JPWO2016113656A1 - 可撓性を有する蓄電池及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施の形態では、本発明の一態様に係るリチウムイオン蓄電池110と、その作製方法について説明する。
本発明の一態様において、電極(例えば負極)の平面形状の縁は曲線、波線、円弧、または、複数の変曲点を有する形状であればよい。そのような形状の例について図を用いて説明する。
正極について説明する。正極108は、正極活物質層101と、正極集電体100とを含む。
次に負極について説明する。第1の負極106は、第1の負極活物質層103と、第1の負極集電体102とを含み、第2の負極107は、第2の負極活物質層112と、第2の負極集電体111とを含む。なお、本実施の形態においては、リチウムイオン蓄電池は第1の負極106及び第2の負極107の2枚の負極を有するが、本発明の一態様はこれに限定されない。場合によっては負極は1枚でもよく、または3枚以上を有していてもよい。負極を形成する工程を以下に説明する。
第1のセパレータ104及び第2のセパレータ114について説明する。セパレータの材料としては、紙、不織布、ガラス繊維、あるいは、ナイロン(ポリアミド)、ビニロン(ポリビニルアルコール系繊維)、ポリエステル、アクリル、ポリオレフィン、ポリウレタンといった合成繊維等を用いればよい。ただし、後述の電解液に溶解しない材料を選ぶ必要がある。
次に、外装体113について説明する。外装体113には、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アイオノマー、ポリアミド等の材料からなる膜上に、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケル等の可撓性に優れた金属薄膜を設け、さらに該金属薄膜上に外装体の外面としてポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の絶縁性合成樹脂膜を設けた三層構造のフィルムを用いることができる。このような三層構造とすることで、電解液や気体の透過を遮断するとともに、絶縁性を確保し、併せて耐電解液性を有する。外装体を内側に折り曲げて重ねて、または、2つの外装体それぞれの内面を向い合せて重ねて熱を加えることにより、内面の材料が融け2つの外装体を融着することができ、封止構造を作製することができる。
本実施の形態にて示された各部材の材料から、可撓性を有する材料を選択して用いると、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池を作製することができる。近年、変形可能なデバイスの研究及び開発が盛んである。そのようなデバイスに用いる蓄電池として、可撓性を有する蓄電池の需要が生じている。
次に、上述の構成部材を組み合わせて、外装体113を封止することにより図1(B)及び図2(A)に示す通り、第1の負極集電体102と、第1の負極活物質層103と、第1のセパレータ104と、正極集電体100と、該正極集電体の表裏に形成された正極活物質層101と、第2のセパレータ114と、第2の負極活物質層112と、第2の負極集電体111とを積み重ね、電解液105とともに外装体113により封止された状態とする。なお、図2(B)に示す通り、正極集電体及び負極集電体のすべての表面及び裏面に活物質層を設けてもよい。この場合、各電極のタブ電極と接続される部分またはタブ電極として機能する部分において、活物質層が形成されていなくてもよい。
本実施の形態では、本発明の一態様に係る蓄電池の構造について、図10乃至図12を参照して説明する。
図10(A)は、コイン型(単層偏平型)の蓄電池の外観図であり、図10(B)は、その断面図である。
次に、円筒型の蓄電池の一例について、図11を参照して説明する。円筒型の蓄電池600は図11(A)に示すように、上面に正極キャップ(電池蓋)601を有し、側面及び底面に電池缶(外装缶)602を有している。これら正極キャップと電池缶(外装缶)602とは、ガスケット(絶縁パッキン)610によって絶縁されている。
次に、積層型の蓄電池の一例について、図12(A)を参照して説明する。積層型の蓄電池は、可撓性を有する構成とすれば、可撓性を有する部位を少なくとも一部有する電子機器に実装すれば、電子機器の変形に合わせて蓄電池も曲げることもできる。
ここで、図13に外観図を示す積層型蓄電池の作製方法の一例について、図15(B)、(C)を用いて説明する。
蓄電池の構造例について、図17乃至図21を用いて説明する。
次に、蓄電池を車両に搭載する例について示す。蓄電池を車両に搭載すると、ハイブリッド車(HEV)、電気自動車(EV)、又はプラグインハイブリッド車(PHEV)等の次世代クリーンエネルギー自動車を実現できる。
実施の形態1乃至2で説明した蓄電池を電池セルとして、これと組み合わせて用いることができる電池制御ユニット(Battery Management Unit:BMU)、及び該電池制御ユニットを構成する回路に適したトランジスタについて、図23乃至図29を参照して説明する。本実施の形態では、特に直列に接続された電池セルを有する蓄電池の電池制御ユニットについて説明する。
