CN105098197B - 具有二次电池的电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明题为具有二次电池的电子设备。当作为二次电池的外包装体使用膜时，膜的强度比金属罐较弱，在从外部施加力量的情况下，有可能损伤配置在外包装体的内部的集流体或设置在集流体表面上的活性物质层等。本发明的一个方式的目的之一是提供一种即使从外部施加力量也实现耐久性高的二次电池。在二次电池的中央部设置开口部，在开口部中形成端子。通过热压合二次电池的外侧边缘被固定。并且，通过热压合二次电池的中央部被固定，因此即使弯曲二次电池的外侧边缘弯曲的程度也能得到控制。

Description

具有二次电池的电子设备
技术领域
本发明的一个方式涉及一种物品、方法或者制造方法。此外，本发明涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或组成物(composition of matter)。本发明的一个方式涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、照明装置或电子设备的制造方法。本发明的一个方式尤其涉及一种电子设备及其操作系统。
注意，在本说明书中，电子设备是指具有二次电池的所有装置，具有二次电池的电光装置、具有二次电池的便携式信息终端等都包括在电子设备的范畴内。
背景技术
近年来，对使用者携带的电子设备或使用者穿戴的电子设备的开发非常活跃。例如，专利文献1中记载有薄型电子书阅读器。
使用者携带的电子设备或使用者穿戴的电子设备将二次电池用作电源而工作。对使用者携带的电子设备期待可长时间利用，因此可以使用大容量的二次电池。但是当将大容量的二次电池内置于电子设备时，因为大容量的二次电池体积较大，所以有重量重的问题。于是，对能够内置于携带的电子设备的小型或薄型且大容量的二次电池进行了开发。
另外，在二次电池的结构中，将金属罐用作外包装体，在该金属罐中容纳电解质等。
[专利文献1]日本专利申请公开昭63-15796号公报
当将金属罐用作外包装体时，有二次电池本身的重量增加的问题。另外，为了实现薄型二次电池，通过成型加工制造薄型金属罐是困难的，使用薄型金属罐制造二次电池也是困难的。
当作为外包装体使用包括金属箔(铝或不绣钢等)和树脂(热熔粘合树脂)的叠层的膜(也称为层压膜)时，能够制造比使用金属罐的二次电池轻量且薄型的二次电池。
为了给使用者带来舒适的佩戴感受，戴在身上使用的显示装置被要求轻量化及小型化，并且包括显示装置的驱动装置及电源的电子设备整体还被要求轻量化。
本发明的一个方式的目的是提供一种新颖结构的电子设备。具体而言，本发明的一个方式的目的是提供一种具有各种各样的外观形状的新颖结构的电子设备。
发明内容
此外，本发明的一个方式的目的是提供一种新颖的蓄电装置、新颖的二次电池等。注意，对上述目的的描述并不妨碍其他目的的存在。另外，上述以外的目的自可从说明书、附图、权利要求书等的记载显而易见，且可以从说明书等的记载中抽出上述以外的目的。
当作为二次电池的外包装体使用膜时，膜的强度比金属罐较弱，在从外部施加力量的情况下，会损伤配置在外包装体的内部的集流体或设置在集流体表面上的活性物质层等。在集流体中设置用来连接于引线电极的突出部(也称为电极接头部)，由此在被施加外力而二次电池弯曲时，集流体的一部分受到在突出部(电极接头部)的周围发生的裂缝等的损伤，这导致二次电池的损伤。另外，电极接头部不设置活性物质层。
将层压膜用作外包装体的薄型二次电池具有容易发生裂缝的电极形状，就是说，具有用来引出引线电极的其一部分突出的突出部(电极接头部)。
将层压膜用作外包装体的具有薄型结构的二次电池对通过弯折产生的力量有耐性，它包括在中央部中的电极接头部，并且具有与该电极接头部对应的点对称的外观。
本说明书所公开的结构是由外包装体密封电解液的二次电池，包括：第一集流体；以及第一集流体上的第二集流体，其中外包装体具有开口部，在开口部中突出第一集流体的一部分，在开口部中突出第二集流体的一部分，并且外包装体为膜。
在上述结构中，在开口部中突出的第一集流体的一部分是正极端子，在开口部中突出的第二集流体的一部分是负极端子。
在上述结构中，在第一集流体与第二集流体之间具有隔离体。此外，第一集流体也可以具有多个开口。此外，第二集流体也可以具有多个开口。通过在第一集流体或第二集流体中设置多个开口，可以使集流体的一部分容易弯曲，并且在弯折时控制集流体弯曲的位置。
