(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリケースと、
前記バッテリケース内に収容され、異なる電解液を有する少なくとも第１素子及び第２素子をそれぞれ収容する少なくとも第１空間及び第２空間に前記バッテリケース内の空間を分割し、絶縁及び電気化学不活性材料からなるスペーサと、
前記少なくとも第１素子及び第２素子の正極と電気的に接続される共通正極と、
前記少なくとも第１素子及び第２素子の負極に電気的に接続される共通負極と、
を含み、
前記第２空間が前記第１空間内に位置し、前記第１素子及び前記第２素子の電解液は異なり、異なる電気化学反応を行うことを特徴とするバッテリ装置。
【請求項２】
前記第１素子のエネルギー密度は前記第２素子のエネルギー密度より高く、前記第２素子の出力密度は前記第１素子の出力密度より高いことを特徴とする請求項１記載のバッテリ装置。
【請求項３】
前記第１素子と前記第２素子のうち一つはファラデー反応を行い、前記第１素子と前記第２素子のうちもう一方の素子は電気二重層反応を行い、前記第１素子と前記第２素子が異なり且つ相互補完の特性を有することを特徴とする請求項１記載のバッテリ装置。
【請求項４】
前記共通正極及び前記共通負極は前記バッテリケースから露出されることを特徴とする請求項１記載のバッテリ装置。
【請求項５】
前記スペーサが高分子フィルム又は複合材料よりなることを特徴とする請求項１記載のバッテリ装置。
【請求項６】
前記スペーサの材料がポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド又はパリフタルアミドであること特徴とする請求項５記載のバッテリ装置。
【請求項７】
前記スペーサの材料は前記バッテリケースの材料に融解可能であることを特徴とする請求項１記載のバッテリ装置。
【請求項８】
前記第１素子が複数の並列接続された第１セルを含むこと特徴とする請求項１記載のバッテリ装置。
【請求項９】
前記第２素子が複数の並列接続された第２セルを含むことを特徴とする請求項１記載のバッテリ装置。
【請求項１０】
前記第１素子と前記第２素子が電気的に並列接続されていることを特徴とする請求項１記載のバッテリ装置。
【請求項１１】
請求項１記載のバッテリ装置の製造に用いるバッテリ装置の製造方法であって、
内部が前記第２空間である素子筐体を提供する工程と、
前記素子筐体を前記バッテリケース内に配置することにより、前記素子筐体の外壁と前記バッテリケースの内壁との間に前記第１空間を形成する工程であって、前記第１空間は第１電解液を注入する第１注入口を有し、前記第１空間内に前記第１素子を設置する工程と、
前記第１電解液の注入を終えた後、前記第１注入口を密封する工程と、
を含むバッテリ装置の製造方法。
【請求項１２】
前記素子筐体を前記バッテリケース内に配置する前に、第２電解液を注入して前記第２空間内に前記第２素子を設置することを特徴とする請求項１１記載のバッテリ装置の製造方法。
【請求項１３】
前記素子筐体を前記バッテリケース内に配置した後、第２電解液を注入して前記第２空間内に前記第２素子を設置することを特徴とする請求項１１記載のバッテリ装置の製造方法。
【請求項１４】
前記素子筐体を前記バッテリケース内に配置した後、前記第１電解液を注入することを特徴とする請求項１１記載のバッテリ装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第１素子は電極組を含み、前記素子筐体を前記バッテリケース内に配置する前に、前記電極組を前記バッテリケース内に設置することを特徴とする請求項１４記載のバッテリ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバッテリ装置に関し、特に、高エネルギー密度および高出力密度を有し体積が小さいバッテリ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォン、タブレット型コンピュータ、ウェアラブルデバイスなど多機能携帯用コンシューマ電子機器の著しい発展に伴い、バッテリの効率およびサイズは製品の市場性を決定するキーファクタとなっている。体積を縮小すると同時に、長時間の使用およびネットワーキングに必要な瞬間最大出力（peak power）を満足させる必要がある。従って、高エネルギー密度(energy density)および出力密度(power density)を有するバッテリが必要となる。しかし、従来のリチウムイオン電池は、瞬間的な高出力を応用する場合では、満足する必要な出力密度が提供できない。故に、これらのバッテリを使用する装置は通常待機時間が短く、瞬間最大出力の過負荷により装置がフリーズ(shut down)する恐れがあり、これらの問題は、マルチコアコンピュータや通信システムにとって重大であり、この他、低温作業時、上述フリーズの状況は更に深刻となる。