101 正極活物質層
102 第1の負極集電体
103 第1の負極活物質層
104 第1のセパレータ
105 電解液
106 負極
107 負極
108 正極
109 タブ電極
110 リチウムイオン蓄電池
111 第2の負極集電体
112 第2の負極活物質層
113 外装体
114 第2のセパレータ
115 段差の縁
120 正極の縁
121 第1の負極及び第2の負極の平面形状の縁
122 セパレータの縁
123 第1の負極の縁
124 第2の負極の縁
130 負極集電体
131 負極活物質層
132 第1の正極集電体
133 第1の正極活物質層
134 第1のセパレータ
136 第1の正極
137 第2の正極
138 負極
141 第2の正極集電体
142 第2の正極活物質層
144 第2のセパレータ
150 負極の縁
151 第1の正極及び第2の正極の縁
152 セパレータの縁
200 下側の負極
201 集電体
202 上側の負極
203 集電体
300 蓄電池
301 正極缶
302 負極缶
303 ガスケット
304 正極
305 正極集電体
306 正極活物質層
307 負極
308 負極集電体
309 負極活物質層
310 セパレータ
400 蓄電池
402 正極
404 負極
406 電解液
408 セパレータ
500 蓄電池
501 正極集電体
502 正極活物質層
503 正極
504 負極集電体
505 負極活物質層
506 負極
507 セパレータ
508 電解液
509 外装体
510 正極タブ電極
511 負極タブ電極
600 蓄電池
601 正極キャップ
602 電池缶
603 正極端子
604 正極
605 セパレータ
606 負極
607 負極端子
608 絶縁板
609 絶縁板
610 ガスケット
611 PTC素子
612 安全弁機構
850 フィルム
851 フィルム
852 フィルム
853 エンボスロール
854 ロール
855 エンボスロール
856 エンボスロール
857 エンボスロール
858 フィルムの進行方向
900 回路基板
910 ラベル
911 端子
912 回路
913 蓄電池
914 アンテナ
915 アンテナ
916 層
917 層
918 アンテナ
919 端子
920 表示装置
921 センサ
922 端子
930 筐体
930a 筐体
930b 筐体
931 負極
932 正極
933 セパレータ
951 端子
952 端子
1700 曲面
1701 平面
1702 曲線
1703 曲率半径
1704 曲率中心
1800 曲率中心
1801 フィルム
1802 曲率半径
1803 フィルム
1804 曲率半径
1805 電極・電解液など
2100 蓄電池
2101 正極集電体
2102 正極活物質層
2103 セパレータ
2103a 領域
2103b 領域
2105 負極集電体
2106 負極活物質層
2107 外装体
2111 正極
2111a 正極
2115 負極
2115a 負極
2121 正極リード
2125 負極リード
2130 第1の電極組立体
2131 第2の電極組立体
2200 蓄電池
7100 携帯表示装置
7101 筐体
7102 表示部
7103 操作ボタン
7104 蓄電池
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
7407 蓄電池
8021 充電装置
8022 ケーブル
8024 蓄電池
8100 自動車
8101 ヘッドライト
S1 制御信号
S2 制御信号
S3 変圧信号
BT00 蓄電池
BT01 端子対
BT02 端子対
BT03 切り替え制御回路
BT04 切り替え回路
BT05 切り替え回路
BT06 変圧制御回路
BT07 変圧回路
BT08 電池部
BT09 電池セル
BT10 トランジスタ
BT11 バス
BT12 バス
BT13 トランジスタ
BT14 電流制御スイッチ
BT15 バス
BT16 バス
BT17 スイッチ対
BT18 スイッチ対
BT21 トランジスタ対
BT22 トランジスタ
BT23 トランジスタ
BT24 バス
BT25 バス
BT31 トランジスタ対
BT32 トランジスタ
BT33 トランジスタ
BT34 バス
BT35 バス
BT41 電池制御ユニット
BT51 絶縁型DC−DCコンバータ
BT52 スイッチ部
BT53 トランス部
S001 ステップ
S002 ステップ
S003 ステップ
S004 ステップ
S005 ステップ
S006 ステップ
S007 ステップ
S008 ステップ
Claims (12)
- 第1の電極と、第2の電極と、電解液と、前記第1の電極と前記第2の電極との間のセパレータと、を有し、
前記第1の電極は、第1の集電体を有し、
前記第1の集電体は、第1の領域と、第2の領域と、を有し、
前記第2の電極は、第2の集電体を有し、
前記第2の集電体は、第3の領域と、第4の領域と、を有し、
