説明

電池ユニット

【課題】扁平形電池及び基板を有する電池ユニットにおいて、該扁平形電池と基板との接続構造に工夫を凝らして電池ユニットの小型化を図れるような構成を得る。
【解決手段】電池ユニット(1)は、極性が異なる上面及び底面を有し、横方向の寸法よりも高さ方向の寸法が小さい扁平形状に形成された扁平形電池(2)と、扁平形電池(2)の上面及び底面のうちいずれか一方の面に対して配置される回路基板(61)(基板)と、扁平形電池(2)の上面及び底面のうち回路基板(61)が配置されない他方の面と該回路基板(61)とを、扁平形電池(2)の側方を跨いで電気的に接続するフィルム状の電池側正極端子(81)(電池側端子)とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、扁平形電池及び基板を備えた電池ユニットに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、電池と保護回路等とをユニット化した構成は知られている。このような構成としては、例えば特許文献1に開示されるように、電池ケース上に保護回路等を配置した構成が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−152183号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上述の特許文献1の構成の場合には、電池自体のサイズが比較的、大きいため、該電池と保護回路等との接続構造が多少大きくなっても、電池パックのサイズにはあまり影響しない。
【0005】
これに対し、一般的に、コイン形などの扁平形の電池を使用する機器は小型であるため、コイン形の扁平形電池を用いて略円柱状の電池ユニットを構成する場合には、該電池ユニットも小型化が要求される。このような電池ユニットの場合、保護回路等が形成された基板を配置する分、サイズが大きくなるとともに、扁平形電池と基板との接続構造によっても電池ユニット全体のサイズが変わる可能性がある。
【0006】
例えば、扁平形電池において、基板が配置される側とは反対側を、該基板に対して電気的に接続する場合、扁平形電池の側方に接続部材が位置付けられるため、電池外方に接続部材が大きく突出してしまう。そうすると、電池ユニット全体として外形が大きくなってしまう。
【0007】
そのため、本発明では、扁平形電池及び基板を有する電池ユニットにおいて、該扁平形電池と基板との接続構造に工夫を凝らして電池ユニットの小型化を図れるような構成を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一実施形態にかかる電池ユニットは、極性が異なる上面及び底面を有し、横方向の寸法よりも高さ方向の寸法が小さい扁平形状に形成された扁平形電池と、前記扁平形電池の上面及び底面のうちいずれか一方の面に対して配置される基板と、前記扁平形電池の上面及び底面のうち前記基板が配置されない他方の面と該基板とを、前記扁平形電池の側方を跨いで電気的に接続するフィルム状の電池側端子とを備えている(第1の構成)。
【0009】
以上の構成により、扁平形電池の一方の面に対して配置される基板と、該扁平形電池の他方の面とを、フィルム状の電池側端子によって電気的に接続することができる。このようにフィルム状の電池側端子を用いて基板と扁平形電池の他方の面とを電気的に接続することで、基板と扁平形電池とを接続する部材が該扁平形電池の外方に大きく突出するのを防止できる。これにより、電池ユニットが大型化するのを防止できる。
【0010】
前記第1の構成において、前記基板における前記扁平形電池側の面には、回路部品が実装されていて、前記基板における前記扁平形電池とは反対側の面には、前記電池側端子と電気的に接続された外部端子が形成されている(第2の構成)。
【0011】
以上の構成により、基板が扁平形電池の一方の面に対して固定されるため、該基板及び扁平形電池をそれらの厚み方向にコンパクトに配置することができる。しかも、基板における扁平形電池とは反対側の面に外部端子が設けられるため、基板及び扁平形電池の積層方向から見て、外部端子を扁平形電池と重なる位置に形成することが可能になる。これにより、扁平形電池と基板とを備えた電池ユニットにおいて、該扁平形電池の径方向のサイズのコンパクト化を図れる。
【0012】
また、基板の扁平形電池側の面に回路部品を実装することにより、該基板における扁平形電池とは反対側の面に外部端子を形成できるため、電池ユニットの薄型化が可能になる。しかも、上述のように、基板の扁平形電池側の面に回路部品を実装することで、電池交換等の際に、ユーザーが回路部品に直接触れるのを防止できる。
【0013】
前記第1または第2の構成において、前記電池側端子は、前記扁平形電池における前記他方の面に電気的に接続される電池接続部と、前記扁平形電池における前記一方の面とは電気的に絶縁された状態で、前記基板に電気的に接続される基板接続部と、前記扁平形電池の側方に位置し、前記電池接続部と前記基板接続部とを連結する連結部とを有する(第3の構成)。
