JP2000090940A - 全固体のリチウム又はナトリウム電気化学的発電器の製造方法及びその電気化学的発電器 - Google Patents
全固体のリチウム又はナトリウム電気化学的発電器の製造方法及びその電気化学的発電器Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加速熟成の原因となる表面及び電流の密度が
不均一な湾曲領域を切断して、その全面に沿って完全に
均質な多層の電気化学的発電器の製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 各々が陽極と、ポリマー電解質５、１３
と、陰極膜７、１１と、多分、絶縁性膜３とから成る電
池積層体１のスタックが、膜が互いに一体である、剛性
なモノブロック組立体を構成するのに適した状態下にて
作製される。その後、この得られた組立体は、該組立体
を構成する膜の肉眼的変形を生ぜず且つ永久的な短絡を
生ずることなく、物理的装置を使用することにより所定
の形状に切断する。切断後に得られた電池１は、均一な
切断箇所として見える少なくとも一端を有し、組立体を
構成する色々な膜７、１１は肉眼的変形が生ぜず、陽極
の膜の縁部は電気的絶縁性の不動態化膜３を有してい
る。
不均一な湾曲領域を切断して、その全面に沿って完全に
均質な多層の電気化学的発電器の製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 各々が陽極と、ポリマー電解質５、１３
と、陰極膜７、１１と、多分、絶縁性膜３とから成る電
池積層体１のスタックが、膜が互いに一体である、剛性
なモノブロック組立体を構成するのに適した状態下にて
作製される。その後、この得られた組立体は、該組立体
を構成する膜の肉眼的変形を生ぜず且つ永久的な短絡を
生ずることなく、物理的装置を使用することにより所定
の形状に切断する。切断後に得られた電池１は、均一な
切断箇所として見える少なくとも一端を有し、組立体を
構成する色々な膜７、１１は肉眼的変形が生ぜず、陽極
の膜の縁部は電気的絶縁性の不動態化膜３を有してい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物理的手段によっ
て、陽極が金属リチウム又は化合物又はその合金で出来
ていることが好ましい、ポリマー電解質の多層電気化学
発電器を切断する方法に関する。また、本発明は、本発
明の切断方法によって製造した、固体相の多層電池の特
定の設計にも関する。
て、陽極が金属リチウム又は化合物又はその合金で出来
ていることが好ましい、ポリマー電解質の多層電気化学
発電器を切断する方法に関する。また、本発明は、本発
明の切断方法によって製造した、固体相の多層電池の特
定の設計にも関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜の形態のポリマー電解質の電気化学
的発電器を製造するためには、多層型電池を製造するこ
とを必要とし、ユーザが要求する電力及びエネルギ容量
に到達することのできる面を開発することを必要とす
る。一般に、これらの発電器は、陽極、電解質、陰極、
コレクタ、又、必要であるならば、電気絶縁性材料の並
置した膜の重要な面をロール巻きし、又は連続的に若し
くはステップワイズに積み重ねることにより得られる。
例えば、１９９２年３月３１日付けの米国特許第５，１
００，７４６号を参照することができる。
的発電器を製造するためには、多層型電池を製造するこ
とを必要とし、ユーザが要求する電力及びエネルギ容量
に到達することのできる面を開発することを必要とす
る。一般に、これらの発電器は、陽極、電解質、陰極、
コレクタ、又、必要であるならば、電気絶縁性材料の並
置した膜の重要な面をロール巻きし、又は連続的に若し
くはステップワイズに積み重ねることにより得られる。
例えば、１９９２年３月３１日付けの米国特許第５，１
００，７４６号を参照することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】他方、物理的手段にて
切断された、薄い積層ポリマー電解質リチウム電池は、
リチウムの局部的な分解によって自己回復する性質を有
することが公知である。しかしながら、ポリマー電解質
リチウム電池が、薄い積層電池をロール巻きし、又は薄
い積層電気を並列に又は双極の構成に積み重ねることに
より得られた、薄い積層電池の多層組立体の形態をして
おり、この場合、薄い積層電池中に少なくとも１つの剛
性な金属コレクタが存在するとき、その電池組立体が薄
い積層電池の１つ以上の層から成るならば、かかる電池
組立体を物理的に切断することは困難である。実際上、
陰極の膜の場合、リチウム膜及び電流コレクタのような
複数の金属層が存在するとき、物理的な切断は、局部的
な圧力のため、局部的な応力及び物理的変形を生じさ
せ、その結果、電池中に永久的な短絡が生じる。
切断された、薄い積層ポリマー電解質リチウム電池は、
リチウムの局部的な分解によって自己回復する性質を有
することが公知である。しかしながら、ポリマー電解質
リチウム電池が、薄い積層電池をロール巻きし、又は薄