【０００３】
例えば、ＵＳ ５，５８７，２５０、ＷＯ ２００７/０９７５３４、ＵＳ ５，８２１，００６において、物理的接触又は電気的にスーパーキャパシタとリチウムイオン電池とを接続することが説明されているように、スーパーキャパシタ(supercapacitor)をリチウムイオン電池に接続することにより瞬間最大出力による損害を避けることができるが、しかし、その他の素子を追加する必要があり、製造プロセスもまた煩雑となるため、電池の体積及びコストが増加してしまう。    
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、高エネルギー密度および高出力密度を有し、体積が小さいバッテリ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、バッテリ装置を提供する。前記バッテリ装置は、バッテリケースと、バッテリケース内に収容され、異なる電解液を有する少なくとも第１素子及び第２素子をそれぞれ収容する少なくとも第１空間及び第２空間にバッテリケース内の空間を分割し、絶縁及び電気化学不活性材料からなり、バッテリケースの材料に融解可能なスペーサと、少なくとも第１素子及び第２素子の正極と電気的に接続される共通正極と、少なくとも第１素子及び第２素子の負極に電気的に接続される共通負極と、を含む。第１素子及び第２素子の電解液は異なり、異なる電気化学反応を行う。
【０００６】
本発明の別の構想は、バッテリ装置の製造方法を提供する。前記バッテリ装置の製造方法は、バッテリケースを形成する第１筐体片及び第２筐体片を提供するとともに、スペーサを形成するスペーサ片を提供する工程と、第１筐体片、スペーサ片及び第２筐体片を順に配列する工程と、第１筐体片、スペーサ片及び第２筐体片に対してエッジ封止プロセスを行い、第１筐体片とスペーサ片との間に第１空間を形成し、スペーサ片と第２筐体片との間に第２空間を形成する工程であって、そのうち第１空間及び第２空間は電解液が注入される第１注入口及び第２注入口をそれぞれ有する工程と、第１空間及び第２空間にそれぞれ第１素子及び第２素子を設置し、対応する電解液を第１注入口及び第２注入口からそれぞれ第１空間及び第２空間に注入する工程と、電解液の注入を終えたのち、第１注入口及び第２注入口を密封する工程とを含む。
【０００７】
本発明の更に別の構想は、バッテリ装置の製造方法を提供する。前記バッテリ装置の製造方法は、内部が第２空間である素子筐体を提供する工程と、素子筐体をバッテリケース内に配置することにより、素子筐体の外壁とバッテリケースの内壁との間に第１空間を形成する工程であって、第１空間は第１電解液を注入する第１注入口を有し、第１空間内に第１素子を設置する工程と、第１電解液の注入を終えた後、第１注入口を密封する工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の複数の素子は、電気二重層反応のように、少なくともファラデー反応及び非ファラデー反応を行うことができる。従って、異なる且つ相互に補完する特性を提供することができる。本発明のバッテリ装置は、例えば、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、ウェアラブルデバイスなどといったバッテリの体積に厳格な携帯用装置(portable device)に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明の第１実施例に基づくバッテリ装置の断面図である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施例に基づくバッテリ装置の透視図である。
