(57)【要約】ポータブル電源の電極ゼリーロール及び電解質のための電解質格納構造が記載される。電解質格納構造は、硬質フレームに結合され、硬質フレームを部分的に取り囲む金属箔スリーブのような金属箔を備える。硬質フレームは、電極ゼリーロールの端を圧壊事象から保護できる。金属箔は、短絡を防ぐために、金属箔を電極ゼリーロールから絶縁できるプラスチックに被覆されうる。さらに、プラスチックは接着剤及びシール剤として機能しうる。例えば、金属箔はプラスチックの溶解を伴う熱接着法を用いて硬質フレームに結合されうる。硬質フレームはポータブル電源に関連するコネクタ・パッド及び安全回路のためのプラットフォームを提供できる。コネクタ・パッド及び安全回路はモジュール・コンポーネントとして組み立てられてもよく、これにより組み立て工程を単純化できる。格納構造は軽量な金属箔ポーチのようなポーチ・セル・バッテリ設計に関連する特徴を提供するが、で、ポーチ・セル・バッテリ設計に従来関連していた硬いケーシングに囲うことなくポータブル計算デバイスで利用されうる。
2013521612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポータブル電源であって、
陰極及び陽極を含む電極アセンブリと、
電解質と、
前記電極及び前記電解質を囲うための格納構造であって、前記電解質又は前記ポータブル電源の動作中に発生する気体の漏れを防ぐように構成された格納構造とを備え、
前記格納構造は、
硬質フレームと、
前記硬質フレームの一部、前記電極アセンブリ及び前記電解質を囲い、前記硬質フレームに接着された金属箔と、
前記ポータブル電源から電力を引き出すための、前記硬質フレームに結合された電気コネクタ・パッドと、
前記硬質フレームに結合され、前記電気コネクタ・パッド並びに前記電極アセンブリの前記陰極及び前記陽極に電気的に結合された安全回路とを備えることを特徴とするポータブル電源。
【請求項２】
前記金属箔上にラミネート層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のポータブル電源。
【請求項３】
前記硬質フレームに前記金属箔を接着するために、前記ポータブル電源の組み立て中に前記ラミネート層が加熱されることを特徴とする請求項２に記載のポータブル電源。
【請求項４】
前記金属箔はアルミニウムであり、約８０から１５０ミクロンの間の厚さであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のポータブル電源。
【請求項５】
前記硬質フレームは長方形であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のポータブル電源。
【請求項６】
前記長方形の硬質フレームは角を含み、前記金属箔は前記角の周りで前記長方形状の硬質フレームに接着されることを特徴とする請求項５に記載のポータブル電源。
【請求項７】
前記硬質フレームの前記角の周りでの前記接着は、前記格納構造から前記電解質又は前記気体が漏れることを防ぐことを特徴とする請求項６に記載のポータブル電源。
【請求項８】
前記長方形状の硬質フレームは、組み立て中に前記格納構造内に前記電解質を加えるための注入ポートをさらに備えることを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載のポータブル電源。
【請求項９】
前記安全回路及び前記電気コネクタ・パッドは前記長方形状の硬質フレームに統合されていることを特徴とする請求項５乃至８の何れか１項に記載のポータブル電源。
【請求項１０】
前記安全回路及び前記電気コネクタ・パッドは、組み立て中に前記長方形状の硬質フレームに接着される基板に統合されていることを特徴とする請求項５乃至８の何れか１項に記載のポータブル電源。
【請求項１１】
ポータブル計算デバイスであって、
ディスプレイと、
プロセッサと、
メモリと、
前記ディスプレイ、前記プロセッサ及び前記メモリに電力を提供するための２つ以上のポータブル電源とを備え、
前記２つ以上のポータブル電源のそれぞれは、
陰極及び陽極を含む電極アセンブリと、
電解質と、
前記ポータブル電源の電圧出力レベルを変更するための電力調整回路と、
前記電極及び前記電解質を囲うための格納構造であって、前記電解質又は前記ポータブル電源の動作中に発生する気体の漏れを防ぐように構成された格納構造とを備え、
前記格納構造は、
硬質フレームと、
前記硬質フレームの一部、前記電極アセンブリ及び前記電解質を囲い、前記硬質フレームに接着された金属箔と、
前記ポータブル電源から電力を引き出すための、前記硬質フレームに結合された電気コネクタ・パッドと、
前記硬質フレームに結合され、前記電気コネクタ・パッド並びに前記電極アセンブリの前記陰極及び前記陽極に電気的に結合された安全回路と、
前記２つ以上のポータブル電源から分離した電力制御回路であって、前記２つ以上のポータブル電源のそれぞれに対して、前記電力調整回路を使用して自身の電圧出力レベルを変更することを命令するように構成された電力制御回路とを備えることを特徴とするポータブル計算デバイス。
【請求項１２】
前記電力制御回路は、前記２つ以上のポータブル電源が並列モード、直列モード又は独立モードで動作することを可能にするようにさらに構成されることを特徴とする請求項１１に記載のポータブル計算デバイス。
【請求項１３】
前記電力制御回路は、前記２つ以上のポータブル電源を並列動作モード、直列動作モード及び独立動作モードの間で切り替えるようにさらに構成されることを特徴とする請求項１２に記載のポータブル計算デバイス。
【請求項１４】
前記電極アセンブリ及び前記電解質は、リチウムイオンポリマー・バッテリ・セルを形成することを特徴とする請求項１２に記載のポータブル計算デバイス。
【請求項１５】
バッテリ・アセンブリを形成するための方法であって、
ゼリーロール電極アセンブリを部分的に囲うように構成された硬質フレームを準備する工程と、
前記ゼリーロール電極アセンブリを前記硬質フレームに接合する工程とを有し、
前記接合する工程は、前記ゼリーロール電極アセンブリに関連する電極タブを安全回路に関連する電気コンタクトに溶接する工程と、前記ゼリーロール電極アセンブリのための格納構造であって、前記ゼリーロール電極アセンブリに関連する電解質又はポータブル電源の動作中に発生する気体の漏れを防ぐように構成された格納構造を形成するために金属箔を前記硬質フレームに接着する工程と、前記格納構造に前記電解質を加える工程と、前記格納構造から余分な気体を排出する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記安全回路、前記電気コンタクト及び電気コネクタ・パッドを備える基板であって、前記コネクタ・パッドが前記ポータブル電源から電力を引き出すためのものである基板を準備する工程と、前記硬質フレームに前記基板を接合する工程とをさらに有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記硬質フレームは、前記安全回路、前記電気コンタクト、前記硬質フレーム内に一体形成された電気コネクタ・パッド及び注入ポートを含み、前記電解質は前記注入ポートを通じて前記格納構造に加えられ、前記金属箔は金属ポーチ又は金属スリーブとして準備され、前記硬質フレームに前記金属箔を接着するためにヒートシールが用いられ、金属箔はラミネート層を含み、前記金属箔と前記硬質フレームとの間の前記接着を形成するために前記ヒートシール中に前記ラミネート層が溶解し、前記電極ゼリーロール・アセンブリ及び前記電解質はリチウムイオンポリマー・バッテリ・セルのコンポーネントであることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
