JP2000243364A

JP2000243364A - 電池パック

Info

Publication number: JP2000243364A
Application number: JP11046130A
Authority: JP
Inventors: Shoji Konishi; 昭治小西
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】電池パックに落下衝撃や微弱振動が繰り返し
加えられた場合にも電池パック内の電気的接合部が正常
に維持されるように、電池ケース内に素電池を強固に固
定する。さらに、電池パックの組立作業性を向上させ
る。【解決手段】電池パックのケース内面と素電池外側面
とを反応性ホットメルトにより接着して素電池を固定す
る。あるいは電池パックの構成要素を収納した電池ケー
ス内部の空隙に反応性ホットメルトを充填することによ
り、素電池などの構成要素を電池ケース内に一体化して
固定すると共に電池ケースを密封する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯用電子機器な
どの電源として使用される電池パックに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話やノート型パソコン等の
各種携帯用電子機器の急速な普及に伴い、その電源とし
てニカド電池、ニッケル水素蓄電池およびリチウムイオ
ン二次電池等の二次電池を中心とする多様な電池系の電
池パックが様々な形で用いられている。

【０００３】このようなパック電池は一個の素電池、ま
たは複数の素電池を直列、並列あるいは直並列に接続し
た素電池群、およびこれらに必要に応じて充放電制御や
残存容量検知などのための電子回路および入出力端子な
どを電気的に接続し、これらの構成要素を電池ケースに
収納して構成されている。

【０００４】上記のパック電池は、電池パック自体の取
り扱い時や機器内に収納されて使用される過程で受ける
様々な振動や衝撃等の外力に耐える必要があり、特に素
電池や上記電子回路および電池パックの入出力端子など
の間の電気的接続が正常に保たれなければならない。そ
のためには、上記の外力が加わった場合でも、各素電池
が電池パック内で確実に固定された状態を維持すること
により、上記の電気的接続部に機械的なストレスが加わ
ることを防止して、損傷を与えないことが肝要である。

【０００５】従来、電池パック内で素電池を固定するた
めに、一般的には素電池あるいは絶縁チューブで被覆さ
れた素電池の外側面と電池ケースの内面とを粘着性両面
テープやエポキシ系、ゴム系の接着剤を用いて粘着ある
いは接着する方法をとっていた。図６は粘着性両面テー
プを用いて素電池を電池ケース内に固定した従来の電池
パックの一例を示した縦断面図であり、図７は図６のVI
IーVII’線断面の断面図、図８は図６のVIIIーVIII’線
の断面図である

【０００６】図６〜８において、電池パックには二個の
素電池１が収納され、素電池１は、プラス側端子面２の
周縁部から素電池ケースの外側面にかけて絶縁チューブ
３が被覆され、マイナス側端子面４およびその近辺の外
側面は絶縁チューブ３が被覆されず、素電池１の金属製
ケースの外面が露出６している。素電池１のマイナス側
端子面４には、リング状の薄肉部が形成され、これが電
池内圧の上昇などの異常が起こった際に電池内部の気体
を外部に放出するための防爆弁５として機能する。マイ
ナス側端子面４に絶縁チューブ３を被覆しない理由は、
中央部に設けた防爆弁５を避けて周縁部で接続端子７、
１０を溶接する必要があるためである。

【０００７】２個の素電池１は、接続端子７でスポット
溶接により直列に接続され、さらに一方の素電池のマイ
ナス側端子面４と充放電制御回路を備えたプリント基板
８の間、およびプリント基板８とマイナス側の出力端子
９との間を接続端子１０，１１で半田付けにより接続さ
れている。また、他方の素電池のプラス側入出力端子１
２とプラス側端子面２の突起部１３とは、接続端子１４
で半田付けにより接続されている。

【０００８】上記のように電気的に接続された各構成要
素は電池ケースに収納され、素電池１に被覆された絶縁
チューブ３の外側面と樹脂製の下ケース１５の内面との
間に介在させた粘着性両面テープ１６により両者が粘着
し、素電池１が下ケース１７に固定されている。下ケー
ス１５と樹脂製の上ケース１６の嵌合部１８は溶剤、あ
るいは超音波溶接により溶着され、電池パックが構成さ
れている。