【図２Ａ】本発明の第１実施例に基づくバッテリ装置の製造方法の概略図である。
【図２Ｂ】本発明の第１実施例に基づくバッテリ装置の製造方法の概略図である。
【図３Ａ】本発明の第２実施例に基づくバッテリ装置の断面図である。
【図３Ｂ】本発明の実施例に基づくセル構造の概略図である。
【図４】本発明の第３実施例に基づくバッテリ装置の断面図である。
【図５】本発明の第４実施例に基づくバッテリ装置の断面図である。
【図６】本発明の実施例に基づくバッテリ装置の透視図であり、バッテリ装置内部の素子の接続関係を示す。
【図７Ａ】本発明に基づくスーパーキャパシタ素子の電気的関係図である。
【図７Ｂ】本発明に基づくバッテリ素子の電気的関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明について以下の実施例により説明を行う。しかし、これらの記載はいずれも説明に用いるのであって、本発明の実際の応用方法を制限するものではない。
【００１１】
以下、関連図面を参照して高エネルギー密度および高出力密度を有し、その形状及び体積が市場における携帯用コンシューマ電子製品に符合するバッテリ装置について説明する。
【実施例】
【００１２】
図１Ａ及び図１Ｂを参照する。図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の第１実施例に基づくバッテリ装置を概略的に示し、図１Ａはバッテリ装置の断面図であり、図１Ｂはバッテリ装置の透視図である。バッテリ装置１は、バッテリケース１０と、スペーサ１００を含み、スペーサ１００は、バッテリケース１０内に収容され、バッテリケース１０内の空間を第１空間１０１及び第２空間１０２に分割する。バッテリ装置１は、第１空間１０１及び第２空間１０２にそれぞれ設置される第１素子１１及び第２素子１２を更に含み、第１素子１１及び第２素子１２の電解液は異なり、それぞれの空間内で異なる反応を行う。第１素子１１の正極１１１及び第２素子１２の正極１２１は、共通正極１３１に電気的に接続され、又第１素子１１の負極１１２及び第２素子１２の負極１２２は、共通負極１３２に電気的に接続される。電気的接続の方法は、例えば並列接続方式を採用する。各素子は、同時に異なる反応を行い、バッテリ装置１に異なる且つ相互に補完する特性を提供する。例えば、第１素子１１がリチウムイオン電池であってファラデー反応を行い(これに制限されない)、第２素子１２がスーパーキャパシタ素子であって、電気二重層(electric double layer)反応を行う(これに制限されない)。
【００１３】
本願の「電気二重層」とは、固体媒体と液体媒体間の界面両側に分布し、それぞれ陽イオン及び陰イオンを有する二つ層を指し、固体媒体の表面が溶液中の陽イオン（又は陰イオン）を吸引して正電荷（又は負電荷）を帯びると、溶液中の電荷はクーロンの法則に基づき新たに分布する。従って、液体媒体中で固体媒体表面に近い陰イオン（又は陽イオン）が増加して電気二重層を形成する。キャパシタは容量値がミリファラド (millifarad)より高い容量水平に達すると、スーパーキャパシタと呼ばれ、図7Ａ及び図7Ｂに示されるようにスーパーキャパシタのエネルギー貯蔵特性は、リチウム電池と異なる。図7Ａにおいて、スーパーキャパシタは高出力システムであり、その容量値と電圧は線形性関係を呈する。一方、図7Ｂにおいて、リチウムイオン（又はリチウムポリマー）電池は高エネルギーシステムであり、電力を長時間安定して放電できる。従って、リチウムイオン電池は、高エネルギー密度（体積当たりのエネルギー密度が高い）を有し、スーパーキャパシタは高出力密度（高電流）を有し、両者が同時に電力を外部装置に供給するように作用することにより、外部装置の使用時に生成される瞬間高出力が緩衝できる。例えば、バックアップ電源、瞬間高出力の許容誤差及び伝送中のデータのリアルタイム記憶などの各種望ましい特性に応じて、本発明に基づき組み合わせる素子を選択することができる。表１において、電池及びスーパーキャパシタのエネルギー密度及び出力密度を比較した。前記「高エネルギー密度」及び「高出力密度」とは、エネルギー密度及び出力密度が平均を上回り、上限に近く、又は優れていることを表す。
【表１】
0005990619.tif 000002
