JP2015015143A - フレキシブル電池、電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】フレキシブル性と高い容量とを共に実現することが可能なフレキシブル電池を提供する。【解決手段】可撓性を有する基材に、厚さ1mm以下の電池が複数個配列され、複数個の電池の正極同士及び負極同士がそれぞれ配線により接続され、各配線に外部への接続端子が接続されたフレキシブル電池を構成する。【選択図】図1
Description
本発明は、柔軟性を有するフレキシブル電池、及び、このフレキシブル電池を備えた電子機器に係わる。
再充電可能な2次電池は、携帯型の通信機器のディスプレイ、可搬型のパーソナルコンピューター等のディスプレイや液晶表示素子のバックライト等の各種電子機器に適用することが提案されている。
再充電可能な2次電池としては、リチウム2次電池が代表的である。
従来から、リチウム2次電池の様々な構成が提案されている(例えば、特許文献1〜特許文献3を参照。)。
従来から、リチウム2次電池の様々な構成が提案されている(例えば、特許文献1〜特許文献3を参照。)。
ところで、近年、薄膜化されたディスプレイ、有機電界発光素子(OLED)のような薄膜で形成されたフレキシブルな発光体、シート型の太陽電池における蓄電機能、プリンタブルエレクトロニクスと言われる塗布型電子デバイスにおける電源機能、等に代表される技術分野において、シート状もしくはフィルム状でフレキシブルな電池が求められている。
例えば、リチウム2次電池等の薄膜電池を、ICカードに電源として搭載することが提案されている(例えば、特許文献4を参照。)。
しかしながら、リチウムイオン2次電池では、電池の基本性能は電池の容量が重要な因子と考えられているため、フレキシブル化のための新規な技術の提案はほとんどなされていない。
特許文献4で提案されている薄膜電池は、薄型の電池であるが、電池を構成する各層が固体相となっており、フレキシブル性は有していない。また、薄型にすることにより、電池の容量も小さくなる。
しかしながら、リチウムイオン2次電池では、電池の基本性能は電池の容量が重要な因子と考えられているため、フレキシブル化のための新規な技術の提案はほとんどなされていない。
特許文献4で提案されている薄膜電池は、薄型の電池であるが、電池を構成する各層が固体相となっており、フレキシブル性は有していない。また、薄型にすることにより、電池の容量も小さくなる。
一方、フレキシブルな電池については、これまでにも、様々な製品化や改良の試みがなされている。
しかしながら、これまで提案されたフレキシブルな電池では、電池の形状、形態、容量が十分ではなく、製品化の際の用途や部品の構成が非常に限られたものとなっていた。
しかしながら、これまで提案されたフレキシブルな電池では、電池の形状、形態、容量が十分ではなく、製品化の際の用途や部品の構成が非常に限られたものとなっていた。
上述した問題の解決のために、本発明においては、フレキシブル性と高い容量とを共に実現することが可能なフレキシブル電池、並びに、このフレキシブル電池を備えた電子機器を提供するものである。
本発明の上記目的は、以下の手段により達成される。
1.可撓性を有する基材に、厚さ1mm以下の電池が複数個配列され、複数個の前記電池の正極同士及び負極同士がそれぞれ配線により接続され、各前記配線に外部への接続端子が接続されたフレキシブル電池。
2.絶縁性のフィルムで表面が被覆されている前記1に記載のフレキシブル電池。
3.前記基材に対して前記電池の占める面積の割合を50%以下であり、光透過性のフィルムで表面が被覆されている前記1又は2に記載のフレキシブル電池。
4.前記可撓性を有する基材として、フレキシブルな帯状のストリップが用いられ、前記ストリップに複数個の前記電池が配列され、前記ストリップ1個を単位構成として、多数個の前記ストリップが編み上げられて成る前記1に記載のフレキシブル電池。
5.表面もしくは背面に保護層が形成されている前記1〜4のいずれか1項に記載のフレキシブル電池。
6.前記電池が2次電池である前記1〜5のいずれか1項に記載のフレキシブル電池。
7.前記電池がリチウムイオン2次電池である前記1〜5のいずれか1項に記載のフレキシブル電池。
8.可撓性を有する基材に、厚さ1mm以下の電池が複数個配列され、複数個の前記電池の正極同士及び負極同士がそれぞれ配線により接続され、各前記配線に外部への接続端子が接続されたフレキシブル電池を備え、前記フレキシブル電池から電力が供給されて駆動される電子機器。
9.有機エレクトロルミネセンス素子から成る発光素子を備えた前記8に記載の電子機器。
10.前記発光素子の一方の主面に前記フレキシブル電池が配置されている前記9に記載の電子機器。
11.前記発光素子の両主面に前記フレキシブル電池が配置されている前記9に記載の電子機器。
本発明のフレキシブル電池によれば、可撓性を有する基材に、厚さ1mm以下の電池が複数個配列され、複数個の電池の正極同士及び負極同士がそれぞれ配線により接続されていることにより、フレキシブル性を有する薄型の電池を構成することができる。そして、複数個の電池の同極同士を配線で接続しているので、直列接続で高い容量が得られる。
また、本発明の電子機器によれば、本発明のフレキシブル電池を備えて、フレキシブル電池から電力が供給されて駆動される構成であるので、電池が薄型でフレキシブル性を有すると共に高い容量を有する。従って、電子機器の小型化を図ることができ、電子機器の動作時間を長くすることができる。
以下、発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態とする)について説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.本発明の概要
2.第1の実施の形態(フレキシブル電池)
3.第2の実施の形態(フレキシブル電池)
4.第3の実施の形態(電子機器)
5.第4の実施の形態(電子機器)
6.第5の実施の形態(フレキシブル電池)
7.第6の実施の形態(フレキシブル電池)
なお、説明は以下の順序で行う。
1.本発明の概要
2.第1の実施の形態(フレキシブル電池)
3.第2の実施の形態(フレキシブル電池)
4.第3の実施の形態(電子機器)
5.第4の実施の形態(電子機器)
6.第5の実施の形態(フレキシブル電池)
7.第6の実施の形態(フレキシブル電池)
<1.本発明の概要>
まず、具体的な実施の形態の説明に先立ち、本発明の概要について説明する。
まず、具体的な実施の形態の説明に先立ち、本発明の概要について説明する。
本発明のフレキシブル電池は、可撓性を有する基材に、小型で薄型である厚さ1mm以下の電池を複数個配列し、各電池の正極同士及び負極同士を配線で接続して、各配線に外部への接続端子を接続した構成である。
基材が可撓性を有するので、フレキシブル電池全体でもフレキシブル性を有する。
また、複数個の電池の同極同士を配線で接続しているので、直列接続で高い容量が得られる。
基材が可撓性を有するので、フレキシブル電池全体でもフレキシブル性を有する。
また、複数個の電池の同極同士を配線で接続しているので、直列接続で高い容量が得られる。
好ましくは、絶縁性のフィルムで表面を被覆する。これにより、フレキシブル性を維持しながら、各電池を接続する配線を保護することができる。
また、表面もしくは背面に保護層を形成することによっても、各電池を接続する配線を保護することができる。
また、表面もしくは背面に保護層を形成することによっても、各電池を接続する配線を保護することができる。
本発明のフレキシブル電池において、例えば、電池の間隔を空けて疎に電池を配列することにより、電池に透過性がなくても、フレキシブル電池全体としては、光透過性を確保することができる。
基材に対して電池の占める面積の割合を50%以下として、光透過性のフィルムで表面を被覆すれば、フレキシブル電池の表面側が十分に光透過性を有する構成とすることができる。
