JP2001110378A

JP2001110378A - バッテリー装置

Info

Publication number: JP2001110378A
Application number: JP28596199A
Authority: JP
Inventors: Shigeya Yasui; 重哉安井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2001-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】電子機器の内部に収納する必要がなく、小型
軽量化された電子機器に用いて好適なものとする。【解決手段】互いに近接離間する方向に弾性変位可能
な一対の弾性変位部が電子機器を挟持することにより当
該電子機器に装着されるクリップ部材と、クリップ部材
の内部に収納されたポリマーバッテリとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、携帯可能
な電子機器等の電源に用いて好適なバッテリー装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器等の小型化、薄型化、軽
量化には、目覚ましいものがあり、これに伴って、駆動
用の主電源やメモリーバックアップ用の補助電源等とし
て、より小型化された高容量バッテリの要求が高まって
いる。

【０００３】特に、携帯可能な電子機器においては、小
型軽量であることが必要とされ、電源となるバッテリに
対して、機器内での収納スペースが小さく、また電子機
器の重量を極力増やさないように軽量であることが求め
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな電子機器等に使用されるバッテリは、機器内部に収
納するのが一般的である。このため、このバッテリを収
納するための収納スペースや、このバッテリを保持する
ための保持部材等が必要であり、上述した電子機器の小
型化、軽量化等の要求に応えるのが困難であった。

【０００５】また、このような電子機器等に使用される
バッテリは、機器内部に収納されて使用されることか
ら、このバッテリの入れ替え等に手間がかかるといった
問題があった。

【０００６】そこで、本発明はこのような従来の事情に
鑑みて提案されたものであり、電子機器の内部に収納す
る必要がなく、小型軽量化された電子機器に用いて好適
なバッテリー装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する本発
明に係るバッテリー装置は、互いに近接離間する方向に
弾性変位可能な一対の弾性変位部が電子機器を挟持する
ことにより当該電子機器に装着されるクリップ部材と、
クリップ部材の内部に収納されたポリマーバッテリとを
備えることを特徴とする。

【０００８】以上のように本発明に係るバッテリー装置
は、クリップ部材が電子機器を挟持して当該電子機器に
装着されるクリップとしての機能と、クリップ部材の内
部にポリマーバッテリが収納されることにより電子機器
の電源としての機能とを有すうことになる。

【０００９】このため、このバッテリー装置を電子機器
に用いた場合には、電子機器の内部に、このバッテリー
装置を収納するための収納スペースや、このバッテリー
装置を保持するための保持部材等を配設する必要がな
く、特に薄型化された電子機器に用いて好適なものとな
る。

【００１０】また、バッテリー装置は、クリップとして
の機能を有することから、電子機器に対する着脱が容易
となる。

【００１１】また、ポリマーバッテリは、電解液の液漏
れの心配がなく、ラミネートフィルム等を外装に用いる
ことができ、形状の自由度が高い。しかも、薄型化が可
能である。したがって、このような弾性変位可能なクリ
ップ部材の内部に収納した場合であっても、そのクリッ
プ及び電源としての機能を損なうことがない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施の形態
として図１に示したクリップバッテリ１は、電子機器２
を挟持することにより当該電子機器２に装着され、当該
電子機器２の主電源或いは補助電源として用いられるバ
ッテリー装置である。

【００１３】このクリップバッテリ１は、図２に示すよ
うに、クリップ部材３と、このクリップ部材３の内部に
収納されたポリマーバッテリ４とを備える。

【００１４】クリップ部材３は、図３に示すように、弾
性を有する、例えば金属や樹脂等からなる平板状の基材
を断面略Ｕ字状に折曲させて形成されている。このた
め、クリップ部材３は、折曲された折曲部５と、この折
曲部５を基端部として対向配置されるとともに、図中矢
印Ａで示す近接離間する方向に弾性変位可能な一対の弾
性変位部６，７とを有している。そして、この一対の弾
性変位部６，７の間には、後述する電子機器２のソケッ
ト部と係合する係合空間８が形成されている。また、ク
リップ部材３は、一対の弾性変位部６，７のうち、一方
の弾性変位部６側に突出して設けられた凸部９を有して
いる。

