專利名稱：薄型電池的制作方法
技術領域：
本發明涉及例如用作便攜式信息終端的電源的卡片狀薄型電池。
背景技術：
這種電池已公開在例如特開平11-176400號公報中。在該文獻中，如圖9所示，其由電池組件30，容納電池組件30的外部殼體31，用于將電池組件30和外部殼體31之間隔離開的防止腐蝕的樹脂片32等構成。電池組件30由截面被壓縮處理成橢圓狀的正極體，負極體，含有隔離件的卷繞體33，電解液，及容納卷繞體和電解液的由層壓薄膜制成的容器34構成扁平的墊子狀。外部殼體31由接合成封蓋狀的上部殼體31a和下部殼體31b構成，并且將所述電池組件30封裝在上下殼體31a及31b中。上部殼體31a和下部殼體31b分別由以鋁板材為原材料加壓成形的平板狀殼體壁材35，固定在殼體壁材35的四周邊緣部內外側的塑料制成的框架體36構成，例如在框架體36形成時，將殼體壁材35一體插入成形。另外，還有整個上下殼體均為塑料成形品的電池。
采用上述電池，由于上下殼體31a及31b由鋁制殼體壁材35和塑料制的框架體36構成，因此，能夠減輕電池的重量。但是，由于在殼體壁材35四周邊緣部的內外側固定有較厚的框架體36，因此，不能避免電池的總厚度尺寸加大，從而在電池的薄型化上存在局限性。
另外，在由層壓薄膜制成的容器34內，封裝有正極體、負極體及電解液等卷繞體33以構成電池組件30，并將電池組件30容納在與其獨立設置的外部殼體31內，以此形式會增加構成整個電池的零部件數量并，從而增加電池的制造成本。
例如，如以鋰離子電池等高能量電池為代表那樣，根據電池種類的不同，雖設有防止過充電或過放電、進而防止大電流流過的保護電路以應對意外情況，但在如上所述的卡片狀電池中，必須獨立設置用于設置保護電路的空間及安裝板，因此，存在電池的外形較大，或者保護電路的組裝需要大量時間等問題。因此，在以拉深盒形成外部殼體的以往電池中，由于不能將保護電路容納在外部殼體內，因此，電氣配線和組裝需要大量的時間。
發明內容
本發明提供了一種薄型電池，其具有電池組件和容納所述電池組件的外部殼體，其特征在于所述外部殼體包括第1殼體和第2殼體；所述第1殼體和所述第2殼體在外周部具有用于相互接合的結合壁；從所述第1殼體和所述第2殼體中選擇的至少一個具有在一個表面突出形成有容納部的盤狀殼體部件和沿所述容納部的突出壁周圍固定在所述殼體部件上的加強框架；在所述容納部的內部容納有所述電池組件；通過使所述第1殼體的所述結合壁與所述第2殼體的所述結合壁緊密接合，將所述電池組件封裝在所述外部殼體的內部。
圖1為沿圖2的A-A線的剖面圖。
圖2為表示本發明的薄型電池的一個例子的局部剖的正視圖。
圖3為表示本發明的薄型電池的一個例子的分解立體圖。
圖4為表示第1殼體的一個例子的分解立體圖。
圖5為以分解狀態表示控制組件和蓋的一個例子的主要部分的正視圖。
圖6為沿圖2的B-B線的剖面圖。
圖7為沿圖2的C-C線的剖面圖。
圖8為表示本發明的薄型電池的另一個例子的主要部分的剖面圖。
圖9為現有技術例子的薄型電池的分解剖面圖。
圖10為表示本發明的薄型電池的再一個例子的外觀立體圖。
圖11為將圖10的薄型電池插入主體裝置之前的主要部分的立體圖。
圖12為將圖10的薄型電池插入主體裝置內的狀態的剖面圖。
具體實施例方式
本發明提供了一種薄型電池，其不僅能盡可能地減小電池的整個厚度尺寸，而且還具有充分的結構強度，因此，適用于便攜式信息終端等嚴格要求輕量化和小型化的小型電子裝置的電源。
本發明提供了一種薄型電池，其中，外殼自身可以兼用作電池組件的容納容器，以便能夠減少構成電池的零部件數量，從而能相應地降低成本。
本發明提供了一種薄型電池，其不必要求增加卡片式薄型電池的厚度，并且能夠簡單、可靠地相對于外部殼體組裝保護電路等控制電路，并且有利于實現設有控制電路的電池整體的小型化。
