JP3141484B2 - 高分子電池及びそのパッケージ構造 - Google Patents

高分子電池及びそのパッケージ構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、正極、負極あるいはど
ちらかの一方の電極材料に導電性高分子を用いることを
特徴とする高分子電池、及びそのパッケージ構造に関す
る。携帯機器の小型化、軽薄化に伴い、これらの電子機
器の電源として、放電後に充電することによって、再使
用する事ができるボタン型の二次電池として、高分子電
子が近年使用されている。
【０００２】
【従来の技術】図６は従来の高分子電池の断面図であ
る。図において、１は導電性高分子よりなるシート状の
正極、２は導電性高分子よりなるシート状の負極であ
り、３は電解液やドーピング材料を含浸させたセパレー
タである。
【０００３】正極１の材料は、電解重合，化学的酸化重
合等によってシート状に作成した、ポリピロール，ポリ
アニリン，ポリチオフェン，ポリイソチアナフテン等
の、ドーピング，脱ドーピングにより色の変化を起こす
導電性高分子である。
【０００４】負極２の材料は、正極１と同じ導電性高分
子或いはLiやLiAl合金である。セパレータ３の材料はポ
リプロピレン等が用いられ、これに含浸する電解液はプ
ロピレンカーボネート、ドーピング材料としては、LiCl
O4やLiBF4 等である。
【０００５】５は、例えばステンレス鋼等のように耐蝕
性ある金属板よりなる浅い碗形の正極ケースであり、６
は、例えばステンレス鋼等のように耐蝕性ある金属板よ
りな負極キャップである。
【０００６】従来の高分子電池は、正極１，セパレータ
３，負極２の順に積層し、正極１の外面が正極ケース５
の内側面に密着するよう正極ケース５に収容し、負極２
の外面に負極キャップ６を密着して被せ、負極キャップ
６の外周縁と正極ケース５の内面との間を樹脂７でシー
ルした構造である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで従来の高分子
電池は、計測器を使用しないと充電の残容量を知ること
ができないので、携帯用機器の稼働が突然停止するとい
う問題点があった。
【０００８】本発明はこのような点に鑑みて創作された
もので、残容量を電池単体で確認し得る高分子電池を提
供することを目的としている。また他の目的は、高分子
電池を内蔵したリストバンド形のパッケージ構造を提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、図１に示したように、正極１，セパレー
タ３，負極２がこの順に積層してなる高分子電池本体
と、少なくとも正極１に対向する部分を透明とした、高
分子電池本体を収容するケース15と、正極１の表面を見
得るように構成され、正極１に密着してケース15と正極
１との間に介在する正極リード11と、負極２に密着する
負極リード12とを、備えた構成とする。
【００１０】そして、正極１の表面を見得る構成を、正
極１に密着する平面板部の中央部に窓11a を設けたもの
とする。また、図２に例示したよように、正極１の表面
を見得る構成を、正極１の表面に被着した透明電極11B
と、平面板部が透明電極11B の一方の端部の表面に密着
する逆Ｌ形の正極リード11A と、からなる構成とする。
【００１１】或いは図３に例示したように、負極２側が
開口した透明な樹脂よりなる箱形で、正極１の表面を見
得る構成とした金属板よりなる側面視逆Ｌ形の正極リー
ド11が、天井板の内側にインサート成形されたケース15
と、内側に金属板よりなる側面視逆Ｌ形の負極リード12
がインサート成形された、ケース15の開口を封止する負
極側キャップ160 とを有し、正極１が正極リード11に密
着するよう高分子電池本体をケース15に収容し、負極リ
ード12を負極２に密着させて負極側キャップ160 をケー
ス15の開口部に固着し、正極リード11及び負極リード12
のそれぞれの端子部を、負極側キャップ160 の外側に引
き出した構成とする。
【００１２】そのパッケージは図４に例示したように、
上方が開口した箱形で、フレキシブル配線帯30が底板の
内側を貫通したパッケージ本体20と、パッケージ本体20
の開口側に嵌着する透明体よりなるパッケージ蓋21とを
有し、前述の高分子電池をパッケージ本体20に収容し、
パッケージ蓋21をパッケージ本体20に冠着することで、
パッケージ蓋21がケース15の上面を押圧して、高分子電
池の正極リード11及び負極リード12の湾曲した端子部
