JPH09335U - バッテリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 漏洩の無いバッテリを提供する。 【解決手段】 容器１２上に設けられ、該容器内の各セ
ル空洞３０を気密シールするカバー２２が、化学的に変
性されたポリオレフィンから形成され、隣接するセル空
洞内の電極を電気接続するインサート５０及び電極をバ
ッテリ端子２７、２９に電気接続する導電性インサート
５２、５４を埋設している。導電性インサート５２、５
４はカバーのセル空洞に接する側からその反対側まで延
びるようにされている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案はバッテリに関し、特に気密シールした可搬バッテリに関する。

【０００２】

【従来技術及び考案が解決しようとする課題】

内部抵抗を最小とし、かつ電解液がセルから漏洩しないよう阻止するための各 種の配備が小型マルチセルバッテリにおいて用いられて来た。例えば、完全にシ ールした個々のセルを形成し、次いで個々のセルを電気的に接続して希望する電 圧のバッテリをつくることが知られている。そのような構造は漏洩防止には効果 的であるが、ほとんどの用途に対して複雑すぎ、かつ高価につきすぎる。

【０００３】 また、一体形成のセルを用いてマルチセルバッテリをつくることも知られてい る。米国特許第４，１２１，０１７号において、成形プラスチック容器に形成し た個別のセルコンパートメントを含むバッテリが開示されている。各コンパート メントは一対の電極からなり、容器のカバーは該コンパートメントにわたりシー ルされている。隣接するセルは共通の壁を介して電気的に接続され、かつバッテ リの端子はバッテリの両側において特殊チャンネルにおける接続を介してセルに 接合されている。このバッテリに係る問題は、セルの壁を介して形成する接続が 漏洩防止を保証することが極めて困難なことである。

【０００４】 英国特許明細書第５１０，２３８号は、極接続部材がセルのカバーに埋設され 、かつ極接続部材がバッテリセルにおける陽極プレートと陰極プレートとの突起 に溶接されている延長部分を有する蓄電池を開示している。前記カバーの下面に は溝が形成され、該溝にはセルの壁をセルのカバーに対してシールする作用する 物質で充てんしている。頂壁には流体をバッテリに充てんするための充てん孔が 設けられている。そのような構造は、バッテリを気密シールする必要があり、か つ長期の使用期間にわたりシールされた状態にある必要のあるリチウムバッテリ のような用途での使用には適していない。

【０００５】 本考案の目的は、前述の従来技術の問題を克服し、かつ改良構造の漏洩の無い バッテリを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案の一特徴によれば、複数のセル空洞を有する容器と、一対の電極及び該 電極の間の分離材を含み、前記空洞の各々に設けられた電極組立体と、前記セル の各空洞内の電解液と、別記容器上に溶着されて前記セルの空洞の各々を気密シ ールするカバーであって、化学的に変性されたポリオレフィンから形成され、導 電性インサートを有しており、該インサートが前記ポリオレフィンに接着され、 かつ隣接するセルの空洞における電極の間を電気接続するインサートと、電極と バッテリ端子とを電気接続するようにカバーの前記セル空洞に接する側からその 反対の側まで延びるインサートを含んでなるカバーとを含むバッテリが提供され る。

【０００７】 本考案の一実施例においては、バッテリは３個のセル空洞を有する成形容器を 含む。各セル空洞は折りたたまれた電極組立体を収容し、バッテリカバーがセル の空洞を気密シールする。バッテリはステンレス鋼製インサートを中にシールし ており、該インサートはセルの空洞において電極に接合されてセル相互の接続と 、セルとバッテリ端子との間の接続を形成する。

