保護素子４を定位置に固定する。さらに、この製造方法は、保護素子４の本体部４Ａの表面に設けている出力端子３を成形室３１の基準面３２に押し付けるように保護素子４を押圧すると共に、出力リード５の出力端子部５Ｂを基準面３２に押し付けるように出力端子部５Ｂを押圧して定位置に保持し、この状態で成形室３１に溶融樹脂の注入を開始して樹脂成形部１を成形する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池とその製造方法を例示するものであって、本発明はパック電池とその製造方法を以下のものに特定しない。
【００１２】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１３】
図２のパック電池は、電池端面に樹脂成形部１を成形している。この樹脂成形部１は、保護素子４をインサートして成形される。図のパック電池は、凸部電極２Ｂがある電極端面に樹脂成形部１を固定しているが、凸部電極のある電池端面とは反対側の電池端面に樹脂成形部を固定して、ここに保護素子をインサートすることもできる。また、薄型電池は、図示しないが、幅の狭い両側面に樹脂成形部を固定して、ここに保護素子をインサートすることもできる。凸部電極とは反対側に保護素子をインサートし、あるいは薄型電池の側面に保護素子をインサートして配設するパック電池は、保護素子のリード片４Ｂを薄型電池の側面に沿って絶縁しながら延長して凸部電極に接続する。
【００１４】
パック電池は、図３と図４の斜視図に示すように、電池のコアパック１０を金型３０の成形室３１に仮り止めし、成形室３１に溶融樹脂を注入して、保護素子４と出力リード５を含むコアパック１０の一部を樹脂成形部１にインサートして製作される。コアパック１０は、保護素子４と出力リード５を電池２に連結したものである。図３と図４に示すコアパック１０は、保護素子４と出力リード５を電池２に連結している。保護素子４と出力リード５とを連結しているコアパック１０は、最も簡単な構造で、安価に製造できる。ただし、本発明のパック電池は、図示しないが、保護素子と出力リードに加えて、プリント基板等を樹脂成形部にインサートする構造とすることもできる。
【００１５】
保護素子４は、電池が異常な状態になると電流を遮断して電池を安全に保護するもので、ブレーカ、ＰＴＣ、ヒューズのいずれかである。ブレーカは、温度や過電流を検出して電流を遮断する。ＰＴＣは、温度を検出して電流を実質的に遮断する。ヒューズは、過電流を検出して電流を遮断する。
【００１６】
これ等の保護素子４は、本体部４Ａにリード片４Ｂを連結している。保護素子４は、本体部４Ａのケーシング１１の一部あるいは全体を絶縁材とし、この絶縁ケーシング１１の表面に出力端子３を固定している。図５と図６に示す保護素子４は、出力端子３を固定している部分を除く部分を絶縁材であるプラスチックで成形している。プラスチックでケーシング１１を成形するときに、ケーシング１１の上面となる位置に出力端子３をインサートして固定している。出力端子３はケーシング１１を表裏に貫通して、表面と内面の両面に表出している。出力端子３の表面は、パック電池の樹脂成形部１から外部に表出される。出力端子３の内面はケーシング１１に内蔵している保護部品に接続される。図の保護素子４は、出力端子３をケーシング１１の表裏に表出させるので、出力端子３の部分を除くケーシング１１の一部を絶縁材であるプラスチックで成形している。ただし、ケーシングの全体を絶縁材であるプラスチックで成形して、ケーシングの表面に、出力端子を、接続あるいはインサート等の構造で固定することもできる。また、ケーシングは、出力端子を絶縁する部分のみをプラスチック等の絶縁材で成形して、その他の部分を金属で製作することもできる。
【００１７】
保護素子４は電池２と直列に接続されるので、一対の端子を必要とする。図の保護素子４は、片方の端子をリード片４Ｂとし、他方の端子を出力端子３としている。出力端子３は、本体部４Ａのケーシング１１の上面に固定され、リード片４Ｂは、本体部４Ａのケーシング１１から外部に突出して引き出される。図の保護素子４は、本体部４Ａの表面側に出力端子３を固定して、裏面側にリード片４Ｂを固定している。リード片４Ｂは、正確には本体部４Ａの裏面ではないが、裏面に近い側に固定している。したがって、本明細書において本体部４Ａの裏面側とは、本体部４Ａの裏面に近い部分を含む意味に使用する。本体部４Ａの裏面側に固定しているリード片４Ｂは、保護素子４の両面と平行に伸びて電池２の凸部電極２Ｂの端面に固定される。リード片４Ｂと凸部電極２Ｂはスポット溶接やレーザー溶接等の方法で溶接して固定される。この姿勢で電池２に連結される保護素子４は、本体部４Ａを電池端面の凸部電極２Ｂのない平面部２Ｃと対向する位置に配置する。このため、保護素子４の本体部４Ａと電池端面の平面部２Ｃとの間に、寸法吸収隙間６が設けられる。寸法吸収隙間６は、樹脂成形部１を成形するときにリード片４Ｂを変形させて間隔を調整する。寸法吸収隙間６の間隔を調整するために、リード片４Ｂは、金型３０の成形室３１に仮り止めするときに変形できる可撓性のある金属プレートで製作される。この構造は、寸法吸収隙間６で電池２の寸法誤差を吸収することができる。
【００１８】
図の保護素子４は、ブレーカである。ブレーカは、ケーシング１１に内蔵する保護部品として、可動接点１２と、温度で可動接点１２をオンオフに切り換える温度変形金属１３とを備える。可動接点１２は、弾性変形できる導電性の金属板で、一端を出力端子３に固定して、先端には接点金属１２Ａを固定している。可動接点１２は、ケーシング１１に固定しているリード片４Ｂの固定接点１４に先端の接点金属１２Ａを接触させてオン状態となり、リード片４Ｂから離れてオフに切り換えられる。温度変形金属１３は、熱膨張率が異なる複数の金属を積層したバイメタルやトリメタルである。温度変形金属１３は、温度が上昇すると変形して、オン位置にある可動接点１２をオフ位置に切り換える。図の可動接点１２と温度変形金属１３は、中心に中心孔１５を設けて、ここにケーシング１１に設けている凸部１６を入れて定位置に配置させている。
【００１９】
この図のブレーカは、温度変形金属１３が電池温度を検出して可動接点１２をオンオフに切り換える。図示しないが、ブレーカは、温度変形金属に電池の電流が流れる構造とし、あるいは電池と直列に加熱抵抗を接続して、加熱抵抗で温度変形金属を加熱する構造として、過電流を検出して電流を遮断することもできる。また、可動接点を温度変形金属とすることもできる。このブレーカは、可動接点が温度変形金属に併用されるので、内部構造を簡単にできる。
【００２０】
図の保護素子４はブレーカであるが、保護部品をＰＴＣ、ヒューズのいずれかとすることができる。ＰＴＣは、温度が設定温度よりも高くなると、電気抵抗が飛躍的に大きくなって電流を実質的に遮断する部品を、出力端子とリード片との間に接続する。ヒューズは、過電流で溶断される保護部品を出力端子とリード片に接続する。
【００２１】
出力リード５は、電池端面の平面部２Ｃに固定される固定部５Ａと、出力端子３となる出力端子部５Ｂと、この出力端子部５Ｂと固定部５Ａとを平行に連結する連結部５Ｃとからなる。この出力リード５は、金属プレートを折曲加工して製作される。出力リード５は、スポット溶接やレーザー溶接等の方法で固定部５Ａを平面部２Ｃに溶接して固定される。出力リード５は、固定部５Ａと出力端子部５Ｂとの相対位置を変更できる可撓性を有する。この出力リード５は、電池２の寸法誤差を吸収して、出力端子部５Ｂを正確な位置に配置できる。規定寸法よりも小さい電池に固定される出力リード５は、固定部５Ａと出力端子部５Ｂとの距離を離し、反対に規定寸法よりも大きい電池に固定される出力リード５は、固定部５Ａと出力端子部５Ｂとの距離を接近させて、出力端子部５Ｂを正確な位置に配置する。可撓性のある出力リード５は、たとえば連結部５Ｃの一部を細くし、あるいは連結部５Ｃにく字状に折曲している折曲部を設けて、固定部５Ａと出力端子部５Ｂの位置を変更できる。また、図に示すように、金属プレートをＺ字状に折曲加工し、あるいは図示しないが、コ字状に折曲加工している出力リード５は、連結部５Ｃと固定部５Ａとの境界の折曲角度と、連結部５Ｃと出力端子部５Ｂとの境界の折曲角度を変更して、固定部５Ａと出力端子部５Ｂとの相対位置を変更できる。出力リード５は、樹脂成形部１にインサートして固定されるときに、固定部５Ａと出力端子部５Ｂの相対位置が調整して固定される。すなわち、コアパック１０を金型３０の成形室３１に仮り止めする状態で、出力端子部５Ｂが正確な位置に配置されて、出力端子部５Ｂを正確な位置に固定する。
【００２２】
以上のコアパックは、金型３０の成形室３１に仮り止めするときに、保護素子４のリード片４Ｂと出力リード５とが変形して、電池２と出力端子３との相対位置を調整する。リード片４Ｂと出力リード５の変形量で、電池２の寸法誤差を修正しながら出力端子３を正確な位置に配置する。電池２は、製造工程において長さに相当な寸法誤差ができる。電池２の長さ方向の寸法誤差は、保護素子４と電池端面との寸法吸収隙間６を変化させ、さらに、出力リード５の固定部５Ａと出力端子部５Ｂの相対位置を変化させて吸収できる。規格寸法よりも長い電池を内蔵するパック電池は、保護素子４の本体部４Ａを電池端面の平面部２Ｃに接近させて寸法吸収隙間６を小さくすると共に、出力リード５の固定部５Ａと出力端子部５Ｂの距離も短くする。規格寸法よりも短い電池を内蔵するパック電池は、寸法吸収隙間６を大きくすると共に、出力リード５の固定部５Ａと出力端子部５Ｂとを離す。以上のようにして、パック電池の外形寸法を規定寸法とすると共に、出力端子３を正確な位置に配置する。
【００２３】
以上の構造のコアパック１０は、保護素子４と出力リード５を以下に記述する可動ピンで金型の基準面に押圧して、定位置に保持される。
【００２４】
図７〜図１１は、保護素子４を金型３０の基準面３２に押圧する可動ピン３３を有する金型３０を示す。これ等の金型３０は、成形室３１に可動ピン３３を突出させて保護素子４の本体部４Ａを成形室３１の基準面３２に押圧し、可動ピン３３が保護素子４の本体部４Ａを基準面３２に押圧して定位置に保持する状態で、成形室３１に溶融樹脂の注入を開始して、樹脂成形部１を成形する。
【００２５】