基材に対して電池の占める面積の割合を50%以下として、光透過性のフィルムで表面を被覆すれば、フレキシブル電池の表面側が十分に光透過性を有する構成とすることができる。
本発明のフレキシブル電池において、例えば、電池をラミネートする一方の側を、アルミ箔と樹脂の複合フィルムとすることにより、その側では完全遮光を行うことができる。
また、例えば、電池の間隔を狭めて密に電池を配列することにより、フレキシブル電池全体の光透過性を低くすることも可能である。
また、例えば、電池の間隔を狭めて密に電池を配列することにより、フレキシブル電池全体の光透過性を低くすることも可能である。
各電池の正極同士や負極同士の結線は、例えば、六角形の蜂の巣状の結線や、互いに直交又は斜めに交差する、並行する直線的な配列とした、格子型の結線が考えられる。このうち、六角形の蜂の巣状の結線とした場合には、電圧を均一化することが可能である。
また、本発明のフレキシブル電池の特殊な製造方法として、以下に説明するファブリケート法が挙げられる。
予め、帯状のシートに、配線を形成して、この配線上に複数個の電池を配列した、帯状のストリップ1個を単位構成として、この帯状のストリップを多数作製しておく。
そして、この電池付きの帯状のストリップを、篭目状もしくは直交状に編み上げる。
その後、各配線を結線して、A面電圧とB面電圧の取り出し線を形成する。
その後、プラスチックフィルムを貼り合わせる。取り出し線はそのまま3.3V程度の電源として使用するか、直列の6V台に昇圧して使用することができる。
予め、帯状のシートに、配線を形成して、この配線上に複数個の電池を配列した、帯状のストリップ1個を単位構成として、この帯状のストリップを多数作製しておく。
そして、この電池付きの帯状のストリップを、篭目状もしくは直交状に編み上げる。
その後、各配線を結線して、A面電圧とB面電圧の取り出し線を形成する。
その後、プラスチックフィルムを貼り合わせる。取り出し線はそのまま3.3V程度の電源として使用するか、直列の6V台に昇圧して使用することができる。
フレキシブル電池の各電池には、1次電池を使用することも可能であるが、充電することが可能な2次電池を使用することが好ましい。
特に、フレキシブル電池に使用する電池を、リチウムイオン2次電池とすることにより、薄型の電池を使用することができ、また充電することが可能であるため、1次電池を使用した場合よりも、用途の範囲を大幅に広くすることができる。
また、フレキシブル電池の各電池には、上述のリチウムイオン2次電池の他に、酸化銀電池やマンガン乾電池等も使用することが可能である。
さらに、通常の単体の電池の他にも、薄膜太陽電池と薄膜コンデンサーの組み合わせも使用することが可能である。この構成の場合、薄膜太陽電池で発生した電力を薄膜コンデンサーに蓄積して使用する。
フレキシブル電池の各電池には、各種の薄型電池を使用することが可能である。特に、単体でフレキシブル性をある程度有する電池や、硬くてごく小さい電池を使用することにより、フレキシブル電池の全体のフレキシブル性を容易に実現できる。後者の場合は、硬い電池が設けられた部分以外の基材の部分で容易に曲げることができ、十分なフレキシブル性が得られる。
特に、フレキシブル電池に使用する電池を、リチウムイオン2次電池とすることにより、薄型の電池を使用することができ、また充電することが可能であるため、1次電池を使用した場合よりも、用途の範囲を大幅に広くすることができる。
また、フレキシブル電池の各電池には、上述のリチウムイオン2次電池の他に、酸化銀電池やマンガン乾電池等も使用することが可能である。
さらに、通常の単体の電池の他にも、薄膜太陽電池と薄膜コンデンサーの組み合わせも使用することが可能である。この構成の場合、薄膜太陽電池で発生した電力を薄膜コンデンサーに蓄積して使用する。
フレキシブル電池の各電池には、各種の薄型電池を使用することが可能である。特に、単体でフレキシブル性をある程度有する電池や、硬くてごく小さい電池を使用することにより、フレキシブル電池の全体のフレキシブル性を容易に実現できる。後者の場合は、硬い電池が設けられた部分以外の基材の部分で容易に曲げることができ、十分なフレキシブル性が得られる。
また、個々の電池は、平面サイズが小さい方が、遠くから見て均一な透明に見えるので好ましい。
各電池の正極同士及び負極同士の結線は、それぞれ、従来の導線、プリント法による導電材料の配線、導電性ゴム、ハンダ、導電性ペースト等、任意の構成を採用することができる。
各電池の正極同士及び負極同士の結線は、それぞれ、従来の導線、プリント法による導電材料の配線、導電性ゴム、ハンダ、導電性ペースト等、任意の構成を採用することができる。
フレキシブル電池の「フレキシブル」の定義もしくは基準としては、3.5インチ(外形、約76mm)のコアに巻き取り可能であり、性能が劣化しないことが挙げられる。
フレキシブル電池の透明性の定義としては、10cm角で全面の平均光線透過率が30%以上あること、500cd/m2の均一平面発光体に重ねて、面平均輝度が150cd/m2確保できることが挙げられる。
フレキシブル電池の透明性の定義としては、10cm角で全面の平均光線透過率が30%以上あること、500cd/m2の均一平面発光体に重ねて、面平均輝度が150cd/m2確保できることが挙げられる。
なお、本発明のフレキシブル電池は、フレキシブル性を有するため、フレキシブル電池全体を曲げて3次元曲面形状とすることが可能である。3次元曲面形状としては、例えば、半球状、球状、ラグビーボール形状、馬の鞍形状等が挙げられる。
この3次元曲面形状のフレキシブル電池の構成は、例えば、以下に説明するようにして作製することができる。
まず、特定の曲面形状に形成された型の上に、弾性を有するプラスチック薄膜を形成する。
その後、プラスチック薄膜上に、厚さ1mm以下の電池を複数個配列する。
さらに、各電池の同極同士を結線して、外部への接続端子を形成する。
その後、弾性を有するプラスチック薄膜で全体を被覆する。
このようにして、3次元曲面形状のフレキシブル電池を作製することができる。
この3次元曲面形状のフレキシブル電池の構成は、例えば、以下に説明するようにして作製することができる。
まず、特定の曲面形状に形成された型の上に、弾性を有するプラスチック薄膜を形成する。
その後、プラスチック薄膜上に、厚さ1mm以下の電池を複数個配列する。
さらに、各電池の同極同士を結線して、外部への接続端子を形成する。
その後、弾性を有するプラスチック薄膜で全体を被覆する。
このようにして、3次元曲面形状のフレキシブル電池を作製することができる。
特に、弾性を有するプラスチック薄膜を、すべて光線透過率60%以上である構成とすれば、透光性を有する3次元曲面形状のフレキシブル電池を作製することができる。
また、プラスチック薄膜の面積に対する、電池の面積の割合が50%以下である構成とすれば、実質的に透明な3次元曲面形状のフレキシブル電池を作製することができる。
また、プラスチック薄膜の面積に対する、電池の面積の割合が50%以下である構成とすれば、実質的に透明な3次元曲面形状のフレキシブル電池を作製することができる。
本発明の電子機器は、本発明のフレキシブル電池を備えて、フレキシブル電池から電力を供給して電子機器を駆動する構成である。
本発明のフレキシブル電池は、薄型でフレキシブル性を有するので、任意の電子機器において、駆動電源として内蔵させることにより、大きな場所を占有することがなく、電子機器の小型化を図ることが可能である。また、曲げた状態で使用することが可能であるため、使用した電子機器の設計の自由度を高めることができる。
また、本発明のフレキシブル電池は、リチウムイオン2次電池を複数個使用しているので、薄型で高い容量を有しており、電子機器を電源の無い屋外等で使用する場合に好適である。例えば、各種の所謂モバイル機器に、本発明のフレキシブル電池を使用することが可能である。
本発明のフレキシブル電池は、薄型でフレキシブル性を有するので、任意の電子機器において、駆動電源として内蔵させることにより、大きな場所を占有することがなく、電子機器の小型化を図ることが可能である。また、曲げた状態で使用することが可能であるため、使用した電子機器の設計の自由度を高めることができる。
