JP2024509349A - 電池及びそれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

本願は、電池及びそれを用いた電子機器を開示する。電池は、ハウジングと、複数の電極体と、接続回路と、を含む。複数の電極体は、それぞれ所定の外形寸法を有し、所定の位置に配置され、少なくとも２つの電極体は、異なる高さを有する。ハウジングの所定の位置の内部には、前記複数の電極体を対応して収容する複数の収容溝が形成される。接続回路は、前記ハウジング内に収容され、かつ前記複数の電極体の所定の直列／並列接続関係及び電極体の引き出し部の位置に応じて、前記複数の電極体を電気的に接続するように配置される。前記接続回路の出力端子が電気的な引き出しを実現するように前記ハウジング外に延び、それにより、電子機器内部の空間利用率を向上させ、電子機器の薄型化に寄与する電池構造を提供する。

Description

（関連出願の参照出願）
本開示は、２０２１年３月３０日に中国国家知識産権局に提出された、出願番号が２０２１１０３３９４１４．７、出願名称が「電池及びそれを用いた電子機器」である中国特許出願の優先権を主張するものであり、その全ての内容は、参照により本開示に組み込まれるものとする。

本開示は、電池の分野に関し、具体的には、電池及びそれを用いた電子機器に関する。

ノートパソコン、タブレットパソコン、携帯電話などの電子機器は、美観と携帯性の要求により、設計上でますます薄型化されている。通常、このような電子機器内部の機能部品の外形寸法及び配置は、それぞれ異なるが、その重要な部品である電池は、取り付け方式が基本的に同じであり、即ち、電池に対して単独の電池室を予め設置する必要があり、かつ電池と電池室は、基本的に規則的な外形であり、他の機能部品を回避するために、一部の空間を放棄する必要があり、電子機器の薄型化に不利であるため、改善の余地がある。

これに鑑みて、本願は、電子機器内部の空間利用率を向上させ、電子機器の薄型化に寄与する電池構造を提供することを目的とする電池及びそれを用いた電子機器を開示する。

解決手段は、以下のとおりである。

電池は、複数の電極体と、ハウジングと、接続回路とを含み、
前記複数の電極体は、それぞれ所定の外形寸法を有し、所定の位置に配置され、少なくとも２つの電極体が異なる高さを有し、前記電極体の所定の位置に引き出し部が設置され、
前記ハウジングは、所定の位置で外側に突出し、内部に複数の収容溝が対応して形成され、前記複数の収容溝が前記複数の電極体を対応して収容するように前記複数の電極体の外形寸法に合わせ、前記接続回路は、前記ハウジング内に収容され、かつ前記複数の電極体の所定の直列／並列接続関係及び前記引き出し部の位置に応じて、前記複数の電極体を電気的に接続するように配置され、
前記接続回路は、出力端子を含み、前記出力端子は、電気的な引き出しを実現するように前記ハウジング外に延びる。

好ましい実施形態において、前記接続回路は、線材部と、複数の接続部とをさらに含み、
前記線材部は、前記複数の電極体の所定の直列／並列接続関係及び前記引き出し部の位置に応じて前記電極体の周側に配置され、前記複数の接続部は、前記線材部に設置され、対応する位置の前記引き出し部に電気的に接続され、
前記出力端子は、前記線材部に設置される。

好ましい実施形態において、前記線材部は、前記所定の直列／並列接続関係及び前記引き出し部の位置に応じて予め設置された複数の線材セグメントを含み、
前記接続部と前記出力端子のうちの少なくとも１つは、線材セグメントの１つと一体に予備成形される。

好ましい実施形態において、隣接する電極体間には間隔が設置され、前記線材部の隣接する電極体間に位置する部分は、対応する間隔内に嵌設される。

好ましい実施形態において、前記ハウジングは、第１封止膜と、第２封止膜とを含み、
前記第１封止膜は、略同一平面内に位置し、前記第２封止膜は、所定の位置で前記第１封止膜から離れる方向に凹んで前記複数の収容溝を形成する。

