JP2013048510A - Battery device and operation method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シート状の電極群と、これを密閉収納する外装体と、を含む薄型電池、を具備する電池デバイスおよびその操作方法に関する。 The present invention relates to a battery device including a thin battery including a sheet-like electrode group and an exterior body that hermetically stores the electrode group, and an operation method thereof.
近年、携帯電話機、音声録音再生装置、腕時計、動画および静止画撮影機、液晶ディスプレイ、電卓、ICカード、温度センサ、補聴器、および感圧ブザーのような小型の電子機器の電源として、薄型電池が用いられている。 In recent years, thin batteries have been used as power sources for small electronic devices such as mobile phones, audio recording / playback devices, watches, video and still image cameras, liquid crystal displays, calculators, IC cards, temperature sensors, hearing aids, and pressure-sensitive buzzers. It is used.
生体に接触した状態で作動するデバイス(生体貼付型装置)にも、薄型電池が用いられている。このようなデバイスとして、所定の電位を与えると、生体外皮を通して体内へ薬剤を供給するイオントフォレシス経皮投薬装置等が開発されている。また、体温、血圧、および脈拍のような生体情報を測定する測定回路と、測定された生体情報をチェックする監視部と、生体情報に関する電波信号を病院および消防のような施設へ送信する無線送信回路と、を備えたシート状の生体情報測定発信装置が開発されている。利用者の健康上の異変を示す生体情報が得られた場合、生体情報は自動的に病院等に伝達される。 Thin batteries are also used in devices that operate in contact with a living body (biological adhesive apparatus). As such a device, an iontophoresis transdermal drug delivery device or the like has been developed that supplies a drug into the body through a living skin when a predetermined potential is applied. Also, a measurement circuit that measures biological information such as body temperature, blood pressure, and pulse, a monitoring unit that checks the measured biological information, and radio transmission that transmits radio signals related to the biological information to facilities such as hospitals and fire fighters A sheet-like biological information measurement and transmission device including a circuit has been developed. When biometric information indicating a change in the health of the user is obtained, the biometric information is automatically transmitted to a hospital or the like.
上記の小型の電子機器およびデバイスの更なる小型化に伴い、薄型電池の更なる薄型化が求められている。このような要求に対して、外装体に、薄くかつ柔軟なラミネートフィルムを用いた薄型電池が検討されている(特許文献1)。ラミネートフィルムは、金属箔、およびその両面に形成された樹脂層からなる。このような薄型電池では、袋状のラミネートフィルムからなる外装体に、正極、負極、および正極と負極との間に配された電解質層を含むシート状の電極群が収納されている。一般に、電極群には一対のリードが接続され、それらの一部は、外部端子として、外装体の封止部より外部へ露出している。 With the further miniaturization of the above-described small electronic devices and devices, there is a demand for further thinning of thin batteries. In response to such a demand, a thin battery using a thin and flexible laminate film for an exterior body has been studied (Patent Document 1). The laminate film is composed of a metal foil and resin layers formed on both sides thereof. In such a thin battery, a sheet-like electrode group including a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte layer disposed between the positive electrode and the negative electrode is housed in an outer package made of a bag-like laminate film. In general, a pair of leads are connected to the electrode group, and a part of them is exposed to the outside as an external terminal from the sealing portion of the exterior body.
ラミネートフィルムからなる外装体の代わりに、樹脂のベースフィルムと可撓性無機材料層とからなる薄型電池用のパッケージを用いることも提案されている(特許文献2)。無機材料層に、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等を用いることで、比較的シール性に優れたパッケージを安価で提供することが可能である。 It has also been proposed to use a thin battery package made of a resin base film and a flexible inorganic material layer instead of an outer package made of a laminate film (Patent Document 2). By using silicon nitride, aluminum nitride, or the like for the inorganic material layer, it is possible to provide a package having relatively high sealing performance at low cost.
薄型電池は、柔軟性に富む反面、円筒型や角型の電池に比べると、外部からの衝撃に対する耐性が小さいため、外装体が破損する可能性に配慮する必要がある。例えば、使用後の電池に対する使用者の取り扱い方は乱雑となりやすい。また、薄型電池により駆動される電子機器が、イオントフォレシス経皮投薬装置のような生体貼付型装置である場合、当該電子機器は使用後に廃棄されることが一般的である。このような場合、薄型電池も電子機器と一緒に廃棄されることになる。 A thin battery is rich in flexibility. On the other hand, it is necessary to consider the possibility of damage to the exterior body because it is less resistant to external impacts than a cylindrical or square battery. For example, the user's handling of the used battery tends to be messy. Further, when an electronic device driven by a thin battery is a biological sticking device such as an iontophoresis transdermal administration device, the electronic device is generally discarded after use. In such a case, the thin battery is also discarded together with the electronic device.
使用後に乱雑に取り扱われ、あるいは廃棄された薄型電池には、通常の使用状態では想定されていない大きな外力が加えられる可能性がある。その際、電池に電力が残存していると、予想外の短絡電流が流れたり、電池が発熱したりする場合があり、安全性の面で不都合である。 There is a possibility that a large external force that is not assumed in a normal use state is applied to a thin battery that is handled randomly or discarded after use. At this time, if power remains in the battery, an unexpected short circuit current may flow or the battery may generate heat, which is inconvenient in terms of safety.
上記を鑑み、本発明の一局面は、第1電極、第2電極および前記第1電極と前記第2電極との間に介在する電解質層を具備するシート状の電極群と、前記電極群を密閉収納する外装体と、を含む薄型電池を具備し、前記第1電極と前記第2電極とが外部短絡した状態と、前記第1電極と前記第2電極とが外部短絡していない状態と、を切り替えるための強制放電作動スイッチを有する、電池デバイスに関する。 In view of the above, one aspect of the present invention provides a sheet-like electrode group including a first electrode, a second electrode, and an electrolyte layer interposed between the first electrode and the second electrode, and the electrode group. A state in which the first electrode and the second electrode are externally short-circuited, and the first electrode and the second electrode are not externally short-circuited. The battery device has a forced discharge operation switch for switching between.
本発明の他の一局面は、第1電極、第2電極および前記第1電極と前記第2電極との間に介在する電解質層を具備するシート状の電極群と、前記電極群を密閉収納する外装体と、を含む薄型電池を具備し、前記第1電極と前記第2電極とが外部短絡した状態と、前記第1電極と前記第2電極とが外部短絡していない状態と、を切り替えるための強制放電作動スイッチ、を有する電池デバイスの操作方法であって、前記電池の通常放電中は、前記第1電極と前記第2電極とが外部短絡していない状態を維持し、前記電池の通常放電後は、前記強制放電作動スイッチにより、前記第1電極と前記第2電極とが外部短絡していない状態から、前記第1電極と前記第2電極とが外部短絡した状態に切り替えて、前記電池を強制放電させる、操作方法に関する。 According to another aspect of the present invention, a sheet-like electrode group including a first electrode, a second electrode, and an electrolyte layer interposed between the first electrode and the second electrode, and the electrode group are hermetically stored. A state in which the first electrode and the second electrode are externally short-circuited, and the first electrode and the second electrode are not externally short-circuited. An operation method of a battery device having a forced discharge operation switch for switching, wherein the battery is maintained in a state in which the first electrode and the second electrode are not externally short-circuited during normal discharge of the battery. After the normal discharge, the forced discharge operation switch switches the state where the first electrode and the second electrode are not externally short-circuited to the state where the first electrode and the second electrode are externally short-circuited. , Forcibly discharging the battery, to the operation method To.
強制放電作動スイッチの操作により、電池内の第1電極と第2電極とが外部短絡していない状態から外部短絡した状態に切り替えことにより、使用後の電池に電力が残存している場合には、電池を強制放電させることができる。これにより、電池デバイスの安全性が向上する。 When power remains in the used battery by switching from the state where the first electrode and the second electrode in the battery are not externally short-circuited to the externally short-circuited state by operating the forced discharge operation switch The battery can be forcibly discharged. Thereby, the safety | security of a battery device improves.
本発明の電池デバイスは、第1電極、第2電極および第1電極と第2電極との間に介在する電解質層を具備するシート状の電極群と、電極群を密閉収納する外装体と、を含む薄型電池を具備する。また、本発明の電池デバイスは、第1電極と第2電極とが外部短絡した状態と、第1電極と第2電極とが外部短絡していない状態と、を切り替えるための強制放電作動スイッチを有する。 The battery device of the present invention includes a sheet-like electrode group comprising a first electrode, a second electrode, and an electrolyte layer interposed between the first electrode and the second electrode, an exterior body for hermetically storing the electrode group, Including a thin battery. Further, the battery device of the present invention includes a forced discharge operation switch for switching between a state where the first electrode and the second electrode are externally short-circuited and a state where the first electrode and the second electrode are not externally short-circuited. Have.
電池の通常放電中は、第1電極と第2電極とが外部短絡していない状態が維持される。一方、電池の通常放電後は、強制放電作動スイッチにより、第1電極と第2電極とが外部短絡していない状態から、第1電極と第2電極とが外部短絡した状態に切り替えることが可能である。第1電極と第2電極とが外部短絡した状態では、電池の強制放電が行われる。 During normal discharge of the battery, the state in which the first electrode and the second electrode are not short-circuited externally is maintained. On the other hand, after the battery is normally discharged, it is possible to switch from the state where the first electrode and the second electrode are not externally short-circuited to the state where the first electrode and the second electrode are externally short-circuited by a forced discharge operation switch. It is. In a state where the first electrode and the second electrode are externally short-circuited, the battery is forcibly discharged.
