JPS6193550A - 電気化学電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ７（発明は、電気化学電池に関する。電気化学電池は、
電解物によって電気化学的に組み合わされた陰極と陽極
を含んでいる。

最小の電極の分離と、その結果として生じる最小の電池
内部抵抗を可能にするために、多孔質で、電気的に非伝
導材料のような手段が陰極と陽極の間にしばしば配置さ
れる。

また電気化学′心地は、密閉的に、或いは、非畜閉的に
シールされ得る電池容器を含んでいる。陰極と陽極には
容器の外側の端子により電気的接続がなされている。い
くつかのタイプの電池は容器の外側が端子の１つとして
代用出来るように電極の１つと物理的に結びついた電気
伝導性のある容器を含んでいる。

容器を密閉的に貫通するフィードスルーによって、端子
が形成されるということは当業者に知られている。金属
或いは、他の電気伝導性容器が用いられるとき、ガラス
−金属のフィードスルーが採用される。

いくつかの、バッテリーは、外部のバフテリ端子と、組
み合わされた個々に収められた多数の電池を保有してい
る６ 未発明は、一つ或いは、それ以上の電池を保有する型の
／ヘラテリーに採用するのに特に適当である新規な、電
気化学電池、及び、その製造方法を提供するものである
。この電池の特徴の１つは、電池の形状と同様に、バッ
テリーの形状を変形させるのに都合の良いものにするた
め　変形１＋■能な、電池容器を形成する薄く柔軟な材
料からできたシールされた非金属性の袋を含んでいるこ
とである。

この電池の二番目の特徴は、容器材料内に形成された通
孔のそれぞれの側に配置される一組の電気伝導部の中に
おける、新規なフィートスルーの配列を含むことである
。一組の電気伝導部はフィートスルーを形成する通孔を
介して組み合わされている。

陽極材料は、内部に配置された１組のフィートスルーと
電気的に組み合わされている。熱極材料は、内部に配置
された他のフィードスルーと′Ｉｆｌ！、気的に組み合
わされている。さらに、この電池は。

電極を電気化学的に組み合わしている多量の電解物と同
様に電極を分離する手段を含んでいる。

本発明の付加的／＃徴は１次の好ましい実施例の中に表
わされており、図面は、その一部である。

第１図には袋材料のシート（ｉ８）の平面図が示さ丸て
いるうその材料としては、それ自身でヒートシールされ
うる熱ｕｆ塑性重合体１例えば、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリビニルカーポネー）　　（ＰＶＣ）、　
　ナイロン、ハラ−（ｈａｌａｒ）　、　テフツｘ　ル
（ｔｅｆｚｅｌ）　、　　Ｆ　Ｅ　Ｐ、或いは、ＰＦＡ
のようなもののいずれかのプラスチックフィルムが好ま
しぐ、そして例えば１．このフィルムはおよそ０．００
２　インチの厚さのものである。

シートは、（ｉ８ａ）　、　（ｉ８ｂ）　、　（ｉ８ｃ
）　、　（ｉ８ｄ）の４辺を含んでいる。

そのシー）　（ｉＢ）は、仮想分割ライン（ｉ６）によ
り、幾何学的に２つの等しいセクション（ｉ９）に分割
されている。通孔（２０）は、それぞれのセクション（
ｉ９）の中心に例えば直径　１７８インチであけられて
いる。

第２図に示されるように例えば一対の電気伝導性ティス
／７　（ｉ１）、　Ｃｌ２）は、ニッケル、ステンレス
スチールのような電気化学的システムに適した材料から
形成されており、一組のディスクの間にめる通孔（２０
）のうちの一つを右するソート（ｉ９）の両側に置かれ
ている。

このディスクは１例えば、　０．０１０インチの厚さで
１通孔のまわりの袋材料と接触するように、通孔よりも
大きな直径を持つ。ディスク（ｉ１）、（ｉ２）は、一
般に、通孔（２０）の上に同心円的に置かれている。

