JP4162212B2

JP4162212B2 - 電池

Info

Publication number: JP4162212B2
Application number: JP2003010172A
Authority: JP
Inventors: 龍也鎌田; 正智田中
Original assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Current assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2023-01-17
Also published as: JP2004221024A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話などの小型電子機器の電源として用いるのに適した、特に薄型のリチウムイオン二次電池などの電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
保護回路などを有する回路基板を素電池に取り付けて一体化した電池が知られている。この従来例としては、回路基板を素電池に配置して、この素電池の電極端子に回路基板のリード体を接続したのち、絶縁ホルダで回路基板を素電池に固定して、回路基板を素電池に一体化するものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
また、素電池の外面に回路基板を貼り付けて、この素電池の電極端子に回路基板のリード体を接続したのち、合成樹脂で素電池と共に前記回路基板全体を被覆して、回路基板を素電池に一体化するものがある（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１９６０４８号公報（段落番号００２４、図１）
【特許文献２】
特開２０００−３１５４８３号公報（段落番号００２７、図４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１・２の電池では、回路基板を素電池に位置決めする手段がないために、回路基板を素電池に一体化するまでに回路基板が動くおそれがある。この結果、回路基板のリード体が素電池の電極端子からずれた状態で接続されるおそれがあり、また、電池の組立において折り曲げなどの工程が入り、電池の組立工程を自動化することが困難であるところに問題がある。
【０００６】
更に特許文献２の電池では、素電池の外面の広い範囲を合成樹脂で被覆することになるため、この被覆を成形する金型の作成にコストが掛かるところに問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、回路基板を素電池に適正に配置できるうえ、回路基板の被覆に使用する金型のコストを低減できる電池を得ることであり、また、電池の組立工程の自動化を容易にすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明が対象とする電池は、図２に示すごとく、開口を有する矩形有底筒状の外装材３に電極体を収容した素電池１と、この素電池１に一体化した回路基板２とを有し、前記外装材３の開口が封口体８で塞がれており、前記電極体に電極端子１４が接続されて、当該電極端子１４の先端部が前記封口体８を貫通しており、前記回路基板２にリード体１８が接続されて、当該リード体１８の先端側が前記回路基板２から延出している。本発明は、前記封口体８が、前記外装材３の開口面より前記外装材３の内方に後退した位置に配置されることで、前記封口体８と前記外装材３の開口面との間に、前記外装材３で囲まれた空間９が形成されており、前記リード体１８が、前記電極端子１４の先端部に嵌合可能な形状に形成されており、前記リード体１８が前記電極端子１４の先端部に嵌合し、前記回路基板２、前記リード体１８および前記電極端子１４が前記空間９内に収容された状態で、前記空間９内が樹脂材１１で充填されており、当該樹脂材１１によって、前記回路基板２、前記リード体１８および前記電極端子１４が絶縁されて保護されていることを特徴とする。
【０００９】
ここでの素電池１は、リチウムイオン二次電池や一次電池などが該当する。電極端子１４は、正極端子の場合と負極端子の場合とが含まれる。回路基板２は、小型電子機器としての通信機器に対する出力端子などを有しており、合成樹脂などで被覆されてモジュール化され、そのモジュールからリード体１８の先端側が延出している場合も含まれる。樹脂材１１は、ポリアミド樹脂や、ポリウレタン樹脂や、ポリカーボネート樹脂や、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂などの合成樹脂などが該当する。
【００１０】
具体的には、図２に示すごとく、リード体１８が、電極端子１４に覆い被さることで嵌合する形状になっている。また、外装材３が、回路基板２の移動を規制している。
【００１１】
更に回路基板２は、保護回路や充電回路を有するものとすることができる。保護回路を有すると、素電池１を過充電や過放電から保護でき、充電回路を有すると、素電池１への充電を行わせるとともにその充電電流を制御することができる。
【００１２】
【発明の作用効果】
本発明によれば、回路基板２のリード体１８が素電池１の電極端子１４の先端部に嵌合することで、回路基板２を位置決めできる。従って、回路基板２が適正な位置に配置されて、回路基板２のリード体１８の素電池１の電極端子１４への正確な接続などができるうえ、回路基板２を位置決めできる分だけ電池の組立工程の自動化が容易になる。
【００１３】
しかも、素電池１の外装材３を利用して空間９を設け、この空間９内に回路基板２を収容して樹脂材１１を充填しているので、その樹脂材１１は、電池の前面側のみを成形すればよいことになる。従って、樹脂材１１の成形に簡易な形状の金型で済むことになり、金型のコストを低減できる。
【００１４】
回路基板２のリード体１８が、素電池１の電極端子１４に覆い被さる形状になっていると、正確に位置決めできるうえ、リード体１８と素電池１の電極端子１４との接触面積が大きくなってスポット溶接などがしやすくなる。
【００１５】