すなわち、電池の通常放電後は、強制放電作動スイッチにより、第1電極と第2電極との接続が開状態から閉状態に切り替えられる。ここで、開状態とは、第1電極と第2電極との間に外部短絡回路が形成されていない状態である。閉状態とは、第1電極と第2電極との間に外部短絡回路が形成されている状態である。また、通常放電とは、電子機器にその駆動に必要な電力を供給している状態である。 That is, after the battery is normally discharged, the connection between the first electrode and the second electrode is switched from the open state to the closed state by the forced discharge operation switch. Here, the open state is a state in which an external short circuit is not formed between the first electrode and the second electrode. The closed state is a state in which an external short circuit is formed between the first electrode and the second electrode. The normal discharge is a state where electric power necessary for driving the electronic device is supplied.
本発明の好ましい態様では、強制放電作動スイッチは、第1電極と電気的に接続された短絡形成用の第1SW端子と、第2電極と電気的に接続された短絡形成用の第2SW端子と、を具備する。この場合、第1SW端子と第2SW端子とが電気的に非接続の状態から接続された状態に切り替えられることにより、第1電極と第2電極とが外部短絡して、電池の強制放電が開始される。 In a preferred aspect of the present invention, the forced discharge operation switch includes a first SW terminal for forming a short circuit electrically connected to the first electrode, and a second SW terminal for forming a short circuit electrically connected to the second electrode. Are provided. In this case, when the first SW terminal and the second SW terminal are switched from the electrically non-connected state to the connected state, the first electrode and the second electrode are externally short-circuited, and the battery is forcibly discharged. Is done.
本発明の電池デバイスは、薄型電池からの電力供給により駆動される電子機器を具備してもよい。この場合、薄型電池と電子機器とが、一体となってシート化されている形態が好ましい。このような電子機器として、例えば、生体情報測定装置およびイオントフォレシス経皮投薬装置のような生体貼付型装置が挙げられる。薄型電池と電子機器とが一体化されたシート状の物品を、以下、電池−電子機器接合体とも称する。シート状の電池−電子機器接合体は、それ自体も柔軟性を有するように構成される。 The battery device of the present invention may include an electronic device driven by power supply from a thin battery. In this case, it is preferable that the thin battery and the electronic device are integrated into a sheet. Examples of such an electronic device include a biological sticking type device such as a biological information measuring device and an iontophoresis transdermal dosage device. Hereinafter, a sheet-like article in which a thin battery and an electronic device are integrated is also referred to as a battery-electronic device assembly. The sheet-like battery-electronic device assembly itself is configured to have flexibility.
生体貼付型装置は、ウェアラブル携帯端末とも称され、生体に密着した状態で使用されるために、長時間肌に密着させていても不快を感じない程度の可撓性が要求される。従って、生体貼付型装置の駆動用電源にも優れた可撓性が要求される。薄型電池は、このような装置の電源として有用である。また、生体貼付型装置は、使用後に廃棄する使い捨てタイプのものが便利である。したがって、強制放電作動スイッチを有する電池デバイスの用途としても生体貼付型装置は適している。 The bio-applied device is also referred to as a wearable portable terminal, and is used in a state of being in close contact with a living body, and therefore is required to have a degree of flexibility that does not cause discomfort even if it is in close contact with the skin for a long time. Therefore, excellent flexibility is also required for the power source for driving the bio-applied device. Thin batteries are useful as power sources for such devices. Moreover, the living body sticking type | mold apparatus is convenient for the disposable type discarded after use. Therefore, the bio-applied device is also suitable for use as a battery device having a forced discharge operation switch.
生体情報測定装置は、医療分野において、医師等が患者等の生体情報を監視することを目的として開発されている。生体情報測定装置は、生体の肌に接触した状態で、血圧、体温、脈拍等の生体情報を常時測定する。測定された情報は監視者の元に無線送信される。 The biological information measuring device is developed in the medical field for the purpose of a doctor or the like monitoring biological information of a patient or the like. The biological information measuring device constantly measures biological information such as blood pressure, body temperature, and pulse while in contact with the skin of the living body. The measured information is wirelessly transmitted to the monitor.
イオントフォレシス経皮投薬装置は、所定の電位を与えると、生体外皮を通して体内へ薬剤を供給する装置である。イオントフォレシス経皮投薬装置は、生体に対向させる一対の電極を有する。そこで、電子機器がイオントフォレシス経皮投薬装置である場合、一対の電極の一方を、第1SW端子と一体に形成し、一対の電極の他方を、第2SW端子と一体に形成してもよい。電子機器の使用後も電子機器の電源をON状態で維持することにより、生体に対向させる一対の電極は、それぞれ電源である薄型電池の第1電極および第2電極と接続されたままの状態となっているからである。この場合、電子機器の一対の電極を短絡させると、電池の第1電極と第2電極も短絡する。 An iontophoretic transdermal drug delivery device is a device that supplies a drug into the body through the outer skin when a predetermined potential is applied. The iontophoresis transdermal administration device has a pair of electrodes facing a living body. Therefore, when the electronic device is an iontophoresis transdermal administration device, one of the pair of electrodes may be formed integrally with the first SW terminal, and the other of the pair of electrodes may be formed integrally with the second SW terminal. . By maintaining the power supply of the electronic device in the ON state even after the electronic device is used, the pair of electrodes facing the living body are respectively connected to the first electrode and the second electrode of the thin battery as the power supply. Because it is. In this case, when the pair of electrodes of the electronic device is short-circuited, the first electrode and the second electrode of the battery are also short-circuited.
図1は、生体情報測定装置を具備する電池−電子機器接合体(電池デバイス)の一例を斜視図で示す。図2は、同デバイスを変形させた場合の外観の一例を示している。
生体情報測定装置40は、その構成素子を保持するシート状の保持部材41を具備する。保持部材41は、柔軟性を有する材料で構成され、その内部から表面までの領域に、温度センサ43、感圧素子45、記憶部46、情報送信部47、ボタンスイッチSW1および制御部48が埋め込まれている。薄型電池21は、保持部材41の内部に設けられた平坦な空間に収容されている。つまり、電池21と生体情報測定装置40は、一体となってシート化されており、電池−電子機器接合体42を構成している。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a battery-electronic device assembly (battery device) including a biological information measuring device. FIG. 2 shows an example of the appearance when the device is deformed.
The biological
保持部材41には、例えば絶縁性の樹脂材料を用いることができる。電池−電子機器接合体の一方の主面に、例えば粘着力を有する粘着剤49を塗布することで、生体情報測定装置40をユーザの手首、足首、首等に巻き付けることが可能となる。
For example, an insulating resin material can be used for the holding
温度センサ43は、例えばサーミスタや熱電対等の感熱素子を用いて構成されており、ユーザの体温を示す信号を制御部48へ出力する。感圧素子45は、ユーザの血圧や脈拍を示す信号を制御部48へ出力する。出力された信号に応じた情報を記憶する記憶部46には、例えば不揮発性メモリを用いることができる。情報送信部47は、制御部48からの信号に応じて必要な情報を電波に変換して放射する。スイッチSW1は、生体情報測定装置40のオンとオフとを切り替える際に使用される。温度センサ43、感圧素子45、記憶部46、情報送信部47、スイッチSW1および制御部48は、例えばフレキシブル基板などに取り付けられ、基板表面に形成された配線パターンにより電気的に接続されている。
The
制御部48は、所定の演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)と、装置の制御プログラムが記憶されたROM(Read Only Memory)と、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)と、これらの周辺回路等とを備えており、ROMに記憶された制御プログラムを実行することにより、生体情報測定装置40の各部の動作を制御する。
The
図3は、イオントフォレシス経皮投薬装置の一例を概念的に示す上面図であり、図4Aは、同装置の概略断面図である。図4Aは、図3のIV−IV線断面図に相当する。図4Bは、同装置に薄型電池101を一体化させた電池デバイスの一例の図4Aに対応する断面図である。
イオントフォレシス経皮投薬装置40Aは、その構成素子を保持するシート状の保持部材111を具備する。保持部材111は、柔軟性を有する材料で構成される。保持部材111の内部には、薄型電池からの電力を制御する半導体素子112と、一対の平坦な電極113、114と、これら一対の電極113、114とそれぞれ対面する一対のリザーバ113a、114aとが埋設されている。リザーバ113a、114aは、いずれも通電可能なゲル状の材料で構成されている。リザーバ113a、114aのいずれか一方には、イオン性薬剤が封入されている。半導体素子112は、例えば定電流ダイオードのような整流作用を有する素子であり、そのアノードは電池101の負極端子と接続され、カソードは電極113、114の一方と接続されている。リザーバ113a、114aは、人体等の生体の皮膚に直接貼付される。電極113、114の他方は電池101の正極端子と接続される。
FIG. 3 is a top view conceptually showing an example of an iontophoretic transdermal administration device, and FIG. 4A is a schematic sectional view of the device. 4A corresponds to a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 4B is a cross-sectional view corresponding to FIG. 4A of an example of a battery device in which the
The iontophoresis
一対の電極間に電圧を印加すると、リザーバ113a、114aのいずれかに封入されたイオン性薬剤は、電極間の電界により加速されて、皮下組織に浸透する。皮膚からの薬剤の浸透性は、半導体素子112によりコントロールされる。
When a voltage is applied between the pair of electrodes, the ionic drug sealed in either of the
本発明の好ましい態様では、電池デバイスを折り曲げることにより、第1SW端子と第2SW端子とが接続可能となるように、電池デバイスに第1SW端子と第2SW端子とが設けられている。このような構造であれば、使用後の電池デバイスを折り曲げ位置で折り曲げる簡単な動作だけで、電池の強制放電を開始させることができる。電池デバイスの折り曲げ位置には、あらかじめ折り目やミシン目を設けておくことができる。 In a preferred aspect of the present invention, the battery device is provided with the first SW terminal and the second SW terminal so that the first SW terminal and the second SW terminal can be connected by bending the battery device. With such a structure, forced discharge of the battery can be started only by a simple operation of bending the used battery device at the bending position. A crease or a perforation can be provided in advance at the folding position of the battery device.