【0014】
このような電池側端子の構成によって、扁平形電池の他方の面と基板とを電気的に接続することができる。したがって、上述の構成により、上述の第1の構成を実現することができる。
【0015】
前記第3の構成において、前記扁平形電池における前記一方の面と前記基板との間に配置されるスペーサをさらに備え、前記基板接続部は、前記スペーサ上に位置付けられた状態で前記基板と電気的に接続される(第4の構成)。
【0016】
こうすることで、スペーサによって、扁平形電池の他方の面に接続された電池側端子の基板接続部が、該扁平形電池の一方の面に接触するのを防止できる。したがって、扁平形電池の一方の面上で短絡が発生するのを防止しつつ、電池側端子によって、該扁平形電池と基板とを電気的に接続することが可能になる。
【0017】
前記第1から第4の構成のうちいずれか一つの構成において、前記扁平形電池は、一部が前記他方の面を構成する有底筒状の外装缶と、該外装缶の開口側を覆うことにより一部が前記一方の面を構成する有底筒状の封口缶とを備え、前記外装缶は、前記扁平形電池の高さ方向から見て、側壁が前記封口缶の側壁の外方に位置するように、該封口缶と側壁同士が接続されていて、前記基板は、前記扁平形電池の封口缶側に配置され、前記電池側端子は、前記外装缶と前記基板とを電気的に接続する(第5の構成)。
【0018】
外装缶及び封口缶を有する扁平形電池において、内部の圧力が上昇した場合、封口缶の方が、扁平形電池の高さ方向から見て封口缶の側壁の外側に側壁が位置する外装缶よりも、平面部分の面積が小さいため、該平面部分の変形量が小さい。上述の構成のように、変形の小さい封口缶側に基板を配置することで、該基板が扁平形電池の変形による影響を受けにくくなる。
【0019】
前記第1から第5の構成のうちいずれか一つの構成において、前記扁平形電池は、コイン形電池であり、前記電池接続部及び前記基板接続部は、前記扁平形電池の高さ方向から見て、該扁平形電池の外方に突出しないように、少なくとも外形の一部が円弧状に形成されている(第6の構成)。
【0020】
こうすることで、扁平形電池の高さ方向から見て、電池側端子の電池接続部及び基板接続部がコイン形電池の外方に突出するのを防止できる。したがって、上述の構成により、電池側端子とコイン形電池とをできるだけ大きい接触面積で接続しつつ、該電池側端子がコイン形電池から突出するのを防止できる。
【0021】
前記第1から第6の構成のうちいずれか一つの構成において、前記電池側端子には、少なくとも前記扁平形電池側に位置する面に粘着剤が塗布されている(第7の構成)。
【0022】
これにより、電池側端子を、扁平形電池に対して容易に固定することができる。
【発明の効果】
【0023】
本発明の一実施形態にかかる電池ユニットによれば、扁平形電池の一方の面の上方に配置される基板と、該扁平形電池の他方の面とを、フィルム状の電池側端子によって接続した。これにより、扁平形電池と基板との接続構造をコンパクトにすることができ、電池ユニットの小型化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】図1は、実施形態に係る電池ユニットにおいて、扁平形電池以外の構成部品を断面で示す図である。
【図2】図2は、電池ユニットの上面図である。
【図3】図3は、扁平形電池において、電極体以外の構成部品を断面で示す図である。
【図4】図4は、スペーサの概略構成を示す上面図である。
【図5】図5は、扁平形電池の負極缶上にスペーサを重ね合わせた状態を示す斜視図である。
【図6】図6は、電池側正極端子の概略構成を示す平面図である。
【図7】図7は、電池ユニットの製造方法の一例において、製作した回路基板の概略構成を示す断面図である。
【図8】図8は、電池ユニットの製造方法の一例において、扁平形電池にスペーサ及び電池側正極端子を取り付けた状態を示す図である。
【図9】図9は、その他の実施形態に係る電池ユニットにおいて、負極缶に電池側負極端子を設けた状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
【0026】
(全体構成)
図1は、本発明の実施形態にかかる電池ユニット1の概略構成を示す図である。この電池ユニット1は、コイン状の扁平形電池2と回路部3とが一体化されたユニットである。電池ユニット1は、例えば、歩数計、補聴器、自動車用の電子キー、ICタグ、センサユニットなど、コイン型電池を使用する小型機器に電源として使用される。なお、この電池ユニット1は、扁平形電池2に対して充電可能な二次電池のユニットである。
【0027】
具体的には、図1に示すように、電池ユニット1は、扁平形電池2上に、回路部3が例えば弾性接着剤によって接着固定されている。扁平形電池2及び回路部3の積層方向は、該扁平形電池2及び回路部3の厚み方向と同じである。すなわち、電池ユニット1の厚み方向は、扁平形電池2と回路部3の積層方向に対応する。
【0028】
