JP4522107B2 - 集合電池 - Google Patents
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Description
(a)可撓性基板、および
(b)前記可撓性基板上に配置された、4つの単電池からなる少なくとも1つの集合体を備える集合電池に関する。前記単電池は、正極、負極、および正極と負極との間に配置された固体電解質からなり、前記集合体の外周形状は矩形であり、前記矩形の集合体は、隣接する単電池の間に、正極および負極の少なくとも一方が形成されていない帯状の無地部が前記矩形の2つの対角線上に設けられたことによって、4つの単電池に分割されたものである。
図1に、本発明の一実施形態にかかる集合電池の上面図を示し、図2に、図1のII−II線における部分断面図を示す。ただし、図1において、単電池の一番上に形成され、個々の単電池を並列に接続する負極集電体は、示していない。また、図1および2に示される集合電池においては、無機固体電解質を用いる全固体薄膜電池を単電池として用いている。
単電池13は、図2に示されるように、正極集電体22、ならびにその上に順次形成された正極23、固体電解質24、負極25、および負極集電体26からなる。また、正と負の配置は、逆でもよい。
さらに、図1に示されるように、可撓性基板11上に複数の集合体12を碁盤目状に配置することにより、縦、横および斜めに無地部が通ることになる。このため、電池がねじられた場合だけでなく、縦や横に曲げられた場合でも、電池の破損を低減することが可能となる。
例えば、厚さhの単電池からなる集合電池を、単電池の対角線と平行な軸に対して曲げた場合、隣り合う単電池が接触するときの曲げの角度をθ、曲げ軸に対して垂直な断面における無地部の幅をLとすると、hとLとθとの関係は、以下の式:
2h/L=tan((180−θ)/2) (0°<θ≦90°)
で表される。
図1に示される集合電池は、基本的には、可撓性基板上に、正極集電体、正極、固体電解質、負極および負極集電体を、図2のように順に積層することによって、作製される。なお、このとき、所定のパターンを有するマスクを用いることにより、個々の単電池の形状および無地部の幅を規定することができる。
まず、可撓性基板上に、上記のような正極集電体の材料を用い、1つの大きな正極集電体層を形成する。正極集電体層の形状および大きさは、形成される集合体の形状および集合体の数に応じて、適宜決定される。
まず、厚さ50μm、幅5cm、長さ8cmのポリイミドフィルム(可撓性基板)41上に、所定の形状および大きさの厚さ1μmの白金層を、RFマグネトロンスパッタ法により形成し、正極集電体層とした。
得られた集合電池に対して、
(i)その短辺と平行な中心軸に対して90°まで200回曲げる屈曲試験
(ii)その長辺と平行な中心軸に対して90°まで200回曲げる屈曲試験、
(iii)その対角線に対して90°まで200回曲げる屈曲試験(ねじれ試験)
を行った。そして、各屈曲試験後に放電曲線を測定した。これらの結果を、それぞれ、図6、図7および図8に示す。
11、41、91、111 可撓性基板
12、42 集合体
13、43、93、113 単電池
14a、14b、14c、14d 帯状の無地部
22 正極集電体
23 正極
24 固体電解質
25 負極
26 負極集電体
44、94、114 正極端子
45、95、115 負極端子
Claims (3)
- (a)可撓性基板、および
(b)前記可撓性基板上に配置された、4つの単電池からなる少なくとも1つの集合体を備える集合電池であって、
前記単電池は、正極、負極、および前記正極と前記負極との間に配置された固体電解質からなり、
前記集合体の外周形状は、矩形であり、
前記矩形の集合体は、隣接する単電池の間に、正極および負極の少なくとも一方が形成されていない帯状の無地部が前記矩形の2つの対角線上に設けられたことによって、4つの単電池に分割されたものである、集合電池。 - 前記隣接する単電池の間に、正極および負極の少なくとも一方が形成されていない帯状の無地部の幅が、前記単電池の厚さの2倍より大きい、請求項1記載の集合電池。
- 前記可撓性基板の外周形状が矩形であり、かつ前記可撓性基板の外周形状と前記集合体の外周形状とが相似であり、
前記可撓性基板の外周形状と前記集合体の外周形状のそれぞれ対応する辺同士が平行となるように、前記可撓性基板上に前記集合体が配置されている、請求項1または2に記載の集合電池。
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