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连接部件、电源装置、电子设备及系统的制作方法

2021-08-13 19:31:00 来源:中国专利 TAG:装置 实施 方式 电子设备 申请
连接部件、电源装置、电子设备及系统的制作方法

本申请是于2017年2月15日提交的、pct申请号为pct/ib2017/050834、于2018年8月16日进入中国国家阶段的、发明名称为“连接部件、电源装置、电子设备及系统”的申请之分案申请。

本发明的一个实施方式涉及一种电池。本发明的一个实施方式涉及一种电池的电力传输机构。本发明的一个实施方式涉及一种可穿戴电子设备。本发明的一个实施方式涉及一种用于电池的充放电的系统。

注意,本发明的一个实施方式不限于上述技术领域。在本说明书中公开的本发明的一个实施方式的技术领域的例子包括半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、电子设备、照明装置、输入装置、输入输出装置、这些装置的驱动方法以及这些装置的制造方法。



背景技术:

对以智能手机及平板设备为代表的便携式信息终端被活跃地开发。例如,这些便携式信息终端被要求为轻量、小型。

近年来,尤其可穿戴电子设备(也称为可穿戴设备)被积极地开发。可穿戴设备的例子包括戴在胳膊上的手表式设备、戴在头上的眼镜式设备及戴在脖子上的顶链式设备。例如,手表式设备包括小型显示器而代替传统的表盘,以对使用者提供时间以外的各种信息。这种可穿戴设备对医疗、用于自我健康管理等的受到用途关注,并且走向实用化。

在很多情况下,便携式设备包括可以反复充放电的二次电池。可穿戴设备尤其包括小型二次电池,因此二次电池应该为轻量且小型、并且应该能够长时间使用。

例如,专利文献1公开包括将薄膜用作其外包装体的柔性二次电池的可穿戴设备。

[参考文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利申请公开第2015-038868号公报



技术实现要素:

本发明的一个实施方式的目的是实现一种能够使用长时间的设备。

本发明的一个实施方式的另一个目的是提供一种容易装卸并在使用时不卸落的电源装置。另一个目的是提供一种可以容易交换的电源装置。另一个目的是提供一种设计性高的电源装置。另一个目的是提供一种佩戴感舒适的电源装置。

另一个目的是提供对于这种电源装置的连接方法或连接部件。另一个目的是提供一种与这种电源装置能够连接的设备。另一个目的是提供一种使用这种电源装置的电子设备及包括该电子设备的系统。

本发明的一个实施方式是包括一对枢铰、管道及弹簧的连接部件。各枢铰包括先端部、圈部、轴部及端部。弹簧位于管道内且位于一对枢铰之间。端部是位于管道内的部分。先端部及圈部是在自然状态中从管道突出的部分。轴部是位于圈部和端部之间的部分。轴部包括在自然状态中从管道突出并在弹簧被压缩时位于管道内的部分。轴部及先端部都具有导电性部分。一对枢铰彼此电绝缘。

在上面中,一对枢铰中的各端部表面和端部一侧的轴部的一部分的表面优选具有绝缘性。

另外,优选设置两个弹簧且在两个弹簧之间设置缓冲部件。在该结构中,缓冲部件的表面优选具有绝缘性。另外,在该结构中优选使缓冲部件和管道集成。

在上面中,弹簧的表面优选具有绝缘性。

本发明的另一个实施方式是一种电源装置,包括上述连接部件、电池及带状的外包装体。电池包括一对电极。一对电极电连接到轴部。外包装体覆盖电池及连接部件的管道。连接部件的先端部不被外包装体覆盖。

上述结构优选包括一对导电性部件。该导电性部件优选电连接到电池的电极。轴部优选以彼此接触的方式嵌合于导电性部件。

在上面中,轴部优选以在旋转方向上能够旋转并在轴部的延伸方向上能够滑动的方式嵌合于导电性部件。

另外,在上面中,轴部优选以在旋转方向上固定并在轴部的延伸方向上能够滑动的方式嵌合于导电性部件。

在上面中,外包装体优选具有柔性。电池优选具有随着外包装体的变形改变其形状的功能。

本发明的另一个实施方式是可以将上述连接部件或上述电源装置安装的电子设备。电子设备包括框体及电源控制电路。框体包括一对轴承部。电源控制电路配置在框体内。轴承部可以电连接到连接部件的先端部。一对轴承部优选各自通过布线电连接到电源控制电路。

在上面中,框体优选包括传感器,该传感器具有检测一对轴承部是否电绝缘或彼此电连接的功能。

另外,在上面中,框体优选包括传感器,该传感器具有检测一对轴承部之间的电位差的功能。

本发明的另一个实施方式是一种系统,包括一对轴承部、控制部、电源控制部、第一电池、传感器及功能电路。传感器具有作为电位信息将一对轴承部之间的电位差输出到控制部的功能。电源控制部由控制部控制并具有将第一电池的电力和从一对轴承部供应的电力中的任一个输出到功能电路的功能。控制部具有如下功能,即在电位信息是示出导通状态、绝缘状态及电位差下于预定值的状态中的任一个的信息时,控制电源控制部以输出第一电池的电力。此外,控制部具有如下功能,即在电位信息是示出电位差为预定值以上的状态的信息时,控制电源控制部以输出从一对轴承部供应的电力。

上述结构优选包括受电部。电源控制部优选具有将从受电部供应的电力输出到第一电池及一对轴承部的功能。另外,控制部优选具有如下功能,即在电位信息是示出电位差下于预定值的状态的信息时,控制电源控制部以将从受电部供应的电力输出到一对轴承部。

根据本发明的一个实施方式,可以实现一种能够长时间使用的设备。可以提供一种容易装卸并在使用时不卸落的电源装置。可以提供一种容易交换的电源装置。可以提供一种设计性高的电源装置。可以提供一种佩戴感舒适的电源装置。

根据本发明的一个实施方式,可以提供一种对于这种电源装置的连接方法或连接部件。可以提供一种与这种电源装置能够连接的设备。可以提供一种其中使用这种电源装置的电子设备及包括该电子设备的系统。

附图说明

在附图中:

图1a至1e都示出实施方式的电子设备、电源装置及连接部件;

图2a至2e都示出实施方式的连接部件;

图3a至3d都示出实施方式的电源装置;

图4a至4g都示出实施方式的导电性部件;

图5a和5b示出示出实施方式的电源装置;

图6a和6b示出示出实施方式的电源装置;

图7a和7b都示出实施方式的电源装置;

图8a至8d都示出实施方式的电子设备;

图9a和9b表示实施方式的系统;

图10表示实施方式的系统的工作方法;

图11表示实施方式的系统的工作方法;

图12表示实施方式的系统的工作方法;

图13a至13e都示出实施方式的电子设备;

图14a和14b都示出实施方式的电子设备;

图15示出实施方式的二次电池的结构;

图16a和16b示出实施方式的二次电池的结构;

图17a至17c示出实施方式的二次电池的制造方法;

图18a和18b示出实施方式的二次电池的制造方法;

图19a和19b示出实施方式的二次电池的制造方法;

图20a和20b示出二次电池的结构及其制造方法。

具体实施方式

参照附图对实施方式进行详细说明。注意,本发明不局限于以下说明。所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此,本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。

注意,在以下说明的本发明的结构中,在不同的附图中共同使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分,而省略反复说明。另外,有时将同一阴影线用于具有相同功能的部分,而不特别附加附图标记表示该部分。

注意,在本说明书所说明的各个附图中,有时为了容易理解,夸大表示各构成要素的大小、层的厚度、区域。因此,大小、层的厚度或区域不一定限定于上述尺寸。

在本说明书等中,“第一”、“第二”等序数词是为了避免构成要素的混淆而附记的,而不是为了在数目方面上进行限定的。

(实施方式1)

本发明的一个实施方式是一种包括管道、弹簧及一对枢铰的连接部件。例如,在手表式设备中连接部件可以用作将带(也称为带子、紧带等)安装于框体(也称为主体、容器等)的弹簧栓。注意,在下文中,有时将本发明的一个实施方式的连接部件称为弹簧栓。

本发明的一个实施方式的连接部件的枢铰都包括先端部、圈部、轴部及端部。一对枢铰彼此电绝缘。枢铰的先端部及轴部彼此电连接且其表面具有导电性。

枢铰的轴部可以电连接到电池的一对电极(极耳、布线等)中的一个。在该结构中,连接部件中的一对枢铰彼此绝缘,由此可以防止电池的一对电极彼此电连接。因此,位于连接部件的两端的两个先端部分别与电池的一对电极的任一个电连接。就是,该两个先端部可以用作电池的一对端子。

如此,连接有电池的连接部件安装于电子设备,以便可以将电池用作电子设备的辅助电源。具体而言,电子设备设置有可以安装连接部件的一对轴承部,并且来自电池的电力通过轴承部及连接部件供应给电子设备。

在二次电池用作电池的情况下,通过电子设备的轴承部及连接部件可以充电电池。电子设备本身可以具有用作主电源的电池。此时,优选的是,预先设定或者使用者能够选择通过连接部件安装于电子设备的电池还是包括在电子设备本身的电池的哪个电池优先充电。

作为电池优选地使用将柔性薄膜用于其外包装体并且可以反复地进行弯曲并伸直的电池。这允许电池及连接部件的一部分可以配置在带状的外包装体的内部。因此,带状的外包装体的外观或佩戴感同等于不包括电池的传统的带(带子、紧带等)的外观或佩戴感。

注意,在作为电池使用不可弯曲的电池的情况下,电池可以配置于带状的外包装体内的不弯曲的位置。作为此时的电池,可以使用各种电池,如硬币型(或按钮型)的电池、圆柱形电池或棱柱形电池等。

这种带状的电源装置可以使用上述的连接部件来安装于电子设备,因此使用者可以容易交换。例如,在电池的充电量降低、电池劣化及一次电池用作电池的情况下,电池可以容易交换。在不需要辅助电源的情况下,使用者可以使用传统的弹簧栓来以传统的带(没有电池)代替电源装置。使用者有根据用途或他/她的偏爱选择带状的电源装置或传统的带的自由且可以将其中之一安装于电子设备。

可以安装本发明的一个实施方式的连接部件或电源装置的电子设备优选具有检测一对轴承部之间的电位差的功能或者检测一对轴承部之间的导通状态或绝缘状态的功能。

例如,在本发明的一个实施方式的连接部件或传统的弹簧栓等没有安装于电子设备时,一对轴承部彼此绝缘且各轴承部处于电浮动状态。另外,在没有连接电池的本发明的一个实施方式的连接部件安装于电子设备的情况下,一对轴承部彼此电绝缘。在传统的弹簧栓安装于电子设备的情况下,根据弹簧栓的材料,该一对轴承部处于绝缘状态或导电(短路)状态。在如上所述检测出一对轴承部彼此电连接或绝缘时,可以判断电子设备没有安装连接有电池的连接部件,因此电子设备可以使用电子设备本身所包括的其他电池的电力来进行操作。

与此相反,在连接有电池的本发明的一个实施方式的连接部件安装于电子设备的情况下,一对轴承部之间产生对应于电池的输出电压的电位差。通过检测该电位差可以判断连接有电池的连接部件的安装,并且电子设备可以使用从该电池供应的电力来进行操作。

在下文中,将参照附图说明本发明的一个实施方式的连接部件、电源装置及电子设备的具体结构例子及本发明的一个实施方式的系统的例子。

[应用实例]

首先,对安装有下面说明的连接部件及电源装置的电子设备的例子进行说明。作为电子设备的一个例子,在此说明手表式信息终端设备。

图1a和图1b示出连接有连接部件10、电源装置20a及电源装置20b的电子设备30的例子。图1a是正视图且图1b是侧面图。

电子设备30包括框体31及开关35。开关35配置在框体31的侧面。框体31包括显示部32、壳角(lug)33及轴承部34。

在显示部32上可以显示各种图像信息。可以将使用显示元件,如液晶元件或有机el元件等的显示装置用于显示部32。另外,优选将被用作触摸传感器的触摸屏用于显示部32。

注意,为了将电子设备30用作模拟手表,而不是信息终端设备,可以用至少包括时针、分针及秒针中的至少一个的字盘代替显示部32。为了将电子设备30用作数字手表,可以用包括分段(segment)式的液晶元件等的字盘代替显示部32。

