JP3766001B2 - バッテリーとその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バッテリーおよびバッテリーの製造方法に関し、特に、バッテリーの信頼性および生産性を向上する技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話機、簡易型携帯電話機等の携帯端末に用いられるバッテリーには、略直方体状のバッテリーセルと、このバッテリーセルの各端子に電気的に接続される回路基板とを備え、これらを樹脂によって一体的に固定したものがある。
【０００３】
前記バッテリーセルは、アルミニウム材を深絞り加工してなる容器内に、セパレータによって分離された正極フィルムと負極フィルムとを複数層積層したものを電解液と共に封口板によって封入することにより構成されている。この封口板には、その中央に、負極端子が突出状態に配置されている。
【０００４】
前記回路基板は、バッテリーセルの充電制御および電気的保護のためのものであり、前記バッテリーセルの表面に両面テープにより接着されている。回路基板のバッテリーセルへの接着位置は、バッテリーの厚みが増加することを防止するために、バッテリーセルの厚さ方向に沿う側面とされるとともに、両面テープによる十分な接着面積を確保するために、平坦な側面が選択されている。また、回路基板は、バッテリーセルの一側面に突出する負極端子と接続する必要から、負極端子に隣接する側面に取り付けられている。
【０００５】
さらに、回路基板はバッテリーセルの各端子に金属製の接続板によって接続されている。この接続板は、バッテリーセルの全長にわたって配されている細長い回路基板の両端から、隣接する側面の負極端子および正極端子に向かってそれぞれ延びており、それぞれの先端を各端子に半田付されることにより、回路基板とバッテリーセルとを電気的および機械的に接続するようになっている。したがって、これら接続板は、前記バッテリーセルを抱え込むように配置されることになる。そして、このように固定された回路基板および接続板が、樹脂モールド部によって包み込まれ、バッテリーセルと一体化されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように構成される従来のバッテリーでは、バッテリーセルの側面に回路基板および接続板を配していたために、バッテリーセルの表面が回路基板や接続板で覆われてしまい、樹脂モールド部との接着面積が少なくなるという問題があった。このため、樹脂モールド部が外力によって脱落する可能性がある。
また、バッテリーセルの３側面にわたって樹脂モールド部を成形していたため、バッテリーセルを金型の内部に埋没させて樹脂モールド部を成形する必要があった。このため、複雑なキャビティ形状を有する金型を使用し、バッテリーの製品コストが高くなるという問題があった。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、バッテリーの信頼性および生産性の向上を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、バッテリーセルと、このバッテリーセルの各端子に電気的に接続される回路基板とを、モールド成型により該回路基板を包み込む樹脂モールド部によって接着し、一体化してなるバッテリーであって、前記バッテリーセルを構成する容器の壁の少なくとも一部をこの壁に隣り合う一つの隣接表面から突出させた突出壁部の内面に、前記樹脂モールド部が接着しているバッテリーを提案している。
【０００８】
この発明によれば、バッテリーセルの表面および突出壁部の内面が樹脂モールド部に接着することによって、バッテリーセルと樹脂モールド部との接着面積を増加させることができる。また、剛性の高い突出壁部に樹脂モールド部の側面を支持させることができる。
その結果、バッテリーセルと樹脂モールド部との接着力を増大させ、樹脂モールド部に側方からかかる外力に対して、樹脂モールド部がバッテリーセルから脱落しないように保持することが可能となる。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のバッテリーにおいて、前記突出壁部が、前記隣接表面を挟んで対向する位置に２箇所設けられているバッテリーを提案している。
