JPH05314986A - 安全な電気化学的ジェネレータのための電流コレクタ、その製造方法およびそれによって得られるジェネレータ - Google Patents
安全な電気化学的ジェネレータのための電流コレクタ、その製造方法およびそれによって得られるジェネレータInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】リチウムジェネレータの安全特性を改善する。
【構成】コレクタは絶縁プラスチック材の薄い支持フィ
ルム１、薄い導電性コーティング２、導電性ブリッジ
５、及び非導体性長手方向マージン６を有する。この絶
縁プラスチック材の薄い支持フィルム１は、ジェネレー
タの他の部品に対して電気的に絶縁可能にする。導電性
コーティング２は、支持面の少なくとも一方に付着して
おり、複数の導電性領域３に分割されている。この導電
性領域３は、非導電性部分７を介して隣接領域から絶縁
されており、さらに、４電性ブリッジ５により共通横方
向導電性マージン４と接触している。各領域の表面は、
全ジェネレータの領域の表面の１０％未満となるように
選択されている。平行６面体形状が、これらの領域に特
に有効である。導電性ブリッジ５は、一方では、短絡時
に導電性領域により全ジェネレータから受ける電流を制
限すなわち逆転できないように阻止するように選択さ
れ、他方では、この領域により集められた電流ピークを
十分支持するために十分な導電性を有しジェネレータの
通常使用の状態となる。
ルム１、薄い導電性コーティング２、導電性ブリッジ
５、及び非導体性長手方向マージン６を有する。この絶
縁プラスチック材の薄い支持フィルム１は、ジェネレー
タの他の部品に対して電気的に絶縁可能にする。導電性
コーティング２は、支持面の少なくとも一方に付着して
おり、複数の導電性領域３に分割されている。この導電
性領域３は、非導電性部分７を介して隣接領域から絶縁
されており、さらに、４電性ブリッジ５により共通横方
向導電性マージン４と接触している。各領域の表面は、
全ジェネレータの領域の表面の１０％未満となるように
選択されている。平行６面体形状が、これらの領域に特
に有効である。導電性ブリッジ５は、一方では、短絡時
に導電性領域により全ジェネレータから受ける電流を制
限すなわち逆転できないように阻止するように選択さ
れ、他方では、この領域により集められた電流ピークを
十分支持するために十分な導電性を有しジェネレータの
通常使用の状態となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、安全な電気化学的ジェ
ネレータのための電流コレクタ、これら電流コレクタの
製造方法、およびこれら電流コレクタを使用して得られ
るジェネレータに関するものである。より詳細に説明す
るならば、本発明は、絶縁性プラスチック上に導電性被
覆を施してなる、横方向集電を行なう電流コレクタであ
って、前記金属の被覆が複数の導電性領域に分けられて
おり、これら導電性領域は、互いに隣接する領域に対し
ては絶縁されているが、共通の導電性縁によって互いに
接続されており、その共通の導電性縁は、導電性ブリッ
ジによって接続されており、ある１つの領域が短絡状態
になるときに、そのジェネレータの全体から発してその
１つの領域によって受けられる総電流を制限しまたは遮
断することができるようにしたことを特徴とする電流コ
レクタに関する。また、本発明は、このようなコレクタ
を製造する方法およびこれらコレクタを用いて製造され
るジェネレータにも関する。
ネレータのための電流コレクタ、これら電流コレクタの
製造方法、およびこれら電流コレクタを使用して得られ
るジェネレータに関するものである。より詳細に説明す
るならば、本発明は、絶縁性プラスチック上に導電性被
覆を施してなる、横方向集電を行なう電流コレクタであ
って、前記金属の被覆が複数の導電性領域に分けられて
おり、これら導電性領域は、互いに隣接する領域に対し
ては絶縁されているが、共通の導電性縁によって互いに
接続されており、その共通の導電性縁は、導電性ブリッ
ジによって接続されており、ある１つの領域が短絡状態
になるときに、そのジェネレータの全体から発してその
１つの領域によって受けられる総電流を制限しまたは遮
断することができるようにしたことを特徴とする電流コ
レクタに関する。また、本発明は、このようなコレクタ
を製造する方法およびこれらコレクタを用いて製造され
るジェネレータにも関する。
【０００２】
【従来の技術】高密度エネルギーの一次的または再充電
しうるジェネレータは、偶発的な急速放電の場合におい
ては、ある極端な場合には、そのバッテリが危険なもの
となったり、爆発さえも起こしてしまうような温度状
態、および多分、圧力状態に達することがありうる。こ
れらの極端な状態に常に達するものではないにしても、
このジェネレータには、永久的な破損を生ずることがあ
りうるのである。
しうるジェネレータは、偶発的な急速放電の場合におい
ては、ある極端な場合には、そのバッテリが危険なもの
となったり、爆発さえも起こしてしまうような温度状
態、および多分、圧力状態に達することがありうる。こ
れらの極端な状態に常に達するものではないにしても、
このジェネレータには、永久的な破損を生ずることがあ
りうるのである。
【０００３】この種の問題は、一般的に液体電解質、お
よび、ある場合には、可溶カソードを使用するリチウム
ジェネレータの場合には、より大きなものとなってい
た。これらのジェネレータは、非常に大きなエネルギー
を含んでおり、ある特定の設計構造のものでは、主短絡
の状態のもとでは、内部的温度が数百度も増大してしま
う。電解質が沸騰したり、特に、リチウムと電解質また
はカソードとの間の化学的反応が起こると、高温度で突
然爆発性となることがあり、特に、これは、温度がリチ
ウムの融点である約１８０°Ｃを越えるときにそうであ
る。この状態は、特に、リチウムと液体電解質との接触
面積および反応性が実質的に再充電のサイクル数につれ
て増大するような再充電可能なリチウムジェネレータの
場合に重大なものとなる。
よび、ある場合には、可溶カソードを使用するリチウム
ジェネレータの場合には、より大きなものとなってい
た。これらのジェネレータは、非常に大きなエネルギー
を含んでおり、ある特定の設計構造のものでは、主短絡
の状態のもとでは、内部的温度が数百度も増大してしま
う。電解質が沸騰したり、特に、リチウムと電解質また
はカソードとの間の化学的反応が起こると、高温度で突
然爆発性となることがあり、特に、これは、温度がリチ
ウムの融点である約１８０°Ｃを越えるときにそうであ
る。この状態は、特に、リチウムと液体電解質との接触
面積および反応性が実質的に再充電のサイクル数につれ
て増大するような再充電可能なリチウムジェネレータの
場合に重大なものとなる。
【０００４】これらの安全性の問題を制御するためにそ
の他の種々な解決策が提案されている。例えば、外部的
短絡の場合に電流を遮断したり制限するためにヒューズ
を使用したり、可溶性の金属リチウムの代わりにそれほ
ど可溶性ではないＬｉＣ6 の如き挿入の化合物または合
金を使用することが提案されている。これらのジェネレ
ータを内部的短絡に対して保護することはより難しい。
リチウムジェネレータに対する興味ある解決策が、欧州
特許第０２４６８６６号明細書において、提案されてい
る。この保護の仕方は、セパレータの電解質を含む多孔
質のプラスチック膜が、臨界的と考えられる温度より低
い温度の中から選択されたある温度から溶融し始めると
いう能力に基づくものである。
の他の種々な解決策が提案されている。例えば、外部的
短絡の場合に電流を遮断したり制限するためにヒューズ
を使用したり、可溶性の金属リチウムの代わりにそれほ
ど可溶性ではないＬｉＣ6 の如き挿入の化合物または合
金を使用することが提案されている。これらのジェネレ
ータを内部的短絡に対して保護することはより難しい。
リチウムジェネレータに対する興味ある解決策が、欧州
特許第０２４６８６６号明細書において、提案されてい
る。この保護の仕方は、セパレータの電解質を含む多孔
質のプラスチック膜が、臨界的と考えられる温度より低
い温度の中から選択されたある温度から溶融し始めると
いう能力に基づくものである。
【０００５】本発明は、主として、固体状態において、
薄いフィルム状の電極、電解質およびコレクタを使用し
たリチウムジェネレータに関するものである。それらフ
ィルムは、好ましくは、連続的プロセスによって製造さ
れ、その全厚さは、多くの場合、２００ミクロンと５ミ
クロンとの間で変わりうる。ポリマー電解質自体は、す
でに、より安全なものであると考えられている。何故な
らば、それらは、固体状態にあり、また、電解質と電極
との間の物質の急速な交換を制限する能力があるからで
ある。一方、ポリマー電解質は、本発明のコレクタに使
用するのに特に適している。
薄いフィルム状の電極、電解質およびコレクタを使用し
たリチウムジェネレータに関するものである。それらフ
ィルムは、好ましくは、連続的プロセスによって製造さ
れ、その全厚さは、多くの場合、２００ミクロンと５ミ
クロンとの間で変わりうる。ポリマー電解質自体は、す
でに、より安全なものであると考えられている。何故な
らば、それらは、固体状態にあり、また、電解質と電極
との間の物質の急速な交換を制限する能力があるからで
ある。一方、ポリマー電解質は、本発明のコレクタに使
用するのに特に適している。
【０００６】本発明は、特に、大きな表面を有するバッ
テリの開発を必要とする薄いフィルム状のジェネレータ
のための電流コレクタを提供することを目的としてい
る。これらのジェネレータは、多くの場合、巻回状また
は積層状に組み立てられ、それらフィルムが長手方向に
延びているために、横方向に集電され、相当量の電力エ
ネルギーを蓄積するのに使用される。これらの状態は、
実際には、電極からの電流が電極コレクタの限界を越え
て集電されるのを防止する。
テリの開発を必要とする薄いフィルム状のジェネレータ
のための電流コレクタを提供することを目的としてい
る。これらのジェネレータは、多くの場合、巻回状また
は積層状に組み立てられ、それらフィルムが長手方向に
延びているために、横方向に集電され、相当量の電力エ
ネルギーを蓄積するのに使用される。これらの状態は、
実際には、電極からの電流が電極コレクタの限界を越え
て集電されるのを防止する。
【０００７】したがって、本発明のコレクタは、これら
の型のリチウムジェネレータの安全特性を改善すること
を狙いとしている。本発明のコレクタの目的は、内部的
短絡の場合において、ジェネレータの全体から発する最
大短絡電流を一時的または限定的に制限することによ
り、そのコネクタにて発生される熱を制限することにあ
る。このような制限は、ジェネレータのコレクタのうち
の少なくとも１つのコレクタの表面を、複数の区別され
た領域に分けて、それら領域を、一方では、ジェネレー
タの通常の動作に相当する電流は通過させ、且つある領
域内に短絡が生じている場合にはその領域によって受け
られる電流を制限または遮断するように、共通の導電性
領域に接続するようにすることによって、達成される。
本発明の実施例によれば、電流を制限することにより、
偶発的な短絡の場合において危険な状態になるのを防止
できるし、また、なお、電流を制限することにより、そ
れらブリッジが制限的に溶融されるならば、その欠陥の
生じた領域を限定的に分離することができ、この場合に
は、そのジェネレータは、そのジェネレータの領域の総
計の表面積と１つの領域の表面積との比率に従って減少
させられた容量でもって作動し続けることができるので
ある。
の型のリチウムジェネレータの安全特性を改善すること
を狙いとしている。本発明のコレクタの目的は、内部的
短絡の場合において、ジェネレータの全体から発する最
大短絡電流を一時的または限定的に制限することによ
り、そのコネクタにて発生される熱を制限することにあ
る。このような制限は、ジェネレータのコレクタのうち
