JP7238981B2 - 収容体および二次電池の充電方法 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池または二次電池を備える電子部品を収容するための収容体、および、収容体に収容された二次電池の充電方法に関する。

複数のキャビティが長手方向に沿って形成されている長尺状のキャリアテープと、キャビティに収容された電子部品と、キャビティを覆うようにキャリアテープに接着されたカバーフィルムとを備えた電子部品連が特許文献１に記載されている。

この電子部品連の使用形態の一例として、例えば、予め充電した二次電池をキャビティに収容した状態で電子機器の製造工場へと搬送し、搬送先の工場では、カバーフィルムを剥がしてキャリアテープから二次電池を取り出して、電子機器の製造に使用する、といった使用形態が考えられる。

特開２００４－２６８９１６号公報

しかしながら、二次電池を予め充電してからキャリアテープのキャビティに収容しても、実際に使用されるまでの経過時間が長いと、自己放電によって二次電池の容量が低下する。その場合、キャリアテープから二次電池を１つずつ取り出して再度充電する必要があり、手間がかかる。

本発明は、上記課題を解決するものであり、収容されている複数の二次電池、または、二次電池を備える電子部品をキャリアシートから取り出すことなく充電することが可能な収容体、および、収容体に収容された二次電池の充電方法を提供することを目的とする。

本発明の収容体は、
一対の外部電極を有する二次電池または前記二次電池を備える電子部品を収容するためのキャビティと、
前記キャビティが長手方向に沿って複数形成されている長尺状のキャリアシートと、
前記二次電池を充電するための第１の電極および第２の電極と、
複数の前記第１の電極と電気的に接続される第１の導電線と、
複数の前記第２の電極と電気的に接続される第２の導電線と、
を備え、
前記第１の電極および前記第２の電極は、複数の前記キャビティのそれぞれに形成され、
前記第１の導電線および前記第２の導電線は、前記キャリアシートに形成されていることを特徴とする。

前記キャビティは、前記キャリアシートの前記長手方向と直交する短手方向にも複数形成されていてもよい。

前記第１の電極は、前記キャビティの一端側に形成されており、前記第２の電極は、前記キャビティの他端側に形成されていてもよい。

また、前記第１の電極は、前記長手方向における前記キャビティの第１端側、および、前記長手方向と直交する短手方向における前記キャビティの第２端側に形成されており、
前記第２の電極は、前記長手方向において前記第１端と対向する前記キャビティの第３端側、および、前記短手方向において前記第２端と対向する前記キャビティの第４端側に形成されていてもよい。

前記キャビティには、前記二次電池または前記電子部品の移動を抑制するための移動抑制機構が設けられていてもよい。

収容体は、前記二次電池または前記電子部品が収容された前記キャビティの開口部を覆う態様で前記キャリアシートと接着するカバーシートをさらに備え、
前記カバーシートは、前記カバーシートが前記キャリアシートと接着した状態で前記二次電池または前記電子部品と当接する突起部を備えていてもよい。

前記第１の電極と前記第２の電極の対向する方向において、前記キャビティの寸法と前記二次電池の寸法の差は、前記第１の電極の寸法および前記第２の電極の寸法よりも小さくてもよい。

二次電池の充電方法は、
上述したいずれかの収容体の前記キャビティに、前記二次電池の一対の外部電極のうちの一方が前記第１の電極と接触し、他方が前記第２の電極と接触するように前記二次電池を収容する工程と、
前記第１の導電線および前記第２の導電線に直流電圧を印加する工程と、
を備えることを特徴とする。

本発明の収容体によれば、一対の外部電極を有する二次電池または二次電池を備える電子部品をキャリアシートのキャビティに収容した状態で、第１の導電線と第２の導電線との間に直流電圧を印加することにより、二次電池を充電することができる。これにより、キャリアシートのキャビティに収容する前に充電した二次電池が自己放電によって容量が低下した場合でも、キャリアシートから取り出す前に二次電池の充電を行うことができる。また、キャリアシートから取り出す前に二次電池の充電を行うことができるので、充電を行うことなく、二次電池または二次電池を備える電子部品をキャリアシートに収容することができる。

