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JP6148346B2 - 丸い角部を含む電気デバイス - Google Patents

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Description

本発明は、丸い角部（ラウンドコーナー）を含む電気デバイスに係り、より詳細には、外面の少なくとも一箇所以上に曲面構造を含む電気デバイスであって、前記曲面構造の形状と一致する外形を含む１つ以上の二次電池が、前記曲面構造が形成された位置に装着されており、前記二次電池は、正極、負極、及び前記正極と前記負極との間に介在した分離膜の構造の電極組立体が電池ケースに内蔵されている電池セルであるか、または前記電池セルがパックケースに内蔵されている電池パックであることを特徴とする電気デバイスに関する。
最近、電気デバイスに対する技術開発と需要の増加に伴い、二次電池の需要もまた急増しており、電気デバイスに対するスリムタイプ（ｓｌｉｍ ｔｙｐｅ）構造または曲面構造を含む様々なデザインのトレンド変化（ｔｒｅｎｄ ｃｈａｎｇｅ）によって新しい形態の二次電池が要求されている。
このような様々なデザインのトレンド変化により、電気デバイスは、従来の単純な直方体型構造を超えて、外面の少なくとも一箇所以上に曲面構造が形成された構造に設計されている。また、このような電気デバイスは、従来と比較して、より多くの数の電子部品を搭載するので、より安定的であり、電気容量が増加された二次電池が要求されている。このような電池セルの代表的な例として、エネルギー密度と作動電圧が高く、保管と寿命特性に優れたリチウム二次電池を挙げることができる。前記リチウム二次電池は、各種電気デバイスはもちろん、様々な電子製品のエネルギー源として広く用いられている。
リチウム二次電池は、その外形によって円筒型電池、角型電池、パウチ型電池などに大別され、電解液の形態によってリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、リチウムポリマー電池などに分類されることもある。
電気デバイスの小型化といった最近の傾向により、厚さの薄い角型電池、パウチ型電池に対する需要が増加しており、特に、形状の変形が容易であり、製造コストが低く、重量が少ないパウチ型電池への関心が高い実情である。
一般に、パウチ型電池は、樹脂層と金属層を含んで構成されたラミネートシートのパウチ型ケースの内部に、電極組立体と電解質が密封されている電池のことをいう。電池ケースに収納される電極組立体は、ジェリーロール型（巻取り型）、スタック型（積層型）、または複合型（スタック／フォールディング型）の構造となっている。
図１には、スタック型電極組立体を含んでいるパウチ型二次電池の構造が模式的に示されている。
図１を参照すると、パウチ型二次電池１０は、パウチ型電池ケース２０の内部に、正極、負極、及び前記正極と前記負極との間に介在した分離膜の構造の電極組立体３０が、その正極及び負極タブ３１，３２と電気的に接続される２つの電極リード４０，４１が外部に露出するように密封されている構造からなっている。
電池ケース２０は、電極組立体３０を装着できる凹状の収納部２３を含むケース本体２１と、そのような本体２１に一体に連結されているカバー２２とからなっている。
電池ケース２０は、ラミネートシートからなっており、最外郭をなす外側樹脂層２０Ａと、物質の通過を防止する遮断性金属層２０Ｂと、密封のための内側樹脂層２０Ｃとで構成されている。
スタック型電極組立体３０は、多数の正極タブ３１及び多数の負極タブ３２がそれぞれ融着されて電極リード４０，４１に共に結合されている。また、ケース本体２１の上端部２４とカバー２２の上端部とが熱融着機（図示せず）によって熱融着されるとき、そのような熱融着機と電極リード４０，４１との間にショートが発生することを防止し、電極リード４０，４１と電池ケース２０との密封性を確保するために、電極リード４０，４１の上下面に絶縁フィルム５０を付着する。
しかし、上記したパウチ型二次電池は、一般的に単純な直方体構造からなっているため、曲面構造が形成された様々なデザインの電気デバイスに装着される場合、電気デバイスの内部空間を全て活用できないか、または不必要な空間（デッドスペース、ｄｅａｄ ｓｐａｃｅ）が発生するという問題が生じる。また、電気デバイスのこのような非効率的な内部空間活用は電気デバイスの全体積の増加の原因となる。
