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▶ ヴァルタ マイクロバッテリー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングの特許一覧 ▶ エルメリック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-02-21
(54)【発明の名称】バッテリ、無線タグ及び製造方法
(51)【国際特許分類】
H01M 6/46 20060101AFI20240214BHJP
G06K 19/07 20060101ALI20240214BHJP
H01M 6/40 20060101ALI20240214BHJP
H01M 50/528 20210101ALI20240214BHJP
【ＦＩ】
H01M6/46
G06K19/07 020
H01M6/40
H01M50/528
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023550544
(86)(22)【出願日】2022-02-11
(85)【翻訳文提出日】2023-10-19
(86)【国際出願番号】 EP2022053395
(87)【国際公開番号】W WO2022179865
(87)【国際公開日】2022-09-01
(31)【優先権主張番号】21158807.4
(32)【優先日】2021-02-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ
(71)【出願人】
【識別番号】502350250
【氏名又は名称】ヴァルタ マイクロバッテリー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
(71)【出願人】
【識別番号】522251984
【氏名又は名称】エルメリック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
(74)【代理人】
【識別番号】110000109
【氏名又は名称】弁理士法人特許事務所サイクス
(72)【発明者】
【氏名】ラング サブリナ
(72)【発明者】
【氏名】クレープス マルティン
(72)【発明者】
【氏名】フィンク ヴェルナー
【テーマコード（参考）】
5H025
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H025AA10
5H025BB05
5H025CC05
5H025CC26
5H025CC34
5H025CC39
5H043AA05
5H043FA11
5H043FA22
5H043FA26
5H043HA32F
5H043JA15F
5H043KA11F
(57)【要約】
無線タグ（１１９）に電力を供給するのに適したバッテリ（１００）は、層スタックとして形成された第１の単セル及び第２の単セル（１１４、１１５）を含み、それそれの単セルは、負電極（１０７ｂ、１０７ｃ）及び正電極（１０８ｂ、１０８ｃ）と、正電極と負電極との間に配列されたセパレータ（１１７ｂ、１１７ｃ）と、複数の別々の電気導体（１０１、１０２、１０３）であって、このうち、第１の単セル（１１４）の電極のうちの１つ（１０７ｂ）と電気的に接触する第１の導体（１０１）、第１の導体（１０１）が接触していない第１の単セル（１１４）の電極（１０８ｂ）を、第２の単セル（１１５）の、反対の極性を有する電極（１０７ｃ）に電気接続して、直列接続を形成する第２の導体（１０２）、及び第２の導体（１０２）が接触していない第２の単セル（１１５）の電極（１０８ｃ）と電気的に接触する第３の導体（１０３）と、単セル（１１４、１１５）及び導体（１０１、１０２、１０３）がその間に配列される第１の基板及び第２の基板（１０９ａ、１０９ｂ）と、を有する。第１の導体及び第３の導体（１０１、１０３）は、第１の基板（１０９ａ）上に互いに間隔をおいて配置され、一方、第２の導体（１０２）は、第２の基板（１０９ｂ）上に配置されている。第１の単セル及び第２の単セル（１１４、１１５）の電気接続された電極（１０８ｂ、１０７ａ）は、第２の基板（１０９ｂ）上に層の形態で並んで配置され、それぞれが第２の導体（１０２）の部分領域を覆い、すき間（１１０）によって互いに分離されている。第２の導体（１０２）を介して互いに接続されていない電極（１０７ｂ、１０８ａ）は、第１の基板（１０９ａ）上に層の形態で配置され、第１の導体（１０１）と電気接触する電極（１０７ｂ）は、第１の導体（１０１）の少なくとも一部分を覆い、第３の導体（１０３）と電気接触する電極（１０８ｃ）は、第３の導体（１０３）の少なくとも一部分を覆っている。やはり層の形態をしている単セル（１１４、１１５）のセパレータ（１１７ｂ、１１７ｃ）がそれぞれ、それらの片方の面が、電気接続された電極（１０８ｂ、１０７ｃ）のうちの１つと表面接触し、それらのもう片方の面が、電気接続されていない電極（１０７ｂ、１０８ｃ）のうちの１つと表面接触している。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
無線タグ（１１９）の送信機及び／又は受信機ユニット（１２０）に、ピークにおいて４００ｍＡ以上の電流を供給するのに特に役立つバッテリ（１００）であって、以下の特徴、すなわち、ａ．層スタックとして形成された第１の単セル及び第２の単セル（１１４、１１５）であって、それぞれが、
●負電極（１０７ｂ、１０７ｃ）と、
●正電極（１０８ｂ、１０８ｃ）と、
●前記正電極（１０８ｂ、１０８ｃ）と前記負電極（１０７ｂ、１０７ｃ）との間に配列されたセパレータ（１１７；１１７ａ、１１７ｂ）と、
を有する第１の単セル及び第２の単セル（１１４、１１５）を含む、という特徴、
ｂ．複数の別々の電気導体（１０１、１０２、１０３）を含み、そのうち、
●第１の導体（１０１）が、前記第１の単セル（１１４）の前記電極のうちの１つ（１０７ｂ）と電気的に接触し、
●第２の導体（１０２）が、直列接続を形成する目的で、前記第１の導体（１０１）が接触していない前記第１の単セル（１１４）の前記電極（１０８ｂ）を、反対極性の前記第２の単セル（１１５）の電極（１０７ｃ）に電気接続し、
●第３の導体（１０３）が、前記第２の導体（１０２）が接触していない前記第２の単セル（１１５）の前記電極（１０８ｃ）と電気的に接触する、という特徴、及び
ｃ．第１の基板及び第２の基板（１０９ａ、１０９ｂ）を含み、それらの間に前記単セル（１１４、１１５）及び前記電気導体（１０１、１０２、１０３）が配置される、という特徴、
ｄ．前記第１の導体及び前記第３の導体（１０１、１０３）が、前記第１の基板（１０９ａ）の、前記第２の基板（１０９ｂ）の方を向いている表面上に互いに距離を置いて配列され、前記第２の導体（１０２）が、前記第２の基板（１０９ｂ）の、前記第１の基板（１０９ａ）の方を向いている表面上に配列される、という特徴、
ｅ．前記第１の単セル及び前記第２の単セル（１１４、１１５）の前記電気接続された電極（１０８ｂ、１０７ｃ）が、前記第２の基板（１０９ｂ）の、前記第１の基板（１０９ａ）の方を向いている前記表面上に層の形態で並んで配置され、それぞれが前記第２の導体（１０２）の部分領域を覆い、すき間（１１０）によって互いに分離されている、という特徴、
ｆ．前記第２の導体（１０２）を介して互いに接続されていない前記電極（１０７ｂ、１０８ｃ）が、前記第１の基板（１０９ａ）の、前記第２の基板（１０９ｂ）の方を向いている前記表面上に層の形態で配置され、前記第１の導体（１０１）と電気接触する前記電極（１０７ｂ）が、前記第１の導体（１０１）の少なくとも部分領域を覆い、前記第３の導体（１０３）と電気接触する前記電極（１０８ｃ）が、前記第３の導体（１０３）の少なくとも部分領域を覆っている、という特徴、及び
ｇ．やはり層の形態をしている前記単セル（１１４、１１５）の前記セパレータ（１１７；１１７ｂ、１１７ｃ）がそれぞれ、それらの片方の面が、前記電気接続された電極（１０８ｂ、１０７ｃ）のうちの１つと表面接触し、それらのもう片方の面が、前記電気接続されていない電極（１０７ｂ、１０８ｃ）のうちの１つと表面接触している、という特徴、
を有するバッテリ（１００）。
【請求項2】
請求項１に記載のバッテリ（１００）であって、以下の追加の特徴、すなわち、ａ．前記第１の単セル及び前記第２の単セル（１１４、１１５）に加えて、負電極（１０７ｄ）と、正電極（１０８ｄ）と、前記負電極（１０７ｄ）と前記正電極（１０８ｄ）との間に配列されたセパレータ（１１７；１１７ｄ）と、を有する追加の第３の単セル（１１６）を含む、という特徴
ｂ．前記３つの単セル（１１４、１１５、１１６）が、それらの電圧が加算されるように直列に接続される、という特徴
ｃ．この目的のために、前記第３の導体（１０３）が前記第３の単セル（１１６）の電極（１０７ｄ）と電気接触しており、この導体（１０３）によって電気接続された前記電極（１０８ｃ、１０７ｄ）が反対極性を有する、という特徴
ｄ．前記第３の導体（１０３）が接触していない前記第３の単セル（１１６）の前記電極（１０８ｄ）と電気的に接触する第４の電気導体（１０４）を含む、という特徴
を有するバッテリ（１００）。
【請求項3】
請求項２に記載のバッテリ（１００）であって、以下の追加の特徴、すなわち、ａ．前記第４の導体（１０４）が、前記第２の基板（１０９ｂ）の、前記第１の基板（１０９ａ）の方を向いている前記表面上に前記第２の導体（１０２）から間隔をおいて配列されているという特徴
ｂ．前記第３の導体（１０３）と電気接触している前記第３の単セル（１１６）の前記電極（１０７ｄ）が、前記第１の基板（１０９ａ）上に層の形態で配置され、前記第３の導体（１０３）の部分領域を覆い、前記導体（１０３）上に配置されたさらなる前記電極（１０８ｃ）からすき間（１１０）によって分離されているという特徴
ｃ．前記第３の導体（１０３）と電気接触していない前記第３の単セル（１１６）の前記電極（１０８ｄ）が、前記第２の基板（１０９ｂ）の、前記第１の基板（１０９ａ）の方を向いている前記表面上に層の形態で配置され、前記第４の導体（１０４）の少なくとも部分領域を覆っているという特徴
ｄ．やはり層の形態をしている前記第３の単セル（１１６）の前記セパレータ（１１７；１１７ｄ）が、その片方の面が、前記第４の導体（１０４）上に配置された前記第３の単セル（１１６）の前記電極（１０８ｄ）と表面接触し、そのもう片方の面が、前記第３の導体（１０３）上に配置された前記第３の単セル（１１６）の前記電極（１０７ｄ）と表面接触しているという特徴
のうちの少なくとも１つを有するバッテリ（１００）。
【請求項4】
請求項２又は３に記載のバッテリ（１００）であって、以下の追加の特徴、すなわち、ａ．前記第１の単セル及び前記第２の単セル及び前記第３の単セル（１１４、１１５、１１６）に加えて、負電極（１０７ａ）と、正電極（１０８ａ）と、前記負電極（１０７ａ）と前記正電極（１０８ａ）との間に配列された前記セパレータ（１１７；１１７ａ）と、を有する追加の第４の単セル（１１３）を含む、という特徴
ｂ．前記４つの単セル（１１３、１１４、１１５、１１６）が、それらの電圧が加算されるように直列に接続される、という特徴
ｃ．前記第３の導体（１０３）が、前記第３の単セル（１１６）の電極（１０７ｄ）と電気的に接触しており、この導体（１０３）によって電気接続された前記電極（１０８ｃ、１０７ｄ）が反対極性を有し、前記第１の導体（１０１）が、前記第４の単セル（１１３）の電極（１０８ａ）と電気的に接触しており、この導体（１０１）によって電気接続された前記電極（１０８ａ、１０７ｂ）もまた反対極性を有する、という特徴
ｄ．前記第４の単セル（１１３）の残りの前記電極（１０７ａ）と電気的に接触する第５の電気導体（１０５）を含む、という特徴
を有するバッテリ（１００）。
【請求項5】
請求項４に記載のバッテリ（１００）であって、以下の追加の特徴、すなわち、ａ．前記第５の導体（１０５）が、層の形態で配置されるとともに、前記第２の基板（１０９ｂ）の、前記第１の基板（１０９ａ）の方を向いている前記表面上に前記第２の導体（１０２）及び前記第４の導体（１０４）から間隔を置いて配列されている、という特徴
ｂ．前記第３の導体（１０３）と接触している前記第３の単セル（１１６）の前記電極（１０７ｄ）が、前記第１の基板（１０９ａ）上に層の形態で配置され、前記第３の導体（１０３）の部分領域を覆い、前記第３の導体（１０３）上に配置されたさらなる前記電極（１０８ｃ）からすき間（１１０）によって分離されている、という特徴
ｃ．前記第４の導体（１０４）と接触している前記第３の単セル（１１６）の前記電極（１０８ｄ）が、前記第２の基板（１０９ｂ）の、前記第１の基板（１０９ａ）の方を向いている前記表面上に層の形態で配置され、前記第４の導体（１０４）の少なくとも部分領域を覆っている、という特徴
ｄ．前記第１の導体（１０１）と接触している前記第４の単セル（１１３）の前記電極（１０８ａ）が、前記第１の基板（１０９ａ）上に層の形態で配置され、前記第１の導体（１０１）の部分領域を覆い、前記第１の導体（１０１）上に配置されたさらなる前記電極（１０７ｂ）からすき間（１１０）によって分離されている、という特徴
ｅ．前記第１の導体（１０１）と電気的に接触していない前記第４の単セル（１１３）の前記電極（１０７ａ）が、前記第２の基板（１０９ｂ）の、前記第１の基板（１０９ａ）の方を向いている前記表面上に層の形態で配置され、前記第５の導体（１０５）の少なくとも部分領域を覆っている、という特徴
ｆ．やはり層の形態をしている前記第３の単セル（１１６）の前記セパレータ（１１７；１１７ｄ）が、その片方の面が、前記第４の導体（１０４）上に配置された前記第３の単セル（１１６）の前記電極（１０８ｄ）と表面接触し、そのもう片方の面が、前記第３の導体（１０３）上に配置された前記第３の単セル（１１６）の前記電極（１０７ｄ）と表面接触している、という特徴
ｇ．やはり層として形成された前記第４の単セル（１１３）の前記セパレータ（１１７；１１７ａ）が、その片方の面が、前記第１の導体（１０１）上に配置された前記第４の単セル（１１３）の前記電極（１０８ａ）と表面接触し、そのもう片方の面が、前記第５の導体（１０５）上に配置された前記第４の単セル（１１３）の前記電極（１０７ａ）と表面接触する、という特徴
のうちの少なくとも１つを有するバッテリ（１００）。
【請求項6】
請求項１～５のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）であって、以下の追加の特徴、すなわち、ａ．２つの電極（１０８ａ及び１０７ｂ、１０８ｂ及び１０７ｃ、１０８ｃ及び１０７ｄ）を電気接続する前記電気導体（１０１、１０２、１０３）が、前記表面上で前記電気接続された電極（１０８ａ及び１０７ｂ、１０８ｂ及び１０７ｃ、１０８ｃ及び１０７ｄ）が占める領域よりも大きいそれぞれの前記基板（１０９ａ、１０９ｂ）の前記表面上に、導電性領域を形成している、という特徴
ｂ．この導電性領域及びその上方に前記電気接続された電極（１０８ａ及び１０７ｂ、１０８ｂ及び１０７ｃ、１０８ｃ及び１０７ｄ）が、重なり合い領域Ｂにおいて、前記電極及び前記導体に垂直な視野方向において重なり合い、前記重なり合い領域Ｂが、前記電気接続された電極（１０８ａ及び１０７ｂ、１０８ｂ及び１０７ｃ、１０８ｃ及び１０７ｄ）の前記領域の少なくとも８０％であることが好ましく、少なくとも９０％、特に１００％であることが特に好ましい、という特徴
ｃ．それぞれの前記基板（１０９ａ、１０９ｂ）上の前記導電性領域が、前記重なり合い領域Ｂに含まれない少なくとも１つの領域を含み、前記接続された電極（１０８ａ及び１０７ｂ、１０８ｂ及び１０７ｃ、１０８ｃ及び１０７ｄ）との重なり合いがない、という特徴
ｄ．前記重なり合い領域に包含されない前記領域が、前記接続された電極（１０８ａ及び１０７ｂ、１０８ｂ及び１０７ｃ、１０８ｃ及び１０７ｄ）を分離する前記すき間（１１０）にわたって広がる、という特徴
のうちの少なくとも１つを有するバッテリ（１００）。
【請求項7】
