(57)【要約】  本発明は、電気化学セルに関し、第１の電極（１１）と接触する第１の集電部（２０）を有するとともに、第１の接続部（２４）を有する第１の集電体（１６）と、第２の電極（１３）と接触する第２の集電部（３０）を有するとともに、第２の接続部（３４）を有して、第１の集電体（１６）と重なり合う第２の集電体（１８）と、を備え、第１と第２の集電体（１６，１８）は、それらの第１と第２の接続部（２４，３４）によって相互に接続され、第１と第２の接続部（２４，３４）の間の距離（ｄ）は、第１と第２の集電部（２０，３０）の間の距離（Ｄ）の５０％以下である。
2016511928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学セルであって、
第１の電極（１１）と接触する第１の集電部（２０）を有するとともに、第１の接続部（２４）を有する、第１の集電体（１６）と、
第２の電極（１３）と接触する第２の集電部（３０）を有するとともに、第２の接続部（３４）を有し、前記第１の集電体（１６）と重なり合う、第２の集電体（１８）と、を備え、
前記第１と第２の集電体（１６，１８）は、それらの前記第１と第２の接続部（２４，３４）によって相互に接続され、前記第１と第２の接続部（２４，３４）の間の距離（ｄ）は、前記第１と第２の集電部（２０，３０）の間の距離（Ｄ）の５０％以下であり、前記第１と第２の集電体（１６，１８）のうち少なくとも一方は、少なくとも一部分に、少なくとも１つの内向きに広がる長手窪み（４４，５４）を有し、これにより、少なくとも１つの折り曲げ構造体（４０，４１，４２，４３）を形成しており、前記第１の集電体の前記内向きに広がる長手窪み（４４，５４）は、前記第２の集電体の前記内向きに広がる長手窪み（４４，５４）に略対向するように配置されている、電気化学セル。
【請求項２】
前記第１と第２の集電部（２０，３０）のうち少なくとも一方は、対応する前記第１または第２の接続部（２４，３４）と一体に形成されている、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項３】
前記第１と第２の集電体（１６，１８）のうち少なくとも一方は、対応する前記第１または第２の集電部（２０，３０）と前記第１または第２の接続部（２４，３４）との間に、第１または第２の異形部（２２，３２）を有する、請求項１または２に記載の電気化学セル。
【請求項４】
前記第１と第２の異形部（２２，３２）のうち少なくとも一方は、対応する前記第１または第２の集電部（２０，３０）、および前記第１または第２の接続部（２４，３４）に、マージしている、請求項３に記載の電気化学セル。
【請求項５】
前記第１と第２の異形部（２２，３２）のうち少なくとも一方は、扁平化または引き延ばしたＺ形のプロファイルを有する、請求項３または４に記載の電気化学セル。
【請求項６】
前記第１と第２の接続部（２４，３４）の間の距離（ｄ）は、１００μｍ以下、８０μｍ以下、５０μｍ以下、または５０μｍと２５μｍの間である、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の電気化学セル。
【請求項７】
前記第１と第２の接続部（２４，３４）は、絶縁性接着剤（２６）によって互いに接合されて、外縁（２８）を形成している、請求項１乃至６のいずれか１つに記載の電気化学セル。
【請求項８】
前記接着剤（２６）は、エポキシ接着剤を含む、請求項７に記載の電気化学セル。
【請求項９】
前記第１と第２の集電体（１６，１８）のうち少なくとも一方は、少なくとも２つの分離した折り曲げ構造体または交差した折り曲げ構造体（４０，４１，４２，４３）を有する、請求項８に記載の電気化学セル。
【請求項１０】
前記第１の集電体（１６）は、少なくとも第１の窪み（４４）を有し、前記第２の集電体（１８）は、前記第１の窪み（４４）と略重なり合う少なくとも第２の窪み（５４）を有する、請求項８または９に記載の電気化学セル。
【請求項１１】
前記折り曲げ構造体（４０，４１，４２，４３）のうちの少なくとも２つは、前記第１および／または第２の集電部（２０，３０）の平面内で、互いに略平行に、または互いに対して３０°〜９０°の間の所定の角度で、延在する、請求項９または１０に記載の電気化学セル。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの折り曲げ構造体（４０，４１，４２，４３）は、前記外縁（２８）の延長に略垂直な向きに配置される、請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の電気化学セル。