【０００９】この電池パックにおいては、落下衝撃や微
弱振動等の外力を繰り返し加えることにより、電池ケー
ス内で素電池を確実に固定することができない。これ
は、粘着性テープの粘着力が不十分なことが第一の原因
であり、第２の原因は素電池のマイナス側の端子面に絶
縁チューブが掛けられていないために、絶縁チューブ３
を下ケース１５に接着するのみでは、前記の外力が加わ
った時に絶縁チューブ３の内側の素電池１が滑って移動
し、素電池１間や充放電制御回路との電気的接続部に繰
り返し機械的なストレスを加えることにある。このよう
に、従来の粘着性両面テープによる方法では、電池パッ
クに上記の外力が加わった場合の機械的なストレスによ
り、スポット溶接や半田付けによる接続部の剥がれや接
続端子の切断、あるいは電子回路の損傷などの障害が発
生し易い問題があった。

【００１０】また、粘着性両面テープに代えて接着剤を
使用して素電池を固定する方法では、他の構成要素と接
続された絶縁チューブ被覆済みの素電池を下ケース内面
に塗布した接着剤層上に載置し、前記接着剤層の硬化が
適度に進んで適度の粘性を有する段階で上ケースを下ケ
ースに嵌合させて押圧する。これにより両者を所定の寸
法関係に嵌合させると同時に上ケースの内面により素電
池を押圧し、下ケースとの間の半硬化状態の接着剤層を
絶縁チューブを被覆した素電池の外側面と下ケース内面
の間に緻密に介在させて両者を接着する。その後、上下
ケースの嵌合部を溶着させて電池パックを構成する。

【００１１】しかし、この方法では、塗布された接着剤
が過度に硬化した後に前記素電池を載置あるいは上ケー
スを嵌合した場合には、十分な接着強度が得られず、そ
れに加えて接着剤層に硬い厚肉部分が存在するとこれに
妨げられて上下ケースを所定の寸法関係で嵌合できな
い。その結果、電池ケース内での素電池の固定が不十分
になることに加えて、所定寸法の電池パックを構成でき
ないという問題が発生する。従って、塗布された接着剤
が適度の粘性を有する段階で上下ケースをタイミング良
く嵌合させることがこの方法における重要な課題であっ
た。

【００１２】例えば、一液性エポキシ樹脂のように硬化
時間が短い接着剤を使用した場合は、それに対応して迅
速かつ一定時間内で上ケースを嵌合させる作業を行うこ
とが困難であり、工業的には事実上不可能であった。ま
た、二液混合型エポキシ樹脂を用いた場合には、作業温
度や湿度などの環境条件によって硬化時間が大きく変化
することや混合後塗布するまでの時間を一定に管理する
することが困難なため、上下ケースを嵌合させるタイミ
ングを管理することが困難であった。一方、硬化時間が
極端に長い接着剤を用いることにより、上記の問題は緩
和されるが、作業時間が長くなり、工業的手法としては
不適切である。

【００１３】さらに、ゴム系など溶剤型接着剤を用いた
場合は、上記問題に加え、作業時の火気や衛生上の危険
性を防止するための環境整備が必要な上に、上ケースを
嵌合して密封した後に揮発した溶剤が電池パック内に残
存して、電池パックや機器を構成する樹脂製部材などを
劣化させる懸念があった。また、上記いずれの従来の方
法においても、上下ケースを嵌合後に、両者を溶剤によ
る溶着、超音波溶着等により一体化する工程を必要とす
るので、電池パックを構成する上で作業時間や工数削減
の妨げになっていた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の問題点を解決し、落下衝撃や微弱振動の繰り返し
等の外力が加わった場合にも、電池パックの各構成要素
間の電気的接続が正常に保たれ、寸法精度が良く、高品
質の安定した電池パックを少ない加工工数で提供するこ
とを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、素電池を含む
構成要素を電池ケースに収納した電池パックであって、
前記素電池の外側面あるいは前記素電池を被覆する絶縁
チューブの外側面が前記電池ケースの内面に反応性ホッ
トメルトにより接着されていることを特徴とするもので
ある。また、上記の本発明の電池パックに収納された素
電池が金属ケースに収納され、その素電池の外側面が一
部分を除いて絶縁チューブで被覆されている場合には、
前記絶縁チューブの外側面と前記素電池の外側面の金属
ケースの露出部分との双方が前記電池ケース内面に反応
型ホットメルトで接着されているものが好ましい。

【００１６】これにより、素電池を電池ケース内に強固
に固定することができるので、落下衝撃や振動等の外力
が繰り返し加わった場合にも、素電池が電池パック内の
各構成要素間の電気的接続部にストレスを与えることな
く、電気的接続を正常に維持することができる。さら
に、粘着性両面テープを使用した際のテープの切断、セ
パレータ紙の剥離、貼りつけという一連の煩わしい作業
が排除できることから、加工工数が低減され、品質の安
定化にも大きな効果を生み出すことができる。また、接
着剤を使用した場合のような硬化時間の管理の困難性が
解消され、容易な組立作業により、寸法精度が良い高品
質の電池パックを安定して供給することができる。

