JP2004362868A

JP2004362868A - Cellular phone, zinc-air battery, and portable electronic device and battery exchange method of said portable electronic device

Info

Publication number: JP2004362868A
Application number: JP2003157913A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Nitta; 芳明新田; Kazuhiro Watanabe; 和▲広▼ 渡辺; Kenichi Sasaki; 健一佐々木; Yoshio Moriwaki; 良夫森脇
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-06-03
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2004-12-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cellular phone which can be used for a longer time. <P>SOLUTION: The cellular phone 100 is provided with a battery part combining a secondary battery 120 and a primary battery 110. The primary battery 110 is a metal-air battery, which contains a metal part 10 to be a negative electrode and has a structure in which the metal part 10 can be taken out from the cellular phone 100. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話、亜鉛−空気電池、ならびに、携帯用電子機器および携帯用電子機器の電池交換方法に関する。特に、より長時間使用できる携帯電話および携帯用電子機器に関する。また、本発明は、亜鉛−空気電池の典型的な構成であるボタン型の構成とは異なる構成を持った亜鉛−空気電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の携帯電話の普及にともなって、携帯電話の種々の能力ないし特性の向上が求められている。最近における携帯電話の多機能化（例えば、フルカラー表示、電子メール送受信能力、写真撮影・保存能力および写真送信能力など）は目覚ましいものがあるが、そのような機能だけでなく、携帯電話をできるだけ長時間使用したいというニーズもあると予想される。
【０００３】
確かに、今日普及している携帯電話のほとんどは、何度も充電することが可能な二次電池を使用するものであり、頻繁に充電を行えば、特に問題なく携帯電話を長時間使用することも可能であるため、そのニーズは満たされていると言えるかもしれない。しかし、頻繁に充電を行うことの煩雑さ、長期旅行等による充電の機会が少ない場合の対応、長時間の電話や写真撮影等によって電力を多く消費する場合のことを考慮すると、一回の充電で、より長時間使用できる携帯電話が登場すれば、その特徴だけで、魅力ある携帯電話になるものと思われる。
【０００４】
携帯電話に使用される電池の容積を大きくして、一回の充電で、携帯電話の使用時間を長くしようとする手法自体は可能であるものの、携帯電話では、二次電池を搭載する部位の大きさは制限されており、それゆえ、その手法を採用することは難しい。
【０００５】
また、携帯電話では、限られた筐体内の空間に多数の部品を配置しているため、レイアウトに常に余裕がない構造となっている。その中で、二次電池が占める割合は、携帯電話内でもかなり大きなものであり、それゆえに、二次電池が占める空間をもっと多く確保して、携帯電話の使用時間を長くするという手法は現実的ではない。
【０００６】
そのような中、本願発明者は、携帯電話の使用時間を長くできる別の新しい手法を模索していたところ、二次電池と一次電池とを組み合わせるというアイデアを思い付き、さらに、そのアイデアの実用性について熟考を重ねた。
【０００７】
なお、一次電池と二次電池とを並列に接続して組電池としたものとしては、特許文献１を挙げることができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−７８４６５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１では、携帯用電子機器に組電池回路を使用した構成を開示しており、そして、その組電池回路の一次電池として亜鉛−空気電池、二次電池としてニッケル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池を用いた組み合わせ例が、最適な組電池として記載されている。より詳細には、亜鉛−空気電池を６セル、Ｎｉ−Ｃｄ電池を５セルつなげた放電特性を示す例も開示されている。また、当該文献においては、二次電池として、Ｎｉ−Ｃｄ電池以外のリチウム電池は、急速充電性に劣る等の点の記載もある。
【００１０】
この特許文献１の開示をみると、Ｎｉ−Ｃｄ電池の積極的使用およびその他の点を考慮すると、ノートパソコン（ブック型パソコン）のような比較的寸法が大きい携帯用電子機器のことが主に念頭におかれていると思われる。ノートパソコン内で許容できる電池スペースと、携帯電話内で許容できる電池スペースとでは大きくレベルが異なり、今日の携帯電話においてＮｉ−Ｃｄ電池を使用することは設計上かなり難しい。
【００１１】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、より長時間使用することができる携帯電話または携帯用電子機器を提供することにある。また、本発明の他の目的は、典型的な構成であるボタン型の構成とは異なる構成を持った亜鉛−空気電池を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の携帯電話は、二次電池と一次電池とを組み合わせた電池部を備えた携帯電話であり、前記一次電池は、金属−空気電池であり、前記金属−空気電池は、負極となる金属部を含んでおり、かつ、前記金属−空気電池は、前記携帯電話から前記金属部を取り出し可能な構造を有している。
【００１３】
ある好適な実施形態において、前記金属−空気電池の前記金属部には、前記金属部を取り出すときの取っ手となる把持部が設けられている。
【００１４】
ある好適な実施形態において、前記金属−空気電池は、亜鉛−空気電池であり、前記金属部は、多孔性亜鉛から構成されている。
【００１５】
ある好適な実施形態において、前記二次電池は、リチウムイオン二次電池である。
【００１６】
ある好適な実施形態において、前記二次電池は、固体状態の電解質を含む二次電池である。
【００１７】
本発明の亜鉛−空気電池は、多孔性の亜鉛板と、前記亜鉛板を収容する本体部とを備え、前記本体部には、空気孔が設けられており、前記亜鉛板は、前記本体部から脱着可能である。
【００１８】
本発明の携帯用電子機器は、二次電池と一次電池とが組み合わされた電池部と、前記電池部に電気的に接続される制御回路と、前記電池部と前記制御回路とを収納する筐体とを備え、前記一次電池は、金属−空気電池であり、前記金属−空気電池は、負極となる金属部を含んでおり、かつ、前記金属部は、前記筐体から取り出すことができる構成となっている。
【００１９】
ある好適な実施形態において、前記金属部は、板状構造を有している。
【００２０】
ある好適な実施形態において、前記電池部は、複数枚の前記金属部を含んでいる。
【００２１】
本発明の携帯用電子機器の電池交換方法は、携帯用電子機器に内蔵されている電池を交換する、携帯用電子機器の電池交換方法であり、金属−空気電池の負極となる金属カードを第１の店舗に配置しておく工程と、二次電池と、金属−空気電池からなる一次電池とが組み合わされた電池部を備えた携帯用電子機器における前記一次電池の電池の容量が一定レベル以下になった後、前記携帯用電子機器における前記金属−空気電池の負極を構成する金属カードを抜き出す工程と、前記抜き出した金属カードが存在していた箇所に、前記第１の店舗に配置されていた前記金属カードを挿入する工程とを包含する。
【００２２】
前記第１の店舗に配置された前記金属カードは、前記金属−空気電池の負極が空気に接触しないように被覆された構造となっていることが好ましい。
【００２３】
前記抜き出した金属カードを、前記第１の店舗にて回収する工程をさらに包含してもよい。
【００２４】
前記金属カードは、前記第１の店舗とは異なる第２の店舗にも配置されており、前記金属カードを挿入する工程は、前記第１の店舗および前記第２の店舗からなる群から選択されるひとつの店舗に配置されていた前記金属カードによって行われてもよい。
【００２５】
前記金属カードを抜き出す工程および前記金属カードを挿入する工程は、前記第１の店舗または前記第２の店舗内にて実行されることが好ましい。
【００２６】
ある好適な実施形態において、前記携帯用電子機器は、携帯電話であり、前記二次電池は、リチウムイオン二次電池である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本願発明者は、より長時間使用することができる携帯電話または携帯用電子機器を実現すべく、鋭意研究した結果、一次電池と二次電池との特性を考慮しながら、一次電池の構成に工夫を加えることにより、一回の充電で長時間使用し得る効果を実現できることを見出し、本発明に至った。
【００２８】
以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示している。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００２９】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１にかかる携帯電話を説明する前に、図６を参照しながら、今日普及している携帯電話およびその充電の様式を簡単に説明する。
【００３０】
図６に示すように、今日普及している携帯電話１０００は、スピーカ部１４１０や液晶表示部１４２０などが設けられた本体部１５００と、本体部１５００内に収納された電池１１００と、電池１１００に電気的に接続される制御回路１２００と、安全保護回路（セーフティユニット；ＳＵ）１３００とを備えている。電池１１００は、リチウムイオン二次電池であり、アダプタ（ＡＣ／ＤＣアダプタ）１６００および安全保護回路１３００を介して、商用電源（ＡＣ１００Ｖ）１８００にて充電することが可能である。安全保護回路１３００は、過充電および過放電が生じないように電池電圧を監視し、所定の範囲内に電圧を維持する機能を有している。リチウムイオン二次電池である電池１１００は、使用とともに放電していき、所定の使用時間が経過すると、電池容量の低下により、携帯電話１０００は、再充電しなければ使用できなくなる。
【００３１】
次に、本実施の形態１の携帯電話１００について説明する。図１は、本実施の形態１の携帯電話１００の構成を模式的に示している。図１に示した携帯電話１００は、例えば画像表示部（液晶表示部または有機ＥＬ表示部など）やスピーカ部を備えた本体部１５０と、本体部１５０に収納された電池部（あるいは、広義には、電源）１３０とを備えている。電池部１３０は、一次電池１１０と二次電池１２０とが組み合わされて構成されている。ここで示した一次電池１１０は、金属−空気電池（例えば、亜鉛−空気電池）である。
【００３２】
図２は、本実施の形態１の一次電池１１０である金属−空気電池（亜鉛−空気電池）の構成を模式的に示している。図２に示した金属−空気電池１１０は、負極となる金属部１０を含んでおり、かつ、この金属部１０は、取り出し可能となっている。この点が、亜鉛−空気電池の典型的な構成であるボタン型の構成とは基本的に異なる構成となっている。
【００３３】
なお、金属−空気電池（なお、単に「空気電池」と称する場合もある。）では、反応式から理解できるように、金属が負極となり、酸素（すなわち、ここでは「空気」）が正極となる。金属部１０が亜鉛からなる場合の反応式を示すと、次の通りとなる。
【００３４】
正極：１／２Ｏ_２＋Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻ → ２ＯＨ⁻
負極：Ｚｎ＋２ＯＨ⁻ → ＺｎＯ＋Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻
ここで、起電力は理論値で１．６５Ｖであり、実使用電圧で１．３Ｖを達成することができる。
【００３５】
金属部１０は、金属−空気電池１１０の本体部（筐体）５０内に収納されており、本体部５０には、触媒層３６へ空気（より詳細には、空気のうちの酸素）を通す空気孔３０が設けられている。本実施の形態１では、空気孔３０を有する本体部５０の内側に、ガス拡散層３２、撥水巻３４、触媒層３６の各層が順に形成されている。これらガス拡散層３２、撥水巻３４、触媒層３６からなる部位が正極（空気極）として機能する。ガス拡散層３２は、例えばセルロース紙から、撥水巻３４は、例えば多孔性四フッ化エチレン樹脂から、そして、触媒層３６は、例えばマンガン酸化物とカーボンとの混合体から構成されている。
【００３６】
触媒層３６の内側には、セパレータ３８を介して、電解質４０が設けられており、電解質４０の中に金属部１０が配置されている。本実施の形態１において、電解質４０は、電解液であり、例えば、２５〜４０ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液である。また、セパレータ３８は、例えば、セロハンから構成されている。
