(57)【要約】本発明は、内部集電体及び前記内部集電体の外面を囲んで形成された内部電極活物質層を備える内部電極と、前記内部電極の外面を囲んで形成され、電極の短絡を防止する分離層と、前記分離層の外面を囲んで形成された外部電極活物質層及び前記外部電極活物質層を囲んで形成された外部集電体とを備える電極組立体；電線から形成される信号伝達コア部と、前記信号伝達コア部を囲む電磁場干渉防止シールドとを備え、前記電極組立体と平行に配置される信号伝達部；前記電極組立体及び前記信号伝達部を共に囲んで形成された保護被覆；を備え、所定形状の水平断面を有して長さ方向に延びたケーブル型二次電池を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状の水平断面を有して長さ方向に延びたケーブル型二次電池であって、
内部集電体及び前記内部集電体の外面を囲んで形成された内部電極活物質層を備える内部電極と、前記内部電極の外面を囲んで形成され、電極の短絡を防止する分離層と、前記分離層の外面を囲んで形成された外部電極活物質層及び前記外部電極活物質層の外面を囲んで形成された外部集電体とを備える電極組立体；
電線から形成される信号伝達コア部と、前記信号伝達コア部を囲む電磁場干渉防止シールドとを備え、前記電極組立体と平行に配置される信号伝達部；及び
前記電極組立体及び前記信号伝達部を共に囲んで形成された保護被覆；を備えるケーブル型二次電池。
【請求項２】
前記電磁場干渉防止シールドが、絶縁体の電磁場干渉防止シールド及び前記絶縁体の電磁場干渉防止シールドの上部に形成された伝導体の電磁場干渉防止シールドを備えることを特徴とする請求項１に記載のケーブル型二次電池。
【請求項３】
前記伝導体の電磁場干渉防止シールドが、金属ペーストまたはカーボンペーストから形成されたことを特徴とする請求項２に記載のケーブル型二次電池。
【請求項４】
前記内部集電体が、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、もしくは銅；カーボン、ニッケル、チタンもしくは銀で表面処理されたステンレススチール；アルミニウム‐カドミウム合金；導電材で表面処理された非伝導性高分子；または伝導性高分子から製造されたことを特徴とする請求項１に記載のケーブル型二次電池。
【請求項５】
前記外部集電体が、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、もしくは銅；カーボン、ニッケル、チタンもしくは銀で表面処理されたステンレススチール；アルミニウム‐カドミウム合金；導電材で表面処理された非伝導性高分子；または伝導性高分子から製造されたことを特徴とする請求項１に記載のケーブル型二次電池。
【請求項６】
前記導電材が、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ窒化硫黄、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、銀、パラジウム、及びニッケルから選択された１種または２種以上の混合物であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のケーブル型二次電池。
【請求項７】
前記伝導性高分子が、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、及びポリ窒化硫黄から選択された１種または２種以上の混合物であることを特徴とする請求項４に記載のケーブル型二次電池。
【請求項８】
前記内部電極は負極であり、前記外部電極は正極であるか、または、前記内部電極は正極であり、前記外部電極は負極であることを特徴とする請求項１に記載のケーブル型二次電池。
【請求項９】
前記内部電極が負極であり、前記外部電極が正極である場合、前記内部電極活物質層が、天然黒鉛、人造黒鉛、もしくは炭素質材料；リチウム含有チタン複合酸化物（ＬＴＯ）、およびＳｉ、Ｓｎ、Ｌｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｃｅ、ＮｉもしくはＦｅを含む金属類（Ｍｅ）；前記金属類の合金類；前記金属類の酸化物（ＭｅＯｘ）；ならびに前記金属類と炭素との複合体からなる群より選択されたいずれか１つの活物質またはこれらのうち２種以上の混合物から形成され、
前記外部電極活物質層が、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＣｏＰＯ4、ＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉＮｉＭｎＣｏＯ2、及びＬｉＮｉ1-x-y-zＣｏxＭ１yＭ２zＯ2（Ｍ１及びＭ２は互いに独立して、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｇ及びＭｏからなる群より選択され、ｘ、ｙ及びｚは互いに独立した酸化物組成元素の原子分率であって、０≦ｘ＜０．５、０≦ｙ＜０．５、０≦ｚ＜０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ≦１である）からなる群より選択されたいずれか１つの活物質またはこれらのうち２種以上の混合物から形成されることを特徴とする請求項１に記載のケーブル型二次電池。
【請求項１０】
前記内部電極が正極であり、前記外部電極が負極である場合、前記内部電極活物質層が、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＣｏＰＯ4、ＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉＮｉＭｎＣｏＯ2、及びＬｉＮｉ1-x-y-zＣｏxＭ１yＭ２zＯ2（Ｍ１及びＭ２は互いに独立してＡｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｇ及びＭｏからなる群より選択されたいずれか１つであり、ｘ、ｙ及びｚは互いに独立した酸化物組成元素の原子分率であって、０≦ｘ＜０．５、０≦ｙ＜０．５、０≦ｚ＜０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ≦１である）からなる群より選択されたいずれか１つの活物質またはこれらのうち２種以上の混合物から形成され、