電池デバイスを折り曲げることにより第1SW端子と第2SW端子とが接続可能となる場合、折り曲げられた状態(第1SW端子と第2SW端子とが接続された状態)で、電池デバイスの折り曲げを固定することが好ましい。これにより、少なくとも一定期間は強制放電が維持されるので、強制放電が短期間でストップすることを防止できる。電池デバイスを折り曲げられた状態で固定する手段は、特に限定されないが、粘着剤、マジックテープ(登録商標)、様々な係合部材などを用いることができる。 When the first SW terminal and the second SW terminal can be connected by bending the battery device, the bending of the battery device is fixed in the bent state (the first SW terminal and the second SW terminal are connected). Is preferred. Thereby, since the forced discharge is maintained at least for a certain period, the forced discharge can be prevented from stopping in a short period. The means for fixing the battery device in a folded state is not particularly limited, and an adhesive, Velcro (registered trademark), various engaging members, and the like can be used.
第1電極と第2電極が外部短絡すると、第1電極と第2電極との間に比較的大きな電流が流れ続ける。その際、あまりに大きな電流が流れないように、必要に応じて、形成される外部短絡回路に抵抗を設けることが望ましい。第1電極と第2電極とが外部短絡したときに形成される外部短絡回路は、例えば、第1電極および第2電極に対して直列に接続された1kΩ以上、好ましくは1kΩ〜1000kΩの抵抗を備えることが好ましい。 When the first electrode and the second electrode are externally short-circuited, a relatively large current continues to flow between the first electrode and the second electrode. At that time, it is desirable to provide a resistor in the formed external short circuit as necessary so that a too large current does not flow. The external short circuit formed when the first electrode and the second electrode are externally short-circuited has, for example, a resistance of 1 kΩ or more, preferably 1 kΩ to 1000 kΩ connected in series to the first electrode and the second electrode. It is preferable to provide.
薄型電池の厚さは、特に限定されないが、柔軟性を考慮すると、1mm以下、さらには0.7mm以下であることが好ましい。シート状の電池−電子機器接合体(電池デバイス)の厚さは、薄型電池よりも多少厚くなる場合もあるが、同様の観点から、1mm以下であることが好ましい。ただし、薄型電池および電池−電子機器接合体の厚さは、いずれも5mm程度以下であれば、比較的良好な柔軟性が得られる場合もある。なお、これらの厚さを50μm未満にすることは技術的に困難であるから、厚さの下限は50μmである。 The thickness of the thin battery is not particularly limited, but considering flexibility, it is preferably 1 mm or less, and more preferably 0.7 mm or less. The thickness of the sheet-like battery-electronic device assembly (battery device) may be slightly thicker than that of the thin battery, but is preferably 1 mm or less from the same viewpoint. However, if the thickness of each of the thin battery and the battery-electronic device assembly is about 5 mm or less, relatively good flexibility may be obtained. In addition, since it is technically difficult to make these thickness less than 50 micrometers, the minimum of thickness is 50 micrometers.
薄型電池は、柔軟性に富むことが望ましい。電池の柔軟性には、電極群や外装体の弾性率が影響している。なかでも厚さ1mm以下の電池の場合、電池の柔軟性には外装体の弾性率が大きく影響する。柔軟性の観点からは、外装体の弾性率は小さいほど好ましい。しかし、外装体としての機能を維持するためには、ある程度の強度が必要である。柔軟性と強度とを両立させる観点から、外装体の引張弾性率は、例えば10〜700MPaであることが好ましい。 It is desirable that the thin battery is rich in flexibility. The flexibility of the battery is influenced by the elastic modulus of the electrode group and the outer package. In particular, in the case of a battery having a thickness of 1 mm or less, the elasticity of the exterior body greatly affects the flexibility of the battery. From the viewpoint of flexibility, the smaller the elastic modulus of the outer package is, the better. However, in order to maintain the function as an exterior body, a certain amount of strength is required. From the viewpoint of achieving both flexibility and strength, the tensile modulus of the outer package is preferably, for example, 10 to 700 MPa.
電池の電極群は、外気(特に水蒸気)に触れると劣化する場合がある。そこで、電極群を密閉収納する外装体は、水蒸気に対するバリア性を具備することが望ましい。そのようなシート状材料として、例えば、水蒸気バリア層およびその両面に形成された樹脂層を含むラミネートフィルムが知られている。バリア層を有する外装体を用いることにより、電池に対する外気の影響(水蒸気が電池の発電要素に与える影響)を、効果的に低減することができる。バリア層の厚さは、外装体の柔軟性を確保する観点から、35μm以下であることが好ましい。 The battery electrode group may deteriorate when exposed to outside air (particularly water vapor). Therefore, it is desirable that the exterior body for hermetically storing the electrode group has a barrier property against water vapor. As such a sheet-like material, for example, a laminate film including a water vapor barrier layer and resin layers formed on both sides thereof is known. By using an exterior body having a barrier layer, the influence of outside air on the battery (the influence of water vapor on the power generation element of the battery) can be effectively reduced. The thickness of the barrier layer is preferably 35 μm or less from the viewpoint of ensuring the flexibility of the exterior body.
電極群の構造は、特に限定されないが、シート化するのに適した電極が用いられる。例えば、電極群において、第1電極は、第1集電体シートおよびその表面に付着した第1活物質層を含み、第2電極は、第2集電体シートおよびその表面に付着した第2活物質層を含み、電解質層は、非水電解質を含み、かつ第1活物質層と第2活物質層との間に介在している。 The structure of the electrode group is not particularly limited, but an electrode suitable for forming a sheet is used. For example, in the electrode group, the first electrode includes a first current collector sheet and a first active material layer attached to the surface thereof, and the second electrode includes a second current collector sheet and a second current material attached to the surface thereof. The active material layer is included, the electrolyte layer includes a non-aqueous electrolyte, and is interposed between the first active material layer and the second active material layer.
好ましい一形態において、電極群は、第1集電体シートおよびその一方の表面に付着した第1活物質層を含む第1電極、第2集電体シートおよびその一方の表面に付着した第2活物質層を含む第2電極、ならびに第1活物質層と第2活物質層との間に介在する電解質層を含む。そして、第1集電体シートの他方の表面および第2集電体シートの他方の表面は、それぞれ外装体の内面と接している。 In a preferred embodiment, the electrode group includes a first electrode including a first current collector sheet and a first active material layer attached to one surface thereof, a second current collector sheet and a second electrode attached to one surface thereof. A second electrode including an active material layer; and an electrolyte layer interposed between the first active material layer and the second active material layer. The other surface of the first current collector sheet and the other surface of the second current collector sheet are in contact with the inner surface of the exterior body, respectively.
このような電極群は、基本的に、1枚の第1電極と、1枚の第2電極とを、貼り合わせた構造、すなわち、第1電極と電解質層と第2電極からなる三層構造(あるいは、第1集電体シートと第1活物質層と電解質層と第2活物質層と第2集電体シートからなる五層構造)を有する。ただし、本発明は、両端の第1電極と第2電極の間に、さらに、少なくとも1つの第1電極および少なくとも1つの第2電極を含む電極群を具備する薄型電池を排除するものではない。 Such an electrode group basically has a structure in which one first electrode and one second electrode are bonded together, that is, a three-layer structure including a first electrode, an electrolyte layer, and a second electrode. (Or, a five-layer structure comprising a first current collector sheet, a first active material layer, an electrolyte layer, a second active material layer, and a second current collector sheet). However, the present invention does not exclude a thin battery including an electrode group including at least one first electrode and at least one second electrode between the first electrode and the second electrode at both ends.
好ましい他の一形態において、電極群は、第1集電体シートおよびその一方の表面に付着した第1活物質層を含む、一対の第1電極、第2集電体シートおよびその両面に付着した第2活物質層を含む第2電極、ならびに第1活物質層と第2活物質層との間に介在する電解質層を含む。そして、一対の第1集電体シートの他方の表面は、それぞれ外装体の内面と接している。 In another preferred embodiment, the electrode group is attached to the pair of first electrode, the second current collector sheet, and both surfaces thereof, including the first current collector sheet and the first active material layer attached to one surface thereof. A second electrode including the second active material layer, and an electrolyte layer interposed between the first active material layer and the second active material layer. And the other surface of a pair of 1st electrical power collector sheet | seat is in contact with the inner surface of an exterior body, respectively.
このような電極群は、基本的に、1枚の第2電極を、一対の第1電極で挟んだ構造、すなわち、最外層の一対の第1電極と、内層の第2電極と、第1電極と第2電極との間に介在する2層の電解質層からなる五層構造を有する。ただし、本発明は、さらに、少なくとも1つの追加の第1電極および少なくとも1つの追加の第2電極を含む五層を超える構造の電極群を具備する薄型電池を排除するものではない。また、場合によっては、1つの第1電極および1つの第2電極を重ねて偏平形状に捲回してなる電極群を具備する薄型電池を排除するものでもない。 Such an electrode group basically has a structure in which one second electrode is sandwiched between a pair of first electrodes, that is, a pair of first electrodes on the outermost layer, a second electrode on the inner layer, and a first electrode It has a five-layer structure composed of two electrolyte layers interposed between the electrode and the second electrode. However, the present invention does not exclude a thin battery including an electrode group having a structure exceeding five layers including at least one additional first electrode and at least one additional second electrode. Further, in some cases, it does not exclude a thin battery having an electrode group in which one first electrode and one second electrode are overlapped and wound into a flat shape.
次に、本発明の一実施形態に係る電池デバイスについて説明する。
電池デバイスを使用後に廃棄する際、電池に電力が残存している場合には、廃棄前または廃棄後の短い期間内に、電池を強制放電させておくことが望ましい。そこで、電池デバイスには、その使用後に、第1電極と第2電極とが外部短絡していない状態から外部短絡した状態に切り替えるための強制放電作動スイッチが設けられている。
Next, a battery device according to an embodiment of the present invention will be described.