好ましい実施形態において、前記電極体の引き出し部及び前記接続回路は、前記第１封止膜に近接して設置される。

好ましい実施形態において、前記第１封止膜と前記第２封止膜の周側にそれぞれ封止部が設置され、前記出力端子の外側は、シーラント層で被覆され、
前記第１封止膜と前記第２封止膜の周側は、前記封止部により封止接続され、前記出力端子は、２つの封止部の間から前記ハウジング外に延び、かつ前記シーラント層を介して前記封止部の対応する位置に封止接続される。

好ましい実施形態において、前記線材部の外側は、絶縁膜で被覆される。

好ましい実施形態において、前記複数の電極体のうちの少なくとも２つの電極体は、異なる幅を有し、及び／又は異なる長さを有し、
前記幅と長さは、それぞれ高さ方向に垂直な２つの方向における前記電極体の寸法である。

本願に係る電子機器は、ケースと、複数の機能デバイスと、前述の電池とを含み、
前記ケースには、収容空間が形成され、
前記複数の機能デバイスは、前記ケース内に取り付けられ、前記収容空間の一部を占め、
前記電池は、前記収容空間の残りの空間をほぼ占める。

前述の電池及び電子機器において、電池の複数の電極体は、それぞれ所定の外形寸法を有し、所定の位置に配置されるため、電子機器の機能デバイスに合わせて設置されてもよく、少なくとも２つの電極体は、異なる高さを有するため、前述の複数の機能デバイスと互いに回避するように設置されてもよく、即ち、電池が前述の収容空間内に置かれる場合、電子機器の機能デバイスは、収容空間の一部を占め、電池において機能デバイスの配置に応じて電極体の外形寸法及び位置分布を予め設定し、電極体を機能デバイスに合わせる高さに設置することにより、電池が前述の収容空間の残りの空間をほぼ占め、収容空間の十分な利用を実現する。同時に、接続回路は、前記ハウジング内に収容され、かつ前記複数の電極体の所定の直列／並列接続関係及び前記引き出し部の位置に応じて、前記複数の電極体を電気的に接続するように配置され、電池のハウジング内に配線して電極体の所定の直列／並列接続を実現し、出力端子が電気的な引き出しを実現するように前記ハウジング外に延び、それにより、外部回路を簡略化し、電子機器の内部空間に対する外部回路及び部品の占用を減少させる。

本開示の上記記載及び他の目的と利点は、添付図面を参照しながら以下に詳細に説明される。

好ましい実施例における電子機器の分解構成図である。 図１に示す電子機器における電池の概略構成図である。 図２に示す電池の分解図である。 図２に示す電池における電極体の分布を示す概略図である。 図２に示す電池における接続回路の分布を示す概略図である。 図２に示す電池における電極体と接続回路との接続を示す概略図である。

以下、本開示の実施例を詳細に説明し、図面を参照して説明される実施例は、例示的なものであり、以下、本開示の実施例を詳細に説明する。

図１及び図２に示すように、電子機器１００は、ケース１０と、電池２０と、機能デバイス３０とを含む。上記ケース１０には、上記電池２０及び上記機能デバイス３０を収容する収容空間１１０が形成される。

上記ケース１０は、通常、略直方体形状などの規則的な形状に設置され、それに応じて、ケース１０の内部の収容空間も、略直方体形状などの規則的な形状であり、ここでは、その具体的な実施形態を詳細に限定しない。実際の応用において、ケース１０及びその内部の収容空間１１０は、通常、規則的な形状であり、また、電子機器１００は、通常、異なる種類や形状を有する様々な機能デバイス３０を含む必要があり、それに応じて、これらの機能デバイス３０が上記収容空間１１０に収容された後、一緒に占められる空間も不規則である。通常、上記ケース１０内には、独立した電池室が設置され、かつ電池室は、設計及び加工を容易にするために規則的な形状に設置されるが、上記機能デバイス３０を全体的に回避する必要があるため、多くの不規則な空間を利用することができない。

これに鑑みて、本願に開示された電子機器１００において、上記機能デバイス３０は、上記ケース１０内に取り付けられ、上記収容空間１１０の一部を占め、上記電池２０は、上記収容空間１１０の残りの空間をほぼ占める。なお、ここでいう「ほぼ」とは、加工精度の制限、組立要求、電気安全要件などの要因により、前述の残りの空間を厳密かつ完全に占めることができないことを指すため、上記電池２０は、上記収容空間１１０の残りの空間をほぼ占めることができ、上記収容空間１１０の容積をできるだけ利用するように上記電池２０と上記機能デバイス３０とが互いに回避し、体積が相補的であることを表せばよい。