この発明によれば、対向する２つの突出壁部に挟まれた樹脂モールド部は、これら突出壁部の対向方向にかかる外力に対して樹脂モールド部を支持すると共に、これに直交する方向の外力に対しても樹脂モールド部と突出壁部との接着力を高めて、樹脂モールド部とバッテリーセルとの取り付け強度をさらに向上することができる。
【００１０】
また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載のバッテリーにおいて、前記突出壁部が、前記隣接表面の周囲全周にわたって設けられているバッテリーを提案している。
この発明によれば、樹脂モールド部の側面を突出壁部によって全周にわたって被覆し、該側面に外力が直接加わることを防止することができる。
【００１１】
また、請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のバッテリーの製造方法であって、前記回路基板を前記バッテリーセルの各端子に電気的に接続した状態で、前記隣接表面および前記突出壁部を利用して回路基板の周囲に画定したキャビティ内に溶融樹脂を注入して硬化させるバッテリーの製造方法を提案している。
【００１２】
この発明によれば、突出壁部を利用してキャビティを画定することにより、金型により形成されるキャビティ面を少なくして、金型を簡易なものとすることができる。特に、隣接表面の全周にわたって突出壁部を形成すると、金型によって形成すべきキャビティ面は一つとなり、バッテリーセルを包み込む金型に代わり、突出壁部の先端開口部を閉鎖する蓋のような単純形状の金型を使用することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るバッテリーの一実施形態について図１から図９を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るバッテリー１の外観を示す斜視図である。バッテリー１は携帯電話機等の携帯端末に使用されるものであり、バッテリーセル２と樹脂モールド部３とにより構成されている。
【００１４】
バッテリーセル２は、例えば、リチウムイオンバッテリーであり、図２に示されるように、深絞り成形されたアルミニウム製の直方体状の容器と封口板２ａとを有している。前記容器内部には、図示しないセパレータおよび電極が電解液と共に封入されている。前記封口板２ａは、該容器の開口部を密封するための蓋状部材である。
【００１５】
封口板２ａの中央部には、該封口板２ａの表面から突出して負極キャップ２ｃが設けられている。負極キャップ２ｃは、封口板２ａに対して電気的に絶縁されている。前記封口板２ａは、バッテリーセル２の表面のうち、投影面積が最も小さい最小面積表面の一つを構成している。
【００１６】
封口板２ａは、容器の開口部先端から所定深さの位置まで挿入されて、そこで容器に周溶接されることにより容器を密封している。すなわち、封口板２ａは、バッテリーセルの容器壁面に隣接する隣接表面を構成し、容器側壁のうち、封口板２ａから開口部先端までの部分が隣接表面から突出する突出壁部２ｂを構成している。
このように構成されたバッテリーセル２では、負極キャップ２ｃが負極端子として、封口板２ａおよび突出壁部２ｂを含んだその他の表面すべてが正極端子として、それぞれ機能するようになっている。
【００１７】
前記樹脂モールド部３は、図２に示されるように、回路基板４と接続部材５，６とを包み込んでいる。
回路基板４は、バッテリーセル２の封口板２ａの大きさに満たない程度の面積を有するものであって、適当な電子部品や外部接続用のコネクタ７等を搭載している。この電子部品は、バッテリー１の充電制御等を行うための部品である。前記回路基板４は、バッテリーセル２の封口板２ａに対向して配置されると共に、接続部材５，６を介してバッテリーセル２に接続されるようになっている。回路基板４には、図３に示すような、接続端子４ａおよび接続穴４ｂが設けられている。接続端子４ａおよび接続穴４ｂには、前記コネクタ７等から導かれた配線（図示略）が接続されている。
【００１８】
接続部材５，６は、図３に示されているように、例えば、金属製の板材を折り曲げて、Ｌ字状に形成されており、それぞれ回路基板の正極端子および負極端子に電気的に接続されるものである。また、接続部材６の一端には、回路基板４の接続穴４ｂに挿入するための接続突起６ａが設けられ、該接続突起６ａを接続穴４ｂに挿入して半田付等により取り付けることにより回路基板４の配線に電気的に接続されている。