請求項１～６のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）であって、以下の追加の特徴、すなわち、ａ．前記電極（１０８ｄ、１０７ａ）のうちの１つのみと電気接触し、それを逆極性の電極に接続しない前記電気導体（１０４、１０５）が、前記電気接触された電極（１０８ｄ、１０７ａ）が前記表面上で占める前記領域よりも大きいそれぞれの前記基板（１０９ｂ）の前記表面上に、導電性領域を形成している、という特徴
ｂ．これらの導体（１０４、１０５）及び接触された前記電極（１０８ｄ、１０７ａ）がそれぞれ、重なり合い領域Ｃにおいて、前記電極及び前記導体に垂直な前記視野の方向において重なり合い、前記重なり合い領域Ｃが、前記電極（１０８ｄ、１０７ａ）の前記領域の少なくとも８０％であることが好ましく、少なくとも９０％、特に１００％であることが特に好ましい、という特徴
のうちの少なくとも１つを有するバッテリ（１００）。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）であって、以下の追加の特徴、すなわち、ａ．２つの電極（１０８ａ及び１０７ｂ、１０８ｂ及び１０７ｃ、１０８ｃ及び１０７ｄ）を電気接続する前記電気導体（１０１、１０２、１０３）が、自身がそれぞれの前記基板（１０９ａ、１０９ｂ）上で占める少なくとも一部の領域において、好ましくは、前記領域全体にわたって連続した導電性の層として形成される、という特徴
を有するバッテリ（１００）。
【請求項9】
請求項１～７のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）であって、以下の追加の特徴、すなわち、ａ．２つの電極（１０８ａ及び１０７ｂ、１０８ｂ及び１０７ｃ、１０８ｃ及び１０７ｄ）を互いに電気接続する前記電気導体（１０１、１０２、１０３）が、少なくとも局部的に、好ましくは、自身がそれぞれの前記基板（１０９ａ、１０９ｂ）上で占める前記領域全体にわたって、平行及び／又は交差した配置で位置合わせすることが可能なライン及び／又はトラックから形成され、前記それぞれの電気導体が占めるそれぞれの前記基板の前記領域の、好ましくは、少なくとも１０％且つ好ましくは最大でも９０％、さらに好ましくは、最大でも７５％、さらに好ましくは、最大でも５０％、特に好ましくは、最大でも２５％が、前記ライン及び／又はトラックによって覆われている、という特徴
を有するバッテリ（１００）。
【請求項10】
請求項１～９のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）であって、以下の追加の特徴、すなわち、ａ．前記電極（１０７ａ、１０８ａ、１０７ｂ、１０８ｂ、１０７ｃ、１０８ｃ、１０７ｄ及び１０８ｄ）が矩形であるか、又はストリップの形態をしている、という特徴
ｂ．電気接続された電極（１０８ａ及び１０７ｂ、１０８ｂ及び１０７ｃ、１０８ｃ及び１０７ｄ）間の前記すき間（１１０）が、実質的に一定の幅を有する、という特徴
ｃ．前記単セル（１１３、１１４、１１５、１１６）の、反対極性を有する電極が、前記基板（１０９ａ、１０９ｂ）上で同じ面積をそれぞれ占める、という特徴
ｄ．前記電気接続された電極（１０８ａ及び１０７ｂ、１０８ｂ及び１０７ｃ、１０８ｃ及び１０７ｄ）、及び／又は前記電気接続されていない電極（１０７ａ、１０８ｄ）がそれぞれ、互いに平行に位置合わせされている、という特徴
ｅ．前記単セル（１１３、１１４、１１５、１１６）の極性が等しい電極（１０７ａ～ｄ及び１０８ａ～ｄ）が、本質的に同一の寸法を有する、という特徴
ｆ．前記電極（１０７ａ～ｄ及び１０８ａ～ｄ）が、
－１ｃｍ～２５の、好ましくは５ｃｍ～２０ｃｍの範囲の長さ、及び
－０．５ｃｍ～１０ｃｍの、好ましくは１ｃｍ～５ｃｍの範囲の幅を有する、という特徴
ｇ．前記すき間（１１０）が、
－１ｃｍ～２５の、好ましくは５ｃｍ～２０ｃｍの範囲の長さ、及び
－０．１ｃｍ～２ｃｍの、好ましくは０．２ｃｍ～１ｃｍの範囲の幅を有する、という特徴
ｈ．前記電気導体が、５μｍ～２５０μｍの、好ましくは１０μｍ～１００μｍの範囲の厚さを有する、という特徴
ｉ．前記電極（１０７ａ～ｄ及び１０８ａ～ｄ）が、１０μｍ～３５０μｍの範囲の厚さを有する、という特徴
のうちの少なくとも１つを有するバッテリ（１００）。
【請求項11】
請求項１～１０のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）であって、以下の追加の特徴、すなわち、ａ．前記単セル（１１３、１１４、１１５、１１６）を取り囲むハウジング（１１８）であって、第１のハウジング内側面及び第２のハウジング内側面を含むハウジング（１１８）を含み、前記第１の基板（１０９ａ）及び前記第２の基板（１０９ｂ）が前記ハウジング（１１８）の一部であるとともに、前記第１のハウジング内側面が前記第１の基板（１０９ａ）の表面であり、前記第２のハウジング内側面が前記第２の基板（１０９ｂ）の表面である、という特徴
ｂ．前記第１の基板（１０９ａ）及び前記第２の基板（１０９ｂ）が、フィルム又はフィルムの構成要素である、という特徴
のうちの少なくとも１つを有するバッテリ（１００）。
【請求項12】
請求項１～１１のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）であって、以下の追加の特徴、すなわち、ａ．前記電極（１０７ａ～ｄ及び１０８ａ～ｄ）が印刷プロセスによって形成される、という特徴
ｂ．前記電気導体（１０１、１０２、１０３、１０４、１０５）が印刷プロセスによって形成される、という特徴
ｃ．前記セパレータ（１１７、１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄ）が印刷プロセスによって形成される、という特徴
のうちの少なくとも１つを有するバッテリ（１００）。
【請求項13】
請求項１～１２のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）であって、以下の追加の特徴、すなわち、ａ．前記単セル（１１３、１１４、１１５、１１６）の前記負電極（１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄ）が、粒状金属亜鉛又は粒状金属亜鉛合金を前記電極の活物質として含む、という特徴
ｂ．前記単セル（１１３、１１４、１１５、１１６）の前記正電極（１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０７ｄ）が、粒状金属酸化物を前記電極の活物質として含む、という特徴
のうちの少なくとも１つを有するバッテリ（１００）。
【請求項14】
無線タグ（１１９）であって、無線信号を送信及び／又は受信するための送信機及び／又は受信機ユニット（１２０）と、前記送信機及び／又は受信機ユニット（１２０）に電流を供給するためのバッテリ（１００）と、を含み、前記バッテリ（１００）が請求項１～１３のいずれか一項に従って形成される無線タグ（１１９）。
【請求項15】
請求項１～１３のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）を製造する方法であって、直後に記載されている以下のステップａ．～ｅ．、すなわち、ａ．第１の電気導体（１０１）及び第３の電気導体（１０３）を第１の非導電性基板（１０９ａ）に設け、第２の電気導体（１０２）を第２の非導電性基板（１０９ｂ）に設けるステップ、
ｂ．層状の第１の負電極（１０７ｂ）を前記第１の電気導体（１０１）に直接設け、層状の第１の正電極（１０８ｃ）を前記第３の電気導体（１０３）に直接設けるステップ、
ｃ．前記第２の電極（１０７ｃ、１０８ｂ）がすき間（１１０）によって互いに分離されるように、層状の第２の負電極（１０７ｃ）及び層状の第２の正電極（１０８ｂ）を前記第２の電気導体（１０２）に直接設けるステップ、
ｄ．層状のセパレータ（１１７；１１７ｂ）を前記第１の負電極（１０７ｂ）又は前記第２の正電極（１０８ｂ）に設け、層状のセパレータ（１１７；１１７ｃ）を前記第２の負電極（１０７ｃ）又は前記第１の正電極（１０８ｃ）に設けるステップ、
ｅ．２つの層スタックを以下の順序、すなわち、
－第１の負電極（１０７ｂ）／セパレータ（１１７；１１７ｂ）／第２の正電極（１０８ｂ）、
及び
－第２の負電極（１０７ｃ）／セパレータ（１１７；１１７ｃ）／第１の正電極（１０８ｃ）の順序で形成するステップ、
によって特徴付けされる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
出願の分野及び先行技術
以下に記載する本発明は、バッテリ、及びバッテリから電流が供給される無線タグに関する。さらに、本発明は、バッテリを製造する方法に関する。
以下に記載する本発明は、バッテリ、及びバッテリから電流が供給される無線タグに関する。さらに、本発明は、バッテリを製造する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
無線タグは、あらゆる種類の製品、例えば、医薬品及び農作物保護製品を追跡するために使用することができる。このような無線タグは、例えば、国際公開第２０１９／１４５２２４Ａ１号パンフレットに記載されている。それらは、通常、電源ユニット、少なくとも１つのセンサ、制御ユニット、一意の製品識別子が格納されているデータメモリ、並びに送信機及び／又は受信機ユニットを含む。このセンサを使用して、製品に関する状態情報、例えば、その包装の開封状態に関する情報を判断することができる。制御ユニットは、次いで、送信機及び／又は受信機ユニットに、状態情報及び製品識別子をデータ受信機に送信させることができる。理想的には、電源ユニットは、数ヶ月にわたってこれに必要な電力を供給することができ、この期間にわたって少なくとも５０の受信データ及び送信データの送信が可能でなければならない。
【0003】
送信機及び／又は受信機ユニットは、基本的に任意のデータ送信デバイスとすることができ、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ規格（ＩＥＥＥ ８０２．１１）及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ規格（ＩＥＥＥ ８０２．１５．１）に準拠したデータ送信が可能である。しかしながら、製品の世界的な追跡を確実にするためには、セルラーネットワーク、又はその他の既存の無線ネットワークをデータ送信に使用することが適切である。
【0004】
今日、セルラーネットワークは、人の住んでいる世界の大きな部分をカバーしているので、製品を世界的に追跡するのに特によく適している。しかしながら、モバイル通信チップは、エネルギー消費面での要件がまだ高い。これは、ＬＴＥ規格（ＬＴＥ＝Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）に準拠して送信する新世代モバイル通信チップにもまた当てはまる。選択される無線プロトコルに応じて、少なくとも短い時間ウインドウの間、最大４００ｍＡのピーク電流が利用可能でなければならない。
【0005】
汎用的に使用するためには、無線タグ、ひいては、それらの電源ユニットもまた、可能な限り省スペースで、製造費用が安価でなければならない。加えて、環境適合性及び安全性は、大量使用のすべての製品にとって重要なパラメータである。これらの理由のため、とりわけ、印刷バッテリ（printed batteries）は国際公開第２０１９／１４５２２４Ａ１号パンフレットではエネルギー供給ユニットと見なされている。
【0006】
しかしながら、これまでに知られている印刷バッテリは、上記で概説した要件を満たしていないか、せいぜい部分的にしか満たしていない。例えば、米国特許出願公開第２０１０／０８１０４９Ａ１号明細書に記載されているバッテリは、記載されている程度のピーク電流を送達することができない。インピーダンスが高すぎるのである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、特に、無線タグの送信機及び／又は受信機ユニットに電流を供給するために最適化された電源ユニット、特にＬＴＥ規格に準拠して動作する送信機及び／又は受信機ユニット用にも最適化された電源ユニットを提供するという目的を基礎とした。
【課題を解決するための手段】
【0008】
この問題を解決するために、本発明は、請求項１に記載されている特徴を有するバッテリを提案する。請求項１４に記載の特徴を有する無線タグ、及び請求項１５に記載の方法もまた、本発明の主題である。本発明のさらなる実施形態は、従属請求項の主題である。
【0009】
「バッテリ」という用語は、元々は、直列に接続された複数の電気化学セルを意味するものであった。本出願の文脈においてもまた、このように使用されている。本発明によるバッテリは、少なくとも２つの電気化学セル（単セル）を常に含み、これらは、電圧が加算されるように電気的に直列に接続される。
【0010】
目的及び解決策
本発明の基礎となる課題に従って、本発明によるバッテリは、ピークにおいて４００ｍＡ以上の電流を送信機及び／又は受信機ユニットに供給するのに役立つことが好ましい。したがって、とりわけ、ＬＴＥ規格に準拠して動作するモバイル通信チップに電気エネルギーを供給することができる。しかしながら、原則として、本発明によるバッテリは他の用途にもまた適している。
本発明の基礎となる課題に従って、本発明によるバッテリは、ピークにおいて４００ｍＡ以上の電流を送信機及び／又は受信機ユニットに供給するのに役立つことが好ましい。したがって、とりわけ、ＬＴＥ規格に準拠して動作するモバイル通信チップに電気エネルギーを供給することができる。しかしながら、原則として、本発明によるバッテリは他の用途にもまた適している。
【0011】
バッテリは、直後に記載されている以下の特徴ａ．からｇ．を常に有する。
ａ．バッテリは、層スタックとして形成された第１の単セル及び第２の単セルを含み、それぞれが、
－負電極と、
－正電極と、
－正電極と負電極との間に置かれたセパレータと、を有し、
ｂ．バッテリは、複数の別々の電気導体を含み、それらのうち、
－第１の導体は、第１の単セルの電極のうちの１つと電気的に接触し、
－第２の導体は、第１の導体が接触していない第１の単セルの電極を、第２の単セルの、反対の極性を有する電極に電気接続して、直列接続を確立し、
－第３の導体は、第２の導体が接触していない第２の単セルの電極と電気的に接触し、
ｃ．バッテリは、第１の基板及び第２の基板を含み、それらの間に単セル及び電気導体が配置される
ａ．バッテリは、層スタックとして形成された第１の単セル及び第２の単セルを含み、それぞれが、
－負電極と、
－正電極と、
－正電極と負電極との間に置かれたセパレータと、を有し、
ｂ．バッテリは、複数の別々の電気導体を含み、それらのうち、
－第１の導体は、第１の単セルの電極のうちの１つと電気的に接触し、
－第２の導体は、第１の導体が接触していない第１の単セルの電極を、第２の単セルの、反対の極性を有する電極に電気接続して、直列接続を確立し、
－第３の導体は、第２の導体が接触していない第２の単セルの電極と電気的に接触し、
ｃ．バッテリは、第１の基板及び第２の基板を含み、それらの間に単セル及び電気導体が配置される
【0012】
とともに、
ｄ．第１の導体及び第３の導体は、第１の基板の、第２の基板の方を向いている表面上に互いに距離を置いて配列され、第２の導体が、第２の基板の、第１の基板の方を向いている表面上に配列され、
ｅ．第１の単セル及び第２の単セルの電気接続された電極は、第２の基板の、第１の基板の方を向いている表面上に層の形態で並んで配置され、それぞれが第２の導体の部分領域を覆い、すき間によって互いに分離されており、
ｆ．第２の導体を介して互いに接続されていない電極は、第１の基板の、第２の基板の方を向いている表面上に層の形態で配置され、第１の導体と電気接触している電極は、第１の導体の少なくとも部分領域を覆い、第３の導体と電気接触している電極は、第３の導体の少なくとも部分領域を覆い、