また、本発明のフレキシブル電池は、リチウムイオン2次電池を複数個使用しているので、薄型で高い容量を有しており、電子機器を電源の無い屋外等で使用する場合に好適である。例えば、各種の所謂モバイル機器に、本発明のフレキシブル電池を使用することが可能である。
本発明の電子機器を、例えばICカードに適用した場合には、アンテナや駆動回路とフレキシブル電池とを接続してICカードを構成する。
フレキシブル電池によって、ICカードの厚さを増大させないで、容量の高い電池をICカードに搭載させることが可能になる。
これにより、薄く、かつ、様々な機能を有するICカードを実現することが可能になる。
フレキシブル電池によって、ICカードの厚さを増大させないで、容量の高い電池をICカードに搭載させることが可能になる。
これにより、薄く、かつ、様々な機能を有するICカードを実現することが可能になる。
本発明の電子機器を、例えば薄型ディスプレイに適用した場合には、薄型の画像表示部と薄型のフレキシブル電池とを組み合わせて、電源部を含むディスプレイ全体を薄く構成することが可能になる。適用する薄型ディスプレイとしては、例えば、液晶ディスプレイや有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたディスプレイを挙げることができる。
特に、有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)では、基板に透明可撓性フィルムを用いてフレキシブル性を有する構成が提案されており、このフレキシブル性を有する有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたディスプレイと、本発明のフレキシブル電池とを用いることにより、フレキシブルなディスプレイを実現することが可能である。
また、有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)を発光素子として照明機器に使用する構成が提案されており、本発明の電子機器をこの照明機器に適用することも可能である。
特に、基板に透明可撓性フィルムを用いてフレキシブル性を有する構成の有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)を照明機器の発光体として用いて、本発明のフレキシブル電池と接続することにより、全体としてフレキシブル性を有する照明機器を実現することが可能になる。
特に、基板に透明可撓性フィルムを用いてフレキシブル性を有する構成の有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)を照明機器の発光体として用いて、本発明のフレキシブル電池と接続することにより、全体としてフレキシブル性を有する照明機器を実現することが可能になる。
本発明の電子機器を、有機エレクトロルミネセンス素子(OLED)を使用した機器に適用する場合に、使用する有機エレクトロルミネセンス素子の好ましい層構成の具体例を以下に示す。
(i)基材フィルム/陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(ii)基材フィルム/陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(iii)基材フィルム/陰極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/正孔阻止層/陰極
(iv)基材フィルム/陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/正孔阻止層/陰極
(v)基材フィルム/陽極/正孔注入層/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/電子輸送層/電子注入層/正孔阻止層/陰極
基材フィルムには、フレキシブル性を有する樹脂フィルムを使用する。
それぞれの層構成の各層の材料には、従来公知の材料を使用することができる。
各層構成の陰極の上には、保護フィルムを形成することが好ましい。
また、基材フィルムや保護フィルムの内面側に、ガスバリア膜を形成することが好ましい。
(i)基材フィルム/陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(ii)基材フィルム/陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(iii)基材フィルム/陰極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/正孔阻止層/陰極
(iv)基材フィルム/陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/正孔阻止層/陰極
(v)基材フィルム/陽極/正孔注入層/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/電子輸送層/電子注入層/正孔阻止層/陰極
基材フィルムには、フレキシブル性を有する樹脂フィルムを使用する。
それぞれの層構成の各層の材料には、従来公知の材料を使用することができる。
各層構成の陰極の上には、保護フィルムを形成することが好ましい。
また、基材フィルムや保護フィルムの内面側に、ガスバリア膜を形成することが好ましい。
本発明の電子機器を、有機エレクトロルミネセンス素子(OLED)を発光素子として使用した照明機器に適用する場合には、フレキシブル電池を発光素子の両面又は片面に配置することが可能である。
発光素子の片面にフレキシブル電池を配置する場合には、さらにフレキシブル電池を構成する透明樹脂フィルムに遮光膜を形成することにより、発光素子のフレキシブル電池を配置した側の面を遮光して、発光素子の反対側の面から光を発生させることができる。
発光素子の両面にフレキシブル電池を配置する場合には、さらにフレキシブル電池内のリチウムイオン2次電池の配置を、前述した疎な配置とすることにより、フレキシブル電池を透明性として、発光素子の両面から光を発生させることができる。
また、発光素子の両面のフレキシブル電池を直列に接続した場合には、電圧を高くすることができる。
一方、発光素子の両面のフレキシブル電池を並列に接続した場合には、電気容量を増やすことができる。
また、発光素子の両面のフレキシブル電池を直列に接続した場合には、電圧を高くすることができる。
一方、発光素子の両面のフレキシブル電池を並列に接続した場合には、電気容量を増やすことができる。
また、本発明の電子機器として、本発明のフレキシブル電池と、太陽電池シート等のように、光が照射されることで電源となる電子材料のシートとを組み合わせた構成とすることが可能である。
このような構成とした場合には、光が照射されて発生した電気エネルギーを、フレキシブル電池に蓄積することが可能になる。
このような構成とした場合には、光が照射されて発生した電気エネルギーを、フレキシブル電池に蓄積することが可能になる。
<2.第1の実施の形態(フレキシブル電池)>
本発明の第1の実施の形態のフレキシブル電池の概略構成図(断面図)を、図1に示す。また、図1のフレキシブル電池の内部の平面図を、図2に示す。
本発明の第1の実施の形態のフレキシブル電池の概略構成図(断面図)を、図1に示す。また、図1のフレキシブル電池の内部の平面図を、図2に示す。
図1及び図2に示すフレキシブル電池10は、基材フィルム1上に、リチウムイオン2次電池3が複数個配列され、それぞれのリチウムイオン2次電池3が結線されて成る。
基材フィルム1は、アルミ箔1Bの両面に、ポリエチレンテレフタレート(PET)シート1Aがラミネートされた、3層構造となっている。
基材フィルム1上に、導線から成り、リチウムイオン2次電池3の正極同士を接続する正極配線4が形成されている。
