JP3893221B2 - Connection lead joining method and battery pack using this joining method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池パックにおける正負極リードとそれと異なる金属材質で比較的厚く形成された接続リードとを接合する接合方法に関し、また、この接合方法を用いた電池パックに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
携帯電話機やモバイルコンピュータ等の携帯情報機器の体積及び重量中に電池が占める比率は少なくなく、携帯情報機器の小型軽量化及び薄型化の鍵を電池が握っているといっても過言ではない。例えば、携帯電話機の小型化は目ざましく、ポケットに入る大きさにまで実現されている。しかし、薄型化の要求を満たすものとは言えず、薄型化が実現されてこそ携帯性に優れたものとなる。この薄型化も電池をいかに薄く構成することができるかにかかっている。従来から用いられているリチウムイオン二次電池では薄型化に限界があることから、正極板と負極板とをポリマー電解質シートを介して積層構造にした発電要素をラミネートシートにより形成した外装ケースに収容したリチウムポリマー二次電池を用いて携帯情報機器の電池パックを構成する試みがなされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ラミネートシートにより形成した外装ケースに発電要素を収容して構成した場合に、正極リード及び負極リードをラミネートシートの溶着シール間から引き出すことになるため、溶着シールの密封性を保つために正負各リードは極めて薄い金属材に形成する必要がある。そのため箔状の金属材で正極、負極の各リードが形成されることになり、これを電池パックの外部出力端子等の構成要素に接合するとき、スポット溶接等による接合が困難となり、リードの引回しにより接合部分が剥離する等の問題点があった。特に、正極リードはアルミニウムで形成されているので、外部出力端子を構成するリン青銅等と接合するとき、アルミニウム箔はその溶融温度及び硬度がリン青銅より低いため、接合間に溶融による合金の生成がなされず、充分な接合強度が得られない。
【0004】
本発明が目的とするところは、電池パックにおいて、電池から引き出された正負極リードに、外部出力端子に接続するための接続リードを充分な接合強度で接合する接続リードの接合方法及びこの接合方法を用いた電池パックを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の接続リードの接合方法は、箔状の金属薄板で形成された正負極リードをそれぞれの外部出力端子に接続するための接続リードが、前記正負極リードと異なる金属材質で正負極リードの厚みよりも厚く形成された電池パックにおける、前記接続リードと前記正負極リードとを接合する接合方法において、前記正負極リードと前記接続リードとの接続位置で接続リードにより正負極リードを挟み込み、正負極リードと接続リードとの間を溶融接合するとともに、対面する接続リード間も溶融接合することを特徴とする。
【0006】
この接続リードの接合方法によれば、正負極リードは接続リードに挟み込まれて両面から溶融接合されるので、正負極リードと接続リードとの間の接合強度が低い場合にも挟み込みにより補われ、正負極リードの剥離強度が向上する。
【0007】
さらに、正負極リードと接続リードとの間を溶融接合するとともに、対面する接続リード間も溶融接合することによって、接続リードが正負極リードを挟み込んで保持する強度が増し、両者間の接合強度を向上させることができる。
【0008】
また、接続リードが、正負極リードと同一材質である第1の金属材を接続リードと同一材質である第2の金属材に圧延接合したクラッド材で形成されてなり、この接続リードの前記第1の金属材を正負極リード側に向けて正負極リードを挟み込むことにより、挟み込み構造に加えて正負極リードに接する面が正負極リードと同一材質で形成されていることにより溶融接合の強度が向上し、両者間の接合強度は確実に向上する。
【0009】
また、正負極リードを挟み込む接続リードの一方側の内面に突起が形成されていると、正負極リードを挟み込むときに突起が正負極リードを貫通して両面の接続リード間が接触し、この状態で溶融接合すると対面する接続リード間が正負極リードと共に接合されるので、正負極リードとの接合強度を向上させることができる。
【0010】
また、本発明の電池パックは、箔状の金属薄板で形成された正負極リードをそれぞれの外部出力端子に接続するための接続リードが、前記正負極リードと異なる金属材質で比較的厚く形成された電池パックにおいて、前記正負極リードと前記接続リードとの接続位置で接続リードにより正負極リードを挟み込み、正負極リードと接続リードとの間を溶融接合するとともに、対面する接続リード間も溶融接合したことを特徴とする。
また、この電池パックは、二次電池と、保護回路を形成した回路基板及びPTC素子を備えて構成された電池保護装置とをパックケース内に収容し、前記二次電池から引き出された正極リード及び負極リードを接続リードにて外部出力端子及び前記電池保護装置に接続してなり、前記二次電池はシート状の正負極板を積層して形成された発電要素を一対のラミネートシートの周辺部を溶着シールした外装ケース内に収容し、溶着シールした一辺側からそれぞれに異なる金属材で箔状に形成された正極リードと負極リードとが引き出されてなり、前記正極リードと前記外部出力端子に接続された正極接続リードとの間及び/又は前記負極リードと前記電池保護装置に接続された負極接続リードとの間を溶融接合したものに好適に適用される。