【０００８】 本考案によるバッテリは耐衝撃性があり、気密シールされ、極めて耐久性があ る。これらの利点は、バッテリ構造に対して特に通した材料を用い、かつバッテ リの電気接続子がバッテリの容器のカバーの材料に接着された導電性インサート により提供される一体構造を用いることにより達成される。前記構造は例えば電 解液を入れるのが特に難しいリチウム−酸化マンガン（ｌｉｔｈｉｕｍ−ｍａｇ ｎａｎｅｓｅ ｏｘｉｄｅ）バッテリのようなバッテリに特に適している。本考 案の別の利点は、電気接続に使用されるスペースが極めて少ないのでセルに対し て内容積の大部分を使用しうることである。このように、所定サイズのバッテリ に対して、バッテリ容量をより大きくできる。

【０００９】

【考案の実施の態様】

本考案の実施例を添付図面を参照して以下に説明する。

【００１０】 本考案を、リチウム−酸化マグネシウムバッテリに関して以下説明する。しか しながら、本考案は、電解液を収納しにくいその他のタイプのバッテリに対して も適用可能なることは明らかである。第１図を参照すれば、本考案により構成し たバッテリ１０が示されている。バッテリ１０は３個のセル１４を含む容器１２ からなる。バッテリカバー２０は容器１２に固定され、カバー２２と端子プレー ト２６とからなる。正の端子２７と負の端子２９とがバッテリ１０を電動装置（ 図示せず）に接続するために端子プレート２６に設けられている。

【００１１】 容器１２は、例えばこま切りガラス製の補強充てん材を有するポリプロピレン のような材料から射出成形により形成できる。容器１２には３個の空洞３０が形 成されている。第１図から第４図までに示すように、セル空洞３０の各々は、ア ノード３６とカソード３８とを含む電極組立体３４を収容している。アノード３ ６は、リチウムが１ミルのステンレス鋼のフォイル電流コレクタ上にコーティン グされている、２ないし３層の積層構造（図示せず）として形成しうる。ステン レス鋼フォイルの一部はアノード端子４０を形成するようコーティングはしない 。例えばセルガード（Ｃｅｌｇａｒｄ）４５１０のような有孔絶縁材がリチウム 上に延ばされ分離材を形成する。カソード３８も積層構造（図示せず）であって 片側あるいは両側に、ＭｎＯ₂、カーボンおよびテフロン（Ｔｅｆ１ｏｎ）の混 合物をコーティングしたステンレス鋼製グリッドコレクタを含む。前記コレクタ の小さい部分が未コーティングのまま残されカソード端子４２として機能する。 電極組立体３４は空洞３０へ挿入しうる形態に折りたたみ、カソード８８とアノ ード３６とを相互に電気接触しないように位置させることにより形成される。前 記形態の一例は第２図に示すアコーディオン状に折りたたんだ電極組立体３４で ある。電極組立体３４のさらに完壁な説明が、欧州特許願第８６３０８６６４． ６号に示されている。短絡あるいはその他の故障時の容器１２の破壊に対処する ため、電極組立体３４にサーマルフューズ（図示せず）を組込むことが好ましい 。

【００１２】 カバー２２は２個のＵ字形インサート５０を含み、該インサートは隣接するセ ル１４の間の電気接続を形成してセルを直列に接続する。カバー２２はまたイン サート５２と５４とを含み、該インサートはセル１４と端子プレート２６との間 の電気接続を形成する。インサート５２はカソード３８とバッテリ端子２７との 間の接続をし、インサート５４はアノード３６とバッテリ端子２９との間の接続 をする。