【請求項１３】
前記折り曲げ構造体（４０，４１，４２，４３）は、前記第１と第２の集電部（２０，３０）のうち少なくとも一方の上に矩形パターン（４８）および／または三角パターン（４９）を形成している、先行する請求項９乃至１２のいずれか１つに記載の電気化学セル。
【請求項１４】
前記第１の集電体（１６）と前記第２の集電体（１８）は、前記第１と第２の電極（１１，１３）のための封入ハウジング（１５）を形成している、請求項１乃至１３のいずれか１つに記載の電気化学セル。
【請求項１５】
当該セルは、携帯電話機、スマートカード、携帯型全地球測位システム、ポータブルコンピュータ、タブレットコンピュータ、心拍計、ＭＰ３プレーヤ、ウォークマン、のうちから選択された電子機器に、電源として組み込まれる、請求項１乃至１４のいずれか１つに記載の電気化学セル。
【請求項１６】
フレキシブルタイプの電子腕時計であって、電源ユニットと、計時回路ユニットと、時間関連データを表示するための表示ユニットと、前記ユニットの少なくとも１つのためのフレキシブル基板と、を備え、前記電源ユニットは、先行する請求項１乃至１４のいずれか１つに記載のフレキシブル電気化学セルを有することを特徴とする電子時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１と第２の電極にそれぞれ電気的に接触する第１と第２の集電体を備える電気化学セルの分野に関する。特に、本発明は、高い機械的柔軟性を特徴とする薄膜電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多くの異なるタイプの電池の中には、いわゆる薄膜電池がある。そのような電池は、わずかナノメートル、マイクロメートル、またはミリメートルレンジの厚さを有する。それらは、比較的小さい寸法を有するので、一般的に、幅広くさまざまな用途に適用することができる。そのような電池または電気化学セルは、一般に、任意の形状に形成することができる。それらは、積層させて並列に用いることができ、一般に比較的高いエネルギー密度を提供することができる。
【０００３】
さらに、薄膜電気化学セルは、顕著な機械的柔軟性を提供することもできる。従って、それらは、一般的に屈曲可能であり、ある程度、弾性変形可能である。
【０００４】
電気化学セルは、典型的には、アノードと、アノード集電体と、カソードと、カソード集電体と、アノードとカソードとの間に延在するセパレータと、を備える。電気化学セルは電解質で含浸されており、それは一般に液体であるので、密封外包材の内部に収容されなければならない。また、所望の機械的柔軟性を提供するためには、アノード集電体およびカソード集電体は、相当する可撓性を提供するものでなければならない。集電体は、一般にアノードおよびカソードの外向き部分に配置されるので、それらは、電気化学セルが曲げられると特に機械的応力を受けるようになることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実用においては、特に多数回の曲げ操作または折り曲げ操作の後に、例えば、１０ｍｍの曲率半径で約１００回または５００回の曲げ操作の後に、従来の集電体は、亀裂構造を呈することがあり、またはさらに、少なくともその表面に損傷部分を示す傾向があり得る。このような集電体は、典型的には、金属箔を基礎として形成されるので、繰り返し曲げ操作または折り曲げ操作を受けると、劣化して漏れが生じる傾向がある。
【０００６】
フィルム型電池のような薄型フレキシブル電気化学セルの多層構造は、互いに接合または相互接続された層間の距離が比較的大きい場合に、曲げまたは折り曲げに対してかなり敏感である。例えば、図１に示すような２つの重ね合わせ基板１、２が、側縁に沿って、例えば特定の厚さを特徴とする接着剤３によって互いに接合されている場合に、基板１、２を湾曲または屈曲構成１’、２’に曲げることは、接着剤３’の実質的な剪断につながる。例えば電気化学セルの略重なり合う層を接合またはた相互接続するためには、そのような曲げに起因する剪断ならびにそれが接着剤の密封性および耐久性に及ぼすマイナスの影響を軽減するように、比較的可撓性の接着剤を使用するか、または接着剤の厚さを最小限に抑えるか、いずれかの必要がある。
【０００７】
一方で、比較的可撓性の接着剤または弾性変形可能な接着剤は、十分なガスバリア性を提供しない場合があるため、多層構造または対応する電気化学セルは、あまりにも早い経年劣化を示すことがある。一方、相互に接合される層に対する十分な気密性を特徴とする比較的剛性または不撓性の接着剤を使用する場合は、これによって、多層構造を柔軟に曲げることを可能とする最大厚さを少しでも超えてはならない。