の少なくとも１つのコレクタの表面を、複数の区別され
た領域に分けて、それら領域を、一方では、ジェネレー
タの通常の動作に相当する電流は通過させ、且つある領
域内に短絡が生じている場合にはその領域によって受け
られる電流を制限または遮断するように、共通の導電性
領域に接続するようにすることによって、達成される。
本発明の実施例によれば、電流を制限することにより、
偶発的な短絡の場合において危険な状態になるのを防止
できるし、また、なお、電流を制限することにより、そ
れらブリッジが制限的に溶融されるならば、その欠陥の
生じた領域を限定的に分離することができ、この場合に
は、そのジェネレータは、そのジェネレータの領域の総
計の表面積と１つの領域の表面積との比率に従って減少
させられた容量でもって作動し続けることができるので
ある。
【０００８】このような安全なコレクタの製造を容易と
するために、本発明は、プラスチックフィルムの上に支
持させたコレクタを使用する。このような支持フィルム
を使用することは、ポリマー電解質を有するジェネレー
タの如き全体が固体状のシステムにおいては、より容易
である。その上、プラスチック支持体を使用すると、そ
れを使用しない場合には使用が難しい、切り出されたコ
レクタの取り扱いが容易となり、また、そのプラスチッ
ク支持体は、例えば、その支持体が積み重ねられたバッ
テリ間の絶縁材料として作用するような巻回状バッテリ
の場合には、ジェネレータの種々な構成部分を、分離す
るように、永久的に作用するものである。同様に、この
支持フィルムは、コレクタ−電極ユニットの取り扱いを
容易なものとでき、また、その他の構成部分およびジェ
ネレータ全体を組み立てるための支持体としても使用さ
れる。
するために、本発明は、プラスチックフィルムの上に支
持させたコレクタを使用する。このような支持フィルム
を使用することは、ポリマー電解質を有するジェネレー
タの如き全体が固体状のシステムにおいては、より容易
である。その上、プラスチック支持体を使用すると、そ
れを使用しない場合には使用が難しい、切り出されたコ
レクタの取り扱いが容易となり、また、そのプラスチッ
ク支持体は、例えば、その支持体が積み重ねられたバッ
テリ間の絶縁材料として作用するような巻回状バッテリ
の場合には、ジェネレータの種々な構成部分を、分離す
るように、永久的に作用するものである。同様に、この
支持フィルムは、コレクタ−電極ユニットの取り扱いを
容易なものとでき、また、その他の構成部分およびジェ
ネレータ全体を組み立てるための支持体としても使用さ
れる。
【０００９】本発明のさらに別の目的は、薄いフィルム
を有するジェネレータに特に適したこの種の安全なコレ
クタを製造するための好ましい方法を提供することであ
り、この方法においては、コレクタの重量または体積の
増大を最大限減少させつつ、コレクタの表面導電度を調
整することができる。このようにジェネレータのエネル
ギー密度を最適化することに加えて、本発明の方法は、
プラスチック材料のフィルムに固有のプロセスによっ
て、ポリマー電解質ジェネレータの使用を、バッテリの
形に組み立てられた多層フィルムの複合体の大きな原反
ロールの製造、品質管理および一時的保管に関して、容
易とするものでもある。
を有するジェネレータに特に適したこの種の安全なコレ
クタを製造するための好ましい方法を提供することであ
り、この方法においては、コレクタの重量または体積の
増大を最大限減少させつつ、コレクタの表面導電度を調
整することができる。このようにジェネレータのエネル
ギー密度を最適化することに加えて、本発明の方法は、
プラスチック材料のフィルムに固有のプロセスによっ
て、ポリマー電解質ジェネレータの使用を、バッテリの
形に組み立てられた多層フィルムの複合体の大きな原反
ロールの製造、品質管理および一時的保管に関して、容
易とするものでもある。
【００１０】本発明は、アルカリまたはアルカリ土類イ
オンで動作する電極を使用した、固体ポリマー電解質を
有する薄いフィルム状の電気化学的ジェネレータのため
の、横方向集電を行なう自己保護型の電流コレクタであ
って、そのジェネレータの化学的環境と両立性があるよ
うに選択された約１ミクロンと３０ミクロンとの間のあ
る厚みを有し且つ少なくとも一方の面に粘着性を与える
ように処理された絶縁性プラスチック支持フィルムと、
そのジェネレータの対応する電極材料と両立性を有する
ように選定された約１０ミクロンより薄い厚みを有し、
前記絶縁性支持フィルムの少なくとも一方の面に接着さ
れた導電性金属被覆とを備えており、前記被覆の導電性
表面は、複数の別々の隣接した領域に分けられており、
各領域は、前記複数の別々の領域の横方向集電を可能と
する共通の導電性横方向縁に接続された小さな横断面の
少なくとも１つの導電性ブリッジを除いて、非導電性境
界部分によって電気的に絶縁されており、前記導電性ブ
リッジの特性および電気抵抗は、一方では、そのジェネ
レータの各個々の集電領域に対して与えられる最大電流
に相当する電流を流すが、他方では、１つの領域内で偶
発的な短絡が生じた場合において、そのジェネレータの
前記複数の領域から発しその領域によって受けられる最
大電流を、例えば、前記共通の導電性縁を用いて制限す
るように、選定されていることを特徴とする自己保護型
の電流コレクタに関する。
オンで動作する電極を使用した、固体ポリマー電解質を
有する薄いフィルム状の電気化学的ジェネレータのため
の、横方向集電を行なう自己保護型の電流コレクタであ
って、そのジェネレータの化学的環境と両立性があるよ
うに選択された約１ミクロンと３０ミクロンとの間のあ
る厚みを有し且つ少なくとも一方の面に粘着性を与える
ように処理された絶縁性プラスチック支持フィルムと、
そのジェネレータの対応する電極材料と両立性を有する
ように選定された約１０ミクロンより薄い厚みを有し、
前記絶縁性支持フィルムの少なくとも一方の面に接着さ
れた導電性金属被覆とを備えており、前記被覆の導電性
表面は、複数の別々の隣接した領域に分けられており、
各領域は、前記複数の別々の領域の横方向集電を可能と
する共通の導電性横方向縁に接続された小さな横断面の
少なくとも１つの導電性ブリッジを除いて、非導電性境
界部分によって電気的に絶縁されており、前記導電性ブ
リッジの特性および電気抵抗は、一方では、そのジェネ
レータの各個々の集電領域に対して与えられる最大電流
に相当する電流を流すが、他方では、１つの領域内で偶
発的な短絡が生じた場合において、そのジェネレータの
前記複数の領域から発しその領域によって受けられる最
大電流を、例えば、前記共通の導電性縁を用いて制限す
るように、選定されていることを特徴とする自己保護型
の電流コレクタに関する。
【００１１】導電性金属コーティングは、非導電性横側
縁部を形成するために、絶縁性支持フィルムの一部を被
覆しないで残して行うのが好ましい。また、絶縁性支持
フィルムは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属から成
る電極と相溶性のある合成樹脂、例えばポリプロピレ
ン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリスルホンなどか
ら成るのが好ましい。
縁部を形成するために、絶縁性支持フィルムの一部を被
覆しないで残して行うのが好ましい。また、絶縁性支持
フィルムは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属から成
る電極と相溶性のある合成樹脂、例えばポリプロピレ
ン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリスルホンなどか
ら成るのが好ましい。
【００１２】このコレクタが、ジェネレータの陰極のコ
レクタとして使用される場合には、金属コーティング
は、少なくともその表面がアルミニウム、ニッケル、ク
ロム、モリブデン、鉄、金、銀又はこれらの合金から成
るのが好ましい。一方、このコレクタが、ジェネレータ
の陽極のコレクタとして使用される場合には、金属コー
ティングは、その表面がニッケル、クロム、鉄、モリブ
デン又はこれらの合金から成るのが好ましい。また、こ
のコレクタが、メタリックリチウムの電極として使用さ
れる場合にも、金属コーティングは、その表面がニッケ
ル、クロム、鉄、モリブデン又はこれらの合金から成る
のが好ましい。
レクタとして使用される場合には、金属コーティング
は、少なくともその表面がアルミニウム、ニッケル、ク
ロム、モリブデン、鉄、金、銀又はこれらの合金から成
るのが好ましい。一方、このコレクタが、ジェネレータ
の陽極のコレクタとして使用される場合には、金属コー
ティングは、その表面がニッケル、クロム、鉄、モリブ
デン又はこれらの合金から成るのが好ましい。また、こ
のコレクタが、メタリックリチウムの電極として使用さ
れる場合にも、金属コーティングは、その表面がニッケ
ル、クロム、鉄、モリブデン又はこれらの合金から成る
のが好ましい。
【００１３】本発明の一の実施例によると、個々の領域
の表面は、所望のジェネレータの全表面の10％以下に相
当するように選択され、好ましくは全表面の１％以下で
ある。導電性領域は、平行六面体形状であるのが好まし
い。個々の一領域と共通の導電性側縁部とを接続する導
電性ブリッジの性質、形状及び抵抗は、例えば、ヒュー
ズとして機能するように決定され、前記領域で内部ショ
ートが起きて、ジェネレータからの電流が所定の値（こ
の領域の表面に対応するジェネレータの電極によって通
常発生する最大電流）を超えたときには、このブリッジ
を断絶するようになっている。
の表面は、所望のジェネレータの全表面の10％以下に相
当するように選択され、好ましくは全表面の１％以下で
ある。導電性領域は、平行六面体形状であるのが好まし
い。個々の一領域と共通の導電性側縁部とを接続する導
電性ブリッジの性質、形状及び抵抗は、例えば、ヒュー
ズとして機能するように決定され、前記領域で内部ショ
ートが起きて、ジェネレータからの電流が所定の値（こ
の領域の表面に対応するジェネレータの電極によって通
常発生する最大電流）を超えたときには、このブリッジ
を断絶するようになっている。
【００１４】本発明の別の実施例によると、個々の一領
域と共通の導電性側縁部とを接続する導電性ブリッジの
性質、形状及び抵抗は、前記領域で内部ショートが起き
たときにジェネレータの領域群から発生する電流を制限
できるように選択され、この領域の表面に対応するジェ
ネレータの電極により通常発生する電流を制限すること
なく、ジェネレータの全エネルギーがこの領域において
突然に消滅するのを防止している。
域と共通の導電性側縁部とを接続する導電性ブリッジの
性質、形状及び抵抗は、前記領域で内部ショートが起き
たときにジェネレータの領域群から発生する電流を制限
できるように選択され、この領域の表面に対応するジェ
ネレータの電極により通常発生する電流を制限すること
なく、ジェネレータの全エネルギーがこの領域において
突然に消滅するのを防止している。
【００１５】導電性金属コーティングは、真空蒸着によ
り被覆された金属から成り、好ましくはアルミニウム、
金、ニッケル、クロム、モリブデン、銀、鉄又はこれら
の合金の中から選択される。本発明の別の実施例による
と、個々の領域の導電性金属コーティング及び表面抵
抗、共通の導電性側縁部の導電性金属コーティング及び
表面抵抗、さらに必要であれば導電性ブリッジの導電性
金属コーティング及び表面抵抗は、真空蒸着によって被
覆された金属によって与えられ、好ましくは銅、金、ニ
ッケル、モリブデン、銀から選択され、その厚さは0.00
3 ミクロンから0.1 ミクロンの間である。そして、少な
くとも１つの金属付着層は、その厚さが0.1 ミクロンか
ら４ミクロンの間になるように電気化学的に付着され、
最後の金属付着層は、ジェネレータに対応する電極材料
との相溶性のあるものが選択される。
り被覆された金属から成り、好ましくはアルミニウム、