【００１７】また、本発明は、素電池を含む構成要素を
電池ケース内に収納した電池パックであって、前記構成
要素を収納した前記電池ケース内の空隙に反応性ホット
メルトが充填されていることを特徴とする電池パックを
提供する。ここで、この電池パックは、前記反応性ホッ
トメルトにガスを混入して発泡させた状態で電池ケース
内に充填されたものが好ましい。

【００１８】上記のように、反応性ホットメルトを電池
ケース内の空隙に充填することにより、上下ケースと素
電池などの構成要素が一体に接着されるので、より強固
に素電池を電池ケース内に固定することができ、さら
に、従来必要とされていた上下ケースの嵌合部を溶着さ
せる工程を省略できる。これにより、電池パックの機械
的強度の向上と加工工数の低減効果を一層高めることが
できる。さらに、ガスを混入して発泡させた反応性ホッ
トメルトを電池ケース内に充填することにより、上記の
効果に加えて、電池パックの軽量化を図ることができ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明で用いる反応性ホットメル
トは、最近新しく開発されたホットメルト接着剤の一種
であり、固状接着剤を熱溶融させて塗布した後に、冷却
固化する段階で何らかの化学反応を起こさせ、三次元化
された接着被膜を構成するものを総称する。その内、市
販されている通常の反応性ホットメルトは、アルコシキ
ル基やイソシアネート基などの反応性基を分子内に含有
し、これが水分などと反応して架橋ポリマーを形成して
強固な接着層を形成する。

【００２０】従来の一般的なホットメルト接着剤は、短
時間接着が可能で、無溶剤接着剤としての利点がある
が、接着後の耐熱性が劣り、溶融温度も１８０℃以上と
高い欠点があった。反応性ホットメルトは、これらの欠
点が改良されたものであり、溶融温度は１００〜１３０
℃と低く、省エネルギー化や溶融装置の簡便化および作
業環境の改善に有利である。また、接着系に上記の化学
反応を取り込むことにより、接着後の軟化温度が高温側
に転移するため、高耐熱性が得られる。また、室温から
溶融温度において強粘着性があるので、この温度範囲内
で粘接着が可能となり、溶融後の接着可能時間を長くで
きる。

【００２１】上記のように、反応性ホットメルトは、高
耐熱性で高強度の接着性を備えており、これを用いるこ
とにより、前記従来技術の粘着テープを用いる場合に較
べて格段に強固に素電池を電池パック内に固定すること
ができる。また、加熱溶融させたものを塗布するなどの
方法で被着体の間に介在させ、加圧して熟成するという
簡易な接着方法により容易に接着できる。さらに、二液
混合型のエポキシ系接着剤を用いる場合のような混合操
作が不要なので工程が簡略化される上に、溶剤型接着剤
と異なり有機溶剤を用いないので前記の火気や衛生面に
対する危険性や公害の心配が不要で、しかも電池パック
内の残存溶媒による樹脂材料の劣化などの懸念がない。

【００２２】上記の利点に加え、電池パックを構成する
作業状況に即応して適宜な接着可能時間を備えた反応性
ホットメルトを選択できる上、周囲温度や湿度等の環境
条件に左右されずに一定の接着可能時間を維持できる。
従って、これを用いることにより、前記の接着剤を用い
る従来法において困難であった上ケースを嵌合させるな
どの方法で被着体を接着剤層に押圧する際のタイミング
管理が容易となり、これに起因する前記の問題点も解決
することができる。

【００２３】上記の反応性ホットメルトの内、特に本発
明の実施にあたって好ましい特性を備えたものは、反応
性基としてイソシアネート基を含有するウレタンプレポ
リマーからなるものである。このウレタン系反応性ホッ
トメルトは、前記した反応性ホットメルトの一般的な特
長を備えているが、特に、１００℃近辺の高い環境温度
でも強い接着力を維持できるので、電池パックの取り扱
い時に万一の異常な高温度に曝された場合にも十分に素
電池を電池ケース内に固定することができる。さらに、
一般的に電池パック構成時の作業に必要な接着可能時間
は１０分前後であるが、これに最適な条件を備えたもの
を選択できる。