前記第1の領域は、前記第1の電極のタブ電極として機能することができ、
前記第2の領域において、前記第1の集電体の少なくとも一方の面に第1の活物質層が形成され、
前記第3の領域は、前記第2の電極のタブ電極として機能することができ、
前記第4の領域において、前記第2の集電体の少なくとも一方の面に第2の活物質層が形成され、
前記第2の領域の平面形状は、前記第4の領域の平面形状で取り囲むことができる形状であり、
前記第4の領域の平面形状の縁は、曲線、波線、円弧、または、複数の変曲点を有する形状である、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池。 - 請求項1において、
前記第1の電極は正極であり、
前記第2の電極は負極である、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池。 - 請求項1において、
前記第4の領域の平面形状は、少なくとも一つの角部が135°以上の内角を有する形状、鈍い形状、又は、円弧を有する形状であることを特徴とする、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池。 - 請求項1において、
さらに外装体を有し、
前記外装体は前記第1の電極および前記第2の電極を覆っており、
前記外装体は、凹凸を有する形状であることを特徴とする、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池。 - 請求項1において、
さらに封止部を有し、
前記封止部の一部は、前記曲線、波線、円弧、または、複数の変曲点を有する形状の一部と同一の形状を有することを特徴とする、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池。 - 請求項1において、
前記縁は直線形状を有する、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池。 - 第1の電極と、第2の電極と、第3の電極と、電解液と、前記第1の電極と前記第2の電極との間のセパレータと、を有し、
前記第1の電極は、第1の集電体を有し、
前記第1の集電体は、第1の領域と、第2の領域と、を有し、
前記第2の電極は、第2の集電体を有し、
前記第2の集電体は、第3の領域と、第4の領域と、を有し、
前記第3の電極は、第3の集電体を有し、
前記第3の集電体は、第5の領域と、第6の領域と、を有し、
前記第1の領域は、前記第1の電極のタブ電極として機能することができ、
前記第2の領域において、前記第1の集電体の少なくとも一方の面に第1の活物質層が形成され、
前記第3の領域は、前記第2の電極のタブ電極として機能することができ、
前記第4の領域において、前記第2の集電体の少なくとも一方の面に第2の活物質層が形成され、
前記第5の領域は、前記第3の電極のタブ電極として機能することができ、
前記第6の領域において、前記第3の集電体の少なくとも一方の面に第3の活物質層が形成され、
前記第2の領域の平面形状は、前記第4の領域の平面形状で取り囲むことができる形状であり、
前記第2の領域の平面形状は、前記第6の領域の平面形状で取り囲むことができる形状であり、
前記第4の領域の平面形状は、前記第6の領域の平面形状とは異なり、
前記第4の領域の平面形状の縁は、曲線、波線、円弧、または、複数の変曲点を有する形状である、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池。 - 請求項7において、
前記第1の電極は正極であり、
前記第2の電極及び前記第3の電極は負極である、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池。 - 請求項7において、
前記第4の領域の平面形状と、前記第6の領域の平面形状と、の少なくとも一方は、少なくとも一つの角部が135°以上の内角を有する形状、又は、円弧を有する形状であることを特徴とする、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池。 - 請求項7において、
さらに外装体を有し、
前記外装体は前記第1の電極および前記第2の電極を覆っており、
前記外装体は、凹凸を有する形状であることを特徴とする、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池。 - 請求項7において、
さらに封止部を有し、
前記封止部の一部は、前記曲線、波線、円弧、または、複数の変曲点を有する形状の一部と同一の形状を有することを特徴とする、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池。 - 請求項7において、
前記縁は直線形状を有する、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池。
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