金、ニッケル、クロム、モリブデン、銀、鉄又はこれら
の合金の中から選択される。本発明の別の実施例による
と、個々の領域の導電性金属コーティング及び表面抵
抗、共通の導電性側縁部の導電性金属コーティング及び
表面抵抗、さらに必要であれば導電性ブリッジの導電性
金属コーティング及び表面抵抗は、真空蒸着によって被
覆された金属によって与えられ、好ましくは銅、金、ニ
ッケル、モリブデン、銀から選択され、その厚さは0.00
3 ミクロンから0.1 ミクロンの間である。そして、少な
くとも１つの金属付着層は、その厚さが0.1 ミクロンか
ら４ミクロンの間になるように電気化学的に付着され、
最後の金属付着層は、ジェネレータに対応する電極材料
との相溶性のあるものが選択される。
【００１６】本発明の別の実施例によると、個々の領域
及び導電性ブリッジの寸法及び形状、さらに必要であれ
ば絶縁性横側縁部及び非導電性横断部の寸法及び形状
は、蒸着表面又は蒸着メッキ表面の一部についての局所
的な金属剥離によって定まる。この金属剥離は、レーザ
ービーム又はフラッシングによって行われるのが好まし
い。
及び導電性ブリッジの寸法及び形状、さらに必要であれ
ば絶縁性横側縁部及び非導電性横断部の寸法及び形状
は、蒸着表面又は蒸着メッキ表面の一部についての局所
的な金属剥離によって定まる。この金属剥離は、レーザ
ービーム又はフラッシングによって行われるのが好まし
い。
【００１７】本発明の別の実施例によると、隣接する領
域の間又は隣接する領域群の間に形成されている絶縁性
横断部はまた、共通導電性横側縁部を横切っており、導
電性領域又は導電性領域群を相互に絶縁し、さらに導電
性ブリッジと、導電性側縁部に対応する部分をも絶縁し
ている。隣接する領域間のこの絶縁性横断部は、領域表
面の10％以下に相当する。
域の間又は隣接する領域群の間に形成されている絶縁性
横断部はまた、共通導電性横側縁部を横切っており、導
電性領域又は導電性領域群を相互に絶縁し、さらに導電
性ブリッジと、導電性側縁部に対応する部分をも絶縁し
ている。隣接する領域間のこの絶縁性横断部は、領域表
面の10％以下に相当する。
【００１８】また、本発明は、前述したコレクタと電極
との組み合わせにも関する。この組み合わせにおいて
は、電極材料のフィルムは、ジェネレータの電解液によ
って結合された複合陽極又は複合陰極から成り、この電
解液は、導電性領域と導電性領域の間にある支持フィル
ムの絶縁性境界部を覆っているが、絶縁性横側縁部と、
導電性ブリッジ及び共通の導電性側縁部から成る横境界
部とは覆っていない。この複合電極の材料は、好ましく
は、溶液又は溶解物を塗布する処理工程により、または
すでに用意された粘着性の電極フィルムを転写又は積層
する処理工程により得られる。
との組み合わせにも関する。この組み合わせにおいて
は、電極材料のフィルムは、ジェネレータの電解液によ
って結合された複合陽極又は複合陰極から成り、この電
解液は、導電性領域と導電性領域の間にある支持フィル
ムの絶縁性境界部を覆っているが、絶縁性横側縁部と、
導電性ブリッジ及び共通の導電性側縁部から成る横境界
部とは覆っていない。この複合電極の材料は、好ましく
は、溶液又は溶解物を塗布する処理工程により、または
すでに用意された粘着性の電極フィルムを転写又は積層
する処理工程により得られる。
【００１９】本発明の別の実施例によると、電極材料の
フィルムは、一領域に内部ショートが生じて導電性ブリ
ッジが断絶した場合に、不良領域をジェネレータ全体か
ら完全に電気的に絶縁するために、隣接する領域を隔離
する非導電性の境界を覆わないように、コレクタの個々
の導電性領域の表面上にのみ存在する。電極材料のフィ
ルムは、例えば、リチウム又は金属陽極から成る。この
フィルムは、溶融リチウムを付着させる処理工程によっ
て前もって形成されたフィルムを押出し、押圧、または
積層することによって得られる。
フィルムは、一領域に内部ショートが生じて導電性ブリ
ッジが断絶した場合に、不良領域をジェネレータ全体か
ら完全に電気的に絶縁するために、隣接する領域を隔離
する非導電性の境界を覆わないように、コレクタの個々
の導電性領域の表面上にのみ存在する。電極材料のフィ
ルムは、例えば、リチウム又は金属陽極から成る。この
フィルムは、溶融リチウムを付着させる処理工程によっ
て前もって形成されたフィルムを押出し、押圧、または
積層することによって得られる。
【００２０】本発明に係るコレクタ電極結合体は巻回し
た薄いバッテリの中にあってもよく、大きなコイルとし
て安全に一時的に貯えられるようにしてもよい。この大
きなコイルの中では横方向の接触入力はまだ結合体の導
電マージンに与えられていない。本発明はまた巻いた状
態の、または、積み重ねた状態のジェネレータに関す
る。このジェネレータは少なくとも一つの前述のコレク
タ電極結合体を有している。この結合体には、亜鉛およ
びその合金などの金属を公知の方法によりシューピング
（ｓｈｏｏｐｉｎｇ）することによってコレクタ電極結
合体の横方向の積層体が設けられている。本発明に係る
ポリマー電解質ジェネレータは一群の接着性フィルムに
形成された薄いフィルムとし、巻いた形状または積み重
ねた形状にすることができ、このジェネレータは少なく
とも一つのコレクタまたは少なくとも一つの本発明に係
るコレクタ電極結合体を有する。
た薄いバッテリの中にあってもよく、大きなコイルとし
て安全に一時的に貯えられるようにしてもよい。この大
きなコイルの中では横方向の接触入力はまだ結合体の導
電マージンに与えられていない。本発明はまた巻いた状
態の、または、積み重ねた状態のジェネレータに関す
る。このジェネレータは少なくとも一つの前述のコレク
タ電極結合体を有している。この結合体には、亜鉛およ
びその合金などの金属を公知の方法によりシューピング
（ｓｈｏｏｐｉｎｇ）することによってコレクタ電極結
合体の横方向の積層体が設けられている。本発明に係る
ポリマー電解質ジェネレータは一群の接着性フィルムに
形成された薄いフィルムとし、巻いた形状または積み重
ねた形状にすることができ、このジェネレータは少なく
とも一つのコレクタまたは少なくとも一つの本発明に係
るコレクタ電極結合体を有する。
【００２１】本発明は、また、アルカリまたはアルカリ
土類イオンで作動する、ポリマー電解質の薄いフィルム
の電気化学ジェネレータに用いる自己制限電流コレクタ
の製造方法に関する。この方法は次の三つの過程からな
る。 （１）絶縁支持フィルムの少なくとも一方の面の全体ま
たは一部を真空下で堆積させることにより金属化させ、
１〜３０ミクロンの厚さにする。金属は電気化学的堆積
を促進させるものであり、電気化学的堆積を行うのに十
分な導電性を有するものから選ばれる。 （２）金属化表面の全体または一部上において、少なく
とも一つの他の金属を電気化学的に堆積させ、全体の厚
さを０．１〜４ミクロンとし、コレクタの電気表面抵抗
を十分な値まで減らし、電気抵抗による損失を回避す
る。最後に堆積する金属はコレクタに対応する電極の金
属と適合性があるものを選ぶ。 （３）支持された導電表面の一部を他に移し、共通の導
電横方向マージンによって結合されている隣接導電領域
に表面を分割する。これらの領域の間の電気的接続およ
び導電マージンは小さな断面の一つまたは二つ以上の電
気ブリッジによりなされる。導電ブリッジの性質、配置
および電気抵抗は、ジェネレータの領域の各々に対する
最大通常電流に対応する電流の流れを可能にし、領域内
部の内部ショート回路において、この領域がジェネレー
タの全表面から受ける最大電流を制限するように選択さ
れる。
土類イオンで作動する、ポリマー電解質の薄いフィルム
の電気化学ジェネレータに用いる自己制限電流コレクタ
の製造方法に関する。この方法は次の三つの過程からな
る。 （１）絶縁支持フィルムの少なくとも一方の面の全体ま
たは一部を真空下で堆積させることにより金属化させ、
１〜３０ミクロンの厚さにする。金属は電気化学的堆積
を促進させるものであり、電気化学的堆積を行うのに十
分な導電性を有するものから選ばれる。 （２）金属化表面の全体または一部上において、少なく
とも一つの他の金属を電気化学的に堆積させ、全体の厚
さを０．１〜４ミクロンとし、コレクタの電気表面抵抗
を十分な値まで減らし、電気抵抗による損失を回避す
る。最後に堆積する金属はコレクタに対応する電極の金
属と適合性があるものを選ぶ。 （３）支持された導電表面の一部を他に移し、共通の導
電横方向マージンによって結合されている隣接導電領域
に表面を分割する。これらの領域の間の電気的接続およ
び導電マージンは小さな断面の一つまたは二つ以上の電
気ブリッジによりなされる。導電ブリッジの性質、配置
および電気抵抗は、ジェネレータの領域の各々に対する
最大通常電流に対応する電流の流れを可能にし、領域内
部の内部ショート回路において、この領域がジェネレー
タの全表面から受ける最大電流を制限するように選択さ
れる。
【００２２】真空下での金属化の方法はカソード極化ま
たは電子ビーム型の熱化学蒸気化方法から選択されるこ
とが好ましく、厚さは０．００５〜０．１ミクロンであ
ることが好ましい。導電性金属は電気化学的堆積と融通
性のある要素からなり、銅、ニッケル、モリブデン、ク
ロム、銀、金およびそれらの合金から選ぶことが好まし
い。また、この合金は５オーム／平方以下の表面抵抗を
有することが好ましい。さらに、この導電性金属は絶縁
支持体の全表面をカバーせず、共通の導電マージンによ
り画定されるボーダー上の非導電性横方向マージンが残
される。
たは電子ビーム型の熱化学蒸気化方法から選択されるこ
とが好ましく、厚さは０．００５〜０．１ミクロンであ
ることが好ましい。導電性金属は電気化学的堆積と融通
性のある要素からなり、銅、ニッケル、モリブデン、ク
ロム、銀、金およびそれらの合金から選ぶことが好まし
い。また、この合金は５オーム／平方以下の表面抵抗を
有することが好ましい。さらに、この導電性金属は絶縁
支持体の全表面をカバーせず、共通の導電マージンによ
り画定されるボーダー上の非導電性横方向マージンが残
される。
【００２３】最後に堆積される金属は鉄、ニッケル、ク
ロムが好ましく、電気化学的堆積を行う条件によってそ
の堆積物の電気抵抗を変えることができ、あるいは、堆
積した金属の外側表面の状態をコントロールすることが
できる。導電表面の一部を除去することはレーザー機械
により、あるいは、機械的化学的方法により行うことが
好ましい。例えば、電気化学的堆積の前に行い、領域、
導電ブリッジ、共通の導電マージン、支持フィルムの全
幅に沿った横断面の形状と大きさを早期に確定すること
ができる。
ロムが好ましく、電気化学的堆積を行う条件によってそ
の堆積物の電気抵抗を変えることができ、あるいは、堆
積した金属の外側表面の状態をコントロールすることが
できる。導電表面の一部を除去することはレーザー機械
により、あるいは、機械的化学的方法により行うことが
好ましい。例えば、電気化学的堆積の前に行い、領域、
導電ブリッジ、共通の導電マージン、支持フィルムの全
幅に沿った横断面の形状と大きさを早期に確定すること
ができる。
【００２４】各領域の表面は、ジェネレータのコレクタ
に対する全表面の１０％以下、好ましくは１％以下を表
すように選択される。絶縁支持フィルムは、高純度のポ
リプロピレン、ポリスルフォン、ポリエチレンまたはポ
リエステルを含むことが好ましいプラスチックフィルム
からなることが好ましい。これらは、金属化すべき表面
上でコロナ放電により予め処理されており、アルカリ金
属を含む電極で作動する電気化学的ジェネレータの化学
的環境と適合性があるように選択される。この方法は、
ジェネレータのアノードまたはカソードからなる電極材
料を用いて、付着性の電気コレクタ結合体を構成する過
程をさらに含む。ただし、前記電極材料は非導電性横方
向マージンには用いられず、導電ブリッジと共通の導電
マージンとを含む支持フィルムの反対側のボーダーにも
用いられない。この電極材料は、溶解状態で溶解化によ