リチウムイオン2次電池3は、平面形状が円形であり、正極配線4の上方に配置されており、正極が接点により正極配線4に接続されている。
リチウムイオン2次電池3の間の部分には、空間を埋めて樹脂6が形成されている。この樹脂6の材料としては、例えばシリコン樹脂を使用することができる。
リチウムイオン2次電池3の上方に、導線から成り、リチウムイオン2次電池3の負極同士を接続する負極配線5が形成されている。負極配線5とリチウムイオン2次電池3の負極は、接点により接続されている。
負極配線5の上には、全体を覆って、保護フィルム2が形成されている。保護フィルム2の材料には、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)シートを使用することができる。
正極配線4及び負極配線5は、図中左の端面から外部に延びる外部端子に、それぞれ接続されている。
基材フィルム1は、アルミ箔1Bの両面に、ポリエチレンテレフタレート(PET)シート1Aがラミネートされた、3層構造となっている。
基材フィルム1上に、導線から成り、リチウムイオン2次電池3の正極同士を接続する正極配線4が形成されている。
リチウムイオン2次電池3は、平面形状が円形であり、正極配線4の上方に配置されており、正極が接点により正極配線4に接続されている。
リチウムイオン2次電池3の間の部分には、空間を埋めて樹脂6が形成されている。この樹脂6の材料としては、例えばシリコン樹脂を使用することができる。
リチウムイオン2次電池3の上方に、導線から成り、リチウムイオン2次電池3の負極同士を接続する負極配線5が形成されている。負極配線5とリチウムイオン2次電池3の負極は、接点により接続されている。
負極配線5の上には、全体を覆って、保護フィルム2が形成されている。保護フィルム2の材料には、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)シートを使用することができる。
正極配線4及び負極配線5は、図中左の端面から外部に延びる外部端子に、それぞれ接続されている。
本実施の形態のフレキシブル電池10は、複数個のリチウムイオン2次電池3が、基材フィルム1と保護フィルム2との間に配置されているので、基材フィルム1及び保護フィルム2によって、フレキシブル性を有している。
また、本実施の形態のフレキシブル電池10は、基材フィルム1がアルミ箔1Bを含んでいるので、遮光性を有している。さらに、基材フィルム1がアルミ箔1Bを含んでいるので、ガスバリア性をも有している。
また、本実施の形態のフレキシブル電池10は、基材フィルム1がアルミ箔1Bを含んでいるので、遮光性を有している。さらに、基材フィルム1がアルミ箔1Bを含んでいるので、ガスバリア性をも有している。
(実験例1)
ここで、第1の実施の形態のフレキシブル電池10を実際に作製した。
厚さ40μmのアルミ箔1Bの両面に、厚さ30μmのポリエチレンテレフタレート(PET)シート1Aをラミネートして、基材フィルム1を形成した。
この基材フィルム1を、幅75cm、長さ150cmにカットした。
次に、基材フィルム1上に、市販の直径0.15mmの導線を格子状に配線して、正極配線4を形成した。なお、各格子点は、交差する導線が導通するように小量のハンダで固定した。
そして、この格子点に、厚さ0.7mmで直径20mmのリチウムイオン2次電池3を、全て正極が接触するように導電性ペーストで固定し、乾燥させた。
次に、個々のリチウムイオン2次電池3の負極同士を、格子状にハンダ及び導電性ペーストで導通を確保しながら、全体を結線して、負極配線5を形成した。
次に、一つ一つのリチウムイオン2次電池3の間隙に、樹脂6として、硬化性のシリコン樹脂を充填した。
続いて、この樹脂6上に、接着剤を塗工したポリエチレンテレフタレート(PET)シートを基材フィルム1と同じサイズにして貼り合わせ、保護フィルム2を形成した。
そして、正極配線4の導線と負極配線5の導線を、互いにショートしないように束ねて電池の端子とした。
このようにして、図1及び図2に示した構成のフレキシブル電池10を作製することができた。
ここで、第1の実施の形態のフレキシブル電池10を実際に作製した。
厚さ40μmのアルミ箔1Bの両面に、厚さ30μmのポリエチレンテレフタレート(PET)シート1Aをラミネートして、基材フィルム1を形成した。
この基材フィルム1を、幅75cm、長さ150cmにカットした。
次に、基材フィルム1上に、市販の直径0.15mmの導線を格子状に配線して、正極配線4を形成した。なお、各格子点は、交差する導線が導通するように小量のハンダで固定した。
そして、この格子点に、厚さ0.7mmで直径20mmのリチウムイオン2次電池3を、全て正極が接触するように導電性ペーストで固定し、乾燥させた。
次に、個々のリチウムイオン2次電池3の負極同士を、格子状にハンダ及び導電性ペーストで導通を確保しながら、全体を結線して、負極配線5を形成した。
次に、一つ一つのリチウムイオン2次電池3の間隙に、樹脂6として、硬化性のシリコン樹脂を充填した。
続いて、この樹脂6上に、接着剤を塗工したポリエチレンテレフタレート(PET)シートを基材フィルム1と同じサイズにして貼り合わせ、保護フィルム2を形成した。
そして、正極配線4の導線と負極配線5の導線を、互いにショートしないように束ねて電池の端子とした。
このようにして、図1及び図2に示した構成のフレキシブル電池10を作製することができた。
<3.第2の実施の形態(フレキシブル電池)>
本発明の第2の実施の形態のフレキシブル電池の概略構成図(断面図)を、図3に示す。
本発明の第2の実施の形態のフレキシブル電池の概略構成図(断面図)を、図3に示す。
図3に示すフレキシブル電池20は、ポリエチレンテレフタレート(PET)シート111上に、ガス遮蔽膜(バリア層)12が形成され、その上にポリエステル層13がコーティングされた、3層構造の基材フィルム19を有している。
基材フィルム19のポリエステル層13の上に、導線から成り、リチウムイオン2次電池15の正極同士を接続する正極配線14が形成されている。
リチウムイオン2次電池15は、正極配線14の上方に配置されており、正極が接点により正極配線14に接続されている。
リチウムイオン2次電池15の間の部分には、空間を埋めて樹脂16が形成されている。この樹脂16の材料としては、例えばシリコン樹脂を使用することができる。
リチウムイオン2次電池15の上方に、導線から成り、リチウムイオン2次電池15の負極同士を接続する負極配線17が形成されている。負極配線17とリチウムイオン2次電池15の負極は、接点により接続されている。
負極配線5の上には、全体を覆って、保護フィルム18が形成されている。保護フィルム18の材料には、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)シートを使用することができる。
基材フィルム19のポリエステル層13の上に、導線から成り、リチウムイオン2次電池15の正極同士を接続する正極配線14が形成されている。
リチウムイオン2次電池15は、正極配線14の上方に配置されており、正極が接点により正極配線14に接続されている。
リチウムイオン2次電池15の間の部分には、空間を埋めて樹脂16が形成されている。この樹脂16の材料としては、例えばシリコン樹脂を使用することができる。
リチウムイオン2次電池15の上方に、導線から成り、リチウムイオン2次電池15の負極同士を接続する負極配線17が形成されている。負極配線17とリチウムイオン2次電池15の負極は、接点により接続されている。
負極配線5の上には、全体を覆って、保護フィルム18が形成されている。保護フィルム18の材料には、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)シートを使用することができる。
次に、本実施の形態のフレキシブル電池20の製造方法を、図4A〜図5Eの製造工程図を参照して説明する。
