JP4586341B2 - 角形電池 - Google Patents

Description

この発明は、角形電池に内蔵されている基板が損傷を受けづらい角形電池の構造に関する。

近年、電子機器の小型化に伴い、電子機器に用いられる各種の電池も小型化しており、また様々な形状の電池がある。なかでも、角形のリチウムイオン電池は、エネルギー密度を高くすることが可能であることから、携帯電話、ノート型パソコン等に対して幅広く用いられる。

リチウムイオン電池をはじめとする二次電池では、過充電を防止するため、温度係数保護素子、例えばＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）を実装した基板が内蔵されている。リチウムイオン電池は、小型であることから例えば携帯電話などでは取り外して持ち運ぶことが可能である。このため、外部からの衝撃を受けやすく、リチウムイオン電池に内蔵されている基板が損傷を受けやすい。基板を外部からの衝撃から保護する角形電池の構造については、下記の特許文献１に記載されている。
特開平１１−２４２９４９号公報

図５は従来の角形電池の構成を示す図である。参照符号２１は保護回路を構成する素子等が実装された基板を表す。基板２１はホルダー２２を介してセル２４に装着される。ホルダー２２は基板２１と係合するため、ホルダー２２とリード板２３との間には隙間が生じてしまう。このため、セル２４に基板２１等の部品が装着された後に電池全体に対して横方向のひねり荷重がかかるとリード板２３に対しては負荷がかかるのに対し、ホルダー２２に対してはリード板２３とホルダー２２の間の隙間のためひねり荷重の負荷がかからない。このためホルダー２２とリード板２３が損傷し、ホルダー２２と装着される基板２１も損傷するおそれがあった。

また、セル２４に基板２１等の各部品が装着された角形電池は下ケース２０および上ケース２５に収納されるが、角形電池はセル２４と基板２１との間にホルダー２２を介しているため、ホルダーの厚みによる角形電池全体の体積的なロスが発生してしまう。

したがって、この発明の目的は、角形電池に対して外部からの衝撃が加わっても基板に衝撃による負荷がかからない構造をした信頼性の高い角形電池を提供することにある。

更にこの発明の他の目的は、体積的にも効率的な構造をもつ角形電池を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、基板が内部に収納される角形電池において、
角形の電池セルと、
周辺部の少なくとも四隅のエッジが折り曲げられて四方に平面が構成されてなる、上記電池セルの上端面と接触する接触面が形成され、上記電池セルとの間に空間が形成されたホルダーと、
上記電池セルの上端面に載置され、上記ホルダーの上記空間に収納された基板と、
上記ホルダー上に積層された外部に露出して突出する突出部を有する正極とからなり、
上記ホルダーは突起を有し、該突起は固定タブの穴部に挿嵌され溶着、固着されている角形電池である。

この発明によれば、正極にかかる負荷は、ホルダーを介して直接セルにかかるため、正極の変形等が発生せず、また基板に負荷がかからないため基板の損傷等を防ぐことができる。また、正極にかかる負荷は、ホルダーの端部が平面で電池セルに接触することにより、電池セルに均等に荷重がかかるようにすることができる。

更に基板間にホルダーが介在しないため、ホルダーとセル間に無駄なスペースができず角形電池のより小型化を図ることができる。

以下、図面を参照しながらこの発明の一実施形態について説明する。図１はこの発明の角形電池の一例を構成する各部品を示したものである。参照符号１は電池セルを示す。電池セルは、例えばリチウムイオン二次電池本体が負極缶内に収納されたものである。電池セル１の正極に絶縁樹脂からなるワッシャー２が装着される。ワッシャー２は絶縁を目的としているため、例えば紙が用いられる。

参照符号３は基板を示す。基板３は、ワッシャー２を介して負極側の電池セル１の上端面上に載置される。基板３には例えばＰＴＣ素子が実装される。リチウムイオン電池等の二次電池では、安全のため過充電の防止が大きな課題となる。そこで多くの二次電池にＰＴＣ素子が実装された基板が用いられている。

ＰＴＣ素子は、ある温度以上に加熱されると極端に自身の抵抗を増大させる。このため、電池が異常な高温になったときに充放電電流を停止させることができる。またＰＴＣ素子は抵抗可逆性を有し、ＰＴＣ素子が働いて電流が停止した後、電池温度が下がれば素子抵抗が少なくなり、再び電池の使用が可能となる。

