JP5080073B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、ビデオカメラ，モバイルコンピュータ，携帯電話機等の主として携帯電子機器の電源として利用される充放電可能な非水電解質二次電池、具体的にはリチウムイオン二次電池等を絶縁性のケースに収納した電池パックに関する。

近年、急速に普及しているビデオカメラ，モバイルコンピュータ，携帯電話機等の携帯電子機器の電源としては、充放電可能な直方体状の非水電解質二次電池、例えばリチウムイオン二次電池等が主として用いられている。リチウムイオン二次電池は、正極及び負極をセパレータを介して巻回した電極群、及び非水電解質を、アルミニウム又はアルミニウム合金製であり、直方体状をなすケースに収納して構成される。

このリチウムイオン二次電池（素電池）の一側面に、過充電及び過放電を防止するために電池電圧を制御するための保護回路基板を配置することにより電池コアが構成される。この電池コアを絶縁性の、例えば合成樹脂製のケースに収容した状態の電池パックとして電子機器に装着する。保護回路基板と素電池との間は接続用のリード板により電気的に接続されている。

特許文献１には、金型により一体成形された箱体状のケースに、角型平板状の素電池に保護回路基板を垂直置きに配してなる電池コアを収容した後、素電池の表面、及び素電池の対向する２長側面を絶縁シートにより貼付してなる電池パックの発明について開示されている。
特開２００６−１６４５５９号公報

図７は、特許文献１等の従来の電池パック用のケース１３を金型８により製造する状態を示す断面図である。
金型８は、可動型８１と固定型８２とを備えている。
可動型８１と固定型８２とを付き合わせ、このときに生じるキャビティ８４に、ポリカーボネート（ＰＣ）を略３２０℃に加温し、溶融させたものを、ランナー８３及びゲート８５を介して注入する。
なお、ケース１３の材料として、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、及びこれらの合成材料であるＰＣ／ＡＢＳを用いることもできる。

図８は、金型８を開いた状態を示す断面図である。
金型８を開き、可動型８１を取り外して、底板部に側板部が周設された一面が開口の箱状をなすケース１３が取り出される。
このとき、例えば、可動型８１にダレが生じたときに、ケース１３の側板部には必ずバリ１３ａが生じる。

図９は、ケース１３を示す一部側面図である。
ケース１３には、素電池（図示せず）が収容され、ケース１３の開口を閉塞した上で、前記バリ１３ａが生じた側板部に亘って絶縁シート１４が貼付されている。
バリ１３ａがある場合、このバリ１３ａがある部分で、絶縁シート１４が突っ張って破断したり、ケース１３の側板部の前記固定型８２により成形される固定型部分１３ｂ、及び前記可動型８１により成形される可動型部分１３ｃに密着せず、電池パックとしての完成品が得られた後に、絶縁シート１４が剥がれることがあるという問題があった。

上述の問題は、ケース１３の側板部の可動型８１により成形される可動型部分１３ｃと、固定型８２により成形される固定型部分１３ｂとが同一平面上にある場合の問題であるが、可動型部分１３ｃの寸法と固定型部分１３ｂの寸法とを完全に同一にすることは製造技術的には不可能であり、実際には、どちらかが突出し、どちらかが凹んで段差が生じる。

図１０は、絶縁シート１４の端部が貼付される固定型部分１３ｂが可動型部分１３ｃより内側に凹んでいる場合を示すケースの一部側面図である。
この場合、ケース１３に、素電池が収容され、ケース１３の開口を閉塞した上で、前記固定型部分１３ｂに亘って絶縁シート１４が貼付されたときに、絶縁シート１４がケース１３の固定型部分１３ｂに密着せず、電池パックとしての完成品が得られた後に、絶縁シート１４が剥がれることがあるという問題があった。
なお、以上のように、可動型部分１３ｃと固定型部分１３ｂとに段差があった場合、凹んでいる側の金型に多少のダレが生じても、ダレが段差寸法の範囲内であればケース１３の対応する部分にバリが生じることはなく、バリの発生確率は低減する。
しかし、通常は同一寸法になることを狙って加工を行うので、結果的に段差が生じた場合、ケースの対向する側板部で、可動型部分と固定型部分との段差は逆方向に生じることが多く、必ずしもバリを削減することができるとはいえない。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ケースの絶縁シートが貼付され、又は巻き付けられる側板部の、金型の固定型及び可動型のうちの一方の型により直接成形される開口側部分のみに、絶縁シートが貼付され、又は巻き付けられるように構成することにより、開口側部分と底板側部分との境界部分にバリが生じた場合においても、絶縁シートが破断したり、剥がれたりすることがなく、開口側部分と底板側部分との間に段差がある場合においても、この段差のために絶縁シートが側板部に密着せず、完成後に、絶縁シートが剥がれるという問題が生じることがない電池パックを提供することを目的とする。