図７の金型３０の可動ピン３３は、成形室３１の内部に、保護素子４の本体部４Ａの両面と平行な方向に弾性的に突出する直動ピン３３Ａである。この直動ピン３３Ａは、先端を傾斜面３４として、傾斜面３４で保護素子４の本体部４Ａを金型３０の基準面３２に押圧する。傾斜面３４は、直動ピン３３Ａを保護素子４の本体部４Ａに向かって軸方向に移動させるとき、保護素子４の本体部４Ａの表面を金型３０の基準面３２に押圧できる方向に傾斜している。保護素子４は、本体部４Ａの表面を金型３０の基準面３２に押圧して、定位置に仮り止めされる。表面を基準面３２に押圧するために、直動ピン３３Ａの傾斜面３４は、保護素子４の本体部４Ａの裏面、正確には保護素子４の本体部４Ａの裏面と側面とのコーナーを押圧する。傾斜面３４で押圧される保護素子４の本体部４Ａは、表面と直交する方向の垂直分力で基準面３２に押圧される。すなわち、直動ピン３３Ａが成形室３１に押し出されると、保護素子４の本体部４Ａのコーナーが傾斜面３４を摺動して、表面を金型３０の基準面３２に押圧する。直動ピン３３Ａの傾斜面３４は、図の実線で示す最も厚い保護素子４から、図の鎖線で示す最も薄い保護素子４まで押圧できる長さを有する。直動ピン３３Ａは、保護素子４の本体部４Ａを、図において上下両側から弾性的に押圧して、表面を基準面３２に押し付ける。直動ピン３３Ａは、好ましくは、上下に複数個を設けて、保護素子４の本体部４Ａの複数箇所を上下両側から押圧する。このように、複数箇所が直動ピン３３Ａで押圧される保護素子４は、より確実に基準面３２に押し付けられて、定位置に保持される。さらに、直動ピン３３Ａは、弾性的に保護素子４を押圧するために、外部で弾性体（図示せず）に連結している。さらに、直動ピン３３Ａは、コアパック１０を成形室３１にセットするときに後退する。直動ピン３３Ａがコアパック１０のセットの邪魔にならないようにするためである。直動ピン３３Ａを後退させるために、直動ピン３３Ａは弾性体を介して、金型３０の外部でシリンダーや後退機構等（図示せず）に連結される。シリンダー（図示せず）は、空気シリンダーとして、直動ピン３３Ａを弾性的に押し出すことができる。
【００２６】
図８の可動ピン３３も、保護素子４の本体部４Ａに向かって成形室３１に突出する直動ピン３３Ａである。この直動ピン３３Ａは、保護素子４の表面と平行な方向に成形室３１に弾性的に突出されて、出力端子３が基準面３２に当接するように、保護素子４の本体部４Ａを裏面から押圧する。この直動ピン３３Ａは、保護素子４の本体部４Ａの裏面を押圧する面に、先端縁が直動方向に伸びている山形凸条３５を設けている。この山形凸条３５が保護素子４の本体部４Ａの裏面を押圧して、保護素子４の表面に設けている出力端子３を基準面３２に保持する。この直動ピン３３Ａは、保護素子４の本体部４Ａの裏面に沿って、裏面と平行に突出して、山形凸条３５で保護素子４の本体部４Ａの裏面を押圧する。山形凸条３５は、図の実線で示す最も厚い保護素子４から図の鎖線で示す最も薄い保護素子４まで裏面を押圧する。山形凸条３５は、成形室３１の同じ位置に突出して、薄い保護素子４から厚い保護素子４まで押圧するが、厚い保護素子４は、深く食い込んで基準面３２に向かって押圧し、浅い保護素子４は浅く食い込んで基準面に向かって押圧する。すなわち、山形凸条３５は、保護素子４の本体部４Ａの裏面に食い込んで基準面３２に向かって押圧するが、厚い保護素子４と薄い保護素子４では、食い込む深さが異なる。この構造の可動ピン３３は、簡単な構造で、山形凸条３５を保護素子４の本体部４Ａの裏面に食い込ませて、表面の出力端子３を基準面３２にしっかりと押圧して定位置に保持できる。この直動ピン３３Ａも、好ましくは、上下に複数個を設けて、保護素子４の複数箇所を上下両側から押圧して保護素子４の本体部４Ａを、より確実に基準面３２に押し付けて定位置に保持できる。この直動ピン３３Ａも、傾斜面３４のある直動ピン３３Ａと同じような機構で、コアパック１０を成形室３１にセットするとき後退させる。コアパック１０をセットするときに邪魔にならないようにするためである。
【００２７】
さらに、図９の可動ピン３３は、成形室３１の内面に突出して、保護素子４の本体部４Ａの裏面を基準面３２に向かって押圧する方向に回動する回動ピン３３Ｂである。この回動ピン３３Ｂは、保護素子４の本体部４Ａの裏面を押圧して、保護素子４の表面の出力端子３を基準面３２に押圧して定位置に保持する。回動ピン３３Ｂは、金型３０に回転できるように連結している回転軸３６と、この回転軸３６に中心から外に向かって伸びるように固定している押圧ピン３７とを備える。さらに、回動ピン３３Ｂは、金型３０の外側から回動できるように、金型３０の外側に駆動アーム３８を突出させている。駆動アーム３８は、一端を回転軸３６に連結して、他端をシリンダー３９等に連結している。回転軸３６は、回転できるが成形室３１の内面との間に隙間ができないように、金型３０に連結している。回転軸３６と成形室３１の内面との間に隙間ができると、注入される溶融樹脂がこの隙間に侵入して、バリとなるからである。この回動ピン３３Ｂは、シリンダー３９に回動されて、押圧ピン３７で保護素子４の本体部４Ａの裏面を押圧する。この回動ピン３３Ｂも、コアパック１０を成形室３１にセットするときに、邪魔にならないように、押圧ピン３７を成形室３１の内面に向かって回動させる。コアパック１０を成形室３１にセットした後、シリンダー３９で回動ピン３３Ｂを回動して、押圧ピン３７で保護素子４の本体部４Ａの裏面を押圧し、保護素子４の表面を基準面３２に押し付けて保護素子４を定位置に保持する。
【００２８】
さらに、図１０と図１１の可動ピン３３は、保護素子４の本体部４Ａの裏面を押圧するカム面４２を先端部に有するカムピン３３Ｃである。このカムピン３３Ｃは、成形室３１の内面に突出すると共に、成形室３１に突出した状態で軸を中心に回転して、カム面４２で保護素子４の本体部４Ａの表面を基準面３２に押圧する。図のカムピン３３Ｃは、先端部を軸方向に切欠して保護素子４の本体部４Ａの裏面に挿入する挿入凸部４１を形成しており、この挿入凸部４１の保護素子４と対向する面をカム面４２としている。カム面４２は、カムピン３３Ｃを軸を中心に回転させると、保護素子４の本体部４Ａの表面を基準面３２に押圧できる形状としている。図１１に示す挿入凸部４１は、断面形状を半円状としてカム面４２を平面としている。ただ、挿入凸部４１は、必ずしも半円形状とする必要はなく、保護素子４の本体部４Ａの裏面に挿入された状態で回転されて、カム面４２で保護素子４の本体部４Ａを金型３０の基準面３２に押圧できる全ての形状とすることができる。たとえば、挿入凸部は、カム面を曲面として保護素子の裏面をスムーズに押圧できる。
【００２９】
カムピン３３Ｃである可動ピン３３は、図１０に示すように、保護素子４の本体部４Ａの両面と平行な方向に成形室３１に突出されて、挿入凸部４１が保護素子４の本体部４Ａの裏面に挿入される。さらに、カムピン３３Ｃは、図１１に示すように、挿入凸部４１を保護素子４の本体部４Ａの裏面に位置させる状態で中心軸を中心に回転されて、カム面４２で保護素子４の本体部４Ａの裏面を押圧する。本体部４Ａの裏面が押圧される保護素子４は、表面の出力端子３が金型３０の基準面３２に押圧されて、定位置に仮り止めされる。この構造のカムピン３３Ｃは、回転することによって、厚い保護素子４から薄い保護素子４まで基準面３２に向かって押圧するが、厚い保護素子４と薄い保護素子４とでは回転する角度が異なる。すなわち、カムピン３３Ｃは、厚い保護素子４では小さく回転して基準面３２に向かって押圧し、薄い保護素子４では大きく回転して基準面に向かって押圧する。したがって、カム面４２は、最も厚い保護素子４から最も薄い保護素子４まで押圧できる形状としている。このカムピン３３Ｃも、好ましくは、上下に複数個を設けて、保護素子４の本体部４Ａの裏面の複数箇所をカム面４２で押圧する。図１０と図１１に示す金型３０は、上下に各２個のカムピン３３Ｃを設けており、保護素子４の本体部４Ａの裏面の４箇所を押圧している。複数のカムピン３３Ｃは、一緒に回転してカム面４２で保護素子４の本体部４Ａの裏面を同時に押圧する。このとき、保護素子４の両端部、図１１において左右に位置するカムピン３３Ｃは、互いに逆方向に回転させる。保護素子４が左右の一方向に強く押圧されて、左右にずれるのを防止するためである。このように、本体部４Ａの裏面の複数箇所が同時に押圧される保護素子４は、より確実に基準面３２に押し付けられて、定位置に保持される。このカムピン３３Ｃも、前述の直動ピン３３Ａと同じような機構で、コアパック１０を成形室３１にセットするときに、邪魔にならないように後退させる。
【００３０】
コアパックは、図示しないが、保護素子と電池との間、さらに出力リードの固定部と出力端子部との間にホルダーを配設することもできる。ホルダーは、樹脂成形部よりも硬いプラスチックを成形して製作される。このホルダーは、たとえば保護素子を嵌着して定位置に配設する形状に成形される。さらに、ホルダーは、位置決嵌着部を設けて、この位置決嵌着部を外部に表出するようにして樹脂成形部にインサートすることができる。この構造のパック電池は、硬質プラスチックのホルダーで位置決嵌着部を設けることができる。このため、位置決嵌着部をしっかりとした構造として、パック電池を正確に位置決めして電気機器に装着できる。位置決嵌着部は凹部とし、ここに電気機器に設けている嵌着凸部を入れて、パック電池を定位置に決められた姿勢で装着することができる。位置決嵌着部は、凸部とすることもできる。凸部の位置決嵌着部は、電気機器に設けている凹部に嵌入される。
【００３１】
ただし、コアパック１０の保護素子４を樹脂成形部１にインサートして固定するパック電池は、樹脂成形部１で保護素子４を正確な位置に固定するので、図３と図４に示すように、ホルダーのない構造として極めて簡単な構造にできる。
【００３２】
樹脂成形部１を成形する金型３０は、電池２と保護素子４と出力リード５を正確な位置に仮り止めする成形室３１を有する。コアパック１０は、成形室３１に仮り止めされる。成形室３１に仮り止めされたコアパック１０は、可動ピン３３が保護素子４の本体部４Ａと出力リード５の出力端子部５Ｂとを押圧して、保護素子４表面の出力端子３と出力リード５の出力端子部５Ｂとを基準面３２に押圧する状態で成形室３１の正確な位置に保持される。この状態で、成形室３１に溶融樹脂を注入して、保護素子４と出力リード５を正確な位置に固定する。
【００３３】