【００１４】
図２Ａ及び図２Ｂは、バッテリ装置１の例示の製造方法を概略的に示す。先ず、第１筐体片１０１１、第２筐体片１０２１及びスペーサ片１００１を提供し、第１筐体片１０１１及び第２筐体片１０２１はバッテリケース１０を形成し、スペーサ片１００１は、スペーサ１００を形成し、図２Ａのように、第１筐体片１０１１、スペーサ片１００１及び第２筐体片１０２１を順に配列する。その後、ホットシール又はレーザーエッジシールなどの方法により、第１筐体片１０１１、スペーサ片１００１及び第２筐体片１０２１に対してエッジ封止プロセスを行い、第１筐体片１０１１とスペーサ片１００１との間に第１空間１０１を形成し、スペーサ片１００１と第２筐体片１０２１との間に第２空間１０２を形成する。スペーサ片１００１の材料は、絶縁又は（電気化学反応が起こりにくい）電気化学不活性材料であって、筐体片の材料と融解可能であって、例えば、金属‐高分子複合膜又は高分子材料を使用し、エッジ封止プロセスを行う際に、図２Ｂの上面図に示されるように、封止プロセスでは、第１注入口１０１２及び第２注入口１０２２が残される。その後、第１注入口１０１２から第１素子１１を第１空間１０１に設置し、第２注入口１０２２から第２素子１２を第２空間１０２に設置する。
【００１５】
前記実施例において、エッジ封止プロセス後、第１素子１１及び第２素子１２はそれぞれ第１空間１０１及び第２空間１０２に配置され、第１素子１１及び第２素子１２の電解液は第１注入口１０１２及び第２注入口１０２２から第１空間１０１及び第２空間１０２へそれぞれ注入される。別の実施例において、第１素子１１及び第２素子１２と第１筐体片１０１１、スペーサ片１００１及び第２筐体片１０２１を排列したのち、エッジ封止プロセスを行うことにより、第１素子１１及び第２素子１２の第１空間１０１及び第２空間１０２内への設置が完了する。エッジ封止プロセス後、第１素子１１及び第２素子１２の電解液を第１空間１０１及び第２空間１０２にそれぞれ注入する。この実施例において、二つの素子の中間に挿入される各材料片の四辺は、エッジ封止プロセスにおいて電解液が注入可能である小さな注入口を残すだけでほぼ完全に封止できる。注入口は実際の状況に応じて上方又は側面に設けることができる。
【００１６】
選択的に、第１素子１１及び第２素子１２は、性能を向上させるため又は機能を増加させるために一つ以上のセルを含み、各素子内のセルは直列又は並列に電気的に接続される。図３Ａに本発明の別の実施例のバッテリ装置を概略的に示し、第１素子３１及び第２素子３２はそれぞれ三つの並列接続されたセルを含む。また、第１素子３１及び第２素子３２もまた互いに並列接続されている。一つ実施例において、第１素子３１はスーパーキャパシタであり、三つのスーパーキャパシタセルを含み、第２素子３２はバッテリ素子であり、三つのバッテリセルを含む。図３Ｂに示されるように、各セルは正極、隔離膜及び負極を含み、この実施例において、各スーパーキャパシタセルの正極は金属層３２１（材質は例えばアルミニウム）及び両側の反応層３２１０（材質は例えば活性炭）からなり、各スーパーキャパシタセルの負極は金属層３２３（材質は例えばアルミニウム）及び両側の反応層３２３０（材質は例えば活性炭）からなる。一方、各バッテリセルの正極は金属層３２１（材質は例えばアルミニウム）及び両側の反応層３２１０（材質は例えばリチウム金属酸化物）からなり、各バッテリセルの負極は金属層３２３（材質は例えば銅）及び両側の反応層３２３０（材質は例えばグラファイト）からなる。電極／セルの間に電解液が存在する必要があるので、電極／セル間の隔離膜３２２が電解液と反応しにくい多孔性絶縁材質である。その一方、第１素子３１及び第２素子３２との間に位置するスペーサ３００は、電解液と反応しにくい絶縁材質であるばかりでなく、電解液を完全に隔離して液漏れしないものでなければならない。
【００１７】