通过热压合二次电池的外侧边缘被固定。并且，通过热压合二次电池的中央部被固定，因此即使弯折二次电池的外侧边缘弯曲的程度也能得到控制。在二次电池内部容纳有多个集流体，该二次电池的外部被外包装体围绕，且外包装体的一部分与集流体的一部分被固定。在上述结构中，二次电池的开口部为贯通孔，就是中空结构，并且在密封时在外包装体的开口部处外包装体的一部分被固定于集流体的一部分。在从上面来看位于二次电池的大致中央部的开口部被固定时弯折二次电池的情况下，在外包装体的变形程度与集流体没有固定的区域，即在外包装体与集流体没有固定的区域的尤其是外侧边缘部处的变形程度的差异能够比现有的情况小。此外，当使用多个集流体时，也可以减少最上层的集流体与最下层的集流体之间的变形程度的差异。就是说，通过热压合二次电池的中央部被固定，抑制关于二次电池的変形的变形程度。在现有的矩形二次电池的结构中，具有突出于矩形的二次电池的一边的正极(或负极)的端子，并且在该一边与集流体的一部分重叠的部分被固定，因此在从该被固定的一边离开的区域中，外包装体的变形程度与集流体的变形程度的差异较大，而且在内部最上层的集流体与最下层的集流体的变形程度的差异也大。在最上层的集流体与最下层的集流体的变形程度的差异大的情况下，一对的第一集流体与第二集流体不重叠的区域不能用作电池，而引起容量减少。
另外，由于连接于二次电池的中央部的结构，所以通过在二次电池的中央部上重叠地配置元件或电路，可以使引绕布线(引线等)的长度缩短，而减少布线电阻。尤其在厚度薄的装置中，其框体内的容纳空间小，因此从安装二次电池的角度来看在二次电池的中央部上重叠地配置元件或电路(例如调节器等)是有利的。调节器从连接的二次电池生成并供应各功能电路所需的电力或信号。另外，在对二次电池进行充电时，调节器也可以防止二次电池的过充电等。
此外，通过在薄型二次电池中增大以电极接头部为中心的二次电池的外形尺寸，可以实现大面积化。
能够实现具有新颖结构的二次电池。通过实现具有新颖结构的二次电池，在具备二次电池的电子设备的框体变形的情况下，即使框体与二次电池一并地变形，也能够抑制二次电池的変形的程度。
另外，能够实现包括具有该新颖结构的二次电池的新颖结构的电子设备。
通过将具备二次电池的电子设备戴在身上的一部分(例如，肘、肩膀、膝、头等包括球面的部分)，有用于制造业、警察、消防、医疗、老年护理行业、流通行业、商品销售行业等，需要自由地用手的行业。
注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。此外，本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。另外，上述以外的效果自可从说明书、附图、权利要求书等的记载显而易见，且可以从说明书、附图、权利要求书等的记载中抽出上述以外的效果。
附图说明
图1A至1E是示出本发明的一个方式的俯视图及截面图；
图2A至2D是示出本发明的一个方式的俯视图；
图3是示出本发明的一个方式的截面图；
图4A至4C是示出本发明的一个方式的透视图及截面图；
图5A至5H是示出本发明的一个方式的电子设备；
图6A至6C是示出本发明的一个方式的电子设备；
图7A和7B是示出本发明的一个方式的电子设备。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。但是，本发明不局限于以下说明，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式和详细内容可以被变换为各种形式。此外，本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。
注意，在本说明书所说明的每一个附图中，有时为明确表示发明内容起见，夸大表示或省略各构成要素的大小、层的厚度、区域。因此，本发明并不一定限定于该比例。
注意，本说明书等中的“第一”、“第二”等的序数词是为了避免构成要素的混同而使用的，其并不表示工序顺序或者层叠顺序等的顺序或次序。注意，关于本说明书等中不附加序数词的用词，为了避免构成要素的混同在权利要求书中有时对该用词附加序数词。
实施方式1
在图1A中示出蓄电体的示意性俯视图的一个例子。
本发明的一个方式的蓄电体100在外包装体107中至少包括正极101、隔离体103、负极102及电解液120。作为蓄电体的结构有各种各样的结构，在本实施方式中，使用膜形成外包装体107。
在本实施方式中，折叠具有圆形的两个开口部的一个叠层膜，而使两个开口部重叠并对开口部边缘进行热压合。另外，对外侧边缘(三边)也进行热压合。
另外，也可以通过使用具有圆形的一个开口部的第一个叠层膜及具有圆形的一个开口部的第二个叠层膜，以使两个开口重叠并通过热压合对开口部边缘及外侧的四辺进行密封。
在图1B中示出正极101的俯视图的一个例子。正极101具有与叠层膜中的开口部重叠的开口部，此处突出电极接头部的部分。电极接头部是用来连接于外部布线的端子。另外，关于正极101，将在集流体(铝等)的单面或双面设置正极活性物质层等的部分也称为正极。另外，正极活性物质层不形成在集流体中的成为端子的区域、即电极接头部中。
此外，在图1D中示出负极102的俯视图的一个例子。负极102也具有与叠层膜的开口部重叠的开口部，此处突出电极接头部的部分。关于负极102，将在集流体(铜等)的单面或双面设置负极活性物质层等的部分也称为负极。另外，负极活性物质层不形成在集流体中的成为端子的区域、即电极接头部中。
在本实施方式中，在本实施方式的蓄电体中，例如隔离体103的厚度大约为15μm以上且30μm以下，正极101的集流体的厚度大约为10μm以上且大约为40μm以下，正极活性物质层的厚度大约为50μm以上且大约为100μm以下，负极活性物质层的厚度大约为50μm以上且大约为100μm以下，负极102的集流体的厚度大约为5μm以上且大约为40μm以下。
