JP2015507814A - 可撓性を有するバッテリーパック - Google Patents

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Abstract

電子機器で使用される可撓性を有するバッテリーパックが開示される。本開示の一実施形態では、可撓性を有するバッテリーパックは、ガルバニ電池、又は光起電セルなどの複数のセルを含み得る。バッテリーパックはまた、最上部ラミネート層、及び底部ラミネート層を含む、セルに結合される複数のラミネート層を含み得る。複数のセルそれぞれを互いに隔離できるよう、接着剤を使って、最上部、及び底部ラミネート層を一緒に結合することができる。この配置によって、電子機器のフォームファクタに適合するよう、バッテリーを成形することが可能になる。また、この配置によって、１つ以上のセルを、複数のセルから選択的に除去することが可能となり、これは、製造上の視点から望ましいことがある。

Description

本発明は、概して、ポータブル電子機器用バッテリーに関し、より具体的には、ポータブル電子機器用の可撓性を有するバッテリーパックに関する。
（関連出願の相互参照）
本特許協力条約特許出願は、「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｂａｔｔｅｒ Ｐａｃｋ」と題された、２０１１年１２月２９日に出願された米国非仮特許出願第１３／３３９，７３３号に基づく優先権を主張し、これらの全体は参照することにより本願明細書に組み込まれるものとする。
電子機器は、社会の至る所に存在し、セル電話から腕時計まであらゆるものの中に見出される。これら電子機器の多くは、いくつかの種類のポータブル電源を必要とする。これら電子機器の多くはまた、固有のフォームファクタを有する。このことにより、ある１つの電子機器のポータブル電源が、任意の他の電子機器内に収まらない場合がある。更に、これら固有のフォームファクタは、大抵、柔軟なバッテリー配置を必要とするが、従来型バッテリーパックは極めて硬いので、これらのフォームファクタと柔軟に適合しないことが多い。例えば、リチウムポリマーバッテリーセルなどのリチウムイオンバッテリーは、極めて硬く、何度も曲げることでバッテリーセルへの損傷、及びバッテリーの故障をもたらす恐れがある。可撓性の無いバッテリーパックを収容させることを試みた結果、ポータブル電子機器のパッケージングを、最適な大きさとすることができない場合がある。
可撓性に関する問題に加え、従来型バッテリーパックにはまた、信頼性に関する欠点もある。例えば、複数のセルを含む従来型バッテリーは、複数セルのいずれか１つの空洞に水分、又は埃が侵入することで破損することもある。都合の悪いことには、バッテリー内の複数セルの１つが破損すると、大抵の場合、バッテリー全体も破損する。したがって、従来型バッテリーパックにおける欠点の１つ以上を克服する可撓性を有するバッテリーパックが望まれる。
従来型バッテリーパックの欠点の１つ以上を克服する、電子機器で使用される可撓性を有する(flexible)バッテリーパックが開示される。本開示の一実施形態では、可撓性を有するバッテリーパックは、ガルバニ電池、又は光起電セルなどの複数のセルを含み得る。バッテリーパックはまた、最上部ラミネート層、及び底部ラミネート層を含む、セルに結合される複数のラミネート層を含み得る。複数のセルそれぞれを互いに隔離できるよう、接着剤を使って、最上部、及び底部ラミネート層を一緒に結合することができる。この配置によって、電子機器のフォームファクタに適合するよう、バッテリーを成形することが可能になる。また、この配置によって、１つ以上のセルを、複数のセルから選択的に除去することが可能となり、これは、製造上の視点から望ましいことがある。
本開示の別の実施形態は、可撓性を有するバッテリーパックを形成する方法であって、複数のセルを底層に配置する工程と、接着剤を複数のセルにおける各セル間の領域内に配置する工程と、最上層を複数のセルの上に配置する工程と、を含み、セルはアレイ配置され、複数のセルにおける少なくとも１つのセルが欠落している、方法を含み得る。
本開示の更に別の実施形態は、ユーザ入力機器、及びこの入力機器に接続するバッテリーを含む電子機器を含むことができ、バッテリーは、互いから実質的に隔離された複数のセルを含み、更に、複数のセルの１つ以上は、接着剤接合部を共有する。