ｇ．やはり層の形態をしている単セルのセパレータはそれぞれ、それらの片方の面が、電気接続された電極のうちの１つと表面接触し、それらのもう片方の面が、電気接続されていない電極のうちの１つと表面接触している。
ｄ．第１の導体及び第３の導体は、第１の基板の、第２の基板の方を向いている表面上に互いに距離を置いて配列され、第２の導体が、第２の基板の、第１の基板の方を向いている表面上に配列され、
ｅ．第１の単セル及び第２の単セルの電気接続された電極は、第２の基板の、第１の基板の方を向いている表面上に層の形態で並んで配置され、それぞれが第２の導体の部分領域を覆い、すき間によって互いに分離されており、
ｆ．第２の導体を介して互いに接続されていない電極は、第１の基板の、第２の基板の方を向いている表面上に層の形態で配置され、第１の導体と電気接触している電極は、第１の導体の少なくとも部分領域を覆い、第３の導体と電気接触している電極は、第３の導体の少なくとも部分領域を覆い、
ｇ．やはり層の形態をしている単セルのセパレータはそれぞれ、それらの片方の面が、電気接続された電極のうちの１つと表面接触し、それらのもう片方の面が、電気接続されていない電極のうちの１つと表面接触している。
【0013】
このように、バッテリは、直列に接続された少なくとも２つの単セル、すなわち、第１の単セル及び第２の単セルを含む。いくつかの好適な実施形態では、バッテリは、直列に接続された厳密に２つの単セルを含み、これにより、第１の導体及び第３の導体を介して電気負荷に接続することができる。このように、バッテリは、第１の単セル及び第２の単セルの電圧を加算することによって得られる公称電圧を有することが好ましい。電極材料でコーティングされていない第１の電気導体及び第３の電気導体の領域は、２つの単セルが直列に接続されたバッテリの極としての役割を果たすことができる。
【0014】
第１の、特に好適な一実施形態では、本発明によるバッテリは、直後に記載されている以下の追加の特徴ａ．～ｄ．の組み合わせによって特徴付けされる。
ａ．第１の単セル及び第２の単セルに加えて、バッテリは、負電極と、正電極と、負電極と正電極との間に配列されたセパレータと、を有する追加の第３の単セルを含み、
ｂ．３つの単セルは、それらのセルの電圧が加算されるように直列に接続されており、
ｃ．第３の電気導体は、第３の単セルの電極と電気接触しており、この導体によって電気接続された電極は反対極性を有し、
ｄ．バッテリは、第３の電気導体が接触していない第３の単セルの電極と電気的に接触する第４の電気導体を含む。
ａ．第１の単セル及び第２の単セルに加えて、バッテリは、負電極と、正電極と、負電極と正電極との間に配列されたセパレータと、を有する追加の第３の単セルを含み、
ｂ．３つの単セルは、それらのセルの電圧が加算されるように直列に接続されており、
ｃ．第３の電気導体は、第３の単セルの電極と電気接触しており、この導体によって電気接続された電極は反対極性を有し、
ｄ．バッテリは、第３の電気導体が接触していない第３の単セルの電極と電気的に接触する第４の電気導体を含む。
【0015】
この実施形態では、バッテリはこのように、少なくとも３つの単セル、すなわち、第１の単セル、第２の単セル、及び第３の単セルを含む。いくつかの好適な実施形態では、バッテリは、直列に接続された厳密に３つの単セルを含み、バッテリは、第１の導体及び第４の導体を介して電気負荷に接続できることが好ましい。このように、バッテリは、第１の単セル、第２の単セル、及び第３の単セルの電圧を加算することによって得られる公称電圧を有することが好ましい。電極材料でコーティングされていない第１の電気導体及び第４の電気導体の領域は、３つの単セルが直列に接続されたバッテリの極としての役割を果たすことができる。
【0016】
第１の、特に好適な実施形態のさらなる一発展形態では、本発明によるバッテリは、直後に記載されている以下の追加の特徴ａ．～ｄ．のうちの少なくとも１つによって特徴付けされる。
ａ．第４の電気導体は、第２の基板の、第１の基板の方を向いている表面上に第２の導体から離間して配列されている。
ｂ．第３の電気導体と接触する第３の単セルの電極は、第１の基板上に層の形態で配置され、第３の導体の部分領域を覆い、すき間によって、導体上に配置されたさらなる電極から分離されている。
ｃ．第３の電気導体と電気接触していない第３の単セルの電極は、第２の基板の、第１の基板の方を向いている表面上に層の形態で配置され、第４の電気導体の少なくとも部分領域を覆う。
ｄ．やはり層の形態をしている第３の単セルのセパレータは、その片方の面が、第４の電気導体上に配置された第３の単セルの電極と表面接触し、そのもう片方の面が、第３の電気導体上に配置された第３の単セルの電極と表面接触している。
直前に記載されている特徴ａ．～ｄ．は、互いに組み合わせて実現されることが特に好ましい。
ａ．第４の電気導体は、第２の基板の、第１の基板の方を向いている表面上に第２の導体から離間して配列されている。
ｂ．第３の電気導体と接触する第３の単セルの電極は、第１の基板上に層の形態で配置され、第３の導体の部分領域を覆い、すき間によって、導体上に配置されたさらなる電極から分離されている。
ｃ．第３の電気導体と電気接触していない第３の単セルの電極は、第２の基板の、第１の基板の方を向いている表面上に層の形態で配置され、第４の電気導体の少なくとも部分領域を覆う。
ｄ．やはり層の形態をしている第３の単セルのセパレータは、その片方の面が、第４の電気導体上に配置された第３の単セルの電極と表面接触し、そのもう片方の面が、第３の電気導体上に配置された第３の単セルの電極と表面接触している。
直前に記載されている特徴ａ．～ｄ．は、互いに組み合わせて実現されることが特に好ましい。
【0017】
第２の、特に好適な一実施形態では、本発明によるバッテリは、直後に記載されている以下の追加の特徴ａ．～ｄ．の組み合わせによって特徴付けされる。
ａ．バッテリは、第１の単セル、第２の単セル、及び第３の単セルに加えて、負電極と、正電極と、負電極と正電極との間に配列されたセパレータと、を有する追加の第４の単セルを含む。
ｂ．４つの単セルは、それらのセルの電圧が加算されるように直列に接続されている。
ｃ．第３の電気導体は、第３の単セルの電極と電気的に接触しており、この導体によって電気接続された電極は反対極性を有し、第１の電気導体は、第４の単セルの電極と電気的に接触しており、この導体によって電気接続された電極もまた、反対極性を有する。
ｄ．バッテリは、第４の単セルの残りの電極と電気的に接触する第５の電気導体を含む。
ａ．バッテリは、第１の単セル、第２の単セル、及び第３の単セルに加えて、負電極と、正電極と、負電極と正電極との間に配列されたセパレータと、を有する追加の第４の単セルを含む。
ｂ．４つの単セルは、それらのセルの電圧が加算されるように直列に接続されている。
ｃ．第３の電気導体は、第３の単セルの電極と電気的に接触しており、この導体によって電気接続された電極は反対極性を有し、第１の電気導体は、第４の単セルの電極と電気的に接触しており、この導体によって電気接続された電極もまた、反対極性を有する。
ｄ．バッテリは、第４の単セルの残りの電極と電気的に接触する第５の電気導体を含む。
【0018】
この実施形態では、バッテリはこのように、少なくとも４つの単セル、すなわち、第１の単セル、第２の単セル、第３の単セル、及び第４の単セルを含む。いくつかの好適な実施形態では、バッテリは、直列に接続された厳密に４つの単セルを含み、バッテリは、第４の導体及び第５の導体を介して電気負荷に接続できることが好ましい。このように、バッテリは、第１の単セル、第２の単セル、第３の単セル、及び第４の単セルの電圧を加算することによって得られる公称電圧を有することが好ましい。電極材料でコーティングされていない第４の電気導体及び第５の電気導体の領域は、４つの単セルが直列に接続されたバッテリの極としての役割を果たすことができる。
【0019】
第２の、特に好適な実施形態のさらなる一発展形態では、本発明によるバッテリは、直後に記載されている以下の追加の特徴ａ．～ｇ．のうちの少なくとも１つによって特徴付けされる。
ａ．第５の電気導体は、層の形態で配置され、第２の基板の、第１の基板の方を向いている表面上に第２の電気導体及び第４の電気導体から離間して配列されている。
ｂ．第３の電気導体と接触する第３の単セルの電極は、第１の基板上に層の形態で配置され、第３の導体の部分領域を覆い、すき間によって、第３の電気導体上に配置されたさらなる電極から分離されている。
ｃ．第４の電気導体と接触している第３の単セルの電極は、第２の基板の、第１の基板の方を向いている表面上に層の形態で配置され、第４の電気導体の少なくとも部分領域を覆う。
ｄ．第１の電気導体と接触する第４の単セルの電極は、第１の基板上に層の形態で配置され、第１の導体の部分領域を覆い、すき間によって、第１の電気導体上に配置されたさらなる電極から分離されている。
ｅ．第１の電気導体と電気的に接触していない第４の単セルの電極は、第２の基板の、第１の基板の方を向いている表面上に層の形態で配置され、第５の電気導体の少なくとも部分領域を覆う。
ｆ．やはり層の形態をしている第３の単セルのセパレータは、その片方の面が、第４の電気導体上に配置された第３の単セルの電極と表面接触し、そのもう片方の面が、第３の電気導体上に配置された第３の単セルの電極と表面接触している。
ｇ．やはり層の形態をしている第４の単セルのセパレータは、その片方の面が、第１の電気導体上に配置された第４の単セルの電極と表面接触し、そのもう片方の面が、第５の電気導体上に配置された第４の単セルの電極と表面接触している。
特に好適であるのは、直前に記載されている特徴ａ．～ｇ．が、互いに組み合わせられて実現されることである。
ａ．第５の電気導体は、層の形態で配置され、第２の基板の、第１の基板の方を向いている表面上に第２の電気導体及び第４の電気導体から離間して配列されている。
ｂ．第３の電気導体と接触する第３の単セルの電極は、第１の基板上に層の形態で配置され、第３の導体の部分領域を覆い、すき間によって、第３の電気導体上に配置されたさらなる電極から分離されている。
ｃ．第４の電気導体と接触している第３の単セルの電極は、第２の基板の、第１の基板の方を向いている表面上に層の形態で配置され、第４の電気導体の少なくとも部分領域を覆う。
ｄ．第１の電気導体と接触する第４の単セルの電極は、第１の基板上に層の形態で配置され、第１の導体の部分領域を覆い、すき間によって、第１の電気導体上に配置されたさらなる電極から分離されている。
ｅ．第１の電気導体と電気的に接触していない第４の単セルの電極は、第２の基板の、第１の基板の方を向いている表面上に層の形態で配置され、第５の電気導体の少なくとも部分領域を覆う。
ｆ．やはり層の形態をしている第３の単セルのセパレータは、その片方の面が、第４の電気導体上に配置された第３の単セルの電極と表面接触し、そのもう片方の面が、第３の電気導体上に配置された第３の単セルの電極と表面接触している。
ｇ．やはり層の形態をしている第４の単セルのセパレータは、その片方の面が、第１の電気導体上に配置された第４の単セルの電極と表面接触し、そのもう片方の面が、第５の電気導体上に配置された第４の単セルの電極と表面接触している。
特に好適であるのは、直前に記載されている特徴ａ．～ｇ．が、互いに組み合わせられて実現されることである。
【0020】
第３の、特に好適な一実施形態では、バッテリは、第１～第４の単セルと直列に接続されたｎ個のさらなる単セルを含み、この場合、ｎは１から１００までの範囲の整数であることが好ましい。バッテリは、このように、第１～第４の単セルの電圧とｎ個のさらなる単セルの電圧とを加算することによって得られる公称電圧を有することが好ましい。
【0021】
ｎ個のさらなる単セルは、第１～第４の単セルと同様に設計されることが好ましい。これらはそれぞれ、層状の電極及び層状のセパレータを有し、セパレータの片方の面は、それぞれの第ｎ番目の単セルの電極のうちの一方と表面接触し、もう片方の面は、もう一方の電極と表面接触している。
【0022】
追加の単セルごとに、バッテリは、追加の単セルの電極の１つと接触する別の電気導体を含むことが好ましい。層スタックとして形成されたバッテリの単セルはそれぞれ、同じ公称電圧及び同じ公称容量を有することが好適である。
【0023】
上記より、本発明によるバッテリの単セルはそれぞれ、層状の電極及び層状のセパレータのスタックを含むことになる。セパレータの片方の面は、それぞれの単セルの正電極への第１の接触面を有し、それに平行なもう片方の面は、負電極への第２の接触面を有する。接触面は、セパレータに垂直な直線が両方の接触面と交差する重なり合い領域Ａにおいて、それぞれのセパレータに垂直な視野の方向において互いに重なり合うことが好ましい。
【0024】
反対の極性を有する電極の面積寸法が同一で、スタック内の正電極及び負電極が非千鳥配置である場合、重なり合い領域Ａのサイズは、電極のサイズに厳密に一致することが好ましい。
【0025】
電極及びセパレータの積み重ね配置は、米国特許公開第２０１０／０８１０４９Ａ１号明細書に記載されているセルの電極の事例のような共面配置よりも優れていることが判明している。充電及び放電プロセス中に電極間を行き来するイオンは、平均してかなり短い距離をカバーしなければならないため、電極が積み重ねられたセルの通電容量は著しく高くなる。重ね合せ領域Ａでは、電極間の最短距離は、正電極と負電極との間に配置されたセパレータの厚さにほぼ一致する場合が多い。
【0026】
第２の導体を介して電気接続され、第２の又は第３の特に好適な実施形態の場合には、第２の基板上に配置されたさらなる導体もまた介して電気接続された電極は、それらの、第２の基板の方を向いている面が、それぞれの導体と全面的に接触していることが特に好適である。電極の、第２の基板の方を向いている面は、第２の基板上に配置された導体を介して電気接続されているため、この導体と直接接触しない領域がないことが好ましい。
【0027】
第２の、又は第３の特に好適な実施形態の場合、第１の基板上に配置された第１の導体、及び／又は第３の導体、及び／又は、電極がそれらを介して電気接続される他の導体を介して配置された導体にもまた、同じことが当てはまる。電極の、第１の基板の方を向いている面は、第１の基板上に配置された導体を介して電気接続されているため、この導体と直接接触しない領域がないことが好ましい。
【0028】
すべての実施形態において好適な一変形形態では、本発明によるバッテリのセルスタックは、２つの電極、すなわち、正電極及び負電極を含み、これらの電極は、電気導体を介して隣接する単セルの電極に電気接続されておらず、これらの電極を介してバッテリの総電圧をタップすることができる。第２の、特に好適な実施形態の場合、これは、例えば、第３の単セルの電極のうちの１つ、及び第４の単セルの電極のうちの１つであり、これらの電極は、第４の導体、及び第５の導体と電気接触している。
【0029】
第１の基板又は第２の基板上の導体と電気接触しているが、この導体を介して逆極性の電極と電気接触していないこのような電極は、その表面全体にわたってこの導体と接触することが特に好適である。これらの電極の、それぞれの基板の方を向いている面は、このように、この導体と直接接触しない領域がないことが好ましい。
【0030】
しかしながら、原則として、電気接続されていない電極を、複数の電気導体を介して他の電極に接触させることが可能である。例えば、第２の、特に好適な実施形態の場合であれば、第５の電気導体は、それぞれの基板上に互いに隣り合って配置される２つ以上の別々のサブ領域に分割することができる。この場合、全領域の接触という目標にできるだけ近づけるために、２つ以上の別々のサブ領域によって、それぞれの電極ができるだけ広い領域にわたって接触されていれば、好適であろう。部分領域を介してタップされた電流は、部分領域間の対応する電気接続によって再結合することができる。
【0031】
第１の基板又は第２の基板上の導体と電気接触するが、この導体を介して逆極性の電極と電気接触しない電極が、それぞれの単セルのセパレータと、それらの、それぞれの基板とは反対の方を向いている面が、それらの表面全体にわたって接触することもまた、特に好適である。電極の、それぞれの基板とは反対の方を向いている面は、したがって、それぞれのセパレータと直接接触しない領域がないことが好ましい。