开关35用作用户接口的一个。例如,使用者可以对开关35进行按压、拉出、旋转、或者上下或来回滑动的操作。电子设备30根据这些操作可以启动或切换应用程序或者执行其他处理。注意,虽然在此说明框体31包括一个开关35的例子,但是框体31也可以包括其他开关等。

配置在框体31上的壳角33是除了连接部件10之外还安装有弹簧栓等的部分。另外,框体31的一部分可以用作壳角33。在框体31中,对称地配置有一对壳角33。一对壳角33彼此面对。各壳角33在其内向面对的表面上包括轴承部34。因此,可以将连接部件10安装于彼此面对的一对轴承部34。

各轴承部34包括后面说明的包括在连接部件10中的枢铰12的先端部12a被插入的凹部。轴承部34包括被供应先端部12a的电位的导电部分。

电源装置20a及电源装置20b都用作在腕等上佩戴电子设备30时使用的佩戴具(带、带子、紧带等)。

电源装置20a及电源装置20b都包括带状的外包装体21。电池22配置在外包装体21的内部。连接部件10以从外包装体21部分地突出的方式设置。电池22包括一对极耳23,它们各自与导电性部件25连接。导电性部件25嵌合于后面说明的包括在连接部件10中的枢铰12的轴部12c,以便导电性部件25与枢铰12彼此电连接。

电池22的一对极耳23都通过连接部件10电连接到轴承部34。因此可以从电池22对电子设备30供电并且由电子设备30充电电池22。

注意,虽然在此示出电源装置20a及电源装置20b的两个电源装置安装于电子设备30的例子,但是也可以任一个由通常的佩戴具(带、紧带、带子等)代替。

[连接部件的结构例子]

图1c是平行于连接部件10的轴方向的方向的截面示意图。

连接部件10包括管道11、一对枢铰12及弹簧13。

枢铰12从外侧依次包括先端部12a、圈部12b、轴部12c及端部12d。

管道11为空洞且其端部狭窄。管道11的内部设置有弹簧13、一对枢铰12的端部12d。在自然状态下,弹簧13配置为比其自然长度更短。由于弹簧13的恢复力,外向力供应给一对枢铰12。

在自然状态下,先端部12a及圈部12b是从管道11突出的部分。在自然状态下,轴部12c包括从管道11突出的部分。轴部12c还包括在弹簧13被压缩的方向上施加外力时轴部12c的一部分插入于管道11中的部分。在自然状态下,端部12d是位于管道11的内部的部分。在此,自然状态是在连接部件10的轴方向上不施加外力的状态。

端部12d的直径大于管道11的端部的孔的直径。轴部12c的直径为管道11的端部的孔的直径以下。由此,即使从弹簧13对枢铰12施加力量也可以抑制枢铰12从管道11弹出来。

先端部12a是被插入于电子设备30的轴承部34的孔的部分。圈部12b是与轴承部34的凹部接合的部分。在通过不仅对轴承部34插入先端部12a而且将圈部12b与轴承部34的一部分接合来将连接部件10安装于电子设备30时,可以实现更稳定的接合。

圈部12b也可以用作与可以装卸连接部件10时使用的分离夹具接合的部分。由此连接部件10可以容易与电子设备30安装或分离。圈部12b具有一个以上的其直径比先端部12a及轴部12c的大的部分。如图1c所示,由于提高方便性,圈部12b优选具有两个以上的其直径比比其他部分大的部分。例如,分离夹具可以位于具有较大直径的两个部分之间。

图1c示出安装于连接部件10的导电性部件25。导电性部件25包括轴部12c嵌合的部分。通过以轴部12c嵌合于导电性部件25的方式导电性部件25可以安装于轴部12c。在此,导电性部件25优选以在轴方向上滑动的方式安装于轴部12c。

图1d是从图1c的状态改变的截面示意图,其中对一对枢铰12施加外力而弹簧13被压缩。如图1d所示,施加外力而弹簧13被压缩,因此轴部12c的一部分插入于管道11内。

图1d示出导电性部件25的轴方向上的宽度与从管道11突出的轴部12c的部分的轴方向上的宽度相等的状态。导电性部件25的一个端部与管道11的端部接触,并且导电性部件25的另一个端部与圈部12b接触。这可以说是在图1d中枢铰12不能再向内侧滑动且连接部件10被压缩到底。

在外力放松时,图1d示出的状态再成为图1c示出的状态。此时,安装于轴部12c的导电性部件25能够滑动,由此导电性部件25维持如图1c那样的位置。

在此,在图1c及1d中,先端部12a、圈部12b及轴部12c的一部分具有导电性表面。另一方面,轴部12c的其他部分及端部12d具有绝缘性表面。在图1c及1d中,对导电性表面和绝缘性表面使用不同的阴影线。

由于端部12d的绝缘性表面,即使弹簧13具有导电性也一对枢铰12可以彼此电绝缘。

由于端部12d及轴部12c的一部分的绝缘性,即使管道11具有导电性,一对枢铰12可以彼此电绝缘。在如图1d所示那样枢铰12位于最内侧时,轴部12c的接触于管道11的端部的部分具有绝缘性。另外,在如图1c所示那样枢铰12位于最外侧时,轴部12c的导电性部分接触于导电性部件25是重要的。

在管道11的端部的表面及导电性部件25的端部的表面都具有导电性的情况下,如图1c所示那样,在导电性部件25与管道11接触时,有时一对导电性部件25电短路。为了防止该情况,如图1e所示那样,优选将绝缘性缓冲材料14配置在导电性部件25和管道11之间。作为缓冲材料14,可以使用橡胶、塑料的环状构成要素。

在此对管道11、枢铰12及弹簧13可以使用典型为不锈钢的金属。在使用这种金属的情况下,为了使其表面的一部分或全部绝缘化,例如可以使用氧化表面的方法、通过镀法等形成绝缘薄膜的方法或以绝缘性的树脂等覆盖表面的方法。将树脂等的绝缘性材料还可用于管道11、枢铰12及弹簧13。在使用树脂时,对其表面的一部分或全部添加导电性。例如,可以使用通过镀法形成导电性的覆膜的方法。

在此,连接部件10的结构不局限于图1c及其他附图说明的结构,只要为一对枢铰12彼此电绝缘的结构即可。下面将说明连接部件10的其他例子。

在图2a所示的连接部件10所包括的各枢铰12中,轴部12c的表面及端部12d的表面都具有导电性。管道11的至少内侧表面及管道11的开口的表面具有绝缘性。管道11包含两个弹簧(弹簧13a及弹簧13b)及其间的缓冲材料15。缓冲材料15具有绝缘性表面。

在图2a中,弹簧13a和弹簧13b由缓冲材料15彼此分离。弹簧13a和弹簧13b都与管道11接触,并且该接触表面具有绝缘性。由此,弹簧13a和弹簧13b彼此电绝缘。即使在一对枢铰12各自具有导电性的情况下,上面结构防止通过弹簧13a及弹簧13b电短路,一对枢铰12彼此电绝缘。

另外,由于该结构可以使枢铰12的轴部12c的整个表面为导电性。由此可以增加轴部12c的与导电性部件25接触的面积并减少其间的接触电阻。

图2b示出管道11不包括如图2a所示的缓冲材料15而包括分隔壁11a的例子。分隔壁11a位于管道11的大致中央部分并且具有使弹簧13a和弹簧13b分离的功能。

图2c示出管道11的表面及弹簧13的表面各自具有绝缘性的例子。

在上面结构中,由于导电性部件25接触于枢铰12的轴部12c,导电性部件25和枢铰12电连接。然而,该结构不局限于此,只要为导电性部件25和枢铰12的先端部12a彼此电连接即可。

图2d示出管道11包括一对导电性的部分11b、以及位置在部分11b之间的绝缘性的部分11c的例子。一对部分11b彼此电绝缘。部分11b嵌合于导电性部件25。由此,枢铰12和导电性部件25通过部分11b彼此电连接。

如图2d所示那样,优选的是,部分11b和部分11c具有螺丝结构,由此被固定。注意,部分11b和部分11c也可以由粘合剂等彼此接合。

图2d示出弹簧13a和弹簧13b由缓冲材料15彼此分离的结构的例子,然而如图2b所示的结构那样,弹簧13a和弹簧13b也可以由管道11的分隔壁11a彼此分离。另外,如图2e所示那样,也可以使用不包括缓冲材料15而包括具有绝缘性表面的弹簧13的结构。

上面是连接部件的说明。

[电池的结构例子]

下面说明可用于电源装置20的电池22的结构例子。

图3a是连接有导电性部件25的电池22的俯视示意图。电池22包括一对极耳23、外包装体26及内容物27。电池22优选为二次电池。

将具有柔性并高防湿性的薄膜可用于外包装体26。例如,优选使用金属膜及塑料膜的叠层膜。由此可以实现能够弯曲的电池22。

内容物27由外包装体26密封。外包装体26在内容物27的外侧被热压合并接合。内容物27至少包含正极、负极及电解质。将在后面说明详细内容。

一对极耳23各自电连接到正极和负极中的一个。极耳23从外包装体26部分地突出并不被覆盖。

一对极耳23各自通过如超声波焊接法的接合方法接合到导电性部件25。

电池22可以包括保护电路。图3b示出设置有包括保护电路28的衬底29的例子。

例如,作为衬底29可以使用印刷电路板(pcb;printedcircuitboard)或柔性印刷电路(fpc;flexibleprintedcircuit)。在图3b所示的例子中,保护电路28是在衬底29上安装的ic芯片。

作为保护电路28,可以使用例如具有在电池22过充电时停止充电的功能、在电池22过放电时停止放电的功能等的电路。另外,保护电路28优选具有在正极和负极电短路时防止高电流流过的功能。

衬底29包括连接到极耳23的一对电极。衬底29还包括连接到布线24的一对电极。通过如超声波焊接法的接合方法,极耳23及布线24分别接合到衬底29的相对应的电极。

布线24将导电性部件25电连接到衬底29。作为布线24,可以使用电缆布线或fpc。

注意,可以使用通过连接体的连接方法,以便连接极耳23和衬底29、布线24和衬底29、以及布线24和导电性部件25。

注意,虽然图3a和3b示出作为外包装体26使用薄膜的电池22的结构例子,但是该结构不局限于此且也可以使用硬币型(按钮型)的电池。

图3c示出使用硬币型的电池41的例子。图3d示出包括保护电路28的衬底29连接到电池41的例子。

电池41的外包装体的一部分(顶面一侧及背面一侧)用作正极及负极。如图3c所示那样,电极42a电连接到电池41的背面一侧的电极,并且电极42b电连接到电池41的顶面一侧的电极。电极42a及电极42b各自连接到导电性部件25。

为了将硬币型的电池41用于安装到图1a及其他附图示出的手表式电子设备30的电源装置20,电池41优选位于在电源装置20的外包装体21戴在胳膊等上时不弯曲的位置。例如,电池41优选位于电源装置20中的离电子设备30近或远的位置,并且电池41不位于中央附近。

上面是电池的说明。

[导电性部件]

下面将说明使电池的电极(极耳)和连接部件10电连接的导电性部件25的例子。

图4a是说明导电性部件25和枢铰12的轴部12c的一部分的示意透视图。注意,虽然作为例子在此导电性部件25连接到轴部12c,但是通过增加导电性部件25的直径,如图2d及其他附图中所示那样导电性部件25也可以连接到管道11的一部分。

图4a示出的导电性部件25包括具有轴部12c嵌合的孔的管状部分及接合于电池等的极耳等的脚部。在图4a的例子中,导电性部件25的管状部分的截面为环状且轴部12c的截面为圆状。由此,导电性部件25及轴部12c可以具有导电性部件25在如图4a中的箭头所示的旋转方向上能够旋转轴部12c的周围且在轴部12c的延伸方向上能够滑动的结构。

图4b示出轴部12c的截面具有部分地切去的形状的例子。导电性部件25的孔的形状也类似于轴部12c的截面,以便嵌合于轴部12c。这种结构可以在旋转方向上被固定且轴部12c的延伸方向上能够滑动的状态下连接导电性部件25和轴部12c。