回路部3は、扁平形電池2及び回路部3の積層方向から見て、該扁平形電池2の外形と同等の形状及び大きさを有する。これにより、扁平形電池2と回路部3とを厚み方向にコンパクトに配置しつつ、電池ユニット1の大きさを扁平形電池2及び回路部3の積層方向から見て該扁平形電池2の外形と同等の大きさにすることができる。なお、扁平形電池2と回路部3との接着に弾性接着剤を用いることで、熱変形量が異なる部材同士を接続する場合でも、接着剤によって部材同士をより確実に接着することができる。
【0029】
また、詳しくは後述するが、回路部3の回路基板61における扁平形電池2とは反対側の面に、後述する各種の端子66〜69が形成されている(例えば図2参照)。これにより、電池ユニット1では、図1に示すように扁平形電池2と回路部3とを組み合わせた状態で、図2に示すように、各種端子66〜69のみが露出した状態となる。
【0030】
さらに、図1に示すように、扁平形電池2と回路部3とを積層した状態で固定することによって構成される積層体の側面は、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)など、熱によって収縮する樹脂材料からなるチューブ4によって覆われている。このチューブ4は、積層体の側面だけでなく該積層体の両端面の外周側(回路部3の回路基板61の外周側及び扁平形電池2の外装缶10の底面外周側)も覆っている。これにより、前記積層体の強度の向上を図れるとともに、該積層体の側面の見栄えの向上も図れる。また、チューブ4の厚みの分だけ、積層体の端面に段差が形成されるため、該積層体の端面に位置する回路部3の外表面に形成された各種端子66〜69が、チューブ4よりも積層体の積層方向内方に位置する。これにより、各種端子66〜69は損傷を受けにくくなる。
【0031】
以下で、図3を用いて、扁平形電池2の詳しい構成について説明する。
【0032】
扁平形電池2は、図3に示すように、有底円筒状の外装缶としての正極缶10と、該正極缶10の開口を覆う封口缶としての負極缶20と、正極缶10の外周側と負極缶20の外周側との間に配置されるガスケット30と、正極缶10及び負極缶20の間に形成される空間内に収納される電極体40とを備えている。したがって、扁平形電池2は、正極缶10と負極缶20とを合わせることによって、全体が扁平なコイン状となる。正極缶10と負極缶20との間に形成される空間内には、電極体40以外に、非水電解液(図示省略)も封入されている。なお、本実施形態において、扁平形電池2は、リチウムイオン電池として構成されている。
【0033】
正極缶10は、ステンレスなどの金属材料からなり、プレス成形によって有底円筒状に形成されている。正極缶10は、円形状の底部11と、その外周に該底部11と連続して形成される円筒状の周壁部12と(側壁)を備えている。この周壁部12は、縦断面視(図3に図示した状態)で、底部11の外周端からほぼ垂直に延びるように設けられている。正極缶10は、後述するように、負極缶20との間にガスケット30を挟んだ状態で、周壁部12の開口端側が内側に折り曲げられて、該負極缶20に対してかしめられている。正極缶10の底部11によって、扁平形電池2の底面が構成される。
【0034】
負極缶20も、正極缶10と同様、ステンレスなどの金属材料からなり、プレス成形によって有底円筒状に形成されている。負極缶20は、正極缶10の周壁部12よりも外形が小さい円筒状の周壁部22(側壁)と、その一方の開口を塞ぐ円形状の平面部21と、を有している。負極缶20の平面部21によって、扁平形電池2の上面が構成される。
【0035】
負極缶20の周壁部22も、正極缶10と同様、縦断面視で、平面部21に対してほぼ垂直に延びるように設けられている。周壁部22には、平面部21側の基端部22aに比べて径が段状に大きくなる拡径部22bが形成されている。すなわち、周壁部22には、基端部22aと拡径部22bとの間に段部22cが形成されている。図3に示すように、この段部22cに対して、正極缶10の周壁部12の開口端側が折り曲げられてかしめられている。すなわち、正極缶10は、その周壁部12の開口端側が負極缶20の段部22cに嵌合されている。
【0036】
(回路部の構成)
図1に示すように、回路部3は、回路基板61(基板)と、該回路基板61上に実装される複数の回路部品62とを備えている。複数の回路部品62は、回路基板61の一面側にまとめて実装されている。回路部品62としては、例えば、保護回路を構成する保護ICや、充電回路を構成する充電IC、電圧変換を行うDC/DCコンバータなどがある。このDC/DCコンバータを電池ユニット1内に設けることで、扁平形電池2の定格電圧が使用する電気機器の定格電圧と異なる場合であっても、該電気機器の定格電圧に合わせて電池ユニット1から電圧を出力することが可能となる。よって、様々な定格電圧の扁平形電池を用いて電池ユニット1を構成することが可能になる。なお、詳しくは説明しないが、回路部3は、扁平形電池2の残量検知のために、該扁平形電池2の残容量が少なくなった場合に出力電圧を変更するように構成されている。