って、あるいは、予め用意したフィルムの移動またはラ
ミネートによって、拡散させる方法を適用することもで
きる。
に対する全表面の１０％以下、好ましくは１％以下を表
すように選択される。絶縁支持フィルムは、高純度のポ
リプロピレン、ポリスルフォン、ポリエチレンまたはポ
リエステルを含むことが好ましいプラスチックフィルム
からなることが好ましい。これらは、金属化すべき表面
上でコロナ放電により予め処理されており、アルカリ金
属を含む電極で作動する電気化学的ジェネレータの化学
的環境と適合性があるように選択される。この方法は、
ジェネレータのアノードまたはカソードからなる電極材
料を用いて、付着性の電気コレクタ結合体を構成する過
程をさらに含む。ただし、前記電極材料は非導電性横方
向マージンには用いられず、導電ブリッジと共通の導電
マージンとを含む支持フィルムの反対側のボーダーにも
用いられない。この電極材料は、溶解状態で溶解化によ
って、あるいは、予め用意したフィルムの移動またはラ
ミネートによって、拡散させる方法を適用することもで
きる。
【００２５】電極コーティングは、通常、導電領域の金
属化表面のみをカバーする。本発明の特徴及び利点は実
施例を用いて行う以下の説明から明らかになるはずであ
る。
属化表面のみをカバーする。本発明の特徴及び利点は実
施例を用いて行う以下の説明から明らかになるはずであ
る。
【００２６】
【実施例】以下添付図面を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。これらの図面においては、理解を容易に
するために、各要素は、実際の寸法では示されていな
い。各図面中に付された符号は、理解のためにのみ使用
し、特許請求の範囲を限定するものではない。
いて説明する。これらの図面においては、理解を容易に
するために、各要素は、実際の寸法では示されていな
い。各図面中に付された符号は、理解のためにのみ使用
し、特許請求の範囲を限定するものではない。
【００２７】本発明のコレクタとコレクタ電極との組み
合わせが、図１に示されているが、これにより、本発明
は、限定されない。本発明は、絶縁プラスチック材の薄
い支持フィルム１、薄い導電性コーティング２、導電性
ブリッジ５、及び非導体性長手方向マージン６を有する
ことを特徴としている。
合わせが、図１に示されているが、これにより、本発明
は、限定されない。本発明は、絶縁プラスチック材の薄
い支持フィルム１、薄い導電性コーティング２、導電性
ブリッジ５、及び非導体性長手方向マージン６を有する
ことを特徴としている。
【００２８】この絶縁プラスチック材の薄い支持フィル
ム１は、コレクタを取り扱って、ゼネレータの他の部品
に対して電気的に絶縁をすることを可能としている。薄
い導電性コーティング２は、支持面の少なくとも一方に
付着しており、複数の導電性領域３に分割されている。
この導電性領域３は、非導電性部分７を介して隣接領域
から絶縁されており、さらに、４電性ブリッジ５により
共通横方向導電性マージン４と接触している。各領域の
表面は、全ゼネレータの領域の表面の１０％未満、好ま
しくは１％未満となるように選択されている。平行６面
体形状が、これらの領域に特に有効である。
ム１は、コレクタを取り扱って、ゼネレータの他の部品
に対して電気的に絶縁をすることを可能としている。薄
い導電性コーティング２は、支持面の少なくとも一方に
付着しており、複数の導電性領域３に分割されている。
この導電性領域３は、非導電性部分７を介して隣接領域
から絶縁されており、さらに、４電性ブリッジ５により
共通横方向導電性マージン４と接触している。各領域の
表面は、全ゼネレータの領域の表面の１０％未満、好ま
しくは１％未満となるように選択されている。平行６面
体形状が、これらの領域に特に有効である。
【００２９】導電性ブリッジ５は、一方では、短絡時に
導電性領域により全ゼネレータから受ける電流を制限す
なわち逆転できないように阻止するように選択され、他
方では、この領域により集められた電流ピークを十分支
持するために十分な導電性を有し、ゼネレータの通常使
用の状態となる。共通導電性マージンの反対の端部の非
導体性長手方向マージン６は、好ましくは、導電性コー
ティングによる絶縁フィルムを不完全に覆うことにより
得られ、これにより、ゼネレータの準備が容易になり、
さらに一旦組立が終わった後の横方向端部の電気接触へ
の適用が容易になる。
導電性領域により全ゼネレータから受ける電流を制限す
なわち逆転できないように阻止するように選択され、他
方では、この領域により集められた電流ピークを十分支
持するために十分な導電性を有し、ゼネレータの通常使
用の状態となる。共通導電性マージンの反対の端部の非
導体性長手方向マージン６は、好ましくは、導電性コー
ティングによる絶縁フィルムを不完全に覆うことにより
得られ、これにより、ゼネレータの準備が容易になり、
さらに一旦組立が終わった後の横方向端部の電気接触へ
の適用が容易になる。
【００３０】この種のコレクタが全ゼネレータに使用さ
れた場合には、 対応する電極８のフィルム表面は、少
なくとも長手方向マージン６の部分、さらに好ましくは
共通マージン４及び導電性ブリッジ５が存在する横方向
領域以外の部分が導電性領域３を覆うように、固定して
取り付けられる。この種のコレクタ３は、絶縁支持フィ
ルム１の一方若しくは両面に取り付けてもよく、さら
に、電極８の材料となるコーティングが長手方向に適用
され且つコーティングの不連続部が、図３に示されたよ
うに、コーティング電極との電気的接触を避けるため
に、隣接領域と横方向に分離する非導電性部分７と一致
している限り、コレクタ３は、ゼネレータの電極の何れ
にも使用するようにしてもよい。本発明においては、コ
レクタをこのように用いることにより、短絡時の欠陥領
域が、ゼネレータの残りの部分から完全に分離される。
この時、この領域の可融性の導電性ブリッジが破壊さ
れ、ゼネレータの残りが保存される。
れた場合には、 対応する電極８のフィルム表面は、少
なくとも長手方向マージン６の部分、さらに好ましくは
共通マージン４及び導電性ブリッジ５が存在する横方向
領域以外の部分が導電性領域３を覆うように、固定して
取り付けられる。この種のコレクタ３は、絶縁支持フィ
ルム１の一方若しくは両面に取り付けてもよく、さら
に、電極８の材料となるコーティングが長手方向に適用
され且つコーティングの不連続部が、図３に示されたよ
うに、コーティング電極との電気的接触を避けるため
に、隣接領域と横方向に分離する非導電性部分７と一致
している限り、コレクタ３は、ゼネレータの電極の何れ
にも使用するようにしてもよい。本発明においては、コ
レクタをこのように用いることにより、短絡時の欠陥領
域が、ゼネレータの残りの部分から完全に分離される。
この時、この領域の可融性の導電性ブリッジが破壊さ
れ、ゼネレータの残りが保存される。
【００３１】図４に上記の実施例の変形例が、図２のコ
レクタを利用ることにより、得られる。この際、導電性
マージン４が部分７により切り離される。この変形例に
おいては、これらのコレクタを利用することにより互い
に積層されたバッテリーの幅広巻線の一時的な収納が容
易となる。このために、横方向コレクタが巻線の端部に
設けられた場合には、個々の領域間の非接触が可能とな
る。この変形例においては、「パワー・ロール（Power
Roll）」において組み立てられたバッテリーの幅広巻線
の安全な収納が容易となる。一方、例えば、ある領域に
部分的な短絡が生じたような場合において、ラミネイト
されたバッテリーの製造中に、欠陥領域を制御した隔離
したりすることが可能となる。
レクタを利用ることにより、得られる。この際、導電性
マージン４が部分７により切り離される。この変形例に
おいては、これらのコレクタを利用することにより互い
に積層されたバッテリーの幅広巻線の一時的な収納が容
易となる。このために、横方向コレクタが巻線の端部に
設けられた場合には、個々の領域間の非接触が可能とな
る。この変形例においては、「パワー・ロール（Power
Roll）」において組み立てられたバッテリーの幅広巻線
の安全な収納が容易となる。一方、例えば、ある領域に
部分的な短絡が生じたような場合において、ラミネイト
されたバッテリーの製造中に、欠陥領域を制御した隔離
したりすることが可能となる。
【００３２】コーティング電極８が、アノード若しくは
カソードなどのポリマにより巻かれた複合電極で本発明
のコレクタ上に連続的に用いられるものであれば、後者
は、隣接する領域（図４参照）間の部分的に導電性を生
じさせることができる。本発明の実施例においては、短
絡した欠陥領域は、たとえ導電性ブリッジが破断した後
であっても、全ゼネレータから完全に隔離される。この
場合、ゼネレータは、突然の放電から保護されるが、用
いられている構造及び複合電極コーティングの表面の導
電性により、遅い自己放電を受ける。
カソードなどのポリマにより巻かれた複合電極で本発明
のコレクタ上に連続的に用いられるものであれば、後者
は、隣接する領域（図４参照）間の部分的に導電性を生
じさせることができる。本発明の実施例においては、短
絡した欠陥領域は、たとえ導電性ブリッジが破断した後
であっても、全ゼネレータから完全に隔離される。この
場合、ゼネレータは、突然の放電から保護されるが、用
いられている構造及び複合電極コーティングの表面の導
電性により、遅い自己放電を受ける。
【００３３】本発明は、さらに、これらの電流コレクタ
及び対応するコレクタ電極の組み合わせの製造方法を含
む。これらの電流コレクタ及び対応するコレクタ電極の
組み合わせは、例えば、平方センチメータ当たり一ミリ
アンペアのオダーの比較的高い電流密度で、電極をベー
スとするリチウムを用いるポリマ電解質ゼネレータの特
定のニーズに対して特に用いられる。これらのゼネレー
タは、電流コレクタを必要とする。この電流コレクタに
おいては、特定表面抵抗は、０．５Ω／平方未満、好ま
しくは０．１Ω／平方未満であるべきであるが、過度の
導電性金属は制限されるべきである。横方向のコレクシ
ョンの距離が相当大きいときには、より高い特定の表面
抵抗がゼネレータの電圧降下を意味することになる。以
下に示す式Ｉにより、第一近似として、通常の使用状態
下で予想される最大電流密度に耐え得るような、ある所
定幅のコレクタに必要な表面抵抗の選定が可能となる。
及び対応するコレクタ電極の組み合わせの製造方法を含
む。これらの電流コレクタ及び対応するコレクタ電極の
組み合わせは、例えば、平方センチメータ当たり一ミリ
アンペアのオダーの比較的高い電流密度で、電極をベー
スとするリチウムを用いるポリマ電解質ゼネレータの特
定のニーズに対して特に用いられる。これらのゼネレー
タは、電流コレクタを必要とする。この電流コレクタに
おいては、特定表面抵抗は、０．５Ω／平方未満、好ま
しくは０．１Ω／平方未満であるべきであるが、過度の
導電性金属は制限されるべきである。横方向のコレクシ
ョンの距離が相当大きいときには、より高い特定の表面
抵抗がゼネレータの電圧降下を意味することになる。以
下に示す式Ｉにより、第一近似として、通常の使用状態
下で予想される最大電流密度に耐え得るような、ある所
定幅のコレクタに必要な表面抵抗の選定が可能となる。
【００３４】 ΔＶ＝（Ｉ／ｃｍ2 ）（Ω／□）Ｌ2 ／２ （Ｉ） ここで、ΔＶは、フィルムコレクタに関して許容できる
電圧降下、（Ｉ／ｃｍ 2 ）は、通常の使用状態における
最大電流、（Ω／□）は、電流コレクタの表面抵抗を、
Ｌはドレーンされるべき電極の長さ、例えば、フィルム
コレクタのセンチメートル単位の幅を表している。許容
電圧降下は、用いる分野によって変更することができる
が、ほとんどの場合において、このオーム降下はゼネレ
ータの電圧の数パーセント以下にしておくべきである。
電圧降下、（Ｉ／ｃｍ 2 ）は、通常の使用状態における
最大電流、（Ω／□）は、電流コレクタの表面抵抗を、
Ｌはドレーンされるべき電極の長さ、例えば、フィルム