如图4c所示,轴部12c的截面也可以为实质上多角形状。图4c示出轴部12c的截面为具有圆角的方形的例子。这种结构也可以在旋转方向上被固定且轴部12c的延伸方向上能够滑动的状态下连接导电性部件25和轴部12c。

如图4a、4b及4c所示,导电性部件25的一部分优选具有管状,这是因为导电性部件25和轴部12c的接触面积可以增大的缘故。管状的导电性部件25也可以以如下方法形成,将由于热等压缩的材料用作导电性部件25,具有大于圈部12b的直径的导电性部件25从先端部12a一侧插入,然后由于热等该直径被压缩。另外,以将帯状部件卷绕轴部12c的周围的方式形成导电性部件25的管状部分。

图4d示出导电性部件25具有被部分地切出的管状(也称为具有圆弧形截面的形状)的例子。在图4d中,与脚部相反一侧的一部分被切出。由于这种结构可以容易装卸轴部12c和导电性部件25。

在图4d中,以在旋转方向上轴部12c能够旋转且在轴部12c的延伸方向上能够滑动的方式导电性部件25连接到轴部12c。

图4e示出导电性部件25的切出的部分的位置与图4d中的导电性部件25的切出的部分的位置不同的例子。

图4f及4g都示出轴部12c的截面不是圆形的例子。这种结构可以在旋转方向上被固定且轴部12c的延伸方向上能够滑动的状态下连接导电性部件25和轴部12c。另外,可以容易装卸导电性部件25和轴部12c。

上面是导电性部件的说明。

[电源装置的结构例子]

下面将说明可以安装于电子设备的电源装置的例子。尤其是,在此将说明可用于手表型电子设备30的电源装置。

图5a是电源装置20a的示意透视图且图5b是说明电源装置20a的内部结构的示意透视图。

电源装置20a包括连接部件10、电池22、外包装体21a、外包装体21b及表扣51等。连接部件10部分地从电源装置20a突出。

如图5b所示,电池22位于外包装体21a和外包装体21b之间。用于设置电池22的空间的凹部形成在外包装体21a及外包装体21b的内侧。由于该结构可以使包括电池22的部分和不包括电池22的部分的厚度均匀,而提高佩戴感。

作为外包装体21a及外包装体21b,可以使用用于通常的带(没有电池)等的材料。例如,可以使用橡胶、皮革、布、金属、树脂等的任何各种材料。因为橡胶或树脂容易成型,所以是特别优选的。

图6a及6b是电源装置20b的示意透视图,它是与电源装置20a对应。电源装置20b包括连接部件10、电池22、外包装体21c、外包装体21d等。

外包装体21c及21d的与外包装体21a及21b不同之处在于设置有多个孔52而代替表扣51。

通过这种方式,电源装置20a和电源装置20b可以具有与传统的弹簧栓及传统的佩戴具(没有电池等),如带、紧带或带子等的组合组件大致相同的外观形状。

安装于电子设备30的电源装置20a及20b不仅用作佩戴具,而且用作电子设备30的辅助电源或主电源。

通过使用本发明的一个实施方式的电源装置20a或电源装置20b,不必要另行携带辅助电源,因此提高方便性。另外,与设有佩戴具的传统的电子设备30不同,安装有电源装置20a或20b的电子设备30不必要还连接辅助电源。由此,即使连接到辅助电源,安装有电源装置20a或20b的电子设备30也小型且不阻碍使用者的动作。另外,不必要通过使用连接体等将辅助电源连接到电子设备30,由此没有辅助电源卸落的危险。在此不必要对电子设备30设置用于连接体的端子,由此可以实现高防湿性及高设计性的电子设备。

当包括在电源装置20a及电源装置20b中的电池22的外包装体26具有不平的表面时,可以提高反复弯曲的电池22的可靠性。

图7a示出外包装体26具有网纹压花表面的例子。图7b示出外包装体26具有条纹压花表面的例子。

在电池22弯曲时具有不平的表面的外包装体26变形,以便在弯曲部分的外侧的凸部及凹部被拉直且在弯曲部分的内侧的凸部及凹部被压缩。由此可以缓和施加到外包装体26的压力。

上面是电源装置的说明。

[电子设备的结构例子]

下面将说明可以从上述电源装置接收电力的电子设备的具体结构例子。

图8a是说明电子设备30的主要部分的示意图。电子设备30包括框体31中的控制部61、电源控制部62及功能电路63等,并且还包括壳角33中的轴承部34。

轴承部34以各自面对于彼此面对的一对壳角33的方式配置。轴承部34各自具有固定连接部件10的功能且用作被供应连接部件10的先端部12a的电位的端子。

图8a示出轴承部34设置于框体31的上侧的一对壳角33及下侧的一对壳角33的例子。这四个轴承部34电连接到电源控制部62。

电源控制部62具有控制安装于电子设备30的电源装置20的充放电的功能,并且还具有将从电源装置20得到的电力输出到控制部61及功能电路63的功能。电源控制部62也可以具有将电源装置20的电源电压转换为适合于供应给控制部61及功能电路63的电压的功能。

控制部61具有控制电源控制部62及功能电路63的工作的功能。

作为功能电路63,例如可以使用输入装置或输出装置。输入装置的例子包括各种开关、传感器(包括触摸传感器或生体传感器)、音频输入装置等。输出装置的例子包括显示装置、音频输出装置、振动装置及发光装置等。

图8b示出电子设备30的更具体的结构例子。图8b是示出图8a中的点划线所示的区域r中的电子设备30的内部结构的示意图。

图8b示出连接有连接部件10的电子设备30。图8b示出安装到连接部件10的轴部12c的导电性部件25及接合于导电性部件25的极耳42。以虚线示出覆盖连接部件10、导电性部件25及极耳42的外包装体21。

设置在壳角33中的轴承部34包括与连接部件10的先端部12a嵌合的端子71。端子71电连接到布线72。

如图8b所示,优选在壳角33的一部分中形成有与连接部件10的圈部12b嵌合的凹部。由此在连接部件10连接到电子设备30时可以增强稳定性。

图8b示出电源控制部62具有ic芯片的形态并在衬底75上安装的例子。例如,作为衬底75可以使用pcb等。轴承部34和衬底75由布线72电连接。

另外,在此示例fpc76a及fpc76b连接到衬底75。

fpc76a电连接到安装有控制部61的衬底。例如,fpc76a包括将信号从控制部61供应给电源控制部62的布线、以及将电力从电源控制部62供应给安装有控制部61的衬底的布线。

例如,fpc76b电连接到功能电路63或安装有功能电路63的衬底。注意,fpc76b的个数也可以为两个以上。另外,fpc76b也可以被分割并连接到多个功能电路63。在将相同电源电压施加到控制部61及功能电路63时,fpc76b也可以被分割且该分割部分也可以部分地连接到安装有控制部61的衬底。

由于该结构,在电源装置20连接到电子设备30时,可以通过连接部件10及轴承部34控制包括在电源装置20中的电池22(未图示)的充放电。

在此,轴承部34优选包括防止水或尘埃进入框体31内的垫片。因为若水接触于轴承部34的端子71,就有电池22电短路并高电流流过的危险,所以垫片的设置是特别有效的。

图8c及8d都为轴承部34的放大图。图8c示出壳角33的与圈部12b嵌合的部分设置有缓冲部73a的例子。图8d示出在壳角33和圈部12b之间配置有环形的缓冲材料73b的例子。例如,橡胶等弾性体优选用于缓冲部73a及缓冲材料73b。润滑油等也可以涂上缓冲部73a或73b的表面。

[关于系统]

下面将说明包括电子设备30、电源装置20及连接部件10的系统的结构例子,以及包括在电子设备30及电源装置20中的电池的充放电的控制方法的例子。

(系统的结构例子)

图9a是下面将例示的系统50的方框图。系统50包括电子设备30及电源装置20。

虽然附于本说明书的方框图示出将构成要素按其功能分为独立的方框,但是实质上的构成要素难以根据其功能分类且一个构成要素可以具有多个功能。

图9a示出的系统50的结构只不过是一个例子,而不必要包括所有的构成要素。系统50包括图9a示出的构成要素中的必要的构成要素且也可以包括图9a中的构成要素之外的构成要素。

电子设备30包括控制部61、电源控制部62、功能电路63、传感器64、电池65、受电部66及轴承部34等。电源装置20包括连接部件10及电池22等。

因为可以参照上面说明,省略电源装置20及连接部件10的说明。

例如,控制部61可以被用作中央运算装置(cpu:centralprocessingunit)。控制部61具有控制电源控制部62、传感器64、及功能电路63等组件的功能。

受电部66具有接收从外部供应的电力并将该电力供应给电源控制部62的功能。

在充电时,可以使用能够将电力供应给受电部66的充电器。此时,受电部66既可以通过布线使用usb连接器或ac适配器等接收电力,另外,受电部66也可以通过无线供电方法,如电磁耦合方式、电磁感应方式或电磁共振(电磁共振耦合)方式等接收电力。

发电装置也可以配置于电子设备30并被用作受电部66的一个。将太阳能电池可以典型地用作发电装置,并且发电装置可以配置为重叠于显示部32的一部分或框体31(包括壳角33)的一部分。另外,作为发电装置,可以使用例如在摇动电子设备30时生成电力的装置、在电源装置20弯曲并拉直时生成电力的装置。

电池65被用作电子设备30的主电源。电池65的充放电由电源控制部62控制。

电源控制部62具有控制电池65及电池22的充放电的功能。例如,电源控制部62优选具有将电池65及电池22的电残量的信息发送到控制部61的功能。

传感器64具有得到一对轴承部34之间的电位差并将该信息输出到控制部61的功能。例如,可以通过使用比较电路等将对应于轴承部34之间的电位差的数字信号输出到控制部61。另外,也可以将对应于轴承部34之间的电位差的模拟信号输出到控制部61。此时,优选在传感器64和控制部61之间使用模拟-数字转换电路。

另外,传感器64也可以具有在一对轴承部34之间的电位差在于预定的范围之外的情况下对控制部61输出信号的功能。例如,在电位差超过根据额定电压范围等规定的电池22的满充电状态的电压时或在电位差下于放电状态的电压时将信号输出到控制部61。

传感器64也可以具有检测对一对轴承部34插入连接部件10、通常的弹簧栓等并输出该检测出的信息的功能。例如,可以使用组合受光元件和光源的传感器、物理开关等。在判断为对一对轴承部34没有插入时,电子设备30可以将电池65用作电源。

图9b示出用于功能电路63的组件的例子。作为功能电路63,可以举出显示装置、存储装置、音响控制器、通信模块、姿势检测模块、外部接口、相机模块、振动模块、或各种传感器模块。注意,所有组件不必要用作功能电路63。另外,这些之外的组件也可以用作功能电路63。作为功能电路63,根据电子设备30的结构、功能及用途等,可以组合使用各种组件。

可用作功能电路63的各组件通过总线69连接到控制部61。另外,电力通过电力供应线68从电源控制部62供应给各组件。

上面是系统的结构例子的说明。

下面将说明包括在系统50中的构成要素。

(控制部)

控制部61由处理器解释且执行来自各种程序的指令,进行各种数据处理并控制程序。有可能由处理器执行的程序可以被存储在处理器的存储器区域或存储装置中。

作为控制部61,可以单独或组合地使用cpu及其他微处理器,如dsp(digitalsignalprocessor:数字信号处理器)或gpu(graphicsprocessingunit:图形处理器)等。另外,可以由fpga(fieldprogrammablegatearray:现场可编程门阵列)或fpaa(fieldprogrammableanalogarray:现场可编程模拟阵列)等pld(programmablelogicdevice:可编程逻辑器件)来得到这种微处理器。

注意,也可以将在沟道形成区域中包括氧化物半导体并具有极小的关态电流的晶体管用于包括在控制部61或其他组件中的ic等。通过将该关态电流极低的晶体管用于保持流入用作存储元件的电容器的电荷(数据)的开关,可以确保数据的长期保持。通过将该特性应用于控制部61的寄存器或高速缓冲存储器,可以仅在必要时使控制部61工作,而在其他时间使之前的处理信息储存在该存储元件,从而实现常闭运算(normally-offcomputing),由此可以降低电子设备30的功耗。