また、本発明の二次電池の充電方法によれば、一対の外部電極を有する二次電池または二次電池を備える電子部品をキャリアシートのキャビティに収容した状態で、第１の導電線と第２の導電線との間に直流電圧を印加することにより、二次電池を充電することができる。

本発明の第１の実施形態における収容体の構成を示す平面図である。 図１に示す収容体のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 二次電池が長手方向に位置ずれしたときの二次電池とキャビティとの位置関係を示す図であり、（ａ）は第１の電極側にずれた状態を示し、（ｂ）は第２の電極側にずれた状態を示す。 二次電池を備える電子部品の形状の一例を示す平面図である。 二次電池を備える電子部品の別の形状の例を示す側面図である。 キャリアシートを長手方向に見たときの、二次電池の第１の外部電極の位置における断面図である。 キャビティの底面に形成された第１の電極および第２の電極の形状を模式的に示す平面図である。 第４の実施形態における収容体の構成を示す平面図である。 第５の実施形態における収容体の構成を示す平面図である。

以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴を具体的に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態における収容体１００の構成を示す平面図である。また、図２は、図１に示す収容体１００のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。

第１の実施形態における収容体１００は、一対の外部電極を有する二次電池１または二次電池１を備える電子部品を収容するためのキャビティ１１と、キャビティ１１が長手方向Ｌに沿って複数形成されている長尺状のキャリアシート１０と、二次電池１を充電するための第１の電極２１および第２の電極２２と、複数の第１の電極２１と電気的に接続される第１の導電線３１と、複数の第２の電極２２と電気的に接続される第２の導電線３２とを備える。

本実施形態における収容体１００はさらに、カバーシート４０を備える。

キャリアシート１０は、例えば、紙、合成樹脂等、可撓性を有する材料からなる。キャリアシート１０の短手方向Ｗにおける寸法は、例えば、１０ｍｍであり、厚み方向Ｔにおける寸法は、例えば、３ｍｍである。これらの寸法は、収納する二次電池１の大きさにより適宜変更される。キャリアシート１０の長手方向Ｌの寸法は、任意の寸法とすることができる。

なお、長手方向Ｌ、短手方向Ｗ、および、厚み方向Ｔのうちの任意の２方向は、互いに直交する方向である。

キャリアシート１０に形成されているキャビティ１１は、二次電池１または二次電池１を備えた電子部品を収容するためのスペースである。ここでは、図１および図２に示すように、複数のキャビティ１１のそれぞれに、二次電池１を収容するものとして説明する。複数のキャビティ１１は、キャリアシート１０の長手方向Ｌに沿って、例えば、等間隔に形成されている。本実施形態では、平面視で長方形の形状を有するキャビティ１１の長手方向と、キャリアシート１０の長手方向Ｌとが一致するように、キャビティ１１が形成されている。

キャビティ１１は、平面視で、二次電池１を完全に収容できる大きさを有する。ただし、キャビティ１１の短手方向の寸法は、収容する二次電池１の長手方向の寸法より短い。例えば、図１および図２に示す長手方向Ｌ、短手方向Ｗ、厚み方向Ｔにおけるキャビティ１１の寸法はそれぞれ、４ｍｍ、３ｍｍ、２ｍｍである。

キャビティ１１には、二次電池１を充電するための第１の電極２１および第２の電極２２が形成されている。第１の電極２１および第２の電極２２のうちの一方は正極であり、他方は負極である。後述するように、第１の電極２１および第２の電極２２のうちの一方は、収容される二次電池１の一対の外部電極である第１の外部電極１ａおよび第２の外部電極１ｂのうちの一方と接触し、第１の電極２１および第２の電極２２のうちの他方は、二次電池１の第１の外部電極１ａおよび第２の外部電極１ｂのうちの他方と接触する。

本実施形態では、キャビティ１１の底面１１ａのうち、長手方向Ｌの一端側に第１の電極２１が形成され、他端側に第２の電極２２が形成されている。また、本実施形態では、第１の電極２１および第２の電極２２の短手方向の寸法は、キャビティ１１の短手方向Ｗの寸法と同一である。