電池２は、リチウムイオン電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池等の充電できる二次電池である。図の電池２は、薄型電池で、外装缶２Ａの両側を湾曲面として、外装缶２Ａの四隅のコーナー部を面取りした形状としている。薄型電池にリチウムイオン電池を使用すると、パック電池全体の容量に対する充電容量を大きくできる特長がある。この電池２は、図１２に示すように、凸部電極２Ｂを設けている電極端面の平面部２Ｃに安全弁２５を設けている。図に示す電池２は、平面部２Ｃの中央部分に凸部電極２Ｂを設けて、一端部に安全弁２５を設けている。電池は、凸部電極に安全弁を内蔵させることもできる。安全弁２５は、電池２の内圧が設定圧力よりも高くなるときに開弁する。開弁した安全弁２５は、内部のガス等を排出して、外装缶２Ａの内圧上昇を停止する。
【００３４】
コアパック１０は、図３と図１２に示すように、安全弁２５の開口部に保護シート２６を固定している。保護シート２６は、両面接着テープ２７を介して電池端面の平面部２Ｃに接着される。保護シート２６は、図２に示すように、平面部２Ｃの外周よりもわずかに小さい。保護シート２６は、樹脂成形部１を成形する時に射出圧による安全弁２５への悪影響を防止する。さらに、保護シート２６を電池端面の平面部２Ｃに接着する両面接着テープ２７は、好ましくは、接着部分における凹凸を吸収できる充分な厚さのものを使用する。この両面接着テープ２７は、電池端面に密着して保護シート２６を確実に接着できると共に、安全弁２５を保護する働きもある。樹脂成形部１は、安全弁２５が開弁するときに、安全弁２５のガスを外部に排気する排気路８を成形して設けている。排気路８は、図１３に示すように、安全弁２５の開口部を樹脂成形部１の外部に連結する形状で設けられる。この構造のパック電池は、安全弁２５が開弁するとき、ガスをスムーズに外部に排気する。安全弁２５が開弁するとき、保護シート２６は剥離され、あるいはガスを透過させて排気する。
【００３５】
保護素子４と出力リード５と電池２は、樹脂成形部１との接着面にプライマー層を設けて、樹脂成形部１に強固に接着される。プライマー層は、樹脂成形部１を成形するときに樹脂成形部１を強力に接着する。とくに、金属ケースの電池表面と出力リード５を樹脂成形部１を強力に接着する。さらに、プライマー層は、保護素子４の本体部４Ａに塗布して、ここに樹脂成形部１をしっかりと接着することもできる。プライマー層は、樹脂成形部１を接着する面に塗布して設けられる。図のパック電池は、電池端面に樹脂成形部１を接着しているので、電池端面にプライマー層を設ける。さらに保護素子４と出力リード５にも樹脂成形部１を接着しているので、これ等の表面にもプライマー層を設ける。プライマー層は、未硬化では液状をしているプライマー液を霧状にスプレーし、あるいはこれを刷毛で塗布し、あるいはコアパック１０をプライマー液に浸漬して塗布することができる。プライマー層は、コアパック１０の状態で必要な部分に設けられ、あるいはコアパック１０として組み立てる前の電池２の表面に、さらに保護素子４や出力リード５に塗布して設けることができる。保護素子４の本体部４Ａに設けるプライマー層は、出力端子３等の電気接点を除く部分に塗布される。プライマー層が電気接点の接触不良の原因となるからである。プライマー層は、薄膜で充分な効果があるので、その膜厚を約１μｍとする。ただし、プライマー層は、膜厚を０．５〜５μｍとすることもできる。プライマー層は、樹脂成形部１を強力に接着する作用に加えて、電池表面を保護する働きもあるので、膜厚を厚くして保護作用をより向上できる。
【００３６】
樹脂成形部１はポリアミド樹脂で成形して、プライマー層をエポキシ樹脂系のプライマーとすることができる。樹脂成形部１のポリアミド樹脂は、樹脂内にある酸−アミド結合にプライマー層のエポキシ基を導入してプライマー層に化学結合される。このため、樹脂成形部１は、より強力にプライマー層に接着される。プライマー層を形成するプライマーは、エポキシ樹脂に代わって、あるいはエポキシ樹脂に加えて、変性エポキシ樹脂系プライマー、フェノール樹脂系プライマー、変性フェノール樹脂系プライマー、ポリビニルブチラール系プライマー、ポリビニルホルマール系プライマー等も使用できる。これ等のプライマーは、複数を混合して使用することもできる。これ等のプライマーは、ポリアミド樹脂の樹脂成形部１に化学結合すると共に、金属表面に水素結合あるいは化学結合して、樹脂成形部１を電池表面に強力に接着する。
【００３７】
樹脂成形部１を成形する合成樹脂は、ポリアミド樹脂である。ポリアミド樹脂にはエポキシ樹脂を添加することもできる。エポキシ樹脂を添加しているポリアミド樹脂は、ポリアミド樹脂のみのものに比較して接着力を強くできる。ポリアミド樹脂は、軟化温度が低く、しかも溶融時の粘度も低いので、他の熱可塑性合成樹脂に比較して、低温、低圧で成形できる。また、金型の成形室から速やかに脱型できる特長もある。低温、低圧で成形される樹脂成形部１は、成形に要する時間を短縮できると共に、樹脂成形時における熱や射出圧による保護素子４等への悪影響を低減できる特長がある。ただし、本発明のパック電池は、樹脂成形部１を成形する樹脂をポリアミド樹脂には特定しない。ポリアミド樹脂以外の樹脂、たとえばポリウレタン樹脂等も使用できる。さらに、樹脂成形部１にインサートされる保護素子４等の耐熱性が向上できるなら、ポリエチレン、アクリル、ポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用できる。
【００３８】
図のパック電池は、図２、図１２及び図１３に示すように、電池端面から電池２の外周表面まで延長しているラップ薄肉部１８を有する。このラップ薄肉部１８は、樹脂成形部１に一体的に成形されると共に、樹脂成形部１を成形するときに電池２の外周表面に接着される。金型３０の成形室３１に注入される溶融樹脂は、電池端面からラップ薄肉部１８を成形する部分まで注入されて、ラップ薄肉部１８を樹脂成形部１に一体的に成形する。ラップ薄肉部１８は、好ましくは電池２の外周表面の全周に設けられる。この樹脂成形部１は、外周表面の全周に設けているラップ薄肉部１８で最も剥離しないように電池２に連結される。ただ、ラップ薄肉部１８は、薄型電池の幅広面の外周表面にのみ設けることもできる。
【００３９】
ラップ薄肉部１８は、厚いとパック電池の外形を大きくし、薄いと充分な強度にできない。このため、ラップ薄肉部１８の肉厚は、好ましくは０．１〜０．３ｍｍ、さらに好ましくは０．１〜０．２ｍｍとする。この肉厚のラップ薄肉部１８は、薄型電池を内蔵するパック電池全体の厚さを実質的にはほとんど厚くしない。それは、薄型電池の使用時の「膨れ量」に吸収されるからである。薄型電池は、内圧が上昇するときに、中央部が多少は膨れて厚くなる性質がある。前述の肉厚のラップ薄肉部１８は、薄型電池の「膨れ量」よりも小さい。さらに、ラップ薄肉部１８は、電池端面から外周表面に延長して設けているが、この部分は膨れることがない。このため、薄型電池の中央が内圧上昇で膨れるとき、ラップ薄肉部１８を設けている部分のパック電池の厚さは、膨れた中央部分よりも薄くなる。このため、ラップ薄肉部１８を設けることで、薄型電池を内蔵するパック電池全体を厚さを実質的に増加させることはない。
【００４０】
ラップ薄肉部１８の幅（Ｗ1）は、広くして電池２との結合強度を大きくできる。ラップ薄肉部１８は、相当に幅を狭くしても、樹脂成形部１をしっかりと電池端面に接着できる。とくに、図に示すように、表面を表面被覆シート７でカバーしているパック電池は、表面被覆シート７でラップ薄肉部１８を電池表面に押圧して剥離しないようにできる。このため、ラップ薄肉部１８の幅（Ｗ1）を狭く、０．１〜２ｍｍ、好ましくは０．２〜１ｍｍ、たとえば０．５ｍｍと狭くして、樹脂成形部１をしっかりと電池２に連結できる。幅の狭いラップ薄肉部１８は、溶融状態の合成樹脂を確実に注入して規定の形状に成形できる。
【００４１】
表面被覆シート７は、加熱して収縮できる熱収縮チューブである。この表面被覆シート７は、樹脂成形部１のラップ薄肉部１８の表面に密着されて、樹脂成形部１を電池２にしっかりと連結する。さらに、表面被覆シート７で被覆しているパック電池は、ラップ薄肉部１８と電池２との間に剥離するものが侵入することがなく、このことによっても、ラップ薄肉部１８の剥離を阻止できる。ただ、表面被覆シートは、ラベルや粘着テープとすることもできる。ラベルや粘着テープである表面被覆シートは、樹脂成形部とラップ薄肉部の表面ないし電池の表面に貼付して、樹脂成形部を電池にしっかりと連結する。
【００４２】
図１２と図１３のパック電池は、樹脂成形部１の外周に段差１９を設け、低く成形している部分を表面被覆シート７で被覆している。この樹脂成形部１は、表面被覆シート７が樹脂成形部１から突出することがなく、樹脂成形部１と表面被覆シート７の表面をほぼ同一面にできる。
【００４３】
さらに、図２に示すパック電池は、樹脂成形部１を成形しているのと反対側の電池端面に、図において電池２の底面をプラスチック成形体２１でカバーしている。このプラスチック成形体２１は、樹脂成形部１よりも硬質のプラスチックで成形している。このプラスチック成形体２１は、電池端面の前面を被覆する底部２２と、電池端面から電池２の外周表面まで延長している第２のラップ薄肉部２３とを一体的に成形している。底部２２は、第２のラップ薄肉部２３よりも厚く成形すると共に、パック電池を電気機器から脱着するときにユーザーが爪先を入れる引掛凹部２４を設けている。
【００４４】
以上のパック電池は、以下のようにして製造される。
(1) 保護素子４のリード片４Ｂを電池の凸部電極２Ｂの端面に固定し、出力リード５の固定部５Ａを電池２の平面部２Ｃに固定して、保護素子４と出力リード５を電池２に連結してコアパック１０を製作する。ホルダーのあるコアパックは、保護素子と電池の間にホルダーを配設する。底にプラスチック成形体２１を連結するコアパック１０は、プラスチック成形体２１を接着して固定する。
【００４５】
(2) コアパック１０を、図３に示すように、金型３０の成形室３１にセットする。このとき、コアパック１０は、可動ピン３３が保護素子４の本体部４Ａを押圧して、保護素子４の表面の出力端子３を基準面３２に押圧すると共に、出力リード５の出力端子部５Ｂをも可動ピン３３で押圧して、出力端子部５Ｂを基準面３２に押圧する。可動ピン３３で金型３０の基準面３２に押圧される保護素子４と出力リード５は、成形室３１の正確な位置に仮り止めして保持される。成形室３１にコアパック１０をセットした後、金型３０を型締めする。型締めされた金型３０は、樹脂成形部１を成形するための成形室３１が形成される。
