JP2019008870A - Sheet secondary battery, battery structure, and manufacturing method of sheet secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シート状二次電池を効率よく配置するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for efficiently arranging sheet-like secondary batteries.
特許文献1には、シート状電池の試験装置が開示されている。特許文献1の試験装置では、シート状二次電池がロール状に巻回されたシートロールが用いられている。試験装置は、シートロールからシートを供給するシート供給部と、シート供給部から供給されたシートを折り畳むシート折畳機構部と、シートを切断するシート切断部と、を備えている。 Patent Document 1 discloses a sheet battery testing apparatus. In the test apparatus of Patent Literature 1, a sheet roll in which a sheet-like secondary battery is wound in a roll shape is used. The test apparatus includes a sheet supply unit that supplies a sheet from a sheet roll, a sheet folding mechanism unit that folds the sheet supplied from the sheet supply unit, and a sheet cutting unit that cuts the sheet.
シートロールからシート状電池を切断する場合、シート状電池は、平面形状(単に形状とする)が矩形状となる。ところで、シート状電池を利用するアプリケーションは多種多様である。特に、ウェアラブル機器等で小型化が必要な機器、POP広告(Point Of Purchase advertising)、案内板等のように薄型化が必要な機器等にシート状二次電池が利用されることもある。 When cutting a sheet battery from a sheet roll, the sheet battery has a rectangular planar shape (simply a shape). By the way, there are a wide variety of applications using sheet batteries. In particular, a sheet-like secondary battery may be used for a wearable device or the like that needs to be downsized, a device that needs to be thin, such as a POP advertisement (Point Of Purchase advertising), a guide plate, or the like.
特に、デザイン性が要求されるアプリケーションでは、シート状二次電池を配置するスペースが制約されることがある。シート状二次電池は規格で形状が決まっているため、スペース上の制約がある場合、そのスペースにシート状二次電池を配置出来ないことがある。よって、アプリケーションのデザインに応じて、シート状二次電池を、アプリケーションの内部に効率良く配置することが望まれる。 In particular, in an application that requires designability, a space for arranging the sheet-like secondary battery may be limited. Since the shape of the sheet-like secondary battery is determined by the standard, if there is a space limitation, the sheet-like secondary battery may not be arranged in the space. Therefore, it is desirable to efficiently arrange the sheet-like secondary battery in the application according to the design of the application.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされており、シート状二次電池を効率良く配置するための技術を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of said subject, and it aims at providing the technique for arrange | positioning a sheet-like secondary battery efficiently.
本実施形態の一態様に係るシート状二次電池は、基部及び開口部を有する基材と、前記開口部を囲む分割線と、前記分割線の内側領域の基部に形成された内側充電層、及び前記分割線の外側領域の基部に形成された外側充電層と、前記外側充電層の上に形成された電極と、備え、前記分割線によって、前記外側充電層と前記内側充電層とが電気的に絶縁されている。 A sheet-like secondary battery according to one aspect of the present embodiment includes a base having a base and an opening, a dividing line surrounding the opening, and an inner charging layer formed at a base of an inner region of the dividing line, And an outer charging layer formed at a base of an outer region of the dividing line, and an electrode formed on the outer charging layer, and the outer charging layer and the inner charging layer are electrically connected by the dividing line. Is electrically insulated.
上記のシート状二次電池において、前記外側充電層の上の前記電極が正極となり、前記外側充電層の下部に配置されている基部が負極となり、少なくとも前記正極と前記外側充電層との間に、p型酸化物半導体層が形成され、前記負極と前記外側充電層との間に、n型酸化物半導体層が形成されていてもよい。 In the sheet-like secondary battery, the electrode on the outer charging layer serves as a positive electrode, and a base disposed at a lower portion of the outer charging layer serves as a negative electrode, at least between the positive electrode and the outer charging layer. A p-type oxide semiconductor layer may be formed, and an n-type oxide semiconductor layer may be formed between the negative electrode and the outer charging layer.
本実施形態の一態様に係る電池構造体は上記のシート状二次電池と、前記開口部内に配置される凸部を備え、前記シート状二次電池を保持するケースと、を備えている。 A battery structure according to an aspect of the present embodiment includes the above-described sheet-shaped secondary battery, and a case that includes a convex portion disposed in the opening and holds the sheet-shaped secondary battery.
本実施形態の一態様に係る電池構造体は、基部及び開口部を有する基材、前記基部の上に形成されたn型金属酸化物材料及び絶縁材料を有する充電層、及び前記充電層の上に形成された電極を備えたシート状二次電池と、前記開口部内に配置される凸部を備え、前記シート状二次電池を収容するケースと、を備えている。 A battery structure according to an aspect of the present embodiment includes a base having a base and an opening, a charging layer having an n-type metal oxide material and an insulating material formed on the base, and the charging layer. A sheet-like secondary battery provided with an electrode formed on the housing, and a case that includes a convex portion disposed in the opening and accommodates the sheet-like secondary battery.
