JP2017529665A - 織物親和型二次電池バッテリーパッケージ - Google Patents

織物親和型二次電池バッテリーパッケージ Download PDF

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Abstract

本発明は、電子回路と、前記電子回路に電気的に連結された電源端子とを含む外部基材上に付着され、前記電子回路に電力を供給したり、電力を収集したりして、エネルギーを蓄積するバッテリーパッケージに関する。一実施形態によるバッテリーパッケージは、一つ以上の二次電池セルと、前記二次電池セルと連結されて、露出したリードとを有するバッテリー部と、前記バッテリー部を内部に担持するフレキシブル封止体と、前記フレキシブル封止体の表面上に露出し、前記リードと電気的に連結されて、前記電子回路と電気的に接続する露出電極と、前記フレキシブル封止体の前記表面上に配置される第１ベルクロ部と、を含む。前記バッテリーパッケージの前記第１ベルクロ部は、前記外部基材上に配置される第２ベルクロ部に結束されて、前記バッテリーパッケージが前記外部基材上に着脱可能に固定され、前記バッテリーパッケージの前記露出電極と、前記外部基材の電源端子とが接続して、前記電子回路のための電源回路を形成することができる。【選択図】図１a

Description

本発明は、二次電池の技術に係り、より詳しくは、織物親和型二次電池バッテリーパッケージに関する。
近年、電子及び通信技術の発達によって、ウェアラブルデバイスについての研究が拡大しており、今後、衣服、装身具及び事物間のコミュニケーションに基づいた様々な生活／文化製品まで情報化が進められるものと予測される。このような情報化技術において必ず求められるものが、これらの製品に取り付けられる電子デバイスを動作させるためのエネルギー源に関する技術である。エネルギー源の確保技術として、振動、光電または熱からエネルギーを得るエネルギーハーベスト技術が注目されている。
しかし、ウェアラブルデバイスの実質的な具現のためには、これらのエネルギー源の開発と共に、前記エネルギーハーベスト技術により発生したエネルギーを保存することが可能な二次電池に関する技術の向上が依然として求められている。
例えば、ユーザが日常生活で多くの時間使用する衣服や帽子のような織物製品に適用可能な各種の電気及び電子機器、またはディスプレイ機器のために、これらの機器に電源を供給したり、エネルギーハーベスト素子から生産された電力を保存したりすることが可能な二次電池に関する技術が共に求められている。また、前記二次電池に蓄積された電力を容易に活用できるために、ウェアラブルデバイスと共に使用時にユーザの便宜性が確保されなければならない。
本発明が解決しようとする課題は、ウェアラブルデバイスへの応用のために、衣服や帽子のような織物製品に容易に適用され、電力の供給またはエネルギーの収集が容易に可能なバッテリーパッケージを提供することにある。
前記課題を解決するための本発明の一実施形態によるバッテリーパッケージは、電子回路と、前記電子回路に電気的に連結された電源端子とを含む外部基材上に付着され、前記電子回路に電力を供給したり、電力を収集したりして、エネルギーを蓄積するバッテリーパッケージである。前記バッテリーパッケージは、一つ以上の二次電池セルと、前記二次電池セルと連結されて、露出したリードとを有するバッテリー部と、前記バッテリー部を内部に担持するフレキシブル封止体と、前記フレキシブル封止体の表面上に露出し、前記リードと電気的に連結されて、前記電子回路と電気的に接続する露出電極と、前記フレキシブル封止体の前記表面上に配置される第１ベルクロ部と、を含み、前記バッテリーパッケージの前記第１ベルクロ部は、前記外部基材上に配置される第２ベルクロ部に結束されて、前記バッテリーパッケージが前記外部基材上に着脱可能に固定され、前記バッテリーパッケージの前記露出電極と、前記外部基材の電源端子とが接続して、前記電子回路のための電源回路を形成する。
前記フレキシブル封止体は、纎維層、シャモア、天然皮革または人造皮革のうちいずれか一つあるいはこれらの積層構造である織物親和的表面層を含む。一部の実施形態において、前記纎維層は、天然纎維または合成纎維を利用した織物層、不織布層、編織物層、ベルベット層あるいは極細糸層を含む。
前記フレキシブル封止体は、前記織物親和的表面層と前記バッテリー部との間に配置され、前記織物親和的表面層の底面に付着された基底層をさらに含んでもよい。前記基底層は、防水または防湿機能を有するか、前記織物親和的表面層の機械的な耐久性を強化する層である。または、前記基底層は、熱融着層を含んでもよい。一実施形態において、前記熱融着層は、ポリプロピレン系高分子樹脂、ポリエチレン系高分子樹脂、及びこれらの共重合体のうちいずれか一つまたはその混合物を含む。前記フレキシブル封止体は、前記バッテリー部を挟んで対向する前記基底層の熱融着層のエッジを突き合わせた後に熱融着して封止される。
前記基底層は、金属糸、天然纎維、人工纎維、天然皮革または人造皮革を含む纎維材の織物層、不織布層、編織物層、ベルベット層あるいは極細糸層を含む。前記ベルクロ部は、複数のベルクロを含み、前記複数のベルクロ部の形状、個数、大きさ及び配置のうち少なくとも一つを含む前記フレキシブル封止体上のベルクロパターンは非対称である。
