专利名称：包装电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及包装电池，特别涉及用来抑制内置的安全部件的特性变动的技术。
背景技术：
近年来，随着手机等移动设备的普及，作为电源的包装电池(〃,”電池)的使用 变多了。用图6来说明根据现有技术的包装电池的结构。图6是示出了在包装电池的结构 内芯包的结构的展开立体图。如图6所示，在芯包中由元电池910、安装在其上的PTC(正电阻温度系数)元件 950和保护电路940等构成。元电池910具有扁平方形形状的外观，在封口盖910a上设置 负极端子91 Ob。其中，在元电池910中，封口盖91 Oa与负极端子91 Ob绝缘，封口盖91 Oa成 为正极端子。PTC元件950由元件主体951和向Y轴方向两侧延伸出的元件引线952、953构成。 PTC元件950的元件引线952与元电池910的负极端子910b连接。PTC元件950的另一元 件引线953的前端部分向X轴方向弯曲，在该前端部分与保护电路940中基板944的导电 焊盘连接。再有，在元电池910的封口板910a与PTC元件950的元件主体951和元件引线 953之间，为了实现相互之间的绝缘而插入有绝缘板960。在元电池910的封口板910a上连接有连接引线970，连接引线970的前端部分向 X轴方向弯折，通过该前端部分与保护电路940的基板944的导电焊盘连接。保护电路940由在Y轴方向上细长的基板944、安装在基板944上的电子部件943 和外部端子941、以及覆盖外部端子941的一部分的盖942等构成。包装电池由图6中示出的芯包、通过相对于芯包插入成形所形成的顶部成型件和 底部成型件、以及覆盖元电池910的主面910c等的外装标签等构成。专利文献1 日本特开2003-17022号公报专利文献2 日本特开2003-282036号公报专利文献3 日本特开2003-346747号公报但是，在现有的包装电池中，充电时元电池910膨胀，受其膨胀的影响，有时在与 元电池910的负极端子910b连接的PTC元件950的元件主体951中产生变形，元件特性发 生变动。用图7说明元电池910的膨胀与PTC元件950的特性变动之间的关系。在图7中 示出了图6中示出的芯包的B部分。如图7所示，元电池910由于充电外装盒的主面910c在与纸面垂直的方向上膨 胀。例如在锂离子二次电池的情况下，充电时元电池的膨胀是由于充电使锂离子从正极向 负极移动，伴随着该离子的移动，在正极中产生锂钴氧化物结晶的膨胀，在负极中产生碳的 膨胀，从而产生电极体的体积膨胀而产生的。由于充电时元电池910的膨胀，封口盖910a象用两点划线表示的线L3那样弯 曲。其中，在包装电池中，在图7等中省略了图示的顶部成型件以覆盖元电池910的封口盖 910a、PTC元件950和保护电路940等的状态形成，与封口盖910a的上述弯曲连动，保护电路940中基板944也象线L4那样弯曲。如上所述，元电池910的封口盖910a和保护电路940的基板944象线L3、L4那 样弯曲，其间的C部分也发生弯曲。从而，在现有的包装电池中，在元电池910的负极端子 910b与保护电路940的基板944之间呈架设的状态设置的PTC元件950的元件主体951中 产生变形，从而使元件特性发生了变动。这样的PTC元件950等的安全元件的特性变动从 包装电池的控制(质量的稳定)这样的观点来看有问题。再有，近些年来，对包装电池要求小型化、轻量化，有保护电路940的基板944的板 厚等进一步变薄的倾向，人们认为如上所述的问题逐渐成为了更深刻的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题完成的，其目的是提供一种在实现小型化、轻量化的 同时，即使在充电时元电池发生膨胀的情况下，也能够抑制安全元件的特性变动的包装电 池。