KR20230141701A - 이차 전지 및 전자 기기 - Google Patents

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KR20230141701A
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secondary battery
electronic device
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area
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KR1020230127974A
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마사아키 히로키
다이스케 후루마츠
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 휴대 정보 단말 또는 웨어러블 디바이스에 적합한 이차 전지를 제공한다. 또는, 다양한 외관 형상을 갖는 신규 구조의 전자 기기, 및 그 형상에 적합한 형상을 갖는 이차 전지를 제공한다.
외력이 가해짐으로 인한 필름에 대한 응력을 완화시키는 오목부 또는 볼록부를 갖는 필름을 갖고, 필름의 중앙부와 단부에서 오목부 또는 볼록부의 높이가 다르고, 필름의 단부가 접착층으로 밀봉된 이차 전지로 한다. 필름의 오목부 또는 볼록부는 프레스 가공, 예를 들어 엠보싱 가공에 의하여 형성한다.

Description

이차 전지 및 전자 기기{SECONDARY BATTERY AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 물건, 방법, 또는 제조 방법에 관한 것이다. 또는, 본 발명은 프로세스, 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 또는, 본 발명의 일 형태는 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 전자 기기에 관한 것이다.
또한, 본 명세서 중에서 전자 기기란, 이차 전지를 갖는 장치 전반을 가리키고, 이차 전지를 갖는 전기 광학 장치, 이차 전지를 갖는 정보 단말 장치, 이차 전지를 갖는 차량 등은 모두 전자 기기이다.
근년, 스마트폰으로 대표되는 휴대 정보 단말이 활발히 개발되고 있다. 휴대 정보 단말은 전자 기기의 1종이며, 사용자는 경량이며 소형인 휴대 정보 단말을 요구하고 있다.
장소에 제한이 없이 양손의 자유가 속박되지 않으며, 시각(視覺)을 통하여 정보를 얻을 수 있는 웨어러블 디바이스의 일례가 특허 문헌 1에 개시(開示)되어 있다. 특허 문헌 1에는 통신이 가능하며, CPU를 포함하는 고글형 표시 장치가 개시되어 있다. 특허 문헌 1에 개시된 디바이스도 전자 기기의 1종에 포함된다.
웨어러블 디바이스나 휴대 정보 단말은 반복적으로 충전 및 방전할 수 있는 이차 전지를 탑재하는 경우가 많은데, 경량, 소형이면 탑재되는 전지의 용량이 제한되므로, 웨어러블 디바이스나 휴대 정보 단말을 조작하는 시간이 제한되는 문제가 있다. 따라서, 웨어러블 디바이스나 휴대 정보 단말에 탑재되는 이차 전지에는 경량, 소형이며, 장시간 사용할 수 있는 것이 요구된다.
이차 전지로서는 니켈 수소 전지나 리튬 이온 이차 전지 등을 들 수 있다. 그 중에서도 리튬 이온 이차 전지는 고용량화 및 소형화를 도모할 수 있기 때문에 개발이 활발히 진행되고 있다.
리튬 이온 이차 전지에서 양극(positive electrode) 또는 음극(negative electrode)으로서 기능하는 전극에는 리튬 금속, 탄소계 재료, 합금계 재료 등을 사용한다.
일본국 특개 2005-157317호 공보
휴대 정보 단말에 적합한 이차 전지를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또는, 웨어러블 디바이스에 적합한 이차 전지를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는, 신규 축전 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또는, 신규 구조를 갖는 전자 기기를 제공한다. 구체적으로는, 다양한 외관 형상으로 변화할 수 있는 신규 구조를 갖는 전자 기기를 제공한다. 또는, 다양한 외관 형상을 가질 수 있는 신규 구조를 갖는 전자 기기, 및 그 형상에 적합한 형상의 이차 전지를 제공하는 것도 과제 중 하나로 한다.
또한, 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없다. 또한, 이들 이외의 과제는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명확해지는 것이고, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 이외의 과제가 추출될 수 있다.
전자 기기를 복잡한 외관 형상으로 하는 경우, 하우징을 복잡한 외관 형상으로 설계하고, 그 하우징의 내부 공간에 전자 부품(전원, 배선, 트랜지스터, 저항, 용량 소자 등)을 배치한다. 이 전자 기기가 대형이고 중량이 무거워도 문제가 없다면, 하우징의 내부 공간의 체적은 비교적 크기 때문에, 비교적 자유로이 전자 부품을 배치할 수 있다.
복잡한 외관 형상을 갖는 전자 기기의 소형화 및 경량화가 요구되는 경우에는, 하우징의 내부 공간의 체적이 작고, 그 체적에 맞추어 전자 부품 및 그 크기를 선정하여 배치한다. 이 경우, 전자 부품의 크기가 작아질수록 비싸게 되어 제작 비용이 증대된다.
또한, 이차 전지는 그 체적 또는 중량이 증가될수록 용량이 커지는 경향이 있지만, 소형의 전자 기기에 내장되는 경우, 이차 전지의 크기나 배치에 제한이 있다.
또한, 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등 이차 전지를 갖는 차량은, 한 번의 충전으로 주행할 수 있는 거리를 길게 할수록 이차 전지의 체적 및 중량이 증가된다.
그래서, 형상을 변화시킬 수 있는 이차 전지를 전자 기기에 사용하여, 이차 전지 및 그 이외의 전자 부품을 전자 기기의 하우징의 내부 공간에 효율적으로 배치한다.
외부로부터 힘을 가하여 이차 전지의 형상을 변화시키는 경우, 이차 전지의 외장체에 사용되는 필름 등의 물체에 외부로부터 힘이 가해져 물체에 응력이 가해짐으로 인하여, 일부가 변형되거나 파괴될 우려가 있다.
응력으로 인한 스트레인(strain)을 완화시키는 구조를 갖는 이차 전지로 한다. 스트레인이란, 물체의 기준(초기 상태) 길이에 대한 물체 내의 임의의 점의 변위를 가리키는 변형의 척도이다. 외부로부터 힘을 가하여 생기는 변형의 척도, 즉 스트레인의 영향을 허용 범위 내로 억제하는 이차 전지를 제공한다. 응력으로 인한 스트레인을 완화시키는 구조로 함으로써, 이차 전지를 구부리거나 변형시킬 때에 외장체 등이 파손되는 일이 없어, 장기 신뢰성을 확보할 수 있다.
본 명세서에서 개시하는 발명의 일 형태는 외력이 가해짐으로 인한 필름에 대한 응력을 완화시키는 오목부 또는 볼록부를 갖는 필름을 갖고, 필름의 중앙부와 단부에서 오목부 또는 볼록부의 높이가 다르고, 필름 단부가 접착층으로 밀봉된 이차 전지이다.
본 명세서에서 개시하는 발명의 구성의 다른 일 형태는, 표면의 일부에 오목부 또는 볼록부로 형성되는 패턴을 갖는 필름을 갖고, 필름의 중앙부와 단부에서 오목부 또는 볼록부의 높이가 다르고, 필름 단부가 접착층으로 밀봉된 이차 전지이다.
상술한 구성에 있어서, 필름의 패턴은 시인 가능한 기하학 패턴이며, 2방향의 비스듬한 선들이 교차된 기하학 패턴이다. 2방향의 비스듬한 선들이 교차된 기하학 패턴으로 하는 경우에는 적어도 2방향의 구부림으로 인한 응력을 완화시킬 수 있다. 또한, 오목부나 볼록부가 규칙적으로 배치된 패턴에 한정되지 않고, 오목부나 볼록부가 불규칙적으로 배치되어도 좋다. 불규칙적으로 배치된 경우에는 2차원의 구부림뿐만 아니고, 3차원의 불규칙적인 구부림 또는 비틀림으로 인한 응력을 완화시킬 수 있다. 또한, 필름은 부분적으로 패턴이 다른 복수의 영역을 가져도 좋다. 또한, 구부러지는 부분에만 오목부나 볼록부가 제공되고 그 이외의 부분은 평탄한 면을 갖는 필름이어도 좋다.
필름의 오목부 또는 볼록부는 프레스 가공, 예건대 엠보싱 가공에 의하여 형성된다. 엠보싱 가공에 의하여 필름 표면(또는 이면)에 형성된 오목부 또는 볼록부는, 밀봉 구조의 벽의 일부로서 필름이 사용되며 용적이 변화될 수 있는 폐색 공간을 형성한다. 이 폐색 공간에서 필름의 오목부 또는 볼록부가 주름상자 구조(accordion structure), 벨로즈 구조(bellows structure)를 형성한다고 할 수도 있다. 필름을 사용하는 밀봉 구조에 의하여, 물 및 먼지의 침입을 방지하는 효과가 있다. 또한, 프레스 가공의 1종인 엠보싱 가공에 한정되지 않고, 필름의 일부에 부조(relief)가 형성되는 기법을 사용하면 좋다. 또한, 그들의 조합(예를 들어 엠보싱 가공과, 엠보싱 가공과 다른 프레스 가공)을 1장의 필름에 수행하여도 좋다. 또한, 1장의 필름에 엠보싱 가공을 복수 횟수 수행하여도 좋다.
이차 전지의 구조로서는 다양한 구조가 있지만, 외장체로서 필름을 사용하는 구조로 한다. 또한, 외장체로서 사용되는 필름은 금속 필름(알루미늄, 스테인리스, 니켈강 등), 유기 재료로 이루어지는 플라스틱 필름, 유기 재료(유기 수지나 섬유 등)와 무기 재료(세라믹 등)를 포함하는 하이브리드 재료 필름, 탄소 함유 필름(카본 필름, 그래파이트 필름 등)으로부터 선택되는 단층 필름 또는 이들 중 복수로 이루어지는 적층 필름을 사용한다. 금속 필름은 엠보싱 가공을 수행하기 쉽고, 엠보싱 가공을 수행하여 오목부 또는 볼록부를 형성하면 외기에 노출되는 필름의 표면적이 증대되기 때문에, 방열 효과가 우수하다.
또한, 이차 전지의 밀봉 구조는, 구부리는 개소를 중앙으로 하여 네 각 중 두 각을 각각 포함하는 2개의 단부가 중첩되도록 1장의 장방형 필름을 접고, 3변을 접착층으로 고정시켜 폐색시키는 구조나, 2장의 필름을 중첩시키고, 필름의 4변을 접착층으로 고정시켜 폐색시키는 구조로 한다.
접착층은 열 가소성(可塑性) 필름 재료, 열 경화형 접착제, 혐기형 접착제, 자외선 경화형 접착제 등의 광경화형 접착제, 또는 반응 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 이들 접착제의 재질로서는, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘(silicone) 수지, 페놀 수지 등이 사용될 수 있다.
접착층과 필름을 접착 및 고정시켜 밀봉 구조를 형성할 때에, 압착을 수행하여 압착 부분인 필름의 단부와, 필름의 중앙부에서 오목부 또는 볼록부의 높이를 다르게 한다. 필름의 중앙부에 비하여 필름의 단부의 오목부 또는 볼록부의 높이를 작게 하면 스트레인으로 인한 영향을 허용 범위 내에 억제할 수 있다.
필름의 중앙부에 오목부 또는 볼록부를 제공하고, 압착하는 부분인 필름 단부에 오목부 또는 볼록부를 제공하지 않는 경우에는, 중앙부에서 이차 전지 내용물에 체적 팽창이 일어나도 폐색 공간도 크게 팽창될 수 있다. 따라서, 이차 전지의 파열을 방지하는 효과가 있다. 한편, 단부에 오목부 또는 볼록부가 없기 때문에, 중앙부에 비하여 단부의 가요성, 응력에 대한 완화 효과가 낮다. 따라서, 오목부 또는 볼록부를 필름의 단부에도 제공하는 것은 스트레인으로 인한 영향을 허용 범위 내에 억제하는 효과를 촉진한다.
또한, 전자 기기를 복잡한 외관 형상으로 한다는 것에 대해서는 여러가지 해석이 있다. 해석 중 하나는, 전자 기기의 외관을 복잡한 형상(예를 들어 곡면을 갖는 형상)으로 하여 고정하는 것이다. 고정하는 경우에는, 이차 전지를 한 번 구부리고, 그 구부러진 상태로 고정한다. 또한, 복잡한 외관 형상을 갖는 전자 기기에 외부로부터 힘이 가해져도 변형되지 않는 것과, 힘이 가해지면 변형되는 것으로 나눌 수 있다. 또한, 다른 해석은, 단순한 외관 형상을 갖는 전자 기기에 외부로부터 힘을 가하여 변형시키는 것이다. 힘이 가해지면 변형되는 전자 기기의 경우에는, 힘이 가해질 때마다 이차 전지도 변형될 수 있는 것이 바람직하다.
본 명세서에서 개시하는 발명의 다른 일 형태는, 일부에 곡면을 갖는 하우징과, 곡면을 갖는 이차 전지를 갖고, 이차 전지의 외장체는 표면의 일부에 오목부 또는 볼록부로 형성되는 패턴을 갖는 필름인 전자 기기이다.
또한, 본 명세서에서 개시하는 발명의 다른 일 형태는, 하우징과, 하우징의 일부에 접하는 이차 전지를 갖고, 이차 전지의 외장체는 표면의 일부에 오목부 또는 볼록부로 형성되는 패턴을 갖는 필름이고, 하우징의 일부가 변형되는 전자 기기이다.
상술한 구성에 있어서, 이차 전지의 외장체는 곡률 반경 10mm 이상(바람직하게는 30mm 이상) 150mm 이하의 범위에서 변형될 수 있다. 이차 전지의 외장체인 필름은 1장 또는 2장으로 구성된다. 적층 구조의 이차 전지의 경우, 만곡시켜 이차 전지의 단면을 원호 형상으로 하면, 이차 전지는 그 내용물이 필름의 2개의 곡면에 끼워진 구조가 된다.
면의 곡률 반경에 대하여 도 19를 사용하여 설명한다. 도 19의 (A)에 도시된 곡면(1700)을 절단한 평면(1701)에서, 곡면 형상인 곡선(1702)의 일부를 원호로 근사시키고 그 원의 반경을 곡률 반경(1703)으로 하고, 원의 중심을 곡률 중심(1704)으로 한다. 도 19의 (B)는 곡면(1700)의 상면도이고, 도 19의 (C)는 평면(1701)을 따라 곡면(1700)을 절단한 단면도이다. 곡면을 평면을 따라 절단할 때, 절단하는 평면에 따라 곡선의 곡률 반경은 다르게 되지만, 곡률 반경이 가장 작은 곡선을 갖는 평면을 따라 곡면을 절단할 때, 그 곡선의 곡률 반경을 면의 곡률 반경으로 한다.