【００１９】
本実施形態のバッテリー１によれば、樹脂モールド部３は、その周囲をバッテリーセル２の突出壁部２ｂにより囲まれている。その結果、樹脂モールド部３の側面が外部に露出せず、該側面に外力が直接加わることがない。また、剛性の高い突出壁部２ｂが樹脂モールド部３を支持するので、樹脂モールド部３に間接的に作用する外力に対しても、樹脂モールド部３を保護し、樹脂モールド部３がバッテリーセル２から脱落することを防ぐことができる。
【００２０】
また、回路基板４は、バッテリーセル２の最小面積表面に対向配置されるので、他のいずれの表面に配置されるよりも、樹脂モールド部３の体積を小さくすることができる。このため、バッテリー１の体積の増加を最小限に抑え、バッテリー１の小型軽量化を実現できる。さらに、樹脂モールド部３に要する樹脂の量が少なくて済むので製品コストを削減できる。
【００２１】
次に、本実施形態におけるバッテリー１の製造方法について、図４から図９を用いて説明する。
本実施形態のバッテリー１を製造するには、まず、接続部材５，６を、それぞれバッテリーセル２の突出壁部２ｂの内面および負極キャップ２ｃにスポット溶接または半田付によって取り付ける（図４）。次いで、回路基板４を突出壁部２ｂ内に挿入し、その接続端子４ａを突出壁部２ｂから突出した接続部材５の下面に接するように、斜め上方から滑り込ませ、接続端子４ａと接続部材５とをスポット溶接または半田付することにより接続する。さらに、接続突起６ａを回路基板４の接続穴４ｂに挿入した上で、接続穴４ｂ部分に接続部材６をスポット溶接または半田付によって接続する（図５）。
【００２２】
このようにしてバッテリーセル２の各端子に回路基板４を接続した状態で、樹脂モールド部３を成形する。樹脂モールド部３を成形するためには、図６に示すように、バッテリーセル２を固定する固定器具１１および密着蓋１２を使用する。固定器具１１は、例えば、アルミニウム合金製の容器であり、前記バッテリーセル２が倒れないように支持するための収容部１１ａを有している。該収容部１１ａは、バッテリーセル２の開口部先端を突出させた状態で、バッテリーセル２を収容する程度の容積を有している。
【００２３】
密着蓋１２は、例えば、アルミニウム合金製の蓋状部材であり、図９に示すように、絶縁部材１２ａと射出ノズル１２ｂとを備えている。絶縁部材１２ａは、コネクタ７の外部接続端子および突出壁部２ｂが密着蓋１２に接触することによる電気的な短絡を防止するための部材であり、密着蓋１２の表面のうち、コネクタ７および突出壁部２ｂの縁が密着する面に設けられている。射出ノズル１２ｂは、密着蓋１２の内部に設けられている。また、射出ノズル１２ｂの射出口は、絶縁部材１２ａが設置されている面の中央部に設けられている。
【００２４】
図７に示されているように、前記バッテリーセル２を固定器具１１の収容部１１ａに収容する。そして、図８および図９に示されるように、バッテリーセル２の突出壁部２ｂの縁およびコネクタ７の外部接続端子に密着蓋１２を密着させる。これにより、封口板２ａ、突出壁部２ｂおよび密着蓋１２によって閉じられたキャビティが形成される。この状態で、射出ノズル１２ｂから該キャビティ内に向かって溶融樹脂が射出される。キャビティ内に溶融樹脂が充填されると、直ちに溶融樹脂の熱が突出壁部等に伝導するため、キャビティ内の溶融樹脂は、急速に冷却され、硬化する。
【００２５】
これにより、バッテリーセル２の突出壁部２ｂによって囲まれた凹所に、回路基板４を包み込んだ樹脂モールド部３を有するバッテリー１が製造される。この後に、密着蓋１２をバッテリー１から離し、バッテリー１を固定器具１１から取り出すことにより製造工程が終了する。このバッテリー１では、製造中には密着蓋１２がコネクタ７に密着していたために、バッテリー１の樹脂モールド部３の表面にはコネクタ７の端面のみが露出している。
【００２６】
上記実施形態のバッテリー１の製造方法によれば、バッテリーセル２の封口板２ａおよび突出壁部２ｂをキャビティの画定に利用するので、複雑なキャビティ形状を有する金型を使用しなくて済むという利点がある。
【００２７】