を、フレキシブル配線帯30の正極側パターン32,負極側
パターン33にそれぞれ圧接させて高分子電池をパッケー
ジ本体20内に封止固定した構成とする。
【００１３】また図５に例示したように、前述のフレキ
シブル配線帯30の両端末を腕時計型機器40に係着接続し
てリストバンドとし、高分子電池を腕時計型機器40の電
源とした構成とする。
【００１４】
【作用】高分子電池は、正極と負極間に電圧を印加する
ことで、セパレータからドーピング材料が正極に移動し
て充電され、使用すると正極からドーピング材料が漸次
セパレータに移動して放電するものである。そしてドー
ピング量の増減により高分子の導電率が変化し、これに
伴い高分子自体の色が変化する。即ち、ドーピング（充
電），脱ドーピング（放電）により正極は色の変化を起
こす。
【００１５】例えば正極の導電性高分子がポリピロール
の場合には、高ドーピング時は青色であるが、脱ドーピ
ング時には黄色に変化する。また、正極の導電性高分子
がポリアニリンの場合は、高ドーピング時は青緑色で、
脱ドーピング時には黄色となる。
【００１６】ポリチオフェンの場合は、高ドーピング時
は紺色で、脱ドーピング時には赤色となり、ポリイソチ
アナフテンの場合は、高ドーピング時に淡緑色で、脱ド
ーピング時に青色となる。
【００１７】ところで本発明の高分子電池は前述のよう
に、高分子電池本体を収容するケースは、少なくとも正
極に対向する部分が透明であり、またケースと正極との
間に介在する正極リードは、正極の表面を見得るよう構
成されている。
【００１８】したがって、正極の色の変化を外部から観
測することで充電の残容量を推定することができる。ま
た、フレキシブル配線帯に高分子電池を搭載したパッケ
ージ構造としたことにより、高分子電池を腕時計型機器
の電源として使用することが容易となる。
【００１９】
【実施例】以下図を参照しながら、本発明を具体的に説
明する。なお、全図を通じて同一符号は同一対象物を示
す。
【００２０】図１は本発明の実施例の図で、(A) は断面
図,(B)は要所斜視図、図２は本発明の他の実施例の斜視
図、図３は第４の本発明の実施例の斜視図、図４は第５
の発明の断面図、図５は第６の発明の斜視図である。
【００２１】図１において、正極１はポリピロール等の
導電性高分子を電解重合，化学的酸化重合等によってシ
ート状に形成したものであり、負極２は正極１と同じ導
電性高分子或いはLiやLiAl合金である。
【００２２】また、セパレータ３は、シート状のポリプ
ロピレン等に、プロピレンカーボネート等の電解液を含
浸させ、さらに、LiClO4やLiBF4 等をドーピングしたも
のである。
【００２３】11は、例えばステンレス鋼等のように耐蝕
性の高い金属板よりなる側面視逆Ｌ形の正極リードであ
って、正極１の表面に密着する平面板部の中央に窓11a
を設けてある。
【００２４】12は、例えばステンレス鋼等のように耐蝕
性の高い金属板よりなる側面視逆Ｌ形の負極リードであ
る。15は透明な合成樹脂よりなる、一面が開口した浅い
箱形のケースである。
【００２５】そして、正極１，セパレータ３，負極２を
この順に積層してなる高分子電池本体とし、正極１の表
面に正極リード11の平面板部を密接させ、負極２の表面
に負極リード12の平面板部を密接した状態で、正極リー
ド11を天井板側にし、正極リード11と負極リード12のそ
れぞれの端子部を開口から外に突出させてケース15に収
容している。
【００２６】そして、負極リード12の外側面に樹脂板よ
りなる負極側キャップ16を当接して被せた後に、負極側
キャップ16の外周縁と正極リード11，負極リード12の端
子部及びケース15の南面との間を樹脂７でシールしてい
る。
【００２７】上述のように、正極リード11に窓11a を設
け、さらにケース15を透明な樹脂としているので、外部
から正極１の色の変化を視認することができる。即ち本
発明によれば、高分子電池の充電の残容量を推定するこ
とができる。
【００２８】図２において、高分子電池本体の正極１の
表面に、透明電極11B を被着するとともに、平面板部が
短いが逆Ｌ形の正極リード11A としている。そして、正
極リード11A の平面板部を透明電極11B の一方の端部の
表面に密着させた状態で、高分子電池本体を図示省略し
た透明なケースに収容している。
【００２９】上述のように構成されているので、外部か
ら正極１の色の変化を視認することができる。図３にお
いて、15は透明な合成樹脂よりなる、負極２側が開口し
た箱形のケース15である。11は、例えばステンレス鋼等