本実施形態の一態様に係るシート状二次電池の製造方法は、基材の上にn型金属酸化物材料及び絶縁材料を有する充電層を形成する充電層形成工程と、前記充電層を貫通する分割線を形成する分割線形成工程と、を備えている。 A method for manufacturing a sheet-like secondary battery according to one aspect of the present embodiment includes a charge layer forming step of forming a charge layer having an n-type metal oxide material and an insulating material on a base material, and penetrating the charge layer. A parting line forming step for forming parting lines to be performed.
上記の製造方法は、前記外側充電層の上に、前記分割線形成工程では、前記充電層にレーザ光を照射することで、前記分割線の内側領域の内側充電層と前記分割線の外側領域の外側充電層とを分割してもよい。 In the manufacturing method, the inner charging layer in the inner area of the dividing line and the outer area of the dividing line are irradiated on the charging layer with laser light in the dividing line forming step on the outer charging layer. The outer charging layer may be divided.
上記の製造方法は、前記充電層及び前記基材を貫通する開口部を、前記分割線の内側にある内側領域に形成する開口部形成工程をさらに備えていてもよい。 Said manufacturing method may further comprise the opening part formation process which forms the opening part which penetrates the said charge layer and the said base material in the inner side area | region inside the said dividing line.
上記の製造方法は、前記開口部形成工程の後に、前記分割線を覆うマスクを用いて、前記外側充電層の上に電極を形成する電極形成工程をさらに備えていてもよい。 The manufacturing method may further include an electrode forming step of forming an electrode on the outer charging layer using a mask that covers the dividing line after the opening forming step.
本実施形態の一態様に係るシート状二次電池の製造方法は、基材の上にn型金属酸化物材料及び絶縁材料を有する充電層を形成する充電層形成工程と、前記充電層の上に電極を形成する電極形成工程と、前記電極及び前記充電層を貫通する分割線を形成する分割線形成工程と、を備えている。 The manufacturing method of the sheet-like secondary battery according to one aspect of the present embodiment includes a charging layer forming step of forming a charging layer having an n-type metal oxide material and an insulating material on a base material, And an electrode forming step for forming an electrode, and a dividing line forming step for forming a dividing line penetrating the electrode and the charging layer.
上記の製造方法は、前記電極、前記充電層及び前記基材を貫通する開口部を、前記分割線の内側にある内側領域に形成する開口部形成工程をさらに備えていてもよい。 Said manufacturing method may further comprise the opening part formation process which forms the opening part which penetrates the said electrode, the said charge layer, and the said base material in the inner side area | region inside the said dividing line.
本発明によれば、シート状二次電池を効率良く配置するための技術を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique for arrange | positioning a sheet-like secondary battery efficiently can be provided.
以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施形態を示しており、本発明の技術的範囲が以下の実施形態に限定されない。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description shows preferred embodiments of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited to the following embodiments.
(二次電池の積層構造)
以下、本実施の形態にかかる二次電池の基本的な構成について、図1を用いて説明する。図1は、二次電池の基本的な積層構造を示す断面図である。なお、説明の明確化のため、以下の図には適宜、XYZ3次元直交座標系が示されている。Z方向は、シート状の二次電池(以下、単にシート状電池とも称する)の厚さ方向(積層方向)となり、XY平面はシート状電池と平行な平面となる。また、XY平面において、シート状電池は矩形状であり、X方向、及びY方向は、シート状電池の端辺に平行な方向となっている。
(Laminated structure of secondary battery)
The basic configuration of the secondary battery according to the present embodiment will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a basic laminated structure of a secondary battery. For clarity of explanation, the following drawings appropriately show an XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system. The Z direction is the thickness direction (stacking direction) of a sheet-like secondary battery (hereinafter also simply referred to as a sheet-like battery), and the XY plane is a plane parallel to the sheet-like battery. In addition, in the XY plane, the sheet battery is rectangular, and the X direction and the Y direction are parallel to the edge of the sheet battery.