【００４６】
(3) 成形室３１に、加熱された溶融樹脂の注入を開始し、成形室３１に溶融樹脂を満たして、樹脂成形部１を成形する。溶融樹脂は、金型３０に開口された注液孔４０から注入される。注入された溶融樹脂は、ラップ薄肉部１８を成形する部分まで注入されて、樹脂成形部１と一体構造のラップ薄肉部１８を成形する。溶融樹脂の注入工程においては、可動ピン３３が保護素子４と出力リード５を基準面３２に押圧する状態で注入を開始して、最後まで溶融樹脂を注入することもできるが、可動ピン３３が保護素子４と出力リード５を基準面３２に押圧する状態で、溶融樹脂の注入を開始し、溶融樹脂の注入が完了する前に、保護素子４と出力リード５を押圧しない位置まで可動ピン３３を後退させることもできる。樹脂成形部１の注入が開始されて、成形室３１に溶融樹脂が注入されると、注入された溶融樹脂で保護素子４は定位置に保持される。したがって、その後は、可動ピン３３が保護素子４と出力リード５を基準面３２に押圧する押圧状態を解除して、溶融樹脂を注入して、保護素子４と出力リード５の位置ずれを防止しながら溶融樹脂の注入を完了できる。この方法で成形すると、可動ピン３３が保護素子４を押圧する位置にないので、可動ピン３３の跡型である凹部が樹脂成形部１にできるのを解消できる。
【００４７】
(4) 樹脂成形部１を硬化させた後、金型３０を開いて、樹脂成形部１にコアパック１０の一部をインサート成形しているパック電池を取り出す。
【００４８】
(5) その後、熱収縮チューブである筒状の表面被覆シート７にパック電池を入れ、熱収縮チューブを加熱して、パック電池の表面に密着させる。表面被覆シート７は、樹脂成形部１とプラスチック成形体２１に設けている段差１９にぴったりと密着されて、樹脂成形部１とプラスチック成形体２１とをしっかりと電池２に連結する。
【００４９】
以上にようにして製作された図２のパック電池は、保護素子４に固定している出力端子３を大きくしている。したがって、このパック電池は、保護素子４に固定している出力端子３に、電気機器に設けている正負の電源端子に加えて、パック電池を識別する識別端子を接触させることができる。このパック電池は、図１４に示す回路構成となるので、これが装着される電気機器は、識別端子と電源端子との電気抵抗が０Ωであると、正常なパック電池が装着されたと判定する。
【００５０】
【発明の効果】
本発明のパック電池とその製造方法は、簡単な構造で出力端子を樹脂成形部の定位置に固定できると共に、安価に多量生産できる特長がある。それは、本発明のパック電池とその製造方法が、電池をインサートして成形される樹脂成形部に、ケーシングを絶縁材とする保護素子をインサートすると共に、この保護素子の絶縁ケーシングの表面に出力端子を固定し、樹脂成形部にインサートして固定している保護素子を介して出力端子を樹脂成形部の定位置に固定しているからである。この構造のパック電池は、保護素子と電池を樹脂成形部にインサートして製造できることに加えて、出力端子を固定するための端子基板等をインサートする必要がなく、極めて簡単な構造で出力端子をしっかりと固定できる特長がある。さらに、保護素子と出力端子とを直列に接続する構造にあっては、保護素子と出力端子との接続を極めて短く、しかも簡単にできる特長がある。したがって、パック電池の内部抵抗を小さくして無駄な電力消費を少なくしながら、大電流で放電できる優れた電気特性も実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のパック電池の製造方法を示す斜視図
【図２】本発明の一実施例にかかるパック電池の分解斜視図
【図３】図２に示すパック電池のコアパックを金型に配設する状態を示す斜視図
【図４】図３に示す金型の断面斜視図
【図５】保護素子の平面図
【図６】図５に示す保護素子のＡ−Ａ線断面図
【図７】樹脂成形部を成形する金型の一例を示す断面図
【図８】樹脂成形部を成形する金型の他の一例を示す断面図
【図９】樹脂成形部を成形する金型の他の一例を示す断面図
【図１０】樹脂成形部を成形する金型の他の一例を示す断面図
【図１１】図１０に示す金型の水平断面図
【図１２】図２に示すパック電池の樹脂成形部の水平断面図
【図１３】図１２に示すパック電池の樹脂成形部のＡ−Ａ線断面図
【図１４】図２に示すパック電池の回路図
【符号の説明】
１…樹脂成形部
２…電池 ２Ａ…外装缶 ２Ｂ…凸部電極
２Ｃ…平面部
３…出力端子
４…保護素子 ４Ａ…本体部 ４Ｂ…リード片
５…出力リード ５Ａ…固定部 ５Ｂ…出力端子部
５Ｃ…連結部
６…寸法吸収隙間
７…表面被覆シート
８…排気路
１０…コアパック
１１…ケーシング
１２…可動接点 １２Ａ…接点金属
１３…温度変形金属
１４…固定接点
１５…中心孔
１６…凸部
１８…ラップ薄肉部
１９…段差
２１…プラスチック成形体
２２…底部
２３…第２のラップ薄肉部
２４…引掛凹部
２５…安全弁
２６…保護シート
２７…両面接着テープ
３０…金型
３１…成形室
３２…基準面
３３…可動ピン ３３Ａ…直動ピン ３３Ｂ…回動ピン
３３Ｃ…カムピン
３４…傾斜面
３５…山形凸条
３６…回転軸
３７…押圧ピン
３８…駆動アーム
３９…シリンダー
４０…注液孔
４１…挿入凸部
４２…カム面
９０…コアパック
９１…回路基板
９２…電池
９３…金型
９４…成形室
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池の一部または全体を樹脂成形部にインサートして製作してなるパック電池とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パック電池は、安価に多量生産できることが大切である。さらに、パック電池は、高い寸法精度も要求される。寸法精度は、特に出力端子の位置に高い精度が要求される。それは、電気機器に設けている装着部に正確にセットさせて、出力端子を接触不良が起こらないように電気機器の電源端子に接続するためである。現在、市販されているパック電池は、プラスチックで成形した外装ケースに、電池に必要なパーツを連結しているコアパックを入れた構造である。この構造のパック電池は、外装ケースを正確な寸法に成形して、パック電池の外形を規定の寸法にできる。ただ、この構造のパック電池は、外装ケースにコアパックを入れて組み立てるので、製造に手間がかかって安価に多量生産するのが難しい。
【０００３】
組立工程を極めて簡単にできるパック電池として、外装ケースを使用しないパック電池が開発されている。このパック電池は、外装ケースに相当する樹脂成形部を成形するときに、電池に必要な部品を連結しているコアパックの一部を樹脂成形部にインサートして製作される。この構造のパック電池は、電池に必要な部品を連結してコアパックとし、このコアパックを樹脂成形部を成形する金型の成形室に仮り止めし、成形室に溶融状態の合成樹脂を注入して製作される。このパック電池は、樹脂成形部を成形するときにコアパックを固定できるので、外装ケースを省略して能率よく製作できる。樹脂成形部は、パック電池の外装ケースの一部を形成すると共に、電池に連結している部品を固定する働きをする。したがって、樹脂成形部を成形するときにコアパックを固定できるので、安価に能率よく多量生産できる特長がある。この構造のパック電池は、たとえば特開2000-315483号公報に記載される。この公報のパック電池は、図１に示すように、外装ケースとなる樹脂成形部にコアパックをインサートして成形している。このパック電池は、回路基板９１等のパック電池を構成するパーツを電池９２に連結しているコアパック９０を金型９３の成形室９４に仮り止めし、成形室９４に溶融状態のプラスチックを注入してコアパック９０の一部を樹脂成形部に埋設する状態でインサートし、プラスチックを硬化させた後に脱型して製作される。このパック電池は、樹脂成形部とコアパックとを隙間のない一体構造に連結して多量生産できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この構造のパック電池は、リード線を介して出力端子をパック電池とは別に連結しているので、この部分の製作に手間がかかる欠点がある。また、この構造のパック電池は、リード線が断線する等の弊害もある。このため、たとえば携帯電話に使用されるパック電池等にあっては、リード線で出力端子を設ける構造はほとんど採用されない。出力端子を樹脂成形部にインサートして定位置に固定できる。ただ、出力端子となる金属板を金型の成形室の正確な位置に仮り止めして、樹脂成形部を成形するのは現実に非常に難しい。
【０００５】
本発明は、このように欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、簡単な構造で出力端子を樹脂成形部の定位置に固定できると共に、安価に多量生産できるパック電池とその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のパック電池は、電池２の一部ないし全体を樹脂成形部１にインサートして固定すると共に、出力端子３を外部に表出するように樹脂成形部１にインサートして固定している。パック電池は、樹脂成形部１に、電池２に電気接続されると共に、ケーシング１１の一部あるいは全体を絶縁材とする保護素子４をインサートしている。パック電池は、この保護素子４の絶縁ケーシング１１の表面に出力端子３を固定している。保護素子４は一対の端子を有しており、片方の端子をリード片４Ｂとし、他方の端子を出力端子３としており、リード片４Ｂを電池２の凸部電極２Ｂの端面に固定している。
【０００７】
保護素子４は、本体部４Ａと、この本体部４Ａに連結しているリード片４Ｂとで構成することができる。この保護素子４は、リード片４Ｂを電池２の凸部電極２Ｂの端面に固定して、本体部４Ａを凸部電極２Ｂのない平面部２Ｃと対向する位置に配置することができる。このパック電池は、本体部４Ａと電池端面の平面部２Ｃとの間に寸法吸収隙間６を設けて、この寸法吸収隙間６に樹脂成形部１を成形している樹脂を注入できる。さらに、保護素子４は、本体部４Ａの裏面側にリード片４Ｂを固定して、このリード片４Ｂを凸部電極２Ｂに固定し、本体部４Ａと電池端面の平面部２Ｃとの間に、凸部電極２Ｂの高さにほぼ等しい間隔の寸法吸収隙間６を設けることができる。
