JP3226660U6 - 電池構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】外部短絡を防止できる機能を有する電池構造を提供する。
【解決手段】第1の集電層12と、平面視において第1の集電層よりも小さい第2の集電層14と、第1の集電層と第2の集電層との間に挟まれた接着フレーム16とを主に含み、これらにより閉鎖領域が形成されており、該閉鎖領域内に電気化学系層が配置されており、第1の集電層および第2の集電層の少なくとも一方の周縁に絶縁層28が配置されており、第1の集電層および第2の集電層の平面視における異なる長さ、ならびに、第1の集電層および第2の集電層の少なくとも一方の周縁に配置された絶縁層により、折り曲げられたときに第1の集電層と第2の集電層との接触による外部短絡が防止される。
【選択図】図2A
【解決手段】第1の集電層12と、平面視において第1の集電層よりも小さい第2の集電層14と、第1の集電層と第2の集電層との間に挟まれた接着フレーム16とを主に含み、これらにより閉鎖領域が形成されており、該閉鎖領域内に電気化学系層が配置されており、第1の集電層および第2の集電層の少なくとも一方の周縁に絶縁層28が配置されており、第1の集電層および第2の集電層の平面視における異なる長さ、ならびに、第1の集電層および第2の集電層の少なくとも一方の周縁に配置された絶縁層により、折り曲げられたときに第1の集電層と第2の集電層との接触による外部短絡が防止される。
【選択図】図2A
Description
〔技術分野〕
本考案は、電池構造に関し、外部短絡を防止できる機能を有する電池構造に特に関する。
本考案は、電池構造に関し、外部短絡を防止できる機能を有する電池構造に特に関する。
〔背景技術〕
生活科技上のニーズに応えるために、様々なウェアラブル電子機器が開発されている。様々なウェアラブル電子機器の軽量化、薄型化の傾向に対応するために、電子機器内部の空間の利用は重要な課題となっている。この課題を解決するための方策の一つとして、非平面上に配置可能なフレキシブル電池がある。従来のフレキシブル固体リチウム電池の構造断面を示す図1を参照する。図に示すように、この電池構造40は、第1の集電層42と、第2の集電層44と、第1の集電層42と第2の集電層44との間に挟まれた接着剤フレーム46とを主に含む。これらにより閉鎖領域が形成され、閉鎖領域内には、第1の活物質層50、セパレータ層52、および第2の活物質層54が順に設けられている。第1の活物質層50、セパレータ層52、および第2の活物質層54は、電気化学系層56を構成している。さらに、第1の活物質層50は第1の集電層42に接触しており、第2の活物質層54は第2の集電層44に接触している。このフレキシブル固体リチウム電池は、その全体が動的に折り曲げ可能であることを特徴とするが、折り曲げられる過程において第1の集電層42と第2の集電層44とが接触し、外部短絡を引き起こす場合がある。
生活科技上のニーズに応えるために、様々なウェアラブル電子機器が開発されている。様々なウェアラブル電子機器の軽量化、薄型化の傾向に対応するために、電子機器内部の空間の利用は重要な課題となっている。この課題を解決するための方策の一つとして、非平面上に配置可能なフレキシブル電池がある。従来のフレキシブル固体リチウム電池の構造断面を示す図1を参照する。図に示すように、この電池構造40は、第1の集電層42と、第2の集電層44と、第1の集電層42と第2の集電層44との間に挟まれた接着剤フレーム46とを主に含む。これらにより閉鎖領域が形成され、閉鎖領域内には、第1の活物質層50、セパレータ層52、および第2の活物質層54が順に設けられている。第1の活物質層50、セパレータ層52、および第2の活物質層54は、電気化学系層56を構成している。さらに、第1の活物質層50は第1の集電層42に接触しており、第2の活物質層54は第2の集電層44に接触している。このフレキシブル固体リチウム電池は、その全体が動的に折り曲げ可能であることを特徴とするが、折り曲げられる過程において第1の集電層42と第2の集電層44とが接触し、外部短絡を引き起こす場合がある。
上記課題に鑑み、本考案は、上記従来技術の欠点を効果的に克服する電池構造を提供する。
〔考案の内容〕
本考案の目的は、上集電層の長さと下集電層の長さとを異ならせると共に、第1の集電層および第2の集電層の少なくとも一方の周縁を電気的絶縁にすることにより、電池が折り曲げられた時に第1の集電層と第2の集電層との接触による外部短絡を防止できる電池構造を提供することである。