控制部61也可以包括主存储器。主存储器可以包括ram(randomaccessmemory:随机存取存储器)等的易失性存储器或rom(readonlymemory:只读存储器)等的非易失性存储器。

例如,将动态随机存取存储器(dram;dynamicrandomaccessmemory)用于包括在主存储器中的ram,并虚拟地分配并使用用作为控制部61的工作空间的存储空间。储存在存储装置中的操作系统、应用程序、程序模块、程序数据等被加载于ram中并执行。被加载于ram中的数据、程序及程序模块被控制部61直接存取并操作。

在rom中,可以容纳不需要改写的基本输入/输出系统(bios;basicinput/outputsystem)、固件等。作为rom,可以使用遮罩式rom、一次可编程只读存储器(otprom;onetimeprogrammablereadonlymemory)、可擦除可编程只读存储器(eprom;erasableprogrammablereadonlymemory)等。作为eprom,可以举出通过紫外线照射可以消除存储数据的紫外线-可擦除可编程只读存储器(uv-eprom;ultra-violeterasableprogrammablereadonlymemory)、电子式可抹除可编程只读存储器(eeprom;electricallyerasableprogrammablereadonlymemory)、快闪存储器等。

(电力控制部)

例如,电源控制部62可以包括电池控制单元(bmu;batterymanagementunit)。例如,bmu进行电池的单元电压或单元温度数据的收集、过充电及过放电的监视、单元平衡器(cellbalancer)的控制、电池劣化状态的管理、电残量(stateofcharge:soc:电量状态)的算出以及故障检测的控制。

电源控制部62通过总线69或电力供应线进行对组件传送电力的控制。电源控制部62可以包括具有多通道的电力转换器、反相器、保护电路等。

电源控制部62优选具有低功耗化的功能。例如,作为低耗化功能,有检测出在规定期间内没有对电子设备30的输入之后,电源控制部62降低控制部61的时钟频率或停止时钟的输入、停止控制部61的本身的工作、停止辅助存储器的工作以及通过降低供应到构成要素的电力而降低功耗。这种功能可以仅由电源控制部62或电源控制部62与控制部61连锁地进行。

(电池)

例如,电池65及电池22各自包括一个以上的一次电池或二次电池。作为可以用作电池65的二次电池的例子包括锂离子二次电池或锂离子聚合物二次电池。除了这种电池之外,电池65还可以设置有防止过充电及过放电等的保护电路。

在室内使用等的情况下,也可以不使用由电池65及电池22供应的电力而使用外部电源,如交流(ac)电源。另外,也可以使用通过无线供电而供应的电力。

作为电池65及电池22,可以使用包括硬币型(按钮型)的外包装体、圆柱形外包装体或棱柱形外包装体的电池。尤其是,将轻薄的硬币型电池优选用作可穿戴设备中的电池65。

优选将柔性电池用作电池65及电池22。尤其对电池22优选使用这种电池。

可用于柔性电池的二次电池的例子包括锂离子二次电池或锂离子聚合物二次电池。作为电池的外部包装优选使用压型袋,以便电池具有柔性。

用于压型袋的薄膜为选自金属薄膜(铝、不锈钢、镍钢等)的单层薄膜、由有机材料形成的塑料薄膜、包含有机材料(有机树脂或纤维等)及无机材料(陶瓷等)的混合材料薄膜、含碳无机膜(碳薄膜、石墨薄膜等)、或包括上述薄膜的两个以上的叠层薄膜。金属薄膜容易地被压印。通过压印加工金属薄膜的表面上形成凹部或凸部来增大暴露于外气的膜的表面积,从而实现有效的散热。

特别优选使用具有通过压印加工的凹部及凸部的金属薄膜的压型袋,由此可以缓和由于施加到压型袋的压力造成的应力,从而有效地降低由于二次电池弯曲导致的压型袋的损伤等的缺点。

(功能电路)

下面将说明可用于功能电路63的组件的例子。

〈显示装置〉

作为显示装置,可以使用分段式的显示装置、无源矩阵型的显示装置、有源矩阵型的显示装置等。另外,优选将具有触摸传感器的功能的触摸屏用于显示部。

显示装置包括显示器面板及显示器控制器。在显示装置中使用触摸屏时,显示面板可以包括触摸屏、显示器控制器及触摸传感器控制器。注意,在in-cell型的触摸屏等中,有时显示器控制器还用作触控屏控制器。下面将详细说明尤其使用触摸屏的情况。

触摸屏连接到显示器控制器及触摸传感器控制器。显示器控制器及触摸传感器控制器通过总线69连接到控制部61。

显示器控制器对应于通过总线69来自控制部61的描画指令而控制触摸屏,以便预定的图像显示在触摸屏的显示面。

触摸传感器控制器对应于通过总线69从控制部61输入的要求而控制触摸屏的触摸传感器。另外,触摸传感器将由触摸传感器接收的信号通过总线69输出到控制部61。注意,也可以将从由触摸传感器接收的信号算出触摸位置的信息的功能给予触摸传感器控制器或控制部61。

触摸屏可以根据由显示器控制器供应的信号显示图像。另外,触摸屏能够根据从触摸传感器控制器供应的信号检测出手指或触屏笔等被检测体的接近或接触并将被检测体的位置信息输出到触摸传感器控制器。

触摸屏及触摸传感器控制器优选具有取得检测面和被检测体的高度方向之间的距离的功能、取得由被检测体施加到检测面的压力水平的功能、以及取得检测面接触于被检测体的面的大小的功能。

在触摸屏中,包括触摸传感器的模块可以与显示面板重叠的方式设置在显示面板的显示面一侧。此时,包括触摸传感器的模块中的至少一部分优选具有柔性而跟着显示面板弯曲。包括触摸传感器的模块可以以粘合剂等粘合到显示面板。偏振片或缓冲材料(例如,隔离体)也可以设置在模块和显示面板之间。包括触摸传感器的模块的厚度优选为显示面板的厚度以下。

将显示面板与触摸传感器组合的触摸屏也可以用作触摸屏。例如,触摸屏优选为on-cell型触摸屏或in-cell型触摸屏。on-cell型或in-cell型触摸屏的厚度薄,从而可以轻量。另外,因为on-cell型或in-cell型触摸屏的构件数量可以减少,所以可以减少成本。

作为包括在触摸屏中的触摸传感器,可以采用检测手指等被检测体的靠近或者接触等各种传感器。例如,可以使用电容式、电阻膜式、表面声波式、红外线式、电磁感应式或光学式的传感器。另外,还可以使用利用光电转换元件的光学式传感器、利用压敏元件的压敏传感器等。可以使用不同方式的两个以上的传感器,或可以使用相同方式的两个以上的传感器。

电容式触摸传感器的例子是表面型电容式触摸传感器及投影型电容式触摸传感器。投影型电容式触摸传感器的例子包括自电容式触摸传感器及互电容式触摸传感器。优选使用互电容式触摸传感器,因为可以容易进行多点的同时检测。

可以使用柔性触摸屏、显示面板、触摸传感器等。例如,这可以通过在将柔性衬底用作支撑显示元件、使显示元件驱动的电路、包括在触摸传感器中的电路等的衬底而实现。

柔性衬底的材料的典型例子为有机树脂。另外,可以使用足够薄而具有柔性的玻璃、金属、合金、半导体等,或者,含有有机树脂、玻璃、金属、合金、半导体等中的两种以上的复合材料或叠层材料。

作为包括在触摸屏中的显示元件,可以使用自发光性发光元件,如有机发光二极管(oled:organiclightemittingdiode)、发光二极管(led:lightemittingdiode)或量子点发光二极管(qled:quantum-dotlightemittingdiode)。或者,可以使用透射型、反射型或半透射型的液晶元件。此外,例如,可以使用微电子机械系统(mems:microelectromechanicalsystems)元件或电子发射器等的显示元件。mems显示元件的例子包括mems快门显示元件、光干涉方式的mems显示元件等。碳纳米管也可用于电子发射器。此外,也可以使用电子纸。作为电子纸,可以使用应用微囊方式、电泳方式、电润湿方式、电子粉流体(注册商标)方式等的元件。

〈存储装置〉

存储装置的例子是包括非易失性存储元件的存储装置,如快闪存储器、磁性随机存取存储器(mram:magnetoresistiverandomaccessmemory)、相变随机存取存储器(pram:phasechangeram)、电阻随机存取存储器(reram:resistanceram)、铁电随机存取存储器(feram:ferroelectricram)、以及包括易失性存储元件的存储装置,如动态随机存取存储器(dram:dynamicram)或静态随机存取存储器(sram:staticram)等。另外,例如也可以使用记录媒体驱动器,如硬盘驱动器(hdd:harddiskdrive)或固态驱动器(ssd:solidstatedrive)等。

作为存储装置,也可以使用由连接器与外部接口连接及断开的存储装置,如hdd或ssd、或记录媒体驱动器,如快闪存储器、蓝光光盘、dvd。注意,存储装置不必要内置在电子设备30中,也可以使用设置在电子设备30的外部的存储装置。在此情况下,存储装置也可以通过外部接口连接,或者使用通信模块以无线方式发送并接收数据。

〈音响控制器〉

音响控制器具有控制音频输入部及音频输出部的功能。音频输入部例如包括麦克风或音频输入连接器等。音频输出部例如包括扬声器或音频输出连接器等。音频输入部及音频输出部连接于音响控制器,并且通过总线69与控制部61连接。输入到音频输入部的音频数据在音响控制器中变换为数字信号,然后在音响控制器或控制部61中被进行处理。另一方面,音响控制器对应于来自控制部61的指令而生成使用者能够听到的模拟音频信号并将该模拟音频信号输出到音频输出部。对音频输出部的音频输出连接器,音频输出装置,如耳机、头戴式耳机、耳麦等可以连接,并且在音响控制器中生成的声音输出到该装置。

〈通信模块〉

通信模块能够通过天线进行通信。例如,对应于来自控制部61的指令,通信模块控制用来将电子设备30连接到计算机网络的控制信号,而向计算机网络发出该信号。由此,可以将电子设备30连接于环球网(www:worldwideweb)的基础的因特网、内联网、外联网、个人网(pan:personalareanetwork)、局域网(lan:localareanetwork)、校园网(can:campusareanetwork)、城域网(man:metropolitanareanetwork)、广域网(wan:wideareanetwork)、或全球网(gan:globalareanetwork)等计算机网络,来进行通信。在使用多个通信方法的情况下,电子设备30也可以具有用于各通信方法的多个天线。

例如,包括在通信模块中的高频电路(rf电路)进行rf信号的发送和接收。高频电路进行电信号与使用按照各国法制的频带的电磁信号的变换,并且进行使用该电磁信号以无线与其他通信设备的通信。几十khz至几十ghz的频带是一般使用的实用频率。连接于天线的高频电路包括兼容多个频带的高频电路部,该高频电路部可以包括放大器、混频器、滤波器、dsp、rf收发器等。可以使用如下无线通信用通信协议或通信技术:通信标准诸如长期演进(lte:longtermevolution)、全球移动通讯系统(gsm:globalsystemformobilecommunication)、gsm增强数据率演进(edge:enhanceddataratesforgsmevolution)、码分多址2000(cdma2000:codedivisionmultipleaccess2000)、宽频码分多址(w-cdma:widebandcodedivisionmultipleaccess)、或者由ieee开发的通信标准,如wi-fi(wirelessfidelity:注册商标:无线保真)、bluetooth(注册商标:蓝牙)、zigbee(注册商标)等。

另外,通信模块也可以具有将电子设备30连接到电话线的功能。当通过电话线进行通话时,通信模块对应于来自控制部61的指令控制用来使电子设备30连接到电话线的连接信号,而将该信号向电话线发出。

通信模块可以包括从由天线接收的广播电波生成图像信号的调谐器。该图像信号输出到触摸屏等。例如,调谐器可以包括解调电路、模拟-数字转换电路(ad转换电路)及译码器电路等。解调电路具有解调从天线输入的信号的功能。ad转换电路具有将被解调的模拟信号转换为数字信号的功能。译码器电路具有对包含在数字信号中的影像数据进行译码而生成发送到显示控制器的信号的功能。

