TW202312551A - 電池模組、電池模組的製造方法以及電子裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明的一個實施方式提供一種耐衝擊性高的電池模組。本發明的一個實施方式提供一種作為覆蓋電池的外包裝體使用橡膠等彈性體的電池模組。此外，本發明的一個實施方式提供一種可彎曲的電池模組。作為覆蓋電池的外包裝體使用橡膠等彈性體，分兩次進行外包裝體的成形。首先，使用第一模具進行形成有用來收納電池的凹部的第一部分的成形。接著，將電池插入第一部分。接著，使用第二模具以填充第一部分的凹部的開口的方式進行第二次成形來形成第二部分。第二部分被用作覆蓋第一部分的凹部的開口的蓋子。第二部分與電池的電極的一部分及電池的第二外包裝體的端部的一部分接觸。

Description

電池模組、電池模組的製造方法以及電子裝置
本發明的一個實施方式係關於一種電池。本發明的一個實施方式係關於一種包括電池的電池模組。本發明的一個實施方式係關於一種可以安裝在電子裝置中的電池。或者，本發明的一個實施方式係關於一種使用電池驅動的電子裝置。
注意，本發明的一個實施方式不侷限於上述技術領域。作為本說明書所公開的本發明的一個實施方式的技術領域的一個例子，可以舉出半導體裝置、顯示裝置、發光裝置、蓄電裝置、記憶體裝置、電子裝置、照明設備、輸入裝置、輸入輸出裝置、其驅動方法或者其製造方法。
對以智慧手機或平板終端等為代表的可攜式資訊終端設備的開發活躍。這種電子裝置被要求有輕小型 等特性。
尤其是，近年來，對穿戴式電子裝置(也稱為可穿戴裝置)的開發活躍。作為可穿戴裝置的例子，可以舉出戴在手腕上的手錶型裝置、戴在頭部的眼鏡型或護目鏡型裝置、戴在頸上的項鍊型裝置等。例如，手錶型裝置包括小型顯示器代替現有手錶中的錶盤，因此可以給使用者提供時間之外的各種資訊。另外，作為這種可穿戴裝置的用途，用於醫療、健康自我管理等的用途也受到關注，其實用化得到發展。
可攜式設備大多安裝有可以反復充電的二次電池。尤其是，在可穿戴裝置中使用小型二次電池，因此，該二次電池被要求小型輕量、並且能夠長時間使用。
例如，專利文獻1公開了作為外包裝體使用薄膜且包括具有撓性的二次電池的可穿戴裝置。
[專利文獻1]日本專利申請公開第2015-038868號公報
在二次電池的外包裝體發生破損時，有可能引起發熱或起火等，因此即使作為外包裝體使用薄膜，也一般進一步用較硬的外包裝體覆蓋其上。但是，在該結構中，沒有設想二次電池的彎曲等變形，由此，在將二次電池安裝在電子裝置中的情況下，有其配置位置受到限制的 課題。
本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種耐衝擊性高且能夠安裝在電子裝置中或者能夠與電子裝置連接的電池模組。
本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種作為覆蓋電池的外包裝體使用橡膠等彈性體的電池模組。本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種可彎曲的電池模組。
本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種能夠用作電子裝置的佩戴構件的電池模組。此外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種能夠用作可彎曲的佩戴構件的電池模組。
另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種因電池被過度彎曲而造成損壞的不良現象得到抑制的電池模組。此外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種可彎曲範圍受到限制的電池模組。
另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種能夠長時間使用的電子裝置。此外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種設計性高的電子裝置或電池模組等。此外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種容易裝卸於電子裝置上的電池模組。此外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種防水性高的電子裝置或電池模組。此外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種新穎的電池模組或電子裝置。
另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種耐衝擊性高的電子構件或包括電子構件的模組。
本發明的一個實施方式是包括第一外包裝體及電池的電池模組。電池包括第二外包裝體、正極、負極、電解質及一對極耳。正極、負極及電解質位於第二外包裝體內。一對極耳從第二外包裝體內部向外側突出。第一外包裝體包含具有彈性的材料。第一外包裝體包括第一部分、第二部分以及由第一部分和第二部分圍繞的空間。第二外包裝體配置在上述空間中，並且，第一部分與第二部分是彼此接合的。第二部分與極耳的一部分及第二外包裝體的端部接觸。
在上述結構中，較佳的是，第一部分及第二部分包含相同的材料，並且第一部分直接接合於第二部分。
在上述結構中，第二部分的體積或表面積較佳為小於第一部分。
在上述結構中，第二外包裝體較佳為薄膜狀。此外，第二外包裝體較佳為根據第一外包裝體的變形而變形。
在上述結構中，較佳為在第一外包裝體內包括保護構件。此時，保護構件較佳為具有覆蓋第二外包裝體的相對兩個面中的一個的第三部分以及覆蓋第二外包裝體的相對兩個面中的另一個的第四部分。此外，第三部分及第四部分較佳為板狀且根據第一外包裝體的變形而變 形。
上述保護構件的第三部分和第四部分較佳為在第一外包裝體的第二部分一側彼此接合。
上述保護構件的第三部分和第四部分的長度較佳為不同。
在上述結構中，第一外包裝體的第一部分較佳為包括間隙，在該間隙中，保護構件的第三部分和第四部分可滑動地嵌合。
在上述結構中，第一外包裝體較佳為帶狀且具有厚度為5mm以下的區域。
在上述結構中，較佳為包括電路基板。此時，電路基板較佳為包括與極耳電連接的端子。此外，第一外包裝體的第二部分較佳為覆蓋極耳且覆蓋電路基板的至少一部分。
上述電路基板較佳為包括保護電路。
在上述結構中，較佳為包括邊框。此時，邊框較佳為包含其剛性高於外包裝體的材料。此外，邊框較佳為包括第一端子及第二端子。第一端子是與極耳電連接的端子，第二端子是與第一端子電連接的端子。此外，第一外包裝體的第一部分較佳為覆蓋邊框的一部分及第一端子的一部分。此外，第二端子的至少一部分較佳為露出。
另外，本發明的另一個實施方式是一種包括外殼的電子裝置。外殼較佳為具有與上述邊框嚙合的形狀，且包括當嚙合於邊框時與第二端子電連接的第三端 子。
另外，本發明的另一個實施方式是一種包括電池及覆蓋電池的第一外包裝體的電池模組的製造方法，包括如下第一至第四製程。在第一製程中，準備包括第二外包裝體及一對電極的電池。在第二製程中，使用第一模具對第一材料進行成形來形成具有凹部的第一部分。在第三製程中，以電極的一部分突出到凹部的開口端的外側的方式，從開口端一側將電池插入凹部。在第四製程中，將插入有電池的第一部分配置在第二模具上，使用第二模具對第二材料進行成形來形成用來密封凹部的開口端的第二部分，由此形成第一部分和第二部分彼此接合的第一外包裝體。在此，第二部分被形成為與第二外包裝體的端部接觸，並且電極的一部分露出在該第二部分的外側。
在上述製造方法中，電極較佳為從第二外包裝體突出的極耳和與該極耳電連接的端子中的任一個。
在上述製造方法中，第一材料和第二材料較佳為相同的材料。
在上述製造方法中，較佳為作為第一材料及第二材料使用混煉型材料，並且藉由直壓成形法、直壓注塑成形法或射出成形法形成第一部分及第二部分。
或者，較佳為作為第一材料及第二材料使用液狀或膏狀的材料，並且藉由射出成形法形成第一部分及第二部分。
藉由本發明的一個實施方式，可以提供一種 耐衝擊性高且能夠安裝在電子裝置中或者能夠與電子裝置連接的電池模組。
藉由本發明的一個實施方式，可以提供一種作為覆蓋電池的外包裝體使用橡膠等彈性體的電池模組。藉由本發明的一個實施方式，可以提供一種可彎曲的電池模組。
藉由本發明的一個實施方式，可以提供一種能夠用作電子裝置的佩戴構件的電池模組。此外，藉由本發明的一個實施方式，可以提供一種能夠用作可彎曲的佩戴構件的電池模組。
另外，藉由本發明的一個實施方式，可以提供一種電池因被過度彎曲而造成損壞的不良現象得到抑制的電池模組。此外，藉由本發明的一個實施方式，可以提供一種可彎曲範圍受到限制的電池模組。
另外，藉由本發明的一個實施方式，可以提供一種能夠長時間使用的電子裝置。此外，藉由本發明的一個實施方式，可以提供一種設計性高的電子裝置或電池模組等。此外，藉由本發明的一個實施方式，可以提供一種容易裝卸於電子裝置上的電池模組。此外，藉由本發明的一個實施方式，可以提供一種防水性高的電子裝置或電池模組。此外，藉由本發明的一個實施方式，可以提供一種新穎的電池模組或電子裝置。
另外，本發明的一個實施方式可以提供一種耐衝擊性高的電子構件或包括電子構件的模組。
10:電池模組
20:外包裝體
21:第一部分
21a:狹縫
21b:狹縫
21c:狹縫
22:第二部分
23:凹部
24:開口端
25:空間
26a:孔
26b:孔
30:電池
30a:電池
31:外包裝體
32:極耳
33:電路基板
34:FPC
35:保護構件
35a:板狀部
35b:板狀部
35c:接合部
41a:第一部分
41b:第一部分
42:第二部分
50a:模具
50b:模具
50c:模具
50d:模具
51a:上模
51b:下模
52a:上模
52b:下模
53:模芯
54a:模芯
54b:模芯
55a:注入孔
55b:注入孔
60:電池模組
61:帶部
62:帶部
63:保持部
64:操作按鈕
70:邊框
71:端子
72:端子
75:外殼
80:電子裝置
81:外殼
82:顯示部
83:端子
84:端子
90:電池模組