【0011】
この構成によれば、二次電池から引き出された箔状の正負極リードが、これを接合する接続リードより溶融温度や硬度が低い場合に、両者間の接合が困難になるが、両者の接合位置において接続リードにより正負極リードを挟み込んで溶融接合することで接合強度が向上し、リードの引回し等による剥離が防止される。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【0013】
本実施形態は、携帯電話機の電池電源として構成した電池パックにおいて、内装した電池から引き出された正極及び負極の各リードを電池パックの各構成要素に接続するための接合に、本発明に係るリード接合構造を適用した電池パックについて示すものである。
【0014】
図1は、実施形態に係る電池パックの構成を分解して示すもので、電池パック1は、上ケース2aと下ケース2bとからなるパックケース2内にリチウムポリマー二次電池として構成された電池3、この電池3を保護する保護回路を構成したセーフティユニット(以下、SU)4及び臨界温度抵抗素子であるPTC5を備えて構成された電池保護装置8を収容し、電池パック1を携帯電話機に電気接続するための外部出力端子6a、6b、6cを備えて構成されている。
【0015】
この電池パック1は、携帯電話機に着脱自在に装填できるように構成されており、パックケース2を構成する上ケース2aは携帯電話機の外装ケースの一部を構成する。従って、上ケース2aは機器外装としての強度と美観を呈するように形成される。この上ケース2a及び下ケース2bは樹脂成形により形成され、電池3及び電池保護装置8を収容して両ケース間は超音波接合により一体化される。
【0016】
前記電池3は、図2にその概略構造を示すように、シート状に形成された正極板と負極板とをポリマー電解質シートからなるセパレータを介して複数層に積層して形成された発電要素10を、ラミネートシートからなる柔軟な外装ケース11内に収容して構成されている。この外装ケース11は短冊状に切断されたラミネートシートを二つ折りにして、両サイドの斜線部を溶着シールして袋状に形成し、この中に発電要素10を収容し、発電要素10を構成する正極板から正極リード12、負極板から負極リード13を引き出し、リード引き出し辺11bを溶着シールし、外装ケース11内を密閉して形成される。両サイドのシール辺11aは、図1に示すように上面側に折り返して無駄な平面スペースの増加を減少させている。このように構成された電池3は、従来のリチウムイオン二次電池等のように正負極板を巻回構造にした構造に比して薄型の平板状に構成することができ、電池パック1としても薄く形成できるので、機器の薄型化に寄与できるものとなる。
【0017】
また、前記電池保護装置8は、充放電を制御して過放電や過充電から電池3を保護する保護回路を回路基板14上に構成したSU4及び短絡等による過大な放電電流から電池3を保護するためのPTC素子5を備えて構成され、図示するように組み立てられた状態で供給される。この電池保護装置8は、図3に示すように、下ケース2bの所定位置に回路基板14及びPTC素子5の板面方向を電池3の平板面と平行にして装着される。この電池保護装置8が下ケース2bに装着された後、図4に示すように、電池3を下ケース2b内に収容して、電池3から引き出された正極リード12及び負極リード13を接続リード30、33にて電池保護装置8と外部出力端子6aに接続した後、上ケース2aを下ケース2bに接合して電池パック1が完成される。
【0018】
上記電池保護装置8、電池3及び外部出力端子6a〜6cを下ケース2b内に配設する手順は、以下に説明するように実施される。
【0019】
図1に示すように、下ケース2bの側面から裏面側にかけた90度方向に、端子装着部19a、19b、19cがそれぞれ凹部として形成されており、この凹部の底面には、図5に示すように、上下2か所にスリット状の端子挿入孔22が形成されている。この端子挿入孔22に、図1に示すように、コの字状に形成された各外部出力端子6a、6b、6cを、それぞれの両先端部から圧入する。正極端子となる外部出力端子6aは、その先端部の一方が長く形成されているので、下ケース2bに装着されたとき、下ケース2bに形成された接合穴23の上に挿入先端が位置し、接合穴23から挿入先端が覗くようになる。この接合穴23上の挿入先端に図1に示す正極接続リード30の端部を重ね合わせ、スポット溶接により両者を接合する。図6は、外部出力端子6aの装着状態を示す断面図で、外部出力端子6aの挿入先端の上に正極接続リード30の端部が載置され、上下矢印で示すように溶接電極の一方を前記接合穴23から挿入して外部出力端子6aの挿入先端に当て、他方を前記正極接続リード30に当ててスポット溶接がなされ、両者は接合される。
【0020】
また、外部出力端子6a〜6cは、上下の端子挿入孔22、22から圧入されて下ケース2bに嵌合すると共に、下ケース2b内に配設される各構成要素に接合されるので確実な取付け構造となる。また、図6に示すように、端子装着部19a〜19cの底面に密着した状態に装着されるので、電池パック1を携帯電話機に装填したときに電気的接続のために圧接される接続プローブ44からの加圧を受けても確実な接続状態が得られ、接触抵抗の少ない電気的接続がなされる。
【0021】
次に、図3に示すように、電池保護装置8に設けられたテスト端子24a、24bを下ケース2bに形成されたテスト端子窓29a、29bに嵌入することにより位置決めして、電池保護装置8を下ケース2bの端部に配設する。図7は、前記テスト端子24bの配設状態を示す断面図で、テスト端子24bの先端をコの字状に折り曲げた部分をテスト端子窓29bの一辺に嵌入して位置決めすると同時に先端を下ケース2bに固定している。このテスト端子24a、24bの先端は、テスト端子窓29a、29bを通して外部から覗く位置にあるので、電池パック1完成後の製造検査時に検査プローブ43を当接させて電気的な検査の用に供される。