前記外部基材は、衣服、帽子、かばん、テント、または履き物である。また、前記電子回路は、電力消耗装置及びエネルギーハーベスト装置のうちいずれか一つまたはその組み合わせを含む。前記バッテリーパッケージは、ワッペンまたはエンブレムで具現される。
前記課題を解決するための本発明の他の実施形態によるバッテリーパッケージは、電子回路と、前記電子回路に電気的に連結された電源端子とを含む外部基材上に付着され、前記電子回路に電力を供給したり、電力を収集したりして、エネルギーを蓄積することができる。前記バッテリーパッケージは、一つ以上の二次電池セルと、前記二次電池セルと連結されて、露出したリードとを有するバッテリー部と、前記バッテリー部を内部に担持するフレキシブル封止体と、前記フレキシブル封止体の表面上に露出し、前記リードと電気的に連結されて、前記電子回路と電気的に接続する第１導電性ベルクロ部と、を含み、前記バッテリーパッケージの前記第１導電性ベルクロ部は、前記外部基材上に配置される第２導電性ベルクロ部に結束されて、前記バッテリーパッケージが前記外部基材上に着脱可能に固定され、前記バッテリーパッケージの前記第１導電性ベルクロ部と、前記外部基材の前記第２導電性ベルクロ部とが接続して、前記電子回路のための電源回路を形成する。
前記第１導電性ベルクロ部または前記第２導電性ベルクロ部は、導電性高分子纎維、金属纎維、金属化層がコーティングされた高分子纎維、導電性粒子が分散した高分子纎維、炭素纎維またはその混合物を含む。前記導電性高分子纎維は、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリオキシフェニレン、ポリフェニレンスルファイド、ポリフラン、ポリメチルピロール、ポリスチレン、その誘導体または共重合体を含む。
前記金属纎維は、ステンレス鋼、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）またはその合金を含む。前記フレキシブル封止体は、纎維層、シャモア、天然皮革または人造皮革のうちいずれか一つあるいはこれらの積層構造である織物親和的表面層を含んでもよい。
前記纎維層は、天然纎維または合成纎維を利用した織物層、不織布層、編織物層、ベルベット層あるいは極細糸層を含む。前記フレキシブル封止体は、前記織物親和的表面層と前記バッテリー部との間に配置され、前記織物親和的表面層の底面に付着された基底層をさらに含んでもよい。
前記基底層は、防水または防湿機能を有するか、前記織物親和的表面層の機械的な耐久性を強化する層である。一実施形態において、前記基底層は、熱融着層を含む。前記導電性ベルクロ部は、複数の導電性ベルクロを含み、前記複数の導電性ベルクロ部の形状、個数、大きさ及び配置のうち少なくとも一つを含む前記フレキシブル封止体上のベルクロパターンは非対称である。
前記外部基材は、衣服、帽子、かばん、テント、または履き物である。前記電子回路は、電力消耗装置及びエネルギーハーベスト装置のうちいずれか一つまたはその組み合わせを含む。また、前記バッテリーパッケージは、ワッペンまたはエンブレムで具現される。
本発明の実施形態によれば、バッテリー部を内部に担持するフレキシブル封止体と、これを外部基材上に付着するためのベルクロとを利用して、織物製品である外部基材上に着脱可能に適用されるので、電力の供給またはエネルギーの収集が容易に可能なバッテリーパッケージが提供できる。また、前記バッテリーパッケージは、織物親和的表面層を提供することで、ワッペンまたはエンブレムで具現されることも可能であるので、電源回路としてはいうまでもなく、装飾的効果も一緒に得られるという利点を有する。
本発明の一実施形態によるバッテリーパッケージのバッテリー部及びフレキシブル封止体を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーパッケージの背面の斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーパッケージの前面の斜視図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーパッケージを示す分解斜視図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーパッケージを示す分解斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパッケージを示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーパッケージが付着される外部基材を提供する衣服を示す図面である。
以下、添付された図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
本発明の実施形態は、当該技術分野で通常の知識を持った者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものであり、下記の実施形態は、色々な他の形態に変形可能であり、本発明の範囲が下記の実施形態に限定されるものではない。かえって、それらの実施形態は、本開示をさらに充実かつ完全にし、当業者に本発明の思想を完全に伝達するために提供されるものである。
また、以下の図面において、各層の厚さやサイズは、説明の便宜及び明確性のために誇張されたものであり、図面上で、同じ符号は同じ要素を指す。本明細書で使われたように、用語“及び／または”は、当該列挙された項目のうちいずれか一つ及び一つ以上の全ての組み合わせを含む。