【００２４】また、本発明で用いる反応性ホットメルト
は、多くの場合に電池ケースと素電池ケースあるいは電
池ケースと絶縁チューブという複数の電池パック構成部
材間を接着する必要がある。前記のウレタン系反応性ホ
ットメルトは、これらの条件をも満たすものであり、電
池ケースあるいは素電池ケースの材料として用いるステ
ンレス鋼、ニッケルメッキ鋼などの金属材料、およびポ
リカーボネイト、アクリルニトリル−ブタジエン−スチ
レン重合体、ポリスチレンなどの樹脂材料、さらには絶
縁チューブとして用いるポリ塩化ビニルなどの多様な被
着体に対して強い接着力を備えている。また、反応性ホ
ットメルトの被着体への塗布方法としては、溶融状態で
加圧し、ノズルから押し出して被着体間に充填する方
法、ロールコータあるいはスプレーで被着体表面に塗布
する方法などを採ることができる。

【００２５】次に、本発明の実施の形態を具体的な例を
挙げて詳細に説明する。

【００２６】

【実施の形態１】以下に、素電池の外側面あるいは素電
池を被覆する絶縁チューブを電池ケース内面に反応性ホ
ットメルトで接着することにより、前記素電池を電池ケ
ース内に固定した本発明の電池パックの実施形態の一例
を図１，２により説明する。本実施形態の電池パックの
縦断面は先に従来技術の項で示した図６と同様なので省
略する。また、図１，２の電池パックの構成は、接着剤
として反応性ホットメルト１９を用いた以外は、先に従
来技術の項で図６，７，８により説明した構成と基本的
に同一なので、以下には重複する説明は省略して、本実
施形態の電池パックに特有の構成に重点を置いて説明す
る。図１はこの電池パックの図６のVIIーVII’線断面に
相当する断面図、図２は図６のVIII−VIII’線断面に相
当する断面図である。

【００２７】図１，２において、素電池１は円筒型リチ
ウムイオン二次電池であり、素電池１のケースはステン
レス鋼製、電池ケースを構成する上ケース１７と下ケー
ス１５は何れもポリカーボネイト製、熱収縮性の絶縁チ
ューブ３にはポリ塩化ビニル製のものを各々用いてい
る。素電池１の外側面に被覆された絶縁チューブ３と絶
縁チューブが被覆されていない部分の素電池ケースの外
側面６との双方が反応性ホットメルト１９により下ケー
ス１５の内面に接着されている。これにより素電池１の
ケースと絶縁チューブ３および下ケース１５の三者が一
体に固定されているので、落下衝撃や振動などの外力が
加わった時にも絶縁チューブ３の内側の素電池１が滑る
ことがなく、電気的接続部にストレスが加わることが防
止できる。

【００２８】反応性ホットメルト１９には、ウレタン系
反応性ホットメルト（大日本インキ化学工業株式会社
製；タイフォースＨ−９４０）を用い、１１０℃に加熱
して溶融させ、粘度３００〜４００ＰＳの状態で加圧し
てノズルから押し出しながら、素電池１と当接する下ケ
ース１５の内面部に幅及び厚みが２ないし３ｍｍ程度の
ビート状に塗布した。この塗布層は、塗布後１０分以内
は強粘着性を有して接着可能な状態にあるので、絶縁チ
ューブ３を被覆し電気的接続を終えた素電池１を前記塗
布層１９上に載せ、上ケース１７を下ケース１５に嵌合
させる工程を塗布後１０分以内に行った。その嵌合時の
圧力によって上記強粘着性の塗布層１９が素電池１によ
り押圧されることにより流動変形し、下ケース１５の内
面と絶縁チューブ３の外側面および下ケース１５の内面
と素電池ケース外側面６の間に緻密に介在した状態とな
る。塗布後１０分以上を経過した時点では上記三者３，
６，１５は実質的に接着された状態となるので、運搬そ
の他の作業には支障がない。その後、超音波溶接により
上下ケースの嵌合部を溶着し、さらに完全に接着反応を
完成させるために３〜４日間放置して熟成を行った。

【００２９】なお、上記の実施の形態１では、下ケース
の内面のみに反応性ホットメルトを塗布したが、さらに
上ケースの内面にも反応性ホットメルトを塗布すること
により、一層強固に素電池を電池ケース内に固定するこ
とができる。