【0032】
本発明の好適なさらなる実施形態形態では、本発明によるバッテリは、直後に記載されている以下の特徴ａ．～ｄ．のうちの少なくとも１つによって特徴付けされる。
ａ．２つの電極を電気接続する電気導体は、電気接続された電極が表面上で占める領域よりも大きいそれぞれの基板の表面上に、導電性領域を形成する。
ｂ．この導電性領域及びその上方に電気接続された電極は、重なり合い領域Ｂにおいて、電極及び導体に垂直な視野の方向において重なり合い、重なり合い領域Ｂは、電気接続された電極の領域の少なくとも８０％であることが好ましく、少なくとも９０％、とりわけ１００％であることが特に好ましい。
ｃ．それぞれの基板上の導電性領域は、重なり合い領域Ｂに含まれない少なくとも１つの領域を含み、この領域には、接続された電極との重なり合いがない。
ｄ．重なり合い領域に包含されない領域は、接続された電極を分離するすき間にわたって広がる。
直前に記載されている特徴ａ．及びｂ．だけでなく、特徴ｃ．及びｄ．もまた、互いに組み合わせて実現されることが好ましい。特徴ａ．～ｄ．は、互いに組み合わせて実現されることが特に好ましい。
ａ．２つの電極を電気接続する電気導体は、電気接続された電極が表面上で占める領域よりも大きいそれぞれの基板の表面上に、導電性領域を形成する。
ｂ．この導電性領域及びその上方に電気接続された電極は、重なり合い領域Ｂにおいて、電極及び導体に垂直な視野の方向において重なり合い、重なり合い領域Ｂは、電気接続された電極の領域の少なくとも８０％であることが好ましく、少なくとも９０％、とりわけ１００％であることが特に好ましい。
ｃ．それぞれの基板上の導電性領域は、重なり合い領域Ｂに含まれない少なくとも１つの領域を含み、この領域には、接続された電極との重なり合いがない。
ｄ．重なり合い領域に包含されない領域は、接続された電極を分離するすき間にわたって広がる。
直前に記載されている特徴ａ．及びｂ．だけでなく、特徴ｃ．及びｄ．もまた、互いに組み合わせて実現されることが好ましい。特徴ａ．～ｄ．は、互いに組み合わせて実現されることが特に好ましい。
【0033】
例えば、第２の、特に好適な実施形態の場合、直前に記載されている特徴ａ．～ｄ．による導体は、第１の導体、第２の導体、及び第３の導体である。
【0034】
ここでの重なり合い領域Ｂとは、電極に垂直な直線が電極及び電気接続する導体の両方と交差する領域を指す。導体を介して電気接続された電極は、このように、表面全体にわたってこの電気導体と接触していることが特に好ましい。
【0035】
２つの電気接続された電極の縁部は、電極がそれぞれの基板上で占める領域を画定する。２つの電気接続された電極ごとに、それぞれの縁部の少なくとも部分的な区分は、対応する反対の極性を有する電極に面している。この文脈では、電極の縁部の「反対の極性を有する電極の方を向いている」区分は、縁部が、反対の極性を有する電極の縁部に、電極の縁部と交差せずに直線で接続可能な電極の縁部の区分として理解されるものとする。縁部のこれらの部分が、電極間のすき間もまた画定することが好適である。より正確には、２つの電極が分離されるすき間は、電極材料で覆われていないそれぞれの基板上で、２つの電極の縁部を縁部のいずれにも交差せずに接続する縁部間の直線で取り囲むことが可能な、可能な最大の領域として画定されることが好ましい。
【0036】
本発明のさらなる好適な実施形態では、本発明によるバッテリは、直後に記載されている以下の特徴ａ．及びｂ．のうちの少なくとも１つによって特徴付けされる。
ａ．電気導体は、電極のうちの１つのみと電気接触しており、それを逆極性の電極に接続せず、電気的に接触した電極が表面上で占める領域よりも大きいそれぞれの基板の表面上に、導電性領域を形成する。
ｂ．これらの導体及び接触された電極はそれぞれ、重なり合い領域Ｃにおいて、電極及び導体に垂直な視野の方向において重なり合い、重なり合い領域Ｃは、電極の領域の少なくとも８０％であることが好ましく、少なくとも９０％、とりわけ１００％であることが特に好ましい。
直前に記載されている特徴ａ．及びｂ．は、互いに組み合わせて実現されることが特に好ましい。
ａ．電気導体は、電極のうちの１つのみと電気接触しており、それを逆極性の電極に接続せず、電気的に接触した電極が表面上で占める領域よりも大きいそれぞれの基板の表面上に、導電性領域を形成する。
ｂ．これらの導体及び接触された電極はそれぞれ、重なり合い領域Ｃにおいて、電極及び導体に垂直な視野の方向において重なり合い、重なり合い領域Ｃは、電極の領域の少なくとも８０％であることが好ましく、少なくとも９０％、とりわけ１００％であることが特に好ましい。
直前に記載されている特徴ａ．及びｂ．は、互いに組み合わせて実現されることが特に好ましい。
【0037】
例えば、第２の、特に好適な実施形態の場合、これらの導体は、第４の導体及び第５の導体である。２つの単セルしかない場合には、第２の導体だけをこのように設計することができる。
【0038】
ここでの重なり合い領域Ｃとは、電極に垂直な直線が電極及び電気接続する導体の両方と交差する領域を指す。導体を介して電気接続された電極は、このように、表面全体にわたってこの電気導体と接触していることが特に好ましい。
【0039】
例えば、上述したように、１つ又は複数の導体が２つ以上の別々のサブ領域に分割されている場合、電極と導体との重なり合いが１００％にならないことが生じ得る。
【0040】
本発明の特に好適なさらなる発展形態では、本発明によるバッテリは、直後に記載されている以下の特徴ａによって特徴付けされる。
ａ．２つの電極を互いに電気的に接続する電気導体は、自身がそれぞれの基板上で占める少なくとも一部の領域において、好ましくは領域全体にわたって、連続した導電性の層として形成される。
ａ．２つの電極を互いに電気的に接続する電気導体は、自身がそれぞれの基板上で占める少なくとも一部の領域において、好ましくは領域全体にわたって、連続した導電性の層として形成される。
【0041】
これは、重なり合い領域Ｂにおいて、電気導体を介して電気接続された電極と重なり合う電気導体の領域、及び接続された電極間のすき間のどちらにも当てはまることが好ましい。
【0042】
第２の、特に好適な実施形態に関して、これは、第１の電気導体、第２の電気導体、及び第３の電気導体はそれぞれ、連続した導電性の層として形成されることが好ましいことを意味する。電極は、このように、自身が配置される基板上のどこにも接触しないことが好ましい。代わりに、電極は、それぞれの電気導体の上に直接置かれていることが好ましい。
【0043】
さらなる、特に好適な本発明のさらなる発展形態では、本発明によるバッテリは、直後に記載されている以下の特徴ａによって特徴付けされる。
ａ．２つの電極を互いに電気接続する電気導体は、自身がそれぞれの基板上で占める少なくとも一部の領域において、好ましくは領域全体にわたってライン及び／又はトラックから形成され、この場合、それぞれの電気導体が占めるそれぞれの基板の領域の、好ましくは少なくとも１０％且つ好ましくは最大でも９０％、さらに好ましくは、最大でも７５％、さらに好ましくは、最大でも５０％、特に好ましくは、最大でも２５％が、ライン及び／又はトラックによって覆われている。
ａ．２つの電極を互いに電気接続する電気導体は、自身がそれぞれの基板上で占める少なくとも一部の領域において、好ましくは領域全体にわたってライン及び／又はトラックから形成され、この場合、それぞれの電気導体が占めるそれぞれの基板の領域の、好ましくは少なくとも１０％且つ好ましくは最大でも９０％、さらに好ましくは、最大でも７５％、さらに好ましくは、最大でも５０％、特に好ましくは、最大でも２５％が、ライン及び／又はトラックによって覆われている。
【0044】
ここでもまた、これは、重なり合い領域Ｂにおいて、電気導体を介して電気接続された電極と重なり合う電気導体の領域、及び接続された電極間のすき間のどちらにも当てはまることが好ましい。ライン及び／又はトラックは、平行及び／又は交差した配置で位置合わせされることが好ましい。
【0045】
電気接続された電極間で、導体が配置されているそれぞれの基板は、その表面全体にわたって、それぞれの電気導体によって覆われていることが好ましい。これは、すき間内の電気導体の断面積が確実にできるだけ大きくなるようにするのに役立ち、このことがひいては、本発明によるバッテリのインピーダンスに対してプラスの効果を及ぼす。
【0046】
当然ながら、本発明によるバッテリの実施形態は、２つの電極を互いに電気接続する電気導体の一方が、自身がそれぞれの基板上で占める少なくとも一部の領域において、好ましくは、領域全体にわたって、連続した導電性の層として形成され、その一方で、２つの電極を互いに電気接続する電気導体のもう一方が、自身がそれぞれの基板上で占める少なくとも一部の領域において、好ましくは、領域全体にわたって形成され、好ましくは、自身がそれぞれの基板上で占める領域全体にわたって、記載した平行及び／又は交差した配置で位置合わせすることが可能なライン及び／又はトラックから形成されている場合にも実現することができ、それぞれの電気導体が占めるそれぞれの基板の領域の、好ましくは少なくとも１０％且つ好ましくは最大でも９０％、さらに好ましくは、最大でも７５％、さらに好ましくは、最大でも５０％、特に好ましくは、最大でも２５％が、導体によって覆われている。
【0047】
本発明によるバッテリが直後に記載されている以下の追加の特徴ａ．～ｉ．のうちの少なくとも１つによって特徴付けされることが、特に好適である。
ａ．電極は、矩形であるか、又はストリップの形態をしている。
ｂ．電気接続された電極間のすき間は、実質的に一定の幅を有する。
ｃ．単セルの反対の極性を有する電極は、基板上で同じ面積を占める。
ｄ．電気接続された電極及び電気接続されていない電極は、互いに平行に位置合わせされている。
ｅ．単セルの極性が等しい電極は、本質的に同一の寸法を有する。
ｆ．電極は、
－１ｃｍ～２５の、好ましくは５ｃｍ～２０ｃｍの範囲の長さ、及び
－０．５ｃｍ～１０ｃｍの、好ましくは１ｃｍ～５ｃｍの範囲の幅を有する。
ｇ．すき間は、
－１ｃｍ～２５の、好ましくは５ｃｍ～２０ｃｍの範囲の長さ、及び
－０．１ｃｍ～２ｃｍの、好ましくは０．２ｃｍ～１ｃｍの範囲の幅を有する。
ｈ．電気導体は、２μｍ～２５０μｍの、好ましくは２μｍ～１００μｍの、特に好ましくは２μｍ～２５μｍの、より好ましくは５μｍ～１０μｍの範囲の厚さを有する。
ｉ．電極は、１０μｍ～３５０μｍの範囲の厚さを有する。
直前に記載されている特徴ａ．～ｉ．は、互いに組み合わせて実現されることが好ましい。
ａ．電極は、矩形であるか、又はストリップの形態をしている。
ｂ．電気接続された電極間のすき間は、実質的に一定の幅を有する。
ｃ．単セルの反対の極性を有する電極は、基板上で同じ面積を占める。
ｄ．電気接続された電極及び電気接続されていない電極は、互いに平行に位置合わせされている。
ｅ．単セルの極性が等しい電極は、本質的に同一の寸法を有する。
ｆ．電極は、
－１ｃｍ～２５の、好ましくは５ｃｍ～２０ｃｍの範囲の長さ、及び
－０．５ｃｍ～１０ｃｍの、好ましくは１ｃｍ～５ｃｍの範囲の幅を有する。
ｇ．すき間は、
－１ｃｍ～２５の、好ましくは５ｃｍ～２０ｃｍの範囲の長さ、及び
－０．１ｃｍ～２ｃｍの、好ましくは０．２ｃｍ～１ｃｍの範囲の幅を有する。
ｈ．電気導体は、２μｍ～２５０μｍの、好ましくは２μｍ～１００μｍの、特に好ましくは２μｍ～２５μｍの、より好ましくは５μｍ～１０μｍの範囲の厚さを有する。
ｉ．電極は、１０μｍ～３５０μｍの範囲の厚さを有する。
直前に記載されている特徴ａ．～ｉ．は、互いに組み合わせて実現されることが好ましい。
【0048】
正電極及び負電極はそれぞれ、１０μｍ～２５０μｍの範囲の特に好適な厚さを有する。正電極は負電極よりもやや厚い場合が多い。というのは、負電極の方が、エネルギー密度が高い場合が多いからである。したがって、いくつかの用途では、３０μｍ～１５０μｍの厚さを有する層として負電極を形成し、１８０μｍ～３５０μｍの厚さを有する層として正電極を形成することが好適な場合がある。厚さを調節することによって、正電極及び負電極の静電容量は、バランスをとることができる。この点に関して、正電極の方が負電極に比べて大きなサイズであることが好適である。
【0049】
さらに、本発明によるバッテリが直後に記載されている以下の追加の特徴ａ．及びｂ．のうちの少なくとも１つによって特徴付けされることが、特に好適である。
ａ．本発明によるバッテリは、単セルを取り囲むハウジングであって、第１のハウジング内側及び第２のハウジング内側を含むハウジングを含み、第１の基板及び第２の基板がハウジングの一部であるとともに、第１のハウジング内側が第１の基板の表面であり、第２のハウジング内側が第２の基板の表面である。
ｂ．第１の基板及び第２の基板は、フィルム又はフィルムの構成要素である。
ここでもまた、直前に記載されている特徴ａ．及びｂ．は、互いに組み合わせて実現されることが好ましい。
ａ．本発明によるバッテリは、単セルを取り囲むハウジングであって、第１のハウジング内側及び第２のハウジング内側を含むハウジングを含み、第１の基板及び第２の基板がハウジングの一部であるとともに、第１のハウジング内側が第１の基板の表面であり、第２のハウジング内側が第２の基板の表面である。
ｂ．第１の基板及び第２の基板は、フィルム又はフィルムの構成要素である。
ここでもまた、直前に記載されている特徴ａ．及びｂ．は、互いに組み合わせて実現されることが好ましい。
【0050】
本発明によるバッテリは、ハウジングを含め、数ミリメートルの範囲の、特に好ましくは０．５ｍｍ～５ｍｍの範囲の、より好ましくは１ｍｍ～３ｍｍの範囲の最大厚さを有することが好適である。その他の寸法は、電気接続された単セルの数、及びそれらの寸法によって決まる。例えば、４つの直列に接続された単セルを有するバッテリは、５ｃｍ～２０ｃｍの長さ及び４ｃｍ～１８ｃｍの幅を有することができる。
【0051】
いくつかの特に好適な実施形態では、本発明によるバッテリは、印刷バッテリである。本文脈において、印刷バッテリとは、少なくとも電極、任意選択的に電気導体も、いくつかの好適な実施形態ではさらにセパレータも、及び任意選択的にさらなる機能部品が、キャリア上に印刷ペーストを印刷することによって、特にスクリーン印刷プロセスを用いて形成されたバッテリとして理解されるものとする。電極及び電気導体、特に第１の電気導体及び第２の電気導体が印刷されることが好ましい。
【0052】
それに応じて、本発明によるバッテリは、以下の特徴ａ．～ｃ．のうちの少なくとも１つによって特徴付けされることが好ましい。
ａ．単セルの電極は、印刷プロセスによって形成される。
ｂ．電気導体は、印刷プロセスによって形成される。
ｃ．単セルのセパレータは、印刷プロセスによって形成される。
直前に記載されている特徴ａ．～ｃ．は、互いに組み合わせて実現されることが特に好ましい。
ａ．単セルの電極は、印刷プロセスによって形成される。
ｂ．電気導体は、印刷プロセスによって形成される。
ｃ．単セルのセパレータは、印刷プロセスによって形成される。
直前に記載されている特徴ａ．～ｃ．は、互いに組み合わせて実現されることが特に好ましい。
【0053】
電気化学の観点から、本発明は限定されていない。単セルは、有機電解質を有するセル、例えば、リチウムイオンセル、又は水性電解質を有するセルとすることができる。
【0054】
本発明によるバッテリの単セルは、以下の特徴ａ．及びｂ．のうちの少なくとも１つによって特徴付けされることが特に好ましい。
ａ．単セルの負電極は、粒状金属亜鉛又は粒状金属亜鉛合金を電極の活物質として含む。
ｂ．単セルの正電極は、粒状金属酸化物、特に粒状酸化マンガンを電極の活物質として含む。
ａ．単セルの負電極は、粒状金属亜鉛又は粒状金属亜鉛合金を電極の活物質として含む。
ｂ．単セルの正電極は、粒状金属酸化物、特に粒状酸化マンガンを電極の活物質として含む。