本明細書で使われた用語は、特定の実施形態を説明するために使われ、本発明を制限するためのものではない。本明細書で使われたように、単数の形態は、文脈上明確に取り立てて指摘するものでなければ、複数の形態を含む。また、本明細書で使われる場合、“含む(comprise)”及び／または“含んだ(comprising)”は、言及した形状、数字、段階、動作、部材、要素及び／またはそれらのグループの存在を特定するものであり、一つ以上の他の形状、数字、動作、部材、要素及び／またはそれらのグループの存在または付加を排除するものではない。
図１Ａは、本発明の一実施形態によるバッテリーパッケージ１００のバッテリー部１０及びフレキシブル封止体２０を示す分解斜視図であり、図１Ｂ及び図１Ｃは、それぞれバッテリーパッケージ１００の背面１００Ｂ及び前面１００Ｕの斜視図である。
図１Ａを参照すれば、バッテリーパッケージ１００は、バッテリー部１０と、バッテリー部１０を内部に担持するフレキシブル封止体２０とを含む。バッテリー部１０は、単一のセルを含んでもよいし、二つ以上のセルが互いに直列または並列連結された複数のセルを含んでもよい。これらのセルは、当該技術分野でよく知られたように、正極、負極、及びこれらの電極間の分離膜を含む複合層構造体であり、前記複合層構造体は、積層、曲げまたは巻き取りが行われ、容量を増加させることができる。前記複合層構造体は、外部回路との連結のために、バッテリー部１０の内部の正極及び負極にそれぞれ電気的に連結され、外部に露出するリード１０Ｌ１、１０Ｌ２を有する。説明の便宜上、リード１０Ｌ１、１０Ｌ２のうち、第１リード１０Ｌ１は正極とし、第２リード１０Ｌ２は負極とする。フレキシブル封止体２０の内部には、バッテリー部１０を保護するための充放電保護回路（図示せず）がさらに提供されてもよい。
バッテリー部１０の外被１０Ｓは、外部の水分と内部の電解質から耐性を有する層であり、単一のまたは積層された保護層を含む。例えば、前記保護層は、非制限的な例として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン、ポリエステル系樹脂、またはポリアミド系樹脂を含む。選択的には、前記保護層の外部に金属層がさらに形成されてもよい。前記金属層は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、炭素（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）またはその合金を含む。例えば、金属層２１は、機械的強度を強化するために、鉄を含有し、柔軟性及び可撓性を向上させるために、アルミニウムを主な組成として含む。他の実施形態において、外被１０Ｓの機能は、フレキシブル封止体２０が前記保護層と金属層とを含むことにより、フレキシブル封止体２０により代替可能である。
フレキシブル封止体２０は、バッテリー部１０を安定して担持する包装材であり、その表面は、バッテリーパッケージ１００が取り付けられる外部基材、例えば、服、かばんまたは帽子のような表面を考慮して、織物親和的表面層２１ａ、２２ａを有する。例えば、織物親和的表面層２１ａ、２２ａは、纎維層、シャモア、天然皮革または人造皮革で形成される。前記纎維層は、天然纎維及び／または合成纎維を利用した織物層、不織布層、編織物層、ベルベット層または極細糸層を含む。他の実施形態において、織物親和的表面層２１ａ、２２ａのうち、フレキシブル封止体２０の背面２０Ｂの織物親和的表面層２１ａは、纎維構造に限定されるものではなく、高分子樹脂系基板であってもよい。
織物親和的表面層２１ａ、２２ａは、上述の材料の単一層であってもよいし、複合積層構造を有してもよい。一部の実施形態において、フレキシブル封止体２０は、織物親和的表面層２１ａ、２２ａの底面に付着される基底層２１ｂ、２２ｂをさらに含んでもよい。基底層２１ｂ、２２ｂは、フレキシブル封止体２０の防水または防湿機能を有するか、織物親和的表面層２１ａ、２２ａを機械的に強化して、シワ、剥がれ及び弾性的復元に対する機械的な耐久性を向上させることができる。必要に応じて、基底層２１ｂ、２２ｂと織物親和的表面層２１ａ、２２ａとの結合は、熱融着、または接着層を利用して行われる。
基底層２１ｂ、２２ｂは、ポリプロピレン系高分子樹脂、ポリエチレン系高分子樹脂、及びこれらの共重合体のうちいずれか一つまたはその混合物を含む。例えば、前記ポリプロピレン系高分子樹脂は、ポリプロピレンポリマー、プロピレン／エチレンランダムコポリマー、プロピレン／エチレンブロックコポリマー、またはエチレン／プロピレン／α−オレフィンターポリマーを含む。また、前記ポリエチレン系高分子樹脂は、非制限的な例として、エチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）、アクリル酸−エチレン共重合体（ＥＡＡ）、メタクリル酸−エチレン共重合体（ＥＭＡＡ）、アクリル酸エチル−エチレン共重合体（ＥＥＡ）、アクリル酸メチル−エチレン共重合体（ＥＭＡ）、またはメタクリル酸メチル−エチレン共重合体（ＥＭＭＡ）を含むポリエチレン共重合体である。一部の実施形態において、上述の材料は、低温で部分的溶融が可能であるので、熱を加えて、基底層２１ｂ、２２ｂとバッテリー部１０の表面１０Ｓとを互いに融着させることができる。他の実施形態において、基底層２１ｂ、２２ｂは、金属糸、天然纎維、人工纎維、天然皮革または人造皮革のような纎維材の織物層、不織布層、編織物層、ベルベット層あるいは極細糸層を含み、本発明がこれに限定されるものではない。