い積層電気を並列に又は双極の構成に積み重ねることに
より得られた、薄い積層電池の多層組立体の形態をして
おり、この場合、薄い積層電池中に少なくとも１つの剛
性な金属コレクタが存在するとき、その電池組立体が薄
い積層電池の１つ以上の層から成るならば、かかる電池
組立体を物理的に切断することは困難である。実際上、
陰極の膜の場合、リチウム膜及び電流コレクタのような
複数の金属層が存在するとき、物理的な切断は、局部的
な圧力のため、局部的な応力及び物理的変形を生じさ
せ、その結果、電池中に永久的な短絡が生じる。
【０００４】米国特許第５，２５０，７８４号におい
て、レーザで切断することにより個々の小型の電池を製
造することが可能であることが示されている。更に、当
該出願人が１９９７年４月２３日及び４月２８日付け
で、それぞれ出願したカナダ国特許出願第２，２０３，
４９０号及び同第２，２０３，８６９号において、簡単
な物理的な切断工程により積層電池の単一の層を切断す
ることさえも可能であることが示されている。物理的な
変形を生じさせずに、材料を蒸発させる、レーザによる
切断は、それ自体、短絡を生じさせ、導電性であること
がある、例えば、炭化沈着物である、残留物を発生させ
る可能性がある。このため、レーザによる切断技術は、
並列又は双極の多層電池に適用することは困難である。
１つの単一層を物理的に切断することに関して、切断工
程中に、局部的に生じた集積的な物理的変形のため、多
層電池に適用することは難しく、当然に、その後の充電
／放電サイクルの間、短絡又は短絡を生じさせる弱点箇
所を発生させることになる。
て、レーザで切断することにより個々の小型の電池を製
造することが可能であることが示されている。更に、当
該出願人が１９９７年４月２３日及び４月２８日付け
で、それぞれ出願したカナダ国特許出願第２，２０３，
４９０号及び同第２，２０３，８６９号において、簡単
な物理的な切断工程により積層電池の単一の層を切断す
ることさえも可能であることが示されている。物理的な
変形を生じさせずに、材料を蒸発させる、レーザによる
切断は、それ自体、短絡を生じさせ、導電性であること
がある、例えば、炭化沈着物である、残留物を発生させ
る可能性がある。このため、レーザによる切断技術は、
並列又は双極の多層電池に適用することは困難である。
１つの単一層を物理的に切断することに関して、切断工
程中に、局部的に生じた集積的な物理的変形のため、多
層電池に適用することは難しく、当然に、その後の充電
／放電サイクルの間、短絡又は短絡を生じさせる弱点箇
所を発生させることになる。
【０００５】多層の発電器を製造する１つの有利な方法
は、横方向接続部にて電極の前面を集めることを許容し
得るように、陽極及び陰極のそれぞれのコレクタが異な
る側縁部から突き出すのを許容する一方にて、要素を平
行にロール巻きし又は積み重ねることから成ることがし
ばしばである。１９９５年５月１６日の米国特許第５，
４１５，９５４号を参照する。
は、横方向接続部にて電極の前面を集めることを許容し
得るように、陽極及び陰極のそれぞれのコレクタが異な
る側縁部から突き出すのを許容する一方にて、要素を平
行にロール巻きし又は積み重ねることから成ることがし
ばしばである。１９９５年５月１６日の米国特許第５，
４１５，９５４号を参照する。
【０００６】他方、製造の容易さと容積のコンパクトさ
とを組み合わせるため、特に関心が持たれる電池の設計
は、当業者に周知である、平坦にロール巻きすることに
より得られるものである。この設計に伴う不利益な点
は、例えば、局部的に、表面及び電流の密度が不均一と
なり、電池組立体の容積の変動に起因する圧力を補正す
ることができない湾曲領域が存在することであり、この
ため、その後の充電／放電サイクルの間、局部的な応力
を不可避的に発生させる。極めて一般的な方法にて、こ
れらの不均一な領域が存在することは、発電器に弱体な
電界領域を発生させ、そのことは、加速熟成の原因とな
る。この型式の問題点を解決する１つの巧緻な方法は、
その全面に沿って完全に均質な多層電池組立体を製造し
得るように、電池組立体を作製した後、これらの湾曲領
域を切断することができるようにすることである。しか
しながら、上述したように、利用可能なこれらの方法
は、重大な不利益を生ずることなく、所望の結果を得る
ことはできない。
とを組み合わせるため、特に関心が持たれる電池の設計
は、当業者に周知である、平坦にロール巻きすることに
より得られるものである。この設計に伴う不利益な点
は、例えば、局部的に、表面及び電流の密度が不均一と
なり、電池組立体の容積の変動に起因する圧力を補正す
ることができない湾曲領域が存在することであり、この
ため、その後の充電／放電サイクルの間、局部的な応力
を不可避的に発生させる。極めて一般的な方法にて、こ
れらの不均一な領域が存在することは、発電器に弱体な
電界領域を発生させ、そのことは、加速熟成の原因とな
る。この型式の問題点を解決する１つの巧緻な方法は、
その全面に沿って完全に均質な多層電池組立体を製造し
得るように、電池組立体を作製した後、これらの湾曲領
域を切断することができるようにすることである。しか