一実施形態に係る電子機器の図である。 一実施形態に係る、図１Ａの電子機器を分解図で例示する図である。 一実施形態に係る、図１Ｂに示すバッテリーの断面図を例示する図である。 一実施形態に係る、図１Ｂからの一部のセルを例示する図である。 一実施形態に係るバッテリーを上から見た図を例示する図である。 一実施形態に係る、図３Ａに示すバッテリーの断面図を例示する図である。 一実施形態に係る、図３Ａに示すバッテリーの断面図を例示する図である。 一実施形態に係るバッテリーを上から見た図を例示する図である。 一実施形態に係るバッテリーのある層を上から見た図を例示する図である。 一実施形態に係るバッテリーの別の層を上から見た図を例示する図である。 一実施形態に係る図４Ａ、及び図４Ｂの層を組み合わせた断面を例示している。 一実施形態に係るバッテリーの等角図を例示する図である。 別の実施形態に係るバッテリーの等角図を例示する図である。 一実施形態に係る、図２Ａ〜図５に示すセルに関する電気構成を例示する図である。 一実施形態に係る、図２Ａ〜図５に示すセルに関する電気構成を例示する図である。 別々の図面における同じ参照番号の使用は、類似、又は同一の物品を示している。
従来型バッテリーパックの欠点の１つ以上を克服する、電子機器で使用される可撓性を有するバッテリーパックが開示される。本開示の一実施形態では、可撓性を有するバッテリーパックは、ガルバニ電池、又は光起電セルなどの複数のセルを含み得る。バッテリーパックはまた、最上部ラミネート層、及び底部ラミネート層を含む、セルに結合される複数のラミネート層を含み得る。複数のセルそれぞれを互いに隔離できるよう、接着剤を使って、最上部、及び底部ラミネート層を一緒に結合することができる。この配置によって、電子機器のフォームファクタに適合するよう、バッテリーを成形することが可能になる。また、この配置によって、１つ以上のセルを、複数のセルから選択的に除去することが可能となり、これは、製造上の視点から望ましいことがある。
本明細書で開示されている１つ以上の実施形態は、特定の電子機器を参照して詳細に説明しているが、その実施形態を、特許請求の範囲を含む本開示の範囲を制限するものとして解釈したり、又は別の方法で使用したりしないものとする。更に、当業者であれば、以下の説明は広範囲の用途を含み、必ずしも家庭用電化製品に限定されないということは、理解していることであろう。例えば、本開示の実施形態は、個人輸送、補綴技術、服飾及び／又は衣料品、可撓性を有するエレクトロニクス、軍事、ロボット等を含む他の多くの分野における用途を有する。また、本明細書において開示される実施形態は、セル電話などの一部のポータブル電子機器に焦点を当てているが、本明細書で開示した概念は、可撓性を有するバッテリーパックが望ましい場合に他のポータブル電子機器に同等に適用できるということも理解すべきである。例えば、本明細書で開示した概念は、数例挙げると、腕時計、計算機、ラップトップ・コンピュータ、タブレットコンピュータ、及び／又は音楽プレーヤにおいて使用され得る。更に、本明細書で開示した概念は、可撓性を有するバッテリーパックが適している場合にデスクトップ・コンピュータ、又はテレビ機器などの非ポータブル電子機器に同等に適用可能であることも、理解すべきである。したがって、全ての実施形態に関する議論は例示に過ぎず、特許請求の範囲を含む本開示の範囲をこれらの実施形態に限定するよう示唆することを意図していない。
図１Ａをまず参照して、一実施形態に係る電子機器１００を例示する。いくつかの実施形態では、電子機器１００は、音楽、及び／若しくはビデオを再生するためのメディアプレーヤ、セルラー電話、個人データ・オーガナイザ、又はこれらの任意の組み合わせであって良い。したがって、電子機器１００は、メディアプレーヤ、セルラー電話、個人データ・オーガナイザ等の機能の組み合わせの任意の１つを提供する統合機器であって良い。更に、機器１００によって、ユーザは、インターネット、又はローカルエリアネットワーク、若しくは広域ネットワークなどの他のネットワークに接続して、それらを経由して通信することができる。例えば、電子機器１００によって、ユーザは、電子メール、テキストメッセージ、インスタントメッセージを用いて、又は他の形態の電子通信を用いて通信できる。例として、電子機器１００は、ディスプレイスクリーンを備えたｉＰａｄ（登録商標）タブレットコンピュータ、又はｉＰｈｏｎｅ（登録商標）モバイル電話のモデルで良く、これらは共にＡｐｐｌｅ Ｉｎｃ．から入手可能である。
例示の実施形態において、電子機器１００は、筐体、又はエンクロージャ１０２、ディスプレイ１０４、ユーザ入力構造１０６、及び入力／出力ポート１０８を備える。エンクロージャ１０２は、プラスティック、金属、複合材料、若しくは他の適切な材料、又はこれらの任意の組み合わせから形成され得る。エンクロージャ１０２は、物理的損傷から電子機器１００の内部回路を保護し、及びまた、この内部回路を電磁干渉から遮蔽し得る。
