包裝電池的製作方法

2023-07-14 00:09:51 1

專利名稱：包裝電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及包裝電池，特別涉及用來抑制內置的安全部件的特性變動的技術。
背景技術：
近年來，隨著手機等行動裝置的普及，作為電源的包裝電池(〃,」電池)的使用 變多了。用圖6來說明根據現有技術的包裝電池的結構。圖6是示出了在包裝電池的結構 內芯包的結構的展開立體圖。如圖6所示，在芯包中由元電池910、安裝在其上的PTC(正電阻溫度係數)元件 950和保護電路940等構成。元電池910具有扁平方形形狀的外觀，在封口蓋910a上設置 負極端子91 Ob。其中，在元電池910中，封口蓋91 Oa與負極端子91 Ob絕緣，封口蓋91 Oa成 為正極端子。PTC元件950由元件主體951和向Y軸方向兩側延伸出的元件引線952、953構成。 PTC元件950的元件引線952與元電池910的負極端子910b連接。PTC元件950的另一元 件引線953的前端部分向X軸方向彎曲，在該前端部分與保護電路940中基板944的導電 焊盤連接。再有，在元電池910的封口板910a與PTC元件950的元件主體951和元件引線 953之間，為了實現相互之間的絕緣而插入有絕緣板960。在元電池910的封口板910a上連接有連接引線970，連接引線970的前端部分向 X軸方向彎折，通過該前端部分與保護電路940的基板944的導電焊盤連接。保護電路940由在Y軸方向上細長的基板944、安裝在基板944上的電子部件943 和外部端子941、以及覆蓋外部端子941的一部分的蓋942等構成。包裝電池由圖6中示出的芯包、通過相對於芯包插入成形所形成的頂部成型件和 底部成型件、以及覆蓋元電池910的主面910c等的外裝標籤等構成。專利文獻1 日本特開2003-17022號公報專利文獻2 日本特開2003-282036號公報專利文獻3 日本特開2003-346747號公報但是，在現有的包裝電池中，充電時元電池910膨脹，受其膨脹的影響，有時在與 元電池910的負極端子910b連接的PTC元件950的元件主體951中產生變形，元件特性發 生變動。用圖7說明元電池910的膨脹與PTC元件950的特性變動之間的關係。在圖7中 示出了圖6中示出的芯包的B部分。如圖7所示，元電池910由於充電外裝盒的主面910c在與紙面垂直的方向上膨 脹。例如在鋰離子二次電池的情況下，充電時元電池的膨脹是由於充電使鋰離子從正極向 負極移動，伴隨著該離子的移動，在正極中產生鋰鈷氧化物結晶的膨脹，在負極中產生碳的 膨脹，從而產生電極體的體積膨脹而產生的。由於充電時元電池910的膨脹，封口蓋910a象用兩點劃線表示的線L3那樣彎 曲。其中，在包裝電池中，在圖7等中省略了圖示的頂部成型件以覆蓋元電池910的封口蓋 910a、PTC元件950和保護電路940等的狀態形成，與封口蓋910a的上述彎曲連動，保護電路940中基板944也象線L4那樣彎曲。如上所述，元電池910的封口蓋910a和保護電路940的基板944象線L3、L4那 樣彎曲，其間的C部分也發生彎曲。從而，在現有的包裝電池中，在元電池910的負極端子 910b與保護電路940的基板944之間呈架設的狀態設置的PTC元件950的元件主體951中 產生變形，從而使元件特性發生了變動。這樣的PTC元件950等的安全元件的特性變動從 包裝電池的控制(質量的穩定)這樣的觀點來看有問題。再有，近些年來，對包裝電池要求小型化、輕量化，有保護電路940的基板944的板 厚等進一步變薄的傾向，人們認為如上所述的問題逐漸成為了更深刻的問題。

發明內容