此外，在图1C中示出配置在正极101与负极102之间的隔离体103的俯视图的一个例子。隔离体也具有与叠层膜的开口部重叠的开口部。此外，虽然在图1C中示出作为隔离体103使用膜状的构件的例子，但是也可以使用袋状的构件。另外，也可以在外包装体107中弯折一个隔离体且在该弯折了的隔离体之间配置正极(或负极)。
此外，图1E是沿着图1A中的点划线A-B切断的截面模式图。
在图1E中示出电极接头部从外包装体107突出的结构。在其中示出重叠三个正极并将它们超声波焊接来将该叠层体用作一个端子的例子。通过采用这种结构，可以形成端子电极而不需要使用引线电极。
另外，在本实施方式中，为了简单地说明，在图1E中示出在外包装体107中容纳电解液120、三组正极101与负极102的例子。为了增加蓄电体的容量，也可以在外包装体107中容纳4组以上的正极101与负极102的组。此外，为了减薄蓄电体的厚度也可以在外包装体107中容纳二组或一组的正极101与负极102的组。
此外，为了防止在中央部中的正极与负极之间的短路，优选在正极的接头部与负极的接头部之间设置绝缘体。
下面示出制造蓄电体100的例子。
首先，准备三个正极(包括具有图1B所示的形状的集流体)、五个隔离体(具有图1C所示的形状的隔离体)及三个负极(包括具有图1D所示的形状的集流体)。除了中央部的开口之外，正极101还具有被用作狭缝的多个开口，由此在弯折蓄电体时不容易发生正极的皱折等。另外，在正极101包括单面上的正极活性物质层或双面上的正极活性物质层。负极102也除了中央部的开口之外还具有被用作狭缝的多个开口，由此在弯折蓄电体时不容易发生负极皱折等。此外，在负极102的单面或双面上设置负极活性物质层。
作为正极101或负极102的集流体，可以使用不锈钢、金、铂、锌、铁、镍、铜、铝、钛、钽等金属及这些金属的合金等导电性高且不与锂离子等载体离子合金化的材料。此外，也可以使用添加有硅、钛、钕、钪及钼等提高耐热性的元素的铝合金。另外，也可以使用与硅起反应形成硅化物的金属元素形成。作为与硅起反应而形成硅化物的金属元素，可以举出锆、钛、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、钴及镍等。集流体的厚度优选为5μm以上且40μm以下。
在用于正极101的集流体的单面或双面上形成正极活性物质层。
作为用于蓄电体100的正极活性物质层的正极活性物质，可以举出具有橄榄石型结晶结构、层状岩盐型结晶结构或者尖晶石型结晶结构的复合氧化物等。作为正极活性物质例如使用LiFeO2、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、V2O5、Cr2O5、MnO2等化合物。
或者，可以使用复合材料(通式为LiMPO4(M为Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)中的一种以上)。作为材料可以使用通式为LiMPO4的典型例子的锂化合物，诸如LiFePO4、LiNiPO4、LiCoPO4、LiMnPO4、LiFeaNibPO4、LiFeaCobPO4、LiFeaMnbPO4、LiNiaCobPO4、LiNiaMnbPO4(a+b为1以下，0＜a＜1，0＜b＜1)，LiFecNidCoePO4、LiFecNidMnePO4、LiNicCodMnePO4(c+d+e为1以下，0＜c＜1，0＜d＜1，0＜e＜1)、LiFefNigCohMniPO4(f+g+h+i为1以下，0＜f＜1、0＜g＜1，0＜h＜1，0＜i＜1)等。
或者，可以使用通式为Li(2-j)MSiO4(M为Fe(II)、Mn(II)、Co(II)、Ni(II)中的一种以上，0≤j≤2)等复合材料。作为材料可以使用通式Li(2-j)MSiO4的典型例子的锂化合物，诸如Li(2-j)FeSiO4、Li(2-j)NiSiO4、Li(2-j)CoSiO4、Li(2-j)MnSiO4、Li(2-j)FekNilSiO4、Li(2-j)FekColSiO4、Li(2-j)FekMnlSiO4、Li(2-j)NikColSiO4、Li(2-j)NikMnlSiO4(k+l为1以下，0＜k＜1，0＜l＜1)、Li(2-j)FemNinCoqSiO4、Li(2-j)FemNinMnqSiO4、Li(2-j)NimConMnqSiO4(m+n+q为1以下，0＜m＜1，0＜n＜1，0＜q＜1)、Li(2-j)FerNisCotMnuSiO4(r+s+t+u为1以下，0＜r＜1，0＜s＜1，0＜t＜1，0＜u＜1)等。
此外，作为正极活性物质，可以使用以通式AxM2(XO4)3(A＝Li、Na、Mg，M＝Fe、Mn、Ti、V、Nb、Al，X＝S、P、Mo、W、As、Si)表示的钠超离子导体(nasicon)型化合物。作为钠超离子导体型化合物，有Fe2(MnO4)3、Fe2(SO4)3、Li3Fe2(PO4)3等。此外，作为正极活性物质，可以举出：以通式Li2MPO4F、Li2MP2O7、Li5MO4(M＝Fe、Mn)表示的化合物；NaFeF3、FeF3等钙钛矿氟化物；TiS2、MoS2等金属硫族化合物(硫化物、硒化物、碲化物)；LiMVO4等具有反尖晶石型的晶体结构的氧化物；钒氧化物类(V2O5、V6O13、LiV3O8等)；锰氧化物；以及有机硫等材料。
