专利名称：便携式电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及便携式电子设备。更详细地说，本发明涉及对收纳电源即二次电池 的筐体结构的改进。
背景技术：
便携式电话、便携式信息终端、笔记本型个人电脑、摄像机、便携式游戏机等 便携式电子设备越是高功能化，安装在基板上的发热部件的数量越是增加。在便携式电 子设备的使用时，有时因发热部件的放热而使筐体表面局部达到高温。专利文献1公开了通过在收纳于便携式电子设备筐体内部的发热部件的周围配 置散热性优良的热传导部件，从而有利地散发来自发热部件的热的结构。作为热传导部 件，可列举出铝合金、镁合金、不锈钢、普通钢等金属材料。专利文献2公开了采用在芳香族聚碳酸酯中添加有磷系阻燃剂的阻燃性树脂组 合物作为电子设备的筐体或部件的材料。专利文献3公开了含有氢氧化铝、氢氧化镁等吸热材料的树脂组合物。氢氧化 铝及氢氧化镁产生吸热反应，使燃烧热降低。该吸热反应是释放水的反应。该吸热反应 可发挥阻燃效果。专利文献4公开了一种电池组，其包含外装壳体、收纳在外装壳体内部的电 池、形成于外装壳体内表面与电池之间的隔热层。另外，专利文献4还公开了这样的隔 热层可防止因环境温度下降而造成的电池性能的下降。专利文献1 国际公开第2008/062879号小册子专利文献2:日本专利第3682148号说明书专利文献3:日本专利第3408676号说明书专利文献4:日本特开平5-234573号公报
发明内容
现在，即使在作为便携式电子设备的电源广泛应用的二次电池中，也是具备含 有钴酸锂的正极和含有石墨的负极的锂离子二次电池为主流。在对这样的锂离子二次电 池给与极大的冲击时，估计从电池喷出气体或火焰。另一方面，为了谋求锂离子二次电池的进一步高容量化及高能量密度化，作为 负极活性物质，正在尝试采用硅系活性物质或锡系活性物质。特别地，硅系活性物质与 石墨相比具有非常大的容量。在对采用硅系活性物质的锂离子二次电池给与极大的冲击 时，估计因原硅酸锂之类的碱金属盐熔化而产生的高温熔液将流到电池的外部。本发明的目的在于提供一种安全性及可靠性高的便携式电子设备，其是以容量 及能量密度高的二次电池作为电源的便携式电子设备。本发明涉及一种便携式电子设备，其以二次电池作为电源，该便携式电子设备 具备筐体、电子设备主体、电池收纳部和覆盖层。
电子设备主体被收纳在筐体内。电池收纳部是一种被收纳在筐体内，且具有用 于嵌合具有规定外形的二次电池的电池嵌合部的成形体。覆盖层被设在电池收纳部的嵌合二次电池一侧的表面上，具备用于抑制便携式 电子设备的表面温度上升的温度抑制层、和用于抑制内容物从过热状态的二次电池中流 出的阻挡层(block layer)。根据本发明的便携式电子设备，即使在因对二次电池给与极大的冲击，从而其 内容物熔化的情况下，也能防止高温熔液向便携式电子设备的外部流出，同时还能抑制 便携式电子设备的表面温度的上升。本发明新颖的特征记载在权利要求书中，而本发明涉及结构和内容两者，通过 连同本申请的其它目的和特征、且对照附图的以下的详细说明，将可以更清楚地理解本 发明。
图1是示意表示第1实施方式的便携式电子设备即手机的外观的俯视图。图2是图1所示的手机的II-II线的剖视图。图3是示意表示收纳二次电池的电池收纳部的断面形状的纵向剖视图。图4是示意表示电子设备主体的立体图。图5是示意表示电池收纳部的立体图。图6是示意表示第2实施方式的手机的电池收纳部的要部构成的纵向剖视图。图7是示意表示第2实施方式的手机的另一电池收纳部的要部构成的纵向剖视 图。图8是示意表示第3实施方式的手机的电池收纳部的要部构成的纵向剖视图。