図1において、シート状電池10は、基材11上に、n型酸化物半導体層13、充電層14、p型酸化物半導体層16、及び第2電極17がこの順序で積層された積層体20を有している。
In FIG. 1, a
基材11は金属等の導電性物質等により形成され、第1電極として機能する。本実施形態では、基材11が負極となっている。基材11としては、例えば、SUSシートやアルミニウムシート等の金属箔シートを用いることができる。
The
絶縁材料からなる基材11を用意して、基材11上に第1電極を形成することもできる。すなわち、基材11は第1電極を含む構成であればよい。基材11の上に、第1電極を形成する場合、第1電極の材料として、クロム(Cr)又はチタン(Ti)等の金属材料を用いることができる。第1電極の材料として、アルミニウム(Al)、銀(Ag)等を含む合金膜を用いてもよい。第1電極を基材11上に形成する場合、後述する第2電極17と同様に形成することができる。
It is also possible to prepare the
基材11の上には、n型酸化物半導体層13が形成されている。n型酸化物半導体層13はn型酸化物半導体材料(第2のn型酸化物半導体材料)を含んで構成される。n型酸化物半導体層13としては、例えば、二酸化チタン(TiO2)、酸化スズ(SnO2)又は酸化亜鉛(ZnO)等を使用することが可能である。例えば、n型酸化物半導体層13は、スパッタリング又は蒸着により、基材11上に成膜することができる。n型酸化物半導体層13の材料として、二酸化チタン(TiO2)を用いることが好ましい。
An n-type
n型酸化物半導体層13の上には、充電層14が形成されている。充電層14は、絶縁材料とn型酸化物半導体材料とを混合した混合物により形成されている。例えば、充電層14のn型酸化物半導体材料(第1のn型酸化物半導体材料)として、微粒子のn型酸化物半導体を使用することが可能である。n型酸化物半導体は、紫外線照射により光励起構造変化して、充電機能を備えた層となる。充電層14の絶縁材料としては、シリコーン樹脂を用いることができる。例えば、絶縁材料としては、シリコン酸化物等のシロキサン結合による主骨格を持つシリコン化合物(シリコーン)を使用することが好ましい。
A
例えば、充電層14は、第1のn型酸化物半導体材料を二酸化チタンとして、酸化シリコンと二酸化チタンとによって形成される。この他に、充電層14で使用可能なn型酸化物半導体材料としては、酸化スズ(SnO2)、又は酸化亜鉛(ZnO)が好適である。二酸化チタン、酸化スズ、及び酸化亜鉛の2つ又は全てを組み合わせた材料を使用することも可能である。
For example, the
充電層14の製造工程について説明する。まず、酸化チタン、酸化スズ、又は酸化亜鉛の前駆体と、シリコーンオイルとの混合物に溶媒を混合した塗布液を用意する。脂肪酸チタンとシリコーンオイルを溶媒に混合した塗布液を用意する。そして、スピン塗布法、スリットコート法等により、塗布液がn型酸化物半導体層13上に塗布される。塗布膜に対して、乾燥、及び焼成を行うことで、n型酸化物半導体層13上に充電層14を形成することができる。なお、前駆体の一例として、例えば酸化チタンの前駆体であるチタニウムステアレートが使用できる。酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛は、金属酸化物の前駆体である脂肪族酸塩から分解して形成される。乾燥、及び焼成した後の、充電層14に対して、紫外線照射を行いUV硬化させてもよい。
The manufacturing process of the
なお、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛等については、前駆体を用いずに、酸化物半導体の微細な粒子を用いることも可能である。酸化チタン、又は酸化亜鉛のナノ粒子をシリコーンオイルと混合することで、混合液が生成される。さらに、混合液に溶媒を混合することで、塗布液が生成される。スピン塗布法、スリットコート法等により、塗布液がn型酸化物半導体層13上に塗布される。塗布膜に対して、乾燥、焼成、及びUV照射を行うことで、充電層14を形成することができる。
For titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, or the like, fine particles of an oxide semiconductor can be used without using a precursor. A liquid mixture is produced by mixing nanoparticles of titanium oxide or zinc oxide with silicone oil. Furthermore, a coating liquid is produced | generated by mixing a solvent with a liquid mixture. A coating solution is applied onto the n-type
充電層14に含まれる第1のn型酸化物半導体材料と、n型酸化物半導体層13に含まれる第2のn型酸化物半導体材料とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。例えば、n型酸化物半導体層13に含まれるn型酸化物半導体材料が酸化スズである場合、充電層14のn型酸化物半導体材料は酸化スズであってもよいし、酸化スズ以外のn型酸化物半導体材料であってもよい。
The first n-type oxide semiconductor material included in the
充電層14の上には、p型酸化物半導体層16が形成されている。p型酸化物半導体層16は、p型酸化物半導体材料を含んで構成される。p型酸化物半導体層16の材料としては、酸化ニッケル(NiO)、及び銅アルミ酸化物(CuAlO2)等を使用することが可能である。例えば、p型酸化物半導体層16は、厚さ400nmの酸化ニッケル膜となっている。p型酸化物半導体層16は、蒸着又はスパッタリング等の成膜方法によって、充電層14の上に成膜されている。
A p-type