91:外殼
91a:頂蓋
91b:底蓋
92:端子
94:凹部
95:第一部分
96:第二部分
97:外包裝體
102:二次電池
200:電池
201:外包裝體
202:疊層體
203:極耳
211:折疊部分
213:接合部
214:接合部
221:棱線
222:谷底線
225:空間
231:電極
232:電極
501:正極集電器
502:正極活性物質層
503:隔離體
503a:接合部
504:電解液
505:負極集電器
506:負極活性物質層
507:外包裝體
507a:接合部
507b:邊
511:正極
511a:區域
515:負極
520:密封層
521:正極導線
525:負極導線
在圖式中：
[圖1A]至[圖1E]是說明根據實施方式的電池模組的結構例子及製造方法的圖；
[圖2A]至[圖2C]是說明根據實施方式的電池模組的結構例子及製造方法的圖；
[圖3A]至[圖3E]是說明根據實施方式的電池模組的結構例子及製造方法的圖；
[圖4A]至[圖4C]是根據實施方式的電池及電池模組的結構例子；
[圖5A]和[圖5B]是說明根據實施方式的電池模組的製造方法的圖；
[圖6A1]至[圖6C2]是根據實施方式的電池模組的結構例子；
[圖7A1]至[圖7C2]是根據實施方式的電池模組的結構例子；
[圖8A1]至[圖8C2]是根據實施方式的電池模組的結構例子；
[圖9A]至[圖9C]是根據實施方式的電池模組及電子裝置的結構例子；
[圖10A]至[圖10C]是根據實施方式的邊框及電子裝置的結構例子；
[圖11A]至[圖11C]是說明根據實施方式的電池模組 的製造方法的圖；
[圖12A]至[圖12E]是說明根據實施方式的電池模組的製造方法的圖；
[圖13]是根據實施方式的二次電池的結構例子；
[圖14A]和[圖14B]是說明根據實施方式的二次電池的製造方法的圖；
[圖15A]至[圖15C]是說明根據實施方式的二次電池的製造方法的圖；
[圖16A]和[圖16B]是說明根據實施方式的二次電池的製造方法的圖；
[圖17A]和[圖17B]是說明根據實施方式的二次電池的結構例子及製造方法的圖；
[圖18A]和[圖18B]是說明根據實施方式的二次電池的製造方法的圖；
[圖19A]至[圖19D]是根據實施方式的電池的結構例子；
[圖20A]和[圖20B]是根據實施例的電池模組的照片。
參照圖式對實施方式進行詳細說明。注意，本發明不侷限於以下說明，所屬技術領域的通常知識者可以很容易地理解一個事實就是其方式及詳細內容在不脫離本發明的精神及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的 形式。因此，本發明不應該被解釋為僅限定在以下所示的實施方式所記載的內容中。
注意，在以下說明的發明結構中，在不同的圖式中共同使用相同的元件符號來表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略反復說明。另外，當表示具有相同功能的部分時有時使用相同的陰影線，而不特別附加元件符號。
注意，在本說明書所說明的各個圖式中，有時為了容易理解，誇大表示各組件的大小、層的厚度、區域。因此，本發明並不侷限於圖式中的尺寸。
在本說明書等中使用的“第一”、“第二”等序數詞是為了避免組件的混淆而附記的，而不是為了在數目方面上進行限定的。
實施方式1
本發明的一個實施方式是一種包括電池及覆蓋電池的第一外包裝體的電池模組。
電池包括正極、負極、電解質以及覆蓋其的第二外包裝體。此外，電池包括與正極或負極電連接且突出到該第二外包裝體外側的一對極耳。正極及負極都包含集電器及活性物質。此外，電池也可以包括防止正極與負極的電短路的隔離體。電解質既可以為電解液，又可以為固體電解質。
藉由作為第二外包裝體使用薄膜狀的材料， 可以使電池具有撓性。
第一外包裝體覆蓋電池，且具有保護電池的功能。藉由作為第一外包裝體使用橡膠或具有彈性的樹脂等彈性體，可以提高電池模組的耐衝擊性。
另外，第一外包裝體也可以具有能夠用作可穿戴裝置的佩戴構件的形狀。典型的是，可以具有手錶型裝置的手錶帶(也稱為錶帶或腕帶)的形狀。此時，可以將電池模組用作可穿戴裝置的電源(主電源或輔助電源)。
此時，在使用金屬模具等將橡膠或具有彈性的樹脂等成形為任意形狀的情況下，需要對材料施加高壓力。此外，當在結構體配置在金屬模具內部的狀態下進行橡膠等的成形時，該結構體被施加各向同性的大壓力。因此，當在電池配置在金屬模具的狀態下進行第一外包裝體的成形時，電池因上述壓力變形，有可能破損。由此，尤其在採用作為第二外包裝體使用薄膜的電池時，難以將橡膠等成形為覆蓋第二外包裝體的第一外包裝體。
另外，當進行橡膠等的成形時，為了使材料軟化、使材料起交聯反應或熱固化，需要使用高溫。此時，當電池配置在金屬模具內部時，電池有可能因熱發生劣化。因此，不僅是作為第二外包裝體使用薄膜的電池，即便是採用使用剛性較高的材料作為第二外包裝體的電池，也難以以覆蓋第二外包裝體的方式進行橡膠等的成形。
由此，本發明的一個實施方式的特徵在於分 兩次進行第一外包裝體的成形。首先，使用第一模具進行形成有用來收納電池的凹部的第一部分的成形。第一部分為包括用來收納電池的袋部的袋狀，並形成有構成該袋部的凹部的開口。凹部的開口的尺寸可以考慮電池的寬度及高度而決定，較佳為儘可能小。
預先在第一部分中形成袋部(凹部)並且將該開口的形狀及袋部的形狀形成為與電池形狀相對應的形狀，由此，可以在插入電池時將該電池配置在所規定的位置，從而可以防止所形成的第一外包裝體與電池的位置錯開。尤其是，例如在作為電池使用在一個方向上可彎曲的電池的情況下，第一外包裝體與電池的位置的精密控制尤為重要。
接著，將電池插入第一部分。此時，以電池的電極(極耳或與極耳連接的電路基板等的電極)的一部分位於第一部分的凹部的開口端的外側的方式插入電池。
接著，使用第二模具以填充第一部分的凹部的開口的方式進行第二次成形來形成第二部分。第二部分被用作覆蓋第一部分的凹部的開口的蓋子。第二部分與電池的電極的一部分及電池的第二外包裝體的端部的一部分接觸。此外，在第二部分的成形時，第二部分較佳為不形成在設置電池的正極及負極的位置上。由此，可以在第二部分的成形時防止電池的主要部分受到壓力，從而可以防止電池的變形及損壞。此外，當作為電池的第二外包裝體使用薄膜時，較佳為以與電池的極耳一側的密封部分(也 稱為頂部密封部分)及其附近鄰接的方式形成第二部分。
另外，在橡膠等的成形中需要使用高溫的情況下，藉由上述方式分兩次進行第一外包裝體的成形，可以將電池暴露於高溫的次數減少到一次。因此，可以抑制第一外包裝體的成形時的電池劣化。
由此，可以形成其內部形成有空間的第一外包裝體。在第一外包裝體中，第一部分與第二部分直接接合在一起。在第一部分與第二部分之間有時形成有邊界線(分型線)。
在藉由上述方式形成的電池模組中，電池與第一外包裝體被第二部分固定。也就是說，電池在與第二部分接觸的部分被固定而其他部分中沒有被固定的狀態下被密封於第一外包裝體內。由於電池與第一部分沒有固定在一起，所以當使第一部分彎曲等變形時，電池和外包裝體可以彼此獨立地變形。例如，在電池與第一部分接合的情況下，伴隨第一部分的變形在電池中產生應力。另一方面，在本發明的一個實施方式的電池模組中，電池與第一外包裝體的第一部分之間沒有接合，由此可以以較小的力量使第一外包裝體變形。
以下，明確地說明本發明的一個實施方式的電池模組及其製造方法。
[結構例子1]
在此，以能夠適當地安裝在手錶型電子裝置中的帶狀 形態為例子說明電池模組的一個實施方式。當然，在以下說明的方法中，藉由改變模具的形狀，可以製造各種形狀的電池模組。
圖1A是用來進行圖1E所示的電池模組10的外包裝體20的第一部分21的成形的模具50a的剖面示意圖。模具50a包括上模51a、下模51b、模芯53、模芯54a、模芯54b等。在上模51a中設置有注入材料的注入孔55a。實際上，除了注入孔55a之外，在上模51a或下模51b中還設置有排氣孔。或者，有時沒有設置排氣孔。
模芯53是用來在成形後的第一部分21中形成凹部的構件。模芯54a及模芯54b是用來在成形後的第一部分21中形成貫穿孔的構件。這些模芯有時被稱為芯體(core)或芯缸(core cylinder)等。
藉由使用圖1A所示的模具50a將材料成形，可以形成圖1B所示的第一部分21。
作為第一部分21的成形方法，可以採用使用固體材料或半固體材料(也總稱為混煉型材料)的成形方法、使用液狀(包括膏狀)材料的成形方法。作為使用混煉型材料的成形方法，有直壓成形(compression molding)法、直壓注塑成形(transfer molding)法或射出成形(injection molding)法等。作為使用液狀材料的成形方法，有射出成形法，有時將其稱為LIM(Liquid Injection Molding)法。
圖1A所示的模具50a是適合於直壓注塑成形 法的模具。將材料配置在上模51a的上部，將按壓用模具按壓在其上，由此可以從注入孔55a注入材料。在模具50a中，根據成形方法可以改變注入孔的位置及其外形。
作為成形材料，可以適當地使用彈性材料。藉由採用由彈性材料圍繞後面說明的電池30的結構，可以製造耐衝擊性高的電池模組10(參照圖1E)。此外，藉由作為電池30使用可彎曲的電池，可以實現可纏在手臂上的電池模組10。
作為橡膠材料，可以適當地使用具有熱固性的材料。藉由使用具有熱固性的橡膠材料，可以提高產品的耐熱性，從而可以擴大其可使用溫度範圍。此外，藉由使用橡膠材料，可以提高耐化學性及耐氣候性。
作為橡膠材料，典型地是，可以使用矽酮橡膠或氟橡膠等的材料。矽酮橡膠及氟橡膠的成形較容易，由此可以適當地用於與人體接觸的產品。
作為其他的橡膠材料，可以使用天然橡膠、苯乙烯丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、丁二烯橡膠、氯丁橡膠、丙烯腈-丁二烯橡膠、丁基橡膠、聚氨酯橡膠、乙烯-丙烯橡膠、乙烯-丙烯-二烯橡膠等的材料。
另外，作為樹脂材料，可以適當地使用在常溫下具有橡膠彈性的熱塑性彈性體(thermoplastic elastomer)。與使用需要進行硫化處理的橡膠的情況相比，當使用熱塑性彈性體時，可以減少成形製程的數量。例如，可以使用苯乙烯類彈性體、烯烴類彈性體、酯類彈 性體、醯胺類彈性體、PVC(聚氯乙烯)類彈性體、聚氨酯類彈性體、氟類彈性體等。