【0022】
電池保護装置8が下ケース2bに位置決めされると、図8に示すように、SU4を構成した回路基板14は、下ケース2bに装着された各外部出力端子6a、6b、6cの下に配置され、回路基板14に形成されたハンダ付けランド31a、31b、31c上にそれぞれ外部出力端子6a、6b、6cが当接した状態になる。この各ハンダ付けランド31a、31b、31cにそれぞれ外部出力端子6a、6b、6cをハンダ付けすることにより端子接続がなされると同時に、外部出力端子6a〜6c及び電池保護装置8が下ケース2b上に位置固定された状態となる。
【0023】
図8(b)に示すように、回路基板14及びPTC素子5の板面は、下ケース2bの底面と平行に配設されているので、電池保護装置8を収容した部分の厚さ方向のスペースを減少させることができる。更に、図4に示すように、電池3のリード引き出し辺11bを電池保護装置8上に収容する厚さ方向のスペースをつくることができ、パックケース2内に無駄なスペースをつくることなく電池パック1の小型化を向上させている。また、リード引き出し辺11bが電池保護装置8の上面を覆うことにより、電池3から引き出された正極リード12、負極リード13が電池保護装置8に接触することを防止している。この電池保護装置8を配設した状態では、電池保護装置8に設けられている負極接続リード33及び正極接続リード30は下ケース2bの端部に直立した状態に配置される。
【0024】
次に、図4に示すように、電池3をそのリード引き出し辺11bを電池保護装置8側に向けて下ケース2b内に収容する。電池3は、そのリード引き出し辺11bが電池保護装置8上を覆うように配置され、下ケース2bに形成された凹部32と位置決め凸部34との間で収容位置が位置決めされる。この電池3のリード引き出し辺11bから引き出された正極リード(箔状リード)12は正極接続リード(相手側リード)30に、負極リード(箔状リード)13は負極接続リード(相手側リード)33にそれぞれ対面するようになる。この正極リード12と正極接続リード30との間、負極リード13と負極接続リード33との間は、スポット溶接により接合される。
【0025】
図9は、正極リード12と正極接続リード30との間の接合を示すもので、正極リード12は厚さ80μmのアルミニウムで箔状に形成され、その硬度からも極めて強度の低い状態であり、スポット溶接による接合が確実になされるようにするため、正極リード12を正極接続リード30と接合辺30aとで挟み込んだ状態でスポット溶接している。前記接合辺30aは別部材で形成することもできるが、ここでは、図10に示すように、正極接続リード30の先端部分に延長辺を形成して、これを接合辺30aとし、図10(b)に示すように、正極リード12の接合時に折り曲げて正極リード12を挟み込むように構成している。このように正極リード12を正極接続リード30と接合辺30aとにより挟み込んでスポット溶接することにより、正極リード12は溶接点だけでなく接合辺30aが重なる広い面積で正極接続リード30に挟圧されるので、接合強度が格段に向上する。
【0026】
正極リード12を挟み込んで接合する接合構造は、図11(a)(b)(c)に示すように構成することもできる。図11(a)に示す構成は、正極リード12を挟み込むと同時に、正極接続リード30と接合辺30aとが直接当接する面を設け、正極リード12を挟み込んだ位置と直接当接した位置とをスポット溶接する。この構成では正極接続リード30と接合辺30aとの間が直接接合されるので、溶融による合金が生じ難い正極リード12の挟み込み位置の接合強度を補うことができる。また、図11(b)に示すように、接合辺30aに突起を形成しておき、重ね合わせ時に突起が正極リード12を貫通して正極接続リード30に接触した状態にしてスポット溶接すると、突起形成部位で正極リード12及び正極接続リード30、接合辺30aが融合するので、より接合強度の高い接合を行うことができる。また、図11(c)に示すように、正極接続リード30をアルミニウムとリン青銅とを圧延接合したクラッド板で形成し、そのアルミニウム面で正極リード12を挟み込んでスポット溶接すると、正極リード12のアルミニウムとクラッド板のアルミニウム面との同種間で溶接されるので、接合はより確実になされる。
【0027】
次に、図9(a)に示すように、正極リード12と正極接続リード30とが接合された後、図9(b)に示すように、電池3のリード引き出し辺11b上に折り曲げられる。負極リード13と負極接続リード33との接合部位についても同様に折り曲げられる。この折り曲げられた部分と電池保護装置8との間にはリード引き出し辺11bがあるので、正極リード12及び負極リード13が電池保護装置8に接触して異常を生じさせることはない。また、回路基板14のハンダ付け面は外部出力端子6a〜6cのハンダ付け後に絶縁コートを施すことによって、絶縁性はより確実に確保される。
【0028】
このように電池3は、その一方の同一辺から正極リード12及び負極リード13が引き出され、このリード引き出し辺側に電池保護装置8が配設されるので、電池3と電池保護装置8との間の接続のために従来構成のようなリードの引回しがなく、外部出力端子6a〜6c及び電池保護装置8は下ケース2bの所定位置に固定されるので、パックケース2内に収容される各構成要素間の接続が堅牢且つ確実になされ、電池パック1として携帯機器に用いるための薄型化に加えて堅牢性を備えたものとなる。
【0029】