前記外部電極活物質層が、天然黒鉛、人造黒鉛、もしくは炭素質材料；リチウム含有チタン複合酸化物（ＬＴＯ）および、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｌｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｃｅ、ＮｉもしくはＦｅを含む金属類（Ｍｅ）；前記金属類の合金類；前記金属類の酸化物（ＭｅＯｘ）；ならびに前記金属類と炭素との複合体からなる群より選択されたいずれか１つの活物質またはこれらのうち２種以上の混合物から形成されることを特徴とする請求項１に記載のケーブル型二次電池。
【請求項１１】
前記分離層が、電解質層またはセパレータであることを特徴とする請求項１に記載のケーブル型二次電池。
【請求項１２】
前記電解質層が、ＰＥＯ、ＰＶｄＦ、ＰＭＭＡ、ＰＡＮまたはＰＶＡＣを使用したゲル型高分子電解質；およびＰＥＯ、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、ＰＥＩ、ポリエチレンスルフィド（ＰＥＳ）またはポリビニルアセテート（ＰＶＡｃ）を使用した固体電解質；から選択された電解質から形成されることを特徴とする請求項１１に記載のケーブル型二次電池。
【請求項１３】
前記電解質層が、リチウム塩をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載のケーブル型二次電池。
【請求項１４】
前記リチウム塩が、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＢ10Ｃｌ10、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＣＯ2、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＡｌＣｌ4、ＣＨ3ＳＯ3Ｌｉ、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ、（ＣＦ3ＳＯ2）2ＮＬｉ、クロロほう酸リチウム、低級脂肪族カルボン酸リチウム、及びテトラフェニルホウ酸リチウムから選択された１種または２種以上であることを特徴とする請求項１３に記載のケーブル型二次電池。
【請求項１５】
前記セパレータが、エチレン単独重合体、プロピレン単独重合体、エチレン‐ブテン共重合体、エチレン‐ヘキセン共重合体、及びエチレン‐メタクリレート共重合体からなる群より選択されたポリオレフィン系高分子から製造した多孔性基材；ポリエステル、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルファイド、及びポリエチレンナフタレンからなる群より選択された高分子から製造した多孔性基材；または無機物粒子とバインダー高分子との混合物から形成された多孔性基材であることを特徴とする請求項１１に記載のケーブル型二次電池。
【請求項１６】
所定形状の水平断面を有して長さ方向に延びたケーブル型二次電池であって、
内部集電体及び前記内部集電体の外面を囲んで形成された内部電極活物質層を備える２以上の第１電極が互いに平行に配置された内部電極と、前記内部電極の外面を囲んで形成され、電極の短絡を防止する分離層と、前記分離層の外面を囲んで形成された外部電極活物質層及び前記外部電極活物質層の外面を囲んで形成された外部集電体とを備える電極組立体；
電線から形成される信号伝達コア部と、前記信号伝達コア部を囲む電磁場干渉防止シールドとを備え、前記電極組立体と平行に配置される信号伝達部；及び
前記電極組立体及び前記信号伝達部を共に囲んで形成された保護被覆；を備えるケーブル型二次電池。
【請求項１７】
信号伝達部として請求項１から請求項１６のいずれか一つに記載のケーブル型二次電池を備える信号伝達装置。
【請求項１８】
前記信号伝達装置が、イヤホンまたはスピーカー連結線であることを特徴とする請求項１７に記載の信号伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変形自在なケーブル型二次電池に関し、より詳しくは、信号伝達部を備えるケーブル型二次電池に関する。
【０００２】
本出願は、２０１１年９月１９日出願の韓国特許出願第１０−２０１１−００９４２２５号、及び２０１２年９月１９日出願の韓国特許出願第１０−２０１２−０１０３９１０号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
【背景技術】
【０００３】
二次電池は、外部の電気エネルギーを化学エネルギーの形態に変換して貯蔵しておき、必要なときに電気を作る装置であり、充電を繰り返すことができるという意味で「充電式電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ）」とも呼ばれる。広く使用される二次電池としては、鉛蓄電池、ニッケル‐カドミウム電池（ＮｉＣｄ）、ニッケル水素蓄電池（ＮｉＭＨ）、リチウムイオン電池（Ｌｉ‐ｉｏｎ）、リチウムイオンポリマー電池（Ｌｉ‐ｉｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）がある。二次電池は使い捨ての一次電池に比べて経済的な利点と環境的な利点を共に提供する。
【０００４】
現在、二次電池は低い電力を要する所に使用されている。例えば、自動車の始動を補助する機器、携帯用装置、道具、無停電電源装置が挙げられる。近年の無線通信技術の発展は携帯用装置の大衆化を主導しており、従来の多くの装置が無線化される傾向もあるため、二次電池に対する需要が爆発的に伸びている。また、環境汚染防止の面でハイブリッド自動車、電気自動車が実用化されているが、これら次世代自動車は二次電池を使用することで、コストと重量を下げ、寿命を伸ばす技術を採用している。
【０００５】
