JP6588650B2 - 信号線複合ケーブル型二次電池 - Google Patents
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Description
本発明は、信号線複合ケーブル型二次電池に関し、より詳しくは、信号線とケーブル型二次電池とが結合した構造を有する信号線複合ケーブル型二次電池に関する。
本出願は、２０１６年２月５日出願の韓国特許出願第１０−２０１６−００１５１５０号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
リチウム二次電池は、エネルギー密度が高く、作動電圧が高いだけでなく優れた保存及び寿命特性を示すなど、多くの長所を有することから、パソコン、カムコーダー、携帯電話、携帯用ＣＤプレーヤー、ＰＤＡなどの各種携帯用電子機器に広く用いられている。
通常、リチウム二次電池は、円筒状または角形のケース、及び電解質とともに前記ケースに収容される電極組立体を含む。ここで、電極組立体は、正極、分離膜（ｓｅｐａｒａｔｏｒ）及び負極が積層されたものであって、ゼリーロール（Ｊｅｌｌｙ−Ｒｏｌｌ）形態の巻取り構造または積層構造を有する。
また、近来は、形態の変形が自由で多様な分野に適用可能なケーブル型二次電池が提案されている。ケーブル型二次電池は、直径に対して長さの比が非常に大きい電池であって、中空のアノード層と、前記アノード層を囲むセパレータと、前記セパレータを囲むカソード層と、を備える。
ケーブル型二次電池に関する技術は、韓国公開特許公報第２０１３−００４０１６０号に載せられている。
韓国公開特許公報第２０１３−００４０１６０号は、電解質を含むリチウムイオン供給コア部と、前記リチウムイオン供給コア部の外面を囲んで形成され、内部電極活物質が外面にコーティングされた二つ以上のワイヤ状の集電体が螺旋状に捻り合った螺旋電極を含む内部電極と、前記内部電極の外面を囲んで形成された電極の短絡を防止する分離層と、前記分離層の外面を囲んで形成され、外部電極活物質及び外部集電体を備える外部電極と、を含む、所定形状の断面を有して長手方向に延びたケーブル型二次電池を開示している。
前記のようなケーブル型二次電池に、信号伝達機能を有する信号線を結合する場合、電源供給及び信号送受信を統合的に行い得るケーブルを具現することができる。これについての技術は、韓国公開特許公報第２００１−１１０２４４号に載せられている。
韓国公開特許公報第２００１−１１０２４４号は、可撓性を有し、長さが長い二次電池体を外装材内に備え、二次電池体に隣接するように前記外装材内に信号ケーブルを配置して一体化した構造を有するバッテリーケーブルを開示している。
しかし、前記のようなケーブル構造は、ケーブル型二次電池と信号ケーブルとを同一の外装材内に集合させる作業が難しくて組立工程がややこしく、量産が困難であることから、これに対する対策が求められている。また、ケーブル型二次電池の外部に所定間隔を置いて信号ケーブルが配置される構造によって、ケーブルの全体の外径が増加するという短所がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ケーブル型二次電池の内部に信号線が集合し、組立工程を簡素化することができる構造を有するケーブル型二次電池の製造装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、ケーブル型二次電池の内部に信号線を配設することでケーブルの外径の増加を防止することができる構造を有するケーブル型二次電池の製造装置を提供することを他の目的とする。
上記の課題を達成するため、本発明は、長手方向に延び、中空構造を有するケーブル型二次電池と、前記ケーブル型二次電池の内部に挿入され、ケーブルの長手方向に延びた信号線ユニットと、前記ケーブル型二次電池を被覆するケーブルシースと、を含む信号線複合ケーブル型二次電池を提供する。
前記信号線ユニットは、光ケーブルからなることが望ましい。
前記光ケーブルには、タイトバッファ型光ケーブル、ルースチューブ型光ケーブルまたはスロット型光ケーブルが採用され得る。
前記信号線ユニットは、導体ケーブルからなり得る。
前記ケーブル型二次電池は、中空のアノード層と、前記アノード層を囲むセパレータと、前記セパレータを囲むカソード層と、を備え得る。
前記アノード層は、負極活物質がコーティングされた銅ワイヤが螺旋状に巻き取られ、ケーブルの長手方向に延びて形成され得る。
前記カソード層は、正極活物質がコーティングされた導体ストリップが螺旋状に巻き取られ、ケーブルの長手方向に延びて形成され得る。
前記ケーブル型二次電池は、リチウム二次電池からなり得る。
本発明による信号線複合ケーブル型二次電池は、次のような効果を奏する。
第一、信号線複合ケーブル型二次電池の組立工程を簡素化することができる。これによって、自動化システムの構築が容易となり、信号線複合ケーブル型二次電池の生産性を向上させることができる。
第二、ケーブル型二次電池の内部空間を活用して信号線ユニットを結合することで、信号線ユニットの設置のための別途の空間が要されず、ケーブル全体の外径の増加を防止することができる。