しながら、上述したように、利用可能なこれらの方法
は、重大な不利益を生ずることなく、所望の結果を得る
ことはできない。
【０００７】このため、本発明の１つの目的は、電気化
学的発電器の設計及び性能を最適にする一方にて、巧緻
な方法にて上記型式の問題点を解決することである。本
発明の別の目的は、その全面に沿って完全に均質な多層
電池組立体を製造し得るように、その組み立て後、平坦
なロールの湾曲領域を切断することを可能にする方法を
提供することである。
学的発電器の設計及び性能を最適にする一方にて、巧緻
な方法にて上記型式の問題点を解決することである。本
発明の別の目的は、その全面に沿って完全に均質な多層
電池組立体を製造し得るように、その組み立て後、平坦
なロールの湾曲領域を切断することを可能にする方法を
提供することである。
【０００８】本発明の１つの目的は、より大きい寸法の
多層電池を切断することにより、より小さい寸法の電池
を提供することであり、この場合、その工程は、研磨剤
を含む水ジェット切断、または、研磨剤を含むオイル切
断、若しくは、ダイヤモンドを含むワイヤーによる切断
のような、局部的な物理的研磨手段を利用し、金属製コ
レクタに過度の応力を加えたり、短絡又は弱点を生じさ
せるのに十分な物理的変形を伴うことなく、シャープに
切断することである。
多層電池を切断することにより、より小さい寸法の電池
を提供することであり、この場合、その工程は、研磨剤
を含む水ジェット切断、または、研磨剤を含むオイル切
断、若しくは、ダイヤモンドを含むワイヤーによる切断
のような、局部的な物理的研磨手段を利用し、金属製コ
レクタに過度の応力を加えたり、短絡又は弱点を生じさ
せるのに十分な物理的変形を伴うことなく、シャープに
切断することである。
【０００９】本発明の別の目的は、せん断切断、破砕切
断又はプレスのような非限定的な物理的な切断工程が特
定の状況下にて可能であることと、よりコンパクトであ
ると共に、多層電池及び切断工程の物理的な強化を十分
に制御することを通じてサイクル中の性能を向上させる
発電器を製造することが可能であることとを実証するこ
とである。
断又はプレスのような非限定的な物理的な切断工程が特
定の状況下にて可能であることと、よりコンパクトであ
ると共に、多層電池及び切断工程の物理的な強化を十分
に制御することを通じてサイクル中の性能を向上させる
発電器を製造することが可能であることとを実証するこ
とである。
【００１０】本発明の別の目的は、膜を互いに一体と
し、また、電池組立体を比較的不透過性とすると共に、
水のような反応性液体の使用を可能にする、多層電池組
立体を物理的に強化するステップを提供することであ
る。
し、また、電池組立体を比較的不透過性とすると共に、
水のような反応性液体の使用を可能にする、多層電池組
立体を物理的に強化するステップを提供することであ
る。
【００１１】本発明の別の目的は、今日迄、リチウム陽
極を更に備える薄膜から成る装置とは技術的に、完全に
不適合であると考えられていた、水ジェットを使用する
切断方法を提供することである。
極を更に備える薄膜から成る装置とは技術的に、完全に
不適合であると考えられていた、水ジェットを使用する
切断方法を提供することである。
【００１２】本発明の別の目的は、その性能及びその製
造の容易さに関して、従来技術と比較したときに特に有
利である多層設計の発電器を提供することである。本発
明は、全固体のリチウム又はナトリウム電気化学発電器
を製造する方法であって、（ａ）各々が、陽極と、ポリ
マー電解質と、陰極と、コレクタ膜とを備え、オプショ
ン的に絶縁膜を備える電池積層体のスタックを作製する
ステップと、（ｂ）（ａ）にて得られた電池組立体を物
理的手段を利用して所定の形状に切断するステップとを
備え、電池積層体のスタックが、剛性で且つ実質的に不
透過性のモノブロック組立体を構成し得るようにした状
態下にて作製され、この場合、膜は全て互いに接着し、
物理的な切断が、電池組立体を構成する膜を肉眼的に変
形させたり、永久的な短絡又は弱点を生じさせることな
く行われるようにした、方法に関する。
造の容易さに関して、従来技術と比較したときに特に有
利である多層設計の発電器を提供することである。本発
明は、全固体のリチウム又はナトリウム電気化学発電器
を製造する方法であって、（ａ）各々が、陽極と、ポリ
マー電解質と、陰極と、コレクタ膜とを備え、オプショ
ン的に絶縁膜を備える電池積層体のスタックを作製する
ステップと、（ｂ）（ａ）にて得られた電池組立体を物
理的手段を利用して所定の形状に切断するステップとを
備え、電池積層体のスタックが、剛性で且つ実質的に不
透過性のモノブロック組立体を構成し得るようにした状
態下にて作製され、この場合、膜は全て互いに接着し、
物理的な切断が、電池組立体を構成する膜を肉眼的に変
形させたり、永久的な短絡又は弱点を生じさせることな
く行われるようにした、方法に関する。
【００１３】本明細書及び添付した請求の範囲におい
て、「肉眼的変形」という語は、肉眼で見ることのでき
る変形を意味するものとする。換言すれば、本発明によ
り、肉眼で見ることのできない何らかの僅かな変形が生
じても、そのことは、膜に肉眼的変形が存在しないこと