【０００８】
しかしながら、電池応用においてアノード集電体とカソード集電体として機能する２つの集電体を相互に接合させる場合に、それらの互いに対する距離は、例えば４００μｍの所定の最小値未満に縮小することはできない。そうでなければ、電気活性物質の容量が少ないことに起因して、電池の所望の電気容量を得ることはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明の目的は、明確に規定された高い機械的柔軟性を呈するとともに、比較的小さい曲げ半径での繰り返し曲げ操作または折り曲げ操作に耐える、改良された電気化学セルを提供することである。さらに、電気化学セルの内部構造は、比較的単純かつ省スペースでなければならず、また、その生産は、コスト効果的でなければならない。さらに、電気化学セルは、多次元的な折れ曲がりまたは多次元的な柔軟性を呈するものでなければならず、すなわち、電気化学セルは、少なくとも２つの異なる方向に関して屈曲可能でなければならない。
【００１０】
第１の態様において、第１の電極と接触する第１の集電部を有する第１の集電体を備えた電気化学セルを提供する。第１の集電体は、さらに、第１の集電体を第２の集電体に機械的に接続するための第１の接続部を有する。
【００１１】
必然的に、電気化学セルは、さらに、第２の電極と接触する第２の集電部を有するとともに第１の集電体に略重なり合う第２の集電体を備える。第２の集電体は、さらに第２の接続部を有し、これにより第２の集電体を第１の集電体に機械的に接続可能である。
【００１２】
従って、第１と第２の集電体は、それらのそれぞれ第１と第２の接続部によって、相互に機械的に接続される。典型的には、第１と第２の集電体は、その第１と第２の接続部が略重なり合うように、重ね合わせて配置される。このとき、第１と第２の接続部の間の距離ｄは、第１と第２の集電体の第１と第２の集電部の間の距離Ｄの５０％以下である。
【００１３】
この構成によれば、第１と第２の集電体の間の距離は、第１と第２の集電体の全体的な距離Ｄと比較して、一部分のみにおいて縮小されている。第１と第２の集電体の間の全体的な距離Ｄは、典型的には、第１と第２の集電体の間に挟まれた第１と第２の電極の形状およびサイズによって、特に厚さによって、決定される。一方、第１と第２の集電体を相互接続または接合するために、例えば、その外縁またはフレーム部分に沿って、比較的剛性であるが気密性の接着剤の使用を可能とするために、第１と第２の集電体の間の、それらの第１と第２の接続部の領域における相互の距離は、縮小されている。気密性接着剤は、電気絶縁性である。
【００１４】
従って、第１と第２の集電体のうち少なくとも一方は、他方の集電体までの距離を縮小するために、エンボス加工または変形した表面部分を有する。このようにして、第１と第２の集電体の集電部の間の距離Ｄは、第１と第２の集電体の電気化学的機能のために合理的な範囲に維持することができる一方で、曲げ状態または折り曲げ状態であっても第１と第２の接続部の間で十分な気密性を提供する接着材の使用を可能とするために、第１と第２の接続部の間の距離ｄは、縮小することができる。
【００１５】
一実施形態によれば、第１と第２の集電体のそれぞれの第１と第２の集電部のうち少なくとも一方は、対応する第１または第２の接続部と一体に形成される。典型的には、第１の集電部は、第１の接続部と一体に形成することができ、一方、第２の集電部は、第２の接続部と一体に形成することができる。このとき、第１と第２の集電部は、略一定の距離Ｄで位置決めすることができる一方、第１と第２の接続部は、縮小した距離ｄで配置および位置決めすることができる。
【００１６】
第１と第２の集電体の集電部、ならびに第１と第２の集電体の接続部は、略平面構造を有し得る。距離ｄまたはＤは、典型的には、第１および／または第２の集電部または接続部のそれぞれの平面構造体または平坦面の平面に対して垂直に延びるものである。さらなる典型的な構成では、距離ｄは、Ｄの３０％以下である。さらに、距離ｄは、Ｄの２０％以下とすることができる。さらに、距離ｄは、Ｄの１０％以下とすることもでき、または、距離ｄは、Ｄの５％以下とすることもできる。
【００１７】
一般的に、第１と第２の接続部の間の距離ｄを小さくすることにより、曲げに起因する機械的応力または剪断が、対応する第１と第２の接続部の間に広がる接着剤に及ぼす影響を軽減することができる。これによって、比較的剛性または不撓性であるが気密性かつ液密性の接着剤を利用することが可能となる。