圖1B及圖2A分別示出藉由上述方式形成的第一部分21的剖面示意圖及透視示意圖。第一部分21為帶狀。第一部分21形成有在短邊一側具有開口端24的凹部23。凹部23的形狀被設計為後面說明的電池能夠嵌合到其中。
如圖1B及圖2A所示，使用圖1A所示的模具50a而形成的第一部分21具有開口端24附近被斜著切斷的形狀。由此，可以增大開口端24的面積，從而可以在後續的製程中容易插入電池30。此外，由於與後面說明的電池模組10的外包裝體20的第二部分22之間的接合面積得到增大，所以可以提高它們的接合強度(參照圖1E及圖2C)。
接著，從第一部分21的開口端24一側將電池30插入凹部23中(圖1C、圖2B)。
電池30包括外包裝體31及一對極耳32。在此示出作為外包裝體31使用薄膜狀的材料時的例子。在外包裝體31中密封有正極、負極及電解質。一對極耳32分別與正極或負極電連接，並突出到外包裝體31的外側。外包裝體31具有在與設置有極耳32的一側相反的一側(也稱為底部)被折疊並且其三邊被接合(密封)的結構。在外包裝體31的被密封的三邊中，有時將極耳32一側的邊稱為頂部密封部，並將其他兩邊稱為側部密封部。在圖 1C等中，省略電池30的內部結構。
以極耳32的至少一部分與開口端24重疊並且極耳32的其他一部分超過開口端24突出到外側的方式配置電池30。此外，也可以以電池30的外包裝體31的極耳32一側的端部(頂部密封部)位於開口端24的方式配置電池30。
另外，如圖1C所示，當將電池30插入第一部分21時，電池30的底部與第一部分21之間可以有間隙。此外，在以經過外包裝體31的中性面的方式配置電池30的情況等下，也可以以不設置間隙而使電池30的底部與第一部分21彼此接觸的方式配置電池30。
接著，如圖1D所示，在用來進行第二部分22的成形的模具50b內配置電池30和第一部分21。
模具50b包括上模52a、下模52b等。此外，圖1D示出使用模芯54a及模芯54b的例子。上模52a具有注入孔55b。此外，上模52a或下模52b具有排氣孔(未圖示)。
在模具50b中，注入孔55b僅配置在第一部分21的開口端24附近。由此，成形材料只被注入到開口端24附近。因此，在第二次成形中，成形時的壓力僅施加到電池30的位於開口端24附近的部分(極耳32及外包裝體31的頂部密封部等)，而不施加到電池30的其他部分。由此，可以防止電池30的外包裝體31的變形及損壞。此外，極耳32及外包裝體31的頂部密封部為厚度薄 且不是空心的結構，由此即使因成形時的壓力而稍微變形，也不至於損壞。
藉由使用圖1D所示的模具50b對材料進行成形，可以形成與第一部分21接觸的第二部分22。由此，可以製造包括第一部分21和第二部分22的外包裝體20。
關於第二部分22的成形方法，可以參照上述第一部分21的成形方法。藉由作為第二部分22的形成方法使用與第一部分21相同的方法，可以利用共同的製造設備，所以是較佳的。
此外，作為第二部分22較佳為使用與第一部分21相同的材料。由此，可以提高第一部分21與第二部分22的密接性。
另外，第一部分21和第二部分22也可以使用不同的材料，並可以利用不同的成形方法。例如，藉由直壓注塑成形法使用混煉型的熱固性橡膠材料形成第一部分21，來設置耐氣候性及耐化學性得到提高的部分。然後，藉由射出成形法使用液狀的熱塑性彈性體材料形成第二部分22，由此可以以較低的壓力形成第二部分。藉由上述方式，可以有效地減小在第二部分22的成形時電池30受到的損傷。
以上是對製造方法的例子的說明。
圖1E及圖2C示出電池模組10。電池模組10包括外包裝體20及電池30。
第二部分22直接接合到第一部分21。此外，第二部分22填充第一部分21所具有的開口端24。由此，由第一部分21及第二部分22圍繞的空間25被形成在外包裝體20中。電池30的一部分位於空間25內。
電池30的極耳32的一部分從第二部分22突出而露出在外部。極耳32可以電連接到與電池模組10連接的電子裝置的端子或其他電路基板等。
另外，電池30的極耳32的其他一部分及外包裝體31的頂部密封部與第二部分22接觸。由此，電池30被第二部分22固定到外包裝體20。此外，外包裝體31的其他部分不與第一部分21黏合。因此，例如當使第一部分21彎曲等變形時，由於電池30的外包裝體31與第一部分21可以彼此獨立地變形，所以可以以較小的力量使它們彎曲。
在此，作為一個例子示出了電池模組10的外包裝體20具有在寬度方向上貫穿的孔26a及孔26b的例子。設置在極耳32一側的孔26a例如被用來藉由彈簧杆等與電子裝置的外殼(外殼)連接。此外，孔26b例如被用來安裝帶扣等。
外包裝體20的特徵在於先形成的第一部分21大於後形成的第二部分22。明確而言，第二部分22的體積或表面積小於第一部分21。或者，也可以說在俯視或側視時第二部分22的寬度、長度和厚度中的至少一個小於第一部分21。藉由將第二部分22形成得小，可以減小 第二部分22形成時電池30受到的負載。
以上是對結構例子1的說明。
[變形例子1]
圖3A至圖3D示出以下說明的製造方法的例子中的各步驟的剖面示意圖。在此所例示的方法與上述製造方法例子的不同之處在於使用形狀不同的摸具50c和摸具50d。
在上述製造方法的例子中，如圖1B及圖2A所示，第一部分21具有開口端24附近被斜著切斷的形狀。另一方面，在圖3A所示的摸具50c中，在摸具50c內形成有引入成形材料的空間(空腔)，以形成被插入模芯53以外的部分。
首先，使用摸具50c藉由上述製造方法的例子所示的成形方法形成第一部分21。
圖3B示出使用摸具50c形成的第一部分21的剖面示意圖。在第一部分21中，開口端24位於第一部分21的側面。
接著，如圖3C所示，從開口端24一側將電池30插入第一部分21的凹部23。圖3C示出以電池30的與極耳32一側相反的一側與第一部分21的凹部23的表面彼此接觸的方式插入電池30的例子。
接著，如圖3D所示，將插入有電池30的第一部分21配置在摸具50d內。
摸具50d與上述摸具50b的不同之處是上模52a及下模52b的一部分的形狀以及注入孔55b的位置。摸具50d被加工成在位於第一部分21端部的開口端24一側引入成形材料的形狀。
接著，使用摸具50d藉由上述製造方法的例子所示的成形方法形成第二部分22。
藉由採用上述製造方法的例子，在第二次成形中，可以縮小電池30與成形材料的接觸面積。由此，可以降低在第二次成形中電池30受到的壓力等，從而可以高良率地製造電池模組。
圖3E示出藉由上述方法製造的電池模組10。圖3E所示的電池模組10具有與圖1E及圖2C所示的例子相同的外形形狀，但不同之處是第二部分22的形狀。圖3E所示的電池模組10與圖1E及圖2C所示的的例子可以根據形成在電池模組10表面的邊界線(分型線)的形狀的不同而區別。此外，在圖3E所示的例子中，第一部分21與第二部分22的邊界線僅位於電池模組10的被用來安裝的一側的端部，因此當該電池模組10連接到電子裝置時，使用者不容易看到邊界線，由此可以獲得設計性得到提高等的次生效果。
以上是對變形例子1的說明。
[變形例子2]
雖然在上述結構例子的說明中示出了作為電池模組 10的電極使用電池30所具有的極耳32突出的一部分的例子，但是也可以採用其他結構。
圖4A及圖4B示出電池30包括電路基板33時的例子。圖4A是電池30的透視示意圖，圖4B是從背面一側觀看圖4A時的放大透視示意圖。
電池30包括電路基板33及FPC(Flexible Printed Circuit：軟性印刷電路板)34。電路基板33與外包裝體31的頂部密封部重疊。
電路基板33例如可以包括保護電路。作為保護電路，例如可以使用具有電池30過充電時停止充電的功能或電池30過放電時停止放電的功能等的電路。此外，保護電路較佳為具有防止正極和負極之間發生短路時大電流流過的功能。此外，保護電路也可以具有輸出電池30中的電池單元的溫度的功能、根據溫度停止放電或充電的功能。
另外，電路基板33也可以包括檢測電池30液體洩漏的保護電路。例如，可以使用如下電路：沿著外包裝體31的表面設置有彼此相離且電絕緣的多個佈線，並具有當電解液接觸於兩個佈線時檢測出電短路現象的功能。
作為電路基板33，例如可以使用PCB(Printed Circuit Board：印刷電路板)或FPC等。保護電路等可以以IC晶片的形態安裝在電路基板33上。
一對極耳32都被折疊且接合到電路基板33 所包括的端子。此外，電路基板33與FPC34連接。FPC34與電路基板33所包括的正極用端子、負極用端子及溫度資訊輸出用端子等電連接。FPC34可以與電子裝置所包括的連接器等連接。
圖4C示出包括圖4A所示的電池30的電池模組10的透視示意圖。如圖4C所示，以FPC34的一部分從外包裝體20的第二部分22突出的方式設置有電池30。
以上是對變形例子2的說明。
[變形例子3]
如上所述，當外包裝體20為帶狀時，設置有電池30的部分的外包裝體20的厚度有時比其他部分的厚度薄。此時，在垂直於外包裝體20表面的方向上局部性地被施加較大的外部力量的情況下，電池30有可能變形或損壞。由此，較佳為將保護電池30表面的保護構件配置在外包裝體20的內部。
圖5A示出保護構件35的一個例子。保護構件35具有兩個對置的板狀部35a和板狀部35b藉由接合部35c接合的形狀。兩個板狀部分被配置為大致平行且相離，並具有電池30插入的間隙。板狀部35a和板狀部35b在短邊側的一方藉由接合部35c接合。
圖5B示出電池30插入到保護構件35的情況。此時，電池30與保護構件35可以被固定，也可以不 被固定。在使電池30與保護構件35固定時，較佳為在電池30的頂部密封部附近及保護構件的接合部35c附近固定它們。無論在上述哪一種情況下，電池30和保護構件35當安裝到電池模組10的外包裝體20內時其相對位置都被外包裝體20的第二部分22固定。
作為保護構件35的材料，例如可以使用金屬、塑膠、木材等。尤其是，在使用時電池模組10是彎曲著的情況下，板狀部35a及板狀部35b的厚度較佳為薄到具有撓性的程度。在使用時電池模組10是彎曲著的情況下，保護構件35的厚度例如為0.02mm以上且2mm以下，較佳為0.05mm以上且1mm以下，更佳為0.1mm以上且0.7mm以下。典型的是，較佳為使用厚度為0.1mm的金屬板作為板狀部35a及板狀部35b。藉由採用這種厚度，使用者在穿戴時不會感到不適。此外，在使用時電池模組10是不彎曲著的情況下，不侷限於上述厚度，保護構件35越厚強度越高，所以越厚越好。
