JP5214255B2

JP5214255B2 - 電池パック

Info

Publication number: JP5214255B2
Application number: JP2008004670A
Authority: JP
Inventors: 宏山本; 修赤土
Original assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Current assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Priority date: 2008-01-11
Filing date: 2008-01-11
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2028-01-11
Also published as: KR20090077711A; JP2009170156A; KR101292251B1; CN101483225B; CN101483225A

Description

本発明は、素電池に保護回路及び保護素子を取り付けている電池パックに関する。

近年の電池パックの薄型化、小型化に伴ない、素電池の封口体側から正極リード、負極リードをとり、保護回路及び保護素子を封口体側に集約させた電池パックが主流になりつつある。このような電池パックにおいて、保護回路及び保護素子を封口体側に集約させた部分（以下、「集約部分」という。）と外部とを隔離するのための各種の構成が挙げられる。これらのうち、集約部分を樹脂製のフレームに取り付けてカバー内に収納した構成、集約部分を樹脂モールドで覆って一体成形した構成が一般的である。各構成の一例について、図７、８を参照しながら説明する。

図７は、従来の電池パックの一例の分解視図を示している。本図に示した電池パック１００は、集約部分を樹脂製のフレームに収納した構成の一例である。素電池１０１の正極端子１０２にリード１０３の一端が溶接され、負極端子１０４にリード１０５の一端が溶接される。

樹脂製のフレーム１０６は、両面テープ１０７を介して、素電池１０１に固定される。リード１０３の他端は保護回路１０８に溶接され、リード１０５の他端は保護素子１０９の一端に溶接される。保護素子１０９の他端は、リード１１０の一端に溶接され、リード１１０の他端は保護回路１０８に溶接される。

前記の各溶接が完了した時点で、フレーム１０６の内部には保護素子１０９が収納され、フレーム１０６は保護回路１０８を支持していることになる。外装カバー１１１の孔１１２に、フレーム１０６の固定爪１１３とを係合させることにより、外装カバー１１１がフレーム１０６に固定されることになる。素電池１０１の下部には缶底カバー１１４が両面テープ１１５を介して貼り付けられる。素電池１０１の全周には、ラベル１１６が貼り付けられる。

図８は、従来の電池パックの別の一例の分解視図を示している。本図に示した電池パック１２０は、集約部分を樹脂モールドで覆って一体成形した構成の一例である。素電池１２１の正極端子１２２にリード１２３の一端が溶接され、負極端子１２４にリード１２５の一端が溶接される。リード１２３の他端は保護回路１２６に溶接され、リード１２５の他端は保護素子１２７の一端に溶接される。保護素子１２７の他端は、リード１２８の一端に溶接され、リード１２８の他端は保護回路１２６に溶接される。保護回路１２６と素電池１２１との間には、絶縁板１３０を介在させている。

素電池１２１と外装カバー１２９との間に樹脂を注入することにより、素電池１２１の上部の各種部品及び外装カバー１２９と樹脂とが一体成形される。図８では、図示の便宜上、一体成形樹脂１３１を分離して図示している。電池パック１２０の完成状態では、一体成形樹脂１３１は素電池１２１の上部と外装カバー１２９との間にあり、これらと一体になっている。

素電池１２１の下部には缶底カバー１３２が両面テープ１３３を介して貼り付けられる。素電池１２１の全周には、ラベル１３４が貼り付けられる。

図７、８のいずれの構成においても、保護回路及び保護素子を封口体側に集約させており、電池パックの薄型化、小型化を図ることができる。

また、下記特許文献１−３には、集約部分をカバー内に収納した各種構成が記載されている。
特開２００５−１４２１５３号公報特開２００６−１６４６０１号公報特開２００６−３０２６６２号公報

しかしながら、図７の構成では、素電池１０１と、集約部分を収納した外装カバー１１１とは別の構造体であり、図８の構成では、素電池１２１と、集約部分と一体になっている一体成形樹脂１３１とは別の構造体である。

このため、図７、８いずれの構成においても、素電池と集約部分との間の接合強度を高めることには限度があった。具体的には、図７の構成では外装カバー１１１に、外力によりモーメントやせん断力が作用した場合、外装カバー１１１が素電池１０１から分離するように力が作用する。図８の構成では一体成形樹脂１３１に、同様の外力が加わると、一体成形樹脂１３１が素電池１０１から分離するように力が作用する。したがって、図７、８の構成では加わる外力が大きくなると、集約部分の電気接続部分が破損する可能性があった。