したがって、曲面構造を含む様々なデザインの外観を含みながらも、内部空間を効率的に活用できる二次電池を搭載した電気デバイスに対する必要性が高い実情である。
本発明は、上記のような従来技術の問題点及び過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。
具体的に、本発明の目的は、曲面構造を含む様々なデザインの外観を含みながらも、内部空間を効率的に活用できる二次電池を搭載した電気デバイスを提供するものである。
本発明の他の目的は、前記電気デバイスの内部空間を効率的に活用できる構造の二次電池を提供するものである。
このような目的を達成するための本発明に係る電気デバイスは、外面の少なくとも一箇所以上に曲面構造を含む電気デバイスであって、前記曲面構造の形状と一致する外形を含む１つ以上の二次電池が、前記曲面構造が形成された位置に装着されており、前記二次電池は、正極、負極、及び前記正極と前記負極との間に介在した分離膜の構造の電極組立体が電池ケースに内蔵されている電池セルであるか、または前記電池セルがパックケースに内蔵されているものと構成されている。
前記電極組立体は積層型電極組立体を含み、前記電極組立体が含む電極群の数は、当業者が、電池セルが装着されるデバイスの形状及び必要な容量に応じて柔軟にその数を調整することができる。２個ないし３個の電極群で構成された電極組立体はもちろん、４個以上の電極群からなる電極組立体を構成することもできることは勿論である。
前記積層型電極組立体は、正極板と負極板のいずれか１つと分離板とが最外郭を構成するように正極板、負極板、分離板が積層された状態で接合（ｌａｍｉｎａｔｅ）されている構造の第１電極群を含むことができる。
また、前記積層型電極組立体は、分離板が最外郭を構成するように正極板、負極板、分離板が積層された状態で接合（ｌａｍｉｎａｔｅ）されている第２電極群を含むことができる。
例えば、前記第１電極群は、正極板、分離板、負極板、分離板が順次にスタックされた状態で接合（ｌａｍｉｎａｔｅ）された構造、または負極板、分離板、正極板、分離板が順次にスタックされた状態で接合された構造であってもよい。
前記積層型電極組立体は、正極板と負極板が最外郭を構成し、分離板が正極板と負極板との間に介在するように正極板、負極板、分離板が積層された状態で接合されている第３電極群を含むことができる。
前記積層型電極組立体は、正極板及び負極板のいずれか１つと１つの分離板とが積層された状態で接合されている第４電極群を含むことができる。
前記積層型電極組立体は、前記第１電極群のみが積層された構造であってもよく、第２電極群のみが積層された構造であってもよく、第３電極群のみが積層された構造であってもよく、第４電極群のみが積層された構造であってもよく、またはこれらの組み合わせであってもよい。
前記第１電極群の最上段または最下段には第２電極群がスタックされていてもよい。
第２電極群のみが積層されている構造は、第２電極群の間に正極板または負極板のいずれか１つが介在していてもよい。
前記第１電極群ないし第４電極群には、正極板、分離板、負極板のスタック構造をより堅固に維持する固定部材をさらに付加することができる。
前記固定部材は、第１電極群ないし第４電極群とは別個の外部部材であって、電極群の外周面の一部又は全部を覆っている粘着テープまたは接着テープであってもよい。
前記電極群の外周面は、電極群の側面、平面、前面、後面などを全て含む概念であり得る。
前記固定部材は、電極群を構成する分離板の一部であってもよく、この場合、分離板の末端を熱融着させることによって電極群を固定させることができる。但し、これに限定されるものではない。
前記分離板の末端は、正極板と負極板の大きさ、すなわち、横の長さまたは縦の長さに比べて長く延びていてもよい。延びた分離板の末端は互いに熱融着されてもよい。
前記固定部材は、第１電極群ないし第４電極群を固定させる機能を行うことができる部材を全て含む。
前記の第１電極群ないし第４電極群を含んで積層型電極組立体を構成する場合、正極板、負極板、分離板が単純にスタックされている構造の積層型電極組立体に比べて、量産性ないし良品率を向上させることができる。
また、電極群の単位で正極板、分離板、負極板が互いに接合されている状態であるので、スウェリングによる体積膨張を最小化することができるという利点がある。