【００１５】また、一対の弾性変位部６，７には、その
先端部側の対向面に鉤部１０，１１が突出形成されてい
る。この鉤部１０，１１には、図４に示すように、後述
する電子機器２の電源端子に接続される外部接続端子１
２が外部に臨むように配設されている。なお、図４にお
いては、一対の弾性変位部６，７のうち、一方の弾性変
位部６側の鉤部１０に正極端子１３及び負極端子１４が
配設された構成が示されているが、このような構成に必
ずしも限定されるものではない。例えば、一方の弾性変
位部６側の鉤部１０に正極端子１３を配設し、他方の弾
性変位部７側の鉤部１１に負極端子１４を配設した構成
であってもよい。

【００１６】一方、ポリマーバッテリ４は、非水電解質
電池（いわゆるリチウムイオン二次電池）であり、例え
ば固体電解質電池、またはゲル状電解質電池である。具
体的には、正極活物質層と負極活物質層との間に固体電
解質、またはゲル状電解質を配設してなる電池素子をラ
ミネートフィルムよりなる外装材に収容し、周囲を熱遊
着することにより封入されてなるものである。また、外
径形状は任意であるが、例えばシート状とする。

【００１７】電池素子には、この電池素子を構成する負
極と電気的に接続される負極端子リード、及び正極と電
気的に接続される正極端子リードが設けられており、こ
れら負極端子リード、正極端子リードが、外装材の外方
へと引き出され、上述したクリップ部材３の鉤部１０，
１１から外方に臨む外部接続端子１２の正極端子１３、
負極端子１４にそれぞれ接合されている。

【００１８】また、これら負極端子リード及び正極端子
リードは、負極の集電体及び正極の集電体にそれぞれ接
合されており、その材質としては、負極端子リードに
は、銅、ニッケル、またはこれらの合金を用いることが
できる。正極端子リードは、高電位で溶解しないもの、
例えばアルミニウム、チタン、あるいはこれらの合金が
挙げられる。

【００１９】一方、上記電池素子であるが、固体電解質
としては溶媒を一切含まない完全固体電解質を用いるこ
とができる。

【００２０】溶媒を含まない完全固体電解質としては、
イオン伝導性高分子を用いた高分子固体電解質、さらに
はイオン伝導性セラミクス、或いはイオン伝導性ガラス
を用いた無機固体電解質等を用いることができる。

【００２１】例えば高分子固体電解質を形成するには、
ポリエチレンオキサイドに代表されるようなエーテル結
合を有する高分子マトリクス中に電解質を相溶させた高
分子複合体を使用することができる。このとき、電解質
としては、やはり通常の電池電解液に用いられる電解質
を使用することができ、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＡ
ｓＦ₆、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＮ（ＳＯ₂
ＣＦ₃）₂、ＬｉＣ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₃、ＬｉＡｌＣｌ₄、Ｌ
ｉＳｉＦ₆等のリチウム塩を使用することができる。

【００２２】高分子マトリクスとしては、上述したポリ
エチレンオキシドのような直鎖状の高分子だけでなく、
側鎖構造を有したくし型高分子、あるいは主鎖にシロキ
サン構造、ポリフォスファゼン構造等の無機高分子構造
を有したもの等も使用することができるが、勿論、これ
らに限られるものではない。

【００２３】あるいは、通常の固体電解質電池、ゲル状
電解質電池とすることも可能である。例えば固体電解質
電池、またはゲル状電解質電池を考えた場合、高分子固
体電解質に用いられる高分子材料としては、シリコンゲ
ル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリフォス
ファゼン変成ポリマー、ポリエチレンオキサイド、ポリ
プロピレンオキサイド、及びこれらの複合ポリマーや架
橋ポリマー、変成ポリマー等、もしくはフッ素系ポリマ
ーとして、例えばポリ（ビニリデンフルオロライド）や
ポリ（ビニリデンフルオロライド-co-ヘキサフルオロプ
ロピレン）、ポリ（ビニリデンフルオロライド-co-テト
ラフルオロエチレン）、ポリ（ビニリデンフルオロライ
ド-co-トリフルオロエチレン）等及びこれらの混合物が
各種使用できるが、勿論これらに限定されるものではな
い。

【００２４】正極活物質層または負極活物質層に積層さ
れている固体電解質、またはゲル状電解質は、高分子化
合物と電解質塩と溶媒、（ゲル電解質の場合は、さらに
可塑剤）からなる溶液を正極活物質層または負極活物質
層に含浸させ、溶媒を除去し固体化したものである。正
極活物質層または負極活物質層に積層された固体電解
質、またはゲル状電解質は、その一部が正極活物質層ま
たは負極活物質層に含浸されて固体化されている。架橋
系の場合は、その後、光または熱で架橋して固体化され
る。