まず、図4Aに示すように、ポリエチレンテレフタレート(PET)シート111上に、ガス遮蔽膜(バリア層)12を形成する。
次に、図4Bに示すように、ガス遮蔽膜(バリア層)12上に、ポリエステル層13をコーティングする。
次に、図4Cに示すように、ポリエステル層13の上に、正極配線14の導線を形成する。この図4Cでは、正極配線14を蜂の巣状(六角形を並べた形状)に形成している。
次に、図5Dに示すように、正極配線14の六角形の頂点の部分に、各正極が正極配線14に接続されるように、リチウムイオン2次電池15を配置する。
次に、図5Eに示すように、リチウムイオン2次電池15の各負極に接続されるように、負極配線17の導線を形成する。この図5Eでは、負極配線17を斜めに交差する2方向の直線状に形成している。
その後は、図示しないが、表面を覆って保護フィルム18を形成する。
このようにして、図3に示したフレキシブル電池20を製造することができる。
まず、図4Aに示すように、ポリエチレンテレフタレート(PET)シート111上に、ガス遮蔽膜(バリア層)12を形成する。
次に、図4Bに示すように、ガス遮蔽膜(バリア層)12上に、ポリエステル層13をコーティングする。
次に、図4Cに示すように、ポリエステル層13の上に、正極配線14の導線を形成する。この図4Cでは、正極配線14を蜂の巣状(六角形を並べた形状)に形成している。
次に、図5Dに示すように、正極配線14の六角形の頂点の部分に、各正極が正極配線14に接続されるように、リチウムイオン2次電池15を配置する。
次に、図5Eに示すように、リチウムイオン2次電池15の各負極に接続されるように、負極配線17の導線を形成する。この図5Eでは、負極配線17を斜めに交差する2方向の直線状に形成している。
その後は、図示しないが、表面を覆って保護フィルム18を形成する。
このようにして、図3に示したフレキシブル電池20を製造することができる。
本実施の形態のフレキシブル電池20は、複数個のリチウムイオン2次電池15が、基材フィルム19と保護フィルム18との間に配置されているので、基材フィルム19及び保護フィルム18によって、フレキシブル性を有している。
また、本実施の形態のフレキシブル電池20は、基材フィルム19がガス遮蔽膜(バリア層)12を有しているので、ガスバリア性を有している。
また、本実施の形態のフレキシブル電池20は、基材フィルム19の各層11,12,13と樹脂16と保護フィルム18がいずれも透明な樹脂から成るため、フレキシブル電池20全体として透明性を有している。
また、本実施の形態のフレキシブル電池20は、基材フィルム19がガス遮蔽膜(バリア層)12を有しているので、ガスバリア性を有している。
また、本実施の形態のフレキシブル電池20は、基材フィルム19の各層11,12,13と樹脂16と保護フィルム18がいずれも透明な樹脂から成るため、フレキシブル電池20全体として透明性を有している。
(実験例2)
ここで、第2の実施の形態のフレキシブル電池20を実際に作製した。
厚さ45μmのPETフィルム11上に、図4Aに示したように、大気圧プラズマによるガス遮蔽膜(バリア層)12を厚さ80nm形成した。
その後、ガス遮蔽膜(バリア層)12上に、図4Bに示したように、ポリエステル層13を厚さ10μmコーティングして、3層構造の基材フィルム19を形成した。
この基材フィルム19を、幅75cm、長さ150cmにカットした。
次に、基材フィルム19上に、図4Cに示したように、導電性インクで蜂の巣状(六角形を並べた形状)に導線をパターニングして、正極配線14を形成した。
そして、図5Dに示したように、正極配線14の六角形の並べられた各頂点に相当する位置に、厚さ0.7mm、直径10mmのリチウムイオン2次電池15を、すべて正極が正極配線14に接触するように導電性ペーストで固定し、乾燥させた。
次に、図5Eに示したように、個々のリチウムイオン2次電池15の負極に、60度ずつ角度を変えた導線を直線状に結線し、負極配線17を形成した。
次に、一つ一つのリチウムイオン2次電池15の間隙に、樹脂16として、硬化性のシリコン樹脂を充填した。
次に、この樹脂16上に、厚さ20μmの接着剤塗工済みであるポリエチレンテレフタレート(PET)シートを、基材フィルム19と同じサイズにして貼り合わせ、保護フィルム18を形成した。
このようにして、図3に示した構成のフレキシブル電池20を作製することができた。
ここで、第2の実施の形態のフレキシブル電池20を実際に作製した。
厚さ45μmのPETフィルム11上に、図4Aに示したように、大気圧プラズマによるガス遮蔽膜(バリア層)12を厚さ80nm形成した。
その後、ガス遮蔽膜(バリア層)12上に、図4Bに示したように、ポリエステル層13を厚さ10μmコーティングして、3層構造の基材フィルム19を形成した。
この基材フィルム19を、幅75cm、長さ150cmにカットした。
次に、基材フィルム19上に、図4Cに示したように、導電性インクで蜂の巣状(六角形を並べた形状)に導線をパターニングして、正極配線14を形成した。
そして、図5Dに示したように、正極配線14の六角形の並べられた各頂点に相当する位置に、厚さ0.7mm、直径10mmのリチウムイオン2次電池15を、すべて正極が正極配線14に接触するように導電性ペーストで固定し、乾燥させた。
次に、図5Eに示したように、個々のリチウムイオン2次電池15の負極に、60度ずつ角度を変えた導線を直線状に結線し、負極配線17を形成した。
次に、一つ一つのリチウムイオン2次電池15の間隙に、樹脂16として、硬化性のシリコン樹脂を充填した。
次に、この樹脂16上に、厚さ20μmの接着剤塗工済みであるポリエチレンテレフタレート(PET)シートを、基材フィルム19と同じサイズにして貼り合わせ、保護フィルム18を形成した。
このようにして、図3に示した構成のフレキシブル電池20を作製することができた。
上述した第1の実施の形態のフレキシブル電池10及び第2の実施の形態のフレキシブル電池20では、リチウムイオン2次電池3,15を使用していた。
これに対して、薄型の1次電池や、薄型の他の材料の2次電池を使用して、同様のフレキシブル電池を構成することも可能である。
これに対して、薄型の1次電池や、薄型の他の材料の2次電池を使用して、同様のフレキシブル電池を構成することも可能である。
<4.第3の実施の形態(電子機器)>
本発明の第3の実施の形態の電子機器の概略構成図(断面図)を、図6に示す。
本実施の形態は、本発明の電子機器を、有機エレクトロルミネセンス素子(OLED)から成る発光シートに適用したものである。
本発明の第3の実施の形態の電子機器の概略構成図(断面図)を、図6に示す。
本実施の形態は、本発明の電子機器を、有機エレクトロルミネセンス素子(OLED)から成る発光シートに適用したものである。
図6に示す発光シート30は、OLED発光素子21と、フレキシブル電池22とを、接着層28によって接着して構成されている。OLED発光素子21が上側に配置されており、OLED発光素子21の上面から発光する構成となっている。
OLED発光素子21は、図6に示すように、発光層24を挟んで、上側に透明基板フィルム26が配置され、下側に封止フィルム27が配置されている。
フレキシブル電池22は、内部に複数個のリチウムイオン2次電池23が配置されて、構成されている。
OLED発光素子21の発光層24と、フレキシブル電池の配線(正極配線と負極配線)29とは、直列に接続されており、外部にスイッチ25が設けられている。
フレキシブル電池22は、内部に複数個のリチウムイオン2次電池23が配置されて、構成されている。
OLED発光素子21の発光層24と、フレキシブル電池の配線(正極配線と負極配線)29とは、直列に接続されており、外部にスイッチ25が設けられている。
OLED発光素子21は、従来から提案されている、シート状のフレキシブル性を有する有機エレクトロルミネセンス素子(OLED)から成る発光素子によって構成することができる。