When the battery device is discarded after use, if power remains in the battery, it is desirable to forcibly discharge the battery within a short period before or after disposal. Therefore, the battery device is provided with a forced discharge operation switch for switching from a state in which the first electrode and the second electrode are not externally short-circuited to a state in which the battery is externally short-circuited after use.
図5に示すように、電池デバイス(電池−電子機器接合体)100は、通常、電池101と、電子機器(負荷)102と、これらを直列に接続する各経路とを具備する回路(第1回路)110を具備する。第1回路110は、第1スイッチ103により開状態から閉状態に変換される。負荷102が、図1、2で示される生体情報測定装置である場合、スイッチSW1が第1スイッチ103に該当する。
As shown in FIG. 5, the battery device (battery-electronic device assembly) 100 usually includes a
図6は、負荷102がイオントフォレシス経皮投薬装置である場合の第1回路の回路図の一例である。第1スイッチ103を開状態から閉状態にすることで、電池101と投薬装置の定電流回路112と、投薬装置の一対の電極113、114とが直列接続される。一対の電極113、114の間の抵抗Rは、生体の皮膚に貼付されたゲル状の材料からなるリザーバ間の抵抗を示している。
FIG. 6 is an example of a circuit diagram of the first circuit when the
図5の場合、第1回路110の他に、電池の第1電極と、第2電極と、抵抗105と、これらを直列に接続する各経路とを具備する第2回路120を具備する。第2回路120は、強制放電作動スイッチ(第2スイッチ)104により開状態から閉状態に変換される。強制放電作動スイッチ104が第1電極と第1経路を介して接続された第1SW端子と、第2電極と第2経路を介して接続された第2SW端子とを具備する場合、第1SW端子と第2SW端子とを接続することで、外部短絡回路が形成される。
In the case of FIG. 5, in addition to the
電池デバイスの使用を終えた者が、強制放電作動スイッチを開状態から閉状態に変換(第1SW端子と第2SW端子とを接続)することにより、電池101の正極と負極とが抵抗105だけを介して外部短絡する。これにより、比較的大きな電流が、第2回路120を流れ続け、短期間のうちに電池は完全放電状態に至ることとなる。抵抗105は、第2回路にあまり大きな電流が流れないように、必要に応じて、電池101と直列に接続される。ただし、第2回路に大きな電流が流れる心配がない場合、例えば、第2スイッチの接触状態や正極と負極とを接続させる経路に起因して十分な抵抗が既に存在する場合には、さらに抵抗105を接続する必要はない。
A person who has finished using the battery device converts the forced discharge operation switch from the open state to the closed state (connects the first SW terminal and the second SW terminal), so that the positive electrode and the negative electrode of the
電池デバイスは、柔軟性に優れているため、容易に、物理的に変形させることができる。従って、強制放電作動スイッチ104は、電池デバイスに物理的な変形を加えることで、開状態から閉状態に変換するものであってもよい。この場合、物理的な変形を加える前には互いに離間されていた第1SW端子と第2SW端子とが、変形後の状態では互いに接触した状態となる。
Since the battery device is excellent in flexibility, it can be easily physically deformed. Therefore, the forced
次に、強制放電作動スイッチ(第2スイッチ)の具体的な構成について図7を参照して説明する。
図7(a)の電池デバイス42Bは、矩形の形状を有し、長手方向に沿う一方の辺の両端付近に、電池21の第1電極と第1経路を介して接続された第1SW端子104xと、電池21の第2電極と第2経路を介して接続された第2SW端子104yとを具備する。電池デバイス42Bは、例えば、薄型電池21と一体化されたイオントフォレシス経皮投薬装置40Aである。
Next, a specific configuration of the forced discharge operation switch (second switch) will be described with reference to FIG.
The
第1SW端子104xと第2SW端子104yは、所定の折り曲げ位置(破線X)で電池デバイス42Bを折り曲げた場合に、互いに対向するように配置されている。折り曲げ位置には、破線Xに沿って、あらかじめ折り目やミシン目を設けておくことができる。電池デバイス42Bは、薄いシート状であるため、その使用を終えた者が容易に折り曲げ可能である。つまり、図7(b)、(c)に示すように、電池デバイス42Bを折り曲げる動作により、第1SW端子104xと第2SW端子104yとが接触し、電池21を含む外部短絡回路が形成される。
The
折り曲げられた電池デバイス42Bは、図7(c)のように、第1SW端子104xと第2SW端子104yとが接触した状態を、少なくとも暫くの間は維持することが望ましい。したがって、電池デバイス42Bは、第1SW端子104xと第2SW端子104yとを接触させた状態で固定し得る固定手段を具備することが好ましい。このような要請に対しては、例えば、第1SW端子104xおよび第2SW端子104yが露出する側の電池デバイス42Bの面に、粘着剤、マジックテープ(登録商標)、様々な係合部材などを付与することが望ましい。粘着剤は、生体に電池デバイス42Bを貼付するためにも利用することができる。あるいは、第1SW端子104xおよび第2SW端子104yの一方を凹状に、他方を凸状に形成し、両者が互いに係合するように構成してもよい。
As shown in FIG. 7C, the folded
第1SW端子および第2SW端子の形態は、特に限定されない。例えば、第1SW端子と第2SW端子との確実な接触を確保するために、第1SW端子と第2SW端子の面積をより大きくしてもよい。また、イオントフォレシス経皮投薬装置の場合は、リザーバ113a、113bがそれぞれ第1SW端子、第2SW端子となっても構わない。また、電池デバイスに限らず、電池自体に強制放電作動スイッチを構成する第1SW端子および第2SW端子を形成してもよい。
The form of the first SW terminal and the second SW terminal is not particularly limited. For example, the area of the first SW terminal and the second SW terminal may be increased in order to ensure reliable contact between the first SW terminal and the second SW terminal. In the case of an iontophoretic transdermal administration device, the
図8に示す薄型電池21Bでは、強制放電作動スイッチを電池自体に設けてある。負極リード3Aと正極リード6Aが、矩形の電池の互いに対向する二辺から外部に導出されている。リード3A、6Aは、外部に露出する部分以外に、シール材料10A、10Bで覆われた内部リード部3a、6aを有する。内部リード部3a、6aは、強制放電作動スイッチを構成する外部に露出した第1SW端子23および第2SW端子24とそれぞれ接続されている。第1SW端子23および第2SW端子24の面積は、いずれも電池の輪郭で囲まれた面積の1〜20%である。電池21Bを破線Yで折り曲げて二つ折りにすると、第1SW端子23と第2SW端子24とが、ほぼ確実に接触する。また、電池21Bの第1SW端子23と第2SW端子24とが露出する面には、その端子面を除いて、ほぼ全面にわたって粘着剤25が付与されており、粘着剤25により第1SW端子23と第2SW端子24とが接触した状態が維持される。
In the
リード3A、6Aは、電池の外部端子として利用されるが、これらは内部リード部3a、6a(第1SW端子23、第2SW端子24)と互いに互換性がある。つまり、リード3A、6Aを適宜整形して強制放電作動スイッチのSW端子として利用するとともに、第1SW端子23、第2SW端子24を電池の外部端子(電子機器に接続する電力供給用の端子)として利用してもよい。
The leads 3A and 6A are used as external terminals of the battery, and these are compatible with the
電池デバイスの折り曲げ位置には、折り目やミシン目を設けることもできるが、折り曲げ位置を電池デバイスの他の部分よりも柔軟性が高くなるように設計してもよい。例えば、折り曲げ位置の引張弾性率を、他の部分よりも小さくなるように設計してもよい。あるいは、折り曲げ位置の幅を、他の部分より狭くしてもよい。 Although the fold or perforation may be provided at the folding position of the battery device, the folding position may be designed to be more flexible than other parts of the battery device. For example, you may design so that the tensile elasticity modulus of a bending position may become smaller than another part. Or you may make the width | variety of a bending position narrower than another part.
強制放電作動スイッチは、電池デバイスの折り曲げに伴って開状態から閉状態に変換されるものである必要はない。例えば、押しボタン式のスイッチでもよい。また、強制放電作動スイッチは、電池デバイスの物理的変形に伴って作動するものでなくてもよい。例えば、電池デバイスが生体に貼付された状態から剥がされたときに、自動的に使用終了を検知し、強制放電作動スイッチが作動するように、制御回路で制御してもよい。このような制御回路は、電子機器に組み込めばよい。 The forced discharge operation switch does not need to be converted from an open state to a closed state when the battery device is bent. For example, a push button type switch may be used. Moreover, the forced discharge operation switch may not operate according to the physical deformation of the battery device. For example, when the battery device is peeled off from the state where it is attached to the living body, the use end may be automatically detected, and the forced discharge operation switch may be controlled to be controlled by the control circuit. Such a control circuit may be incorporated in an electronic device.
図9に押しボタン式スイッチの一例を示す。図9において、第1SW端子23Aは環状の絞り部(小径部)27を有する円筒形状であり、第1SW端子23Aと対向配置された第2SW端子24Aは平坦形状である。図9(a)に示すように、第2SW端子24Aの周縁部には、第1SW端子23Aと第2SW端子24Aとを離間させるとともに、第1SW端子23Aの絞り部27と係合させる鍔部28を有する絶縁性スペーサ26が取り付けられている。電池デバイスの使用前および使用中は、第1SW端子23Aと第2SW端子24Aとが離間した状態((a)の状態)であり、その使用後に第1SW端子23Aを第2SW端子24Aに向かって押し込むと、図9(b)に示すように、鍔部28が絞り部27に係合するとともに、第1SW端子23Aと第2SW端子24Aとが接触した状態で固定される。なお、第1SW端子23Aは、例えば、電池の第1電極と接続されて外部に導出されるリード片3bの一部と接続する。同様に、第2SW端子24Aは、電池の第2電極と接続されて外部に導出されるリード片6bの一部と接続する。
FIG. 9 shows an example of a push button switch. In FIG. 9, the
なお、電池を強制放電させる手段は、図5に示すような、第2回路に限られない。シート化された電子機器が、その主要平坦面の対称な位置に、電池の正極および負極と接続された一対の電極を有する場合には、その一対の電極を折り曲げなどの物理的変形により接触させる構成としてもよい。例えば、電子機器がイオントフォレシス経皮投薬装置である場合、一対の電極の一方を、第1SW端子と一体に形成し、一対の電極の他方を、第2SW端子と一体に形成してもよい。 The means for forcibly discharging the battery is not limited to the second circuit as shown in FIG. When the sheeted electronic device has a pair of electrodes connected to the positive electrode and the negative electrode of the battery at symmetrical positions on the main flat surface, the pair of electrodes are brought into contact by physical deformation such as bending. It is good also as a structure. For example, when the electronic device is an iontophoresis transdermal administration device, one of the pair of electrodes may be formed integrally with the first SW terminal, and the other of the pair of electrodes may be formed integrally with the second SW terminal. .