一部の実施形態において、フレキシブル封止体２０は、互いに対向する二つの片２１、２２に分けられる。この場合、これらの片２１、２２を突き合わせた後、図１Ｂに示したように、エッジ部の返し縫いを通じて片２１、２２を互いに結合することにより、内部にバッテリー部１０を担持したままで、フレキシブル封止体２０を封止することができる。
他の実施形態において、上述のように、織物親和的表面層２１ａ、２２ａの下地に基底層２１ｂ、２２ｂが備えられた場合、突き合わせられた基底層２１ｂ、２２ｂを互いに熱融着して、フレキシブル封止体２０を封止することも可能である。図１Ａに示した実施形態においては、二つの織物親和的表面層２１ａ、２２ａが結合されたことを示しており、これらの二つの織物親和的表面層２１ａ、２２ａは相異なる材料で形成されてもよい。外部に露出するフレキシブル封止体２０の前面２０Ｕの織物親和的表面層２２ａは、外部基材の質感と味感を考慮した材料が適用され、外部基材に付着される面である、フレキシブル封止体２０の背面２０Ｂは、後述するように、露出電極２０Ｔ１、２０Ｔ２と第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２との支持のための好適な織物親和的表面層を含む。例えば、フレキシブル封止体２０の前面２０Ｕの織物親和的表面層２２ａは皮革であり、フレキシブル封止体２０の背面２０Ｂの織物親和的表面層２１ａは高分子樹脂である。
これらの織物親和的材料は、一般的にフレキシブル特性を有しているため、外部基材の変形に対応して一緒に変形し、異質感なしに前記外部基材に調和されることができる。選択的には、フレキシブル封止体２０の表面に、絵または字のような情報が記載され、外部基材に重ねて付けられた際に装飾的効果を有することができる。これについては、さらに詳細に後述する。
フレキシブル封止体２０の内部で、第１リード１０Ｌ１は、第１露出電極２０Ｔ１に電気的に結合され、第２リード１０Ｌ２は、第２露出電極２０Ｔ２に電気的に結合される。各リード１０Ｌ１、１０Ｌ２と露出電極２０Ｔ１、２０Ｔ２との電気的接続は、導電性ペースト及びソルダーにより行われる。他の実施形態において、リード１０Ｌ１、１０Ｌ２が直接フレキシブル封止体２０の外部に露出して、リード１０Ｌ１、１０Ｌ２の露出した端部が、露出電極２０Ｔ１、２０Ｔ２として機能することも可能である。さらに他の実施形態において、リード１０Ｌ１、１０Ｌ２と露出電極２０Ｔ１、２０Ｔ２との間に、再配線（ｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｗｉｒｉｎｇ）のための導電体が介在されることも可能である。
図１Ｂを参照すれば、フレキシブル封止体２０の背面２０Ｂには、その外部に露出する露出電極２０Ｔ１、２０Ｔ２と、第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２とが配置される。露出電極２０Ｔ１、２０Ｔ２と、第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２との個数及び／または位置は、多様に変更して実施可能である。図１Ｂは、一つの例として、フレキシブル封止体２０の底面２０Ｂのエッジに、露出電極２０Ｔ１、２０Ｔ２が配置され、第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２が、フレキシブル封止体２０の背面２０Ｂに互いに離隔して、均等に配置された二つのベルクロ部を例示している。
他の実施形態において、第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２は、ユーザにとってバッテリーパッケージ１００の付着方向を認知させ、露出電極２０Ｔ１、２０Ｔ２、例えば、正極２０Ｔ１と負極２０Ｔ２とが、図４を参照して後述するように、バッテリーパッケージ１００が結合される外部基材１０００上の露出電極１０００Ｔ１、１０００Ｔ２の正極１０００Ｔ１と負極１０００Ｔ２とに電気的に互いに極性が整合されて結合されるように、ユーザを誘導することができる。
他の実施形態において、露出電極２０Ｔ１、２０Ｔ２の周辺を第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２が取り囲む形態を有するように配置されてもよい。さらに他の実施形態において、第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２は、フレキシブル封止体２０の背面２０Ｂに配置されるが、露出電極２０Ｔ１、２０Ｔ２は、フレキシブル封止体２０の前面２０Ｕに配置されてもよい。