为了实现上述目的，本发明采用下面的结构。根据本发明的包装电池是以元电池、安全元件和保护电路为主要元件构成的。元电池在一端面形成有正负极的至少一端子。安全元件由元件主体和从其延伸出的两条引线构成。并且，两条引线中的一引线 与元电池中形成在元电池一端面的一端子电连接。 保护电路相对于安全元件中的另一引线电连接。安全元件和保护电路依次配置在元电池的一端面上。本发明的包装电池的特征在于，至少在元件主体与元电池的一个端面之间插入有 对充电时的元电池的变形引起的应力进行缓冲的缓冲构件。再有，上述的安全元件除了 PTC元件，还指的是NTC(负电阻温度系数)元件等热 敏元件、以及其它的用于电池控制的各种元件等。此外，本发明的包装电池的缓冲构件与上述现有技术的包装电池的绝缘板960不 同，具有对上述应力进行缓冲的缓冲效果。即，为了减小重量和体积，上述现有的包装电池 的绝缘板960采用薄片状的绝缘板，不具有对上述应力进行缓冲的缓冲效果。与此相对，本 发明的包装电池的缓冲构件具有缓冲上述应力的机械强度。如上所述，在本发明的包装电池中，安全元件在对其元件主体插入了缓冲构件的 状态下被设置在元电池的一端面上。其中，缓冲构件是如上所述对元件主体附加的，缓冲随 着元电池的变形而产生的应力。即，本发明的包装电池不是象图6中示出的现有技术的包 装电池那样，在元电池的封口盖与保护电路之间无防备地设置安全元件，而是在元件主体 与元电池的一端面之间插入缓冲构件，由此抑制了随着元电池的变形而产生的应力对元件 主体产生的影响。本发明的包装电池通过采用上述结构，即使在充电使元电池膨胀，封口盖(一端 面)呈弓状弯曲的情况下，由于该弯曲对元件主体造成的应力被缓冲构件缓冲，所以难以 对元件主体产生直接影响，所以安全元件的元件主体中产生的应力应变减少。从而，本发明 的包装电池能够抑制充电时元电池的变形引起的安全元件的元件特性发生变动。这样的结 构在保护电路中基板的板厚被减薄的情况下效果更好。
因而，本发明的包装电池能够在实现小型化、轻量化的同时，在元电池发生了膨胀 的情况下，也能够抑制安全元件的特性变动，具有高的质量稳定性。本发明的包装电池可以采用如下的变形。 本发明的包装电池可以采用具有与安全元件中元件主体的形状相应的凹部的形 态的部件(例如浅盘状的外壳或沟道状外壳等)作为缓冲构件，该凹部的开口可以朝向与 元电池的一端面相反的一侧设置。在该情况下，事先将安全元件的元件主体容纳在缓冲构 件的凹部内。再有，在这样形状的缓冲构件中，凹部的周围部分成为凸缘，该凸缘能够提高 对弯曲应力的刚性。此外，在本发明的包装电池中，可以采用下面的结构缓冲构件中凹部的开口在安 全元件的元件主体被收纳在凹部内的状态下被盖体堵塞。通过采用这样的结构，能够实现 对元件主体的更可靠的保护。此外，本发明的包装电池可以采用下面的结构元电池的一端面、安全元件和保护 电路均被树脂成型件覆盖。
图1是示出实施方式1的包装电池1的外观的展开立体图。图2是示出包装电池1中的芯包WT )”" ) 5的结构的展开立体图。图3是示出包装电池1中的主要部分的侧面图。图4是示出实施方式2的包装电池2中的芯包6的主要部分的立体图。图5是示出实施方式3的包装电池3中的芯包7的主要部分的立体图。图6是示出现有技术的包装电池的芯包的结构的展开立体图。图7是示出现有技术的芯包的主要部件的侧面图。附图标号说明1、2、3包装电池5、6、7 芯包10元电池20顶部成型件21底部成型件30外装标签40保护电路41外部端子42 盖43电子部件44基板主体50安全元件51元件主体52、53元件引线60、61、63元件保持架62元件盖
70连接引线
具体实施例方式下面示出一个例子来说明用来实施本发明的最佳方式。再有，下面的说明中采用 的实施方式是用来说明以便于容易理解本发明的结构和作用、效果所采用的一个例子，本 发明的本质部分以外不受任何下面的方式所限定。[实施方式1]