記載される実施形態は一般にポータブル計算デバイスのためのバッテリに関する。具体的に、本実施形態はポータブル計算デバイスのためのバッテリ・パッケージ設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポータブル計算デバイスの設計は複雑なトレード・オフを伴いうる。設計段階で考慮されうるいくつかの要因は、外観的な魅力、重さ、製造可能性、耐久性、温度適合性及び消費電力である。これらの設計要因の１つへの有益な貢献の基礎として選ばれたコンポーネントは、１つ以上の他の設計要因に不都合な影響を有しうる。
【０００３】
典型的に、ある種類のバッテリであるポータブル電源は、ポータブル計算デバイスの設計に関する重要なコンポーネントである。ポータブル電源は、ポータブル計算デバイスが壁コンセントのような固定電源の近くにない場合に、ポータブル計算デバイスのための動作電力を提供する。ポータブル電源を選択する要因は、エネルギー密度、フォーム・ファクタ及び耐久性でありうる。
【０００４】
エネルギー密度は、ポータブル電源がポータブル計算デバイスへ供給可能な、所与の体積あたり、又は所与の質量あたりのエネルギー量を指しうる。フォーム・ファクタは、ポータブル電源を含むパッケージの形状を指しうる。例えば、薄いポータブル計算デバイスは、ポータブル電源のための全体のフォーム・ファクタも薄いものを必要とする。耐久性は、バッテリ・セルに関連する任意の有害な要素の格納に関しうる。例えば、ポータブル電源はしばしば、他の電気コンポーネントへの損傷を防ぐために格納される必要のある液状又はゲル状の電解質を含む。パッケージは、通常の動作状況下において、これらの有害な要素を格納するのに十分な耐久性を有する必要がある。
【０００５】
バッテリのようなポータブル・パワー・デバイスのためのエネルギー密度は、採用されるバッテリ・セルの種類、及びその関連するパッケージによって影響されうる。パッケージ設計は、多くの点でエネルギー密度に影響を与えうる。第一に、質量あたりのエネルギー密度はパッケージの質量が増えるに従って減少するだろう。パッケージは、さらなるエネルギーを提供することなくシステムに質量を追加するので、質量あたりのエネルギー密度を減少させる。パッケージ質量の設計は耐久性の検討によって制限されうる。
【０００６】
第二に、体積あたりのエネルギー密度は充填効率によって影響され、充填効率はパッケージ設計のための望ましいフォーム・ファクタによって制限されうる。非効率にパッケージングされたバッテリ・セルは、効率的にパッケージングされたバッテリ・セルよりも体積あたりのエネルギー密度が低くなりうる。体積あたりのエネルギー効率が減少するにつれてポータブル・パワー・デバイスによって占められる体積が増え、これはポータブル計算デバイスの利用に対して望ましくないことでありうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ポータブル計算デバイスにおいて、一般に、所望の機能及び性能レベルを維持したままで、各コンポーネントの重さ及び体積を最小化することが望ましい。従って、耐久性があり、軽量で、効率的にパッケージングされ、少なくともポータブル計算デバイスにおいて使用可能なバッテリのためのハウジング・アセンブリを提供することが有益でありうる。また、上記の条件を満たし、デバイスの動作サイクル中に満足に機能するバッテリの組み立て方法を提供することも有益でありうる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書は、ポータブル計算用途で使用されるエンクロージャのためのシステム、方法及び装置に関する様々な実施形態を記載する。
【０００９】
１つの側面において、ポータブル電源及びその製造方法が記載される。ポータブル電源はラップトップ・コンピュータ、ネットブック・コンピュータ、スマートフォン及びポータブル・メディア・プレイヤのようなポータブル・パワー・デバイスにおいて用いうるが、これらに限定されない。ポータブル電源は、リチウムイオンポリマー・バッテリ・セルのようなバッテリ・セル内の電極及び関連する電解質を囲うための格納構造を含みうる。格納構造は電解質又はポータブル電源の動作中に発生する気体の漏れを防ぐことができる。
【００１０】
格納構造は硬質フレームと、硬質フレームに接着された金属箔とを含み、金属箔は硬質フレームの一部と、電極アセンブリと、電解質とを囲う。硬質フレームは、電極を損傷させうる圧壊事象から、電極ゼリーロールの端のような電極を保護できる。短絡を防ぐために、金属箔は、バッテリ・セルの電極から金属箔を絶縁できるプラスチックによって被覆されうる。さらに、プラスチックは接着剤及びシール剤として機能しうる。例えば、金属箔を硬質フレームに接着するために、及びバッテリ・セルに関連する液状及びゲル状の電解質を格納するための気密シールを形成するために、熱接着法によってプラスチックが溶解されうる。
【００１１】
硬質フレームに電気コネクタ・パッド及び安全回路が結合されうる。電気コネクタ・パッドは、ポータブル電源から電力を引き出すか、ポータブル電源に電力を加えることを可能にしうる。安全回路は電気コネクタ・パッドと、電極アセンブリの陰極及び陽極とに電気的に結合されうる。特定の実施形態において、安全回路及び電気コネクタ・パッドは、硬質フレームの統合コンポーネントであってもよいし、組み立て中に硬質フレームに結合されるモジュール・コンポーネントとして提供されてもよい。このように安全回路及び電気コネクタ・パッドを提供することで、組み立て工程を単純化できる。
【００１２】
別の実施形態において、硬質フレームは、ポータブル電源の組み立て中に電解質を格納構造に加えることを可能にする注入ポートを備えうる。注入ポートは、電解質を軸方向に注入することを可能にするように、電極ゼリーロールが巻かれた軸にアライメントされうる。このように電解質を注入することで、電解質が横断方向に注入された場合と比べて、電極ゼリーロールへの電解質のより速い同化を可能にしうる。
【００１３】
本発明の他の側面及び利点は、例として本発明の原理を説明し、添付図面とともに行われる以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】組み立て前のポータブル電源のコンポーネントの斜視図を示す。
【図２】組み立て後のポータブル電源の斜視図を示す。
【図３】１つの実施形態についての電極及び関連する電解質を囲うための未組み立ての格納構造の正面図である。
【図４Ａ】、
【図４Ｂ】様々な実施形態のための電極及び関連する電解質を囲うための未組み立ての格納構造の正面図である。
【図５】ポータブル計算デバイスのための電源分散配置のブロック図である。
【図６】ポータブル電源を生成する方法のフロー・チャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施形態は、同じ参照番号が同じ構成要素を示している添付図面とともに、以下の詳細な説明によって容易に理解されるであろう。