第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２は、図４を参照して後述するように、バッテリーパッケージ１００が結合される外部基材１０００上の第２ベルクロ部１０００Ｖ１、１０００Ｖ２と対をなして結合される。例えば、第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２が粗い面を有すると、第２ベルクロ部１０００Ｖ１、１０００Ｖ２は滑らかな面を有し、その逆の場合もある。また、第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２が、図１Ｂに示したように、二つ以上の複数のベルクロからなり、この場合、一つのベルクロ３０Ｖ１は粗い面を有し、他のベルクロ３０Ｖ２は滑らかな面を有する。これに対応して、外部基材１０００上の第２ベルクロ部１０００Ｖ１、１０００Ｖ２も、複数のベルクロからなり、当該滑らかな面と粗い面をそれぞれ有する。このように、第１ベルクロ部を構成するベルクロの表面特性を異にすると、ユーザにとってバッテリーパッケージ１００の付着方向を認知させ、バッテリーパッケージ１００が結合される外部基材１０００上の露出電極１０００Ｔ１、１０００Ｔ２の正極１０００Ｔ１と負極１０００Ｔ２とに電気的に互いに極性が整合されて結合されるように、ユーザを誘導することができる。この場合、ユーザが、バッテリーパッケージ１００の電極２０Ｔ１、２０Ｔ２と、外部基材１０００の電極１０００Ｔ１、１０００Ｔ２との極性が整合されないように、バッテリーパッケージ１００を外部基材１０００上に付着しようと試みても、ベルクロは互いに付着されない。
上述の第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２の形状、個数、大きさ及び／または配置は、図１Ｂに示したように、二つの円形に限定されるものではない。例えば、第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２のベルクロは、四角形、三角形、円形、楕円形、ライン、波、または他の多角形及び曲線パターンを有してもよく、バッテリーパッケージ１００の背面１００Ｂに全面的に形成されてもよい。前記ベルクロの様々な形状の変形も、本発明の範囲内で可能であり、ユーザの不注意なバッテリーパッケージ１００の付着試みによって、電極間の極性の整合が行われないままで、バッテリーパッケージ１００と外部基材１０００とが付着されることを防止するために、前記ベルクロの形状の変形が行われる。例えば、第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２が、バッテリーパッケージ１００の背面２０Ｂ上に非対称形状または非対称配置が行われることにより、このような効果を達成できるであろう。前記非対称配置については、別に後述する。
図１Ｃを参照すれば、フレキシブル封止体２０の前面には、絵、ロゴ、キャラクターまたは字のような情報４０が、従来の纎維基盤工程によって、染め付け、コーティングまたは返し縫いが行われて表示され、本発明がこれに制限されるものではない。バッテリーパッケージ１００は、全体的にワッペンまたはエンブレム状に成形されるので、バッテリーパッケージ１００が外部基材に重ねて付けられた際に装飾的効果を有することができる。
図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の他の実施形態によるバッテリーパッケージ１００を示す分解斜視図である。
図２Ａを参照すれば、フレキシブル封止体２０の中央部に、露出電極２０Ｔ１、２０Ｔ２が配置される。このために、バッテリー部１０のリード１０Ｌ１、１０Ｌ２は、フレキシブル封止体２０の内部で、露出電極２０Ｔ１、２０Ｔ２との接続のために折り曲げられ、露出電極２０Ｔ１、２０Ｔ２まで延びる。他の実施形態において、露出電極２０Ｔ１、２０Ｔ２は、二つ以上の複数であり、充放電保護回路または他の回路に連結されてもよい。また、図示していないが、フレキシブル封止体２０の内部に、バッテリー部１０の充放電保護回路がさらに提供されてもよい。
図１Ａないし図１Ｃを参照して上述したように、第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２、３０Ｖ２、３０Ｖ３の形状、個数、大きさ及び／または配置を含むベルクロパターンは、ユーザの不注意なバッテリーパッケージ１００の付着試みによって、電極間の極性の整合が行われないままで、バッテリーパッケージ１００と外部基材１０００とが付着されることを防止するように設計される。図２Ａでは、三つのベルクロからなる第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２、３０Ｖ３を例示している。三つのベルクロの配置は、外部基材１０００上に電極２０Ｔ１、２０Ｔ２の極性の整合が行われて付着されることを助ける。例えば、ユーザがバッテリーパッケージ１００を付着する方位と異なって、バッテリーパッケージ１００の面に垂直な方向（すなわち、矢印Ｆの方向）にバッテリーパッケージ１００を１８０゜回転させた後に付着する場合、バッテリーパッケージ１００の第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２、３０Ｖ３と、外部基材１０００上の第２ベルクロ部とが互いに対向していないため、付着が行われない。