一般に、二次電池は円筒型、角形、またはパウチ型の電池が殆どである。二次電池が、負極、正極、及び分離膜で構成された電極組立体を円筒型または角形の金属缶またはアルミニウムラミネートシートのパウチ型ケースの内部に収納し、前記電極組立体に電解質を注入して製造されるためである。したがって、このような二次電池の装着には一定空間が必要となるため、二次電池の円筒型、角形、またはパウチ型の形態は多様な形態の携帯用装置の開発に制約となる。そこで、形態の変形が自在な新たな形態の二次電池が求められている。
【０００６】
このような要求に応えて、断面の直径に対する長さの比が非常に大きい電池である線型電池が提案された。韓国特許登録第０８０４４１１号（特許文献１）には、負極と正極との間に分離膜が介在し、複数の負極及び正極で構成された線型電池が開示されており、このような線型電池は、イヤホンのような信号伝達装置に適用することができる。また、特開２００１−１１０２４４号（特許文献２）には信号伝達ケーブルを備えたバッテリーケーブルが開示されている。しかし、イヤホンの場合には、電磁場による信号干渉に敏感であるため、上記のような信号伝達ケーブルを備えたバッテリーケーブルは線型電池の電磁場による干渉によってノイズが発生するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国特許登録第０８０４４１１号公報
【特許文献２】特開２００１−１１０２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電磁場干渉によるノイズ発生を防止した信号伝達部を備えたケーブル型二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を達成するため、本発明は、内部集電体及び前記内部集電体の外面を囲んで形成された内部電極活物質層を備える内部電極と、前記内部電極の外面を囲んで形成され、電極の短絡を防止する分離層と、前記分離層の外面を囲んで形成された外部電極活物質層及び前記外部電極活物質層の外面を囲んで形成された外部集電体とを備える電極組立体；電線から形成される信号伝達コア部と、前記信号伝達コア部を囲む電磁場干渉防止シールドとを備え、前記電極組立体と平行に配置される信号伝達部；前記電極組立体及び前記信号伝達部を共に囲んで形成された保護被覆；を備え、所定形状の水平断面を有して長さ方向に延びたケーブル型二次電池を提供する。
【００１０】
前記電磁場干渉防止シールドは、絶縁体の電磁場干渉防止シールド、及びその上部に形成された伝導体の電磁場干渉防止シールドから形成され得る。また、前記伝導体の電磁場干渉防止シールドは、金属ペーストまたはカーボンペーストから形成されたものを使用することが望ましい。
【００１１】
本発明の内部集電体及び外部集電体としては、その種類を特に限定しないが、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、もしくは銅；カーボン、ニッケル、チタンもしくは銀で表面処理されたステンレススチール；アルミニウム‐カドミウム合金；導電材で表面処理された非伝導性高分子；または伝導性高分子などから製造されたものを使用することが望ましい。
【００１２】
使用される導電材の非制限的な例としては、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ窒化硫黄、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｈｉｎ Ｏｘｉｄｅ）
、銀、パラジウム、またはニッケルなどを使用することができる。
【００１３】
本発明の内部電極は負極または正極であり得、外部電極は内部電極に対応する正極または負極であり得る。
【００１４】
本発明の内部電極が負極であり、外部電極が正極である場合、前記内部電極活物質層は、天然黒鉛、人造黒鉛、炭素質材料；リチウム含有チタン複合酸化物（ＬＴＯ）、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｌｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｃｅ、ＮｉまたはＦｅである金属類（Ｍｅ）；前記金属類（Ｍｅ）で構成された合金類；前記金属類（Ｍｅ）の酸化物（ＭｅＯｘ）；及び前記金属類（Ｍｅ）と炭素との複合体からなる群より選択されたいずれか１つの活物質またはこれらのうち２種以上の混合物から形成され、前記外部電極活物質層は、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＣｏＰＯ4、ＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉＮｉＭｎＣｏＯ2、及びＬｉＮｉ1-x-y-zＣｏxＭ１yＭ２zＯ2（Ｍ１及びＭ２は互いに独立してＡｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｇ及びＭｏからなる群より選択されたいずれか１つであり、ｘ、ｙ及びｚは互いに独立した酸化物組成元素の原子分率であって、０≦ｘ＜０．５、０≦ｙ＜０．５、０≦ｚ＜０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ≦１である）からなる群より選択されたいずれか１つの活物質またはこれらのうち２種以上の混合物から形成され得る。
【００１５】
また、前記内部電極が正極であり、前記外部電極が負極である場合、前記内部電極活物質層は、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＣｏＰＯ4、ＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉＮｉＭｎＣｏＯ2、及びＬｉＮｉ1-x-y-zＣｏxＭ１yＭ２zＯ2（Ｍ１及びＭ２は互いに独立してＡｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｇ及びＭｏからなる群より選択されたいずれか１つであり、ｘ、ｙ及びｚは互いに独立した酸化物組成元素の原子分率であって、０≦ｘ＜０．５、０≦ｙ＜０．５、０≦ｚ＜０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ≦１である）からなる群より選択されたいずれか１つの活物質またはこれらのうち２種以上の混合物から形成され、前記外部電極活物質層は、天然黒鉛、人造黒鉛、炭素質材料；リチウム含有チタン複合酸化物（ＬＴＯ）、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｌｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｃｅ、ＮｉまたはＦｅである金属類（Ｍｅ）；前記金属類（Ｍｅ）で構成された合金類；前記金属類（Ｍｅ）の酸化物（ＭｅＯｘ）；及び前記金属類（Ｍｅ）と炭素との複合体からなる群より選択されたいずれか１つの活物質またはこれらのうち２種以上の混合物から形成され得るが、これらに限定されることはない。