前記の第１電極群と第２電極群を含んで積層型電極組立体を構成する場合、フォールディング工程で具現される電極組立体のアラインメント不良や工程設備を除去し、１つのラミネーターのみを用いて第１電極群又は第２電極群の形成を完了し、単純なスタックで積層型電極組立体を具現できるようになるので、フォールディング工程時に発生する電極損傷が減少し、電解液の濡れ性を向上させることができ、外部に露出される分離板に片面有無機複合分離膜（ＳＲＳ分離膜）を適用できるようになるので、セルの厚さが減少すると共に、工程コストを低減することができる。
したがって、本発明に係る電気デバイスは、曲面構造を含む様々なデザインで設計することができ、電気デバイスの曲面構造の形状と一致する外形を含む二次電池を内部に搭載しているので、内部空間を効率的に活用することができ、従来の電気デバイスに比べてより安定的であり、増大された電気容量を維持しながらも、様々なデザイン構造及びコンパクトな構造の電気デバイスを提供することができる。
一具体例において、前記電池セルは、６個の面を有する全体的に略直方体構造であって、相対的に面積が大きく、互いに対向して位置する両面である上面及び下面と、前記両面に接する４個の側面と、前記側面間の境界をなす４個の側縁部と、前記上面と側面との間の境界をなす４個の上縁部と、前記下面と側面との間の境界をなす４個の下縁部とを含む構造であってもよい。
このような構造において、電池セルの上縁部、下縁部、及び側縁部のうちの１つ以上には段差または階段構造が形成されている構造であってもよい。
前記階段構造は、積層面の面積が互いに異なるｎ個の電極群が積層された場合、段の個数はｎ段であってもよい。このとき、ｎは、２以上の自然数であり、ｎは、デバイスの容量ないしデバイスの外周面の曲率などを考慮して適宜調節することができる。
また、前記電池セルの上縁部、下縁部、及び側縁部のうちの１つ以上には、電気デバイスの曲面構造と対応する形状の丸い角部（ｒｏｕｎｄ ｃｏｒｎｅｒ）が形成されている構造であってもよい。
このような丸い角部の形成によって、当該縁部は、それが接する面（例えば、第１面）と面（例えば、第２面）との境界を明確に区別できない程度に変形し得る。例えば、第１面は、縁部を形成しないながら連続的に第２面に延びて丸い角部を形成する構造であってもよい。場合によっては、第１面と第２面が連続的な曲面をなすが、ある程度識別が可能な縁部を形成しながら丸い角部を形成してもよいことは勿論である。
上記したように、外面の少なくとも一箇所以上に曲面構造を含む電気デバイスは、前記曲面構造の形状と一致する外形を含む電池セルを内蔵している。このような電池セルの外形は、窮極的に電気デバイスの内部空間を効率的に活用するために電気デバイスの内部の形状と一致する構造であって、これについての具体的な例を、以下で詳細に説明する。
一具体例において、前記電池セルは、電極端子が一側面に形成されており、電極端子が形成された一側面と接しない１つ以上の側縁部に丸い角部が形成されている構造であってもよい。
このような構造は、平面視で角部に丸い角部が形成された電気デバイスに適した構造であって、従来の平面視で単純な四角形構造の電池セルを密着して装着できない丸い角部まで電池セルの電気容量を増大することができる構造である。具体的に、従来の平面視で単純な四角形構造の電池セルは、丸い角部が形成された電池セル装着部に密着させて搭載することができない。したがって、これにより発生するデッドスペース（ｄｅａｄ ｓｐａｃｅ）は、結果的に電気デバイスの体積増加をもたらす。また、このようなデッドスペースは、電池セルを密着して安定的に固定できないため、電気デバイスの安全においても問題と生じる場合がある。しかし、このような問題を防止するために、電池セルを固定できる別途の固定部材を形成するとしても、これは、電気デバイスの体積増加及び重量増加の原因となり得る。しかし、本発明に係る電池セルは、上記したデッドスペースの発生を根本的に防止することができる構造であり、むしろ、このようなデッドスペースを電気容量の増大に活用することによって、電池セルの安定した搭載を誘導することができる構造であるので、従来の電池セル構造の問題点を一挙に解決することができる。
他の具体例において、前記電池セルは、電極端子が一側面に形成されており、電極端子が形成された一側面と接しない上縁部、または下縁部、または上縁部及び下縁部に丸い角部が形成されている構造であってもよい。