【００１６】
添付図面で説明される代表的な実施形態が詳細に参照されるであろう。実施形態を１つの好適な実施形態へ制限することを以下の記載が意図していないことが理解されるべきである。対照的に、添付の特許請求の範囲によって規定されるような、本実施形態の精神及び範囲に含まれうる変形、変更及び均等物に及ぶことが意図される。
【００１７】
以下は、バッテリのようなポータブル電源のためのハウジング・アセンブリに関する。ポータブル電源は、ラップトップ・コンピュータ、ネットブック・コンピュータ、タブレット・コンピュータ、スマートフォン、ポータブル・メディア・プレイヤなどのようなポータブル計算デバイスに適しうるが、これらに制限されない。特に、ハウジング・アセンブリはポーチ型バッテリ・セルのポーチに統合された硬質フレームを備える。硬質フレームの一部は、バッテリに関連する液状電解質のための格納を提供できる。硬質フレームは電気インタフェース、安全回路及び電圧調整回路を含みうる。
【００１８】
硬質フレームを含む「ポーチ・セル」型バッテリの総括的な記載が図１に関して記載される。図１に、金属ポーチ、電極ゼリーロール及びフレームを含む組み立て前のコンポーネントが示される。図２に、組み立て後のコンポーネントが示される。統合フレームを有するポーチ・セルを形成する代替の実施形態が図３、図４Ａ及び図４Ｂに関して記載される。図５に、デバイス・ケース内に分散された複数の電源を含むポータブル計算デバイスが示される。硬質フレームを有するポーチ・セル・バッテリの組み立て方法が図６に関して記載される。しかしながら、本発明がこれらの限定された実施形態を超えるので、図面に関して本明細書で与えられる詳細な説明が説明を目的としていることを当業者は容易に理解できるであろう。
【００１９】
図１は組み立て前のポータブル電源１００のコンポーネントの斜視図を示す。組み立て後の斜視図は図２に示される。ポータブル電源は金属ポーチ１０４又は金属スリーブ、（しばしば「ベア・セル」と表される）電極ゼリーロール・アセンブリ１０２及びフレーム１２４と、接続回路を含む基板１１４とを備えうる。電極ゼリーロール１０２は、陽極材料の層、陰極材料の層、及び陰極層と陽極層との間の分離材料のような複数の層を有するシートを備えうる。シートは電極ゼリーロールを形成するように巻かれるか、たたまれうる。１つの実施形態において、陽極材料はリチウムを含みうる。リチウム陰極材料は、多孔質炭素のような適切な陽極材料と一緒にリチウムイオン型バッテリを形成するために使用されうる。
【００２０】
特定の実施形態において、電極ゼリーロール１０２とともに液状又はゲル状の電解質が用いられうる。リチウムイオン・バッテリは液状又はゲル状の電解質を用いたバッテリ・システムの一例である。別の実施形態において、電極ゼリーロール１０２とともに高分子電解質のような乾燥電解質が用いられうる。乾燥リチウム高分子バッテリは、乾燥電解質を採用したバッテリ・システムの一例である。特定の実施形態において、高分子電解質のような乾燥電解質と組み合わせて液状又はゲル状の電解質が用いられうる。例えば、リチウムイオン高分子バッテリは、高分子電解質を液状又はゲル状の電解質と組み合わせて使用する。室温以下の状況のような低温においてバッテリ・システムの伝導率を向上するために液状又はゲル状の電解質が加えられうる。
【００２１】
電極ゼリーロール１０２は電極タブ１０８を備えうる。電極タブは正極タブ及び負極タブを含みうる。電極タブは、１０６のような絶縁体によって覆われうる。絶縁体１０６は、２つの電極タブにわたって短絡が発生することを防ぐために用いられうる。例えば、各電極タブ１０８のむきだしの部分に金属ポーチ１０４が接触した際に短絡が発生しうる。
【００２２】
金属ポーチ１０４は、アルミニウム箔のような金属箔から形成されうる。金属箔は、プラスチック・ラミネート層のようなラミネート層によって被覆されうる。ラミネート層はヒートシール目的のために用いられうる。例えば、１つの実施形態において、金属ポーチ１０４は、長方形の金属箔シートをラミネート層によって被覆することから始めることにより形成されうる。長方形の金属箔シートの反対側にある端部同士が重ね合わされ、合わせて圧迫されうる。その後、重なった縁に沿って熱を加えてラミネート層を溶解し、重なった２つの縁を接合して金属スリーブを形成できる。
【００２３】
さらに、プラスチック・ラミネート層は金属箔を電極ゼリーロール１０２から絶縁できる。金属箔ポーチ１０４の金属が電極ゼリーロール１０２と接触すると電気的短絡を生じうる。絶縁体として機能するプラスチック・ラミネート層は金属箔ポーチ１０４の金属が電極ゼリーロール１０２と接触し、短絡回路が発生することを防ぐことができる。
【００２４】
別の例において、ラミネートで被覆された金属箔の２枚のシートが利用されうる。１つの金属箔のシートは、他方の金属箔のシートの上部に重ねられうる。その後、２枚のシートの反対側にある辺を合わせて圧迫し、縁の近くをヒートシールして、やはり金属スリーブを形成できる。
【００２５】
ラミネート層が金属スリーブの内表面に位置するようにシートが接合されうる。内表面は、組み立て後の電極ゼリーロール１０２に対向し、接触しうる。ラミネート層はポリプロピレン又はポリエチレンのようなポリマー・プラスチックでありうるが、これらに限定されない。
【００２６】
次に、金属ポーチ１０４のようなポーチを形成するために、金属スリーブの１つの縁が合わせて圧迫され、その後、金属スリーブの一端をシールするために、合わせて圧迫された縁に沿って加熱されうる。特定の実施形態において、金属箔層は約８０〜１２０ミクロンの厚さでありうる。他の実施形態において、金属箔層は１４０ミクロンの厚さでありうる。耐久性及び耐損傷性を高めるために、箔層の厚さが増やされうる。
【００２７】
さらに他の実施形態において、ポーチを形成するために金属スリーブの端をシールするためといった、様々なコンポーネントを合わせて接着するために、液状接着剤のような他の接着剤が適用されうる。この実施形態においては、ヒートシールが用いられなくてもよいし、ヒートシールが液状接着剤と組み合わせて用いられてもよい。液状接着剤が乾燥した場合にシールが形成されうる。他の実施形態において、シールの形成を含む１つ以上のコンポーネントを合わせる接着のために、ヒートシールと、テープや液状接着剤の使用のような他の接着方式との少なくとも１つの組み合わせが用いられうるが、これらに限定されない。
【００２８】
電極ゼリーロール１０２の電極タブ１０８は、基板１１４上の電気コンタクトに溶接されうる。基板１１４は安全回路１１２及び電気コネクタ・パッド１１０のような様々な電気コンポーネントのための回路基板を提供できる。基板は、プラスチックのような材料やプリント回路基板（ＰＣＢ）に有益な他の適切な材料から構成されうる。
【００２９】
基板１１４は以下に説明するように、モジュール・コンポーネントとして準備されてもよいし、硬質フレーム１２４の統合コンポーネントであってもよい。基板１１４が硬質フレームへの統合又はモジュール・コンポーネントとして準備される場合に、硬質フレーム１２４とは別にこの回路を組み立てるよりも、硬質フレーム１２４が組み立て工程のためのより安定したプラットフォームを提供しうるので、組み立て工程が単純化されうる。さらに、硬質フレーム１２４に基板１１４を固定することにより、製造中に回路が何かに絡まった結果として生じる切断のような、回路が単に電極ゼリーロール１０２に「ぶら下がっている」場合に起こりうる切断を防げる。