フレキシブル電池22は、本発明のフレキシブル電池により構成することができ、例えば、前述した第1の実施の形態のフレキシブル電池10を使用することができる。
フレキシブル電池22は、本発明のフレキシブル電池により構成することができ、例えば、前述した第1の実施の形態のフレキシブル電池10を使用することができる。
さらに、必要に応じて、例えば、発光シート30の外部に、フレキシブル電池22の起電力を昇圧してOLED発光素子21に供給する、昇圧回路を設けることができる。
なお、昇圧回路をフレキシブル基板と薄膜の回路で構成することができれば、発光シート30の内部に設けることも可能である。
なお、昇圧回路をフレキシブル基板と薄膜の回路で構成することができれば、発光シート30の内部に設けることも可能である。
本実施の形態の発光シート30は、OLED発光素子21とフレキシブル電池22が接着され、発光層24とフレキシブル電池22の配線29が接続されているので、フレキシブル電池22によってOLED発光素子21を駆動して、発光させることができる。
また、OLED発光素子21とフレキシブル電池22が、いずれもシート状でフレキシブル性を有しているため、フレキシブル性を有する発光シート30を実現することができる。そして、発光シート30を曲げた状態でも発光させることが可能になる。
また、OLED発光素子21とフレキシブル電池22が、いずれもシート状でフレキシブル性を有しているため、フレキシブル性を有する発光シート30を実現することができる。そして、発光シート30を曲げた状態でも発光させることが可能になる。
(実験例3)
ここで、第3の実施の形態の発光シート30を実際に作製した。
フレキシブル電池22には、実験例1で作製したフレキシブル電池10を用いた。
OLED発光素子21は、特開2009−256709号公報の実施例1に記載のOLED発光素子と同様にして作製した。即ち、作製されたOLED発光素子21は、ガス遮蔽膜(バリア膜)が内面に形成された、上下2枚のPETフィルムの間に、下層から、ITO、α−NPD、CBP(IR(ppy)3を含有)、BAlq、Alq3、Alの各層が形成されて成る。
次に、OLED発光素子21の発光面と反対の面に、実験例1で作製したフレキシブル電池10を接着剤で貼り合わせた。
さらに、フレキシブル電池の配線29(フレキシブル電池10の正極配線4と負極配線5)を、OLED発光素子21の端子に正しく接続して、導線の中間にスイッチ25を設けた。
このようにして、図6に示した発光シート30を作製した。
ここで、第3の実施の形態の発光シート30を実際に作製した。
フレキシブル電池22には、実験例1で作製したフレキシブル電池10を用いた。
OLED発光素子21は、特開2009−256709号公報の実施例1に記載のOLED発光素子と同様にして作製した。即ち、作製されたOLED発光素子21は、ガス遮蔽膜(バリア膜)が内面に形成された、上下2枚のPETフィルムの間に、下層から、ITO、α−NPD、CBP(IR(ppy)3を含有)、BAlq、Alq3、Alの各層が形成されて成る。
次に、OLED発光素子21の発光面と反対の面に、実験例1で作製したフレキシブル電池10を接着剤で貼り合わせた。
さらに、フレキシブル電池の配線29(フレキシブル電池10の正極配線4と負極配線5)を、OLED発光素子21の端子に正しく接続して、導線の中間にスイッチ25を設けた。
このようにして、図6に示した発光シート30を作製した。
作製した発光シート30に、スイッチ25を入れて通電させたところ、発光を確認できた。
また、発光シート30の一部を、直径15cmのプラスチックコアの外側に巻き付けた場合でも、通電させたところ問題なく点灯することを確認した。
また、発光シート30の一部を、直径15cmのプラスチックコアの外側に巻き付けた場合でも、通電させたところ問題なく点灯することを確認した。
<5.第4の実施の形態(電子機器)>
本発明の第4の実施の形態の電子機器の概略構成図(断面図)を、図7に示す。
本実施の形態も、第3の実施の形態と同様に、本発明の電子機器を、有機エレクトロルミネセンス素子(OLED)から成る発光シートに適用したものである。
本発明の第4の実施の形態の電子機器の概略構成図(断面図)を、図7に示す。
本実施の形態も、第3の実施の形態と同様に、本発明の電子機器を、有機エレクトロルミネセンス素子(OLED)から成る発光シートに適用したものである。
図7に示す発光シート40は、OLED発光素子33に対して、下面側に第1のフレキシブル電池31が接合され、上面側に第2のフレキシブル電池32が接合されている。
また、図示しないが、OLED発光素子33と、第1のフレキシブル電池31及び第2のフレキシブル電池32の配線(正極配線と負極配線)とは電気的に接続されている。
OLED発光素子33と、第1のフレキシブル電池31及び第2のフレキシブル電池32とは、図示しない接着剤によって接着されている。
また、図示しないが、OLED発光素子33と、第1のフレキシブル電池31及び第2のフレキシブル電池32の配線(正極配線と負極配線)とは電気的に接続されている。
OLED発光素子33と、第1のフレキシブル電池31及び第2のフレキシブル電池32とは、図示しない接着剤によって接着されている。
本実施の形態の発光シート40は、上下両面から光Lを発生させることが可能な構成である。
OLED発光素子33は、上下両面から発光させることが可能であり、シート状のフレキシブル性を有する有機エレクトロルミネセンス素子(OLED)から成る発光素子を用いて、構成することができる。
OLED発光素子33は、上下両面から発光させることが可能であり、シート状のフレキシブル性を有する有機エレクトロルミネセンス素子(OLED)から成る発光素子を用いて、構成することができる。
第1のフレキシブル電池31及び第2のフレキシブル電池32は、それぞれ前述した第2の実施の形態のフレキシブル電池20により構成され、内部に複数個のリチウムイオン2次電池34が配置されている。
なお、第1のフレキシブル電池31及び第2のフレキシブル電池32には、第2の実施の形態のフレキシブル電池20以外でも、本発明のフレキシブル電池の構成であれば使用することが可能である。
なお、第1のフレキシブル電池31及び第2のフレキシブル電池32には、第2の実施の形態のフレキシブル電池20以外でも、本発明のフレキシブル電池の構成であれば使用することが可能である。
本実施の形態の発光シート40は、OLED発光素子33と第1のフレキシブル電池31及び第2のフレキシブル電池32が接着されているので、第1のフレキシブル電池31及び第2のフレキシブル電池32によってOLED発光素子33を駆動して、発光させることができる。
特に、2つのフレキシブル電池を設けたことにより、2つのフレキシブル電池を直列に接続して駆動電圧を高くすることや、2つのフレキシブル電池を並列に接続して電気容量を増やすことが可能になる。
特に、2つのフレキシブル電池を設けたことにより、2つのフレキシブル電池を直列に接続して駆動電圧を高くすることや、2つのフレキシブル電池を並列に接続して電気容量を増やすことが可能になる。
また、OLED発光素子33と第1のフレキシブル電池31及び第2のフレキシブル電池32が、いずれもシート状でフレキシブル性を有しているため、フレキシブル性を有する発光シート40を実現することができる。そして、発光シート40を曲げた状態でも発光させることが可能になる。
また、第1のフレキシブル電池31及び第2のフレキシブル電池32に、第2の実施の形態のフレキシブル電池20を用いているので、フレキシブル電池31,32が透明性を有している。これにより、OLED発光素子33から、上下両面に光Lを発生させることが可能である。
また、第1のフレキシブル電池31及び第2のフレキシブル電池32に、第2の実施の形態のフレキシブル電池20を用いているので、フレキシブル電池31,32が透明性を有している。これにより、OLED発光素子33から、上下両面に光Lを発生させることが可能である。
(実験例4)
ここで、第4の実施の形態の発光シート40を実際に作製した。