【００１８】
別の態様によれば、第１と第２の接続部の間の距離ｄは、第１および／または第２の集電体自体の厚さの範囲内の大きさとすることができる。また、第１と第２の接続部の間の距離ｄは、第１と第２の集電体のうち一方の厚さの１〜２倍に等しくてもよく、または１〜３倍に等しくてもよい。
【００１９】
典型的な構成では、第１および／または第２の集電体はアモルファス金属を含むことができ、この場合、それぞれの集電体の厚さは、２０〜３０μｍの範囲内とすることができる。このとき、第１と第２の集電体の第１と第２の接続部の間の距離ｄまたは間隙は、１０〜６０μｍの範囲内とすることができる。第１と第２の接続部の間の距離ｄ、ひいては接着構造体の厚さは、さらに、約３０μｍとすることができる。
【００２０】
別の実施形態によれば、第１と第２の集電体のうち少なくとも一方は、対応する第１または第２の集電部と第１または第２の接続部との間に、第１または第２の異形部を有する。典型的には、第１の集電体に関して、第１の異形部は、第１の接続部と第１の集電部との間に配置される。また、第１の集電部は、第１の異形部を介して第１の接続部にマージ（溶け込む：以下同じ）している。
【００２１】
第２の集電体が第２の異形部を備える場合にも同じことが有効である。その場合、第２の集電部は、第２の異形部を介して第２の接続部と相互接続される。さらにこの場合も、第２の集電部は、第２の異形部を介して第２の接続部にマージすることができる。
【００２２】
異形部は、第１と第２の集電体の第１と第２の接続部の間の距離を縮小するために、段状プロファイルを提供することができる。
【００２３】
さらなる実施形態によれば、第１と第２の異形部のうち少なくとも一方は、対応する第１または第２の集電部、および第１または第２の接続部に、マージしている。典型的には、第１の異形部は、第１の集電部にマージするとともに、反対方向で第１の接続部にマージしている。第２の集電体の場合にも同じことが有効である。その場合、第２の異形部は、第２の集電部にマージするとともに、反対方向で第２の接続部にマージすることができる。
【００２４】
第１と第２の接続部の領域において距離を縮小するためには、一般的に、第１と第２の集電体のうち一方のみが異形部を有していれば十分であり、このとき、他方の集電体は、略平坦または均一形状とすることができる。一方、他の実施形態では、比較的対称な幾何学的形状を提供するため、ならびに第１と第２の接続部の間の距離ｄを必要な程度に縮小するために、第１と第２の集電体の両方が、特徴として相互に対応する異形部を備えることを想定できる。このような第１と第２の集電体の対称形状は、集電体およびそれらの相互接続の全体にわたって機械的応力を分散させることに関して、さらに有利である。
【００２５】
別の実施形態によれば、第１と第２の異形部のうち少なくとも一方は、扁平化または引き延ばしたＺ形のプロファイルを有する。典型的には、異形部は、単にランプ部を有することができ、これを介して、略平行な向きの均一形状の接続部と集電部とが互いにマージする。従って、集電部と接続部は、「Ｚ」の上側枝部と下側枝部のように略平行な向きである一方で、それらの間で異形部がランプを形成する。この場合、「Ｚ」の形状とは異なり、両側で異形部とこれに隣接して位置する接続部または集電部との間の角度は、共に９０°よりも大きい。平面状の集電部の面法線に関して、それぞれの集電部は、反対に位置する集電体に向かってシフトしている。第１の集電体の場合、第１の接続部は、第１の集電部の平面から第２の集電体に向かう方向にオフセットしている。
【００２６】
第１と第２の集電体がそれぞれ第１と第２の異形部を有することを特徴とする実施形態では、第２の集電体についても同じことが有効である。
【００２７】
さらなる実施形態によれば、第１と第２の接続部の間の距離ｄは、１００μｍ以下、８０μｍ以下、もしくは５０μｍ以下であり、または第１と第２の接続部の間の距離ｄは、５０μｍと２５μｍの間である。第１と第２の接続部の間の距離を１００μｍ未満の値に縮小することによって、第１と第２の接続部の間を相互接続する接着剤の剪断の影響を十分に軽減することができ、これにより、十分なシール性および密封性を得られるような接着材を利用することが可能となる。
【００２８】
さらなる実施形態によれば、第１と第２の接続部は、電気絶縁性接着剤によって互いに接合されて、電気化学セルの外縁を形成する。典型的には、第１と第２の集電体の周縁は、その電気化学的に活性な第１と第２の集電部の距離Ｄと比較して縮小された距離ｄで配置された対応する第１と第２の接続部として設計される。