【0055】
したがって、本発明によるバッテリの単セルは、亜鉛酸化マンガンセルであることが好ましい。
【0056】
代替的な好適な一実施形態では、本発明によるバッテリの単セルは、亜鉛酸化銀セルである。それらの負電極は、粒状金属亜鉛又は粒状金属亜鉛合金を電極の活物質として含み、一方、それらの正電極は、粒状酸化銀を電極の活物質として含む。
【0057】
すべての場合において、単セルの負電極中に存在する粒状金属亜鉛又は粒状金属亜鉛合金は、負電極の固体成分の総重量に基づいて、重量で４０％から９９％の、特に、重量で４０％から８０％の範囲の割合であることが好ましい。
【0058】
亜鉛系負電極を有する電気化学システムを選択する理由は、主として安全性要件による。亜鉛系負電極を有するシステムには水性電解質が必要であり、したがって不燃性である。加えて、亜鉛は環境適合性があり、安価である。
【0059】
必要な通電容量を有する亜鉛を含有する負電極を有する単セルを有する本発明によるバッテリを提供するためには、直後に記載されている以下の特徴ａ．～ｄ．のうちの少なくとも１つを実装することが有利である。
ａ．単セルの正電極は、好ましくは均一混合物中に、電極の活物質に加えて、正電極の導電性を最適化するための少なくとも１つの導電添加剤、及び／又は弾性結合剤、若しくは結合剤の混合物を含んでいる。
ｂ．粒状金属酸化物は、正電極の固体成分の総重量に基づいて、重量で１０％～９０％の割合で正電極中に存在することが好ましい。
ｃ．単セルの正電極は、正電極の固体成分の総重量に基づいて、１重量％～２５重量％の割合で弾性結合剤、又は結合剤の混合物を含んでいる。
ｄ．単セルの正電極は、正電極の固体成分の総重量に基づいて、１重量％～８５重量％の割合で、少なくとも１つの導電添加剤を含んでいる。
直前に記載されている特徴ａ．～ｄ．は、互いに組み合わせて実現されることが特に好ましい。
ａ．単セルの正電極は、好ましくは均一混合物中に、電極の活物質に加えて、正電極の導電性を最適化するための少なくとも１つの導電添加剤、及び／又は弾性結合剤、若しくは結合剤の混合物を含んでいる。
ｂ．粒状金属酸化物は、正電極の固体成分の総重量に基づいて、重量で１０％～９０％の割合で正電極中に存在することが好ましい。
ｃ．単セルの正電極は、正電極の固体成分の総重量に基づいて、１重量％～２５重量％の割合で弾性結合剤、又は結合剤の混合物を含んでいる。
ｄ．単セルの正電極は、正電極の固体成分の総重量に基づいて、１重量％～８５重量％の割合で、少なくとも１つの導電添加剤を含んでいる。
直前に記載されている特徴ａ．～ｄ．は、互いに組み合わせて実現されることが特に好ましい。
【0060】
正電極中の弾性結合剤、又は結合剤の混合物の割合は、重量で少なくとも１％であることが当然好ましいが、これは、含まれている金属酸化物粒子を互いに対して固定すると同時に、正電極にある特定の柔軟性を与えることを意図しているためである。ただし、この割合は、上述の最大の割合を超過しないものとする。さもないと、金属酸化物粒子が、少なくとも部分的に、互いに接触しなくなる危険性があるからである。上述の範囲内では、１重量％～１５重量％の、特に好ましくは、５重量％～１５重量％の範囲の割合がさらに好適である。
【0061】
粒状金属酸化物の上述の範囲内では、５０重量％～９０重量％の範囲の割合がさらに好適である。少なくとも１つの導電添加剤の上述の範囲内では、重量で２．５％～３５％の範囲の割合がさらに好適である。
【0062】
正電極中の金属酸化物の割合が高いと、バッテリの容量が大きくなる。しかしながら、通電容量については、少なくとも１つの導電添加剤の割合が、金属酸化物の総割合よりももっと重要である。
【0063】
原則として、本出願における電極中の成分の重量パーセントはすべて、それぞれの電極の固体成分の総重量を指す。関連する成分の重量分率をそれぞれ加算すると、重量で合計１００％になる。それらを決定する前に、電極に含まれている湿気をすべて除去しなければならない。
【0064】
亜鉛を含有する負電極を有する単セルを有するバッテリの場合、単セルの負電極もまた、粒状金属亜鉛又は粒状金属亜鉛合金に加えて、好ましくは均一混合物中に、弾性結合剤、又は結合剤の混合物を含んでいることがさらに好適である。適切な導電添加剤の選択に関して、２つの特に好適な変形形態が、本発明の範囲内で利用可能である。
【0065】
第１の特に好適な変形例では、バッテリは、直後に記載されている以下の追加の特徴ａ．及びｂ．のうちの少なくとも１つによって特徴付けされる。
ａ．正電極は、活性炭素、活性炭素繊維、炭化物由来炭素、カーボンエアロゲル、グラファイト、グラフェン、及びカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）からなる群から特に選択される少なくとも１つの炭素系材料を、導電添加剤として含有する。
ｂ．正電極は、重量で２５％～３５％の範囲の量で少なくとも１つの炭素系材料（上記参照）を含有する。
バッテリの特に好適な実施形態では、直前に記載されている特徴ａ．及びｂ．は、互いに組み合わせて実現される。
ａ．正電極は、活性炭素、活性炭素繊維、炭化物由来炭素、カーボンエアロゲル、グラファイト、グラフェン、及びカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）からなる群から特に選択される少なくとも１つの炭素系材料を、導電添加剤として含有する。
ｂ．正電極は、重量で２５％～３５％の範囲の量で少なくとも１つの炭素系材料（上記参照）を含有する。
バッテリの特に好適な実施形態では、直前に記載されている特徴ａ．及びｂ．は、互いに組み合わせて実現される。
【0066】
この変形形態では、特定の導電添加剤は、正電極の導電性を高めるだけでなく、ファラデー容量性に加えて、二重層容量性を正電極にもたらすこともまた可能である、という事実を活用する。これは、非常に大きな電流を短い間利用可能にし得ることを意味する。
【0067】
意外なことに、正電極の製造中に、正電極が乾燥しているときに結晶化することが可能な電極ペーストを介して導電性塩を正電極に添加することによって、同様のプラスの効果が実現し得ることがわかっている。後で電極に電解質を含浸させるとき、結晶導電性塩は、非常に迅速に湿潤させることができ、イオン伝導性液体の電極への浸透の向上につながる。
【0068】
それに応じて、第２の特に好適な実施形態では、バッテリは、直後に記載されている以下の追加の特徴ａ．及びｂ．のうちの少なくとも１つによって特徴付けされる。
ａ．正電極は、少なくとも１つの水溶性塩を導電添加剤として含有する。
ｂ．正電極は、少なくとも１つの水溶性塩を１重量％～２５重量％の範囲の量で含有する。
バッテリの特に好適な実施形態では、直前に記載されている特徴ａ．及びｂ．は、互いに組み合わせて実現される。
ａ．正電極は、少なくとも１つの水溶性塩を導電添加剤として含有する。
ｂ．正電極は、少なくとも１つの水溶性塩を１重量％～２５重量％の範囲の量で含有する。
バッテリの特に好適な実施形態では、直前に記載されている特徴ａ．及びｂ．は、互いに組み合わせて実現される。
【0069】
水溶性塩として、導電性を向上させる目的で、特にハロゲン化物、好ましくは塩化物、とりわけ塩化亜鉛及び／又は塩化アンモニウムを正電極に添加することができる。
【0070】
いくつかの好適な実施形態では、列挙されている変形例を組み合わせてもまたよい。これらの場合では、バッテリは、直後に記載されている以下の特徴ａ．及びｂ．の組み合わせによって特徴付けされる。
ａ．正電極は、活性炭素、活性炭素繊維、炭化物由来炭素、カーボンエアロゲル、グラファイト、グラフェン、及びカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）からなる群から特に選択される少なくとも１つの炭素系材料を、第１の導電添加剤として含む。
ｂ．正電極は、少なくとも１つの水溶性塩を第２の導電添加剤として含有する。
ａ．正電極は、活性炭素、活性炭素繊維、炭化物由来炭素、カーボンエアロゲル、グラファイト、グラフェン、及びカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）からなる群から特に選択される少なくとも１つの炭素系材料を、第１の導電添加剤として含む。
ｂ．正電極は、少なくとも１つの水溶性塩を第２の導電添加剤として含有する。
【0071】
必要ならば、単セルの負電極もまた、ある特定の割合の導電添加剤を含有することができる。しかしながら、負電極の活物質はそれ自体すでに導電性であるので、これは絶対に必要というわけではない。適切な結合剤又は結合剤の混合物の選択に関してもまた、いくつかの変形形態は、本発明の範囲内であることが特に好適である。
【0072】
好適な実施形態では、バッテリは、直後に記載されている以下の追加の特徴ａ．及びｂ．のうちの少なくとも１つによって特徴付けされる。
ａ．単セルの負電極は、セルロース及びその誘導体、特にカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリアクリレート（ＰＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリヘキサフルオロプロピレン（ＰＨＦＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリトリフルオロエチレン（ＰＴｒＦＥ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニリデンジフルオライド（ＰＶＤＦ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、及び上記材料の混合物からなる群から選択される少なくとも１つの構成材を、弾性結合剤又は結合剤の混合物として含有する。
ｂ．単セルの正電極は、セルロース及びその誘導体、特にカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリアクリレート（ＰＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリヘキサフルオロプロピレン（ＰＨＦＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリトリフルオロエチレン（ＰＴｒＦＥ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニリデンジフルオライド（ＰＶＤＦ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、及び上記材料の混合物を含む群から選択される少なくとも１つの構成材を、弾性結合剤又は結合剤の混合物として含有する。
バッテリの特に好適な実施形態では、直前に記載されている特徴ａ．及びｂ．は、互いに組み合わせて実現される。
ａ．単セルの負電極は、セルロース及びその誘導体、特にカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリアクリレート（ＰＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリヘキサフルオロプロピレン（ＰＨＦＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリトリフルオロエチレン（ＰＴｒＦＥ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニリデンジフルオライド（ＰＶＤＦ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、及び上記材料の混合物からなる群から選択される少なくとも１つの構成材を、弾性結合剤又は結合剤の混合物として含有する。
ｂ．単セルの正電極は、セルロース及びその誘導体、特にカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリアクリレート（ＰＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリヘキサフルオロプロピレン（ＰＨＦＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリトリフルオロエチレン（ＰＴｒＦＥ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニリデンジフルオライド（ＰＶＤＦ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、及び上記材料の混合物を含む群から選択される少なくとも１つの構成材を、弾性結合剤又は結合剤の混合物として含有する。
バッテリの特に好適な実施形態では、直前に記載されている特徴ａ．及びｂ．は、互いに組み合わせて実現される。
【0073】
正電極及び負電極の両方が、電極結合剤として適切な多糖、特に、セルロース誘導体と、ＳＢＲとの組み合わせを、結合剤又は結合剤の混合物として含有することが特に好ましい。例えば、正電極及び負電極は、重量で０．５％～２．５％のカルボキシメチルセルロース及び／又はキトサンと、重量で５％～１０％のＳＢＲと、を含有することができる。セルロース誘導体及び／又はキトサンは、この場合、乳化剤としての役割もまた果たす。それらは、弾性結合剤（ＳＢＲ）をペースト中に分散させるのに役立つ。
【0074】
本発明によるバッテリの単セルの正電極及び負電極は、それらの固体成分の総重量に基づいて、好ましくは、重量で１％～２５％の割合で、弾性結合剤又は結合剤の混合物を含有する。
【0075】
本発明によるバッテリの単セルは、セパレータ及び電極に含浸させる液体電解質を含むことが好ましい。亜鉛又は亜鉛合金粒子を負電極中に有する単セルの場合、これは水性電解質である。
【0076】
多くの実施形態では、アルカリ性電解質、例えば、水酸化ナトリウム溶液又は水酸化カリウム溶液がよく適している。しかしながら、ｐＨが中性範囲である水性電解質は、バッテリに機械的損傷が生じた場合、危険が少ないという利点を有する。
【0077】
本発明の特に好適な実施形態では、本発明によるバッテリの単セルは、直後に記載されている以下の追加の特徴ａ．及びｂ．のうちの少なくとも１つによって特徴付けされることが好ましい。
ａ．それらは、塩化物系導電性塩を含有する水性電解質を含み、
ｂ．正電極と負電極との間に置かれたセパレータには電解質が含浸されている。
バッテリの特に好適な実施形態では、直前に記載されている特徴ａ．及びｂ．は、互いに組み合わせて実現される。
ａ．それらは、塩化物系導電性塩を含有する水性電解質を含み、
ｂ．正電極と負電極との間に置かれたセパレータには電解質が含浸されている。
バッテリの特に好適な実施形態では、直前に記載されている特徴ａ．及びｂ．は、互いに組み合わせて実現される。
【0078】
塩化亜鉛及び塩化アンモニウムは、塩化物系導電性塩として特に適切である。水性電解質のｐＨは、中性範囲又はわずかに酸性寄りの範囲であることが好適である。
【0079】
いくつかの好適な実施形態では、本発明によるバッテリの単セルのセパレータは印刷可能であることはすでに言及した。この目的のために適したペーストは、例えば、欧州特許第２５６１５６４Ｂ１号明細書に見出すことができる。
【0080】
しかしながら、さらなる実施形態では、セパレータはまた、多孔質シート材料、例えば、多孔質フィルム又は不織布とすることができ、それらは電極間に配置される。好適なシート材料及び対応する手順は、欧州特許出願公開第３４７７７２７Ａ１号明細書に記載されている。
【0081】
６０～１２０μｍの範囲の厚さ及び３５～６０％の範囲の多孔率（全体積に対する空隙体積の割合）を有する不織布又は微多孔質プラスチックフィルムは、多孔質シートとして特に好適である。不織布又はフィルムは、ポリオレフィン、例えば、ポリエチレンで作られていることが好ましい。
【0082】