藉由使用這種保護構件35，可以在被施加局部性壓力時保護電池30。
圖6A1是應用保護構件35的電池模組10的長度方向上的剖面示意圖。圖6A2是電池模組10的寬度方向上的剖面示意圖。圖6A1及圖6A2示出保護構件35的板狀部35a及板狀部35b。如圖6A1及圖6A2所示，電池30在夾於板狀部35a與板狀部35b之間的狀態下設置在外包裝體20內。
圖6A3是圖6A1中的以虛線圍繞的區域的放大圖。如圖6A3所示，板狀部35a及板狀部35b較佳為在長度方向上較大，以使板狀部35a及板狀部35b的端部位於電池30的外包裝體31的外側。此外，如圖6A2所示，板狀部35a及板狀部35b較佳為在寬度方向上比電池30的側部密封部的內側寬度大。換言之，板狀部35a及板狀部35b的寬度方向上的端部較佳為與電池30的側部密封部重疊。
在此，在使用時電池模組10是彎曲著的情況下，較佳為電池30與板狀部35a及板狀部35b的除了接合部35c附近以外的部分不被固定。也就是說，較佳的是，當電池模組10彎曲時，電池30、板狀部35a及板狀部35b相互錯開而獨立地變形。
圖6B1是以板狀部35b位於內側的方式使電池模組10彎曲時的剖面示意圖，圖6B2是圖6B1中的以虛線圍繞的區域的放大圖。
此時，以外包裝體20的第一部分21的中性面大致位於電池30的中央部的方式設置有電池30。因此，當電池模組10彎曲時，電池30的端部與第一部分21的相對位置幾乎不變化。另一方面，位於彎曲部外側的板狀部35a變形為其端部遠離第一部分21的內壁。此外，位於彎曲部內側的板狀部35b變形為其端部接近第一部分21的內壁。
另外，圖6C1及圖6C2示出以板狀部35b位 於外側的方式進行彎曲時的剖面。此時，板狀部35a的端部滑動而接近第一部分21的內壁，板狀部35b的端部滑動而從第一部分21的內壁離開。
如此，在電池模組10不彎曲的狀態下，當在板狀部35a的端部及板狀部35b的端部與第一部分21之間設置有間隙時，板狀部35a或板狀部35b的端部不與第一部分21接觸，所以可以用較小的力量使電池模組10彎曲。
在此，藉由使板狀部35a與板狀部35b的長度不同，可以實現防止電池模組10過度彎曲的功能。
圖7A1及圖7A2示出在電池模組10伸展開的狀態下板狀部35a的端部與外包裝體20的第一部分21的內壁接觸的例子。此外，板狀部35b的端部不與第一部分21的內壁接觸，它們之間設置有間隙。
此時，即使想如圖7A1的箭頭所示那樣以板狀部35a位於內側的方式進行彎曲，板狀部35a也不能再彎曲，因為沒有板狀部35a的端部可以向外側滑動的間隙。其結果是，板狀部35a被用作停止器，由此，不能使電池模組10彎曲。
另一方面，當想以板狀部35a位於外側的方式進行彎曲時，由於在板狀部35b的端部與第一部分21的內壁之間有間隙，所以可以使電池模組10彎曲。
圖7B1及圖7B2示出以板狀部35b位於內側的方式進行彎曲時的剖面。此時，板狀部35a的端部滑動 為遠離第一部分21的內壁，板狀部35b的端部滑動為接近該內壁。
圖7C1及圖7C2示出以更大的曲率進行彎曲時的剖面。此時，在板狀部35b的端部與第一部分21的內壁接觸時，由於與上述同樣的理由，板狀部35b被用作停止器，由此，電池模組10不能再彎曲。
如此，藉由改變板狀部35a和板狀部35b的長度以及外包裝體20所包括的空間25的形狀，可以限制電池模組10的可動範圍。
另外，在電池模組10彎曲的情況下，當板狀部35a(或板狀部35b)的端部與第一部分21的內壁接觸時發生排斥力，由此與沒有接觸的情況相比，使電池模組10彎曲時所需要的力量增大。因此，可以對使用者通知電池模組10的可動範圍，從而可以防止非意圖地使電池模組10過度彎曲而損壞。
另外，藉由使板狀部35a和板狀部35b的長度相等，可以使以板狀部35a位於內側的方式進行彎曲時和以板狀部35b位於內側的方式進行彎曲時的電池模組10的允許曲率半徑大致相等。另一方面，藉由使它們的長度不同，可以根據彎曲方向使允許曲率半徑不同。
圖8A1、圖8A2及圖8A3示出在外包裝體20的內部設置有被用作導軌的狹縫21a、狹縫21b及狹縫21c時的例子。藉由利用狹縫21a、狹縫21b及狹縫21c，可以指定當使外包裝體20彎曲時板狀部35a和板狀部 35b變形的形狀。
在狹縫21a中插入有板狀部35a的端部。在狹縫21b中插入有板狀部35b的端部。在此表示的例子中，板狀部35a的長度方向上的長度比板狀部35b長，由此板狀部35a的端部與狹縫21a的內壁接觸。因此，圖8A1及圖8A3所示的電池模組10是被設計為不能以板狀部35a位於內側的方式進行彎曲的例子。
如圖8B1及圖8B2所示，當以板狀部35b位於內側的方式使電池模組10彎曲時，板狀部35a可以沿著狹縫21a滑動，板狀部35b可以沿著狹縫21b滑動。
另外，如圖8C1及圖8C2所示，當進一步彎曲時，板狀部35b的端部與狹縫21b的內壁接觸，由此，電池模組10不能再彎曲。
如此，狹縫21a及狹縫21b被用作指定板狀部35a及板狀部35b的滑動方向的導軌。藉由設置上述狹縫21a及狹縫21b，即使反復進行電池模組10的彎曲伸展動作，也可以抑制板狀部35a及板狀部35b的端部變形，由此可以實現可靠性高的電池模組10。
在此，狹縫21a和狹縫21b的長度以及板狀部35a和板狀部35b的長度可以根據電池模組10的可動範圍而設定。此外，在圖示中狹縫21a和狹縫21b的長度大致相等，但是它們的長度也可以不同。
另外，在此示出了在電池模組10不彎曲的狀態下(圖8A1)板狀部35a的端部與狹縫21a的內壁接觸的 結構，但是也可以藉由在它們之間設置間隙，來形成能夠以板狀部35a位於內側的方式使電池模組10彎曲的結構。
另外，較佳的是，如圖8C2所示，以在板狀部35a的端部滑動到最內側(第二部分22一側)時板狀部35a的端部位於狹縫21a內的方式設定板狀部35a及狹縫21a的各長度。同樣地，較佳的是，如圖8A3所示，以在板狀部35b的端部滑動到最內側(第二部分22一側)時板狀部35b的端部位於狹縫21b內的方式設定板狀部35b及狹縫21b的各長度。
另外，圖8A2示出寬度方向上的剖面示意圖。在圖8A2所示的例子中，板狀部35a及板狀部35b在寬度方向上比電池30的包括側部密封部的寬度大。此外，在外包裝體20中設置有狹縫21c，在該狹縫21c中插入板狀部35a及板狀部35b的寬度方向上的端部。藉由採用上述結構，板狀部35a及板狀部35b相對於外包裝體20在寬度方向上不容易錯開。由此，當電池模組10彎曲時外包裝體20與板狀部35a及板狀部35b間的一體感得到提升，所以使用者在穿戴時不會感到不適。
以上是對變形例子3的說明。
[結構例子2]
以下，對包括能夠安裝電子裝置的邊框的電池模組的例子進行說明。
圖9A示出安裝有電子裝置80的狀態下的電池模組60。電池模組60也可以被用作電子裝置80的佩戴構件。因此，組合電子裝置80和電池模組60而成的設備例如可以被用作手錶型終端設備。電池模組60在其背面一側可以裝卸電子裝置80。
圖9B示出卸下電子裝置80的狀態下的電池模組60，圖9C示出電子裝置80。
電池模組60包括帶部61、帶部62及保持部63。在帶部61內部具有電池30。保持部63是保持電子裝置80的部分。保持部63包括邊框70。此外，保持部63包括操作按鈕64。
電子裝置80包括外殼81。外殼81包括顯示部82、端子83及端子84。
在電池模組60中，帶部61、帶部62及保持部63使用橡膠等彈性體。帶部61、帶部62和保持部63直接接合，由此也可以說它們是一體成形的。在保持部63中，以覆蓋邊框70的一部分的方式直接形成有橡膠等彈性體。因此，在邊框70與覆蓋其的外包裝體間的接合處不使用黏合劑等，所以它們的接合強度得到提高。
圖10A示出從端子83及端子84一側看時的電子裝置80。圖10B示出連接有電池30的邊框70。圖10C是使圖10B旋轉了180度的圖。
邊框70具有與電子裝置80嚙合的框狀。在邊框70內側的面上設置有三個端子71及端子72。
電子裝置80在外殼81中設置有三個端子83及端子84。設置在邊框70內側的面上的三個端子71被設置在當安裝電子裝置80時與端子83接觸的位置。同樣地，端子72被設置在與端子84接觸的位置。
在邊框70的外側的面上安裝有外殼75。此外，外殼75所包括的一對端子部與電池30的極耳32接合。在外殼75中設置有上述變形例子2所示的電路基板33(未圖示)。設置在邊框70中的三個端子71分別與電路基板33(未圖示)的正極用端子、負極用端子及溫度資訊輸出用端子電連接。
端子72是將設置在圖9B所示的保持部63中的操作按鈕64與電子裝置80所包括的端子84連接的部分。端子84既可以為物理按鈕，又可以為電極。在端子84為物理按鈕的情況下，例如可以採用如下結構：使用可動構件形成端子72，當操作按鈕64被按下等時，端子84藉由端子72被按下。此外，在端子84為電極的情況下，例如可以採用如下結構：作為端子72使用電開關，該電開關具有當操作按鈕64被按下等時將表示導通或非導通的電信號傳送到端子84的功能。
作為邊框70，可以使用能夠承受外包裝體的成形的材料。例如，可以使用塑膠、金屬、合金、玻璃、木材等各種材料。邊框70較佳為使用其剛性至少比覆蓋邊框70的外包裝體、帶部61及帶部62高的材料。
這種電池模組60藉由安裝電子裝置80可以 被用作電子裝置80的主電源或輔助電源。此外，由於包括可容易裝卸電子裝置80的邊框70，所以使用者可以適當地交換電池模組60。
另外，雖然未圖示，但是電池模組60較佳為包括受電用端子或能夠以無線受電的天線等受電機構。或者，當電子裝置80具有受電功能時，可以將電子裝置80所接受的電力藉由端子71傳送給電池30來對電池30充電。
接著，參照圖11A至圖11C說明電池模組60的製造方法的例子。
首先，藉由使用第一模具的第一次成形，形成第一部分41a(圖11A)。第一部分41a是後面成為帶部61的部分。其成形方法可以參照上述方法。