【００３０】

【実施の形態２】次に、前記の各構成要素を収納した前
記電池ケース内の空隙に反応性ホットメルトを充填する
ことにより、前記構成要素と上下ケースを一体に接着し
て、電池ケース内での素電池などの構成要素の固定と同
時に電池パックの密封を行った本発明の電池パックの実
施形態の一例を説明する。本実施の形態の電池パックの
構成は、実施の形態１において、素電池ケースの露出部
６と絶縁チューブ３とを下ケース１５の内面に反応性ホ
ットメルト１９で接着し、上下ケース１７、１５を超音
波溶着により溶着したのに代えて、図３の断面図（図１
に対応する断面図）、図４（図２に対応する断面図）に
示すように、反応性ホットメルト２０を電池パック内の
空隙に充填した以外は実施の形態１と同様の構成であ
る。なお、本実施の形態では防爆弁を備えていない素電
池を用いた。

【００３１】反応性ホットメルトの充填は、素電池１な
どの電池パック内の各構成要素を電気的に接続して下ケ
ース１５に収納し、上下ケース１７，１５を嵌合した
後、実施の形態１の場合と同じウレタン系の反応性ホッ
トメルトを１１０℃に加熱して溶融させ、図５に示すよ
うに、下ケース１５側に設けた注入孔２１に注入ノズル
２２を差し込んで加圧注入して行った。注入後、約２０
分間放置して実質的に電池パック内の各構成要素と上下
ケース１７，１５が接着され、４日間の熟成により架橋
反応が完全に終了して強固に一体化された。この時、必
然的に電池パックの密封も同時に行われるので、上下ケ
ースの嵌合部を溶着する工程は省略した。なお、反応性
ホットメルト２０を注入後の注入孔２１は、銘板を貼り
つけて塞いだ。

【００３２】上記の実施の形態２を発展させて、電池パ
ックを軽量化するためには、加熱溶融させた反応性ホッ
トメルトに窒素、アルゴン、二酸化炭素などの反応性ホ
ットメルトに対して不活性なガスを混入し、反応性ホッ
トメルトを発泡状態にした後に注入する方法を採ること
が好ましい。また、上記の実施の形態２では、電池ケー
ス内に各構成要素を収納した後の電池ケース内の空隙の
ほぼ全域に反応性ホットメルトを充填したが、素電池内
からガスが放出される可能性のある場合には、電池パッ
ク内にガスを外部に排出する経路を設けて、それ以外の
空隙に反応性ホットメルトを充填することが好ましい。

【００３３】

【発明の効果】本発明により、落下衝撃などの外力に耐
える高品質の電池パックを少ない加工工程で提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態例１の電池パックの縦断面
図である。

【図２】同電池パックの横断面図である。

【図３】本発明の実施の形態２の電池パックの縦断面図
である。

【図４】同電池パックの横断面図である。

【図５】同電池パックの電池ケース内に反応性ホットメ
ルトを充填する工程例を示す断面図である。

【図６】従来の電池パックの縦断面図である。

【図７】図６のVII−VII’線断面図である。

【図８】図６のVII−VIII’線断面図である。

【符号の説明】

１素電池２素電池のプラス側端子面３絶縁チューブ４素電池のマイナス側端子面５防爆弁６素電池ケース外側面の金属露出部７素電池間の接続端子８電子回路を備えたプリント基板９マイナス側入出力端子１０素電池とプリント基板の接続端子１１プリント基板とマイナス側入出力端子との接続端
子１２プラス側入出力端子１３素電池のプラス側端子の突起部１４プラス側入出力端子と素電池の接続端子１５下ケース１６粘着性両面テープ１７上ケース１８上下ケースの嵌合部１９、２０反応性ホットメルト２１反応性ホットメルトの注入孔２２反応性ホットメルトの注入ノズル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】素電池を含む構成要素を電池ケースに収
納した電池パックであって、前記素電池の外側面あるい
は前記素電池を被覆する絶縁チューブの外側面が前記電
池ケースの内面に反応性ホットメルトにより接着されて
いることを特徴とする電池パック。
【請求項２】前記素電池が金属ケースに収納され、そ
の素電池の外側面が一部分を除いて絶縁チューブで被覆
されており、前記絶縁チューブの外側面と前記素電池の
外側面の金属ケースの露出部分とが前記電池ケースの内
面に反応性ホットメルトにより接着されている請求項１
に記載の電池パック。
【請求項３】素電池を含む構成要素を電池ケース内に
収納した電池パックであって、前記構成要素を収納した
前記電池ケース内の空隙に反応性ホットメルトが充填さ
れていることを特徴とする電池パック。
【請求項４】前記構成要素を収納した前記電池ケース
内の空隙にガスを混入して発泡させた反応性ホットメル
トが充填されている請求項３に記載の電池パック。