図２Ｂでは、バッテリーパッケージ１００の背面２０Ｂに提供される第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２が、外部基材１０００上の電極１０００Ｔ１、１０００Ｔ２と、電極２０Ｔ１、２０Ｔ２との極性の整合が行われて付着されることを助けるベルクロの形状に関する他の実施形態が開示されている。第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖの一つのベルクロは、ドーナツ状３０Ｖ１を有し、他のベルクロは、板状３０Ｖ２を有することで、バッテリーパッケージ１００の方向を、決められた位置と異なって付着しようとする際には、第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖと第２ベルクロ部１０００Ｖ１、１０００Ｖ２とが互いに対向していないため、付着が行われない。
上述の実施形態においては、バッテリーパッケージ１００の背面２０Ｂに垂直な方向（矢印Ｆの方向）にバッテリーパッケージ１００を回転する際、背面２０Ｂに提供されたベルクロの形状、個数、大きさまたは配置に関するベルクロパターンが、Θが３６０゜範囲内で変わる間、同一なパターンが１回しか表されず、２回以上表されない。これにより、ユーザがバッテリーパッケージ１００を外部基材上に方位を間違って合わせて付着しようとする場合に、バッテリーパッケージの第１ベルクロ部と、外部基材上の第２ベルクロ部とが互いに対向していないため、前記ベルクロ部間の結合が行われない。このように、バッテリーパッケージの回転時にベルクロパターンの非対称構成は、本発明の範囲内で、ベルクロの形状、個数、配置またはこれらの組み合わせにより行われる。
図３は、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパッケージ２００を示す分解斜視図である。
図３を参照すれば、バッテリーパッケージ２００は、フレキシブル封止体２０の外側に配置される導電性ベルクロ部３１Ｖ１、３１Ｖ２を有する。導電性ベルクロ部３１Ｖ１、３１Ｖ２は、フレキシブル封止体２０の内部に担持されたバッテリー部１０のリード１０Ｌ１、１０Ｌ２と電気的に連結される。リード１０Ｌ１、１０Ｌ２と導電性ベルクロ部３１Ｖ１、３１Ｖ２との電気的連結は、直接行われるか、再配線のための導電性ワイヤー２０Ｗにより行われ、本発明がこれに限定されるものではない。
この場合、導電性ベルクロ部３１Ｖ１、３１Ｖ２は、外部回路との電気的接続のための電極として機能できる。バッテリーパッケージ２００の導電性ベルクロ部３１Ｖ１、３１Ｖ２と結合する外部基材のベルクロ部、例えば、図４の第２ベルクロ部１０００Ｖ１、１０００Ｖ２も、同様に導電性ベルクロからなる。この場合、図１Ａに示したバッテリーパッケージ１００と異なり、露出電極２０Ｔ１、２０Ｔ２、１０００Ｔ１、１０００Ｔ２が省略可能である。
導電性ベルクロ部３１Ｖ１、３１Ｖ２は、導電性高分子纎維、金属纎維、金属化層がコーティングされた高分子纎維、導電性粒子が分散した高分子纎維、炭素纎維またはその混合物を含むことにより、導電性を確保することができる。前記導電性高分子纎維は、非制限的な例として、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリオキシフェニレン、ポリフェニレンスルファイド、ポリフラン、ポリメチルピロール、ポリスチレン、その誘導体または共重合体を含む。前記金属纎維は、非制限的な例として、ステンレス鋼、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）またはその合金を含む。
他の実施形態において、導電性ベルクロ部３１Ｖ１、３１Ｖ２は、上述のように、バッテリーパッケージ２００の背面２０Ｂに垂直な方向（矢印Ｆの方向）にバッテリーパッケージ１００を回転する時、背面２０Ｂに提供されたベルクロ３１Ｖ１、３１Ｖ２の形状、個数または配置に関するパターンが、Θが３６０゜範囲内で変わる間、同一なパターンが１回しか表されず、２回以上表されないように設計される。これにより、ユーザがバッテリーパッケージ２００を外部基材上に方位を間違って合わせて付着しようとする場合に、バッテリーパッケージの第１ベルクロ部と、外部基材上の第２ベルクロ部とが互いに対向していないため、前記ベルクロ部間の結合が行われない。
図４は、本発明の一実施形態によるバッテリーパッケージが付着される外部基材を提供する衣服１０００である。
図４を参照すれば、衣服１０００は、スマート衣類の一実施形態であって、外部温度を感知して、低温の場合に防寒のために電力が印加されると、発熱を行うコイル１０００Ｃを駆動する電子回路を有している。コイル１０００Ｃに供給される電力は、バッテリーパッケージ２００Ａから出力される。図示したバッテリーパッケージ２００Ａは、図２Ａを参照して説明したバッテリーパッケージである。
バッテリーパッケージ１００の第１導電性ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２、３０Ｖ３は、滑らかな面を有し、衣服１０００に提供された第２導電性ベルクロ部１０００Ｖ１、１０００Ｖ２、１０００Ｖ３は、粗い面を有し、第１導電性ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２、３０Ｖ３と、第２導電性ベルクロ部１０００Ｖ１、１０００Ｖ２、１０００Ｖ３とが互いに結合されて、外部基材である衣服１０００上に付着される。また、バッテリーパッケージ２００Ａの露出電極２０Ｔ１、２０Ｔ２、例えば、正極２０Ｔ１及び負極２０Ｔ２は、衣服上の電源端子、例えば、正極１０００Ｔ１及び負極１０００Ｔ２に互いに接触し、電気的に連結されて、電力供給のための電源回路を完成することができる。