【0037】
図1及び図2に示すように、回路基板61は、平面視で、扁平形電池2の外形と同等の形状(円形)及び大きさを有するように形成されている。これにより、回路基板61によって電池ユニット1が扁平形電池2の直径よりも大型化するのを防止できる。
【0038】
回路基板61において回路部品62が実装されていない側の面には、GND端子66、出力端子67(外部端子)、充電端子68(外部端子)及び充電表示信号端子69が設けられている。すなわち、回路基板61には、図1に示すように、一面側に複数の回路部品62が実装されている一方、他面側には各種端子66〜69がまとめて設けられている。また、回路基板61には、複数のスルーホール(図示省略)が形成されていて、該スルーホール内に充填される金属材料によって、該回路基板61上の回路部品62により形成される回路(図示省略)と各種端子66〜69とが電気的に接続されている。なお、各種端子66〜69の配置は、図1及び図2以外の配置であってもよい。
【0039】
また、特に図示しないが、回路基板61には、回路部品62が実装される面の外周側に、扁平形電池2の正極缶10及び負極缶20に対してそれぞれ電気的に接続される基板側正極端子及び基板側負極端子が形成されている。これらの基板側正極端子及び基板側負極端子は、それぞれ、回路基板61に実装された回路部品62を含む回路に電気的に接続されている。
【0040】
このように、回路基板61上に構成される回路(図示省略)と各種端子66〜69とを電気的に接続するとともに、基板側正極端子及び基板側負極端子と前記回路とを電気的に接続することにより、各種端子66〜69と基板側正極端子及び基板側負極端子とを電気的に接続することができる。これにより、後述するように、基板側正極端子に扁平形電池2の電池側正極端子81を接続し、基板側負極端子に電池側負極端子82を接続することにより、扁平形電池2と各種端子66〜69とを電気的に接続することができる。したがって、これらの各種端子66〜69を介して扁平形電池2の充放電を行うことが可能になる。
【0041】
なお、GND端子66、出力端子67、充電端子68及び充電表示信号端子69は、扁平形電池2及び回路部3の積層体の側面を覆うチューブ4と重ならないように、該積層体の端面に位置するチューブ4よりも回路基板61の径方向内方側に形成されている。
【0042】
回路基板61は、図1に示すように、扁平形電池2の負極缶20上に、スペーサ71を介して保持されている。具体的には、回路基板61は、スペーサ71によって扁平形電池2の負極缶20から所定の間隔を有するように配置された状態で、該負極缶20に対して弾性接着剤によって接着固定されている。すなわち、回路基板61と扁平形電池2の負極缶20との間には弾性接着剤が充填されている。ここで、本実施形態の構成において、扁平形電池2内の圧力が上昇した場合、正極缶10と負極缶20における平面部分の大きさの違いによって、封口缶である負極缶20は、外装缶である正極缶10よりも変形を生じにくい。上述のように、扁平形電池2において変形が生じにくい負極缶20側に回路基板61を設けることで、該扁平形電池2が変形を生じた場合でも回路部3と扁平形電池2との電気的な接続を確保することが可能になる。
【0043】
スペーサ71は、例えばABS樹脂(アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成樹脂)やフェノール樹脂などの樹脂材料からなる部材であり、図4に示すように略ドーナツ形状を有している。また、スペーサ71は、図1に示すように、扁平形電池2の負極缶20と正極缶10との段差部分を埋めるように、該段差部分に沿って外周側部分が厚肉に形成されている。すなわち、スペーサ71は、扁平形電池2と接する側の面の外周側部分が、正極缶10における負極缶20とのかしめ部分(以下、肩部ともいう)まで延びるように形成されている。
【0044】
また、スペーサ71は、内周側の厚みが小さい部分が、扁平形電池2と回路基板61との間に回路部品62が扁平形電池2と接触しない所定の間隔が形成されるような厚みを有している(図1参照)。これにより、扁平形電池2の負極缶20上に回路部品20を配置するためのスペースを形成しつつ、該扁平形電池2に変形が生じた場合でも回路部品62が該扁平形電池2に接触して損傷を受けるのを防止できる。
【0045】
さらに、スペーサ71には、図4に示すように、内周側の厚みが小さい部分に、貫通穴71aが2つ形成されている。これらの貫通穴71aは、スペーサ71の中央部分の穴部を挟んで互いに対向する位置に形成されている。これらの貫通穴71aは、後述するように、ピン状の電池側負極端子82が貫通可能に形成されている。
【0046】
スペーサ71において、扁平形電池2と接する側の面とは反対側の面、すなわち回路基板61側の面には、図4に一点鎖線で示すように、後述する電池側正極端子81が配置される。
【0047】