また、本発明は、側板部の、金型の他方の型により成形される底板側部分が開口側部分より絶縁シートの厚み寸法と同一寸法分、外側に突出するように構成することにより、金型成形時に、金型の一方の型にダレが生じても、該型により成形される側板部の開口側部分にバリが生じることが抑制され、絶縁シートが破断したり、製品の完成後に剥がれることが抑制されるとともに、底板側部分が突出していない場合のように、絶縁シートの貼付の有無で生じる段差による引っ掛かり等の問題が生じない電池パックを提供することを目的とする。

そして、本発明は、ケースの開口面と、開口側部分と底板側部分との境界とが、４．０ｍｍ以上離隔するように構成することにより、完成後に、絶縁シートが剥がれることが確実に防止されている電池パックを提供することを目的とする。

第１発明に係る電池パックは、素電池、及び該素電池から外部へ電力を取り出し、又は外部から電力を取り込むための外部出力端子を有する電池コアと、金型の固定型及び可動型を用いて、底板部に側板部が周設された一面開口の箱体状に成形され、前記電池コアを収容するケースと、該ケースの開口を閉塞した上で、前記ケースの、スライド型を介さず、前記固定型及び可動型により直接成形される側板部に亘って貼付され、又は巻き付けられる絶縁シートとを備える電池パックにおいて、前記側板部は、前記固定型及び可動型のうちの一方の型により成形される開口側部分のみに、前記絶縁シートが貼付され、又は巻き付けられていることを特徴とする。

本発明においては、絶縁シートが開口側部分にのみ貼付され、開口側部分と底板側部分との境界部分に跨っては貼付されていないので、該境界部分にバリが生じた場合に、そのために絶縁シートが破断したり、剥がれたりすることがない。
また、開口側部分と底板側部分との間に段差がある場合においても、この段差のために絶縁シートが浮いて側板部に密着せず、電池パックとしての完成品が得られた後に、絶縁シートが剥がれるという問題も生じない。

第２発明に係る電池パックは、第１発明において、前記側板部の、前記金型の他方の型により成形される底板側部分は、前記開口側部分より前記絶縁シートの厚み寸法と同一寸法分、外側に突出していることを特徴とする。

本発明においては、底板側部分が開口側部分より外側に突出しているので、金型成形時に、前記一方の型にダレが生じても、該型により成形される側板部の開口側部分にバリが生じることが抑制され、バリの発生確率を従来の略半分まで低減させることができる。従って、バリに起因して、絶縁シートが破断したり、製品の完成後に剥がれることが抑制されている。
また、底板側部分が、開口側部分より前記絶縁シートの厚み寸法と同一寸法分、外側に突出しており、開口側部分に貼付された絶縁シートの表面と、絶縁シートが貼付されていない底板側部分の表面とが同一平面上にあるので、底板側部分が突出していない場合のように、絶縁シートの貼付の有無で生じる段差による引っ掛かり等の問題が生じない。