【００２９】
第１と第２の集電体の外周に沿って第１と第２の接続部を互いに接合させることによって、第１と第２の電極ならびにそれらの間に位置するセパレータを、第１と第２の集電体によって完全に封入することができる。こうして、第１と第２の集電体の相互接合は、電気化学セルの封入ハウジングとして機能し得る。
【００３０】
また、第１と第２の電極の間に位置するセパレータは、第１と第２の接続部の領域内まで延在させることができる。この場合、セパレータを、接続部によってピンチすることができ、そして同時に第１と第２の集電体の接続部に接合させることができる。
【００３１】
別の実施形態によれば、第１と第２の集電体の第１と第２の接続部を相互に接続するように構成された接着剤はエポキシ接着剤を含み、それは、典型的にはエポキシ樹脂と硬化剤とを含む。一般的に、接着剤は、熱硬化性接着剤を含む。それは、電気化学セルの最終組み立ての前に第１と第２の接続部の少なくとも一方に貼付できる接着箔として提供することができる。接着剤は、単一成分のエポキシ接着剤またはエポキシ樹脂を含むことができる。代替的または追加的に、接着剤は、化学的に誘発される硬化の対象となり得る２成分以上のエポキシ接着剤を含むこともできる。
【００３２】
第１および／または第２の集電体は、固有の剛性または固有の不撓性を有することができ、それは、それらの対応する第１または第２の異形部によって、さらに高めることができる。略平面状の集電体に異形部を導入することによって、一般的に、集電体自体の曲げ挙動に対抗することができる。
【００３３】
別の実施形態によれば、第１と第２の集電体のうち少なくとも一方は、少なくとも一部分に、少なくとも１つの内向きに広がる長手窪みを有し、これにより、対応する集電体の少なくとも１つの折り曲げ構造体を形成している。典型的には、内向きに広がる長手窪みは、長手溝を提供し、これは、機械的観点から、該溝または折り曲げ構造体に沿って延びるヒンジ軸を有する一種のヒンジを構成および提供することができる。内向きに広がる窪みの近傍において、対応する第１および／または第２の集電体の内側に面する部分と機械的に接触している電極は、局所的に厚さが小さくなり得る。しかしながら、長手窪みにより実現される厚さの縮小によって、電気化学セル構成全体の固有の折り曲げ性が導入される。
【００３４】
さらなる実施形態では、第１と第２の集電体のうち少なくとも一方は、対応する第１または第２の集電体において内向きに広がる長手窪みまたは対応する溝によって提供される少なくとも２つの分離した折り曲げ構造体および／または互いに交差した折り曲げ構造体を有する。典型的には、第１と第２の集電体のうち少なくとも一方に複数の折り曲げ構造体が設けられる。個々の折り曲げ構造体は、所定の距離で互いに平行に延在し得る。例えば、いくつかの折り曲げ構造体が、互いに対して等距離かつ平行に延在することができる。第１と第２の集電体のうち少なくとも一方に、そのような厚さを縮小させた折り曲げ構造体を導入することにより、電気化学セルの屈曲性および柔軟性を予め向上させることができる。
【００３５】
さらなる実施形態によれば、第１の集電体は、少なくとも第１の窪みまたは対応する第１の折り曲げ構造体を有し、第２の集電体は、第１の窪みひいては第１の折り曲げ構造体と略重なり合う少なくとも第２の窪みまたは対応する第２の折り曲げ構造体を有する。略重なり合う折り曲げ構造体を両方の集電体に設けることにより、電気化学セル全体の全体的撓み挙動および柔軟性をさらに向上させることができる。
【００３６】
別の実施形態によれば、折り曲げ構造体のうちの少なくとも２つは、第１および／または第２の集電部の平面内で、互いに略平行に、または互いに対して例えば３０°〜９０°の間の所定の角度で、延在する。典型的には、折り曲げ構造体は、第１および／または第２の集電体の接続部以外に配置される。さらなる実施形態では、第１または第２の集電体の、該集電体を横切って延在する少なくとも１つの折り曲げ構造体は、対応する第１および／または第２の接続部の外面内へと延びるか、またはそれにマージしている。
【００３７】
従って、第１または第２のいずれかの集電体の、その相対する側縁に位置する接続部は、対応する折り曲げ構造体によって相互接続することができる。このような実施形態では、折り曲げ構造体として集電体の集電部を横切って延在する長手窪みの深さは、対応する集電体の異形部によって提供される厚さオフセットよりも十分に小さくすることができる。
【００３８】
折り曲げ構造体の総数、向き、および位置は、集電体の全体的な幾何学的形状およびサイズと、電気化学セルの折り曲げ要求に依存し得る。