を意味する。
て、「肉眼的変形」という語は、肉眼で見ることのでき
る変形を意味するものとする。換言すれば、本発明によ
り、肉眼で見ることのできない何らかの僅かな変形が生
じても、そのことは、膜に肉眼的変形が存在しないこと
を意味する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】１つの好適な実施の形態
によれば、切断工程は、反応性又は非反応性の流体ジェ
ットにより行うことができ、また、必要であれば、その
ジェットは、流体内に分散させた固体の研磨性材料を含
むことができる。研磨性材料の例は、非限定的に、珪
砂、ダイヤモンド粉末、バートン・ガーネット（Ｂａｒ
ｔｏｎ Ｇａｒｎｅｔ）のグリット８０（登録商標名）
型の研磨剤、及び当業者に周知のその他のものである。
によれば、切断工程は、反応性又は非反応性の流体ジェ
ットにより行うことができ、また、必要であれば、その
ジェットは、流体内に分散させた固体の研磨性材料を含
むことができる。研磨性材料の例は、非限定的に、珪
砂、ダイヤモンド粉末、バートン・ガーネット（Ｂａｒ
ｔｏｎ Ｇａｒｎｅｔ）のグリット８０（登録商標名）
型の研磨剤、及び当業者に周知のその他のものである。
【００１５】１つの好適な実施の形態によれば、切断工
程は、肉眼的変形及び短絡を生じさせずに、切断を行う
ことのできる可動の研磨性ワイヤーによって行われる。
この研磨性ワイヤーは、ダイヤモンドを含むワイヤーと
することができ、また、ワイヤー自体が、通常、鋼製で
ある。
程は、肉眼的変形及び短絡を生じさせずに、切断を行う
ことのできる可動の研磨性ワイヤーによって行われる。
この研磨性ワイヤーは、ダイヤモンドを含むワイヤーと
することができ、また、ワイヤー自体が、通常、鋼製で
ある。
【００１６】１つの好適な実施の形態によれば、切断工
程は、多層電池組立体内で肉眼的変形を生じさせること
なく物理的手段により行うことができる。物理的手段の
例は、破砕切断、せん断切断及びプレス加工を含むが、
これらにのみ限定されるものではない。使用されるブレ
ート又はダイは、金属製又はセラミック製とすることが
できる。
程は、多層電池組立体内で肉眼的変形を生じさせること
なく物理的手段により行うことができる。物理的手段の
例は、破砕切断、せん断切断及びプレス加工を含むが、
これらにのみ限定されるものではない。使用されるブレ
ート又はダイは、金属製又はセラミック製とすることが
できる。
【００１７】１つの好適な実施の形態によれば、電池の
各々を構成する陽極は、リチウムで出来ており、又はリ
チウム系化合物又は合金製であり、電気的絶縁性層を構
成し得るように自然酸化可能とする必要がある。これと
代替的に、該陽極は、切断工程に起因する事故的な短絡
に伴って、陰極の存在下にて化学的に分解することがで
きるようにしてもよい。
各々を構成する陽極は、リチウムで出来ており、又はリ
チウム系化合物又は合金製であり、電気的絶縁性層を構
成し得るように自然酸化可能とする必要がある。これと
代替的に、該陽極は、切断工程に起因する事故的な短絡
に伴って、陰極の存在下にて化学的に分解することがで
きるようにしてもよい。
【００１８】電池積層体のスタックは、本発明に従って
処理し、モノブロック組立体の層間に、流体が侵入する
のを防止するのに十分に不透過性の剛性なモノブロック
組立体とすることができる。このことは、切断行程中、
本発明に従って、水、アルコール、水和化化合物又は硫
黄又は酸素を含む化合物（リチウムを酸化させ且つリチ
ウムの一部を融解させることができる）のような反応性
流体を導入し、陽極の膜及び陰極の導電性膜の端部間の
全ての電気的短絡を防止することを可能にする。
処理し、モノブロック組立体の層間に、流体が侵入する
のを防止するのに十分に不透過性の剛性なモノブロック
組立体とすることができる。このことは、切断行程中、
本発明に従って、水、アルコール、水和化化合物又は硫
黄又は酸素を含む化合物（リチウムを酸化させ且つリチ
ウムの一部を融解させることができる）のような反応性
流体を導入し、陽極の膜及び陰極の導電性膜の端部間の
全ての電気的短絡を防止することを可能にする。
【００１９】別の実施の形態によれば、最初に、陽極、
電解質、陰極、コレクタ、陰極、電解質、陽極といった
ような膜の連続体から成る多層発電器を作製し、これら
の膜が全て互いに接着し又は互いに接着するようにされ
るようにステップが採られる。これらの接着ステップ
は、組立後の熱間加工工程、部分的に架橋結合した電解
質の利用又は架橋結合可能な又は架橋結合不能な接着添
加剤を利用する等によって行われる。同一の方法にて、
電池のスタックは、次の膜の連続体から成る多層の発電
器が得られるように作製することもできる。すなわち、
陽極、電解質、陰極、コレクタ、絶縁膜、陽極である。
また、コレクタ、陽極、電解質、陰極、コレクタという
膜の連続体から成る多層の発電器を作製することもでき
る。
電解質、陰極、コレクタ、陰極、電解質、陽極といった
ような膜の連続体から成る多層発電器を作製し、これら
の膜が全て互いに接着し又は互いに接着するようにされ
るようにステップが採られる。これらの接着ステップ