下面，根據附圖對本發明的實施例進行說明。
本發明的薄型電池的一個例子如圖3所示，具有電池組件2和容納電池組件2的外部殼體1。外部殼體1由外周緣相接合的第1殼體1A和第2殼體1B構成。如圖4所示，第1、第2殼體1A、1B中的至少一個由在一個面上突出形成有容納部7的盤狀殼體部件5和沿容納部7的突出壁11周圍固定在殼體部件5上的加強框架6構成。另外，如圖1所示，通過使設置在第1殼體1A和第2殼體1B周緣部的結合壁8、18彼此緊密接合，可將容納在容納部7內的電池組件2封裝在外部殼體1內。
具體地說，所述加強框架6為塑料成形件，所述殼體部件5為以金屬薄板為原材料的沖壓成形件，殼體部件5在加強框架6成形時插入成形模具內，并與加強框架6形成一體。
在與容納部7的突出壁11相鄰的第1殼體1A和第2殼體1B的結合壁8、18的外表面上，如圖2所示，確保具有安裝區域Z，在該區域Z中，安裝有電池組件2用的控制組件3及保護控制組件3的蓋4。
控制組件3具有保護電路、正極輸出端子及負極輸出端子，如圖7所示，可將控制組件3的一對輸入端子21p及21m連接固定在通向安裝區域Z的電池組件2的正極接片2p和負極接片2m上，并將控制組件3固定在安裝區域Z上。
安裝區域Z設置在做成矩形卡片狀的外部殼體1的一邊部上，所述蓋4如圖2所示，由覆蓋控制組件3外表面的不外露的主表面壁23和從主表面壁23兩側端伸出的一對引線片24構成，在主表面壁23上開有使控制組件3的輸出端子20露出的端子窗口25。
本實施例的外部殼體1由第1殼體1A和第2殼體1B構成，將電池組件2封裝在設置于兩個殼體1A和1B之間的容納部7內。總之，由于外部殼體1自身能夠兼用作電池組件2的容納容器，因此，能盡可能地減小電池的整個厚度尺寸，并且能夠減少構成電池的零部件數量。因此，采用本發明，能夠獲得更薄、更輕的薄型電池，并且通過減少構成零部件的數量，能夠相應地降低電池的制造成本。
在通過加強框架6強化第1、第2殼體1A、1B中至少一個的殼體部件5時，由于在容納部7的突出壁11周圍設有加強框架6以加強殼體部件5，因此，在避免電池厚度尺寸增加的同時，能夠充分提高電池的結構強度，盡管電池采用了薄型結構，但仍能獲得對于彎曲應力和落下沖擊均很堅固的電池。總之，能夠獲得適用于便攜式信息終端等嚴格要求輕量化和小型化的小型電子裝置的電源。
如果在加強框架6成形時，將預先沖壓成形的殼體部件5插入成形模具內并使其與加強框架6形成一體，與加強框架6成形后再固定于殼體部件5上時相比，能夠減少第1殼體1A或第2殼體1B的加工工時，還能進一步提高殼體部件5與加強框架6的定位精度。
采用在第1殼體1A和第2殼體1B的結合壁8、18的外表面上設有安裝區域Z的薄型電池，由于可順次將控制組件3和蓋4組裝在露出于外部殼體1的外表面的安裝區域Z中，因此，可以簡單而可靠地進行控制組件3及蓋4相對于外部殼體1的組裝作業。通過加設控制組件3和蓋4，不會增加實現卡片狀薄型電池的厚度，并且能夠實現設有這種控制電路的電池整體的小型化。由于集成組裝了保護電路等所有電子零部件并形成1個控制組件3，因此，還能夠減少控制組件3和電池組件2的連接工時。由于控制組件3的外表面由蓋4覆蓋，因此，能夠可靠地防止異物附著在控制組件3的安裝部件上、或者例如電路短路等不良情況的產生。
預先將電池組件2的正極接片2p與負極接片2m與安裝區域Z連接，將控制組件3的一對輸入端子21p及21m連接固定在這些接片2p及2m上，采用將控制組件3固定在安裝區域Z上的薄型電池，則可將控制組件3安裝在規定位置并且以連接其輸入端子21p及21m的最低限度工時，就能對電池裝配控制組件3。并且，由于在確認裝配的電池處于滿足技術要求的狀態，進而確認控制組件3正常的同時，能夠進行組裝作業，因此，能夠極力避免組裝結束時產生不良產品。