第３発明による電池パックは、第１又は第２発明において、前記ケースの開口面と、前記開口側部分と底板側部分との境界とは、４．０ｍｍ以上離隔していることを特徴とする。

本発明においては、電池パックとしての完成品が得られた後に、絶縁シートが剥がれることが確実に防止されている。

第１発明によれば、スライド型を介さず、金型の固定型及び可動型により直接成形される部分を有し、絶縁シートが貼付され、又は巻き付けられる側板部の、固定型及び可動型のうちの一方の型により成形される開口側部分のみに、絶縁シートが貼付され、又は巻き付けられているので、開口側部分と底板側部分との境界部分にバリが生じた場合においても、絶縁シートが破断したり、剥がれたりすることがない。
また、開口側部分と底板側部分との間に段差がある場合においても、この段差のために絶縁シートが浮いて側板部に密着せず、完成後に、絶縁シートが剥がれるという問題が生じることがない。

第２発明によれば、側板部の、金型の他方の型により成形される底板側部分が開口側部分より絶縁シートの厚み寸法と同一寸法分、外側に突出するように構成されているので、金型成形時に、金型の一方の型にダレが生じても、該型により成形される側板部の開口側部分にバリが生じることが抑制され、絶縁シートが破断したり、製品の完成後に剥がれることが抑制されている。
そして、底板側部分が突出していない場合のように、絶縁シートの貼付の有無で生じる
段差による引っ掛かり等の問題が生じることがない。

第３発明によれば、ケースの開口面と、前記開口側部分と底板側部分との境界とは、４．０ｍｍ以上離隔しているので、完成後に、絶縁シートが剥がれることが確実に防止されている。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る電池パック１を示す分解斜視図、図２は電池パック１に備えられるケースを示す拡大斜視図、図３は電池パック１を示す一部側面図である。
電池パック１の電池コア２の素電池２１は縦３６ｍｍ、横３４ｍｍ、厚み５．２ｍｍの角型平板状であり、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池であり、正極及び負極をセパレータを介して巻回した電極群、並びに非水電解質を、アルミニウム又はアルミニウム合金製のケースに収納してなる。素電池２１の一側面には、絶縁板（図示せず）を介して負極端子（図示せず）が設けられ、これと対向する他側面には、リード取付板２１ａが設けられている。負極端子が設けられた部分以外の素電池２１の全体が正極（端子）とされる。

素電池２１の負極端子が設けられている前記一側面に隣接する側面には、両面粘着性の固定テープ（図示せず）が貼付されており、該固定テープには、保護回路部２２を支持した状態で、基板ホルダ２３の第１側板部２３ａが貼着されている。基板ホルダ２３の第２側板部２３ｂは、前記負極端子が設けられている素電池２１の一側面に当接されている。

保護回路部２２の基板２２ａの素電池２１と対向する面には、素電池２１の過充電又は過放電等を防止するための保護回路（図示せず）が設けられている。そして、基板２２ａの外面側には、外部へ電力を取り出し、また逆に充電のために外部から電力を取り込むための正負極の外部出力端子２２ｂ，２２ｂ，２２ｂが金メッキにより設けられている。
第１リード板２２ｃは、基板２２ａの電極と前記負極端子とを接続する。第２リード板２２ｄは、基板２２ａの電極と、リード取付板２１ａを介し素電池２１の他側面とを接続する。

図２に示すように、合成樹脂製のケース３は、平板部（底板部）３１に、保護回路部２２の外部出力端子２２ｂ，２２ｂ，２２ｂを露出させるための窓部３２ａ，３２ａ，３２ａが設けられた側板部３２と、これに対向する側板部３３と、これらに隣接する側板部３４，３４とが周設された一面開口の箱体状をなす。

図３に示すように、側板部３４は、後述する金型７の可動型７１により成形される可動型部分３４ａと、固定型７２により成形される固定型部分３４ｂとを備えている。
ケース３の開口面と、可動型部分３４ａと固定型部分３４ｂとの境界とは、４．０ｍｍ以上離隔している。
ケース３の他の側板部３２，３３は、アンダーカット部分を有するので、可動型７１に備えられたスライド型により全体が成形される。