【００１６】
本発明の分離層は、電解質層またはセパレータを使用することができる。
【００１７】
前記電解質層としては、その種類を特に限定しないが、ＰＥＯ、ＰＶｄＦ、ＰＭＭＡ、ＰＡＮまたはＰＶＡＣを使用したゲル型高分子電解質；またはＰＥＯ、ＰＰＯ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）、ＰＥＩ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｉｍｉｎｅ）、ＰＥＳ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｓｕｌｐｈｉｄｅ）またはＰＶＡｃ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）を使用した固体電解質などを使用することが望ましい。また、このような電解質層は、リチウム塩をさらに含むことができ、前記リチウム塩の非制限的な例としては、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＢ10Ｃｌ10、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＣＯ2、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＡｌＣｌ4、ＣＨ3ＳＯ3Ｌｉ、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ、（ＣＦ3ＳＯ2）2ＮＬｉ、クロロほう酸リチウム、低級脂肪族カルボン酸リチウム、及びテトラフェニルホウ酸リチウムなどが挙げられる。
【００１８】
前記分離層としてセパレータを使用する場合は、本発明のケーブル型二次電池は電解液を必要とする。前記セパレータとしては、その種類を限定しないが、エチレン単独重合体、プロピレン単独重合体、エチレン‐ブテン共重合体、エチレン‐ヘキセン共重合体、及びエチレン‐メタクリレート共重合体からなる群より選択されたポリオレフィン系高分子から製造した多孔性基材；ポリエステル、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルファイド、及びポリエチレンナフタレンからなる群より選択された高分子から製造した多孔性基材；または無機物粒子とバインダー高分子との混合物から形成された多孔性基材などを使用することができる。
【００１９】
また、本発明のケーブル型二次電池は、複数の電極からなる内部電極を備えることができる、
本発明は、信号伝達部としてケーブル型二次電池を備える信号伝達装置を提供する。
【００２０】
前記信号伝達装置は、イヤホンまたはスピーカー連結線であり得る。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のケーブル型二次電池は、信号伝達部及び電源供給部を備えることで、これが適用される信号伝達の必要なイヤホンのような信号伝達装置に電源供給機能を与えることができる。したがって、このような電源供給が可能な装置と連結される装置は、別途の電源供給部を備える必要がないため、これらの小型化及び軽量化に寄与することができる。特に、本発明のケーブル型二次電池は、電源供給部における電磁場の発生による干渉を防止できる電磁場干渉防止シールドを備えているため、信号伝達装置の信号伝達過程で生じる干渉によるノイズの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図１】本発明の望ましい一実施例によるケーブル型二次電池の断面図である。
【図２】本発明の望ましい他の実施例による複数の内部電極を備えるケーブル型二次電池の断面図である。
【図３】本発明の望ましい一実施例によるイヤホンを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
【００２４】
図１には、本発明によるケーブル型二次電池の一実施例が概略的に示されている。しかし、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００２５】
図１を参照すれば、本発明による所定形状の水平断面を有して長さ方向に延びたケーブル型二次電池１００は、内部集電体１１０及び前記内部集電体の外面を囲んで形成された内部電極活物質層１２０を備える内部電極と、前記内部電極の外面を囲んで形成され、電極の短絡を防止する分離層１３０と、前記分離層の外面を囲んで形成された外部電極活物質層１４０及び前記外部電極活物質層の外面を囲んで形成された外部集電体１５０とを備える電極組立体；電線から形成される信号伝達コア部１６０と、前記信号伝達コア部を囲む電磁場干渉防止シールド、すなわち絶縁体の電磁場干渉防止シールド１７０及び導電体電磁場干渉防止シールド１８０とを備え、前記電極組立体と平行に配置される信号伝達部；前記電極組立体及び前記信号伝達部を共に囲んで形成された保護被覆１９０を備える。
【００２６】
本発明のケーブル型二次電池１００は、信号伝達部が統合されていることを特徴とし、イヤホンなどのような信号伝達が必要な信号伝達装置に適用して、電極組立体からなる電源供給部を備える信号伝達装置を提供することができる。このような電源供給部を備えた信号伝達装置を使用することで、これらの装置と連結される携帯電話やＭＰ３のような装置に別途の電源供給部を備える必要がないため、これらの小型化及び軽量化に寄与することができる。