1.包装电池1的外观结构用图1来说明根据实施方式1的包装电池1的外观结构。如图1所示，包装电池1包括在构成元件中含有元电池10的芯包5。芯包5的X 轴方向的左侧端部被顶部成型件20覆盖，X轴方向的右侧端部被底部成型件21覆盖。包 装电池1的元电池10的外表面被外装标签30覆盖。在顶部成型件20中形成三个窗口部20a，在各个窗口部中露出外部端子41。顶部成型件20用低温成形法或被称为热熔法的公知方法形成，向具有与芯包5和 顶部成型件20相应的空间的模具内装入芯包5，注入熔融的树脂，插入成型顶部成型件20。2.芯包5的结构用图2说明芯包5的结构。如图2所示，具有芯包5的元电池10具有与X轴方向和Y轴方向的长度和宽度相 比，Z轴方向的高度小的扁平方形外观，在X轴方向左下侧的封口盖(封口板)10a上凸出 设置负极端子10b。其中，封口盖IOa与负极端子IOb电绝缘，封口盖IOa成为正极端子。在元电池10中的负极端子IOb上连接安全元件50的元件引线52。安全元件50 例如是PTC元件，由块状的元件主体51、和从其两端向Y轴方向延伸设置的元件引线52、53 构成。安全元件50在插入了元件保持架60的状态下设置在元电池10中的封口盖IOa 上。元件保持架60由具有绝缘性的材料，例如树脂材料构成，具有与安全元件50中的元件 主体51的形状相对应的凹部60a，形成凸缘状的侧壁60b以包围凹部60a的ζ轴两侧。安 全元件50的元件主体51被插入到元件保持架60的凹部60a内，与其底侧面接触。再有， 元件保持架60中的侧壁60b由相对高度高的部分60bl和高度低的部分60b2构成。安全元件50的另一元件引线53的前端部分向X轴方向眼前侧弯曲，成为L字状， 通过该前端部分与保护电路40的基板44上设置的导电焊盘(省略图示)连接。在元电池10的封口盖IOa上，在Y轴方向的左内部分上连接有连接引线70。连 接引线70的前端部分向X轴方向弯曲，成为L字状，通过该前端部分与保护电路40的基板 44上设置的导电焊盘(省略图示)连接。保护电路40在基板44上设置作为连接器的外部端子41、覆盖其的盖42以及电子 部件43等。保护电路40中基板44的Y-Z方向的形状与元电池10的封口盖IOa的形状相 对应，在其间夹持安全元件50和连接引线70、以及元件保持架60的状态下相对设置。3.包装电池1的优越性用图3说明具有上述结构的包装电池1的优越性。图3是示出包装电池1的结构 中芯包5的主要部分的侧面图。
包装电池1在其使用中执行充电的情况下，元电池10中的极板(省略图示)膨胀。 与此相伴，如图3所示，在芯包5中，元电池10的主面IOc在垂直于纸面的方向上膨胀。在元电池10的主面IOc膨胀的情况下，封口盖IOa如线Ll那样弯曲。S卩，封口盖 IOa的相对刚性弱的Y轴方向的中央部分向X轴下侧弯曲成弓状。这样，在封口盖IOa如 线Ll那样弯曲的情况下，保护电路40的基板44也如线L2那样弯曲。这虽然在图3中省 略了图示，但是顶部成型件20的树脂部进入到封口盖IOa到保护电路40的基板44之间， 该树脂部将由封口盖IOa的弯曲所产生的应力传递到基板44上。其中，如上所述，在现有技术的包装电池中，由于元电池910的膨胀引起的密封盖 910a的弯曲，使安全元件即PTC元件950的元件主体951中产生变形，由此产生了 PTC元 件950的元件特性的变动。具体地说，如上所述产生了变形时，在PTC元件950的操作温度 (在操作温度的触发时，电阻变大)下，由于变形了的树脂妨碍PTC元件950触发时的元件 膨胀，所以本来的PTC元件950的操作温度相对于本来的值不同。对此，在本实施方式的包装电池1中，安全元件50的元件主体51装在元件保持架 60的凹 部60a(参照图2)内。其中，通过凹部60a的结构、以及侧壁60b的结构等，使元件 保持架60的刚性和强度变高。