第2電極17は、導電膜によって形成されていればよい。また、第2電極17の材料としては、クロム(Cr)又は銅(Cu)等の金属材料を用いることができる。他の金属材料として、アルミニウム(Al)を含む銀(Ag)合金等がある。その形成方法としては、スパッタリング、イオンプレーティング、電子ビーム蒸着、真空蒸着、化学蒸着等の気相成膜法を挙げることができる。また、金属電極は電解メッキ法、無電解メッキ法等により形成することができる。メッキに使用される金属としては、一般に銅、銅合金、ニッケル、アルミ、銀、金、亜鉛又はスズ等を使用することが可能である。例えば、第2電極17は、厚さ300nmのAl膜となっている。
The
このように、積層体20は、基材11、n型酸化物半導体層13、充電層14、p型酸化物半導体層16、第2電極17を有している。したがって、シート状電池10の最表面には、第2電極17が配置される。基材(第1電極)11、及びn型酸化物半導体層13が負極層21を構成している。p型酸化物半導体層16、第2電極17が正極層22を構成している。
As described above, the
上記の説明では、充電層14の下にn型酸化物半導体層13が配置され、充電層14の上にp型酸化物半導体層16が配置されている構成としたが、n型酸化物半導体層13とp型酸化物半導体層16とは反対の配置になっていてもよい。すなわち、充電層14の上にn型酸化物半導体層13が配置され、下にp型酸化物半導体層16が配置されている構成であってもよい。この場合、基材11が正極、第2電極17が負極となる。すなわち、充電層14がn型酸化物半導体層13とp型酸化物半導体層16に挟まれている構成であれば、充電層14の上にn型酸化物半導体層13が配置されていても、p型酸化物半導体層16が配置されていてもよい。換言すると、シート状電池10は、第1電極(基材11)、第1導電型酸化物半導体層(n型酸化物半導体層13、又はp型酸化物半導体層16)、充電層14、第2導電型半導体層(p型酸化物半導体層16、又はn型酸化物半導体層13)、第2電極17の順番で積層されている構成であればよい。
In the above description, the n-type
さらに、シート状電池10は第1電極(基材11)、第1導電型酸化物半導体層(n型酸化物半導体層13、又はp型酸化物半導体層16)、充電層14、第2導電型半導体層(p型酸化物半導体層16、又はn型酸化物半導体層13)、第2電極17以外の層を含む構成であってもよい。
Further, the
基材11、及びn型酸化物半導体層13を負極層21とする。p型酸化物半導体層16、第2電極17を正極層22とする。図1に示す積層体20において、一部の層が省略されていてもよく、あるいは、他の層が追加されていてもよい。具体的には、少なくとも正極と負極と充電層とを備えている構成であればよい。従って、負極層21は、基材11のみであってもよく、それ以外の層を有していてもよい。また、正極層22は、第2電極17のみであってもよく、それ以外の層を有していてもよい。
The
(実施形態)
図2、及び図3を用いて、本実施の形態にかかるシート状電池10の構成について説明する。図2は、シート状電池10の構成を示す平面図であり、図3は図2のIII―III線断面図である。
(Embodiment)
The configuration of
シート状電池10は、XY平面視において、矩形状の外形を有している。また、シート状電池10は、その内部が切り抜かれた開口部31を有している。開口部31は、図3に示すように、第2電極17、p型酸化物半導体層16、充電層14、n型酸化物半導体層13、及び基材11を貫通している。XY平面視において、開口部31の外形が矩形状となっているが、円形状や三角形状の任意の形状とすることができる。ここで、基材11の開口部31以外の部分を基部32とする。すなわち、基部32は、基材11の切り抜かれていない部分である。基部32に充電層14等が形成される。
The
さらに、シート状電池10には、分割線33が形成されている。分割線33は、開口部31を囲むように、矩形状に形成されている。分割線33は、充電層14、及び正極層22を分割している。矩形状の分割線33の内側にある領域を内側領域36とし、外側にある領域を外側領域35とする。内側領域36は、分割線33に内包されるように配置されている。このため、内側領域36は矩形状に形成され、外側領域35は、矩形枠状に形成されている。内側領域36の中心は、開口部31の中心と一致している。外側領域35の基部32上に形成されている充電層14を外側充電層14aとし、内側領域36の基部32上に形成されている充電層14を内側充電層14bとする。充電層14は、分割線33により外側充電層14aと内側充電層14bとに分割される。外側充電層14aの上に形成されている第2電極17が正極となり、外側充電層14aの下に配置されている基部32が負極となる。
Furthermore, a
分割線33は、レーザ照射により形成することができる。具体的には、正極層22側からレーザ光を照射して、レーザ光を矩形に沿って走査する。分割線33によって、充電層14と、正極層22とは、内側領域36にあるパターンと、外側領域35にあるパターンとに分割される。すなわち、内側領域36にある正極層22及び内側充電層14bは、外側領域35にある正極層22及び外側充電層14aから分離したパターンとなる。このように、分割線33を形成することで、外側領域35の外側充電層14aと内側領域36の内側充電層14bを電気的に絶縁することでできる。なお、シート状電池10の容量は、外側領域35の面積に応じて決まるため、内側領域36をできる限り小さくすること好ましい。
The dividing
このように、シート状電池10の内側領域36に開口部31を形成することで、シート状電池10を設置したい機器の内部形状に合わせた形状にシート状電池10を加工することができる。例えば、シート状電池10を収容するケースに凹凸がある場合、内側領域36、及び開口部31が凸部に対応する箇所に形成される。このようにすることで、機器の形状に合わせて、適切にシート状電池10を内蔵することができる。複数に分割されたシート状電池10を使用する必要がなく、接続部品数を削減することができる。よって、製造コストを低減することができる。
In this way, by forming the