【００２７】
また、本発明のケーブル型二次電池１００は、絶縁体の電磁場干渉防止シールド１７０及び導電体電磁場干渉防止シールド１８０からなる電磁場干渉防止シールドを備えているため、電極組立体からなる電源供給部における電磁場の発生による干渉を防止でき、信号伝達装置の信号伝達過程で生じる干渉によるノイズの発生を防止することができる。
【００２８】
前記電磁場干渉防止シールドは、電磁場干渉防止が可能な構成であれば、その構成を特に限定することなく全て使用でき、例えば、２層の電磁場干渉防止シールドからなり得る。このとき、信号伝達コア部１６０と直接接触する電磁場干渉防止シールド１７０は絶縁体であり、その上に形成される電磁場干渉防止シールド１８０は伝導体であることが望ましい。前記絶縁体の電磁場干渉防止シールド１７０は信号伝達コア部１６０と伝導体の電磁場干渉防止シールド１８０との直接的な接触を防止し、伝導体の電磁場干渉防止シールド１８０は電源供給部で発生する電磁場を遮断して信号伝達への干渉を防止することができる。
【００２９】
前記絶縁体の電磁場干渉防止シールド１７０としては、原則的に電気を通過させない材料であれば全て使用できるが、ケーブル型二次電池１００の可撓性を低下させない柔軟性の優れた高分子材料を使用することが望ましい。
【００３０】
前記伝導体の電磁場干渉防止シールド１８０としては、原則的に伝導性に優れた金属を使用できるが、金属を使用すれば、ケーブル型二次電池１００の可撓性を低下させるという問題が生じる。したがって、可撓性の低下を防止するため、本発明の伝導体の電磁場干渉防止シールド１８０は金属ペーストまたはカーボンペーストから形成されたものを使用することが望ましい。
【００３１】
前記集電体としては、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、もしくは銅；カーボン、ニッケル、チタン、銀で表面処理されたステンレススチール；アルミニウム‐カドミウム合金；導電材で表面処理された非伝導性高分子；または伝導性高分子を使用して製造されたものが望ましい。
【００３２】
集電体は、活物質の電気化学反応によって生成された電子を集めるか、または、電気化学反応に必要な電子を供給する役割をするものであり、一般に銅やアルミニウムなどの金属を使用する。特に、導電材で表面処理された非伝導性高分子または伝導性高分子からなる高分子伝導体を使用する場合は、銅やアルミニウムのような金属を使用した場合より相対的に可撓性に優れる。また、金属集電体に代わって高分子集電体を使用すれば、電池の軽量性を達成することができる。
【００３３】
前記導電材としては、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ窒化硫黄、ＩＴＯ、銀、パラジウム、またはニッケルなどを使用でき、伝導性高分子としては、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、またはポリ窒化硫黄などを使用することができる。集電体に使用される非伝導性高分子は特にその種類が限定されない。
【００３４】
前記内部電極は負極または正極であり得、前記外部電極は前記外部電極に対応する正極または負極であり得る。
【００３５】
本発明の電極活物質層は、集電体を通じてイオンを移動させる作用をするが、これらイオンの移動は電解質層からのイオンの吸蔵及び電解質層へのイオンの放出を通じた相互作用によって行われる。このような電極活物質層は、負極活物質層と正極活物質層とに分けられる。
【００３６】
具体的に、前記内部電極が負極であって、前記外部電極が正極である場合、前記内部電極活物質層は負極活物質層であって、天然黒鉛、人造黒鉛、炭素質材料；リチウム含有チタン複合酸化物（ＬＴＯ）、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｌｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｃｅ、ＮｉまたはＦｅである金属類（Ｍｅ）；前記金属類（Ｍｅ）で構成された合金類；前記金属類（Ｍｅ）の酸化物（ＭｅＯｘ）；及び前記金属類（Ｍｅ）と炭素との複合体からなる群より選択されたいずれか１つの活物質またはこれらのうち２種以上の混合物から形成され、前記外部電極活物質層は正極活物質層であって、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＣｏＰＯ4、ＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉＮｉＭｎＣｏＯ2、及びＬｉＮｉ1-x-y-zＣｏxＭ１yＭ２zＯ2（Ｍ１及びＭ２は互いに独立してＡｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｇ及びＭｏからなる群より選択されたいずれか１つであり、ｘ、ｙ及びｚは互いに独立した酸化物組成元素の原子分率であって、０≦ｘ＜０．５、０≦ｙ＜０．５、０≦ｚ＜０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ≦１である）からなる群より選択されたいずれか１つの活物質またはこれらのうち２種以上の混合物からなる。
【００３７】
また、前記内部電極が正極であり、前記外部電極が負極である場合は、内部電極活物質層が正極活物質層になり、外部電極活物質層が負極活物質層になる。
【００３８】
本発明の分離層は、電解質層またはセパレータを使用することができる。
【００３９】
このようなイオンの通路になる電解質層としては、ＰＥＯ、ＰＶｄＦ、ＰＭＭＡ、ＰＡＮまたはＰＶＡＣを使用したゲル型高分子電解質；またはＰＥＯ、ＰＰＯ、ＰＥＩ、ＰＥＳまたはＰＶＡｃを使用した固体電解質などを使用する。固体電解質のマトリクスは、高分子またはセラミックスガラスを基本骨格にすることが望ましい。一般的な高分子電解質の場合は、イオン伝導度が満たされても反応速度の面でイオンの移動が非常に遅くなる恐れがあるため、固体電解質よりはイオンが移動し易いゲル型高分子電解質を使用することが望ましい。ゲル型高分子電解質は機械的特性が優れないため、それを補完するために気孔構造支持体または架橋高分子を含むことができる。本発明の電解質層は分離膜の役割も果たせるため、別途の分離膜を使用しなくてもよい。