特に、前述のフィルム及び不織布などの多孔質シート構造がセパレータとして使用される場合、本発明によるバッテリの単セルは共通のセパレータを有することが好適な場合がある。例えば、本発明によるバッテリの第２の、特に好適な実施形態の場合、多孔質フィルムは、互いに分離された４つの領域を有することができ、これらを介して、４つの層スタックの反対の極性を有する電極が接続される。２つの単セルを有する実施形態では、多孔質フィルムは、互いに分離された２つの領域を有することができ、これらを通して、４つの層スタックの反対の極性を有する電極が通信状態にある。これは、本発明によるバッテリの生産を大幅に簡素化することができる。
【0083】
上述したようなセパレータと液体電解質の組み合わせの代わりに、原則として、例えば、欧州特許第２９６０９６７Ｂ１号明細書に好適な一実施形態に記載されているように、固体電解質もまた、電極間に配置することができる。しかしながら、多くの場合では、液体電解質が使用される変形形態が好適である。
【0084】
いくつかの特に好適な実施形態では、水性電解質は、粘度を高めるための添加剤（アクチュエータ）及び／又は無機充填剤粒子を、特に電解質がペースト状の粘稠性を有するような量で含む。このような電解質は、以下では電解質ペーストとも呼ばれる。
【0085】
二酸化ケイ素は、作動剤として特に適している。しかしながら、カルボキシメチルセルロースのような結合物質もまた、粘度を高めるために使用することができる。
【0086】
適切な無機充填剤粒子は、セラミック固体、水にほぼ不溶性又は完全に不溶性の塩、ガラス及び玄武岩、並びに炭素を含む。「セラミック固体」という用語は、ケイ酸アルミニウムのようなケイ酸塩材料、ガラス及び粘土鉱物、二酸化ケイ素、二酸化チタン及び酸化アルミニウムのような酸化物原材料、並びに、炭化ケイ素又は窒化ケイ素のような非酸化物材料を含むセラミック製品を製造するために使用し得るすべての固体を範囲に含むことを意図している。無機充填剤粒子は、電気絶縁特性を示すことが好ましい。
【0087】
本出願の文脈において、「実質的に不溶性又は完全に不溶性」という用語は、室温における水中での可溶性が、多い場合でも低く、好ましくは、まったく溶けないことを意味する。この目的のために、無機充填剤粒子の可溶性、特に上述した水中で実質的に不溶性又は完全に不溶性である塩の可溶性は、理想的には、室温における水中での炭酸カルシウムの可溶性を超えないものとする。因みに、炭酸カルシウムは、電解質ペーストに粒状充填剤成分として含むことができる無機固体の特に好適な一例である。
【0088】
特に好適な実施形態では、電解質ペーストは、以下の組成を有する。
－塩化物系導電性塩 ３０～４０重量％
－浮遊剤（例えば、ＳｉＯｘ粉末） ２～４重量％
－無機粒子（例えば、ＣａＣＯ３） １０～２０重量％
－溶媒（好ましくは水） ４０～５５重量％
塩化亜鉛及び／又は塩化アンモニウムもまた、ここでは塩化物系導電性塩として使用されることが好ましい。
－塩化物系導電性塩 ３０～４０重量％
－浮遊剤（例えば、ＳｉＯｘ粉末） ２～４重量％
－無機粒子（例えば、ＣａＣＯ３） １０～２０重量％
－溶媒（好ましくは水） ４０～５５重量％
塩化亜鉛及び／又は塩化アンモニウムもまた、ここでは塩化物系導電性塩として使用されることが好ましい。
【0089】
いくつかの特に好適な実施形態では、本発明によるバッテリのインピーダンス特性に関して、セパレータと、単セルの電極のうちの少なくとも１つとの間にペースト状の粘稠性を有するこのような電解質の層（要するに電解質層）を配置すること、好ましくは、セパレータの両面と、単セルの電極の間に、それぞれこの電解質の層を配置することが有利であることが判明している。このような電解質の層がセパレータの片面又は両面に設けられる場合、水及び水に溶けている電解質の成分はセパレータに浸透していくが、その一方で、懸濁化剤及び／又は無機充填粒子はセパレータの片面、又は両面上に層として残る。ペースト状の粘稠性を有する電解質が電極に設けられる場合、同じことが当てはまる。
【0090】
電解質層は、無機充填剤粒子を含有することによって正電極及び負電極を互いに電気絶縁することに役立つので、それらは、セパレータの任意選択の構成要素と見なすことができる。好適な実施形態では、このように単セルのセパレータもまた、１つ又は２つのこのような電解質層を含む。
【0091】
本発明によるバッテリの電気導体は、例えば、溶液からの堆積によって、気体相からの（例えば、スパッタリングのようなＰＶＤプロセスによる）堆積によって、又は印刷プロセスによって形成される金属性の構造とすることができる。マスキングされていない領域で金属層が除去されるエッチングプロセスによって、閉じた金属層から導体を形成することもまた可能である。
【0092】
特に好適な実施形態では、バッテリは、以下の追加の特徴ａによって特徴付けされる。
ａ．バッテリは、金属粒子、特に銀粒子、又は銀合金からなる粒子からなる導体を電気導体として含む。
ａ．バッテリは、金属粒子、特に銀粒子、又は銀合金からなる粒子からなる導体を電気導体として含む。
【0093】
このような導電路は、印刷プロセスを使用して容易に生産することができる。電気導体を生産するための銀粒子を用いた印刷可能な導電性ペーストは、最新の技術であり、市場で自由に入手可能である。
【0094】
特に好適な実施形態では、本発明によるバッテリは、直後に記載されている以下の特徴によって特徴付けされる。
ａ．電気導体は、導電性金属層を含む。
ｂ．電気導体は、少なくとも一部の領域において、導電性の炭素の層を含み、この層は、金属層と電極との間に配置されるとともに、金属層が液体電解質と直接接触することを困難にするか、又は直接接触させないようにさえする。
ａ．電気導体は、導電性金属層を含む。
ｂ．電気導体は、少なくとも一部の領域において、導電性の炭素の層を含み、この層は、金属層と電極との間に配置されるとともに、金属層が液体電解質と直接接触することを困難にするか、又は直接接触させないようにさえする。
【0095】
導電性の炭素の層は、電気導体を保護するのに役立つ。特に、導体が銀粒子を含む場合には、銀が電解質中で溶け、導電路が弱体化し、さらには破壊されてしまう危険性がある。炭素層は、銀からなる導体が電解質と直接接触することから保護することができる。
【0096】
導電性の炭素の層は、５μｍ～３０μｍの範囲の、特に、１０μｍ～２０μｍの範囲の厚さを有することが好ましい。
【0097】
いくつかの好適な実施形態では、炭素層は、設けられた後に熱処理され、これにより、その不浸透性を高める。
【0098】
上述したようなバッテリを製造する方法は、直後に記載されているステップａ．～ｅ．によって特徴付けされることが好ましい。
ａ．第１の電気導体及び第３の電気導体を第１の非導電性基板に設け、第２の電気導体を第２の非導電性基板に設けること。
ｂ．層状の第１の負電極を第１の電気導体に直接設け、層状の第１の正電極を第３の電気導体に直接設けること。
ｃ．第２の電極がすき間によって互いに分離されるように、層状の第２の負電極及び層状の第２の正電極を第２の電気導体に直接設けること。
ｄ．層状のセパレータを第１の負電極又は第２の正電極に設け、層状のセパレータを第２の負電極又は第１の正電極に設けること。
ｅ．以下の順序、すなわち、
－第１の負電極／セパレータ／第２の正電極、及び
－第２の負電極／セパレータ／第１の正電極
を有する２つの層スタックを形成すること。
ａ．第１の電気導体及び第３の電気導体を第１の非導電性基板に設け、第２の電気導体を第２の非導電性基板に設けること。
ｂ．層状の第１の負電極を第１の電気導体に直接設け、層状の第１の正電極を第３の電気導体に直接設けること。
ｃ．第２の電極がすき間によって互いに分離されるように、層状の第２の負電極及び層状の第２の正電極を第２の電気導体に直接設けること。
ｄ．層状のセパレータを第１の負電極又は第２の正電極に設け、層状のセパレータを第２の負電極又は第１の正電極に設けること。
ｅ．以下の順序、すなわち、
－第１の負電極／セパレータ／第２の正電極、及び
－第２の負電極／セパレータ／第１の正電極
を有する２つの層スタックを形成すること。
【0099】
可能な導体及び電極の設計については、本発明によるバッテリに関連してすでに論じた。対応する説明をここでは参照されたい。
【0100】
導体及び電極を設けることは、印刷プロセスを用いて、特に、スクリーン印刷によって行われることが好ましい。上述したように、セパレータもまた、印刷プロセスによって設けることができる。しかしながら、不織布セパレータ又はフィルムセパレータが、層スタックの電極間に配置されることが好ましい。
【0101】
層スタックを動作可能な電気化学セルに変換するためには、電極及びセパレータに上述した液体電解質を含浸させることが通常必要である。セパレータを設ける前及び／又は後にこれを行うことができる。
【0102】
さらなる一発展形態では、上述したペースト状の粘稠性を有する電解質の層が、セパレータと電極との間に配置されることが好適である。この目的のために、電解質は、層スタックが形成される前に、例えば、電極上に印刷することができる。
【0103】
第１の代替的な、特に好適な一実施形態では、方法は、直後に記載されている以下のステップａ．～ｄ．によって特徴付けされる。
ａ．第１の負電極又は第２の正電極のいずれかにセパレータを設ける前に、第１の電解質ペーストの層が、特に３０～７０μｍの厚さで選択された電極上に印刷される。
ｂ．第２の負電極又は第１の正電極のいずれかにセパレータを設ける前に、第２の電解質ペーストの層が、特に３０～７０μｍの厚さで選択された電極上に印刷される。
ｃ．セパレータは、第１の電解質ペーストの層及び第２の電解質ペーストの層に設けられる。
ｄ．セパレータが設けられた後に、第２の電解質ペーストの層が、特に３０～７０μｍの厚さで各セパレータ上に印刷される。
ａ．第１の負電極又は第２の正電極のいずれかにセパレータを設ける前に、第１の電解質ペーストの層が、特に３０～７０μｍの厚さで選択された電極上に印刷される。
ｂ．第２の負電極又は第１の正電極のいずれかにセパレータを設ける前に、第２の電解質ペーストの層が、特に３０～７０μｍの厚さで選択された電極上に印刷される。
ｃ．セパレータは、第１の電解質ペーストの層及び第２の電解質ペーストの層に設けられる。
ｄ．セパレータが設けられた後に、第２の電解質ペーストの層が、特に３０～７０μｍの厚さで各セパレータ上に印刷される。
【0104】
第２の代替的な、特に好適な一実施形態では、方法は、以下の特徴によって特徴付けされる。
ａ．第１の負電極又は第２の正電極のいずれかにセパレータを設ける前に、第１の電解質ペーストの層が、特に３０～７０μｍの厚さで各電極上に印刷される。
ｂ．第２の負電極又は第１の正電極のいずれかにセパレータを設ける前に、第２の電解質ペーストの層が、特に３０～７０μｍの厚さで各電極上に印刷される。
ｃ．セパレータは、第１の電解質ペーストの層又は第２の電解質ペーストの層のいずれかに設けられる。
ｄ．層スタックは、セパレータの片方の面には第１の電解質の層があり、セパレータのもう片方の面には第２の電解質の層があるように形成される。
ａ．第１の負電極又は第２の正電極のいずれかにセパレータを設ける前に、第１の電解質ペーストの層が、特に３０～７０μｍの厚さで各電極上に印刷される。
ｂ．第２の負電極又は第１の正電極のいずれかにセパレータを設ける前に、第２の電解質ペーストの層が、特に３０～７０μｍの厚さで各電極上に印刷される。
ｃ．セパレータは、第１の電解質ペーストの層又は第２の電解質ペーストの層のいずれかに設けられる。
ｄ．層スタックは、セパレータの片方の面には第１の電解質の層があり、セパレータのもう片方の面には第２の電解質の層があるように形成される。
【0105】
このようにして生み出された層スタックでは、電解質ペーストの層のうちの一方が常に、電極とセパレータとの間に配置される。すなわち言いかえれば、このようにして生み出された層スタックのセパレータはそれぞれ、両面に電解質ペーストの層を含む。
【0106】
本発明によるバッテリに関連してすでに説明したように、本発明によるバッテリの２つ以上の単セルが共通のセパレータを有することが好適な場合がある。説明したプロセスの文脈において、第１の負電極若しくは第２の正電極、又は第２の負電極若しくは第１の正電極に任意選択的に設けられるセパレータは、このような場合、上述したような相互に分離された多孔質シート構造の領域、例えば、相互に分離された微多孔質ポリオレフィンフィルムの領域である。
【0107】
その結果、このような場合、第１の代替的な、特に好適な実施形態の電解質ペーストは、複数の分離されたセパレータにではなく、同じシートの分離された領域に設けられる。
【0108】
液体電解質を含浸させる前に、及び／又はペースト状の粘稠性を有する電解質を第１の基板及び第２の基板に設ける前に、複数の封止フレームを形成又は配置して、電極を取り囲むことが好ましい。これらの封止フレームは、電極に設けられた液体が絶対に基板上を流れることがないようにする。封止フレームの可能な実施形態及びその形成の変形例が、欧州特許出願公開第３４７７７２７Ａ１号明細書から知られている。
【0109】
封止フレームは、印刷プロセスによって設けることが可能な粘着性物質から形成されることが好ましい。原則として、使用される電解質に対する耐性を有し、基板への十分な結合を形成することが可能な任意の接着剤を使用することができる。特に、封止フレームは、溶解ポリマー組成物から形成することもまた可能であり、ポリマー組成物を固体化させるために、ポリマー組成物に含まれている溶媒を除去しなければならない。
【0110】
熱活性化可能なフィルム、特に可融性フィルム、又は糊付きフィルムから封止フレームを形成することもまた可能である。
【0111】
それぞれの固体成分に加えて、電極及び導体の製造に使用可能な印刷ペーストもまた、揮発性溶媒又は懸濁化剤を含んでいることが好ましい。理想的には、これは、水である。印刷中の問題を避けるために、印刷ペーストは、粒径が５０μｍ以下の粒状成分をすべて含んでいることが好ましい。
【0112】
上述したように、電気導体は、導体を電解質との直接接触から保護するために、電極が設けられる前に、導電性の炭素の層でコーティングされることが好ましい。炭素の層の上にも印刷することができる。
【0113】
特に好適な特徴の組み合わせ
ＬＴＥメッセージを送信するために、まず走査が行われる。このプロセスの間、タグは、データ送信のために可能な周波数を検索する。このプロセスは、平均２秒かかり、５０ｍＡが必要である。周波数が見つかると、いわゆるＴＸパルスが送られる。このようなパルスは、約１５０ミリ秒間続き、約２００ｍＡの電流パルスが必要である。長さが１５０ミリ秒のパルスは、４Ｈｚの周波数にほぼ相当する。それに応じて、本発明によるバッテリの４Ｈｚでのインピーダンスは、このようなパルスの送信には重要である。
ＬＴＥメッセージを送信するために、まず走査が行われる。このプロセスの間、タグは、データ送信のために可能な周波数を検索する。このプロセスは、平均２秒かかり、５０ｍＡが必要である。周波数が見つかると、いわゆるＴＸパルスが送られる。このようなパルスは、約１５０ミリ秒間続き、約２００ｍＡの電流パルスが必要である。長さが１５０ミリ秒のパルスは、４Ｈｚの周波数にほぼ相当する。それに応じて、本発明によるバッテリの４Ｈｚでのインピーダンスは、このようなパルスの送信には重要である。
【0114】
本発明によるバッテリの印刷単セルの場合、電極の組成だけでなく電解質の組成もまた、上手く調和させれば、この文脈において特に良好な結果を実現することができる。以下のペースト組成を組み合わせて使用して、本発明によるバッテリの電極及び電解質層を生産することが特に好ましい。
負電極のためのペースト：
－亜鉛粉末（無水銀）：６５～７９重量％
－乳化剤（例えば、ＣＭＣ） １～５重量％
－結合剤、弾性（例えば、ＳＢＲ） ５～１０重量％
－溶媒（例えば、水） １５～２０重量％
正電極のためのペースト：
－二酸化マンガン ５０～７０重量％
－導電材料（例えば、グラファイト、カーボンブラック） ５～８重量％
－乳化剤（例えば、ＣＭＣ） ２～８重量％
－結合剤、弾性（例えば、ＳＢＲ） ８～１５重量％