次に、本発明の一実施形態に係る薄型電池について、図10、11を参照しながら説明する。
図10は、薄型電池21の概略断面図である。図11は、電池21の上面図である。図10は、図11のX−X線断面図に相当する。電池21は、電極群13と、電極群13を収納する外装体8とを備える。電極群13は、負極11、正極12、および負極11と正極12との間に介在する電解質層7を具備する。負極11は、負極集電体シート1および負極集電体シート1の一方の表面に付着した負極活物質層2を有する。正極12は、正極集電体シート4および正極集電体シート4の一方の表面に付着した正極活物質層5を有する。負極11および正極12は、電解質層7を介して、正極活物質層5と負極活物質層2とが向かい合うように配置されている。負極集電体シート1には負極リード3が接続され、正極集電体シート4には正極リード6が接続されている。負極リード3および正極リード6の一部は、外装体8から外部へ露出しており、その露出部は負極外部端子および正極外部端子として機能する。
Next, a thin battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the
外装体8は、例えば、バリア層およびその両面にそれぞれ形成された樹脂層を具備するラミネートフィルムで形成されている。ラミネートフィルムを外装体に形成する方法は特に限定されない。例えば、ラミネートフィルムが、電極群13を平面に沿って2つ並べたときの矩形の面積よりも大きな面積を有する場合、このラミネートフィルムをセンターラインで折り返し、センターラインで繋がれた対向する2辺の周縁部を接着することにより、袋状の外装体が得られる。一方、ラミネートフィルムをセンターラインで折り返し、ラミネートフィルムの両端同士を重ね合わせた後、端部同士を溶着すれば、筒状の外装体が得られる。
The
負極集電体シート1には、金属フィルム、金属箔などが用いられる。負極集電体シート1は、負極活物質と合金を形成せず、電子伝導性に優れていることが好ましい。よって、負極集電体シート1は、銅、ニッケル、チタンおよびこれらの合金ならびにステンレス鋼からなる群より選ばれる少なくとも1種の箔であることが好ましい。負極集電体シート1の厚みは、例えば5〜30μmであることが好ましい。負極集電体シート1の厚みを5μm以上とすることで、負極集電体シート1は優れた強度を維持することができる。負極集電体シート1の厚みを30μm以下とすることで、負極集電体シート1に、より高い柔軟性を付与することができ、屈曲時に負極集電体シート1に大きなストレスが発生しにくくなる。
A metal film, a metal foil, or the like is used for the negative electrode
負極活物質層2は、負極活物質、結着剤および必要に応じて導電剤を含む合剤層でもよく、蒸着のような気相法で形成される堆積膜でもよく、金属シートでもよい。合剤層に含ませる負極活物質としては、炭素材料(例えば黒鉛)、ケイ素合金、ケイ素酸化物などが挙げられる。堆積膜としては、ケイ素合金膜、ケイ素酸化物膜などが挙げられる。金属シートとしては、シート状のリチウム金属またはリチウム合金を用いることができる。負極活物質層の厚みは、例えば1〜300μmであることが好ましい。 The negative electrode active material layer 2 may be a mixture layer containing a negative electrode active material, a binder and, if necessary, a conductive agent, a deposited film formed by a vapor phase method such as vapor deposition, or a metal sheet. Examples of the negative electrode active material included in the mixture layer include carbon materials (for example, graphite), silicon alloys, and silicon oxides. Examples of the deposited film include a silicon alloy film and a silicon oxide film. As the metal sheet, a sheet-like lithium metal or lithium alloy can be used. The thickness of the negative electrode active material layer is preferably 1 to 300 μm, for example.
なお、上記の強制放電スイッチは、負極活物質層2が、金属リチウムまたはリチウム合金を含む場合には、安全性の向上の観点から、電池または電池デバイスに組み込むことが特に望ましい。負極集電体シート1との密着力を高める観点から、シート状のリチウム金属またはリチウム合金の厚みは、10〜100μmであることが好ましい。厚みを100μm以下とすることで、負極活物質層2が優れた柔軟性を維持することができ、電池の屈曲時に負極集電体シート1からの負極活物質層2の剥離が高度に抑制される。負極活物質層2の厚みを10μm以上とすることで、エネルギー密度の高い電池を得やすくなる。ここで、負極活物質層2の厚みは、未放電状態時または充電状態の厚みである。
In addition, when the negative electrode active material layer 2 contains metallic lithium or a lithium alloy, it is particularly desirable to incorporate the forced discharge switch into a battery or a battery device from the viewpoint of improving safety. From the viewpoint of increasing the adhesion with the negative electrode
リチウム合金としては、例えば、Li−Si合金、Li−Sn合金、Li−Al合金、Li−Ga合金、Li−Mg合金、またはLi−In合金が用いられる。負極容量を確保する観点から、リチウム合金中において、Li以外の元素が存在する割合は、0.1〜10重量%が好ましい。負極集電体シート1にリチウム金属またはリチウム合金を圧着させて、負極集電体シート1とリチウム金属またはリチウム合金とを密着させることにより、負極11が得られる。
As the lithium alloy, for example, a Li—Si alloy, a Li—Sn alloy, a Li—Al alloy, a Li—Ga alloy, a Li—Mg alloy, or a Li—In alloy is used. From the viewpoint of securing the negative electrode capacity, the proportion of elements other than Li in the lithium alloy is preferably 0.1 to 10% by weight. The negative electrode
正極集電体シート4には、金属フィルム、金属箔、金属繊維の不織布のような金属材料が用いられる。正極集電体シートは、例えば、銀、ニッケル、パラジウム、金、白金、アルミニウムおよびこれらの合金ならびにステンレス鋼からなる群より選ばれる少なくとも1種の箔であることが好ましい。正極集電体シートの厚さは、例えば1〜30μmであることが好ましい。 For the positive electrode current collector sheet 4, a metal material such as a metal film, a metal foil, or a metal fiber nonwoven fabric is used. The positive electrode current collector sheet is preferably at least one foil selected from the group consisting of, for example, silver, nickel, palladium, gold, platinum, aluminum, alloys thereof, and stainless steel. The thickness of the positive electrode current collector sheet is preferably 1 to 30 μm, for example.
正極活物質層5は、正極活物質と、結着剤と、必要に応じて導電剤とを含む合剤層でもよく、蒸着のような気相法で形成される堆積膜でもよい。正極活物質は、特に限定されないが、例えば、二酸化マンガン、フッ化カーボン(フッ化黒鉛)、リチウム含有複合酸化物、金属硫化物および有機硫黄化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を用いることができる。正極活物質層の厚みは、例えば1〜300μmであることが好ましい。合剤層は良好な柔軟性を有するため、電池の屈曲時に正極集電体シートの変形に十分に追従することができる。
The positive electrode
一次電池の正極活物質としては、(CFw)m(式中、mは1以上の整数であり、0<w≦1)で表されるフッ化黒鉛や、二酸化マンガンが適している。二次電池の正極活物質としては、リチウム含有複合酸化物、例えば、LixaCoO2、LixaNiO2、LixaMnO2、LixaCoyNi1-yO2、LixaCoyM1-yOz、LixaNi1-yMyOz、LixbMn2O4、LixbMn2-yMyO4などが適している。ここで、Mは、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、SbおよびBよりなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であり、xa=0〜1.2、xb=0〜2、y=0〜0.9、z=2〜2.3である。xaおよびxbは、充放電開始前の値であり、充放電により増減する。 As the positive electrode active material of the primary battery, fluorinated graphite represented by (CF w ) m (wherein m is an integer of 1 or more and 0 <w ≦ 1) or manganese dioxide is suitable. Examples of the positive electrode active material of the secondary battery include lithium-containing composite oxides such as Li xa CoO 2 , Li xa NiO 2 , Li xa MnO 2 , Li xa Co y Ni 1-y O 2 , and Li xa Co y M 1. -y O z, Li xa Ni 1 -y M y O z, such as Li xb Mn 2 O 4, Li xb Mn 2-y M y O 4 is suitable. Here, M is at least one element selected from the group consisting of Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb and B, and xa = 0 to 1.2, xb = 0 to 2, y = 0 to 0.9, and z = 2 to 2.3. xa and xb are values before the start of charging / discharging, and increase / decrease by charging / discharging.
正極または負極の合剤層に含ませる導電剤には、天然黒鉛、人造黒鉛などのグラファイト類;アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック類などが用いられる。 Conductive agents included in the positive electrode or negative electrode mixture layer include graphites such as natural graphite and artificial graphite; carbon blacks such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black. Used.
正極または負極の合剤層に含ませる結着剤には、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸などのアクリル樹脂、スチレンブタジエンゴムなどのゴム類などが用いられる。 The binder to be included in the positive electrode or negative electrode mixture layer includes polyvinylidene fluoride (PVDF), fluorine resin such as polytetrafluoroethylene, acrylic resin such as polyacrylonitrile and polyacrylic acid, and rubber such as styrene butadiene rubber. And the like are used.