此外,译码器也可以包括分割电路和多个处理器。分割电路具有时空上分割被输入的影像数据而将其输出到各处理器的功能。多个处理器对输入的影像数据进行译码生成向显示器控制器发送的信号。由于这种译码器包括对数据进行并行处理的多个处理器,能够对信息量极多的影像数据进行译码。尤其是,在显示具有超过全高清的分辨率的影像的情况下,对被压缩的数据进行译码的译码电路优选包括具有极为高速的处理能力的处理器。译码器电路优选包括能够进行4以上、优选为8以上、更优选为16以上的并行处理的多个处理器。译码器还可以包括使被输入的信号所包括的图像信号与其他信号(文字信息、节目信息、认证信息等)分离的电路。

天线能够接收电波,如地面波及卫星电波等。天线能够接收用于模拟广播、数字广播等以及只有影像及声音的广播或只有声音的广播等的电波。例如,天线可以接收uhf频带(大约300mhz至3ghz)或vhf频带(30mhz至300mhz)中的指定的频带所发送的电波。当使用在多个频带中接收的多个数据片时,可以提高传输率,从而可以获得更多的信息。由此,可以在触摸屏等上显示如4k-2k、8k-4k、16k-8k或更高的超过全高清的分辨率的影像。

另外,调谐器也可以构成为利用通过计算机网络的数据传送技术发送的广播数据而生成信号。该信号发送到显示控制器。在调谐器接收数字信号的情况下,调谐器不必要包括解调电路及ad转换电路。

〈姿势检测模块〉

姿势检测模块具有检测出电子设备30的倾斜度、姿势等的功能。例如,将加速度传感器、角速度传感器、振动传感器、压力传感器、陀螺仪传感器等可用于姿势检测模块。此外,也可以组合这些传感器。

〈外部接口〉

外部接口的例子包括设置在框体31上的一个以上的按钮及开关(也称为框体开关)以及能够连接其他输入构成要素的外部端口等。外部接口通过总线69与控制部61连接。框体开关的例子包括与电源的开启/关闭相关联的开关、用来调节音量的按钮、相机用按钮。

例如,外部接口的外部端口通过电缆可以连接于外部装置,如计算机、打印机、图像再现装置。通用串行总线(usb:universalserialbus)是典型例子。作为外部端口,还可以配置局域网(lan)连接用端子、数字广播接收用端子、连接ac适配器的端子等。除了有线通讯之外,还可以配置使用红外线、可见光、紫外线等的光通信用收发机。

〈相机模块〉

相机模块具有拍摄静态图像及动态图像的功能。例如,相机模块通过总线69与控制部61连接。例如,相机模块能够与设置在框体中的开关的按操作或触摸屏的触摸联动地拍摄静态图像或动态图像。相机模块可以包括摄影用光源。例如,可以使用灯,如氙气灯、发光元件如led或有机el等。或者,触摸屏可以被用作摄影用光源,此时除了白色光之外也可以使用各种颜色的光来进行摄影。

〈振动模块〉

振动模块包括使电子设备30振动的振动元件和控制振动元件的振动控制器。作为振动元件,可以使用能够将电信号或磁信号转换为振动的元件如振动电机(偏心电机)、共振执行器、磁致伸缩元件或压电元件。

振动模块通过根据来自控制部61的指令控制振动元件的振动数、振幅、振动期间等而能够以各种振动模式使电子设备30振动。振动模块可以产生根据各种应用程序所执行的工作的各种振动模式的振动。这种振动的例子包括如与框体开关等的操作联动的振动、与电子设备30的启动联动的振动、与由动态图像再现用应用程序再现的动态图像或音频联动的振动、与电子邮件的接收联动的振动、与触摸屏的输入工作联动的振动。

〈传感器模块〉

传感器模块包括传感器单元和传感器控制器。传感器控制器向传感器单元供应来自电池模块等的电力。另外,传感器控制器通过总线69将来自传感器单元的输入变换为控制信号并将其输出到控制部61。传感器控制器可以管理由传感器单元造成的错误或校正传感器单元。注意,传感器控制器也可以包括用来控制传感器单元的多个控制器。

传感器模块也可以包括测量力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、转动数、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、斜率、振动、气味及红外线的各种传感器。

另外,作为包括在传感器模块中的传感器,可以使用取得生物信息的传感器。生物信息的例子包括体温、血压、脉率、排汗量、肺活量、血糖水平、血液酒精浓度、spo2(血氧饱和度)等。通过取得这种生物信息,可以将电子设备30用作保健系统。

另外,作为包括在传感器模块中的传感器,可以使用取得指纹、静脉、虹膜、声纹等的生物信息的传感器。通过使用这种传感器可以进行生物识别功能,并且可以防止电子设备30由他人非法使用,以便可以提高安全性。

上面是可以用作功能电路63的组件的例子的说明。

[系统的工作方法例子]

接着,将说明图9a示出的系统50的工作。

(工作方法例1)

图10是系统50的工作的流程图。图10是以使用电池22和电池65中的一个的电力的方式进行工作的例子。以下的工作主要由控制部61进行。

首先,在步骤s00中开始工作。在电子设备30为开启状态或系统50被使用者设定为有效时,开始该工作。或者,例如,在连接部件10或如传统的弹簧栓的部件与轴承部34安装或分离时可以开始该工作。

接着,在步骤s01中取得一对轴承部34的电位的信息(以下也称为电位信息)。更具体而言,控制部61控制传感器64以取得一对轴承部34之间的电位的信息。传感器64输出将所取得的电位信息输出到控制部61。

接着,在步骤s02中判断一对轴承部34是否电短路或彼此电绝缘。在判断为一对轴承部34电短路或彼此电绝缘时,步骤s02转移到步骤s05,并且在判断为一对轴承部34没有电短路及彼此电绝缘时步骤s02转移到步骤s03。

步骤s02对应于判断是否电源装置20连接于电子设备30的步骤。

具体而言,在一对轴承部34之间的电位差为0v或其附近时,判断为一对轴承部34电短路或彼此电绝缘。此时,可以判断为设置有电池22的电源装置20至少不与一对轴承部34连接。

另一方面,在一对轴承部34之间的电位差为0.5v以上或1v以上等时,判断为一对轴承部34没有电短路及彼此电绝缘。此时,可以判断为电源装置20连接到一对轴承部34。

接着,在步骤s03中,一对轴承部34的电位差是否在于预定的电位差的范围内。当在于预定的电位差的范围内时,步骤s03转移到步骤s04,另一方面,当不在于预定的电位差的范围内时,步骤s03转移到步骤s05。

步骤s03对应于检查电源装置20中的电池22的剩余电量的步骤。在此使用根据额定电压范围等规定的范围内的输出电压的值来可以测量电池22的剩余电量。例如,在额定电压范围内,可以假设充满电电压为100%且放电电压为0%。此时,在步骤s03中,在额定电压范围内,一对轴承部34之间的电位差为0%以上且低于5%或0%以上且低于3%时,可以判断为电池22的剩余电量不够。

步骤s03还对应于在电池22的输出电压超过预期的电压范围时排除该电压的步骤。在电池22的输出电压超过预期的电压的情况下,电子设备30内的各组件会故障。例如,在一对轴承部34的电位差超过预先设定的可以输入到电子设备30的电压的最大值时,判断为该电位差不在于预定的电位差的范围内。

注意,使用一对轴承部34之间的电位差测量电池22的剩余电量,但是不局限于此。另外,也可以通过使用电流量、电力量等进行测量剩余电量。

接着,在步骤s04中,判断是否使用从轴承部34供应的电力。在使用该电力时,步骤s04转移到步骤s06,在不使用该电力时,步骤s04转移到步骤s05。

在步骤s04中,根据预先设定的设定信息,可以规定控制部61的工作。另外,也可以在出货之前预先设定该设定信息。另外,也可以由使用者能够改变该设定信息。另外,对该设定信息也可以附加在电池65的剩余电量成为低于10%时使用从轴承部34供应的电力的条件。

在步骤s05中,使用包括在电子设备30中的电池65的电力使电子设备30驱动。具体而言,控制部61控制电源控制部62,以便将从电池65供应的电力输出到各组件。此后,步骤s05转移到步骤s07。

在步骤s06中,通过使用从一对轴承部34供应的电力使电子设备30驱动。具体而言,控制部61控制电源控制部62,以便将通过连接部件10及轴承部34从包括在电源装置20中的电池22输入的电力输出到各组件。此后,步骤s06转移到步骤s07。

在步骤s07中,工作结束。

上面是图10示出的流程的说明。

通过使用在此说明的方法,可以容易判断与一对轴承部34连接包括电池22的电源装置20及连接部件10或不包括它们的通常的佩戴具。在通常的佩戴具连接到一对轴承部34时,通过使用包括在电子设备30本身的电池65作为电源,可以使电子设备30驱动。

(工作方法例2)

图11是系统50的工作的流程图。图11是电池22及电池65的充电的工作的流程图。尤其是,图11是优选充电电池22的情况的例子。主要由控制部61进行以下的工作。

首先,在步骤s10中开始工作。

接着,在步骤s11中,判断是否正在受电。具体而言,判断受电部66是否正在受电。当正在受电时,步骤s11转移到步骤s12,当不正在受电时,步骤s11转移到步骤s18。

在步骤s12中,得到位置信息。

在步骤s13中,判断一对轴承部34是否电短路或彼此电绝缘。在判断为一对轴承部34电短路或彼此电绝缘时,步骤s13转移到步骤s17,并且在判断为一对轴承部34没有电短路及彼此电绝缘时,步骤s13转移到步骤s14。

在步骤s14中,判断一对轴承部34的电位差是否低于预定的电位差。在低于预定的电位差时,步骤s14转移到步骤s15,另一方面,当预定的电位以上时,步骤s14转移到步骤s17。

步骤s14对应于检查电源装置20中的电池22是否充满电的步骤。例如,步骤s14中的预定的电位差可以设定为对应于电池22的充满电状态(在额定电压范围内输出电压为100%的状态)的电位差。

在步骤s15中,将电力输出到一对轴承部34,以便充电电池22。具体而言,控制部61控制电源控制部62,以便将从受电部66供应的电力输出到一对轴承部34。电源控制部62对一对轴承部34供给充电电池22的电位差。由此可以通过连接部件10充电电池22。此后,步骤s15转移到步骤s16。

步骤s15继续到电池22成为充满电或其附近的状态为止。具体而言,在一对轴承部34之间的电位差等于对应于电池22的充满电的电位差或该电位差的95%以上时,结束充电。另一方面,在该电位差对应于电池的充电状态为低于100%或低于95%的状态的电位差时,继续充电。

在步骤s16中,判断是否电池65完全充电。在电池65完全充电时,步骤s16转移到步骤s18。另一方面,在电池65没有完全充电时,步骤s16转移到步骤s17。

具体而言,在电池65的充电状态为充满电状态或95%以上时,判断为电池65完全充电。另一方面,在电池65的充电状态低于100%或95%时,判断为电池65没有完全充电。

在步骤s17中,将电力输出到电池65,以便充电电池65。具体而言,控制部61控制电源控制部62,以便将从受电部66供应的电力输出到电池65。此后,步骤s17转移到步骤s18。

与步骤s15同样,步骤s17继续到电池65成为充满电或其附近的状态为止。

在步骤s18中,工作结束。此时,电池22及电池65已完全充电。

上面是工作方法例2的说明。

(工作方法例3)

图12是系统50的工作的流程图。图12是电池22及电池65的充电的工作的流程图。尤其是,图12是优选充电电池65的情况的例子。以下的工作主要由控制部61进行。

首先,步骤s20中开始工作。

接着,在步骤s21中,判断是否正在受电。当正在受电时,步骤s21转移到步骤s22,当不正在受电时,步骤s21转移到步骤s27。

在步骤s22中,将电力输出到电池65,以便充电电池65。具体而言,控制部61控制电源控制部62,以便将从受电部66供应的电力输出到电池65。在电池65完全充电之后,步骤s22转移到步骤s23。

在步骤s23中,得到位置信息。

在步骤s24中判断为一对轴承部34是否电短路或彼此电绝缘。在判断一对轴承部34电短路或彼此电绝缘时,步骤s24转移到步骤s27,并且在判断为一对轴承部34没有电短路及彼此电绝缘时步骤s24转移到步骤s25。