は、組立後の熱間加工工程、部分的に架橋結合した電解
質の利用又は架橋結合可能な又は架橋結合不能な接着添
加剤を利用する等によって行われる。同一の方法にて、
電池のスタックは、次の膜の連続体から成る多層の発電
器が得られるように作製することもできる。すなわち、
陽極、電解質、陰極、コレクタ、絶縁膜、陽極である。
また、コレクタ、陽極、電解質、陰極、コレクタという
膜の連続体から成る多層の発電器を作製することもでき
る。
【００２０】別の実施の形態によれば、陽極、ポリマー
電解質、陰極、コレクタ及び多分、絶縁材料の膜から成
る基本的な電池が提供され、該基本的な電池の積層体
は、陽極及び陰極のコレクタの余剰部分を横方向に残し
つつ、平らにロール巻きし、ステップ（ｂ）に従って、
平らなロールの端部における少なくとも湾曲領域にて切
断される。
電解質、陰極、コレクタ及び多分、絶縁材料の膜から成
る基本的な電池が提供され、該基本的な電池の積層体
は、陽極及び陰極のコレクタの余剰部分を横方向に残し
つつ、平らにロール巻きし、ステップ（ｂ）に従って、
平らなロールの端部における少なくとも湾曲領域にて切
断される。
【００２１】別の実施の形態によれば、当該出願人の名
による、１９９４年１１月１日の米国特許第５，３６
０，６８４号に記載されたように、側方向短絡を防止す
るため、膜の位置の不正確さ及び絶縁性バンドの付与に
起因する損失を軽減するため対称の電池組立体の中心に
て長手方向への切断が為される。
による、１９９４年１１月１日の米国特許第５，３６
０，６８４号に記載されたように、側方向短絡を防止す
るため、膜の位置の不正確さ及び絶縁性バンドの付与に
起因する損失を軽減するため対称の電池組立体の中心に
て長手方向への切断が為される。
【００２２】別の実施の形態によれば、酸化したリチウ
ムの部分は、陽極のシートの側端部を自由にし得るよう
に融解し又は物理的に除去する。別の実施の形態によれ
ば、コレクタにアクセス可能である面にて金属を破砕
し、陰極のコレクタのシート間に側方向への接続部を提
供する。
ムの部分は、陽極のシートの側端部を自由にし得るよう
に融解し又は物理的に除去する。別の実施の形態によれ
ば、コレクタにアクセス可能である面にて金属を破砕
し、陰極のコレクタのシート間に側方向への接続部を提
供する。
【００２３】本発明は、また、構成要素が陽極、ポリマ
ー電解質、陰極、コレクタ膜及び多分、絶縁性膜を備え
る、モノブロックの多層組立体を備える電気化学的発電
器に関するものであり、これらの膜は、積層され且つ単
一体とされ、互いに接着すると共に、比較的不透過性で
あり、電池組立体は、均一な切断部分として現れる少な
くとも一端を有し、電池組立体を構成する色々な膜は、
肉眼的変形を生ぜず、陽極膜の端部は、電気的に絶縁性
の不動態化膜を有している。
ー電解質、陰極、コレクタ膜及び多分、絶縁性膜を備え
る、モノブロックの多層組立体を備える電気化学的発電
器に関するものであり、これらの膜は、積層され且つ単
一体とされ、互いに接着すると共に、比較的不透過性で
あり、電池組立体は、均一な切断部分として現れる少な
くとも一端を有し、電池組立体を構成する色々な膜は、
肉眼的変形を生ぜず、陽極膜の端部は、電気的に絶縁性
の不動態化膜を有している。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明の他の特徴及び有利な点
は、限定的ではなく、単に一例として掲げた、以下の好
適な実施の形態に関する説明から明らかになるであろ
う。
は、限定的ではなく、単に一例として掲げた、以下の好
適な実施の形態に関する説明から明らかになるであろ
う。
【００２５】図面を参照すると、次なる層、すなわち陽
極を構成するリチウムシート３と、第一のポリマー電解
質の層５と、第一の陰極層７と、そのコレクタ９と、第
二の陰極層１１と、最後に、第二の電解質層１３とから
成る積層した母体電池１（図１）から本発明による１つ
の型式の多層発電器を製造する１つの有利な方法が図示
されている。膜の配置に関する詳細な情報は米国特許第
５，３６０，６８４号に見ることができる。
極を構成するリチウムシート３と、第一のポリマー電解
質の層５と、第一の陰極層７と、そのコレクタ９と、第
二の陰極層１１と、最後に、第二の電解質層１３とから
成る積層した母体電池１（図１）から本発明による１つ
の型式の多層発電器を製造する１つの有利な方法が図示
されている。膜の配置に関する詳細な情報は米国特許第
５，３６０，６８４号に見ることができる。
【００２６】この方法は、側方向に接続することによ
り、電極の全面を一側部にて陽極の重ね合わせたシート
上に集めることを容易にし且つその反対側部にて陰極コ
レクタ上に集めることを容易にし得るように、陰極コレ
クタ及びリチウム陽極が異なる側縁に沿って突出するの
を許容する一方にて、要素を平行にロール巻きし、又は
積み重ねることから成っている。
り、電極の全面を一側部にて陽極の重ね合わせたシート
上に集めることを容易にし且つその反対側部にて陰極コ
レクタ上に集めることを容易にし得るように、陰極コレ
クタ及びリチウム陽極が異なる側縁に沿って突出するの
を許容する一方にて、要素を平行にロール巻きし、又は