以上説明した工程により下ケース2b内に各構成要素が収容された後、下ケース2bに上ケース2aが超音波溶着により接合され、図12に示すように、薄型形状の電池パック1に組み立てられる。この組み立て後にテスト端子窓29a、29bに検査用プローブを挿入してテスト端子24a、24bにコンタクトし、電池パック1が正常に動作するか否かの検査が実施される。検査合格となった電池パック1のテスト端子窓29a、29b、接合窓23等が設けられた凹部35には目隠しシートが貼着され、各開口部分は閉じられる。
【0030】
図12(a)は電池パック1を下ケース2b側から見た平面図で、電池3の平板面に対面する面は薄肉形成されて、電池3が膨張によりその厚さが変化した場合に弾性的に変形する弾性変形面15が形成されている。また、この弾性変形面15を取り囲むように突出形成された外周部16が形成されている。更に、弾性変形面15は薄肉形成されているので、刃物等による突き刺しにより電池3が損傷を受けることを防止するため、弾性変形面15の周辺部分を除いた部分にステンレス薄板(金属薄板)7が貼着されている。このステンレス薄板7の角部には、外周部16に当接する突出部7aが形成され、ステンレス薄板7を弾性変形面15に貼着するときの位置決めができるように構成されている。
【0031】
尚、このステンレス薄板7は弾性変形面15の全面に貼着してもよく、ステンレス薄板7の厚さを突き刺しに対する強度が得られる最低厚にすれば、変形量が大きくなる弾性変形面15の周辺部においても弾性変形面15の変形に追従して変形するので、弾性変形面15の弾性変形を阻害することはない。
【0032】
図13は、図12(a)のA−A線矢視断面を示し、前記弾性変形面15は本構成においては厚さ0.22mmに薄肉形成され、この弾性変形面15の周囲には、所定高さに外周部16が形成されている。この外周部16の頂部と弾性変形面15に貼着されたステンレス薄板7の表面との間には段差Hができるように外周部16の突出高さが形成される。尚、本構成での段差Hは0.4mmに設定されている。
【0033】
電池3は、充放電の繰り返しや経年変化により電極板が膨張して電池3の厚さが増加する。電池3の膨張によりその厚さが増加して上ケース2aと下ケース2bとの間の電池収容空間の高さを越えたとき、電池3の膨張による圧力は薄肉形成されて変形しやすくなっている弾性変形面15を押し出して弾性変形させる。
【0034】
極板を積層構造にした電池3の極板の膨張は電池3全体の厚さ変化として生じるので、弾性変形面15は電池3と接触する面が平均的に押し上げられ、変形は図13(b)に示すように、外周部16に接する周辺部で弾性変形する。本構成におけるリチウムポリマー二次電池の厚さは3.91mmで、これが充放電を繰り返した全寿命経過における膨張による厚さは4.31mmとなり、0.4mmの膨張が生じるデータが取得されている。前述したように、弾性変形面15上には外周部16に囲まれた高さ0.4mmの段差Hによる空間が形成されているため、電池パック1の全寿命が経過した状態でも電池パック1の最大厚さに変化は生じない。また、弾性変形面15の表面には、その周囲を残してステンレス薄板7が貼着されていることにより、電池3の平均的な厚さ変化と相まって周囲の弾性変形により平面状態を保って均等に外周部16内に膨出する。従って、従来構成になる電池の膨張で円弧状の膨らみが生じて電池パックとしての形状に違和感を与えたり、円弧状の膨らみにより機器に悪影響を与えることはない。
【0035】
上記構成になる電池パック1は、図14に断面図として示すように、携帯電話機9に装填される。電池パック1が薄型化されているため携帯電話機9自体も薄型化され、ポケットに挿入できるまでのスリムな形態の携帯電話機9が実現される。携帯電話機9内の電池パック1が装填される反対面(表面側)には、プッシュキー17、このプッシュキー17による接点回路が形成された多層回路基板18、この多層回路基板18を支持する支持板19が配設され、この支持板19と電池パック1との間は、外周部16との間に約0.05mmの間隙、弾性変形面15上に貼着されたステンレス薄板7との間に約0.45mmの間隙が設けられている。
【0036】
この構成によって、携帯電話機9の表面側から強い押圧が加わったときには外周部16が支持板19の変形を支える作用をなす。また、電池3は充放電あるいは経年変化により極板の膨張が生じて電池の厚さが増加するが、弾性変形面15は電池3の膨張に対応して弾性変形し、前述したように外周部16で囲まれた中に形成された空間で膨張による厚さ変化が収まり、膨張の影響を機器側に及ぼすことがない。
【0037】
上記構成において、パックケース2内の電池3の収容空間の厚さ方向の寸法は、電池3の厚さ寸法誤差を考慮して電池3の厚さよりやや大きな寸法にすることを基本構成とするが、弾性変形面15が弾性変形するように構成されているので、パックケース2内の電池3の収容空間の厚さ方向の寸法を、電池3の厚さ寸法より小さく形成することもできる。このように形成されたパックケース2内に電池3を収容することによって、電池3は弾性変形面15により常時両面から圧縮方向に加圧を受けていることになり、電極板の膨張が抑制される効果が得られる。
【0038】
また、電池3が膨張しない状態においては、弾性変形面15、25から圧縮方向に加圧を受けない状態の厚さ寸法に形成しておき、電池3が膨張したとき弾性変形面15、25を押し出そうとする力により圧縮方向の加圧を受けるようにしても電極板の膨張を抑制する効果が得られる。
【0039】