本考案の目的は、上集電層の長さと下集電層の長さとを異ならせると共に、第1の集電層および第2の集電層の少なくとも一方の周縁を電気的絶縁にすることにより、電池が折り曲げられた時に第1の集電層と第2の集電層との接触による外部短絡を防止できる電池構造を提供することである。
上記の目的を達成するために、本考案は、第1の集電層と、平面視において第1の集電層よりも小さい第2の集電層と、第1の集電層と第2の集電層との間に挟まれた接着フレームとを主に含む電池構造であって、平面視において接着フレームの少なくとも一部が第1の集電層および第2の集電層と重なることにより、接着フレームと、第1の集電層と、第2の集電層とから構成された閉鎖領域が形成されており、前記閉鎖領域内には、第1の活物質層と、第2の活物質層と、第1の活物質層と第2の活物質層との間に配置されたセパレータ層とを含む電気化学系層が配置されており、第1の活物質層は第1の集電層に接触しており、第2の活物質層は第2の集電層に接触しており、第1の集電層および第2の集電層の少なくとも一方の周縁に絶縁層が配置されていることにより、折り曲げられたときに第1の集電層と第2の集電層との接触による外部短絡が防止される、電池構造を提供する。
前記接着フレームは前記絶縁層の少なくとも一部を覆っている。
前記接着フレームは、前記第1の集電層と接着された第1の接着材層と、前記第2の集電層と接着された第2の接着材層とを含む。
前記絶縁層の少なくとも一部が、前記第1の接着材層および前記第2の接着材層の少なくとも一方に覆われている。
前記接着フレームは、前記第1の接着材層と前記第2の接着材層との間に挟まれた第3の接着材層をさらに含む。
前記絶縁層の少なくとも一部が、前記第1の接着材層、前記第2の接着材層および前記第3の接着材層の少なくとも一方に覆われている。
前記電気化学系層は、平面視において前記第2の集電層内に配置されている。
前記第1の活物質層の平面視面積は、前記第1の集電層の平面視面積よりも小さい。
前記第2の活物質層の平面視面積は、前記第2の集電層の平面視面積よりも小さい。
平面視における、前記第1の集電層のサイズと前記第2の集電層のサイズとの差をDとし、前記接着フレームの高さをTとするとき、DはT以下である。
前記周縁は、側表面、および/または、前記側表面から上方および/または下方へ延伸している表面を含む。
前記絶縁層は、独立構造、および/または、前記接着フレームの一部および/または表面処理によって電気絶縁性を有する構造である。
前記第1の集電層および前記第2の集電層の少なくとも一方の外表面に配置された保護層をさらに含む。
前記保護層は、独立構造、および/または、前記絶縁層の一部である。
前記電池構造はフレキシブル電池である。
また、上記の目的を達成するために、本考案は、第1の集電層と、平面視において第1の集電層よりも小さい第2の集電層と、第1の集電層と第2の集電層との間に挟まれた接着フレームとを主に含む電池構造であって、平面視において接着フレームの少なくとも一部が第1の集電層および第2の集電層と重なることにより、接着フレームと、第1の集電層と、第2の集電層とから構成された閉鎖領域が形成されており、前記閉鎖領域内には、第1の活物質層と、第2の活物質層と、第1の活物質層と第2の活物質層との間に配置されたセパレータ層とを含む電気化学系層が配置されており、第1の活物質層は第1の集電層に接触しており、第2の活物質層は第2の集電層に接触しており、第1の集電層および第2の集電層の少なくとも一方の周縁に絶縁層が配置されていると共に絶縁層の少なくとも一部が接着フレームに覆われていることにより、折り曲げられたときに第1の集電層と第2の集電層との接触による外部短絡が防止される、電池構造を提供する。
前記接着フレームは、前記第1の集電層と接着された第1の接着材層と、前記第2の集電層と接着された第2の接着材層とを含む。
前記絶縁層の少なくとも一部が、前記第1の接着材層および前記第2の接着材層の少なくとも一方に覆われている。
前記接着フレームは、前記第1の接着材層と前記第2の接着材層との間に挟まれた第3の接着材層をさらに含む。
前記絶縁層の少なくとも一部が、前記第1の接着材層、前記第2の接着材層および前記第3の接着材層の少なくとも一方に覆われている。
前記電気化学系層は、平面視において前記第2の集電層内に配置されている。