ディスプレイ１０４は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であって良く、又は発光ダイオード（ＬＥＤ）ベースのディスプレイ、有機ＬＥＤベースのディスプレイ、若しくは他の適切なディスプレイであって良い。本技術に関する特定の実施形態によれば、ディスプレイ１０４は、ユーザインターフェース１１２、並びに、ロゴ、アバター、写真、アルバム・アート等などの種々の画像１０５を表示できる。更に、一実施形態では、ディスプレイ１０４は、ユーザがユーザインターフェースと相互作用することができるタッチスクリーンであって良い。ディスプレイ１０４はまた、種々の機能、及び／又は電力状態、通話状態、メモリー状態等などのフィードバックをユーザに提供するためのシステムインジケータを表示できる。これらのインジケータは、ディスプレイ１０４上に表示されるユーザインターフェースに統合可能である。本明細書で論じるように、特定の実施形態では、ユーザインターフェース１１２は、ディスプレイ１０４上に表示されて良く、ユーザが電子機器１００と相互作用するための方法も提供し得る。ユーザインターフェースは、テキストユーザインターフェース、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）、又はこれら任意の組み合わせであって良く、ディスプレイ１０４の一部だけに、又は全ての領域に表示され得る種々のレイヤー、ウィンドウ、スクリーン、テンプレート、要素、又は他のコンポーネントを含み得る。
一実施形態において、１つ以上のユーザ入力構造１０６は、動作モード、出力レベル、出力種別等を制御する等などによって、機器１００を制御するよう構成される。例えば、ユーザ入力構造１０６は、機器１００の電源を入れたり切ったりするためのボタンを含み得る。一般的に、電子機器１００に関する実施形態は、ボタン、スイッチ、コントロールパッド、キー、ノブ、スクロールホイール、又は任意の他の適切な入力構造を含む、任意の数のユーザ入力構造１０６を含むことができる。この入力構造１０６は、機器１００の機能、又はこの機器１００に接続されるか、若しくはこの機器により使用される他の装置の機能を制御するために、機器１００上に表示されるユーザインターフェースと共に動作可能である。例えば、ユーザ入力構造１０６によって、ユーザは、表示されたユーザインターフェースをナビゲートしたり、又はこのような表示されたユーザインターフェースを初期スクリーン、つまり、ホームスクリーンに戻したりすることができる。
図１Ａをなお参照すると、特定の実施形態では、ユーザインターフェース１１２によって、ユーザは、１つ以上のユーザ入力構造１０６を介して、及び／又はディスプレイ１０４のタッチ感知式実装を介して、表示されたユーザインターフェース要素とやり取りすることができる。このような実施形態において、ユーザインターフェース１１２は、ユーザがタッチスクリーン、又は他の入力構造により、ディスプレイ１０４上に表示される選択肢の中から選択することができる対話型の機能を提供する。したがって、ユーザは、ユーザインターフェース１１２との適切な相互作用により、機器１００を操作できる。ユーザインターフェース１１２は、ユーザと機器１００との間の相互作用を可能とする適切な任意の設計であり得る。それ故、ユーザインターフェース１１２は、ウィンドウ、メニュー、グラフィックス、テキスト、キーボード若しくは数字キーパッド、スクロール装置、又は任意の他の要素を提供できる。一実施形態において、ユーザインターフェース１１２は、スクリーン、テンプレート、及びユーザインターフェースコンポーネントを含むことができ、任意の数のこれら要素、若しくは他の要素を含めたり、又は分割したりすることが可能である。ユーザインターフェース１１２の要素の配置は、スクリーンが１つ以上のテンプレートを含むように、階層構造であって良く、テンプレートには、１つ以上のユーザインターフェースコンポーネントが含まれる。他の実施形態では、ユーザインターフェース要素を任意の階層構造、又は非階層構造として配設できることが理解すべきである。