【００３７】
本実施の形態１において、金属部１０は、多孔性の亜鉛から構成されて板状の形状をしており、その一端には、金属部（亜鉛板）１０を取り出すときの取っ手となる把持部１６が設けられている。把持部１６は、金属部１０と同じ材料によって一体形成されてもよいし、金属部１０と異なる材料によって形成されてもよい。異なる材料で形成した場合、金属部１０を引き出す際に加えられる力に耐え得る強度を把持部１６に持たせることが容易にできる。また、金属部１０の把持部１６には、キャップ１８をかぶせてもよい。キャップ１８は、例えば、金属−空気電池１１０内の電解液４０が外へ漏れないようにする機能（シール機能、または、シーリング機能）を有している。また、把持部１６が金属からなる場合には、ショートするのを防ぐ機能を持たすこともできる。なお、キャップ１８に、把持部１６の機能（すなわち、取っ手の機能）を持たせてもよい。キャップ１８は、例えば、ポリプロピレンから構成することができる。
【００３８】
本体部５０には、正極端子１２が電気的に接続されており、そして、金属部１０には、負極端子１４が電気的に接続されている。金属部１０を、矢印２０の方向に引き出したときには、金属−空気電池１１０から負極（金属部１０）はなくなり、ガス拡散層３２、撥水巻３４、触媒層３６の部位（空気極）および電解質４０のみが存在することになる。金属部１０は、金属−空気電池が発電しなくなった際に交換され、その後、新しい金属部１０が挿入される。なお、電解質４０が電解液からなるときには、金属部１０を引き出したときに、電解質（電解液）４０の液漏れが生じないような構成にすることが好ましい。
【００３９】
金属−空気電池１１０は、単数個（または単数枚）の使用だけでなく、図１に示すように、複数個（または複数枚）使用することも可能である。金属−空気電池１１０の１個（１枚）の起電力が例えば１．３Ｖだとすれば、金属−空気電池１１０を直列に接続すれば、２枚（２層）で２．６Ｖ、３枚で３．９Ｖの起電力を得ることができる。もちろん、枚数を重ねるほど、大きな起電力を得ることができる。また、並列に接続すれば、より長時間使用することが可能となる。
【００４０】
金属−空気電池１１０の一次電池と組み合わす二次電池としては、リチウムイオン二次電池が好ましい。これは、リチウムイオン二次電池が、二次電池の中でもエネルギー密度が高いからである。一般的に、リチウムイオン二次電池よりも、エネルギー密度が低いニッケル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池を用いた場合では、使用時間が短く、実用的ではない。また、リチウムイオン二次電池は、ニカド電池、ニッケル水素電池の３本分の高電圧の能力を発揮できるというメリットもある。
【００４１】
本実施の形態１におけるリチウムイオン二次電池とは、リチウムイオンを電気化学的に吸蔵放出可能な材料を正極および負極の少なくとも一方に用いた電池のことをいう。例えば、正極がＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＣｏＯ_２またはＬｉＮｉＣｏＭｎＯ_２からなる電池が挙げられ、リチウムポリマー電池も含まれる。ここでのポリマー電池とは、リチウムイオン二次電池のうち、特に、ポリフッ化ビニリデンなどの高分子に電解液を含浸させてゲル状にしたものをいう。典型的なリチウムイオン二次電池としては、正極がコバルト酸リチウムからなり、負極が黒鉛からなり、電解液が有機電解液（例えば、炭酸エチレンと炭酸ジエチルが体積比１：１で混合された混合溶媒に、ＬｉＰＦ_６を電解質として１ｍｏｌ／リットル溶解したもの）からなる電池を挙げることができる。リチウムポリマー電池としては、例えば、正極がフィルム上のコバルト酸リチウムで、負極が炭素、電解液がゲル状電解質のものが挙げられる。さらに、本実施の形態１におけるリチウムイオン二次電池には、負極として、リチウムと反応する合金を用いたものも含まれ、そのようなアロイ−リチウムイオン二次電池（ＡｌｌｏｙＬｉ−ｉｏｎ）に加えて、固体電解質リチウムイオン二次電池（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＣｅｌｌ）も含まれる。アロイ−リチウムイオン二次電池の負極は、例えば、Ｓｉ系合金またはＳｎ系合金からなる。また、固体電解質リチウムイオン二次電池は、固体状態の電解質を含む二次電池である。
【００４２】
ここで、各種二次電池のエネルギー密度を低い方から示すと、鉛蓄電池（Ｐｂ／Ｐｂ（ＳＯ_４）_２）、ニッケル−カドミウム電池（Ｎｉ−Ｃｄ）、ニッケル水素電池（Ｎｉ−ＭＨ）、リチウムイオン二次電池（Ｌｉ−ｉｏｎ）の順になる。さらに、リチウムイオン二次電池の中でも、負極に合金を使ったもの、電解質を固体にしたものの順にエネルギー密度は高くなっていく。
【００４３】
今日普及しているリチウムイオン二次電池は、電解液が有機電解液のものであるが、このリチウムイオン二次電池のエネルギー密度を「１００」としたとき、鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム電池（ニカド電池）のエネルギー密度は約「２５」、ニッケル水素電池のエネルギー密度は約「５０」となる。可能性の話であるが、本願発明者の見込みで、アロイ−リチウムイオン二次電池のエネルギー密度は、２００４年のレベルにおいて約「１５０」に達すると思われ、そして、固体電解質リチウムイオン二次電池のエネルギー密度は、２００６年のレベルにおいて約「２００」に達すると思われる。
【００４４】
電解液が有機電解液のリチウムイオン二次電池は、さらに細かい改良すべき点があり得るとはいえ、固体電解質リチウムイオン二次電池と比べれば、すでに完成した技術であるので、安全性への信頼度および量産性ないしコストを考慮すれば、電解液が有機電解液のリチウムイオン二次電池と、本実施の形態１の金属−空気電池１１０とを組み合わせることが好ましい。一方、携帯電話をより長時間使用する目的により焦点をあてるならば、エネルギー密度が非常に大きい固体電解質のリチウムイオン二次電池と、本実施の形態１の金属−空気電池１１０とを組み合わせることが好ましい。なお、固体電解質電池の場合、電池の材料に液体を使わないので、温度変化の激しい宇宙でも使うことができるというメリットもある。
【００４５】
図３を参照しながら、固体電解質リチウムイオン二次電池について説明する。図３は、本実施の形態１の固体電解質リチウムイオン二次電池１２０の断面構成を模式的に示している。図３に示した固体電解質リチウムイオン二次電池１２０は、アノード６１とカソード６２と固体電解質６０とを１単位としたものを積層した構造を有している。したがって、アノード６１およびカソード６２は、複数層形成されている。それぞれのカソード６２は、コレクター６３に接続されており、同様に、それぞれのアノード６１もコレクター６３に接続されている。なお、上面には保護膜６４が形成されている。以上の固体電解質リチウムイオン二次電池は、基板６５上に形成されているものである。
【００４６】
本実施の形態１における固体電解質６０は、リン酸リチウムから構成されており、アノード６１は、金属リチウムから、カソード６２は、コバルト酸リチウムから構成されている。アノード６１、カソード６２および固体電解質６０のそれぞれの層厚は、例えば、０．１〜５μｍ程度、１〜１０μｍ程度、１〜１０μｍ程度である。なお、アノード６１側のコレクター６３は、例えば銅から構成されており、カソード６２側は、例えばアルミニウムから構成されている。保護膜６４は、例えば樹脂またはＳｉＯ_２膜から構成されており、そして、基板６５は、例えば、表面にＳｉＯ_２（厚さ；数ミクロン）が形成されたＳｉ基板、または樹脂フィルム（例えば、ＰＥＴフィルム）からなる。
【００４７】
本実施の形態１の固体電解質リチウムイオン二次電池１２０は、図４に示した薄膜形成装置７０を用いて作製することができる。
【００４８】
図４に示した薄膜形成装置７０は、ローラ７２と、蒸発源８０とを有しており、ローラ７２および蒸発源８０は、チャンバー７１内に配置されている。チャンバー７１には、真空ポンプ８１が取り付けられている。ローラ７２の外周には、送り出し軸７４から送り出されたフィルム（下地フィルム）７８が位置しており、フィルム７８は、支持ローラ７６で支持されながら、ローラ７２の回転によって送り出される。ローラ７２の周囲には、シャッター７３が配置されており、そして、蒸発源８０側方向のローラ７２の周囲は、シャッター７３によって塞がれていない。蒸発源８０から蒸発した物質は、ローラ７２の外周に沿って移動しているフィルム７８上に蒸着し、そして、フィルム７８上に薄膜（例えば、アノード６１）が形成される。その後、巻き取り軸７５によって巻き取られる。
【００４９】
薄膜形成装置７０を用いた作製方法を簡単に説明すると、アノード材料を蒸着した後に、蒸着源８０を取り替え、電解質材料、正極材料の順で蒸着を繰り返して、１単位の薄膜電池を作る。さらに、多層電池は、このサイクルの繰り返しで作製される。
【００５０】
次に、図５を参照しながら、本実施の形態１における携帯電話の電池交換方法について説明する。
【００５１】
まず、図５に示した本実施の形態１の携帯電話１００に内蔵することが可能な金属−空気電池１１０は、負極（金属部１０）が取り出し可能な構造となっており、その負極（金属部１０）は、金属カード１１０ａの形態で、所定の店舗（例えば、コンビニエンスストアー、スーパーマーケット、電器製品販売店など）２００に配置（陳列）されている。この金属カード１１０ａは、金属−空気電池１１０の負極１０が空気に接触しないように被覆された構造となっており、本実施の形態１では、被覆材料（例えば、ポリエチレン）１１８によって負極（例えば、多孔性亜鉛）が覆われている。この被覆材料は、図２に示したキャップ１８の役割を兼ねてもよい。
【００５２】
本実施の形態１の携帯電話１００における一次電池（金属−空気電池）１１０の電池の容量は、本体部１５０に設けられた所定の回路（例えば、電池容量検出回路あるいは、電圧および／または電流測定回路）によって検知されており、その電池容量が一定レベル以下になった時、電池交換の時期を、例えば画像表示部に表示してユーザーに通知する。この時、携帯電話１００における、金属−空気電池１１０の負極を構成する金属カード１１０ａ（すなわち、使用済みカード）は、例えばユーザーによって抜き取られ、抜き出された金属カード１１０ａが存在していた箇所に、新たな金属カード１１０ａ（すなわち、未使用カード）が挿入される。抜き出された金属カード（使用済みカード）１１０ａは、所定の店舗２００で回収すればよい。
【００５３】
好ましくは、今日普及している乾電池（例えば、マンガン乾電池、アルカリ乾電池）のように、本実施の形態１の金属−空気電池１１０は、複数の店舗または種々の店舗で陳列されて何処でもユーザーが購入可能な状態となっていることが望ましい。そうすれば、二次電池１２０を一回充電したら、相当の時間、再充電しなくても、金属−空気電池１１０を買い足していくだけで携帯電話１００を長時間使用することが可能となる。
【００５４】
実際の使用時間は、機器の使用電力に依存するので使用時間の効果を一般化するのは困難であるが、電池のエネルギー密度の観点から述べると、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度は約４００Ｗｈ／ｌで、亜鉛−空気電池のエネルギー密度は約１０００Ｗｈ／ｌであるので、仮に、２つの電池の体積比率を１：１にした場合、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度の１．８倍にすることができる。
【００５５】
また、使用済みの金属カード１１０ａを販売店舗２００で回収することは、ゴミ・環境問題や安全性の問題を解決することを容易にする。その問題をより完全に解決するには、金属カード１１０ａを抜き出す工程および金属カード１１０ａを挿入する工程は、所定の店舗２００内でユーザーまたは店員によって行うようにし、そして、使用済みの金属カード１１０ａはユーザーの手元に残らないように確実に店舗２００で回収するようにすればよい。
【００５６】
金属カード１１０ａの流通を好適にする観点から、本願発明者が金属カード１１０ａの形状を検討したところ、金属カード１１０ａの形状は、板状（例えて言うなら、チューインガムまたは板ガムの形態）であることが好ましいと考えた。これは、板状にすることにより、携帯電話の本体１５０内の限られたスペースでも、容易に、複数個（複数枚）の金属カード１１０ａ（または、負極である金属部１０）を挿入することができるからである。また、板状にすることによって、例えば板ガムの販売形態のように、複数枚をパッケージ販売することができ、この場合、限られた売り場スペースに数多くの電池（金属−空気電池１１０）を配列（陳列）することができて、便利である。
【００５７】
本実施の形態１における板状形態の金属−空気電池１１０は、厚さ２〜６ｍｍ程度の長方形をしており、その寸法を例示的に示すと、縦（長手方向長さ）１０〜４０ｍｍ、幅２０〜４０ｍｍ程度である。より好適な例を示すと、厚さ３〜５ｍｍ、縦２０〜３０ｍｍ、幅２５〜３５ｍｍである。なお、携帯電話用リチウムイオン二次電池の典型的なものの寸法は、厚さ５ｍｍ、縦５０ｍｍ、幅３０ｍｍである。
【００５８】
本実施の形態１では、一次電池の金属−空気電池１１０として、亜鉛−空気電池を例として説明したが、他の金属−空気電池（例えば、アルミニウム−空気電池）を用いることも可能である。また、携帯電話を例として説明したが、広く、携帯用電子機器（例えば、ＰＤＡ、ノートＰＣ）にも適用できる。ただし、部品の実装面積が少なく、使い捨て一次電池の利用により、使用時間を長くするという本アイデアは、携帯電話により好適にフィットすると思われる。また、携帯電話の多機能化が益々加速し、あらゆる電子端末（例えば、ＴＶ電話としての端末、家電製品リモコンとしての端末、メインのインターネット用端末など）を携帯電話が兼ねるようになると、それだけ電力使用量も多くなるため、本発明の技術はより重要な意義を持つようになる。