また、電池3の膨張により弾性変形面15、25a、25bが弾性変形するとき、最も変形量が大きくなる周辺部の厚さを他の部位の厚さより薄く形成すると周辺部の弾性変形が容易となり、電池3の膨張に対する追従性を向上させることができる。逆に、周辺部の厚さを他の部位の厚さより厚く形成すると変形し難くなるので、電池3の膨張に抗して電池3に圧縮力を加え、電池3の極板が膨張するのを抑制する加圧することになり、電池3の膨張を抑えることができる。
【0040】
以上説明した電池パック1の構成は、携帯電話機の電池電源として適用した例について述べたが、モバイルコンピュータや電子手帳、トランシーバ等においても同様の構成を適用することができる。
【0041】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、電池パックにおいて、二次電池から引き出される正負極リードとそれと溶融温度や硬度が異なる接続リードとを接続するについて、正負極リードを接続リードにより挟み込んで両面から溶融接合するので、正負極リードと接続リードとの間の接合強度が低い場合にも正負極リードの剥離強度が向上し、さらに正負極リードと接続リードとの間を溶融接合するとともに、対面する接続リード間も溶融接合するので、接続リードが正負極リードを挟み込んで保持する強度が増し、両者間の接合強度を向上させることができ、安定した接合が可能となって信頼性の高い電池パックを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係る電池パックの構成を示す分解斜視図。
【図2】電池の概略構成を示す平面図。
【図3】下ケースに電池保護装置を配設した状態を示す斜視図。
【図4】下ケースに電池保護装置及び電池を配設した状態を示す斜視図。
【図5】端子装着部の構成を示す下ケースの側面図。
【図6】外部出力端子の装着及び正極接続リードとの接合を説明する断面図。
【図7】テスト端子の装着構造を説明する断面図。
【図8】電池保護装置の配設状態を示す(a)は平面図、(b)は側面図。
【図9】正極リードと正極接続リードとの接合(a)及びリードの格納状態(b)を示す断面図。
【図10】(a)は正極接続リードに接合板を設けた構成を示す斜視図、(b)はその接合時の形態を示す斜視図。
【図11】正極接続リードと正極リードとの接合構造の変形例を示す断面図。
【図12】電池パックの完成状態を示す(a)は平面図、(b)は側面図。
【図13】弾性変形面の変形を説明する(a)は平常時、(b)は電池膨張時のA−A線矢視断面図。
【図14】電池パックを携帯電話機に装填した状態を示す断面図。
【符号の説明】
1 電池パック
2 パックケース
2a 上ケース
2b 下ケース
3 電池
4 保護回路(SU)
5 PTC素子
6a、6b、6c 外部出力端子
10 発電要素
11 外装ケース
12 正極リード(箔状リード)
13 負極リード(箔状リード)
30 正極接続リード(相手側リード)
33 負極接続リード(相手側リード)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present inventionA joining method for joining positive and negative electrode leads in a battery pack and a connection lead formed of a metal material different from the positive and negative electrodes.Also about this junctionMethodThe present invention relates to a battery pack using.
[0002]
[Prior art]
The proportion of batteries in the volume and weight of portable information devices such as mobile phones and mobile computers is not small, and it is no exaggeration to say that batteries hold the key to reducing the size and weight of portable information devices. For example, the miniaturization of a mobile phone is remarkable, and it has been realized to fit into a pocket. However, it cannot be said that the demand for thinning is satisfied, and it is excellent in portability only when thinning is realized. This thinning also depends on how thin the battery can be made. Conventional lithium-ion secondary batteries are limited in thinning, so a power generation element in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are laminated via a polymer electrolyte sheet is housed in an outer case formed of a laminate sheet. Attempts have been made to construct a battery pack for portable information equipment using the lithium polymer secondary battery.