另外，在载体离子是锂离子以外的碱金属离子、碱土金属离子的情况下，作为正极活性物质，也可以使用碱金属(例如，钠、钾等)、碱土金属(例如，钙、锶、钡、铍及镁等)代替锂。
在用于负极102的集流体的单面或双面上形成负极活性物质层。
作为用于蓄电体100中的负极活性物质层的负极活性物质，可以使用能够使锂溶解/析出或者能够使锂离子嵌入/脱嵌的材料，可以使用锂金属、碳类材料、合金类材料等。
锂金属的氧化还原电位低(比标准氢电极低3.045V)，每重量及体积的比容量大(分别为3860mAh/g，2062mAh/cm3)，所以是优选的。
作为碳类材料，有石墨、易石墨化碳(graphitizing carbon)(软碳)、难石墨化碳(non-graphitizing carbon)(硬碳)、碳纳米管、石墨烯、碳黑等。
作为石墨，有中间相碳微球(MCMB)、焦炭基人造石墨(coke-based artificialgraphite)、沥青基人造石墨(pitch-based artificial graphite)等人造石墨或球状化天然石墨等天然石墨。
石墨当锂离子嵌入在其中时(锂-石墨层间化合物的生成时)示出与锂金属相同程度的低电位(0.1V至0.3V vs.Li/Li+)。由此，锂离子二次电池可以示出高工作电压。再者，石墨具有如下优点：每单位体积的容量较高；体积膨胀小；较便宜；与锂金属相比安全性高等，所以是优选的。
作为负极活性物质，也可以使用能够利用与锂的合金化/脱合金化反应进行充放电反应的合金类材料或氧化物。在载体离子为锂离子的情况下，作为合金类材料例如可以使用包含Al、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Ag、Au、Zn、Cd、In、Ga等中的至少一种的材料。这种元素的容量比碳高，尤其是硅的理论容量显著高，即4200mAh/g。由此，优选将硅用于负极活性物质。作为使用这种元素的合金类材料，例如有Mg2Si、Mg2Ge、Mg2Sn、SnS2、V2Sn3、FeSn2、CoSn2、Ni3Sn2、Cu6Sn5、Ag3Sn、Ag3Sb、Ni2MnSb、CeSb3、LaSn3、La3Co2Sn7、CoSb3、InSb和SbSn等。
此外，作为负极活性物质可以使用SiO、SnO、SnO2、二氧化钛(TiO2)，锂钛氧化物(Li4Ti5O12)、锂-石墨层间化合物(LixC6)、五氧化铌(Nb2O5)、氧化钨(WO2)、氧化钼(MoO2)等氧化物。注意，SiO是指包括高含量硅的部分的硅氧化物的粉末，也可以表示为SiOy(2＞y＞0)。例如SiO也包括包含选自Si2O3、Si3O4或Si2O中的单个或多个的材料或者Si的粉末与二氧化硅SiO2的混合物。另外，SiO有时也包括其他元素(碳、氮、铁、铝、铜、钛、钙、锰等)。也就是说，SiO是指包含选自单晶Si、非晶Si、多晶Si、Si2O3、Si3O4、Si2O、SiO2中的多个的材料，SiO是有色材料。不是SiO的SiOx(X为2以上)是无色透明或者是白色的，从而可以辨别。但是，在作为二次电池的材料使用SiO制造二次电池后，在因反复进行充放电等而使SiO氧化了的情况下，有时也会变质为SiO2。
此外，作为负极活性物质，可以使用具有锂和过渡金属的氮化物的Li3N型结构的Li3-xMxN(M＝Co、Ni、Cu)。例如，Li2.6Co0.4N3显示大的充放电容量(900mAh/g、1890mAh/cm3)，所以是优选的。
当作为负极活性物质使用锂和过渡金属的氮化物时，在负极活性物质中包含锂离子，因此可以将其与用作正极活性物质的V2O5、Cr3O8等不包含锂离子的材料组合，所以是优选的。注意，当将含有锂离子的材料用作正极活性物质时，通过预先使包含在正极活性物质中的锂离子脱嵌，也可以作为负极活性物质使用锂和过渡金属的双氮化物。
此外，也可以将引起变换反应的材料用于负极活性物质。例如，将氧化钴(CoO)、氧化镍(NiO)、氧化铁(FeO)等不与锂合金化发生反应的过渡金属氧化物用于负极活性物质。作为引起变换反应的材料，还可以举出Fe2O3、CuO、Cu2O、RuO2、Cr2O3等氧化物、CoS0.89、NiS、CuS等硫化物、Zn3N2、Cu3N、Ge3N4等氮化物、NiP2、FeP2、CoP3等磷化物、FeF3、BiF3等氟化物。注意，由于上述氟化物的电位高，所以也可以用作正极活性物质。
另外，负极活性物质层除了包含上述负极活性物质以外还可以包含用来提高活性物质的紧密性的粘合剂(binder)以及用来提高负极活性物质层的导电性的导电助剂等。
然后，重叠三组的正极101与负极102来使正极彼此接合且使负极彼此接合。就是说，如图1E所示，按负极、隔离体、正极、隔离体、负极、隔离体、正极、隔离体、负极、隔离体、正极的顺序层叠。另外，通过超音波焊接等，正极之间电连接且负极之间电连接。