具体实施例方式[第1实施方式]图1是示意表示本发明的第1实施方式的便携式电子设备即手机1的外观的俯视 图。图2是图1所示的手机1的II-II线的剖视图。图3是示意表示收纳二次电池13的 电池收纳部12的断面形状的纵向剖视图。图4是电子设备主体11及电池收纳部12的立 体图。图5是表示收纳二次电池13时的情况的电池收纳部12的立体图。首先，对手机1的构成进行说明。手机1如图1及图2所示，具备筐体10、被收纳于筐体10内的电子设备主体 11、电池收纳部12、被收纳于电池收纳部12内的二次电池13。电子设备主体11具备扬 声器18、送话器19、图像显示部20、输入操作部21、电路部22和电路基板23。扬声器18、送话器19、图像显示部20、输入操作部21及电路部22被安装在形 成有规定的电路的电路基板23上。电池收纳部12具备正极端子及负极端子，被分别安 装在电路基板上的电路的规定位置上。如图2所示，扬声器18被配设为与设在 筐体10的规定位置上的受话孔118相对 置。另外，送话器19被配设为与设在筐体10的规定位置上的送话孔119相对置。图 像显示部20为了能够识别来自外部的显示，被配设并嵌合在设于筐体10上的显示孔120内。输入操作部21以操作者能够输入信息的方式被嵌合并配设在输入部121内，输 入部121由设在筐体10上的组合有多个输入按钮的文字盘构成。此外，也可以在电路基 板23的表面根据需要进一步安装插件及小型照相机装置。扬声器18报知信息接收通知声音，并输出受话声音。从送话器19输入通话声 音。图像显示部20显示图像、文字、图形或动画。图像显示部20可使用液晶监视器 等。输入操作部21接受采用输入部121而输入的操作。在图像显示部20是触摸面板的 情况下，图像显示部20兼作输入操作部21。电路部22具备电路控制部22a及存储部22b。电路控制部22a根据操作者从输 入操作部21输入的输入信息执行各种动作控制。存储部22b存储操作者输入的输入信息 等。作为电路控制部22a，使用多个IC芯片或中央处理器(CPU)。作为存储部22b，可 采用RAM或ROM等存储器。电子设备主体11由从二次电池13供给的电力来驱动。操作者通过来自输入操作部21的输入操作对电路控制部22a发送命令信号。然 后，通过发送的命令信号进行规定的动作。另外，根据需要将输入信息存储在存储部 22b。另外，操作者朝送话器19说话。说话的声音通过电路部22内的电路被变换成 无线信号，作为无线信号向另一接收机发送。另外，从另一接收机发过来的无线信号被 天线电路接收。接收的无线信号被电路部22内的电路变换成声音信号，作为声音信号从 扬声器18输出。接着，对构成手机1的筐体10进行说明。筐体10在其内部收纳有电子设备主 体11及电池收纳部12。筐体10例如可由金属材料或树脂材料制作。接着，对构成手机1的电池收纳部12进行详细说明。电池收纳部12如图2所示，具备用于嵌合二次电池13的电池嵌合部14、和覆盖 与电池嵌合部14嵌合的二次电池13的盖部15。电池嵌合部14是具有与二次电池13的形状相对应的内部空间的凹部状的部件。 为了能够进行电池的更换，凹部的开口被设置成面朝筐体10的外方。电池嵌合部14设 有与被嵌合的二次电池13的正极端子(未图示)抵接的正极端子部(未图示)及与二次 电池13的负极端子(未图示)抵接的负极端子部(未图示)。盖部15是以能够拆装的方式于筐体10的电池嵌合部14设置的部件。盖部15 以将嵌合在凹部中的二次电池13覆盖，并堵塞凹部开口的方式进行安装。通过使二次电 池13嵌合在凹部，可支承二次电池13。作为收纳在电池收纳部12中的二次电池13，可以优选使用以往便携式电子设备 所用的、具有高容量及高能量密度、可小型化的锂离子二次电池。即使在锂离子二次电池中，也优选作为负极活性物质含有硅系活性物质或锡系 活性物质的锂离子二次电池，特别优选作为正极活性物质含有含锂复合金属氧化物，作 为负极活性物质含有硅系活性物质或锡系活性物质的锂离子二次电池。