外装材３で、回路基板２の移動が規制されると、回路基板２が一層正確に位置決めされる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は本発明に係る電池を示す。電池は、図１に示すごとく矩形薄型に形成された素電池１と、この素電池１に配置された回路基板２（図２）とを有している。
【００１７】
素電池１は、充放電が可能なリチウムイオン二次電池であって、外装材３として前面が開口する有底矩形筒状のアルミニウム缶や鉄缶などが使用される。電池は、図１に示すごとく、前後の側面４・５が上下に短くて左右に長い矩形状になっており、左右の側面６・７が上下に短くて前後に長い矩形状になっている。
【００１８】
外装材３の開口は、図２に示すごとく、アルミニウムや鉄などからなる封口体８で塞がれる。封口体８は、外装材３の前面の開口面より外装材３の内方（図２では下側）に後退した位置に配置されており、これによって封口体８の前側に、外装材３で囲まれるとともに前面が開放された空間９（図３参照）が設けられる。この空間９内に、回路基板２を収容した状態で樹脂材１１が充填される。
【００１９】
回路基板２は、保護回路や充電回路やポリスイッチ（ＰＴＣ）などを有するＣＯＢ（ＣｈｉｐＯｎＢｏａｒｄ）モジュールであり、前記空間９内において、絶縁テープ１２を挟んで封口体８の前面側に取り付けられる。
【００２０】
外装材３の内部には、電極体が電解液と共に液密状に収容される。封口体８の右寄り箇所には、直方体形状の負極端子（電極端子）１４の先端部が貫通しており、この負極端子１４の先端部が、前記絶縁テープ１２の右寄り箇所に設けた正方形状の嵌合孔１５に嵌合する。素電池１の外装材３は、正極を兼ねている。なお、負極端子１４は、絶縁パッキン１６によって封口体８から絶縁される。
【００２１】
電極体は、シート状の正極電極と、シート状の負極電極との間にシート状の絶縁セパレータを挟んで渦巻き状に巻回しており、この状態で断面ほぼ長円形状に押し潰した扁平形状になっている。保護回路は、素電池１を過充電や過放電から保護するものである。充電回路は、素電池１への充電を行わせるとともにこの充電電流を制御するものである。ポリスイッチは、素電池１の温度が過剰に上昇すると、素電池１に流れる電流を遮断するものである。
【００２２】
回路基板２は、この左右から正負極のリード体１７・１８の先端側がそれぞれ延出しており、正極のリード体１７の先端側が封口体８の前面に接続される。負極のリード体１８は、図３に示すごとく、先端側が前方に向けて凸状に折り曲げられており、この先端部１８ａが、素電池１の負極端子１４に覆い被さって嵌合される。正負極のリード体１７・１８は、細長いニッケルなどの薄板で形成される。
【００２３】
回路基板２の上下の幅は、外装材３の上下の側壁２１・２２の間隔より僅かに小さいだけであって、回路基板２を前記空間９内に収納したときには、外装材３の上下の側壁２１・２２で回路基板２の上下方向の位置決めが行われる。
【００２４】
また、回路基板２の上下の幅Ｌ１は、負極のリード体１８の上下の幅Ｌ２よりも大きくなっている。これにより、樹脂材１１が充填される前に回路基板２が空間９内で上下にがたついても、回路基板２が負極のリード体１８よりも先に外装材３の上下の側壁２１・２２に当接して、負極のリード体１８と外装材３とがショートすることを確実に防止できる。
【００２５】
回路基板２の前面には、図２に示すごとく、小型電子機器への電源供給用の負極接続子１９が突出している。前記樹脂材１１は、ポリアミド樹脂や、ポリウレタン樹脂や、ポリカーボネート樹脂や、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂などの合成樹脂で形成されており、この樹脂材１１によって回路基板２、リード体１７・１８および負極端子１４が絶縁されて保護される。前記負極接続子１９の前端部は、樹脂材１１の前面よりも前方（図２では上側）へ突出している。
【００２６】
次に、前記素電池１の製造方法を説明すると、素電池１の空間９内において、絶縁テープ１２の嵌合孔１５を素電池１の負極端子１４の先端部に嵌合して、絶縁テープ１２を封口体８の前面に配置する。更に回路基板２の負極のリード体１８の先端部１８ａを素電池１の負極端子１４に覆い被せて嵌合して、回路基板２を位置決めする。このとき、回路基板２は前記空間９内に収容されている。
【００２７】
この状態で、回路基板２の負極のリード体１８の先端部１８ａを素電池１の負極端子１４にスポット溶接などで接続し、更に正極のリード体１７の先端側を封口体８にスポット溶接などで接続する。これにより、回路基板２が素電池１に固定される。
【００２８】
この後、素電池１を金型内に装着して、素電池１の空間９内に溶融合成樹脂を注入して固化させることにより、回路基板２およびリード体１７・１８が樹脂材１１で被覆され（図２の状態）、図１の電池が完成する。
【００２９】
このように、回路基板２の負極のリード体１８を素電池１の負極端子１４の先端部に覆い被せて嵌合することで、回路基板２が位置決めされるので、回路基板２の正負極のリード体１７・１８を素電池１の正負の電極に正確に接続できる。
【００３０】
また、素電池１の外装材３を利用して素電池１に空間９内を設け、この空間９内に回路基板２を収容して合成樹脂を充填するので、素電池１の前側面２のみを金型で成形するだけで回路基板２を被覆できる。
【００３１】
回路基板２の負極のリード体１８を凸状に折り曲げて、素電池１の負極端子１４に嵌合させることに代えて、負極のリード体１８に嵌合孔を設け、この負極のリード体１８の嵌合孔を素電池１の負極端子１４に嵌合させてもよい。
【００３２】
前記実施例では、回路基板２をＣＯＢモジュールとしたが、回路基板２としてディスクリートモジュールを前記空間９内に収容して合成樹脂を充填してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電池の斜視図である。
【図２】電池の要部断面図である。
【図３】電池の要部の分解斜視図である。
【符号の説明】
１素電池
２回路基板
３外装材
８封口体
９空間
１１樹脂材
１４素電池の負極端子
１８負極のリード体
１８ａ負極のリード体の先端部