図４は、ケース３を金型７により製造する状態を示す断面図である。
金型７は、可動型７１と固定型７２とを備えている。
可動型７１の中央部側には凸部７１ａが設けられており、凸部７１ａの両側には溝部７１ｂ，７１ｂが形成されている。可動型７１の固定型７２との付け合わせ面からの溝部７１ｂの深さは４．０ｍｍ以上あり、上述したように、成形されるケース３の開口面と、可動型部分３４ａと固定型部分３４ｂとの境界とが４．０ｍｍ以上離隔されるように構成されている。
固定型７２の中央部側には、凹部７２ａが設けられている。
可動型７１と固定型７２とを付き合わせたときに生じるキャビティ７４に、ＰＣを略３２０℃に加温し、溶融させたものを、ランナー７３及びゲート７５を介して注入する。
なお、ケース３の材料として、ＡＢＳ、及びＰＣ／ＡＢＳを用いることもできる。

図５は、金型７を開いた状態を示す断面図である。
金型７を開いて固定型７２から可動型７１を取り外し、可動型７１に設けられたスライド型（図示せず）を外側に摺動させることで、ケース３が取り出される。
このとき、側板部３４の可動型７１と固定型７２との境界近傍にダレが生じた場合、この部分にバリ３４ｃが生じる。

図１に示すように、絶縁シート４は、矩形の平面部４１と、該平面部４１から垂下する側部４２，４２，４３，４４，４４とからなる。
側部４２は、ケース３の側板部３４の可動型部分３４ａにのみ貼付される（図３参照）。
側部４２，４２の垂下長は、後述するように４．０ｍｍ以上であり、かつ、側板部３４，３４の可動型部分３４ａ，３４ａを超えて貼付されない長さとする。

上述のようにして得られた電池コア２を、外部出力端子２２ｂ，２２ｂ，２２ｂが窓部３２ａ，３２ａ，３２ａから露出する状態で、ケース３に収納する。そして、ラベル４の平面部４１を電池コア２の露出面に貼付し、窓部３２ａ，３２ａ，３２ａを表出させた状態で、側部４２，４２，４３，４４，４４を、ケース３の側板部３４，３４，３２，３３に沿わせて貼付する。これにより電池パック１が構成される。

以下に、絶縁シート４の側部４２の垂下長を３．０ｍｍ、３．５ｍｍ、４．０ｍｍ、４．５ｍｍ、及び５．０ｍｍに変え、ケース３の各側板部３４の可動型部分３４ａに貼付した電池パックを各４個ずつ作製し、室内環境で自然放置し、２週間後の絶縁シート４の剥がれの有無を調べた結果を下記の表１に示す。

表１より、絶縁シート４の側部４２の垂下長が３．５ｍｍ以下である場合、絶縁シート４が剥がれることがあり、側部４２の垂下長が４．０ｍｍ以上である場合、いずれの電池パックにおいても絶縁シート４が剥がれなかったことが分かる。

絶縁シート４の粘着力は、貼付される面積に比例する。
絶縁シート４をケース３の開口部を閉塞するように貼付した後、その側部４２を側板部３４の可動型部分３４ａに貼付し、又は巻き付ける場合、絶縁シート４を、ケース３の開口部と側板部３４との稜線部分で折り曲げるが、この折り曲げ部分には、絶縁シート４の弾性により絶縁シート４を剥がそうとする反力が常に働いている。そのため、可動型部分３４ａの面積が同一であれば、側部４２の垂下長が長い方が反力の影響を受けにくくなり、剥がれにくい。
従って、絶縁シート４の側部４２の垂下長は４．０ｍｍ以上であるのが好ましく、ケース３の開口面と、可動型部分３４ａと固定型部分３４ｂとの境界とが４．０ｍｍ以上離隔しているのが好ましい。

上述した本実施の形態においては、絶縁シート４が可動型部分３４ａにのみ貼付され、可動型部分３４ａと固定型部分３４ｂとの境界部分に跨っては貼付されていないので、図３に示すように、該境界部分にバリ３４ｃが生じた場合であっても、そのために絶縁シート４が破断したり、剥がれたりすることがない。
また、可動型部分３４ａと固定型部分３４ｂとの間に段差がある場合においても、この段差のために絶縁シート４が浮いて側板部３４に密着せず、電池パック１としての完成品が得られた後に、絶縁シート４が剥がれることが抑制されている。