硅系活性物质及 锡系活性物质能够实现锂离子二次电池的进一步的高容量化及高能量密度化。作为硅系活性 物质，只要是含有硅的活性物质就不特别限定，但优选硅、硅氧化物、硅合金等。作为锡系活性物质，只要是含有锡的活性物质就不特别限定，但优选 锡、锡氧化物、锡合金等。其中，优选硅系活性物质。此外，二次电池13可以是单电池，也可以是以串联或并联的方式将多个单电池 组合而成的电池组的形态。电池嵌合部14及盖部15优选用树脂材料或金属材料制作。树脂材料优选采用 在聚碳酸酯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等基体树脂中添加有阻燃剂的阻燃性树脂 组合物。作为阻燃性树脂组合物，优选按UL-94标准的燃烧试验具有V-O以上的阻燃性 的材料。金属材料没有特别限制，但优选采用不锈钢、镁合金、铝合金等。而且如图2及图3所示，在电池嵌合部14的与二次电池13对置的一侧的表面 (以下也称为“电池嵌合侧表面”)及盖部15的与二次电池13对置的一侧的表面(以下 也称为“对置侧表面”)，设置有用于抑制便携式电子设备1的表面温度上升的温度抑制 层16，在温度抑制层16的表面上设有用于抑制内容物从过热状态的二次电池13中流出的 阻挡层17。这样一来，在电池收纳部12的收纳二次电池13的一侧的表面上依次形成有 温度抑制层16及阻挡层17。根据这样的构成，收纳在电池收纳部12中的二次电池13的周围被阻挡层17覆 盖，阻挡层17的周围被温度抑制层16覆盖。这样，通过在温度抑制层16的内侧形成阻 挡层17，温度抑制层16不会与从接受大的冲击而达到过热状态的二次电池13流出的碱金 属盐的高温熔液直接接触。因此，能够抑制与碱金属盐熔液接触造成的温度抑制层16的 功能丧失。其结果是，能够确实防止从二次电池13漏出的碱金属盐熔液向手机1的外部流 出。另外，还能够抑制从二次电池13发生的热局部地传给筐体10的表面。由此，可抑 制筐体10的表面局部达到高温。而且可抑制因热而产生的筐体10的损伤。因此，为了充分发挥温度抑制层16的效果，优选在温度抑制层16的内侧形成阻 挡层17。温度抑制层16的厚度优选为500 3000 μ m，更优选为800 1500 μ m。在温
度抑制层16的厚度过薄的情况下，温度抑制层16的隔热性并不充分。由此，有手机1 的表面局部达到高温，或电池嵌合部14或盖部15发生变形的可能性。另外，在温度抑 制层16的厚度过厚的情况下，电池收纳部12的厚度过厚，使手机1小型化的设计自由度 降低。温度抑制层16的热传导率优选为0.2W/m · K以下，更优选为0.05W/m · K以
下。在温度抑制层16的热传导率过大的情况下，温度抑制层16的隔热性并不充分，在 二次电池13发热时，有筐体10的表面局部达到高温的可能性。由此，有电池嵌合部14 或盖部15发生变形的可能性。这样的温度抑制层16可以采用以下的方法形成。作为温度抑制层16，例如，可通过将含有具有隔热性的无机化合物粒子和粘结 剂的温度抑制层形成用组合物涂布在要形成温度抑制层16的表面上，从而形成涂膜来得 到。
作为具有隔热性的无机化合物粒子，可列举出引起吸热反应的无机化合物粒子 (以下称为“吸热性无机化合物粒子”)。作为吸热性无机化合物粒子，优选在80°C以上的温度下具有吸热峰值的无机化合物粒子。根据含有这样的吸热性无机化合物粒子的 隔热层，在二次电池发热时，吸热性无机化合物粒子通过吸热反应吸收热。其结果是， 在二次电池发热时，能够抑制筐体10的表面局部达到高温。作为吸热性无机化合物粒子，可列举出在80°C以上的温度下具有吸热量大的 峰值的、且优选在80°C以上的温度下具有吸热峰值的无机水合物、金属氢氧化物及碳酸 盐等。