【００５９】
以上、本発明の好ましい例について説明したが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の変形が可能である。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によると、二次電池と一次電池とを組み合わせた電池部を有する携帯電話（または携帯用電子機器）における一次電池が金属−空気電池であり、当該金属−空気電池は、負極となる金属部を取り出し可能な構造を有しているので、携帯電話（または携帯用電子機器）をより長時間使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る携帯電話の構成を模式的に示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係る金属−空気電池の構成を模式的に示す図
【図３】本発明の実施の形態１に係る固体電解質リチウムイオン二次電池の断面構成を模式的に示す図
【図４】薄膜形成装置の構成を模式的に示す図
【図５】本発明の実施の形態１に係る携帯電話の電池交換方法を説明するための図
【図６】今日普及している携帯電話およびその充電の様式を説明するための図
【符号の説明】
１０金属部（負極）
１２正極端子
１４負極端子
１６把持部
１８キャップ
３０空気孔
３２ガス拡散層
３４撥水巻
３６触媒層
３８セパレータ
４０電解質（電解液）
５０本体部
６０固体電解質
６１アノード
６２カソード
６３コレクター
６４保護膜
６５基板
７０薄膜形成装置
７１チャンバー
７２ローラ
７３シャッター
７４送り出し軸
７５巻き取り軸
７６支持ローラ
７８フィルム
８０蒸発源
８１真空ポンプ
１００携帯電話
１１０一次電池（金属−空気電池）
１１０ａ金属カード
１１８被覆材料
１２０二次電池
１３０電池部（電源）
１５０本体部
２００店舗
１０００携帯電話
１１００電池
１２００制御回路
１３００安全保護回路
１４１０スピーカ部
１４２０液晶表示部
１５００本体部
１６００アダプタ
１８００商用電源[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a mobile phone, a zinc-air battery, and a portable electronic device and a method for replacing a battery of the portable electronic device. In particular, it relates to a mobile phone and a portable electronic device that can be used for a longer time. The present invention also relates to a zinc-air battery having a configuration different from a button-type configuration which is a typical configuration of a zinc-air battery.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art With the spread of mobile phones in recent years, various capabilities or characteristics of mobile phones have been required to be improved. In recent years, the multifunctionality of mobile phones (for example, full-color display, e-mail transmission / reception capability, photography / storage capability, photo transmission capability, etc.) is remarkable. It is expected that there will be a need to use time.
[0003]
Certainly, most of the popular mobile phones use secondary batteries that can be recharged many times, and if you charge them frequently, you can use the mobile phone for a long time without any problem It is possible to do so, so that need may be met. However, considering the complexity of frequent charging, the case where there are few charging opportunities due to long-term travel, etc., and the case where a large amount of power is consumed by long-time telephone calls or taking photos, etc. Then, if a mobile phone that can be used for a longer time appears, it will be an attractive mobile phone just by its features.
[0004]
Although it is possible to increase the capacity of the battery used in the mobile phone and extend the usage time of the mobile phone with a single charge, it is possible, but in the mobile phone, the part where the secondary battery is mounted is The size is limited and it is difficult to adopt that approach.
[0005]
Further, a mobile phone has a structure in which a large number of components are arranged in a limited space in a housing, so that there is no room in the layout at all times. Among them, the proportion of rechargeable batteries is quite large even in mobile phones. Therefore, it is a reality that the method of securing more space occupied by rechargeable batteries and prolonging the use time of mobile phones is a reality. Not a target.
[0006]
Under such circumstances, the inventor of the present application was searching for another new method that can extend the use time of a mobile phone, and came up with an idea of combining a secondary battery and a primary battery, and furthermore, the practicality of the idea Pondered.
[0007]
In addition, as a battery assembled by connecting a primary battery and a secondary battery in parallel, Patent Literature 1 can be cited.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-6-78465
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Patent Document 1 discloses a configuration using an assembled battery circuit in a portable electronic device. A zinc-air battery is used as a primary battery of the assembled battery circuit, and a nickel-cadmium (Ni-Cd) is used as a secondary battery. ) A combination example using a battery is described as an optimal battery pack. More specifically, an example is disclosed in which six cells of a zinc-air battery and five cells of a Ni-Cd battery are connected to each other to show discharge characteristics. In addition, the document also describes that lithium batteries other than Ni-Cd batteries are inferior in quick chargeability as secondary batteries.
[0010]
In view of the disclosure of Patent Document 1, in view of active use of Ni-Cd batteries and other points, portable electronic devices having relatively large dimensions such as notebook personal computers (book-type personal computers) are mainly used. It seems to be kept in mind. The level of battery space allowable in a notebook personal computer differs greatly from the allowable battery space in a mobile phone, and the use of Ni-Cd batteries in today's mobile phones is quite difficult in design.
[0011]
The present invention has been made in view of such points, and a main object thereof is to provide a mobile phone or a portable electronic device that can be used for a longer time. It is another object of the present invention to provide a zinc-air battery having a configuration different from a typical button-type configuration.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The mobile phone of the present invention is a mobile phone including a battery unit combining a secondary battery and a primary battery, wherein the primary battery is a metal-air battery, and the metal-air battery is a metal serving as a negative electrode. And the metal-air battery has a structure capable of taking out the metal part from the mobile phone.
[0013]
In a preferred embodiment, the metal portion of the metal-air battery is provided with a grip portion serving as a handle when removing the metal portion.
[0014]
In a preferred embodiment, the metal-air battery is a zinc-air battery, and the metal part is made of porous zinc.
[0015]