図３～図５に示すように、上記目的を達成するために、本願の実施例に係る電池２０は、ハウジング２１０と、複数の電極体２２０と、接続回路２３０とを含む。

上記複数の電極体２２０は、それぞれ所定の外形寸法を有し、所定の位置に配置される。具体的な実施において、電子機器１００が特定の機能を実現する必要があるため、その機能デバイス３０は、電池２０よりも先にケース１０内に設置されてもよい。それに応じて、ケース１０内の残りの空間の形状及び分布も基本的に決定され、このように、当該残りの空間の形状及び分布に基づいて上記複数の電極体２２０の外形寸法及び位置分布を予め区画することができると共に、電池２０が外部に電力を出力できるという要件を満たすために、上記複数の電極体２２０間の直列及び／又は並列接続関係を予め設定して出力電流、電圧などを設定することができる。

各電極体２２０のうちの少なくとも２つの電極体２２０は、異なる高さを有し、機能デバイス３０の体積占用に応じて設定されてもよい。このように、上記電極体２２０は、前述の複数の機能デバイス３０と互いに回避するように設置されてもよく、即ち、電池２０が前述の収容空間１１０内に置かれる場合、電子機器１００の機能デバイス３０は、収容空間１１０の一部を占め、電池２０において機能デバイス３０の配置に応じて電極体２２０の外形寸法及び位置分布を予め設定し、電極体２２０を対応する位置の機能デバイス３０に合わせる高さに設置することにより、電池２０が前述の収容空間１１０の残りの空間をほぼ占め、収容空間１１０の十分な利用を実現する。

上記電極体２２０の所定の位置には、複数の電極体２２０間の直列接続と並列接続を実現するように、引き出し部２２０１が設置される。

上記ハウジング２１０は、所定の位置で外側に突出し、ハウジング２１０の内部に複数の収容溝２１０１が対応して形成される。上記複数の収容溝２１０１は、上記複数の電極体２２０を対応して収容するように上記複数の電極体２２０の外形寸法に合わせる。

上記接続回路２３０は、上記ハウジング２１０内に収容され、かつ上記複数の電極体２２０の所定の直列／並列接続関係及び上記引き出し部２２０１の位置に応じて、上記複数の電極体２２０を電気的に接続するように配置される。上記接続回路２３０は、出力端子２３０３をさらに含み、上記出力端子２３０３は、上記電池２０の電気的な引き出しを実現するように上記ハウジング２１０外に延びる。

上記接続回路２３０は、上記ハウジング内に収容され、かつ上記複数の電極体２２０の所定の直列／並列接続関係及び上記引き出し部２２０１の位置に応じて、上記複数の電極体を電気的に接続するように配置され、電池２０のハウジング２１０内に配線して電極体２２０の電気的な接続を実現し、出力端子は、電気的な引き出しを実現するように上記ハウジング外に延び、それにより、外部回路を簡略化し、電子機器１００の内部空間に対する外部回路及び部品の占用を減少させる。

好ましい実施形態において、上記接続回路は、線材部２３０１と、上記線材部２３０１に設置された複数の接続部２３０２と、をさらに含む。上記線材部２３０１は、上記複数の電極体２２０の所定の直列／並列接続関係及び上記引き出し部２２０１の位置に応じて上記電極体２２０の周側に配置される。上記複数の接続部２３０２は、上記線材部２３０１に設置され、対応する位置の上記引き出し部２２０１に電気的に接続される。上記出力端子２３０３は、上記線材部２３０１に設置される。

具体的な実施において、上記電極体２２０は、正極シート、セパレータ及び負極シートを巻回して製造され、正極シートと負極シートにはタブが予め設置され、それに応じて、上記引き出し部２２０１は、巻回した後に、正極タブを集中的に溶接して形成された正極引き出し部及び負極タブを集中的に溶接して形成された負極引き出し部を含んでもよい。上記引き出し部２２０１は、上記電極体２２０の側面に設置されてもよく、複数の電極体２２０の引き出し部２２０１は、上記接続回路２３０を容易に配置するように略同一平面に設置されてもよい。