第1のフレキシブル電池31及び第2のフレキシブル電池32には、実験例2で作製したフレキシブル電池20を用いた。
OLED発光素子33は、特開2013−4245号公報の実施例に記載のOLED発光素子の層構成をそのまま使用して、さらに基材フィルム及び封止フィルムにバリア層を設けた厚さ45μmのPETフィルムをそれぞれ使用して、両面発光のOLED素子を作製した。即ち、作製されたOLED発光素子33は、それぞれバリア層を設けた基材フィルム及び封止フィルムの間に、下層から、例えば、ITO、α−NPD、発光層(ホスト化合物及びドーパント)、BAlq、Alq3、LiF、Alの各層が形成されて成る。
次に、OLED発光素子33の両面に、実験例2で作製したフレキシブル電池20を接着剤で貼り合わせた。
さらに、フレキシブル電池20の導線(正極配線14、負極配線17)を、OLED発光素子33の端子に正しく接続して、導線の中間にスイッチ(図示せず)を設けた。
このようにして、図7に示した発光シート40を作製した。
ここで、第4の実施の形態の発光シート40を実際に作製した。
第1のフレキシブル電池31及び第2のフレキシブル電池32には、実験例2で作製したフレキシブル電池20を用いた。
OLED発光素子33は、特開2013−4245号公報の実施例に記載のOLED発光素子の層構成をそのまま使用して、さらに基材フィルム及び封止フィルムにバリア層を設けた厚さ45μmのPETフィルムをそれぞれ使用して、両面発光のOLED素子を作製した。即ち、作製されたOLED発光素子33は、それぞれバリア層を設けた基材フィルム及び封止フィルムの間に、下層から、例えば、ITO、α−NPD、発光層(ホスト化合物及びドーパント)、BAlq、Alq3、LiF、Alの各層が形成されて成る。
次に、OLED発光素子33の両面に、実験例2で作製したフレキシブル電池20を接着剤で貼り合わせた。
さらに、フレキシブル電池20の導線(正極配線14、負極配線17)を、OLED発光素子33の端子に正しく接続して、導線の中間にスイッチ(図示せず)を設けた。
このようにして、図7に示した発光シート40を作製した。
作製した発光シート40に、スイッチを入れて通電させたところ、発光を確認でき、どちらの面からも光を取り出すことができることを確認した。
<6.第5の実施の形態(フレキシブル電池)>
本発明の第5の実施の形態のフレキシブル電池を、図8及び図9を参照して説明する。
図8は単位構成の概略構成図を示し、図9は図8の単位構成を編み上げた状態を示している。
本発明の第5の実施の形態のフレキシブル電池を、図8及び図9を参照して説明する。
図8は単位構成の概略構成図を示し、図9は図8の単位構成を編み上げた状態を示している。
本実施の形態のフレキシブル電池は、図8に示すストリップ状の単位構成54を多数用いて、構成されている。
図8に示す単位構成54は、基材フィルム51上に配線52が形成され、配線52の上にリチウムイオン2次電池53が接続された構成となっている。
そして、図8に示す単位構成54を縦横に、リチウムイオン2次電池53の無い部分が直交する単位構成54のリチウムイオン2次電池53の有る部分の下になるように、上下に編み上げて、図9に示す状態としている。
さらに、図示しないが、図9の状態から、配線52に対して対極の配線をリチウムイオン2次電池53に接続し、リチウムイオン2次電池53の間に樹脂を充填し、上面及び下面を保護フィルム又は保護膜で覆うことにより、フレキシブル電池を構成することができる。
図8に示す単位構成54は、基材フィルム51上に配線52が形成され、配線52の上にリチウムイオン2次電池53が接続された構成となっている。
そして、図8に示す単位構成54を縦横に、リチウムイオン2次電池53の無い部分が直交する単位構成54のリチウムイオン2次電池53の有る部分の下になるように、上下に編み上げて、図9に示す状態としている。
さらに、図示しないが、図9の状態から、配線52に対して対極の配線をリチウムイオン2次電池53に接続し、リチウムイオン2次電池53の間に樹脂を充填し、上面及び下面を保護フィルム又は保護膜で覆うことにより、フレキシブル電池を構成することができる。
本実施の形態のフレキシブル電池は、複数個のリチウムイオン2次電池53が、基材フィルム51と保護フィルムとの間に配置されているので、基材フィルム51及び保護フィルム又は保護膜によって、フレキシブル性を有している。
(実験例5)
ここで、第5の実施の形態のフレキシブル電池を実際に作製した。
幅3cm、長さ1m、厚さ18μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを基材フィルム51に用いて、基材フィルム51の中央部に、長手方向に導線(0.15mmφ)を敷設して配線52を形成した。
次に、配線52の上に、62mm間隔で、厚さ0.7mmで直径20mmのリチウムイオン2次電池53を、すべて同じ極が接触するように導電性ペーストで固定して、乾燥させた。このようにして、図8に示したストリップ状の単位構成54を多数作製した。
次に、多数作製したストリップ状の単位構成54を、縦方向と横方向を交互に編み上げることによって、各リチウムイオン2次電池53の対極が露出するように織り上げたフレキシブル電池の中間体(図9に示した状態)を得た。
次に、各リチウムイオン2次電池53の未結線の側の対極を、導線とハンダですべて接続した。
次に、上面及び下面にシリコン樹脂を保護層としてコーティングした。
さらに、リチウムイオン2次電池53からの配線を結束して、フレキシブル電池の外部に電極端子を形成した。
そして、周囲をトリミングして、75cm角のフレキシブル電池を得た。
このようにして、本実施の形態のフレキシブル電池を作製することができた。
作製したフレキシブル電池の両電極端子間の電圧を測定したところ、3.2Vであった。
ここで、第5の実施の形態のフレキシブル電池を実際に作製した。
幅3cm、長さ1m、厚さ18μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを基材フィルム51に用いて、基材フィルム51の中央部に、長手方向に導線(0.15mmφ)を敷設して配線52を形成した。
次に、配線52の上に、62mm間隔で、厚さ0.7mmで直径20mmのリチウムイオン2次電池53を、すべて同じ極が接触するように導電性ペーストで固定して、乾燥させた。このようにして、図8に示したストリップ状の単位構成54を多数作製した。
次に、多数作製したストリップ状の単位構成54を、縦方向と横方向を交互に編み上げることによって、各リチウムイオン2次電池53の対極が露出するように織り上げたフレキシブル電池の中間体(図9に示した状態)を得た。
次に、各リチウムイオン2次電池53の未結線の側の対極を、導線とハンダですべて接続した。
次に、上面及び下面にシリコン樹脂を保護層としてコーティングした。
さらに、リチウムイオン2次電池53からの配線を結束して、フレキシブル電池の外部に電極端子を形成した。
そして、周囲をトリミングして、75cm角のフレキシブル電池を得た。
このようにして、本実施の形態のフレキシブル電池を作製することができた。
作製したフレキシブル電池の両電極端子間の電圧を測定したところ、3.2Vであった。
<7.第6の実施の形態(フレキシブル電池)>
本発明の第6の実施の形態のフレキシブル電池の概略構成図を、図10A〜図10Cに示す。
フレキシブル電池の斜視図を図10Aに示し、フレキシブル電池の平面図を図10Bに示し、フレキシブル電池を構成する単位構成の平面図を図10Cに示す。
本発明の第6の実施の形態のフレキシブル電池の概略構成図を、図10A〜図10Cに示す。
フレキシブル電池の斜視図を図10Aに示し、フレキシブル電池の平面図を図10Bに示し、フレキシブル電池を構成する単位構成の平面図を図10Cに示す。
本実施の形態のフレキシブル電池70は、図10A及び図10Bに示すように、図10Cに詳細な構成示す単位構成61が、12個組み合わせられて、全体として半球状に形成されている。