なお、前記実施形態のバッテリー１では、携帯端末に接続するためのコネクタ７の外部接続端子に正極および負極端子を配置しているが、コネクタ７の代わりに、樹脂モールド部３の表面から突出する負極端子部を設けると共に、バッテリーセル２の表面全体を正極端子として機能させてもよい。このように、負極端子と正極端子とが相互にバッテリーの反対側の面に設けられることで、バッテリーが、その各端子を挟み込むようにして携帯端末に装着されることができる。
また、バッテリーセル２の封口板２ａの周囲に全周にわたって突出壁部２ｂを設けていたが、封口板２ａの周囲の一部のみに、あるいは封口板２ａを挟んで対向する位置のみに突出壁部２ｂを設けてもよい。
【００２８】
また、前記実施形態のバッテリー１の製造方法では、突出壁部２ｂが封口板２ａの周囲に全周にわたって設けられていたため、キャビティの一面のみを画定する密着蓋１２を用いていたが、突出壁部２ｂが、封口板２ａの周囲のうち、一部のみに設けられている場合には、該突出壁部２ｂによるキャビティ面以外のキャビティ面を画定できる金型を用いればよい。
また、コネクタ７の外部接続端子に接する密着蓋１２の表面に絶縁部材１２ａを備えるとしたが、外部接続端子に絶縁部材を直接貼り付けてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は以下の効果をもつ。
請求項１に係る発明によれば、樹脂モールド部の側面が突出壁部により支持されると共に、バッテリーセルと樹脂モールド部との接着面積が増加し、樹脂モールド部がバッテリーセルから脱落する可能性を低減できるため、バッテリーの健全性を保持することができる。
【００３０】
請求項２に係る発明によれば、これら突出壁部の対向方向に作用する外力に対して樹脂モールドを支持すると共に、これに直交する方向の外力に対しても樹脂モールド部と突出壁部との接着力を高めて、樹脂モールド部とバッテリーセルとをさらに強固に固定することができる。
【００３１】
請求項３に係る発明によれば、樹脂モールド部の側面すべてが突出壁部により保護されるため、該側面に外力が直接作用することを回避し、したがって、樹脂モールド部のバッテリーセルからの脱落をより確実に防止することができるという効果を奏する。
【００３２】
請求項４に係る発明によれば、金型のキャビティ形状を簡易なものとすることができるので、製品コストの削減を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施形態に係るバッテリーを示す斜視図である。
【図２】 図１のバッテリーの断面図である。
【図３】 図１のバッテリーの樹脂モールド部を分解して示した分解斜視図である。
【図４】 図１のバッテリーの組み上げ手順を示す斜視図である。
【図５】 図１のバッテリーの樹脂モールド部成形前の状態を示す斜視図である。
【図６】 図１のバッテリーの樹脂モールド部を成形する製造過程を示す斜視図である。
【図７】 図１のバッテリーの樹脂モールド部を成形する製造過程を示す斜視図である。
【図８】 図１のバッテリーの樹脂モールド部を成形する製造過程を示す斜視図である。
【図９】 図１のバッテリーの樹脂モールド部を成形する製造過程を示す断面図である。
【符号の説明】
１ バッテリー
２ バッテリーセル
２ａ 隣接表面
２ｂ 突出壁部
３ 樹脂モールド部
４ 回路基板

Claims (4)

1. バッテリーセルと、このバッテリーセルの各端子に電気的に接続される回路基板とを、モールド成型により該回路基板を包み込む樹脂モールド部によって接着し、一体化してなるバッテリーであって、
   前記バッテリーセルを構成する容器の壁の少なくとも一部をこの壁に隣り合う一つの隣接表面から突出させた突出壁部の内面に、前記樹脂モールド部が接着しているバッテリー。
2. 前記突出壁部が、前記隣接表面を挟んで対向する位置に２箇所設けられている請求項１に記載のバッテリー。
3. 前記突出壁部が、前記隣接表面の周囲全周にわたって設けられている請求項１に記載のバッテリー。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のバッテリーの製造方法であって、前記回路基板を前記バッテリーセルの各端子に電気的に接続した状態で、前記隣接表面および前記突出壁部を利用して回路基板の周囲に画定したキャビティ内に溶融樹脂を注入して硬化させるバッテリーの製造方法。

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