第１の導電線３１および第２の導電線３２は、キャリアシート１０に形成されており、導電性を有する材料により構成されている。上述したように、第１の導電線３１は、複数の第１の電極２１と電気的に接続され、第２の導電線３２は、複数の第２の電極２２と電気的に接続されている。すなわち、全ての第１の電極２１および第２の電極２２はそれぞれ並列に接続されている。

充電および放電が可能な二次電池１は、一対の外部電極である第１の外部電極１ａおよび第２の外部電極１ｂを有する。第１の外部電極１ａおよび第２の外部電極１ｂのうちの一方は正極であり、他方は負極である。本実施形態において、二次電池１は、略直方体の形状を有する。

二次電池１の種類に特に制約はないが、ＣＶ充電が可能であり、０Ｖまで放電しても劣化しにくい全固体電池であることが好ましい。例えば、二次電池１として、公称電圧２．０Ｖ、容量０．１ｍＡｈの全固体電池を用いることができる。

二次電池１がキャリアシート１０のキャビティ１１に収容された状態では、図１および図２に示すように、第１の外部電極１ａは、第１の電極２１と接触し、第２の外部電極１ｂは、第２の電極２２と接触する。ただし、第１の外部電極１ａが第２の電極２２と接触し、第２の外部電極１ｂが第１の電極２１と接触するようにしてもよい。この状態で、第１の導電線３１および第２の導電線３２を外部電源と接続して直流電圧を印加すると、二次電池１の第１の外部電極１ａと第２の外部電極１ｂとの間に直流電圧が印加され、二次電池１が充電される。

すなわち、二次電池１の充電方法は、
（ａ）収容体１００のキャビティ１１に、二次電池１の一対の外部電極１ａ、１ｂのうちの一方が第１の電極２１と接触し、他方が第２の電極２２と接触するように二次電池１を収容する工程と、
（ｂ）第１の導電線３１および第２の導電線３２に直流電圧を印加する工程と、
を備える。

二次電池１の充電は、例えば、定電圧を印加するＣＶ充電により行う。上述したように、全ての第１の電極２１および第２の電極２２は並列に接続されているので、第１の導電線３１と第２の導電線３２との間に直流電圧を印加すると、キャビティ１１に収容されている全ての二次電池１の充電を同時に行うことができる。

例えば、複数の二次電池１を収容した収容体１００を、二次電池１を使用する電子機器の製造工場へと搬送し、電子機器の製造工場で、第１の導電線３１と第２の導電線３２との間に直流電圧を印加することによって、全ての二次電池１の充電を行う。この場合、二次電池１を予め充電することなくキャリアシート１０に収容して出荷することができる。また、二次電池１を予め充電してからキャリアシート１０に収容した状態で収容体１００を出荷する場合でも、二次電池１をキャリアシート１０から取り出す前に充電を行うことができるので、自己放電による容量低下分を充電により補うことができる。いずれの場合も、満充電状態の二次電池１を電子機器に搭載することができる。

また、本実施形態の収容体１００では、キャリアシート１０から二次電池１を１つずつ取り出してから個別に充電を行う必要がなく、キャビティ１１に収容されている全ての二次電池１の充電を同時に行うことができるので、利便性が高い。

キャビティ１１は、収容されている二次電池１が動いて位置がずれた場合でも、二次電池１の第１の外部電極１ａが第１の電極２１と接触し、第２の外部電極１ｂが第２の電極２２と接触するような大きさで構成されている。

図３は、二次電池１が長手方向Ｌに位置ずれしたときの二次電池１とキャビティ１１との位置関係を示す図であり、（ａ）は第１の電極２１側にずれた状態を示し、（ｂ）は第２の電極２２側にずれた状態を示す。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、二次電池１が長手方向Ｌに動いて位置ずれした場合でも、二次電池１の第１の外部電極１ａは第１の電極２１と接触し、第２の外部電極１ｂは第２の電極２２と接触している。

そのような構成を実現するため、第１の電極２１と第２の電極２２の対向する方向において、キャビティ１１の寸法Ｌ１と二次電池１の寸法Ｌ２の差Ｌ３（＝Ｌ１－Ｌ２）は、第１の電極２１の寸法および第２の電極２２の寸法Ｌ４よりも小さくなるように構成されている。