【００３０】
電気コンタクトは、電極ゼリーロールと安全回路１１２とを接続できる。安全回路１１２は、電極タブ１０８における電極ゼリーロール１０２の状態に応じて、電極ゼリーロール１０２からの電流を遮断するように構成されうる。例えば、安全回路はバッテリが所定の電圧を超えて充電された場合又は所定の電圧以下まで放電した場合に、バッテリを停止するように構成されうる。特定の実施形態において、安全回路１１２は、過電流状態及び／又は過充電状態に応じて回路をオープンする熱遮断のような要素を含みうる。
【００３１】
特定の実施形態において、安全回路１１２は電流レベル及び電圧レベルのような電極ゼリーロールの状態を検出するための１つ以上のセンサを含みうる。この情報は、電極ゼリーロール１０２の充電残量を判定するために用いられうる。加えて、ポータブル電源に関連しうる他の安全特性は、（１）シャットダウン・セパレータのような温度超過状態に応答する回路又はデバイス、及び（２）安全弁又は通気口のような内圧状態に反応する回路又はデバイスを含むが、これらに限定されない。
【００３２】
安全回路１１２は電極タブ１０８とコネクタ・パッド１１０との間に配置されうる。コネクタ・パッド１１０は、組み立て後にポータブル・パワー・デバイスから電力を引き出すことを可能にする外部インタフェースを提供する。基板１１４はまた、（不図示の）電力調整回路を含みうる。１つの実施形態において、電力調整回路はポータブル・パワー・デバイスからの電圧出力の変更を可能にしうる。例えば、（組み立て後の）電極ゼリーロール１０２による電圧出力はその充電状態に従って変わりうる。電力調整回路は、ポータブル電源から電力を受け取る電気コンポーネントにより必要とされる電圧要件に合致するように、電圧を増減できる。いくつかの実施形態において、図５に関して説明されるように、ポータブル計算デバイスは複数の電源を備えてもよく、電力調整回路は１つ以上の電源の充電状態に基づいて出力電圧を調節するように構成されうる。
【００３３】
ポータブル電源はフレーム１２４を含みうる。フレームはポリプロピレンのようなプラスチック材料で構成されうる。フレーム材料は、金属ポーチ１０４のプラスチック・ラミネートとのヒートシールによる接着を形成できるように選択されうる。組み立てられたポータブル電源１００（図２参照）に構造的な剛性を提供するために、フレーム１２４は金属箔ポーチ１０４よりも高い剛性を有しうる。さらなる剛性は、ロールの曲がり又はねじれの結果として生じうる電極ゼリーロール１０２への損傷を防ぎうる。
【００３４】
さらに、電極ゼリーロール１０２の縁は、電極ゼリーロール１０２の縁が押しつぶされることによって生じる損傷を受けやすい。例えば、ポータブル電源が組み立てられる間、圧壊事象が起こりうる。硬質フレームは、電極ゼリーロールの縁を押しつぶしから保護できる。
【００３５】
説明を目的とし、フレーム１２４は側面１１９ａ及び１１９ｂ、前面１１９ｃ及び背面１１９ｄ、上面１２１ａ及び底面１２１ｂを有するように記載されうる。図１では、フレームは上下逆さに示される。特定の実施形態において、フレーム１２４は横断部材１２２と一緒になって長方形になりうる。フレームは電極ゼリーロール１０２を囲えるようなサイズ、すなわち電極ゼリーロールがフレーム１２４の３つの辺と横断部材１２２とによって提供されたスペース１２５内に収まるようなサイズにされうる。基板１１４は横断部材１２２と前面部材１２３との間に収まるようなサイズにされうる。部材１２２と１２３とは空洞を形成するために、上面１２１ａ側の固体面によって接続されうる。上面側の固体面は開口１１８を含みうる。開口は基板１１４上のコネクタ・パッド１１０へのアクセスを可能にするように構成される。
【００３６】
１つの実施形態において、基板１１４はフレーム１２４の統合コンポーネントとして準備されうる。コネクタ・パッド１１０及び安全回路１１２はフレーム１２４の製造中にフレーム１２４に組み込まれうる。よって、いくつかの例で、基板１１４はフレーム１２４から分離した部品として組み立てられなくてもよい。
【００３７】
フレーム１２４は２つの取り付け穴１１６ａ、１１６ｂの周りの構造のような付加的な構造を備えうる。ポータブル計算デバイスに関連するフレーム又はケースのような別の構造にポータブル電源を結合できるように、取り付け穴１１６ａ又は１１６ｂを通じてねじ又は何らかの他のタイプの固定具が挿入されうる。他の実施形態において、１つ以上の取り付け穴がフレーム１２４のさまざまな位置に配置されてもよく、図１に示される位置の２つの取り付け穴に限定されない。さらに他の実施形態において、フレームは取り付け穴を含まなくてもよく、ポータブル電源を別の構造に固定するための固定具とともに用いられうる突起又は他の構造を含んでよい。
【００３８】
ポータブル電源を組み立てるために、電極タブ１０８は基板１１４上のコンタクトに電気的に結合されうる。その後、コネクタ・パッド１１０が開口１１８に囲まれつつ、部材１２２と１２３との間のスペースに基板１１４が収まるように、電極ゼリーロール・アセンブリ１０２及び基板１１４がフレーム１２４内に配置されうる。コネクタ・パッド１１０はフレームの上部１２１ａを通じてアクセス可能である。電極アセンブリ１０２及び基板１１４は、フレーム１２４に配置される前に引っくり返されるように示される。基板１１４及び電極アセンブリ１０２は逆向きで組み立てられてもよいので、この動作は必須ではなく、説明目的のためだけに示される。
【００３９】
いくつかの実施形態において、フレーム１２４は、電極ゼリーロール１０２が据えられうる突起を含みうる。突起はスペース１２５の辺の周り全体に広がってもよいし、角の近くにだけ配置されてもよい。また、各辺の中点に位置し、スペース１２５へ広がる小さいタブのように、突起は各辺の一部にのみに広がりうる。やはり、これらのタブはフレーム１２４に電極ゼリーロール１０２が配置された場合に電極ゼリーロール１０２を支持できる。
【００４０】
基板１１４及び／又は電極タブ１０８の一部はフレーム１２４に接着されうる。例えば、フレーム１２４に基板１１４を接着するために、エポキシ樹脂のような液状接着剤が使用されうる。電極タブとフレーム１２４との間に、電解質の漏れ及び／又は気体の通気を防ぐために、電極タブ１０８及び／又は電極タブを囲む絶縁体をフレームに接着することが望ましいかもしれない。
【００４１】
コネクタ・パッド及び安全回路１１２がフレーム１２４の統合コンポーネントである実施形態において、フレームと、フレーム内に配置された関連回路とに電極タブ１０８を結合するため、フレーム１２４は２つのコンタクト・ポイントを備えうる。例えば、電気的コンタクト・ポイントは、電極ゼリーロール１０２がフレームによって囲まれる場合に電極ゼリーロール１０２に対向する部材１２２の側面、すなわち背面１１９ａに対向している側面に配置されうる。電極タブ１０８は、図１に示される方向に対して約９０度に曲がった端部を含みうる。端部は部材１２２の表面上のコンタクトに溶接されうる。
【００４２】