【００１３】 第５図から第７図までに示す容器カバー２２は、インサート５０、５２および ５４をシールし、セル１４の間、セル１４とバッテリ端子２７、２９の間の電気 接続を形成するために使用しうる液密カバー２２を得るべく絶縁性プラスチック 材で形成されている。容器カバー２２をつくる一方法はカバー２２を射出成形す ることである。この方法によりカバーを形成する場合、インサート５０、５２お よび５４は型（図示せず）に位置される。次いで、インサート５０、５２および ５４は該インサートの金属とプラスチック材料との間の化学的結合を活性化させ るに十分な温度まで加熱される。インサート５０、５２および５４は水素燃料噴 射（図示せず）により少なくとも４００°Ｆ（２０４．４℃）の温度まで加熱さ れ、プラスチック材を約 ３７５°Ｆ（１９０．５℃）と約 ４７５°Ｆ（２４６ ．１℃）との間の温度で加熱した後型へ噴射してカバー２２を形成する。化学的 に変性したポリオレフィンがカバー２２を形成するのに特に適していることが判 明している。好適なそのような材料はポリポンド（Ｐｏｌｙｂｏｎｄ）１０１６ である化学的に変性したポリオレフィンであって、これは熱可塑性のプロピレン −エチレンエラストマーアクリル酸ターポリマーであり、ニュージャージー州ハ ッケッタウンのビー ピー パフォーマンス ポリマーズ社（Ｂ．Ｐ．Ｐｅｒｆ ｏｒｍａｎｃｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ １ｎｃ．，Ｈａｃｋｅｔｔｓｔｏｗｎ、Ｈ． Ｊ．）により販売されている。インサート５０、５２および５４に対する好適材 料はステンレス鋼３０４である。カバー２２も、熱可塑性プロピレン−エチレン エラストマーアクリル酸ターポリマーであって、ビー ピー パフォーマンス ポリマーズ社（Ｂ．Ｐ．Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ １ｎｃ．） により販売されているポリボンド１００１である化学的に変性したポリオレフィ ンから形成しうる。別の適当な材料はノルケム社（Ｎｏｒｃｈｅｍ Ｃｏ．）に より販売されているプレクサ（ｐｌｅｘａｒ）２５１１である化学的に変性した ポリオレフィンである。インサート５０、５２および５４はまたアルミニウムあ るいは銅からもつくることができる。

【００１４】 端子プレート２６は例えばポリプロピレンのような材料から射出成形により形 成される。バッテリ端子２７と２９とはプレート２６を貫通して延び、例えばリ ベットにより固定される。

【００１５】 バッテリ１０の組立体、カバー２２は容器１２上に位置され、インサート５０ 、５２および５４はセル１４においてカソード３８とアノード３６とに接合され る。本明細書で説明のリチウム−ＭｎＯ₂バッテリにおいて、各セル１４は３Ｖ の電圧をつくり、セル１４は直列に接続されて９Ｖのバッテリをつくる。電気接 続がつくられると、カバー２２は容器１２に超音波溶接される。容器１２の底壁 ７２の開口７０（第２図）を介して各セル１４に電解液が添加される。開口７０ は壁７２に超音波溶接されたプラスチック製プラグ７４により閉鎖される。

【００１６】 バッテリ１２用の好適電解液は、リチウムテトラフルオロボーレイトのような リチウム塩と共に用いられるプロピレンカーボネートとジメトキシエタンとの溶 剤混合物、あるいはリチウムテトラフルオロボーレイト（ＬｉＢＦ₄）あるいは リチウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃）のようなリチウ ム塩と共に用いられるブチロラクトンとジメトキシエタンとの溶剤混合物からな る電解液である。適当な電解液の例は４−ブトリロラクトンとジメトキシエタン との溶剤混合物中に１Ｍ ＬｉＢＦ₄を含有する電解液である。別の適当な電解 液は４−ブチロラクトンとジメトキシエタンとの溶剤混合物中に１Ｍ ＬｉＣＦ₃ ＳＯ₃を含有するものである。

【００１７】 端子プレート２６は端子２７および２９からインサート５２と５４とへそれぞ れ連なるリード線（図示せず）によりカバー２２へ電気的に接続される。最終の 過程において、端子プレート２６は例えば超音波溶接によりカバー２２に固定さ れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によりつくられたバッテリの分解斜視
図、