【００４０】
本発明の電解質層は、リチウム塩をさらに含むことができる。リチウム塩はイオン伝導度及び反応速度を向上させることができ、非制限的な例として、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＢ10Ｃｌ10、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＣＯ2、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＡｌＣｌ4、ＣＨ3ＳＯ3Ｌｉ、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ、（ＣＦ3ＳＯ2）2ＮＬｉ、クロロほう酸リチウム、低級脂肪族カルボン酸リチウム、及びテトラフェニルホウ酸リチウムが挙げられる。
【００４１】
前記分離層としてセパレータを使用する場合は、本発明のケーブル型二次電池は電解液を必要とする。前記セパレータとしては、その種類を限定しないが、エチレン単独重合体、プロピレン単独重合体、エチレン‐ブテン共重合体、エチレン‐ヘキセン共重合体、及びエチレン‐メタクリレート共重合体からなる群より選択されたポリオレフィン系高分子から製造した多孔性基材；ポリエステル、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルファイド、及びポリエチレンナフタレンからなる群より選択された高分子から製造した多孔性基材；または無機物粒子とバインダー高分子との混合物から形成された多孔性基材などを使用することができる。特に、前記共重合体からなる群より選択されたポリオレフィン系高分子から製造した多孔性基材；ポリエステル、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルファイド、及びポリエチレンナフタレンからなる群より選択された高分子から製造した多孔性基材は、不織布の形態を有するものを使用することが望ましい。
【００４２】
本発明は保護被覆を備える。保護被覆は絶縁体であって、空気中の水分及び外部衝撃から電極を保護するために外部集電体の外面に形成する。保護被覆としては通常の高分子樹脂を使用でき、一例としてＰＶＣ、ＨＤＰＥ、またはエポキシ樹脂を使用することができる。
【００４３】
本発明の信号伝達部を備えたケーブル型二次電池は、イヤホン、スピーカー連結線（外部音声出力装置との信号連結線）などのように信号伝達を要する装置などに使用でき（図３参照）、このようなケーブル型二次電池を使用することによってこれらの装置は電源供給機能を有するようになる。
【００４４】
以下、一実施例によるケーブル型二次電池及びその製造方法を図１を参照して簡単に説明する。
【００４５】
本発明の一実施例による、所定形状の水平断面を有して長さ方向に延びたケーブル型二次電池１００は、内部集電体１１０及び前記内部集電体の外面を囲んで形成された内部電極活物質層１２０を備える内部電極と、前記内部電極の外面を囲んで形成され、電極の短絡を防止する分離層１３０と、前記分離層の外面を囲んで形成された外部電極活物質層１４０及び前記外部電極活物質層の外面を囲んで形成された外部集電体１５０とを備える電極組立体；電線から形成される信号伝達コア部１６０と、前記信号伝達コア部を囲む電磁場干渉防止シールドとを備え、前記電極組立体と平行に配置される信号伝達部；前記電極組立体及び前記信号伝達部を共に囲んで形成された保護被覆１９０を備える。このとき、前記電磁場干渉防止シールドは、絶縁体の電磁場干渉防止シールド１７０及び伝導体の電磁場干渉防止シールド１８０の２層からなり得る。
【００４６】
まず、線型のワイヤ状の内部集電体１１０を用意し、その内部集電体１１０の表面に内部電極活物質層１２０をコーティングする。コーティング方法としては一般的なコーティング方法が適用でき、具体的には電気メッキ（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）または陽極酸化処理（ａｎｏｄｉｃ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）法が使用可能であるが、一定間隔を維持するためには活物質を含む電極スラリーを押出機を用いて不連続的に押出コーティングする方法で製造することが望ましい。また、活物質を含む電極スラリーである場合は、ディップコーティング（ｄｉｐ ｃｏａｔｉｎｇ）または押出機を使用する押出コーティング法で製造することもできる。
【００４７】
次いで、前記内部電極活物質層１２０を包むように電解質層である分離層１３０を形成する。前記電解質層である分離層１３０を形成する方法も特に限定されないが、線型であるケーブル型二次電池の特性上、押出コーティング法で製造することが容易である。
【００４８】
コーティングされた電解質である分離層１３０の外面に外部電極活物質層１４０をコーティングする。内部電極活物質層１２０のコーティング方法を外部電極活物質層１４０のコーティングにも同様に適用することができる。
【００４９】
また、前記外部電極活物質層１４０の外面にパイプ状の外部集電体１５０を形成して電極組立体を製造する。一般的な方法で信号伝達コア部１６０を製造し、絶縁体の電磁場干渉防止シールド１７０及びその上にコーティングされた伝導体の電磁場干渉防止シールド１８０からなる電磁場干渉防止シールドを前記信号伝達コア部１６０の外面に形成して信号伝達部を製造する。
【００５０】
最後に、前記電極組立体と前記信号伝達部とを平行に配置し、これらを共に包むように保護被覆１９０を形成する。前記保護被覆１９０は絶縁体であって、空気中の水分及び外部衝撃から電極を保護するために最外面に形成する。保護被覆１９０としては通常の高分子樹脂を使用でき、一例としてＰＶＣ、ＨＤＰＥ、またはエポキシ樹脂を使用することができる。
【００５１】
以下、図２を参考して本発明の他の望ましい実施例を説明する。
【００５２】