【００３９】
別の実施形態によれば、上記少なくとも１つの折り曲げ構造体は、集電体の外縁の延長に対して略垂直な向きに配置される。例えば、電気化学セルが、第１および／または第２の集電体の側縁に対して略垂直に延びる特定の曲げ軸または折り曲げ軸に沿って屈曲可能でなければならない場合には、対応する折り曲げ構造体は、対応する側縁の延長に対して垂直に延在しなければならない。集電体は略方形状または矩形状であることを考えると、電気化学セルの互いに垂直な対応する方向に折り曲げまたは曲げを、ただし集電体の形状に適合し得るように提供するために、互いに対して垂直に延在する少なくとも２つの折り曲げ構造体を設けることが効果的であり得る。この態様では、電気化学セルの折り曲げ要求に応じて、個々の折り曲げ構造体の間に、様々に異なる角度を実現することもできる。
【００４０】
また、さらなる実施形態によれば、折り曲げ構造体は、対応する集電体の第１と第２の集電部のうち少なくとも一方にわたり矩形パターンおよび／または三角パターンを形成する。典型的には、比較的直線状の長手折り曲げ構造体が、対応する集電体の集電部全体を横切って延在する。このようにして、個々の集電体で、その周縁接続部のうちの相対する位置にある部分により形成される、向かい合って位置する外縁を、個々の折り曲げ構造体によって、構造的に相互接続することができる。
【００４１】
別の実施形態によれば、第１の集電体と第２の集電体は、第１と第２の電極のため、ならびに一般的にそれらの間に配置されるセパレータのための、封入ハウジングを形成することもできる。このようにして、電気化学セルの従来のハウジングまたは封入材を、アノード集電体とカソード集電体を構成する第１と第２の集電体によって、効果的に置き換えることができる。この場合、第１と第２の集電体により、さらに、電気化学セル全体の機械的安定性および機械的保護を提供することもできる。
【００４２】
この機械的態様とは別に、集電体を、アノード集電タブおよびカソード集電タブと一体に形成することができる。従って、別途、接続タブと集電体を相互接続することは不要となり得る。このようにして、電気化学セルのための、かなり省スペースの構成を提供することができる。別個の封入材またはハウジングは、もはや必要ないので、電気化学セル自体の外寸を増加させることなく、カソードおよびアノードのサイズを大きくすることができる。その結果、電気化学セルの蓄電容量ひいてはエネルギー密度を増加させることができる。
【００４３】
別の実施形態によれば、電気化学セルは、一次電池または二次電池として設計される。電気化学セルは、さらに、様々な用途に応じて設計することができる。具体的には、電気化学セルは、限定するものではないが、時計もしくは携帯時計、スマートカード、または携帯電話機に適用可能であり得る。
【００４４】
以下で、次のような図面を参照して、本発明の種々の実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】相互に接合された基板または層を曲げたときの剪断の影響を概略的に示している。
【図２】電気化学セルの概略斜視図を示している。
【図３】図２によるＡ−Ａに沿った断面を概略的に示している。
【図４】曲げられた状態の図２による電気化学セルを側面図で概略的に示している。
【図５】平行な向きの２つの分離した折り曲げ構造体を有する電気化学セルの別の実施形態を示している。
【図６】異なる向きの複数の折り曲げ構造体を有する電気化学セルの別の実施形態を示している。
【図７】電気化学セルのさらなる実施形態を上面図で示している。
【図８】図７によるＢ−Ｂに沿った断面を示している。
【図９】図７によるＣ−Ｃに沿った断面を示している。
【図１０】図７によるＤ−Ｄに沿った断面を示している。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図２〜４に概略的に示すような電気化学セル１０は、第１の集電体１６と第２の集電体１８とを備える。図２による斜視図では、上側の第１の集電体１６のみが示されているが、第２の集電体すなわち下側の集電体１８の形状および構成は、図３および４から認識できる。第１の集電体１６は、第１の集電体１６と一体に形成することができる接続タブ１２を有する。第２の集電体１８についても同様であり、特徴として一体に形成された接続タブ１４を有する。
【００４７】