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the power generation element is housed in an outer case formed of a laminate sheet, the positive electrode lead and the negative electrode lead are drawn out between the weld seals of the laminate sheet. Each lead needs to be formed in a very thin metal material. For this reason, positive and negative leads are formed of foil-shaped metal material, and when this is joined to a component such as an external output terminal of a battery pack, joining by spot welding or the like becomes difficult, leading to lead drawing. There was a problem that the joint part peeled off by turning. In particular, since the positive electrode lead is made of aluminum, when joining with phosphor bronze, etc. constituting the external output terminal, aluminum foil has a lower melting temperature and hardness than phosphor bronze, so that an alloy is formed by melting between the joints. Thus, sufficient bonding strength cannot be obtained.
[0004]
The purpose of the present invention is toIn battery packPulled out of the batteryPositive and negativeLeadConnect the connection lead to connect to the external output terminal.Join with sufficient joint strengthConnectionLeadofJoiningMethodAnd thisJoining methodThe object is to provide a battery pack using.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above objective,Method for joining connection leads of the present inventionIs a foil-like sheet metalsoBeen formedPositive and negativeLeadTo each external output terminalConnectingConnection forLeadPositive and negative electrodesMetal material different from the leadThan the thickness of the positive and negative electrode leadsThickly formedConnection in a battery packLead and saidPositive and negativeLead andJoinJoiningMethodIn the abovePositive and negativeLead and saidConnectionAt the connection position with the leadConnectionBy leadPositive and negativeInsert the lead,Positive and negativeLead andConnectionMelt bonding between leadsAt the same time, melt-bonding between facing connection leadsIt is characterized by that.
[0006]
thisConnection lead joining methodAccording toPositive and negativeLeadConnectionSince it is sandwiched between leads and melt bonded from both sides,Positive and negativeLead andConnectionEven when the bonding strength between the leads is low, it is compensated by pinching,Positive and negativeLead peel strength is improved.