另外，另行形成第一部分41b。第一部分41b是後面成為帶部62的部分。第一部分41b也可以藉由使用一個模具與第一部分41a同時形成。
由於在第一部分41b一側不插入電池30，所以也可以藉由在後面說明的第二次成形時形成第一部分41b來同時形成帶部62和保持部63。
在此，如圖11A所示，用來插入電池30的凹部23形成在第一部分41a中。此外，第一部分41a及第一部分41b較佳為被形成為其一部分具有與邊框70嚙合的形狀。
接著，對第一部分41a插入與邊框70接合的 電池30(圖11B)。
接著，將第一部分41a、第一部分41b及邊框70配置在第二模具，進行第二次成形，來形成第二部分42(圖11C)。第二部分42以接觸於第一部分41a的一部分、第一部分41b的一部分及邊框70的一部分的方式形成。此外，第二部分42以填充第一部分41a與邊框70之間以及第一部分41b與邊框70之間的方式形成。此外，第二部分42以填充第一部分41a的凹部23的開口部的方式形成。
藉由上述方法，可以製造電池模組60。由於電池模組60藉由使用彈性體的外包裝體進行一體成形而形成，所以可以實現高耐衝擊性及高設計性。
以上是對結構例子2的說明。
[結構例子3]
習知的使用金屬等較硬的外包裝體的電池模組有在掉落或衝擊時會變形或損壞的擔憂。這種危險性尤其在可攜式電子裝置中更大。另一方面，藉由本發明的一個實施方式，可以以覆蓋電池的方式形成包含彈性體的外包裝體，由此可以提高耐衝擊性。因此，藉由採用可以代替習知的電池模組的結構，可以顯著提高使用電池模組的電子裝置的可靠性。
以下，對可以適用於可攜式電子裝置的電池模組的製造方法的例子進行說明。
首先，準備電池30a。在此示出作為電池30a使用捲繞型電池的例子。電池30a包括外包裝體31及一對極耳32。
接著，將外殼91接合到電池30a的極耳32(圖12A)。
圖12B示出外殼91的分解圖。外殼91包括頂蓋91a、底蓋91b及夾在它們之間的電路基板33。底蓋91b包括與電池30a的極耳32接合的端子以及與電路基板33連接的端子。電路基板33包括三個端子92。頂蓋91a在重疊於端子92的位置具有開口。由此，電路基板33的端子92露出。
接著，藉由使用第一模具的第一次成形，形成第一部分95(圖12C)。其成形方法可以參照上述方法。在第一部分95中形成有可以插入電池30a的凹部94。
接著，將電池30a插入第一部分95的凹部94(圖12D)。
接著，將第一部分95、電池30a及外殼91配置在第二模具，進行第二次成形，來形成第二部分96(圖12E)。第二部分96以填充第一部分95的開口端的方式形成。此外，第二部分96以填充第一部分95與外殼91之間的方式形成。此外，第二部分96較佳為以覆蓋外殼91的底蓋91b的方式形成。第二部分96也可以以覆蓋外殼91的頂蓋91a的一部分的方式形成。頂蓋91a被用作電池模組90的外包裝體的一部分。
藉由上述方法，可以製造電池模組90。由於在電池模組90中作為外包裝體97使用彈性體，所以與習知的電池模組相比，其耐衝擊性極高。此外，在電池模組90中，外殼91與外包裝體97藉由一體成形而形成，它們之間沒有間隙，由此，灰塵或水等不能進入其內部。因此，電池模組90具有高可靠性。
以上是對結構例子3的說明。
[應用例子]
本發明的一個實施方式的外包裝體的成形方法不僅可應用於具有電池的電池模組，也可以應用於內置有各種電子構件的模組。由此，可以實現耐衝擊性高的模組。
例如，作為電子構件，可以使用至少包括外包裝體及電極的電子構件。關於包括電子構件的模組的結構及製造方法，可以參照上述電池模組的結構例子及製造方法的例子，以這種電子構件代替上述電池。
藉由使用上述外包裝體的成形方法可以製造各種模組，在該模組中，耐壓性低或耐高溫度性低的電子構件被橡膠等的外包裝體覆蓋，並且端子是露出的。作為電子構件，例如可以使用具有CPU、FPGA、記憶體等各種功能的IC晶片或具有各種感測器等的IC晶片等。
作為感測器，可以舉出加速度感測器、角速度感測器、振動感測器、壓力感測器、陀螺儀感測器、光感測器等。此外，也可以使用獲取生物資訊(例如，體 溫、血壓、脈搏數、出汗量、肺活量、血糖值、血中乙醇濃度、SpO2(血氧飽和度)、指紋、靜脈、虹膜或聲紋等)的感測器。此外，可以使用具有測量如下因素的功能的各種感測器：例如，力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉動數、距離、光、液、磁、溫度、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、斜率、振動、氣味或紅外線。
或者，當作為外包裝體使用透光性材料時，可以將其應用於液晶面板或有機EL面板等的顯示裝置等。例如，可以使用透光性橡膠等覆蓋撓性顯示面板。
也就是說，本發明的一個實施方式是包括第一外包裝體及電子構件的模組。電子構件包括第二外包裝體及電極。該電極露出於第二外包裝體的表面。第一外包裝體包含具有彈性的材料。第一外包裝體包括第一部分、第二部分以及由第一部分和第二部分圍繞的空間。電子構件配置在上述空間中，並且，第一部分與第二部分是彼此接合的。第二部分與電極及第二外包裝體的端部接觸。
在上述結構中，較佳為在第一外包裝體內包括保護構件。此時，保護構件較佳為具有覆蓋第二外包裝體的相對兩個面中的一個的第三部分以及覆蓋第二外包裝體的相對兩個面中的另一個的第四部分。此外，第三部分及第四部分較佳為板狀且根據第一外包裝體的變形而變形。
另外，本發明的另一個實施方式是一種包括 電子構件及覆蓋該電子構件的第一外包裝體的模組的製造方法，包括如下製程。在第一製程中，準備包括第二外包裝體及電極的電子構件。在第二製程中，使用第一模具對第一材料進行成形來形成具有凹部的第一部分。在第三製程中，以電極的一部分突出到凹部的開口端的外側的方式，從開口端一側將電子構件插入凹部。在第四製程中，將插入有電子構件的第一部分配置在第二模具上，使用第二模具對第二材料進行成形來形成用來密封凹部的開口端的第二部分，由此形成第一部分和第二部分彼此接合的第一外包裝體。在此，第二部分被形成為與第二外包裝體的端部接觸，並且電極的一部分露出在該第二部分的外側。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式及實施例適當地組合而實施。
實施方式2
以下，參照圖式說明可以用於本發明的一個實施方式中的二次電池的結構例子及其製造方法的例子。尤其是，以下說明可彎曲的二次電池的例子。
[結構例子]
圖13是示出二次電池102的外觀的透視圖。圖14A是沿圖13中的點劃線A1-A2所示的部分的剖面圖。此外，圖14B是沿圖13中的點劃線B1-B2所示的部分的剖面圖。
本發明的一個實施方式的二次電池102在外包裝體507內包括被隔離體503覆蓋的正極511、負極515及電解液504。圖13以及圖14A和圖14B示出二次電池的一個例子，該二次電池包括：一個在正極集電器501的一個表面上具有正極活性物質層502的正極；一個在正極集電器501的兩個表面上具有正極活性物質層502的正極；一個在負極集電器505的一個表面上具有負極活性物質層506的負極；以及一個在負極集電器505的兩個表面上具有負極活性物質層506的負極。此外，正極511與正極導線521電連接，負極515與負極導線525電連接。正極導線521及負極導線525也稱為導線電極或導線端子。正極導線521及負極導線525的一部分配置在外包裝體的外側。此外，二次電池102的充電及放電藉由正極導線521及負極導線525進行。
此外，在圖14A和圖14B中，正極511被隔離體503覆蓋，但是本發明的一個實施方式不侷限於此。例如，正極511也可以不被隔離體503覆蓋。例如，負極515也可以代替正極511被隔離體503覆蓋。
[正極]
正極511由正極集電器501及在正極集電器501上形成的正極活性物質層502等構成。在圖14A和圖14B中，雖然示出包括一個在薄片狀(或帶狀)的正極集電器501的一個表面上具有正極活性物質層502的正極511以 及一個在正極集電器501的兩個表面上具有正極活性物質層502的正極511的例子，但是本發明的一個實施方式不侷限於此。既可以只使用在正極集電器501的一個表面上具有正極活性物質層502的正極511，又可以只使用在正極集電器501的兩個表面上具有正極活性物質層502的正極511。藉由使用在正極集電器501的兩個表面上具有正極活性物質層502的正極511，可以增大二次電池102的容量。此外，二次電池102也可以包括三個以上的正極511。藉由增加二次電池102所包括的正極511的數量，可以增大二次電池102的容量。
作為正極集電器501，可以使用不鏽鋼、金、鉑、鋁、鈦等金屬及它們的合金等導電性高且不會因正極的電位而溶出的材料。此外，正極集電器501還可以使用添加有矽、鈦、釹、鈧、鉬等提高耐熱性的元素的鋁合金。另外，也可以使用與矽起反應形成矽化物的金屬元素形成。作為與矽起反應形成矽化物的金屬元素，有鋯、鈦、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢、鈷、鎳等。正極集電器501可以適當地具有箔狀、板狀(薄片狀)、網狀、打孔金屬網狀、擴張金屬網狀等形狀。正極集電器501的厚度較佳為5μm以上且30μm以下。此外，也可以在正極集電器501的表面使用石墨等設置基底層。
除了正極活性物質以外，正極活性物質層502還可以包含用來提高正極活性物質的緊密性的黏合劑(binder)以及用來提高正極活性物質層502的導電性的導 電添加劑等。
作為用於正極活性物質層502的正極活性物質，可以舉出具有橄欖石型結晶結構、層狀岩鹽型結晶結構或者尖晶石型結晶結構的複合氧化物等。作為正極活性物質例如使用LiFeO2、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、V2O5、Cr2O5、MnO2等化合物。
尤其是，LiCoO2具有容量大、與LiNiO2相比在大氣中穩定、以及與LiNiO2相比熱穩定等優點，所以是較佳的。
當在LiMn2O4等含有錳的具有尖晶石型結晶結構的含鋰材料中混合少量鎳酸鋰(LiNiO2或LiNi1-xMxO2(0<x<1)(M=Co、Al等))時，可以提高使用上述材料的二次電池的特性，所以是較佳的。