In a preferred embodiment, the secondary battery is a lithium ion secondary battery.
[0016]
In a preferred embodiment, the secondary battery is a secondary battery including a solid-state electrolyte.
[0017]
The zinc-air battery of the present invention includes a porous zinc plate and a main body that accommodates the zinc plate. The main body has an air hole, and the zinc plate includes the main body. Can be detached from.
[0018]
A portable electronic device according to the present invention includes a battery unit in which a secondary battery and a primary battery are combined, a control circuit electrically connected to the battery unit, and a housing that houses the battery unit and the control circuit. A primary battery is a metal-air battery, wherein the metal-air battery includes a metal part serving as a negative electrode, and the metal part can be taken out of the housing. It has become.
[0019]
In a preferred embodiment, the metal portion has a plate-like structure.
[0020]
In a preferred embodiment, the battery unit includes a plurality of the metal units.
[0021]
The battery replacement method for a portable electronic device of the present invention is a battery replacement method for a portable electronic device that replaces a battery built in the portable electronic device, and uses a metal card serving as a negative electrode of a metal-air battery. The battery capacity of the primary battery in a portable electronic device having a battery unit in which a step of placing it in one store and a secondary battery and a primary battery composed of a metal-air battery are combined After that, a step of extracting a metal card constituting a negative electrode of the metal-air battery in the portable electronic device, and placing the metal card in the first store at a location where the extracted metal card was present. And inserting the metal card.
[0022]
It is preferable that the metal card disposed in the first store has a structure in which a negative electrode of the metal-air battery is covered so as not to come into contact with air.
[0023]
The method may further include a step of collecting the extracted metal card at the first store.
[0024]
The metal card is also arranged in a second store different from the first store, and the step of inserting the metal card is selected from a group consisting of the first store and the second store. It may be performed by the metal card arranged in one store.
[0025]
It is preferable that the step of extracting the metal card and the step of inserting the metal card are performed in the first store or the second store.
[0026]
In a preferred embodiment, the portable electronic device is a mobile phone, and the secondary battery is a lithium ion secondary battery.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The inventor of the present application has conducted intensive studies in order to realize a mobile phone or a portable electronic device that can be used for a longer time, and as a result, devised a configuration of the primary battery while considering characteristics of the primary battery and the secondary battery. It has been found that the effect of being able to use for a long time with one charge can be realized by adding, and led to the present invention.
[0028]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, components having substantially the same function are denoted by the same reference numeral for simplification of description. Note that the present invention is not limited to the following embodiments.
[0029]
(Embodiment 1)
Before describing the mobile phone according to the first embodiment of the present invention, a mobile phone that is widely used today and a charging mode thereof will be briefly described with reference to FIG.
[0030]
As shown in FIG. 6, a mobile phone 1000 that is widely used today has a main body 1500 provided with a speaker unit 1410 and a liquid crystal display unit 1420, a battery 1100 housed in the main body 1500, and a battery 1100. It includes a control circuit 1200 that is electrically connected, and a safety protection circuit (safety unit; SU) 1300. The battery 1100 is a lithium ion secondary battery, and can be charged by a commercial power supply (AC 100 V) 1800 via an adapter (AC / DC adapter) 1600 and a safety protection circuit 1300. The safety protection circuit 1300 has a function of monitoring a battery voltage so that overcharge and overdischarge do not occur, and maintaining the voltage within a predetermined range. The battery 1100, which is a lithium ion secondary battery, is discharged as it is used, and after a predetermined use time has elapsed, the battery capacity is reduced and the mobile phone 1000 cannot be used unless it is recharged.
[0031]
Next, the mobile phone 100 according to the first embodiment will be described. FIG. 1 schematically shows a configuration of a mobile phone 100 according to the first embodiment. The mobile phone 100 shown in FIG. 1 includes, for example, a main body 150 having an image display section (a liquid crystal display section or an organic EL display section) and a speaker section, and a battery section housed in the main body section 150 (or in a broad sense, Is provided with a power source 130. The battery unit 130 is configured by combining a primary battery 110 and a secondary battery 120. The primary battery 110 shown here is a metal-air battery (for example, a zinc-air battery).
[0032]
FIG. 2 schematically shows a configuration of a metal-air battery (zinc-air battery) that is primary battery 110 of the first embodiment. The metal-air battery 110 shown in FIG. 2 includes a metal part 10 serving as a negative electrode, and the metal part 10 is removable. This is a fundamentally different configuration from the button type configuration which is a typical configuration of the zinc-air battery.
[0033]
In a metal-air battery (hereinafter, sometimes simply referred to as an “air battery”), as can be understood from the reaction formula, metal serves as a negative electrode, and oxygen (ie, “air” here) serves as a positive electrode. . The reaction formula when the metal part 10 is made of zinc is as follows.