本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、簡単な構造で保護手段の収納部分の外力に対する保護を強化することができる電池パックを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の電池パックは、素電池に保護回路及び保護素子を取り付けた電池パックであって、一端が開口した有底筒状の外装缶と、前記外装缶の内周面と嵌合した封口体とを備えており、前記封口体と前記外装缶とで、前記封口体を底面とし、前記外装缶を側面とし、かつ一端が開口した箱状部分を形成しており、前記箱状部分の内側に、前記保護回路及び前記保護素子を収納していることを特徴とする。

本発明の電池パックは、簡単な構造で保護手段の収納部分の外力に対する保護を強化することができる。

本発明の電池パックは、封口体及び外装缶とで形成された箱状部分の内側に、保護回路及び保護素子を収納している。この構成によれば、電池パック上部に、外力によりモーメントやせん断力が作用しても、電池パック上部が他の部分と分離するような変位は生じない。このため、本発明の構成は、電池パック上部に外力が加わった場合に、電池パック上部の収納部品の保護、特に電気接続部の保護に有利になる。

前記本発明の電池パックにおいては、前記封口体は、一端が開口した箱体であり、前記封口体の側壁の外周面が前記外装缶の内周面と嵌合していることが好ましい。この構成によれば、外装缶上部の強度を向上させることができる。

また、前記封口体の上端と前記外装缶の上端との間の継ぎ目部において、前記封口体と前記外装缶とを接合していることが好ましい。この構成によれば、封口体と外装缶との接合が容易になる。

また、前記封口体の側壁の内周面は、前記側壁の厚さが、底面に近づくにつれて大きくなるように傾斜していることが好ましい。この構成によれば、封口体の強度が向上するので、外装缶上部の強度をより向上させることができる。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態に係る電池パックの分解斜視図である。まず、図１を参照しながら、電池パックの概略構成を説明する。図１は、電池パック１、及びこれに取り付ける各種付属部品を示している。素電池２は、例えばアルミ又はアルミ合金で形成された厚さの薄い角形の外装缶３内に、発電要素を内蔵したものである。素電池２は、例えば、角形リチウムイオン電池であり、携帯電話やモバイル機器等に用いられる。

素電池２の下部には、両面テープ４を介して缶底カバー５が取り付けられる。素電池２の上部には、樹脂製のフレーム６が取り付けられる。樹脂製のフレーム６内に、保護素子７及び保護回路８が設置される。保護素子７の一端は素電池２の負極端子９に溶接により接合され、他端は保護回路８のリード１０に溶接される。保護回路８のリード１１は、素電池２の正極端子１２に溶接により接合される。保護素子７及び保護回路８は、過充電・過電流・過放電等を防止するための保護手段である。

外装缶３の上部の開口部は、外装カバー１３により塞がれる。外装カバー１３は外装缶３に接着剤又はレーザにより接合される。素電池２の全周には、ラベル１４が貼り付けられる。

図２（ａ）は、素電池２の上部の拡大斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡＡ線における断面図である。外装缶３は、図２の例では、上端に略矩形状の開口を形成した有底筒状体である。図２（ｂ）に示したように、外装缶３の内周面に、封口体１５が嵌合している。封口体１５は、底面１６と側壁１７とを有し底面１６に対向する側が開口した箱体である。封口体１５は、ボディーが例えばアルミ又はアルミ合金で形成され、図では細部構造を省略しているが、前記のボディーと電気的に絶縁された負極端子部９を有している。

封口体１５の開口を外装缶３の開口側に向けた状態で、封口体１５は外装缶３に嵌め込まれている。このことにより、封口体１５の底面１６と外装缶３の上端との間には、封口体１５の底面１６を底面とし、外装缶３を側面し、かつ一端が開口した箱状部分を形成している。

外装缶３の上端と封口体の上端との継ぎ目部１８を、例えばレーザ溶接などで接合することにより、封口体１５を外装缶３に接合することができる。図２の例では、高さ方向において、外装缶３の上端位置と封口体１５の上端位置とが一致しているので、両者の溶接は容易である。

以下、図３−５を参照しながら、本実施の形態に係る電池パックについて、より具体的に説明する。図３−５は、本実施の形態に係る電池パックを製造工程順に図示したものである。

図３（ａ）は、フレーム６の設置工程を示している。本図の状態では、封口体１５は、すでに外装缶３に嵌め込まれており、外装缶３の上端と封口体１５の上端との継ぎ目部１８（図２（ｂ））の溶接が完了している。本図に示した工程において、封口体１５の底面１６と外装缶３の側面とで形成された箱状部分の内側にフレーム６を設置する。