第三、光ケーブルまたは導体ケーブルである信号線ユニットがケーブルの中心に配設されるので、信号干渉や水分などから光ケーブルまたは導体ケーブルを効果的に保護することができる。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
図１は、本発明の望ましい実施例による信号線複合ケーブル型二次電池の主要構成を概略的に示した斜視図であり、図２は、図１の部分断面図である。
図１及び図２を参照すれば、本発明の望ましい実施例による信号線複合ケーブル型二次電池は、長手方向に延び、中空構造を有するケーブル型二次電池１００と、ケーブル型二次電池１００の空間内に長く挿入された信号線ユニット１１０、１１０’と、ケーブル型二次電池１００を被覆するケーブルシース１０４と、を含む。
ケーブル型二次電池１００は、長手方向に長く延び、中空のアノード層１０１と、アノード層１０１を囲むセパレータ１０２と、セパレータ１０２を囲むカソード層１０３と、を備えたリチウム二次電池である。ここで、アノード層１０１、セパレータ１０２及びカソード層１０３は、ケーブル型二次電池１００の長手方向に沿って螺旋状に巻き取って形成される。理解の便宜のために、図２では、各層を円形として単純化して図示した。
アノード層１０１は、負極活物質１０１ｂがコーティングされた銅ワイヤ１０１ａが螺旋状に巻き取られ、ケーブルの長手方向に延びて形成される。集電体の役割を果たす銅ワイヤ１０１ａの表面にコーティングされる負極活物質１０１ｂとしては、通常のリチウム二次電池用の負極活物質を採用することができる。
セパレータ１０２は、リボン形態で加工された通常のリチウム二次電池用分離膜フィルムからなる。セパレータ１０２は、アノード層１０１の外部に螺旋状に巻き取られ、ケーブルの長手方向に延びて形成される。
カソード層１０３は、正極活物質１０３ｂがコーティングされた導体ストリップ１０３ａがセパレータ１０２の外部に螺旋状に巻き取られ、ケーブルの長手方向に延びて形成される。集電体の役割を果たす導体ストリップ１０３ａの表面にコーティングされる正極活物質１０３ｂとしては、通常のリチウム二次電池用の正極活物質を採用することができる。
信号線ユニット１１０、１１０’は、ケーブル型二次電池１００のアノード層１０１の内部でケーブルの長手方向に延びるように配設される。信号線ユニット１１０、１１０’は、ケーブル型二次電池１００の内部で、ケーブル型二次電池が連結される装置から発生する所定の光信号または電気信号を伝達する。説明の便宜上、図１及び図２では、信号線ユニット１１０、１１０’の内部構成についての図示は省略した。
図３に示したように、信号線ユニット１１０は、各々の光ファイバ芯線１１１が、防水可能なタイトバッファー１１２及び外部コーティング層１１３などで囲まれる構造を有するタイトバッファー型光ケーブルからなり得る。各々のタイトバッファー型光ケーブルは、長手方向に沿って螺旋状に延びて実質的にばね形状に捻られ、相異なるタイトバッファー型光ケーブルがさらに相互螺旋状に延びてばね形状に捻られ、全体として二重のスパイラル構造を成すことが望ましい。このような二重スパイラル形態の捻線構造によれば、信号線ユニット１１０がフレキシブルな素材の光ファイバからなるとしても全体的に十分な剛性が確保され、ケーブル型二次電池１００を信号線ユニット１１０の外部に巻取方式で組み立てる製造工程において芯材として用いることができる顕著な効果がある。即ち、二重のスパイラル構造で光ファイバが捻れられている信号線ユニット１１０を巻芯として、アノード層１０１、セパレータ１０２及びカソード層１０３を順次にケーブル型二次電池１００の長手方向に沿って螺旋状に巻き取る工程の作業効率を極大化することができる。
複数のタイトバッファー型光ファイバは、内部ジャケット１１４、金属外装１１５、外部ジャケット１１６によって順次に囲まれた構造を有する。
図４に示したように、信号線ユニット１１０は、ルースチューブ型光ケーブルからなり得る。この場合、信号線ユニット１１０は、光ファイバ芯線１１９が収容されたルースチューブ１１７が中心引張線１２０を中心に円形に配列され、ルースチューブ１１７の内部には、水分の浸透を防止するためにゼリー１１８が充填された構造を含む。前述と同様に、ルースチューブ型光ケーブルは、ケーブル型二次電池１００の効率的な組立のために全体的に二重スパイラル構造をなすように捻られ、十分な剛性を確保することが望ましい。
複数のルースチューブ１１７は、バインダテープ１２１で巻き取られ、外側に向けて、内部ジャケット１２２、金属外装１２３、外部ジャケット１２４が順次に配置された構造を有する。
図５に示したように、信号線ユニット１１０は、スロット型光ケーブルからなり得る。この場合、信号線ユニット１１０は、多芯の光ファイバがリボン形態で接着されて形成された光ファイバリボン１２６がチャンネル構造体１２５のスロットの中に挿入された構造を含む。前述と同様に、スロット型光ケーブルは、ケーブル型二次電池１００の効率的な組立のために全体として二重スパイラル構造をなすように配設され、十分な剛性を確保することが望ましい。
チャンネル構造体１２５の中央には、中心引張線１２７が配置される。また、チャンネル構造体１２５は、バインダテープ１２１で巻き取られ、外側に向けて、内部ジャケット１２２、金属外装１２３、外部ジャケット１２４が順次に配置された構造を有する。
