(57)【要約】  本発明は、糸型のフレキシブル電池に関し、より詳細には、糸状体の形状を与えられて、必要に応じて様々な形態に変形することができ、機器に対して外部からの接続が容易な、糸型のフレキシブル電池に関する。この糸型のフレキシブル電池を構成する手順は、内部集電体の周面において電極材料を被覆することによって内部電極を形成することと、前記内部電極の外部において電解質を被覆することと、前記電解質の周面において電極材料を被覆することによって外部電極を形成することと、次いで外部集電体および保護被覆部分を堆積して、湿気および空気から前記外部電極の周面を保護可能にすることである。従って、上記の本発明による糸型のフレキシブル電池は、ネックレスコード形態のネックレスタイプＰＤＡや携帯電話などの電池として使用することができる。これにより、電池をこれらの機器に挿入することなく、電源にネックレスコード自体を設けることによって機器の使用を可能にするという効果が奏される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
様々な形状に変形し得る糸型のフレキシブル電池であって、該糸型の電池を構成する手順は、通電を可能にする内部集電体（１、１１）の周面において負極材料を被覆することによって内部電極（２、１２）を形成することと、前記内部電極（２、１２）の外部において前記内部電極（２、１２）と外部電極（４、１４）の間でイオンを交換する電解質（３、１３）を被覆および挿入することと、前記電解質（３、１３）の周面において正極材料を被覆することによって前記外部電極（４、１４）を形成することと、次いで外部電極（４、１４）の周面において外部集電体（５、１５）および保護被覆部分（６、１６）を堆積して、当該の外部電極（４、１４）の周面を湿気および空気から保護可能にすることである、糸型のフレキシブル電池。
【請求項２】
前記集電体（１、１１）は、ＴｉＮｉ系などの優れた弾性特性を有する合金、銅、アルミニウムなどの純金属、炭素被覆された純金属、炭素、炭素繊維などの導電性材料、ポリピロールなどの導電性高分子から成る群より選択されるいずれか１つを使用して、糸状体および円筒の形状で形成される、請求項１に記載の糸型のフレキシブル電池。
【請求項３】
前記糸型の電池（１００、２００）は、その相当直径が１ｃｍを下回り長さが直径の５倍を上回るような形状を与えられる、請求項１に記載の糸型のフレキシブル電池。
【請求項４】
正極および負極を作製する際、前記負極材料としてリチウム、ナトリウム、亜鉛、マグネシウム、カドミウム、耐水素性を有する合金、鉛を含む金属、炭素を含む非金属、および有機硫黄を含む電極材料から成る群より選択されるいずれか１つが、好適なものであり、且つ、前記正極材料として、硫黄や金属硫化物、ＬｉＣｏＯ２などを含むリチウム遷移金属酸化物、ＭｎＯ２、Ａｇ２Ｏ、ＮｉＣｌ２、ＮｉＯＯＨ、高分子電極から成る群から選択されるいずれか１つが好適なものである、請求項１に記載の糸型のフレキシブル電池。
【請求項５】
前記電解質（３、１３）が、液体電解質、水溶性電解質、高分子電解質、固体電解質から成る群より選択される、請求項１に記載の糸型のフレキシブル電池。
【請求項６】
前記電解質（１３）は、中空円筒の前記電解質の内部に前記内部電極（１２）を挿入し、次に堆積することによって形成される、請求項１に記載の糸型のフレキシブル電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は糸型のフレキシブル電池、より詳細には、糸状体の形状を与えられて、必要に応じて様々な形態に変形することができ、機器に対して外部からの接続が容易な、フレキシブルな糸型の電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
円筒形状を有する従来型の電池は、ＡＡ（単３）またはＡＡＡ（単４）などの所定の形状およびサイズを有しており、その他の形態の従来型電池は、コインの形状を有するコイン形電池や６面体の形状を有する電池などである。電池が製造されて市販された後に電池の形状を変更することは不可能である。このため、製造時における形状をそのままにして電池を使用する必要があり、電池を使用する機器に電池を収納するためのスペースを予め用意しておく必要がある。
【０００３】
例えば、時計、携帯電話、およびビデオカメラにおける電池の形状は固定されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の従来型の円筒形電池、コイン形電池、角形電池は特定の形状を有しているため、自由に変形することができない。そのため、電池の用途に適合するように自由に変形することができないという問題が存在する。
【０００５】
本発明の他の目的および態様は、添付図面を参照した以下の実施形態の説明から明らかになるであろう。