回路基板61は、略ドーナツ状のスペーサ71の内側に回路部品62が位置するように、該スペーサ71に対して重ね合わされる(図1参照)。これにより、回路部品62が実装された回路基板61を、扁平形電池2に対してコンパクトに配置することができる。また、上述のような構成にすることで、回路部品62が電池ユニット1の外に露出しないため、ユーザー等が回路部品62に触れるのを防止できる。
【0048】
なお、上述のとおり、回路基板61と扁平形電池2の負極缶20との間には弾性接着剤が充填されているため、略ドーナツ状のスペーサ71の内方に配置された回路部品62の周囲にも弾性接着剤が充填されている。
【0049】
(電池側端子の構成)
図1及び図5に示すように、扁平形電池2の負極缶20上にスペーサ71が配置された状態で、正極缶10の底部11及びスペーサ71上に、電池側正極端子81(電池側端子)が配置されている。この電池側正極端子81は、銅箔の両面に粉末状のニッケルを含んだアクリル系粘着剤が塗布された導電性のフィルム部材からなる。したがって、電池側正極端子81は、表面に塗布されたアクリル系粘着剤によって扁平形電池2上に固定される。なお、この実施形態では、銅箔の両面にアクリル系粘着剤を塗布しているが、この限りではなく、銅箔において扁平形電池2側に位置する面のみにアクリル系粘着剤を塗布しても良いし、銅箔の表面にアクリル系粘着剤が塗布されていなくてもよい。また、塗布する粘着剤は、他の材質の粘着剤であってもよい。さらに、導電性向上のために粘着剤にニッケルの粉末を入れているが、粘着剤の導電性の向上を図れるような材料であれば、ニッケル以外の材料を粘着剤に入れてもよい。
【0050】
電池側正極端子81は、図1、図5及び図6に示すように、正極缶10の底部11上に位置付けられる電池接続部81aと、スペーサ71上に位置付けられる基板接続部81bと、該電池接続部81aと基板接続部81bとを繋ぐ連結部81cとを有している。
【0051】
詳しくは、図6に示すように、電池側正極端子81は、ドーナツ状の電池接続部81aに対し、該電池接続部81aを挟み込むように、円弧状に形成された2つの基板接続部81bがそれぞれ連結部81cを介して繋がっている。電池側正極端子81は、これらの電池接続部81a、基板接続部81b及び連結部81cが一体形成された部材である。
【0052】
電池接続部81aは、その外周側が、正極缶10の底部11の外周側に位置するように形成されている。すなわち、電池接続部81aの外径は、正極缶10の底部11の直径と同等である。また、電池接続部81aには、同心状に円形の穴部81dが形成されている。ここで、扁平形電池2内の圧力変化によって正極缶10が外方側へ変形した場合、該正極缶10の中央部分で最も変形量が大きくなる。上述のように、電池接続部81aの中央部分に穴部81dを設けることにより、正極缶10の中央部分に電池接続部81aが固定されないため、該中央部分の変形によって電池接続部81aが正極缶10から剥離するのを防止できる。なお、本実施形態では、電池接続部81aに穴部81dを設けているが、この限りではなく、該穴部81dを設けなくてもよい。
【0053】
基板接続部81bは、それぞれ、略半円の外周側の円弧部分のみを残した形状に形成されている。すなわち、基板接続部81bは、略半円の円中心側に半円状の切り欠きが設けられた形状を有している。基板接続部81bの外径は、負極缶20上に取り付けられるドーナツ状のスペーサ71の外径と同等である。基板接続部81bの内径は、該スペーサ71の内径と同等である。これにより、基板接続部81bを、スペーサ71上に、該スペーサ71からはみ出すことなく配置することができる。
【0054】
また、各基板接続部81bは、図5に示すようにスペーサ71上に配置された状態で、円弧の両端部に相当する周方向両端部が該スペーサ71に形成された貫通穴71aに重ならないように形成されている。すなわち、各基板接続部81bは、周方向両端部がスペーサ71の貫通穴71aの周辺部分まで届かないような円弧状に形成されている。つまり、各基板接続部81bは、周方向の長さがスペーサ71の半円の周方向長さよりも短くなっている。
【0055】
連結部81cは、電池接続部81aと基板接続部81bとを、該電池接続部81a及び基板接続部81bの各円中心を繋いだ線上で連結するように形成されている。また、連結部81cは、電池接続部81aと基板接続部81bとの連結方向の長さが、扁平形電池2上にスペーサ71を積んだ状態で該扁平形電池2及びスペーサ71の厚みと同等に形成されている。
【0056】
以上の構成により、図5に示すように、電池接続部81aを正極缶10の底部11上に、基板接続部81bをスペーサ71上に、それぞれ位置付けつつ、連結部81cを正極缶10及びスペーサ71の側面上に位置付けることができる。したがって、扁平形電池2の正極缶10に電気的に接続された電池側正極端子81を、負極缶20上に配置されたスペーサ71上まで引き回すことができる。そして、図5に示すようにスペーサ71上に配置された基板接続部81bに対して、回路基板61を実装面が下側になるように配置することで、該回路基板61の実装面上に形成された図示しない基板側正極端子を基板接続部81bと電気的に接続することができる。これにより、回路基板61と扁平形電池2の正極缶10とを電気的に接続することができる。