前記第1の活物質層の平面視面積は、前記第1の集電層の平面視面積よりも小さい。
前記第2の活物質層の平面視面積は、前記第2の集電層の平面視面積よりも小さい。
平面視における、前記第1の集電層のサイズと前記第2の集電層のサイズとの差をDとし、前記接着フレームの高さをTとするとき、DはT以下である。
前記周縁は、側表面、および/または、前記側表面から上方および/または下方へ延伸している表面を含む。
前記絶縁層は、独立構造、および/または、前記接着フレームの一部および/または表面処理によって電気絶縁性を有する構造である。
前記第1の集電層および前記第2の集電層の少なくとも一方の外表面に配置された保護層をさらに含む。
前記保護層は、独立構造、および/または、前記絶縁層の一部である。
前記電池構造はフレキシブル電池である。
また、上記の目的を達成するために、本考案は、第1の集電層と、平面視において第1の集電層よりも小さい第2の集電層と、第1の集電層と第2の集電層との間に挟まれた接着フレームとを主に含む電池構造であって、平面視において接着フレームの少なくとも一部が第1の集電層および第2の集電層と重なることにより、接着フレームと、第1の集電層と、第2の集電層とから構成された閉鎖領域が形成されており、前記閉鎖領域内には、第1の活物質層と、第2の活物質層と、第1の活物質層と第2の活物質層との間に配置されたセパレータ層とを含む電気化学系層が配置されており、第1の活物質層は第1の集電層に接触しており、第2の活物質層は第2の集電層に接触しており、第1の集電層および第2の集電層の少なくとも一方の周縁に絶縁層が配置されていると共に絶縁層が接着フレームの少なくとも一部を覆っていることにより、折り曲げられたときに第1の集電層と第2の集電層との接触による外部短絡が防止される、電池構造を提供する。
前記接着フレームは、前記第1の集電層と接着された第1の接着材層と、前記第2の集電層と接着された第2の接着材層とを含む。
前記接着フレームは、前記第1の接着材層と前記第2の接着材層との間に挟まれた第3の接着材層をさらに含む。
前記電気化学系層は、平面視において前記第2の集電層内に配置されている。
前記第1の活物質層の平面視面積は、前記第1の集電層の平面視面積よりも小さい。
前記第2の活物質層の平面視面積は、前記第2の集電層の平面視面積よりも小さい。
平面視における、前記第1の集電層のサイズと前記第2の集電層のサイズとの差をDとし、前記接着フレームの高さをTとするとき、DはT以下である。
前記周縁は、側表面、および/または、前記側表面から上方および/または下方へ延伸している表面を含む。
前記絶縁層は、独立構造、および/または、前記接着フレームの一部および/または表面処理によって電気絶縁性を有する構造である。
前記第1の集電層および前記第2の集電層の少なくとも一方の外表面に配置された保護層をさらに含む。
前記保護層は、独立構造、および/または、前記絶縁層の一部である。
前記電池構造はフレキシブル電池である。
〔図面の説明〕
図1は従来のフレキシブル固体リチウム電池の構造の断面図である。
〔図面の説明〕
図1は従来のフレキシブル固体リチウム電池の構造の断面図である。
図2A~図2Dは本考案の第1の実施例の構造を示す模式図である。
図3A~図3Cは本考案の第2の実施例の構造を示す模式図である。
図4A~図4Oは本考案の第2の実施例の構造を示す模式図である。
図5A-1~図5A-9は本考案の第2の実施例の構造を示す模式図である。
図5B-1~図5B-27は本考案の第2の実施例の構造を示す模式図である。
図5C-1~図5C-27は本考案の第2の実施例の構造を示す模式図である。
図6A~図6Iは本考案の第3の実施例の構造を示す模式図である。
〔符号の説明〕
10、40 電池構造
12、42 第1の集電層
14、44 第2の集電層
16、46 接着フレーム
161 第1の接着材層
162 第2の接着材層
163 第3の接着材層
20、50 第1の活物質層
22、52 セパレータ層
24、54 第2の活物質層
26、56 電気化学系層
28 絶縁層
30 保護層
T 高さ
D サイズ差
〔具体的な実施形態〕
本考案の目的、技術の内容、特徴および達成効果が理解されやすいように、具体的な実施例とともに本考案を以下に詳しく説明する。
10、40 電池構造
12、42 第1の集電層
14、44 第2の集電層
16、46 接着フレーム
161 第1の接着材層
162 第2の接着材層
163 第3の接着材層
20、50 第1の活物質層