因此，由于封口盖IOa的弯曲产生的应力不直接施加到安全 元件50的元件主体51上，或者降低，因此安全元件50的元件特性难以变动。即，在包装电 池1中，即使在充电时元电池10膨胀的情况下，也能够实现安全元件50中元件特性的稳 定，具有高的质量稳定性。即，能够抑制如上所述的现有技术的包装电池那样的PTC元件的 操作温度与本来值不同的问题。再有，由于实施方式的包装电池的元件保持架60不只是成平板状的，可以是用凸 缘状的侧壁60b (部分60bl和部分60b2)包围凹部60a的两侧的沟道状体(或者省略了 上表面的箱状体)，所以作为用来抵抗元件主体51的面的弯曲应力的缓冲构件，效果更好。 即，与简单的平板相比，通过包括在图2的X轴方向上立设的侧壁60b，使对于向X轴方向的 弯曲应力的强度提高。[实施方式2]用图4说明实施方式2的包装电池2的结构。再有，在图4中，为了说明与根据实 施方式1的包装电池1的不同，仅挑出安全元件50和其周围元件进行描述。未图示的部分 与上述实施方式1的包装电池1结构相同。如图4所示，本实施方式的包装电池2具有芯包6，芯包6的安全元件50收纳在 元件保持架61与元件盖62之间形成的空间内。具体地说，元件保持架61与上述包装电池 1中的元件保持架60相同，具有与安全元件50中的元件主体51相对应的形状的凹部61a， 与凹部61a相对沿Z轴方向上下形成凸缘状的侧壁61b。安全元件50的元件主体51收纳在元件保持架61的凹部61a内。并且，本实施方 式的包装电池具有由元件盖62对容纳在元件保持架61的凹部61a内的状态下的安全元件 50的元件主体51进行覆盖的结构。元件盖62的与安全元件50的元件主体51接触的部分成槽状凹陷(槽部62a)，其 Z轴方向上下被凸缘状的侧壁62b所包围。元件盖62的Z轴方向宽度与元件保持架61大 致相同，元件盖62的侧壁62b的端面与元件保持架61的侧壁61b的端面接触。其它结构与上述实施方式1相同，所以省略说明。
在本实施方式的包装电池2中，安全元件50的元件主体51的Z轴方向的两侧被 元件保持架61和元件盖62所覆盖。由此，使本实施方式的包装电池2能够比上述实施方 式1的包装电池1进一步抑制安全元件50的元件特性变动。即，在因元电池10的膨胀使 封口盖IOa弯曲成弓状的情况下，也认为对安全元件50的元件主体51的应力不仅施加到 与封口盖IOa相对的面上，而且通向在其间填充的顶部成型件20(参照图1)的树脂部，即 使施加到相反侧的面上也如绕回那样带来影响。相对于此，在本实施方式的包装电池2中，由于设置了元件盖62，所以能够防止与 如上所述的保护电路40 (参照图2)相对的面的应力的影响。从而，在本实施方式的包装电池2中，即使上述实施方式1的包装电池1增加，也能够有效地抑制充电时元电池10的膨胀引起的安全元件50的元件特性变动。[实施方式3]用图5说明根据实施方式3的包装电池3的结构。再有，在图5中，为了说明与根 据实施方式1、2的包装电池1、2的不同，仅挑出安全元件50和其周围元件进行描述。未图 示的部分与根据上述实施方式1、2的包装电池1、2结构相同。如图5所示，在本实施方式的包装电池3的芯包7中，元件保持架63的形状相对 于上述实施方式1、2的包装电池1、2不同。具体地说，本实施方式的芯包7的元件保持架 63的侧壁63b的上表面成为一个面，PTC元件50的元件主体51收纳在两侧壁63b之间形 成的槽部分内。再有，如图5所示，PTC元件50的元件主体51的上表面(X轴方向左侧的面)向 比元件保持架63的侧壁63b的上表面稍微靠近封口盖IOa的一侧设置。S卩，从Z轴方向看 PTC元件50的元件主体51和元件保持架63时，PTC元件50的元件主体51处于全部被元 件保持架63的侧壁63b隐藏的状态。在本实施方式的包装电池3中，由于将元件保持架63的侧壁63b形成为其上表面 成为一个面，所以对元件主体51从其侧面施加的应力也能够由元件保持架63有效地缓冲。