また、本実施形態では、第１の電極２１および第２の電極２２はともに、短手方向Ｗの寸法がキャビティ１１の底面１１ａの短手方向Ｗの寸法と同一となるように形成されている。したがって、二次電池１が短手方向Ｗに動いて位置ずれした場合でも、二次電池１の第１の外部電極１ａは第１の電極２１と接触し、第２の外部電極１ｂは第２の電極２２と接触する。

すなわち、二次電池１がキャビティ１１に収容された状態では、二次電池１が動いても第１の外部電極１ａは第１の電極２１と接触し、第２の外部電極１ｂは第２の電極２２と接触するので、確実に二次電池１の充電を行うことができる。

カバーシート４０は、二次電池１または二次電池１を備えた電子部品が収容されたキャビティ１１の開口部を覆う態様でキャリアシート１０と接着されている。カバーシート４０は、例えば、合成樹脂フィルム等により構成されている。カバーシート４０とキャリアシート１０とは、例えば、接着剤を介して接着される。二次電池１または二次電池１を備えた電子部品が収容されたキャビティ１１の開口部を覆う態様でカバーシート４０がキャリアシート１０と接着することにより、収容体１００の搬送中に、収容されている二次電池１または電子部品がキャビティ１１の外部に出てしまうことを抑制し、確実に二次電池１または電子部品を搬送することができる。

カバーシート４０には、カバーシート４０がキャリアシート１０と接着した状態で二次電池１または二次電池１を備えた電子部品と当接する突起部４１が設けられている。図２では、キャビティ１１に二次電池１が収容されており、カバーシート４０に設けられている突起部４１が二次電池１に当接して二次電池１を上方から押さえつけている状態を示している。カバーシート４０に突起部４１が設けられていることにより、キャビティ１１に収容されている二次電池１と当接して、厚み方向Ｔにおける二次電池１の移動を抑制し、二次電池１の第１の外部電極１ａと第１の電極２１との間の電気的な接続、および、第２の外部電極１ｂと第２の電極２２との電気的な接続を確実に行うことができる。これにより、二次電池１の充電を確実に行うことができる。

なお、カバーシート４０から突起部４１を省略した構成とすることもできる。

上述したように、キャリアシート１０のキャビティ１１には、二次電池１を備える電子部品を収容することもできる。

図４は、二次電池１を備える電子部品５０の形状の一例を示す平面図である。図４に示す電子部品５０は、短手方向Ｗの略半分のスペースに、二次電池１が配置されている。二次電池１は、長手方向Ｌに対向する第１の外部電極１ａおよび第２の外部電極１ｂを有する。この場合も、キャリアシート１０のキャビティ１１に電子部品５０を収容した状態では、二次電池１の第１の外部電極１ａが第１の電極２１と接触し、第２の外部電極１ｂが第２の電極２２と接触するので、第１の導電線３１および第２の導電線３２を外部電源と接続して直流電圧を印加すると、全ての電子部品５０の二次電池１の充電を行うことができる。

図５は、二次電池１を備える電子部品５１の別の形状の例を示す側面図である。図５に示す電子部品５１は、厚み方向Ｔの略半分のスペースに、二次電池１が配置されている。二次電池１は、長手方向Ｌに対向する第１の外部電極１ａおよび第２の外部電極１ｂを有する。この場合、二次電池１の第１の外部電極１ａが第１の電極２１と接触し、第２の外部電極１ｂが第２の電極２２と接触するように、電子部品５１をキャビティ１１に収容する必要がある。この場合も、キャリアシート１０のキャビティ１１に電子部品５１を収容した状態で、全ての電子部品５１の二次電池１の充電を行うことができる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態における収容体１００では、複数のキャビティ１１のそれぞれに、二次電池１または二次電池１を備えた電子部品の移動を抑制するための移動抑制機構が設けられている。