図３Ａを参照すると、注目すべきは、図３Ａは断面図であるので、一部の電極の接続しか表示されていないが、その他の表示されていない部分は同様に類推可能である。スーパーキャパシタ素子３１中の複数のスーパーキャパシタセルは相互に並列接続され、全ての正極は正極タブ３１５により正極端子３１４に電気的に接続され、全ての負極は負極タブ（図示せず）により負極端子（図示せず）に電気的に接続される。同様に、バッテリ素子３２中の複数のバッテリセルは相互に並列接続され、即ち全ての正極は正極タブ３２５により正極端子３２４に電気的に接続され、全ての負極は負極タブ（図示せず）により負極端子（図示せず）に電気的に接続される。スーパーキャパシタ素子３１の正極端子３１４とバッテリ素子３２の正極端子３２４は一つの共通正極３５に接続される。正極タブ３１５と正極タブ３２５はバッテリケース３１０内に内蔵され、正極端子３１４、３２４の一部だけが露出され、外部の共通正極３５と電気的に接続することができるが、これに制限されない。例えば、バッテリケース３１０から共通正極３５と共通負極（図示しない）だけが露出されて、（後に説明する図６の構造のように）外形を簡潔にすることができる。更に、バッテリ装置の外観が現在市場で売られているバッテリと一致し、また高エネルギー密度及び高出力密度を有する場合、競争力がより向上する。この他、二つの筐体片と一つのスペーサ片に対して一回のエッジ封止プロセスを行うだけで、スーパーキャパシタ３１及びバッテリ素子３２をそれぞれ収容する二つの空間を同時に形成することができる。このように、従来の生産装置を使用できるとともにプロセスの簡略化も行えるので、本発明の応用に有利である。
【００１８】
上述の実施例は並列接続により、スーパーキャパシタ素子３１とバッテリ素子３２内のスーパーキャパシタセルとバッテリセルを接続している例示であるが、これに制限されない。異なる目的に基づき、例えば提供される電圧、耐圧、容量などの要素を考慮して、各セル間は直列接続によっても接続することができる。
【００１９】
図４は、本発明のバッテリ装置の別の実施例を概略的に示している。バッテリ装置４は、バッテリケース４１０及び素子筐体４２０を含む。素子筐体４２０は、バッテリケース４１０内に位置し、素子筐体４２０の外壁とバッテリケース４１０の内壁との間は、第１空間４０１として定義され、素子筐体４２０内の空間は、第２空間４０２として定義される。第１空間４０１と第２空間４０２にそれぞれ第１素子４１と第２素子４２が設置される。第１素子４１と第２素子４２は、異なる電解液を含み、第１空間４０１と第２空間４０２内で異なる反応を行い、第１素子４１と第２素子４２に（例えば並列接続で）電気的に接続される。前述の異なる反応により異なる電池特性を提供することができ、例えば、第１素子４１はリチウム電池セルであって、ファラデー反応を行い(これに制限されない)、第２素子４２は、スーパーキャパシタ素子であって、電気二重層反応を行うことができる(これに制限されない)。このように高エネルギー密度を有するリチウムイオン電池素子と高出力密度を有するスーパーキャパシタ素子が共に作用して外部装置へ電力を提供して、外部装置の使用時に生成される瞬間高出力を緩衝することができ、例えば、バックアップ電力、瞬間高出力の許容誤差及び伝送中のデータのリアルタイム記憶など、各種望ましい特性に応じて、本発明に基づき組み合わせる素子を選択することができる。
【００２０】
バッテリ装置４を製造する場合、まず、第２素子４２の電極を素子筐体４２０に配置し、そして、対応する電解液を第２空間４０２に注入する。次に、素子筐体４２０を密封し、素子筐体４２０及び内部の第２素子４２を、第１素子４１の電極組が取り付けられているバッテリケース４１０に収納する。その後、対応する電解液４００をバッテリケース４１０の（実際の状況により）上方又は側面の注入口（図示せず）から第１空間４０１に注入し、電解液の注入終了後、注入口を密封する。第２素子４２は端子４４２を利用して、第１素子４１と共に共通電極４５に電気的に接続し、バッテリ装置４の製造プロセスが完成する。
【００２１】
この実施例において、素子筐体４２０内に第２素子４２を先に配置した後、素子筐体４２０をバッテリケース４１０中に再度配置する。別法として、電極組を第２空間４０２に配置するだけで、この段階では電解液を注入せずに、この他に、素子筐体４２０に注入口（図示せず）を提供し、電極組を内包する素子筐体４２０をバッテリケース４１０に配置した後、対応する注入口から電解液を同時に又は順にそれぞれバッテリケース４１０と素子筐体４２０の各空間に注入する。
【００２２】