采用由覆蓋控制組件3外表面的不外露的主表面壁23和從主表面壁23兩側端伸出的一對引線片24構成蓋4，并在所述主表面壁23上開有用于使控制組件3的輸出端子20露出的端子窗口25的電池，能以蓋4完全覆蓋控制組件3的輸出端子20以外的部分，從而能夠可靠地對控制組件23進行保護。由于主表面壁23和一對引線片24相配合來對抗外力，因此，能夠很好地防止例如因受到下落沖擊而導致蓋4與電池分離。
進而，利用附圖10～12對本發明的薄型電池的另一個例子進行說明。在本實施例中，在外部殼體的邊緣部還形成用于防止逆向插入的凹部42，所述用于防止逆向插入的凹部42采用了與設置在裝有薄型電池41的主體裝置44的電池插入部45上的用于防止逆向插入的凸部46相配合的結構。以此方式，能夠防止在將薄型電池41插入主體裝置44時逆向插入等誤插入。
另外，在本實施例中，在外部殼體的邊緣部，還設有用于防止脫落的凹部43，所述用于防止脫落的凹部43采用了與設置在裝有薄型電池41的主體裝置44上的防脫離機構48的用于防止脫落的凸部47相配合的結構。以此結構，即使對插入并安裝了薄型電池41的主體裝置44施加強沖擊，薄型電池41也不易于脫落。
下面，根據實施例對本發明進行說明。
圖1～圖7表示本發明的薄型電池的實施例。圖2及圖3中的薄型電池由外部殼體1，密封在外部殼體1內部的電池組件2和電解質，及裝配在外部殼體1外表面側的控制組件3和蓋4構成。外部殼體1由以封蓋狀接合的第1殼體1A和第2殼體1B構成。
圖4中的第1殼體1A由沖壓成形件構成的殼體部件5及沿殼體部件5的外周緣固定的加強框架6構成。在圖4中，為了明確殼體部件5和加強框架6之間的結構關系，以將這兩者分解開來的狀態予以圖示。
殼體部件5是以厚度為0.1～0.2mm左右的薄鋁板為原材料制成的，在其一個表面側突出形成具有縱向較長的矩形狀的容納部7，結合壁8以矩形盤狀伸出形成于容納部7的外周。容納部7的左右兩側及下側的結合壁8以較窄的寬度形成，上側的結合壁8以較寬的寬度形成。將形成于結合壁8的較寬寬度的上側部分的大部分用作控制組件3的安裝區域Z。在后面的工序中，在安裝區域Z上端附近的左右2處開設形成電極引出口。
加強框架6由矩形框狀塑料成形件構成，并且沿容納部7的傾斜的突出壁11的外周設置，并固定在殼體部件5的結合壁8的外表面。在本實施例中，在加強框架6注射成形時，將殼體部件5插入成形用模具內，以使加強框架6與原有的結合壁8形成一體。這樣，若將殼體部件5插入并固定在加強框架6中，由于能夠節省將加強框架6裝配在殼體部件5上的工時，因此，能夠減少相應的電池的制造工序。為了避免電池的厚度尺寸增大，如圖1所示，加強框架6的厚度設定為與容納部7的突出尺寸相同的厚度，并且其外表面與容納部7的外表面齊平。在加強框架6的上端兩側，以凹狀形成用于裝配蓋4的結合座12(參照圖4)。
在加強框架6的上方，設有沿安裝區域Z的上端邊緣水平延伸的托架14。所述托架14與加強框架6同時形成并固定在安裝區域Z。在圖4及圖5中，在托架14的下部兩側形成用于固定后面所述的電池組件2的正極接片2p和負極接片2m的連接座15，在各個連接座15中形成與所述電極引出口9對應的開口16。在托架14與加強框架6的上側框架部分上，分別形成用于按后面所述的方式緊密接合蓋4的結合座17。
在圖3中，第2殼體1B由以與第1殼體1A相同的外部輪廓形狀沖壓鋁薄板而成的平板狀蓋體構成，通過使其外周緣的結合壁18與第1殼體1A的結合壁8接合，從而能夠封閉容納部7。為了使兩個結合壁8和18具有足夠高的接合強度，進而提高接合面的密封程度，在接合之前，應在兩個結合壁8和18中的至少一個上用熱塑性的結合樹脂27固定。