電子機器１００はまた、追加装置の接続を可能とする種々の入力及び出力ポート１０８を含むことができる。例えば、ポート１０８は、ヘッドフォンの接続を可能とするヘッドフォンジャックでも良い。更に、ポート１０８は、ヘッドセット（例えば、ヘッドフォンとマイクロフォンとを組み合わせたもの）への接続を提供する入力と出力双方の能力を有することも可能である。実施形態は、ヘッドフォン及びヘッドセットジャック、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート、ファイヤーワイヤー（ＩＥＥＥ−１３９４）ポート、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）カードスロット、並びに、ＡＣ、及び／又はＤＣ電力コネクターを含む任意の数の入力ポート、及び／又は出力ポートを含むことができる。更に、機器１００は、入力及び出力ポートを用いて、他のポータブル電子機器、パーソナルコンピュータ、プリンターなどの他の任意の機器に接続し、それらとデータを送受信することが可能である。例えば、一実施形態において、電子機器１００は、ファイヤーワイヤー（ＩＥＥＥ−１３９４）接続を介してパーソナルコンピュータに接続し、メディアファイルなどのデータファイルを送受信することができる。更に別の実施形態では、ポート１０８を用いて、電子機器１００内の内部バッテリーを充電するための電力を供給可能である。
電子機器１００はまた、種々の音声入力部１１０、及び出力部１１１をそれぞれ含み得る。例えば、入力レシーバー１１０は、ユーザの音声入力を受け取るマイクロフォンであっても良い。入力レシーバー１１０の実施形態は、コイルと磁石式のマイクロフォン、コンデンサーマイクロフォン、カーボンマイクロフォン、リボンマイクロフォン、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）マイクロフォン、又はこれら任意の組み合わせを含み得る。出力トランスミッター１１１は、音声信号をユーザに伝えるスピーカであっても良い。いくつかの実施形態では、入力レシーバー１１０及び出力トランスミッター１１１は、二重機能を備えた同一の物理的装置である場合もある。例えば、入力レシーバー１１０がコイルと磁石式のマイクロフォンである実施形態では、出力トランスミッター１１１は、スピーカとしてコイルと磁石を反転動作、及びその逆の動作を実行することで、実現できる。
ここで図１Ｂを参照して、図１Ａで具現化した電子機器１００を、展開図で説明する。図１Ｂに示す電子機器１００の実施形態は、例示に過ぎず、説明のために、エンクロージャ１０２内に格納される多くの構成要素は、図１Ｂにおいて、具体的に示していないということを理解するべきである。ここで図１Ｂを参照すると、エンクロージャ１０２は、コネクター１１７を介してプリント回路板（ＰＣＢ）１１６に接続されるバッテリー１１４を格納する。バッテリー１１４は、ＰＣＢ １１６上に位置づけられた回路に電力を供給する。バッテリー１１４は、充電式、又は交換式バッテリーであって良く、いずれの場合においても、このようなバッテリー式実装は、可搬性が高く、ユーザは、旅行中、作業中、運動中等において、電子機器１００を持ち歩くことができる。
バッテリー１１４は、実際に実施される実施形態に基づき、多くの物理的形態を取ることができる。例えば、エンクロージャ１０２が湾曲しているか、又は成形されている電子機器１００の実施形態では、バッテリー１１４もまた、適合するよう、湾曲したり、又は成形したりすることができる。前述のように、屈曲、又は湾曲することで、バッテリーが破損する場合があるので、ポータブル電子機器の従来型バッテリーは、屈曲、又は湾曲する能力が不十分である。図２Ａ〜図６Ｂは、エンクロージャ１０２の種々の可能な実施形態に係る可撓性を持たせて配置されるよう、バッテリー１１４が構成される種々の可能な実施形態を例示している。
ここで図２Ａを参照すると、一実施形態に係るバッテリー１１４の断面を示している。図示のように、バッテリー１１４は、複数のガルバニ電池、又は光起電セル２００Ａ〜２００Ｃを含む。セル２００Ａ〜２００Ｃは、化学エネルギー、又は放射エネルギーなどのエネルギーの形態を電気に変換することが可能な装置である。いくつかの実施形態では、セル２００Ａ〜２００Ｃは、リチウムポリマーバッテリーセルなどのリチウムイオンバッテリーである。他の実施形態において、セル２００Ａ〜２００Ｃが光起電セルである場合など、これらのセルは、いくつかの実施例を挙げると、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコン、テルル化カドミウム、及び／又はセレン化インジウム銅を含む種々の材料を用いて製造可能である。
いくつかの実施形態では、個々の単位セル２００Ａ〜２００Ｃの種類、サイズ、及び形状は、電子機器１００の可撓性のあるフォームファクタに対応できるよう、固有であって良い。例えば、セル２００Ａは化学特性に基づくセルであるが、セル２００Ｂは、光起電セルであり、それぞれが、異なるサイズと形状を有する。他の実施形態では、例えば、等価な電流充電と放電を促進するよう、セル２００Ａ〜２００Ｃは、実質的に同じサイズと形状である。更に他の実施形態では、アレイ内の個々のセルは、互いに対して固有の電気特性を有するよう、カスタム化することができる。例えば、いくつかの実施形態では、セル２００Ａを、セル２００Ｂ及び２００Ｃより寿命が長くなるよう選択し、セル２００Ｂを、セル２００Ａ及び２００Ｃより放電特性が良好となるよう選択することができる。