作为隔离体103，可以使用绝缘体诸如纤维素(纸)、设置有空孔的聚丙烯或设置有空孔的聚乙烯等。
接着，准备用来形成容纳上述正极、隔离体及负极的组合的外包装体107的膜。在本实施方式中，使用具有圆形的两个开口的一个叠层膜。
用来形成外包装体107的膜使用选自金属膜(铝、不锈钢、镍钢、金、银、铜、钛、镍铬合金、铁、锡、钽、铌、钼、锆、锌等成为金属箔的金属或合金等)、由有机材料形成的塑料膜、包含有机材料(有机树脂或纤维等)及无机材料(陶瓷等)的混合材料膜、含碳的无机膜(碳膜、石墨膜等)的单层膜或者由上述多种膜构成的叠层膜。
在本实施方式中，将具有两个圆形的开口的叠层膜在中央折叠而使两个开口重叠，而由粘合层密封三辺。首先，为了留下用来注入电解液的一辺，对膜的两边进行热压合来密封。另外，对开口部边缘也进行热压合形成热压合区域118b来密封。在开口部中，在使电极接头部露出的状态下进行热压合。
然后，在减压气氛下或在惰性气氛下将所希望的量的电解液滴加到袋状的膜内。最后，对膜的未进行热压合而留下的边缘进行热压合形成热压合区域118a来密封。
作为支持电解质包括载体离子能够移动并具有被用作载体离子的锂离子的材料。作为支持电解质的典型例子，有LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、Li(C2F5SO2)2N等锂盐。这些支持电解质既可以单独使用，又可以以两种以上的任意的组合及比率使用。
此外，作为电解液的溶剂，使用载体离子能够移动的材料。作为电解液的溶剂，优选使用非质子有机溶剂。作为非质子有机溶剂的典型例子，可以使用碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯(DEC)、γ-丁内酯、乙腈、乙二醇二甲醚、四氢呋喃等中的一种或多种。此外，当作为电解液的溶剂使用凝胶化的高分子材料时，对于漏液性等的安全性得到提高。并且，能够实现二次电池的薄型化及轻量化。作为凝胶化的高分子材料的典型例子，可以举出硅酮胶、丙烯酸树脂胶、丙烯腈胶、聚氧化乙烯类胶、聚氧化丙烯类胶、氟类聚合物胶等。另外，通过作为电解液的溶剂使用一个或多个具有阻燃性及非挥发性的离子液体(室温熔融盐)，即使因二次电池的内部短路或过充电等而使内部温度上升，也可以防止二次电池的破裂或起火等。离子液体是处于流动状态的盐，离子迁移率(传导率)高。另外，离子液体含有阳离子和阴离子。作为离子液体，可以举出包含乙基甲基咪唑(EMI)阳离子的离子液体或包含N-甲基-N-丙基哌啶(propylpiperidinium)(PP13)阳离子的离子液体等。
作为其他电解质，可以使用具有硫化物类或氧化物类等的无机材料的固体电解质、具有PEO(聚环氧乙烷)类等的高分子材料的固体电解质。当使用固体电解质时，不需要设置隔离体或间隔物。另外，由于可以使电池整体固态化，所以没有漏液的担忧而显著提高安全性。
通过上述步骤，可以制造图1A所示的蓄电体100。
蓄电体100在其中央部具有端子，通过热压合二次电池的中央部被固定，由此能够抑制二次电池的变形的程度。并且，不使用引线电极，而可以缩减构件个数。
虽然在本实施方式1中示出外形形状为正方形的例子，但是没有特别的限定，也可以采用在中央部具有开口的方形、在中央部具有开口的圆形或在中央部具有开口的椭圆形等。此外，外包装体中的开口的形状也不局限于圆形，而可以为方形、正方形、椭圆形或多角形等。
实施方式2
在实施方式1中示出开口部为圆形的例子，在本实施方式中示出与实施方式1不同的开口部的形状的例子。
除了开口部的形状、端子的位置、正极的形状或负极的形状不同之点以外，本实施方式与实施方式1相同。因此，在图2A至2D中，为了简化起见对与图1A至1E共同的部分使用同一符号进行说明，在此省略详细说明。
在图2A中示出蓄电体200的俯视图的一个例子。在图2B中示出正极101的顶面形状。在图2C中示出隔离体103的顶面形状。在图2D中示出负极102的顶面形状。
本发明的一个方式的蓄电体200在具有开口部的外包装体107中至少包括正极101、隔离体103、负极102及电解液。
在本实施方式中，在外包装体107的开口部中使露出的正极101的部分(正极电极接头部)与负极102的部分(负极电极接头部)的位置不同而防止短路。
此外，外包装体107的开口部的形状为方形或正方形，以围绕该开口部的方式形成热压合区域118b。
此外，在图3中示出在使蓄电体200弯曲时的截面模式图。图3是沿着图2A中的一点划线CD切断的截面图，对与图2A至2D相同的部分使用同一符号。在图3中，省略容纳于外包装体107中的负极或隔离体。关于正极101仅示出一个。
在如图3所示那样地弯曲蓄电体200的情况下，与热压合区域118a相比，中央部及热压合区域118b的変化量小。蓄电体200的电极接头部设置在変化量小的部分中并对弯曲有耐性。
另外，由于蓄电体200在中央部中具有开口，蓄电体200本身是容易部分地弯曲。
另外，如图3所示，因为在中央部有空间，所以能够在该空间中与引线连接或设置比外包装体107的开口部小的电路衬底。尤其在将多个正极101重叠使用的情况下可以增大容量，即使厚度更厚，中央部的空间也较大，从而更多的元件或电路可以设置在该中央部中。如此，在中央部中具有开口的蓄电体200可以高效地利用中央部的空间。