【００２５】ゲル状電解質は、リチウム塩を含む可塑剤
と２重量％以上〜３０重量％以下のマトリクス高分子か
らなる。このとき、エステル類、エーテル類、炭酸エス
テル類などを単独または可塑剤の一成分として用いるこ
とができる。

【００２６】ゲル状電解質を調整するにあたり、このよ
うな炭酸エステル類をゲル化するマトリクス高分子とし
ては、ゲル状電解質を構成するのに使用されている種々
の高分子が利用できるが、酸化還元安定性から、たとえ
ばポリ（ビニリデンフルオロライド）やポリ（ビニリデ
ンフルオロライド-co-ヘキサフルオロプロピレン）など
のフッ素系高分子を用いることが望ましい。

【００２７】高分子固体電解質は、リチウム塩とそれを
溶解する高分子化合物からなり、高分子化合物として
は、ポリ（エチレンオキサイド）や同架橋体などのエー
テル系高分子、ポリ（メタクリレート）エステル系、ア
クリレート系、ポリ（ビニリデンフルオロライド）やポ
リ（ビニリデンフルオロライド-co-ヘキサフルオロプロ
ピレン）などのフッ素系高分子などを単独、または混合
して用いることができるが、酸化還元安定性から、たと
えばポリ（ビニリデンフルオロライド）やポリ（ビニリ
デンフルオロライド-co-ヘキサフルオロプロピレン）な
どのフッ素系高分子を用いることが望ましい。

【００２８】このようなゲル状電解質または高分子固体
電解質に含有させるリチウム塩として通常の電池電解液
に用いられるリチウム塩を使用することができ、リチウ
ム化合物（塩）としては、例えば以下のものが挙げられ
るが、これらに限定されるものではない。

【００２９】たとえば、塩化リチウム、臭化リチウム、
ヨウ化リチウム、塩素酸リチウム、過塩素酸リチウム、
臭素酸リチウム、ヨウ素酸リチウム、硝酸リチウム、テ
トラフルオロほう酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸リ
チウム、酢酸リチウム、ビス（トリフルオロメタンスル
フォニル）イミドリチウム、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＣＦ₃Ｓ
Ｏ₃、ＬｉＣ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₃、ＬｉＡｌＣｌ₄、ＬｉＳ
ｉＦ₆等を挙げることができる。

【００３０】これらリチウム化合物は単独で用いても複
数を混合して用いても良いが、これらの中でＬｉＰ
Ｆ₆、ＬｉＢＦ₄が酸化安定性の点から望ましい。

【００３１】リチウム塩を溶解する濃度として、ゲル状
電解質なら、可塑剤中に０．１〜３．０モルで実施でき
るが、好ましくは０．５から２．０モル／リットルで用
いることができる。

【００３２】ポリマーバッテリ４の負極材料としては、
リチウムをドープ、脱ドープできる材料を使用すること
ができる。このような負極の構成材料としては、たとえ
ば難黒鉛化炭素系材料や黒鉛系材料の炭素材料を使用す
ることができる。より具体的には、熱分解炭素類、コー
クス類（ピッチコークス、ニードルコークス、石油コー
クス）、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼
成体(フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼
成し炭素化したもの)、炭素繊維、活性炭等の炭素材料
を使用することができる。このほか、リチウムをドー
プ、脱ドープできる材料としては、ポリアセチレン、ポ
リピロール等の高分子やＳｎＯ₂等の酸化物を使用する
こともできる。このような材料から負極を形成するに際
しては、公知の結着剤等を添加することができる。