作为具体的例子，例如可列举出硫酸钙二水合物(CaSO4 · 2H20)、碳酸氢钠 (NaHCO3)、氢氧化铝(Al (OH) 3)、氢氧化镁(Mg (OH) 2)、碳酸钙(CaCO3)等。它们可 以单独使用，也可以2种以上组合使用。其中，从吸热性特别优良的角度考虑，优选硫 酸钙二水合物(CaSO4 · 2H20)。硫酸钙二分之一水合物(CaSO4 · 0.5H20,熟石膏)通过与水混炼而显示出粘结 性，通过涂布后干燥成为硫酸钙二水合物而固化。硫酸钙二分之一水合物无论是从能够 作为吸热性无机化合物粒子使用，还是从能够作为后述的粘结剂使用的角度考虑是特别 优选的。关于产生上述吸热性无机化合物粒子的吸热反应的温度，硫酸钙二水合物为 80 150°C、碳酸氢钠为100 230°C、氢氧化铝为230 350°C、氢氧化镁为350 450碳酸钙为690 850°C。因此，通过使它们适宜组合，还能连续地使吸热反应持续。吸热性无机化合物粒子的粒径没有特别的限制，但优选为500 3000 μ m。只 要吸热性无机化合物粒子的粒径在所述范围内，就可在温度抑制层16中提高吸热性无机 化合物粒子的由粘结剂产生的粘结性。其结果是，可抑制温度抑制层16的局部剥落、温 度抑制层16中的裂纹的发生等，从而可长期发挥温度抑制层16的效果。作为粘结剂，只要是能够充分粘结吸热性无机化合物粒子的树脂材料或无机材 料，就能无特别限定地使用。作为其具体例子，例如可列举出聚偏氯乙烯(PVDC)、 聚偏氟乙烯(PVDF)、四氟乙烯(PTFE)等。另外，作为无机化合物，硫酸钙二分之一水 合物通过使与水的混合物固化而成为硫酸钙二水合物，且兼备粘结剂的作用和吸热性无 机化合物粒子的作用，从这样的角度考虑是特别优选的。在并用吸热性无机化合物粒子和粘结剂的情况下，通过吸热性无机化合物粒子 吸热，能够抑制粘结剂的熔化。因此，即使二次电池13因受到极大的冲击等而发热，也 能够防止二次电池13向手机1的外部露出。与此相对照，在不含吸热性无机化合物粒子时，虽可利用粘结剂的熔融潜热等 进行吸热，但这样就不能抑制粘结剂的熔化。其结果是，在因粘结剂熔化而出现流动性 的同时，还发生粘结剂的体积收缩，发热的二次电池13向手机1的外部露出。作为吸热性无机化合物粒子的含有比例，在温度抑制层16中为30 95质 量％，进而优选为50 90质量％。在吸热性无机化合物粒子的含有比例过低的情况下， 有温度抑 制层16的隔热性不足的倾向，在过高的情况下，有温度抑制层16容易剥落、或 强度降低的倾向。另外，粘结剂的含有比例在温度抑制层16中优选为5 70质量％，更优选为
5 50质量％。温度抑制层形成用组合物可通过将具有隔热性的无机化合物粒子及粘结剂溶解或分散在有机溶剂或水中来调配。而且温度抑制层16可通过将这样调配的温度抑制层形 成用组合物涂布在电池嵌合部14的电池嵌合侧表面及盖部15的对置侧表面上，从而形成 涂膜来得到。关于温度抑制层形成用组合物的涂布，可利用浸渍涂布法、辊涂布法、喷涂 法、刮刀涂布法等以往公知的涂布方法，没有特别限定。而且涂布后，通过干燥除去溶 剂等，由此形成成为温度抑制层16的涂膜。阻挡层17由对碱金属盐熔液具有耐受性的金属材料构成。优选该金属材料即 使在碱金属盐熔液中对原硅酸锂的液温为1450°C的熔液也具有耐受性。这里的所谓耐受 性，是由金属材料构成的厚度为50 μ m的金属箔不会因与原硅酸锂的液温为1450°C的熔 液接触而熔化。更优选的是，这里的所谓耐受性，是由金属材料构成的厚度为50μιη的 金属箔不会因与原硅酸锂的液温为1450°C的熔液接触而熔化，而且也不会开孔。作为这样的金属材料的具体例子，是选自铁、钒、铌、钼、钽、钨、氮化钛及 不锈钢之中的至少1种金属或金属氮化物。构成阻挡层17的金属材料按以下的试验方法进行选定。