電池組件2的構成方式是，將隔離件夾在以LiCoO2為活性物質的片狀正極體和以石墨為活性物質的片狀負極體之間并卷繞成螺旋狀后，使其整體壓扁變形成斷面為長圓形。如圖2所示，將正極接片2p和負極接片2m分別由正極體和負極體的卷繞端部引出。
在圖5中，控制組件3在基板19的內表面上安裝有由IC芯片或由用于切斷電路的開關等構成的保護電路，及多開關等，并且在基板19的表面的中央設有3個輸出端子20。保護電路能夠防止電池出現過充電狀態或過放電狀態，多開關能夠防止大電流流過而產生熱破壞。所述輸出端子20由位于左右兩側的正極輸出端子20p及負極輸出端子20m，及中央信號輸出端子20s構成。在基板19的左右端側固定有與電池組件2的正極接片2p與負極接片2m相連的輸入端子21p及21m。所述信號輸出端子20s的設置目的在于例如在檢測與保護電路一起安裝在基板19上的ID電阻的電阻值時使用，以判斷在電子儀器側的電池是否合適。
在圖5中，蓋4由門形塑料成形件構成，該成形件覆蓋控制組件2外表面的不外露的主表面壁23及從主表面壁23左右兩側端向下伸出的一對引線片24成形為一體。在主表面壁23的左右中央處開有用于使控制組件3的輸出端子20(20p，20m，20s)露出的3個端子窗口25。在主表面壁23的左右兩側的內表面上突出形成封閉托架14和加強框架6之間的間隙的封閉塞26。
下面，對電池的組裝順序的大致情況進行說明。首先，將電池組件2裝入第1殼體1A的容納部7內，在使其正極及負極的接片2p及2m穿過電極引出口9及開口1 6后，如圖7所示，使正極及負極的接片2p及2m反轉折回，使其露出在連接座15的外表面。此時，為了防止正負的兩個接片2p及2m與電極引出口9直接接觸，兩個接片2p及2m的中間部分預先以絕緣帶覆蓋。
接著，將電解質(非水電解質)填充在容納部7中之后，以封蓋方式使第2殼體1B與第1殼體1A接合，并且在加熱的同時，對第1殼體1A和第2殼體1B的結合壁8及18之間進行加壓，通過將結合樹脂27熔融后固化，從而將電池組件2封裝在外部殼體1內。
將控制組件3裝在如上所述那樣獲得的半成品電池中后，再固定蓋4則完成薄型電池的組裝。更詳細地說，使控制組件3的輸入端子21p及21m重疊在向連接座15彎折的正極及負極接片2p及2m上后進行點焊，則將控制組件3與電池組件2進行了電連接。在此狀態下，使控制組件3定位并容納在加強框架6和托架14之間的空間內，從而限制其向上下及左右方向的移動。
最后，將蓋4安裝在安裝區域Z上，如圖6所示，通過加強框架6及托架14的結合座17限制其主表面壁23的上下移動，進而在將左右引線片24嵌入結合座12中的狀態(參見圖2)下，利用超聲波焊將主表面壁23和引線片24與托架14和加強框架6焊接在一起，以固定蓋4。在這種狀態下，通過主表面壁23和結合壁8從前后方向夾持控制組件3，僅輸出端子20(20p，20m，20s)從端子窗口25露出在蓋的外側(參見圖6)。另外，托架14和加強框架6之間的安裝區域Z的兩側端由設置在蓋4上的封閉塞26封閉。
完成組裝的薄型電池的整個厚度尺寸等于第1殼體1A和第2殼體1B的合計厚度尺寸，安裝區域Z的整個厚度尺寸等于完成組裝的薄型電池的整個厚度尺寸。本實施例的薄型電池的外形尺寸的長度×寬度×厚度為90×54×2.5mm，輸出電壓為3.8V，電池容量為1000mAH。
在上述實施例中，雖然僅在第1殼體1A中設有容納部7，但是，如圖8所示，也可以在第2殼體1B中設置容納部7，并在其外周加設加強框架6。
除了上述內容之外，預成形加強框架6時，可將其粘結或焊接在結合壁8上。外部殼體1的外形形狀不必為矩形，可以根據所應用的電子儀器的結構和形狀變更為任意的形狀。第1殼體1A和第2殼體1B可以由不銹鋼薄板或電鍍處理的薄鋼板制成，并且通過粘結劑或縫焊結合固定。第1殼體1A和第2殼體1B的形成材料可以是不同的。可在外部殼體1外周的多處設有安裝區域Z。托架14和加強框架6也可以形成一體。蓋4可以通過一體成形的鉸鏈與托架14形成一體。本發明的薄型電池也可適用于鋰離子電池以外的電池。