本实施方式可以与实施方式1自由组合。
实施方式3
在本实施方式中，使用图4A至4C示出将实施方式1或实施方式2说明的蓄电体安装在电子设备中的例子。
在图4A所示的蓄电体400中连接有插座403、与正极连接的引线401、以及与负极连接的引线402。
在插座403中，通过焊接将正极接头与引线401连接，通过将焊接负极接头与引线402连接，并且在其间设置防止短路的绝缘体。
此外，也可以在插座403中设置防止过充电等的电路且与各引线连接。
另外，在图4B中示出改变弯曲方向的例子。即使改变弯曲方向中央部的变化量也比其他部分小。蓄电体400的外包装体107接受了压花加工，由此容易弯曲。因此可以成为即使反复进行从图4A的状态弯曲到图4B所示的的状态的弯曲，也抑制中央部的変化量且其他部分容易弯曲的结构。
利用压花加工形成在膜表面(或者膜背面)的凹部或凸部形成该膜用作密封结构的壁的一部分的能够改变空间的容积的密闭空间。换而言之，膜的凹部或凸部形成蛇腹状结构、波纹管状结构而构成该密闭空间。另外，本发明不局限于压制加工之一的压花加工，只要采用能够在膜的一部分形成浮雕(relief)的方法即可。
此外，在图4A及4B中示出将连接于正极的引线401和连接于负极的引线402从不同面分别取出的例子，但是不局限于此，也可以从同一个面取出引线401及引线402的双方。
将膜用作外包装体的蓄电体通常不单独使用。将多个该蓄电体串联或并联连接，并且设置防止过充电等的电路，而作为一个电池组且安装在电子设备中。
例如，当在两个蓄电体400之间设置能够以两个蓄电体400的中央部彼此重叠的方式连接的连接器，可以实现串联连接。在为这样的串联连接的情况下，上部蓄电体与下部蓄电体可以以中央部重叠地方式固定并彼此电连接。
此外，在将三个以上的蓄电体400重叠的情况下，也可以串联连接。另外，也可以将多个蓄电体400串联连接而制造电池组。由于蓄电体400为容易弯曲的电池，所以重叠多个蓄电体400也可以实现能够弯曲的电池组。
另外，在设置引线电极的情况下，虽然在弯曲引线电极并安装时需要面积及空间，但是本实施方式所示的蓄电体可以省略引线电极，而在安装多个蓄电体时能够容纳于小空间。
另外，在图4C中示出安装的其他例子。在图4C中，将显示面板与蓄电体重叠并固定。将在显示面板410的显示区域的中央部具有开口部的显示面板410与具有重叠于该中央部的开口部412的蓄电体420重叠。此外，作为固定工具411a、411b及411c使用螺丝或螺钉等，并且为了避免蓄电体端子的短路作为固定工具的材料优选使用绝缘体。另外，即使使用导电材料，只要在固定工具表面形成绝缘膜就可以被用作固定工具。
注意，虽然在图4C中未图示蓄电体420与显示面板的电连接结构，但是也可以在开口部412中连接。
另外，在具有开口的显示面板410具有柔性的情况下，具有开口的蓄电体420也可以具有柔性。利用显示面板410的开口及蓄电体420的开口可以由固定工具411a、411b及411c彼此固定。通过彼此固定，可以实现耐久性高的电子设备。
另外，作为显示面板410也可以使用不具有柔性的面板。
作为用于显示面板的显示元件，例如包括EL(电致发光)元件(包含有机和无机材料的EL元件、有机EL元件或无机EL元件)、LED(白色LED、红色LED、绿色LED、蓝色LED等)、晶体管(根据电流而发光的晶体管)、电子发射元件、液晶元件、电子墨水、电泳元件、光栅光阀(GLV)、等离子体显示器(PDP)、使用微电机系统(MEMS)的显示元件、数字微镜设备(DMD)、数字微快门(DMS)、IMOD(干涉测量调节)元件、快门方式的MEMS显示元件、光干涉方式的MEMS显示元件、电润湿(electrowetting)元件、压电陶瓷显示器或使用碳纳米管的显示元件等中的至少一个。除此之外，还可以包括对比度、亮度、反射率、透射率等因电作用或磁作用而发生变化的显示媒体。作为使用EL元件的显示装置的一个例子，有EL显示器等。作为使用电子发射元件的显示装置的一个例子，有场致发射显示器(FED)或SED方式平面型显示器(SED：Surface-conduction Electron-emitter Display：表面传导电子发射显示器)等。作为使用液晶元件的显示面板的一个例子，有液晶显示器(透过型液晶显示器、半透过型液晶显示器、反射型液晶显示器、直观型液晶显示器、投射型液晶显示器)等。作为使用电子墨水、电子粉流体(在日本注册的商标)或电泳元件的显示面板的一个例子，有电子纸等。注意，当实现半透过型液晶显示器或反射型液晶显示器时，使像素电极的一部分或全部具有反射电极的功能，即可。例如，像素电极的一部分或全部包含铝、银等即可。并且，此时也可以将SRAM等存储电路设置在反射电极下。由此可以进一步降低功耗。
此外，本实施方式可与实施方式1或2自由组合。
实施方式4
在本实施方式中，示出安装有使用实施方式1至3中的任一个获得的电子设备的一个例子。