図２Ａで示すように、セル２００Ａ〜２００Ｃは、可撓性のあるエンクロージャ、又は筐体２０５内に格納できる。筐体２０５は、埃、及び／又は水分のような汚染物質が、セル２００Ａ〜２００Ｃと接触することを防止し得る。筐体２０５はまた、セル２００Ａ〜２００Ｃ用のヒートシンクとして機能し、セル２００Ａ〜２００Ｃの充電、及び放電によって発生した熱を放散できる。いくつかの実施形態において、筐体２０５は、成層プロセスを用いて、セル２００Ａ〜２００Ｃ周囲に形成可能である。この場合、筐体２０５は、図示されるように最上層２０５Ａ、及び底層２０５Ｂを含む複数の材料層を含む。例えば、いくつかの実施形態では、最上層２０５Ａ、及び底層２０５Ｂはそれぞれ、高分子コーティングを施したアルミニウムの基層などの、プラスティック及び金属の連続層を用いて形成可能である。疲労特性の増加が望まれる他の実施形態は、高分子コーティングを施した鋼の基層を使用し得る。更に、他の実施形態では、筐体２０５を、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＫｅｖｌａｒ（登録商標）型の合成繊維などの織布材料を用いて製造可能である。
最上層２０５Ａを、複数のシール部２１０Ａ〜２１０Ｃにおいて、底層２０５Ｂに取り付けることができる。シール部２１０Ａ〜２１０Ｃは、種々のフォームファクタを有する電子機器内で可撓性を持たせてバッテリー１１４を配置できるようにするバッテリー１１４用ヒンジ点として使用可能である。いくつかの実施形態において、これらのシール部２１０Ａ〜２１０Ｃは、接着剤２１５Ａ〜２１５Ｃで最上層２０５Ａと底層２０５Ｂとを接着することで形成可能である。最終的に実現される実施形態に応じ、接着剤２１５Ａ〜２１５Ｃとして使用される材料は、様々な材料であって良い。例えば、いくつかの実施形態では、接着剤２１５Ａ〜２１５Ｃは、熱可塑性接着剤である。更に、最終的に実現される実施形態に応じ、接着剤２１５Ａ〜２１５Ｃはそれぞれ、種々の材料、又は種々のプロセスを用いて形成可能である。例えば、シール部２１０Ａはシール部２１０Ｂ及び２１０Ｃと比較してより多く大気に晒されるので、接着剤２１５Ａは、接着剤２１５Ｂ及び２１５Ｃより接着剤２１５Ａを広くする異なるプロセスを用いて形成可能である。
図２Ａを更に参照すると、シール部２１０Ｂ及び２１０Ｃがセル２００Ａ〜２００Ｃ間に存在するため、各セルが個別にパッケージ化される従来法と比較して、必要とされる全体のシール部は少ない。この結果、バッテリー１１４は、従来型バッテリーより短い時間で製造できる。更に、ある位置における筐体２０５の破損は、セルが単一要素である従来型バッテリーにおいて起こるように、バッテリー１１４全体を破壊することは無い。例えば、接着剤２１５Ａが破損するか、又はセル２００Ａを囲む筐体が破壊された場合、セル２００Ａのみが影響を受け、セル２００Ｂ及び２００Ｃはそのまま正常に動作する。更に、最初の２〜３回、各セル２００Ａ〜２００Ｃを充電する際に、圧力が蓄積される場合があり、それ故、いくつかの実施形態では、セル２００Ａ〜２００Ｃが１回以上の充電サイクルを受けた後でシール部２１０Ａ〜２１０Ｃを形成しても良い。
ここで図２Ｂを参照すると、セル２００Ｂ及び２００Ｃが、より詳細に示されている。図示のように、セル２００Ｂ及び２００Ｃは、相互接続２２０を介して、互いに電気的に結合できる。図２Ａでは具体的に示されていないが、セル２００Ａ〜２００Ｃアレイ内の各セル間には、同様の相互接続が存在し得る。図６Ａ、及び図６Ｂでは、想定される配線構成が、より詳細に説明されるであろう。図２Ｂを更に参照すると、接着剤２１５Ｂを相互接続２２０の上、及び下に配置して良い。いくつかの実施形態では、接着剤２１５Ｂを、いくつかの工程で敷設し得る。例えば、最初に、最上部の接着層を底部のラミネーション層２０５Ｂ上に敷設し、次に、セル２００Ｂ及び２００Ｃを底部のラミネーション層２０５Ｂ上に敷設し、更に、底部の接着層を相互接続２２０の最上部に敷設し、最後に、最上部のラミネーション層２０５Ａを、セル２００Ｂ及び２００Ｃの上に位置置きする。