別の実施形態において、部材１２２は、電極ゼリーロールに対向する側面に２つのスロットを備えてもよく、２つのスロットを通じて電極タブ１０８が挿入されうる。電極タブ１０８はこれらのスロットに溶接されうる。さらに別の実施形態において、電極タブ１０８のためのコンタクト・ポイントは、部材１２２と１２３との間のトラフ領域のような他の位置に配置されうる。
【００４３】
別の実施形態において、トラフ領域によって囲まれた取り付け穴１１６ａと１１６ｂのそれぞれの周りに小さな面が示される。トラフ領域によって囲まれた小さな面ではなく、トラフ領域が排除され、面が底面１２１ｂと平行になるように部材１２２と１２３との間に面が広がってもよい。電極タブ１０８のための電気的コンタクト・ポイントはこの面に配置されうる。
【００４４】
電極ゼリーロール１０２がフレーム１２４に結合された後、金属ポーチ１０４はフレーム１２４及び電極ゼリーロール１０２をスライドされうる。電極ゼリーロール１０２に関連する液状又はゲル状の電解質のための格納構造を形成するために、金属ポーチ１０４はフレーム１２４に接着されうる。フレーム１２４と金属ポーチ１０４との間の接着は電極ゼリーロールのような電極に関連する電解質及び気体の漏れを防ぐ障壁として機能しうる。
【００４５】
１つの実施形態において、開口端の近くの金属ポーチ１０４の内表面は、横断部材の近くのフレーム１２４、すなわち側面１１９ｂと横断部材１２２との交点の近くの側面１１９ｂの外側部分に接着されうる。やはり、接着はヒートシール手法を用いて形成されうる。前述したように、金属箔とフレーム１２４との間に漏れ止めの接着が形成されうるように、金属ポーチ１０４の内表面は、フレーム１２４の材料と相性のよいプラスチック・ラミネート層を含みうる。
【００４６】
熱接着は、金属ポーチ１０４の金属箔に何らかのタイプの加熱素子を用いて熱を加えることによって生成されうる。加熱素子からの熱は金属箔を通じて伝導され、金属箔をフレーム１２４に接着するために下部のラミネート層を溶解できる。熱接着は部材１２２の上縁及び下縁に沿って広がり、この上縁及び下縁を接続している線に沿うフレーム１２４の側面、すなわち角の周りに広がりうる。部材１２２の厚さは、フレーム１２４と金属ポーチ１０４との間に適切な漏れ止めの接着を形成するように、部材１２２の縁に沿って十分に大きな表面積を有するように選択されうる。
【００４７】
一般に、熱接着のような接着は、フレームと、フレームの形状に一致する金属ポート１０４との間に生成されうるが、角を有するフレームの周りだけに接着を形成することに限定されない。例えば、フレームが丸みを帯びた角のような、より曲線的な面を含む場合に、金属ポーチとフレームとの間に接着が形成されうる。別の実施形態において、フレーム１２４は段差を含んでもよく、金属ポーチ１０４は段差にわたって漏れ止めのシールを形成するようにフレームに接着されうる。
【００４８】
金属ポーチ１０４は、フレーム１２４と金属ポーチ１０４との間のずれを防ぐために、フレーム１２４の側面１１９ａ、１１９ｂに沿うか、背面１１９ａの外側部分に沿うか、各辺の上面１２１ａの端及び底面１２１ｂの縁に沿うなどのような他の位置においてフレーム１２４に熱接着されうる。この例において、接着は、金属ポーチ１０４及びフレーム１２４によって形成される格納構造からの漏れを防ぐために必須でなくてもよい。よって、一部の接着領域では、金属ポーチ１０４は漏れを防ぐようにフレーム１２４に接着されてもよく、他の領域では、金属ポーチは、フレームが剛性を増し、金属ポーチ１０４への支持を提供できるようにフレーム１２４に接着されうる。
【００４９】
金属ポーチ１０４をフレーム１２４に接着した後、液状又はゲル状の電解質が加えられうる。１つの実施形態において、部材１２２は、電解質を加えるための注入ポート１２０を含みうる。注入ポート１２０は、部材１２２にあらかじめ接着されたゴム片でありうる。電解質を格納する針が注入ポートのゴム片を通じて挿入され、その後、金属ポーチ１０４及びフレーム１２４を備える格納構造へ電解質が注入されうる。針が取り除かれた場合に、ゴムは電解質をシールするように縮まる。この実施形態において、電解質は電極ゼリーロール１０２が巻かれた軸の方向に注入されうる。
【００５０】
電極ゼリーロールが巻かれた軸の方向に電解質を注入することにより、軸に対して横に電解質が注入された場合と比較して、ゼリーロールへの電解質のより速い同化を可能にしうる。電解質のより速い同化はポータブル電源の組み立てに関連する製造時間を短縮できる。短縮された製造時間は生産スループットを増加させ、製造コストを減らせる。
【００５１】
電極ゼリーロール１０２内への電解質の拡散を可能にする十分な期間の後、余分な気体が格納構造から排出されうる。例えば、１つの実施形態において、ポータブル電源が真空に配置され、中空針を通じて格納構造から真空へと気体を逃がすように、中空針が注入ポート１２０に配置されうる。次に、針が取り除かれ、必要ならば注入ポートがさらにシールされうる。例えば、エポキシ樹脂又は何らかの他のシール材が注入ポートに配置されうる。
【００５２】
他の実施形態において、電極ゼリーロール１０２を囲む格納構造に電解質が加えられた後、例えば角において、又は背面の縁（金属ポーチ１０４の非開口端）に沿って金属ポーチに切り込みを入れることで余分な気体が排出されうる。例示の切り込み線１１７が図に示される。金属ポーチの閉口端は、切断を容易にするために、フレーム１２４の背面１１９ａ側を超えて延びうる。切断された後、金属ポーチは、ポーチを再シールするために切断の位置でヒートシールされうる。例えば、切断された縁が合わさるように圧迫され、ヒートシールされうる。余分な材料はたたまれ、必要ならばフレーム１２４の背面１１９ａ側へ（例えばテープで）場合によっては接着されうる。
【００５３】
いくつかの実施形態において、注入ポート１２０の代わりに切り込みを用いうる。例えば、金属ポーチ１０４がフレーム１２４に結合された後、金属ポーチ１０４に穴が開けられ、穴を通じて電解質が注入され、その後、ポーチが再シールされうる。別の実施形態において、金属ポーチ１０４はフレーム１２４の上を滑るスリーブとして形成されうる。スリーブの一端がフレーム１２４に接着され（スリーブの他の部分もこの時点でフレームに接着されてもよく）、その後、フレーム１２４の背面１１９ａ側の近くの金属スリーブの他方の開口端を通じて電解質が加えられうる。次に、金属スリーブの開口がシールされ、電解質が上述のように拡散されうる。さらに他の実施形態において、金属ポーチを用いるのではなく、電極ゼリーロール１０２、基板１１４及びフレーム１２４はアルミニウム箔シートのような金属箔に配置されうる。上述の方法により、金属シートの縁がたたまれ、自身に接着され、電解質のための格納構造を形成するためにフレーム１２４に接着されうる。
【００５４】
特定の実施形態において、金属ポーチ１０４は、フレーム１２４、基板１１４及び電極ゼリーロール１０２の周りに配置され、これらの要素が最初に全体的に囲われる。金属ポーチ１０４は、背面１１９ａに沿って、側面１１９ｂ、１１９ｄに沿って、前面１１９ｃ側に沿って、縁１２２に沿って及び／又は開口を囲む上面の開口１１８の周りのような様々な配置でフレーム１２４に接着されうるが、それらに限らない。コネクタ・パッド１１０は初めに金属ポーチ１０４によって覆われ、その後、コネクタ・パッド１１０を覆う金属ポーチ１０４の一部がコネクタ・パッドを露出するように取り除かれうる。また、金属ポーチ１０４の一部が取り除かれ、又は必要ならば取り付け穴１１６ａ及び１１６ｂを露出するように金属ポーチに穴が開けられうる。上述したように、電解質を加え、金属ポーチ１０４及びフレーム１２４の組み合わせによって形成された格納構造から気体を排出するために、金属ポーチが切断され、その後に再シールされうる。