図２Ａを参照して上述したように、第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２、３０Ｖ３の形状、大きさ及び／または配置は、ユーザの不注意なバッテリーパッケージ２００Ａの付着試みによって、電極間の極性の整合が行われないままで、バッテリーパッケージ２００Ａと外部基材１０００とが付着されることを防止するように設計される。三つのベルクロ３０Ｖ１、３０Ｖ２、３０Ｖ３の配置は、外部基材１０００上に、バッテリーパッケージの正極２０Ｔ１及び負極２０Ｔ２が、外部基材１０００上の電源端子である正極１０００Ｔ１及び負極１０００Ｔ２に整合されて付着されるようにする。
ユーザがバッテリーパッケージ２００Ａを付着する方位と異なって、バッテリーパッケージ２００Ａの下端部２００Ｅを衣服１０００の上方へ、すなわち、バッテリーパッケージ２００Ａの下端部２００Ｅがユーザの頭方へ向かったままで、バッテリーパッケージ２００Ａを、衣服１０００のバッテリーパッケージの位置１０００Ｓに付着しようとすると、バッテリーパッケージ２００Ａの第１ベルクロ部３０Ｖ１、３０Ｖ２、３０Ｖ３と、外部基材１０００上の第２ベルクロ部１０００Ｖ１、１０００Ｖ２、１０００Ｖ３とが互いに対向していないため、付着が行われない。したがって、本発明の実施形態によれば、ユーザの不注意な付着試みによる極性エラーを防止することができる。
バッテリーパッケージ２００Ａのフレキシブル封止体２０は、織物親和的表面層２２ａを有し、その前面に字または絵のような情報４０を表示することにより、バッテリーとしてはいうまでもなく、衣服そのものの審美性を高める装飾的効果を提供する。また、ユーザは、消耗したバッテリーパッケージ２００Ａを容易にむしり取って、衣服１０００から分離した後、好適な充電器によりこれを充電した後に再び衣服１０００に付着することにより、コイル１０００Ｃを再び動作させることができる。前記充電器も、バッテリーパッケージの導電性ベルクロ部と結合されて対をなす導電性ベルクロ部を有し、これらの導電性ベルクロ部が結合されることにより、バッテリーパッケージ２００Ａのバッテリー部が充電できるであろう。
衣服１０００は、電気を消耗するものであり、バッテリーパッケージ２００Ａが電力を供給する放電過程について述べられているが、本発明の電子回路は、電力消耗装置に制限されるものではない。例えば、バッテリーパッケージ２００Ａ内の電池セルが二次電池セルである場合、衣服１０００内に設けられた電子回路は、圧電素子のようなエネルギーハーベスト装置であってもよい。また、これにより生産された電力をバッテリーパッケージ２００Ａにより蓄電することができ、蓄電された電気を再び活用できるであろう。また、他の実施形態において、前記電子回路は、電力消耗装置とエネルギーハーベスト装置との組み合わせであり、エネルギーを収集し、これを再使用するのにバッテリーパッケージが使われることも可能である。
上述の実施形態において、外部基材として、衣服は例示的であり、電気を必要とする帽子、かばん、テント、履き物、または電気を生産する帽子、かばん、履き物のような他の纎維材質の基材も、本発明の実施形態に含まれる。
以上で説明した本発明は、前述した実施形態及び添付された図面に限定されず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、色々な置換、変形及び変更が可能であるということは、本発明が属する技術分野で通常の知識を持った者にとって明らかである。
本発明の実施形態によれば、バッテリー部を内部に担持するフレキシブル封止体と、これを外部基材上に付着するためのベルクロとを利用して、織物製品である外部基材上に着脱可能に適用されるので、電力の供給またはエネルギーの収集が容易に可能なバッテリーパッケージが提供できる。

Claims (26)

  1. 電子回路と、前記電子回路に電気的に連結された電源端子とを含む外部基材上に付着され、前記電子回路に電力を供給したり、電力を収集したりして、エネルギーを蓄積するバッテリーパッケージであって、
    一つ以上の二次電池セルと、前記二次電池セルと連結されて、露出したリードとを有するバッテリー部と、
    前記バッテリー部を内部に担持するフレキシブル封止体と、
    前記フレキシブル封止体の表面上に露出し、前記リードと電気的に連結されて、前記電子回路と電気的に接続する露出電極と、
    前記フレキシブル封止体の前記表面上に配置される第１ベルクロ部と、を含み、
    前記バッテリーパッケージの前記第１ベルクロ部は、前記外部基材上に配置される第２ベルクロ部に結束されて、前記バッテリーパッケージが前記外部基材上に着脱可能に固定され、前記バッテリーパッケージの前記露出電極と、前記外部基材の電源端子とが接続して、前記電子回路のための電源回路を形成するバッテリーパッケージ。
  2. 前記フレキシブル封止体は、纎維層、シャモア、天然皮革または人造皮革のうちいずれか一つあるいはこれらの積層構造である織物親和的表面層を含む、請求項１に記載のバッテリーパッケージ。
  3. 前記纎維層は、天然纎維または合成纎維を利用した織物層、不織布層、編織物層、ベルベット層あるいは極細糸層を含む、請求項２に記載のバッテリーパッケージ。