図６には、信号線ユニット１１０’が導体ケーブルからなる実施例が示されている。図面に示したように、信号線ユニット１１０’は、導体芯線１２８が絶縁体１２９で被覆された導線１３０を含む。また、望ましくは、導線１３０は、複数個が備えられ、バインダテープ１３１で巻き取られ、外部ジャケット１３２によって囲まれた構造を有する。
信号線ユニット１１０、１１０’に備えられた外部ジャケット１１６、１２４、１３２は、ケーブル型二次電池１００のアノード層１０１と接触できるため、アノード層１０１に塗布された負極活物質層への損傷を最小化することができる表面構造を有することが望ましい。
ケーブルシース１０４は、ケーブルの最外郭に備えられ、パッケージング機能を提供するとともに、外部から加えられる物理的、化学的ストレスからケーブル型二次電池１００及び信号線ユニット１１０、１１０’を保護する。ケーブルシース１０４は、例えば、ＰＶＣ素材からなり得る。
前記のような構成を有する本発明の望ましい実施例による信号線複合ケーブル型二次電池は、所定の巻芯にアノード用電極ワイヤ、分離膜リボン、カソード用電極ストリップを順次に螺旋状に捻じてケーブル型二次電池１００を準備し、ケーブル型二次電池１００の中心における長手方向に延びるように形成された空間に信号線ユニット１１０、１１０’を挿入する工程などを経て製造される。
ケーブル型二次電池１００は、アノード層１０１及びカソード層１０３に連結される所定の電子装置に電源を供給する用途として用いられる。
信号線ユニット１１０、１１０’は、光ケーブルまたは導体ケーブルからなり、前記電子装置から発生する光信号や電気信号をケーブル型二次電池１００の長手方向に沿って対象機器へ伝送する。
したがって、本発明を適用する場合、実質的に一つのケーブルを用いて電源供給機能と信号の送受信機能とを同時に行うことができる。
本発明による信号線複合ケーブル型二次電池は、光通信網と二次電池とが結合したＵＰＳなどの電力貯蔵システムのみならず、イヤホンのような携帯用電子装置に連結されるケーブル型の器機などに有用に適用可能である。
１００ ケーブル型二次電池
１０１ アノード層
１０１ａ 銅ワイヤ
１０１ｂ 負極活物質
１０２ セパレータ
１０３ カソード層
１０３ａ 導体ストリップ
１０３ｂ 正極活物質
１０４ ケーブルシース
１１０ 信号線ユニット
１１０’ 信号線ユニット
１１１ 光ファイバ芯線
１１２ タイトバッファー
１１３ 外部コーティング層
１１４ 内部ジャケット
１１５ 金属外装
１１６ 外部ジャケット
１１７ ルースチューブ
１１８ ゼリー
１１９ 光ファイバ芯線
１２０ 中心引張線
１２１ バインダテープ
１２２ 内部ジャケット
１２３ 金属外装
１２４ 外部ジャケット
１２５ チャンネル構造体
１２６ 光ファイバリボン
１２７ 中心引張線
１２８ 導体芯線
１２９ 絶縁体
１３０ 導線
１３１ バインダテープ
１３２ 外部ジャケット
１０１ アノード層
１０１ａ 銅ワイヤ
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１０３ａ 導体ストリップ
１０３ｂ 正極活物質
１０４ ケーブルシース
１１０ 信号線ユニット
１１０’ 信号線ユニット
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１１４ 内部ジャケット
１１５ 金属外装
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１３０ 導線
１３１ バインダテープ
１３２ 外部ジャケット
Claims (5)
- 長手方向に延び、中空構造を有するケーブル型二次電池と、
前記ケーブル型二次電池の内部に挿入され、ケーブルの長手方向に延びた信号線ユニットと、
前記ケーブル型二次電池を被覆するケーブルシースと、を含み、
前記信号線ユニットが、二重のスパイラル構造で捻じられた光ケーブルからなり、
前記光ケーブルが、タイトバッファ型光ケーブル、ルースチューブ型光ケーブルまたはスロット型光ケーブルである、信号線複合ケーブル型二次電池。 - 前記ケーブル型二次電池が、
中空のアノード層と、
前記アノード層を囲むセパレータと、
前記セパレータを囲むカソード層と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の信号線複合ケーブル型二次電池。 - 前記アノード層は、負極活物質がコーティングされた銅ワイヤが螺旋状に巻き取られ、ケーブルの長手方向に延びて形成されたことを特徴とする請求項２に記載の信号線複合ケーブル型二次電池。
- 前記カソード層は、正極活物質がコーティングされた導体ストリップが螺旋状に巻き取られ、ケーブルの長手方向に延びて形成されたことを特徴とする請求項２に記載の信号線複合ケーブル型二次電池。
- 前記ケーブル型二次電池が、リチウム二次電池であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の信号線複合ケーブル型二次電池。
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