전극 및 전해액 등을 포함하는 내용물(1805)을 외장체인 2장의 필름 사이에 끼운 이차 전지를 만곡시킨 경우, 이차 전지의 곡률 중심(1800)에 가까운 측의 필름(1801)의 곡률 반경(1802)은 곡률 중심(1800)으로부터 먼 측의 필름(1803)의 곡률 반경(1804)보다 작다(도 20의 (A) 참조). 이차 전지를 만곡시켜 단면을 원호 형상으로 하면 곡률 중심(1800)에 가까운 필름의 표면에는 압축 응력이 가해지고, 곡률 중심(1800)으로부터 먼 필름의 표면에는 인장 응력이 가해진다(도 20의 (B) 참조). 외장체 표면에 오목부 또는 볼록부로 형성되는 패턴을 형성하면, 상술한 바와 같은 압축 응력이나 인장 응력이 가해지더라도 스트레인으로 인한 영향을 허용 범위 내에 억제할 수 있다. 따라서, 이차 전지는 곡률 중심에 가까운 측의 외장체의 곡률 반경이 10mm 이상(바람직하게는 30mm 이상)인 범위에서 변형될 수 있다.
또한, 이차 전지의 단면 형상은 단순한 원호 형상에 한정되지 않고, 일부가 원호를 갖는 형상으로 할 수 있다. 예를 들어, 도 20의 (C)에 도시된 형상이나, 파상(도 20의 (D) 참조), S자 형상 등으로 할 수도 있다. 이차 전지의 곡면이 복수의 곡률 중심을 갖는 형상이 되는 경우에는, 복수의 곡률 중심 각각의 곡률 반경 중 곡률 반경이 가장 작은 곡면에서, 2장의 외장체 중 곡률 중심에 가까운 측의 외장체의 곡률 반경이 10mm 이상(바람직하게는 30mm 이상)인 범위에서 변형될 수 있다.
이차 전지의 단면으로부터 본 경우, 곡률 중심을 내측으로 하여 이차 전지를 구부리면 외측 표면이 인장되고 내측 표면이 압축된다. 즉, 외측이 연장되고 내측이 축소된다. 바꿔 말하면 구부리는 이차 전지는 신축하는 이차 전지라고도 부를 수 있다.
외장체인 2장의 필름 사이에 전해액 등을 끼운 이차 전지를 만곡시킨 경우에는, 제 1 필름의 곡률 반경은 제 2 필름의 곡률 반경보다 작다. 또한, 이차 전지의 제 1 필름 표면의 패턴과 제 2 필름 표면의 패턴은 서로 다르다. 이차 전지를 만곡시켜 단면을 원호 형상으로 하면 곡률 중심에 가까운 필름 표면에는 압축 응력이 가해지고, 곡률 중심으로부터 먼 필름 표면에는 인장 응력이 가해진다. 이와 같이 압축 응력이나 인장 응력이 가해지더라도 외장체 표면에 오목부 또는 볼록부로 형성되는 패턴을 갖기 때문에, 스트레인으로 인한 영향을 허용 범위 내에 억제할 수 있다.
시계 등은 디바이스의 일부를 사용자의 신체 일부(손목이나 팔 등)에 접촉시킴(즉, 디바이스를 사용자가 장착함)으로써, 사용자는 실제의 중량보다 가볍다고 느낄 수 있다. 사용자의 신체 일부를 따른 곡면을 갖는 외관 형상의 전자 기기에 플렉시블 이차 전지를 사용함으로써, 이차 전지를 전자 기기에 적합한 형상으로 고정시켜 설치할 수 있다.
또한, 신체 일부를 따른 곡면을 가지더라도, 사용자가 전자 기기를 장착한 부분을 움직인 경우에, 위화감을 느끼고, 그 전자 기기를 불편한 것으로 인식하여 스트레스를 받을 우려가 있다. 그래서, 신체의 움직임에 맞추어 전자 기기의 적어도 일부가 변형되는 구성으로 하면, 사용자가 위화감을 느끼지 않는 전자 기기로 할 수 있다. 또한, 전자 기기가 변형되는 부분에 플렉시블 이차 전지를 제공할 수도 있다.
또는, 전자 기기의 외관 형상이 곡면이나 복잡한 형상인 경우에 한정되지 않고, 단순한 외관 형상을 갖는 전자 기기이어도 좋다. 예를 들어 단순한 외관 형상을 갖는 전자 기기에서, 전자 기기에 내장할 수 있는 부품의 수나 크기는, 전자 기기의 하우징으로 형성되는 공간의 체적에 따라 결정되는 경우가 많다. 이차 전지 이외의 부품의 틈에 플렉시블 이차 전지를 제공함으로써, 전자 기기의 하우징으로 형성되는 공간을 유효하게 이용할 수 있고, 소형화할 수도 있다.
또한, 웨어러블 디바이스는, 웨어러블 카메라, 웨어러블 마이크, 웨어러블 센서 등의 웨어러블 입력 단말이나, 웨어러블 디스플레이, 웨어러블 스피커 등의 웨어러블 출력 단말이나, 이들의 기능을 겸하는 웨어러블 입출력 단말을 그 범주에 포함한다. 또한, 웨어러블 디바이스는, 각 장치의 제어나 데이터의 계산 또는 가공을 수행하는 장치, 대표적으로는 CPU를 갖는 웨어러블 컴퓨터를 그 범주에 포함한다. 또한, 웨어러블 디바이스는, 데이터의 기록, 송신, 수신을 수행하는 장치(대표적으로는 휴대 정보 단말, 메모리 등)도 그 범주에 포함한다.
신규 구조를 갖는 이차 전지를 실현할 수 있다. 또는, 신규 축전 장치를 실현할 수 있다.
이차 전지의 형상을 자유자재로 설계할 수 있기 때문에, 예를 들어 곡면을 갖는 이차 전지를 사용함으로써, 디바이스 전체의 자유도가 향상되어 다양한 디자인을 갖는 디바이스를 실현할 수 있다. 또한, 상기 이차 전지를 사용하면 디바이스 표면의 곡면을 따라 디바이스 곡면의 내측에 이차 전지가 제공되므로, 곡면을 갖는 디바이스 내의 틈에 불필요한 공간이 생기지 않아, 디바이스 내의 공간을 유효하게 이용할 수 있다.
따라서, 신규 구조를 갖는 전자 기기를 실현할 수 있다.
또한, 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 효과 모두를 가질 필요는 없다. 또한, 이들 이외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명확해지는 것이고, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 이외의 효과가 추출될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 형태를 도시한 상면도.
도 2는 본 발명의 일 형태를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일 형태에 따른 엠보싱 가공을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일 형태를 도시한 상면도.
도 5는 본 발명의 일 형태를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 일 형태를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 일 형태를 도시한 상면도.
도 8은 본 발명의 일 형태를 도시한 사시도.
도 9는 본 발명의 일 형태에 따른 이차 전지의 외관 사진 및 그 모식도.
도 10은 본 발명의 일 형태에 따른 이차 전지의 일부 X선 사진 및 그 모식도.
도 11은 본 발명의 일 형태에 따른 전자 기기의 단면도 및 외관 사진.
도 12는 본 발명의 일 형태에 따른 전자 기기의 외관 사진.
도 13은 플렉시블 이차 전지를 갖는 전자 기기를 설명하기 위한 도면.
도 14는 이차 전지를 갖는 차량을 설명하기 위한 도면.
도 15는 본 발명의 일 형태에 따른 전자 기기의 외관 사시도.
도 16은 전자 기기를 설명하기 위한 도면.
도 17은 본 발명의 일 형태에 따른 전자 기기의 외관 사진.
도 18은 도 12의 (A)의 단면 모식도.
도 19는 면의 곡률 반경에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 20은 곡률 중심에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 21은 굴곡 시험 장치의 사진.
도 22는 X선 CT 사진, 외관 사진, 및 충방전 특성을 나타낸 도면.
도 23은 X선 CT 사진, 외관 사진, 및 충방전 특성을 나타낸 도면.
도 24는 충전 특성 및 방전 특성을 나타낸 도면.
이하에서, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하에서 설명하는 것에 제한되지 않고, 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 또한, 본 발명은 이하의 실시형태에 기재되는 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
"전기적으로 접속"에는, "어떤 전기적 작용을 갖는 것"을 통하여 접속되는 경우가 포함된다. 여기서, "어떤 전기적 작용을 갖는 것"은 접속 대상 사이에서 전기 신호의 송수신이 가능한 것이라면, 특별히 제한은 없다.
도면 등에 나타낸 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은 이해를 쉽게 하기 위하여, 실제의 위치, 크기, 범위 등을 나타내지 않는 경우가 있다. 그러므로, 개시되는 발명은 반드시 도면 등에 나타낸 위치, 크기, 범위 등에 한정되는 것은 아니다.
"제 1", "제 2", "제 3" 등의 서수사는 구성 요소의 혼동을 피하기 위하여 붙인 것이다.
본 명세서 등에서, "평행"이란 2개의 직선이 -10° 이상 10° 이하의 각도로 배치된 상태를 말한다. 따라서, -5° 이상 5° 이하의 경우도 그 범주에 포함된다. 또한, "수직"이란, 2개의 직선이 80° 이상 100° 이하의 각도로 배치된 상태를 말한다. 따라서, 85° 이상 95° 이하의 경우도 그 범주에 포함된다.
(실시형태 1)
실시형태에서는, 표면에 엠보싱 가공이 수행되어 패턴이 형성된 필름을 사용하여 리튬 이온 이차 전지를 제작하는 예를 제시한다.
우선, 가요성 기재로 이루어지는 시트를 준비한다. 시트는 적층체이며, 금속 필름의 한쪽 면 또는 양면에 접착층(히트실층이라고도 부름)이 제공된 것을 사용한다. 접착층에는 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 등을 포함하는 열융착성 수지 필름을 사용한다. 본 실시형태에서는 시트로서, 알루미늄박 표면에 나일론 수지가 제공되고, 알루미늄박 이면에 내산성 폴리프로필렌막과 폴리프로필렌막의 적층이 제공된 금속 시트를 사용한다. 이 시트를 잘라서 도 1에 도시된 필름(10)을 준비한다.
그리고, 이 필름(10)에 엠보싱 가공을 수행하여, 도 1의 (B)에 도시된 바와 같이 필름 표면에 요철을 형성하여 시인 가능한 패턴을 형성한다. 또한, 여기서는 시트를 자른 후에 엠보싱 가공을 수행하는 예를 제시하지만, 순서는 특별히 한정되지 않고, 시트를 자르기 전에 엠보싱 가공을 수행하고, 그 후에 잘라서 도 1의 (B)에 도시된 상태로 하여도 좋다. 또한, 시트를 접고 열압착을 수행한 후에 잘라도 좋다.
이하에서는, 프레스 가공의 1종인 엠보싱 가공에 대하여 설명한다.
도 3은 엠보싱 가공의 일례를 도시한 단면도이다. 또한, 엠보싱 가공이란, 프레스 가공의 1종이며, 표면에 요철이 있는 엠보싱 롤을 필름에 압접시켜, 엠보싱 롤의 요철에 대응하는 요철을 필름 표면에 형성하는 처리를 가리킨다. 엠보싱 롤은 표면에 패턴이 조각된 롤이다.
도 3의 (A)는 필름의 한쪽 면에 엠보싱 가공을 수행하는 예를 도시한 것이다.
도 3의 (A)에서는, 필름의 한쪽 면에 접하는 엠보싱 롤(53)과, 다른 쪽 면에 접하는 롤(54) 사이에 필름(50)이 끼워지고, 필름(50)이 필름의 진행 방향(58)으로 보내지는 과정을 도시하였다. 압력 또는 열에 의하여 필름 표면에 패턴을 형성한다.
도 3의 (A)는 한쪽 면 엠보싱 가공이라고도 불리고, 엠보싱 롤(53)과 롤(54)(금속 롤 또는 탄성 롤(고무 롤 등))의 조합이다.
도 3의 (B)는 필름의 양면에 엠보싱 가공을 수행하는 예를 도시한 것이다.
도 3의 (B)에서는, 필름의 한쪽 면에 접하는 엠보싱 롤(53)과, 다른 쪽 면에 접하는 엠보싱 롤(55) 사이에 필름(51)이 끼워지고, 필름(51)이 필름의 진행 방향(58)으로 보내지는 과정을 도시하였다.
도 3의 (B)는 양면 엠보싱 가공이라고도 불리고, 엠보싱 롤(53)(수컷)과 엠보싱 롤(55)(암컷)의 조합이다.
또한, 필름(51) 표면의 패턴은, 볼록부와 오목부가 번갈아 제공된 요철로 형성된다.
도 3의 (C)에서는, 필름의 한쪽 면에 접하는 엠보싱 롤(56)과, 다른 쪽 면에 접하는 엠보싱 롤(57) 사이에 필름(52)이 끼워지고, 필름(52)이 필름의 진행 방향(58)으로 보내지는 과정을 도시하였다.
도 3의 (C)는 Tip to Tip 양면 엠보싱 가공이라고도 불리고, 엠보싱 롤(56)과, 엠보싱 롤(56)과 동일한 패턴의 엠보싱 롤(57)의 조합이다. 2개의 엠보싱 롤의 볼록부와 오목부의 위상이 일치하기 때문에, 차이가 거의 없는 패턴을 필름(52)의 표리에 형성할 수 있다.
또한, 엠보싱 롤의 사용에 한정되지 않고, 엠보싱 플레이트를 사용하여도 좋다. 또한, 엠보싱 가공에 한정되지 않고, 필름 일부에 부조(relief)를 형성할 수 있는 기법이면 좋다.
본 실시형태에서는, 필름(11)의 양면에 요철을 제공하여 패턴을 형성하고, 필름(11)을 중앙에서 접고, 네 각 중, 구부리는 개소를 끼운 두 2개의 단부를 중첩시키고, 3변을 접착층으로 밀봉하는 구조로 한다.
다음에, 필름(11)을 도 1의 (B)에 도시된 점선에서 접어서 도 2의 (A)에 도시된 상태로 한다.
또한, 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이 이차 전지를 구성하는, 양극 집전체(12), 세퍼레이터(13), 음극 집전체(14)를 적층한 것을 준비한다. 또한, 양극 집전체(12)나 음극 집전체(14) 등의 집전체에는, 스테인리스, 금, 백금, 아연, 철, 니켈, 구리, 알루미늄, 티타늄, 탄탈 등의 금속, 및 이들 금속의 합금 등, 도전성이 높고 리튬 이온 등의 캐리어 이온과 합금화되지 않는 재료를 사용할 수 있다. 또한, 실리콘, 티타늄, 네오디뮴, 스칸듐, 몰리브덴 등 내열성을 향상시키는 원소가 첨가된 알루미늄 합금을 사용할 수 있다. 또한, 실리콘과 반응하여 실리사이드를 형성하는 금속 원소를 사용하여도 좋다. 실리콘과 반응하여 실리사이드를 형성하는 금속 원소로서는, 지르코늄, 티타늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 코발트, 니켈 등을 들 수 있다. 또한, 집전체는 박(箔) 형상, 판 형상(시트 형상), 그물 형상, 원기둥 형상, 코일 형상, 펀칭 메탈 형상, 강망(expanded-metal) 형상 등의 형상을 적절히 사용할 수 있다. 집전체는 두께가 10μm 이상 30μm 이하인 것을 사용하면 좋다. 또한, 여기서는 설명의 간략화를 위하여, 적층된 양극 집전체(12), 세퍼레이터(13), 음극 집전체(14)의 조합 하나를 외장체로 둘러싼 예를 제시하였지만, 이차 전지의 용량을 크게 하기 위하여 복수의 조합을 중첩시킨 것을 외장체로 둘러싸도 좋다.