【００５５】
図２は、１つの実施形態として図１に関して記載されたコンポーネントの組み立て後のポータブル電源１００の斜視図を示す。ポータブル電源１００は長さ１３４、幅１３０及び高さ１３２から成る。これらの寸法は変更されうる。例えば、バッテリの高さ１３２は３〜６ｍｍの間でありうるが、それよりも厚さを増減することも可能である。電極ゼリーロールの厚さはポータブル電源１００の厚さ１３２に依存して変更されうる。よって、ポータブル電源１００の選択された厚さに依存して、金属ポーチ１０４及びフレーム１２４によって囲われたゼリーロール電極に、より多い又はより少ない巻き数が関連しうる。ポータブル電源１００の長さ１３４及び幅１３０と同様に、厚さ１３２は、ポータブル電源が利用されるポータブル計算デバイスの空間要件を満たすように選択されうる。
【００５６】
１つの実施形態において、バッテリ寸法の変更の場合にも変化しないように、共通の寸法を有するコネクタ・パッド１１０が使用されうる。例えば、同一サイズのコネクタ・パッドは、３ｍｍ厚のバッテリ又は６ｍｍ厚のバッテリと使用されてもよく、ポータブル電源の長さ１３０及び幅１３４が変更された場合に使用されてもよい。フレーム１２４は、コネクタ・パッド１１０の近くに小さなくぼみ又は突起を含みうる。これらの突起又はくぼみは、他の電気インタフェースにコネクタ・パッドをアライメントするために使用されうる。アライメント・ピン１２６（突起）が図に示めされる。
【００５７】
コネクタ・パッド１１０は図２に示される表面１２７上の配置に限定されない。例えば、コネクタ・パッド１１０は、面１２７に沿った他の位置に配置されうる。別の例では、コネクタ・パッド１１０は部材１２３の前面に配置されうる。フレームは、バッテリ１００の外側部分の任意の部分にコネクタ・パッドを配置できるように構成されうる。
【００５８】
特定の実施形態において、バッテリ１００は２つ以上のコネクタ・パッドのような複数のコネクタ・パッドを備えうる。複数のコネクタ・パッドは、複数のバッテリが結合されることを可能しうる。例えば、２つのバッテリは横に並んで結合されてもよいし、２つのバッテリは上下に重ねられてもよい。結合された２つのバッテリは、必ずしも同一の寸法である必要はない。異なる寸法のバッテリの結合を可能にすることによって、ポータブル計算デバイス内の利用可能な空間のよりよい利用が可能になりうる。
【００５９】
図３は電極と関連する電解質とを囲うための未組み立ての格納構造の正面図である。電極及び電解質は図１及び図２に関して記載された電極ゼリーロールでありうる。電極の形状は略長方形でありうる。格納構造はフレーム１５５及び金属ポーチを含む。硬質フレーム１５５は横断部材１５６と、開口１１８を有するトラフ１６０とを備えうる。開口は図１、図２に関して記載されたように電気コネクタ・パッドのために使用されうる。
【００６０】
図１及び図２のフレーム１２４と比較して、フレーム１５５は複数のフランジ１５０と、より幅広い横断部材１５６とを備える。フランジ１５０はフレーム１５５の最大の厚さよりも薄くてもよい。例えば、フレーム１５５の最大の厚さは、３〜６ｍｍ厚のような電極ゼリーロール・アセンブリの高さとほぼ同じでありうるが、一方でフランジの厚さは、１ｍｍ厚などのように薄い。横断部材はフランジと同じ厚さを有しうる。フランジの幅は変わりうり、フレームのすべての辺に関して一定の幅である必要はない。
【００６１】
フランジ１５０は、金属箔ポーチ１０４をフレーム１５５に結合しうる増加された接着領域を提供できる。上述したように、金属箔ポーチ１０４は電極アセンブリ及びそれに関連する電解質のための格納構造を形成するためにフレーム１５５に熱接着されうる。金属箔ポーチ１０４は横断部材１５６の上面及び底面でフレームに接着されうる。金属ポーチは、フランジの上面、フランジの底面又はそれらの組み合わせでフレーム１５５に接着されうる。いくつかの実施形態において、基板がトラフ１６０に挿入され、フレーム１５５に接着されうる。金属ポーチ１０４はまた、基板が挿入された後に、基板の底面に接着されうる。
【００６２】
図４Ａと図４Ｂは様々な実施形態のための電極及び関連する電解質を囲うための未組み立ての格納構造の正面図である。図４Ａにおいて、フレーム１６５はトレイ１７２を含まないことを除いてフレーム１５５と同様の形状である。ゼリーロール電極及びその関連する電解質のような電極は、トレイに配置され、前述したように安全回路のような回路に結合されうる。その後、金属箔シート１７０のような金属シートが、電解質のための格納構造を形成するためのフランジの表面のようなフレームに接着されうる。必要ならば、金属シートではなく、前述の金属ポーチが採用されうる。
【００６３】
図４Ｂにおいて、フレーム１７５は、今回はトレイ１７２が複数の開口を含むことを除いてフレーム１６５と同様である。トレイ部１７２はさらなる強度剛性を格納構造に追加するために使用されうる。開口はフレームの重さを低減するために利用されうる。一般に、寸法の異なる１つ以上の横断部材がトレイ領域に追加されてもよく、トレイは図に示すような開口パターンが形成される必要はない。
【００６４】
電極アセンブリはトレイ１７２内に配置されうる。１つの実施形態において、金属シート１７４はトレイ１７２内に電極を配置する前に、開口が覆われるようにフレーム１７５にすでに接着されうる。トレイ１７２内に電極アセンブリが配置された後、金属シート１７０は電極を覆うようにフレーム１７５に接着されうる。本工程の間、上述したように、電解質が追加され、拡散と、格納構造からの排出とが可能にされうる。
【００６５】
図５はポータブル計算デバイス２００のための電源分散配置のブロック図である。ポータブル計算デバイスはラップトップ・コンピュータ、ネットブック・コンピュータ、タブレット・コンピュータ、スマートフォンなどでありうるが、これらに限定されない。ポータブル計算デバイスはディスプレイ、オーディオ・デバイス及びオーディオ・インタフェースのような出力デバイス、ボタン及びタッチ・スクリーン検出器のような入力デバイス並びにプロセッサ、メモリ及び記憶デバイスのような内部デバイスを備えうる。内部デバイスはデバイス・コンポーネント２０８として示される。これらのデバイスはポータブル・デバイス・ケーシング２１０に結合されうる。
【００６６】
ポータブル計算デバイス２００は図１から図４Ｂに関してすでに記載されたポータブル電源のうちの１つ以上を利用できる。図５において、バッテリ２０２、２０４及び２０６の３つのポータブル電源が示される。ポータブル電源は示されるように同じサイズであってもよいし、相異なるサイズであってもよい。バッテリ２０２、２０４、２０６のそれぞれは相異なる厚さを有しうる。例えば、バッテリ２０２は３ｍｍ厚であり、一方でバッテリ２０６は６ｍｍ厚でありうる。
【００６７】