上記の構成を有するシート状電池10は、使用する機器に応じた形状で作製することが可能である。例えば、二次電池を内蔵する電子機器において、電子機器のケースの形状に応じて、シート状電池10を作製する。シート状電池10を任意の形状とすることができるため、電子機器のデザイン性の向上、小型化を図ることができる。例えば、シート状電池10は、ウェアラブル機器等で小型化が必要な機器、電子POP広告等のデザイン性が要求される機器への利用に好適である。
The
図4に、ケースに収容されたシート状電池10の構成を示す。図4は、シート状電池10を有する電池構造体100の構成を模式的に示す側面断面図である。電池構造体100は、ケース50と、カバー60と、シート状電池10とを備えている。
FIG. 4 shows a configuration of the
ケース50は、シート状電池10を収容する。ケース50は、凸部51を有している。そして、凸部51がシート状電池10の開口部31内に配置されることにより、ケース50の内部にシート状電池10が収容される。カバー60は、ケース50の前面側(+Z側)を覆っている。カバー60は、ケース50に取り付けられている。カバー60とケース50との間に、シート状電池10が広げられた状態で保持されている。
The
このようにすることで、ケース50が凹凸を有している場合であっても、スペースを無駄にすることなく、ケース50の内部にシート状電池10を収容することができる。ケース50の形状に応じた位置に開口部31を設けることで、ケース50の凸部51を避けることができる。よって、ケース50の内部に、シート状電池10を保持することができる。図4では、凸部51が1個のため、開口部31の数も1個となっているが、凸部51、及び開口部31の数は、2個以上であってもよい。
By doing in this way, even if the
このようにすることで、例えば、ケース50の凸部51を避けるように、シート状電池10を配置する必要がなくなる。つまり、様々な形状のシート状電池10を組み合わせる必要がなくなる。従って、本発明によれば、一体化したシート状電池10を用いることができるため、接続部品の点数を削減することができる。また、本発明によれば、任意の形状のケース50にシート状電池10を適切に配置することができるため、電子機器のデザイン性の向上、小型化を図ることができる。
By doing in this way, for example, it is not necessary to arrange the
上記の様に内側領域36内の内側充電層14bは外側領域35の外側充電層14aと絶縁されており、外側領域35の外側充電層14aのみに電力が供給される。このため、シート状電池10の実質的な電池容量は、外側領域35の外側充電層14aの総量で決まる。よって、シート状電池10を配置させる電子機器に必要な電池容量に応じて、外側領域35の容量を定め、内側領域36の数、大きさ、形状を決定する。さらに、シート状電池10を積層することで、電池容量を増加させることができる。すなわち、1枚のシート状電池10で電子機器に対する電池容量が不足している場合、同じ形状のシート状電池10を複数枚重ね合わせて配置させる。このようにすることで、電子機器に必要な電池容量を満たすことができる。
As described above, the
(実施例1)
実施例1にかかるシート状電池を用いた構成について、図5を用いて説明する。図5は、実施例1にかかるシート状電池10Aを用いた電池構造体100Aの構成を模式的に示す平面図である。具体的には、実施例1では、コンピュータのキーボード内部(ケース50Aの内部)にシート状電池10を設置した例となっている。シート状二次電池10を配置させるキーボードは有線式であっても無線式であっても良い。なお、図5では、シート状電池10Aに設けられた分割線33を省略している。
Example 1
The configuration using the sheet battery according to Example 1 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a plan view schematically showing a configuration of a
シート状電池10Aは、ケース50Aの内部に収容できる大きさ、及び形状になっている。ケース50Aは、キーボードの外形を規定しており、中心がキーボードの形状に応じた凸部51を複数有している。例えば、凸部51には、キーボードの文字キーやテンキー等が配置される。したがって、ケース50Aは、キーの数に応じた複数の凸部51を有している。そして、シート状電池10Aは、複数の凸部51を避けるように複数の開口部31を有している。
それぞれの開口部31の平面形状は、キーの形状に応じて正方形、又は長方形となっている。XY平面視において、開口部31は、凸部51よりも大きく形成されている。そして、凸部51は、開口部31の中に配置されている。
The sheet-
The planar shape of each
また、シート状電池10Aには、正極のタブリード38及び負極のタブリード39が接続されている。例えば、シート状電池10の端部にタブリード38、39が貼り合わされている。タブリード38、39は、例えば、図示しない配線や回路基板に接続されている。よって、シート状電池10は、キーボードやその無線通信回路に電力を供給することができる。
Further, a
このようにすることで、ケース50aに電池専用のスペースを設ける必要がなくなる。このため、電池内蔵の電子機器のデザイン性の向上、及び小型化を図ることができる。特に、開口部31を文字や図形に応じた形状とすることで、デザイン性を向上することができる。さらに、ケース50aの形状に応じて、一体化したシート状電池10Aを用いることができる。凸部51の間のスペースに充電層を設けることができるため、ケース50A内のスペースを有効に利用することができる。電子機器が必要とする電池容量のシート状電池10Aをケース50A内に収容することができる。
By doing in this way, it is not necessary to provide a space dedicated to the battery in the case 50a. For this reason, it is possible to improve the design of the electronic device with a built-in battery and to reduce the size. In particular, the design can be improved by making the opening 31 a shape corresponding to a character or a figure. Further, an