－溶媒（例えば、水） ２０～３０重量％
電解質ペースト
－導電性塩 塩化亜鉛 ３０～４０重量％
－浮遊剤（例えば、酸化ケイ素粉末） ２～４重量％
－無機粒子（例えば、ＣａＣＯ３） １０～２０重量％
－溶媒（例えば、水） ４０～５５重量％
負電極のためのペースト：
－亜鉛粉末（無水銀）：６５～７９重量％
－乳化剤（例えば、ＣＭＣ） １～５重量％
－結合剤、弾性（例えば、ＳＢＲ） ５～１０重量％
－溶媒（例えば、水） １５～２０重量％
正電極のためのペースト：
－二酸化マンガン ５０～７０重量％
－導電材料（例えば、グラファイト、カーボンブラック） ５～８重量％
－乳化剤（例えば、ＣＭＣ） ２～８重量％
－結合剤、弾性（例えば、ＳＢＲ） ８～１５重量％
－溶媒（例えば、水） ２０～３０重量％
電解質ペースト
－導電性塩 塩化亜鉛 ３０～４０重量％
－浮遊剤（例えば、酸化ケイ素粉末） ２～４重量％
－無機粒子（例えば、ＣａＣＯ３） １０～２０重量％
－溶媒（例えば、水） ４０～５５重量％
【0115】
ペースト中の個々の成分の割合をそれぞれ加算すると、重量で合計１００％になることが好適である。電極中の非揮発性成分の割合は、ペーストの対応する百分率から計算することができる。例えば、上記のペーストから調製される負電極中の亜鉛及び弾性結合剤の百分率は、８１．２５重量％～９２．９４重量％（亜鉛）及び５．６２重量％～１３．１６重量％（弾性結合剤）の範囲である。上記のペーストから調製される正電極中の二酸化マンガン及び弾性結合剤の割合は、６１．７２重量％～８２．３５重量％（二酸化マンガン）及び８．５１重量％と２０．８３重量％（弾性結合剤）の範囲である。
【0116】
電解質ペーストは、６０～１２０μｍの範囲の厚さ及び３５～６０％の多孔率を有する微多孔質ポリオレフィンフィルム（例えば、ＰＥ）と組み合わせて使用されることが好ましい。上記の第１の又は第２の代替的な、特に好適な実施形態によれば、電解質ペーストの層は、電極及び／又はセパレータ上に、特に指定範囲の厚さで、特に好ましくは、それぞれが約５０μｍの厚さで形成されることが好ましい。アノードは、３０μｍ～１５０μｍの厚さ、特に７０μｍの厚さを有する層として印刷されることが好ましい。正電極は、１８０～３５０μｍの厚さ、特に２８０μｍの厚さを有する層として印刷されることが好ましい。
【0117】
方法のさらなる好適な一実施形態では、方法は、直後に記載されている以下の追加の特徴及び／又はステップａ．及びｂ．のうちの少なくとも１つによって特徴付けされる。
ａ．第１の基板及び第２の基板は、同じ基板の異なる領域である。
ｂ．層スタックを形成するために、キャリアは、第１の負電極が第１のセパレータ及び第２の正電極の上に重なり、第２の負電極が第２のセパレータ及び第１の正電極の上に重なるように折り重ねられ、折り重ねた後に溶接及び／又はボンディングにより密閉容器を形成し、その中に層スタックが配置される。
方法の特に好適な実施形態では、直前に記載されている特徴ａ．及びｂ．は、互いに組み合わせて実現される。
ａ．第１の基板及び第２の基板は、同じ基板の異なる領域である。
ｂ．層スタックを形成するために、キャリアは、第１の負電極が第１のセパレータ及び第２の正電極の上に重なり、第２の負電極が第２のセパレータ及び第１の正電極の上に重なるように折り重ねられ、折り重ねた後に溶接及び／又はボンディングにより密閉容器を形成し、その中に層スタックが配置される。
方法の特に好適な実施形態では、直前に記載されている特徴ａ．及びｂ．は、互いに組み合わせて実現される。
【0118】
すでに言及したように、本発明によるプロセスでは、層スタックは負電極／セパレータ／正電極の順序で形成される。これは、互いに隣り合う、すなわち、共面配置であるセルの電極をキャリア上に印刷し、各単セルの電極及び関連付けされたセパレータが重ね合わせられるように、キャリアを折り重ねるか、又は折り曲げることによって、実現できることが好ましい。折り重ねた後に、キャリアは、得られた層スタックを少なくとも３面から取り囲む。密閉容器は、残されている面を溶接及び／又はボンディングすることにより形成することができる。アノード及びカソードが、前述の粘着性フレームによって前もって取り囲まれている場合にも、ボンディングが特に適している。この場合、封止フレームがボンディングをもたらすことができる。
【0119】
本明細書に記載のプロセスは、直列に電気接続された２つの単セルを有する本発明によるバッテリに直接通じている。３つ、又は４つ以上の単セルが直列に電気接続されたバッテリの生産には、追加の電極、セパレータ及び導体を提供することが必要であるが、これらの場合では、プロセスには追加のステップは必要ではない。例えば、電気導体はすべて、それらの数に関係なく１つのプロセスステップにおいて印刷することができる。同じことは、電極及び電解質層に当てはまる。
【0120】
上述した実施形態の場合、４つの単セルを有する第２の、特に好適な実施形態は、２つの追加の単セルを形成するために、第２の基板上に追加の第４の電気導体及び第５の電気導体と、２つの追加の正電極及び負電極と、をほぼ必要とする。
【0121】
本発明による無線タグは、無線信号を送信及び／又は受信するための送信機及び／又は受信機ユニットと、送信機及び／又は受信機ユニットに電流を供給するためのバッテリと、を含み、バッテリは上記の実施形態に従って形成される。送信機及び／又は受信機ユニット、並びにバッテリは、キャリア上に配置されることが好ましい。バッテリは、ピークにおいて４００ｍＡ以上の電流を送信機及び／又は受信機ユニットに供給するように設計されていることが好ましい。
【0122】
無線タグに関連付けされたバッテリは、上述した第２の、とりわけ好適な実施形態に従って設計されていること、すなわち、バッテリは４つの単セルが直列に接続されていることが特に好ましい。これらは、亜鉛酸化マンガンセルであることが好ましい。
【0123】
バッテリによって送達可能なピーク電流を測定するために、バッテリのインピーダンスを電気化学インピーダンススペクトル（ＥＩＳ：ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ）から導出することが好適である。この測定方法では、インピーダンスＺは、測定周波数ｆの関数として求められ、Ｚ＝Ｚ（ｆ）である。インピーダンス値Ｚ（０．５Ｈｚ）は、長さが１秒のパルス電流によって生じる負荷に最も良く対応する。これは、オームの法則に従って、電子印加の開放回路電圧と閉鎖回路電圧との間の電圧差を用いて計算される。
ピーク電流ｉ＝電圧差△Ｕ／Ｚ（０．５Ｈｚ）
ピーク電流ｉ＝電圧差△Ｕ／Ｚ（０．５Ｈｚ）
【0124】
好適な実施形態では、バッテリの単セルは、基板上に直接形成することができる。上記で説明したように、第１の基板及び第２の基板は、まったく同一のキャリア上の領域とすることができ、これにより、次に、キャリア上に本発明によるバッテリの電気導体及び電極を共面配置で設け、セルの負電極及び正電極がそれぞれセパレータと重ね合わせられ、層スタックとして形成された本発明によるバッテリの単セルが形成されるように、キャリアを裏返すことが可能になる。裏返した後、キャリアは、得られた層スタックを少なくとも３面から取り囲む。密閉容器は、残されている面を溶接及び／又はボンディングすることにより形成することができる。
【0125】
しかしながら、バッテリを別々に製造し、それを例えば接着剤によって、キャリアに固定することもまた、好適な場合がある。
【0126】
無線タグの可能な好適な実施形態に関しては、ここでは国際公開第２０１９／１４５２２４Ａ１号パンフレットを参照されたい。この文献では、例えば、センサシステムが詳細に説明されているが、センサシステムは無線タグの一部とすることができ、これを用いて、無線タグが付された製品に関する状態情報を求めることができる。
【0127】
本明細書に記載の本発明の文脈では、キャリア、並びに、送信機及び／又は受信機ユニットは、特に重要である。後者は、冒頭で述べたようなモバイル通信チップ、特に、ＬＴＥ規格に準拠したデータ送信が可能なチップであることが好ましい。
【0128】
キャリアは、ほぼどんな設計のものであってもよい。表面が導電特性を有していなければ、これにより本発明によるバッテリの導体がキャリア上に直接印刷される場合に、短絡又は漏れ電流を排除することができるようになり、理想的である。例えば、キャリアはプラスチック系のラベルとすることができる。例えば、ポリオレフィン又はポリエチレンテレフタレートで作られたフィルムで、片方の面に粘着性の表面を有し、製品に固定することができるものであれば適切であろう。バッテリの電気導体及びバッテリのその他の機能部品は、もう片方の面に設けることができる。
【0129】
特に好適な実施形態では、無線タグは、無線タグの周囲の環境から電気エネルギーを得るように構成することができる。この目的のために、無線タグには、環境からのエネルギーを電気エネルギーに変換可能なエネルギー変換器を装備することができる。例えば、圧電効果、熱電効果又は光電効果を変換のために使用することができる。環境からのエネルギーは、例えば、光、電界、磁界、電磁界、運動、圧力及び／又は熱の形態、及び／又は他の形態のエネルギーで供給することができ、エネルギー変換器を用いて使用、又は「取り入れ」することができる。
【0130】
好適な実施形態では、エネルギー変換器は、エネルギー変換器を充電することができるように、本発明によるバッテリに結合されている。なるほど、亜鉛酸化マンガンセル又は亜鉛酸化銀セルは、基本的には再充電用に意図されていない、いわゆる一次電池に属するのはその通りである。しかしながら、限られた範囲内で、再充電はこのようなセルにも機能する。
【0131】
本発明のさらなる特徴及び本発明から得られる利点は、以下の実施形態及び図面から明らかになり、これらを用いて、本発明を説明することにする。以下に記載する実施形態は、単に本発明を説明し、より良く理解できるようにするための役割を果たすものであり、いかなる点においても限定するものとして理解されないものとする。
【図面の簡単な説明】
【0132】
図面では、以下の図を概略的に示している。
【図1】本発明によるバッテリを製造するためのプロセスの好適な一実施形態の図
【図5】サイズの異なる重なり合い領域を有する、本発明によるバッテリの層スタックの２つの例（上から垂直に見た上面図）
【図6】本発明によるバッテリを用いたパルス試験の結果
【発明を実施するための形態】
【0133】
図１を参照して、４つの単セルが直列に電気接続された、本発明によるバッテリ１００の好適な一実施形態の製造及び構造を説明することができる。製造方法は、以下のステップを含む。
【0134】
（１）電流導体構造が、厚さが２００μｍであるＰＥＴフィルム１０６上にスクリーン印刷によって印刷され、これが基板としての役割を果たす。ＰＥＴフィルム１０６は、線１０９によって２つの領域１０９ａ及び１０９ｂに分けられ、そのうちの領域１０９ａは第１の基板としての役割を果たし、領域１０９ｂは第２の基板としての役割を果たす。電流導体構造は、第１の電気導体１０１と、第２の電気導体１０２と、第３の電気導体１０３と、第４の電気導体１０４と、第５の電気導体１０５と、を含む。第１の導体１０１及び第３の導体１０３は、この場合、第１の基板１０９ａ上に印刷されている。導体１０２、１０４及び１０５は、第２の基板１０９ｂ上に印刷されている。ここで使用されている印刷ペーストは、市販の銀の導電性ペーストである。電気導体１０５～１０１の領域では、ＰＥＴフィルム１０６は、それぞれ表面全体にわたってペーストでコーティングされ、その結果、導体はそれぞれ、連続した導電性の表面を形成している。電気導体はすべて、１０μｍμｍ～１００μｍの範囲の厚さの層として形成されることが好ましい。このステップの結果は図１Ａに示されており、図面に示されているすべての層が、図面の平面に平行に配置されていることに留意されたい。これは、導体上に堆積された炭素層、電極層及び電解質層にも同様に当てはまる。
【0135】
（２）さらなるステップにおいて、電流導体構造は炭素粒子の薄層で覆われる。炭素粒子の層は、１２μｍの厚さで形成されることが好ましい。ここで使用される印刷ペーストは、導電性の層及び電子機器における接続部を形成するために使用されるタイプの一般的な炭素ペーストである。このステップの結果は図１Ｂに示されている。炭素粒子の層による電流導体構造の被覆を最適化するために、形成された層に熱処理を施すことが好ましい場合がある。適用することが可能な温度は、主としてＰＥＴフィルムの熱的安定性によって決まり、適宜選択しなければならない。
【0136】
（３）次に、負電極１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ及び１０７ｄ、並びに正電極１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ及び１０８ｄが電流導体構造上に印刷される。この目的のために、第１の電気導体１０１は、領域内で、亜鉛ペーストで重ね刷りされて負電極１０７ｂを形成し、領域内で、酸化マンガンペーストで重ね刷りされて正電極１０８ａを形成する。第２の電気導体１０２は、負電極１０７ｃを形成する間には、一部の領域内で、亜鉛ペーストで重ね刷りされ、正電極１０８ｂを形成する間には、一部の領域内で、酸化マンガンペーストで重ね刷りされる。第３の電気導体１０３は、一部の領域内で、亜鉛ペーストで重ね刷りされて負電極１０７ｄを形成し、一部の領域内で、酸化マンガンペーストで重ね刷りされて正電極１０８ｃを形成する。第４の電気導体１０４は、領域内で、酸化マンガンペーストで重ね刷りされて正電極１０８ｄを形成する。第５の電気導体１０５は、亜鉛ペーストで局部的に重ね刷りされて負電極１０７ａを形成する。ペーストは、以下の組成を有する。
亜鉛ペースト：
－亜鉛粒子 ７０重量％
－ＣＭＣ ２重量％
－ＳＢＲ ６重量％
－溶媒（水） ２２重量％
酸化マンガンペースト：
－酸化マンガン ６０重量％
－グラファイト ６重量％
－塩化亜鉛 ２重量％
－ＣＭＣ ２重量％
－ＳＢＲ ５重量％
－溶媒（水） ２５重量％
このステップの結果は図１Ｃに示されている。負電極１０７ａ～１０７ｄ及び正電極１０８ａ～１０８ｄはそれぞれ、長さ１１ｃｍ及び幅２ｃｍの矩形のストリップとして形成される。負電極１０７ａ～１０７ｄは、ここでは、厚さ７０μｍの層として形成されることが好ましい。正電極１０８ａ～１０８ｄは、厚さ２８０μｍの層として形成されることが好ましい。正電極１０８ａ～１０８ｄを形成するためには、複数の印刷プロセスが必要な場合がある。
亜鉛ペースト：
－亜鉛粒子 ７０重量％
－ＣＭＣ ２重量％
－ＳＢＲ ６重量％
－溶媒（水） ２２重量％
酸化マンガンペースト：
－酸化マンガン ６０重量％
－グラファイト ６重量％
－塩化亜鉛 ２重量％
－ＣＭＣ ２重量％
－ＳＢＲ ５重量％
－溶媒（水） ２５重量％
このステップの結果は図１Ｃに示されている。負電極１０７ａ～１０７ｄ及び正電極１０８ａ～１０８ｄはそれぞれ、長さ１１ｃｍ及び幅２ｃｍの矩形のストリップとして形成される。負電極１０７ａ～１０７ｄは、ここでは、厚さ７０μｍの層として形成されることが好ましい。正電極１０８ａ～１０８ｄは、厚さ２８０μｍの層として形成されることが好ましい。正電極１０８ａ～１０８ｄを形成するためには、複数の印刷プロセスが必要な場合がある。
【0137】