本發明是為了解決上述問題完成的，其目的是提供一種在實現小型化、輕量化的 同時，即使在充電時元電池發生膨脹的情況下，也能夠抑制安全元件的特性變動的包裝電 池。為了實現上述目的，本發明採用下面的結構。根據本發明的包裝電池是以元電池、安全元件和保護電路為主要元件構成的。元電池在一端面形成有正負極的至少一端子。安全元件由元件主體和從其延伸出的兩條引線構成。並且，兩條引線中的一引線 與元電池中形成在元電池一端面的一端子電連接。 保護電路相對於安全元件中的另一引線電連接。安全元件和保護電路依次配置在元電池的一端面上。本發明的包裝電池的特徵在於，至少在元件主體與元電池的一個端面之間插入有 對充電時的元電池的變形引起的應力進行緩衝的緩衝構件。再有，上述的安全元件除了 PTC元件，還指的是NTC(負電阻溫度係數)元件等熱 敏元件、以及其它的用於電池控制的各種元件等。此外，本發明的包裝電池的緩衝構件與上述現有技術的包裝電池的絕緣板960不 同，具有對上述應力進行緩衝的緩衝效果。即，為了減小重量和體積，上述現有的包裝電池 的絕緣板960採用薄片狀的絕緣板，不具有對上述應力進行緩衝的緩衝效果。與此相對，本 發明的包裝電池的緩衝構件具有緩衝上述應力的機械強度。如上所述，在本發明的包裝電池中，安全元件在對其元件主體插入了緩衝構件的 狀態下被設置在元電池的一端面上。其中，緩衝構件是如上所述對元件主體附加的，緩衝隨 著元電池的變形而產生的應力。即，本發明的包裝電池不是象圖6中示出的現有技術的包 裝電池那樣，在元電池的封口蓋與保護電路之間無防備地設置安全元件，而是在元件主體 與元電池的一端面之間插入緩衝構件，由此抑制了隨著元電池的變形而產生的應力對元件 主體產生的影響。本發明的包裝電池通過採用上述結構，即使在充電使元電池膨脹，封口蓋(一端 面)呈弓狀彎曲的情況下，由於該彎曲對元件主體造成的應力被緩衝構件緩衝，所以難以 對元件主體產生直接影響，所以安全元件的元件主體中產生的應力應變減少。從而，本發明 的包裝電池能夠抑制充電時元電池的變形引起的安全元件的元件特性發生變動。這樣的結 構在保護電路中基板的板厚被減薄的情況下效果更好。
因而，本發明的包裝電池能夠在實現小型化、輕量化的同時，在元電池發生了膨脹 的情況下，也能夠抑制安全元件的特性變動，具有高的質量穩定性。本發明的包裝電池可以採用如下的變形。 本發明的包裝電池可以採用具有與安全元件中元件主體的形狀相應的凹部的形 態的部件(例如淺盤狀的外殼或溝道狀外殼等)作為緩衝構件，該凹部的開口可以朝向與 元電池的一端面相反的一側設置。在該情況下，事先將安全元件的元件主體容納在緩衝構 件的凹部內。再有，在這樣形狀的緩衝構件中，凹部的周圍部分成為凸緣，該凸緣能夠提高 對彎曲應力的剛性。此外，在本發明的包裝電池中，可以採用下面的結構緩衝構件中凹部的開口在安 全元件的元件主體被收納在凹部內的狀態下被蓋體堵塞。通過採用這樣的結構，能夠實現 對元件主體的更可靠的保護。此外，本發明的包裝電池可以採用下面的結構元電池的一端面、安全元件和保護 電路均被樹脂成型件覆蓋。


圖1是示出實施方式1的包裝電池1的外觀的展開立體圖。圖2是示出包裝電池1中的芯包WT )」" ) 5的結構的展開立體圖。圖3是示出包裝電池1中的主要部分的側面圖。圖4是示出實施方式2的包裝電池2中的芯包6的主要部分的立體圖。圖5是示出實施方式3的包裝電池3中的芯包7的主要部分的立體圖。圖6是示出現有技術的包裝電池的芯包的結構的展開立體圖。圖7是示出現有技術的芯包的主要部件的側面圖。附圖標號說明1、2、3包裝電池5、6、7 芯包10元電池20頂部成型件21底部成型件30外裝標籤40保護電路41外部端子42 蓋43電子部件44基板主體50安全元件51元件主體52、53元件引線60、61、63元件保持架62元件蓋
70連接引線
具體實施例方式下面示出一個例子來說明用來實施本發明的最佳方式。再有，下面的說明中採用 的實施方式是用來說明以便於容易理解本發明的結構和作用、效果所採用的一個例子，本 發明的本質部分以外不受任何下面的方式所限定。[實施方式1]