그리고, 도 2의 (C)에 도시된 밀봉층(15)을 갖는 리드 전극(16)을 2개 준비한다. 리드 전극(16)은 리드 단자라고도 불리고, 이차 전지의 양극 또는 음극을 외장 필름의 외측으로 리드하기 위하여 제공된다.
그리고, 하나의 리드 전극과, 양극 집전체(12)의 돌출부를 초음파 용접 등에 의하여 전기적으로 접속시킨다. 양극 집전체(12)의 돌출부에 접속되는 리드 전극의 재료로서는 알루미늄을 사용한다. 그리고, 다른 하나의 리드 전극과, 음극 집전체(14)의 돌출부를 초음파 용접 등에 의하여 전기적으로 접속시킨다. 음극 집전체(14)의 돌출부에 접속되는 리드 전극의 재료로서는 니켈 도금된 구리를 사용한다.
그리고, 전해액을 넣기 위한 1변을 남기면서 필름(11)의 2변에 대하여 열압착을 수행하여 밀봉한다. 열압착할 때, 리드 전극에 제공된 밀봉층(15)도 녹아서 리드 전극과 필름(11) 사이가 고정된다. 그리고, 감압 분위기하, 또는 불활성 분위기하에서 원하는 양의 전해액을, 주머니 형상으로 된 필름(11)의 내측에 적하한다. 마지막에, 열압착하지 않던 필름 주연에 열압착을 수행하여 밀봉한다.
이와 같이 하여 도 2의 (D)에 도시된 이차 전지(40)를 제작할 수 있다.
얻어진 이차 전지(40)는 외장체인 필름(11)이 표면에 요철을 갖는 패턴을 갖는다. 또한, 도 2의 (D)에서 점선으로 나타내어진 단부 영역은 열압착 영역(17)이고, 그 부분도 표면에 요철을 갖는 패턴을 갖는다. 중앙부에 비하여 열압착 영역(17)의 요철은 작지만, 이차 전지를 구부릴 때에 가해지는 응력을 완화시킬 수 있다. 응력으로 인한 스트레인을 완화시키는 구조로 함으로써, 이차 전지를 구부리거나 변형시킬 때 외장체 등이 파손되는 일이 없어, 장기 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 도 2의 (D)의 쇄선 A-B에서 절단한 단면의 일례를 도 2의 (E)에 도시하였다.
도 2의 (E)에 도시된 바와 같이, 필름(11)의 요철에는, 양극 집전체(12)와 중첩되는 영역과 열압착 영역(17)에서 차이가 있다. 또한, 도 2의 (E)에 도시된 바와 같이, 양극 집전체(12), 양극 활물질층(18), 세퍼레이터(13), 음극 활물질층(19), 음극 집전체(14)의 순서로 적층된 것이 접은 필름(11) 사이에 끼워지고, 단부가 접착층(30)으로 밀봉되고, 그 이외의 공간에는 전해액(20)이 제공된다.
양극 활물질층(18)에 사용되는 양극 활물질로서는, 올리빈(olivine)형 결정 구조, 층상 암염(rock-salt)형 결정 구조, 또는 스피넬(spinel)형 결정 구조를 갖는 복합 산화물 등을 들 수 있다. 양극 활물질로서, 예를 들어 LiFeO2, LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, V2O5, Cr2O5, MnO2 등의 화합물을 사용할 수 있다.
또는, 복합 재료(일반식 LiMPO4(M은 Fe(II), Mn(II), Co(II), Ni(II) 중 하나 이상))를 사용할 수 있다. 일반식 LiMPO4의 대표적인 예로서는, LiFePO4, LiNiPO4, LiCoPO4, LiMnPO4, LiFeaNibPO4, LiFeaCobPO4, LiFeaMnbPO4, LiNiaCobPO4, LiNiaMnbPO4(a+b는 1 이하, 0＜a＜1, 0＜b＜1), LiFecNidCoePO4, LiFecNidMnePO4, LiNicCodMnePO4(c+d+e는 1 이하, 0＜c＜1, 0＜d＜1, 0＜e＜1), LiFefNigCohMniPO4(f+g+h+i는 1 이하, 0＜f＜1, 0＜g＜1, 0＜h＜1, 0＜i＜1) 등의 리튬 화합물을 재료로서 사용할 수 있다.
또는, 일반식 Li(2-j)MSiO4(M은 Fe(II), Mn(II), Co(II), Ni(II) 중 하나 이상, 0≤j≤2) 등의 복합 재료를 사용할 수 있다. 일반식 Li(2-j)MSiO4의 대표적인 예로서는 Li(2-j)FeSiO4, Li(2-j)NiSiO4, Li(2-j)CoSiO4, Li(2-j)MnSiO4, Li(2-j)FekNilSiO4, Li(2-j)FekColSiO4, Li(2-j)FekMnlSiO4, Li(2-j)NikColSiO4, Li(2-j)NikMnlSiO4(k+l은 1 이하, 0＜k＜1, 0＜l＜1), Li(2-j)FemNinCoqSiO4, Li(2-j)FemNinMnqSiO4, Li(2-j)NimConMnqSiO4(m+n+q는 1 이하, 0＜m＜1, 0＜n＜1, 0＜q＜1), Li(2-j)FerNisCotMnuSiO4(r+s+t+u는 1 이하, 0＜r＜1, 0＜s＜1, 0＜t＜1, 0＜u＜1) 등의 리튬 화합물을 재료로서 사용할 수 있다.
또한, 양극 활물질로서 AxM2(XO4)3(A=Li, Na, Mg, M=Fe, Mn, Ti, V, Nb, Al, X=S, P, Mo, W, As, Si)의 일반식으로 나타내어지는 나시콘(nasicon)형 화합물을 사용할 수 있다. 나시콘형 화합물로서는 Fe2(MnO4)3, Fe2(SO4)3, Li3Fe2(PO4)3 등을 들 수 있다. 또한, 양극 활물질로서 Li2MPO4F, Li2MP2O7, Li5MO4(M=Fe, Mn)의 일반식으로 나타내어지는 화합물, NaFeF3, FeF3 등의 페로브스카이트(perovskite)형 불화물, TiS2, MoS2 등의 금속 칼코게나이드(chalcogenide)(황화물, 셀렌화물, 텔루르화물), LiMVO4 등의 역스피넬형 결정 구조를 갖는 산화물, 바나듐 산화물계(V2O5, V6O13, LiV3O8 등), 망간 산화물, 유기 황 등의 재료를 사용할 수 있다.
또한, 캐리어 이온이 리튬 이온 이외의 알칼리 금속 이온, 알칼리 토금속 이온인 경우, 양극 활물질로서 리튬 대신에 알칼리 금속(예를 들어 나트륨이나 칼륨 등), 알칼리 토금속(예를 들어 칼슘, 스트론튬, 바륨, 베릴륨, 마그네슘 등)을 사용하여도 좋다.
세퍼레이터(13)로서, 셀룰로스(종이), 공공(空孔)이 제공된 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 등의 절연체를 사용할 수 있다.
전해액에서는, 캐리어 이온인 리튬 이온을 갖는 재료를 전해질로서 사용한다. 전해질의 대표적인 예로서는 LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, Li(C2F5SO2)2N 등의 리튬염이 있다. 이들 전해질은 1종을 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상을 임의의 조합 및 비율로 사용하여도 좋다.
또한, 전해액의 용매로서는 캐리어 이온의 이동이 가능한 재료를 사용한다. 전해액의 용매로서는, 비프로톤성 유기 용매가 바람직하다. 비프로톤성 유기 용매의 대표적인 예로서는, 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트, 다이메틸카보네이트, 다이에틸카보네이트(DEC), γ-부티로락톤, 아세토나이트릴, 다이메톡시에탄, 테트라하이드로퓨란 등을 들 수 있고, 이들 중 하나 또는 복수를 사용할 수 있다. 또한, 전해액의 용매로서 겔화되는 고분자 재료를 사용함으로써 누액성(漏液性) 등에 대한 안전성이 높아진다. 또한, 축전지의 박형화 및 경량화가 가능하다. 겔화되는 고분자 재료의 대표적인 예로서는, 실리콘(silicone) 겔, 아크릴 겔, 아크릴로나이트릴 겔, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 불소계 폴리머 등이 있다. 또한, 전해액의 용매로서, 난연성(難燃性) 및 난휘발성(難揮發性)인 이온 액체(상온 용융염)를 하나 또는 복수 사용함으로써, 축전지의 내부 단락이나 과충전 등으로 인하여 내부 온도가 상승되더라도, 축전지의 파열이나 발화 등을 방지할 수 있다. 또한, 이온 액체는 유동 상태에 있는 염이며 이온 이동도(전도도)가 높다. 또한, 이온 액체는 양이온과 음이온을 포함한다. 이온 액체로서는 에틸메틸이미다졸륨(EMI) 양이온을 포함한 이온 액체, 또는 N-메틸-N-프로필피페리디늄(PP13) 양이온을 포함한 이온 액체 등이 있다.
또한, 전해액 대신에, 황화물계나 산화물계 등의 무기물 재료를 갖는 고체 전해질이나, PEO(폴리에틸렌옥사이드)계 등의 고분자 재료를 갖는 고체 전해질을 사용할 수 있다. 고체 전해질을 사용하는 경우에는 세퍼레이터나 스페이서를 설치할 필요가 없다. 또한, 전지 전체를 고체화할 수 있기 때문에, 누액될 우려가 없어 안전성이 비약적으로 향상된다.
또한, 음극 활물질층(19)의 음극 활물질로서는 리튬의 용해·석출, 또는 리튬 이온의 삽입·이탈이 가능한 재료를 사용할 수 있고, 리튬 금속, 탄소계 재료, 합금계 재료 등을 사용할 수 있다.
리튬 금속은, 산화 환원 전위가 낮고(표준 수소 전극보다 3.045V 낮음), 중량 및 체적당 비용량이 크기(각각 3860mAh/g, 2062mAh/cm3) 때문에 바람직하다.
탄소계 재료로서는, 흑연, 이흑연화성 탄소(소프트 카본), 난흑연화성 탄소(하드 카본), 카본 나노튜브, 그래핀, 카본 블랙 등을 들 수 있다.
흑연으로서는 메소카본 마이크로비즈(MCMB), 코크스계 인조 흑연, 피치계 인조 흑연 등의 인조 흑연이나, 구상 천연 흑연 등의 천연 흑연을 들 수 있다.
흑연은 리튬 이온이 흑연에 삽입되었을 때(리튬-흑연 층간 화합물의 생성 시) 리튬 금속과 같은 정도로 낮은 전위를 나타낸다(0.1V 내지 0.3V vs. Li/Li+). 이에 의하여, 리튬 이온 이차 전지는 높은 작동 전압을 나타낼 수 있다. 또한, 흑연은 단위 체적당 용량이 비교적 높고, 체적 팽창이 작으며, 저렴하고, 리튬 금속에 비하여 안전성이 높은 등의 이점을 갖기 때문에, 바람직하다.
음극 활물질로서, 리튬과의 합금화 및 탈합금화 반응에 의하여 충방전 반응이 가능한 합금계 재료를 사용할 수도 있다. 캐리어 이온이 리튬 이온인 경우, 합금계 재료로서는 예를 들어 Al, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Ag, Au, Zn, Cd, In, Ga 등 중 적어도 하나를 포함하는 재료를 들 수 있다. 이러한 원소는 탄소보다 용량이 크고 특히 실리콘은 이론 용량이 4200mAh/g로 비약적으로 높다. 그러므로, 음극 활물질에 실리콘을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 원소를 사용한 재료로서는 예를 들어 SiO, Mg2Si, Mg2Ge, SnO, SnO2, Mg2Sn, SnS2, V2Sn3, FeSn2, CoSn2, Ni3Sn2, Cu6Sn5, Ag3Sn, Ag3Sb, Ni2MnSb, CeSb3, LaSn3, La3Co2Sn7, CoSb3, InSb, SbSn 등을 들 수 있다. 또한, SiO란, 실리콘이 많이 포함되는 부분(silicon-rich portion)을 포함하는 실리콘 산화물의 분말을 가리키며, SiOy(2>y>0)라고도 표기할 수 있다. 예를 들어, SiO는 Si2O3, Si3O4, 또는 Si2O로부터 선택된 단수 또는 복수를 포함하는 재료나, Si의 분말과 이산화 실리콘(SiO2)의 혼합물도 포함한다. 또한, SiO는 다른 원소(탄소, 질소, 철, 알루미늄, 구리, 티타늄, 칼슘, 망간 등)를 포함하는 경우도 있다. 즉, 단결정 Si, 비정질 Si, 다결정 Si, Si2O3, Si3O4, Si2O, SiO2로부터 선택되는 복수를 포함하는 재료를 가리키며, SiO는 유색 재료이다. SiO가 아닌 SiOx(X는 2이상)이면 무색 투명 또는 백색이므로 구별할 수 있다. 다만, 이차 전지의 재료로서 SiO를 사용하여 이차 전지를 제작한 후, 충방전을 반복하는 등에 의하여 SiO가 산화된 경우, SiO2로 변질되는 경우도 있다.
또한 음극 활물질로서는, 이산화 티타늄(TiO2), 리튬 티타늄 산화물(Li4Ti5O12), 리튬-흑연 층간 화합물(LixC6), 오산화 니오븀(Nb2O5), 산화 텅스텐(WO2), 산화 몰리브덴(MoO2) 등의 산화물을 사용할 수 있다.
또한, 음극 활물질로서, 리튬과 전이 금속의 질화물인 Li3N형 구조를 갖는 Li3-xMxN(M=Co, Ni, Cu)을 사용할 수 있다. 예를 들어, Li2.6Co0.4N3은 큰 충방전 용량(900mAh/g, 1890mAh/cm3)을 나타내어 바람직하다.
리튬과 전이 금속의 질화물을 사용하면 음극 활물질 내에 리튬 이온이 포함되기 때문에 양극 활물질로서 리튬 이온이 포함되지 않은 V2O5, Cr3O8 등의 재료와 조합할 수 있어 바람직하다. 또한, 양극 활물질에 리튬 이온을 포함하는 재료를 사용하는 경우에도, 미리 양극 활물질에 포함되는 리튬 이온을 이탈시켜 둠으로써, 음극 활물질로서 리튬과 전이 금속의 질화물을 사용할 수 있다.
또한, 컨버전 반응이 일어나는 재료를 음극 활물질로서 사용할 수도 있다. 예를 들어, 산화 코발트(CoO), 산화 니켈(NiO), 산화 철(FeO) 등, 리튬과 합금화 반응을 하지 않는 전이 금속 산화물을 음극 활물질에 사용하여도 좋다. 컨버전 반응이 일어나는 재료로서는, Fe2O3, CuO, Cu2O, RuO2, Cr2O3 등의 산화물, CoS0.89, NiS, CuS 등의 황화물, Zn3N2, Cu3N, Ge3N4 등의 질화물, NiP2, FeP2, CoP3 등의 인화물, FeF3, BiF3 등의 불화물 등도 들 수 있다. 또한, 상기 불화물의 전위는 높기 때문에 양극 활물질로서 사용하여도 좋다.
