JPH0746600B2 - リチウム電極を有する密閉電池 - Google Patents

リチウム電極を有する密閉電池

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JPH0746600B2
JPH0746600B2 JP60266282A JP26628285A JPH0746600B2 JP H0746600 B2 JPH0746600 B2 JP H0746600B2 JP 60266282 A JP60266282 A JP 60266282A JP 26628285 A JP26628285 A JP 26628285A JP H0746600 B2 JPH0746600 B2 JP H0746600B2
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ハンス・ザウアー
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ヴアルタ・バツテリー・アクチエンゲゼルシヤフト
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/552Terminals characterised by their shape
    • H01M50/559Terminals adapted for cells having curved cross-section, e.g. round, elliptic or button cells
    • H01M50/56Cup shaped terminals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野: 本発明は、片側を閉鎖された第1円筒および片側を閉鎖
された第2円筒からなり、これらが圧力ばめにより互い
に嵌合されており、第1の円筒の外面と第2の円筒の内
面の間にプラスチックからなる電気的絶縁体が存在す
る、密閉した円筒形の金属電槽内にリチウム電極および
水を含まない電解液を有する電池に関する。
従来の技術: リチウムまたはナトリウムのような高反応性アノード材
料および非水性電解液をベースとする約3Vのセル電圧が
達成される高エネルギー密度の新規電気化学系の導入に
よつて電気装置の駆動に必要な供給電圧を単電圧約1.5V
の常用水性系に必要であるよりはるかに少数のセルで得
ることが可能になつた。同時にこの進展は電槽の縮小
(ミニチユア化)に著しく貢献した。
とくに高いエネルギー密度は溶剤が電解質塩の支持体で
あるだけでなく、同時に活性の液体カソード材料である
電解液を使用して達成される。チオニルクロリドおよび
スルフリルクロリドを含むオキシハロゲニドの列はこの
2重性質を備える。
リチウム系のために考慮される溶剤−電解液の腐食性の
ためおよび高い浸透能力のため、発生しうる電解液流出
はこのようなセルの周囲に急激な危険をもたらす。同様
リチウムには痕跡水分が有害なので、完全に乾燥したセ
ル雰囲気を維持することが必要である。
この状態を保証する密閉は他面セル内部にたとえば許容
外の再充電または異常な熱作用によつて発生しうる圧力
形成を考慮しなければならない。この内圧はたとえばチ
オニルクロリドセルまたはスルフリルクロリドセルを、
経験(ヨーロツパ公開特許公報第100487号参照)によれ
ば遅くとも約3400kPa(34.6Kg/cm2)に達した後、セル
の破裂を避けるため、排気することが必要となる。
密閉した電気的高エネルギーセルを製造する際の重要な
問題の1つはしたがつて信頼しうるシールである。その
ため種々の原理的解決法が提案され、その際真の弁機能
を有する、すなわち過圧を放圧した後自動的に再び閉鎖
する(再シール可能の排気口)シールと、事態発生後周
囲雰囲気への永久的排気状態に留まるシールとに原理的
に区分することができる。前者のシールは通常排気孔へ
嵌込んだ平らなシールゴムによつて実現され、このシー
ルゴムはばね弾性要素によつてその閉鎖位置に保持さ
れ、この位置から所定の過圧でガスに出口を開放するた
め、一時的にのみ離される。
後者の概念のシールには米国特許第4329405号明細書に
よる安全弁が該当し、これによれば弁孔内の圧力ばめに
よつて変形した球が通常はこの孔を液密に閉鎖し、許容
外の高い過圧によつて孔の縁に対し少し位置を変化し、
常時の密封が中断される。
ヨーロツパ公開特許公報第36092号による円形セルには
ふたの下の室へガス通路が開口し、ふたのこの範囲には
容器の周縁および中間に存在するプラスチックシールに
よる強固な折返し縁がない。それゆえ過圧によりふたは
ガス通路より上へ旋回され、ガスは容器外装と中間のシ