[0007]
Furthermore, positive and negative electrodesLead andConnectionWhen melt bonding between leadsBothFace to faceConnectionMelt bonding between leadsRukoAnd byConnectionLeadPositive and negativeThe strength of sandwiching and holding the leads increases, and the bonding strength between them can be improved.
[0008]
Also,ConnectionLeadPositive and negativeFirst metal material that is the same material as the leadConnectionIt is made of a clad material rolled and joined to a second metal material that is the same material as the lead.ConnectionThe first metal material of the leadPositive and negativeToward the lead sidePositive and negativeInsert the leadMuIn addition to the pinching structurePositive and negativeThe surface in contact with the leadPositive and negativeBy being formed of the same material as the lead, the strength of fusion bonding is improved, and the bonding strength between the two is reliably improved.
[0009]
Also,Positive and negativeInsert the leadConnectionA protrusion is formed on the inner surface of one side of the lead.And,Positive and negativeWhen the lead is pinched, the protrusionPositive and negativeDouble-sided through leadConnectionLeads contact each other and face each other when melt bonded in this stateConnectionBetween leadsPositive and negativeBecause it is joined with the lead,Positive and negativeBond strength with the lead can be improved.
[0010]
Also bookInvention battery packIsIn the battery pack in which the connection leads for connecting the positive and negative electrode leads formed of foil-like thin metal plates to the respective external output terminals are formed relatively thick with a metal material different from the positive and negative electrode leads, the positive and negative electrode leads The positive and negative leads are sandwiched by the connection leads at the connection position between the connection lead and the connection lead, and the positive and negative electrode leads and the connection lead are melt-bonded, and the connection leads facing each other are also melt-bonded.It is characterized by that.
In addition, this battery packA secondary battery and a battery protection device including a circuit board on which a protection circuit is formed and a PTC element are accommodated in a pack case, and a positive lead and a negative lead drawn from the secondary battery are accommodated in the pack case.At connection leadConnect to the external output terminal and the battery protection device.RThe secondary batteryIsA power generation element formed by laminating sheet-like positive and negative electrode plates is housed in an outer case that is welded and sealed around the periphery of a pair of laminate sheets, and is formed into a foil with different metal materials from one side of the welded and sealed sides The positive electrode lead and the negative electrode lead pulled outThe abovePositive electrode connected to positive lead and external output terminalConnectionA negative electrode connected between the lead and / or connected to the negative electrode lead and the battery protection deviceConnectionBetween the leadIt is suitably applied to those that have been melt bonded.
[0011]
According to this configuration,secondaryFoil-like shape drawn from the batteryPositive and negativeLead joins thisConnectionWhen the melting temperature and hardness are lower than the lead, it becomes difficult to join the two.ConnectionBy leadPositive and negativeMelting and bonding with the lead sandwichedByBonding strength is improved and peeling due to lead routing or the like is prevented.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention. The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
[0013]
In this embodiment, in a battery pack configured as a battery power source of a mobile phone, the lead according to the present invention is used for joining each lead of the positive electrode and the negative electrode drawn out from an internal battery to each component of the battery pack. It shows about the battery pack to which the junction structure is applied.
[0014]
FIG. 1 shows an exploded configuration of a battery pack according to an embodiment. A
[0015]
The
[0016]
As shown in FIG. 2, the
[0017]
Further, the
[0018]
The procedure of disposing the
[0019]
As shown in FIG. 1,
[0020]
In addition, the
[0021]
Next, as shown in FIG. 3, the
[0022]
When the
[0023]
As shown in FIG. 8 (b), the
[0024]
Next, as shown in FIG. 4, the
[0025]
FIG. 9 shows the bonding between the
[0026]
The joining structure that sandwiches and joins the
[0027]
Next, as shown in FIG. 9A, after the
[0028]
Thus, since the
[0029]
After each component is accommodated in the
[0030]
FIG. 12A is a plan view of the
[0031]
The stainless steel
[0032]
FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 12A, and the
[0033]
In the
[0034]
Since the expansion of the electrode plate of the
[0035]
The
[0036]
With this configuration, the outer
[0037]
In the above configuration, the basic configuration is that the dimension in the thickness direction of the storage space of the
[0038]
When the
[0039]
Further, when the elastic deformation surfaces 15, 25 a, 25 b are elastically deformed due to the expansion of the
[0040]
Although the configuration of the
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention,In the battery pack, the positive and negative electrode leads drawn from the secondary battery are connected to the connection leads having different melting temperatures and hardnesses. The positive and negative electrode leads are sandwiched between the connection leads and melt-bonded from both sides. Even when the bonding strength between the leads is low, the peel strength of the positive and negative leads is improved, and the positive and negative leads and the connecting leads are melt bonded together, and the connecting leads facing each other are also melt bonded. The strength of the lead sandwiching the positive and negative leads increases, and the bonding strength between them can be improved.Stable joining is possibleTrustA highly reliable battery pack can be configured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a battery pack according to an embodiment.
FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of a battery.
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a battery protection device is disposed in a lower case.
FIG. 4 is a perspective view showing a state where a battery protection device and a battery are arranged in a lower case.
FIG. 5 is a side view of a lower case showing a configuration of a terminal mounting portion.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating mounting of an external output terminal and bonding with a positive electrode connection lead.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a test terminal mounting structure.
8A is a plan view and FIG. 8B is a side view showing an arrangement state of the battery protection device.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing bonding (a) between a positive electrode lead and a positive electrode connection lead and a storage state (b) of the lead.
10A is a perspective view showing a configuration in which a joining plate is provided on a positive electrode connection lead, and FIG. 10B is a perspective view showing a form at the time of joining.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a modified example of the joint structure between the positive electrode connection lead and the positive electrode lead.
FIG. 12A is a plan view showing a completed state of the battery pack, and FIG.
FIGS. 13A and 13B are cross-sectional views taken along line AA when the battery is expanded, in which FIG.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a state in which a battery pack is loaded in a mobile phone.
[Explanation of symbols]
1 Battery pack
2 Pack cases
2a Upper case
2b Lower case
3 batteries
4 Protection circuit (SU)
5 PTC element
6a, 6b, 6c External output terminal
10 Power generation elements
11 Exterior case
12 Positive electrode lead (foil-shaped lead)
13 Negative electrode lead (foil-shaped lead)
30 Positive connection lead (mating lead)
33 Negative connection lead (mating lead)
Claims (5)
前記正負極リードと前記接続リードとの接続位置で接続リードにより正負極リードを挟み込み、正負極リードと接続リードとの間を溶融接合するとともに、対面する接続リード間も溶融接合することを特徴とする接続リードの接合方法。 Battery pack connection leads for connection formed by a foil-like thin metal plate were positive and negative electrode lead to respective external output terminals, are formed larger than the thickness of the positive and negative electrode lead and the metal material different positive and negative electrode lead In the joining method of joining the connection lead and the positive and negative electrode leads,
Sandwiching positive and negative electrode lead by connection leads at the connection position between the positive and negative electrode lead and the connecting leads, as well as melt bonding between the positive and negative electrode leads and the connecting leads, also between the facing connection leads and characterized by melt bonding bonding method of connection leads.
前記正負極リードと前記接続リードとの接続位置で接続リードにより正負極リードを挟み込み、正負極リードと接続リードとの間を溶融接合するとともに、対面する接続リード間も溶融接合したことを特徴とする電池パック。 In the battery pack in which the connection leads for connecting the positive and negative electrode leads formed of foil-like thin metal plates to the respective external output terminals are formed relatively thick with a metal material different from the positive and negative electrode leads,
A positive and negative electrode lead is sandwiched between connecting positive and negative electrode leads and the connecting lead, and the positive and negative electrode leads and the connecting lead are melt-bonded and the connecting leads facing each other are also melt-bonded. Battery pack .
前記二次電池はシート状の正負極板を積層して形成された発電要素を一対のラミネートシートの周辺部を溶着シールした外装ケース内に収容し、溶着シールした一辺側からそれぞれに異なる金属材で箔状に形成された正極リードと負極リードとが引き出されてなり、
前記正極リードと前記外部出力端子に接続された正極接続リードとの間及び/又は前記負極リードと前記電池保護装置に接続された負極接続リードとの間を溶融接合したことを特徴とする請求項4記載の電池パック。 The battery pack accommodates a secondary battery, a battery protection device configured to include a circuit board on which a protection circuit is formed, and a PTC element in a pack case, and a positive electrode lead and a negative electrode lead drawn from the secondary battery. Ri Na connected to an external output terminal and the battery protection device in connection leads,
The secondary battery houses a power generating element formed by stacking a sheet-shaped positive and negative electrode plates in the outer casing welded sealed peripheral portions of the pair of laminated sheets, different metal material from each welded sealed one side The positive electrode lead and the negative electrode lead formed in foil shape are drawn out ,
Claims, characterized in that the melted bonding between the positive electrode lead and the external output between the connected positive connector leads to the terminals and / or the negative electrode lead and the negative electrode connection lead connected to the battery protection device 4. The battery pack according to 4 .
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