  4. 前記フレキシブル封止体は、前記織物親和的表面層と前記バッテリー部との間に配置され、前記織物親和的表面層の底面に付着された基底層をさらに含む、請求項１に記載のバッテリーパッケージ。
  5. 前記基底層は、防水または防湿機能を有するか、前記織物親和的表面層の機械的な耐久性を強化する、請求項４に記載のバッテリーパッケージ。
  6. 前記基底層は、熱融着層を含む、請求項４に記載のバッテリーパッケージ。
  7. 前記熱融着層は、ポリプロピレン系高分子樹脂、ポリエチレン系高分子樹脂、及びこれらの共重合体のうちいずれか一つまたはその混合物を含む、請求項６に記載のバッテリーパッケージ。
  8. 前記フレキシブル封止体は、前記バッテリー部を挟んで対向する前記基底層の熱融着層のエッジを突き合わせた後に熱融着して封止される、請求項６に記載のバッテリーパッケージ。
  9. 前記基底層は、金属糸、天然纎維、人工纎維、天然皮革または人造皮革を含む纎維材の織物層、不織布層、編織物層、ベルベット層あるいは極細糸層を含む、請求項４に記載のバッテリーパッケージ。
  10. 前記ベルクロ部は、複数のベルクロを含み、前記複数のベルクロ部の形状、個数、大きさ及び配置のうち少なくとも一つを含む前記フレキシブル封止体上のベルクロパターンは非対称である、請求項１に記載のバッテリーパッケージ。
  11. 前記外部基材は、衣服、帽子、かばん、テント、または履き物である、請求項１に記載のバッテリーパッケージ。
  12. 前記電子回路は、電力消耗装置及びエネルギーハーベスト装置のうちいずれか一つまたはその組み合わせを含む、請求項１に記載のバッテリーパッケージ。
  13. 前記バッテリーパッケージは、ワッペンまたはエンブレムである、請求項１に記載のバッテリーパッケージ。
  14. 電子回路と、前記電子回路に電気的に連結された電源端子とを含む外部基材上に付着され、前記電子回路に電力を供給したり、電力を収集したりして、エネルギーを蓄積するバッテリーパッケージであって、
    一つ以上の二次電池セルと、前記二次電池セルと連結されて、露出したリードとを有するバッテリー部と、
    前記バッテリー部を内部に担持するフレキシブル封止体と、
    前記フレキシブル封止体の表面上に露出し、前記リードと電気的に連結されて、前記電子回路と電気的に接続する第１導電性ベルクロ部と、を含み、
    前記バッテリーパッケージの前記第１導電性ベルクロ部は、前記外部基材上に配置される第２導電性ベルクロ部に結束されて、前記バッテリーパッケージが前記外部基材上に着脱可能に固定され、前記バッテリーパッケージの前記第１導電性ベルクロ部と、前記外部基材の前記第２導電性ベルクロ部とが接続して、前記電子回路のための電源回路を形成するバッテリーパッケージ。
  15. 前記第１導電性ベルクロ部または前記第２導電性ベルクロ部は、導電性高分子纎維、金属纎維、金属化層がコーティングされた高分子纎維、導電性粒子が分散した高分子纎維、炭素纎維またはその混合物を含む、請求項１４に記載のバッテリーパッケージ。
  16. 前記導電性高分子纎維は、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリオキシフェニレン、ポリフェニレンスルファイド、ポリフラン、ポリメチルピロール、ポリスチレン、その誘導体または共重合体を含む、請求項１４に記載のバッテリーパッケージ。
  17. 前記金属纎維は、ステンレス鋼、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）またはその合金を含む、請求項１４に記載のバッテリーパッケージ。
  18. 前記フレキシブル封止体は、纎維層、シャモア、天然皮革または人造皮革のうちいずれか一つあるいはこれらの積層構造である織物親和的表面層を含む、請求項１４に記載のバッテリーパッケージ。
  19. 前記纎維層は、天然纎維または合成纎維を利用した織物層、不織布層、編織物層、ベルベット層あるいは極細糸層を含む、請求項１８に記載のバッテリーパッケージ。
  20. 前記フレキシブル封止体は、前記織物親和的表面層と前記バッテリー部との間に配置され、前記織物親和的表面層の底面に付着された基底層をさらに含む、請求項１４に記載のバッテリーパッケージ。
  21. 前記基底層は、防水または防湿機能を有するか、前記織物親和的表面層の機械的な耐久性を強化する、請求項２０に記載のバッテリーパッケージ。
  22. 前記基底層は、熱融着層を含む、請求項２０に記載のバッテリーパッケージ。
  23. 前記導電性ベルクロ部は、複数の導電性ベルクロを含み、前記複数の導電性ベルクロ部の形状、個数、大きさ及び配置のうち少なくとも一つを含む前記フレキシブル封止体上のベルクロパターンは非対称である、請求項１４に記載のバッテリーパッケージ。
  24. 前記外部基材は、衣服、帽子、かばん、テント、または履き物である、請求項１４に記載のバッテリーパッケージ。
  25. 前記電子回路は、電力消耗装置及びエネルギーハーベスト装置のうちいずれか一つまたはその組み合わせを含む、請求項１４に記載のバッテリーパッケージ。
  26. 前記バッテリーパッケージは、ワッペンまたはエンブレムである、請求項１４に記載のバッテリーパッケージ。
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