２つの電極が、第１の導体１０１、第２の導体１０２、及び第３の導体１０３を介して互いに電気接続されている。導体１０１は、正電極１０８ａを負電極１０７ｂに接続し、導体１０２は正電極１０８ｂを負電極１０７ｃに接続し、導体１０３は正電極１０８ｃを負電極１０７ｄに接続する。これらの電気接続は、４つの単セルの所望される直列接続の基本原理である。それぞれが２つの電極を互いに電気接続している導体１０１、１０２、及び１０３は、電気接続された電極１０８ａ及び１０７ｂ、１０８ｂ及び１０７ｃ、並びに１０８ｃ及び１０７ｄが表面上で占める領域よりも大きいそれぞれの基板１０９ａ及び１０９ｂの表面上に、導電性領域をそれぞれ形成する。一態様では、導電性領域はそれぞれ、電極によって覆われた領域を含む。次に、電極を互いに分離するために、電気接続された電極のそれぞれの間にすき間１１０が形成される。導電性の表面もまた、このすき間１１０にわたって広がっており、その結果、導体の断面積は電極間のすき間では減少していない。これはすべて、本発明によるバッテリ１００のインピーダンス値に対してプラスの効果を及ぼす。電極同士の接触領域、また特に、すき間１１０を介しての接続領域も大きいことにより、確実に電極が最適に電気接続されるようにし、電気抵抗を最小限に抑えるようにする。同様に、第４の導体１０４及び第５の導体１０５は、電極１０７ａ及び１０８ｄのみと電気接触しているが、それらは、それぞれの電気的に接触した電極が表面上で占める領域よりも大きいそれぞれの基板の表面上に、導電性領域を形成する。一態様では、導電性領域はそれぞれ、電極によって覆われた領域を含む。他方では、導電性の表面はそれぞれ、電極材料によって覆われていない領域を含む。これらの領域は、バッテリ１００の極として、バッテリの直列に接続された４つの単セルの加算電圧をタップする役割を果たす場合がある。
【0138】
（５）さらなる後続のステップにおいて、負電極１０７ａ～１０７ｄ及び正電極１０８ａ～１０８ｄは、塩化亜鉛ペーストで印刷される。電解質層１１１ａ～１１１ｈが形成され、それらはそれぞれ厚さが、例えば、およそ５０μｍである。このステップの結果は図１Ｄに示されている。このステップでは、以下の組成を有する電解質ペーストを使用することが好ましい。
－塩化亜鉛 ３５重量％
－浮遊剤（二酸化ケイ素） ３重量％
－無機、不水溶性粒子 １５重量％
－溶媒（水） ４７重量％
アクチュエータ及び不水溶性粒子は、電気絶縁効果を有する。ペーストが個々の電極の周囲に印刷される前に、封止フレーム１１２が、例えば粘着性化合物によって形成され、それが電極を取り囲むのであれば、特に有利である。市販のはんだレジストは、例えば、封止フレーム１１２を形成するための出発原料としての役割を果たすことができる。電極１０７ａ及び１０８ａを取り囲む２つの封止フレーム１１２が、例として示されている。プロセスを適切に行うのであれば、電極をすべて封止フレームで取り囲むことが好都合である。
－塩化亜鉛 ３５重量％
－浮遊剤（二酸化ケイ素） ３重量％
－無機、不水溶性粒子 １５重量％
－溶媒（水） ４７重量％
アクチュエータ及び不水溶性粒子は、電気絶縁効果を有する。ペーストが個々の電極の周囲に印刷される前に、封止フレーム１１２が、例えば粘着性化合物によって形成され、それが電極を取り囲むのであれば、特に有利である。市販のはんだレジストは、例えば、封止フレーム１１２を形成するための出発原料としての役割を果たすことができる。電極１０７ａ及び１０８ａを取り囲む２つの封止フレーム１１２が、例として示されている。プロセスを適切に行うのであれば、電極をすべて封止フレームで取り囲むことが好都合である。
【0139】
（６）次に、電解質層１１１ａ～１１１ｈは、電解質層が乾き切ってしまわないように、好ましくは電解質層を印刷した直後に、１つ又は複数のセパレータで覆われる。次に、ＰＥＴフィルム１０６を線１０９に沿って折り畳み、
●負電極１０７ａが、セパレータ又は複数のセパレータのうちの１つ、及び正電極１０８ａと第１の層スタックを形成し、
●負電極１０７ｂが、セパレータ又は複数のセパレータのうちの１つ、及び正電極１０８ｂと第２の層スタックを形成し、
●負電極１０７ｃが、セパレータ又は複数のセパレータのうちの１つ、及び正電極１０８ｃと第３の層スタックを形成し、且つ
●負電極１０７ｄが、セパレータ又は複数のセパレータのうちの１つ、及び正電極１０８ｄと第４の層スタックを形成するように、折り重ねられる。
ラッピングし、最終溶接及び／又はボンディングすることによって、層スタックが中に配置された閉じたハウジングを形成することができる。このステップの結果は図２及び図３に示されている。例えば、市販の不織布セパレータ又は微多孔質ポリオレフィンフィルムをセパレータ又は複数のセパレータとして使用することができる。６０～１２０μｍの範囲の厚さ及び３５～６０％の多孔率（全体積に対する空隙体積の割合）を有する微多孔質ポリオレフィンフィルムを使用することが好ましい。
●負電極１０７ａが、セパレータ又は複数のセパレータのうちの１つ、及び正電極１０８ａと第１の層スタックを形成し、
●負電極１０７ｂが、セパレータ又は複数のセパレータのうちの１つ、及び正電極１０８ｂと第２の層スタックを形成し、
●負電極１０７ｃが、セパレータ又は複数のセパレータのうちの１つ、及び正電極１０８ｃと第３の層スタックを形成し、且つ
●負電極１０７ｄが、セパレータ又は複数のセパレータのうちの１つ、及び正電極１０８ｄと第４の層スタックを形成するように、折り重ねられる。
ラッピングし、最終溶接及び／又はボンディングすることによって、層スタックが中に配置された閉じたハウジングを形成することができる。このステップの結果は図２及び図３に示されている。例えば、市販の不織布セパレータ又は微多孔質ポリオレフィンフィルムをセパレータ又は複数のセパレータとして使用することができる。６０～１２０μｍの範囲の厚さ及び３５～６０％の多孔率（全体積に対する空隙体積の割合）を有する微多孔質ポリオレフィンフィルムを使用することが好ましい。
【0140】
図２に断面図で示されているバッテリ１００は、層スタックとして形成された４つの単セル１１３、１１４、１１５及び１１６を含む。示されているバッテリは、図１に図示されている手順に従って製造することができ、この手順により、合計４つの、層として形成されたセパレータ１１７ａ～１１７ｄが単セルを形成するために使用される。セパレータ１１７ａ～１１７ｄに加えて、層スタック１１３～１１６はそれぞれ、負電極１０７ａ～１０７ｄのうちの１つと、正電極１０８ａ～１０８ｄのうちの１つと、を含む。詳細には、
【0141】
層スタック１１３は電気導体１０１及び１０５を含むが、これらの電気導体は、電解質との接触から電気導体を保護する炭素粒子の層１０１ａ及び１０５ａを含む。正電極１０８ａは、層１０１ａ上に直接堆積され、負電極１０７ａは、層１０５ａ上に直接堆積されている。電極１０７ａと電極１０８ａとの間には、セパレータ１１７ａがあり、これは電解質層１１１ａ及び１１１ｂによる枠で囲まれている。電解質層１１１ａ及び１１１ｂは、非導電性成分を含有することによって正電極１０８ａ及び負電極１０７ａを互いに電気絶縁することに役立つので、それらは、セパレータ１１７ａの構成要素と見なすことができる。
【0142】
層スタック１１４は電気導体１０１及び１０２を含むが、これらの電気導体は、電解質との接触から電気導体を保護する炭素粒子の層１０１ａ及び１０２ａを含む。正電極１０８ｂは、層１０２ａ上に直接堆積され、負電極１０７ｂは、層１０１ａ上に直接堆積されている。電極１０７ｂと電極１０８ｂとの間には、セパレータ１１７ｂがあり、これは電解質層１１１ｃ及び１１１ｄによる枠で囲まれている。電解質層１１１ｃ及び１１１ｄは、非導電性成分の割合により正電極１０８ｂ及び負電極１０７ｂを互いに電気絶縁することに役立つので、それらは、セパレータ１１７ｂの構成要素と見なすことができる。
【0143】
層スタック１１５は電気導体１０２及び１０３を含むが、これらの電気導体は、電解質との接触から電気導体を保護する炭素粒子の層１０２ａ及び１０３ａを含む。正電極１０８ｃは、層１０３ａ上に直接堆積され、負電極１０７ｃは、層１０２ａ上に直接堆積されている。電極１０７ｃと電極１０８ｃとの間には、セパレータ１１７ｃがあり、これは電解質層１１１ｅ及び１１１ｆによる枠で囲まれている。電解質層１１１ｅ及び１１１ｆは、非導電性成分を含有することにより正電極１０８ｃ及び負電極１０７ｃを互いに電気絶縁することに役立つので、それらは、セパレータ１１７ｃの構成要素と見なすことができる。
【0144】
層スタック１１６は電気導体１０３及び１０４を含むが、これらの電気導体は、電解質との接触から電気導体を保護する炭素粒子の層１０３ａ及び１０４ａを含む。正電極１０８ｄは、層１０４ａ上に直接堆積され、負電極１０７ｄは、層１０３ａ上に直接堆積されている。電極１０７ｄと電極１０８ｄとの間には、セパレータ１１７ｄがあり、これは電解質層１１１ｇ及び１１１ｈによる枠で囲まれている。電解質層１１１ｇ及び１１１ｈは、非導電性成分を含有することにより正電極１０８ｄ及び負電極１０７ｄを互いに電気絶縁することに役立つので、それらは、セパレータ１１７ｄの構成要素と見なすことができる。
【0145】
第１の導体１０１及び第３の導体１０３は、第１の基板１０９ａの、第２の基板１０９ｂの方を向いている表面上に互いに離間して（objectionably）配列され、一方、第２の導体１０２、第４の導体１０４及び第５の導体１０５は、第２の基板１０９ｂの、第１の基板１０９ａの方を向いている表面上に互いに離間して配列されている。
【0146】
４つの単セル１１３、１１４、１１５及び１１６は、それらの電圧が加算されるように、直列に電気接続されている。この目的のために、単セルの反対極性の電極が、第１の導体１０１、第２の導体１０２及び第３の導体１０３を介して互いに電気接続されている。導体電極は反対極性を有し、第１の導体は、第４の単セルの電極と電気的に接触し、この導体によって電気接続される電極もまた反対極性を有している。上記で言及したように、電極材料によって覆われていない導体１０４及び１０５の領域は、バッテリ１００の端子として、バッテリの直列に接続された４つの単セル１１３～１１６の加算電圧をタップする役割を果たすことができる。
【0147】
本明細書に記載の単セル１１３～１１６は、電気化学システムとして亜鉛二酸化マンガンをベースにしているので、セルはそれぞれ、約１．５ボルトの公称電圧を供給する。したがって、バッテリ１００は、約６ボルトの公称電圧を供給することができる。
【0148】
前述のラッピング、並びに線１１７に沿った最終溶接及び／又はボンディングの結果として、本発明によるバッテリ１１０は、層スタック１１３～１１６が中に配置された閉じたハウジング１１８を有する。電極材料によって覆われていない導体１０４及び１０５の領域は、バッテリ１００の電圧を外部からタップすることができるように、ハウジングからリード線を引き出すことができる。
【0149】
本発明によるバッテリ１００のインピーダンス特性の場合、単セル１１３～１１６の層状の構成要素は、層スタック内で直接接触しているが、これらの構成要素ができるだけ広い領域にわたって互いに接触していることが不可欠である。これを単セル１１３に関連して説明する。
【0150】
まず、インピーダンスを最適化するために、電極１０７ａ及び１０８ａと、電気導体１０１及び１０５との間の接触を、できるだけ広い領域にわたって提供することが必要である。上記で説明したように、導体１０１及び１０５は、図１Ａ及び図１Ｂに示されているように、基板１０９ａ及び１０９ｂ上にそれぞれ連続した導電性の表面を形成する。導体１０１及びその上に堆積された電極１０８ａによって形成される導電性の表面は、電極１０８ａに垂直な直線が、電極及び導体１０１の両方と交差する重なり合い領域において、電極１０８ａ及び導体１０１に垂直な視野の方向においてほぼ重なり合う。特定の場合では、この重なり合い領域は、厳密に電極１０８ａの領域である。したがって、電極１０８ａは電気導体１０１と全面的に接触している。電極１０７ａと導体１０５との間の接触の場合、同じことが同様に当てはまる。ここでもまた、全面的に接触している。
【0151】
また、電極１０７ａ及び１０８ａのセパレータ１１７ａへの接続も重要である。上記で説明したように、セパレータ１１７ａは電解質層１１１ａ及び１１１ｂを介して電極１０７ａ及び１０８ａと接触しており、これにより、本例では、電解質層１１１ａ及び１１１ｂは、セパレータ１１７ａの一部と見なされる。セパレータの片方の面は、正電極１０８ａへの第１の接触面を有し、それに平行なもう片方の面は、負電極１０７ａへの第２の接触面を有する。接触面は、両方の接触面と交差しているセパレータに垂直な直線によって画定される重なり合い領域において、セパレータに垂直な視野の方向において互いに重なり合うことが好ましい。
【0152】
電極１０７ａ及び１０８ａは、同一の表面寸法を有し、且つ、スタック内で互いにずらして配置されていないので、この重なり合い領域のサイズは、電極１０７ａ及び１０８ａのサイズに厳密に一致する。電極１０７ａ及び１０８ａは、このように、導体１０１及び１０５と全面的に接触しているだけでなく、セパレータ又は、セパレータの電解質層１１１ａ及び１１１ｂとも全面的に接触している。
【0153】
図３に示されているバッテリ１００は、本発明によるバッテリの単セル１１３～１１６が、複数のセパレータの代わりに多孔質シート１１７を共通のセパレータとして有している点だけが、図２に示されているバッテリ１００とは異なっている。
【0154】
多孔質シート１１７は、互いに分離された４つの領域を有し、それらを介して４つの層スタックからなる反対の極性を有する電極が接触している。これらのうちの第１の領域は、電極１０７ａ及び１０８ａへの接触面によって、第２の領域は、電極１０７ｂ及び１０８ｂへの接触面によって、第３の領域は、電極１０７ｃ及び１０８ｃへの接触面によって、及び第４の領域は、電極１０７ｄ及び１０８ｄへの接触面によって画定されている。共通のセパレータ１１７の使用により、本発明によるバッテリ１００の生産を大幅に簡素化することができる。
【0155】
バッテリ１００に加えて、図４に示されている無線タグ１１９は、無線信号を送信及び／又は受信するための送信機及び／又は受信機ユニット１２０と、センサシステム１２１と、送信機及び／又は受信機ユニット１２０に結合されたアンテナ１２２と、を含む。無線タグの構成要素は導体構造を介して接続されている。接着剤層（図示せず）は、タグ１１９の下側に配置することができ、これによって、無線タグ１１９を製品に固定することができる。
【0156】
図５を参照して、本出願で使用される重なり合い領域の概念を説明する。図５は、層として形成されたセパレータ１１７が、層として形成された負電極１０７と、層として形成された正電極１０８との間に配列されている、層スタックの例を示す。負電極１０７及び正電極１０８はそれぞれ、矩形として形成され、それぞれがセパレータ１１７上で同じ面積を覆っている。図面では、すべての層が図面の平面に平行に配置されている。負電極１０７によって覆われたセパレータ１１７の領域は、上記説明における第１の接触領域として画定される。正電極１０８によって覆われたセパレータ１１７の領域は、上記説明における第２の接触領域として画定される。
【0157】
図５（１）では、第１の接触領域及び第２の接触領域が、図面の平面に垂直な、したがってセパレータ１１７に垂直な視野方向において、互いに部分的にのみ重なり合うように、負電極１０７及び正電極１０８は互いにずらして配置されている。したがって、重なり合い領域Ａは、セパレータ１１７上の、負電極１０７及び正電極１０８によって覆われた領域よりも小さい。
【0158】
しかしながら、図５（２）では、負電極１０７及び正電極１０８は、完全に重なり合っている。したがって、重なり合い領域Ａのサイズは、負電極１０７及び正電極１０８の領域に厳密に一致する。
【0159】
図６に示されているパルス試験の結果は、直列に電気接続された、図２に示されているように設計された４つの単セルを含むバッテリを用いて行われた結果である。４つのセルの電極はそれぞれ、それぞれの基板上でおよそ２２ｃｍ２の面積にわたって広がっている。単セルは、直列に電気接続され、６Ｖの公称電圧を供給した。実際、開放回路電圧は、約６．４ボルトであり、放電終期電圧は、約３．１ボルトであった。測定に先立って、バッテリは、経年変化を人工的にシミュレートするために４５°で１か月間保管された。それにもかかわらず、バッテリは、合計１１８のＴＸパルスを送達した。新品のバッテリは、負荷試験において４００を超えるＴｘパルスを送達し、したがってＬＴＥチップへの電力供給に理想的に適している。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【国際調査報告】