電解質層7としては、例えば、高分子電解質、固体電解質、セパレータに含浸させた非水電解液等を用いることができる。これらの中では漏液を抑制することができる点から高分子電解質または固体電解質が好ましい。 As the electrolyte layer 7, for example, a polymer electrolyte, a solid electrolyte, a nonaqueous electrolytic solution impregnated in a separator, or the like can be used. Among these, a polymer electrolyte or a solid electrolyte is preferable from the viewpoint that leakage can be suppressed.
高分子電解質は、例えば、リチウム塩と非水溶媒との混合物である電解液をマトリクスポリマーに保持させることにより調製される。リチウム塩の具体例としては、例えば、LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、イミド塩類等が挙げられる。また、非水溶媒の具体例としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状炭酸エステル;ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート等の鎖状炭酸エステル;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状カルボン酸エステル;等が挙げられる。マトリクスポリマーの具体例としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ化ビニリデン(VdF)とヘキサフルオロプロピレン(HFP)とを繰り返し単位に含む共重合体、フッ化ビニリデン(VdF)とトリフルオロエチレン(TFE)とを繰り返し単位に含む共重合体等のフッ素系ポリマー,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性ポリマー,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、変性ポリマー等が挙げられる。 The polymer electrolyte is prepared, for example, by holding an electrolyte solution that is a mixture of a lithium salt and a non-aqueous solvent in a matrix polymer. Specific examples of the lithium salt include LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , and imide salts. Specific examples of the non-aqueous solvent include, for example, cyclic carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate, and butylene carbonate; chain carbonates such as diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate; γ-butyrolactone, γ-valero And cyclic carboxylic acid esters such as lactones. Specific examples of the matrix polymer include, for example, polyvinylidene fluoride (PVdF), a copolymer containing vinylidene fluoride (VdF) and hexafluoropropylene (HFP) as repeating units, vinylidene fluoride (VdF) and trifluoroethylene. Fluoropolymers such as copolymers containing (TFE) as a repeating unit, silicon gel, acrylic gel, acrylonitrile gel, polyphosphazene modified polymer, polyethylene oxide, polypropylene oxide, and composite polymers, cross-linked polymers, modified polymers thereof, etc. Is mentioned.
固体電解質は、例えば、正極または負極の表面に、PVD法やCVD法を用いて、リチウムイオン伝導体を堆積させることにより調製できる。リチウムイオン伝導体の具体例としては、リチウム硫化物等が挙げられる。 The solid electrolyte can be prepared, for example, by depositing a lithium ion conductor on the surface of the positive electrode or the negative electrode by using a PVD method or a CVD method. Specific examples of the lithium ion conductor include lithium sulfide.
セパレータに含浸させる非水電解液は、上述したようなリチウム塩と非水溶媒とを混合することで調製される。セパレータとしては、例えば、ポリエチレン,ポリプロピレン等のポリオレフィンや、ポリアミドイミド等のポリアミド等の樹脂から成形された微多孔膜が好ましく用いられる。セパレータの厚さは、例えば8〜30μmである。 The nonaqueous electrolytic solution impregnated in the separator is prepared by mixing the lithium salt as described above and a nonaqueous solvent. As the separator, for example, a microporous film formed from a resin such as a polyolefin such as polyethylene or polypropylene or a polyamide such as polyamideimide is preferably used. The thickness of the separator is, for example, 8 to 30 μm.
負極リード3および正極リード6は、例えば、負極集電体シートまたは正極集電体シートにそれぞれ溶接により接続される。負極リードとしては、例えば、銅リード、銅合金リード、ニッケルリード等が好ましく用いられる。正極リードとしては、例えば、ニッケルリード、アルミニウムリード等が好ましく用いられる。
The
薄型電池は、例えば、以下のように作製される。
負極と正極とを、負極活物質層と正極活物質層とが向かい合うように配置し、電解質層を介して、重ね合わせ、電極群を構成する。このとき、負極には、負極リードを取り付け、正極に正極リードを取り付ける。一方、筒状に形成された第1外装体の一方の開口から電極群を挿入した後、その開口を熱溶着により閉じる。この時、筒状の第1外装体の一方の開口から正極リードおよび負極リードの一部が外部へ露出するように電極群を配置する。この露出部が正極外部端子および負極外部端子となる。次に、筒状の第1外装体の他方の開口から非水電解液を注入した後、その開口を熱溶着により閉じる。このようにして、電極群を第1外装体内に密閉する。
A thin battery is produced as follows, for example.
The negative electrode and the positive electrode are arranged so that the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer face each other, and are overlapped via the electrolyte layer to constitute an electrode group. At this time, a negative electrode lead is attached to the negative electrode, and a positive electrode lead is attached to the positive electrode. On the other hand, after the electrode group is inserted from one opening of the first exterior body formed in a cylindrical shape, the opening is closed by thermal welding. At this time, the electrode group is arranged so that a part of the positive electrode lead and the negative electrode lead is exposed to the outside from one opening of the cylindrical first exterior body. This exposed portion becomes a positive external terminal and a negative external terminal. Next, after injecting a non-aqueous electrolyte from the other opening of the cylindrical first exterior body, the opening is closed by thermal welding. In this way, the electrode group is sealed in the first exterior body.
次に、本発明の他の実施形態に係る薄型電池について、図12を参照しながら説明する。
図12の電池21Aは、電極群13Aと、電極群13Aを収納する外装体8Aとを備える。電極群13Aは、1枚の負極11Aと、これを挟むように配置された一対の正極12Aと、負極11Aと正極12Aとの間に介在する電解質層7Aとを具備する。このような構造は、対称性がよく、いずれの方向に屈曲させても、電池21Aに付与される応力の程度に大きな差が生じない。よって、例えば、電池21Aを電子機器に組み込む際に、電池の方向を意識する必要がなくなる点で便利である。
Next, a thin battery according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The
負極11Aは、負極集電体シート1Aおよび負極集電体シート1Aの両方の表面にそれぞれ付着した負極活物質層2Aを有する。一方、一対の正極12Aは、正極集電体シート4Aおよび正極集電体シート4Aの一方の表面のみに付着した正極活物質層5を有する。一対の正極12Aは、電解質層7を介して、正極活物質層5Aと負極11Aとが向かい合うように、負極11Aを挟んで配置される。負極集電体シート1Aには負極リード3Aが接続され、正極集電体シート4Aには正極リード6Aが接続されている。負極リード3Aおよび正極リード6Aの一部は、外装体8Aから外部へ露出しており、その露出部は負極端子および正極端子として機能する。なお、外装体8Aと各リードとの間には、密閉性を高めるためにシール材料10を介在させてもよい。シール材料10には、熱可塑性樹脂を用いることができる。
The
次に、図13を参照して、外装体に適用し得る、バリア層およびその両面に形成された樹脂層を具備するシート状材料(ラミネートフィルム)について詳しく説明する。
ラミネートフィルム8は、無機材料層(バリア層)8aと、バリア層8aの一方の面に接着された第1の樹脂フィルム8bと、バリア層8aの他方の面に接着された第2の樹脂フィルム8cとを含む積層体である。
Next, with reference to FIG. 13, the sheet-like material (laminate film) which can be applied to an exterior body and has a barrier layer and resin layers formed on both surfaces thereof will be described in detail.
The
バリア層8aの形成に用いられる無機材料は、特に限定されないが、バリア性能、強度、耐屈曲性などの点で、金属層、セラミックス層などを用いることが好適である。また、リチウム基準(vs.Li+/Li)で、3ボルト以上の耐電圧を有するバリア層を形成しうる無機材料が好ましい。具体的には、例えば、アルミニウム,チタン,ニッケル,鉄,白金,金,銀等の金属材料や、酸化ケイ素,酸化マグネシウム,酸化アルミニウム等の無機酸化物材料が好ましい。耐電圧に優れたバリア層を形成することにより、バリア層の酸化等による破損を抑制することができる。これらの中では、得られるラミネートフィルムの可撓性とバリア性とのバランスに優れる点から、酸化アルミニウム、酸化ケイ素が特に好ましく、製造コストが低い点からはアルミニウムが特に好ましい。
The inorganic material used for forming the
外装体のバリア層の厚さは、外装体の柔軟性を確保する観点からは、薄いほど望ましく、例えば35μm以下が好ましく、20μm以下がより好ましく、0.5μm以下がさらに好ましい。ただし、薄型電池または電池デバイスの使用期間中のバリア性を確保する観点からは、例えば0.01μm以上が好ましく、0.05μm以上がより好ましく、0.1μm以上がさらに好ましい。なお、これらの上限および下限は、任意に組み合わせて厚さの範囲を設定できる。例えば、厚さ0.01〜0.5μmのバリア層が好ましい。 The thickness of the barrier layer of the exterior body is desirably as thin as possible from the viewpoint of ensuring the flexibility of the exterior body, and is preferably 35 μm or less, more preferably 20 μm or less, and even more preferably 0.5 μm or less. However, from the viewpoint of ensuring barrier properties during the use period of the thin battery or battery device, for example, 0.01 μm or more is preferable, 0.05 μm or more is more preferable, and 0.1 μm or more is more preferable. These upper limits and lower limits can be arbitrarily combined to set the thickness range. For example, a barrier layer having a thickness of 0.01 to 0.5 μm is preferable.