【0057】
一方、既述のとおり、スペーサ71に形成された貫通穴71a内には、ピン状の電池側負極端子82が挿入される。この電池側負極端子82は、スペーサ71の貫通穴71aの長さよりも長く形成されている。これにより、電池側負極端子82をスペーサ71の貫通穴71a内に挿入した状態で、該電池側負極端子82の一方の端部を該スペーサ71から突出させることができる。回路基板61の実装面には、スペーサ71の貫通穴71a内に配置された電池側負極端子82と接触する位置に図示しない基板側負極端子が形成されているため、該回路基板61をスペーサ71の上方に配置することで、該回路基板61と扁平形電池2の負極缶20とを電気的に接続できる。
【0058】
上述のような構成により、接続部材を扁平形電池2の径方向に大きく突出させることなく且つ該扁平形電池2及びスペーサ71の厚みを前記接続部材によって大きく増大させることなく、扁平形電池2と回路基板61とを電気的に接続することができる。したがって、上述の構成により、コンパクトな電池ユニット1を構成することができる。
【0059】
(電池ユニットの製造方法)
次に、上述のような構成を有する電池ユニット1の製造方法について、図7及び図8を用いて説明する。
【0060】
まず、図7に示すように、回路基板61の一面側に、複数の回路部品62を実装して回路部3を形成する。このとき、回路基板61の他面側には、各種端子66〜69を形成する(図7では出力端子67及び充電端子68のみを図示)。回路基板61に回路部品62を実装する方法や、各種端子66〜69を形成する方法は従来と同様なので、詳しい説明を省略する。
【0061】
一方、図8に示すように、扁平形電池2上にスペーサ71を弾性接着剤によって接着固定する。そして、扁平形電池2及びスペーサ71を挟み込むように、導電性フィルム部材からなる電池側正極端子81を該扁平形電池2及びスペーサ71に対して固定する。このとき、電池側正極端子81は、銅箔上に塗布されたアクリル系粘着剤によって、扁平形電池2及びスペーサ71に固定される。また、スペーサ71に設けた貫通穴71a内にピン状の電池側負極端子82も挿入する。
【0062】
その後、スペーサ71、電池側正極端子81及び電池側負極端子82が取り付けられた扁平形電池2に対して、回路部3の回路基板61を配置する。このとき、回路基板61は、図示しない基板側正極端子が電池側正極端子81に接触するとともに、図示しない基板側負極端子が電池側負極端子82と接触するように、扁平形電池2に配置される。なお、回路部3を扁平形電池2に組み合わせる際に、回路基板61と扁平形電池2との間には弾性接着剤等が充填される。
【0063】
そして、弾性接着剤を硬化させて、扁平形電池2、スペーサ71及び回路基板61を一体化する。その後、上述のようにして形成された扁平形電池2及び回路部3の積層体の側面に、チューブ4を嵌めて、加熱することにより、該チューブ4を収縮させる。なお、このチューブ4は、積層体の側面に嵌められた状態で、該積層体の両端面の外周側の一部も覆うような長さを有する。
【0064】
これにより、図1に示すような構成の電池ユニット1が得られる。
【0065】
(実施形態の効果)
以上より、この実施形態によれば、扁平形電池2の負極缶20の平面部21上に回路部3が配置された電池ユニット1において、該扁平形電池2の正極缶10の底部11と回路基板61とを、導電性のフィルム部材からなる電池側正極端子81によって電気的に接続した。この電池側正極端子81の厚みは小さいので、該電池側正極端子81を正極缶10の底部11から負極缶20の平面部21側まで引き回した際に扁平形電池2の側方で電池側正極端子81が電池外方に大きく突出するのを防止できる。しかも、上述のように電池側正極端子81を導電性のフィルム部材によって構成することで、電池ユニット1が厚み方向に大きくなるのも防止できる。したがって、上述の構成により、電池ユニット1の小型化を図れる。
【0066】
また、電池側正極端子81は、銅箔の表面にアクリル系粘着剤が塗布されているため、該電池側正極端子81を扁平形電池2及びスペーサ71に容易に固定することができる。
【0067】
さらに、負極缶20上のスペーサ71の貫通穴71a内に挿入されたピン状の電池側負極端子82によって、負極缶20と回路基板61とを電気的に接続したため、電池側負極端子82によって電池ユニット1が大型化するのを防止できる。
【0068】
また、この実施形態によれば、回路部3の回路基板61において、扁平形電池2とは反対側の面に各種端子66〜69をまとめて設けることで、平面視で該扁平形電池2と重なる位置に各種端子66〜69を設けることが可能になり、電池ユニット1の小型化を図れる。しかも、回路基板61において扁平形電池2側の面に回路部品62をまとめて実装することで、電池ユニット1の外部に回路部品62等が露出するのを防止できる。これにより、電池ユニット1に触れるユーザーが、回路部品62等に直接、触れるのを防止できる。