第３図に示すように、ディスク（Ｉｎ　＜！２）は通孔
（２０）のまわりの袋材料を圧縮するのにト分な力で　
抵抗ウェルターの電極（２１）によりお互いに加圧され
ている。袋材料がこのようにＨ二ＫＭ状態に保持されて
いる時、ディスク相Ｊを通孔（２０）を通して接触する
ようにディスク（ｉ１）、（ｉ２）を弾性変形させるた
めにウェルター電極によって付加的な圧力が加えられる
。そのためディスクは通孔（２０）を鶴してＩノニいに
接触する。そのような接触状ｙｂにおいて１通孔（２０
）を通してディスク同士を結合するだめのウェルダーが
強められる。通孔（２０）のまわりの袋材料はシールを
形成する結合されたディスクの間において圧縮状態で保
持される。布閉的にかみ合わされた一組のディスクがフ
ィードスルーを形成することが明らかとなろう、フィー
ドスルーを形成する工程は、第１図に示したように、二
番目のフィードスルーを形成するために二番目の通孔（
２０）においても、繰り返される。

便宜上、第１図を参照し、それぞれの組の上側のディス
クが連らなった通孔（２０）にそれぞれにおお１戸かぶ
さるように見られるように考察すれば。

一組の電極は（図示しない）ディスク（ｉ１）に電気的
に組み合わされている。好ましい実施例においては、リ
チウム箔のような陽極材料は、ディスク（ｉ１）の一方
の表面上に直接置かれている、リチウム箔は、ニッケル
或いはステンレススチールの表面に対し圧力が両方に及
ばざるとき、冷間ウェルドされることが知られている。

陰極材料（図示しない）、例えばカーボングラファイト
のようなものは二番目のディスク（ｉ１）の表面に配置
される。ディスクにグラファイトを結びつける方法は、
網目状の電気的伝導性基村上に黒鉛を圧着して、一番目
のディスク（ｉ１）の表面の基材にウェルド或いは接着
することを含んでいるこのように電気的物理的にそれぞ
れのディスクに組み合わされた電極で袋材料は１例えば
、第１図の平面図から　（ｉ８ａ）と　（ｉ８ｃ）の端
がおよそ接するように左に端（ｉ８ａ）を上に持って来
て、ライン（ｉＢ）に沿って折られる。このような形状
では陽極と陰極は向い合う袋壁から互いに対向している
。

第４図はこのように形成された第１図の左端から便宜上
取られた形状の文例面図を示すものである。

折り目（ｉ６）に向って縁（ｉ８ａ）と　（ｉ８ｂ）の
間を見れば、２組のディスク（ｉ１）、（ｉ２）が示さ
れている。　陽極と陰極はそれぞれのディスク（ｉ１）
の内側に組み合わされている。陰極と陽極への電気的接
続が電気化学電池の端子としてのａ律をもつそれぞれの
外側のディスク（ｉ２）になされるであろう。

袋をシールする前に一枚の電気的絶縁体の多孔質材料（
図示しない）は、電解物により陽極と陰極が、これらの
間に電気化学的に組み合わされるのを許容しながら陽極
と陰極を最小限分離するように、両名の間に置かれる、
そのような分離の方法は、技術ヒよく知られており、そ
の形、材質、大きさに関する詳細な議論は、この発明を
理解する上で心安である。

陽極と陰極との間にセパレーターを置いた後に袋が実質
上シールされる。特に両端（ｉ８ｂ）、　（ｉ８ｄ）は
、それぞれ（２２）、　（２４）に加熱シールされる。

従って各端（ｉ８ｂ）、（ＩＢυは漏れに対し強弱のあ
るつぎ目（２２）、（２４）を形成するために衝撃加熱
シール機の開口部の間に配置される。

（ｉ８ａ）、　（ｉ８ｃ）の端のある折り目の反対側が
シールされる前に、約０　、５ｍｍの直径の細い針金（
３３）第５図は、縁の間から突き出るように縁（ｉ８ａ
）　。

（ｉ８ｃ）の間にほぼ垂直に挿入される。縁はそれから
加熱シールされ針金が引き抜かれ、開いた口を通して袋
は、電解物で満たされるように口をあけたままにしてお
かれる。

袋は、あらかじめ計った量の電解物に沈められた、開口
を有する容器中に袋を挿入することにより、電解物でう
まく満たされる。その容器は真空室に置かれ、その圧力
は減じられる。室圧のの派少とともに、袋の圧力もまた
誠少する。その後にその真空室が大気中に通じると電解
物は袋の中に、高圧力により入れる。