또한, 음극 활물질층(19)에는 상술한 음극 활물질 외에, 활물질의 밀착성을 높이기 위한 결착제(바인더), 음극 활물질층(19)의 도전성을 높이기 위한 도전조제 등이 포함되어도 좋다.
이차 전지의 구성은, 예를 들어, 세퍼레이터(13)의 두께가 약 25μm, 양극 집전체(12)의 두께가 약 20μm 이상 약 40μm 이하, 양극 활물질층(18)의 두께가 약 100μm, 음극 활물질층(19)의 두께가 약 100μm, 음극 집전체(14)가 약 20μm 이상 약 40μm 이하이다. 필름(11)의 두께는 0.113mm이다. 또한, 필름(11)에 대한 엠보싱 가공의 깊이는 약 500μm이다. 필름(11)에 대한 엠보싱 가공의 깊이가 2mm 이상인 경우에는, 이차 전지 전체의 두께가 지나치게 두꺼워지기 때문에, 엠보싱 가공의 깊이는 1mm 이하, 바람직하게는 500μm 이하로 한다. 또한, 도 2의 (E)에서는 접착층(30)을 부분적으로 도시하였지만, 필름에는 폴리프로필렌으로 이루어지는 층이 필름(11) 표면에 제공되고, 열압착된 부분만이 접착층(30)이 된다.
또한, 도 2의 (E)에는, 아래쪽의 필름(11)을 고정하여 압착하는 예를 도시하였다. 이 경우에는 위쪽의 필름이 크게 구부러져 단차가 형성되기 때문에, 접은 필름(11) 사이에 상기 적층의 조합이 복수(예를 들어 8개 이상) 포함되는 경우에는, 그 단차가 커지므로, 위쪽의 필름(11)에 응력이 지나치게 가해질 우려가 있다. 이에 의하여, 위쪽의 필름의 단부면(end face)의 위치와 아래쪽의 필름의 단부면의 위치가 크게 어긋나게 될 수 있다. 이 경우, 단부면의 위치가 어긋나게 되지 않도록, 아래쪽의 필름에도 단차를 제공하고, 열압착 영역(17)이 이차 전자의 두께 방향에서 중앙이 되도록 압착하여, 응력을 균등화하는 구성으로 하여도 좋다.
여기서, 이차 전지의 충전 시의 전류의 흐름을 도 2의 (F)를 사용하여 설명한다. 리튬을 사용한 이차 전지를 하나의 폐회로라고 간주할 때, 리튬 이온의 움직임과 전류의 흐름은 같은 방향이 된다. 또한, 리튬을 사용한 이차 전지에서는 충전 시와 방전 시에 애노드와 캐소드가 서로 바뀌어 산화 반응과 환원 반응이 서로 바뀌기 때문에, 반응 전위가 높은 전극을 양극이라고 부르고, 반응 전위가 낮은 전극을 음극이라고 부른다. 따라서, 본 명세서에서는 충전 중이라고, 방전 중이라도, 역 펄스 전류를 흘리는 경우라도, 충전 전류를 흘리는 경우라도, 양극은 "양극" 또는 "플러스극"이라고 부르고, 음극은 "음극" 또는 "마이너스극"이라고 부르기로 한다. 산화 반응이나 환원 반응에 관련된 애노드나 캐소드라는 용어를 사용하면, 충전 시와 방전 시에는 반대가 되기 때문에 혼란을 일으킬 가능성이 있다. 따라서, 애노드나 캐소드라는 용어를 본 명세서에서는 사용하지 않는다. 만약 애노드나 캐소드라는 용어를 사용하는 경우에는, 충전 시인지 방전 시인지를 명기하고, 양극(플러스극) 및 음극(마이너스극) 중 어느 쪽에 대응하는지도 병기하기로 한다.
도 2의 (F)에 도시된 2개의 단자에는 충전기가 접속되어 이차 전지(40)가 충전된다. 이차 전지(40)의 충전이 진행되면 전극간의 전위차는 크게 된다. 도 2의 (F)에서는, 이차 전지(40)의 외부 단자로부터 양극 집전체(12) 방향으로, 이차 전지(40)에서 양극 집전체(12)로부터 음극 집전체(14) 방향으로, 음극 집전체(14)로부터 이차 전지(40)의 외부 단자 방향으로 전류가 흐르는 방향을 정(正) 방향으로 한다. 즉, 충전 전류가 흐르는 방향을 전류의 방향으로 한다.
본 실시형태에서는 휴대 정보 단말 등에 사용하는 소형 전지의 예를 도시하였지만, 특별히 한정되지 않고, 차량 등에 탑재하는 대형 전지에도 적용할 수 있다.
본 실시형태에서는 리튬 이온 이차 전지에 적용한 경우의 예를 도시하였지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 다양한 이차 전지, 예를 들어 납 축전지, 리튬 이온 폴리머 이차 전지, 니켈·수소 축전지, 니켈·카드뮴 축전지, 니켈·철 축전지, 니켈·아연 축전지, 산화 은·아연 축전지, 고체 전지, 공기 전지 등에 적용할 수도 있다. 또는, 다양한 축전 장치에 적용할 수 있고, 예를 들어 일차 전지, 용량 소자, 리튬 이온 커패시터 등에 적용할 수도 있다. 또한, 태양 전지, 광 센서, 터치 센서, 표시 장치, FPC(가요성 인쇄 회로), 광학 필름(편광판, 위상차판, 프리즘 시트, 광반사 시트, 광확산 시트 등) 등에 적용할 수도 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 접은 필름(11) 사이에 실시형태 1과는 일부 다른 적층의 조합을 복수 수납하는 예를 도시하였다.
도 4의 (A)에 양극 집전체(12)의 상면도, 도 4의 (B)에 음극 집전체(14)의 상면도, 도 4의 (C)에 세퍼레이터(13)의 상면도, 도 4의 (D)에 리드 전극(16)의 상면도, 도 4의 (E)에 필름(11)의 상면도를 도시하였다.
도 4에서는 각각 치수가 대략 같고, 도 4의 (E)의 쇄선으로 둘러싼 영역(21)은 도 4의 (C)에 도시된 세퍼레이터의 치수와 대략 동일하다. 또한, 도 4의 (E)의 점선과 단부면 사이의 영역은 열압착 영역(17)이 된다.
도 5의 (A)는 음극과 양극의 쌍을 2개 조합한 구조의 사시도이다. 또한, 양극 집전체(12)는 양면에 양극 활물질층이 제공된 예이다. 자세히 설명하면, 음극 집전체(14), 음극 활물질층, 세퍼레이터(13), 양극 활물질층, 양극 집전체(12), 양극 활물질층, 세퍼레이터, 음극 활물질층, 음극 집전체의 순서로 배치되어 있다. 또한, 도 5의 (A)에서는 2개의 세퍼레이터를 도시하였지만, 하나의 세퍼레이터를 접어서 그 사이에 양극 집전체(12)를 배치하는 구조로 할 수도 있다.
또한, 음극 집전체의 양면에도 음극 활물질층을 제공할 수 있고, 도 5의 (B)에는, 한쪽 면에만 음극 활물질층을 갖는 2개의 음극 집전체 사이에, 양면에 음극 활물질층을 갖는 3개의 음극 집전체와, 양면에 양극 활물질층을 갖는 4개의 양극 집전체와, 8개의 세퍼레이터가 끼워진 이차 전지의 구성예를 도시하였다.
이와 같이 적층하는 경우, 4개의 양극 집전체 모두를 고정하여 전기적으로 접속시키는 경우, 접합이 한번에 가능한 초음파 용접을 수행한다. 또한, 4개의 양극 집전체에 리드 전극을 중첩시켜 초음파 용접을 수행하면 전기적인 접속을 유효하게 수행할 수 있다.
양극 집전체의 돌출부는 탭부(tab portion)라고도 불리고, 그 부분을 다른 양극 집전체의 탭부와 중첩시키고 압력을 가하면서 초음파를 조사함으로써 초음파 용접을 수행할 수 있다.
또한, 탭부는, 이차 전지 제작 후에 외부로부터 외력이 가해져 발생하는 응력으로 인하여 깨지거나 절단되는 개소가 되기 쉽다.
그래서, 본 실시형태에서는 도 6의 (A)에 도시된 본딩 다이(bonding die)를 갖는 초음파 용접 장치를 사용한다. 또한, 도 6의 (A)에서는 간략화를 위하여 초음파 용접 장치 중 상하의 본딩 다이만을 도시하였다.
돌기(24)를 갖는 제 1 본딩 다이(22)와 제 2 본딩 다이(23) 사이에 4개의 양극 집전체(12)의 탭부와, 리드 전극을 배치한다. 용접하려는 영역이 돌기(24)와 중첩되도록 초음파 용접을 수행하고, 압력이 가해지면, 도 6의 (B)에 도시된 바와 같이 용접 영역(26)과, 세퍼레이터(13) 단부로부터 돌출되는 탭부의 영역 사이에 만곡부(25)가 형성된다.
이 만곡부(25)를 제공함으로써, 이차 전지의 제작 후에 외부로부터 외력이 가해짐으로 인한 응력을 완화시킬 수 있다. 응력으로 인한 스트레인을 완화시키는 구조로 함으로써, 이차 전지를 구부리거나 변형시킬 때 외장체 등이 파손되는 일이 없어, 장기 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 도 6의 (A)에 도시된 본딩 다이를 갖는 초음파 용접 장치는 초음파 용접과 만곡부(25) 형성을 동시에 수행할 수 있기 때문에, 공정수의 증가 없이 이차 전지를 제작할 수 있다. 또한, 초음파 용접과 만곡부(25) 형성은 따로 수행하여도 좋다.
또한, 5개의 음극 집전체의 탭부에도 상기 초음파 용접을 마찬가지로 수행하여 모두를 용접하여 전기적으로 접속시킨다.
또한, 탭부에 대한 만곡부(25) 형성에 한정되지 않고, 양극 집전체 탭부의 형상을 개량함으로써도 응력을 완화시킬 수 있다. 응력으로 인한 스트레인을 완화시키는 구조로 함으로써, 이차 전지를 구부리거나 변형시킬 때, 외장체 등이 파손되는 일이 없어, 장기 신뢰성을 확보할 수 있다.
예를 들어, 그 일례로서 도 7의 (A)에 양극 집전체(12a)의 상면도를 도시하였다. 양극 집전체(12a)의 탭부에 슬릿(27)을 제공하여, 이차 전지의 제작 후에 외부로부터 외력이 가해짐으로 인한 응력을 완화시키는 구조로 하여도 좋다. 응력으로 인한 스트레인을 완화시키는 구조로 함으로써, 이차 전지를 구부리거나 변형시킬 때 외장체 등이 파손되는 일이 없어, 장기 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 다른 일례로서 도 7의 (B)에 양극 집전체(12b)의 상면도를 도시하였다. 양극 집전체(12b)에서 탭부의 점선으로 둘러싸인 영역(28)의 각을 둥글게 하여 응력 집중을 완화시킨다. 또한, 영역(28)의 각은 다른 각보다 둥글게 하여 곡률 반경이 큰 형상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 다른 일례로서, 양극 집전체의 재료를 스테인리스 등 강도가 있는 것으로 하고, 양극 집전체의 두께를 10μm 이하로 함으로써, 이차 전지의 제작 후에 외부로부터 외력이 가해짐으로 인한 응력을 완화시키는 구성으로 하여도 좋다.
물론, 이들을 복수로 조합하여 탭부의 응력 집중을 완화시켜도 좋다는 것은 말할 나위 없다.
또한, 본 실시형태는 실시형태 1과 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 이차 전지를 제작하고, 곡률 반경 40mm 이상 150mm 이하 상당의 구부림을 반복적으로 수행하여도 문제가 없는 것을 확인한 실험을 이하에서 제시한다.
우선, 실시형태 1에 따라서, 엠보싱 가공을 수행한 필름(10)을 사용하여 이차 전지를 제작한다.
본 실시형태에서는, 도 8의 (A)에 도시된 바와 같이 양극 집전체(12)와, 세퍼레이터(13)와, 음극 집전체(14)를 적층한 조합을 6개 사용하고, 이들을 외장 필름으로 둘러싼다. 한쪽 면에 양극 활물질층을 형성한 양극과, 한쪽 면에 음극 활물질층을 형성한 음극을 사용한다. 구체적으로는, 한쪽 면에 양극 활물질층을 형성한 양극, 상기 양극 활물질층에 접하는 세퍼레이터, 상기 세퍼레이터에 접하는 음극 활물질층을 형성한 음극, 상기 음극의 음극 활물질층에 접하는 음극 집전체의 순서로 적층시킨다. 또한, 도 8의 (B)에서는 12개의 세퍼레이터가 있지만, 하나의 세퍼레이터를 접고 그 사이에 양극 집전체(12)를 끼우는 구조로 하는 경우에는 세퍼레이터는 6개 있으면 된다.
실시형태 2에 따라, 도 6의 (A)에 도시된 본딩 다이를 갖는 초음파 용접 장치를 사용하여 6개의 양극 집전체와 리드 전극을 초음파 용접한다. 또한, 6개의 음극 집전체와 리드 전극을 초음파 용접한다.
그 후, 실시형태 1에 따라, 전해액을 넣기 위한 일부를 남기면서 외장 필름 주연에 열압착을 수행하고, 불활성 분위기에서 원하는 양의 전해액을 내부에 적하하고, 열압착을 수행하지 않던 외장 필름 주연에 열압착을 수행하여 밀봉한다. 이와 같이 하여 얻어진 리튬 이온 이차 전지 중 가장 두꺼운 부분(외장체를 포함한 총 두께)은 약 3mm이다.
도 9의 (A)는, 상술한 바와 같이 하여 얻어진 리튬 이온 이차 전지를 만곡시킨 상태에서 사진을 촬영한 것이고, 도 9의 (B)는 그 모식도이다. 또한, 얻어진 리튬 이온 이차 전지에 굴곡 시험을 수행한 결과, 곡률 반경 40mm 이상 150mm 이하 상당의 구부림을 1만회 반복하여도 문제가 생기지 않고, 이차 전지의 충전 또는 방전을 확인할 수 있다. 물론, 외장체 등이 파손되는 일도 없고, 전해액의 누설 등도 발생하지 않는다. 외장체인 필름 표면에 복수의 요철을 갖기 때문에, 구부려 변형시켰을 때에, 구김살이 생기기 어렵고, 응력 집중이 억제됨으로써 필름 파괴가 발생하기 어렵다. 그렇게 하지 않는 경우에 구부려 변형시켰을 때, 구부러진 개소에 큰 크기의 구김살이 집중적으로 생김으로 인하여 그 부분에 구멍이 생겨 전해액이 누설되거나, 구김살이 집중적으로 생긴 개소의 접착층에 대미지가 주어짐으로 인하여 접착층에 틈이 생겨 전해액이 누설될 우려가 있었다.