図３Ａは、最上層２０５Ａを除去したバッテリー１１４を上から見た図を例示している。図３Ａに示す実施形態を参照すると、シール部２１０Ｂ及び２１０Ｃは、図示の縦軸のような単一軸に沿って延在し得る。シール部２１０Ｂ及び２１０Ｃが単一軸に沿って延在する実施形態では、バッテリー１１４を、この単一軸に沿って折り畳むことができる。シールされるセル２００Ａ〜２００Ｃの寸法に応じ、実施形態間で正確な向きが変化することがある。例えば、セル２００Ａ〜２００Ｃが横方向に配向される場合、シール部２１０Ｂ及び２１０Ｃは横方向に配向可能である。いくつかの実施形態では、セル２００Ａ〜２００Ｃは、シール部２１０Ｂ及び２１０Ｃが互いに平行とならないよう、角度を成して配向可能である。
図３Ｂ、及び図３Ｃは、バッテリー１１４をそれぞれ上向き構成、及び下向き構成で折り曲げた際の線Ａ〜Ａ'に沿って取った図２Ａ（最上層２０５Ａを含む）に示すバッテリー１１４の断面を、例示している。図３Ｂ、及び図３Ｃを参照すると、バッテリー１１４は略湾曲した向きに折り畳むことができ、電子機器の種々のフォームファクタに対応する。正確な湾曲度は、最終的に実施される実施形態に応じて変動して良く、いくつかの実施形態では、湾曲は非対称的である。例えば、いくつかの実施形態では、バッテリー１１４が折り畳まれた際、非対称的な湾曲を許容するよう、セル２００Ａ〜２００Ｃの幅は不均一であっても、及び／又はシール部２１０Ｂ及び２１０Ｃの幅は不均一であっても良い。
図３Ｄは、２次元の折り畳みを可能とする、最上層２０５Ａ、及びシール２１０Ａ〜２１０Ｃを除去したバッテリー１１４を上から見た図を例示している。図３Ｄに示す実施形態を参照すると、追加のシール部２１０Ｄ及び２１０Ｅは、シール部２１０Ｂ及び２１０Ｃと略直交する方向に配向可能である。この実施形態では、追加のセル２００Ｄ〜２００Ｉは、シール部２１０Ｂ〜２１０Ｅにより形成されるグリッド、又はアレイ内で固定される。シール部２１０Ｂ〜２１０Ｅがグリッド、又はアレイを形成する実施形態において、バッテリー１１４は、２次元内で折り畳むことが可能である。図３Ｄはグリッド形式のセル２００Ａ〜２００Ｉを例示しているが、任意の幾何学的パターン、又は形状が可能である。例えば、セル２００Ａ〜２００Ｉを、いくつかの実施形態では、円形パターンとして配向して良い。
図３Ａ〜３Ｄに示す実施形態は、ある所望の電気的特性を追加的に実現するために、シール部２１０Ｂ〜２１０Ｅに沿って切断することで、カスタム化し得る。例えば、様々なサイズの電子機器用に様々なバッテリーを製造するのではなく、図３Ｄに示す９個のセル２００Ａ〜２００Ｉを備えるバッテリー１１４などの共通サイズのバッテリーを製造することができ、様々な電気要件を有する種々の電子機器に対応するよう、シール部２１０Ｂ〜２１０Ｅの１つ以上に沿って切断できる。更に、筐体２０５、又はシール２１０Ｂ〜２１０Ｅが破損した場合、破損したセルをバッテリー１１４から切り離して電気的故障を防止し得る。
図４Ａは、最上層２０５Ａ、及びシール２１０Ａ〜２１０Ｃが除去されたバッテリー１１４の代替実施形態を上から見た図を例示している。図４Ａを参照すると、バッテリー１１４は、グリッド、又はアレイとして配設された複数のセル４００Ａ〜４００Ｈを含む。この実施形態において、アレイ内の１つ以上のセルを除去し、点線のボックス４０５で示した空洞を形成することができる。いくつかの実施形態では、空洞４０５は、シール部２１０Ｂと２１０Ｃとの間、及びシール部２１０Ｄと２１０Ｅとの間にセルを位置置きしないことで形成される。これらの実施形態では、最上層２０５Ａをバッテリー１１４に付ける際に、セルは存在しない。他の実施形態は、最上層２０５Ａ及び底層２０５Ｂに開口部を形成することで、空洞４０５を形成できる。例えば、セル４００Ａ〜４００Ｈを位置置きする前に底層２０５Ｂに開口部を切り取り、その後、最上層２０５Ａを底層２０５Ｂに付ける前に最上層２０５Ａに別の開口部を切り取ることで、空洞４０５を形成できる。
１つ以上の電子部品を、空洞４０５内に位置づけできる。例えば、図４Ｂは、セル４００Ｉを共配置した最上層２０５Ａを例示しており、この最上層２０５Ａと図４Ａに示す底層２０５Ｂとを組み合わせることで、交差する構造が形成される。図４Ａ、及び図４Ｂを参照すると、線ＢＢ'に沿って取った断面が、図４Ｃに示す断面となる。
ここで図４Ａ、及び図４Ｂと合わせて図４Ｃを参照すると、セル４００Ｉは、シール部４２０Ｂと４２０Ｃとの間で底層４１０Ｂに取り付けることができる。シール部４２０Ｂ及び４２０Ｃは、底層４１０Ｂを最上層４１０Ａに結合できる。シール部４２０Ｂ及び４２０Ｃは、シール部２１０Ｂと２１０Ｃとの間の距離と実質的に同じになるよう距離を空けて、最上層４１０Ａ上に位置づけることができる。図示のように、シール部４２０Ｂ及び４２０Ｃがシール部２１０Ｂ及び２１０Ｃと整列する場合に、セル４００Ｉは、セル４００Ｄと４００Ｅとの中で交差するバッテリー１１４を形成可能である。図４Ｃで具体的に示していないが、積層プロセスは、追加セルが縦方向に積層し、セル４００Ｄ、４００Ｅ、及び４００Ｉと電気的に接続できるよう、連続していても良い。