のように耐蝕性ある金属板よりなる側面視逆Ｌ形の正極
リードであって、平面板部の中央に窓11a を設けてあ
る。
【００３０】正極リード11はその平面板部がケース15の
天井板に、垂直板部即ち端子部がケース15の側板に添う
ように、ケース15にインサート成形されている。160
は、ケース15の開口部に嵌着する合成樹脂よりなる負極
側キャップであって、底板161 の外側に枠162 を有しこ
の枠162 の内側にケース15の開口部が嵌入して、ケース
15と負極側キャップ160 が一体に固着するようになって
いる。
【００３１】また、底板161 の一端部に正極リード11の
端子部が貫通するスリット163 を設けてある。側面視逆
Ｌ形の負極リード12は、その平面板部が負極側キャップ
160 の底板161 の内側に密着し、その端子部が底板161
を外側に貫通するように、負極リード12が負極側キャッ
プ160 にインサート成形されている。
【００３２】正極１, セパレータ３, 負極２がこの順に
積層した高分子電池本体を、正極１が正極リード11に密
着するようケース15に収容し、負極リード12が負極２に
密着するように負極側キャップ160 をケース15に嵌着し
ている。
【００３３】このように構成された高分子電池は、充電
の残容量を推定することができることは勿論のこと、樹
脂でシールしたものに較べて高分子電池本体の着脱が極
めて簡単であるという利点がある。
【００３４】また、正極リード11, 負極リード12の端子
部をプリント板のスルーホールに半田付けするか、或い
は端子部を折り曲げてプリント板のパッドに半田付けす
る等することで、プリント板に容易に搭載することがで
きるという利点がある。
【００３５】図４において、30は、ポリイミドフィルム
のように耐熱性ある帯状のベースフィルム 31 の表面
に、正極パターン32と負極パターン33とを形成したフレ
キシブル配線帯である。
【００３６】そしてこの正極パターン32及び負極パター
ン33の要所を幅広にして、高分子電池の端子部を圧接す
るようにしている。なおこの幅広部以外の正極パターン
32,負極パターン33部分の表面を樹脂フィルムで被覆し
ている。
【００３７】20は、上方が開口した箱形の合成樹脂より
なるパッケージ本体であって、その底板の両側に対向し
てフレキシブル配線帯30の左右の側縁を保持する溝20a
を設けている。
【００３８】フレキシブル配線帯30は、裏面がパッケー
ジ本体20の底面の内面に密接し溝20aに挿入されて固定
されており、溝20aを構成する上板及び該底面とから構
成される底板を底面と平行にフレキシブルプリント配線
帯30の長手方向に貫通し、パッケージ本体20に固着され
ている。
【００３９】21は、内側の４隅のそれぞれにほぼ半球形
の突起21a が配列した、透明な樹脂よりなる、パッケー
ジ本体20に嵌着するパッケージ蓋である。正極１，セパ
レータ３，負極２をこの順に積層してなる高分子電池本
体は、正極１の表面に正極リード11の平面板部（中央部
に窓を有する）を密接させ、負極２の表面に負極リード
12の平面板部を密接した状態で、正極リード11を天井板
側にし、正極リード11と負極リード12のそれぞれの端子
部を開口から外に突出させてケース15に収容している。
【００４０】そして、負極リード12の外側面に樹脂板よ
りなる負極側キャップ16を当接して被せた後に、負極側
キャップ16の外周縁と正極リード11，負極リード12の端
子部及びケース15の南面との間を樹脂７でシールし、そ
の後正極リード11及び負極リード12の端子部をそれぞれ
を内側に湾曲させている。
【００４１】そして、湾曲した端子部が対応する正極パ
ターン32，負極パターン33上に位置するように、高分子
電池をパッケージ本体20に収容した後に、パッケージ本
体20にパッケージ蓋21を冠着している。
【００４２】上述のように突起21a を配設したパッケー
ジ蓋21を、パッケージ本体20に冠着することで、突起21
a がケース15の上面を押圧する。したがって、高分子電
池の正極リード11及び負極リード12の湾曲した端子部
が、フレキシブル配線帯30の正極側パターン32, 負極側
パターン33のそれぞれに圧接し、その状態で高分子電池
がパッケージ本体20内に封止固定される。
【００４３】上述のように構成した高分子電池のパッケ
ージは、フレキシブル配線帯30に他の高分子電池を並列
に搭載することができる。また、フレキシブル配線帯30
に搭載した電子部品に電源を供給することもできる。
【００４４】図５において、40は、電子手帳或いは通信
端末器等の腕時計型機器である。そして、腕時計型機器