또한, 도 10의 (A)는 얻어진 리튬 이온 이차 전지에 곡률 반경 40mm 이상 150mm 이하 상당의 구부림을 1만회 반복한 후, 리튬 이온 이차 전지의 단부의 단면을 X선 CT 장치로 관찰한 X선 CT 화상이고, 도 10의 (B)는 그 모식도이다. 도 10의 (A)를 보면, 구부림을 1만회 반복한 후에도 파괴된 개소는 보이지 않고, 문제 없이 충전과 방전을 수행할 수 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, X선 CT 장치는, 피사체에 X선을 조사하고 피사체를 투과하거나 피사체에서 산란된 X선을 X선 검출기로 검출하고, 그 X선 검출 출력(X선의 광자수)을 바탕으로 피사체의 단층상을 촬상(撮像)하는 장치이다. X선 CT 장치는 이차 전지를 파괴하지 않고 이차 전지의 단면을 관찰할 수 있다.
도 10의 (A)에서 외장 필름(11), 양극 집전체(12), 음극 집전체(14)는 금속 재료로 구성되어 X선을 투과시키지 않기 때문에, 이차 전지의 단층상에서 명확한 화상을 얻을 수 있다. 또한, 세퍼레이터나 양극 활물질층이나 음극 활물질층은 X선을 투과시키기 때문에 도 10의 (A)에서 확인하기 어렵다.
또한, 리튬 이온 이차 전지를 구부림으로써 필름의 표면의 요철이 변화되어 응력이 충분히 완화된 것도 X선 CT 장치에 의한 관찰에서 확인되었다. 응력으로 인한 스트레인을 완화시키는 구조로 함으로써, 리튬 이온 이차 전지를 구부리거나 변형시킬 때에 외장체 등이 파손되는 일이 없어, 장기 신뢰성을 확보할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 실시형태 1 내지 3 중 어느 하나를 사용하여 얻어지는 리튬 이온 이차 전지를 내장한 전자 기기의 일례를 제시한다.
실시형태 1 내지 3 중 어느 하나를 사용하여 얻어지는 이차 전지는, 외장체로서 얇고 유연성을 갖는 필름이 사용되기 때문에, 곡면을 갖는 지지 구조체이어도, 지지 구조체의 곡면을 따라 변형시켜 제공할 수 있다.
다음에, 이차 전지 위에 붙이는 표시 모듈을 준비한다. 표시 모듈이란 적어도 FPC까지가 제공된 표시 패널을 가리킨다. 도 11의 (A)에 전자 기기의 단면 모식도를 도시하였다. 도 11의 (A)에 도시된 전자 기기는 표시부(102)와 FPC와 구동 회로를 구비하고, 이차 전지(103)로부터 급전하기 위한 컨버터가 더 제공되는 것이 바람직하다. 지지 구조체(101)의 형상은 띠 형상의 구조물을 만곡시킨 팔찌형으로 한다. 또한, 지지 구조체(101)는 적어도 일부가 유연성을 갖고, 화살표(105) 방향으로 움직임으로써 손목에 장착할 수 있다.
표시 모듈에서 표시부(102)가 가요성을 갖고, 유연성을 갖는 필름 위에 표시 소자를 갖는다. 가요성 및 유연성을 갖는 필름으로서는, 유기 재료를 포함하는 플라스틱 필름이나 무기 재료를 포함하는 무기 필름을 사용한다. 무기 필름으로서는, 가요성을 가질 정도의 두께, 구체적으로는 20μm 이상 200μm 이하, 바람직하게는 25μm 이상 100μm 이하의 유리를 사용한다. 유리로서는, 예를 들어 무알칼리 유리, 바륨보로실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리 등을 사용할 수 있다. 유연성을 갖는 필름으로서 유리를 사용하면 물이나 산소에 대한 배리어성을 향상시킬 수 있기 때문에, 유기 EL 소자의 수명을 길게 할 수 있어, 신뢰성이 높은 발광 패널로 할 수 있다. 또한, 유리 섬유에 유기 수지를 함침(含浸)시킨 기판이나, 무기 필러(filler)를 유기 수지에 섞어서 열팽창 계수를 낮춘 기판을 사용할 수도 있다. 이러한 재료를 사용한 기판은 중량이 가벼우므로, 상기 기판을 사용한 발광 패널도 경량화할 수 있다. 또한, 이차 전지(103)와 표시부(102)는 부분적으로 서로 중첩되는 위치에 배치하는 것이 바람직하고, 부분적으로 또는 전체적으로 중첩되는 위치에 배치함으로써, 이차 전지(103)로부터 표시부까지의 전력 경로(즉 배선 거리)가 단축되어 소비 전력이 저감된다.
유연성을 갖는 필름 위에 표시 소자를 제작하는 방법으로서는, 유연성을 갖는 필름 위에 표시 소자를 직접 제작하는 방법이나, 유리 기판 등 강성(剛性)을 갖는 기판 위에 표시 소자를 포함하는 층을 형성한 후에, 기판을 에칭이나 연마 등에 의하여 제거하고 나서 표시 소자를 포함하는 층과 유연성을 갖는 필름을 접착시키는 방법이나, 유리 기판 등 강성을 갖는 기판 위에 박리층을 제공하고, 그 위에, 표시 소자를 포함하는 층을 형성한 후, 박리층을 이용하여 강성을 갖는 기판과 표시 소자를 포함하는 층을 분리하고, 표시 소자를 포함하는 층과 유연성을 갖는 필름을 접착시키는 방법 등이 있다. 박리층으로서는, 산화 텅스텐막 등의 금속 산화막이나 폴리이미드막 등의 유기 수지막이나, 비정질 실리콘막을 사용할 수 있다. 폴리이미드막 등의 유기 수지막이나 비정질 실리콘막을 박리층으로서 사용하는 경우, 레이저 광을 조사하여 어블레이션을 발생시켜 박리한다.
또한, 도 11의 (B)는 표시부에 영상을 표시할 수 있는 전자 기기를 촬영한 사진이다. 도 11의 (B)의 전자 기기는 팔(아래팔 등)에 장착한 경우에 가볍고, 외관의 디자인성도 우수하기 때문에 액세서리(장신구)로서도 이용할 수 있다.
또한, 도 12의 (A)는 전자 기기를 측면으로부터 촬영한 사진이고, 도 12의 (B)는 이차 전지를 볼 수 있는 위치로부터 촬영한 사진이다. 도 12의 (B)에 도시된 바와 같이, 지지 구조체(101)를 투광성을 갖는 플라스틱 기판으로 형성하였기 때문에, 전자 기기의 배면 측으로부터 이차 전지(103)를 시인할 수 있고, 엠보싱 가공된 필름 표면을 관찰할 수 있다.
도 12의 (A)에 도시된 전자 기기는 지지 구조체(101), 이차 전지(103), 제어 기판(107), 커버(104)를 갖는다. 제어 기판(107)은 배선 기판이며, 반도체 소자나 저항이나 용량 등을 탑재하는 절연 기판이고, 산화 알루미늄이나, 산화 실리콘이나, 산화 칼슘 등의 세라믹 분말을 유기 폴리머 재료와 결합시킨 것이다. 구체적으로는, 지지 구조체(101) 위에 이차 전지(103), 제어 기판(107), 커버(104)가 이 순서대로 제공된다. 또한, 전자 기기는 무선 충전을 위한 안테나(미도시)를 갖고, Qi 규격에 따른 무선 충전을 수행할 수 있다.
또한, 지지 구조체(101)는 가요성을 갖는다. 따라서, 지지 구조체(101)는 용이하게 만곡시킬 수 있다. 또한, 지지 구조체(101)로서 플라스틱 이외의 재료를 사용할 수도 있다.
제어 기판(107)은 구부리기 위한 슬릿을 갖고, Bluetooth(등록 상표. IEEE802.15.1과 같음) 규격의 통신 장치, 마이크로컴퓨터, 기억 장치, FPGA, DA 컨버터, 충전 제어 IC, 레벨 시프터 등을 제공한 구성을 갖는다. 또한, 제어 기판(107)은 입출력 커넥터를 통하여 표시부를 갖는 표시 모듈에 접속된다.
또한, 표시부에 터치 패널을 탑재하고, 그 터치 패널에 의하여 전자 기기에 대한 정보 입력이나 조작 등을 할 수 있게 하여도 좋다. 표시부는, 제 1 필름에 발광 소자를 형성하고, 제 2 필름에 터치 센서를 형성하고, 밀봉판으로서 제 2 필름을 사용하여 제 1 필름과 제 2 필름을 적합함으로써 제 1 필름과 제 2 필름 사이에 발광 소자 및 터치 센서가 배치되는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 표시부와 다른 데에 터치 패널을 제공하는 경우에는, 구부릴 수 있는 필름에 터치 센서가 제공된 터치 패널로 한다. 또한, 터치 패널과 표시부 사이에 수지층 등의 버퍼층을 제공하여도 좋다. 터치 패널에 대한 대미지를 방지하기 위하여 터치 패널 표면에 보호 필름이나 수지층 등의 보호층을 제공하여도 좋다.
또한, 도 17의 (A)는 전자 기기를 사용자의 팔에 장착하였을 때의 사진이다. 표시부는 액티브 매트릭스형 표시 장치이며, 산화물 반도체층을 사용한 트랜지스터와 상기 트랜지스터에 전기적으로 접속되는 유기 EL 소자가 포함된다. 도 17의 (A)에 도시된 전자 기기는 외관의 디자인성도 우수하여 액세서리(장신구)로서도 이용할 수 있다. 또한, 도 17의 (B)는 전자 기기를 이면으로부터 촬영한 사진이다. 또한, 도 17의 (C)는 양손으로 전자 기기를 변형시킨 상태로 촬영한 사진이다.
도 18은 전자 기기를 측면으로부터 본 경우의 구조 모식도이다. 따라서, 도 12의 (A)의 사진의 확대 모식도에 대응한다.
도 18에 도시된 전자 기기는 지지 구조체(101), 이차 전지(103), 제어 기판(107), 표시부(102), 보호부재(813), 커버(812)를 갖는다. 구체적으로는, 지지 구조체(101) 위에 이차 전지(103), 제어 기판(107), 두께가 지지 구조체(101)의 약 3분의 1로 얇은 보호부재(813), 표시부(102), 및 커버(812)가 이 순서대로 제공된다. 또한, 전자 기기는 무선 충전을 위한 안테나(815)를 갖고, Qi 규격에 따른 무선 충전을 수행할 수 있다. 또한, 전자 기기는 표시에 사용하는 데이터를 외부 기기와 무선으로 통신하기 위한 통신 장치(817)를 갖는다.
실시형태 1을 사용하여 얻어지는 이차 전지(103)의 외장체는 얇고 유연성을 갖는 필름이고, 이 필름은 엠보싱 가공된다. 이차 전지는 곡면을 갖는 지지 구조체(101)에 제공되고(곡면을 갖는 지지 구조체(101)에 접착재 등으로 붙어도 좋음), 지지 구조체(101)에서 곡률 반경이 큰 영역의 곡면 부분을 따라 변형시킬 수 있다.
또한, 지지 구조체(101)는 가요성을 갖는다. 따라서, 지지 구조체(101)는 용이하게 만곡시킬 수 있다. 또한, 지지 구조체(101)로서 플라스틱 이외의 재료를 사용할 수도 있다. 지지 구조체(101)의 형상은 띠 형상의 구조물을 만곡시킨 팔찌형으로 한다. 지지 구조체(101)의 형상은 곡률 반경이 일정한 단면 형상이어도 좋지만, 팔에 장착하기 때문에 단면에서 곡률 반경이 다른 만곡을 갖는 지지 구조체로 하는 것이 바람직하고, 도 18에 도시된 바와 같이 지지 구조체의 단면 형상에 있어서 곡률 반경이 큰 영역(즉 표시부와 중첩되는 영역을 끼우도록 곡률 반경이 작은 영역)이 2개 있고, 아래팔의 단면 형상(타원형)을 따른 형상으로 한다. 또한, 지지 구조체(101)는 적어도 일부가 유연성을 가지므로, 지지 구조체(101)를 변형시키면서 손목에 장착할 수 있다. 변형시키는 경우에, 지지 구조체(101)와 표시부(102)의 위치가 어긋나게 되거나, 또는 지지 구조체(101)와 보호부재(813)의 위치가 어긋나게 되는 경우가 있다. 변형시키는 경우, 위치가 어긋나게 되더라도, 표시부(102)와 지지 구조체(101)가 서로 고정되어 있지 않고, 보호부재(813)는 제어 기판(107)과 표시부(102)가 서로 접촉하지 않도록 공간을 유지한다. 즉, 제어 기판(107)과 보호부재(813) 사이에 제공된 버퍼층으로서 공기 완충층이 제공된다고도 할 수 있다. 또한, 물 및 먼지의 침입을 방지하기 위하여, 전자 기기 측면으로부터 물이 들어오지 않도록, 지지 구조체와 접하는 실재를 제공하는 것이 바람직하다. 변형시키는 경우에도 이 실재는 물 및 먼지의 침입을 방지하는 효과를 유지하는 것이 바람직하므로, 가요성 재료(탄성을 갖는 수지, 예를 들어 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 실리콘(silicone) 수지, 에폭시 수지, 폴리뷰타다이엔을 주성분으로 하는 수지 등)로 하는 것이 바람직하다.
보호부재(813)는 예상하지 못한 외부로부터의 충격으로부터 전자 기기 내부의 구조물(특히 제어 기판(107))을 보호한다. 보호부재(813)는 FPC(819)를 통과시키는 개구를 갖는다. 또한, 표시부가 얇기 때문에, 보호부재(813)는 표시면의 곡률을 유지하기 위한 표시부의 지지체로서도 기능한다. 보호부재(813)는 전자 기기의 일부로서 변형되기 때문에, 지지 구조체(101)와 같은 재료가 사용될 수 있다. 다만, 보호부재(813)의 재료로서 지지 구조체(101)와 다른 재료를 사용하여도 좋다.
커버(812)는 한쪽 면에 접착제가 도포된 차광성을 갖는 필름이며, 전자 기기의 일부를 둘러싸서 각 구조물을 일체로 하는 기능을 갖고, 표시부(102)와 중첩되는 개구를 갖는다. 커버(812)는 차광성을 가지므로 내부 구조를 감출 수 있어, 전자 기기의 디자인성을 향상시킬 수 있다. 다만, 전자 기기는 외부로부터 내부 구조를 시인할 수 있는 디자인으로 할 수도 있고, 이 디자인을 채용하는 경우, 커버(812)는 차광성을 갖지 않아도 된다. 또한, 보호부재(813)가 차광성을 갖는 경우에도 커버(812)는 차광성을 갖지 않아도 된다.