22、52 セパレータ層
24、54 第2の活物質層
26、56 電気化学系層
28 絶縁層
30 保護層
T 高さ
D サイズ差
〔具体的な実施形態〕
本考案の目的、技術の内容、特徴および達成効果が理解されやすいように、具体的な実施例とともに本考案を以下に詳しく説明する。
本考案は、フレキシブル固体リチウム電池が折り曲げられたときに第1の集電層と第2の集電層との接触による外部短絡という課題に対し、解決策を提供する。
本考案の第1の実施例の構造を示す図2Aを参照する。図に示すように、この電池構造10は、第1の集電層12と、平面視において第1の集電層12よりも小さい第2の集電層14と、第1の集電層12と第2の集電層14との間に挟まれた接着フレーム16とを主に含む。接着フレーム16が平面視において第1の集電層12および第2の集電層14と少なくとも部分的に重なることにより、第1の集電層12と、第2の集電層14と、接着フレーム16との三者からなる閉鎖領域が形成されている。この閉鎖領域内には電気化学系層26が配置されており、この電気化学系層26は、第1の活物質層20と、第2の活物質層24と、第1の活物質層20と第2の活物質層24との間に配置されたセパレータ層22とを含む。第1の活物質層20は第1の集電層12に接触しており、第2の活物質層24は第2の集電層14に接触している。第1の集電層12および第2の集電層14の少なくとも一方の周縁には絶縁層28が配置されている。第1の集電層12および第2の集電層14の平面視における異なる長さ、および絶縁層の配置により、折り曲げられた時に第1の集電層12と第2の集電層14との接触による外部短絡が防止される。ここで定義された周縁とは、側表面、および/または、前記側表面から上方および/または下方へ延伸している表面を含む。絶縁層28は、独立構造、および/または、接着フレーム16の一部および/または表面処理によって電気絶縁性を有する構造である。
また、図2Bに示すように、この電池構造の接着フレーム16は、第1の接着材層161と第2の接着材層162とを含み、第1の接着材層161は第1の集電層12と接着され、第2の接着材層162は第2の集電層14と接着されている。さらに、図2Cに示すように、この電池構造の接着フレーム16は、第1の接着材層161と、第2の接着材層162と、第1の接着材層161と第2の接着材層162との間に挟まれた第3の接着材層163と、を含んでもよい。
本考案の第2の実施例の第1の構造を示す図3A、図3B、図3Cを同時に参照する。図に示すように、この電池構造は、第1の集電層12と、平面視において第1の集電層12よりも小さい第2の集電層14と、第1の集電層12と第2の集電層14との間に挟まれた接着フレーム16とを主に含む。接着フレーム16が平面視において第1の集電層12および第2の集電層14と少なくとも部分的に重なることにより、第1の集電層12と、第2の集電層14と、接着フレーム16との三者からなる閉鎖領域が形成されている。この閉鎖領域内には電気化学系層26が配置されており、この電気化学系層26は、第1の活物質層20と、第2の活物質層24と、第1の活物質層20と第2の活物質層24との間に配置されたセパレータ層22とを含む。第1の活物質層20は第1の集電層12に接触しており、第2の活物質層24は第2の集電層14に接触している。第1の集電層12および第2の集電層14の少なくとも一方の周縁には絶縁層28が配置されており、絶縁層28の少なくとも一部が接着フレーム16に覆われている。第1の集電層12および第2の集電層14の平面視における異なる長さ、および絶縁層の配置により、折り曲げられた時に第1の集電層12と第2の集電層14との接触による外部短絡が防止される。ここで定義された周縁とは、側表面、および/または、前記側表面から上方および/または下方へ延伸している表面を含む。絶縁層28は、独立構造、および/または、接着フレーム16の一部および/または表面処理によって電気絶縁性を有する構造である。
また、この電池構造の接着フレーム16は、第1の接着材層161と第2の接着材層162とを含んでもよく、第1の接着材層161は第1の集電層12と接着され、第2の接着材層162は第2の集電層14と接着されていてもよく、さらに、第1の接着材層161および第2の接着材層162の少なくとも一方が絶縁層28の少なくとも一部を覆っていてもよい。換言すれば、図4D、図4Eおよび図4Fに示すように、絶縁層28の少なくとも一部が第1の接着材層161に覆われてもよく、図4A、図4Bおよび図4Cに示すように、絶縁層28の少なくとも一部が第2の接着材層162に覆われてもよく、または、図4G~図4Oに示すように、絶縁層28の少なくとも一部が第1の接着材層161および第2の接着材層162に覆われてもよい。