積み重ねることから成っている。
【００２７】製造の容易さと容積のコンパクトさとを組
み合わせる点にて特に関心が持たれる設計は、図２に概
略図で図示した平坦なロールである。しかしながら、上
述したように、この設計は、例えば、湾曲領域１５、１
７が存在し、その領域にて局部的に、表面及び電流密度
が不均一となり、容積の変動に起因する圧力を補正し得
ないという不利益な点がある。
み合わせる点にて特に関心が持たれる設計は、図２に概
略図で図示した平坦なロールである。しかしながら、上
述したように、この設計は、例えば、湾曲領域１５、１
７が存在し、その領域にて局部的に、表面及び電流密度
が不均一となり、容積の変動に起因する圧力を補正し得
ないという不利益な点がある。
【００２８】本発明の１つの実施の形態が、単に一例と
して且つ非限定的に図３及び図４に図示されている。図
２に図示するように、積層した母体電池１をロール巻き
することにより平行に組み立てられた発電器は、その前
面及び背面に、陰極及び陽極のコレクタ（図示せず）が
突出する領域を含んでいる。後で説明する切断工程は、
ロールの両端にて局部的に行われ、陰極及び陽極の２つ
の電流集め側端縁を含む角柱の電池組立体１９（図３）
又は複数の角柱の電池組立体２１、２３、２５を多数回
の切断（図４）により形成することを可能にする。
して且つ非限定的に図３及び図４に図示されている。図
２に図示するように、積層した母体電池１をロール巻き
することにより平行に組み立てられた発電器は、その前
面及び背面に、陰極及び陽極のコレクタ（図示せず）が
突出する領域を含んでいる。後で説明する切断工程は、
ロールの両端にて局部的に行われ、陰極及び陽極の２つ
の電流集め側端縁を含む角柱の電池組立体１９（図３）
又は複数の角柱の電池組立体２１、２３、２５を多数回
の切断（図４）により形成することを可能にする。
【００２９】本発明の１つの実施の形態が図５及び図６
に図示されている。第一に、図５に図示するように、コ
レクタ、リチウム、電解質、陰極、コレクタという膜を
連続的に積み重ねることにより多層の双極発電器が作製
される。この発電器は、その下面及び上面にそれぞれ電
流を集めるためのコレクタを備えている。この切断工程
は多数の形状の切断部分２７、２９、３１（図６）を形
成することを可能にし、電気接点が切断した電池の下面
及び上面に設けられる。
に図示されている。第一に、図５に図示するように、コ
レクタ、リチウム、電解質、陰極、コレクタという膜を
連続的に積み重ねることにより多層の双極発電器が作製
される。この発電器は、その下面及び上面にそれぞれ電
流を集めるためのコレクタを備えている。この切断工程
は多数の形状の切断部分２７、２９、３１（図６）を形
成することを可能にし、電気接点が切断した電池の下面
及び上面に設けられる。
【００３０】本発明の別の実施の形態が図７に図示され
ている。横断状切断により、湾曲領域４１、４３を除去
することに加えて、長手方向切断は、要素３３、３５、
３７、３９を形成することを可能にすることが理解され
よう。
ている。横断状切断により、湾曲領域４１、４３を除去
することに加えて、長手方向切断は、要素３３、３５、
３７、３９を形成することを可能にすることが理解され
よう。
【００３１】本発明による切断工程を行う第一の手段が
図８に概略図的に図示されている。図８の液体ジェット
は当業者に周知である。図示した実施例の場合、これ
は、オイル内に分散させたグリット８０（登録商標名）
の粒子のような固体の研磨材料を含むオイルジェットで
ある。これと代替的に、珪砂研磨剤を含む水ジェット、
又は例えばアルコール、水和化又は酸素化化合物若しく
は硫黄を含む化合物のような任意のその他の反応性又は
非反応性の流体のジェットを使用してもよい。図９に概
略図で図示した物理的手段は、また、潤滑剤又は反応性
流体と共に若しくはこれら潤滑剤又は反応性流体を採用
せずに、使用することもできる。この装置は、同様に当
業者に周知である、ダイヤモンドを含むワイヤーであ
る。切断工程に使用される別の手段は、図９ａに図示す
るような破砕カッターを含む。局部的に研磨し且つ１回
の切断又は多数回の同時的切断を可能にする、当該技術
分野の当業者に公知の任意のその他の手段、又は多層電
池電池組立体を肉眼的変形を生ずることなく切断し又は
多数回の切断を同時に行うことのできるその他の物理的
手段を本発明の範囲から逸脱せずに使用することも可能
であることは当然に理解されよう。
図８に概略図的に図示されている。図８の液体ジェット
は当業者に周知である。図示した実施例の場合、これ
は、オイル内に分散させたグリット８０（登録商標名）
の粒子のような固体の研磨材料を含むオイルジェットで
ある。これと代替的に、珪砂研磨剤を含む水ジェット、
又は例えばアルコール、水和化又は酸素化化合物若しく
は硫黄を含む化合物のような任意のその他の反応性又は
非反応性の流体のジェットを使用してもよい。図９に概
略図で図示した物理的手段は、また、潤滑剤又は反応性
流体と共に若しくはこれら潤滑剤又は反応性流体を採用
せずに、使用することもできる。この装置は、同様に当
業者に周知である、ダイヤモンドを含むワイヤーであ