バッテリは異なる位置に示されるが、互いに結合もされうる。前述したように、バッテリを結合するためにコネクタ・パッドが使用されうる。特定の実施形態において、バッテリは積み重ねられた配置で結合されうる。積み重ねられたバッテリは積み重ねられた場合に完全に重なっている必要はない。例えば、バッテリ２０２と２０６は図５に示すように垂直方向に互いに重ねられうる。さらに、バッテリは辺と辺とで結合されてもよく、端と端とで結合されてもよく、辺と端とで結合されてもよい。例えば、バッテリ２０６と２０２とは、”Ｔ”の配置を形成するように端と辺との配置で結合されうる。結合される際に、バッテリは電力調整回路を利用できる。電力調整回路はその電流充電レベル、他のバッテリにどのように結合されているか、他のバッテリの充電レベル、及び関連するデバイス・コンポーネントの要件に依存して、各バッテリの電圧を調整できる。
【００６８】
デバイス・コンポーネント２０８についての典型的な電圧要件は、３．３ボルト、５ボルト、１２ボルト及びＣＰＵ電圧でありうる。単一のリチウムイオンポリマー・バッテリについての典型的な電圧出力は約３．７ボルトである。充電電圧は約４．２〜４．３ボルトである。２０４、２０６、２０８のような本明細書で説明されたバッテリは直列にも接続されうる。直列配置において、接続されたバッテリの出力電圧は直列な各バッテリの電圧によって増加する。例えば、５ボルトの出力電圧を提供するためにバッテリのうちの２つが直列に接続されうる。別の例のように、１２ボルトの出力電圧を提供するためにバッテリのうちの４つが直列に接続されうる。
【００６９】
特定の実施形態において、２０２、２０４、２０５、２０６のようなリチウムイオンポリマー・バッテリのうちの２つ以上が７〜１５ボルトの間の公称出力電圧を提供するために直列に接続されうるが、これに限定されない。さらに、２０２、２０４、２０５、２０６のような各バッテリは並列又は直列に接続された複数のバッテリ・セルを含みうる。例えば、バッテリ２０２は直列に接続された２つのバッテリ・セルを含みうる。さらに、２０２、２０４、２０５、２０６のような各バッテリによる公称電圧出力はバッテリごとに変わりうる。また、前述のように、バッテリを直列に接続するのではなく、特定のデバイスの電圧要件を満たすために必要に応じて各バッテリの電圧が増減されうる。
【００７０】
特定の実施形態において、バッテリ２０２、２０４、２０５、２０６は電力制御２１４に接続されうる。電力制御２１４は中央基板に配置されてもよいし、又はメイン・ロジック・ボード２１２のような他の基板の一部であってもよい。電力制御２１４は充電ロジックのようなロジック、電圧レギュレータのような電圧変換回路及びキャパシタを含みうる。電圧レギュレータはバッテリによって入力された電圧をデバイス・コンポーネント２０８によって要求された電圧へと変換できる。特定の実施形態において、それらはバッテリ内に組み込まれてもよいし、バッテリから分離されてもよい。キャパシタは、一定の電圧を保つために必要な余剰電力を蓄え、供給するために使用されうる。
【００７１】
いくつかの実施形態において、ある時点で２０２のようなバッテリのうちの１つが、２０４、２０５又は２０６のような他のバッテリのうちの１つ以上と直列に接続され、別の時点で１つのバッテリ２０２が独立し、他のバッテリに接続されずに動作できるように、電力制御２１４は各バッテリの出力電圧を動的に変化し、及び／又はバッテリが互いにどのように接続されるかを動的に変化するように構成されうる。電力制御２１４におけるロジックは、バッテリ間のこれらの接続を動的に形成及び切断するように構成されうる。
【００７２】
さらに、特定の実施形態において、バッテリが自身の出力電圧を変更するための回路を含む場合に、電力制御２１４はその出力電圧を変更することをバッテリに命令するように構成されうる。例えば、電力制御２１４はバッテリ２０２に自身の出力電圧を３．５ボルトから５ボルトに変更することを命令するように構成されうる。他の実施形態において、出力電圧を変更するために使用される回路は電力制御２１４に関連しうる。よって、電力制御２１４はバッテリ入力から第１電圧で電力を受け、それを第２電圧に変更し、その後に特定のデバイスに電力を送るように構成されうる。
【００７３】
電力制御２１４は、１つのバッテリ又はバッテリの組み合わせから異なる時刻においてデバイスに電力を送るルーティング回路も含みうる。例えば、第１時刻に、第１デバイス・コンポーネントが２０２のような第１バッテリから電力を受けとれ、第２時刻に、第１デバイス・コンポーネントが２０４のような第２バッテリから電力を受け取れる。さらに他の実施形態において、所定のバッテリが、所定のデバイスだけへ電力を供給するように専有されうる。例えば、バッテリ２０２はディスプレイのみへ電力を供給するように専有されてもよく、一方でバッテリ２０４、２０５、２０６は他のデバイス・コンポーネントへ電力を供給するように専有されてもよい。
【００７４】
別の実施形態において、相異なるバッテリがデバイスの所定のグループのための電圧要件の供給するために専有されうる。例えば、バッテリ２０２は３．３ボルトを必要とするデバイスに電力を供給するために専有されてもよく、バッテリ２０４は５ボルトを必要とするデバイスに電力を供給するために専有されてもよく、バッテリ２０５はＣＰＵ電圧を提供するために専有されてもよく、バッテリ２０６は１２ボルトを必要とするデバイスに供給するために専有されてもよい。バッテリは、バッテリが電力を供給するコンポーネント（群）の要求に合うサイズでありうる。よって、各バッテリの充電容量はバッテリごとに変わりうる。
【００７５】
図６はポータブル電源を生成する方法４００のフロー・チャートである。４０２において、リチウムイオンポリマー・バッテリのためのゼリーロール・アセンブリのような電極アセンブリを部分的に囲うように構成された硬質フレームが準備される。４０４において、ゼリーロール電極アセンブリは、安全回路に関連する電気コンタクト・タブに結合される。ゼリーロール電極アセンブリの陰極要素及び陽極要素はこれらの電気コンタクト・タブに取り付けられうる。電気コンタクト・タブは硬質フレームに統合されてもよく、フレームに結合されるように設計された安全回路を含む基板に関連してもよい。
【００７６】
４０６において、ゼリーロール電極を囲う半硬質格納構造が形成されうる。半硬質格納構造は硬質フレームに接着された金属箔を備えうる。フレームは金属箔と比較して硬質である。金属箔は、金属箔にヒートシールされうるラミネート層を含みうる。特定の実施形態において、金属箔は、フレーム及びゼリーロール電極の上をスライドされる金属ポーチ又は金属スリーブとして準備されうる。
【００７７】
４０８において、液状又はゲル状の電解質が半硬質格納構造に加えられ、ゼリーロール電極全体に拡散することが可能にされうる。１つの実施形態において、フレームは半硬質格納構造内部へのアクセスをもたらす注入ポートを備えうる。注入ポートは、格納構造内に電解質が注入されることを可能にするように構成されうる。注入の方向は電極ゼリーロールの回転軸にアライメントされうる。
【００７８】
４１０において、半硬質格納構造は何らかの方法で通気孔がつけられうる。例えば、半硬質格納構造の金属箔に切り込みが入れられうる。別の例として、注入ポートを通じて、必要な隙間が挿入されうる。４１２において、半硬質格納構造から排出するために低圧状況が適用されうる。例えば、デバイスは真空状況下に配置されうる。１つの実施形態において、硬質フレームは、半硬質格納器からの気体の排出を可能にするバルブ又はインタフェースを含みうる。