1.包裝電池1的外觀結構用圖1來說明根據實施方式1的包裝電池1的外觀結構。如圖1所示，包裝電池1包括在構成元件中含有元電池10的芯包5。芯包5的X 軸方向的左側端部被頂部成型件20覆蓋，X軸方向的右側端部被底部成型件21覆蓋。包 裝電池1的元電池10的外表面被外裝標籤30覆蓋。在頂部成型件20中形成三個窗口部20a，在各個窗口部中露出外部端子41。頂部成型件20用低溫成形法或被稱為熱熔法的公知方法形成，向具有與芯包5和 頂部成型件20相應的空間的模具內裝入芯包5，注入熔融的樹脂，插入成型頂部成型件20。2.芯包5的結構用圖2說明芯包5的結構。如圖2所示，具有芯包5的元電池10具有與X軸方向和Y軸方向的長度和寬度相 比，Z軸方向的高度小的扁平方形外觀，在X軸方向左下側的封口蓋(封口板)10a上凸出 設置負極端子10b。其中，封口蓋IOa與負極端子IOb電絕緣，封口蓋IOa成為正極端子。在元電池10中的負極端子IOb上連接安全元件50的元件引線52。安全元件50 例如是PTC元件，由塊狀的元件主體51、和從其兩端向Y軸方向延伸設置的元件引線52、53 構成。安全元件50在插入了元件保持架60的狀態下設置在元電池10中的封口蓋IOa 上。元件保持架60由具有絕緣性的材料，例如樹脂材料構成，具有與安全元件50中的元件 主體51的形狀相對應的凹部60a，形成凸緣狀的側壁60b以包圍凹部60a的ζ軸兩側。安 全元件50的元件主體51被插入到元件保持架60的凹部60a內，與其底側面接觸。再有， 元件保持架60中的側壁60b由相對高度高的部分60bl和高度低的部分60b2構成。安全元件50的另一元件引線53的前端部分向X軸方向眼前側彎曲，成為L字狀， 通過該前端部分與保護電路40的基板44上設置的導電焊盤(省略圖示)連接。在元電池10的封口蓋IOa上，在Y軸方向的左內部分上連接有連接引線70。連 接引線70的前端部分向X軸方向彎曲，成為L字狀，通過該前端部分與保護電路40的基板 44上設置的導電焊盤(省略圖示)連接。保護電路40在基板44上設置作為連接器的外部端子41、覆蓋其的蓋42以及電子 部件43等。保護電路40中基板44的Y-Z方向的形狀與元電池10的封口蓋IOa的形狀相 對應，在其間夾持安全元件50和連接引線70、以及元件保持架60的狀態下相對設置。3.包裝電池1的優越性用圖3說明具有上述結構的包裝電池1的優越性。圖3是示出包裝電池1的結構 中芯包5的主要部分的側面圖。
包裝電池1在其使用中執行充電的情況下，元電池10中的極板(省略圖示)膨脹。 與此相伴，如圖3所示，在芯包5中，元電池10的主面IOc在垂直於紙面的方向上膨脹。在元電池10的主面IOc膨脹的情況下，封口蓋IOa如線Ll那樣彎曲。S卩，封口蓋 IOa的相對剛性弱的Y軸方向的中央部分向X軸下側彎曲成弓狀。這樣，在封口蓋IOa如 線Ll那樣彎曲的情況下，保護電路40的基板44也如線L2那樣彎曲。這雖然在圖3中省 略了圖示，但是頂部成型件20的樹脂部進入到封口蓋IOa到保護電路40的基板44之間， 該樹脂部將由封口蓋IOa的彎曲所產生的應力傳遞到基板44上。其中，如上所述，在現有技術的包裝電池中，由於元電池910的膨脹引起的密封蓋 910a的彎曲，使安全元件即PTC元件950的元件主體951中產生變形，由此產生了 PTC元 件950的元件特性的變動。具體地說，如上所述產生了變形時，在PTC元件950的操作溫度 (在操作溫度的觸發時，電阻變大)下，由於變形了的樹脂妨礙PTC元件950觸發時的元件 膨脹，所以本來的PTC元件950的操作溫度相對於本來的值不同。對此，在本實施方式的包裝電池1中，安全元件50的元件主體51裝在元件保持架 60的凹 部60a(參照圖2)內。其中，通過凹部60a的結構、以及側壁60b的結構等，使元件 保持架60的剛性和強度變高。