JP5276372B2

JP5276372B2 - 電池パック

Info

Publication number: JP5276372B2
Application number: JP2008185332A
Authority: JP
Inventors: 龍也鎌田; 和俊三浦; 梨恵吉岡
Original assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Current assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2028-07-16
Also published as: KR20100008766A; CN101677131A; JP2010027305A; CN101677131B; TW201015765A

Description

本発明は、素電池に保護回路を取り付けている電池パックの漏液による短絡を防止する構造に関する。

電池パックは、携帯電話やモバイル機器等に用いられ、様々な構成のものが知られている。例えば、素電池を保護素子及び保護回路基板と共に、ケース内に収納した構成のものがある。保護素子及び保護回路基板は、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。この構成では、ケース内において、素電池と保護素子及び保護回路とを、例えばリードを介して電気的に接続している。

素電池の一例として、角形リチウムイオン電池が挙げられる。また、保護素子の一例としてＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子が挙げられ、保護回路基板の一例としてＰＣＭ（Protective Circuit Module）が挙げられる。

前記のような構成においては、素電池から漏れた電解液が保護回路基板に付着すると、マイグレーションによる短絡が生じる場合がある。マイグレーションは、電解液により配線や電極として用いている金属が溶解し、金属間の絶縁抵抗値が低下する現象である。

このため、前記のような電池パック構造においては、素電池からの漏液を想定し、マイグレーションによる短絡を防止する対策が必要になる。例えば下記特許文献１には、保護回路基板であるプリント基板を箱状の基板ホルダーに収納し、電池から電解液が漏れ出しても、プリント基板に至らないようにした構成が提案されている。

また、下記特許文献２には、電池の封口部を囲むようにケース底面に液溜構造を形成した構成が提案されている。
特開平１１−２４２９４９号公報特開２００２−２１６７２１号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、プリント基板全体を収納する専用の基板ホルダーを設ける必要があり、部品点数が増加し生産工程も増加するという問題があった。

また、特許文献２の構成では、液溜構造を設けるには、ケース底面に電池の封口部を囲む空間が必要であり、この構造を角型電池を収納する電池パックに用いた場合には、電池パック全体が大型化するという問題があった。

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、簡単な構造で素電池からの漏液による短絡を防止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、素電池及び保護回路基板をケース内に収納した電池パックであって、前記ケースは、底面と前記底面の端部に形成された側壁とを備えており、前記底面に、前記側壁に沿って形成された第１のリブが形成されており、前記保護回路基板の長手方向と直交する方向を幅方向とすると、前記保護回路基板の幅方向の端面は、前記側壁と前記第１のリブとの間にあり、前記側壁と前記第１のリブとの間の前記底面に、第２のリブが形成されており、前記側壁に沿って、前記第２のリブが形成されている区間と、前記第２のリブが形成されていない区間とがあり、前記第２のリブが形成されている区間では、前記底面と、前記保護回路基板の幅方向の端面との間に前記第２のリブが介在し、前記第２のリブが形成されていない区間では、前記底面と、前記保護回路基板の幅方向の端面との間に空隙が介在し、前記保護回路基板は、複数の外部接続端子を備えており、隣接する前記外部接続端子の間に対応する位置に、前記第２のリブを配置していることを特徴とする。

本発明の電池パックは、簡単な構造で素電池からの漏液による短絡を防止することができる。

本発明の電池パックは、ケースの底面と保護回路基板の幅方向の端面との間に第２のリブが介在しているので、保護回路基板の端面とケースの底面との間に空隙が形成される。この構成によれば、保護回路基板側に電解液が流れた場合、電解液の流れが特別に促進されることはなく、電解液は空隙に溜まることになる。このため、電解液が保護回路基板の表面側に伝わる範囲も狭い範囲となり、マイグレーションによる短絡の可能性も低くなる。

前記本発明の電池パックにおいては、前記保護回路基板は、複数の外部接続端子を備えており、隣接する前記外部接続端子の間に対応する位置に、前記第２のリブを配置している。この構成によれば、隣接する外部接続端子間に電解液が付着する可能性を一層低くでき、マイグレーションによる短絡防止に有利になる。

また、前記第１のリブに切り欠きが形成されていることが好ましい。この構成によれば、保護回路基板側に流れる電解液の量が多くなっても、電解液が広範囲に広がることを防止できる。

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。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１の概略構成を説明する。図１は、素電池２、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には、絶縁テープ３介してリード４が取り付けられる。素電池２の上部に、保護素子５及び保護回路基板６が設置される。保護素子５及び保護回路基板６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。保護素子５は例えばＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子であり、保護回路基板６は例えばＰＣＭ（Protective Circuit Module）である。

保護素子５の一端は素電池２の負極端子７に溶接により接合され、他端は保護回路基板６に溶接される。この際、保護素子５と負極端子７との間に、絶縁テープ８を介在させ、保護素子５と保護回路基板６との間に絶縁テープ９を介在させる。