参照符号４はホルダーを示す。ホルダー４は基板３を覆うように装着され、絶縁と補強を目的としている。絶縁を目的としているため、ホルダー４は一般に樹脂が用いられる。ホルダー４は固定タブ６ａおよび６ｂにより電池セル１と固定される。図２に示すように、ホルダー４には突起１１が備えられている。また、固定タブ６ａは係合用段差を備え、係合用段差のほぼ中央に穴部１０を備えている。ホルダー４の突起１１が固定タブ６ａの穴部１１に挿嵌され、外側から溶接されることにより、ホルダー４と固定タブ６ａが固着される。ホルダー４の反対側の端面に配される固定タブ６ｂとホルダー４も同様に固着される。固定タブ６ａおよび６ｂには鉄、ニッケル等が用いられる。ホルダー４のエッジが折り曲げられ、ホルダー４と電池セル１との間に基板３を配するための十分な空間が形成される。ホルダー４と電池セル１とが接触する接触面は均等に荷重がかかるようにするため、四方に平面が構成される構造となっている。

ホルダー４の上面には正極５が載置される。図３を参照して説明すると、ホルダー４と正極５の装着面の一部には、開口１２が設けられている。上述したようにホルダー４は基板３を覆うように基板３と積層されているため、ホルダー４の開口１２を通じて基板３が露出する。

正極５の一端には、基板３と溶着するための舌片１４が設けられている。正極５とホルダー４は、凸部１５ａとホルダー４に設けられた凹部１３ａとが溶着される。反対側の端面では凸部１５ｂと凹部１３ｂが嵌合されて溶接される。

正極５に対する上方からの荷重は垂直方向にホルダー４に伝達されるため、ホルダー４のたわみが発生するおそれがある。そのため、正極５の端面はホルダー４の肉厚部と接触する構造にすることが望ましい。正極５には、正極の端面を隠し、外観をよくするために樹脂製のカバー７が装着される。

図４はこの上述した一実施形態の断面図である。正極５にかかる負荷の伝達について図４を参照して説明する。正極５とホルダー４とが接触する面の中央は空間が存在する。したがって正極５にかかる負荷がホルダー４の端部に伝達される。ホルダー４の端部は、ワッシャー２を介し、電池セル１と装着されている。即ち、正極５にかかる負荷がホルダー４を介して電池セル１に伝わることになり、正極５への負荷は基板３にはかからない。このことより正極にかかる負荷により基板３への負荷の伝達を防止でき、基板に損傷を与えないようにすることができる。

この発明は、上述した一実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内でさまざまな変形や応用が可能である。例えば、上述した実施形態では、二次電池の種類としてはリチウムイオン電池を用いて説明したが、他の角形の二次電池にも応用できる。

この発明の角形電池の一例を構成する部材を示す略線図である。 この発明の角形電池の一例を構成する部材の一部の拡大図である。 この発明の角形電池の一例を構成する部材の一部の拡大図である。 この発明の角形電池の一例の断面図である。 従来の角形電池を示す略線図である。

符号の説明

１ 電池セル
３ 基板
４ ホルダー
５ 正極
６ａ、６ｂ 固定タブ

Claims (4)

1. 基板が内部に収納される角形電池において、
   角形の電池セルと、
   周辺部の少なくとも四隅のエッジが折り曲げられて四方に平面が構成されてなる、上記電池セルの上端面と接触する接触面が形成され、上記電池セルとの間に空間が形成されたホルダーと、
   上記電池セルの上端面に載置され、上記ホルダーの上記空間に収納された基板と、
   上記ホルダー上に積層された外部に露出して突出する突出部を有する正極とからなり、
   上記ホルダーは突起を有し、該突起は固定タブの穴部に挿嵌されて溶着、固着され、該固定タブと上記電池セルとが固定される角形電池。
2. 上記ホルダーの上面に正極が載置され、該ホルダーと正極の装着面の一部に開口が設けられ、
   上記ホルダーの開口を通じて基板が露出し、該基板と上記正極の一端に設けられた舌片とが溶着される請求項１に記載の角形電池。
3. 上記基板には、ＰＴＣ素子が設けられている請求項１に記載の角形電池。
4. 上記正極に設けられた凸部と上記ホルダーに設けられた凹部とが嵌合及び溶着されている請求項１記載の角型電池。

Images