【０００６】
したがって、本発明は従来からの問題点を解決するものである。すなわち、本発明の目的は、必要に応じて様々な形状に自由に変形することができ、機器に対して外部から容易に接続して使用できる、糸型の電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記の目的は、以下のことを実施することによって達成することができる。すなわち、内部集電体の周面において電極材料を被覆することによって内部電極を形成することと、内部電極の外部において電解質を被覆することと、電解質の周面において電極材料を被覆することによって外部電極を形成することと、次いで外部集電体および保護被覆部分を堆積して、湿気および空気から外部電極の周面を保護することとによって達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下の説明において、添付図面を参照しながら好ましい実施形態によって本発明を詳細に示す。
【０００９】
本願明細書中、「糸状（体）」という用語は、円筒や６面体など様々な形状を有しているが、その長さが断面よりも長く（高アスペクト比）、フレキシビリティを有する形態であるものを意味する。また、本発明の糸型の電池は、糸状（体）のような形態もしくは形状と電池の機能を有している。
【００１０】
図１は、以下のステップから成る、本発明の糸型の電池を作製する好ましいプロセスの１例を示す。すなわち；
内部集電体の周面において電極材料を被覆することによって内部電極を形成するステップ（Ｓ１）と、
内部電極の外部において電解質を被覆するステップ（Ｓ２）と、
電解質の周面において外部電極を被覆するステップ（Ｓ３）と、前記外部電極の周面において外部集電体および保護被覆部分を再び被覆するステップ（Ｓ４）とから成るプロセスの１例を示す。
【００１１】
上記の各ステップ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）は、曲げたり撓めたりできる内部集電体（１）の周面において電極材料を被覆することによって内部電極（２）を形成することと、前記内部電極（２）の外部において電解質（３）を被覆することと、電解質（３）の周面において別の電極材料を再び被覆することとによって構成される。すなわち、糸型の電池（１００）は、電極材料および電解質材を薄く非常に長い集電体に被覆する被覆技術を利用して製造され、糸型の電池（１００）は、その相当直径が１ｃｍを下回り長さが直径の５倍を上回るような形状を与えられる。
【００１２】
また、上記の各ステップ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）において、糸型の電池を製造するための電極および電解質の被覆技術として、溶射および溶融メッキ、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、分子線エピタキシーなどの乾式法、熱、光、およびプラズマを利用した化学堆積法、クラッド、あるいは化学的方法および電子化学的方法を利用した湿式法、並びに直接被覆する貼り付け法の中より選択することができる。
【００１３】
上記の集電体（１、５）は、ＴｉＮｉ系などの合金、銅、アルミニウムなどの純金属、炭素被覆された純金属、炭素、炭素繊維などの導電性材料、ポリピロールなどの導電性高分子、および導体を有する高分子で構成される、優れた弾性特性を有する従来型の集電体の中より選択することができる。集電体の形状は、糸状体として適したものである。
【００１４】
上記の内部電極（２）および外部電極（４）のうち、内部電極（２）が負極である場合、外部電極（４）は正極である。但し、その逆であってもよい。上記の負極材料としては、リチウム、ナトリウム、亜鉛、マグネシウム、カドミウム、水素貯蔵合金、鉛などを含む金属、炭素などを含む非金属、および有機硫黄などを含む電極材料といった、従来型の負極材料が好ましい。
【００１５】
上記の正極材料としては、硫黄や金属硫化物、ＬｉＣｏＯ２などを含むリチウム遷移金属酸化物、ＭｎＯ２、Ａｇ２Ｏ、ＮｉＣｌ２、ＮｉＯＯＨ、高分子電極といった、従来型の正極材料が好ましい。上記の負極材料および正極材料は、粉末、粉末を用いたスラリー、溶液を使用して作製するか、あるいは被覆を利用して薄膜状に作製することが好ましい。
【００１６】
上記の電解質（３）は、内部電極（２）と外部電極（４）の間で相互的に電池のイオンを交換するように反応する。したがって、ＥＣ、ＰＣ、ＴＧを含む有機溶媒など従来型の電解質、液体電解質、または電極材料に適合するＫＯＨ、ＮａＯＨを含む水溶性電解質、およびＰＥＯ、ＰＶｄＦ、ＰＭＭＡ、ＰＡＮ、ＰＶＡＣなどを用いたゲル相または固相の多孔質高分子電解質、硫化物、ＬｉＰＯＮ、硫化酸化物などを含む固体電解質を、上記の電解質（３）として使用することが好ましい。