在步骤s25中,判断一对轴承部34的电位差是否低于预定的电位差。在低于预定的电位差时,步骤s25转移到步骤s26,另一方面,当预定的电位以上时,步骤s25转移到步骤s27。

上面的说明可以援用于步骤s25的判断基准。

在步骤s26中,将电力输出到一对轴承部34,以便充电电池22。在电池22完全充电之后,步骤s26转移到步骤s27。

在步骤s27中,工作结束。此时,电池22及电池65已完全充电。

上面是工作方法例3的说明。

在此说明充电电池22及电池65的两个方法。根据优选充电哪个电池,可以选择两种方法中的任一个。另外,使用哪种方法是也可以作为设定信息预先设定或由使用者能够改变的。

注意,本发明的一个实施方式也可以以如下方法实现,即包括在电子设备30中的存储部中的程序由控制部61读出及执行。就是说,本发明的另一个实施方式是使控制部61进行上述流程的工作的程序。

上面是系统的工作方法例的说明。

[应用实例]

作为可以使用本发明的一个实施方式的连接部件、电源装置等的电子设备的例子,虽然上面说明手表式信息终端,该电子设备不局限于此。在各种电子设备中可以使用连接部件、电源装置等。下面将说明与上述不同的电子设备的例子。

由于其带状、柔性等的特性,本发明的一个实施方式的电源装置可用于各种用途。例如,电源装置可以用作将装置戴在胳膊、腿、腰上等的佩戴具。另外,电源装置可用于用作从肩膀或脖子吊带的把手或带子的装置部分,或者可以兼用作像手机吊饰那样的防止滑落的配件。

可以使用本发明的一个实施方式的电源装置的装置的例子包括如手表式电子设备、眼镜式电子设备、头戴式显示器(hmd:headmounteddisplay)等的可穿戴设备。另外,电源装置可以适当地用于生物信息设备,如血压计、心电图、计步器。另外,可以举出如下各种电子设备:便携式信息终端,诸如,移动电话机、智能手机及平板设备;数码相机;音频再现设备;动态图像再现装置;通信设备,诸如,移动路由器;无线耳机;无线头戴式耳机;扬声器等。

电源装置不仅可用于电子设备,还可用于包、衣服(包括帽子)等。因为其薄且轻并且具有柔性,本发明的一个实施方式的电源装置可用于包或衣服而没有不会缺其轻量或佩戴感。

例如,将其手把或带子包括本发明的一个实施方式的电源装置的包用作充电放在该包里的电子设备的充电器。另外,例如,对该包本身也可以附加各种使用电力的功能,如通信功能、传输音频或振动的功能等。

包括在衣服中的电源装置可以附加由在衣服中设置的电极或传感器得到生物信息的功能,可以通过从衣服的一部分发射光或在衣服的一部分上表示图像来改变其设计性,并且可以延伸该衣服。

例如,在洗衣服时,本发明的一个实施方式的电源装置可以容易装卸,由此可以防止电池的短路等的危险。

图13a及13b是头戴显示器300的外观图。

头戴显示器300包括框体301、显示部302及操作按钮303。带子装的电源装置20安装于框体301。电源装置20包括电池22。

头戴显示器300作为其电源可以使用设置在框体301内的电池及设置在电源装置20内的电池22。

头戴显示器300也可以包括发电装置如框体301中的太阳能电池。作为发电装置,可以使用例如在摇动头戴显示器300时生成电力的装置、在电源装置20弯曲并拉直时生成电力的装置。

框体301包括无线接收机、连接体等,而接收视频数据等影像数据,并将其显示在显示部302上。头戴显示器300优选具有使用包括在框体301中的加速度传感器等检测使用者的头部的动作等,以与使用者的头部等的动作同步地使显示在显示部302上的图像移动。

通过利用框体301中的相机捕捉使用者的眼球及眼睑的动作,然后使用该数据算出使用者的视点的坐标,来利用使用者的视点作为输入方法。另外,框体301也可以以接触于使用者的方式包括多个电极。框体301也可以构成为通过检测出根据使用者的眼球的动作而流过电极的电流,识别他/她的视点。框体301可以构成为通过检测出流过该电极的电流来监视使用者的脉搏。框体301可以包括传感器,如温度传感器、压力传感器、加速度传感器,使得将使用者的生物信息可以显示在显示部302上。

操作按钮303用作电源按钮等。此外,也可以包括操作按钮303以外的按钮。

如图13c所示,可以在显示部302与使用者的眼睛之间设置透镜305。使用者通过使用透镜305可以看放大了的显示部302上的影像,因此逼真感得到提高。在此情况下,如图13c所示,为了进行目镜调焦也可以包括改变透镜的位置的刻度盘306。

显示部302可以在右区域和左区域分别并排显示右眼用图像和左眼用图像。由此可以显示利用两眼视差的立体图像。

也可以在显示部302的整个区域显示一个双目可见图像。由此,可以显示从视野的端到端的全景图像,因此现实感得到提高。

通过利用被设置为如图13c所示那样的透镜305,可以在显示部302上并排显示两个图像,另外,也可以在显示部302上显示且用两个眼睛通过透镜305看到一个图像。

图13d示出将弯曲显示器用作显示部302的例子。该结构可以进行与使用具有平板显示面的显示器的情况相比更有现实感的显示。

图13e示出两个显示器的例子,作为显示部302设置右眼用的显示器及左眼用的显示器。

通过包括两个显示部302,使用者能够由一个眼睛看到显示部302中的一个。由此,即使在用视差进行立体显示等的情况下,可以显示高清晰的图像。另外,显示部302大概以使用者的眼睛为中心弯曲成圆弧状。由此,可以使从使用者的眼睛到显示部302的显示面的距离为一定,所以使用者可以看到更自然的图像。由于使用者的眼睛位于显示部302的显示面的法线方向上,即使在从显示部302发射的光的方向性高且光的亮度或色度根据使用者看到它的角度变化时,实质上也可以忽略其影响,所以可以显示更有现实感的影像。

图14a示出便携式信息终端的例子。图14a所示的便携式信息终端310包括框体311、显示部312、操作按钮313、外部连接端口314、扬声器315、麦克风316及相机317等。带子装的电源装置20安装于框体311。电源装置20包括电池22。

便携式信息终端310作为其电源可以使用设置在框体311内的电池及设置在电源装置20内的电池22。

便携式信息终端310也可以包括发电装置如框体311中的太阳能电池。作为发电装置,可以使用例如在摇动便携式信息终端310时生成电力的装置、在电源装置20弯曲并拉直时生成电力的装置。

便携式信息终端310在显示部312中包括触摸传感器。通过用指头、触屏笔等触摸显示部312可以进行打电话及输入文字等操作。

通过利用操作按钮313,可以切换电源的on/off。另外,能够切换显示在显示部312上的图像的种类,例如,通过操作按钮313的操作,可以将电子邮件的编写画面切换为主菜单画面。

当在便携式信息终端310内部设置有陀螺仪传感器或加速度传感器等检测装置时,通过判断便携式信息终端310的方向(便携式信息终端处于水平状态还是垂直状态),而对显示部312的屏面显示进行自动切换。此外,屏面显示的方向的切换也可以通过触摸显示部312、操作操作按钮313、使用麦克风316输入声音等来进行。

便携式信息终端310例如具有电话机、电子笔记本及信息阅读装置中的一种或多种的功能。具体而言,可以将便携式信息终端310用作智能手机。例如,便携式信息终端310可以执行移动电话、电子邮件、文章的阅读及编辑、音乐播放、网络通信、电脑游戏等各种应用程序。

图14b示出相机的例子。相机320包括框体321、显示部322、操作按钮323、快门按钮324等。另外,相机320安装有可装卸的透镜326。框体321安装有带子装的电源装置20。电源装置20包括电池22。

相机320作为其电源可以使用设置在框体321内的电池及设置在电源装置20内的电池22。

相机320也可以包括发电装置如框体321中的太阳能电池。作为发电装置,可以使用例如在摇动相机320时生成电力的装置、在电源装置20弯曲并拉直时生成电力的装置。

虽然在此相机320的透镜326能够从框体321拆卸下而交换,透镜326也可以包括在框体中。

当按下快门按钮324时,相机320可以拍摄静态图像或动态图像。另外,显示部322被用作触摸屏,也可以当触摸显示部322时进行成像。

注意,相机320还可以另外设置有闪光灯装置或取景器等。另外,它们也可以组装在框体321中。

上面是对应用实例的说明。

本实施方式可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。

(实施方式2)

以下,参照附图说明可以用于本发明的一个实施方式的电池22等的二次电池的结构例子及制造方法的例子。尤其是,以下说明可弯曲的二次电池的例子。

[结构例子]

图15是示出二次电池102的外观的透视图。图16a是沿图15中的点划线a1-a2的截面图。图16b是沿图15中的点划线b1-b2的截面图。

本发明的一个实施方式的二次电池102在外包装体507内包括被隔离体503覆盖的正极511、负极515及电解液504。在图15以及图16a和图16b的例子中,该二次电池包括:一个在正极集流体501的一个表面上具有正极活性物质层502的正极;一个在正极集流体501的两个表面上具有正极活性物质层502的正极;一个在负极集流体505的一个表面上具有负极活性物质层506的负极;以及一个在负极集流体505的两个表面上具有负极活性物质层506的负极。正极511与正极导线521电连接。负极515与负极导线525电连接。正极导线521及负极导线525也称为导线电极或导线端子。正极导线521及负极导线525的一部分配置在外包装体的外侧。二次电池102的充电及放电通过正极导线521及负极导线525进行。

注意,虽然图16a和图16b示出正极511被隔离体503覆盖的例子,但是本发明的一个实施方式不局限于此。例如,正极511也可以不被隔离体503覆盖。例如,负极515也可以代替正极511被隔离体503覆盖。

(正极)

正极511例如包括正极集流体501及在正极集流体501上形成的正极活性物质层502。虽然图16a和图16b示出包括一个在薄片状(或带状)的正极集流体501的只有一个表面上具有正极活性物质层502的正极511以及一个在正极集流体501的两个表面上具有正极活性物质层502的正极511的例子,但是本发明的一个实施方式不局限于此。可以只使用在正极集流体501的只有一个表面上具有正极活性物质层502的正极511。可以只使用在正极集流体501的两个表面上具有正极活性物质层502的正极511。通过使用在正极集流体501的两个表面上具有正极活性物质层502的正极511,可以使二次电池102具有高容量。此外,二次电池102也可以包括三个以上的正极511。通过增加二次电池102中的正极511的数量,可以增大二次电池102的容量。

正极集流体501可以使用不锈钢、金、铂、铝、钛等金属及它们的合金等导电性高且不会因正极的电位而溶出的材料形成。此外,还可以使用添加有硅、钛、钕、钪、钼等提高耐热性的元素的铝合金。另外,也可以使用与硅起反应形成硅化物的金属元素。与硅起反应形成硅化物的金属元素的例子为锆、钛、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、钴、镍等。正极集流体501可以适当地具有箔状形状、板状形状(薄片状形状)、网状形状、冲孔金属网状形状、拉制金属网状形状等。正极集流体501的厚度优选为5μm以上且30μm以下。此外,也可以在正极集流体501的表面使用石墨等设置基底层。

除了正极活性物质以外,正极活性物质层502还可以包含用来提高正极活性物质的紧密性的粘合剂(binder)以及用来提高正极活性物质层502的导电性的导电助剂等。

用于正极活性物质层502的正极活性物质的例子包括具有橄榄石型结构、层状岩盐型结构以及尖晶石型结构的复合氧化物等。作为正极活性物质例如使用lifeo2、licoo2、linio2、limn2o4、v2o5、cr2o5、mno2等化合物。

尤其是,licoo2具有高容量、与linio2相比在大气中高稳定性、以及与linio2相比高热稳定性等,所以是优选的。

当在limn2o4等含有锰的具有尖晶石型结构的含锂材料中混合少量镍酸锂(linio2或lini1-xmxo2(0<x<1)(m=co、al等))时,可以提高使用上述材料的二次电池的特性,所以是优选的。