このような構造は、側面視で上縁部、または下縁部、若しくは上縁部及び下縁部に丸い角部が形成された電気デバイスに適した構造であって、従来の側面視で単純な四角形構造の電池セルを密着して装着できない丸い角部まで電池セルの電気容量を増大することができる構造である。
更なる他の具体例において、前記電池セルは、電極端子が一側面に形成されており、電極端子が形成された一側面と接しない上縁部及び１つ以上の側縁部に丸い角部が形成されることで、電池セルの上面と側面が連続的な屈曲形状で連結されている構造であってもよい。
このような構造は、平面視で角部、及び側面視で上縁部又は下縁部に丸い角部が形成された電気デバイスに適した構造であって、従来の平面及び側面視で単純な四角形構造の電池セルを密着して装着できない丸い角部まで電池セルの電気容量を増大することができる構造である。具体的に、従来の平面及び側面視で単純な四角形構造の電池セルは、一般的に直方体構造の外形である。したがって、このような直方体構造の電池セルは、一面とこれと隣接する側面とが連続的な屈曲形状で連結された空間に密着させて搭載することができない。しかし、本発明に係る電池セルは、連続的な屈曲形状で連結された空間にも密着して搭載することができる構造を含んでいるので、従来の電池セル構造の問題点を解決することができる。
更なる他の具体例において、前記電池セルは、電極端子が一側面に形成されており、電極端子が形成された一側面と接しない上縁部、下縁部、及び側縁部に丸い角部が形成されることで、電池セルの上面、下面、及び側面が連続的な屈曲形状で連結されている構造であってもよい。
このような構造は、平面視で角部、側面視で上縁部及び下縁部に丸い角部が形成された電気デバイスに適した構造である。具体的に、このような構造は、上記した上面と側面が連続的な屈曲形状で連結されている構造の変形例であって、上面、下面及び側面の全てが連続的な屈曲形状で連結されている構造である。したがって、このような構造の電池セルは、上面、下面及び側面の全てに屈曲が形成された様々な形態の電気デバイスにも密着させて安定的に搭載することができる。
上記した様々な具体例は、外面の少なくとも一箇所以上に曲面構造が形成された電気デバイスに適した構造を含んでいる。このような適した構造を電池セルに適用するために、上記した具体例は、電池セルの上面、下面、側面、または縁部に丸い角部または連続的な屈曲形状を形成する方法を採択している。
具体的に、このような丸い角部の曲率半径は、電気デバイスに搭載される空間の形状に一致する大きさであれば、特に制限されるものではなく、例えば、１〜２００ｍｍの範囲内もの、詳細には、１〜１０ｍｍまたは１０〜２００ｍｍの範囲内のものであってもよい。また、前記丸い角部の曲率半径は、電極組立体の平面視で幅（横の長さ）または長さ（縦の長さ）の２０〜１００％の大きさであってもよい。また、前記丸い角部は、１つの半径を有する単一円弧形状だけでなく、２つ以上の半径を有する可変円弧形状であってもよい。
しかし、上記した様々な数値及び円弧形状は、一つの適切な例を挙げたものに過ぎず、電気デバイスの電池セル搭載空間の形状に応じて適宜変更して設計できることは勿論である。
一具体例において、前記電池ケースは、ラミネートシートからなっており、最外郭をなす外側樹脂層、物質の貫通を防止する遮断性金属層、及び密封のための内側樹脂層で構成されていてもよい。
前記電池セルは、例えば、パウチ型ケースに電極組立体が内蔵されているパウチ型電池セルであってもよいが、これに限定されるものではない。
前記パウチ型電池セルは、具体的に、樹脂層と金属層を含むラミネートシートの電池ケースに、正極、負極、及び前記正極と前記負極との間に介在した分離膜の構造の電極組立体が、電池ケースの外部に突出した電極端子と接続された状態で内蔵されている構造であってもよい。
また、前記電池セルは、リチウムイオン電池またはリチウムイオンポリマー電池であってもよいが、これらに限定されないことは勿論である。
一方、本発明に係る前記デバイスは、電池セルの形状に対応して全体的に六面体の構造からなっており、１つ以上の縁部または１つ以上の面に曲面構造が形成されている構造であってもよい。また、前記デバイスの好ましい例としては、携帯電話、携帯用コンピュータ、ノートパソコン、ネットブック、スマートフォン、スマートパッド、タブレットＰＣ、ＬＥＶ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、及び電力貯蔵装置から選択されたものであってもよい。