前記のように、各種付属部品を取り付けた素電池２は、上ケース１０と下ケース１１との間に挟み込んで収納される。この際、素電池２は下ケース１１に両面テープ１２により固定される。この後、下ケース１１に形成した端子窓１３を検査カバー１４で塞ぎ、あわせて下ケース１１にセキュリティラベル１５を貼り付ける。

図２は、組立完了状態における電池パック１の斜視図を示している。下ケース１１の開口１６から外部接続端子１７が露出している。電池パック１を対象製品に取り付けたときに、対象製品の端子と、外部接続端子１７とが接触して導通が図られることになる。

次に、電解液の漏液による短絡防止構造について説明する。以下、下ケース１１の例で説明するが、この説明は上ケース１０についても同様である。図３（ａ）は、下ケース１１の部分拡大図である。下ケース１１の底面２０の端部、すなわち外周部に側壁２１が形成されている。開口１６が形成された側壁２１に沿って第１リブ２２が形成されている。第１リブ２２は、底面２０に対して凸状に形成したリブである。第１リブ２２と側壁２１との間には、隙間２３を形成している。この隙間２３に第２リブ２４を形成している。

図３（ｂ）は、図３（ａ）のａ部の拡大図である。第２リブ２４は底面２０に対して凸状に形成したリブである。第２リブ２４に保護回路基板６（図１）の端面を当接させて、保護回路基板６の端部を隙間２３に嵌合させる。

図４は、下ケース１１に保護回路基板６を取り付けた状態を示す部分拡大図である。保護回路基板６の長手方向と直交する方向を幅方向（矢印ｃ方向）とすると、保護回路基板６の幅方向の端面は、側壁２１と第１リブ２２との間にある。

保護回路基板６を下ケース１１に取り付けるときには、保護回路基板６は素電池２（図１）に取り付けられている。図４では、素電池２の図示は省略しているが、実際には素電池２も、下ケース１１の底面２０上にあることになる。

図５（ａ）は、図４のＡＡ線における断面図である。図６（ａ）は図４のＢＢ線における断面図である。図５（ａ）に示したように、第１リブ２２と側壁２１との間に、保護回路基板６の一部を嵌合させている。保護回路基板６の端面６ａは、第１リブ２２の高さｈ２より低い位置にあり、下ケース１１の底面２０から高さｈ１の位置にある。これは、図６（ａ）に示したように、保護回路基板６の端面６ａを高さｈ１の第２リブ２４の先端に当接させているためである。したがって、保護回路基板６の端面６ａと下ケース１１の底面２０との間には、空隙２５を形成していることになる。

素電池２から電解液が漏液した場合、図３において、電解液は下ケース１１の底面２０に沿って流れ、下ケース１１のコーナ部近傍（ｂ部）に溜まり易い。この際、図４において、電解液の一部は、保護回路基板６側に流れていく。保護回路基板６側に流れた電解液は、空隙２５（図５（ａ）、図６（ａ））に溜まることになる。

次に、比較例と比較しながら、本実施の形態について説明する。比較例は、図３（ａ）、（ｂ）において、第２リブ２４を設けていない構成である。図５（ａ）に対応する比較例の断面図を図５（ｂ）に示している。図５（ｂ）の構成は、第２リブ２４を設けていないことにより、図５（ａ）に形成している空隙２５がなく、保護回路基板６の端面６ａと下ケース１１の底面２０とが当接している。

図６（ａ）に対応する比較例の断面図を図６（ｂ）に示している。図６（ｂ）においても、図６（ａ）に形成している空隙２５がなく、保護回路基板６の端面６ａと下ケース１１の底面２０とが当接している。

比較例に係る図５（ｂ）、図６（ｂ）の構成では、空隙２５は形成されていないが、保護回路基板６の端面６ａと下ケース１１の底面２０との間には微小な隙間が存在する。この構成では、保護回路基板６側に流れた電解液は、毛細管現象により、保護回路基板６の下部の微小な隙間を伝わりながら、保護回路基板６の長手方向の全体に流れていく。

したがって、比較例に係る構成では、保護回路基板６側に流れた電解液が微量であっても、毛細管現象により、広い範囲に亘り流れていくことになる。この広い範囲に流れた電解液は、さらに、保護回路基板６の表面側に向かって流れていくことになる。この場合、例えば外部接続端子１７（図１）間に電解液が付着し、マイグレーションによる短絡が生じる可能性が高くなる。

これに対し、図５（ａ）、図６（ａ）に示した本実施の形態では、保護回路基板６の下側には、空隙２５を形成して毛細管現象を生じないようにしている。このことにより、電解液が広範囲に広がることを防止している。