図６は、キャリアシート１０を長手方向Ｌに見たときの、二次電池１の第１の外部電極１ａの位置における断面図である。ここでは、移動抑制機構として、キャビティ１１に溝１２が設けられている。溝１２は、長手方向Ｌに沿って形成されており、短手方向Ｗの寸法は、収容される二次電池１または二次電池１を備える電子部品の短手方向Ｗの寸法よりわずかに大きい。

溝１２には、二次電池１または二次電池１を備えた電子部品がはめ込まれる。ここでは、図６に示すように、二次電池１がはめ込まれるものとして説明する。

二次電池１をキャリアシート１０のキャビティ１１に収容する際に、溝１２にはめ込むように収容することにより、収容される二次電池１の短手方向Ｗの動きを制限することができる。これにより、二次電池１の第１の外部電極１ａと第１の電極２１との間の電気的な接続、および、第２の外部電極１ｂと第２の電極２２との間の電気的な接続を確実なものとすることができ、二次電池１の充電を確実に行うことができる。

＜第３の実施形態＞
キャリアシート１０のキャビティ１１に収容する二次電池１または二次電池１を備える電子部品の形状は、平面視で略正方形の形状であってもよい。その場合、平面視で略正方形の形状を有する二次電池１または電子部品をキャビティ１１に収容する際に、誤って水平方向に９０°回転した状態で収容されることが考えられる。

第３の実施形態における収容体１００では、キャビティ１１の長手方向Ｌの両端側だけでなく、短手方向Ｗの両端側にも、一対の電極である第１の電極２１および第２の電極２２が形成されている。

図７は、キャビティ１１の底面１１ａに形成された第１の電極２１および第２の電極２２の形状を模式的に示す平面図である。

第１の電極２１は、平面視でＬ字状の形状を有し、長手方向Ｌにおけるキャビティ１１の第１端１１ｂ側、および、短手方向Ｗにおけるキャビティ１１の第２端１１ｃ側に形成されている。ただし、第１の電極２１は、短手方向Ｗにおいて第２端１１ｃと対向するキャビティ１１の第４端１１ｅには接していない。

第２の電極２２は、平面視でＬ字状の形状を有し、長手方向Ｌにおいて第１端１１ｂと対向するキャビティ１１の第３端１１ｄ側、および、短手方向Ｗにおける第４端１１ｅ側に形成されている。ただし、第２の電極２２は、短手方向Ｗにおけるキャビティ１１の第２端１１ｃには接していない。

第１の電極２１および第２の電極２２がＬ字状の形状を有することにより、収容される二次電池１が誤って水平方向に９０°回転した状態で収容された場合でも、二次電池１の第１の外部電極１ａは、第１の電極２１および第２の電極２２のうちの一方と接触し、第２の外部電極１ｂは、第１の電極２１および第２の電極２２のうちの他方と接触する。これにより、二次電池１の充電を確実に行うことができる。キャビティ１１に収容されるものが二次電池１を備える電子部品であっても同様である。

＜第４の実施形態＞
図８は、第４の実施形態における収容体１００の構成を示す平面図である。図１に示す第１の実施形態における収容体１００では、複数のキャビティ１１が１列で形成されているが、第４の実施形態における収容体１００では、複数のキャビティ１１が２列で形成されている。すなわち、複数のキャビティ１１は、キャリアシート１０の短手方向Ｗにも複数形成されている。

第２の導電線３２は、キャビティ１１が２列で形成されていることに応じて、２つ設けられている。図８に示すように、それぞれの第２の導電線３２は、隣に位置するキャビティ１１の第２の電極２２と電気的に接続されている。

一方、第１の導電線３１は、２列で設けられている複数のキャビティ１１の間に１つだけ設けられている。第１の導電線３１は、両隣に位置するキャビティ１１の第１の電極２１と電気的に接続されている。

ただし、第１の導電線３１を２つ設けるとともに、第２の導電線３２を１つ設ける構成としてもよい。

本実施形態における収容体１００でも、第１の導電線３１および第２の導電線３２を外部電源と接続して直流電圧を印加することにより、２列で形成されているキャビティ１１内に収容されている複数の二次電池１を同時に充電することができる。