また、この電池構造の接着フレーム16は、第1の接着材層161と、第2の接着材層162と、第1の接着材層161と第2の接着材層162との間に挟まれた第3の接着材層163とを含み、第1の接着材層161、第2の接着材層162および第3の接着材層163の少なくとも一方が絶縁層28の少なくとも一部を覆っていてもよい。換言すれば、絶縁層28が第1の接着材層161、第2の接着材層162および第3の接着材層163の何れか一方のみに覆われる場合、図5A-1、図5A-2および図5A-3に示すように、絶縁層28の少なくとも一部が第2の接着材層162に覆われてもよく、図5A-4、図5A-5および図5A-6に示すように、絶縁層28の少なくとも一部が第3の接着材層163に覆われてもよく、または、図5A-7、図5A-8および図5A-9に示すように、絶縁層28の少なくとも一部が第1の接着材層161に覆われてもよい。また、絶縁層28が第1の接着材層161、第2の接着材層162および第3の接着材層163の何れか両者に同時に覆われる場合、図5B-1~図5B-9に示すように、絶縁層28の少なくとも一部が第2の接着材層162および第3の接着材層163に覆われてもよく、または、図5B-10~図5B-18に示すように、絶縁層28の少なくとも一部が第1の接着材層161および第3の接着材層163に覆われてもよく、または、図5B-19~図5B-27に示すように、絶縁層28の少なくとも一部が第1の接着材層161および第2の接着材層162に覆われてもよい。また、絶縁層28が第1の接着材層161、第2の接着材層162および第3の接着材層163の三者に同時に覆われる場合、図5C-1~図5C-27に示すように、必要に応じて絶縁層28に対する、第1の接着材層161、第2の接着材層162および第3の接着材層163の被覆形態を変更してもよい。
本考案の第3の実施例の構造を示す図6A、図6Bおよび図6Cを同時に参照する。図に示すように、この電池構造は、第1の集電層12と、平面視において第1の集電層12よりも小さい第2の集電層14と、第1の集電層12と第2の集電層14との間に挟まれた接着フレーム16とを主に含む。接着フレーム16が平面視において第1の集電層12および第2の集電層14と少なくとも部分的に重なることにより、第1の集電層12と、第2の集電層14と、接着フレーム16との三者からなる閉鎖領域が形成されている。この閉鎖領域内には電気化学系層26が配置されており、この電気化学系層26は、第1の活物質層20と、第2の活物質層24と、第1の活物質層20と第2の活物質層24との間に配置されたセパレータ層22とを含む。第1の活物質層20は第1の集電層12に接触しており、第2の活物質層24は第2の集電層14に接触している。第1の集電層12および第2の集電層14の少なくとも一方の周縁には絶縁層28が配置されており、絶縁層28は接着フレーム16の少なくとも一部を覆っている。第1の集電層12および第2の集電層14の平面視における異なる長さ、および絶縁層の配置により、折り曲げられた時に第1の集電層12と第2の集電層14との接触による外部短絡が防止される。ここで定義された周縁とは、側表面、および/または、前記側表面から上方および/または下方へ延伸している表面を含む。絶縁層28は、独立構造、および/または、接着フレーム16の一部および/または表面処理によって電気絶縁性を有する構造である。
また、図6D、図6Eおよび図6Fを同時に参照する。図に示すように、この電池構造の接着フレーム16は、第1の接着材層161および第2の接着材層162を含んでもよく、第1の接着材層161は第1の集電層12と接着され、第2の接着材層162は第2の集電層14に接着されていてもよい。また、図6G、図6Hおよび図6Iを同時に参照すると、図に示すように、この電池構造の接着フレーム16は、第1の接着材層161と、第2の接着材層162と、第1の接着材層161と第2の接着材層162との間に挟まれた第3の接着材層163と、を含んでもよい。