ール材料なしで折返した極キヤツプの間から逃げる。
たとえば米国特許第4048401号明細書またはヨーロツパ
公開特許公報第35074号に開示されているようなガラス
/金属−シールを使用する場合、主としてリチウムセル
の内容物質の侵食性および良好な貯蔵性に関する要望が
重要である。
セルの破裂の危険に対する手段として破壊目標部も公知
である。たとえば西独公開特許公報第2728753号による
膨張シールの場合セルの電槽は孔明けした延性の金属部
材を備え、この孔はさらに非弾性の金属部材で重ねて蔽
われ、ガラスハンダが両部材を互いに密に結合する。電
解液の高い蒸気圧のもとに延性部材は外側へ彎曲し、発
生したシヤ力によつてガラス層が破壊し、またはこの層
と2つの金属部材の1つとの間の付着が剥がれる。
最後にたとえば米国特許第3855006号明細書による易融B
i−Sn合金からなる融解シールが公知であり、このシー
ルは内部温度が許容外に高い場合排気孔の縁から剥離
し、またはこのような温度条件下にセルの放電は米国特
許第4209571号明細書による温度スイツチにより阻止さ
れる。
これらすべてのシールは高価である。というのはこれら
は多数の部材からなり、利用しうる容量が小さく、また
は吹出圧力を破壊目標部の場合のように確実に調節でき
ないからである。
発明が解決しようとする問題点: 本発明の目的は密閉を保証するだけでなく、さらに規準
に背く使用の際またはセルの形成に欠陥がある際発生す
る臨界内圧をセル電槽の爆発的破裂の危険なしに解放す
る、リチウム電池にとくに適するシール系を得ることで
ある。
問題点を解決するための手段: この目的は特許請求の範囲第1項の特徴部に記載の手段
によつて解決される。
作用: プラスチックキャップが第1円筒容器の開いた端部に支
持され、その外面を2つの円筒の後の重なりゾーンが蔽
われるまで包囲する。その際、容器部材を空気湿分を注
意深く遮断して組立て完了まで充填し、かつふた部材を
円筒軸に存在するワイヤ導出体と溶接した後で円筒を力
を使用してのみ互いに分離できることが保証され、その
際外部に対してセルを密閉した部材の強固な圧力ばめが
達成される。
従って、不適当な処理によりセルの爆発が開始する前に
圧力の解放を行い、本発明により、キャップのプラスチ
ック材料を遅くとも150℃で軟化するように選択する。
それにより、静止摩擦の消失のためにスリーブはすでに
低い内部圧力で互いに分離する。
従って、セル内でリチウムの溶融温度(180℃)に達し
ないようにすることができる。更に同じセルで約30バー
ルの内部圧力でふたが離れるので、リチウムセルの許容
できない充電の際の爆発を避けることができる。
従って、同じセルを互いに独立に内部圧力および温度の
最高値に応答し、かつ解放することができる。
キャップのための適当な材料には、ポリプロピレン、ポ
リエチレン−ポリプロピレンコポリマー、エチレンおよ
びプロピレンのフッ素化されたコポリマー、更にナイロ
ン、ポリアミド、ポリアクリル、ポリカーボネートおよ
びPTFEが含まれる。しかしながら目的に適った選択にお
いては熱挙動を考慮するだけでなく、それぞれの電解液
溶剤に対する安定性および外側から内側へ(たとえば水
分)または内側から外側へ(たとえばエーテル)のでき
るだけ低い物質交換の基準を考慮しなければならない。
圧力解放を促進するため本発明により電槽円筒の重なり
範囲の壁に1つまたは多数のたとえば直径0.1mmの弁孔
を有利にレーザ光線によつて孔明けすることができる。
最下の孔は重なりの下限より少し上になければならな
い。所定の応答圧力に達すると、摺動するふた円筒はま
ずこの最下の弁孔、次に次第に他の弁孔を開放するの
で、過剰のガス、場合により絶縁プラスチック中間層を
移行する少量の電解液も中間層の端部まで逃げる。この
場合必要に応じて圧力平衡が行われる。膨張運動は場合
により停止する。スリーブ壁に多数の弁孔が存在する場
合、重なり下限からの距離の増大とともに頻度が上昇す
るように孔を分布させるのがとくに有利である。
実施例: 第1図によれば円筒形セル1の電槽は片側閉鎖した第1
円筒2および片側閉鎖した第2円筒3からなり、これら
の円筒は第1円筒を包囲するプラスチックキャップ4を
間に挟んで、所定の異常に高い内圧によってのみ互いに
離れるように圧力ばめにより嵌合されている。第1円筒
は同心配置の容器としてリチウム電極5、絶縁底板7を
有するセパレータ6およびリング円筒の形に配置したカ
ソード材料8たとえばCrOxを含む。たとえばプロピレン
カーボネートおよびジメトキシエタンの混合物中のLiCl
O4溶液からなる電解液はセパレータおよび多孔性カソー
ド材料によつてほぼ吸収される。円筒3の内面に釘形の