これらデバイスの構造及びその作製方法は当業界で公知となっているので、本明細書では、それについての詳細な説明は省略する。
従来の電池セルに対する分解図である。 従来の電池セルに対する斜視図である。 本発明の一実施例に係る電池セルの斜視図である。 本発明の一実施例に係る電気デバイスの模式図である。 本発明の一実施例に係る電気デバイスの模式図である。 本発明の他の実施例に係る電池セルの斜視図である。 本発明の他の実施例に係る電池セルの斜視図である。 本発明の他の実施例に係る電池セルの斜視図である。 本発明の他の実施例に係る電池セルの斜視図である。 本発明の一実施例に係る第１電極群の構造を示す図である。 本発明の一実施例に係る第２電極群の構造を示す図である。 本発明の一実施例に係る積層型電極組立体を示す模式図である。 図１０の第１電極群の固定構造の模式図である。 本発明の一実施例に係る第１電極群の製造工程図である。 本発明の更なる他の実施例に係る電池セルの平面図である。
以下では、本発明の実施例に係る図面を参照して説明するが、これは、本発明のより容易な理解のためのものであり、本発明の範疇がそれによって限定されるものではない。
図２には、従来の電池セルに対する斜視図が示されている。
図２を参照すると、従来の電池セル１０は、６個の面６１，６２，６３，６４，６５，６６を有する直方体構造であって、相対的に面積が大きく、互いに対向して位置する両面である上面６１及び下面６２と、両面６１，６２に接する４個の側面６３，６４，６５，６６と、側面６３，６４，６５，６６同士の間の境界をなす４個の側縁部８１，８２，８３，８４と、上面６１と側面６３，６４，６５，６６との間の境界をなす４個の上縁部７１，７２，７３，７４と、下面６２と側面６３，６４，６５，６６との間の境界をなす４個の下縁部７５，７６，７７，７８とを含んでいる。
本発明に係る電気デバイス（図４の６００参照）は、外面の少なくとも一箇所以上に曲面構造（図４の６０１，６０２，６０３，６０４参照）を含む構造であって、内部空間の活用度を極大化するために、上記した従来の電池セル１０の構造を変形した構造の電池セル（図４の１００参照）を内蔵している。
具体的に、本発明に係る電池セル（図４の１００参照）は、従来の電池セル１０の構造において、上縁部７１，７２，７３，７４、下縁部７５，７６，７７，７８、及び側縁部８１，８２，８３，８４のうちの１つ以上に電気デバイス（図４の６００参照）の曲面構造（図４の６０１，６０２，６０３，６０４参照）と対応する形状の丸い角部（ラウンドコーナー）を形成した構造である。このような電池セル（図４の１００参照）の外形は、窮極的に電気デバイス（図４の６００参照）の内部空間を効率的に活用するために電気デバイス（図４の６００参照）の内部の形状と一致する構造であって、これについての具体的な実施例を、以下で図面と共に詳細に説明する。
図３には、本発明の一実施例に係る電池セルの斜視図が示されており、図４及び図５には、本発明の一実施例に係る電気デバイスの模式図が示されている。
まず、図３を参照すると、電池セル１００は、電極端子１４０，１４１が一側面１６３に形成されており、電極端子１４０，１４１が形成された一側面１６３と接しない一つの側縁部１８２に丸い角部Ｒ１が形成されている。
また、丸い角部の曲率半径は、例えば、１〜２００ｍｍの範囲で形成されている。しかし、丸い角部の曲率半径は、このような数値に限定されず、電気デバイスの電池セル搭載空間の形状に応じて適宜変更して設計することができる。他の例において、丸い角部の曲率半径は、電極組立体（図示せず）の平面視で幅Ｗ１または長さＬ１の２０〜１００％の大きさに設計することができる。
図４を図３と共に参照すると、電気デバイス６００の平面視で４個の角部には曲面構造６０１，６０２，６０３，６０４が形成されている。また、電気デバイス６００の下側の２個の角部６０４，６０５に隣接した内部空間には、電池セル１００がそれぞれ１つずつ内蔵されている。
具体的に、電池セル１００は、電気デバイス６００の曲面構造６０４と対応する形状の丸い角部１８２を含んでいるので、電気デバイス６００の角部６０４に隣接した内部空間に密着して内蔵されている。