【００３３】正極は、目的とする電池の種類に応じて、
金属酸化物、金属硫化物または特定の高分子を正極活物
質として用いて構成することができる。たとえばリチウ
ムイオン電池を構成する場合、正極活物質としては、Ｔ
ｉＳ₂、ＭｏＳ₂、ＮｂＳｅ₂，Ｖ₂Ｏ₅等のリチウムを含
有しない金属硫化物あるいは酸化物や、ＬｉＭＯ₂（式
中Ｍは一種以上の遷移金属を表し、ｘは電池の充放電状
態によって異なり、通常０．０５以上１．１０以下であ
る。）を主体とするリチウム複合酸化物等を使用するこ
とができる。このリチウム複合酸化物を構成する遷移金
属Ｍとしては、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ等が好ましい。このよ
うなリチウム複合酸化物の具体例としてはＬｉＣｏ
Ｏ₂，ＬｉＮｉＯ₂，ＬｉＮｉ_yＣｏ_1-yＯ₂(式中、０＜ｙ
＜１である。)、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄等を挙げることができ
る。これらリチウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、
エネルギー密度的に優れた正極活物質となる。正極に
は、これらの正極活物質の複数種を併せて使用してもよ
い。また、以上のような正極活物質を使用して正極を形
成するに際して、公知の導電剤や結着剤等を添加するこ
とができる。

【００３４】外装材は、例えば外装保護層、アルミニウ
ム層及び熱溶着層（ラミネート最内層）の３層からなる
ヒートシールタイプのシート状ラミネートフィルムによ
り形成されている。熱溶着層は、電池素子を封入する際
の熱溶着による封入を目的としたもので、プラスチック
フィルムが使用されている。プラスチックフィルムに
は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテフ
タレート等が用いられるが、熱可塑性のプラスチック材
料であればその原料を問わない。

【００３５】以上のように構成されたクリップバッテリ
１は、図１に示すように、電子機器２の外装端部に設け
られたソケット部１５に装着される。

【００３６】ソケット部１５は、図１，図５及び図６に
示すように、クリップバッテリ１に対応した形状を有し
ている。すなわち、このソケット部１５は、電子機器２
の外装端部の一部にクリップバッテリ１に対応した幅及
び深さの溝を形成することによって、このクリップバッ
テリ１の係合空間８に対応した形状の係合片部１６と、
このクリップバッテリ１の鉤部１０，１１と係合する係
合凹部１７とが形成されている。また、このソケット部
１５内の鉤部１０，１１と係合する係合凹部１７には、
これら鉤部１０，１１に配設された外部接続端子１２と
接続される電源端子が配設されている。

【００３７】なお、図５及び図６は、図１に示すソケッ
ト部１５をクリップバッテリ１の挿入方向で切断した断
面図であり、図５は、このソケット部１５にクリップバ
ッテリ１が挿入される状態を示し、図６は、このソケッ
ト部１５にクリップバッテリ１が装着された状態を示
す。

【００３８】電子機器２では、図５に示すように、クリ
ップバッテリ１の弾性変位部６，７が弾性変位しながら
係合片部１６を挟み込み、このクリップバッテリ１がソ
ケット部１５に挿入される。そして、図６に示すよう
に、このクリップバッテリ１ががソケット部１５を挟持
するとともに、鉤部１０，１１がソケット部１５の係合
凹部１７と係合される。これにより、このクリップバッ
テリ１が電子機器２に装着される。このとき、電子機器
２の電源端子とクリップバッテリ１の外部接続端子１２
とが電気的に接続される。これにより、クリップバッテ
リ１は、電子機器２の電源として機能することになる。

【００３９】また、このクリップバッテリ１をソケット
部１５から取り外す場合には、一方の弾性変位部６側に
突出して設けられた凸部９を押さえながら引き抜くこと
で、容易に着脱することができる。

【００４０】電子機器２では、このようなクリップバッ
テリ１を用いることにより、機器内部に設けられたバッ
テリを収納するための収納スペースや、このバッテリを
保持するための保持部材等が不要になる。したがって、
電子機器２のさらなる小型軽量化が可能となり、特に薄
型化が要求される電子機器に用いて好適なものとなる。

【００４１】また、クリップバッテリ１は、電子機器２
を挟み込むクリップとしての機能を有することから、電
子機器２に対する着脱が容易となる。このため、このよ
うなクリップバッテリ１を用いた電子機器２では、バッ
テリの入れ替え等の手間がなくなり、クリップバッテリ
１の交換を容易なものとすることができる。

【００４２】また、このクリップ部材３の内部に収納さ
れたポリマーバッテリは、可撓性を有しており、形状の
自由度が高く、非常に薄くすることも可能である。この
ため、このような弾性変位可能なクリップ部材３とのコ
ンビネーションに最適であり、このポリマーバッテリ４
をクリップ部材３に収納した場合であっても、そのクリ
ップバッテリ１のクリップ及び電源としての機能を損な
うことがない。