【００７９】
４１４において、低圧状況が適用された後、半硬質格納構造を再シールする必要があってもよい。例えば、格納構造に通気孔をつけるために金属箔に切り込みを入れた場合に、切り込みが再シールされうる。別の例として、デバイスを永久的にシールするために、エポキシ又は何らかの他のシール剤によって注入ポート又はバルブが覆われうる。
【００８０】
本発明の利点は数多くある。相異なる側面、実施形態又は実装は以下の利点のうちの１つ以上を生じうる。本発明は、バッテリのようなポータブル電源に使用される電極及び関連する電解質のための格納構造を提供する。格納構造は硬質フレームに結合された金属箔ポーチを含みうる。本発明の１つの利点は、格納構造が電極ゼリーロールのような電極の好ましくない曲げを防げることである。この特徴は、外側の堅いケーシング内に格納構造を囲うような余分なパッケージングを行わずに、格納構造を含むポータブル電源を利用可能にできうる。本発明の数々の特徴及び利点は明細書から明らかであり、それ故、添付の特許請求の範囲によって、本発明のこのような特徴及び利点のすべてをカバーすることが意図される。さらに、当業者にとって、多数の変形及び変更が容易に思いつくので、本発明は説明及び記載されたような厳密な構造及び動作に限定されるべきでない。従って、すべての適切な変形及び均等物は本発明の範囲内に入るように再分類されてもよい。
【図１】
2013521612.tif 000003
【図２】
2013521612.tif 000004
【図３】
2013521612.tif 000005
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年10月22日(2012.10.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポータブル電源であって、
陰極及び陽極を含む電極アセンブリと、
電解質と、
前記電極及び前記電解質を囲うための格納構造であって、前記電解質又は前記ポータブル電源の動作中に発生する気体の漏れを防ぐように構成された格納構造とを備え、
前記格納構造は、
硬質フレームと、
前記硬質フレームの一部、前記電極アセンブリ及び前記電解質を囲い、前記硬質フレームに接着された金属箔と、
前記ポータブル電源から電力を引き出すための、前記硬質フレームに結合された電気コネクタ・パッドと、
前記硬質フレームに結合され、前記電気コネクタ・パッド並びに前記電極アセンブリの前記陰極及び前記陽極に電気的に結合された安全回路とを備えることを特徴とするポータブル電源。
【請求項２】
前記金属箔上にラミネート層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のポータブル電源。
【請求項３】
前記硬質フレームに前記金属箔を接着するために、前記ポータブル電源の組み立て中に前記ラミネート層が加熱されることを特徴とする請求項２に記載のポータブル電源。
【請求項４】
前記金属箔はアルミニウムであり、約８０から１５０ミクロンの間の厚さであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のポータブル電源。
【請求項５】
前記硬質フレームは長方形であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のポータブル電源。
【請求項６】
前記長方形の硬質フレームは角を含み、前記金属箔は前記角の周りで前記長方形状の硬質フレームに接着されることを特徴とする請求項５に記載のポータブル電源。
【請求項７】
前記硬質フレームの前記角の周りでの前記接着は、前記格納構造から前記電解質又は前記気体が漏れることを防ぐことを特徴とする請求項６に記載のポータブル電源。
【請求項８】
前記長方形状の硬質フレームは、組み立て中に前記格納構造内に前記電解質を加えるための注入ポートをさらに備えることを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載のポータブル電源。
【請求項９】
前記安全回路及び前記電気コネクタ・パッドは前記長方形状の硬質フレームに統合されていることを特徴とする請求項５乃至８の何れか１項に記載のポータブル電源。
【請求項１０】
前記安全回路及び前記電気コネクタ・パッドは、組み立て中に前記長方形状の硬質フレームに接着される基板に統合されていることを特徴とする請求項５乃至８の何れか１項に記載のポータブル電源。
【請求項１１】
ポータブル計算デバイスであって、
ディスプレイと、
プロセッサと、
メモリと、
前記ディスプレイ、前記プロセッサ及び前記メモリに電力を提供するための２つ以上のポータブル電源とを備え、
前記２つ以上のポータブル電源のそれぞれは、
陰極及び陽極を含む電極アセンブリと、
電解質と、
前記ポータブル電源の電圧出力レベルを変更するための電力調整回路と、
前記電極及び前記電解質を囲うための格納構造であって、前記電解質又は前記ポータブル電源の動作中に発生する気体の漏れを防ぐように構成された格納構造とを備え、
前記格納構造は、
硬質フレームと、
前記硬質フレームの一部、前記電極アセンブリ及び前記電解質を囲い、前記硬質フレームに接着された金属箔と、
前記ポータブル電源から電力を引き出すための、前記硬質フレームに結合された電気コネクタ・パッドと、
前記硬質フレームに結合され、前記電気コネクタ・パッド並びに前記電極アセンブリの前記陰極及び前記陽極に電気的に結合された安全回路と、
前記２つ以上のポータブル電源から分離した電力制御回路であって、前記２つ以上のポータブル電源のそれぞれに対して、前記電力調整回路を使用して自身の電圧出力レベルを変更することを命令するように構成された電力制御回路とを備えることを特徴とするポータブル計算デバイス。
【請求項１２】
前記電力制御回路は、前記２つ以上のポータブル電源が並列モード、直列モード又は独立モードで動作することを可能にするようにさらに構成されることを特徴とする請求項１１に記載のポータブル計算デバイス。
【請求項１３】
前記電力制御回路は、前記２つ以上のポータブル電源を並列動作モード、直列動作モード及び独立動作モードの間で切り替えるようにさらに構成されることを特徴とする請求項１２に記載のポータブル計算デバイス。
【請求項１４】
前記電極アセンブリ及び前記電解質は、リチウムイオンポリマー・バッテリ・セルを形成することを特徴とする請求項１２に記載のポータブル計算デバイス。
【請求項１５】
前記硬質フレームはゼリーロール電極アセンブリを部分的に囲うように構成され、前記ゼリーロール電極アセンブリは、前記ゼリーロール電極アセンブリに関連する電極タブを前記安全回路に関連する電気コンタクトに溶接し、前記ゼリーロール電極アセンブリのための格納構造を形成するために金属箔を前記硬質フレームに接着することによって前記硬質フレームに接合され、前記金属箔は、前記ゼリーロール電極アセンブリに関連する電解質又は前記ポータブル電源の動作中に発生する気体の漏れを防ぐように構成された格納構造を形成するために前記硬質フレームの一部、前記電極アセンブリ及び前記電解質を囲うことを特徴とする請求項１２に記載のポータブル計算デバイス。
【国際調査報告】
2013521612.tif 000010
2013521612.tif 000011