本発明に係る電池セル１００が電気デバイス６００の内部に内蔵された場合と、従来の電池セル１０が電気デバイス６００に内蔵された場合とを比較すると、本発明に係る電池セル１００は、電気デバイス６００の曲面構造６０４と隣接した内部に密着して内蔵されている一方、従来の電池セル１０は、電気デバイス６００の内部に密着して内蔵されず、デッドスペース（ｄｅａｄ ｓｐａｃｅ）Ｓ１，Ｓ２を形成している。
したがって、本発明に係る電池セル１００は、従来の電池セル１０と比較してＳ１及びＳ２だけの電気容量を確保することができる。また、従来の電池セル１０は、電気デバイス６００の曲面構造６０４とＳ１及びＳ２の空間だけ離隔しているので、電池セル１０の安定した装着のために別途の固定部材（図示せず）を必要とする一方、本発明に係る電池セル１００は、電気デバイス６００の内部に密着する構造であるので、別途の固定部材（図示せず）を必要としない。
図５を図４と共に参照すると、図４の電気デバイス６００は、携帯用コンピュータ、ノートパソコン、ネットブック、スマートパッド、タブレットＰＣなどであり、図５の電気デバイス６００’は、携帯電話、スマートフォンなどである。電気デバイス６００’に内蔵された電池セル１００は、電気デバイス６００’の曲面構造６０４’と対応する形状の丸い角部１８２を含んでいるので、電気デバイス６００’の角部６０４’に隣接した内部空間に密着して内蔵されている。
したがって、本発明に係る電池セル１００は、従来の電池セル１０と比較してＳ３及びＳ４だけの電気容量を確保することができる。また、従来の電池セル１０は、電気デバイス６００’の曲面構造６０４’とＳ３及びＳ４の空間だけ離隔しているので、電池セル１０の安定した装着のために別途の固定部材（図示せず）を必要とする一方、本発明に係る電池セル１００は、電気デバイス６００’の内部に密着する構造であるので、別途の固定部材（図示せず）を必要としない。
図６乃至図９には、本発明の他の実施例に係る電池セルの斜視図が示されている。
まず、図６を参照すると、電池セル２００は、電極端子２４０，２４１が一側面２６３に形成されており、電極端子２４０，２４１が形成された一側面２６３と接しない上縁部２７２に丸い角部Ｒ２が形成されている。言い換えると、電池セル２００の外形は、全体的に直方体構造であり、電池セル２００の上面２６１と一側面２６４が連続的な屈曲形状で連結された構造を含んでいる。
図７を参照すると、電池セル３００は、電極端子３４０，３４１が一側面３６３に形成されており、電極端子３４０，３４１が形成された一側面３６３と接しない上縁部３７２，３７３及び側縁部３８２に丸い角部Ｒ３が形成されている。言い換えると、電池セル３００の外形は、全体的に直方体構造であり、電池セル３００の上面３６１と２つの側面３６４，３６５が連続的な屈曲形状で連結された構造を含んでいる。
図８を参照すると、電池セル４００は、図７に示された電池セル３００と基本的な構造は同一であるが、２つの側面４６４，４６５が、図７に示された電池セル３００に比べて長く延びた構造である。
図９を参照すると、電池セル５００は、電極端子５４０，５４１が一側面５６３に形成されており、電極端子５４０，５４１が形成された一側面５６３と接しない上縁部５７２，５７３、下縁部（図示せず）及び側縁部５８２に丸い角部Ｒ５が形成されているので、電池セル５００の上面５６１、下面５６２及び側面５６４，５６５が連続的な屈曲形状で連結されている。
したがって、上記した電池セルの種々の実施例は、曲面構造を含む様々なデザインで作製された電気デバイスに安定的に装着されると共に、電気デバイスの内部空間を効率的に活用することができる。
結果的に、本発明に係る電気デバイスは、従来の電気デバイスに比べてより安定的であり、増大された電気容量を維持しながらも、様々なデザイン構造とコンパクトな構造の電気デバイスを提供することができる。
第１電極群は、図１０に示した構造のように、分離板３１０、正極板３２０、分離板３３０、負極板３４０が順次積層された状態で接合された構造からなっている。
第２電極群は、図１１に示した構造のように、分離板４１０、負極板４２０、分離板４３０が順次積層された状態で接合された構造からなっている。
図１２は、図１０の第１電極群が積層された第１電極群積層体の最上段に、図１１の第２電極群が積層された構造の積層型電極組立体が示されている。
図１３には、図１０の第１電極群に固定部材がさらに付加された実施例が示されている。具体的に、第１電極群３００の側面または前面には固定部材Ｔ１がさらに付加されている。