図５Ａは、バッテリー１１４がセル５００の複数層を含む実施形態の等角図を例示している。図５を参照すると、各層内の個々のセルを、平面の様式に配設できる。例えば、いくつかの実施形態では、グリッド、又はアレイの各部分内にセルが位置づけられた図３Ｄに示す方向に従って、各層内のセルを配設できる。しかし、他の実施形態では、１つ以上のセルをグリッド、又はアレイから欠落可能とする図４Ａに示す方向に従って、各層内のセルを配設できる。当然のことながら、図５Ａに示す層５００は、いくつかの層がグリッド、又はアレイの各部分にセルを含み、他の層がグリッド、又はアレイの１つ以上の位置から１つ以上のセルが欠落している、種々の組み合わせを含み得る。
図５Ａで示すように、グリッド、又はアレイ内の様々な空間に開口部を備えた層の積層が、バッテリー１１４内に開口部５０２のような開口部を形成し得る。開口部５０２を用いて、バッテリー１１４への隣接配置による効果を受けられる構成要素を格納できる。例えば、いくつかの実施形態では、開口部５０２を用いて熱電冷却器（ＴＥＣ）を格納し、これにより、バッテリー１１４、又はバッテリー１１４付近の他の電子部品を冷却できる。ＴＥＣは、冷却モードで動作する際に、バッテリー１１４から電力を引き出すことが可能であるか、又は他の方法として、周囲の電子部品から熱を引き出す際、ＴＥＣを用いてバッテリー１１４に充電できる。いくつかの実施形態では、ＴＥＣは、開口部５０２の壁面５０４に沿って形成可能であり、より高い冷却要件を有する積層体内のセルを、ＴＥＣに近接して位置置きできる。更に、壁面５０４に沿ってＴＥＣに位置置きすることで、冷却、又は加熱の効果を受けられる他の電子部品を、ＴＥＣと共に開口部５０２内に位置置きして良い。
図５Ａをなお参照すると、バッテリー１１４への隣接配置からの効果を受けられる他の電気機器を、開口部５０２内に位置置きして良い。例えば、電子機器１００がカメラ、及びフラッシュを含む場合、開口部５０２は、フラッシュによって使用されるコンデンサーを格納し得る。これら実施形態において、層５００の１つは、他の層５００内のセルより突発電流能力の高いセルのアレイを含み、この層を、開口部５０２内に位置づけられたフラッシュに結合することができる。
図５Ａに示す実施形態は均一なサイズの複数層を含むが、層５００が不均一であること、及び／又は層５００が不均一な様式で積層される他の実施形態も可能である。例えば、図５Ｂは、セル５００の複数層が均一サイズではないバッテリー１１４の代替実施形態の等角図を例示している。図５Ｂに示す実施形態を簡潔に参照すると、セル５００の複数層は、層５０８及び５１０より面積が広い層５０６及び５０７を含むことができる。また、いくつかの実施形態では、例えば、層５０６及び５０７内のセルが層５０８及び５１０とは異なる材料で作られるため、層５０６及び５０７を層５０８及び５１０より厚くしても良い。層５０６〜５１０の非不均一性は、例えば、バッテリー１１４を電子機器のエンクロージャの形状に合致させる際において、望ましい場合がある。
種々の電気構成が、図２Ａ〜５Ｂに関して上記で述べたアレイ、又はグリッド内のセルについて、利用可能である。図６Ａ、及び図６Ｂは、これら電気構成のうちの２つのみを例示しているが、他の多くの構成も、本開示の範囲内にある。図６Ａを最初に参照すると、セル６００Ａ〜６００Ｄが、並列で電気接続して示してある。したがって、図６Ａに示すセル６００Ａ〜６００Ｄはそれぞれ、正極端子、及び負極端子を含むことができ、正極端子はそれぞれ互いに接続され、負極端子もそれぞれ互いに接続される。ここで図６Ｂを参照すると、セル６００Ａ〜６００Ｄが、直列で電気接続して示してある。したがって、図６Ｂに示すセル６００Ａ〜６００Ｄは、それぞれ正極端子、及び負極端子を含むことができ、正極端子はそれぞれ、前のセルの負極端子に接続され、負極端子はそれぞれ、前のセルの正極端子に接続される。