【０００８】
出力リード５は、電池端面の平面部２Ｃに固定される固定部５Ａと、出力端子３となる出力端子部５Ｂと、この出力端子部５Ｂと固定部５Ａとを平行に連結する連結部５Ｃとで構成することができる。この出力リード５は、固定部５Ａを電池２に固定して樹脂成形部１にインサートされて、出力端子部５Ｂの一部を樹脂成形部１の外部に表出することができる。
【０００９】
保護素子４は、絶縁材であるケーシング１１に出力端子３を固定すると共に、この出力端子３をケーシング１１の一部に併用して、出力端子３の表面をパック電池の外部に表出し、出力端子３の裏面をケーシング１１の内部で保護素子４の接点に使用することができる。
【００１０】
本発明の請求項６のパック電池の製造方法は、保護素子４の本体部４Ａに連結している可撓性のあるリード片４Ｂを電池端面の凸部電極２Ｂに固定して、表面側に出力端子３を固定している保護素子４の本体部４Ａを電池端面の平面部２Ｃと対向する位置に配設すると共に、固定部５Ａと出力端子部５Ｂの相対位置を変更できる可撓性を有する出力リード５の固定部５Ａを電池端面の平面部２Ｃに固定して電池のコアパック１０とする。さらに、このコアパック１０を金型３０の成形室３１に仮り止めして、コアパック１０を仮り止めしている成形室３１に溶融状態の合成樹脂を注入して、成形室３１で成形される樹脂成形部１でコアパック１０の保護素子４を定位置に固定する。さらに、この製造方法は、保護素子４の本体部４Ａの表面に設けている出力端子３を成形室３１の基準面３２に押し付けるように保護素子４を押圧すると共に、出力リード５の出力端子部５Ｂを基準面３２に押し付けるように出力端子部５Ｂを押圧して定位置に保持し、この状態で成形室３１に溶融樹脂の注入を開始して樹脂成形部１を成形する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池とその製造方法を例示するものであって、本発明はパック電池とその製造方法を以下のものに特定しない。
【００１２】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１３】
図２のパック電池は、電池端面に樹脂成形部１を成形している。この樹脂成形部１は、保護素子４をインサートして成形される。図のパック電池は、凸部電極２Ｂがある電極端面に樹脂成形部１を固定しているが、凸部電極のある電池端面とは反対側の電池端面に樹脂成形部を固定して、ここに保護素子をインサートすることもできる。また、薄型電池は、図示しないが、幅の狭い両側面に樹脂成形部を固定して、ここに保護素子をインサートすることもできる。凸部電極とは反対側に保護素子をインサートし、あるいは薄型電池の側面に保護素子をインサートして配設するパック電池は、保護素子のリード片４Ｂを薄型電池の側面に沿って絶縁しながら延長して凸部電極に接続する。
【００１４】
パック電池は、図３と図４の斜視図に示すように、電池のコアパック１０を金型３０の成形室３１に仮り止めし、成形室３１に溶融樹脂を注入して、保護素子４と出力リード５を含むコアパック１０の一部を樹脂成形部１にインサートして製作される。コアパック１０は、保護素子４と出力リード５を電池２に連結したものである。図３と図４に示すコアパック１０は、保護素子４と出力リード５を電池２に連結している。保護素子４と出力リード５とを連結しているコアパック１０は、最も簡単な構造で、安価に製造できる。ただし、本発明のパック電池は、図示しないが、保護素子と出力リードに加えて、プリント基板等を樹脂成形部にインサートする構造とすることもできる。
【００１５】
保護素子４は、電池が異常な状態になると電流を遮断して電池を安全に保護するもので、ブレーカ、ＰＴＣ、ヒューズのいずれかである。ブレーカは、温度や過電流を検出して電流を遮断する。ＰＴＣは、温度を検出して電流を実質的に遮断する。ヒューズは、過電流を検出して電流を遮断する。
【００１６】
これ等の保護素子４は、本体部４Ａにリード片４Ｂを連結している。保護素子４は、本体部４Ａのケーシング１１の一部あるいは全体を絶縁材とし、この絶縁ケーシング１１の表面に出力端子３を固定している。図５と図６に示す保護素子４は、出力端子３を固定している部分を除く部分を絶縁材であるプラスチックで成形している。プラスチックでケーシング１１を成形するときに、ケーシング１１の上面となる位置に出力端子３をインサートして固定している。出力端子３はケーシング１１を表裏に貫通して、表面と内面の両面に表出している。出力端子３の表面は、パック電池の樹脂成形部１から外部に表出される。出力端子３の内面はケーシング１１に内蔵している保護部品に接続される。図の保護素子４は、出力端子３をケーシング１１の表裏に表出させるので、出力端子３の部分を除くケーシング１１の一部を絶縁材であるプラスチックで成形している。ただし、ケーシングの全体を絶縁材であるプラスチックで成形して、ケーシングの表面に、出力端子を、接続あるいはインサート等の構造で固定することもできる。また、ケーシングは、出力端子を絶縁する部分のみをプラスチック等の絶縁材で成形して、その他の部分を金属で製作することもできる。
【００１７】
保護素子４は電池２と直列に接続されるので、一対の端子を必要とする。図の保護素子４は、片方の端子をリード片４Ｂとし、他方の端子を出力端子３としている。出力端子３は、本体部４Ａのケーシング１１の上面に固定され、リード片４Ｂは、本体部４Ａのケーシング１１から外部に突出して引き出される。図の保護素子４は、本体部４Ａの表面側に出力端子３を固定して、裏面側にリード片４Ｂを固定している。リード片４Ｂは、正確には本体部４Ａの裏面ではないが、裏面に近い側に固定している。したがって、本明細書において本体部４Ａの裏面側とは、本体部４Ａの裏面に近い部分を含む意味に使用する。本体部４Ａの裏面側に固定しているリード片４Ｂは、保護素子４の両面と平行に伸びて電池２の凸部電極２Ｂの端面に固定される。リード片４Ｂと凸部電極２Ｂはスポット溶接やレーザー溶接等の方法で溶接して固定される。この姿勢で電池２に連結される保護素子４は、本体部４Ａを電池端面の凸部電極２Ｂのない平面部２Ｃと対向する位置に配置する。このため、保護素子４の本体部４Ａと電池端面の平面部２Ｃとの間に、寸法吸収隙間６が設けられる。寸法吸収隙間６は、樹脂成形部１を成形するときにリード片４Ｂを変形させて間隔を調整する。寸法吸収隙間６の間隔を調整するために、リード片４Ｂは、金型３０の成形室３１に仮り止めするときに変形できる可撓性のある金属プレートで製作される。この構造は、寸法吸収隙間６で電池２の寸法誤差を吸収することができる。
【００１８】
図の保護素子４は、ブレーカである。ブレーカは、ケーシング１１に内蔵する保護部品として、可動接点１２と、温度で可動接点１２をオンオフに切り換える温度変形金属１３とを備える。可動接点１２は、弾性変形できる導電性の金属板で、一端を出力端子３に固定して、先端には接点金属１２Ａを固定している。可動接点１２は、ケーシング１１に固定しているリード片４Ｂの固定接点１４に先端の接点金属１２Ａを接触させてオン状態となり、リード片４Ｂから離れてオフに切り換えられる。温度変形金属１３は、熱膨張率が異なる複数の金属を積層したバイメタルやトリメタルである。温度変形金属１３は、温度が上昇すると変形して、オン位置にある可動接点１２をオフ位置に切り換える。図の可動接点１２と温度変形金属１３は、中心に中心孔１５を設けて、ここにケーシング１１に設けている凸部１６を入れて定位置に配置させている。
【００１９】
この図のブレーカは、温度変形金属１３が電池温度を検出して可動接点１２をオンオフに切り換える。図示しないが、ブレーカは、温度変形金属に電池の電流が流れる構造とし、あるいは電池と直列に加熱抵抗を接続して、加熱抵抗で温度変形金属を加熱する構造として、過電流を検出して電流を遮断することもできる。また、可動接点を温度変形金属とすることもできる。このブレーカは、可動接点が温度変形金属に併用されるので、内部構造を簡単にできる。
【００２０】
図の保護素子４はブレーカであるが、保護部品をＰＴＣ、ヒューズのいずれかとすることができる。ＰＴＣは、温度が設定温度よりも高くなると、電気抵抗が飛躍的に大きくなって電流を実質的に遮断する部品を、出力端子とリード片との間に接続する。ヒューズは、過電流で溶断される保護部品を出力端子とリード片に接続する。
【００２１】
出力リード５は、電池端面の平面部２Ｃに固定される固定部５Ａと、出力端子３となる出力端子部５Ｂと、この出力端子部５Ｂと固定部５Ａとを平行に連結する連結部５Ｃとからなる。この出力リード５は、金属プレートを折曲加工して製作される。出力リード５は、スポット溶接やレーザー溶接等の方法で固定部５Ａを平面部２Ｃに溶接して固定される。出力リード５は、固定部５Ａと出力端子部５Ｂとの相対位置を変更できる可撓性を有する。この出力リード５は、電池２の寸法誤差を吸収して、出力端子部５Ｂを正確な位置に配置できる。規定寸法よりも小さい電池に固定される出力リード５は、固定部５Ａと出力端子部５Ｂとの距離を離し、反対に規定寸法よりも大きい電池に固定される出力リード５は、固定部５Ａと出力端子部５Ｂとの距離を接近させて、出力端子部５Ｂを正確な位置に配置する。可撓性のある出力リード５は、たとえば連結部５Ｃの一部を細くし、あるいは連結部５Ｃにく字状に折曲している折曲部を設けて、固定部５Ａと出力端子部５Ｂの位置を変更できる。また、図に示すように、金属プレートをＺ字状に折曲加工し、あるいは図示しないが、コ字状に折曲加工している出力リード５は、連結部５Ｃと固定部５Ａとの境界の折曲角度と、連結部５Ｃと出力端子部５Ｂとの境界の折曲角度を変更して、固定部５Ａと出力端子部５Ｂとの相対位置を変更できる。出力リード５は、樹脂成形部１にインサートして固定されるときに、固定部５Ａと出力端子部５Ｂの相対位置が調整して固定される。すなわち、コアパック１０を金型３０の成形室３１に仮り止めする状態で、出力端子部５Ｂが正確な位置に配置されて、出力端子部５Ｂを正確な位置に固定する。
【００２２】