図５に示されるように、バッテリケース内にこのタイプの素子筐体を有するバッテリ装置は、複数のバッテリセル及びスーパーキャパシタセルを含むことができ、図３Ａの実施例に類似するが、特に、図５は断面図であり、従って、一部の電極の接続だけが表示され、その他の表示されていない部分は同様に類測可能である。この実施例において、バッテリ素子５２は、それ自体の素子筐体５２０を有し、素子筐体５２０の筐体壁は同時にスペーサ５００をなしており、バッテリ素子５２とスーパーキャパシタ５１を隔絶している。スーパーキャパシタ素子５１のスーパーキャパシタセルは相互に並列に接続され、即ち全ての正極５１１が正極タブ５１５により正極端子５１４に電気的に接続され、全ての負極５１３は負極タブ（図示せず）により負極端子（図示せず）に電気的に接続される。同様に、バッテリ素子５２のバッテリセルは相互に並列に接続され、即ち、全ての正極５２１は正極タブ５２５により正極端子５２４に電気的に接続され、全ての負極５２３は負極タブ（図示せず）により負極端子（図示せず）により負極端子（図示せず）に電気的に接続される。各スーパーキャパシタセルにおいて、正極５１１と負極５１３との間に隔離膜５１２が設置される。同様に、各バッテリセルにおいて、正極５２１と負極５２３との間に隔離膜５２２が設置される。スーパーキャパシタ素子５１の正極端子５１４とバッテリ素子５２の正極端子５２４は共通正極５５に接続され、正極タブ５１５と５２５は、バッテリケース５１０内に内蔵され、一部の正極端子５１４と５２４だけが露出して外部の共通正極５５と電気的に接続できるが、これに制限されない。例えば、バッテリケース５１０から共通正極５５と共通負極（図示せず）だけ露出させ、（後に説明する図６の構造のように）外形を簡潔にすることができる。更に、バッテリ装置の外観を現在のマーケットで売られている電池と一致させ、又高エネルギー密度及び高出力密度を有することにより、更に競争力を向上させることができる。
【００２３】
前記実施例は並列接続によりスーパーキャパシタ５１及びバッテリ素子５２内のスーパーキャパシタセル及びバッテリセルを接続する例示であるが、これに制限されない。異なる目的、例えば電圧、耐圧、容量などの要素などに基づき、各セル間は直列接続によっても行える。
【００２４】
図６を参照すると、第１素子６１と第２素子６２の電気的接続の例を概略的に示している。この例において、第２素子６２はそれ自体に素子筐体６２０を有し、バッテリケース６１０内に配置されるとともにスペーサとして用いられる。より好ましくは、素子筐体６２０が軟質パッケージであり、バッテリケース６１０が硬質ケースである。電極端子６５１（例えば正極端子）が第２素子６２から延伸し、外側の共通電極６５Ｐに電気的に接続され、第１素子６１の電極タブ６４１が電極端子６５１に接続される。従って、外側の共通電極６５Ｐと電気的に接続される。この例において、電極端子６５１と電極タブ６４１はいずれもバッテリケース６１０内に内蔵され、同様の配置は、負極部分の負極端子６５２に応用できるので、ここにおいて再度説明しない。図面においてこの部分は省略されているが、最終的には、バッテリの外観は共通電極６５Ｐ及び共通負極６５Ｎが見えるだけである。
【００２５】
上記実施例中またはその関連変化において、バッテリケースの材料は金属−高分子複合膜、アルミニウム又はステンレスであってもよい。スペーサ及び素子筐体の材料は、高分子フィルム又は複合材料層であってもよく、高分子フィルムは、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、パリフタルアミド（ＰＰＡ）又はその他の高隔離能力を有する適切な高分子フィルムであってもよい。電池素子の正極材料はリチウム系金属酸化物、例えば、リチウムコバルト酸化物(ＬｉＣｏＯ２)、リチウムマンガン酸化物(ＬｉＭｎ２Ｏ４)、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム(ＬｉＮｉｘＣｏｙＭｎｚＯ２)又はその他の適切なリチウム系金属酸化物又は化合物であってもよい。電池素子の負極材料は、グラファイト、シリコン、リチウムチタン酸化物又は化合物であってもよい。スーパーキャパシタ素子の正極材料は、金属酸化物又は炭素系材料であってもよく、金属酸化物は例えば酸化ルテニウム、水酸化ニッケル、二酸化マンガン又はその他適合する金属酸化物であり、炭素系材料は例えば活性炭、グラフェン、ナノカーボンチューブ又はその他適切な炭素系材料である。スーパーキャパシタ素子の負極材料は、炭素系材料であってもよく、例えば活性炭、グラフェン、ナノカーボンチューブ又はその他の適切な炭素系材料である。