40の左右の側面にコネクタ45を設け、図４に図示したフ
レキシブル配線帯30の両端末に装着したコネクタ35を係
着接続することで、フレキシブル配線帯30をリストバン
ドとしている。
【００４５】このようにすることで、パッケージ本体20
に収容した高分子電池から、腕時計型機器40に電源を供
給し得る。なお、フレキシブル配線帯30及びパッケージ
の外側をバンド構造の革, 樹脂, 金属等で補強・保護す
ることが好ましい。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の高分子電
池は、正極の色の変化を外部から視認し得るようにした
ことにより、電池の残容量を特別に計測器を使用するこ
となく推定し得るという効果を有する。
【００４７】また、本発明のパッケージ構造は、高分子
電池を内蔵したリストバンドとして、腕時計型機器に電
源を供給し得るという実用上で優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例の図で (A)は断面図 (B)は要所斜視図
【図２】 本発明の他の実施例の斜視図
【図３】 第４の発明の実施例の斜視図
【図４】 第５の発明の断面図
【図５】 第６の発明の斜視図
【図６】 従来の高分子電池の断面図
【符号の説明】
１ 正極 ２ 負極 ３ セパレータ ５ 正極ケ
ース ６ 負極キャップ ７ 樹脂 11,11A 正極リード 11a 窓 11B 透明電極 12 負極リ
ード 15 ケース 16,160 負
極側キャップ 20 パッケージ本体 21 パッケ
ージ蓋 21a 突起 30 フレキ
シブル配線帯 31 ベースフィルム 32 正極パ
ターン 33 負極パターン 40 腕時計
型機器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷沢 秀徳 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 稲垣 光雄 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−272044（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−51847（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−24256（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/36 - 10/40

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】負極側が開口した、透明な樹脂からなる箱
    型で、正極の表面を見得る構成とした側面視逆Ｌ型の正
    極リードが、天井板の内側にインサート成形された箱型
    ケースと、 内側に側面視逆Ｌ型の負極リードがインサート成形され
    た、該箱型ケースの開口を封止する負極側キャップとを
    有し、 該正極が正極リードに密着して高分子電池の本体が該箱
    型ケースに収容され、 該負極が負極リードに密着して該負極側キャップが該箱
    型ケースの開口部に固着され、 該正極側リード及び該負極側リードのそれぞれの端子部
    が、該負極側キャップの外側に引き出されてなることを
    特徴とする、 高分子電池。
  2. 【請求項２】上方が開口した箱型で、底板の両側の固定
    用溝に挿入し底面に固定されかつ該底板を底面と平行に
    貫通したフレキシブル配線帯を有する、パッケージ本体
    と、 該パッケージ本体の開口部に冠着する透明体からなるパ
    ッケージ蓋を有し、 請求項１に記載の高分子電池が該パッケージ本体に収容
    され、 該パッケージ本体に冠着した該パッケージ蓋により、該
    高分子電池のケースの正極面が押圧され、 該高分子電池の正極リード及び負極リードの湾曲した端
    子部が、該フレキシブル配線帯の正極側パターン、負極
    側パターンに、それぞれ圧接されてなることを特徴とす
    る、 高分子電池のパッケージ構造。
  3. 【請求項３】請求項２記載の前記フレキシブル配線帯の
    両端末を腕時計型機器に係着接続してリストバンドと
    し、高分子電池を該腕時計型機器の電源としたことを特
    徴とする、 高分子電池のパッケージ構造。
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