或者,可以使用复合材料(limpo4(通式)(m为fe(ii)、mn(ii)、co(ii)、ni(ii)中的一种以上)。作为材料可以使用的通式为limpo4的典型例子为lifepo4、linipo4、licopo4、limnpo4、lifeanibpo4、lifeacobpo4、lifeamnbpo4、liniacobpo4、liniamnbpo4(a b≤1,0<a<1,0<b<1)、lifecnidcoepo4、lifecnidmnepo4、liniccodmnepo4(c d e≤1,0<c<1,0<d<1,0<e<1)、lifefnigcohmnipo4(f g h i≤1,0<f<1,0<g<1,0<h<1,0<i<1)等锂化合物。

尤其是,lifepo4均匀地满足正极活性物质被要求的条件诸如安全性、稳定性、高容量密度、初期氧化(充电)时能够抽出的锂离子的存在等,所以是优选的。

或者,可以使用li(2-j)msio4(通式)(m为fe(ii)、mn(ii)、co(ii)、ni(ii)中的一种以上,0≤j≤2)等复合材料。作为材料可以使用的通式为li(2-j)msio4的典型例子为li(2-j)fesio4、li(2-j)nisio4、li(2-j)cosio4、li(2-j)mnsio4、li(2-j)feknilsio4、li(2-j)fekcolsio4、li(2-j)fekmnlsio4、li(2-j)nikcolsio4、li(2-j)nikmnlsio4(k l≤1,0<k<1,0<l<1)、li(2-j)femnincoqsio4、li(2-j)femninmnqsio4、li(2-j)nimconmnqsio4(m n q≤1,0<m<1,0<n<1,0<q<1)、li(2-j)ferniscotmnusio4(r s t u≤1,0<r<1,0<s<1,0<t<1,0<u<1)等锂化合物。

作为正极活性物质,可以使用以axm2(xo4)3(通式)(a=li、na、mg,m=fe、mn、ti、v、nb,x=s、p、mo、w、as、si)表示的钠超离子导体(nasicon)型化合物。钠超离子导体型化合物的例子为fe2(mno4)3、fe2(so4)3、li3fe2(po4)3。此外,作为正极活性物质,可以使用:以li2mpo4f、li2mp2o7、li5mo4(通式)(m=fe、mn)表示的化合物;nafef3、fef3等钙钛矿氟化物;tis2、mos2等金属硫族化合物(硫化物、硒化物或碲化物);limvo4等具有反尖晶石型结构的氧化物;钒氧化物类(v2o5、v6o13、liv3o8等);锰氧化物;以及有机硫化合物等材料。

在载体离子是锂离子以外的碱金属离子或者碱土金属离子的情况下,作为正极活性物质,也可以使用碱金属(例如,钠或钾等)、碱土金属(例如,钙、锶、钡、铍或镁等)代替锂。例如,正极活性物质可以为nafeo2、na2/3[fe1/2mn1/2]o2等含钠层状氧化物。

此外,作为正极活性物质,也可以使用组合上述材料中的多种的材料。例如,也可以使用组合上述材料中的多种的固溶体作为正极活性物质。例如,也可以使用lico1/3mn1/3ni1/3o2和li2mno3的固溶体作为正极活性物质。

注意,虽然未图示,但是也可以在正极活性物质层502的表面设置碳层等的导电材料。通过设置碳层等的导电材料可以提高电极的导电性。例如,通过在焙烧正极活性物质时混合葡萄糖等碳水化合物,可以由碳层覆盖正极活性物质层502。

正极活性物质层502的一次粒子的平均粒径优选为50nm以上且100μm以下。

导电助剂的例子包括乙炔黑(ab)、石墨(黑铅)粒子、碳纳米管、石墨烯及富勒烯等。

通过利用导电助剂可以在正极511中形成电子导电的网络。通过利用导电助剂可以保持正极活性物质层502的粒子之间的导电路径。通过在正极活性物质层502中添加导电助剂,可以提高正极活性物质层502的电子导电性。

作为粘合剂,除了典型的聚偏氟乙烯(pvdf)之外,可以使用聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、三元乙丙聚合物、丁苯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、氟橡胶、聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、硝酸纤维素等。

正极活性物质层502中的粘合剂的含量优选为1wt%以上且10wt%以下,更优选为2wt%以上且8wt%以下,进一步优选为3wt%以上且5wt%以下。正极活性物质层502中的导电助剂的含量优选为1wt%以上且10wt%以下,更优选为1wt%以上且5wt%以下。

在通过涂敷法形成正极活性物质层502的情况下,可以将正极活性物质、粘合剂及导电助剂混合而形成正极浆料(slurry),将其涂敷在正极集流体501上进行干燥。

(负极)

负极515例如包括负极集流体505及在负极集流体505上形成的负极活性物质层506。虽然图16a和图16b示出包括一个在薄片状(或带状)的负极集流体505的只有一个表面上具有负极活性物质层506的负极515以及一个在负极集流体505的两个表面上具有负极活性物质层506的负极515的例子,但是本发明的一个实施方式不局限于此。也可以只使用在负极集流体505的只有一个表面上具有负极活性物质层506的负极515。在此情况下,当以负极集流体505的不设置有负极活性物质层506的表面相互接触的方式进行配置时,可以形成摩擦小的接触面,由此可以容易释放二次电池102弯曲时产生的应力,所以是优选的。此外,也可以只使用在负极集流体505的两个表面上具有负极活性物质层506的负极515。通过使用在负极集流体505的两个表面上具有负极活性物质层506的负极515,可以使二次电池102具有高容量。此外,二次电池102也可以包括三个以上的负极515。通过增加二次电池102中的负极515的数量,可以增大二次电池102的容量。

负极集流体505可以使用不锈钢、金、铂、铁、铜、钛等及它们的合金等导电性高且不与锂离子等载体离子发生合金化的材料形成。另外,还可以使用添加有硅、钛、钕、钪、钼等提高耐热性的元素的铝合金。负极集流体505可以适当地具有箔状形状、板状形状(薄片状形状)、网状形状、冲孔金属网状形状、拉制金属网状形状等。负极集流体505的厚度优选为5μm以上且30μm以下。此外,也可以在负极集流体505的表面使用石墨等设置基底层。

除了负极活性物质以外,负极活性物质层506还可以包含用来提高负极活性物质的紧密性的粘合剂以及用来提高负极活性物质层506的导电性的导电助剂等。

负极活性物质只要是能够溶解且析出锂或使锂离子嵌入及脱嵌的材料,就没有特别的限制。作为负极活性物质层506的材料,除了锂金属或钛酸锂之外,可以使用在蓄电领域里一般使用的碳类材料、合金类材料等。

锂金属的氧化还原电位低(比标准氢电极低3.045v),每重量及体积的比容量大(3860mah/g及2062mah/cm3),所以是优选的。

碳类材料的例子包括石墨、易石墨化碳(graphitizingcarbon)(软碳)、难石墨化碳(non-graphitizingcarbon)(硬碳)、碳纳米管、石墨烯、碳黑等。

石墨的例子包括中间相碳微球(mcmb)、焦炭基人造石墨(coke-basedartificialgraphite)、沥青基人造石墨(pitch-basedartificialgraphite)等人造石墨及球状化天然石墨等天然石墨。

当锂离子嵌入在石墨中时(锂-石墨层间化合物的生成时)石墨具有与锂金属相同程度的低电位(0.1v至0.3vvs.li/li )。由此,锂离子电池可以具有高工作电压。再者,石墨具有如下优点:每单位体积的电容较高;体积膨胀小;低成本;与锂金属相比安全性高等,所以是优选的。

作为负极活性物质,也可以使用能够利用与锂的合金化及脱合金化反应进行充放电反应的合金类材料或氧化物。在锂离子为载体离子的情况下,合金类材料例如为包含mg、ca、al、si、ge、sn、pb、sb、bi、ag、au、zn、cd、hg和in等中的至少一种的材料。这种元素的电容比碳高。尤其是硅的理论容量显著地高,为4200mah/g。由此,优选将硅用于负极活性物质。使用这种元素的合金类材料的例子包括mg2si、mg2ge、mg2sn、sns2、v2sn3、fesn2、cosn2、ni3sn2、cu6sn5、ag3sn、ag3sb、ni2mnsb、cesb3、lasn3、la3co2sn7、cosb3、insb、sbsn等。

此外,作为负极活性物质,可以使用氧化物诸如sio、sno、sno2、氧化钛(tio2)、锂钛氧化物(li4ti5o12)、锂-石墨层间化合物(lixc6)、氧化铌(nb2o5)、氧化钨(wo2)、氧化钼(moo2)等。

此外,作为负极活性物质,可以使用锂和过渡金属的氮化物的具有li3n型结构的li3-xmxn(m为co、ni或cu)。例如,li2.6co0.4n呈现大充放电容量(900mah/g及1890mah/cm3),所以是优选的。

当使用包含锂和过渡金属的氮化物时,在负极活性物质中包含锂离子,因此可以将其与用作正极活性物质的不包含锂离子的v2o5或cr3o8等材料组合,所以是优选的。注意,当将含有锂离子的材料用作正极活性物质时,通过预先使包含在正极活性物质中的锂离子脱嵌,也可以作为负极活性物质使用包含锂和过渡金属的氮化物。

此外,也可以将引起转化反应的材料用作负极活性物质。例如,将氧化钴(coo)、氧化镍(nio)、氧化铁(feo)等不与锂发生合金化反应的过渡金属氧化物用于负极活性物质。引起转化反应的材料的其他例子包括fe2o3、cuo、cu2o、ruo2、cr2o3等氧化物、cos0.89、nis、cus等硫化物、zn3n2、cu3n、ge3n4等氮化物、nip2、fep2、cop3等磷化物、fef3、bif3等氟化物。注意,由于上述氟化物的电位高,所以也可以用作正极活性物质层。

在通过涂敷法形成负极活性物质层506的情况下,可以将负极活性物质及粘合剂混合而形成负极浆料,将负极浆料涂敷在负极集流体505上进行干燥。注意,也可以对负极浆料添加导电助剂。

另外,也可以在负极活性物质层506的表面形成石墨烯。当作为负极活性物质使用硅时,在充放电循环中伴随载体离子的吸留及释放而硅的体积发生很大的变化。由此负极集流体505与负极活性物质层506之间的密接性降低,充放电导致电池特性的劣化。于是,通过在包含硅的负极活性物质层506的表面形成石墨烯,即使在充放电循环中硅的体积发生变化,也可以抑制负极集流体505与负极活性物质层506之间的密接性的降低,从而减少电池特性的劣化,所以是优选的。

另外,也可以在负极活性物质层506的表面形成氧化物等的覆膜。在充电时由于电解液的分解等而形成的覆膜不能将其形成时消耗的电荷释放出来,从而形成不可逆容量。针对于此,通过将氧化物等的膜预先设置在负极活性物质层506的表面,可以抑制或防止产生不可逆容量。

作为这种覆盖上述负极活性物质层506的覆膜,可以使用铌、钛、钒、钽、钨、锆、钼、铪、铬、铝和硅中的任一种的氧化膜或包含这些元素中的一种及锂的氧化膜。与现有的通过电解液的分解生成物而形成在负极表面的覆膜相比,这种覆膜为充分致密的膜。

例如,氧化铌(nb2o5)具有较低的导电率,即10-9s/cm,且具有高绝缘性。因此,氧化铌膜妨碍负极活性物质与电解液之间的电化学分解反应。另一方面,氧化铌的锂扩散系数为10-9cm2/sec,且具有高锂离子导电性。因此,氧化铌能够使锂离子透过。此外,也可以使用氧化硅或氧化铝。

作为使用覆膜覆盖负极活性物质层506的形成方法,例如可以使用溶胶-凝胶法。溶胶-凝胶法是一种形成薄膜的方法,其中通过水分解反应(hydrolysisreaction)及缩聚反应(polycondensationreaction)使含金属醇盐或金属盐等的溶液成为失去流动性的凝胶,再对该凝胶进行焙烧来形成薄膜。由于溶胶-凝胶法是从液相形成薄膜的方法,所以可以在分子水平上均匀地混合原料。由此,通过对作为溶剂的金属氧化膜的原料添加石墨等的负极活性物质,可以容易在凝胶中分散活性物质。如此,可以在负极活性物质层506表面形成覆膜。通过使用该覆膜,可以防止蓄电体的容量的降低。

(隔离体)