【００２６】
本発明における「電解液」は、化合物又は組成物から構成されてもよく、例えば溶液、ゲル又は固体のようにその他適切な態様であってもよい。
【００２７】
本発明のバッテリ装置は、例えばスマートフォン、タブレット型コンピュータ、ウェアラブル装置など特にバッテリの体積にシビアな装置など携帯用装置に応用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明によれば、非ファラデー反応を行うセル電極の設置面積は、ファラデー反応を行うセルの電極のサイズに近似するまで拡大できる。従って、非ファラデーセル電極の並列数量も削減でき、内部の電気抵抗が低下するとともに、非ファラデー反応セル電極の領域が有限空間内で効率的に使用される。更に空間を設ける必要がないので、シーリング材料のコストを節約し且つ製造プロセスの簡略化が可能である。携帯用型電子製品にとって、小型軽量であることは不可欠であるので、小型のリチウム電池を取り付ける必要がある。通常、小型のリチウム電池は電池容量が小さくなるのに伴い、又充放電レート（Ｃ−ｒａｔｅ）が高い場合、放電能力が更に低下する。いわゆる「充放電レート」とはバッテリの充電／放電レートのことを言い、「電流の充電又は放電／電池容量」で表示される。他の例示において、５０Ａｈ電池を１０Ａ電流で充電し、電池を満充電するのに５時間必要である場合、充放電レートは１０／５０＝０．２Ｃである。例えば、５０Ａｈ電池を５０Ａ電流で充電し、電池を満充電するのに１時間必要である場合、充放電レートは５０／５０＝１Ｃである。また、例えば５０Ａｈ電池を１００Ａで充電し、電池を満充電するのに０．５時間必要である場合、充放電レートは、１００／５０＝２Ｃである。異なる応用に応じて、高充電レートの定義は異なる。例えば、携帯電話にとって、２Ｃは高充電レートであると言える。本発明は、最終製品の厚さを変えず、リチウムイオン電池とスーパーキャパシタを組み合わせることにより、スーパーキャパシタの低抵抗及び放電時の瞬間高電流が(特に低温操作のもとで)リチウムイオン電池の不足を補うことができる。尚、リチウムイオン電池の寿命を延長することができる。つまり、本発明のバッテリ装置は従来のバッテリケースの空間を使用して、封止材料を増加しなくても、瞬間高電流の放電性能を改善できる。この他、バッテリ装置の構造は、セルパッケージをバッテリケースに直接配置することにより、製造プロセスのフレキシビリティを向上させる。
【００２９】
本発明は実施例により上記のように開示したが、本発明を制限するものではなく、如何なる当業者が、本発明の本質及び範囲内を逸脱しなければ、変更や装飾を行うことができる。従って、本発明の保護しようとする範囲は、以下の特許請求の範囲に基づくものを基準とする。
【符号の説明】
【００３０】
１、４：バッテリ装置
１０、３１０、４１０、５１０、６１０：バッテリケース
１１、４１、６１：第１素子
１２、４２、６２：第２素子
３１：第１素子（スーパーキャパシタ素子）
３２：第２素子（バッテリ素子）
３５、５５、１３１、６５Ｐ：共通正極
４５：共通電極
５１：スーパーキャパシタ素子
５２：バッテリ素子   
１００、３００、５００：スペーサ
１０１、４０１：第１空間
１０２、４０２：第２空間
１１１，１２１，５１１，５２１：正極
１１２、１２２、５１３、５２３：負極
１３２、６５Ｎ：共通負極
３１４、３２４、５１４、５２４：正極端子
３１５、３２５、５１５、５２５：正極タブ
３２１、３２３：金属層   
３２２、５１２、５２２：隔離膜
４００：電解液  
４２０、５２０、６２０：素子筐体
４４１：端子    
６４１：電極タブ
６５１：電極端子 
６５２：負極端子
１００１：スペーサ片 
１０１１：第１筐体片
１０１２：第１注入口 
１０２１：第２筐体片
１０２２：第２注入口 
３２１０、３２３０：反応層
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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