る。切断工程に使用される別の手段は、図９ａに図示す
るような破砕カッターを含む。局部的に研磨し且つ１回
の切断又は多数回の同時的切断を可能にする、当該技術
分野の当業者に公知の任意のその他の手段、又は多層電
池電池組立体を肉眼的変形を生ずることなく切断し又は
多数回の切断を同時に行うことのできるその他の物理的
手段を本発明の範囲から逸脱せずに使用することも可能
であることは当然に理解されよう。
【００３２】物理的に堅固で緻密なブロックを形成し得
るように互いに接着する膜のみから成る図８の不透過性
の多層の場合、短絡又は長時間のサイクル時間を防止す
る上で本発明の切断工程は必須である。この点に関し
て、膜が互いに接着することは、使用される色々な膜の
性質に起因するものであり、すなわち、この結果は積層
体を組み立てた後に熱間加圧することにより得ることが
できることが理解される。架橋結合可能又は架橋結合不
能な熱接着剤材料のような当業者に周知の接着剤を使用
することもできる。
るように互いに接着する膜のみから成る図８の不透過性
の多層の場合、短絡又は長時間のサイクル時間を防止す
る上で本発明の切断工程は必須である。この点に関し
て、膜が互いに接着することは、使用される色々な膜の
性質に起因するものであり、すなわち、この結果は積層
体を組み立てた後に熱間加圧することにより得ることが
できることが理解される。架橋結合可能又は架橋結合不
能な熱接着剤材料のような当業者に周知の接着剤を使用
することもできる。
【００３３】リチウム基部陽極が存在することは、本発
明の作用にとって特に有利なことであり、それは、切断
工程中又は多分、切断流体により事故的な短絡が生ずる
ならば、リチウムは陰極と化学的に反応し勝ちとなるか
らである。新たに切断したリチウムは反応性であるとい
うことは、また、使用上も有利な点であり、それは、露
出したリチウムは容易に酸化され且つＬｉ2Ｏ又はＬｉ
ＯＨのような電気的絶縁材料に変換されるからである。
この現象は、多層電池組立体が流体層が表面的にのみ透
過する物理的に緻密なブロックに変換することと相俟っ
て、電池を化学的に汚染させることなく、予想外の水の
ような反応性流体を使用して電池を切断することを可能
にする。
明の作用にとって特に有利なことであり、それは、切断
工程中又は多分、切断流体により事故的な短絡が生ずる
ならば、リチウムは陰極と化学的に反応し勝ちとなるか
らである。新たに切断したリチウムは反応性であるとい
うことは、また、使用上も有利な点であり、それは、露
出したリチウムは容易に酸化され且つＬｉ2Ｏ又はＬｉ
ＯＨのような電気的絶縁材料に変換されるからである。
この現象は、多層電池組立体が流体層が表面的にのみ透
過する物理的に緻密なブロックに変換することと相俟っ
て、電池を化学的に汚染させることなく、予想外の水の
ような反応性流体を使用して電池を切断することを可能
にする。
【００３４】図１０、図１１、図１２、図１３には、切
断工程、及び露出したリチウムの同時的な又は内部の酸
化反応を使用して、陰極コレクタのシートの端部の集め
領域が１つ以上の縁部にて伸長し、熱及び電気的交換を
最適にすることができる方法が示してある。図１０は、
長手方向に切断する前における、図７の多層電池の断面
図である。図１１は、長手方向に切断した後の、図１０
の多層電池の断面図である。図１２は、参照番号４５に
てリチウムが酸化した後の図である点を除いて、図１１
と同様の図である。図１３は、周囲の柔軟な材料を除去
することにより電流コレクタ９が自由にされた後を示す
点を除いて、図１２と同様の図である。
断工程、及び露出したリチウムの同時的な又は内部の酸
化反応を使用して、陰極コレクタのシートの端部の集め
領域が１つ以上の縁部にて伸長し、熱及び電気的交換を
最適にすることができる方法が示してある。図１０は、
長手方向に切断する前における、図７の多層電池の断面
図である。図１１は、長手方向に切断した後の、図１０
の多層電池の断面図である。図１２は、参照番号４５に
てリチウムが酸化した後の図である点を除いて、図１１
と同様の図である。図１３は、周囲の柔軟な材料を除去
することにより電流コレクタ９が自由にされた後を示す
点を除いて、図１２と同様の図である。
【００３５】本発明の方法から得られる１つの有利な点
は、容積尺度の点にてよりコンパクトでないロールの湾
曲領域を除去することにより、例えば、電気化学的観点
からして、不作用領域を最小にすることを可能にする点
である。同様に、絶縁バンドを含む必要性及び互いに対
する膜の近似的な位置決めに起因する誤差の許容範囲を
考慮して、容積観点からして害となる陽極及び陰極のシ
ートの端部にて側方向に突出する領域の重大さの程度が
軽減される。次に、当該出願人に譲渡された米国特許第
５，３６０，６８４号に関して特に説明する。
は、容積尺度の点にてよりコンパクトでないロールの湾
曲領域を除去することにより、例えば、電気化学的観点
からして、不作用領域を最小にすることを可能にする点
である。同様に、絶縁バンドを含む必要性及び互いに対
する膜の近似的な位置決めに起因する誤差の許容範囲を
考慮して、容積観点からして害となる陽極及び陰極のシ