単純な積層構造であるため、積層の安定性を確保するために、積層された構造の側面に別個の部材を用いて固定を行うことができ、このような固定部材は、図１３（ａ）に示したように、第１電極群３００の全面をテーピングする方式で具現したり、または図１３（ｂ）に示したように、第１電極群３００の側面のみを固定する固定部材Ｔ２として具現したりすることが可能である。
図１４は、本発明に係る第１電極群の製造工程を示す工程模式図である。
図示したように、分離板３１０、正極板３２０、分離板３３０、負極板３４０の材料（シート状の構造でローディングされるローディングユニットを利用）を同時にローディングし、中間層として用いられる正極板３２０を、設計された大きさに切断してローディングし、その後、上部と下部に配置された分離板３１０，３３０が同時にローディングされると同時に、負極板３４０の材料が共にラミネーターＬ１，Ｌ２にローディングされる。
その後、ラミネーターでは、熱及び圧力で２つの電極板と２つの分離板が接着された構造体、すなわち、第１極板積層体を具現することになり、次いで、切断機Ｃ３を用いて切断することで、第１極板積層体を完成した後、厚さ検査（ａ）、ビジョン検査（ｂ）、ショート検査（ｃ）などの検査工程をさらに行うことができる。
その後、このように形成された第１電極群は、固定部材を用いて固定するか、または積層を通じて複数の第１電極群が積層された構造物として形成した後、図１１の第２電極群を積層し、固定部材を用いて固定する工程を通じて、積層型電極組立体を完成することができる。
本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、上記内容に基づいて本発明の範疇内で様々な応用及び変形を行うことが可能であろう。
以上で説明したように、本発明に係る電気デバイスは、曲面構造を含む様々なデザインで設計することができ、電気デバイスの曲面構造の形状と一致する外形を含む二次電池を内部に搭載しているので、内部空間を効率的に活用することができ、従来の電気デバイスに比べてより安定的であり、増大された電気容量を維持しながらも、様々なデザイン構造及びコンパクトな構造の電気デバイスを提供することができる。

Claims (10)

  1. 外面の少なくとも一箇所以上に曲面構造を含む電気デバイスであって、
    前記曲面構造の形状と一致する外形を含む１つ以上の二次電池が、前記曲面構造が形成された位置に装着されており、
    前記二次電池は、正極、負極、及び前記正極と前記負極との間に介在した分離膜の構造の電極組立体が電池ケースに内蔵されている電池セルであるか、または前記電池セルがパックケースに内蔵されている電池パックであり、
    前記電池セルは、６個の面を有する直方体構造であって、互いに対向する上面及び下面と、前記上面及び前記下面に接する４個の側面と、前記４個の側面のうちの、隣接する側面同士の間の境界をなす４個の側縁部と、前記上面と前記各側面との間の境界をなす４個の上縁部と、前記下面と前記各側面との間の境界をなす４個の下縁部とを含み、前記上面が前記側面よりも面積が大きく、かつ前記下面が前記側面よりも面積が大きく、
    前記電池セルの側縁部のうちの１つには、前記電気デバイスの曲面構造と対応する形状の丸い角部（round corner）が形成されており、
    前記電池セルは、電極端子が１つの側面に形成されており、前記電極端子が形成された１つの側面と接しない前記電池セルの１つの側縁部に前記丸い角部が形成されており、
    前記丸い角部の第１面が前記丸い角部の第２面へと縁部を形成することなく連続的に延在することにより、前記丸い角部が形成されており、
    前記丸い角部の曲率半径は、前記電極組立体の平面視で幅（横の長さ）または長さ（縦の長さ）の２０〜１００％の大きさであり、かつ
    前記電気デバイスは、全体的に六面体構造からなっており、１つ以上の縁部に前記曲面構造が形成されていることを特徴とする、電気デバイス。
  2. 前記丸い角部の曲率半径は１０〜２００ｍｍの範囲内のものであることを特徴とする、請求項１に記載の電気デバイス。
  3. 前記丸い角部の曲率半径は１〜１０ｍｍの範囲内のものであることを特徴とする、請求項１に記載の電気デバイス。
  4. 前記丸い角部は、１つの半径を有する単一円弧形状、または２つ以上の半径を有する可変円弧形状であることを特徴とする、請求項１に記載の電気デバイス。
  5. 前記電池ケースは、金属層及び樹脂層を含むラミネートシート構造であることを特徴とする、請求項１に記載の電気デバイス。