コレクタのセンチメートル単位の幅を表している。許容
電圧降下は、用いる分野によって変更することができる
が、ほとんどの場合において、このオーム降下はゼネレ
ータの電圧の数パーセント以下にしておくべきである。
【００３５】製造プロセスは、以下の三つの段階を特徴
とする。真空状態下で、絶縁フィルム支持体の少なくと
も一方の面の少なくとも一部の表面を、電気化学的蒸着
に適した金属で金属被覆する段階、ジェネレータの対応
する電極と互換性のある金属を、０．５Ω／□以下、よ
り好ましくは０．１Ω／□以下の導電表面抵抗を与える
のに充分な厚さで電気化学蒸着を行う段階、好ましくは
レーザビーム若しくはフラッシングによって導電表面の
少なくとも一部を除去することにより、コレクターの表
面を、１つ若しくはそれ以上の伝導性ブリッジによる共
通の導電性マージンによって一緒に結合された複数のは
っきりした隣接領域にサブ分割する段階であって、前述
の１つ若しくはそれ以上の伝導性ブリッジの性質及び電
気抵抗は、これらのブリッジによって、ある１つの領域
と共通マージンの間を循環させる電流が制限され若しく
は妨げられるようなものとされている。これらのデバイ
スの幾つかの素子、及びこのプロセスは、米国特許第
２，６８３，７９２号、仏国特許第２，６３７，１１８
号、米国特許第４，４９４，１６８号及び、欧州特許第
０，０７３，５５５号等、静電コンデンサの製造に関し
て記述された現存のデバイス及びプロセスに非常に近似
する。これらは、カナダに同時出願された出願番号
及び の特許出願と共通する素子も含
む。本発明によるコレクターが、静電コンデンサのコレ
クターを利用した素子及びプロセスに幾つかの点で近似
しているという事実は、この本発明によるコレクター
が、より薄くされたフィルムから成るが全体的には堅固
な装置となるようにされたリチウムジェネレータの進展
から受け継がれたことによる。この近似性は、取り分
け、可能な組立て作業レベルで見ることができ、その例
として、ジグザク状若しくは非連続的な積み重ねとされ
た平らな積み重ねと同じような円筒形若しくは平らな巻
回及び、より好ましくは図３に示されるような亜鉛の突
起によって装置の端部を通じて電極から電流を集める方
法がある。図３は、２個のコレクター電極１２及び１
２’の組合せを利用しつつ巻回することによってジェネ
レータを構成する方法を示している。この図には、領域
及びブリッジの詳細は示されていないが、巻回されたフ
ィルムの側面端部にて、シューピング（shooping) によ
って設けられた亜鉛が１０及び１０’に示されている。
とする。真空状態下で、絶縁フィルム支持体の少なくと
も一方の面の少なくとも一部の表面を、電気化学的蒸着
に適した金属で金属被覆する段階、ジェネレータの対応
する電極と互換性のある金属を、０．５Ω／□以下、よ
り好ましくは０．１Ω／□以下の導電表面抵抗を与える
のに充分な厚さで電気化学蒸着を行う段階、好ましくは
レーザビーム若しくはフラッシングによって導電表面の
少なくとも一部を除去することにより、コレクターの表
面を、１つ若しくはそれ以上の伝導性ブリッジによる共
通の導電性マージンによって一緒に結合された複数のは
っきりした隣接領域にサブ分割する段階であって、前述
の１つ若しくはそれ以上の伝導性ブリッジの性質及び電
気抵抗は、これらのブリッジによって、ある１つの領域
と共通マージンの間を循環させる電流が制限され若しく
は妨げられるようなものとされている。これらのデバイ
スの幾つかの素子、及びこのプロセスは、米国特許第
２，６８３，７９２号、仏国特許第２，６３７，１１８
号、米国特許第４，４９４，１６８号及び、欧州特許第
０，０７３，５５５号等、静電コンデンサの製造に関し
て記述された現存のデバイス及びプロセスに非常に近似
する。これらは、カナダに同時出願された出願番号
及び の特許出願と共通する素子も含
む。本発明によるコレクターが、静電コンデンサのコレ
クターを利用した素子及びプロセスに幾つかの点で近似
しているという事実は、この本発明によるコレクター
が、より薄くされたフィルムから成るが全体的には堅固
な装置となるようにされたリチウムジェネレータの進展
から受け継がれたことによる。この近似性は、取り分
け、可能な組立て作業レベルで見ることができ、その例
として、ジグザク状若しくは非連続的な積み重ねとされ
た平らな積み重ねと同じような円筒形若しくは平らな巻
回及び、より好ましくは図３に示されるような亜鉛の突
起によって装置の端部を通じて電極から電流を集める方
法がある。図３は、２個のコレクター電極１２及び１
２’の組合せを利用しつつ巻回することによってジェネ
レータを構成する方法を示している。この図には、領域
及びブリッジの詳細は示されていないが、巻回されたフ
ィルムの側面端部にて、シューピング（shooping) によ
って設けられた亜鉛が１０及び１０’に示されている。
【００３６】しかしながら、これら２つの技術の間に
は、例えばジェネレータの場合、付加的な電気化学成分
に関しては、電気化学的な互換性の問題、更には、取り
分けアルカリ金属が用いられた場合には、電極物質の極
限化学活量(extreme chemicalactivity) によって必要
とされる化学環境の問題について、主な相違がある。更
に、絶縁物質と同様、電流コレクターに関しても主な相
違が存在する。多くの場合、ジェネレータのコレクター
に要求される導電率は、真空状態下でアルミニウム及び
亜鉛を用いて金属化することによって１Ω／□以上で制
限され、これにより自己回復が可能とされているような
コレクター構造の特定の表面抵抗よりも、明かにより高
いものである。他の主な相違は、絶縁フィルムに関連し
て存在し、この絶縁フィルムは、その高い誘電特性に関
してよりも、即ち、その電圧勾配がジェネレータにおい
て４ボルト／ミクロンを超過する方が、静電コンデンサ
における２５０ボルト／ミクロンに比べて稀であるとい
った特性よりも、むしろ、ジェネレータの化学環境との
互換性に関して選定されるべきである。ジェネレータの
化学環境の存在下での物質の安定度は、直接に物理接触
させるか、若しくは、例えば、Ｈ2 Ｏ、合成残留(synth
iesis residues) 及び、分解生成物(degradation produ
cts)等、電極若しくはそれらの界面の物質をゆっくりと
拡散し且つ汚染させるような異物の存在を介して、電極
物質によって酸化若しくは還元を行なった場合の抵抗と
して定義される。この基準は、ジェネレータが、アルカ
リもしくはアルカリ土類金属を基にした電極を用いてい
る場合に重要である。
は、例えばジェネレータの場合、付加的な電気化学成分
に関しては、電気化学的な互換性の問題、更には、取り
分けアルカリ金属が用いられた場合には、電極物質の極
限化学活量(extreme chemicalactivity) によって必要
とされる化学環境の問題について、主な相違がある。更
に、絶縁物質と同様、電流コレクターに関しても主な相
違が存在する。多くの場合、ジェネレータのコレクター
に要求される導電率は、真空状態下でアルミニウム及び
亜鉛を用いて金属化することによって１Ω／□以上で制
限され、これにより自己回復が可能とされているような
コレクター構造の特定の表面抵抗よりも、明かにより高
いものである。他の主な相違は、絶縁フィルムに関連し
て存在し、この絶縁フィルムは、その高い誘電特性に関
してよりも、即ち、その電圧勾配がジェネレータにおい
て４ボルト／ミクロンを超過する方が、静電コンデンサ
における２５０ボルト／ミクロンに比べて稀であるとい
った特性よりも、むしろ、ジェネレータの化学環境との
互換性に関して選定されるべきである。ジェネレータの
化学環境の存在下での物質の安定度は、直接に物理接触
させるか、若しくは、例えば、Ｈ2 Ｏ、合成残留(synth
iesis residues) 及び、分解生成物(degradation produ
cts)等、電極若しくはそれらの界面の物質をゆっくりと
拡散し且つ汚染させるような異物の存在を介して、電極
物質によって酸化若しくは還元を行なった場合の抵抗と
して定義される。この基準は、ジェネレータが、アルカ
リもしくはアルカリ土類金属を基にした電極を用いてい
る場合に重要である。
【００３７】以下の例によって、本発明のデバイスの実
施例を限定することなく使用することが可能となり、ま
たそれらの利点を示し、且つ本発明を従来技術と区別す
ることが可能とされるであろう。これらの実施例で用い
られる電界質及びカソードは、薄膜ジェネレータの製法
と同様、米国特許第３，３０３，７４８号、米国特許第
４，５７９，７９３号、米国特許第４，８５１，３０７
号、及び米国特許第４，５０５，９９７号等の従来技術
に記述されている。
施例を限定することなく使用することが可能となり、ま
たそれらの利点を示し、且つ本発明を従来技術と区別す
ることが可能とされるであろう。これらの実施例で用い
られる電界質及びカソードは、薄膜ジェネレータの製法
と同様、米国特許第３，３０３，７４８号、米国特許第
４，５７９，７９３号、米国特許第４，８５１，３０７
号、及び米国特許第４，５０５，９９７号等の従来技術
に記述されている。
【００３８】図７に示すようにこの構成において、ミク
ロンの厚さのニッケル・シート上にラミネート状にミク
ロンの厚のリチウム・アノード１４、１５から成ってい
る小さな電池と、公式(CF3SO2)2NLiのリチウム塩及び約
１．５Ｃ／ｃｍ2 のTiS2１５に基づく合成電極を有する
ポリエステルまたは酸化エチレンからなるポリマー電解
質１１とが、準備される。このカソードのフィルムは、
表面固有抵抗率５オーム／平方のアルミニウム１６で金
属化されたポリエステルのフィルム支持体１９上に溶液
によって分散されることによって用意される。この支持
されたコレクターカソードの構成は、カソードによって
覆われない金属化コレクタの先端を通してカソードから
電流を集めることができるように、工夫されている。銀
１７と共に設けられたエポキシ樹脂は、金属化された先
端と外部コレクタ１８との間を接続するように用いられ
ている。有効な表面積が４ｃｍ2 であるこのジェネレー
タは、それぞれ８０から６０μＡの放電／充電電流で７
５サイクル以上の間２５％Ｃでサイクルされる。このジ
ェネレータで得られる性能は、カソードが１５ミクロン
のアルミニウムのフィルム上で準備された場合、即ちカ
ソードの材料の使用の割合が７５サイクル後８０％で安
定である場合のジェネレータの性能と等しい。明らか
に、この試験は、関心事となり、そして全ての固体ジェ
ネレータにおいて約２００Åのアルミニウムで極めて僅
かな電流のコレクタを可能とする。しかしながら、ある
型のポリマー電解質ジェネレータに対して、集められる
電流密度は、２、３ｍＡになる場合もあり、そして式１
のＬである横方向に枯渇する電極の深さは、ある巻かれ
たジェネレータにおいては１０ｃｍを越える場合もあ
る。その後金属化されたコレクタで生じた抵抗の低下
は、電圧に極めて逆の作用をする。従って、真空下にお
ける金属化コレクタの使用は、電流密度を高めない小さ
な領域のジェネレータに制限される。これによって、例
えば、電気的引力を目的とするジェネレータが除かれ
る。さらに、使用に関しては、この型の金属化は、使用
について非常にデリケートであり、そして簡単に損傷
し、かつ、腐食する。
ロンの厚さのニッケル・シート上にラミネート状にミク
ロンの厚のリチウム・アノード１４、１５から成ってい
る小さな電池と、公式(CF3SO2)2NLiのリチウム塩及び約
１．５Ｃ／ｃｍ2 のTiS2１５に基づく合成電極を有する
ポリエステルまたは酸化エチレンからなるポリマー電解
質１１とが、準備される。このカソードのフィルムは、
表面固有抵抗率５オーム／平方のアルミニウム１６で金
属化されたポリエステルのフィルム支持体１９上に溶液
によって分散されることによって用意される。この支持
されたコレクターカソードの構成は、カソードによって
覆われない金属化コレクタの先端を通してカソードから