제어 기판(107)은 구부리기 위한 슬릿을 갖고, Bluetooth(등록 상표) 규격의 통신 장치(817), 마이크로컴퓨터, 기억 장치, FPGA, DA 컨버터, 충전 제어 IC, 레벨 시프터 등을 제공한 구성을 갖는다. 도 18에 도시된 바와 같이 제어 기판(107)의 슬릿과 슬릿 사이의 평탄한 면에 IC(820a, 820b, 820c)(마이크로컴퓨터, 기억 장치, FPGA, DA 컨버터, 충전 제어 IC, 레벨 시프터 등) 등이 실장된다. 또한, 제어 기판(107)은 입출력 커넥터(814)를 통하여 표시부(102)를 갖는 표시 모듈에 접속된다. 또한, 제어 기판(107)은 배선(818)을 통하여 안테나(815)에 접속되며, 리드 전극(803) 및 접속부(810)를 통하여 이차 전지(103)에 접속된다. 전원 제어 회로(816)는 이차 전지(103)의 충방전을 제어한다.
표시 모듈이란 적어도 FPC(819)까지가 제공된 표시 패널을 가리킨다. 도 18에 도시된 전자 기기는 표시부(102)와 FPC(819)와 구동 회로를 가지며, 이차 전지(103)로부터 공급하기 위한 컨버터를 더 갖는다.
이차 전지(103)와 표시부는 서로 부분적으로 중첩되는 위치에 배치하는 것이 바람직하고, 서로 부분적으로 또는 전체적으로 중첩되는 위치에 배치함으로써, 이차 전지(103)로부터 표시부(102)까지의 전력 경로(즉 배선 거리)가 단축되어 소비 전력이 저감된다. 또한, 보호부재(813)와 커버(812) 사이에 표시 모듈을 제공함으로써, 예상하지 못한 구김살이나 비틀림 등의 변형으로부터 표시 모듈을 보호할 수 있어, 제품으로서의 전자 기기의 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 다른 전자 기기의 예를 도 13에 도시하였다.
플렉시블 축전 장치를 적용한 전자 기기로서는, 예를 들어, 헤드 마운트 디스플레이나 고글형 디스플레이 등의 두부 장착형 표시 장치, 팔 장착형 표시 장치, 설치형 표시 장치(텔레비전 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 데스크톱형이나 노트북형 등의 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 포토프레임, 전자 수첩, 전자 서적, 전자 번역기, 장난감, 마이크로폰 등의 음성 입력 기기, 전기 면도기, 전동 칫솔, 전자레인지 등의 고주파 가열 장치, 전기 밥솥, 전기 세탁기, 전기 청소기, 온수기, 선풍기, 모발 건조기, 가습기나 제습기나 에어컨디셔너 등의 공기 조화 설비, 식기 세척기, 식기 건조기, 의류 건조기, 이불 건조기, 전기 냉장고, 전기 냉동고, 전기 냉동 냉장고, DNA 보존용 냉동고, 손전등, 전동 공구, 연기 감지기, 가스 경보 장치나 방범 경보 장치 등의 경보 장치, 산업용 로봇, 보청기, 심장 페이스메이커, X선 촬영 장치, 방사선 측정기, 전기 마사지기나 투석 장치 등의 건강 기기나 의료 기기, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 함), 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 조명 장치, 헤드폰, 스테레오, 리모트 컨트롤러, 탁상 시계나 벽걸이 시계 등의 시계, 무선 전화기의 수화기, 트랜스시버, 보수계, 계산기, 디지털 오디오 플레이어 등의 휴대형 또는 설치형 음향 재생 장치, 파친코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다.
또한, 플렉시블 축전 장치를, 집이나 빌딩의 내벽 또는 외벽이나, 자동차의 내장 또는 외장의 곡면을 따라 제공할 수도 있다.
도 13의 (A)는 휴대 전화기의 일례를 도시한 것이다. 휴대 전화기(7400)는, 하우징(7401)에 제공된 표시부(7402) 외에, 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크로폰(7406) 등을 구비한다. 또한, 휴대 전화기(7400)는 축전 장치(7407)를 갖는다.
도 13의 (B)는 휴대 전화기(7400)를 만곡시킨 상태를 도시한 것이다. 휴대 전화기(7400)를 외부의 힘으로 변형시켜 전체를 만곡시키면, 그 내부에 제공된 축전 장치(7407)도 만곡된다. 이 때 만곡된 축전 장치(7407)의 상태를 도 13의 (C)에 도시하였다. 축전 장치(7407)는 라미네이트 구조의 축전지(적층 구조 전지, 필름 외장 전지라고도 불림)이고, 만곡된 상태로 고정되어 있다. 또한, 축전 장치(7407)는 집전체(7409)에 전기적으로 접속된 리드 전극(7408)을 갖는다. 예를 들어, 축전 장치(7407)의 외장체인 필름에 엠보싱 가공이 수행되어 있으므로, 축전 장치(7407)는 만곡된 상태에서도 신뢰성이 높은 구성을 갖는다. 또한, 휴대 전화기(7400)에는 SIM 카드를 삽입하기 위한 슬롯이나, USB 메모리 등의 USB 디바이스를 접속시키는 커넥터부 등을 제공하여도 좋다.
도 13의 (D)는 구부릴 수 있는 휴대 전화의 일례를 도시한 것이다. 아래팔에 감는 형상으로 구부리면, 도 13의 (E)에 도시된 팔찌형 휴대 전화로 할 수 있다. 도 13의 (E)에 도시된 팔찌형 휴대 전화는 팔 장착형 표시 장치라고도 할 수 있다. 휴대 전화(7100)는 하우징(7101), 표시부(7102), 조작 버튼(7103), 및 축전 장치(7104)를 구비한다. 또한, 구부릴 수 있는 축전 장치(7104)의 다른 상태를 도 13의 (F)에 도시하였다. 축전 장치(7104)는 사용자의 팔에 장착될 때에 하우징이 변형되어 축전 장치(7104)의 일부 또는 전체의 곡률이 변화된다. 구체적으로는, 곡률 반경이 10mm 이상 150mm 이하의 범위 내에서 하우징 또는 축전 장치(7104)의 주된 표면의 일부 또는 전체가 변화된다. 또한, 축전 장치(7104)는 집전체(7106)에 전기적으로 접속된 리드 전극(7105)을 갖는다. 예를 들어, 축전 장치(7104)의 외장체인 필름의 표면에 복수의 요철을 형성하는 프레스 가공이 수행되어 있으므로, 곡률을 변화시켜 축전 장치(7104)를 구부리는 횟수가 많아도 높은 신뢰성을 유지할 수 있다. 또한, 휴대 전화(7100)에는 SIM 카드를 삽입하기 위한 슬롯이나, USB 메모리 등의 USB 디바이스를 접속시키는 커넥터부 등을 제공하여도 좋다. 또한, 도 13의 (D)에 도시된 휴대 전화의 중앙 부분을 접으면 도 13의 (G)에 도시된 바와 같은 형상으로 할 수도 있다. 또한, 휴대 전화의 중앙 부분을 더 접고, 도 13의 (H)에 도시된 바와 같이 휴대 전화의 단부가 서로 중첩되도록 하여 소형화시켜, 사용자의 주머니 등에 넣는 크기로 할 수 있다. 이와 같이, 도 13의 (D)에 도시된 휴대 전화는, 복수의 형상으로 변화시킬 수 있는 디바이스이며, 이를 실현하기 위해서는 적어도 하우징(7101), 표시부(7102), 및 축전 장치(7104)가 가요성을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 도 16의 (A)는 청소기의 일례를 도시한 것이다. 청소기는 이차 전지를 구비함으로써 코드리스가 될 수 있고, 청소기 내부에 먼지를 빨아들여 집진(集塵)하는 스페이스를 확보하기 위하여, 축전 장치(7604)가 차지하는 공간은 작을수록 바람직하다. 따라서, 외측 표면과 집진 스페이스 사이에 구부릴 수 있는 박형의 축전 장치(7604)를 배치하는 것은 유용하다.
청소기(7600)는 조작 버튼(7603) 및 축전 장치(7604)를 구비한다. 또한, 구부릴 수 있는 축전 장치(7604)를 도 16의 (B)에 도시하였다. 축전 장치(7604)는 외장체인 필름에 엠보싱 가공이 수행되어 있으므로, 축전 장치(7604)는 구부러진 상태에서도 신뢰성이 높은 구성을 갖는다. 축전 장치(7604)는, 음극에 전기적으로 접속된 리드 전극(7601)과, 양극에 전기적으로 접속된 리드 전극(7602)을 갖는다.
또한, 외장체의 짧은 변 하나에 2개의 리드 전극을 노출시킨 축전 장치(7604)와는 다른 예로서 구부릴 수 있는 축전 장치(7605)를 도 16의 (C)에 도시하였다. 축전 장치(7605)는, 외장체의 2개의 짧은 변에 각각 집전체 또는 리드 전극이 노출된 구성을 갖는다. 축전 장치(7605)의 외장체인 필름에도 엠보싱 가공을 수행하면 구부릴 수 있어 신뢰성이 높다.
또한, 축전 장치(7605)의 내부 구성의 일례를 도 16의 (D)에 도시하였다. 도 16의 (D)에 도시된 바와 같이 축전 장치(7605)는 양극 집전체(12), 세퍼레이터(13), 2개의 음극 집전체(14)로 구성된다. 2개의 음극 집전체(14)는 슬릿을 갖고, 그 슬릿은 축전 장치(7605)를 구부리는 방향에 수직인 방향으로 연장된다. 또한, 세퍼레이터(13)는 접혀 있고, 그 사이에 양극 집전체(12)가 포함된다. 또한, 양극 집전체(12)는 양면에 양극 활물질층을 갖는다.
박형의 축전 장치(7604)는 실시형태 1 및 실시형태 2에 제시된 라미네이트 구조의 이차 전지의 제작 방법을 사용하여 제작할 수 있다.
박형의 축전 장치(7604)는 라미네이트 구조이며, 구부러진 상태로 고정된다. 또한, 청소기(7600)는 박형의 축전 장치(7604)의 전력 잔량 등을 표시하는 표시부(7606)를 갖고, 이 표시부(7606)는 청소기의 외부 표면의 형상을 따라 표시면도 만곡된다. 또한, 청소기는 콘센트에 접속되기 위한 접속 코드를 갖고, 박형의 축전 장치(7604)에 충분한 전력이 충전되면, 접속 코드를 콘센트로부터 빼서 청소기를 사용할 수도 있다. 또한, 박형의 축전 장치(7604)는 접속 코드를 사용하지 않고, 와이어리스로 무선 충전하여도 좋다.
또한, 구부릴 수 있는 축전 장치를 차량에 탑재하면, 하이브리드 자동차(HEV), 전기 자동차(EV), 또는 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV) 등의 차세대 클린 에너지 자동차를 실현할 수 있다. 또한, 농업 기계, 전동 어시스트 자전거를 포함하는 원동기 장착 자전거, 자동 이륜차, 전동 휠체어, 전동 카트, 소형 또는 대형 선박, 잠수함, 고정 날개나 회전 날개 등을 갖는 항공기, 로켓, 인공 위성, 우주 탐사기나 혹성 탐사기, 우주선 등의 이동체에 구부릴 수 있는 축전 장치를 탑재할 수도 있다.
도 14에서, 본 발명의 일 형태를 사용한 차량을 예시하였다. 도 14의 (A)에 도시된 자동차(8100)는 주행을 위한 동력원으로서 전기 모터를 사용하는 전기 자동차이다. 또는, 주행을 위한 동력원으로서 전기 모터와 엔진을 적절히 선택하여 사용할 수 있는 하이브리드 자동차이다. 라미네이트 구조의 이차 전지를 차량에 탑재하는 경우, 복수의 라미네이트 구조의 이차 전지를 집적시킨 배터리 모듈을 한 개소 또는 복수 개소에 설치한다. 본 발명의 일 형태를 사용함으로써, 축전 장치 자체를 소형 경량화할 수 있다. 예를 들어, 곡면을 갖는 축전 장치를 차륜 내측에 제공하고, 주행 거리가 긴 차량을 실현할 수 있다. 또한, 다양한 형상으로 한 축전 장치를 차량의 틈에 배치할 수 있어, 트렁크의 스페이스나 차내의 탑승 스페이스를 확보할 수 있다. 또한, 자동차(8100)는 축전 장치를 갖는다. 축전 장치는 전기 모터(8106)를 구동할 뿐만 아니라, 헤드라이트(8101)나 차내등(미도시) 등의 발광 장치에 전력을 공급할 수 있다.
또한, 축전 장치는, 자동차(8100)가 구비하는 속도계, 회전 속도계 등의 표시 장치에 전력을 공급할 수 있다. 또한, 축전 장치는, 자동차(8100)가 구비하는 내비게이션 시스템 등의 반도체 장치에 전력을 공급할 수 있다.
도 14의 (B)에 도시된 자동차(8200)는 구비된 축전 장치에 플러그인 방식이나 비접촉 급전 방식 등에 의하여 외부 충전 설비로부터 전력 공급을 받아 충전할 수 있다. 도 14의 (B)에 지상 설치형의 축전 장치(8021)로부터 자동차(8200)에 탑재된 축전 장치에 케이블(8022)을 통하여 충전하는 상태를 도시하였다. 충전할 때는, 충전 방식이나 커넥터에 대한 규격 등은 CHAdeMO(등록 상표)나 복합 충전 시스템(Combined Charging System) 등의 소정의 방식으로 적절히 수행하면 좋다. 충전 장치(8021)는 상용 시설에 제공된 충전 스테이션이라도 좋고, 또한 주택의 전원이라도 좋다. 예를 들어, 플러그인 방식에 의한 외부로부터의 전력 공급에 의하여 자동차(8200)에 탑재된 축전 장치(8024)를 충전할 수 있다. 충전은 ACDC 컨버터 등의 변환 장치를 통하여, 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 수행할 수 있다.
또한, 도시되지 않았지만, 수전 장치를 차량에 탑재하고, 지상의 송전 장치로부터 전력을 비접촉으로 공급하여 충전할 수도 있다. 이 비접촉 급전 방식의 경우, 도로나 외벽에 송전 장치를 제공함으로써 정차 시뿐만 아니라 주행 시에도 충전할 수 있다. 또한, 이 비접촉 급전의 방식을 이용하여, 2대의 차량끼리 전력을 송수신하여도 좋다. 또한 차량의 외장부에 태양 전지를 제공하여 정차 시나 주행 시에 축전 장치를 충전하여도 좋다. 이와 같은 비접촉 전력 공급에는 전자 유도 방식이나 자기 공명 방식을 이용할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 축전 장치의 설치 장소의 자유도가 높아지고, 자동차의 차량 설계를 효율 좋게 수행할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에 따르면, 축전 장치의 특성을 향상시킬 수 있으므로, 축전 장치 자체를 소형 경량화할 수 있다. 축전 장치 자체의 소형 경량화는 차량 경량화에 기여하기 때문에 주행 거리를 향상시킬 수 있다. 또한, 차량에 탑재된 축전 장치를 차량 이외의 전력 공급원으로서 사용할 수도 있다. 이 경우, 전력 수요의 피크 시에 상용 전원을 사용하는 것을 회피할 수 있다.
본 실시형태는 실시형태 1 내지 3 중 어느 하나와 자유로이 조합할 수 있다.