図２を参照すれば、本発明のケーブル型二次電池２００は、内部集電体２１０、２１０’及び前記内部集電体２１０、２１０’の外面を囲んで形成された内部電極活物質層２２０、２２０’を備える２以上の第１電極が互いに平行に配置された内部電極と、前記内部電極の外面を囲んで形成され、電極の短絡を防止する分離層２３０と、前記分離層２３０の外面を囲んで形成された外部電極活物質層２４０及び前記外部電極活物質層２４０を囲んで形成された外部集電体２５０とを備える電極組立体；電線から形成される信号伝達コア部２６０と、前記信号伝達コア部を囲む絶縁体の電磁場干渉防止シールド２７０及び伝導体の電磁場干渉防止シールド２８０とを備え、前記電極組立体と平行に配置される信号伝達部；前記電極組立体及び前記信号伝達部を共に囲んで形成された保護被覆２９０を備える。このようなケーブル型二次電池２００は、複数の電極からなる内部電極を備えるため、負極と正極とのバランスを調整し易く、複数の電極を備えるため、断線を防止することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１００、２００  ケーブル型二次電池
３００  イヤホン
１１０、２１０、２１０’  内部集電体
１２０、２２０、２２０’  内部電極活物質層
１３０、２３０  分離層
１４０、２４０  外部電極活物質層
１５０、２５０  外部集電体
１６０、２６０  信号伝達コア部
１７０、２７０  絶縁体の電磁場干渉防止シールド
１８０、２８０  伝導体の電磁場干渉防止シールド
１９０、２９０  保護被覆
【図１】
2014530458.tif 000003
【図２】
2014530458.tif 000004
【図３】
2014530458.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月18日(2014.3.18)
【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】
所定形状の水平断面を有して長さ方向に延びたケーブル型二次電池であって、
内部集電体及び前記内部集電体の外面を囲んで形成された内部電極活物質層を備える内部電極と、前記内部電極の外面を囲んで形成され、電極の短絡を防止する分離層と、前記分離層の外面を囲んで形成された外部電極活物質層及び前記外部電極活物質層の外面を囲んで形成された外部集電体とを備える電極組立体；
電線から形成される信号伝達コア部と、前記信号伝達コア部を囲む電磁場干渉防止シールドとを備え、前記電極組立体と平行に配置される信号伝達部；及び
前記電極組立体及び前記信号伝達部を共に囲んで形成された保護被覆；を備えるケーブル型二次電池。
【請求項２】
前記電磁場干渉防止シールドが、絶縁体の電磁場干渉防止シールド及び前記絶縁体の電磁場干渉防止シールドの上部に形成された伝導体の電磁場干渉防止シールドを備えることを特徴とする請求項１に記載のケーブル型二次電池。
【請求項３】
前記伝導体の電磁場干渉防止シールドが、金属ペーストまたはカーボンペーストから形成されたことを特徴とする請求項２に記載のケーブル型二次電池。
【請求項４】
前記内部集電体が、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、もしくは銅；カーボン、ニッケル、チタンもしくは銀で表面処理されたステンレススチール；アルミニウム‐カドミウム合金；導電材で表面処理された非伝導性高分子；または伝導性高分子から製造されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のケーブル型二次電池。
【請求項５】
前記外部集電体が、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、もしくは銅；カーボン、ニッケル、チタンもしくは銀で表面処理されたステンレススチール；アルミニウム‐カドミウム合金；導電材で表面処理された非伝導性高分子；または伝導性高分子から製造されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のケーブル型二次電池。
【請求項６】
前記導電材が、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ窒化硫黄、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、銀、パラジウム、及びニッケルから選択された１種または２種以上の混合物であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のケーブル型二次電池。
【請求項７】
前記伝導性高分子が、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、及びポリ窒化硫黄から選択された１種または２種以上の混合物であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載のケーブル型二次電池。
【請求項８】
前記内部電極は負極であり、前記外部電極は正極であるか、または、前記内部電極は正極であり、前記外部電極は負極であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のケーブル型二次電池。
【請求項９】
前記内部電極が負極であり、前記外部電極が正極である場合、前記内部電極活物質層が、天然黒鉛、人造黒鉛、もしくは炭素質材料；リチウム含有チタン複合酸化物（ＬＴＯ）、およびＳｉ、Ｓｎ、Ｌｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｃｅ、ＮｉもしくはＦｅを含む金属類（Ｍｅ）；前記金属類の合金類；前記金属類の酸化物（ＭｅＯｘ）；ならびに前記金属類と炭素との複合体からなる群より選択されたいずれか１つの活物質またはこれらのうち２種以上の混合物から形成され、