好ましい厚さ0.01〜0.5μmのバリア層を有するラミネートフィルムは、第1の樹脂フィルム8bの一面に、厚みが0.01〜0.5μmの無機材料の蒸着層8aを形成し、さらに、第2の樹脂フィルム8cをラミネートすることにより製造される。蒸着層8aは、平均厚さが0.01〜0.5μmになるように無機材料を堆積させることにより形成される。蒸着法の具体例としては、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、化学気相成長法、プラズマ化学気相成長法、溶射法等が挙げられる。これらの中では、真空蒸着法が特に好ましく用いられる。
A laminate film having a barrier layer having a preferred thickness of 0.01 to 0.5 μm forms a
蒸着層の平均的な厚さは、好ましくは0.01〜1μm、さらに好ましくは0.01〜0.5μmである。蒸着層の平均的な厚さを0.5μm以下とすることで、ラミネートフィルムは可撓性に特に優れたものとなり、その結果、電池の可撓性も高くなる。また、蒸着層の平均的な厚さを0.01μm以上とすることで、外装体に要求される程度のバリア性を十分に確保することができる。 The average thickness of a vapor deposition layer becomes like this. Preferably it is 0.01-1 micrometer, More preferably, it is 0.01-0.5 micrometer. By setting the average thickness of the vapor deposition layer to 0.5 μm or less, the laminate film becomes particularly excellent in flexibility, and as a result, the flexibility of the battery also increases. Moreover, the barrier property of the grade requested | required of an exterior body can fully be ensured by the average thickness of a vapor deposition layer being 0.01 micrometer or more.
より厚いバリア層を有するラミネートフィルムは、例えば、厚みが10〜35μmの金属箔8aを、第1の樹脂フィルム8bと、第2の樹脂フィルム8cとで、挟んで、ラミネートすることにより製造される。
A laminate film having a thicker barrier layer is produced, for example, by laminating a
熱溶着の容易さ、耐電解質性および耐薬品性の観点から、外装体の内面側に配置される樹脂フィルムの材料は、ポリエチレン(PE),ポリプロピレン(PP)のようなポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)などであることが好ましい。また、同様の観点から、内面側の樹脂フィルムの厚さは、10〜100μm、さらには10〜50μmであることが好ましい。 From the viewpoint of ease of thermal welding, electrolyte resistance, and chemical resistance, the resin film material disposed on the inner surface side of the exterior body is a polyolefin such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP), polyethylene terephthalate, or polyamide. Polyurethane, polyethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) and the like are preferable. From the same viewpoint, the thickness of the resin film on the inner surface side is preferably 10 to 100 μm, more preferably 10 to 50 μm.
強度、耐衝撃性および耐薬品性の観点から、外装体の外面側に配置される樹脂フィルムは、6,6−ナイロンのようなポリアミド(PA)、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート(PET),ポリブチレンテレフタレートのようなポリエステルなどが好ましい。また、同様の観点から、外面側の樹脂フィルムの厚さは、5〜100μm、さらには10〜50μmであることが好ましい。 From the viewpoint of strength, impact resistance and chemical resistance, the resin film disposed on the outer surface side of the exterior body is polyamide (PA) such as 6,6-nylon, polyolefin, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate. Polyesters such as are preferred. From the same viewpoint, the thickness of the resin film on the outer surface side is preferably 5 to 100 μm, more preferably 10 to 50 μm.
具体的には、外装体としては、PP/Al箔/PAのラミネートフィルム、PP/Al箔/PPのラミネートフィルム、PE/Al箔/PEのラミネートフィルム、酸変性PP/PET/Al箔/PETのラミネートフィルム、酸変性PE/PA/Al箔/PETのラミネートフィルム、アイオノマー樹脂/Ni箔/PE/PETのラミネートフィルム、EVA/PE/Al箔/PETのラミネートフィルム、アイオノマー樹脂/PET/Al箔/PETのラミネートフィルムが挙げられる。 Specifically, PP / Al foil / PA laminate film, PP / Al foil / PP laminate film, PE / Al foil / PE laminate film, acid-modified PP / PET / Al foil / PET Laminate film, acid-modified PE / PA / Al foil / PET laminate film, ionomer resin / Ni foil / PE / PET laminate film, EVA / PE / Al foil / PET laminate film, ionomer resin / PET / Al foil / PET laminate film.
ラミネートフィルムの全厚は、例えば15〜300μmであり、30〜150μmであることが好ましい。ラミネートフィルムの全厚が上記範囲であれば、外装体に要求される様々な性能を十分に確保することができ、薄型電池や電池包装体の厚さを小さく維持することも容易である。 The total thickness of the laminate film is, for example, 15 to 300 μm, and preferably 30 to 150 μm. If the total thickness of the laminate film is in the above range, various performances required for the exterior body can be sufficiently secured, and the thickness of the thin battery or the battery package can be easily kept small.
外装体の引張弾性率は、10〜700MPaであることが好ましい。電極群の厚さを低減した薄型電池においては、外装体の柔軟性が電池全体の柔軟性の向上に与える影響を無視できない。電極群と非水電解質(すなわち発電要素)を密閉収納する外装体の引張弾性率を10〜700MPaに設定することにより、電池の柔軟性が向上し、人体に対する装着感が大きく改善される。また、外装体として必要な強度を維持できる。柔軟性の点では、外装体の引張弾性率は小さいほど望ましく、例えば90MPa以下が望ましく、80MPa以下がより好ましく、50MPa以上がさらに好ましい。ただし、耐屈曲性のような機械的強度を考慮すると、5MPa以上が望ましく、10MPa以上がより好ましく、15MPa以上がさらに好ましい。なお、これらの上限および下限は、任意に組み合わせて引張弾性率の範囲を設定できる。 The tensile modulus of the outer package is preferably 10 to 700 MPa. In a thin battery in which the thickness of the electrode group is reduced, the influence of the flexibility of the outer package on the improvement of the flexibility of the entire battery cannot be ignored. By setting the tensile elastic modulus of the exterior body that hermetically houses the electrode group and the nonaqueous electrolyte (that is, the power generation element) to 10 to 700 MPa, the flexibility of the battery is improved and the feeling of wearing on the human body is greatly improved. Moreover, the intensity | strength required as an exterior body can be maintained. From the viewpoint of flexibility, it is desirable that the tensile modulus of the outer package is small, for example, 90 MPa or less is desirable, 80 MPa or less is more preferable, and 50 MPa or more is more preferable. However, in consideration of mechanical strength such as bending resistance, it is preferably 5 MPa or more, more preferably 10 MPa or more, and further preferably 15 MPa or more. These upper and lower limits can be arbitrarily combined to set the range of the tensile modulus.
なお、外装体の引張弾性率は以下の方法で測定できる。
まず、外装体を構成するラミネートフィルムを平行部幅5mm、標線間距離20mmの引張試験3号ダンベルに切出す。この引張試験3号ダンベルを試料に用いて、JIS K7161に準拠して5mm/分の引張速度にて万能試験機を用いて引張試験を行い、引張弾性率を求める。
In addition, the tensile elasticity modulus of an exterior body can be measured with the following method.
First, the laminate film constituting the exterior body is cut out into a tensile test No. 3 dumbbell having a parallel part width of 5 mm and a distance between marked lines of 20 mm. Using this tensile test No. 3 dumbbell as a sample, a tensile test is performed using a universal testing machine at a tensile speed of 5 mm / min in accordance with JIS K7161, and a tensile elastic modulus is obtained.
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited to an Example.
《実施例1》
以下の手順で、基本的な構造が図10、11に示す電池と同様である薄型電池を作製した。
Example 1
A thin battery having a basic structure similar to the battery shown in FIGS.
(1)負極の作製
負極集電体シート1として、厚さ12μmの電解銅箔を準備した。その電解銅箔の一方の面に、負極活物質層2であるリチウム金属箔(厚み20μm)を100N/cmの線圧で圧着し、負極11を得た。これを5mm×5mmのタブ部を一方の短辺の中央に有する50×50mmのサイズに切り抜いた後、タブ部に銅製の負極リード3を超音波溶接した。
(1) Production of Negative Electrode As the negative electrode
(2)正極の作製
正極活物質である350℃で加熱した電解二酸化マンガンと、導電剤であるアセチレンブラックと、結着剤であるポリフッ化ビニリデン(PVDF)を含むN−メチル−2−ピロリドン(NMP)の溶液とを、二酸化マンガン:アセチレンブラック:PVDFの重量比が100:5:5となるように混合した後、NMPを適量加え、正極合剤ペーストを得た。
(2) Production of positive electrode N-methyl-2-pyrrolidone containing electrolytic manganese dioxide heated at 350 ° C. as a positive electrode active material, acetylene black as a conductive agent, and polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder ( NMP) was mixed so that the weight ratio of manganese dioxide: acetylene black: PVDF was 100: 5: 5, and then an appropriate amount of NMP was added to obtain a positive electrode mixture paste.