以上のコアパックは、金型３０の成形室３１に仮り止めするときに、保護素子４のリード片４Ｂと出力リード５とが変形して、電池２と出力端子３との相対位置を調整する。リード片４Ｂと出力リード５の変形量で、電池２の寸法誤差を修正しながら出力端子３を正確な位置に配置する。電池２は、製造工程において長さに相当な寸法誤差ができる。電池２の長さ方向の寸法誤差は、保護素子４と電池端面との寸法吸収隙間６を変化させ、さらに、出力リード５の固定部５Ａと出力端子部５Ｂの相対位置を変化させて吸収できる。規格寸法よりも長い電池を内蔵するパック電池は、保護素子４の本体部４Ａを電池端面の平面部２Ｃに接近させて寸法吸収隙間６を小さくすると共に、出力リード５の固定部５Ａと出力端子部５Ｂの距離も短くする。規格寸法よりも短い電池を内蔵するパック電池は、寸法吸収隙間６を大きくすると共に、出力リード５の固定部５Ａと出力端子部５Ｂとを離す。以上のようにして、パック電池の外形寸法を規定寸法とすると共に、出力端子３を正確な位置に配置する。
【００２３】
以上の構造のコアパック１０は、保護素子４と出力リード５を以下に記述する可動ピンで金型の基準面に押圧して、定位置に保持される。
【００２４】
図７〜図１１は、保護素子４を金型３０の基準面３２に押圧する可動ピン３３を有する金型３０を示す。これ等の金型３０は、成形室３１に可動ピン３３を突出させて保護素子４の本体部４Ａを成形室３１の基準面３２に押圧し、可動ピン３３が保護素子４の本体部４Ａを基準面３２に押圧して定位置に保持する状態で、成形室３１に溶融樹脂の注入を開始して、樹脂成形部１を成形する。
【００２５】
図７の金型３０の可動ピン３３は、成形室３１の内部に、保護素子４の本体部４Ａの両面と平行な方向に弾性的に突出する直動ピン３３Ａである。この直動ピン３３Ａは、先端を傾斜面３４として、傾斜面３４で保護素子４の本体部４Ａを金型３０の基準面３２に押圧する。傾斜面３４は、直動ピン３３Ａを保護素子４の本体部４Ａに向かって軸方向に移動させるとき、保護素子４の本体部４Ａの表面を金型３０の基準面３２に押圧できる方向に傾斜している。保護素子４は、本体部４Ａの表面を金型３０の基準面３２に押圧して、定位置に仮り止めされる。表面を基準面３２に押圧するために、直動ピン３３Ａの傾斜面３４は、保護素子４の本体部４Ａの裏面、正確には保護素子４の本体部４Ａの裏面と側面とのコーナーを押圧する。傾斜面３４で押圧される保護素子４の本体部４Ａは、表面と直交する方向の垂直分力で基準面３２に押圧される。すなわち、直動ピン３３Ａが成形室３１に押し出されると、保護素子４の本体部４Ａのコーナーが傾斜面３４を摺動して、表面を金型３０の基準面３２に押圧する。直動ピン３３Ａの傾斜面３４は、図の実線で示す最も厚い保護素子４から、図の鎖線で示す最も薄い保護素子４まで押圧できる長さを有する。直動ピン３３Ａは、保護素子４の本体部４Ａを、図において上下両側から弾性的に押圧して、表面を基準面３２に押し付ける。直動ピン３３Ａは、好ましくは、上下に複数個を設けて、保護素子４の本体部４Ａの複数箇所を上下両側から押圧する。このように、複数箇所が直動ピン３３Ａで押圧される保護素子４は、より確実に基準面３２に押し付けられて、定位置に保持される。さらに、直動ピン３３Ａは、弾性的に保護素子４を押圧するために、外部で弾性体（図示せず）に連結している。さらに、直動ピン３３Ａは、コアパック１０を成形室３１にセットするときに後退する。直動ピン３３Ａがコアパック１０のセットの邪魔にならないようにするためである。直動ピン３３Ａを後退させるために、直動ピン３３Ａは弾性体を介して、金型３０の外部でシリンダーや後退機構等（図示せず）に連結される。シリンダー（図示せず）は、空気シリンダーとして、直動ピン３３Ａを弾性的に押し出すことができる。
【００２６】
図８の可動ピン３３も、保護素子４の本体部４Ａに向かって成形室３１に突出する直動ピン３３Ａである。この直動ピン３３Ａは、保護素子４の表面と平行な方向に成形室３１に弾性的に突出されて、出力端子３が基準面３２に当接するように、保護素子４の本体部４Ａを裏面から押圧する。この直動ピン３３Ａは、保護素子４の本体部４Ａの裏面を押圧する面に、先端縁が直動方向に伸びている山形凸条３５を設けている。この山形凸条３５が保護素子４の本体部４Ａの裏面を押圧して、保護素子４の表面に設けている出力端子３を基準面３２に保持する。この直動ピン３３Ａは、保護素子４の本体部４Ａの裏面に沿って、裏面と平行に突出して、山形凸条３５で保護素子４の本体部４Ａの裏面を押圧する。山形凸条３５は、図の実線で示す最も厚い保護素子４から図の鎖線で示す最も薄い保護素子４まで裏面を押圧する。山形凸条３５は、成形室３１の同じ位置に突出して、薄い保護素子４から厚い保護素子４まで押圧するが、厚い保護素子４は、深く食い込んで基準面３２に向かって押圧し、浅い保護素子４は浅く食い込んで基準面に向かって押圧する。すなわち、山形凸条３５は、保護素子４の本体部４Ａの裏面に食い込んで基準面３２に向かって押圧するが、厚い保護素子４と薄い保護素子４では、食い込む深さが異なる。この構造の可動ピン３３は、簡単な構造で、山形凸条３５を保護素子４の本体部４Ａの裏面に食い込ませて、表面の出力端子３を基準面３２にしっかりと押圧して定位置に保持できる。この直動ピン３３Ａも、好ましくは、上下に複数個を設けて、保護素子４の複数箇所を上下両側から押圧して保護素子４の本体部４Ａを、より確実に基準面３２に押し付けて定位置に保持できる。この直動ピン３３Ａも、傾斜面３４のある直動ピン３３Ａと同じような機構で、コアパック１０を成形室３１にセットするとき後退させる。コアパック１０をセットするときに邪魔にならないようにするためである。
【００２７】
さらに、図９の可動ピン３３は、成形室３１の内面に突出して、保護素子４の本体部４Ａの裏面を基準面３２に向かって押圧する方向に回動する回動ピン３３Ｂである。この回動ピン３３Ｂは、保護素子４の本体部４Ａの裏面を押圧して、保護素子４の表面の出力端子３を基準面３２に押圧して定位置に保持する。回動ピン３３Ｂは、金型３０に回転できるように連結している回転軸３６と、この回転軸３６に中心から外に向かって伸びるように固定している押圧ピン３７とを備える。さらに、回動ピン３３Ｂは、金型３０の外側から回動できるように、金型３０の外側に駆動アーム３８を突出させている。駆動アーム３８は、一端を回転軸３６に連結して、他端をシリンダー３９等に連結している。回転軸３６は、回転できるが成形室３１の内面との間に隙間ができないように、金型３０に連結している。回転軸３６と成形室３１の内面との間に隙間ができると、注入される溶融樹脂がこの隙間に侵入して、バリとなるからである。この回動ピン３３Ｂは、シリンダー３９に回動されて、押圧ピン３７で保護素子４の本体部４Ａの裏面を押圧する。この回動ピン３３Ｂも、コアパック１０を成形室３１にセットするときに、邪魔にならないように、押圧ピン３７を成形室３１の内面に向かって回動させる。コアパック１０を成形室３１にセットした後、シリンダー３９で回動ピン３３Ｂを回動して、押圧ピン３７で保護素子４の本体部４Ａの裏面を押圧し、保護素子４の表面を基準面３２に押し付けて保護素子４を定位置に保持する。
【００２８】
さらに、図１０と図１１の可動ピン３３は、保護素子４の本体部４Ａの裏面を押圧するカム面４２を先端部に有するカムピン３３Ｃである。このカムピン３３Ｃは、成形室３１の内面に突出すると共に、成形室３１に突出した状態で軸を中心に回転して、カム面４２で保護素子４の本体部４Ａの表面を基準面３２に押圧する。図のカムピン３３Ｃは、先端部を軸方向に切欠して保護素子４の本体部４Ａの裏面に挿入する挿入凸部４１を形成しており、この挿入凸部４１の保護素子４と対向する面をカム面４２としている。カム面４２は、カムピン３３Ｃを軸を中心に回転させると、保護素子４の本体部４Ａの表面を基準面３２に押圧できる形状としている。図１１に示す挿入凸部４１は、断面形状を半円状としてカム面４２を平面としている。ただ、挿入凸部４１は、必ずしも半円形状とする必要はなく、保護素子４の本体部４Ａの裏面に挿入された状態で回転されて、カム面４２で保護素子４の本体部４Ａを金型３０の基準面３２に押圧できる全ての形状とすることができる。たとえば、挿入凸部は、カム面を曲面として保護素子の裏面をスムーズに押圧できる。
【００２９】
カムピン３３Ｃである可動ピン３３は、図１０に示すように、保護素子４の本体部４Ａの両面と平行な方向に成形室３１に突出されて、挿入凸部４１が保護素子４の本体部４Ａの裏面に挿入される。さらに、カムピン３３Ｃは、図１１に示すように、挿入凸部４１を保護素子４の本体部４Ａの裏面に位置させる状態で中心軸を中心に回転されて、カム面４２で保護素子４の本体部４Ａの裏面を押圧する。本体部４Ａの裏面が押圧される保護素子４は、表面の出力端子３が金型３０の基準面３２に押圧されて、定位置に仮り止めされる。この構造のカムピン３３Ｃは、回転することによって、厚い保護素子４から薄い保護素子４まで基準面３２に向かって押圧するが、厚い保護素子４と薄い保護素子４とでは回転する角度が異なる。すなわち、カムピン３３Ｃは、厚い保護素子４では小さく回転して基準面３２に向かって押圧し、薄い保護素子４では大きく回転して基準面に向かって押圧する。したがって、カム面４２は、最も厚い保護素子４から最も薄い保護素子４まで押圧できる形状としている。このカムピン３３Ｃも、好ましくは、上下に複数個を設けて、保護素子４の本体部４Ａの裏面の複数箇所をカム面４２で押圧する。図１０と図１１に示す金型３０は、上下に各２個のカムピン３３Ｃを設けており、保護素子４の本体部４Ａの裏面の４箇所を押圧している。複数のカムピン３３Ｃは、一緒に回転してカム面４２で保護素子４の本体部４Ａの裏面を同時に押圧する。このとき、保護素子４の両端部、図１１において左右に位置するカムピン３３Ｃは、互いに逆方向に回転させる。保護素子４が左右の一方向に強く押圧されて、左右にずれるのを防止するためである。このように、本体部４Ａの裏面の複数箇所が同時に押圧される保護素子４は、より確実に基準面３２に押し付けられて、定位置に保持される。このカムピン３３Ｃも、前述の直動ピン３３Ａと同じような機構で、コアパック１０を成形室３１にセットするときに、邪魔にならないように後退させる。
【００３０】
コアパックは、図示しないが、保護素子と電池との間、さらに出力リードの固定部と出力端子部との間にホルダーを配設することもできる。ホルダーは、樹脂成形部よりも硬いプラスチックを成形して製作される。このホルダーは、たとえば保護素子を嵌着して定位置に配設する形状に成形される。さらに、ホルダーは、位置決嵌着部を設けて、この位置決嵌着部を外部に表出するようにして樹脂成形部にインサートすることができる。この構造のパック電池は、硬質プラスチックのホルダーで位置決嵌着部を設けることができる。このため、位置決嵌着部をしっかりとした構造として、パック電池を正確に位置決めして電気機器に装着できる。位置決嵌着部は凹部とし、ここに電気機器に設けている嵌着凸部を入れて、パック電池を定位置に決められた姿勢で装着することができる。位置決嵌着部は、凸部とすることもできる。凸部の位置決嵌着部は、電気機器に設けている凹部に嵌入される。