【0069】
(その他の実施形態)
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【0070】
前記実施形態では、電池側正極端子81は、ドーナツ状の電池接続部81aを挟むように、連結部81cを介して該電池接続部81aに円弧状の2つの基板接続部81bを接続した構成を有している。しかしながら、電池側正極端子81は、扁平形電池2の正極缶10の底部11と回路基板61とを電気的に接続可能な構成であれば、どのような形状であってもよい。すなわち、電池側正極端子は、電池接続部、基板接続部及びそれらを繋ぐ連結部を有していれば、どのような形状であってもよい。
【0071】
前記実施形態では、電池側正極端子81は、1つの電池接続部81aと、2つの基板接続部81bとを有している。しかしながら、電池側正極端子は、電池接続部を2つ以上有していてもよいし、基板接続部を1つまたは3つ以上有していてもよい。なお、連結部の数は、電池接続部及び基板接続部の数に応じて変えればよい。
【0072】
前記実施形態では、電池側負極端子82をピン状に形成しているが、この限りではなく、扁平形電池2の負極缶20と回路基板61とを電気的に接続可能な形状であれば、電池側負極端子の形状は他の形状であってもよい。
【0073】
例えば、電池側負極端子91を、図9に示すような形状にしてもよい。この図9に示す電池側負極端子91は、導電性の金属材料からなる長方形状の板部材を、長手方向中央部分が厚み方向に膨出するように折り曲げることにより形成されている。すなわち、電池側負極端子91は、扁平形電池2の負極缶20の平面部21に接続される電池接続部91aと、該電池接続部91aの両側に位置する基板接続部91bとが一体形成された部材であり、該電池接続部91aが基板接続部91bに対して前記部材の厚み方向に膨出している。この電池接続部91aが基板接続部91bに対して膨出する高さは、扁平形電池2上にスペーサ71を重ねた状態で、該扁平形電池2に取り付けられた電池側負極端子91の基板接続部91bが該スペーサ71上に位置する高さである。
【0074】
電池接続部91aは、扁平形電池2の負極缶20の平面部21上に溶接によって固定されている。詳しくは、電池接続部91aは、電池側負極端子91の基板接続部91bがスペーサ71上に載置されるように、電池側負極端子91の膨出側の面が負極缶20の平面部21に溶接固定される。これにより、電池側負極端子91を扁平形電池2に固定できる。しかも、電池接続部91aによって、基板接続部91bよりも凹んだ凹部が形成されるため、回路基板61に実装される回路部品62を該凹部内に配置することができる。したがって、より多くの回路部品62を回路基板61と扁平形電池2との間にコンパクトに配置することができる。
【0075】
なお、電池側負極端子91が図9に示すような構成の場合には、導電性のフィルム部材からなる電池側正極端子を、電池側負極端子91に接触しないように、スペーサ71上に設ける必要がある。すなわち、例えば、図9に示すように、電池側負極端子91が平面視でスペーサ71の一側に配置されている場合には、該スペーサ71の他側に電池側正極端子の基板接続部を配置する。一方、電池側負極端子91が、平面視で負極缶20の平面部21の中央部分に配置されている場合には、例えば、電池側正極端子を、上述の本実施形態と同様、電池側負極端子91を挟み込むように2つの基板接続部を有する構成とする。
【0076】
前記実施形態では、電池ユニット1の各種端子66〜69を矩形状に形成しているが、同心円状など、他の形状であってもよい。なお、電池ユニット1の各種端子66〜69を同心円状に形成することで、電気機器に対して電池ユニット1を取り付ける際に、該電池ユニット1の位置合わせが不要になる。
【0077】
前記実施形態では、回路基板61は扁平形電池2の外形と同等の形状及び大きさを有するが、この限りではなく、回路基板61は、扁平形電池2よりも小さくても良いし、大きくても良い。
【0078】
前記実施形態では、正極缶10及び負極缶20をそれぞれ有底円筒状に形成するとともに、回路基板61を円形に形成している。しかしながら、正極缶及び負極缶を有底円筒状以外の有底筒状に形成してもよいし、回路基板61を円形以外の形状にしてもよい。
【0079】
前記実施形態では、回路部3及び扁平形電池2の積層体の側面をチューブ4で覆っているが、この限りではなく、チューブ4によって覆わなくてもよい。こうすることで、チューブ4を設けない分、電池ユニットの小型化を図れる。また、前記実施形態のようなチューブを用いるのではなく、前記積層体の側面を樹脂材料によってコーティングしてもよい。
【0080】