電流を集めることができるように、工夫されている。銀
１７と共に設けられたエポキシ樹脂は、金属化された先
端と外部コレクタ１８との間を接続するように用いられ
ている。有効な表面積が４ｃｍ2 であるこのジェネレー
タは、それぞれ８０から６０μＡの放電／充電電流で７
５サイクル以上の間２５％Ｃでサイクルされる。このジ
ェネレータで得られる性能は、カソードが１５ミクロン
のアルミニウムのフィルム上で準備された場合、即ちカ
ソードの材料の使用の割合が７５サイクル後８０％で安
定である場合のジェネレータの性能と等しい。明らか
に、この試験は、関心事となり、そして全ての固体ジェ
ネレータにおいて約２００Åのアルミニウムで極めて僅
かな電流のコレクタを可能とする。しかしながら、ある
型のポリマー電解質ジェネレータに対して、集められる
電流密度は、２、３ｍＡになる場合もあり、そして式１
のＬである横方向に枯渇する電極の深さは、ある巻かれ
たジェネレータにおいては１０ｃｍを越える場合もあ
る。その後金属化されたコレクタで生じた抵抗の低下
は、電圧に極めて逆の作用をする。従って、真空下にお
ける金属化コレクタの使用は、電流密度を高めない小さ
な領域のジェネレータに制限される。これによって、例
えば、電気的引力を目的とするジェネレータが除かれ
る。さらに、使用に関しては、この型の金属化は、使用
について非常にデリケートであり、そして簡単に損傷
し、かつ、腐食する。
【００３９】コレクタは過剰電流を制限し又は阻止する
ので、電池と熱溶接可能なＡ１／ＰＰ複合体から成るそ
の包装とは、最終的にはそのコレクタの安全面を説明す
るために使用される。サイクル後、電池は、それ故ＡＣ
電源（１１０Ｖ、６０Ｈｚ）の端子に直接接続されてい
る。ジェネレータは瞬間的に、かつ、回復不能に破壊さ
れるけれども、そのジェネレータの外見上の損傷は目立
たない。可溶なブリッジ５として、そして外部接点とし
て作用する先端部の領域において分解する間部分的は非
金属化が見られる。同様な状況下において、１５ミクロ
ンのアルミニウムから作成されたカソードを有するジェ
ネレータ構成体は、コレクタの部分的溶解と共に爆発的
な劣下を受ける。この例によって、可溶なブリッジを含
む発明のコレクタの安全な特徴が十分説明される。例 ２ この例は、安全なジェネレータの実施例を説明してい
る。この例は、巻型ＡＡにおけるTiS2カソードと共に使
用するポリプロピレン（４オーム／平方）上に支持され
た金属化アルミニウム コレクタに基づいている。この
コレクタは、横方向の収集と亜鉛の粉砕により外部から
の点接触とを目的としている。ポリマー電解質と共に作
成されたこの型のジェネレータは、一般に図３に説明さ
れている。例として、この巻のコレクタの大きさは、約
長さが１８０ｃｍであり、幅が５ｃｍであると思われて
いる。使用される領域の面積は、ジェネレータの全表面
を容量の１％以下を示す領域に分割するならば、それ故
９ｃｍ2 である。ジェネレータが他のジェネレータと直
列に取りつけられるならば、１％は、欠陥領域の損失の
結果としてジェネレータの容量の顕著な変化を阻止する
ためには、妥当であると考えられている。例１と同様な
電池の電機化学的特徴から、通常の期間の電流密度は１
ｍＡ／ｃｍ2 である。９ｃｍ2 の領域の可溶なブリッジ
は、それ故相当は抵抗の降下がなく、９ｍＡのオーダの
通常の電流を支持できる。ブリッジ領域が偶然に開かな
いように、ブリッジの開放電流は、例として９ｃｍ2 の
領域によって生じる通常の電流の３倍、例えば２７ｍＡ
に固定される。比較として、全てのセルＡＡの通常の電
流は、この場合、９００ｍＡであり、この値はブリッジ
を破壊するには十分である。導電性のブリッジの各種の
形状が、長さと幅を変えることによって、試されてい
る。これらのブリッジは、機械的は除去を通じて非金属
化することによって、プロピレンの導電性の表面の部分
を削除することによって、発生する。試験は、多数のポ
リプロピレン シートでブリッジを支持するフィルムを
完全に包囲することによって行われ、その結果完全は巻
の条件を再度発生する。これらの試験中、このコレクタ
で破壊電流を２７ｍＡに制限するために、８ｍｍ2 より
小さい表面、望ましくは２ｍｍ2 より小さい表面を有す
るブリッジが、例えば２ｍｍｘ１ｍｍまたは４ｍｍｘ
０．５ｍｍの楕円形状で作られることが注目されてきて
いる。長さが２ｍｍ、幅が１ｍｍのブリッジに設けられ
た９ｃｍ2 の２つの領域が、ポリプロピレン上にアルミ
ニウムのコレクタと共に作り出され、そして２つの完全
なジェネレータLi/TiSとして独立に取りつけられる。両
方の場合において、９ｍＡの電流がジェネレータによっ
て生じたとき、そのブリッジが接触しないままでいるこ
と、そしてその電圧はブリッジの存在によって影響され
ないことが証明される。これらのジェネレータではサイ
クルが行われてその領域及びブリッジの安定性を証明す
る。８０％の通常の使用率が、放電の２００μＡ及び充
電の１５０μＡで約１０サイクル後に注目される。しか
し、外部電流源を用いて逆方向の電流を流し、その結果
欠点のある振る舞い、即ち型ＡＡ 2 のジェネレータの場
合に９ｃｍ2 の領域をシュミレーションするとき、ブリ
ッジは２、３秒後に２５及び３０ｍＡでそれぞれ破壊さ
れる。このことによって、コレクタだけの研究の間に注
目された振る舞いが確認される。ブリッジの崩壊は、支
持体フィルムと他の周辺のフィルムとへの明らかな損傷
のない、アルミニウムの部分的な焼け焦げに相当する。
ので、電池と熱溶接可能なＡ１／ＰＰ複合体から成るそ
の包装とは、最終的にはそのコレクタの安全面を説明す
るために使用される。サイクル後、電池は、それ故ＡＣ
電源（１１０Ｖ、６０Ｈｚ）の端子に直接接続されてい
る。ジェネレータは瞬間的に、かつ、回復不能に破壊さ
れるけれども、そのジェネレータの外見上の損傷は目立
たない。可溶なブリッジ５として、そして外部接点とし
て作用する先端部の領域において分解する間部分的は非
金属化が見られる。同様な状況下において、１５ミクロ
ンのアルミニウムから作成されたカソードを有するジェ
ネレータ構成体は、コレクタの部分的溶解と共に爆発的
な劣下を受ける。この例によって、可溶なブリッジを含
む発明のコレクタの安全な特徴が十分説明される。例 ２ この例は、安全なジェネレータの実施例を説明してい
る。この例は、巻型ＡＡにおけるTiS2カソードと共に使
用するポリプロピレン（４オーム／平方）上に支持され
た金属化アルミニウム コレクタに基づいている。この
コレクタは、横方向の収集と亜鉛の粉砕により外部から
の点接触とを目的としている。ポリマー電解質と共に作
成されたこの型のジェネレータは、一般に図３に説明さ
れている。例として、この巻のコレクタの大きさは、約
長さが１８０ｃｍであり、幅が５ｃｍであると思われて
いる。使用される領域の面積は、ジェネレータの全表面
を容量の１％以下を示す領域に分割するならば、それ故
９ｃｍ2 である。ジェネレータが他のジェネレータと直
列に取りつけられるならば、１％は、欠陥領域の損失の
結果としてジェネレータの容量の顕著な変化を阻止する
ためには、妥当であると考えられている。例１と同様な
電池の電機化学的特徴から、通常の期間の電流密度は１
ｍＡ／ｃｍ2 である。９ｃｍ2 の領域の可溶なブリッジ
は、それ故相当は抵抗の降下がなく、９ｍＡのオーダの
通常の電流を支持できる。ブリッジ領域が偶然に開かな
いように、ブリッジの開放電流は、例として９ｃｍ2 の
領域によって生じる通常の電流の３倍、例えば２７ｍＡ
に固定される。比較として、全てのセルＡＡの通常の電
流は、この場合、９００ｍＡであり、この値はブリッジ
を破壊するには十分である。導電性のブリッジの各種の
形状が、長さと幅を変えることによって、試されてい
る。これらのブリッジは、機械的は除去を通じて非金属
化することによって、プロピレンの導電性の表面の部分
を削除することによって、発生する。試験は、多数のポ
リプロピレン シートでブリッジを支持するフィルムを
完全に包囲することによって行われ、その結果完全は巻
の条件を再度発生する。これらの試験中、このコレクタ
で破壊電流を２７ｍＡに制限するために、８ｍｍ2 より
小さい表面、望ましくは２ｍｍ2 より小さい表面を有す
るブリッジが、例えば２ｍｍｘ１ｍｍまたは４ｍｍｘ
０．５ｍｍの楕円形状で作られることが注目されてきて
いる。長さが２ｍｍ、幅が１ｍｍのブリッジに設けられ
た９ｃｍ2 の２つの領域が、ポリプロピレン上にアルミ
ニウムのコレクタと共に作り出され、そして２つの完全
なジェネレータLi/TiSとして独立に取りつけられる。両
方の場合において、９ｍＡの電流がジェネレータによっ
て生じたとき、そのブリッジが接触しないままでいるこ
と、そしてその電圧はブリッジの存在によって影響され
ないことが証明される。これらのジェネレータではサイ
クルが行われてその領域及びブリッジの安定性を証明す
る。８０％の通常の使用率が、放電の２００μＡ及び充
電の１５０μＡで約１０サイクル後に注目される。しか
し、外部電流源を用いて逆方向の電流を流し、その結果
欠点のある振る舞い、即ち型ＡＡ 2 のジェネレータの場
合に９ｃｍ2 の領域をシュミレーションするとき、ブリ
ッジは２、３秒後に２５及び３０ｍＡでそれぞれ破壊さ
れる。このことによって、コレクタだけの研究の間に注
目された振る舞いが確認される。ブリッジの崩壊は、支
持体フィルムと他の周辺のフィルムとへの明らかな損傷
のない、アルミニウムの部分的な焼け焦げに相当する。
【００４０】勿論、この場合、本発明のジェネレータに
対する特別の要請、例えば、ブリッジの面の数、性能、
形状及び抵抗の最適化を、以下の実施例３に示されるレ
ーザーによる金属除去の使用と共に、考慮にいれること
により、より最適化された導電体ブリッジの他の形状を
展開することかできる。実施例３は、例えば、コレクタ
ー−カソードの組み合わせが図３及び４の構成を参照す
ることにより用意される場合において、コレクターをど
の様にして使用することができ、欠損領域で発生される
熱をどの様に制限し、そしてジェネータの全体をどの様
に保護するのかを説明することのみを目的としている。実施例３ この実施例において、本発明の製法に従うコレクター
は、コロナ放電によって処理された高純度のポリプロピ
レンフィルムに真空中で金属被覆することにより用意さ
れる。この金属被覆としては銅が用いられる。これは、
この金属が化学的にニッケルを被覆することために理想
的な基材であるためである。４０度Ｃのサルーファメー
ト(sulfamate) の浴槽から得られる抵抗は、約０．３ミ
クロンの厚さを有し、且つ0.１Ω／□以下の表面抵抗を
有する。ＣＯ2 パルスレーザー、２１００ナノ秒及び１
0.6 ミクロン波長での金属除去の試験は、この技術がニ
ッケルを電気化学的に堆積する以前の面領域、ブリッジ
及びマージンの表面及び形状を迅速に制御するために使
用することができることを示す。レーザー金属除去によ
って得られる外縁の精度は、極めて良好であり、数ミク
ロンのオーダーである。ポリプロピレンフィルムはその
まま残る。被覆されたニッケルの厚さが0.３である場
合、メッキの後の導電性被覆の面積の大きさは略同じで
ある。しかしながら、レーザー金属除去の試験は、電気
化学的堆積の後にこの厚さが大きく１ミクロンを越えな
い場合は、金属除去することも可能であることを示す。実施例４ この実施例は高電流性能を有するより大きなサイズのジ
ェネレータに関する以外実施例３のものと同じである。
外部の違いはカソードに対して使用されるコレクターの
形態にあり、表面抵抗は実施例３に記述された本発明の
工程、例えば、ポリプロピレン上の銅金属被覆及びニッ
ケルメッキによって最適化される。本実施例において考
慮されており、図１に示される面領域の特徴は以下のと
おりである。サイズ：３０ｃｍ×１２ｃｍ又は全表面の
１％、平均電圧：３ボルト、通常使用パルス電流：５ｍ
Ａ／ｃｍ2 。これらのデータは６０度Ｃで作動し、電気
的牽引に対して最適化され酸化バナジウム／リチウムの