(実施例2)
図6、及び図7を用いて、実施例2にかかるシート状電池10B、及び電池構造体100Bについて説明する。図6は、電池構造体100Bの構成を模式的に示す平面図である。図7は、電池構造体100Bに用いられるシート状電池10Bの構成を模式的に示す平面図である。なお、図6では、シート状電池10Bに設けられた分割線33を省略している。
(Example 2)
A sheet-
実施例2では、シート状電池10Bがキーボードのテンキー部分に配置されている。実施例1と同様に、ケース50の凸部51にシート状電池10Bの開口部31が配置されている。そして、シート状電池10Bは、ケース50の外側に引き出されたタブ部41を備えている。タブ部41は、−Y側に延在している。
In Example 2, the sheet-
図7に示すよう、タブ部41には、タブリード38B、39Bが接続されている。正極のタブリード38Bは、シート状電池10の表面に貼り付けられ、タブリード39Bは、シート状電池10の裏面に貼り付けられている。すなわち、正極のタブリード38Bは、第2電極17(図1参照)に接続され、負極のタブリード39Bは、第1電極である基材11(図1参照)に接続されている。実施例2の構成によっても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
As shown in FIG. 7, tab leads 38 </ b> B and 39 </ b> B are connected to the
(製造方法)
以下、本実施の形態にかかるシート状電池10の製造方法について、図8を用いて説明する。図8は、シート状電池10の製造方法を示すフローチャートである。
(Production method)
Hereinafter, the manufacturing method of the
まず、第1電極である基材11の上に、n型酸化物半導体層13を形成する(S11)。また、基材11が絶縁材料の場合、基材11の上に、第1電極(負極)を形成した後で、n型酸化物半導体層13を形成する。次に、n型酸化物半導体層13の上に、充電層14を形成する(S12)。充電層14の上に、p型酸化物半導体層16を形成する(S13)。p型酸化物半導体層16の上に、第2電極17を形成する(S14)。
First, the n-type
このように、基材11の上に、n型酸化物半導体層13、充電層14、p型酸化物半導体層16、第2電極17を順次積層することで、図1に示す断面構造の積層体20が形成される。なお、積層体20は、少なくとも基材11、充電層14、及び第2電極17を備えていればよく、適宜、工程を省略、又は追加することができる。例えば、n型酸化物半導体層13、p型酸化物半導体層16の少なくとも一方が省略されていてもよい。また、各層の具体的な形成方法については、上述の手法を用いることができるため、説明を省略する。
As described above, the n-type
次に、レーザ照射により、シート状電池10に分割線33を形成する(S15)。例えば、レーザスクライブ装置等のレーザ加工装置により、レーザ光をシート状電池10に照射する。そして、シート状電池10におけるレーザ光の照射位置を変えていくように、レーザ光を走査する。これにより、シート状電池10に分割線33が形成されて、図9に示すような積層構造となる。分割線33は、第2電極17、p型酸化物半導体層16、充電層14を分割するように、n型酸化物半導体層13の表面まで到達している。n型酸化物半導体層13、及び基材11は分割されていない。なお、n型酸化物半導体層13は分割されてもよい。
Next, the dividing
分割線33は、充電層14を貫通するように形成されている。分割線33は、閉形状に形成されている。具体的には、分割線33は、XY平面視において、充電層14の開口部31が形成される特定領域を囲むように形成される。これにより、充電層14が、分割線33の内側領域36の内側充電層14bと分割線33の外側領域35の外側充電層14aとに分割される。内側充電層14Bと外側充電層14aとは電気的に絶縁されている。
The dividing
具体的には、レーザ光を+X方向、+Y方向、−X方向、−Y方向の順に走査していくことで、図2で示したような矩形状の分割線33が形成される。分割線33は、例えば、幅40μm〜150μmとすることができる。分割線33の幅は、レーザ光のスポットの大きさにより調整することができる。なお、分割線33は閉じた形状とすることが好ましい。これにより、外側領域35の充電層14、及び正極層22が一体となったパターンとして形成される。分割線33を閉じた形状とするために、レーザ照射の始点と終点を一致させればよい。
Specifically, by scanning the laser light in the order of + X direction, + Y direction, −X direction, and −Y direction, the
ここで、分割線33を形成するためのレーザ加工のプロセス条件の一例を以下に示すが、以下のプロセス条件に限定されるものではない。
レーザパワー:0.236W(サンプル照射実測値)
レーザスポット径:20μm
走査速度:約1000mm/sec
Here, although an example of the process conditions of the laser processing for forming the
Laser power: 0.236W (sample irradiation actual measurement value)
Laser spot diameter: 20 μm
Scanning speed: about 1000mm / sec
次に、シート状電池10に開口部31を形成する(S16)。これにより、図3に示すように、積層体20を貫通する開口部31が形成される。開口部31は、上記のように、分割線33の内側にある内側領域36に形成される。開口部31は、内側領域36よりも小さくなっており、外側領域35に、はみ出してはいない。