因此，由於封口蓋IOa的彎曲產生的應力不直接施加到安全 元件50的元件主體51上，或者降低，因此安全元件50的元件特性難以變動。即，在包裝電 池1中，即使在充電時元電池10膨脹的情況下，也能夠實現安全元件50中元件特性的穩 定，具有高的質量穩定性。即，能夠抑制如上所述的現有技術的包裝電池那樣的PTC元件的 操作溫度與本來值不同的問題。再有，由於實施方式的包裝電池的元件保持架60不只是成平板狀的，可以是用凸 緣狀的側壁60b (部分60bl和部分60b2)包圍凹部60a的兩側的溝道狀體(或者省略了 上表面的箱狀體)，所以作為用來抵抗元件主體51的面的彎曲應力的緩衝構件，效果更好。 即，與簡單的平板相比，通過包括在圖2的X軸方向上立設的側壁60b，使對於向X軸方向的 彎曲應力的強度提高。[實施方式2]用圖4說明實施方式2的包裝電池2的結構。再有，在圖4中，為了說明與根據實 施方式1的包裝電池1的不同，僅挑出安全元件50和其周圍元件進行描述。未圖示的部分 與上述實施方式1的包裝電池1結構相同。如圖4所示，本實施方式的包裝電池2具有芯包6，芯包6的安全元件50收納在 元件保持架61與元件蓋62之間形成的空間內。具體地說，元件保持架61與上述包裝電池 1中的元件保持架60相同，具有與安全元件50中的元件主體51相對應的形狀的凹部61a， 與凹部61a相對沿Z軸方向上下形成凸緣狀的側壁61b。安全元件50的元件主體51收納在元件保持架61的凹部61a內。並且，本實施方 式的包裝電池具有由元件蓋62對容納在元件保持架61的凹部61a內的狀態下的安全元件 50的元件主體51進行覆蓋的結構。元件蓋62的與安全元件50的元件主體51接觸的部分成槽狀凹陷(槽部62a)，其 Z軸方向上下被凸緣狀的側壁62b所包圍。元件蓋62的Z軸方向寬度與元件保持架61大 致相同，元件蓋62的側壁62b的端面與元件保持架61的側壁61b的端面接觸。其它結構與上述實施方式1相同，所以省略說明。
在本實施方式的包裝電池2中，安全元件50的元件主體51的Z軸方向的兩側被 元件保持架61和元件蓋62所覆蓋。由此，使本實施方式的包裝電池2能夠比上述實施方 式1的包裝電池1進一步抑制安全元件50的元件特性變動。即，在因元電池10的膨脹使 封口蓋IOa彎曲成弓狀的情況下，也認為對安全元件50的元件主體51的應力不僅施加到 與封口蓋IOa相對的面上，而且通向在其間填充的頂部成型件20(參照圖1)的樹脂部，即 使施加到相反側的面上也如繞回那樣帶來影響。相對於此，在本實施方式的包裝電池2中，由於設置了元件蓋62，所以能夠防止與 如上所述的保護電路40 (參照圖2)相對的面的應力的影響。從而，在本實施方式的包裝電池2中，即使上述實施方式1的包裝電池1增加，也能夠有效地抑制充電時元電池10的膨脹引起的安全元件50的元件特性變動。[實施方式3]用圖5說明根據實施方式3的包裝電池3的結構。再有，在圖5中，為了說明與根 據實施方式1、2的包裝電池1、2的不同，僅挑出安全元件50和其周圍元件進行描述。未圖 示的部分與根據上述實施方式1、2的包裝電池1、2結構相同。如圖5所示，在本實施方式的包裝電池3的芯包7中，元件保持架63的形狀相對 於上述實施方式1、2的包裝電池1、2不同。具體地說，本實施方式的芯包7的元件保持架 63的側壁63b的上表面成為一個面，PTC元件50的元件主體51收納在兩側壁63b之間形 成的槽部分內。再有，如圖5所示，PTC元件50的元件主體51的上表面(X軸方向左側的面)向 比元件保持架63的側壁63b的上表面稍微靠近封口蓋IOa的一側設置。S卩，從Z軸方向看 PTC元件50的元件主體51和元件保持架63時，PTC元件50的元件主體51處於全部被元 件保持架63的側壁63b隱藏的狀態。在本實施方式的包裝電池3中，由於將元件保持架63的側壁63b形成為其上表面 成為一個面，所以對元件主體51從其側面施加的應力也能夠由元件保持架63有效地緩衝。