上記線材部２３０１は、上記所定の直列／並列接続関係及び上記引き出し部の位置に応じて予め設置された複数の線材セグメントを含んでもよい。上記複数の電極体２２０は、空間占用の要件を満たすために、寸法規格に差異があるが、電力出力の要件を満たすために、所定の直列接続と並列接続関係に応じて接続される必要がある。上記線材部２３０１は、複数の線材セグメントとして予め設置され、電極体２２０の配置に応じて所定の直列／並列接続、特に直列接続をより容易に完了することができる。

加工成形を容易にするとともに、接続ステップを簡略化するために、上記接続部２３０２と上記出力端子２３０３のうちの少なくとも１つは、線材セグメントの１つと一体に予備成形されてもよい。具体的な実施において、上記接続部２３０２は、いずれも対応する線材セグメントと一体成形されてもよく、対応する線材セグメントの端部に位置する。上記出力端子２３０３は、正極出力端子及び負極出力端子を含み、一方が線材セグメントと一体成形され、他方が線材セグメントで構成されてもよい。上記線材部の外側は、電気的絶縁保護を実現するように、絶縁膜２４０で被覆される。上記接続部２３０２と上記出力端子２３０３の一部は、電気的な接続を容易にするために、露出する。

上記複数の電極体２２０の配置を設定する場合、隣接する電極体２２０の間に間隔を設置することができる。各電極体２２０の引き出し部２２０１は、上記接続回路２３０に接続される必要があるため、上記間隔に向けて対応して設置される。上記線材部２３０１の隣接する電極体２２０間に位置する部分は、対応する間隔内に嵌設される。このように、接続回路２３０と電極体２２０の引き出し部２２０１との間の電気的な接続を容易にし、電極体２２０の引き出し部２２０１は、元々一部の空間を占める必要があるため、接続回路２３０の線材部２３０１を元々保留する必要がある間隔内に嵌設することは、当該一部の空間を重複使用することに相当し、空間利用率を向上させるとともに、配線も容易になる。

具体的な実施において、上記ハウジング２１０は、第１封止膜２１１０と、第２封止膜２１２０とを含んでもよい。

第１封止膜２１１０は、略同一平面内に位置し、即ち、上記第１封止膜２１１０は、略平坦な膜であり、上記ハウジング２１０の平坦な面を形成する。ここでいう「略」は、具体的な実施において、加工精度の影響による公差、誤差、又は局所的な設計要件の影響による局所的な異形などであってもよく、第１封止膜２１１０は、略平坦であればよい。

第２封止膜２１２０は、所定の位置で上記第１封止膜２１１０から離れる方向に凹んで上記複数の収容溝２１０１を形成する。各収容溝２１０１の形状は、対応する電極体２２０の形状に合わせる。

上記第１封止膜２１１０と上記第２封止膜２１２０の周側にそれぞれ封止部が設置され、上記第１封止膜２１１０と上記第２封止膜２１２０の周側が上記封止部により封止接続され、それにより、上記電極体２２０と上記接続回路２３０を上記ケース２１０内に封止する。上記出力端子２３０３の外側は、シーラント層（図示せず）で被覆される。上記出力端子２３０３は、２つの封止部の間から上記ハウジング２１０外に延び、かつ上記電池２０の電気的な引き出しを実現するように上記シーラント層を介して上記封止部の対応する位置に封止接続される。

上記電極体２２０の引き出し部２２０１及び上記接続回路２３０は、上記第１封止膜２１１０に近接して設置される。平坦な第１封止膜２１１０により、整然とした配線を形成することができ、後期の応力変形をできるだけ回避することもできる。

例として、図３に示すように、具体的な実施例において、電池２０は、具体的には第１電極体２２１０、第２電極体２２２０、第３電極体２２３０、第４電極体２２４０及び第５電極体２２５０として示される５つの電極体２２０を含む。これらの電極体２２０は、いずれも直方体型を呈し、各電極体は、いずれも長さ、幅、高さの３つの寸法を有し、上記幅と長さは、それぞれ上記高さ方向に垂直な２つの方向における上記電極体の寸法である。上述のように、５つの電極体２２０のうちの少なくとも２つの電極体２２０は、異なる高さを有する。具体的な実施において、電子機器１００内の機能デバイス３０の仕様が異なるため、通常、５つの電極体２２０は、異なる高さを有し、かつ上記５つの電極体２２０のうちの少なくとも２つの電極体２２０は、異なる幅を有し、及び／又は異なる長さを有する。本例において、上記第１～第５電極体の長さ、幅及び高さは、いずれも互いに異なる。実施時に具体的な要件に応じて設置すればよい。