また、以上のすべての実施例において、電池構造10は、保護層30をさらに含んでもよい。再び図2Aを参照すると、保護層30は、第1の集電層12および第2の集電層14の少なくとも一方の外表面に配置されてもよい。例えば、第1の集電層12に着目すると、保護層30は、第1の集電層12における、第1の活物質層20とは反対側の表面に配置されている。保護層30は、独立構造、および/または、図2Dのように絶縁層28の一部である。
また、上述したすべての実施例に係る電池構造において、絶縁層と接着フレームとで、他方に対する被覆形態を必要に応じて変更することができる。例えば、絶縁層が第1の集電層の周縁に配置される第1の実施例の形態と、絶縁層の少なくとも一部が接着フレームに覆われる第2の実施例の形態とが電池構造に同時に存在してもよく、もちろん、3つの実施例の形態が同時に同一電池構造に存在してもよい。本考案において、保護層が存在する場合、集電層の構造が保護され、集電層の金属表面の酸化、または、衝突による破裂を防止することができる。
本考案に係る電池構造において、接着フレームの上端面が第1の集電層と接着され、接着フレームの下端面が第2の集電層に接着されているため、閉鎖領域内に全体的に配置された電気化学系層は、平面視では、第1の集電層および/または第2の集電層の領域内に完全に位置する状態となっている。換言すれば、第1の活物質層の平面視面積は第1の集電層の平面視面積よりも小さく、第2の活物質層の平面視面積は第2の集電層の平面視面積よりも小さい。
また、平面視の方向から観察すると、上記の接着フレームは、完全または部分的に第1の集電層および第2の集電層の平面視領域内に位置してもよい。すなわち、接着フレームが完全に第1の集電層および第2の集電層の平面視領域内に位置している場合、第1の集電層と第2の集電層とが断面上において同じ長さを有すると、接着フレームが第1の集電層および第2の集電層の範囲から突出することは全く無く、第1の集電層と第2の集電層とが断面上において異なる長さを有すると、接着フレームが、第1の集電層と第2の集電層とが重なる平面視領域内に位置することになる。一方、接着フレームが部分的に第1の集電層および第2の集電層の平面視領域内に位置している場合、第1の集電層と第2の集電層とが断面上において同じ長さを有するかどうかに関係なく、接着フレームの一部が第1の集電層および第2の集電層の範囲から突出することになる。
図2Aを参照する。平面視における、第1の集電層のサイズと第2の集電層のサイズとの差をDとし、接着フレームの高さをTとするとき、DはT以下である。Dが必ずT以下である理由としては、折り曲げ後のDに関し、集電層自体の厚さも存在するため、D=Tの場合に90度折り曲げても、他方の集電層に接触することがないからである。
一般的なリチウム電池では、活物質層を集電層上に塗布した後、裁断、乾燥工程を経て、いわゆる正極または負極が形成される。したがって、正極活物質層または負極活物質層の大きさは、集電層の大きさと同じである。しかし、安全面の観点から、正極活物質層は負極活物質層よりも小さく設計しなければならず、すなわち、正極は負極よりも小さくならなければならない。ここでいう安全面の観点の理由としては、リチウムイオンが負極に挿入されるとき、負極における空間が十分でないと、リチウム樹枝状結晶が大量に生成され、このリチウム樹枝状結晶がセパレータ層を貫通して正極と負極との内部接触による短絡を招来するからである。本考案のリチウム電池の構成では、集電層の大きさは、上記正極、負極の面積の大きさと関係しない。言い換えれば、本考案の上記比較的に小さい集電層は負極の集電層であり、比較的に大きい集電層は正極の集電層であってもよい。本考案では、集電層のサイズが相違するのは、集電層の外部接触による短絡を防止するためである。ここで図2Aを参照する。図2Aにおいて、第1の集電層12は、正極集電層または負極集電層であり、第2の集電層14は、対応する負極集電層または正極集電層であってもよい。すなわち、第1の集電層12が負極集電層である場合、第2の集電層14は正極集電層となる。この実施例は、従来の一般的なリチウム電池の構成とは全く異なる。
以上をまとめると、本考案は、第1の集電層および第2の集電層を、平面視における長さを異ならせるように設計すると共に、第1の集電層および第2の集電層の少なくとも一方の周縁に絶縁層を配置することにより、フレキシブル固体リチウム電池が折り曲げられたときに第1の集電層と第2の集電層とが接触することを防止し、さらに、第1の集電層と第2の集電層との接触による外部短絡を防止する。
以上の説明は本考案の好適な実施例にすぎず、本考案の実施範囲を限定するものではない。したがって、本願に係る特許請求の範囲に記載された特徴および精神に従って行なわれる、いかなる均等的な変更および改修も、本考案の保護範囲に含まれる。