在上述實施方式1 3中，雖然採用了元電池10的封口蓋10a、安全元件50和保 護電路40被低溫樹脂成型所形成的成型件(頂部成型件)20所覆蓋的結構，但是即使不是 由成型件覆蓋上述部位的形態的包裝電池，通過採用元件保持架60、61、63，也能夠取得抑 制元件特性的變動的效果。即，即使在元電池10的封口蓋IOa與安全元件50等之間不插 入樹脂部，而是空間的情況下，通過元件引線52、53傳遞應力，元件保持架60、61、63起到至 少對元件主體51的壓力緩衝的作用。此外，在上述實施方式1 3中，雖然以分別內置一個元電池10的包裝電池1、2、 3為例，但是本發明的結構也適用於內置了多個元電池的包裝電池，能夠取得上述相同的效^ ο此外，在上述實施方式1 3中，採用了具有容納元件主體51的凹部60a、61a的 溝道狀的元件保持架60、61、63，但是也可以採用僅僅是平板狀的元件保持架。在該情況下， 與上述元件保持架60、61、63相比，機械強度稍降低，能夠相對於現有技術的包裝電池抑制 元件特性的變動。此外，在上述實施方式1 3中，採用具有扁平方形外觀的鋰離子二次電池作為元 電池10，但是元電池的形狀和重量不受其限定。例如，形狀可以採用圓筒型、凸輪型，種類可以採用鎳鎘二次電池或鎳氫二次電池等。此外，在上述實施方式1 3中，可以採用由具有絕緣性的樹脂材料構成的元件作 為元件保持架60、61、63或元件蓋62，但是構成材料不受其限定。例如，可以採用在金屬板 的表面實施了絕緣處理的材料等。而且，在上述實施方式1和實施方式2中，採用PTC元件作為安全元件50 的一個 例子，但是除此之外，可以採用NTC元件或溫度熔斷器元件等熱敏元件以及其它的用來進 行電池控制的各種元件作為安全元件。本發明用於行動裝置等的電源等，用於實現具有高可靠性的包裝電池。
權利要求
一種包裝電池，具有在一端面形成有正負極的至少一端子的元電池；由元件主體和從該元件主體延伸出的兩條引線構成，且一引線與所述一端子電連接的安全元件；與所述安全元件的另一引線電連接的保護電路，所述包裝電池的特徵在於，所述安全元件和所述保護電路依次配置在所述元電池的一端面上，至少在所述元件主體和所述一端面之間插入有對充電時的所述元電池的變形引起的應力進行緩衝的緩衝構件。
2.如權利要求1所述的包裝電池，其特徵在於，所述緩衝構件具有與所述安全元件的元件主體的形狀相應的凹部， 所述凹部的開口以朝向與所述一端面相反的一側的方式配設， 所述安全元件的元件主體被收納在所述緩衝構件的凹部內。
3.如權利要求2所述的包裝電池，其特徵在於，所述緩衝構件的凹部的開口在所述安全元件的元件主體被收納在所述凹部內的狀態 下，被蓋體堵塞。
4.如權利要求1 3中任一項所述的包裝電池，其特徵在於， 所述一端面、所述安全元件及所述保護電路均被樹脂成型件覆蓋。
全文摘要
本發明提供一種在實現小型化、輕量化的同時，在充電時元電池發生膨脹的情況下，也能夠抑制安全元件的特性變動的包裝電池。包裝電池具有由元電池(10)、安全元件(50)、保護電路(40)等構成的芯包(5)。安全元件(50)配置在元電池(10)的封口蓋(10a)上，由元件主體(51)和從其延伸出的兩條引線(51、52)構成。另一方面，一引線(52)與元電池(10)的負極端子(10b)電連接。在包裝電池(1)的芯包(5)中，在元件主體(51)與封口蓋(10a)之間插入作為對由封口蓋(10a)產生的彎曲應力進行緩衝的緩衝部件的元件保持架(60)的狀態下，安全元件(50)相對於封口蓋(10a)設置在其上。
文檔編號H01M10/00GK101882687SQ20091100013
公開日2010年11月10日 申請日期2009年10月30日 優先權日2008年10月30日
發明者
中正嗣, 久保綾輔, 寺岡大樹 申請人:三洋電機株式會社