図６Ａ、及び図６Ｂと合わせて図２Ａを簡潔に参照すると、セル６００Ａ〜６００Ｄの１つは、セル２００Ａ〜２００Ｃの任意に１つに対応し、図６Ａ、及び図６Ｂに示す正極線、及び負極線の何れか、又は双方が、相互接続２２０に対応し得る。これら実施形態において、バッテリー１１４の製造後、セルの任意の１つをバッテリー１１４から切り離すことができ、これにより、バッテリー１１４が、製造後に所望の電気特性、又は所望の物理特性に合わせてカスタム化可能となる。このことは、各バッテリーを同じ方式で製造してからバッテリーを実装する特定の電子機器に基づき、バッテリーをカスタム化可能とする場合において、製造的な視点から望ましいことがある。このことは、いくつかの家庭用電子機器の製造者にとって、特に役立つ場合がある。例えば、モバイル電話と同じバッテリーを、タブレットコンピュータ用に製造することができ、この場合、タブレットの電気的要件はモバイル電話の２倍であり、タブレットの物理的スペース要件はモバイル電話より大きい。これらの実施形態において、単一のバッテリーを製造可能であるが、モバイル電話の電気的要件、及びスペース制約に見合うよう、バッテリーの半分を切り離すことができる一方、タブレットコンピュータでは、バッテリー全体を使用できる。
バッテリー内のセルの切り離し可能性はまた、故障の視点からも役立つ場合がある。例えば、図２Ａを参照すると、筐体２０５、又はシール部２１０Ａ〜２１０Ｃが破損した場合、電気的故障を防止するため、破損セルをバッテリー１１４から切り離しできる。

Claims (20)

  1. 可撓性を有するバッテリーパックであって、
    複数のセルと、
    最上部ラミネート層、及び底部ラミネート層を含む、前記セルに結合される複数のラミネート層と、
    前記複数のセルがそれぞれ互いに隔離するよう、前記最上部、及び底部ラミネート層を結合する接着剤と、を備えるバッテリーパック。
  2. 前記複数のセルは第１、及び第２のセルを含み、前記最上部、及び前記底部ラミネート層が前記第１、及び第２のセルの周囲に第１、及び第２のエンクロージャを形成し、前記第１、及び前記第２のエンクロージャは同じサイズではない、請求項１に記載のバッテリーパック。
  3. 前記複数のセルはアレイ配置され、前記アレイ内の少なくとも１つのセルが欠落している、請求項１に記載のバッテリーパック。
  4. 熱電冷却器が、前記アレイ内の前記少なくとも１つの欠落したセルの交換となる、請求項３に記載のバッテリーパック。
  5. フラッシュが、前記アレイ内の前記少なくとも１つの欠落したセルの交換となる、請求項３に記載のバッテリーパック。
  6. カメラが、前記アレイ内の前記少なくとも１つの欠落したセルの交換となる、請求項３に記載のバッテリーパック。
  7. 前記複数のセルにおける前記セルの少なくとも１つが、前記複数のセルから切り離されている、請求項１に記載のバッテリーパック。
  8. 前記アレイは、横方向及び縦方向でセルを含む、請求項３に記載のバッテリーパック。
  9. 前記セルは並列で電気的に接続される、請求項８に記載のバッテリーパック。
  10. 可撓性を有するバッテリーパックを形成する方法であって、
    複数のセルを底層に配置する工程と、
    接着剤を前記複数のセルにおける各前記セル間の領域内に配置する工程と、
    最上層を前記複数のセルの上に配置する工程と、を含み、前記セルはアレイ配置され、前記複数のセルにおける少なくとも１つのセルが欠落している、方法。
  11. 前記複数のセル内の少なくとも２つのセルがシール部を共有する、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記セルは直列で電気的に接続される、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記複数のセルにおける前記セルの少なくとも１つが、前記アレイから切り離されている、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記少なくとも１つの欠落セルは、熱電冷却器と交換される、請求項１２に記載の方法。
  15. 前記接着剤は少なくとも１つの電気接続を挟み込む、請求項１２に記載の方法。
  16. 前記バッテリーパックは少なくとも２つの次元において可撓性を有する、請求項１２に記載の方法。
  17. 電子機器であって、
    ユーザ入力機器と、
    前記入力機器に接続されるバッテリーであって、互いに実質的に隔離された複数のセルを含み、前記複数のセルの１つ以上が、接着剤接合部を共有するバッテリーと、を含む、電子機器。
  18. 前記複数のセルは光起電セルである、請求項１７に記載の電子機器。
  19. 前記複数のセルはアレイ配置され、前記複数のセルにおける前記セルの少なくとも１つが、前記複数のセルにおける残りのセルより優れた放電特性を有するよう選択される、請求項１７に記載の電子機器。
  20. 前記複数のセルは、カメラと交換される少なくとも１つの欠落セルを含む、請求項１９に記載の電子機器。
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