[0034]
Positive electrode: 1 / 2O₂+ H₂O + 2e⁻ → 2OH⁻
Negative electrode: Zn + 2OH⁻ → ZnO + H₂O + 2e⁻
Here, the electromotive force is 1.65 V in theoretical value, and 1.3 V in actual working voltage can be achieved.
[0035]
The metal unit 10 is housed in a main body (casing) 50 of the metal-air battery 110, and the main body 50 allows air (more specifically, oxygen in the air) to pass through the catalyst layer 36. An air hole 30 is provided. In the first embodiment, the gas diffusion layer 32, the water-repellent winding 34, and the catalyst layer 36 are sequentially formed inside the main body 50 having the air holes 30. The portion including the gas diffusion layer 32, the water-repellent winding 34, and the catalyst layer 36 functions as a positive electrode (air electrode). The gas diffusion layer 32 is made of, for example, cellulose paper, the water-repellent roll 34 is made of, for example, porous tetrafluoroethylene resin, and the catalyst layer 36 is made of, for example, a mixture of manganese oxide and carbon.
[0036]
An electrolyte 40 is provided inside the catalyst layer 36 with a separator 38 interposed therebetween, and the metal part 10 is disposed in the electrolyte 40. In the first embodiment, the electrolyte 40 is an electrolytic solution, for example, a 25 to 40 wt% aqueous solution of potassium hydroxide. The separator 38 is made of, for example, cellophane.
[0037]
In the first embodiment, the metal portion 10 is made of porous zinc and has a plate-like shape, and one end of the metal portion 10 is a grip portion serving as a handle for taking out the metal portion (zinc plate) 10. 16 are provided. The grip part 16 may be formed integrally with the same material as the metal part 10 or may be formed with a material different from the metal part 10. When formed of a different material, the grip 16 can easily have strength enough to withstand the force applied when the metal part 10 is pulled out. Further, a cap 18 may be placed on the grip 16 of the metal part 10. The cap 18 has, for example, a function of preventing the electrolyte solution 40 in the metal-air battery 110 from leaking outside (a sealing function or a sealing function). When the grip 16 is made of metal, it can have a function of preventing a short circuit. Note that the cap 18 may have the function of the grip 16 (that is, the function of the handle). The cap 18 can be made of, for example, polypropylene.
[0038]
The positive terminal 12 is electrically connected to the main body 50, and the negative terminal 14 is electrically connected to the metal part 10. When the metal part 10 is pulled out in the direction of arrow 20, the negative electrode (metal part 10) disappears from the metal-air battery 110, and the gas diffusion layer 32, the water-repellent winding 34, the portion of the catalyst layer 36 (air electrode) and the electrolyte 40 Only will be present. The metal part 10 is replaced when the metal-air battery stops generating power, and then a new metal part 10 is inserted. When the electrolyte 40 is made of an electrolyte, it is preferable that the electrolyte (electrolyte) 40 be configured so as not to leak when the metal part 10 is pulled out.
[0039]
The metal-air battery 110 can be used not only singly (or singly) but also as shown in FIG. 1 (or more than one). If the electromotive force of one (one) of the metal-air batteries 110 is, for example, 1.3 V, if the metal-air batteries 110 are connected in series, two (two layers) of 2.6 V, three Thus, an electromotive force of 3.9 V can be obtained. Of course, as the number of sheets increases, a larger electromotive force can be obtained. In addition, if they are connected in parallel, they can be used for a longer time.
[0040]
As a secondary battery combined with the primary battery of the metal-air battery 110, a lithium ion secondary battery is preferable. This is because a lithium ion secondary battery has a high energy density among secondary batteries. In general, when a nickel-cadmium (Ni-Cd) battery having a lower energy density than a lithium ion secondary battery is used, the use time is short and is not practical. In addition, the lithium ion secondary battery has an advantage that it can exhibit the high voltage capability of three NiCd batteries and nickel hydride batteries.
[0041]
The lithium ion secondary battery in Embodiment 1 refers to a battery in which a material capable of electrochemically storing and releasing lithium ions is used for at least one of a positive electrode and a negative electrode. For example, if the positive electrode is LiCoO₂, LiNiCoO₂Or LiNiCoMnO₂And a lithium polymer battery. Here, the polymer battery refers to a lithium ion secondary battery in which a polymer such as polyvinylidene fluoride is impregnated with an electrolyte to form a gel. As a typical lithium ion secondary battery, a positive electrode is made of lithium cobalt oxide, a negative electrode is made of graphite, and an electrolytic solution is an organic electrolytic solution (for example, a mixed solution in which ethylene carbonate and diethyl carbonate are mixed at a volume ratio of 1: 1). LiPF₆In which 1 mol / liter is dissolved as an electrolyte). Examples of the lithium polymer battery include a battery in which the positive electrode is lithium cobalt oxide on a film, the negative electrode is carbon, and the electrolyte is a gel electrolyte. Further, the lithium ion secondary battery according to Embodiment 1 includes a negative electrode using an alloy that reacts with lithium. In addition to such an alloy-lithium ion secondary battery (Alloy Li-ion), In addition, a solid electrolyte lithium ion secondary battery (Solid State Cell) is also included. The negative electrode of the alloy-lithium ion secondary battery is made of, for example, a Si-based alloy or a Sn-based alloy. Further, the solid electrolyte lithium ion secondary battery is a secondary battery including an electrolyte in a solid state.
[0042]