なお、前記実施の形態においては、ケース３の開口面と、各側板部３４の可動型部分３４ａと固定型部分３４ｂとの境界とが４．０ｍｍ以上離隔しており、絶縁シート４の各側部４２の垂下長がいずれも４．０ｍｍ以上であり、かつ、各可動型部分３４ａを超えて貼付されない長さであるという条件を満たす場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、少なくとも一方の側板部３４について前記条件を満たせばよい。但し、両方の側板部３４について前記条件を満たす方が、絶縁シート４の剥がれが確実に防止されるので好ましい。

また、側板部３２，３３については、上述したように全体がスライド型により成形されており、可動型７１と固定型７２とにより直接成形される部分を有さず、可動型７１と固定型７２との境界部分にバリ及び段差が生じることの影響を受けないので、側板部３２，３３に貼付される絶縁シート４の側部４３，４４，４４の垂下長を限定する必要はないが、製品完成後の絶縁シート４の剥がれを防止するために、前記垂下長が４．０ｍｍ以上であるように構成することにしてもよい。
さらに、側板部３２及び３３のうちの少なくとも一方の側板部が、全体がスライド型により成形されるのではなく、可動型７１と固定型７２とにより直接成形される部分を有し、該部分に絶縁シート４の側部４３，４４，及び４４のうちの少なくとも１つの側部が貼付される場合は、ケース３の開口面と、前記側板部の可動型部分と固定型部分との境界とが４．０ｍｍ以上離隔するとともに、絶縁シート４の前記側部の垂下長が４．０ｍｍ以上であり、かつ、前記可動型部分を超えて貼付されない長さになるように構成するのが好ましい。

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る電池パック５１を示す一部側面図である。図中、図３と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図６に示すように、側板部３４の固定型部分３４ｂは、可動型部分３４ａより絶縁シート４の厚み寸法と同一寸法分、外側に突出しており、可動型部分３４ａと固定型部分３４ｂとの境界部分には、突出面部３４ｄが形成されている。ケース３の開口面と、突出面部３４ｄとは４．０ｍｍ以上離隔している。他方の側板部３４も同様の構成を有する。
絶縁シート４の厚み寸法は、絶縁シート４が、一面に粘着剤を塗布したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の基材フィルムに、同様に一面に粘着剤を塗布した表面ラミネート層を重ね合わせて構成される場合は略０．０９ｍｍであり、表面ラミネート層を有しない場合は略０．０６ｍｍであるが、前記突出面部３４ｄの突出幅は、貼付する絶縁シート４の厚み寸法に対応させて、同一寸法にする。
絶縁シート４の側部４２，４２の垂下長はいずれも４．０ｍｍ以上であり、かつ、突出
面部３４ｄ，３４ｄを超えて貼付されない長さとする。

本実施の形態においては、側板部３４の固定型部分３４ｂが可動型部分３４ａより外側に突出しているので、金型成形時に、可動型７１にダレが生じても、該可動型７１により成形される側板部３４の可動型部分３４ａにバリが生じることが抑制され、バリの発生確率を従来の略半分まで低減させることができる。従って、バリに起因して、絶縁シート４が破断したり、製品の完成後に剥がれることが抑制されている。
また、固定型部分３４ｂが、可動型部分３４ａより絶縁シート４の厚み寸法と同一寸法分、外側に突出しており、可動型部分３４ａに貼付された絶縁シート４の表面と、絶縁シート４が貼付されていない固定型部分３４ｂの表面とが同一平面上にあるので、固定型部分３４ｂが突出していない場合のように、絶縁シート４の貼付の有無で生じる段差による引っ掛かり等の問題が生じることがない。

なお、前記実施の形態においては、ケース３の各側板部３４の固定型部分３４ｂが可動型部分３４ａより厚み寸法と同一寸法分、外側に突出しているという条件を満たす場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、少なくとも一方の側板部３４について前記条件を満たせばよい。但し、両方の側板部３４について前記条件を満たす方が、前記問題が確実に生じないので好ましい。