  6. 前記電池セルは、パウチ型ケースに電極組立体が内蔵されているパウチ型電池セルであることを特徴とする、請求項１に記載の電気デバイス。
  7. 前記電池セルは、リチウムイオン電池セルまたはリチウムイオンポリマー電池セルであることを特徴とする、請求項１に記載の電気デバイス。
  8. 前記電気デバイスは、携帯電話、携帯用コンピュータ、ノートパソコン、ネットブック、スマートフォン、スマートパッド、タブレットＰＣ、ＬＥＶ（Light Electric Vehicle）、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、及び電力貯蔵装置から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の電気デバイス。
  9. 外面の少なくとも一箇所以上に曲面構造を含む電気デバイスであって、
    前記曲面構造の形状と一致する外形を含む１つ以上の二次電池が、前記曲面構造が形成された位置に装着されており、
    前記二次電池は、正極、負極、及び前記正極と前記負極との間に介在した分離膜の構造の電極組立体が電池ケースに内蔵されている電池セルであるか、または前記電池セルがパックケースに内蔵されている電池パックであり、
    前記電池セルは、６個の面を有する直方体構造であって、互いに対向する上面及び下面と、前記上面及び前記下面に接する４個の側面と、前記４個の側面のうちの、隣接する側面同士の間の境界をなす４個の側縁部と、前記上面と前記各側面との間の境界をなす４個の上縁部と、前記下面と前記各側面との間の境界をなす４個の下縁部とを含み、前記上面が前記側面よりも面積が大きく、かつ前記下面が前記側面よりも面積が大きく、
    前記電池セルの上縁部及び側縁部のうちの１つ以上には、前記電気デバイスの曲面構造と対応する形状の丸い角部が形成されており、
    前記電池セルは、電極端子が１つの側面に形成されており、前記電池セルの上面及び１つ以上の側面が連続的な曲面の形で互いに接続するように電極端子が形成された１つの側面と接しない前記電池セルの１つの上縁部及び１つの側縁部に前記丸い角部が形成されており、
    前記丸い角部の曲率半径は、前記電極組立体の平面視で幅（横の長さ）または長さ（縦の長さ）の２０〜１００％の大きさであり、かつ
    前記電気デバイスは、全体的に六面体構造からなっており、１つ以上の縁部に前記曲面構造が形成されていることを特徴とする、電気デバイス。
  10. 外面の少なくとも一箇所以上に曲面構造を含む電気デバイスであって、
    前記曲面構造の形状と一致する外形を含む１つ以上の二次電池が、前記曲面構造が形成された位置に装着されており、
    前記二次電池は、正極、負極、及び前記正極と前記負極との間に介在した分離膜の構造の電極組立体が電池ケースに内蔵されている電池セルであるか、または前記電池セルがパックケースに内蔵されている電池パックであり、
    前記電池セルは、６個の面を有する直方体構造であって、互いに対向する上面及び下面と、前記上面及び前記下面に接する４個の側面と、前記４個の側面のうちの、隣接する側面同士の間の境界をなす４個の側縁部と、前記上面と前記各側面との間の境界をなす４個の上縁部と、前記下面と前記各側面との間の境界をなす４個の下縁部とを含み、前記上面が前記側面よりも面積が大きく、かつ前記下面が前記側面よりも面積が大きく、
    前記電池セルの上縁部、下縁部、及び側縁部のうちの１つ以上には、前記電気デバイスの曲面構造と対応する形状の丸い角部（round corner）が形成されており、
    前記電池セルは、電極端子が１つの側面に形成されており、前記電池セルの上面、下面、及び１つ以上の側面が連続的な曲面の形で互いに接続するように電極端子が形成された１つの側面と接しない前記電池セルの１つの上縁部、１つの下縁部、及び１つの側縁部に前記丸い角部が形成されており、
    前記丸い角部の曲率半径は、前記電極組立体の平面視で幅（横の長さ）または長さ（縦の長さ）の２０〜１００％の大きさであり、かつ
    前記電気デバイスは、全体的に六面体構造からなっており、１つ以上の縁部に前記曲面構造が形成されていることを特徴とする、電気デバイス。
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