Next, the
開口部31は、例えば、内側領域36の積層体20を金属刃等で加工することで形成される。金属刃が内側領域36にある基材11や内側充電層14b等を切り抜くことで、開口部31が形成される。具体的には、超音波切断等により開口部31を形成することができる。あるいは、レーザ加工によって開口部31を形成することも可能である。充電層14、および正極層22が内側領域36と外側領域35に分離されているため、切断時における短絡を防ぐことができる。すなわち、レーザや金属刃によって、基材11を貫通させた場合でも、外側領域35における負極層21と正極層22との短絡を防ぐことができる。なお、開口部31はシート状電池10のユーザが行ってもよい。すなわち、シート状電池10のメーカは、S15までの工程を実施して、シート状電池10を出荷する。そして、シート状電池10のユーザ、すなわちシート状電池10を搭載する電子機器のメーカが電子機器のデザインに応じて開口部31を形成してもよい。
The
(製造方法の変形例1)
シート状電池10の製造方法の変形例について、図10を用いて説明する。図10は、変形例にかかる製造方法を示すフローチャートである。変形例では、開口部31を形成した後に、第2電極17を形成している。なお、各工程は、上述した工程と同様であるため、適宜説明を省略する。
(Modification 1 of manufacturing method)
A modification of the method for manufacturing the
第1電極である基材11の上に、n型酸化物半導体層13を形成する(S21)。また、基材11が絶縁材料の場合、基材11の上に、第1電極(負極)を形成した後で、n型酸化物半導体層13を形成する。次に、n型酸化物半導体層13の上に、充電層14を形成する(S22)。充電層14の上に、p型酸化物半導体層16を形成する(S23)。
The n-type
そして、レーザ照射によって、p型酸化物半導体層16、及び充電層14に分割線33を形成する(S24)。これにより、図11に示す断面構造となる。このように、変形例では、第2電極17を形成する前に、分割線33を形成する。分割線33によって、充電層14が内側充電層14bと外側充電層14aとに分割される。
And the dividing
次に、p型酸化物半導体層16、充電層14、n型酸化物半導体層13、及び基材11に開口部31を形成する(S25)。これにより、図12に示す断面構造となる。開口部31は、内側領域36に形成され、p型酸化物半導体層16、内側充電層14b、n型酸化物半導体層13、及び基材11を貫通している。開口部31の形成は、S16と同様の手法を用いることができる。基材11の開口部31以外の箇所を基部32としている。
Next, the
次に、p型酸化物半導体層16の上に、マスクを用いて、第2電極17を形成する(S26)。具体的には、図13に示すように、p型酸化物半導体層16の上にマスク45を配置した状態で、蒸着又はスパッタリング等により第2電極17を成膜する。マスク45は、内側領域36に配置されている。マスク45は、分割線33を覆うように配置される。さらに、マスク45は、開口部31を覆うように配置されている。第2電極17は、マスク45で覆われていない外側領域35に形成される。すなわち、外側充電層14aの上に、第2電極17が形成される。第2電極17が形成されると、シート状電池10Cが完成する。
Next, the
変形例1では、マスク45を用いて、第2電極17が形成されている。よって、図13のように、第2電極17が分割線33によって分割されていない構成とすることも可能である。すなわち、内側領域36、及び分割線33を覆うマスク45を用いることで、外側領域35のみに第2電極17を形成することができる。このような製造方法においても上記の効果と同様の効果を得ることができる。
In the first modification, the
なお、各製造工程については、適宜順番を入れ替えることが可能である。例えば、図10のフローにおいて、開口部31の形成工程(S25)の後に、p型酸化物半導体層16を形成することも可能である。この場合、第2電極17と同様に、マスク45を用いて、p型酸化物半導体層16を形成すればよい。
In addition, about each manufacturing process, it is possible to change an order suitably. For example, in the flow of FIG. 10, the p-type
あるいは、S25とS26を入れ替えても良い。すなわち、マスク45を用いて、第2電極17を形成した後に、第2電極17、p型酸化物半導体層16、充電層14、n型酸化物半導体層13、及び基材11を貫通する開口部31を積層体20に形成してもよい。
Alternatively, S25 and S26 may be interchanged. That is, after the
また、XY平面視において、分割線33の形状は、閉形状になっていなくてもよい。例えば、基材11の端から分割線33を形成することで、分割線33を開形状とすることができる。図14に開形状の分割線33Dを有するシート状電池10Dの一例を示す。図14に示すように、分割線33Dは、XY平面視において、コの字形状をしており、−Y側が開部分となっている。そして、分割線33Dの開部分が基材11の端に設けられている。この様に、分割線33Dが閉形状となっていなくても、分割線33Dを基材11の端に配置することで、分割線33Dの内部の内側領域36に形成された内側充電層と、分割線の外部に形成された外側充電層とを電気的に絶縁することができる。
In addition, in the XY plan view, the shape of the
以上、本発明の実施形態の一例を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態による限定は受けない。 As mentioned above, although an example of embodiment of this invention was demonstrated, this invention includes the appropriate deformation | transformation which does not impair the objective and advantage, Furthermore, the limitation by said embodiment is not received.