(실시형태 5)
축전 장치를 적용한 전자 기기의 다른 예로서, 생체 정보를 채취할 수 있는 의료용 전자 기기를 예시한다. 도 15에 도시된 전자 기기(60)는, 하우징(61)에 하나 또는 복수의 센서를 구비하고, 힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기(磁氣), 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것이 사용될 수 있다. 센서(63a, 63b)를 제공함으로써, 예를 들어 축전 장치가 배치되는 환경을 나타내는 데이터(온도 등)를 검출하고, 기억 회로(64)에 기억할 수 있다. 또한, 하우징(61)에 표시부(62)가 제공되고, 표시부(62)는 터치 입력 센서를 구비한다.
예를 들어, LED 등의 광원을 전자 기기(60)에 제공하고, 그 광원으로부터 전자 기기(60)와 중첩되는 피부에 광을 조사하고, 피부 내부의 반사광으로부터 혈액 유량의 변화를 측정하고 연산 처리함으로써 맥박 데이터를 얻을 수 있다. 또한, 한 개소가 아닌 복수 개소의 측정을 수행하고, 그 평균을 사용하여 정확한 생체 정보 데이터를 취득한다. 또한, 전자 기기(60)에 신호 처리 연산이 가능한 CPU 등의 회로(65)를 제공한다.
또한, 맥박 데이터에 한정되지 않고, 다른 생체 정보를 취득할 수 있는 센서를 전자 기기(60)에 탑재하여도 좋다. 예를 들어, 다른 생체 정보로서는 체온, 혈압, 활동량, 보수, 피하지방율 등을 들 수 있다.
또한, 도 15에는 표시부(62)를 구비하는 전자 기기를 도시하였지만 특별히 한정되지 않고, 표시부(62)가 없어도 생체 정보 데이터를 송수신할 수 있는 회로(66)(안테나 등을 포함함)를 탑재하면, 다른 전자 기기(예를 들어 휴대 전화나 스마트폰)에 표시시킴으로써, 채취한 생체 정보 데이터를 확인할 수 있다. 또한, 전자 기기(60)를 팔에 장착한 사용자가 간병인을 필요로 하는 사람인 경우, 원격지의 병원 등의 의료 시설에 정보를 보낼 수 있으면, 실시간으로 병원에 정보를 제공할 수 있어, 원격지의 병원에 있는 의사 등으로부터 적절한 처리에 관한 지시 등을 휴대 전화나 스마트폰에 의하여 얻을 수 있다.
또한, 전자 기기(60)를 팔에 장착한 사용자의 신체에 이상이 생겨 노상에 쓰러진 경우, 전자 기기(60)에 탑재된 GPS에 의하여 얻어지는 위치 정보와 함께 현재의 생체 정보를 채취하고, 자동으로 의료 시설에 긴급 연락할 수 있는 기능을 갖게 할 수도 있다. 또한, 회로(64)에 장기 제공 의사 표시 카드와 동등한 데이터나, 이름, 나이, 혈액형 등의 데이터를 기억시켜 두면, 사용자가 의식불명인 경우에도 구조자가 전자 기기(60)를 이용하여 사용자에 대하여 원하는 정보를 얻을 수도 있다.
본 실시형태는 실시형태 1 내지 4 중 어느 하나와 자유로이 조합할 수 있다.
또한, 어느 하나의 실시형태에서 기재하는 내용(일부의 내용이라도 좋음)은, 그 실시형태에서 기재하는 다른 내용(일부의 내용이라도 좋음), 및/또는, 하나 또는 복수의 다른 실시형태에서 기재하는 내용(일부의 내용이라도 좋음)에 적용하거나, 조합하거나, 또는 치환하는 등을 할 수 있다.
또한, 실시형태에서 기재하는 내용이란, 각 실시형태에서 다양한 도면을 사용하여 설명하는 내용, 또는 명세서에 기재되는 문장을 사용하여 설명하는 내용을 말한다.
또한, 어느 하나의 실시형태에 제시되는 도면(일부이어도 좋음)은, 그 도면의 다른 부분, 그 실시형태에 제시되는 다른 도면(일부이어도 좋음), 및/또는 하나 또는 복수의 다른 실시형태에 제시되는 도면(일부이어도 좋음)과 조합함으로써, 더 많은 도면을 구성할 수 있다.
또한, 명세서 중에서 도면이나 문장으로 규정되지 않은 내용에 관하여, 그 내용을 제외하는 것을 규정한 발명의 일 형태를 구성할 수 있다. 또는, 어떤 값에 관하여, 상한값과 하한값 등으로 나타내어지는 수치 범위가 기재된 경우, 그 범위를 임의로 좁힘으로써, 또는 그 범위 내의 한 점을 제외함으로써 그 범위의 일부를 제외한 발명의 일 형태를 규정할 수 있다. 이로써, 예를 들어, 종래 기술이 본 발명의 일 형태의 기술적 범위 내에 들어가지 않는 것을 규정할 수 있다.
구체적인 예로서는, 어떤 회로에서 제 1 트랜지스터 내지 제 5 트랜지스터가 사용된 회로도가 기재되어 있다고 한다. 이 경우, 그 회로가 제 6 트랜지스터를 갖지 않음을 규정하여 발명을 구성할 수 있다. 또는, 그 회로가 용량 소자를 갖지 않음을 규정하여 발명을 구성할 수 있다. 또한, 그 회로가, 어떤 특정의 접속 구조를 갖는 제 6 트랜지스터를 갖지 않음을 규정하여 발명을 구성할 수 있다. 또는, 그 회로가, 어떤 특정의 접속 구조를 갖는 용량 소자를 갖지 않음을 규정하여 발명을 구성할 수 있다. 예를 들어, 게이트가 제 3 트랜지스터의 게이트에 접속되는 제 6 트랜지스터를 갖지 않음을 규정하고 발명을 구성하는 것이 가능하다. 또는, 예를 들어, 제 1 전극이 제 3 트랜지스터의 게이트에 접속되는 용량 소자를 갖지 않음을 규정하여 발명을 구성할 수 있다.
다른 구체적인 예로서는, 어떤 값에 관하여 예를 들어, "어떤 전압이 3V 이상 10V 이하인 것이 적합하다"라고 기재되어 있는 것으로 가정한다. 그 경우 예를 들어, 어떤 전압이 -2V 이상 1V 이하인 경우를 제외함을 규정하여 발명의 일 형태를 구성할 수 있다. 또는, 예를 들어, 어떤 전압이 13V 이상인 경우를 제외함을 규정하여 발명의 일 형태를 구성할 수 있다. 또한, 예를 들어, 그 전압이 5V 이상 8V 이하임을 규정하여 발명을 구성할 수도 있다. 또한, 예를 들어, 그 전압이 대략 9V임을 규정하여 발명을 구성할 수도 있다. 또한, 예를 들어, 그 전압이 3V 이상 10V 이하이지만 9V인 경우를 제외함을 규정하여 발명을 구성할 수도 있다. 또한, 어떤 값에 관하여 "이와 같은 범위인 것이 바람직하다", "이들을 만족시키는 것이 바람직하다" 등으로 기재되어 있더라도, 어떤 값은 그 기재에 한정되지 않는다. 즉, "바람직하다", "적합하다" 등으로 기재되어 있더라도 반드시 그 기재에 한정되는 것은 아니다.
다른 구체적인 예로서는, 어떤 값에 관하여 예를 들어, "어떤 전압이 10V인 것이 적합하다"라고 기재되어 있는 것으로 가정한다. 그 경우, 예를 들어, 어떤 전압이 -2V 이상 1V 이하인 경우를 제외함을 규정하여 발명의 일 형태를 구성할 수 있다. 또는, 예를 들어, 어떤 전압이 13V 이상인 경우를 제외함을 규정하여 발명의 일 형태를 구성할 수 있다.
다른 구체적인 예로서는, 어떤 물질의 성질에 관하여 예를 들어, "어떤 막은 절연막이다"라고 기재되어 있는 것으로 가정한다. 그 경우, 예를 들어, 그 절연막이 유기 절연막인 경우를 제외함을 규정하여 발명의 일 형태를 구성할 수 있다. 또는, 예를 들어 그 절연막이 무기 절연막인 경우를 제외함을 규정하여 발명의 일 형태를 구성할 수 있다. 또는, 예를 들어, 그 막이 도전막인 경우를 제외함을 규정하여 발명의 일 형태를 구성할 수 있다. 또는, 예를 들어, 그 막이 반도체막인 경우를 제외함을 규정하여 발명의 일 형태를 구성할 수 있다.
다른 구체적인 예로서는, 어떤 적층 구조에 관하여 예를 들어, "A막과 B막 사이에, 어떤 막이 제공된다"라고 기재되어 있는 것으로 가정한다. 그 경우, 예를 들어 그 막이 4층 이상의 적층막인 경우를 제외함을 규정하여 발명을 구성할 수 있다. 또는 예를 들어, A막과 상기 막 사이에 도전막이 제공된 경우를 제외함을 규정하여 발명을 구성할 수 있다.
또한, 본 명세서 등에 기재되는 발명의 일 형태는 다양한 사람들이 실시할 수 있다. 그러나, 그 실시는, 복수의 사람에 걸쳐 실시되는 경우가 있다. 예를 들어, 송수신 시스템의 경우, A사가 송신기를 제조 및 판매하고, B사가 수신기를 제조 및 판매하는 경우가 있다. 다른 예로서는, 트랜지스터 및 발광 소자를 갖는 발광 장치의 경우, 트랜지스터가 형성된 반도체 장치는, A사가 제조 및 판매한다. 그리고, B사가 그 반도체 장치를 구입하고, 그 반도체 장치에 발광 소자를 성막하여 발광 장치로서 완성시키는 경우가 있다.
이와 같은 경우에는 A사 및 B사의 어느 쪽에 대해서도 특허 침해를 주장할 수 있는 발명의 일 형태를 구성할 수 있다. 즉, A사만이 실시하는 발명의 일 형태를 구성할 수 있고, 발명의 다른 일 형태로서 B사만이 실시하는 발명의 일 형태를 구성할 수 있다. 또한, A사 또는 B사에 대하여 특허 침해를 주장할 수 있는 발명의 일 형태는 명확하며, 본 명세서 등에 기재되어 있다고 판단할 수 있다. 예를 들어, 송수신 시스템의 경우, 송신기만의 경우의 기재나, 수신기만의 경우의 기재가 본 명세서 등에 없더라도, 송신기만으로 발명의 일 형태를 구성할 수 있고, 수신기만으로 발명의 다른 일 형태를 구성할 수 있고, 이들 발명의 일 형태는 명확하며, 본 명세서 등에 기재되어 있다고 판단할 수 있다. 다른 예로서는, 트랜지스터 및 발광 소자를 갖는 발광 장치의 경우, 트랜지스터가 형성된 반도체 장치만의 경우의 기재나, 발광 소자를 갖는 발광 장치만의 경우의 기재가 본 명세서 등에 없더라도, 트랜지스터가 형성된 반도체 장치만으로 발명의 일 형태를 구성할 수 있고, 발광 소자를 갖는 발광 장치만으로 발명의 일 형태를 구성할 수 있고, 이들 발명의 일 형태는 명확하며, 본 명세서 등에 기재되어 있다고 판단할 수 있다.
또한, 본 명세서 등에서는 능동 소자(트랜지스터, 다이오드 등), 수동 소자(용량 소자, 저항 소자 등) 등이 갖는 모든 단자에 관하여, 그 접속 대상이 특정되지 않더라도, 당업자라면 발명의 일 형태를 구성할 수 있는 경우가 있다. 즉, 접속 대상을 특정하지 않더라도, 발명의 일 형태가 명확하다고 할 수 있다. 그리고, 접속 대상이 특정된 내용이 본 명세서 등에 기재되어 있는 경우 접속 대상을 특정하지 않은 발명의 일 형태가 본 명세서 등에 기재되어 있다고 판단할 수 있는 경우가 있다. 특히, 단자의 접속 대상이 복수인 것이 고려되는 경우에는, 그 단자의 접속 대상을 특정의 개소로 한정할 필요는 없다. 따라서, 능동 소자(트랜지스터, 다이오드 등), 수동 소자(용량 소자, 저항 소자 등) 등이 갖는 일부의 단자에 대해서만 그 접속 대상을 특정함으로써, 발명의 일 형태를 구성할 수 있는 경우가 있다.
또한, 본 명세서 등에서는 어떤 회로에 관하여 적어도 접속 대상을 특정하면, 당업자라면 발명을 특정할 수 있는 경우가 있다. 또는, 어떤 회로에 관하여, 적어도 기능을 특정하면, 당업자라면 발명을 특정할 수 있는 경우가 있다. 즉, 기능을 특정하면, 발명의 일 형태는 명확하다고 할 수 있다. 그리고, 기능이 특정된 발명의 일 형태가 본 명세서 등에 기재되어 있다고 판단할 수 있는 경우가 있다. 따라서, 어떤 회로에 관하여, 기능을 특정하지 않아도 접속 대상을 특정하면 발명의 일 형태로서 개시되어 있는 것이며, 발명의 일 형태를 구성할 수 있다. 또는, 어떤 회로에 관하여, 접속 대상을 특정하지 않아도 기능을 특정하면 발명의 일 형태로서 개시되어 있는 것이며, 발명의 일 형태를 구성할 수 있다.
또한, 본 명세서 등에서는 어느 하나의 실시형태에 제시되는 도면 또는 문장에서 그 일부를 추출하여 발명의 일 형태를 구성할 수 있다. 따라서, 어떤 부분을 설명하는 도면 또는 문장이 기재되어 있는 경우, 그 일부분의 도면 또는 문장을 추출한 내용도 발명의 일 형태로서 개시되어 있는 것이며, 발명의 일 형태를 구성할 수 있는 것으로 한다. 그리고, 그 발명의 일 형태는 명확하다고 할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 능동 소자(트랜지스터, 다이오드 등), 배선, 수동 소자(용량 소자, 저항 소자 등), 도전층, 절연층, 반도체층, 유기 재료, 무기 재료, 부품, 장치, 동작 방법, 제조 방법 등이 단수 또는 복수 제시된 도면 또는 문장에 있어서, 그 일부분을 추출하여, 발명의 일 형태를 구성할 수 있는 것으로 한다. 예를 들어, N개(N은 정수임)의 회로 소자(트랜지스터, 용량 소자 등)를 가져 구성된 회로도로부터 M개(M은 정수이고, M<N)의 회로 소자(트랜지스터, 용량 소자 등)를 추출하여 발명의 일 형태를 구성할 수 있다. 다른 예로서는, N개(N은 정수임)의 층을 가져 구성된 단면도로부터 M개(M은 정수이고, M<N)의 층을 추출하여 발명의 일 형태를 구성할 수 있다. 다른 예로서는, N개(N은 정수임)의 요소를 가져 구성된 흐름도로부터 M개(M은 정수이고, M<N)의 요소를 추출하여 발명의 일 형태를 구성할 수 있다. 다른 예로서는, "A는 B, C, D, E, 또는 F를 갖는다"라고 기재되어 있는 문장으로부터 일부의 요소를 임의로 추출하여, "A는 B와 E를 갖는다", "A는 E와 F를 갖는다", "A는 C와 E와 F를 갖는다", 또는, "A는 B와 C와 D와 E를 갖는다" 등의 발명의 일 형태를 구성할 수 있다.