【００１７】
図２は、図１のプロセスによって製造される糸型の電池の断面図である。以下では、図１の製造プロセスとともに堆積によって糸型の電池を構成する方法について説明する。
【００１８】
内部集電体（１）には、図１に示した製造プロセスステップの中のステップＳ１によって、内部集電体（１）の周面において電極材料を被覆することによって内部電極（２）が作製される。電解質（３）は、図１の製造プロセスステップの中のステップＳ２によって、内部電極（２）の周面に被覆される。外部電極（４）は、図１の製造プロセスステップの中のステップＳ３によって、前記電解質（３）の周面において電極材を被覆および堆積することによって形成される。
【００１９】
最後に、電極を湿気および空気から保護するために、薄い外部集電体（５）および保護被覆部分（６）が、図１の製造プロセスステップの中のステップＳ４によって、上記の外部電極（４）の周面に被覆され、これにより、糸型の電池（１００）の内部構造が形成される。
【００２０】
図３に示すのは、本発明の糸型の電池を作製するプロセスを示す別の好ましい実施形態であって、この実施形態の糸型の電池は、内部電極を被覆して内部が空洞である高分子ケースの中に入れ、外部電極を被覆することによって製造されるものであり、上記の電池作製プロセスは。下記ステップから成っている、すなわち、
内部集電体の周面において電極材料を被覆することによって内部電極を形成するステップ（Ｓ１１）と、
前記内部電極を中空円筒の電解質の内部に挿入するステップ（Ｓ１２）と、
前記電解質の周面において外部電極を被覆するステップ（Ｓ１３）と、
前記外部電極の周面において外部集電体または保護被覆部分を被覆するステップ（Ｓ１４）とから成っている。
【００２１】
上記の各ステップ（Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４）において、糸型の電池を製造するために電極および電解質を被覆する方法は、図１を参照して説明した方法と同じである。
【００２２】
図４は、図３に示した製造プロセスに従って製造される糸型の電池の断面図である。以下では、図３の製造プロセスに従って内部電極を電解質に挿入することによって製造される糸型の電池の構成について説明する。
【００２３】
内部電極（１２）は、図３の製造プロセスステップの中のステップＳ１０によって、内部集電体（１１）において電極材料を被覆することによって作製される。上記ステップで作製された内部電極（１２）が円筒の電解質（１３）に挿入される。この挿入手順においては、前記作製された内部電極（１２）の周面が前記円筒の電解質（１３）の内面と一致するように挿入がなされる。
【００２４】
最後に、電解質の表面において別の電極材を被覆することによって外部電極（１４）が形成され、電池を湿気および空気から保護するために薄い外部集電体（１５）および保護被覆部分（１６）が上記の外部電極（１４）の周面に被覆される。
【００２５】
（有利な効果）
上記の本発明によるフレキシブルな糸型の電池は、ネックレスコード形態のネックレスタイプＰＤＡや携帯電話などの電池として使用することができる。これにより、電池をこれらの機器に挿入することなく、電源にネックレスコード自体を設けることによって機器を使用できるようになるという効果が奏される。また、本発明の糸型の電池を放射状にあるいは撚って編むことによって、布の形態のように変更可能な電池を作製することも可能である。これにより、本発明は各種産業において適合させることができるため非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の好ましい実施形態による、すべての電極および電解質を被覆することによって製造される糸型の電池の作製流れ図である。
【図２】図１によって製造される糸型の電池の断面図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態による、内部電極を被覆し、次に内部が空洞である高分子ケースの中に入れ、さらに外部電極を被覆することによって製造される糸型の電池の作製流れ図である。
【図４】図３によって製造される糸型の電池の断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
＊図面における符号の説明
１、１１：  内部電極の集電体
２、１２：  内部電極
３、１３：  電解質
４、１４：  外部電極
５、１５：  外部集電体
６、１６：  保護被覆部分
１００、２００：  糸型の電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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