形態の電池に基づく１００Ｗｈ円筒状巻体の構成から得
られる。その巻体の外部寸法は高さ約１５ｃｍ、直径８
ｃｍである。面領域の最大通常電流は1.８Ａである。ブ
リッジの種々の形態が研究された。コレクターPP/Cu/Ni
(p.3μ) 上に成された試験に対して保たれた最も頻繁に
使用された形態は、対面する２つのＶ字状ノッチからな
る構成を含む舌状体である。電気的ブリッジは、作動を
容易にするため、コレクターの支持されたフィルムの機
械的摩耗及び直接的な切断によって準備される。これら
のフィルムで準備されたブリッジを破壊する電流は、こ
の電圧を分かつ幅の1mm 当たり0.３５Ａの平均値と記さ
れた。PP/Cu/Niフィルムが、ポリプロピレンの他のフィ
ルム間に保持される時、このフューズの破壊は金属の溶
解又は燃焼によって生じる。フューズの破壊によって消
費される電力の効果に注目することは興味深い。３mmの
幅に対して、フューズによって放出されたエネルギー
は、隣接するポリプロピレン（２８ミクロン）の９の厚
さに損傷を与える。これと比較して、1.５mmの幅に対し
て３の厚さであり、１mmの厚さに対しては損傷はない。
この結果、より高い表面上でブリッジによって放出され
たエネルギーは、同じ幅の複数のブリッジを増大するこ
とにより消費するのが好ましい。従って、金属被覆化／
メッキによって最適化されたより進んだ電流コレクター
を使用して、抵抗性又はフューズ状切断が可能なブリッ
ジによって、ジェネレータのみに起因する過剰電流に対
して保護される面領域を作り出すことができる。この場
合、６Ａに固定された破断電流、又は通常使用の際の面
領域の電流の約３倍に対して、個々の領域当たり１mm幅
の１７個のフューズが設けられる必要ある。
対する特別の要請、例えば、ブリッジの面の数、性能、
形状及び抵抗の最適化を、以下の実施例３に示されるレ
ーザーによる金属除去の使用と共に、考慮にいれること
により、より最適化された導電体ブリッジの他の形状を
展開することかできる。実施例３は、例えば、コレクタ
ー−カソードの組み合わせが図３及び４の構成を参照す
ることにより用意される場合において、コレクターをど
の様にして使用することができ、欠損領域で発生される
熱をどの様に制限し、そしてジェネータの全体をどの様
に保護するのかを説明することのみを目的としている。実施例３ この実施例において、本発明の製法に従うコレクター
は、コロナ放電によって処理された高純度のポリプロピ
レンフィルムに真空中で金属被覆することにより用意さ
れる。この金属被覆としては銅が用いられる。これは、
この金属が化学的にニッケルを被覆することために理想
的な基材であるためである。４０度Ｃのサルーファメー
ト(sulfamate) の浴槽から得られる抵抗は、約０．３ミ
クロンの厚さを有し、且つ0.１Ω／□以下の表面抵抗を
有する。ＣＯ2 パルスレーザー、２１００ナノ秒及び１
0.6 ミクロン波長での金属除去の試験は、この技術がニ
ッケルを電気化学的に堆積する以前の面領域、ブリッジ
及びマージンの表面及び形状を迅速に制御するために使
用することができることを示す。レーザー金属除去によ
って得られる外縁の精度は、極めて良好であり、数ミク
ロンのオーダーである。ポリプロピレンフィルムはその
まま残る。被覆されたニッケルの厚さが0.３である場
合、メッキの後の導電性被覆の面積の大きさは略同じで
ある。しかしながら、レーザー金属除去の試験は、電気
化学的堆積の後にこの厚さが大きく１ミクロンを越えな
い場合は、金属除去することも可能であることを示す。実施例４ この実施例は高電流性能を有するより大きなサイズのジ
ェネレータに関する以外実施例３のものと同じである。
外部の違いはカソードに対して使用されるコレクターの
形態にあり、表面抵抗は実施例３に記述された本発明の
工程、例えば、ポリプロピレン上の銅金属被覆及びニッ
ケルメッキによって最適化される。本実施例において考
慮されており、図１に示される面領域の特徴は以下のと
おりである。サイズ：３０ｃｍ×１２ｃｍ又は全表面の
１％、平均電圧：３ボルト、通常使用パルス電流：５ｍ
Ａ／ｃｍ2 。これらのデータは６０度Ｃで作動し、電気
的牽引に対して最適化され酸化バナジウム／リチウムの
形態の電池に基づく１００Ｗｈ円筒状巻体の構成から得
られる。その巻体の外部寸法は高さ約１５ｃｍ、直径８
ｃｍである。面領域の最大通常電流は1.８Ａである。ブ
リッジの種々の形態が研究された。コレクターPP/Cu/Ni
(p.3μ) 上に成された試験に対して保たれた最も頻繁に
使用された形態は、対面する２つのＶ字状ノッチからな
る構成を含む舌状体である。電気的ブリッジは、作動を
容易にするため、コレクターの支持されたフィルムの機
械的摩耗及び直接的な切断によって準備される。これら
のフィルムで準備されたブリッジを破壊する電流は、こ
の電圧を分かつ幅の1mm 当たり0.３５Ａの平均値と記さ
れた。PP/Cu/Niフィルムが、ポリプロピレンの他のフィ
ルム間に保持される時、このフューズの破壊は金属の溶
解又は燃焼によって生じる。フューズの破壊によって消
費される電力の効果に注目することは興味深い。３mmの
幅に対して、フューズによって放出されたエネルギー
は、隣接するポリプロピレン（２８ミクロン）の９の厚
さに損傷を与える。これと比較して、1.５mmの幅に対し
て３の厚さであり、１mmの厚さに対しては損傷はない。
この結果、より高い表面上でブリッジによって放出され
たエネルギーは、同じ幅の複数のブリッジを増大するこ
とにより消費するのが好ましい。従って、金属被覆化／
メッキによって最適化されたより進んだ電流コレクター
を使用して、抵抗性又はフューズ状切断が可能なブリッ
ジによって、ジェネレータのみに起因する過剰電流に対
して保護される面領域を作り出すことができる。この場
合、６Ａに固定された破断電流、又は通常使用の際の面
領域の電流の約３倍に対して、個々の領域当たり１mm幅
の１７個のフューズが設けられる必要ある。
【００４１】電池は本実施例において述べられる電気部
品から構成される。コレクターPP/Cu/Ni(0.３μ）は実
施例３に従って構成される。１０cm×１０cmの面領域及
び４つの１mm幅ブリッジが、メッキ後に堆積物を機械的
に除去することにより、境界上に設置される。混成カソ
ード材料は酸化バナジウムであり、セリグラフィー用い
た溶媒法によって適用される。ジェネレータは８０度Ｃ
で別の成分を飛ばすことにより完成する。コレクター−
カソード組み合わせとの電気接触は、銀含有エポキシ樹
脂によってコレクターを銅シートに接続することにより
得られる。得られたブリッジは0.５Ａの放電中電圧に何
らの影響をもたらさないことが分かった。しかしなが
ら、面領域が内部短絡回路中に設置され、３Ｖの電圧の
外部電源が外側に接続されている。電流が２Ａに到達す
る時、ブリッジは急速に直列方向に破壊する。
品から構成される。コレクターPP/Cu/Ni(0.３μ）は実
施例３に従って構成される。１０cm×１０cmの面領域及
び４つの１mm幅ブリッジが、メッキ後に堆積物を機械的
に除去することにより、境界上に設置される。混成カソ
ード材料は酸化バナジウムであり、セリグラフィー用い
た溶媒法によって適用される。ジェネレータは８０度Ｃ
で別の成分を飛ばすことにより完成する。コレクター−
カソード組み合わせとの電気接触は、銀含有エポキシ樹
脂によってコレクターを銅シートに接続することにより
得られる。得られたブリッジは0.５Ａの放電中電圧に何
らの影響をもたらさないことが分かった。しかしなが
ら、面領域が内部短絡回路中に設置され、３Ｖの電圧の
外部電源が外側に接続されている。電流が２Ａに到達す
る時、ブリッジは急速に直列方向に破壊する。
【００４２】この実施例は最適化された素子を構成して
おらず、より進んだ改良が本明細書中に含まれることは
言うまでもない。例えば、ブリッジ及び面領域の形状、
面領域の面抵抗率を最適化する様に電気化学的にメッキ
する段階中に制御することができるコレクターの局所厚
さに関して改良う行うことができる。他の判断基準を本
発明に従って使用することができて、ブリッジの形状及
びサイズを異なるものとして、特定のジェネレータにコ
レクターが適合する様にしてもよい。
おらず、より進んだ改良が本明細書中に含まれることは
言うまでもない。例えば、ブリッジ及び面領域の形状、
面領域の面抵抗率を最適化する様に電気化学的にメッキ
する段階中に制御することができるコレクターの局所厚
さに関して改良う行うことができる。他の判断基準を本
発明に従って使用することができて、ブリッジの形状及
びサイズを異なるものとして、特定のジェネレータにコ
レクターが適合する様にしてもよい。
【図１】本発明に係るコレクタの概略的な平面図であ
る。
る。
【図２】変更例のコレクタの概略的な平面図である。
【図３】他の実施例の平面図である。
【図４】他の実施例の平面図である。
【図５】他の実施例の平面図である。
【図６】本発明に係るコレクタを用いた巻きつけにより
形成したジェネレータのマウントの斜視図である。
形成したジェネレータのマウントの斜視図である。
【図７】本発明に係るコレクタからなるバッテリの部分
的な分解図である。
的な分解図である。
１ 支持フィルム、２ 薄い導電性コーティング、３
導電性領域、４ 共通横方向導電性マージン、５ 導電
性ブリッジ、６ 非導体性長手方向マージン。
導電性領域、４ 共通横方向導電性マージン、５ 導電
性ブリッジ、６ 非導体性長手方向マージン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギュイ サン アマン カナダ ジー８ワイ ６エム９ ケベック トゥルーワ リヴィエール ウーエス コート ロズモン 3907 (72)発明者 イヴ ショケット カナダ ジェイ３イー １ピー４ ケベッ ク サント ジュリー アルベール ロゾ ー 940 (72)発明者 レアール ボワソンノール カナダ ジー８ワイ ２エヌ６ ケベック トゥルーワ リヴィエール ド マラパ ール 1830 アパルトマン ５
Claims (44)
- 【請求項１】 アルカリまたはアルカリ土類イオンを介
して動作する電極を使用した、薄いフィルム状の固体ポ
リマー電解質を有する電気化学的ジェネレータのため
の、横方向集電を行なう自己保護型の電流コレクタであ
って、前記ジェネレータの化学的環境と両立性があるよ
うに選択された約１ミクロンと３０ミクロンとの間のあ
る厚みを有し且つ必要に応じて少なくとも一方の面に粘
着性を与えるように処理された絶縁性プラスチック支持
フィルムと、前記ジェネレータの電極の対応する材料と
両立性を有するように選定された約１０ミクロンより薄
い厚みを有し、前記絶縁性支持フィルムの少なくとも一
方の面に接着された導電性金属被覆とを備えており、前
記被覆の導電性表面は、複数の別々の隣接した領域に分
けられており、各領域は、前記別々の領域の全体の横方
向集電を可能とする共通の導電性横方向縁に接続された
小さな横断面の少なくとも１つの導電性ブリッジを除い
て、非導電性境界部分によって電気的に絶縁されてお
り、前記導電性ブリッジの特性および電気抵抗は、一方
では、製造される前記ジェネレータの個々の集電領域の
各々に対して与えられる最大電流に相当する電流を流す
が、他方では、ある１つの領域内で偶発的な短絡が生じ
た場合において、前記ジェネレータの全領域から発しそ
の領域によって受けられる最大電流を制限するように、
選定されていることを特徴とする自己保護型の電流コレ
クタ。 - 【請求項２】 前記導電性金属被覆は、非導電性横方向
縁を作り出すように、前記絶縁性支持フィルムの部分を
覆わないようにしている請求項１記載のコレクタ。 - 【請求項３】 前記絶縁性支持フィルムは、アルカリま
たはアルカリ土類金属を基礎とした電極と両立性のある
合成樹脂からなる請求項１記載のコレクタ。 - 【請求項４】 前記合成樹脂は、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、ポリエステルまたはポリスルホンからなる請