【００３１】
ただし、コアパック１０の保護素子４を樹脂成形部１にインサートして固定するパック電池は、樹脂成形部１で保護素子４を正確な位置に固定するので、図３と図４に示すように、ホルダーのない構造として極めて簡単な構造にできる。
【００３２】
樹脂成形部１を成形する金型３０は、電池２と保護素子４と出力リード５を正確な位置に仮り止めする成形室３１を有する。コアパック１０は、成形室３１に仮り止めされる。成形室３１に仮り止めされたコアパック１０は、可動ピン３３が保護素子４の本体部４Ａと出力リード５の出力端子部５Ｂとを押圧して、保護素子４表面の出力端子３と出力リード５の出力端子部５Ｂとを基準面３２に押圧する状態で成形室３１の正確な位置に保持される。この状態で、成形室３１に溶融樹脂を注入して、保護素子４と出力リード５を正確な位置に固定する。
【００３３】
電池２は、リチウムイオン電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池等の充電できる二次電池である。図の電池２は、薄型電池で、外装缶２Ａの両側を湾曲面として、外装缶２Ａの四隅のコーナー部を面取りした形状としている。薄型電池にリチウムイオン電池を使用すると、パック電池全体の容量に対する充電容量を大きくできる特長がある。この電池２は、図１２に示すように、凸部電極２Ｂを設けている電極端面の平面部２Ｃに安全弁２５を設けている。図に示す電池２は、平面部２Ｃの中央部分に凸部電極２Ｂを設けて、一端部に安全弁２５を設けている。電池は、凸部電極に安全弁を内蔵させることもできる。安全弁２５は、電池２の内圧が設定圧力よりも高くなるときに開弁する。開弁した安全弁２５は、内部のガス等を排出して、外装缶２Ａの内圧上昇を停止する。
【００３４】
コアパック１０は、図３と図１２に示すように、安全弁２５の開口部に保護シート２６を固定している。保護シート２６は、両面接着テープ２７を介して電池端面の平面部２Ｃに接着される。保護シート２６は、図２に示すように、平面部２Ｃの外周よりもわずかに小さい。保護シート２６は、樹脂成形部１を成形する時に射出圧による安全弁２５への悪影響を防止する。さらに、保護シート２６を電池端面の平面部２Ｃに接着する両面接着テープ２７は、好ましくは、接着部分における凹凸を吸収できる充分な厚さのものを使用する。この両面接着テープ２７は、電池端面に密着して保護シート２６を確実に接着できると共に、安全弁２５を保護する働きもある。樹脂成形部１は、安全弁２５が開弁するときに、安全弁２５のガスを外部に排気する排気路８を成形して設けている。排気路８は、図１３に示すように、安全弁２５の開口部を樹脂成形部１の外部に連結する形状で設けられる。この構造のパック電池は、安全弁２５が開弁するとき、ガスをスムーズに外部に排気する。安全弁２５が開弁するとき、保護シート２６は剥離され、あるいはガスを透過させて排気する。
【００３５】
保護素子４と出力リード５と電池２は、樹脂成形部１との接着面にプライマー層を設けて、樹脂成形部１に強固に接着される。プライマー層は、樹脂成形部１を成形するときに樹脂成形部１を強力に接着する。とくに、金属ケースの電池表面と出力リード５を樹脂成形部１を強力に接着する。さらに、プライマー層は、保護素子４の本体部４Ａに塗布して、ここに樹脂成形部１をしっかりと接着することもできる。プライマー層は、樹脂成形部１を接着する面に塗布して設けられる。図のパック電池は、電池端面に樹脂成形部１を接着しているので、電池端面にプライマー層を設ける。さらに保護素子４と出力リード５にも樹脂成形部１を接着しているので、これ等の表面にもプライマー層を設ける。プライマー層は、未硬化では液状をしているプライマー液を霧状にスプレーし、あるいはこれを刷毛で塗布し、あるいはコアパック１０をプライマー液に浸漬して塗布することができる。プライマー層は、コアパック１０の状態で必要な部分に設けられ、あるいはコアパック１０として組み立てる前の電池２の表面に、さらに保護素子４や出力リード５に塗布して設けることができる。保護素子４の本体部４Ａに設けるプライマー層は、出力端子３等の電気接点を除く部分に塗布される。プライマー層が電気接点の接触不良の原因となるからである。プライマー層は、薄膜で充分な効果があるので、その膜厚を約１μｍとする。ただし、プライマー層は、膜厚を０．５〜５μｍとすることもできる。プライマー層は、樹脂成形部１を強力に接着する作用に加えて、電池表面を保護する働きもあるので、膜厚を厚くして保護作用をより向上できる。
【００３６】
樹脂成形部１はポリアミド樹脂で成形して、プライマー層をエポキシ樹脂系のプライマーとすることができる。樹脂成形部１のポリアミド樹脂は、樹脂内にある酸−アミド結合にプライマー層のエポキシ基を導入してプライマー層に化学結合される。このため、樹脂成形部１は、より強力にプライマー層に接着される。プライマー層を形成するプライマーは、エポキシ樹脂に代わって、あるいはエポキシ樹脂に加えて、変性エポキシ樹脂系プライマー、フェノール樹脂系プライマー、変性フェノール樹脂系プライマー、ポリビニルブチラール系プライマー、ポリビニルホルマール系プライマー等も使用できる。これ等のプライマーは、複数を混合して使用することもできる。これ等のプライマーは、ポリアミド樹脂の樹脂成形部１に化学結合すると共に、金属表面に水素結合あるいは化学結合して、樹脂成形部１を電池表面に強力に接着する。
【００３７】
樹脂成形部１を成形する合成樹脂は、ポリアミド樹脂である。ポリアミド樹脂にはエポキシ樹脂を添加することもできる。エポキシ樹脂を添加しているポリアミド樹脂は、ポリアミド樹脂のみのものに比較して接着力を強くできる。ポリアミド樹脂は、軟化温度が低く、しかも溶融時の粘度も低いので、他の熱可塑性合成樹脂に比較して、低温、低圧で成形できる。また、金型の成形室から速やかに脱型できる特長もある。低温、低圧で成形される樹脂成形部１は、成形に要する時間を短縮できると共に、樹脂成形時における熱や射出圧による保護素子４等への悪影響を低減できる特長がある。ただし、本発明のパック電池は、樹脂成形部１を成形する樹脂をポリアミド樹脂には特定しない。ポリアミド樹脂以外の樹脂、たとえばポリウレタン樹脂等も使用できる。さらに、樹脂成形部１にインサートされる保護素子４等の耐熱性が向上できるなら、ポリエチレン、アクリル、ポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用できる。
【００３８】
図のパック電池は、図２、図１２及び図１３に示すように、電池端面から電池２の外周表面まで延長しているラップ薄肉部１８を有する。このラップ薄肉部１８は、樹脂成形部１に一体的に成形されると共に、樹脂成形部１を成形するときに電池２の外周表面に接着される。金型３０の成形室３１に注入される溶融樹脂は、電池端面からラップ薄肉部１８を成形する部分まで注入されて、ラップ薄肉部１８を樹脂成形部１に一体的に成形する。ラップ薄肉部１８は、好ましくは電池２の外周表面の全周に設けられる。この樹脂成形部１は、外周表面の全周に設けているラップ薄肉部１８で最も剥離しないように電池２に連結される。ただ、ラップ薄肉部１８は、薄型電池の幅広面の外周表面にのみ設けることもできる。
【００３９】
ラップ薄肉部１８は、厚いとパック電池の外形を大きくし、薄いと充分な強度にできない。このため、ラップ薄肉部１８の肉厚は、好ましくは０．１〜０．３ｍｍ、さらに好ましくは０．１〜０．２ｍｍとする。この肉厚のラップ薄肉部１８は、薄型電池を内蔵するパック電池全体の厚さを実質的にはほとんど厚くしない。それは、薄型電池の使用時の「膨れ量」に吸収されるからである。薄型電池は、内圧が上昇するときに、中央部が多少は膨れて厚くなる性質がある。前述の肉厚のラップ薄肉部１８は、薄型電池の「膨れ量」よりも小さい。さらに、ラップ薄肉部１８は、電池端面から外周表面に延長して設けているが、この部分は膨れることがない。このため、薄型電池の中央が内圧上昇で膨れるとき、ラップ薄肉部１８を設けている部分のパック電池の厚さは、膨れた中央部分よりも薄くなる。このため、ラップ薄肉部１８を設けることで、薄型電池を内蔵するパック電池全体を厚さを実質的に増加させることはない。
【００４０】
ラップ薄肉部１８の幅（Ｗ1）は、広くして電池２との結合強度を大きくできる。ラップ薄肉部１８は、相当に幅を狭くしても、樹脂成形部１をしっかりと電池端面に接着できる。とくに、図に示すように、表面を表面被覆シート７でカバーしているパック電池は、表面被覆シート７でラップ薄肉部１８を電池表面に押圧して剥離しないようにできる。このため、ラップ薄肉部１８の幅（Ｗ1）を狭く、０．１〜２ｍｍ、好ましくは０．２〜１ｍｍ、たとえば０．５ｍｍと狭くして、樹脂成形部１をしっかりと電池２に連結できる。幅の狭いラップ薄肉部１８は、溶融状態の合成樹脂を確実に注入して規定の形状に成形できる。
【００４１】
表面被覆シート７は、加熱して収縮できる熱収縮チューブである。この表面被覆シート７は、樹脂成形部１のラップ薄肉部１８の表面に密着されて、樹脂成形部１を電池２にしっかりと連結する。さらに、表面被覆シート７で被覆しているパック電池は、ラップ薄肉部１８と電池２との間に剥離するものが侵入することがなく、このことによっても、ラップ薄肉部１８の剥離を阻止できる。ただ、表面被覆シートは、ラベルや粘着テープとすることもできる。ラベルや粘着テープである表面被覆シートは、樹脂成形部とラップ薄肉部の表面ないし電池の表面に貼付して、樹脂成形部を電池にしっかりと連結する。
【００４２】
図１２と図１３のパック電池は、樹脂成形部１の外周に段差１９を設け、低く成形している部分を表面被覆シート７で被覆している。この樹脂成形部１は、表面被覆シート７が樹脂成形部１から突出することがなく、樹脂成形部１と表面被覆シート７の表面をほぼ同一面にできる。
【００４３】