10 シート状電池
11 基材
13 n型酸化物半導体層
14 充電層
14a 外側充電層
14b 内側充電層
16 p型酸化物半導体層
17 第2電極
20 積層体
21 負極層
22 正極層
31 開口部
32 基部
33 分割線
35 外側領域
36 内側領域
38 タブリード
39 タブリード
50 ケース
51 凸部
60 カバー
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記開口部を囲む分割線と、
前記分割線の内側領域の基部に形成された内側充電層、及び前記分割線の外側領域の基部に形成された外側充電層と、
前記外側充電層の上に形成された電極と、
を備え、
前記分割線によって、前記外側充電層と前記内側充電層とが電気的に絶縁されているシート状二次電池。 A substrate having a base and an opening;
A dividing line surrounding the opening;
An inner charging layer formed at the base of the inner region of the dividing line; and an outer charging layer formed at the base of the outer region of the dividing line;
An electrode formed on the outer charging layer;
With
A sheet-like secondary battery in which the outer charging layer and the inner charging layer are electrically insulated by the dividing line.
前記外側充電層の下部に形成されている基部が負極となり、
少なくとも、
前記正極と前記外側充電層との間に、p型酸化物半導体層が形成され、
前記負極と前記外側充電層との間に、n型酸化物半導体層が形成されている請求項1に記載のシート状二次電池。 The electrode formed on the outer charging layer is a positive electrode,
The base formed at the bottom of the outer charging layer is a negative electrode,
at least,
A p-type oxide semiconductor layer is formed between the positive electrode and the outer charging layer,
The sheet-like secondary battery according to claim 1, wherein an n-type oxide semiconductor layer is formed between the negative electrode and the outer charging layer.
前記開口部内に配置される凸部を備え、前記シート状二次電池を保持するケースと、を備えた電池構造体。 A battery structure comprising: the sheet-like secondary battery according to claim 1; and a case that includes a convex portion disposed in the opening and holds the sheet-like secondary battery.
前記開口部内に配置される凸部を備え、前記シート状二次電池を収容するケースと、を備えた電池構造体。 A base material having a base and an opening, a charging layer having an n-type metal oxide material and an insulating material formed on the base, and an electrode formed on the charging layer. When,
A battery structure comprising: a convex portion disposed in the opening, and a case for accommodating the sheet-like secondary battery.
前記充電層を貫通する分割線を形成する分割線形成工程と、を備えたシート状二次電池の製造方法。 A charge layer forming step of forming a charge layer having an n-type metal oxide material and an insulating material on a substrate;
And a dividing line forming step of forming a dividing line penetrating the charge layer.
前記充電層の上に電極を形成する電極形成工程と、
前記電極及び前記充電層を貫通する分割線を形成する分割線形成工程と、を備えたシート状二次電池の製造方法。 A charge layer forming step of forming a charge layer having an n-type metal oxide material and an insulating material on a substrate;
Forming an electrode on the charge layer; and
And a dividing line forming step of forming a dividing line penetrating the electrode and the charging layer.
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