TW506151B - IC card with thin battery - Google Patents

Description

506151 五、發明說明（） 董j領域 本發明概括有關Ic(積 右士、杜、1積組电路）資訊卡，特別有關一種J! 有屯/原7L件心積體電路卡。 主〜 H月背景 ”聰明”或”智彗”卡細：4匕a a 虛理；5於、#欠、〜、概9包4積體電路以供儲存、檢索、 處里及發运貝汛之資訊卡，這 、商業、運輸、通信、醫療二可有效應用於財務 醫潦14女全、及識別與保全等領域。 已知係…也合併在這些卡中以對於其中的電子 供電源，在積體電路卡中具有電池將可儲存更大量資料且 ^可改艮處理的效力。可瞭解在積體電路卡中僅 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 要極薄的電源。雖然已知將電池與積體電路艮 卡“斤，但，、際難以縮小到—般信用卡厚度的積體電路卡 同時仍能夠提供儲存及檢索大量資料所需要的能量需求。 由於不斷將更多的電子裝置特徵添加至積體電路卡中 内部可分配予電源的空間不斷縮小，相信以今日的技術以 及提供更多特徵的需求，電池在積體電路卡（習知尺寸的俨 用卡）内之可用面積（或稱爲足跡）將小於約2 5公厘X 3 5 : 厘。此外，因爲習知信用卡通常爲〇8公厘厚度，電池°的二 度必須小於1公厘才能配合在習知的信用卡内。在2些限^ 條件下，愈來愈難以使用習知的圓筒狀或鈕扣狀電池來提 供所需要的能量與功率：此外，對於積體電路卡不斷添Ζ 更多的功能，所以增加了能量的需求。因此，合來金古的 耗電速率將需要更大更強力而非更小的電池。 因爲很難在信用卡尺寸的空間限制内提供所需要的能量 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（^丨0 χ 297公發） • 4 - )U6151 五、發明說明（2 ) /所以需要使用可能實施之最高能量的電池化學性質，這 對於二次（可充電）電池尤其重要，因爲商業用的二次化學 性貝通常具有比商業用初級（不可充電）化學性質較低之能 里含里。譬如，鐘離子化學性質在商業用二次系統中具有 木二最回的t畺治、度’但相較於大部份高能的初級電池化 子性貝（譬如使用鋰金屬者）而言仍然具有很低的能量含量 。已知具有比目前所使用材料更高的能量含量之二次電極 材料，但因爲考慮到安全性（特別是熱安定性）而未實際使 用。 明克服了上述及其他問題，並提供一種具有一超薄 二次電池元件之積體電路卡，該超薄二次電池具有一種 性的電池包裝件。 70 訂 發明概論 根據本發明提供-種積此積體電路卡包本一 電子裝置、〃及位於卡内冑電子裝置予以電性充能之—電 池。電池包含-單體狀電化電池粒，此電池粒具有—含: 陽極、及浸於一電解質溶液之一孔狀聚：物 此^具有小於G.7公厘的厚度，-包裝件則包本 ^料缸，包裝件由—片挽性疊層材料所構成，該撓性: 二具有至少-金屬落層及-層黏劑狀聚合性材科，： 池具有小於0.8公厘的整體厚度。 私 卡本發明之-目的係提供一種具有_電源元件之積體電路 本毛明〈另-目的係提供_種如同上述的積體電路卡， 本紙張K度適用’pig家標準 (CNSM1 規格⑵0 X 297 公 f ) -5 經^部智慧財產局員工消費合作社印贤 506151 五、發明說明（3 ) 其中電源可爲一初級或二次電池。 本發明之另一目的係提供一種如同上述的積體電路卡， 其中積體電路卡不會比習知的信用卡明顯更厚。 、， 本發明之另一目的係提供一種如同上述的積體電路卡， 其中電源係爲—疊層卡結構的一部份。 本發明足另一目的係提供一種如同上述的積體電路卡， 其中採用鐘離子聚合物技術。 本發明之另一目的係提供一種如同上述採用鋰離子聚合 物技術之積體電路卡，其中陰極材料主要爲麵鎳氧化物。口 /由本發明的一項較佳實施例之下列描述並參照圖式，可 得知上述及其他目的與優點。 