電解物で満たされた後、開口部を形成した。縁１８ａ、
ｃのシールされていない部分は一緒に、加熱シールされ
る。

このように出き上った電池は、今度はバッテリー中の他
の同様な電池を相」に連結させ、もし。

望むならば、バッテリー容器に中に密封して、シールさ
れることができる。

先行技術上知られた。前記の電池の有益性は多くある７
例えば１袋の形は、部品や装置のほんのわずかな変更で
修正できる。例えば、円形の袋を作ったり、栄にシート
１８（図１）をいろいろな杉に切断したり、折りまげる
ことによって、寸法を変えることが出きる。パフケージ
の形を変えることによるデザイン努力や資本コストはそ
れゆえ、機微たるものになる。

フィードスルーの組み立てを含む製造技術は部用なので
、完全な製造過程が易すく自動化される記述された電池
のうちで重要である。安全に関する特徴は電流の自己制
限である。過度の電流が電池から流れる時、成る種の電
気化学装置は、無視できない量の熱と圧力（又はそのど
ちらか）を発生する。

例えば１短絡の状態；が内外に存在するとき、過度の′
電流が流れる。袋が適当に寸法を取られたとき、増加す
る内部圧力に応じて、対峙した内部の袋の壁の間の距離
の増加を、前述した電池の・【軟な袋材料は許容し得る
のである。したつかて、対峙したフィードスルーディス
ク１１上へ取り付けられた電極は、一層遠く分離され、
電池内部のインピーダンスを増加させ、それにより電流
の流れを制限する。短絡状態の下での電流の急激な増大
に対し、膨張しやすい形の電気化学電池は゛電流の自己
制御により利益を受ける。それゆえに、電池袋は通常の
使用中最小の電極分離を維持するために、バネやフレオ
ンで満たされたパックのような斜め方向から加圧する手
段により、圧縮状態に維持されうる。電気化学的に反応
する材料を最適に使用することにより、最大電流が流れ
る。短絡或いはや他の過度電流の流れる原因が生じたと
き。

袋の膨張は！４め方向から加圧する手段によって起きる
力に打ち勝つ。通常の状態に戻れば、電池が内部圧力を
十分に減少し落ち着いた後、斜め方向から加圧する手段
により、最初の適切な場所に電極を戻すのである。

一方、好ましい実施例は、材料や形状そして結合の特徴
に関しては、特定のものであり、多くの変更や修正がこ
れらの技術分野における通常の知識を有する者によって
なされるであろうということは認識される。本発明はこ
れに関し、添付された特許請求の範囲によってのみ、限
定されるべきであり、代って、その請求の範囲は、その
ような修正や変換のすべてが含まれ、先行技術によって
のみ限定されるように出来るだけ広く解釈されるへきで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って′ＦＬ気化学電池を構成するの
に使用される多数の袋材料のＶ面図である。 第２図及び第３図は、第１図のライン２−２に沿った正
面断面図であり０本発明によるフィードスルーの構成を
図示している。 第４図は１本発明による電気化学電池の形状を示す正面
図である。 第５図は、本発明による電気化学電池のシーリングを示
す概要正面図である。 （ｉ８）−−・シート　　（２０）・・・通孔特許出願
人　バッテリー　エンジニアリングインコーポレーショ
ン 代理人　弁理士　廣　江　武　典。 ＬＯ（Ｖ’） Ｃ） 浪