或者，可以使用複合材料(通式為LiMPO4(M為Fe(II)、Mn(II)、Co(II)、Ni(II)中的一種以上)。作為材料可以使用通式為LiMPO4的鋰化合物，其典型例子為LiFePO4、LiNiPO4、LiCoPO4、LiMnPO4、LiFeaNibPO4、LiFeaCobPO4、LiFeaMnbPO4、LiNiaCobPO4、LiNiaMnbPO4(a+b為1以下，0<a<1，0<b<1)、LiFecNidCoePO4、LiFecNidMnePO4、LiNicCodMnePO4(c+d+e為1以下，0<c<1，0<d<1，0<e<1)、LiFefNigCohMniPO4(f+g+h+i為1以下，0<f<1，0<g<1，0<h<1，0<i<1)等。
尤其是，LiFePO4均勻地滿足正極活性物質被 要求的條件諸如安全性、穩定性、高容量密度、初期氧化(充電)時能夠抽出的鋰離子的存在等，所以是較佳的。
或者，可以使用通式為Li(2-j)MSiO4(M為Fe(II)、Mn(II)、Co(II)、Ni(II)中的一種以上，0
Figure 111142444-A0101-12-0041-71
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Figure 111142444-A0101-12-0041-72
2)等複合材料。作為材料可以使用通式為Li(2-j)MSiO4的鋰化合物，其典型例子為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+l為1以下，0<k<1，0<l<1)、Li(2-j)FemNinCoqSiO4、Li(2-j)FemNinMnqSiO4、Li(2-j)NimConMnqSiO4(m+n+q為1以下，0<m<1，0<n<1，0<q<1)、Li(2-j)FerNisCotMnuSiO4(r+s+t+u為1以下，0<r<1，0<s<1，0<t<1，0<u<1)等。
此外，作為正極活性物質，可以使用以通式AxM2(XO4)3(A=Li、Na、Mg，M=Fe、Mn、Ti、V、Nb，X=S、P、Mo、W、As、Si)表示的鈉超離子導體(nasicon)型化合物。作為鈉超離子導體型化合物，有Fe2(MnO4)3、Fe2(SO4)3、Li3Fe2(PO4)3等。此外，作為正極活性物質，可以使用：以通式Li2MPO4F、Li2MP2O7、Li5MO4(M=Fe、Mn)表示的化合物；NaFeF3、FeF3等鈣鈦礦氟化物；TiS2、MoS2等金屬硫族化合物(硫化物、硒化物、碲化物)；LiMVO4等具有反尖晶石型結晶結構的氧化物；釩氧化物類(V2O5、V6O13、LiV3O8等)；錳氧化物；以及有機硫化合物等材料。
在載體離子是鋰離子以外的鹼金屬離子或者鹼土金屬離子的情況下，作為正極活性物質，也可以使用鹼金屬(例如，鈉、鉀等)、鹼土金屬(例如，鈣、鍶、鋇、鈹或鎂等)代替鋰。例如，作為正極活性物質，可以使用NaFeO2、Na2/3[Fe1/2Mn1/2]O2等含鈉層狀氧化物。
作為正極活性物質，也可以使用組合上述材料中的多種的材料。例如，也可以使用組合上述材料中的多種的固溶體作為正極活性物質。例如，也可以使用LiCO1/3Mn1/3Ni1/3O2和Li2MnO3的固溶體作為正極活性物質。
此外，雖然未圖示，但是也可以在正極活性物質層502的表面設置碳層等的導電材料。藉由設置碳層等的導電材料可以提高電極的導電性。例如，藉由在焙燒正極活性物質時混合葡萄糖等碳水化合物，可以形成覆蓋正極活性物質層502的碳層。
粒狀的正極活性物質層502的原始粒子的平均粒徑較佳為50nm以上且100μm以下。
作為導電添加劑，可以使用乙炔黑(AB)、石墨(黑鉛)粒子、碳奈米管、石墨烯、富勒烯等。
藉由利用導電添加劑可以在正極511中形成電子導電的網路。藉由利用導電添加劑可以保持正極活性物質層502相互之間的導電路徑。藉由在正極活性物質層502中添加導電添加劑，可以實現具有高電子導電性的正極活性物質層502。
另外，作為黏合劑，除了典型的聚偏氟乙烯(PVDF)之外，可以使用聚醯亞胺、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、三元乙丙聚合物、苯乙烯丁二烯橡膠、丙烯腈-丁二烯橡膠、氟橡膠、聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、硝酸纖維素等。
相對於正極活性物質層502總重量的黏合劑含量的較佳為範圍可以根據活性物質的粒徑適當地設定，較佳為1wt%以上且10wt%以下。例如，可以為2wt%以上且8wt%以下，或3wt%以上且5wt%以下等。相對於正極活性物質層502總重量的導電添加劑含量較佳為1wt%以上且10wt%以下，更佳為1wt%以上且5wt%以下。
在藉由塗佈法形成正極活性物質層502的情況下，可以將正極活性物質、黏合劑及導電添加劑混合而製造正極漿料(slurry)，將其塗佈在正極集電器501上進行乾燥。
[負極]
負極515由負極集電器505及在負極集電器505上形成的負極活性物質層506等構成。在圖14A和圖14B中，雖然示出包括一個在薄片狀(或帶狀)的負極集電器505的一個表面上具有負極活性物質層506的負極515以及一個在負極集電器505的兩個表面上具有負極活性物質層506的負極515的例子，但是本發明的一個實施方式不侷限於此。也可以只使用在負極集電器505的一個表面上 具有負極活性物質層506的負極515。在此情況下，當以負極集電器505的不具有負極活性物質層506的表面相互接觸的方式進行配置時，可以形成摩擦小的接觸面，由此可以容易釋放二次電池102彎曲時產生的應力，所以是較佳的。此外，也可以只使用在負極集電器505的兩個表面上具有負極活性物質層506的負極515。藉由使用在負極集電器505的兩個表面上具有負極活性物質層506的負極515，可以增大二次電池102的容量。此外，二次電池102也可以包括三個以上的負極515。藉由增加二次電池102所包括的負極515的數量，可以增大二次電池102的容量。
作為負極集電器505，可以使用不鏽鋼、金、鉑、鐵、銅、鈦等金屬及它們的合金等導電性高且不與鋰離子等載體離子發生合金化的材料。另外，還可以使用添加有矽、鈦、釹、鈧、鉬等提高耐熱性的元素的鋁合金。負極集電器505可以適當地具有箔狀、板狀(薄片狀)、網狀、打孔金屬網狀、擴張金屬網狀等形狀。負極集電器505的厚度較佳為5μm以上且30μm以下。此外，也可以在負極集電器505的表面使用石墨等設置基底層。
除了負極活性物質以外，負極活性物質層506還可以包含用來提高負極活性物質的緊密性的黏合劑以及用來提高負極活性物質層506的導電性的導電添加劑等。
負極活性物質只要是能夠溶解且析出鋰或使鋰離子嵌入及脫嵌的材料，就沒有特別的限制。作為負極 活性物質層506的材料，除了鋰金屬或鈦酸鋰之外，可以舉出在蓄電領域裡一般使用的碳類材料、合金類材料等。
鋰金屬的氧化還原電位低(比標準氫電極低3.045V)，每重量及體積的比容量大(分別為3860mAh/g，2062mAh/cm3)，所以是較佳的。
作為碳類材料，可以舉出石墨、易石墨化碳(graphitizing carbon)(軟碳)、難石墨化碳(non-graphitizing carbon)(硬碳)、碳奈米管、石墨烯、碳黑等。
作為石墨，可以舉出中間相碳微球(MCMB)、焦炭基人造石墨(coke-based artificial graphite)、瀝青基人造石墨(pitch-based artificial graphite)等人造石墨或球狀化天然石墨等天然石墨。
當鋰離子嵌入在層間中時(鋰-石墨層間化合物的生成時)石墨示出與鋰金屬相同程度的低電位(0.1V至0.3V vs.Li/Li+)。由此，鋰離子電池可以示出高工作電壓。再者，石墨具有如下優點：每單位體積的電容較高；體積膨脹小；較便宜；與鋰金屬相比安全性高等，所以是較佳的。
作為負極活性物質，也可以使用能夠利用與鋰的合金化.脫合金化反應進行充放電反應的合金類材料或氧化物。在載體離子為鋰離子的情況下，作為合金類材料例如可以舉出包含Mg、Ca、Al、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Ag、Au、Zn、Cd、Hg和In等中的至少一種的材料。這種元素的電容比碳高，尤其是矽的理論容量顯著 地高，為4200mAh/g。由此，較佳為將矽用於負極活性物質。作為使用這種元素的合金類材料，例如可以舉出Mg2Si、Mg2Ge、Mg2Sn、SnS2、V2Sn3、FeSn2、CoSn2、Ni3Sn2、Cu6Sn5、Ag3Sn、Ag3Sb、Ni2MnSb、CeSb3、LaSn3、La3Co2Sn7、CoSb3、InSb、SbSn等。
此外，作為負極活性物質，可以使用氧化物諸如SiO、SnO、SnO2、氧化鈦(TiO2)、鋰鈦氧化物(Li4Ti5O12)、鋰-石墨層間化合物(LixC6)、氧化鈮(Nb2O5)、氧化鎢(WO2)、氧化鉬(MoO2)等。
此外，作為負極活性物質，可以使用鋰和過渡金屬的雙氮化物的具有Li3N型結構的Li3-xMxN(M=Co、Ni、Cu)。例如，Li2.6Co0.4N3呈現大充放電容量(900mAh/g，1890mAh/cm3)，所以是較佳的。
當使用鋰和過渡金屬的雙氮化物時，在負極活性物質中包含鋰離子，因此可以將其與用作正極活性物質的不包含鋰離子的V2O5、Cr3O8等材料組合，所以是較佳的。注意，當將含有鋰離子的材料用作正極活性物質時，藉由預先使包含在正極活性物質中的鋰離子脫嵌，也可以作為負極活性物質使用鋰和過渡金屬的雙氮化物。
此外，也可以將引起轉化反應的材料用於負極活性物質。例如，將氧化鈷(CoO)、氧化鎳(NiO)、氧化鐵(FeO)等不與鋰發生合金化反應的過渡金屬氧化物用作負極活性物質。作為引起轉化反應的材料，還可以舉出Fe2O3、CuO、Cu2O、RuO2、Cr2O3等氧化物、CoS0.89、 NiS、CuS等硫化物、Zn3N2、Cu3N、Ge3N4等氮化物、NiP2、FeP2、CoP3等磷化物、FeF3、BiF3等氟化物。注意，由於上述氟化物的電位高，所以也可以用作正極活性物質層。