作为隔离体503的材料,可以使用纤维素、聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、聚丁烯、尼龙、聚酯、聚砜、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、四氟乙烯、聚苯硫醚等多孔绝缘体。另外,也可以使用玻璃纤维等无纺布或玻璃纤维与高分子纤维复合的隔膜。

(电解液)

作为电解液504中的电解质,使用载体离子能够移动且包含用作载体离子的锂离子的材料。电解质的典型例子为lipf6、liclo4、liasf6、libf4、licf3so3、li(cf3so2)2n、li(c2f5so2)2n、li(so2f)2n等锂盐。这些电解质既可以单独使用,又可以以两种以上的任意的组合及比率使用。

作为电解液504的溶剂,使用载体离子能够移动的材料。作为电解液的溶剂,优选使用非质子有机溶剂。非质子有机溶剂的典型例子包括碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)、γ-丁内酯、乙腈、乙二醇二甲醚、四氢呋喃等中的一种或多种。当作为电解液的溶剂使用凝胶化的高分子材料或者对电解液添加用来凝胶化的高分子材料时,抗漏液性等的安全性得到提高。并且,能够实现蓄电池的薄型化及轻量化。凝胶化的高分子材料的典型例子包括硅酮凝胶、丙烯酸胶、丙烯腈胶、聚氧化乙烯类凝胶、聚氧化丙烯类凝胶、氟类聚合物凝胶等。另外,通过作为电解液的溶剂使用一种或多种具有阻燃性及难挥发性的离子液体(室温熔融盐),即使由于蓄电池的内部短路、过充电等而内部温度上升,也可以防止蓄电池的破裂或起火等。离子液体是流化状态的盐,离子迁移度(传导率)高。离子液体含有阳离子和阴离子。离子液体的例子包括包含乙基甲基咪唑(emi)阳离子的离子液体或包含n-甲基-n-丙基哌啶(propyl管道ridinium)(pp13)阳离子的离子液体等。

(外包装体)

二次电池的结构有各种种类,在本实施方式中使用薄膜形成外包装体507。注意,用于外包装体507的薄膜为选自金属薄膜(铝、不锈钢、镍钢等)、由有机材料形成的塑料薄膜、包含有机材料(有机树脂或纤维等)及无机材料(陶瓷等)的混合材料薄膜、含碳无机膜(碳薄膜、石墨薄膜等)的单层薄膜或者包含上述薄膜的两种以上的叠层薄膜。在利用压花加工在金属薄膜的表面形成凹部或凸部的情况下,暴露于外气的外包装体507的表面积增大,所以散热效果得到提高。

在二次电池102的形状因外部施加的应力而改变时,弯曲应力从外部施加到二次电池102的外包装体507。这有可能导致外包装体507的一部分变形或损坏。通过在外包装体507形成凹部或凸部,可以缓和因施加到外包装体507的应力导致的应变。因此,可以提高二次电池102的可靠性。注意,“应变”是变形的尺度,其表示相对于物体的基准(初始状态)长度的物体内的物质点的位移。通过在外包装体507形成凹部或凸部,可以将因从外部对蓄电池施加应力导致的应变的影响抑制在可允许范围内。因此,可以提供可靠性良好的蓄电池。

以上是对结构例子的说明。

[制造方法的例子]

以下,对上述二次电池102的制造方法的一个例子进行说明。

(准备正极,由隔离体覆盖正极)

首先,在隔离体503上配置包括正极活性物质层502的正极511(参照图17a)。图17a示出因形成有狭缝而具有曲折形状的正极集流体501的两个表面上具有正极活性物质层502的例子。

通过在正极集流体501中形成狭缝,当二次电池102弯曲时,可以抑制多个集流体的端部位置错开。此外,狭缝也可以缓和离曲率中心远的集流体受到的张力。

另外,在后面工序中正极511和负极515重叠时在与负极515的后面说明的狭缝重叠的区域511a中不设置正极活性物质层502。如果在与负极515的狭缝重叠的区域511a中设置有正极活性物质层502,就导致在区域511a中在正极活性物质层502上方和下方没有负极活性物质层506,而有可能在电池反应时发生不良现象。具体而言,从正极活性物质层502释放出的载体离子集中于离狭缝最近的负极活性物质层506,该载体离子有可能析出到负极活性物质层506。因此,当在与负极515的狭缝重叠的区域511a中不设置正极活性物质层502时,可以抑制载体离子析出到负极活性物质层506。

接着,将隔离体503沿着图17a的虚线所示的部分折叠,正极511插入在隔离体503的对置部分之间。接着,将正极511的外侧的隔离体503的外围部分接合,以形成袋状隔离体503(参照图17b)。隔离体503的外围部分的接合既可以使用粘合剂等进行又可以利用超声波焊接或加热的焊接进行。

在本实施方式中,作为隔离体503使用聚丙烯,通过加热将隔离体503的外围部分接合。图17b示出接合部503a。由此,可以由隔离体503覆盖正极511。隔离体503以覆盖正极活性物质层502的方式形成即可,而不需要覆盖正极511整体。

注意,虽然图17a和图17b示出将隔离体503折叠了的例子,但是本发明的一个实施方式不局限于此。例如,也可以由两个隔离体夹住正极511。此时,接合部503a也可以是大致围绕隔离体四边的形状。

隔离体503的外围部分可以以不连续的方式接合或在以固定间隔设置的点状接合部分接合。

此外,也可以只将外围部分的一边接合。或者,也可以只将外围部分的两边接合。或者,也可以将外围部分的四边接合。由此,可以实现四边均等状态。

注意,虽然在图17a和图17b等中示出正极511被隔离体503覆盖的情况,但是本发明的一个实施方式不局限于此。例如,正极511也可以不必被隔离体503覆盖。例如,负极515也可以代替正极511被隔离体503覆盖。

(准备负极)

接着,准备负极515(参照图17c)。图17c示出因形成有狭缝而具有曲折形状的负极集流体505的两个表面上具有负极活性物质层506的例子。

通过在负极集流体505中形成狭缝,当二次电池102被弯曲时,可以抑制多个集流体的端部位置错开。此外,也可以缓和离曲率中心远的集流体受到的张力。

(使正极与负极层叠并连接导线)

接着,层叠正极511与负极515(参照图18a)。本实施方式示出使用两个正极511及两个负极515的例子。

接着,在对多个正极集流体501的正极极耳和包括密封层520的正极导线521施加压力的同时照射超声波,来将它们电连接(超声波焊接)。

导线容易因在制造蓄电池之后从外部施加的力量所产生的应力而产生裂开或断开。

当进行超声波焊接时,正极导线521配置在具有突起的焊接模具之间,由此可以在正极极耳中形成连接区域和弯曲部(图18b)。

通过设置该弯曲部,可以缓和在制造二次电池102之后施加的力量所产生的应力。因此,可以提高二次电池102的可靠性。

弯曲部不必形成在正极极耳中。也可以使用不锈钢等具有强度的材料形成正极集流体并将其厚度设定为10μm以下,来容易缓和在制造二次电池之后从外部施加的力量所产生的应力。

当然,可以组合多个上述方法来缓和正极极耳的应力集中。

接着,与正极集流体501同样,通过超声波焊接将包括密封层520的负极导线525与负极集流体505的负极极耳电连接。

(准备外包装体并覆盖正极及负极)

将用作外包装体的薄膜弯折,沿着被弯折的外包装体的一个边进行热压合。在图18b中,以接合部507a表示沿着外包装体507的一个边进行热压合的部分。由如此获得的外包装体507覆盖正极511及负极515。

(注入电解液)

接着,通过上述同样的方式,沿着与设置在正极导线521上的密封层520及设置在负极导线525上的密封层520重叠的外包装体507的一个边进行热压合(图19a)。然后,从图19a所示的外包装体507的没有被密封的边507b对由外包装体507围绕的区域中注入电解液504。

然后,在进行抽空、加热及加压的同时,对外包装体507的剩下的开口边进行密封,由此可以制造二次电池102(图19b)。电解液的注入及密封的操作在例如手套箱中等排出氧的环境下进行。优选的是,抽空通过使用真空封口机、注液封口机等进行。可以对设置于封口机所具有的两个可加热棒状物之间的没有被密封的边507b进行加热及加压。各条件的例子可以为如下:真空度为60kpa,加热温度为190℃,加压为0.1mpa,加压时间为3秒钟。此时,也可以在从顶面压住外包装体507的状态下进行密封。由此,可以排除在注入电解液时从正极与负极之间混入的气泡。

(变形例子)

图20a示出二次电池102的变形例子。图20a所示的二次电池102与图15所示的二次电池102的不同之处在于正极导线521和负极导线525的配置。具体而言,在图15所示的二次电池102中,正极导线521和负极导线525都配置在外包装体507的同一边,而在图20a和图20b所示的二次电池102中,正极导线521和负极导线525配置在外包装体507的不同的边。如此,可以自由地配置本发明的一个实施方式的二次电池的导线,由此其设计自由度高。因此,可以提高使用本发明的一个实施方式的二次电池的产品的设计自由度。另外,可以提高使用本发明的一个实施方式的二次电池的产品的生产率。

图20b是说明图20a中的二次电池102的制造工序的图。其详细内容可以参照图15中的二次电池102的制造方法。注意,在图20b中省略电解液504的记载。

为了预先使用作外包装体507的薄膜表面具有凹凸,可以进行压制加工(例如压花加工)。通过使薄膜表面具有凹凸,二次电池的柔性得到提高且缓和应力。利用压花加工形成的薄膜的表面(或者薄膜背面)的凹部或凸部形成密闭空间,该密闭空间由用作密封结构的壁的一部分密封且其内部的容积能够改变。换而言之,在该密闭空间中薄膜的凹部或凸部形成蛇腹状结构(波纹管状结构)。注意,不一定必须采用压制加工之一的压花加工,只要采用能够在薄膜的一部分形成浮雕(relief)的方法即可。

注意,本发明的一个实施方式不局限于此。在本实施方式及其他的实施方式中记载有各种各样的发明的方式,因此本发明的一个实施方式不局限于特定的方式。例如,虽然示出了本发明的一个实施方式被用于锂离子二次电池的例子,但是本发明的一个实施方式不局限于此。本发明的一个实施方式可以用于各种二次电池、铅蓄电池、锂离子聚合物二次电池、镍氢蓄电池、镍镉蓄电池、镍铁蓄电池、镍锌蓄电池、氧化银锌蓄电池、固体电池、空气电池、一次电池、电容器、锂离子电容器等。本发明的一个实施方式也可以不必用于锂离子二次电池。

以上是对制造方法的例子的说明。

本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。

符号说明

10:连接部件;11:管道;11a:分隔壁;11b:部分;11c:部分;12:枢铰;12a:先端部;12b:圈部;12c:轴部;12d:端部;13:弹簧;13a:弹簧;13b:弹簧;14:缓冲材料;15:缓冲材料;20:电源装置;20a:电源装置;20b:电源装置;21:外包装体;21a:外包装体;21b:外包装体;21c:外包装体;21d:外包装体;22:电池;23:极耳;24:布线;25:导电性部件;26:外包装体;27:内容物;28:保护电路;29:衬底;30:电子设备;31:框体;32:显示部;33:壳角;34:轴承部;35:开关;41:电池;42:极耳;42a:电极;42b:电极;50:系统;51:表扣;52:孔;61:控制部;62:电力控制部;63:功能电路;64:传感器;65:电池;66:受电部;68:电力供应线;69:总线;71:端子;72:布线;73a:缓冲部;73b:缓冲材料;75:衬底;76a:fpc;76b:fpc;102:二次电池;300:头戴显示器;301:外壳;302:显示部;303:操作按钮;305:透镜;306:刻度盘;310:便携式信息终端;311:外壳;312:显示部;313:操作按钮;314:外部连接端口;315:扬声器;316:麦克风;317:相机;320:相机;321:外壳;322:显示部;323:操作按钮;324:快门按钮;326:透镜;501:正极集流体;502:正极活性物质层;503:隔离体;503a:接合部;504:电解液;505:负极集流体;506:负极活性物质层;507:外包装体;507a:接合部;507b:边;511:正极;511a:区域;515:负极;520:密封层;521:正极导线;525:负极导线。

本申请基于2016年2月26日提交到日本专利局的日本专利申请no.2016-035810,通过引用将其完整内容并入在此。

再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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