図３に示すように、第１と第２の集電体１６、１８は、それぞれ、集電部２０、３０と接続部２４、３４とを有する。例えば、第１の集電体１６の第１の接続部２４は、第１の集電部２０と一体に形成されている。第１の集電部２０は、第１の異形部２２を介して第１の接続部２４にマージしている。第１の集電部２０と第１の接続部２４が互いに略平行な向きである場合に、第１の接続部２４にマージするとともに第１の集電部２０にマージする第１の異形部２２は、第１の集電部２０または第１の接続部２４の面法線に対するランプまたは橋絡部として機能する。
【００４８】
第２の集電体１８についても同様に、第１の集電部２０と重なり合う第２の集電部３０を有し、さらに、第１の接続部２４と略重なり合うとともに第１の接続部２４に対して略平行に延在する第２の接続部３４を有する。第２の集電体１８は、さらに第２の異形部３２を有する。第１と第２の異形部２２、３２によって、対応する第１と第２の集電体１６、１８は、第１と第２の集電部２０、３０の間の距離Ｄと、第１と第２の接続部２４、３４の間の距離ｄが異なることを特徴とする。
【００４９】
具体的には、重なり合う第１と第２の接続部２４、３４の領域では、その距離ｄは、第１と第２の集電部２０、３０の距離Ｄの少なくとも５０％まで縮小されている。このようにして、第１と第２の接続部２４、３４の間に挟まれる接着剤２６の厚さを、距離Ｄと比較して、効果的に縮小することができる。この場合、第１と第２の集電体１６、１８を気密かつ液密に相互接続および相互接合するために、電気化学セル１０に十分な密封性およびシール性を提供するエポキシ接着剤またはエポキシ樹脂のような接着剤を使用することが可能である。好ましくは、第１と第２の集電体１６、１８の第１と第２の接続部２４、３４は、第１と第２の集電体１６、１８の周囲全体に沿って延在する。このようにして、第１と第２の集電体１６、１８により、電気化学セルのための封入ハウジング１５を提供する。
【００５０】
側辺の第１と第２の接続部２４、３４の領域において距離が縮小されていることによって、比較的剛性または不撓性の接着剤２６を使用した場合であっても、電気化学セル１０の優れた曲げ挙動または撓み挙動を得ることができる。具体的には、第１と第２の集電体１６、１８および／または電気化学セル１０全体の全体的な柔軟性によって、２０ｍｍ以下、５０ｍｍ以下、またはさらに１０ｍｍ以下までの曲げ半径で、キンクフリーで曲げ操作および撓み操作を可能とすることができる。このような小さな曲げ半径であっても、少なくとも５００回またはそれ以上の多数回の曲げ操作または撓み操作を、集電体１６、１８またはそのシール接着剤２６の電気的または機械的特性を著しく損なうことなく行うことができる。
【００５１】
一方、図３に示すような第１と第２の異形部２２、３２は、電気化学セル１０の柔軟性を打ち消すように作用し得る。電気化学セル１０の撓み挙動を、少なくとも補償するため、さらに一般的には改善するために、第１と第２の集電体１６、１８のうち少なくとも一方に、少なくとも１つの長手窪み４４を導入する。図７による実施形態では、等間隔で平行な向きに配置される複数の折り曲げ構造体４０が、第１の集電体１６と第２の集電体１８にわたって導入される。
【００５２】
図８に示すように、第１の集電体１６の外面に第１の窪み４４が設けられて、これにより、長手溝４６を形成している。窪み４４は、電気化学セル１０の内側に向かって広がっており、よって、第１と第２の集電体１６、１８とそれぞれ電気的に接触している第１と第２の電極１１、１３を電気的に分離するように機能するセパレータ１７に向かって、広がっている。
【００５３】
第１の溝４６と重なり合うようにして、第２の集電体１８も、内向きに広がる第２の窪み５４を備えて、第２の溝５６を形成している。第１と第２の溝４６、５６は、重なり合うようにして、電気化学セル１０の相対する側に配置されているので、電気化学セル１０の全体の厚さが局所的に縮小され、これにより、このように重なり合う溝４６、５６によって形成される折り曲げ構造体４０に沿って、電気化学セル１０の曲げまたは折り曲げを可能として、これをサポートしている。
【００５４】
多くの折り曲げ構造体４０を、第１の集電体１６にわたって、さらに第２の集電体１８にわたって、規則的に配列することにより、図７に示すように、電気化学セル１０を、いくつかの集電体セグメント１６ａ、１６ｂ、１６ｃに区分けすることができる。これらのセグメント１６ａ、１６ｂ、１６ｃの各々は比較的剛性または不撓性であり得るが、その場合、これらの間に延在する折り曲げ構造体４０によって、その電気化学セル１０の曲げまたは折り曲げを、略無摩耗で可能とすることができる。このように、いくつかのセグメント１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、一種のブレスレットリンクとして機能および作用し得る。