前記外部電極活物質層が、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＣｏＰＯ4、ＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉＮｉＭｎＣｏＯ2、及びＬｉＮｉ1-x-y-zＣｏxＭ１yＭ２zＯ2（Ｍ１及びＭ２は互いに独立して、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｇ及びＭｏからなる群より選択され、ｘ、ｙ及びｚは互いに独立した酸化物組成元素の原子分率であって、０≦ｘ＜０．５、０≦ｙ＜０．５、０≦ｚ＜０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ≦１である）からなる群より選択されたいずれか１つの活物質またはこれらのうち２種以上の混合物から形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のケーブル型二次電池。
【請求項１０】
前記内部電極が正極であり、前記外部電極が負極である場合、前記内部電極活物質層が、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＣｏＰＯ4、ＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉＮｉＭｎＣｏＯ2、及びＬｉＮｉ1-x-y-zＣｏxＭ１yＭ２zＯ2（Ｍ１及びＭ２は互いに独立してＡｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｇ及びＭｏからなる群より選択されたいずれか１つであり、ｘ、ｙ及びｚは互いに独立した酸化物組成元素の原子分率であって、０≦ｘ＜０．５、０≦ｙ＜０．５、０≦ｚ＜０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ≦１である）からなる群より選択されたいずれか１つの活物質またはこれらのうち２種以上の混合物から形成され、
前記外部電極活物質層が、天然黒鉛、人造黒鉛、もしくは炭素質材料；リチウム含有チタン複合酸化物（ＬＴＯ）および、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｌｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｃｅ、ＮｉもしくはＦｅを含む金属類（Ｍｅ）；前記金属類の合金類；前記金属類の酸化物（ＭｅＯｘ）；ならびに前記金属類と炭素との複合体からなる群より選択されたいずれか１つの活物質またはこれらのうち２種以上の混合物から形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のケーブル型二次電池。
【請求項１１】
前記分離層が、電解質層またはセパレータであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のケーブル型二次電池。
【請求項１２】
前記電解質層が、ＰＥＯ、ＰＶｄＦ、ＰＭＭＡ、ＰＡＮまたはＰＶＡＣを使用したゲル型高分子電解質；およびＰＥＯ、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、ＰＥＩ、ポリエチレンスルフィド（ＰＥＳ）またはポリビニルアセテート（ＰＶＡｃ）を使用した固体電解質；から選択された電解質から形成されることを特徴とする請求項１１に記載のケーブル型二次電池。
【請求項１３】
前記電解質層が、リチウム塩をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載のケーブル型二次電池。
【請求項１４】
前記リチウム塩が、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＢ10Ｃｌ10、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＣＯ2、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＡｌＣｌ4、ＣＨ3ＳＯ3Ｌｉ、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ、（ＣＦ3ＳＯ2）2ＮＬｉ、クロロほう酸リチウム、低級脂肪族カルボン酸リチウム、及びテトラフェニルホウ酸リチウムから選択された１種または２種以上であることを特徴とする請求項１３に記載のケーブル型二次電池。
【請求項１５】
前記セパレータが、エチレン単独重合体、プロピレン単独重合体、エチレン‐ブテン共重合体、エチレン‐ヘキセン共重合体、及びエチレン‐メタクリレート共重合体からなる群より選択されたポリオレフィン系高分子から製造した多孔性基材；ポリエステル、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルファイド、及びポリエチレンナフタレンからなる群より選択された高分子から製造した多孔性基材；または無機物粒子とバインダー高分子との混合物から形成された多孔性基材であることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一項に記載のケーブル型二次電池。
【請求項１６】
所定形状の水平断面を有して長さ方向に延びたケーブル型二次電池であって、
内部集電体及び前記内部集電体の外面を囲んで形成された内部電極活物質層を備える２以上の第１電極が互いに平行に配置された内部電極と、前記内部電極の外面を囲んで形成され、電極の短絡を防止する分離層と、前記分離層の外面を囲んで形成された外部電極活物質層及び前記外部電極活物質層の外面を囲んで形成された外部集電体とを備える電極組立体；
電線から形成される信号伝達コア部と、前記信号伝達コア部を囲む電磁場干渉防止シールドとを備え、前記電極組立体と平行に配置される信号伝達部；及び
前記電極組立体及び前記信号伝達部を共に囲んで形成された保護被覆；を備えるケーブル型二次電池。
【請求項１７】
信号伝達部として請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載のケーブル型二次電池を備える信号伝達装置。
【請求項１８】
前記信号伝達装置が、イヤホンまたはスピーカー連結線であることを特徴とする請求項１７に記載の信号伝達装置。
【国際調査報告】
2014530458.tif 000006
2014530458.tif 000007
2014530458.tif 000008
2014530458.tif 000009