図３（ｂ）は、保護素子７の溶接工程を示している。この工程において、保護素子７をフレーム６内に収納し、保護素子７の一端を、素電池２の負極端子９に溶接する。

図４（ｃ）は、保護回路８の溶接工程を示している。保護回路８のリード１０を保護素子７の他端に溶接し、リード１１を素電池２の正極端子１２に溶接する。図４（ｄ）は外装カバー１３の固定工程を示している。外装カバー１３の延出部１３ａを外装缶３の外周面に嵌合させた状態で、外装カバー１３と外装缶３とを、例えばレーザーにより接合する。接合はこれに限らず、外装カバー１３又は外装缶３にあらかじめ塗布した接着剤により接着してもよい。

図５（ｅ）は、缶底カバー５及びラベル１４の貼り付け工程を示している。缶底カバー５を両面テープ４を介して素電池２の下部に貼り付ける。さらに、素電池２の全周にラベル１４を貼り付ける。図５（ｆ）は、電池パック１が完成した状態を示している。

以上の工程を経て完成した本実施の形態に係る電池パック１は、封口体１５の底面１６と外装缶３の側面とで形成された箱状部分（図２（ｂ））の内側に、保護素子７及び保護回路８が収納されていることになる。本実施の形態に係る電池パック１を図７及び図８の構成と比較してみると、図５（ｆ）の電池パック１では、図７における外装カバー１１１の側面部、図８における一体成形樹脂１３１に相当する部分がなく、これらは外装缶３の側面の一部になっている。

この構成によれば、外力は外装缶３に作用するので、保護素子７及び保護回路８が収納されている箱状部分における電気接続部の保護に有利になる。このことについて、図６の比較例を参照しながら具体的に説明する。

図６（ａ）は、図７に示した従来例において、電池パック１００の上部、すなわち外装カバー１１１にモーメントＭが作用した状態を示す平面図である。図７の構成では、外装カバー１１１はフレーム１０６に固定されている。このため、外装カバー１１１にモーメントＭが作用すると、図６（ａ）に示したように、外装カバー１１１が変位するとともに、外装カバー１１１に固定されたフレーム１０６も一体になって変位する。

一方、図７に示したように、フレーム１０６内には、素電池１０１の正極端子１０２に溶接されたリード１０３、負極端子１０４に溶接されたリード１０５が収納される。したがって、フレーム１０６が前記のように外装カバー１１１と一体に変位すると、この変位に伴って、リード１０３、１０５に外力が作用することになる。すなわち、外装カバー１１１に作用したモーメントＭはリード１０３、１０５にも作用し、リード１０３、１０５を溶接部から剥離するような力が作用することになる。

これに対し、本実施の形態の構成は、図７に示した電池パック１００の外装カバー１１１の側面に相当する部分が、図５（ｆ）に示したように、外装缶３になっている。この構成において、電池パック上部にモーメントが作用した場合、このモーメントは、外装缶３の上部に作用することになる。外装缶３の側面は、継ぎ目や接合部はなく全体が一体になっている。このため、外装缶３の上部に外力が作用しても、上部が他の部分から分離するような変位は生じない。すなわち、電池パック上部にモーメントが作用しても、図６（ａ）に示したような上部が他の部分と分離して回転するような変位は生じない。

このため、本実施の形態の構成によれば、電池パック上部にモーメントが作用しても、外装缶３に大きな変形が生じない限り、リード１０３、１０５を溶接部から剥離するような力は作用しないことになる。外装缶３の上部は前記の通り、箱状体を形成しているので、外装缶３の上部の強度は確保し易い。また、前記の通り、封口体１５を箱体にすれば、外装缶３の上部の強度は一層向上することになる。したがって、本実施の形態の構成は、図７の構成に比べ、電池パック上部にモーメントが作用した場合に、電池パック上部の収納部品の保護に有利になる。

次に、図６（ｂ）は、図７に示した従来例において、電池パック上部、すなわち外装カバー１１１にせん断力Ｆが加わった状態を示している。せん断力Ｆが加わると、図６（ｂ）に示したように、外装カバー１１１は水平方向に変位する。この場合、外装カバー１１１に固定されたフレーム１０６も一体に変位する。この変位に伴って、図６（ａ）の場合と同様に、リード１０３、１０５を溶接部から剥離するような力が作用することになる。

これに対し、本実施の形態の構成は、前記の通り、図７に示した電池パック１００の外装カバー１１１の側面に相当する部分が、図５（ｆ）に示したように、外装缶３になっている。この構成において、電池パック上部にせん断力が作用した場合、このせん断力は、外装缶３の上部に作用することになる。外装缶３の上部に、せん断力が作用しても、図６（ｂ）に示したような上部が他の部分と分離するような変位は生じない。このことはモーメントが作用した場合と同様である。