作为应用蓄电体的电子设备，例如，可以举出头戴显示器或护目镜型显示器等显示装置(也称为电视或电视接收机)、台式个人计算机或笔记本型个人计算机等个人计算机、用于计算机等的监视器、数码相机、数码摄像机、数码相框、电子记事本、电子书阅读终端、电子翻译器、玩具、麦克风等声音输入器、电动剃须刀、电动牙刷、微波炉等高频加热装置、电饭煲、洗衣机、吸尘器、热水器、电扇、电吹风、加湿器、除湿器、空调器等空调设备、洗碗机、烘碗机、干衣机、烘被机、电冰箱、电冷冻箱、电冷藏冷冻箱、DNA保存用冰冻器、手电筒、电动工具、烟尘探测器、气体警报装置、防犯警报器等警报装置、工业机器人、助听器、起搏器、X射线拍摄装置、辐射计数器(radiation counters)、电动按摩器、透析装置等保健设备或医疗设备、移动电话机(也称为移动电话、移动电话装置)、便携式游戏机、移动信息终端、照明装置、头戴式耳机音响、音响、遥控操作机、台钟或挂钟等钟表、无绳电话子机、步话机、计步器、计算器、数字音频播放器等便携式或固定式声音再现装置、弹珠机等大型游戏机等。
由于根据实施方式1至3中的任一个获得的蓄电体的外包装体是薄且具有柔性的膜，因此可以将该蓄电体贴合到具有曲面的支撑结构体上，并随着支撑结构体的曲率半径大的区域的曲面部分变形。
此外，也可以将具有柔性形状的蓄电体沿着在房屋及高楼的内壁或外壁、汽车的内部装修或外部装修的曲面组装。
图5A示出移动电话机的一个例子。移动电话机7400除了组装在框体7401的显示部7402之外还具备操作按钮7403、外部连接端口7404、扬声器7405、麦克风7406等。另外，移动电话机7400具有蓄电体7407。
图5B示出使移动电话机7400弯曲的状态。在利用外部的力量使移动电话机7400变形而使其整体弯曲时，设置在其内部的蓄电体7407也被弯折。此外，图5C示出此时被弯折的蓄电体7407的状态。蓄电体7407为层压结构的蓄电池(也称为叠层结构电池、薄膜外装电池)。蓄电体7407在弯曲状态下被固定。蓄电体7407具有与集流体7409电连接的引线电极7408。例如，在蓄电体7407的外包装体的膜中设置有开口部，因此蓄电体7407的弯曲状态下的可靠性高。并且，移动电话机7400还可以具备SIM卡槽或用来连接USB存储器等USB设备的连接器部等。
图5D示出可弯曲的移动电话机的一个例子。通过将其弯曲成沿着前臂的形状，可以实现图5E所示的手镯型移动电话机。移动电话机7100包括外壳7101、显示部7102、操作按钮7103以及蓄电体7104。另外，图5F示出可弯曲蓄电体7104的状态。当蓄电体7104在弯曲状态下被装于使用者的胳膊时，框体变形，使得蓄电体7104的部分或全部的曲率变化。具体而言，外壳或蓄电体7104的主表面的一部分或全部在曲率半径为10mm以上且150mm以下的范围内变形。蓄电体7104具有与集流体7106电连接的引线电极7105。例如，由于在蓄电体7104的外包装体的膜中设置有开口部，所以即使改变曲率使蓄电体7104弯曲多次，也可以维持高可靠性。如此，图5D所示的移动电话机为能够变形为多种形状的设备，为了改变移动电话机的形状，优选至少使外壳7101、显示部7102以及蓄电体7104具有柔性。
另外，移动电话机7100还可以具备SIM卡槽或用来连接USB存储器等USB设备的连接器部等。
另外，作为移动电话机的另外使用例子，当在中央部折叠图5D所示的移动电话机时，可以成为图5G所示的形状。另外，如图5H所示，当以其端部重叠的方式在中央部进一步折叠移动电话机而小型化时，可以缩小至能够放在用户的口袋里等的尺寸。在将该移动电话机的形状只改变为图5D、图5G及图5H示出的形状时，蓄电体7104不成为弯曲的状态。
另外，图6A示出吸尘器的一个例子。通过使吸尘器具备二次电池，可以实现无绳吸尘器。在吸尘器内部中，为了确保收存所吸入的垃圾的集尘空间，蓄电体7604所占的空间越小越好。因此，在吸尘器的外表面与集尘空间之间配置可弯曲的蓄电体7604是有用的。
吸尘器7600具备操作按钮7603及蓄电体7604。另外，图6B示出可弯曲的蓄电体7604的状态。蓄电体7604在外包装体的膜中设置有开口部，因此蓄电体7604的弯曲状态下的可靠性高。蓄电体7604具有与负极电连接的引线电极7601以及与正极电连接的引线电极7602。
薄型蓄电体7604可以使用实施方式1所示的层压结构的二次电池的制造方法制造。
薄型蓄电体7604具有层压结构，在弯曲状态下被固定。另外，吸尘器7600具有显示薄型蓄电体7604的电量等的显示部7606，该显示部7606的显示面也沿着吸尘器的外表面形状而弯曲。另外，吸尘器具有用来连接于插座的连接软线，当薄型蓄电体7604被充有足够的电力时，可以将连接软线从插座拔出来而使用吸尘器。此外，薄型蓄电体7604的充电也可以以无线进行，而不使用连接软线。通过在蓄电体7604的外包装体的膜中设置开口部，由此具有高可靠性。
此外，在图6C、7A及7B中示出戴在人体的一部分上的电子设备的一个例子。
弯曲通过实施方式1至3中的任一个得到的蓄电体，该人体的一部分具有包括球面等复杂的曲面。
图6C示出袖章型显示装置的一个例子。显示装置7300具备显示部7304以及根据本发明的一个方式的蓄电装置。显示装置7300也可以在显示部7304具备触摸传感器，并被用作便携式信息终端。