第１電極体２２１０、第２電極体２２２０、第３電極体２２３０、第４電極体２２４０及び第５電極体２２５０は、所定の形態で配置され、隣接する電極体間に間隔が設置される。各電極体２２０の引き出し部２２０１は、上記接続回路２３０に接続される必要があるため、上記間隔に向けて対応して設置される。図３に示すように、第２電極体２２２０の正極引き出し部と負極引き出し部は、第２電極体２２２０と第３電極体２２３０との間の間隔に設置され、第３電極体２２３０の正極引き出し部と負極引き出し部は、第３電極体２２３０と第５電極体２２５０との間の間隔に設置され、第４電極体２２４０と第５電極体２２５０の正極引き出し部は、第４電極体２２４０と第５電極体２２５０との間の間隔に設置され、第５電極体２２５０の負極引き出し部は、第５電極体２２５０と第１電極体２２１０との間の間隔に設置され、第１電極体２２１０の正極引き出し部と負極引き出し部、及び第４電極体２２４０の負極引き出し部は、それぞれ電極体の外周側に向けて設置される。

これに対応して、接続回路２３０の線材部２３０１は、上記第１～第５電極体間の所定の直列／並列接続関係を実現するために、複数の線材セグメントとして設置される。例えば、図４に示すように、第１電極体２２１０が並列接続された第２電極体２２２０及び第３電極体２２３０に直列接続され、さらに並列接続された第４電極体２２４０及び第５電極体２２５０に直列接続されることを実現する必要がある場合、上記線材部２３０１は、４つのセグメント、即ち、第１線材セグメント２３１０、第２線材セグメント２３２０、第３線材セグメント２３３０及び第４線材セグメント２３４０に設置されてもよい。

図５に示すように、第１線材セグメント２３１０は、第１電極体２２１０の正極引き出し部に接続され、電池２０の正極出力端子として重複使用される。

第２線材セグメント２３２０は、一端が上記第１電極体２２１０の負極引き出し部に接続され、他端が２つの接続部２３０２に分けられ、それぞれ第２電極体２２２０と第３電極体２２３０の正極引き出し部に接続される。

第３線材セグメント２３３０の両端は、それぞれ２つの接続部２３０２に分けられ、一端の２つの接続部２３０２は、それぞれ第２電極体２２２０の負極引き出し部及び第５電極体２２５０の負極引き出し部に接続され、他端の２つの接続部２３０２は、それぞれ第４電極体２２４０の正極引き出し部及び第５電極体２２５０の正極引き出し部に接続される。

第４線材セグメント２３４０は、一端が２つの接続部２３２０に分けられ、それぞれ第４電極体２２４０の負極引き出し部及び第５電極体２２５０の負極引き出し部に接続され、他端が上記電池２０の負極出力端子として重複使用される。

以上のような線材セグメントの設置及び接続により、第１電極体２２１０、並列接続された第２電極体２２２０及び第３電極体２２３０、及び並列接続された第４電極体２２４０及び第５電極体２２５０の直列接続を実現するとともに、電池２０の正極出力と負極出力を実現することができる。

本明細書の説明では、参照用語「一実施例」、「いくつかの実施例」、「例示的な実施例」、「例」、「具体的な例」、又は「いくつかの例」などの説明は、当該実施例又は例と組み合わせて説明された具体的な特徴、構成、材料又は特点が本開示の少なくとも１つの実施例又は例に含まれることを意味する。本明細書では、上記用語に対する例示的な説明は、必ずしも同じ実施例又は例を指すとは限らない。

本開示の実施例を示し説明したが、当業者であれば、本開示の原理及び目的を逸脱しない限り、これらの実施例に対して様々な変更、補正、置換及び変形を行うことができ、本開示の範囲は特許請求の範囲及びその均等物によって限定されていることを理解することができる。