【００５５】
第１と第２の窪み４４、５４の幾何学的形状および深さは、電気化学セル１０の所要の撓み挙動に応じて異なり得る。第１および／または第２の窪み４４の深さは、図１０の断面に示すように、その幅の大きさの範囲内とすることができる。図８に示すように、第１の窪み４４および／または第２の窪み５４の深さは、その第１または第２の窪み４４、５４の幅の２倍または３倍ほどの大きさとすることができる。さらに、その幾何学的形状についても、特に窪み４４、５４の傾斜および内側に位置する底部に、丸みを持たせるか、またはテーパ状プロファイルを呈するか、いずれかとすることができる。
【００５６】
図５に示す実施形態では、第１の集電体１６の３つのセグメント１６ａ、１６ｂ、１６ｃを示している。これらのセグメント１６ａ、１６ｂ、１６ｃを分離する折り曲げ構造体４０が略平行に延在するので、これらによって矩形パターン４８が形成される。従って、セグメント１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、略矩形構造のセグメントでもある。図６による実施形態では、垂直な向きの折り曲げ構造体４０、４１および折り曲げ構造体４２、４３の２対が設けられている。この場合、第１の集電体１６は、８つの三角形部分に分割されて、折り曲げ構造体４０、４１、４２、４３は、三角パターン４９を形成している。折り曲げ構造体４０、４１、４２、４３は、いずれも第１の集電体１６の集電部２０の全体を横切って延在し、第１の集電体１６の中央部分で交差している。
【００５７】
図６に示すように、折り曲げ構造体４０は、折り曲げ構造体４１に対して略垂直に延在し、折り曲げ構造体４２は、折り曲げ構造体４３に対して略垂直に延在する。また、折り曲げ構造体４２、４３は、折り曲げ構造体４０、４１に対して約４５°の角度で延在する。
【００５８】
複数の異なる向きの折り曲げ構造体４０、４１、４２、４３を設けることによって、電気化学セル１０を、それぞれの折り曲げ軸または折り曲げ方向に沿って曲げることが可能である。
【００５９】
本発明の電気化学セルは、有利には、フレキシブルタイプの電子腕時計に組み込むことができ、それは、特に、電源ユニットと、計時回路ユニットと、時間関連データを表示するための表示ユニットと、それらのユニットの少なくとも１つのためのフレキシブル基板と、を備え、前記電源ユニットは、本明細書において上記で開示したようなフレキシブル電気化学セルを有する。典型的には、これらのユニットは、フレキシブルプリント回路フィルムに実装されて、そしてこれが、絶縁性エラストマ材のオーバモールドによって組み込まれることで、リストバンドを形成する。
【００６０】
他の用途では、本発明の電気化学セルは、有利には、携帯電話機、スマートカード、携帯型全地球測位システム、ポータブルコンピュータ、タブレットコンピュータ、心拍計、ＭＰ３プレーヤ、ウォークマン（登録商標）などのような他の電子機器に、電源として組み込むことができる。
【符号の説明】
【００６１】
１      基板
２      基板
３      接着剤
１０    電気化学セル
１１    電極
１２    接続タブ
１３    電極
１４    接続タブ
１５    ハウジング
１６    集電体
１６ａ  セグメント
１６ｂ  セグメント
１６ｃ  セグメント
１７    セパレータ
１８    集電体
２０    集電部
２２    異形部
２４    接続部
２６    接着剤
２８    縁
３０    集電部
３２    異形部
３４    接続部
４０    折り曲げ構造体
４１    折り曲げ構造体
４２    折り曲げ構造体
４３    折り曲げ構造体
４４    窪み
４６    溝
４８    矩形パターン
４９    三角パターン
５４    窪み
５６    溝
【図１】
2016511928.tif 000003
【図２】
2016511928.tif 000004
【図３】
2016511928.tif 000005
【図４】
2016511928.tif 000006
【図５】
2016511928.tif 000007
【図６】
2016511928.tif 000008
【図７】
2016511928.tif 000009
【図８】
2016511928.tif 000010
【図９】
2016511928.tif 000011
【図１０】
2016511928.tif 000012
【国際調査報告】
2016511928.tif 000013
2016511928.tif 000014
2016511928.tif 000015