在藉由塗佈法形成負極活性物質層506的情況下，可以將負極活性物質、黏合劑混合而製造負極漿料，將其塗佈在負極集電器505上進行乾燥。此外，也可以對負極漿料添加導電添加劑。
另外，也可以在負極活性物質層506的表面形成石墨烯。例如，當作為負極活性物質採用矽時，在充放電循環中伴隨載體離子的吸留及釋放而負極活性物質的體積發生很大的變化，由此負極集電器505與負極活性物質層506之間的密接性降低，充放電導致電池特性的劣化。於是，藉由在包含矽的負極活性物質層506的表面形成石墨烯，即使在充放電循環中矽的體積發生變化，也可以抑制負極集電器505與負極活性物質層506之間的密接性的降低，從而減少電池特性的劣化，所以是較佳的。
另外，也可以在負極活性物質層506的表面形成氧化物等的覆膜。在充電時由於電解液的分解等而形成的覆膜不能將其形成時消耗的電荷釋放出來，從而形成不可逆容量。針對於此，藉由將氧化物等的覆膜預先設置在負極活性物質層506的表面，可以抑制或防止產生不可逆容量。
作為這種覆蓋上述負極活性物質層506的覆 膜，可以使用鈮、鈦、釩、鉭、鎢、鋯、鉬、鉿、鉻、鋁和矽中的任一種的氧化膜或包含這些元素中的一種及鋰的氧化膜。與習知的藉由電解液的分解生成物而形成在負極表面的覆膜相比，這種覆膜為充分緻密的膜。
例如，氧化鈮(Nb2O5)的導電率較低，亦即10-9S/cm，也就是說其具有高絕緣性。因此，氧化鈮膜妨礙負極活性物質與電解液之間的電化學分解反應。另一方面，氧化鈮的鋰擴散係數為10-9cm2/sec，也就是說其具有高鋰離子導電性。因此，其能夠使鋰離子透過。此外，也可以使用氧化矽或氧化鋁。
作為覆蓋負極活性物質層506的覆膜的形成方法，例如可以使用溶膠-凝膠法。溶膠-凝膠法是一種形成薄膜的方法，其中藉由水分解反應(hydrolysis reaction)及縮聚反應(polycondensation reaction)使含金屬醇鹽或金屬鹽等的溶液成為失去流動性的凝膠，再對該凝膠進行焙燒來形成薄膜。由於溶膠-凝膠法是從液相形成薄膜的方法，所以可以在分子級上均勻地混合原料。由此，藉由對作為溶劑的金屬氧化膜的原料添加石墨等的負極活性物質，可以容易在凝膠中分散活性物質。如此，可以在負極活性物質層506表面形成覆膜。藉由使用該覆膜，可以防止蓄電體的容量的降低。
[隔離體]
作為用來形成隔離體503的材料，可以使用纖維素、 聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丁烯、尼龍、聚酯、聚碸、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、四氟乙烯、聚苯硫醚等多孔絕緣體。另外，也可以使用玻璃纖維等不織布或玻璃纖維與高分子纖維複合的隔膜。
[電解液]
作為電解液504的電解質，使用載體離子能夠移動且包含用作載體離子的鋰離子的材料。作為電解質的典型例子，可以舉出LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、Li(C2F5SO2)2N、Li(SO2F)2N等鋰鹽。這些電解質既可以單獨使用，又可以以兩種以上的任意的組合及比率使用。
尤其是，在橡膠等的成形中進行高溫處理的情況下，電解質較佳為具有高耐熱性。例如，較佳為使用熱分解溫度高的亞氨鹽。
另外，作為電解液504的溶劑，使用載體離子能夠移動的材料。作為電解液的溶劑，較佳為使用非質子有機溶劑。作為非質子有機溶劑的典型例子，可以使用碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁內酯、乙腈、乙二醇二甲醚、四氫呋喃等中的一種或多種。此外，藉由作為電解液的溶劑使用凝膠化的高分子材料，或對電解液添加用來凝膠化的高分子材料，抗液體洩漏等的安全性得到提高。並且，能夠實現二次電池的薄型化及輕量化。作為凝 膠化的高分子材料的典型例子，可以舉出矽酮凝膠、丙烯酸膠、丙烯腈膠、聚氧化乙烯類凝膠、聚氧化丙烯類凝膠、氟類聚合物凝膠等。另外，藉由作為電解液的溶劑使用一種或多種具有阻燃性及難揮發性的離子液體(室溫融鹽)，即使由於二次電池的內部短路、過充電等而內部溫度上升，也可以防止二次電池的破裂或起火等。離子液體是流化狀態的鹽，離子遷移度(傳導率)高。另外，離子液體含有陽離子和陰離子。作為離子液體，可以舉出包含乙基甲基咪唑(EMI)陽離子的離子液體或包含N-甲基-N-丙基呱啶(propylpiperidinium)(PP13)陽離子的離子液體等。
尤其是，在橡膠等的成形中進行高溫處理的情況下，作為電解液的溶劑較佳為使用高沸點材料。例如，較佳為使用碳酸丙烯酯(PC)。
[外包裝體]
二次電池的結構有各種種類，在本實施方式中採用使用薄膜形成外包裝體507的結構。此外，用於外包裝體507的薄膜使用選自金屬薄膜(鋁、不鏽鋼、鎳鋼等)、由有機材料形成的塑膠薄膜、包含有機材料(有機樹脂或纖維等)及無機材料(陶瓷等)的混合材料薄膜、含碳無機膜(碳薄膜、石墨薄膜等)的單層薄膜或者疊層薄膜。金屬薄膜容易進行壓花加工，在利用壓花加工形成凹部或凸部的情況下，暴露於外氣的外包裝體507的表面積增大，所以散熱效果得到提高。
在二次電池102的形狀因外部施加的應力而改變時，彎曲應力從外部施加到二次電池102的外包裝體507，這有可能導致外包裝體507的一部分變形或損壞。藉由在外包裝體507形成凹部或凸部，可以緩和因施加到外包裝體507的應力導致的應變。因此，可以提高二次電池102的可靠性。注意，應變是變形的尺度，其表示相對於物體的基準(初始狀態)長度的物體內的物質點的位移。藉由在外包裝體507形成凹部或凸部，可以將因從外部對二次電池施加應力導致的應變的影響抑制在可允許範圍內。因此，可以提供可靠性良好的二次電池。
以上是對結構例子的說明。
[製造方法的例子]
以下，對上述二次電池102的製造方法的一個例子進行說明。
[準備正極，由隔離體覆蓋正極]
首先，在隔離體503上配置形成有正極活性物質層502的正極511(參照圖15A)。在圖15A中，示出因形成有狹縫而具有曲折形狀的正極集電器501的兩個表面上具有正極活性物質層502的例子。
藉由在正極集電器501中形成狹縫，當二次電池102彎曲時，可以抑制多個集電器的端部位置錯開。或者，可以緩和離曲率中心遠的集電器受到的張力。
另外，在後面製程中正極511和如圖15C所示的負極515重疊時在與負極515的狹縫重疊的區域511a中不設置正極活性物質層502。如果在與負極515的狹縫重疊的區域511a中設置有正極活性物質層502，就導致在與正極活性物質層502重疊的區域中沒有負極活性物質層506的狀態，而有可能在電池反應時發生不良現象。明確而言，從正極活性物質層502釋放出的載體離子集中於離狹縫最近的負極活性物質層506，該載體離子有可能析出到負極活性物質層506。因此，藉由在與負極515的狹縫重疊的區域511a中不設置正極活性物質層502，可以抑制載體離子析出到負極活性物質層506。
接著，將隔離體503沿著圖15A的虛線所示的部分折疊，由隔離體503夾住正極511。接著，將正極511的外側的隔離體503的週邊部分接合，形成袋狀隔離體503(參照圖15B)。隔離體503的週邊部分的接合既可以使用黏合劑等進行又可以利用超聲波銲接或加熱的銲接進行。
在本實施方式中，作為隔離體503使用聚丙烯，藉由加熱將隔離體503的週邊部分接合。圖15B示出接合部503a。由此，可以由隔離體503覆蓋正極511。隔離體503以覆蓋正極活性物質層502的方式形成即可，而不需要覆蓋正極511整體。
注意，雖然在圖15A和圖15B中將隔離體503折疊了，但是本發明的一個實施方式不侷限於此。例 如，也可以由兩個隔離體夾住正極511。此時，接合部503a也可以是大致圍繞隔離體四邊的形狀。
此外，隔離體503的週邊部分的接合既可以以不連續的方式進行又可以以固定間隔的點狀進行。
此外，也可以只將隔離體503的週邊部分的一邊接合。或者，也可以只將隔離體503的週邊部分的兩邊接合。或者，也可以將隔離體503的週邊部分的四邊接合。由此，可以實現四邊均等狀態。
此外，雖然在圖15A和圖15B等中說明正極511被隔離體503覆蓋的情況，但是本發明的一個實施方式不侷限於此。例如，正極511也可以不被隔離體503覆蓋。例如，負極515也可以代替正極511被隔離體503覆蓋。
[準備負極]
接著，準備負極515(參照圖15C)。在圖15C中，示出因形成有狹縫而具有曲折形狀的負極集電器505的兩個表面上具有負極活性物質層506的例子。
藉由在負極集電器505中形成狹縫，當二次電池102被彎曲時，可以抑制多個集電器的端部位置錯開。或者，可以緩和離曲率中心遠的集電器受到的張力。
[層疊正極與負極，並連接導線]
接著，層疊正極511與負極515(參照圖16A)。在本 實施方式中，示出使用兩個正極511及兩個負極515的例子。
接著，在對多個正極集電器501的正極極耳和具有密封層520的正極導線521施加壓力的同時照射超聲波，來將它們電連接(超聲波銲接)。或者，也可以利用雷射進行銲接。
另外，導線電極容易因在製造二次電池102之後從外部施加的力量所產生的應力而產生裂開或斷開。
於是，當對正極導線521進行超聲波銲接時，也可以在正極極耳上形成連接區域和彎曲部(圖16B)。
藉由設置該彎曲部，可以緩和在製造二次電池102之後從外部施加的力量所產生的應力。因此，可以提高二次電池102的可靠性。
此外，不侷限於在正極極耳上形成彎曲部的結構，也可以採用將不鏽鋼等具有強度的材料用於正極集電器並將其厚度設定為10μm以下，來緩和在製造二次電池之後從外部施加的力量所產生的應力的結構。
當然，可以組合多個上述方法來緩和正極極耳的應力集中。
並且，與正極集電器501同樣，藉由超聲波銲接將負極集電器505的負極極耳與具有密封層520的負極導線525電連接。
[準備外包裝體，由該外包裝體覆蓋正極及負極]
將用作外包裝體的薄膜彎折，對彼此重疊的一個邊藉由熱壓合進行接合。在圖16B中，以接合部507a表示藉由熱壓合將外包裝體507的一個邊接合的部分。由該外包裝體507覆蓋正極511及負極515。
[注入電解液]