１０ ケース
２０ 電池
３０ 機能デバイス
１００ 電子機器
１１０ 収容空間
２１０ ハウジング
２２０ 電極体
２３０ 接続回路
２４０ 絶縁膜
２１０１ 収容溝
２１１０ 第１封止膜
２１２０ 第２封止膜
２２０１ 引き出し部
２２１０ 第１電極体
２２２０ 第２電極体
２２３０ 第３電極体
２２４０ 第４電極体
２２５０ 第５電極体
２３０１ 線材部
２３０２ 接続部
２３０３ 出力端子
２３１０ 第１線材セグメント
２３２０ 第２線材セグメント
２３３０ 第３線材セグメント
２３４０ 第４線材セグメント

Claims (10)

1. 複数の電極体と、ハウジングと、接続回路とを含む電池であって、
   前記複数の電極体は、それぞれ所定の外形寸法を有し、所定の位置に配置され、少なくとも２つの電極体が異なる高さを有し、前記電極体の所定の位置に引き出し部が設置され、
   前記ハウジングは、所定の位置で外側に突出し、内部に複数の収容溝が対応して形成され、前記複数の収容溝が前記複数の電極体を対応して収容するように前記複数の電極体の外形寸法に合わせ、
   前記接続回路は、前記ハウジング内に収容され、かつ前記複数の電極体の所定の直列／並列接続関係及び前記引き出し部の位置に応じて、前記複数の電極体を電気的に接続するように配置され、前記接続回路は、出力端子を含み、前記出力端子は、電気的な引き出しを実現するように前記ハウジング外に延びる、ことを特徴とする電池。
2. 前記接続回路は、線材部と、複数の接続部とをさらに含み、
   前記線材部は、前記複数の電極体の所定の直列／並列接続関係及び前記引き出し部の位置に応じて前記電極体の周側に配置され、
   前記複数の接続部は、前記線材部に設置され、対応する位置の前記引き出し部に電気的に接続され、
   前記出力端子は、前記線材部に設置される、ことを特徴とする請求項１に記載の電池。
3. 前記線材部は、前記所定の直列／並列接続関係及び前記引き出し部の位置に応じて予め設置された複数の線材セグメントを含み、
   前記接続部と前記出力端子のうちの少なくとも１つは、線材セグメントの１つと一体に予備成形される、ことを特徴とする請求項２に記載の電池。
4. 隣接する電極体間には間隔が設置され、前記線材部の隣接する電極体間に位置する部分は、対応する間隔内に嵌設される、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の電池。
5. 前記ハウジングは、第１封止膜と、第２封止膜とを含み、
   前記第１封止膜は、略同一平面内に位置し、前記第２封止膜は、所定の位置で前記第１封止膜から離れる方向に凹んで前記複数の収容溝を形成する、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の電池。
6. 前記電極体の引き出し部及び前記接続回路は、前記第１封止膜に近接して設置される、ことを特徴とする請求項５に記載の電池。
7. 前記第１封止膜と前記第２封止膜の周側にそれぞれ封止部が設置され、前記出力端子の外側は、シーラント層で被覆され、
   前記第１封止膜と前記第２封止膜の周側は、前記封止部により封止接続され、前記出力端子は、２つの封止部の間から前記ハウジング外に延び、かつ前記シーラント層を介して前記封止部の対応する位置に封止接続される、ことを特徴とする請求項５又は６に記載の電池。
8. 前記線材部の外側は、絶縁膜で被覆される、ことを特徴とする請求項２～７のいずれか一項に記載の電池。
9. 前記複数の電極体のうちの少なくとも２つの電極体は、異なる幅を有し、及び／又は異なる長さを有し、
   前記幅と長さは、それぞれ高さ方向に垂直な２つの方向における前記電極体の寸法である、ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の電池。
10. ケースと、複数の機能デバイスと、請求項１～９のいずれか一項に記載の電池とを含む電子機器であって、
    前記ケースには、収容空間が形成され、
    前記複数の機能デバイスは、前記ケース内に取り付けられ、前記収容空間の一部を占め、
    前記電池は、前記収容空間の残りの空間をほぼ占める、ことを特徴とする電子機器。
    

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