Claims

開口を有する有底矩形筒状の外装材に電極体を収容した素電池と、この素電池に一体化した回路基板とを有し、
前記外装材の開口が封口体で塞がれており、
前記電極体に電極端子が接続されて、当該電極端子の先端部が前記封口体を貫通しており、
前記回路基板にリード体が接続されて、当該リード体の先端側が前記回路基板から延出している電池において、
前記封口体が、前記外装材の開口面より前記外装材の内方に後退した位置に配置されることで、前記封口体と前記外装材の開口面との間に、前記外装材で囲まれた空間が形成されており、
前記リード体が、前記電極端子の先端部に嵌合可能な形状に形成されており、
前記リード体が前記電極端子の先端部に嵌合し、前記回路基板、前記リード体および前記電極端子が前記空間内に収容された状態で、前記空間内が樹脂材で充填されており、当該樹脂材によって、前記回路基板、前記リード体および前記電極端子が絶縁されて保護されていることを特徴とする電池。
前記リード体が、前記電極端子に覆い被さることで嵌合する形状になっている請求項１記載の電池。
前記外装材が、前記回路基板の移動を規制している請求項１又は２記載の電池。
前記回路基板が保護回路を有する請求項１又は２又は３記載の電池。
前記回路基板が充電回路を有する請求項１又は２又は３又は４記載の電池。