星式簡單説明 本發明可具有特定元件及元件配置的實際型式，説明書 中詳、、’田描述其中一項車父佳實施例，並顯示於身爲本發明的 一邵份之圖式中，圖中： 圖1爲顯示本發明一項較佳實施例之一種積體電路卡的部 份剖視放大立體圖； 圖2爲圖1所示的積體電路卡之部份剖視俯視圖； 圖3 A爲圖丨所示的積體電路卡所用之一較佳的電池粒的 放大剖視圖； 圖3 B爲圖1所示的積體電路卡所用之另一電池粒的放大 剖視圖，· 圖3 C爲圖1所示的積體電路卡所用之另一電池粒的放大 剖視圖： -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A，丨規格⑵0了37 --------1----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 506151 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4 圖4爲沿著圖2的線4 - 4所取之放大剖視圖； 圖5爲沿著圖2的線5 - 5所取之放大剖視圖； 圖6爲顯示本發明另一項實施例之一種積體電路卡的剖視 圖7爲圖1-5所示的積體電路卡的示意圖；及 圖8顯示本發明另一項實施例之一種可充電式電池的俯視 圖9爲沿奢圖8的線9 - 9所取之剖視圖； 圖10以充電週期顯示根據本發明之一種電池卡的容量圖 例的詳細始沭 現在參照圖式，圖示的目的僅爲了示範本發明的較佳實 施例而不具有限制性質，圖！顯示用於示範本發明一項較二 實施例之一種積體電路卡1〇。圖示實施例中，積體電路卡 10包括一電池20，電池20具有延伸的導線22、24，導線 22、24在圖中連接至一電子裝置12，電子裝置12本身並 未構成本發明#一部份；其揭示目的僅爲了示意性代表積 體電路卡中可能採用的各種電子裝置，這些電子裝置可能 譬如包括但不限於：微處理器、記憶體晶片、液晶顯示器 、鍵盤與開關、發送器或其他電子電路。可能將這些及其 他裝置合併在利用電池20供電之積體電路卡1〇内而不背離 本發明，本發明主要係針對一種積體電路卡及其採用的— 種薄電池20，因此雖然未顯示特定的電子裝置，已知可在 積體電路卡丨0内使用任何需要電能的電子裝置而不背離本 圖 圖 示 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A,1規格（210 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 -------- [37_____ 五、發明說明（5 ) 發明。 現參照圖3A-3C，_示電池2〇之數項實施例，根據本發 明，電池2 0爲一種固體電解質電池粒32，電池粒32係包含 在種抗性瓦層材料3 6所構成之一包裝件3 4中。電池粒3 2 車乂佳爲一種鋰基的電化電池粒，電池粒3 2可爲初級（不可充 電式）電池粒或二次（可充電式）電池粒，但較佳爲一種二次 包池粒而可在電池壽命中具有比初級電池較大的整體能量 消耗，因此由於能夠將電池粒3 2重新充電所以在卡丨〇的有 效哥命期間將具有比初級電池粒更高的消耗速率；亦即， 在卡的壽命期間提供較大整體能量將能夠具有較高的平均 功率消耗。或者/此外，二次電池可具有更大或更頻繁的使 用及較長的整體電池壽命。 圖3 A顯示電池粒3 2的一項較佳實施例，圖3 a中，電池 粒3 2包含兩個陰極段4 2及一個陽極段5 2，各個陰極段4 2 包含兩陰極薄膜層44。構成陰極層44的薄膜較佳包含一種 阿純度二氧化鎂（Mn〇2)材料，一金屬箔或網或網目或相等 物所構成之一個電流集極4 6係設置於各個陰極層4 4之間。 各個電流集極4 6包括一往外延伸片或條4 8，而其接合在一 起形成電池20的正導線。陽極段52包含兩陽極薄膜層54且 在其間設有一電流集極5 6。構成陽極層5 4之薄膜較佳包含 一種含鐘材料，電流集極5 6包括一往外延伸片或條5 8以形 成電池20的負導線。在陽極段5 2與各陰極段42之間設有兩 層分隔薄膜6 2 ’較佳由一種聚合物基質中之一種高傳導性 電解質來形成分隔薄膜62。 -8- 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS)M規恪（210 x 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 裝 I ϋ ϋ ϋ 一： 口 V I ϋ ϋ ϋ n ϋ 506151 五、發明說明（6 ) 事 圖3 A所示的實施例中，各個陰極層4 4具有約5 〇微米至 j〇〇微米、較佳1〇〇微米至2〇〇微米的厚度。各個分隔層62具 有約1 0微米至7 5微米、較佳丨5微米至3 5微米的厚度。各 個陽極層54具有約50微米至3〇〇微米、較佳1〇〇微米至2〇〇 微米的厚度。電流導體4 6、5 6較佳由金屬箔構成且具有約 5微米至約3 5微米的厚度，電池粒3 2的整體厚度爲8〇〇微米 或以下、較佳爲500微米或以下。 現參照圖3B，顯示電池粒32,的另一項實施例，圖3B* :電池粒32,包含一個陰極段72、一個分隔層74、及一個 陽極段76。陰極段72包含兩陰極薄膜層82以及其間所嵌設 之一電流集極84。電流集極84包括一往外延伸片86以形成 私池粒3 2 ’的正導線。陽極段7 6包含兩陽極薄膜層9 2且在 其間設有一電流集極94。電流集極94包括可形成電池2〇的 =導、·泉之往外延伸片9 6。圖3 C顯示另一種電池粒32，，， 私/也I 32與私池粒3 2丨的類似處在於包括一陰極層j 、一 分隔層104及一陽極1〇6。但在電池粒32”中，一個具有一往 外延伸片114之電泥集極112係設置於陰極1〇2的外表面上以 形成電池2 0的正導線。 具有一往外延伸片118之一個電流集極116係配置於陽極 1 〇6的外表面上，以形成電池2 〇的負導線。 現參外包裝件3 4，根據本發明的一項型態，包覆住電 池粒32或32|或32"的包裝件34係由一片撓性疊層材料“ 所構成。廣義來説，撓性疊層材料較佳爲多層狀且包括至 少一金屬落層及至少一熱塑性黏性密封材料層。金屬洛層 本紙乐尺度朗巾“家標準（CNS)A4規格⑵〇χ2 97公釐 •9- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 506151 Λ7 ----------- B7______ 五、發明說明（7 ) 係作爲在電池粒3 2周圍形成隱藏式密封之一種阻障，熱塑 性黏性沧封材料則作爲一種黏性層，其在加熱及冷卻時可 说結合在本身上或結合在金屬層上而在電池粒3 2周圍形成 一種隱藏式密封。疊層的厚度較佳愈薄愈好，以盡量減少 電池20的整體尺寸。 圖示實施例中，將扁平電解質電池粒3 2放在一片撓性疊 層的一面上而構成包裝件3 4 (撓性包裝的構造請見電池粒 3 2的描述，可瞭解此種形成撓性包裝的程序亦同樣適用於 電池粒3 2 ’與3 2 ")。電池粒3 2的位置可與疊層的黏性密封 層相接觸，且可使得從電池粒3 2延伸構成導線2 2、2 4之電 流集極的一部份的片定位在疊層上，並使得一部份的片延 伸超過疊層的邊緣。另一半的撓性疊層片3 6則在電池2 0上 摺疊而鋪覆在撓性疊層片的另一面上。因爲聚合性黏性密 封層係爲撓性疊層的内層，故沿著撓性疊層延伸超過電池 粒3 2之三個周邊緣與其接觸，因此疊層片的尺寸將會在摺 翻過來時延伸超過電池粒3 2的三個周邊緣。將熱與壓力施 加至三個延伸的周邊緣使得聚合性黏性密封材料產生軟化 並本身結合在一起而於電池粒32周邊形成一概呈U型的凸 緣3 8。 如圖3及4清楚所示，凸緣3 8以與電池粒3 2概呈相同的方 式從電池粒3 2側邊呈橫向延伸。疊層的聚合性黏性密封材 料因而將在電池周圍構成密封，連同金屬箔提供了 一種將 電池粒3 2圍堵且隱藏式密封的包裝件。根據本發明，電池 尺寸較佳小於3 5公厘X 2 5公厘X 〇 . 8公厘。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標翠（CNSM4蜆格（2i〇x 297公釐） 裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明說明（8 ) 么發明的—項主要特徵在於：電池爲單體狀，亦即所有 二：皆固持在-起，所以全部的電化活性組份在需要時均 正個私池中保持良妤的離子性及/或電子性接觸，並能 保持艮好的機械凝聚性而；^象習知圓筒電池般地需要任何 外郅堆積壓力（譬如利用金屬筒）。 