Claims (41)
- 第1の集電層と、
平面視において、前記第1の集電層よりも小さい第2の集電層と、
前記第1の集電層と前記第2の集電層との間に挟まれ、平面視において前記第1の集電層および前記第2の集電層と少なくとも部分的に重なった接着フレームであって、前記第1の集電層および前記第2の集電層と共に閉鎖領域を構成した接着フレームと、
前記閉鎖領域内に配置された電気化学系層であって、前記第1の集電層に接触している第1の活物質層と、前記第2の集電層に接触している第2の活物質層と、前記第1の活物質層と前記第2の活物質層との間に配置されたセパレータ層とを含む電気化学系層と、
前記第1の集電層および前記第2の集電層の少なくとも一方の周縁に配置された絶縁層と、
を含むことを特徴とする電池構造。 - 前記接着フレームは、前記絶縁層の少なくとも一部を覆っていることを特徴とする、請求項1に記載の電池構造。
- 前記接着フレームは、前記第1の集電層と接着された第1の接着材層と、前記第2の集電層と接着された第2の接着材層とを含むことを特徴とする、請求項1に記載の電池構造。
- 前記接着フレームは、前記第1の集電層と接着された第1の接着材層と、前記第2の集電層と接着された第2の接着材層とを含むことを特徴とする、請求項1に記載の電池構造。
- 前記接着フレームは、前記第1の接着材層と前記第2の接着材層との間に挟まれた第3の接着材層をさらに含むことを特徴とする、請求項3に記載の電池構造。
- 前記絶縁層の少なくとも一部が、前記第1の接着材層、前記第2の接着材層および前記第3の接着材層の少なくとも一方に覆われていることを特徴とする、請求項5に記載の電池構造。
- 前記電気化学系層は、平面視において、前記第2の集電層内に配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の電池構造。
- 前記第1の活物質層の平面視面積が前記第1の集電層の平面視面積よりも小さいことを特徴とする、請求項7に記載の電池構造。
- 前記第2の活物質層の平面視面積が前記第2の集電層の平面視面積よりも小さいことを特徴とする、請求項7に記載の電池構造。
- 平面視における、前記第1の集電層のサイズと前記第2の集電層のサイズとの差をDとし、前記接着フレームの高さをTとするとき、DはT以下であることを特徴とする、請求項1に記載の電池構造。
- 前記周縁は、側表面、および/または、前記側表面から上方および/または下方へ延伸している表面を含むことを特徴とする、請求項1に記載の電池構造。
- 前記絶縁層は、独立構造、および/または、前記接着フレームの一部および/または表面処理によって電気絶縁性を有する構造であることを特徴とする、請求項1に記載の電池構造。
- 前記第1の集電層および前記第2の集電層の少なくとも一方の外表面に配置された保護層をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の電池構造。
- 前記保護層は、独立構造、および/または、前記絶縁層の一部であることを特徴とする、請求項13に記載の電池構造。
- フレキシブル電池であることを特徴とする、請求項1に記載の電池構造。
- 第1の集電層と、
平面視において、前記第1の集電層よりも小さい第2の集電層と、
前記第1の集電層と前記第2の集電層との間に挟まれ、平面視において前記第1の集電層および前記第2の集電層と少なくとも部分的に重なった接着フレームであって、前記第1の集電層および前記第2の集電層と共に閉鎖領域を構成した接着フレームと、
前記閉鎖領域内に配置された電気化学系層であって、前記第1の集電層に接触している第1の活物質層と、前記第2の集電層に接触している第2の活物質層と、前記第1の活物質層と前記第2の活物質層との間に配置されたセパレータ層とを含む電気化学系層と、
前記第1の集電層および前記第2の集電層の少なくとも一方の周縁に配置されており、且つ少なくとも一部が前記接着フレームに覆われている絶縁層と、
を含むことを特徴とする電池構造。 - 前記接着フレームは、前記第1の集電層と接着された第1の接着材層と、前記第2の集電層と接着された第2の接着材層とを含むことを特徴とする、請求項16に記載の電池構造。
- 前記絶縁層の少なくとも一部が、前記第1の接着材層および前記第2の接着材層の少なくとも一方に覆われていることを特徴とする、請求項17に記載の電池構造。