正極集電体シート4として、アルミニウム箔(厚さ15μm)を準備した。そのアルミニウム箔の一方の面に、正極合剤を塗布し、85℃で10分乾燥し、正極活物質層5を形成した後、それをロールプレス機にて12000N/cmの線圧で圧縮し、正極12を得た。これを5mm×5mmのタブ部を一方の短辺の中央に有する50×50mmのサイズに切り抜いた後、120℃で2時間減圧乾燥した。タブ部にアルミニウムの正極リード6を超音波溶接した。
An aluminum foil (thickness: 15 μm) was prepared as the positive electrode current collector sheet 4. The positive electrode mixture is applied to one surface of the aluminum foil, dried at 85 ° C. for 10 minutes to form the positive electrode
(3)電極群の作製
負極活物質層2と正極活物質層5とが互いに向かい合うように負極11および正極12を配置した。ただし、正極リードと負極リードは、互いに逆方向に突出させた。その後、負極11と正極12との間に、微多孔性ポリエチレンフィルム(厚さ9μm、幅32mm)からなるセパレータを配置し、電極群13を得た。
(3) Production of Electrode Group The negative electrode 11 and the
(4)電池の組立て
アルミニウム製のバリア層を有する筒状のラミネートフィルムからなる外装体8に電極群13を収納した。ラミネートフィルムには、PP層(厚さ35μm)/アルミニウム蒸着膜(厚さ0.05μm)/ナイロン(PA)層(厚さ15μm)の3層構造で、総厚約50μm、引張弾性率50MPaのものを用いた。PP層を内側に、PA層を外側に配置した。
(4) Battery assembly The
外装体8の一方の開口に正極リード6、他方の開口に負極リード3を通し、正極リード6の一部および負極リード3の一部を外装体8から露出させた。負極リード3を挟んで、外装体8の一方の開口を熱溶着により閉じた。次に、外装体8の他方の開口から非水電解質0.8gを注入した後、660mmHgの減圧環境下で10秒間脱気した。非水電解質には、LiClO4を1mol/Lの濃度で溶解させた非水溶媒を用いた。非水溶媒には、プロピレンカーボネートおよびジメトキシエタンの混合溶媒(体積比1:1)を用いた。
The positive electrode lead 6 was passed through one opening of the
その後、正極リード6を挟んで、外装体8の他方の開口を熱溶着により閉じ、外装体8内に電極群13を密閉した。このようにして、サイズ60mm×65mm、厚さ約0.2mmの薄型電池21(電池X)を作製した。 得られた電池は45℃で1日間エージングした。
Thereafter, the other opening of the
負極リード3および正極リード6における外装体8内から外部へ露出した部分を、電池の同じ面に向かって折り曲げ、先端部を除いて絶縁テープ10Aで覆うとともに電池に固定した。次に、負極リード3および正極リード6の先端に、それぞれサイズ14mm×14mmの銅箔およびアルミニウム箔を負極外部端子23および正極外部端子24として溶接し、各々を接着剤で外装体8の外面に貼り付けた。銅箔およびアルミニウム箔を貼り付けた外装体の面の余白には、粘着剤を塗布した。
The portions of the
(5)電池デバイス(電池−電子機器接合体)の作製
図3、4に示すようなサイズ80mm×70mmのイオントフォレシス経皮投薬装置を準備した。投薬装置の一方の面の中央には、定電流ダイオードを有する半導体素子112を配置し、他方の面には、一対の電極113、114およびこれに積層された一対のリザーバ113a、114aを並列に配置した。半導体素子112の両側には、電極113、114と導通する一対の接続用端子を配置した。その一対の接続用端子を、それぞれ電池の負極外部端子23および正極外部端子24と接触させるとともに、図4Bに示すように、電池と投薬装置を積層した。電池に塗布された粘着剤により、電池と投薬装置は互いに固定された。
(5) Production of battery device (battery-electronic device assembly) An iontophoresis transdermal administration device having a size of 80 mm x 70 mm as shown in Figs. A
上記構成においては、一対のリザーバ113a、114aを負極外部端子23および正極外部端子24を、それぞれ強制放電作動スイッチの負極SW端子および正極SW端子として機能させることができる。
In the above configuration, the pair of
[評価]
電池デバイスの投薬装置を作動させ、電池容量の10%を消費させた。そして、投薬装置の一対のリザーバが互いに接触するように、電池−電子機器接合体を二つ折にして固定した。24時間後に電池電圧を測定したところ、0.05Vであり、電池が完全放電状態であることが確認できた。
[Evaluation]
The battery device dosing device was activated and 10% of the battery capacity was consumed. Then, the battery-electronic device assembly was folded in two and fixed so that the pair of reservoirs of the dosing device contacted each other. When the battery voltage was measured after 24 hours, it was 0.05 V, and it was confirmed that the battery was in a completely discharged state.
本発明の電池デバイスは、例えば、生体に貼り付けて使用するイオントフォレシス経皮投薬装置や生体情報測定装置のような小型の電子機器への使用に適している。 The battery device of the present invention is suitable for use in a small electronic device such as an iontophoresis transdermal administration device or a biological information measurement device used by being attached to a living body.
1:負極集電体シート、2:負極活物質層、3:負極リード、4:正極集電体シート、5:正極活物質層、6:正極リード、7:電解質層、8:第1外装体、9:第2外装体、11:負極、12:正極、13:電極群、21,101:薄型電池、31:電池包装体、40,102:電子機器、41:保持部材、42,100:電池デバイス、103:第1スイッチ、104:強制放電作動スイッチ(第2スイッチ)、105:抵抗、110:第1回路、120:第2回路 1: negative electrode current collector sheet, 2: negative electrode active material layer, 3: negative electrode lead, 4: positive electrode current collector sheet, 5: positive electrode active material layer, 6: positive electrode lead, 7: electrolyte layer, 8: first exterior Body, 9: second exterior body, 11: negative electrode, 12: positive electrode, 13: electrode group, 21, 101: thin battery, 31: battery package, 40, 102: electronic device, 41: holding member, 42, 100 : Battery device, 103: first switch, 104: forced discharge operation switch (second switch), 105: resistor, 110: first circuit, 120: second circuit
Claims (20)
前記第1電極と前記第2電極とが外部短絡した状態と、前記第1電極と前記第2電極とが外部短絡していない状態と、を切り替えるための強制放電作動スイッチを有する、電池デバイス。 A thin battery comprising: a first electrode, a second electrode, and a sheet-like electrode group comprising an electrolyte layer interposed between the first electrode and the second electrode; and an exterior body for hermetically housing the electrode group Comprising
A battery device comprising a forced discharge operation switch for switching between a state in which the first electrode and the second electrode are externally short-circuited and a state in which the first electrode and the second electrode are not externally short-circuited.
前記第1電極と電気的に接続された短絡形成用の第1SW端子と、
前記第2電極と電気的に接続された短絡形成用の第2SW端子と、を具備し、
前記第1SW端子と前記第2SW端子とが電気的に非接続の状態から接続された状態に切り替えられることにより、前記第1電極と前記第2電極とが外部短絡して前記電池の強制放電が行われる、請求項1記載の電池デバイス。 The forced discharge operation switch is
A first SW terminal for forming a short circuit electrically connected to the first electrode;
A second SW terminal for forming a short circuit electrically connected to the second electrode,
When the first SW terminal and the second SW terminal are switched from the electrically disconnected state to the connected state, the first electrode and the second electrode are externally short-circuited, and the battery is forced to be discharged. The battery device according to claim 1, which is performed.
前記一対の電極の一方が、前記第1SW端子と一体に形成されており、
前記一対の電極の他方が、前記第2SW端子と一体に形成されている、請求項8記載の電池デバイス。 The electronic device is the iontophoresis transdermal dosage device;
One of the pair of electrodes is formed integrally with the first SW terminal,
The battery device according to claim 8, wherein the other of the pair of electrodes is formed integrally with the second SW terminal.
前記第2電極は、第2集電体シートおよびその表面に付着した第2活物質層を含み、
前記電解質層は、非水電解質を含み、かつ前記第1活物質層と前記第2活物質層との間に介在している、請求項1〜12のいずれか1項に記載の電池デバイス。 The first electrode includes a first current collector sheet and a first active material layer attached to a surface thereof,
The second electrode includes a second current collector sheet and a second active material layer attached to the surface thereof,
The battery device according to claim 1, wherein the electrolyte layer includes a non-aqueous electrolyte and is interposed between the first active material layer and the second active material layer.
前記第2活物質層が、前記第2集電体シートの一方の表面のみに付着しており、
前記第1集電体シートの他方の表面および前記第2集電体シートの他方の表面は、前記外装体の内面と接している、請求項13記載の電池デバイス。 The first active material layer is attached only to one surface of the first current collector sheet;
The second active material layer is attached only to one surface of the second current collector sheet;
The battery device according to claim 13, wherein the other surface of the first current collector sheet and the other surface of the second current collector sheet are in contact with the inner surface of the exterior body.
前記第1活物質層は、前記第1集電体シートの一方の表面のみに付着しており、
前記第2活物質層は、前記第2集電体シートの両方の表面に付着しており、
前記第2電極は、前記一対の第1電極の第1活物質層間に挟持されており、
前記一対の第1電極の第1集電体シートの他方の表面は、それぞれ前記外装体の内面と接している、請求項13記載の電池デバイス。 A pair of the first electrodes;
The first active material layer is attached only to one surface of the first current collector sheet,
The second active material layer is attached to both surfaces of the second current collector sheet,
The second electrode is sandwiched between first active material layers of the pair of first electrodes,
The battery device according to claim 13, wherein the other surface of the first current collector sheet of the pair of first electrodes is in contact with the inner surface of the exterior body.
前記電池の通常放電中は、前記第1電極と前記第2電極とが外部短絡していない状態を維持し、
前記電池の通常放電後は、前記強制放電作動スイッチにより、前記第1電極と前記第2電極とが外部短絡していない状態から、前記第1電極と前記第2電極とが外部短絡した状態に切り替えて、前記電池を強制放電させる、操作方法。 A thin battery comprising: a first electrode, a second electrode, and a sheet-like electrode group comprising an electrolyte layer interposed between the first electrode and the second electrode; and an exterior body for hermetically housing the electrode group A forced discharge operation switch for switching between a state in which the first electrode and the second electrode are externally short-circuited and a state in which the first electrode and the second electrode are not externally short-circuited, A battery device operating method comprising:
During the normal discharge of the battery, the state where the first electrode and the second electrode are not short-circuited externally,
After the normal discharge of the battery, the forced discharge operation switch changes the state where the first electrode and the second electrode are not externally short-circuited to the state where the first electrode and the second electrode are externally short-circuited. An operation method of switching and forcibly discharging the battery.
前記第1電極と電気的に接続された短絡形成用の第1SW端子と、
前記第2電極と電気的に接続された短絡形成用の第2SW端子と、を具備し、
前記電池の通常放電後に、前記第1SW端子と前記第2SW端子とが電気的に非接続の状態から接続された状態に切り替えることにより、前記第1電極と前記第2電極とを外部短絡させる、請求項17記載の電池デバイスの操作方法。 The forced discharge operation switch is
A first SW terminal for forming a short circuit electrically connected to the first electrode;
A second SW terminal for forming a short circuit electrically connected to the second electrode,
After the normal discharge of the battery, the first electrode and the second electrode are externally short-circuited by switching from the electrically non-connected state to the connected state. The method for operating a battery device according to claim 17.
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