具体的には、保護回路基板６側に微量の電解液が流れた場合、電解液の流れが特別に促進されることはなく、電解液は空隙２５に溜まることになる。このため、電解液が保護回路基板６の表面側に伝わる範囲も狭い範囲となり、マイグレーションによる短絡の可能性も低くなる。

このような効果は、前記のように、第２リブ２４を追加するという簡単な構造で実現できる。さらに、第２リブ２４はケース１１と一体に成形できるので、第２リブ２４は容易に追加することができる。また、第２リブ２４は高さ０．１ｍｍ程度でも、前記の毛細管現象を生じないようにすることができるので、第２リブ２４追加により電池パックの厚さが増すことも抑えられる。

ここで、図１に示したように、保護回路基板６は複数の外部接続端子１７を備えている。図６（ａ）では、複数の外部接続端子１７を破線で示している。図６（ａ）に示したように、隣接する外部接続端子１７の間に対応する位置に、第２リブ２４を配置している。この構成によれば、隣接する外部接続端子１７間に電解液が付着する可能性を一層低くでき、マイグレーションによる短絡防止に有利になる。複数の外部接続端子１７には、正極端子と負極端子とを含んでいるので、第２リブ２４は、少なくとも正極端子と負極端子との間に対応する位置に、配置するようにすればよい。

図７（ａ）は、本発明の別の実施の形態に係る下ケース１１の部分拡大図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）のｄ部の拡大図を示している。図７（ａ）、（ｂ）の構成が、図３（ａ）、（ｂ）の構成と異なっているのは、第１リブ２２に切り欠き２６を形成している点である。

図８は、下ケース１１に保護回路基板６を取り付けた状態を示す部分拡大図である。図８の構成は切り欠き２６が形成されている点を除けば、図４の構成と同じである。

図９は、図８のＣＣ線における断面図を示している。切り欠き２６を形成している部分においては、空隙２５が開放状態になっている。このことにより、保護回路基板６側に流れる電解液の量が多くなっても、電解液は切り欠き２６を経て保護回路基板６から離れる方向に流れることができる。したがって、空隙２５に溜まった電解液が、第２リブ２４を越えて隣接する空隙２５に流れることを防止できる。すなわち、この構成によれば、保護回路基板６側に流れる電解液の量が多くなっても、電解液が広範囲に広がることを防止できる。

なお、本発明の適用できる電池パックは、保護回路基板をケースに取り付ける電池パックであればよく、素電池２の付属部品の構成は、図１の構成に限るものではない。

以上のように、本発明の電池パックは、簡単な構造で素電池からの漏液による短絡を防止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。本発明の一実施の形態に係る組立完了状態における電池パックの斜視図。（ａ）図は下ケース１１の部分拡大図、（ｂ）図は（ａ）図のａ部の拡大図。本発明の一実施の形態に係る下ケース１１に保護回路基板６を取り付けた状態を示す部分拡大図。（ａ）図は図４のＡＡ線における断面図、（ｂ）図は（ａ）図において第２リブ２４を設けていない比較例に係る構成を示す断面図。（ａ）図は図４のＢＢ線における断面図、（ｂ）図は（ａ）図において第２リブ２４を設けていない比較例に係る構成を示す断面図。（ａ）図は本発明の別の実施の形態に係る下ケース１１の部分拡大図、（ｂ）図は（ａ）図のｄ部の拡大図。本発明の別の実施の形態に係る下ケース１１に保護回路基板６を取り付けた状態を示す部分拡大図である。図８のＣＣ線における断面図。

符号の説明

１電池パック
２素電池
５保護素子
６保護回路基板
１０上ケース
１１下ケース
１６開口
１７外部接続端子
２０底面
２１壁面
２２第１リブ
２３隙間
２４第２リブ
２５空隙
２６切り欠き

Claims

素電池及び保護回路基板をケース内に収納した電池パックであって、
前記ケースは、底面と前記底面の端部に形成された側壁とを備えており、
前記底面に、前記側壁に沿って形成された第１のリブが形成されており、
前記保護回路基板の長手方向と直交する方向を幅方向とすると、
前記保護回路基板の幅方向の端面は、前記側壁と前記第１のリブとの間にあり、
前記側壁と前記第１のリブとの間の前記底面に、第２のリブが形成されており、
前記側壁に沿って、前記第２のリブが形成されている区間と、前記第２のリブが形成されていない区間とがあり、
前記第２のリブが形成されている区間では、前記底面と、前記保護回路基板の幅方向の端面との間に前記第２のリブが介在し、前記第２のリブが形成されていない区間では、前記底面と、前記保護回路基板の幅方向の端面との間に空隙が介在し、
前記保護回路基板は、複数の外部接続端子を備えており、隣接する前記外部接続端子の間に対応する位置に、前記第２のリブを配置していることを特徴とする電池パック。
前記第１のリブに切り欠きが形成されている請求項１に記載の電池パック。