負の導出体9が固定される。
第1円筒の図面で露出した壁に多数の弁孔10が本発明に
よる有利な分布で示される。
セルを閉鎖した後、電槽を全体的に寸法決定工具によつ
て絞り、その直径は少し減少する。それによつて少なく
ともふた円筒へ半径方向圧力がおよぼされ、この圧力に
より電槽円筒の強固な密閉が保証される。
狭い数ゾーンに集中したそれゆえとくに強力な半径方向
圧力は円筒壁に組込前に適当数の円周にわたるひだ14を
成形し、ふた円筒を第2図に示す形に形成する場合に達
成される。スリーブ壁に閉鎖に有利な滑り方向および摺
動を困難にするロツク方向を有するのこ歯形プロフイル
を生ずるひだの成形はとくに有利である。このようなふ
たで閉鎖したセルを平滑なふたを備えるセルと正確に同
じにする寸法決定工程でひだプロフイルの十分な平面化
が行われる。
セルを完成するため次に第1図によれば被覆11が設けら
れ、これによつて第2円筒(ふた)の第1円筒上の段差
は場合により完全に補償される。
仕上として電槽はレツテルのためのアルミニウム箔13で
蔽われたプラスチツクシート12の被覆を備える。個々の
シートは金属化したプラスチツクシートによつて置替え
ることもできる。シート外装はクリープ通路の延長およ
び透過の低下に役立つ。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるリチウム電池の切開いた斜視図、
第2図は第2円筒の切開いた斜視図である。 1…電槽、2…第1円筒、3…第2円筒、4…絶縁体、
5…リチウム電極、6…セパレータ、8…カソード材
料、9…導出体、10…弁孔、14…ひだ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】片側を閉鎖された第1円筒(2)および片
    側を閉鎖された第2円筒(3)からなり、両円筒が圧力
    ばねにより互いに嵌合されており、第1の円筒の外面と
    第2の円筒の内面の間にプラスチックからなる電気的絶
    縁体(4)が存在する、密閉した円筒形の金属電槽内に
    リチウム電極および水を含まない電解液を有する電池に
    おいて、前記絶縁体が射出成形部材の形の開いたプラス
    チックキャップから形成されており、このキャップが第
    1円筒のその開いた端部に支持され、その外面を円筒間
    の重なりゾーンが蔽われるまで包囲しており、かつプラ
    スチック材料が遅くとも150℃で軟化し、その後円筒が
    互いに離れることができるという条件で選択されている
    ことを特徴とするリチウム電極を有する密閉電池。
  2. 【請求項2】第1円筒の壁の第2円筒との重なり範囲に
    1つまたは多数の弁孔(10)が存在する特許請求の範囲
    第1項記載の電池。
  3. 【請求項3】弁孔が重なり範囲の下限から種々の距離に
    配置され、かつ距離と共に増大する頻度で分布している
    特許請求の範囲第2項記載の電池。
JP60266282A 1984-11-29 1985-11-28 リチウム電極を有する密閉電池 Expired - Lifetime JPH0746600B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19843443454 DE3443454A1 (de) 1984-11-29 1984-11-29 Hermetisch abgedichtetes galvanisches element mit einer lithiumelektrode
DE3443454.2 1984-11-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61133554A JPS61133554A (ja) 1986-06-20
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ID=6251413

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JP60266282A Expired - Lifetime JPH0746600B2 (ja) 1984-11-29 1985-11-28 リチウム電極を有する密閉電池

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EP0183966A1 (de) 1986-06-11
JPS61133554A (ja) 1986-06-20
EP0183966B1 (de) 1988-11-30
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