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一組の通孔を有する薄い柔軟な材料よりなる非金属
   性のシールされた袋； それぞれの通孔に一組づつ重ねられ、それぞれの組の電
   気伝導部が、通孔を通して組み合わされる、二組の電気
   伝導部； 重ねられた電気伝導部にシールされた、それぞれの通孔
   のまわりの袋材料； 内部に配置された一組の電気伝導部に電気的に組み合わ
   された陽極材料； 内部の二番目の組に電気的に組み合わされた陰極材料； 電極を分離する手段；そして 電極を電気化学的に組み合わせる多量の電解物を含む電
   気化学電池。 ２、袋材料がそれぞれの組の電気伝導部の間で密閉的に
   圧縮された特許請求の範囲第１項記載の電気化学電池。 ３、それぞれの組の電気伝導部が通孔を通じて互いにウ
   ェルドされている特許請求の範囲第２項記載の電気化学
   電池。 ４、袋がプラスチックから形成された特許請求の範囲第
   ２項記載の電気化学電池。 ５、そのプラスチックが熱可塑性重合体である特許請求
   の範囲第４項記載の電気化学電池。 ６、袋がヒートシールされた特許請求の範囲第５項記載
   の電気化学電池。 ７、通孔が袋の相対する面に形成された特許請求の範囲
   第１項記載の電気化学電池。 ８、少なくとも陰極材料と陽極材料のうち１つがそれぞ
   れの電気伝導部の内側に取りつけられている特許請求の
   範囲第７項記載の電気化学電池。 ３、袋が袋の膨張とその結果生じる電極の分離を許容し
   得るように寸法を取った薄い柔軟な材料から形成されて
   いる特許請求の範囲第８項記載の電気化学電池。 １０、袋内の増加する圧力に応答する電極間の増加する
   分離を許容する際に、電極間の最小の分離を維持するた
   めの斜め方向から加圧する手段を包含する特許請求の範
   囲第９項記載の電気化学電池。 １１、通孔を有する薄い柔軟な非金属性材料の壁と電気
   伝導部間にある壁材料を圧縮状態に保持し通孔を通じて
   互いに電気的に組み合わされ、通孔に重ねられた、壁の
   両側にある一対の電気伝導部を含む電気化学電池に使用
   されるフィードスルーアセンブリー。 １２、電気伝導部が通孔を通して互いにウェルドされる
   特許請求の範囲第１１項記載のフィードスルーアセンブ
   リー。 １３、壁がプラスチックから形成されている特許請求の
   範囲第１１項記載のフィードスルーアセンブリー。 １４、電気伝導部が、ステンレススチールとニッケルの
   うちから選択された材料から形成される特許請求の範囲
   第１１項記載のフィードスルーアセンブリー。 １５、ａ〜ｉまでの工程を含む電気化学電池の組み立て
   方法、（ａ）薄い弾力性のある非全属性材料のシートに
   一組の通孔を形成する、 （ｂ）重ねた電気伝導部のそれぞれの組の間にそれぞれ
   通孔を配置する、 （ｃ）通孔のまわりの非金属性材料にそれぞれの組の伝
   導部をシールする、 （ｄ）介在する通孔を通してそれぞれの組の伝導部を電
   気的に組み合わせる、 （ｅ）非金属性シートの一方の側の異なった電気的伝導
   部の組をそれぞれ電気的に陰極と陽極に組み合わせる、 （ｆ）袋中に非金属性材料を形成する、 （ｇ）陰極と陽極の最小の分離を与える、 （ｈ）陰極と陽極を電気化学的に接触させる電解物を加
   える （ｉ）袋をシールする。 １６電気伝導部の間の通孔のまわりの、介在する非金属
   性材料を密封的に圧縮し、介在する非金属性材料が電気
   伝導部の間で、圧縮状態を維持されるように通孔を通し
   て、互いに電気伝導部を結合する工程を含む特許請求の
   範囲第１５項記載の方法。 １７、それぞれの電気伝導部の組の内側の伝導部上に、
   陰極と陽極を取り付ける工程を含む特許請求の範囲第１
   ６項記載の方法。 １８、袋の内部の相対する内面上に陰極と陽極を配置す
   る工程を含む特許請求の範囲第１７項記載の方法。 １９、電極を互に分離するために電池作用中袋の袋内に
   増加する圧力を許容するための袋のサイズを変える方法
   を含む特許請求の範囲第１８項記載の方法。 ２０、予め決定された作用圧力の間中、電極を最小の分
   離とする斜めから加圧する工程を含む特許請求の範囲第
   １９項記載の方法。 ２１、金属性材料が熱可塑性重合体でありヒートシール
   されたとじ目を形成するためのプラスチックに加えられ
   た熱により、袋がシールされる特許請求の範囲第１５項
   記載の方法。