另外，圖10～圖12表示本發明的薄型電池的另一實施例。在該實施例中，在外部殼體的邊緣部還形成有用于防止逆向插入的凹部42，所述用于防止逆向插入的凹部42采用了與用于防止逆向插入的凸部46配合的結構，所述用于防止逆向插入的凸部46設置在裝有薄型電池41的主體裝置44的電池插入部45。
另外，在本實施例中，在外部殼體的邊緣部還形成有用于防止脫落的凹部43，所述用于防止脫落的凹部43采用了與設置在裝有薄型電池41的主體裝置44上的用于防止脫落機構48的用于防止脫落的凸部47相配合的結構。
本發明提供的薄型電池不僅能盡可能地減小電池的整個厚度尺寸，而且還具有足夠的結構強度，從而適用于便攜式信息終端等嚴格要求輕量化和小型化的小型電子裝置的電源。
權利要求
1.一種薄型電池，其具有電池組件和容納所述電池組件的外部殼體，其特征在于所述外部殼體包括第1殼體和第2殼體；所述第1殼體和所述第2殼體在外周部具有用于相互接合的結合壁；從所述第1殼體和所述第2殼體中選擇的至少一個具有在一個表面突出形成有容納部的盤狀殼體部件和沿所述容納部的突出壁周圍固定在所述殼體部件上的加強框架；在所述容納部的內部容納有所述電池組件；通過使所述第1殼體的所述結合壁與所述第2殼體的所述結合壁緊密接合，將所述電池組件封裝在所述外部殼體的內部。
2.根據權利要求1所述的薄型電池，其特征在于所述加強框架為塑料成形件，所述殼體部件為以金屬板為原材料的沖壓成形件，使所述殼體部件與所述加強框架形成一體。
3.根據權利要求1所述的薄型電池，其特征在于在與所述容納部的突出壁相鄰的所述結合壁的外表面上，還形成有安裝區域，所述安裝區域具有所述電池組件的控制組件和保護所述控制組件的蓋。
4.根據權利要求3所述的薄型電池，其特征在于所述控制組件具有保護電路，輸出端子及輸入端子，在通向所述安裝區域的所述電池組件的正極接片和負極接片上連接固定有所述控制組件的一對所述輸入端子，并將所述控制組件固定在所述安裝區域中。
5.根據權利要求3所述的薄型電池，其特征在于所述外部殼體形成矩形卡片狀，所述安裝區域設置在所述外部殼體的一個邊緣部，所述蓋由覆蓋所述控制組件外表面的不外露的主表面壁和從所述主表面壁兩側端伸出的一對引線片構成，在所述主表面壁上開有使所述控制組件的輸出端子露出的端子窗口。
6.根據權利要求1所述的薄型電池，其特征在于在所述外部殼體的邊緣部還形成有用于防止逆向插入的凹部，所述凹部與設置在裝有電池的裝置的電池插入部上的用于防止逆向插入的凸部相配合。
7.根據權利要求1所述的薄型電池，其特征在于在所述外部殼體的邊緣部還形成有用于防止脫落的凹部，所述凹部與設置在裝有電池的裝置上的用于防止防止脫落的凸部相配合。
全文摘要
本發明涉及例如用作便攜式信息終端的電源的卡片狀薄型電池。本發明的薄型電池具有電池組件(2)和容納電池組件(2)的外部殼體(1)，第一殼體部件(1A)和第2殼體部件(1B)在外周部具有用于相互接合的結合壁(8)、(18)，所述殼體(1A)和(1B)中的至少一個具有在一個表面上突出形成有容納部(7)的盤狀殼體部件(5)和沿容納部(7)的突出壁(11)周圍固定在殼體部件(5)上的加強框架(6)，在容納部(7)的內部容納有電池組件(1)。從而，不僅能盡可能地減小電池的整個厚度尺寸，而且還具有足夠的結構強度，能夠提供一種重量輕、體積小的薄型電池。
文檔編號H01M2/04GK1659722SQ03810498
公開日2005年8月24日 申請日期2003年5月14日 優先權日2002年5月14日
發明者丸山浩史 申請人:日立麥克賽爾株式會社