現在描述積體電路卡10的組裝方式，導線22、24係由習 ♦方式附接至電子裝置〗2，然後將一種聚合性材料模製在 私池20及裝置12周圍形成積體電路卡ι〇。圖^至^所示的 貝施例中，電池2〇整體包封在一單元性卡中，圖6顯示如 何由圖中的半段1〇3與1〇1)來形成卡1〇。 利用一種扁平的薄電池2〇並僅利用一種黏性密封材料及 一金屬箔而盡量減少撓性疊層包裝，故可製成一種具有小 於8公厘、較佳小於〇.5公厘整體厚度之電池2〇。因爲電 池20包封在卡10的塑膠殼内，構成包裝件34之撓性疊層 36僅為要一聚合物密封層及金屬箔層來密封電池粒32，藉 以降低電池2 0的整體厚度。 現參照圖8及9，顯示一種將電池2 〇重新充電的方法。如 固8所示’天線細絲1 2 2係沿奢卡1 〇的周邊捲成線圈狀。 利用細絲122，圖9示意顯示之一個電感裝置124可引發一股 進入細絲122的電流而將電池20充電。藉由在卡1〇内提供 二次電池，可將電池2 0重新充電進行長效使用，藉以對於 裝置1 2提供一種連續的電能供源。 圖1 0顯示根據本發明構成之一種電池2 〇的高能量留置情 形’係依據圖3 A所示的構造而構成此種電池，陽極層係含 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 506151 Λ7 B7 五、發明說明（） 有人工石I中相微珠（MCMB25-2 8)且具有丨8 X 24平分公 厘的尺寸’陰極層則含有LiCo〇2且具有1 7 X 2 3平分公厘的 尺寸及0.263克的總重。藉由升高的溫度與壓力之疊層程序 的順序將組件層合併入一種單體狀結構中，以溶劑萃取孔 成形組件，並將連接片進行附接，將電池包封在一種塑膠/ 金屬落疊層中，添加電解質，使電池電化成形，並移除殘 留氣體’而製成最後的隱藏式包裝件。經疊層的電池約爲 〇·47公厘厚度，最後經包裝的電池約爲〇 67公厘厚度，最後 的電池忽略掉連接片則約有2 2 X 2 9平分公厘的足跡尺寸。 此電池在約C /2速率週期循環時可顯示約1 9毫安培小時的 不刀始放電容量，·在129次週期之後仍約有！ 7毫安培小時的放 電容量，如圖10所示。 上文描述係爲本發明之一項特定實施例，應瞭解此實施 例的描述僅供示範，熟悉本技藝者瞭解多種變更及修改而 不背離本發明之精神與範圍。所包括的此等修改與變更均 位於申請專利範圍或相等物所界定之本發明範圍内。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 12 ‘.··氏張尺度如巾_家鮮（cNS)M規格 (2Κ)χ 297 公t )

Claims (1)

1. 506151 申明專利範圍 1 . 2. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一種積體電路卡，其包含·· —電子裝置； 及一電池，其位於該積體電路卡内以將該電子裝置進 行電性充能，該電池包含： 匕 一或多個單體狀電化電池粒，其具有一含鋰陰極、 二碳，極、以及浸於一電解質溶液中之一孔狀^合物 分隔器，該電池粒具有小於0.7公厘的厚度；及 田一包裝件，其包含該電池粒，該包裝件由一片撓性 疊層材料所構成，該片撓性疊層材料具有至少一金屬 落層及一黏劑狀聚合性材料層，該電池具有小於0.8 公厘的整體厚度。 如申請專利範圍第1項之積體電路卡，其中該電池爲— 種初級電池。 如申請專利範圍第i項之積體電路卡，其中該電池爲— 種二次電池。 如申請專利範圍第3項之積體電路卡，其進—步包含位 於該積體電路卡内可將該電池重新充電之重新充電裝；。 如申請專利範圍第4項之積體電路卡，其中該重新充電 裝置係包括嵌設在該積體電路卡内之—天線細絲，並利 用-遠端裝將該電池進行電感式充電。 線 13 本紙張尺/ii賴t關家鮮（CNS)A4祕（210 X 29f^7