求項３記載のコレクタ。 - 【請求項５】 前記コレクタがジェネレータのカソード
のコレクタとして使用される場合に、前記金属被覆は、
少なくともその表面が、アルミニウム、ニッケル、クロ
ム、モリブデン、鉄、金、銀またはそれらの合金からな
る請求項１記載のコレクタ。 - 【請求項６】 前記コレクタがジェネレータのアノード
のコレクタとして使用される場合に、前記金属被覆は、
その表面が、ニッケル、クロム、鉄、モリブデンまたは
それらの合金からなる請求項１記載のコレクタ。 - 【請求項７】 前記コレクタが金属リチウムの電極とし
て使用される場合に、前記金属被覆は、その表面が、ニ
ッケル、クロム、鉄、モリブデンまたはそれらの合金か
らなる請求項６記載のコレクタ。 - 【請求項８】 前記個々の領域の表面は、製造されるべ
きジェネレータの全表面の１％より小さくなるように決
定されている請求項１記載のコレクタ。 - 【請求項９】 前記個々の領域の表面は、ジェネレータ
の全表面の１％より小さくなるように決定されている請
求項１記載のコレクタ。 - 【請求項１０】 前記導電性領域は、実質的に平行六面
体である請求項１記載のコレクタ。 - 【請求項１１】 個々の領域を共通の導電性縁に接続す
る前記導電性ブリッジの特性、幾何学的形状および抵抗
は、前記領域において内部的短絡が生じて、ジェネレー
タから受けられる電流がその領域の表面に相当するジェ
ネレータの電極によって発生されるだけの最大電流を所
定値だけ越えたときに、前記ブリッジを非可逆的に切断
するためのヒューズとして作用するように決定されてい
る請求項１記載のコレクタ。 - 【請求項１２】 個々の領域を前記共通の導電性縁に接
続する前記導電性ブリッジの特性、幾何学的形状および
抵抗は、前記領域において内部的短絡が生ずるとき、そ
の領域の表面に相当するジェネレータの電極によって通
常発生されることが予想される電流を実質的に制限する
ことなしに、ジェネレータの全エネルギーがその領域に
て突然に消費されてしまわないようにジェネレータの全
領域から発する電流を制限することができるように、選
定されている請求項１記載のコレクタ。 - 【請求項１３】 前記導電性金属被覆は、真空のもとで
金属化された金属からなる請求項１記載のコレクタ。 - 【請求項１４】 前記金属は、アルミニウム、金、ニッ
ケル、クロム、モリブデン、銀、鉄、およびそれらの合
金からなる群から選定されている請求項１２記載のコレ
クタ。 - 【請求項１５】 前記導電性金属被覆および前記個々の
領域の表面抵抗、前記共通の導電性縁、および必要なら
ば、導電性ブリッジは、銅、金、ニッケル、クロム、モ
リブデン、銀、鉄およびそれらの合金の中から選択さ
れ、0.００５ミクロンと0.１ミクロンとの間のある厚み
を有するように、真空のもとで金属化された金属、およ
び0.１ミクロンと４ミクロンとの間の付着厚みとなるよ
うに電気化学的に付与された少なくとも１つの金属を用
いて与えられており、前記電気化学的に付与された金属
は、ジェネレータに対応する電極の材料と両立性がある
ように選定されている請求項１記載のコレクタ。 - 【請求項１６】 前記個々の領域、前記導電性ブリッ
ジ、および必要ならば前記横方向絶縁性縁および横断方
向非導電性部分のサイズおよび形状は、金属化または金
属化メッキ表面の部分を局部的に非金属化することによ
って、決定される請求項１５記載のコレクタ。 - 【請求項１７】 前記非金属化は、レーザビームによる
除去またはフラッシングによって行われる請求項１６記
載のコレクタ。 - 【請求項１８】 前記隣接した領域の間に与えられた横
断方向の絶縁性部分は、前記導電性領域を互いに対して
絶縁するように前記共通の導電性横方向縁を遮断する
か、全導電性領域、導電性ブリッジ並びに導電性縁の対
応する部分を遮断する請求項１記載のコレクタ。 - 【請求項１９】 前記隣接する領域の間の前記絶縁性部
分は、領域の表面の１０％より小さい面積を有する請求
項１５記載のコレクタ。 - 【請求項２０】 一方では、前記絶縁性の横方向縁の部
分を除いて、前記領域の間に配置された前記支持フィル
ムの絶縁性境界部分および導電性領域を覆うジェネレー
タの電解質によって境界付けられた複合アノードまたは
カソードからなるフィルム材料と、他方では、導電性ブ
リッジおよび前記共通の導電性縁からなる横方向境界部
分とで形成された電極を含む、請求項１記載のコレクタ
を使用したコレクタ−電極組立体。 - 【請求項２１】前記複合電極の材料が、溶液または溶融
物の形態で拡散させる方法によって、または既に製造さ
れた電極の粘着性フィルムの転移またはラミネーション
による方法によって得られることを特徴とする請求項２
０のコレクター電極組立体。 - 【請求項２２】前記電極の材料のフィルムが前記コレク
ターの明確な導電領域の表面にのみ存在し、これによっ
て隣接する領域を分ける非導電性境界がカバーされず、
ある領域の内部短絡及び導電性ブリッジの不可逆性ブレ
ークの場合には欠陥領域がジェネレータの全体から完全
に電気的に絶縁されるようになったことを特徴とする請
求項２０のコレクター電極組立体。 - 【請求項２３】前記電極フィルムがリチウムまたは金属
アノードからなることを特徴とする請求項２２のコレク
ター電極組立体。 - 【請求項２４】前記電極フィルムが予め形成されたフィ
ルムの押し出し、プレスまたは積層により、または、溶
融リチウムを付加する方法によって得られることを特徴
とする請求項２３のコレクター電極組立体。 - 【請求項２５】前記コレクターが前記隣接領域の間に設
けられ前記共通導電横方向マージンを遮断しこれによっ
て導電領域を互いに絶縁する横方向絶縁セクションと、
導電マージンの対応セクションと同様であって、巻回さ
れた薄いバッテリの大きなユニット内にあり、横方向の
接触が前記ユニットの導電性マージンにまだ与えられて
いない大きなコイルの形態で安全な方法で一時的にスト
アされた導電性ブリッジとを有することを特徴とする請
求項２０のコレクター電極組立体。 - 【請求項２６】電気的コンデンサに固有の方法に従い、
そのコレクターの導電性マージン上の亜鉛及びその合金
のような金属をシューピングすることによって前記コレ
クター電極組立体の横方向コレクションが得られる、少
なくとも１つの請求項２０に記載のコレクター電極組立
体を有する巻回あるいは積層状ジェネレータ。 - 【請求項２７】少なくとも１つの請求項１に記載のコレ
クター電極組立体を有し、巻回または積層状態の複数で
ある粘着性フィルムからなる薄いフィルム状のポリマー
電解質ジェネレータ。 - 【請求項２８】少なくとも１つの請求項２０に記載のコ
レクター電極組立体を有し、巻回または積層状態の複数
である粘着性フィルムからなる薄いフィルム状のポリマ
ー電解質ジェネレータ。 - 【請求項２９】真空蒸着により、絶縁フィルム支持体の
少なくとも一方の面の１部または前部の表面を、１から
３０ミクロンの厚さで、電気化学的蒸着を促進するよう
に選択され、かつ裏面側の電気化学的蒸着の開始を可能
にするのに十分な導電性を有する金属で金属被覆するこ
と、 全厚さが０．１ミクロンから４ミクロンの間で、前記金
属被覆された表面の一部または前部を少なくとも１つの
付加的な金属で電気化学的付着を行いコレクターの抵抗
の影響による損失を抑えるのに十分なレベルまでコレク
ターの表面電気抵抗を減少させ、該最後に付着した金属
をこのコレクターの対応する電極の材料と適合性を有す
るように選択すること、 支持導電表面の多少の実質的な部分を局部的に除去し、
この表面を共通の導電横方向マージンによって一緒に結
合されたはっきりした隣接導電領域にその表面を分割
し、そのはっきりした領域と導電性マージンとの電気的
接触が少なくとも１つの小さい断面の電気的ブリッジに
よって保障し、前記伝導性ブリッジの性質、形状及び電
気抵抗を一方において、ジェネレータの各領域にたいし
て可能な最大通常電流に対応する電流の通過を許容し、
かつ他方において、制限しすなわち、ある領域において
内部短絡が生じた場合には共通導電性マージンを介して
ジェネレータの全表面から発生してこの領域に受け入れ
られる最大電流を遮断するように選択すること、 からなる横方向集電を行い、アルカリまたはアルカリ土
類金属イオンを介して動作する電極を用いる薄膜ポリマ
ー電解質電気化学的ジェネレータのための自己制限電流
コレクターの製造方法。 - 【請求項３０】真空下での金属被覆方法が陰極分極すな
わち電子ビームタイプの単純なあるいは補助的熱化学的
気化方法の中から選択されることを特徴とする請求項２
５記載の方法。 - 【請求項３１】前記金属被覆が０．００５から０．１ミ
クロンの厚さを有する請求項２５記載の方法。 - 【請求項３２】前記金属被覆が電気化学的付着と適合性
があり、銅、ニッケル、モリブデン、クロム、銀、金及
びこれらの合金から選択され、表面抵抗が５Ω／□より
小さい表面抵抗を有しかつ絶縁支持体の全表面を覆って
おらずこれによって前記共通導電性マージンの反対の非
導電性マージンの境界部の非導電性マージンを残してい
るエレメントからなることを特徴とする請求項２９記載
の方法。 - 【請求項３３】最後に電気化学的に付着した金属は鉄、
クロム、またはクロムである請求項３２の方法。 - 【請求項３４】最後に電気化学的付着の条件はその付着
の電気抵抗の局部変化を生じさせるようにまたは、付着
金属の外部表面の条件を制御するように選択される請求
項３２の方法。 - 【請求項３５】導電性表面の１部の除去がレーザー加
工、フラッシングあるいは機械的、化学的方法によって
行われる請求項３２の方法。 - 【請求項３６】前記除去が、電気化学的付着の段階の前
に、レーザー加工によりまたはフラッシングにより、領
域、導電性ブリッジ、共通導電性マージン及び必要なら
ば、支持フィルムの全体の幅に沿った前記横方向絶縁セ
クションの形状と大きさを迅速に決定するように、行わ
れる請求項３２の方法。 - 【請求項３７】前記除去が、電気化学的付着の段階の後
に、レーザー加工によりまたはフラッシングにより、領
域、導電性ブリッジ、共通導電性マージン及び必要なら
ば、支持フィルムの全体の幅に沿った前記横方向絶縁セ
クションの形状と大きさを迅速に決定するように、行わ
れる請求項３２の方法。 - 【請求項３８】前記各々の領域の表面がジェネレータの
コレクターに予定される全体表面の１０％よりすくない
領域を表すように選択される請求項２９の方法。 - 【請求項３９】前記各々の領域の表面がジェネレータの
コレクターに予定される全体表面の１％よりすくない領
域を表すように選択される請求項２９の方法。 - 【請求項４０】前記絶縁支持フィルムが高純度ポリプロ
ピレン、ポリスルホン、ポリエチレン、またはポリエス
テルを含み、金属被覆を行うべき表面上にコロナ放電で
前処理され、かつアルカリ金属を含む電極とともに動作
する電気化学的ジェネレータの化学的環境と化学的な適
合性を有するように選択されたプラスチック材料からな
る請求項２９の方法。 - 【請求項４１】前記電極材料が横方向非導電性マージン
上及び導電性ブリッジと共通導電性マージンとを含む支
持フィルムの反対側境界部上に付着されていない前記粘
着性電極−コレクター結合体を構成するようにジェネレ
ータのアノードとカソードからなる電極材料を用いる付
加的な段階を含む請求項２９の方法。 - 【請求項４２】前記電極材料が溶液、溶融体からの拡散
または前もって調整されたフィルムの転移または積層に
よって付加される請求項４１の方法。 - 【請求項４３】前記電極被覆が導電性領域の金属被覆表
面のみをカバーする請求項４１の方法。 - 【請求項４４】前記ジェネレータの少なくとも横方向の
一端に亜鉛をシューピングすることによって亜鉛を付加
しこれによって、電気的接触を与える付加的な段階を含
む請求項２９の方法。
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