このため、本実施の形態の構成によれば、電池パック上部にせん断力が作用しても、外装缶３に大きな変形が生じない限り、リード１０３、１０５を溶接部から剥離するような力は作用しないことになる。外装缶３の上部は前記の通り、強度は確保し易い。したがって、本実施の形態の構成は、図７の構成に比べ、せん断力が作用した場合においても、電池パック上部の収納部品の保護に有利になる。

以上のように、本実施の形態の構成は、電池パック上部に外力が加わった場合に、電池パック上部の収納部品の保護に有利な構成であるといえる。

なお、例えば電池パック１の着脱時において、モーメントやせん断力が、外装缶３に直接作用するのではなく、外装カバー１３を経て作用する場合もある。本実施の形態では、外装カバー１３は外装缶３の開口を塞いでいるに止まり、外装カバー１３に加わった外力は、外装カバー１３から外装缶３に作用し、電池パック上部の内部の電気接続部には直接作用しない。

また、本実施の形態の電池パックは、同一容量の従来の電池パックに比べ、外装缶３の高さが大きくなる。しかしながら、本実施の形態に係る電池パック全体の外形寸法は、同一容量の従来の電池パックと同じにすることができる。図１に示した本実施の形態に係る電池パックと、図７、８に示した従来の電池パックとを比較してみると、両者において、素電池の底面から負極端子面までの高さ寸法Ｈを同じにすれば、両者の容量は同じになる。一方、図１に示した電池パック１は、外装カバー１３の下部に収納する各種構成部品は、図７、８の電池パックのものと同等の内容である。このため、両者は負極端子面から外装カバー表面までの高さを同じにすることができる。

したがって、本実施の形態の電池パックは、同一容量の従来の電池パックに比べ、外装缶３の高さが大きくなるが、電池パック全体の高さは同じにすることができる。

また、封口体の側壁の内周面を、図２（ｂ）の二点鎖線で示したように、傾斜面としてもよい。この構成によれば、応力の集中する根元部を補強でき、封口体１５の強度が高まるので、電池パック上部の強度をより高めることができる。このような傾斜面は、プレス金型のパンチ形状の設定により形成することができる。

なお、前記実施の形態において、外装カバー１３下部の収納部品の仕様、例えば電気接続構造は、図１の仕様に限るものではなく、カバー下部に収納できる範囲内で適宜変更すればよい。

また、図２では封口体１５が箱体の例で示しているが、封口体１５が平板状であっても、封口体１５と外装缶３とで箱状体を形成することには変りない。

以上のように、本発明の電池パックは、簡単な構造で保護手段の収納部分の外力に対する保護を強化することができるので、例えば、携帯電話やモバイル機器に用いる電池パックとして有用である。

本発明の一実施の形態に係る電池パックの分解斜視図。（ａ）図は素電池２の上部の拡大斜視図であり、（ｂ）図は（ａ）図のＡＡ線における断面図。（ａ）図はフレームの設置工程を示す斜視図、（ｂ）図は保護素子の溶接工程を示す斜視図。（ｃ）図は保護回路の溶接工程を示す斜視図、（ｄ）図は外装カバーの固定工程を示す斜視図。（ｅ）図は、缶底カバー及びラベルの貼り付け工程を示す斜視図、（ｆ）図は電池パック１が完成した状態を示す斜視図。（ａ）図は比較例に係る電池パック上部にモーメントが作用した際の状態を示す平面図、（ｂ）図は比較例に係る電池パック上部にせん断力が作用した際の状態を示す側面図。従来の電池パックの一例を示す分解斜視図。従来の電池パックの別の一例を示す分解斜視図。

符号の説明

１電池パック
２素電池
３外装缶
７保護素子
８保護回路
１３外装カバー
１５封口体
１６封口体の底面
１７封口体の側壁
１８継ぎ目部

Claims

素電池に保護回路及び保護素子を取り付けた電池パックであって、
一端が開口した有底筒状の外装缶と、
前記外装缶の内周面と嵌合した封口体とを備えており、
前記封口体と前記外装缶とで、前記封口体を底面とし、前記外装缶を側面とし、かつ一端が開口した箱状部分を形成しており、
前記箱状部分の内側に、前記保護回路及び前記保護素子を収納していることを特徴とする電池パック。
前記封口体は、一端が開口した箱体であり、前記封口体の側壁の外周面が前記外装缶の内周面と嵌合している請求項１に記載の電池パック。
前記封口体の上端と前記外装缶の上端との間の継ぎ目部において、前記封口体と前記外装缶とを接合している請求項２に記載の電池パック。
前記封口体の側壁の内周面は、前記側壁の厚さが、底面に近づくにつれて大きくなるように傾斜している請求項２に記載の電池パック。