在上述实施方式1 3中，虽然采用了元电池10的封口盖10a、安全元件50和保 护电路40被低温树脂成型所形成的成型件(顶部成型件)20所覆盖的结构，但是即使不是 由成型件覆盖上述部位的形态的包装电池，通过采用元件保持架60、61、63，也能够取得抑 制元件特性的变动的效果。即，即使在元电池10的封口盖IOa与安全元件50等之间不插 入树脂部，而是空间的情况下，通过元件引线52、53传递应力，元件保持架60、61、63起到至 少对元件主体51的压力缓冲的作用。此外，在上述实施方式1 3中，虽然以分别内置一个元电池10的包装电池1、2、 3为例，但是本发明的结构也适用于内置了多个元电池的包装电池，能够取得上述相同的效^ ο此外，在上述实施方式1 3中，采用了具有容纳元件主体51的凹部60a、61a的 沟道状的元件保持架60、61、63，但是也可以采用仅仅是平板状的元件保持架。在该情况下， 与上述元件保持架60、61、63相比，机械强度稍降低，能够相对于现有技术的包装电池抑制 元件特性的变动。此外，在上述实施方式1 3中，采用具有扁平方形外观的锂离子二次电池作为元 电池10，但是元电池的形状和重量不受其限定。例如，形状可以采用圆筒型、凸轮型，种类可以采用镍镉二次电池或镍氢二次电池等。此外，在上述实施方式1 3中，可以采用由具有绝缘性的树脂材料构成的元件作 为元件保持架60、61、63或元件盖62，但是构成材料不受其限定。例如，可以采用在金属板 的表面实施了绝缘处理的材料等。而且，在上述实施方式1和实施方式2中，采用PTC元件作为安全元件50 的一个 例子，但是除此之外，可以采用NTC元件或温度熔断器元件等热敏元件以及其它的用来进 行电池控制的各种元件作为安全元件。本发明用于移动设备等的电源等，用于实现具有高可靠性的包装电池。
权利要求
一种包装电池，具有在一端面形成有正负极的至少一端子的元电池；由元件主体和从该元件主体延伸出的两条引线构成，且一引线与所述一端子电连接的安全元件；与所述安全元件的另一引线电连接的保护电路，所述包装电池的特征在于，所述安全元件和所述保护电路依次配置在所述元电池的一端面上，至少在所述元件主体和所述一端面之间插入有对充电时的所述元电池的变形引起的应力进行缓冲的缓冲构件。
2.如权利要求1所述的包装电池，其特征在于，所述缓冲构件具有与所述安全元件的元件主体的形状相应的凹部， 所述凹部的开口以朝向与所述一端面相反的一侧的方式配设， 所述安全元件的元件主体被收纳在所述缓冲构件的凹部内。
3.如权利要求2所述的包装电池，其特征在于，所述缓冲构件的凹部的开口在所述安全元件的元件主体被收纳在所述凹部内的状态 下，被盖体堵塞。
4.如权利要求1 3中任一项所述的包装电池，其特征在于， 所述一端面、所述安全元件及所述保护电路均被树脂成型件覆盖。
全文摘要
本发明提供一种在实现小型化、轻量化的同时，在充电时元电池发生膨胀的情况下，也能够抑制安全元件的特性变动的包装电池。包装电池具有由元电池(10)、安全元件(50)、保护电路(40)等构成的芯包(5)。安全元件(50)配置在元电池(10)的封口盖(10a)上，由元件主体(51)和从其延伸出的两条引线(51、52)构成。另一方面，一引线(52)与元电池(10)的负极端子(10b)电连接。在包装电池(1)的芯包(5)中，在元件主体(51)与封口盖(10a)之间插入作为对由封口盖(10a)产生的弯曲应力进行缓冲的缓冲部件的元件保持架(60)的状态下，安全元件(50)相对于封口盖(10a)设置在其上。
文档编号H01M10/00GK101882687SQ20091100013
公开日2010年11月10日 申请日期2009年10月30日 优先权日2008年10月30日
发明者
中正嗣, 久保绫辅, 寺冈大树 申请人:三洋电机株式会社