Here, when the energy densities of various secondary batteries are shown from the lower side, lead storage batteries (Pb / Pb (SO₄)₂), A nickel-cadmium battery (Ni-Cd), a nickel-metal hydride battery (Ni-MH), and a lithium ion secondary battery (Li-ion). Furthermore, among lithium ion secondary batteries, the energy density increases in the order of those using an alloy for the negative electrode and those using a solid electrolyte.
[0043]
A lithium-ion secondary battery that is widely used today has an electrolyte of an organic electrolyte. When the energy density of the lithium-ion secondary battery is set to "100", a lead-acid battery, a nickel-cadmium battery (NiCad battery) is used. The energy density of the battery is about “25”, and the energy density of the nickel-metal hydride battery is about “50”. In terms of possibilities, the inventors believe that the alloy-lithium-ion secondary battery's energy density is expected to reach about “150” at the 2004 level, and that the solid electrolyte lithium-ion secondary The energy density of the battery is expected to reach about "200" at the 2006 level.
[0044]
Although the lithium-ion secondary battery with an organic electrolyte as the electrolyte may have further finer points of improvement, it is an already completed technology compared to the solid electrolyte lithium-ion secondary battery. In consideration of reliability, mass productivity, or cost, it is preferable to combine the lithium-ion secondary battery having an organic electrolyte with the metal-air battery 110 of the first embodiment. On the other hand, if the focus is on the purpose of using the mobile phone for a longer time, it is possible to combine the lithium-ion secondary battery of a solid electrolyte having a very high energy density with the metal-air battery 110 of the first embodiment. preferable. In addition, in the case of a solid electrolyte battery, there is an advantage that it can be used even in a space where temperature changes drastically because a liquid is not used as a material of the battery.
[0045]
The solid electrolyte lithium ion secondary battery will be described with reference to FIG. FIG. 3 schematically illustrates a cross-sectional configuration of the solid electrolyte lithium ion secondary battery 120 according to Embodiment 1. The solid electrolyte lithium ion secondary battery 120 shown in FIG. 3 has a structure in which the anode 61, the cathode 62, and the solid electrolyte 60 are stacked as one unit. Therefore, the anode 61 and the cathode 62 are formed in a plurality of layers. Each cathode 62 is connected to a collector 63, and similarly, each anode 61 is also connected to the collector 63. Note that a protective film 64 is formed on the upper surface. The solid electrolyte lithium ion secondary battery described above is formed on the substrate 65.
[0046]
Solid electrolyte 60 in the first embodiment is made of lithium phosphate, anode 61 is made of metallic lithium, and cathode 62 is made of lithium cobalt oxide. The layer thickness of each of the anode 61, the cathode 62, and the solid electrolyte 60 is, for example, about 0.1 to 5 μm, about 1 to 10 μm, and about 1 to 10 μm. The collector 63 on the anode 61 side is made of, for example, copper, and the cathode 62 side is made of, for example, aluminum. The protective film 64 is made of, for example, resin or SiO.₂The substrate 65 is made of, for example, SiO 2 on the surface.₂(Thickness: several microns) formed of a Si substrate or a resin film (for example, a PET film).
[0047]
The solid electrolyte lithium ion secondary battery 120 of Embodiment 1 can be manufactured using the thin film forming apparatus 70 shown in FIG.
[0048]
4 includes a roller 72 and an evaporation source 80. The roller 72 and the evaporation source 80 are disposed in a chamber 71. A vacuum pump 81 is attached to the chamber 71. A film (base film) 78 delivered from a delivery shaft 74 is located on the outer periphery of the roller 72, and the film 78 is delivered by the rotation of the roller 72 while being supported by the support roller 76. A shutter 73 is arranged around the roller 72, and the periphery of the roller 72 toward the evaporation source 80 is not closed by the shutter 73. The substance evaporated from the evaporation source 80 is deposited on the film 78 moving along the outer circumference of the roller 72, and a thin film (for example, the anode 61) is formed on the film 78. Thereafter, it is wound by the winding shaft 75.
[0049]
The manufacturing method using the thin film forming apparatus 70 will be briefly described. After the anode material is evaporated, the evaporation source 80 is replaced, and the evaporation is repeated in the order of the electrolyte material and the cathode material, thereby producing a unit thin film battery. Furthermore, a multilayer battery is produced by repeating this cycle.
[0050]
Next, a method of replacing the battery of the mobile phone according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
[0051]
First, the metal-air battery 110 that can be built into the mobile phone 100 of the first embodiment shown in FIG. 5 has a structure in which the negative electrode (metal part 10) can be taken out. The unit 10) is arranged (displayed) in a predetermined store (for example, a convenience store, a supermarket, an electric appliance store, etc.) 200 in the form of a metal card 110a. The metal card 110a has a structure in which the negative electrode 10 of the metal-air battery 110 is coated so as not to come into contact with air. In the first embodiment, the negative electrode (for example, polyethylene) is coated with a coating material (for example, polyethylene) 118. Porous zinc) is covered. This coating material may also serve as the cap 18 shown in FIG.
[0052]
The capacity of the primary battery (metal-air battery) 110 in the mobile phone 100 according to the first embodiment is determined by a predetermined circuit provided in the main body 150 (for example, a battery capacity detection circuit or a voltage and / or current measurement). Circuit), and when the battery capacity falls below a certain level, the time of battery replacement is displayed, for example, on an image display unit to notify the user. At this time, in the mobile phone 100, the metal card 110a (that is, the used card) constituting the negative electrode of the metal-air battery 110 is extracted by, for example, a user, and is located at the place where the extracted metal card 110a was present. , A new metal card 110a (ie, an unused card) is inserted. The extracted metal card (used card) 110a may be collected at a predetermined store 200.