さらに、図２に示すパック電池は、樹脂成形部１を成形しているのと反対側の電池端面に、図において電池２の底面をプラスチック成形体２１でカバーしている。このプラスチック成形体２１は、樹脂成形部１よりも硬質のプラスチックで成形している。このプラスチック成形体２１は、電池端面の前面を被覆する底部２２と、電池端面から電池２の外周表面まで延長している第２のラップ薄肉部２３とを一体的に成形している。底部２２は、第２のラップ薄肉部２３よりも厚く成形すると共に、パック電池を電気機器から脱着するときにユーザーが爪先を入れる引掛凹部２４を設けている。
【００４４】
以上のパック電池は、以下のようにして製造される。
(1) 保護素子４のリード片４Ｂを電池の凸部電極２Ｂの端面に固定し、出力リード５の固定部５Ａを電池２の平面部２Ｃに固定して、保護素子４と出力リード５を電池２に連結してコアパック１０を製作する。ホルダーのあるコアパックは、保護素子と電池の間にホルダーを配設する。底にプラスチック成形体２１を連結するコアパック１０は、プラスチック成形体２１を接着して固定する。
【００４５】
(2) コアパック１０を、図３に示すように、金型３０の成形室３１にセットする。このとき、コアパック１０は、可動ピン３３が保護素子４の本体部４Ａを押圧して、保護素子４の表面の出力端子３を基準面３２に押圧すると共に、出力リード５の出力端子部５Ｂをも可動ピン３３で押圧して、出力端子部５Ｂを基準面３２に押圧する。可動ピン３３で金型３０の基準面３２に押圧される保護素子４と出力リード５は、成形室３１の正確な位置に仮り止めして保持される。成形室３１にコアパック１０をセットした後、金型３０を型締めする。型締めされた金型３０は、樹脂成形部１を成形するための成形室３１が形成される。
【００４６】
(3) 成形室３１に、加熱された溶融樹脂の注入を開始し、成形室３１に溶融樹脂を満たして、樹脂成形部１を成形する。溶融樹脂は、金型３０に開口された注液孔４０から注入される。注入された溶融樹脂は、ラップ薄肉部１８を成形する部分まで注入されて、樹脂成形部１と一体構造のラップ薄肉部１８を成形する。溶融樹脂の注入工程においては、可動ピン３３が保護素子４と出力リード５を基準面３２に押圧する状態で注入を開始して、最後まで溶融樹脂を注入することもできるが、可動ピン３３が保護素子４と出力リード５を基準面３２に押圧する状態で、溶融樹脂の注入を開始し、溶融樹脂の注入が完了する前に、保護素子４と出力リード５を押圧しない位置まで可動ピン３３を後退させることもできる。樹脂成形部１の注入が開始されて、成形室３１に溶融樹脂が注入されると、注入された溶融樹脂で保護素子４は定位置に保持される。したがって、その後は、可動ピン３３が保護素子４と出力リード５を基準面３２に押圧する押圧状態を解除して、溶融樹脂を注入して、保護素子４と出力リード５の位置ずれを防止しながら溶融樹脂の注入を完了できる。この方法で成形すると、可動ピン３３が保護素子４を押圧する位置にないので、可動ピン３３の跡型である凹部が樹脂成形部１にできるのを解消できる。
【００４７】
(4) 樹脂成形部１を硬化させた後、金型３０を開いて、樹脂成形部１にコアパック１０の一部をインサート成形しているパック電池を取り出す。
【００４８】
(5) その後、熱収縮チューブである筒状の表面被覆シート７にパック電池を入れ、熱収縮チューブを加熱して、パック電池の表面に密着させる。表面被覆シート７は、樹脂成形部１とプラスチック成形体２１に設けている段差１９にぴったりと密着されて、樹脂成形部１とプラスチック成形体２１とをしっかりと電池２に連結する。
【００４９】
以上にようにして製作された図２のパック電池は、保護素子４に固定している出力端子３を大きくしている。したがって、このパック電池は、保護素子４に固定している出力端子３に、電気機器に設けている正負の電源端子に加えて、パック電池を識別する識別端子を接触させることができる。このパック電池は、図１４に示す回路構成となるので、これが装着される電気機器は、識別端子と電源端子との電気抵抗が０Ωであると、正常なパック電池が装着されたと判定する。
【００５０】
【発明の効果】
本発明のパック電池とその製造方法は、簡単な構造で出力端子を樹脂成形部の定位置に固定できると共に、安価に多量生産できる特長がある。それは、本発明のパック電池とその製造方法が、電池をインサートして成形される樹脂成形部に、ケーシングを絶縁材とする保護素子をインサートすると共に、この保護素子の絶縁ケーシングの表面に出力端子を固定し、樹脂成形部にインサートして固定している保護素子を介して出力端子を樹脂成形部の定位置に固定しているからである。この構造のパック電池は、保護素子と電池を樹脂成形部にインサートして製造できることに加えて、出力端子を固定するための端子基板等をインサートする必要がなく、極めて簡単な構造で出力端子をしっかりと固定できる特長がある。さらに、保護素子と出力端子とを直列に接続する構造にあっては、保護素子と出力端子との接続を極めて短く、しかも簡単にできる特長がある。したがって、パック電池の内部抵抗を小さくして無駄な電力消費を少なくしながら、大電流で放電できる優れた電気特性も実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のパック電池の製造方法を示す斜視図
【図２】本発明の一実施例にかかるパック電池の分解斜視図
【図３】図２に示すパック電池のコアパックを金型に配設する状態を示す斜視図
【図４】図３に示す金型の断面斜視図
【図５】保護素子の平面図
【図６】図５に示す保護素子のＡ−Ａ線断面図
【図７】樹脂成形部を成形する金型の一例を示す断面図
【図８】樹脂成形部を成形する金型の他の一例を示す断面図
【図９】樹脂成形部を成形する金型の他の一例を示す断面図
【図１０】樹脂成形部を成形する金型の他の一例を示す断面図
【図１１】図１０に示す金型の水平断面図
【図１２】図２に示すパック電池の樹脂成形部の水平断面図
【図１３】図１２に示すパック電池の樹脂成形部のＡ−Ａ線断面図
【図１４】図２に示すパック電池の回路図
【符号の説明】
１…樹脂成形部
２…電池 ２Ａ…外装缶 ２Ｂ…凸部電極
２Ｃ…平面部
３…出力端子
４…保護素子 ４Ａ…本体部 ４Ｂ…リード片
５…出力リード ５Ａ…固定部 ５Ｂ…出力端子部
５Ｃ…連結部
６…寸法吸収隙間
７…表面被覆シート
８…排気路
１０…コアパック
１１…ケーシング
１２…可動接点 １２Ａ…接点金属
１３…温度変形金属
１４…固定接点
１５…中心孔
１６…凸部
１８…ラップ薄肉部
１９…段差
２１…プラスチック成形体
２２…底部
２３…第２のラップ薄肉部
２４…引掛凹部
２５…安全弁
２６…保護シート
２７…両面接着テープ
３０…金型
３１…成形室
３２…基準面
３３…可動ピン ３３Ａ…直動ピン ３３Ｂ…回動ピン
３３Ｃ…カムピン
３４…傾斜面
３５…山形凸条
３６…回転軸
３７…押圧ピン
３８…駆動アーム
３９…シリンダー
４０…注液孔
４１…挿入凸部
４２…カム面
９０…コアパック
９１…回路基板
９２…電池
９３…金型
９４…成形室
Claims (6)
- 電池(2)の一部ないし全体を樹脂成形部(1)にインサートして固定すると共に、出力端子(3)を外部に表出するように樹脂成形部(1)にインサートして固定しているパック電池であって、
樹脂成形部(1)に、電池(2)に電気接続されると共に、ケーシング(11)の一部あるいは全体を絶縁材とする保護素子(4)がインサートされており、この保護素子(4)の絶縁ケーシング(11)の表面に出力端子(3)が固定され、保護素子 (4) は一対の端子を有しており、片方の端子をリード片 (4B) とし、他方の端子を出力端子 (3) としており、リード片 (4B) が電池 (2) の凸部電極 (2B) の端面に固定されているパック電池。 - 保護素子(4)が、本体部(4A) を有し、リード片(4B)を電池(2)の凸部電極(2B)の端面に固定して、本体部(4A)を凸部電極(2B)のない平面部(2C)と対向する位置に配置して、本体部(4A)と電池端面の平面部(2C)との間に寸法吸収隙間(6)を設けており、この寸法吸収隙間(6)には樹脂成形部(1)を成形している樹脂を注入している請求項１に記載されるパック電池。
- 保護素子(4)が、本体部(4A)の裏面側にリード片(4B)を固定しており、このリード片(4B)を凸部電極(2B)に固定して、本体部(4A)と電池端面の平面部(2C)との間に、凸部電極(2B)の高さに等しい間隔の寸法吸収隙間(6)を設けている請求項２に記載されるパック電池。
- 出力リード(5)が、電池端面の平面部(2C)に固定される固定部(5A)と、出力端子(3)となる出力端子部(5B)と、この出力端子部(5B)と固定部(5A)とを平行に連結する連結部(5C)とからなり、固定部(5A)を電池(2)に固定して樹脂成形部(1)にインサートされ、出力端子部(5B)の一部を樹脂成形部(1)の外部に表出している請求項１に記載されるパック電池。
- 保護素子(4)が、絶縁材であるケーシング(11)に出力端子(3)を固定しており、この出力端子(3)をケーシング(11)の一部に併用して、出力端子(3)の表面をパック電池の外部に表出し、出力端子(3)の裏面をケーシング(11)の内部で保護素子(4)の接点に使用している請求項１に記載されるパック電池。
- 保護素子(4)の本体部(4A)に連結している可撓性のあるリード片(4B)を電池端面の凸部電極(2B)に固定して、表面側に出力端子(3)を固定している保護素子(4)の本体部(4A)を電池端面の平面部(2C)と対向する位置に配設すると共に、固定部(5A)と出力端子部(5B)の相対位置を変更できる可撓性を有する出力リード(5)の固定部(5A)を電池端面の平面部(2C)に固定して電池のコアパック(10)とし、このコアパック(10)を金型(30)の成形室(31)に仮り止めして、コアパック(10)を仮り止めしている成形室(31)に溶融状態の合成樹脂を注入して、成形室(31)で成形される樹脂成形部(1)でコアパック(10)の保護素子(4)を定位置に固定するパック電池の製造方法であり、
保護素子(4)の本体部(4A)の表面に設けている出力端子(3)を成形室(31)の基準面(32)に押し付けるように保護素子(4)を押圧すると共に、出力リード(5)の出力端子部(5B)を基準面(32)に押し付けるように出力端子部(5B)を押圧して定位置に保持し、この状態で成形室(31)に溶融樹脂の注入を開始して樹脂成形部(1)を成形することを特徴とするパック電池の製造方法。
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