【図２】バッテリの１個のセルの断側面図、

【図３】第２図の線３−３に沿って視た断面図、

【図４】セルの空洞における電極の配置を示す容器の頂
面図、

【図５】容器のカバーの底面図、

【図６】第５図の線６−６に沿って視た断面図、および

【図７】第５図の線７−７に沿って視た断面図である。

【符号の説明】

１２…容器；２２…カバー；２７、２９…バッテリ端
子；３０…空洞、３６…リチウムアノード；５０、５
２、５４…；インサート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596169886 1350 Ｒｏｕｔｅ 88 Ｓｏｕｔｈ，Ｎｅ ｗａｒｋ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ 14513，Ｕ ｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅ ｒｉｃａ (72)考案者 カタルディ，リチャード・トーマス アメリカ合衆国ニューヨーク州14580，ウ ェブスター，ダンニング・アベニュー 33

Claims (9)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のセル空洞（３０）を有する容器
   （１２）と、 一対の電極（３６、３８）と、該電極の間の分離材料と
   を含み、前記空洞（３０）の各々に設けた電極組立体
   （３４）と、 各セル空洞内の電解液と、 前記容器（１２）上に設けられ、かつ前記各セル空洞
   （３０）を気密シールするよう前記容器に溶着されたカ
   バー（２２）であって、化学的に変性されたポリオレフ
   ィンから形成され、導電性インサート（５０、５２、５
   ４）を有し、該インサートが前記ポリオレフィンに接着
   され、かつ隣接するセル空洞の電極間を電気接続するイ
   ンサート（５０）と、電極とバッテリ端子（２７、２
   ９）とを電気接続するために、当該カバーの前記セル空
   洞（３０）に接する側からその反対の側まで延びるイン
   サート（５２、５４）とを含んでなるカバー（２２）と
   を含み、前記一対の電極の中の一方はリチウムアノード
   （３６）とされ前記電解液はリチウム塩を含むようにな
   されているバッテリ。
2. 【請求項２】 請求の範囲第１項に記載のバッテリにお
   いて、前記容器（１２）が中に補強充てん材を含むポリ
   プロピレンから形成されているバッテリ。
3. 【請求項３】 請求の範囲第１項に記載のバッテリにお
   いて、ほぼＵ字形のインサート（５０）が隣接するセル
   空洞（３０）の電極（３６、３８）間の電気接続を形成
   してなるバッテリ。
4. 【請求項４】 請求の範囲第１項に記載のバッテリにお
   いて、各対の前記電極の他方の電極（３８）はＭｎＯ₂
   カソードであるバッテリ。
5. 【請求項５】 請求の範囲第１項または第４項に記載の
   バッテリにおいて、前記電解液が４−ブチロラクトンと
   ジメトキシエタンとの溶剤混合物、又は、プロピレンカ
   ーボネートとジメトキシエタンとの溶剤混合物中にＬｉ
   ＢＦ₄を含有するバッテリ。
6. 【請求項６】 請求の範囲第１項または第４項に記載の
   バッテリにおいて、前記電解液が４−ブチロラクトンと
   ジメトキシエタンとの溶剤混合物中にＬｉＣＦ₃ＳＯ₃を
   含有するバッテリ。
7. 【請求項７】 請求の範囲第１項に記載のバッテリにお
   いて、前記インサート（５０、５２、５４）がアルミニ
   ウム又は銅であるバッテリ。
8. 【請求項８】 請求の範囲第１項に記載のバッテリにお
   いて、前記ポリオレフィンが化学的に変性したポリオレ
   フィンであるポリボンド（ｐｏｌｙｂｏｎｄ）１０１
   ６、ポリボンド（ｐｏｌｙｂｏｎｄ）１００１、又は、
   プレクサ（ｐｌｅｘａｒ）２５１１とされたバッテリ。
9. 【請求項９】 請求の範囲第１項に記載のバッテリにお
   いて、端子プレート（２６）が前記カバー（２２）に接
   着され、また、同端子プレート（２６）が前記インサー
   トの一方（５２）に接続された正の端子（２７）と前記
   ２個インサートの中の他方（５４）に接続された負の端
   子（２９）とを有するバッテリ。