将5g的原硅酸锂(Li4SiO4, CERAC公司生产)装入钼金坩埚中，在大气气氛 中，用电炉加热至1450°C，将原硅酸锂熔化。在得到的熔液中投入下表1所示材料的片 齐U，加热1分钟。然后，将熔液和片剂的混合物流到不锈钢制桶内，然后进行冷却、固 化。小心地将得到的固形物割开，取出片剂，测定片剂的直径、厚度及重量，调查熔化 程度。结果见表1。表 权利要求
1.一种便携式电子设备，其以二次电池作为电源，其中，所述便携式电子设备具备筐体；电子设备主体，其被收纳于所述筐体内；电池收 纳部，其是被收纳于所述筐体内、且具有用于嵌合具有规定外形的所述二次电池的电池 嵌合部的成形体；覆盖层，其设于所述电池收纳部的嵌合二次电池一侧的表面上；所述覆盖层具备用于抑制所述便携式电子设备的表面温度上升的温度抑制层、和用 于抑制内容物从过热状态的所述二次电池流出的阻挡层。
2.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中，所述覆盖层包含设于所述电池收纳 部的嵌合所述二次电池一侧的所述表面上的所述温度抑制层、和设于所述温度抑制层的 表面上的所述阻挡层。
3.根据权利要求1或2所述的便携式电子设备，其中，所述二次电池是含有选自硅系 活性物质及锡系活性物质之中的至少1种作为负极活性物质的锂离子二次电池。
4.根据权利要求3所述的便携式电子设备，其中，所述阻挡层由对含有硅的碱金属盐 熔液具有耐受性的金属材料构成。
5.根据权利要求4所述的便携式电子设备，其中，所述金属材料在厚度为50μιη的 金属箔的状态下，具有与原硅酸锂的液温为1450°C的熔液接触而不会熔化的耐受性。
6.根据权利要求5所述的便携式电子设备，其中，所述金属材料含有选自Fe、V、 Nb、Mo、Ta、W、TiN及不锈钢之中的至少1种的金属或金属氮化物。
7.根据权利要求1 6中的任一项所述的便携式电子设备，其中，所述温度抑制层的 厚度为500 3000 μ m，热传导率为0.2W/m · K以下。
8.根据权利要求7所述的便携式电子设备，其中，所述温度抑制层由热传导率为 0.1W/m · K以下的无机纤维片材构成。
9.根据权利要求8所述的便携式电子设备，其中，所述无机纤维片材是含有选自玻璃 棉及石棉中的至少1种无机纤维的片材。
10.根据权利要求7所述的便携式电子设备，其中，所述温度抑制层包含热传导率为 0.1W/m · K以下的多孔质树脂片材。
11.根据权利要求7所述的便携式电子设备，其中，所述温度抑制层是含有30 95 质量％的在80°C以上的温度下具有吸热峰值的吸热性无机化合物粒子、及5 70质量％ 的粘结剂的层。
12.根据权利要求11所述的便携式电子设备，其中，所述吸热性无机化合物粒子含有 选自无机水合物、金属氢氧化物及碳酸盐之中的至少1种化合物的粒子。
13.根据权利要求11所述的便携式电子设备，其中，所述吸热性无机化合物粒子含有 选自硫酸钙二水合物、碳酸氢钠、氢氧化铝、氢氧化镁及碳酸钙之中的至少1种化合物 的粒子。
14.根据权利要求1 13中的任一项所述的便携式电子设备，其中，所述二次电池为 组合多个单电池而成的电池组的形态。
全文摘要
本发明提供一种安全性高的便携式电子设备，其以二次电池作为电源，具备筐体、被收纳于所述筐体内的电子设备主体、被收纳于所述筐体内的电池收纳部，即使在因给与极大的冲击而使其内容物熔化的情况下，也能抑制熔液的流出。在该便携式电子设备中，所述电池收纳部是具有用于嵌合所述二次电池的电池嵌合部的成形体，在所述电池嵌合部的表面设有具备温度抑制层和阻挡层的覆盖层。
文档编号H01M2/10GK102017226SQ20098011417
公开日2011年4月13日 申请日期2009年9月18日 优先权日2008年9月22日
发明者山本泰右, 岩本和也, 横山智彦, 武泽秀治 申请人:松下电器产业株式会社