또한, 본 명세서 등에서는 어느 하나의 실시형태에 제시되는 도면 또는 문장에서 구체적인 예가 적어도 하나 기재되는 경우, 그 구체적인 예의 상위 개념을 도출하는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 어느 하나의 실시형태에 제시되는 도면 또는 문장에서, 구체적인 예가 적어도 하나 기재되는 경우, 그 구체적인 예의 상위 개념도 발명의 일 형태로서 개시되어 있는 것이며, 발명의 일 형태를 구성할 수 있다. 그리고, 그 발명의 일 형태는 명확하다고 할 수 있다.
또한, 본 명세서 등에서는 적어도 도면에 기재된 내용(도면 중의 일부이어도 좋음)은 발명의 일 형태로서 개시되어 있는 것이며, 발명의 일 형태를 구성할 수 있다. 따라서, 어떤 내용에 대하여 도면에 기재되어 있으면 문장으로 기재되어 있지 않더라도 그 내용은 발명의 일 형태로서 개시되어 있는 것이며, 발명의 일 형태를 구성할 수 있다. 마찬가지로, 도면의 일부를 추출한 도면에 대해서도 발명의 일 형태로서 개시되어 있는 것이며, 발명의 일 형태를 구성할 수 있다. 그리고, 그 발명의 일 형태는 명확하다고 할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태를 사용한 축전 장치로서, 실시형태 1에서 제시한 박형의 축전지(리튬 이온 이차 전지)를 제작하고, 굴곡 시험 장치를 사용하여 초기, 및 굴곡 시험 후의 충방전 특성을 평가하였다.
리튬 이온 이차 전지는, 양극 활물질로서 LiCoO2, 음극 활물질로서 흑연, 및 엠보싱 가공이 수행된 알루미늄 라미네이트 필름을 사용하고 실시형태 1에 따라 제작하였다. 한쪽 면에 양극 활물질층을 사용한 6개의 집전체와, 한쪽 면에 음극 활물질층을 사용한 6개의 집전체를 사용하고 실시형태 1에 따라 제작된 리튬 이온 이차 전지의 두께는 약 2.1mm이다. 이 전지의 치수 등을 표 1에 나타내었다.
전압 3.7V
용량 약 300mAh
외형 치수(리드 부분을 제외함) 두께 2.1mm
높이 75mm
폭 60mm
무게 약 11.5g
도 21의 (A)는 굴곡 시험 장치의 외관 사진이다. 도 21의 (B)는 제작된 리튬 이온 이차 전지를 시험 장치 상부에 배치한 것이다. 또한, 시험 장치는 중앙부의 리튬 이온 이차 전지의 바로 아래에, 깊이 방향으로 연장된 곡률 반경 40mm의 원기둥 형상의 지지체를 갖는다. 또한, 시험 장치는 좌우 방향으로 연장된 암(arm)을 갖는다. 암의 선단 부분은 유지판에 기계적으로 접속된다. 암의 선단 부분을 상하로 움직임으로써, 지지체를 따라 유지판을 구부릴 수 있다. 리튬 이온 이차 전지의 굴곡 시험은, 리튬 이온 이차 전지를 2장의 유지판에 끼운 상태로 수행한다. 따라서, 암의 선단 부분을 상하로 움직임으로써, 원기둥 형상의 지지체를 따라 리튬 이온 이차 전지를 구부릴 수 있다. 구체적으로는 암의 선단 부분을 내림으로써 리튬 이온 이차 전지를 곡률 반경 40mm로 구부릴 수 있다. 2장의 유지판에 끼운 상태로 리튬 이온 이차 전지를 구부림으로써, 굴곡 이외의 불필요한 힘이 리튬 이온 이차 전지에 가해지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 굴곡 시의 힘을 리튬 이온 이차 전지 전체에 균일하게 가할 수 있다.굴곡 시험은, 곡률 반경을 40mm 이상 150mm 이하로 하고, 10초 간격으로 수행하였다. 또한, 충방전 특성은, 이차 전지를 굴곡 시험 장치에서 빼서 25℃에서 측정하였다. 충전은, 충전율 0.2C(69mA)로 상한 4.1V까지 정전류 충전을 수행한 후, 완전히 충전될 때까지 충전율 0.01C(3mA)로 수행하였다. 또한, 방전은 방전율 0.2C(69mA)로 하한 2.5V까지 수행하였다.
여기서, 충전율 및 방전율에 대하여 설명한다. 예를 들어, 용량 X[Ah]의 이차 전지를 정전류 충전할 때, 충전율 1C란, 딱 1시간으로 충전이 종료되는 전류값 I[A]를 말하고, 충전율 0.2C란, I/5[A](즉, 딱 5시간으로 충전이 종료되는 전류값)를 말한다. 마찬가지로, 방전율 1C란, 딱 1시간으로 방전이 종료되는 전류값 I[A]를 말하고, 방전율 0.2C란, I/5[A](즉, 딱 5시간으로 방전이 종료되는 전류값)를 말한다.
또한, 표 2에 굴곡 시험의 결과를 나타내었다. 또한, 표 2에 나타낸 방전 용량(mAh/g)은 양극 활물질 중량당 값으로 한다.
굴곡 횟수(회) 방전 용량(mAh) 방전 용량(mAh/g) 용량 유지율(%)
0 336.5 133.3 100
1000 335.6 132.9 99.7
3000 333.5 132.1 99.1
6000 331.1 131.1 98.35
10000 329.3 130.4 97.82
또한, 굴곡 시험 0번, 1000번, 3000번, 6000번, 10000번에서 X선 CT 사진을 각각 촬영하고, 내부에 대미지가 있는지를 확인하였다. 도 22의 (A) 내지 (E)는 각 사진이다.도 22의 (F)는 굴곡 시험을 10000번 수행한 후의 외관 사진이다. 또한, 도 22의 (G)에 충방전 특성을 나타내었다.
엠보싱 가공이 수행된 필름을 외장으로서 사용한 리튬 이온 이차 전지는 굴곡 시험을 10000번 수행한 후에도 외관, 내부 구조에 대미지가 없고, 충방전 곡선에도 이상이 없는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 2)
본 실시예에서는, 실시예 1과는 양극 활물질이 다른 박형의 축전지(리튬 이온 이차 전지)를 제작하고, 굴곡 시험 장치를 사용하여 초기, 및 굴곡 시험 후의 충방전 특성을 평가하였다.
리튬 이온 이차 전지는, 양극 활물질로서 LiFePO4, 음극 활물질로서 흑연, 및 엠보싱 가공이 수행된 알루미늄 라미네이트 필름을 사용하고 실시형태 1에 따라 제작하였다. 한쪽 면에 양극 활물질층을 사용한 10개의 집전체와, 한쪽 면에 음극 활물질층을 사용한 10개의 집전체를 사용하고 실시형태 1에 따라 제작된 리튬 이온 이차 전지의 두께는 약 3mm이다. 이 전지의 치수 등을 표 3에 나타내었다.
전압 3.2V
용량 약 300mAh
외형 치수(리드 부분을 제외함) 두께 3mm
높이 75mm
폭 60mm
무게 약 16g
충방전 특성은, 이차 전지를 굴곡 시험 장치에서 빼서 25℃에서 측정하였다. 충전은, 충전율 0.2C(78mA)로 상한 4.0V까지 정전류 충전을 수행하였다. 또한, 방전은 방전율 0.2C(78mA)로 하한 2.0V까지 수행하였다.또한, 굴곡 시험의 결과를 표 4에 나타내었다. 또한, 표 4에 나타낸 방전 용량(mAh/g)은 양극 활물질 중량당 값으로 한다.
굴곡 횟수(회) 방전 용량(mAh) 방전 용량(mAh/g) 용량 유지율(%)
0 315.9 138.7 100
1000 314.4 138 99.5
3000 312.9 137.4 99.06
6000 311 136.5 98.41
10000 309 135.7 97.84
또한, 굴곡 시험 0번, 1000번, 3000번, 6000번, 10000번에서 X선 CT 사진을 각각 촬영하고, 내부에 대미지가 있는지를 확인하였다. 도 23의 (A) 내지 (E)는 각 사진이다.도 23의 (F)는 굴곡 시험을 10000번 수행한 후의 외관 사진이다. 또한, 도 23의 (G)에 충방전 특성을 나타내었다.
실시예 1과 마찬가지로, 엠보싱 가공이 수행된 필름을 외장으로서 사용한 리튬 이온 이차 전지는 굴곡 시험을 10000번 수행한 후에도 외관, 내부 구조에 대미지가 없고, 충방전 곡선에도 이상이 없는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 3)
또한, 양극 활물질로서 LiCoO2를 사용하며 실시예 1과 같은 구성을 갖는 리튬 이온 이차 전지에 대하여, 충전 시작으로부터 완전히 충전될 때까지 충전(0.2C)하는 동안에 굴곡 시험을 1000번 수행한 경우의 충전 특성을 도 24의 (A)에 나타내었다.
또한, 방전 시작으로부터 방전이 종료(약 2.5V)될 때까지 방전(0.2C)하는 동안에 굴곡 시험을 1000번 수행한 경우의 리튬 이온 이차 전지의 방전 특성을 도 24의 (B)에 나타내었다.
도 24의 (A) 및 (B)의 결과로부터, 충방전 중에 굴곡 시험을 수행한 경우에도 전압 변동 등의 악영향은 관찰되지 않았다.
10: 필름
11: 필름
12: 양극 집전체
12a: 양극 집전체
12b: 양극 집전체
13: 세퍼레이터
14: 음극 집전체
15: 밀봉층
16: 리드 전극
17: 열압착 영역
18: 양극 활물질층
19: 음극 활물질층
20: 전해액
21: 영역
22: 본딩 다이
23: 본딩 다이
24: 돌기
25: 만곡부
26: 용접 영역
27: 슬릿
28: 영역
30: 접착층
40: 이차 전지
50: 필름
51: 필름
52: 필름
53: 엠보싱 롤
54: 롤
55: 엠보싱 롤
56: 엠보싱 롤
57: 엠보싱 롤
58: 진행 방향
60: 전자 기기
61: 하우징
62: 표시부
63a: 센서
63b: 센서
64: 회로
65: 회로
66: 송수신할 수 있는 회로
101: 지지 구조체
102: 표시부
103: 이차 전지
104: 커버
105: 화살표
107: 제어 기판
803: 리드 전극
810: 접속부
812: 커버
813: 보호부재
814: 입출력 커넥터
815: 안테나
816: 전원 제어 회로
817: 통신 장치
818: 배선
819: FPC
820: IC
1700: 곡면
1701: 평면
1702: 곡선
1703: 곡률 반경
1704: 곡률 중심
1800: 곡률 중심
1801: 필름
1802: 곡률 반경
1803: 필름
1804: 곡률 반경
1805: 내용물
7100: 휴대 전화
7101: 하우징
7102: 표시부
7103: 조작 버튼
7104: 축전 장치
7105: 리드 전극
7106: 집전체
7400: 휴대 전화기
7401: 하우징
7402: 표시부
7403: 조작 버튼
7404: 외부 접속 포트
7405: 스피커
7406: 마이크로폰
7407: 축전 장치
7408: 리드 전극
7409: 집전체
7600: 청소기
7601: 리드 전극
7602: 리드 전극
7603: 조작 버튼
7604: 축전 장치
7605: 축전 장치
7606: 표시부
8021: 충전 장치
8022: 케이블
8024: 축전 장치
8100: 자동차
8101: 헤드라이트
8106: 전기 모터
8200: 자동차

Claims (10)

  1. 전자 기기로서,
    하우징;
    이차 전지; 및
    표시부를 포함하고,
    상기 표시부는 상기 이차 전지와 중첩되는 영역 및 상기 이차 전지와 중첩되지 않는 영역을 포함하고,
    상기 이차 전지는 상기 하우징과 중첩되고,
    상기 이차 전지는 필름을 포함하는 외장체를 포함하고,
    상기 필름은 제 1 영역 및 제 2 영역 양쪽 모두에서 제 1 방향을 따라 연장되는 제 1 오목부 및 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향을 따라 연장되는 제 2 오목부를 포함하는 패턴을 포함하고,
    상기 제 1 영역은 상기 필름의 중앙부이고,
    상기 제 2 영역은 상기 필름의 단부이고,
    상기 제 1 영역의 상기 제 1 오목부의 깊이는 상기 제 2 영역의 상기 제 1 오목부의 깊이보다 크고,
    상기 제 1 영역의 상기 제 2 오목부의 깊이는 상기 제 2 영역의 상기 제 2 오목부의 깊이보다 큰, 전자 기기.
  2. 전자 기기로서,
    곡면을 포함하는 하우징;
    곡면을 포함하는 이차 전지; 및
    곡면을 포함하는 표시부를 포함하고,
    상기 표시부는 상기 이차 전지와 중첩되는 영역 및 상기 이차 전지와 중첩되지 않는 영역을 포함하고,
    상기 이차 전지는 상기 하우징과 중첩되고,
    상기 표시부의 상기 곡면은 상기 하우징의 상기 곡면을 따르고,
    상기 이차 전지의 상기 곡면은 상기 하우징의 상기 곡면을 따르고,
    상기 이차 전지는 필름을 포함하는 외장체를 포함하고,
    상기 필름은 제 1 영역 및 제 2 영역 양쪽 모두에서 제 1 방향을 따라 연장되는 제 1 오목부 및 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향을 따라 연장되는 제 2 오목부를 포함하는 패턴을 포함하고,
    상기 제 1 영역은 상기 필름의 중앙부이고,
    상기 제 2 영역은 상기 필름의 단부이고,
    상기 제 1 영역의 상기 제 1 오목부의 깊이는 상기 제 2 영역의 상기 제 1 오목부의 깊이보다 크고,
    상기 제 1 영역의 상기 제 2 오목부의 깊이는 상기 제 2 영역의 상기 제 2 오목부의 깊이보다 큰, 전자 기기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이차 전지는 가요성을 갖고,
    상기 표시부는 가요성을 갖는, 전자 기기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향은 상기 필름의 폭 방향에서의 모서리에 평행하지 않는, 전자 기기.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 필름은 금속 필름, 플라스틱 필름, 유기 재료 및 무기 재료를 포함하는 하이브리드 재료 필름, 또는 탄소 함유 필름을 포함하는 단층 필름 또는 적층 필름인, 전자 기기.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 필름은 알루미늄 필름인, 전자 기기.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 이차 전지의 곡률 반경의 범위는 40mm 이상 150mm 이하인, 전자 기기.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 표시부는 발광 소자를 포함하는, 전자 기기.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 영역은 접착층과 접하는, 전자 기기.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 이차 전지는,
    양극 집전체;
    양극 활물질층;
    음극 집전체; 및
    음극 활물질층을 포함하는, 전자 기기.
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