【００４３】なお、クリップバッテリ１は、図７に示す
ように、その使用される電子機器の用途等に応して、容
量、サイズ等を任意に変更することが可能である。ま
た、クリップバッテリ１は、再充電されることにより、
主電源或いは補助電源として繰り返し使用することが可
能である。

【００４４】次に、このクリップバッテリ１を利用した
電子機器の具体例について説明する。

【００４５】この電子機器２は、図８及び図９に示すよ
うに、上述したクリップバッテリ１を装着することによ
り、小型軽量化が実現されたペンライト２０である。な
お、図９は、クリップバッテリ１と、このクリップバッ
テリ１が装着されるペンライトとの構成を示す平面図で
あり、図９は、クリップバッテリ１がペンライト２０に
装着された状態を示す平面図である。

【００４６】このペンライト２０は、ペンライト本体２
１と、このペンライト本体２１の先端部に設けられた発
光部２２と、クリップバッテリ１が装着されるソケット
部２３とを備えている。また、このペンライト本体２１
の内部には、発光部２２内に設けられた電球と、ソケッ
ト部２３内に設けられた電源端子とを接続するリード線
等が配設されている。このペンライト２０では、ソケッ
ト部２３にクリップバッテリ１が装着されると、このペ
ンライト２０とクリップバッテリ１とが電気的に接続さ
れて、発光部２３が点灯することになる。なお、ペンラ
イト本体２１に点灯／消灯を切り換えるためのスイッチ
を配設してもよい。

【００４７】ペンライト２０では、このようなクリップ
バッテリ１を採用することにより、ペンライト本体２１
内部に、バッテリを収納するための収納スペースや、バ
ッテリを保持するための保持部材等を配設する必要がな
くなり、より小型軽量化が実現できる。また、このペン
ライト２０では、バッテリの入れ替え等の手間がなくな
り、クリップバッテリ１の交換を容易なものとすること
ができる。

【００４８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るバッテリー装置によれば、電子機器を挟持することに
より当該電子機器に装着されることから、機器内部に設
けられたバッテリー装置を収納するための収納スペース
や、このバッテリー装置を保持するための保持部材等が
不要となる。したがって、電子機器のさらなる小型軽量
化が可能となり、特に薄型化された電子機器に用いて好
適なものとなる。

【００４９】また、バッテリー装置は、電子機器を挟み
込むクリップとしての機能を有することから、電子機器
に対する着脱が容易となる。このため、電子機器では、
バッテリー装置の入れ替え等の手間がなくなり、バッテ
リー装置の交換を容易なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態として示すクリップバッテ
リと、このクリップバッテリが装着される電子機器とを
示す斜視図である。

【図２】同クリップバッテリの構成を示す断面図であ
る。

【図３】同クリップバッテリを構成するクリップ部材を
示す側面図である。

【図４】同クリップバッテリの構成を示す平面図であ
る。

【図５】同クリップバッテリがソケット部に挿入される
状態を示す断面図である。

【図６】同クリップバッテリがソケット部に装着された
状態を示す断面図である。

【図７】同クリップバッテリの他の構成例を示す平面図
である。

【図８】同クリップバッテリと、このクリップバッテリ
が装着されるペンライトとの構成を示す平面図である。

【図９】同クリップバッテリがペンライトに装着された
状態を示す平面図である。

【符号の説明】

１クリップバッテリ、２電子機器、３クリップ部
材、４ポリマーバッテリ、５折曲部、６，７弾性
変位部、１０，１１鉤部、１２外部接続端子、１３
正極端子、１４負極端子、１５ソケット部、１６
係合片部、１７係合凹部、２０ペンライト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに近接離間する方向に弾性変位可能
な一対の弾性変位部が電子機器を挟持することにより当
該電子機器に装着されるクリップ部材と、上記クリップ部材の内部に収納されたポリマーバッテリ
とを備えることを特徴とするバッテリー装置。
【請求項２】上記一対の弾性変位部の少なくとも一方
には、上記電子機器と当接する位置に、当該電子機器と
電気的に接続される外部接続端子が設けられていること
を特徴とする請求項１記載のバッテリー装置。
【請求項３】上記一対の弾性変位部には、対向面に上
記電子機器に係合される係合部が突出形成されているこ
とを特徴とする請求項１記載のバッテリー装置。