显示部7304的显示面弯曲，能够沿着弯曲的显示面进行显示。另外，显示装置7300可以利用被通信标准化的近距离无线通讯等改变显示情况。
显示装置7300具备输入输出端子，可以通过连接器直接向其他信息终端发送数据或从其他信息终端接收数据。另外，也可以通过输入输出端子进行充电。另外，充电工作也可以利用无线供电进行，而不利用输入输出端子。
图7A所示的电子设备7700是具有蓄电体7704的点灯装置，该蓄电体7704通过连接器7703电连接于用来戴在人体的一部分上的带子7702及具有柔性的照明装置(使用EL元件的EL照明装置)。
在图7B中示出在夜间走路或跑路时，在肘部分戴在两个电子设备7700的情况。随着胳膊的动作可以弯折被用作电子设备7700及电子设备的电源的蓄电体7704。
此外，也可以在衣服的一部分上设置蓄电体，而不如图7B使用带子。除了照明之外，还可以包括钟功能或温度传感器等。
另外，通过将可弯曲蓄电体安装到车辆上，可以实现混合动力汽车(HEV)、电动汽车(EV)或插电式混合动力汽车(PHEV)等新一代清洁能源汽车。此外，也可以将可弯曲蓄电体安装在农业机械、包括电动辅助自行车的电动自行车、摩托车、电动轮椅、电动卡丁车、小型或大型船舶、潜水艇、固定翼机及旋转翼机等飞机、火箭、人造卫星、太空探测器、行星探测器、宇宙飞船等移动体。
符号说明
100 蓄电体
101 正极
102 负极
103 隔离体
107 外包装体
118a 热压合区域
118b 热压合区域
120 电解液
200 蓄电体
400 蓄电体
401 引线
402 引线
403 插座
7100 移动电话机
7101 框体
7102 显示部
7103 操作按钮
7104 蓄电体
7105 引线电极
7106 集流体
7300 显示装置
7304 显示部
7400 移动电话机
7401 框体
7402 显示部
7403 操作按钮
7404 外部连接端口
7405 扬声器
7406 麦克风
7407 蓄电体
7408 引线电极
7409 集流体
7600 吸尘器
7601 引线电极
7602 引线电极
7603 操作按钮
7604 蓄电体
7606 显示部
7700 电子设备
7702 带子
7703 连接器
7704 蓄电体

Claims (12)

1.一种二次电池，包括：
第一集流体；
与所述第一集流体重叠的第二集流体；
外包装体；以及
所述第一集流体与所述第二集流体之间的电解液，
其中，所述电解液由所述外包装体包封，
所述二次电池在所述外包装体的中央包括贯通孔，
所述贯通孔贯通所述第一集流体、所述第二集流体以及所述外包装体，且允许物体通过所述贯通孔，
所述第一集流体的一部分突出到所述贯通孔中，
所述第二集流体的一部分突出到所述贯通孔中，
所述外包装体形成密封部分，该密封部分将所述第一集流体和所述第二集流体固定在所述贯通孔的边缘，
并且，所述外包装体为膜。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中还包括所述第一集流体与所述第二集流体之间的隔离体。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述第一集流体包括多个开口部。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述第二集流体包括多个开口部。
5.根据权利要求1所述的二次电池，
其中所述第一集流体包括第一开口部，
所述第二集流体包括第二开口部，
并且，所述第一开口部、所述第二开口部和所述贯通孔相互重叠。
6.根据权利要求1所述的二次电池，
其中所述第一集流体的所述部分与第一引线接触，
并且，所述第二集流体的所述部分与第二引线接触。
7.一种二次电池，包括：
第一集流体；
与所述第一集流体重叠的第二集流体；
外包装体；以及
所述第一集流体与所述第二集流体之间的电解液，
其中，所述电解液由所述外包装体包封，
所述二次电池在所述外包装体的中央包括贯通孔，
所述贯通孔贯通所述第一集流体、所述第二集流体以及所述外包装体，且允许物体通过所述贯通孔，
所述第一集流体的一部分突出到所述贯通孔中，
所述第二集流体的一部分突出到所述贯通孔中，
所述外包装体为膜，
突出到所述贯通孔中的所述第一集流体的所述部分为正极端子，
并且，突出到所述贯通孔中的所述第二集流体的所述部分为负极端子。
8.根据权利要求7所述的二次电池，其中还包括所述第一集流体与所述第二集流体之间的隔离体。
9.根据权利要求7所述的二次电池，其中所述第一集流体包括多个开口部。
10.根据权利要求7所述的二次电池，其中所述第二集流体包括多个开口部。
11.根据权利要求7所述的二次电池，
其中所述第一集流体包括第一开口部，
所述第二集流体包括第二开口部，
并且，所述第一开口部、所述第二开口部和所述贯通孔相互重叠。
12.根据权利要求7所述的二次电池，
其中所述第一集流体的所述部分与第一引线接触，
并且，所述第二集流体的所述部分与第二引线接触。
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