なお、キャリアシート１０には、複数のキャビティ１１が２列以上の複数列で形成されていてもよい。

＜第５の実施形態＞
図１に示す第１の実施形態における収容体１００では、キャビティ１１の長手方向と、キャリアシート１０の長手方向Ｌとは一致している。これに対して、第５の実施形態における収容体１００では、キャビティ１１の長手方向がキャリアシート１０の短手方向Ｗと一致するように、キャビティ１１が設けられている。

図９は、第５の実施形態における収容体１００の構成を示す平面図である。図９に示すように、キャリアシート１０には、平面視で長方形の形状を有するキャビティ１１の長手方向がキャリアシート１０の短手方向Ｗと一致するように、キャビティ１１が設けられている。この構成でも、第１の導電線３１は、第１の電極２１と電気的に接続されており、第２の導電線３２は、第２の電極２２と電気的に接続されている。したがって、第１の導電線３１および第２の導電線３２を外部電源と接続して直流電圧を印加することにより、キャビティ１１内に収容されている複数の二次電池１を同時に充電することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。

第２の実施形態における収容体１００は、二次電池１または二次電池１を備えた電子部品の移動を抑制するための移動抑制機構として、キャビティ１１に溝１２を設けた構成である。キャビティ１１に収容される二次電池１または二次電池１を備えた電子部品の移動を抑制するために、キャビティ１１の底面に粘着部材を設け、粘着部材によって、収容する二次電池１または電子部品を接着固定するようにしてもよい。

１ 二次電池
１ａ 二次電池の第１の外部電極
１ｂ 二次電池の第２の外部電極
１０ キャリアシート
１１ キャビティ
１２ キャビティ内の溝
２１ 第１の電極
２２ 第２の電極
３１ 第１の導電線
３２ 第２の導電線
４０ カバーシート
４１ 突起部
５０、５１ 電子部品
１００ 収容体

Claims (8)

1. 一対の外部電極を有する二次電池または前記二次電池を備える電子部品を収容するためのキャビティと、
   前記キャビティが長手方向に沿って複数形成されている長尺状のキャリアシートと、
   前記二次電池を充電するための第１の電極および第２の電極と、
   複数の前記第１の電極と電気的に接続される第１の導電線と、
   複数の前記第２の電極と電気的に接続される第２の導電線と、
   を備え、
   前記第１の電極および前記第２の電極は、複数の前記キャビティのそれぞれに形成され、
   前記第１の導電線および前記第２の導電線は、前記キャリアシートに形成されていることを特徴とする収容体。
2. 前記キャビティは、前記キャリアシートの前記長手方向と直交する短手方向にも複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載の収容体。
3. 前記第１の電極は、前記キャビティの一端側に形成されており、前記第２の電極は、前記キャビティの他端側に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の収容体。
4. 前記第１の電極は、前記長手方向における前記キャビティの第１端側、および、前記長手方向と直交する短手方向における前記キャビティの第２端側に形成されており、
   前記第２の電極は、前記長手方向において前記第１端と対向する前記キャビティの第３端側、および、前記短手方向において前記第２端と対向する前記キャビティの第４端側に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の収容体。
5. 前記キャビティには、前記二次電池または前記電子部品の移動を抑制するための移動抑制機構が設けられていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の収容体。
6. 前記二次電池または前記電子部品が収容された前記キャビティの開口部を覆う態様で前記キャリアシートと接着するカバーシートをさらに備え、
   前記カバーシートは、前記カバーシートが前記キャリアシートと接着した状態で前記二次電池または前記電子部品と当接する突起部を備えることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の収容体。
7. 前記第１の電極と前記第２の電極の対向する方向において、前記キャビティの寸法と前記二次電池の寸法の差は、前記第１の電極の寸法および前記第２の電極の寸法よりも小さいことを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の収容体。
8. 請求項１～７のいずれかに記載の収容体の前記キャビティに、前記二次電池の一対の外部電極のうちの一方が前記第１の電極と接触し、他方が前記第２の電極と接触するように前記二次電池を収容する工程と、
   前記第１の導電線および前記第２の導電線に直流電圧を印加する工程と、
   を備えることを特徴とする二次電池の充電方法。

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