接著，藉由同樣的方式，對與正極引線521所包括的密封層520及負極引線525所包括的密封層520重疊的外包裝體507的一個邊進行熱銲接(圖17A)。然後，從圖17A所示的外包裝體507的沒有被密封的邊507b對由外包裝體507圍繞的區域中注入電解液504。
然後，在進行抽空、加熱及加壓的同時，對外包裝體507的另一邊(邊507b)進行密封，由此可以製造二次電池102(圖17B)。電解液的注入及密封的操作在使用手套箱等排出氧、水分、氮等雜質的環境下進行。較佳的是，抽空藉由使用真空封口機、注液封口機等進行。另外，藉由使用封口機所具有的能夠進行加熱的兩個棒狀物夾住外包裝體507，可以進行加熱及加壓。各條件例如可以為如下：真空度為40kPa，加熱溫度為190℃，加壓為0.1MPa，加壓時間為3秒鐘。此時，也可以一邊對外包裝體507的設置有正極和負極的部分進行加壓，一邊對邊507b進行密封。藉由進行加壓，可以從正極與負極之間排除注入電解液時混入的氣泡。
[變形例子]
作為二次電池102的變形例子，圖18A示出二次電池102。圖18A所示的二次電池102與圖16所示的二次電池102的不同之處在於正極導線521和負極導線525的配置。明確而言，在圖16所示的二次電池102中，正極導線521和負極導線525都配置在外包裝體507的同一邊，而在圖18A和圖18B所示的二次電池102中，正極導線521和負極導線525配置在外包裝體507的不同的邊。如此，在本發明的一個實施方式的二次電池中，可以自由地配置導線電極，由此其設計彈性高。因此，可以提高使用本發明的一個實施方式的二次電池的產品的設計彈性。另外，可以提高使用本發明的一個實施方式的二次電池的產品的生產率。
圖18B是說明圖18A的二次電池102的製程的圖。其詳細內容可以參照圖13的二次電池102的製造方法。另外，在圖18B中省略電解液504的記載。
另外，為了預先使用作外包裝體507的薄膜表面具有凹凸，可以進行壓製加工，例如壓花加工。藉由使薄膜表面具有凹凸，作為二次電池的撓性及應力的緩和效果得到提高。利用壓花加工形成在薄膜表面(或者薄膜背面)的凹部或凸部形成該薄膜用作密封結構的壁的一部分的能夠改變空間的容積的密閉空間。換而言之，薄膜的凹部或凸部形成蛇腹狀結構、波紋管狀結構而構成該密閉 空間。另外，本發明不侷限於壓製加工之一的壓花加工，只要採用能夠在薄膜的一部分形成浮雕(relief)的方法即可。
注意，本發明的一個實施方式不侷限於此。在本實施方式及其他的實施方式中，記載有各種各樣的發明的方式，因此本發明的一個實施方式不侷限於特定的方式。例如，作為本發明的一個實施方式示出了應用於鋰離子二次電池的情況的例子，但是不侷限於此。本發明的一個實施方式可以適用於各種二次電池、鉛蓄電池、鋰離子聚合物二次電池、鎳氫蓄電池、鎳鎘蓄電池、鎳鐵蓄電池、鎳鋅蓄電池、氧化銀鋅蓄電池、固體電池、空氣電池、一次電池、電容器、鋰離子電容器等。本發明的一個實施方式也可以不適用於鋰離子二次電池。
以上是對製造方法的例子的說明。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式3
在本實施方式中，說明適合於反復進行彎曲伸展的用途的電池結構例子。
圖19A示出電池200的俯視示意圖。圖19B是從圖19A中的虛線箭頭所示的方向看時的電池200的示意圖。圖19C示出沿著圖19A中的切斷線A1-A2的剖面示意圖。
電池200包括外包裝體201、容納在外包裝體201內部的疊層體202、與疊層體202電連接且延伸在外包裝體201外側的極耳203。此外，在外包裝體201的內部除了疊層體202以外還包含電解液。
外包裝體201具有薄膜形狀，以夾著疊層體202的方式被對折。外包裝體201包括折疊部分211、一對接合部213及接合部214。一對接合部213也可以稱為側部密封部。此外，接合部214位於極耳203一側並也可以稱為頂部密封部。
外包裝體201較佳為具有在與疊層體202重疊的部分中交替配置有棱線221及谷底線222的波形狀。此外，外包裝體201的接合部213及接合部214較佳為平坦。
疊層體202具有交替層疊有電極231及電極232的結構。例如，電極231被用作正極和負極中的一個，電極232被用作正極和負極中的另一個。此外，雖然未圖示，但是也可以在電極231與電極232之間包括隔離體。
如圖19C所示，在折疊部分211中，較佳為在外包裝體201與疊層體202之間包括空間225。
圖19D示出電池200彎曲時的剖面示意圖。圖19D示出部分結構被簡化的情況。
當電池200彎曲時，位於彎曲部外側的外包裝體201的一部分變形為延伸，位於彎曲部內側的外包裝 體201的其它一部分變形為縮短。更明確而言，位於外包裝體201的彎曲的外側的部分以波的振幅小且波的週期大的方式變形。另一方面，位於外包裝體201的彎曲的內側的部分以波的振幅大且波的週期小的方式變形。藉由上述方式使外包裝體201變形，可以緩和因彎曲施加到外包裝體201的應力，由此外包裝體201本身不一定需要具有可伸縮性。其結果是，可以以較小的力量使電池200彎曲而不損傷外包裝體201。
另外，如圖19D所示，疊層體202以電極231及電池232分別相對錯開的方式變形。此時，疊層體202所包括的多個電極231及多個電極232在接合部214一側被固定，因此，它們以離折疊部分211越近其錯開量越大的方式變形。由此，可以緩和施加到疊層體202的應力，並且，電極231及電池232本身不一定需要具有可伸縮性。其結果是，可以使電池200彎曲而不損傷疊層體202。
另外，在使用固體電解質或凝膠電解質的情況下，當疊層體202整體被電解質覆蓋時，電極231和電極232不容易相對錯開，由此不能期待應力的緩和。因此，較佳的是，預先準備多個在一對電池231和電池232之間設置有電解質層的疊層體，並層疊該疊層體。由此，即使使用固體電解質或凝膠電解質，也可以使電極231和電極232相對錯開。
另外，由於在疊層體202與外包裝體201之 間包括空間225，所以位於中性面內側的電極231和電池232可以以不與外包裝體201接觸的方式相對錯開。
本實施方式所例示的電池是即使反復彎曲伸展也不容易發生外包裝體的破損及疊層體的破損等並且電池特性不容易劣化的電池。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施例
以下，藉由使用本發明的一個實施方式的製造方法，製造電池模組。在此，使用在實施方式1的變形例子1中說明的方法(參照圖3A至圖3E)。
首先，準備鋰離子二次電池。在該鋰離子二次電池中，正極活性物質使用LiCoO2，負極活性物質使用石墨，外包裝體使用經過壓花加工的鋁層壓薄膜。作為正極集電器使用鋁箔，在其一個表面塗佈正極活性物質層。作為負極集電器使用銅箔，在其一個表面塗佈負極活性物質層。將兩個正極集電器以它們的與塗佈面相反一側的表面彼此接觸的方式配置，由纖維素隔離體夾住它們，將纖維素隔離體成形為袋狀。在進行成形時，將聚丙烯夾在纖維素隔離體的重疊部分之間，進行熱壓合。此外，與此同樣，以兩個負極集電器為一組，將其以與塗佈面相反一側的表面彼此接觸的方式配置。然後，以正極集電器的塗佈面與負極集電器的塗佈面相對的方式配置六個正極集 電器及六個負極集電器，來形成電極疊層體。夾著該電極疊層體對折鋁層壓薄膜，並將其三邊接合。用來形成薄膜的接合部的接合使用模具(加熱棒)進行。對側部密封部使用其表面平坦的加熱棒，而對頂部密封部使用與極耳重疊的表面的一部分為凹陷的形狀的加熱棒。
作為外包裝體，使用依次層疊有聚丙烯、鋁箔及尼龍的厚度為50μm左右的鋁層壓薄膜。此外，作為鋁層壓薄膜，使用經過壓花加工具有間隔為2mm且凸部與凹部的高度差為0.5mm的波形狀的薄膜。
首先，進行第一次成形，形成具有用來插入鋰離子二次電池的凹部的橡膠成形體(第一部分)。在第一次成形中，作為成形材料使用混煉型氟橡膠。該成形在按壓缸的直徑為260mm，溫度為170℃，壓力為200kgf/cm2的條件下進行10分鐘。
接著，在成形的橡膠成形體(第一部分)的凹部插入鋰離子二次電池。
接著，將橡膠成形體和鋰離子二次電池配置在金屬模具(第二模具)上，進行第二次成形，來形成第二部分。作為成形材料，使用與第一次成形時相同的材料。第二次成形在按壓缸的直徑為260mm，溫度為160℃，壓力為30kgf/cm2的條件下進行10分鐘。
藉由上述製程，得到在橡膠成形體中包括鋰離子二次電池的電池模組。
本發明的一個實施方式分兩次進行外包裝體 的成形，由此在第一成形中能夠充分提高溫度及壓力。因此，構成外包裝體的主要部分的第一部分的成形條件的彈性高，該第一部分可以在充分優化的條件下形成。其結果是，可以形成外觀優異且強度高的外包裝體。此外，在第二次成形中，可以以只與二次電池的頂部密封部附近接觸的方式形成第二部分，由此可以利用較高的成形壓力。因此，可以防止接合不良等。
圖20A示出所製造的電池模組的照片。如此，可以以較小的力量簡單地使電池模組彎曲。
圖20B示出切斷外包裝體的一部分使二次電池露出的狀態。如此，可確認到二次電池的外包裝體的形狀沒有被壓壞而被維持。
以上是對本實施例的說明。
本實施例可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
20:外包裝體
21:第一部分
22:第二部分
25:空間
26a:孔
26b:孔
30:電池
31:外包裝體
32:極耳

Claims (3)

  1. 一種電池模組，
    具有：
    可彎曲的電池；
    設為將前述電池夾於之間的第一板部及第二板部；以及
    設為覆蓋前述電池、前述第一板部及前述第二板部的外裝體；
    前述外裝體具有容納前述第一板部的第一狹縫以及容納前述第二板部的第二狹縫。
  2. 如請求項1之電池模組，其中，
    前述第一板部具有比前述第二板部長的形狀。
  3. 如請求項1之電池模組，其中，
    前述第一板部具有比前述第二板部長的形狀，
    前述第一板部在前述電池未彎曲的狀態下與前述第一狹縫的端部相接，
    無法彎曲為前述第一板部相對於前述第二板部成為內側，
    可彎曲為前述第二板部相對於前述第一板部成為內側。
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