図10Cに示すように、各単位構成61は、基材に、配線62が形成され、配線62の上にリチウムイオン2次電池63が配置され、リチウムイオン2次電池63の上に配線64が接続されている。
本実施の形態のフレキシブル電池70は、例えば、以下に説明するようにして、製造することができる。
まず、図11Aに示すように、弾性領域の伸びが20%以下の樹脂を用いて、図10Cに示した単位構成61に対応する、パーツ65を用意する。図10A及び図10Bより、本実施の形態のフレキシブル電池70は12個の単位構成61から成るので、12個の同一形状のパーツ65を用意する。それぞれのパーツ65は、曲面状のフレキシブル電池70の完成品の曲面から、必要な形状とする。
まず、図11Aに示すように、弾性領域の伸びが20%以下の樹脂を用いて、図10Cに示した単位構成61に対応する、パーツ65を用意する。図10A及び図10Bより、本実施の形態のフレキシブル電池70は12個の単位構成61から成るので、12個の同一形状のパーツ65を用意する。それぞれのパーツ65は、曲面状のフレキシブル電池70の完成品の曲面から、必要な形状とする。
次に、図11Bに示すように、各パーツ65の上に、配線62を形成する。配線62は、パーツ65の図中下側に延長して、外部への接続端子を形成している。
次に、図11Cに示すように、配線62上に、リチウムイオン2次電池63を正極及び負極を揃えて配置する。このとき、導電性ペーストによって、配線62及びパーツ65上にリチウムイオン2次電池63を固定する。
次に、図11Cに示すように、配線62上に、リチウムイオン2次電池63を正極及び負極を揃えて配置する。このとき、導電性ペーストによって、配線62及びパーツ65上にリチウムイオン2次電池63を固定する。
次に、図12Dに示すように、接着剤66と、その上の透明樹脂フィルムから成る接着テープ67とによって、隣接するパーツ65を繋ぎ合わせる。そして、接着剤66及び接着テープ67を形成した側を内側にして、図12Eに示すように、12個のパーツ65を繋ぎ合わせる。
なお、12個のパーツ65を繋ぎ合わせる際に、半球状に形成された型を用いて、この型の上にパーツ65を取り付けるようにしても良い。
なお、12個のパーツ65を繋ぎ合わせる際に、半球状に形成された型を用いて、この型の上にパーツ65を取り付けるようにしても良い。
次に、図12Fに示すように、各リチウムイオン2次電池63の対極側を、配線64で結線する。配線64は、隣接するパーツ65に跨って形成する。
続いて、図示しないが、例えば、透明なウレタンゴムをスプレーコーティングする。
さらに、図11Bに示したパーツ65と、材料及び形状が同様であり、パーツ65よりやや大きいサイズのパーツ(外側のパーツ)を12個用意して、この外側のパーツを表面に貼り付ける。
このようにして、図10A及び図10Bに示した、半球状のフレキシブル電池70を製造することができる。
さらに、図11Bに示したパーツ65と、材料及び形状が同様であり、パーツ65よりやや大きいサイズのパーツ(外側のパーツ)を12個用意して、この外側のパーツを表面に貼り付ける。
このようにして、図10A及び図10Bに示した、半球状のフレキシブル電池70を製造することができる。
本実施の形態のフレキシブル電池70は、フレキシブル性を有することを利用して、3次元曲面形状である半球状に形成されている。
また、各単位構成61のパーツ65及び外側のパーツに、透明な材料、例えば、光線透過率60%以上である弾性を有する樹脂を用いれば、透光性を有するフレキシブル電池70を構成することができる。また、単位構成61の面積に対するリチウムイオン2次電池53の占める面積の割合が50%以下である構成とすれば、実質的に透明な半球状のフレキシブル電池70を作製することができる。
また、各単位構成61のパーツ65及び外側のパーツに、透明な材料、例えば、光線透過率60%以上である弾性を有する樹脂を用いれば、透光性を有するフレキシブル電池70を構成することができる。また、単位構成61の面積に対するリチウムイオン2次電池53の占める面積の割合が50%以下である構成とすれば、実質的に透明な半球状のフレキシブル電池70を作製することができる。
本実施の形態のフレキシブル電池70は、3次元曲面形状として半球状を採用していたが、本発明のフレキシブル電池は、その他の3次元曲面形状を採用することができる。例えば、球状、ラグビーボール形状、馬の鞍形状等が挙げられる。
フレキシブル電池を3次元形状とすることにより、電池を平面形状としていた従来の構成と比較して用途を広げることが可能になる。例えば、曲面形状の発光体と組み合わせて、曲面形状の照明装置を構成することが可能になる。
上述の各実施の形態では、複数個の薄型の電池として、リチウムイオン2次電池を使用していたが、本発明では、薄型の電池として、1次電池やその他の電池、例えば、酸化銀電池やマンガン乾電池等を使用することも可能である。さらに、薄膜太陽電池と薄膜コンデンサーの組み合わせも、使用することが可能である。
本発明は、上述の実施の形態及び実験例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
1,19,51 基材フィルム、1A,11 ポリエチレンテレフタレート(PET)シート、1B アルミ箔、2,18 保護フィルム、3,15,23,34,53,63 リチウムイオン2次電池、4,14 正極配線、5,17 負極配線、6,16 樹脂、10,20,22,70 フレキシブル電池、12 ガス遮蔽膜(バリア層)、13 ポリエステル層、21,33 OLED発光素子、24 発光層、25 スイッチ、26 透明基板フィルム、27 封止フィルム、28 接着層、29,52,62,64 配線、30,40 発光シート、31 第1のフレキシブル電池、32 第2のフレキシブル電池、54,61 単位構成、65 パーツ
Claims (12)
- 可撓性を有する基材に、厚さ1mm以下の電池が複数個配列され、
複数個の前記電池の正極同士及び負極同士がそれぞれ配線により接続され、
各前記配線に外部への接続端子が接続された
フレキシブル電池。 - 絶縁性のフィルムで表面が被覆されている請求項1に記載のフレキシブル電池。
- 前記基材に対して前記電池の占める面積の割合が50%以下であり、光透過性のフィルムで表面が被覆されている請求項1又は請求項2に記載のフレキシブル電池。
- 前記可撓性を有する基材として、フレキシブルな帯状のストリップが用いられ、前記ストリップに複数個の前記電池が配列され、前記ストリップ1個を単位構成として、多数個の前記ストリップが編み上げられて成る請求項1に記載のフレキシブル電池。
- 表面もしくは背面に保護層が形成されている請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のフレキシブル電池。
- 全体が3次元曲面形状とされている請求項1に記載のフレキシブル電池。
- 前記電池が2次電池である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のフレキシブル電池。
- 前記電池がリチウムイオン2次電池である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のフレキシブル電池。
- 可撓性を有する基材に、厚さ1mm以下の電池が複数個配列され、複数個の前記電池の正極同士及び負極同士がそれぞれ配線により接続され、各前記配線に外部への接続端子が接続されたフレキシブル電池を備え、
前記フレキシブル電池から電力が供給されて駆動される
電子機器。 - 有機エレクトロルミネセンス素子から成る発光素子を備えた請求項9に記載の電子機器。
- 前記発光素子の一方の主面に前記フレキシブル電池が配置されている請求項10に記載の電子機器。
- 前記発光素子の両主面に前記フレキシブル電池が配置されている請求項10に記載の電子機器。
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