[0053]
Preferably, like today's popular batteries (eg, manganese batteries, alkaline batteries), the metal-air battery 110 of the first embodiment is displayed at a plurality of stores or various stores, and the user can use it anywhere. It is desirable to be able to purchase. Then, once the secondary battery 120 is charged, the mobile phone 100 can be used for a long time only by purchasing the metal-air battery 110 without recharging for a considerable time.
[0054]
Since the actual use time depends on the power consumption of the device, it is difficult to generalize the effect of the use time. However, from the viewpoint of the energy density of the battery, the energy density of the lithium ion secondary battery is about 400 Wh. / L, the energy density of the zinc-air battery is about 1000 Wh / l. Therefore, if the volume ratio of the two batteries is 1: 1, it is 1.8 times the energy density of the lithium ion secondary battery. can do.
[0055]
In addition, collecting the used metal card 110a at the sales store 200 facilitates solving garbage / environmental problems and safety problems. In order to solve the problem more completely, the steps of extracting the metal card 110a and inserting the metal card 110a are performed by a user or a clerk in a predetermined store 200, and the used metal card 110a is What is necessary is just to ensure that it is collected at the store 200 so as not to remain in the user's hand.
[0056]
The present inventor examined the shape of the metal card 110a from the viewpoint of making the distribution of the metal card 110a suitable, and found that the shape of the metal card 110a was a plate shape (for example, a chewing gum or a plate gum). Thought that it was preferable. This is because a plurality of (a plurality of) metal cards 110a (or the metal part 10 which is a negative electrode) can be easily inserted even in a limited space in the main body 150 of the mobile phone by making it into a plate shape. Because it can be. Further, by making the sheet into a plate shape, for example, a plurality of sheets can be packaged and sold, for example, in the form of a sheet gum. In this case, a large number of batteries (metal-air batteries 110) are arranged in a limited sales space. (Display) is convenient.
[0057]
The plate-shaped metal-air battery 110 according to the first embodiment has a rectangular shape with a thickness of about 2 to 6 mm. The width is about 20 to 40 mm. More preferably, the thickness is 3 to 5 mm, the length is 20 to 30 mm, and the width is 25 to 35 mm. The typical dimensions of a lithium-ion secondary battery for a mobile phone are 5 mm in thickness, 50 mm in length, and 30 mm in width.
[0058]
In the first embodiment, a zinc-air battery has been described as an example of the metal-air battery 110 of the primary battery. However, another metal-air battery (for example, an aluminum-air battery) may be used. In addition, although the description has been given of a mobile phone as an example, the invention can be widely applied to portable electronic devices (for example, PDAs and notebook PCs). However, this idea of using a disposable primary battery with a small component mounting area and prolonging the use time seems to fit better to a mobile phone. In addition, as mobile phones become increasingly multi-functional, and mobile phones also serve as all kinds of electronic terminals (for example, terminals as TV phones, terminals as home appliance remote controllers, and main Internet terminals, etc.), power consumption will increase. As the amount of use increases, the technology of the present invention becomes more important.
[0059]
Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, such description is not a limitation and, of course, various modifications can be made.
[0060]
【The invention's effect】
According to the present invention, a primary battery in a mobile phone (or portable electronic device) having a battery unit in which a secondary battery and a primary battery are combined is a metal-air battery, and the metal-air battery is a metal serving as a negative electrode. The portable telephone (or portable electronic device) can be used for a longer time because the portable telephone has a structure from which the part can be taken out.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a mobile phone according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a metal-air battery according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross-sectional configuration of a solid electrolyte lithium ion secondary battery according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of a thin film forming apparatus.
FIG. 5 is a diagram for explaining a battery replacement method of the mobile phone according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining a mobile phone that is widely used today and a mode of charging the mobile phone.
[Explanation of symbols]
10 Metal part (negative electrode)
12 Positive terminal
14 Negative electrode terminal
16 gripper
18 caps
30 air holes
32 Gas diffusion layer
34 Water-repellent roll
36 Catalyst layer
38 separator
40 electrolyte (electrolyte solution)
50 Body
60 solid electrolyte
61 Anode
62 cathode
63 Collector
64 protective film
65 substrate
70 Thin film forming equipment
71 chambers
72 rollers
73 shutter
74 Feeding shaft
75 Rewind shaft
76 Support Roller
78 films
80 evaporation source
81 vacuum pump
100 mobile phone
110 Primary battery (metal-air battery)
110a metal card
118 Coating material
120 Secondary battery
130 Battery unit (power supply)
150 body
200 stores
1000 mobile phones
1100 battery
1200 control circuit
1300 Safety protection circuit
1410 Speaker section
1420 liquid crystal display
1500 body
1600 Adapter
1800 Commercial power supply