- 前記接着フレームは、前記第1の接着材層と前記第2の接着材層との間に挟まれた第3の接着材層をさらに含むことを特徴とする、請求項17に記載の電池構造。
- 前記絶縁層の少なくとも一部が、前記第1の接着材層、前記第2の接着材層および前記第3の接着材層の少なくとも一方に覆われていることを特徴とする、請求項19に記載の電池構造。
- 前記電気化学系層は、平面視において、前記第2の集電層内に配置されていることを特徴とする、請求項16に記載の電池構造。
- 前記第1の活物質層の平面視面積が前記第1の集電層の平面視面積よりも小さいことを特徴とする、請求項21に記載の電池構造。
- 前記第2の活物質層の平面視面積が前記第2の集電層の平面視面積よりも小さいことを特徴とする、請求項21に記載の電池構造。
- 平面視における、前記第1の集電層のサイズと前記第2の集電層のサイズとの差をDとし、前記接着フレームの高さをTとするとき、DはT以下であることを特徴とする、請求項16に記載の電池構造。
- 前記周縁は、側表面、および/または、前記側表面から上方および/または下方へ延伸している表面を含むことを特徴とする、請求項16に記載の電池構造。
- 前記絶縁層は、独立構造、および/または、前記接着フレームの一部および/または表面処理によって電気絶縁性を有する構造であることを特徴とする、請求項16に記載の電池構造。
- 前記第1の集電層および前記第2の集電層の少なくとも一方の外表面に配置された保護層をさらに含むことを特徴とする、請求項16に記載の電池構造。
- 前記保護層は、独立構造、および/または、前記絶縁層の一部であることを特徴とする、請求項27に記載の電池構造。
- フレキシブル電池であることを特徴とする、請求項16に記載の電池構造。
- 第1の集電層と、
平面視において、前記第1の集電層よりも小さい第2の集電層と、
前記第1の集電層と前記第2の集電層との間に挟まれ、平面視において前記第1の集電層および前記第2の集電層と少なくとも部分的に重なった接着フレームであって、前記第1の集電層および前記第2の集電層と共に閉鎖領域を構成した接着フレームと、
前記閉鎖領域内に配置された電気化学系層であって、前記第1の集電層に接触している第1の活物質層と、前記第2の集電層に接触している第2の活物質層と、前記第1の活物質層と前記第2の活物質層との間に配置されたセパレータ層とを含む電気化学系層と、
前記第1の集電層および前記第2の集電層の少なくとも一方の周縁に配置されており、且つ前記接着フレームの少なくとも一部を覆っている絶縁層と、
を含むことを特徴とする電池構造。 - 前記接着フレームは、前記第1の集電層と接着された第1の接着材層と、前記第2の集電層と接着された第2の接着材層とを含むことを特徴とする、請求項30に記載の電池構造。
- 前記接着フレームは、前記第1の接着材層と前記第2の接着材層との間に挟まれた第3の接着材層をさらに含むことを特徴とする、請求項31に記載の電池構造。
- 前記電気化学系層は、平面視において、前記第2の集電層内に配置されていることを特徴とする、請求項30に記載の電池構造。
- 前記第1の活物質層の平面視面積が前記第1の集電層の平面視面積よりも小さいことを特徴とする、請求項33に記載の電池構造。
- 前記第2の活物質層の平面視面積が前記第2の集電層の平面視面積よりも小さいことを特徴とする、請求項33に記載の電池構造。
- 平面視における、前記第1の集電層のサイズと前記第2の集電層のサイズとの差をDとし、前記接着フレームの高さをTとするとき、DはT以下であることを特徴とする、請求項30に記載の電池構造。
- 前記周縁は、側表面、および/または、前記側表面から上方および/または下方へ延伸している表面を含むことを特徴とする、請求項30に記載の電池構造。
- 前記絶縁層は、独立構造、および/または、前記接着フレームの一部および/または表面処理によって電気絶縁性を有する構造であることを特徴とする、請求項30に記載の電池構造。
- 前記第1の集電層および前記第2の集電層の少なくとも一方の外表面に配置された保護層をさらに含むことを特徴とする、請求項30に記載の電池構造。
- 前記保護層は、独立構造、および/または、前記絶縁層の一部であることを特徴とする、請求項39に記載の電池構造。
- フレキシブル電池であることを特徴とする、請求項30に記載の電池構造。
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