また、側板部３２，３３については、全体がスライド型により成形されており、可動型７１と固定型７２とにより直接成形される部分を有さず、可動型７１と固定型７２との境界部分にバリ及び段差が生じることの影響を受けないので、絶縁シート４の側部４３，４４，４４の垂下長を限定し、側部４３，４４，４４が貼付される部分の下側部分を絶縁シート４の厚み寸法と同一寸法分、外側に突出させる必要はないが、前記問題が生じないという観点から、ケース３の開口面から４．０ｍｍ以上、離隔した位置において前記下側部分を突出させるとともに、製品完成後の絶縁シート４の剥がれを防止するという観点から、前記垂下長が４．０ｍｍ以上であり、かつ、突出した部分を超えて貼付されない長さであるように構成することにしてもよい。

さらに、側板部３２及び３３のうちの少なくとも一方の側板部が、全体がスライド型により成形されるのではなく、可動型７１と固定型７２とにより直接成形される部分を有し、該部分に絶縁シート４の側部４３，４４，及び４４のうちの少なくとも１つの側部が貼付される場合は、ケース３の開口面と、前記側板部の可動型部分と固定型部分との境界とが４．０ｍｍ以上離隔し、この境界部分において、前記固定型部分が絶縁シート４の厚み寸法と同一寸法分、外側に突出するとともに、絶縁シート４の前記側部の垂下長が４．０ｍｍ以上であり、かつ、前記可動型部分を超えて貼付されない長さになるように構成するのが好ましい。

また、前記実施の形態１及び２においては、金型７の固定型７２により、ケース３の高さ方向の平板部３１側の部分が成形される場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、固定型７２によりケース３の高さ方向の開口側の部分が成形されるものであってもよい。この場合も、側板部３４の開口側部分に絶縁シート４が貼付されるように構成する。

本発明の実施の形態１に係る電池パックを示す分解斜視図である。 電池パックに備えられるケースを示す拡大斜視図である。 電池パックを示す一部側面図である。 ケースを金型により製造する状態を示す断面図である。 金型を開いた状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る電池パックを示す一部側面図である。 特許文献１等の従来の電池パック用のケースを金型により製造する状態を示す断面図である。 金型を開いた状態を示す断面図である。 ケースを示す一部側面図である。 絶縁シートの端部が貼付される固定型部分が可動型部分より内側に凹んでいる場合を示すケースの一部側面図である。

符号の説明

１、５１ 電池パック
２ 電池コア
２１ 素電池
２１ａ リード取付板
２２ 保護回路部
２２ａ 基板
２２ｂ 外部出力端子
２２ｃ 第１リード板
２２ｄ 第２リード板
２３ 基板ホルダ
２３ａ 第１側板部
２３ｂ 第２側板部
３ ケース
３１ 平板部
３２、３３、３４ 側板部
３２ａ 窓部
３４ａ 可動型部分
３４ｂ 固定型部分
３４ｃ バリ
３４ｄ 突出面部
４ 絶縁シート
４１ 平面部
４２、４３、４４ 側部
７ 金型
７１ 可動型
７２ 固定型
７３ ランナー
７４ キャビティ
７５ ゲート

Claims (3)

1. 素電池、及び該素電池から外部へ電力を取り出し、又は外部から電力を取り込むための外部出力端子を有する電池コアと、
   金型の固定型及び可動型を用いて、底板部に側板部が周設された一面開口の箱体状に成形され、前記電池コアを収容するケースと、
   該ケースの開口を閉塞した上で、前記ケースの、スライド型を介さず、前記固定型及び可動型により直接成形される側板部に亘って貼付され、又は巻き付けられる絶縁シートと
   を備える電池パックにおいて、
   前記側板部は、前記固定型及び可動型のうちの一方の型により成形される開口側部分のみに、前記絶縁シートが貼付され、又は巻き付けられていることを特徴とする電池パック。
2. 前記側板部の、前記金型の他方の型により成形される底板側部分は、前記開口側部分より前記絶縁シートの厚み寸法と同一寸法分、外側に突出している請求項１に記載の電池パック。
3. 前記ケースの開口面と、前記開口側部分と底板側部分との境界とは、４．０ｍｍ以上離隔している請求項１又は２に記載の電池パック。

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