Claims

二次電池と一次電池とを組み合わせた電池部を備えた携帯電話であって、
前記一次電池は、金属−空気電池であり、
前記金属−空気電池は、負極となる金属部を含んでおり、かつ、
前記金属−空気電池は、前記携帯電話から前記金属部を取り出し可能な構造を有している携帯電話。A mobile phone having a battery unit combining a secondary battery and a primary battery,
The primary battery is a metal-air battery,
The metal-air battery includes a metal portion serving as a negative electrode, and
A mobile phone, wherein the metal-air battery has a structure capable of taking out the metal part from the mobile phone.

前記金属−空気電池の前記金属部には、前記金属部を取り出すときの取っ手となる把持部が設けられている請求項１に記載の携帯電話。2. The mobile phone according to claim 1, wherein the metal portion of the metal-air battery is provided with a grip portion serving as a handle when removing the metal portion. 3.

前記金属−空気電池は、亜鉛−空気電池であり、
前記金属部は、多孔性亜鉛から構成されている請求項１または２に記載の携帯電話。The metal-air battery is a zinc-air battery,
The mobile phone according to claim 1, wherein the metal part is made of porous zinc.

前記二次電池は、リチウムイオン二次電池である請求項１から３の何れかに記載の携帯電話。The mobile phone according to claim 1, wherein the secondary battery is a lithium ion secondary battery.

前記二次電池は、固体状態の電解質を含む二次電池である請求項１から３の何れかに記載の携帯電話。The mobile phone according to any one of claims 1 to 3, wherein the secondary battery is a secondary battery including a solid-state electrolyte.

多孔性の亜鉛板と、
前記亜鉛板を収容する本体部とを備え、
前記本体部には、空気孔が設けられており、
前記亜鉛板は、前記本体部から脱着可能である亜鉛−空気電池。A porous zinc plate;
A main body for accommodating the zinc plate,
The main body is provided with an air hole,
The zinc-air battery, wherein the zinc plate is detachable from the main body.

二次電池と一次電池とが組み合わされた電池部と、
前記電池部に電気的に接続される制御回路と、
前記電池部と前記制御回路とを収納する筐体とを備え、
前記一次電池は、金属−空気電池であり、
前記金属−空気電池は、負極となる金属部を含んでおり、かつ、
前記金属部は、前記筐体から取り出すことができる構成となっている携帯用電子機器。A battery unit in which a secondary battery and a primary battery are combined,
A control circuit electrically connected to the battery unit;
A housing for housing the battery unit and the control circuit,
The primary battery is a metal-air battery,
The metal-air battery includes a metal portion serving as a negative electrode, and
A portable electronic device having a configuration in which the metal part can be taken out of the housing.

前記金属部は、板状構造を有している請求項７に記載の携帯用電子機器。The portable electronic device according to claim 7, wherein the metal portion has a plate-like structure.

前記電池部は、複数枚の前記金属部を含んでいる請求項８に記載の携帯用電子機器。The portable electronic device according to claim 8, wherein the battery unit includes a plurality of the metal units.

携帯用電子機器に内蔵されている電池を交換する携帯用電子機器の電池交換方法であって、
金属−空気電池の負極となる金属カードを第１の店舗に配置しておく工程と、
二次電池と、金属−空気電池からなる一次電池とが組み合わされた電池部を備えた携帯用電子機器における前記一次電池の電池の容量が一定レベル以下になった後、前記携帯用電子機器における前記金属−空気電池の負極を構成する金属カードを抜き出す工程と、
前記抜き出した金属カードが存在していた箇所に、前記第１の店舗に配置されていた前記金属カードを挿入する工程とを包含する携帯用電子機器の電池交換方法。A battery replacement method for a portable electronic device that replaces a battery built in the portable electronic device,
Placing a metal card serving as a negative electrode of the metal-air battery in the first store;
After the capacity of the battery of the primary battery in a portable electronic device having a battery unit in which a secondary battery and a primary battery made of a metal-air battery are combined is reduced to a certain level or less, the portable electronic device Extracting a metal card constituting the negative electrode of the metal-air battery,
Inserting the metal card placed in the first store into a location where the extracted metal card was located.

前記第１の店舗に配置された前記金属カードは、前記金属−空気電池の負極が空気に接触しないように被覆された構造となっている請求項１０に記載の携帯用電子機器の電池交換方法。The battery replacement method for a portable electronic device according to claim 10, wherein the metal card disposed in the first store has a structure in which a negative electrode of the metal-air battery is coated so as not to come into contact with air. .

前記抜き出した金属カードを、前記第１の店舗にて回収する工程をさらに包含する請求項１０または１１に記載の携帯用電子機器の電池交換方法。The method for replacing a battery of a portable electronic device according to claim 10 or 11, further comprising a step of collecting the extracted metal card at the first store.

前記金属カードは、前記第１の店舗とは異なる第２の店舗にも配置されており、
前記金属カードを挿入する工程は、前記第１の店舗および前記第２の店舗からなる群から選択されるひとつの店舗に配置されていた前記金属カードによって行われる請求項１０または１１に記載の携帯用電子機器の電池交換方法。The metal card is also arranged in a second store different from the first store,
12. The mobile phone according to claim 10, wherein the step of inserting the metal card is performed by the metal card arranged in one store selected from the group consisting of the first store and the second store. 13. To replace batteries in electronic devices for home use.

前記金属カードを抜き出す工程および前記金属カードを挿入する工程は、前記第１の店舗または前記第２の店舗内にて実行される請求項１３に記載の携帯用電子機器の電池交換方法。14. The method according to claim 13, wherein the step of extracting the metal card and the step of inserting the metal card are performed in the first store or the second store.

前記携帯用電子機器は、携帯電話であり、
前記二次電池は、リチウムイオン二次電池である請求項１０から１４の何れかに記載の携帯用電子機器の電池交換方法。The portable electronic device is a mobile phone,
The battery replacement method for a portable electronic device according to any one of claims 10 to 14, wherein the secondary battery is a lithium ion secondary battery.