前記実施形態では、回路部3の回路部品62と扁平形電池2との間に所定の間隔を設けているが、この限りではなく、間隔を設けないようにしてもよい。また、回路部3を、扁平形電池2の封口缶である負極缶20側ではなく、外装缶である正極缶10側に配置してもよい。さらに、回路部3の回路部品62を、回路基板61における扁平形電池2側とは反対側の面に実装してもよい。また、回路部3を、回路部品62が実装されていない回路基板によって構成してもよい。
【0081】
前記実施形態では、扁平形電池2と回路部3とを弾性接着剤によって接着固定しているが、この限りではなく、テープなどの他の接着部材を用いて両者を固定してもよい。また、接着部材を用いずに、電池側正極端子81やチューブ4を利用して、扁平形電池2と回路部3とを固定してもよい。
【0082】
前記実施形態では、外装缶を正極缶10とし、封口缶を負極缶20としているが、この限りではなく、外装缶を負極缶とし、封口缶を正極缶としてもよい。この場合には、電池側負極端子82を電池側正極端子とし、電池側正極端子81を電池側負極端子とすればよい。
【0083】
前記実施形態では、扁平形電池2をリチウムイオン電池として構成している。しかしながら、扁平形電池2は、充電可能な2次電池であれば、リチウムイオン電池以外の電池であってもよい。また、扁平形電池2は、1次電池であってもよい。扁平形電池2が1次電池の場合には、回路部として例えばキャパシタなどが実装される。
【産業上の利用可能性】
【0084】
本発明による電池ユニットは、回路が形成された基板と小型機器に装着される扁平形電池とを備えた構成に利用可能である。
【符号の説明】
【0085】
1:電池ユニット、2:扁平形電池、3:回路部、10:正極缶(外装缶)、11:底部、12:周壁部(側壁)、20:負極缶(封口缶)、21:平面部、22:周壁部(側壁)、61:回路基板(基板)、62:回路部品、67:出力端子(外部端子)、68:充電端子(外部端子)、71:スペーサ、81:電池側正極端子(電池側端子)、81a:電池接続部、81b:基板接続部、81c:連結部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
極性が異なる上面及び底面を有し、横方向の寸法よりも高さ方向の寸法が小さい扁平形状に形成された扁平形電池と、
前記扁平形電池の上面及び底面のうちいずれか一方の面に対して配置される基板と、
前記扁平形電池の上面及び底面のうち前記基板が配置されない他方の面と該基板とを、前記扁平形電池の側方を跨いで電気的に接続するフィルム状の電池側端子とを備えている、電池ユニット。
【請求項2】
請求項1に記載の電池ユニットにおいて、
前記基板における前記扁平形電池側の面には、回路部品が実装されていて、
前記基板における前記扁平形電池とは反対側の面には、前記電池側端子と電気的に接続された外部端子が形成されている、電池ユニット。
【請求項3】
請求項1または2に記載の電池ユニットにおいて、
前記電池側端子は、
前記扁平形電池における前記他方の面に電気的に接続される電池接続部と、
前記扁平形電池における前記一方の面とは電気的に絶縁された状態で、前記基板に電気的に接続される基板接続部と、
前記扁平形電池の側方に位置し、前記電池接続部と前記基板接続部とを連結する連結部とを有する、電池ユニット。
【請求項4】
請求項3に記載の電池ユニットにおいて、
前記扁平形電池における前記一方の面と前記基板との間に配置されるスペーサをさらに備え、
前記基板接続部は、前記スペーサ上に位置付けられた状態で前記基板と電気的に接続される、電池ユニット。
【請求項5】
請求項1から4のいずれか一つに記載の電池ユニットにおいて、
前記扁平形電池は、一部が前記他方の面を構成する有底筒状の外装缶と、該外装缶の開口側を覆うことにより一部が前記一方の面を構成する有底筒状の封口缶とを備え、
前記外装缶は、前記扁平形電池の高さ方向から見て、側壁が前記封口缶の側壁の外方に位置するように、該封口缶と側壁同士が接続されていて、
前記基板は、前記扁平形電池の封口缶側に配置され、
前記電池側端子は、前記外装缶と前記基板とを電気的に接続する、電池ユニット。
【請求項6】
請求項1から5のいずれか一つに記載の電池ユニットにおいて、
前記扁平形電池は、コイン形電池であり、
前記電池接続部及び前記基板接続部は、前記扁平形電池の高さ方向から見て、該扁平形電池の外方に突出しないように、少なくとも外形の一部が円弧状に形成されている、電池ユニット。
【請求項7】
請求項1から6のいずれか一つに記載の電池ユニットにおいて、
前記電池側端子には、少なくとも前記扁平形電池側に位置する面に粘着剤が塗布されている、電池ユニット。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2013−25950(P2013−25950A)
【公開日】平成25年2月4日(2013.2.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−158250(P2011−158250)
【出願日】平成23年7月19日(2011.7.19)
【出願人】(511084555)日立マクセルエナジー株式会社 (212)
【Fターム(参考)】