ートの端部にて側方向に突出する領域の重大さの程度が
軽減される。次に、当該出願人に譲渡された米国特許第
５，３６０，６８４号に関して特に説明する。
【００３６】多層電池組立体を製造する方法は、上記に
開示したものに限定されないことは言うまでもない。一
例として、直列又は並列に組み立てることを含んで、本
発明による切断工程に対し色々な工程又は材料の処理順
序を採用することができる。
開示したものに限定されないことは言うまでもない。一
例として、直列又は並列に組み立てることを含んで、本
発明による切断工程に対し色々な工程又は材料の処理順
序を採用することができる。
【００３７】化学的添加剤を使用し又は使用せずに物理
的研磨を行うその他の切断手段も勿論、採用可能であ
り、例えば、液体窒素、液体アルゴン、アルコール、ハ
ロゲン化物、硫黄含有化合物、又は酸素化化合物のよう
な無限の有機又は鉱物流体が使用できる。特定の場合、
これらはまた、切断工程の間、又はその後に使用して、
露出したリチウムの部分を溶解させ且つ／又は酸化させ
ることができ、また、場合によっては、陽極シートの端
部を陰極シートの他の構成要素から電気的に絶縁し得る
ように陰極コレクタの一部を使用することができる。
的研磨を行うその他の切断手段も勿論、採用可能であ
り、例えば、液体窒素、液体アルゴン、アルコール、ハ
ロゲン化物、硫黄含有化合物、又は酸素化化合物のよう
な無限の有機又は鉱物流体が使用できる。特定の場合、
これらはまた、切断工程の間、又はその後に使用して、
露出したリチウムの部分を溶解させ且つ／又は酸化させ
ることができ、また、場合によっては、陽極シートの端
部を陰極シートの他の構成要素から電気的に絶縁し得る
ように陰極コレクタの一部を使用することができる。
【００３８】当業者は、必要であるならば、電池組立体
内の穴又は色々な用途に適した形状を含む、色々な形状
の多層発電器を切断するため本発明の特徴から利益を享
受することができることは言うまでもない。
内の穴又は色々な用途に適した形状を含む、色々な形状
の多層発電器を切断するため本発明の特徴から利益を享
受することができることは言うまでもない。
【００３９】次に、明らかに非限定的に掲げた以下の例
に関して本発明を説明する。次の例にて使用されるポリ
マー及び電極組成物は、米国特許第４，５７８，３２６
号のような従前の幾つかの特許に記載されている。
に関して本発明を説明する。次の例にて使用されるポリ
マー及び電極組成物は、米国特許第４，５７８，３２６
号のような従前の幾つかの特許に記載されている。
【００４０】
【実施例】実施例１．図１に図示した薄い積層体から開
始して、厚さ５ｍｍの１３５ｍｍ×１５０ｍｍの寸法の
１つの二面電池を平坦なロール巻きすることにより組み
立てる。薄い積層体は、厚さ５４μｍのリチウム陽極の
膜と、厚さ４０μｍの２つの陰極膜と、厚さ１５μｍの
ポリマー電解質の２つの膜と、厚さ１５μｍの１つの中
央アルミニウムコレクタとから成っている。この積層体
は、後続の多層が並列に接触することを可能にする側方
突起を有している。陰極は、酸化バナジウム及びポリマ
ー電解質系のものである。その後、電池をそのロール巻
きマンドレルから除去し且つ８０℃の真空下にて機械内
で加圧し、電解質が陽極及び陰極の材料に対し均質に接
着することを可能にするようにする。その後、電池を水
ジェットにより横断方向に切断し、湾曲領域を除去し且
つ側方突起を通じて接触可能な状態を保持する（図
３）。
始して、厚さ５ｍｍの１３５ｍｍ×１５０ｍｍの寸法の
１つの二面電池を平坦なロール巻きすることにより組み
立てる。薄い積層体は、厚さ５４μｍのリチウム陽極の
膜と、厚さ４０μｍの２つの陰極膜と、厚さ１５μｍの
ポリマー電解質の２つの膜と、厚さ１５μｍの１つの中
央アルミニウムコレクタとから成っている。この積層体
は、後続の多層が並列に接触することを可能にする側方
突起を有している。陰極は、酸化バナジウム及びポリマ
ー電解質系のものである。その後、電池をそのロール巻
きマンドレルから除去し且つ８０℃の真空下にて機械内
で加圧し、電解質が陽極及び陰極の材料に対し均質に接
着することを可能にするようにする。その後、電池を水
ジェットにより横断方向に切断し、湾曲領域を除去し且
つ側方突起を通じて接触可能な状態を保持する（図
３）。
【００４１】４０，０００ｐｓｉの圧力下の水は、珪砂
型式の研磨添加剤を含むものとした。切断速度は１０ｃ
ｍ／分とした。水ジェットは、電池の表面に対して９０
°の角度を形成するようにした（図８）。切断工程中、
水の存在に起因する一時的な短絡が観察される。電池の
電圧が約５０ｍＶ低下することが観察される。その後、
電池を包み且つその電気化学的性能を評価する試験を行
った。
型式の研磨添加剤を含むものとした。切断速度は１０ｃ
ｍ／分とした。水ジェットは、電池の表面に対して９０
°の角度を形成するようにした（図８）。切断工程中、
水の存在に起因する一時的な短絡が観察される。電池の
電圧が約５０ｍＶ低下することが観察される。その後、
電池を包み且つその電気化学的性能を評価する試験を行
った。
【００４２】１１アンペア−時（Ａｈ）の電池をＤＳＴ
型（電気自動車への適用をシミュレートするため、米国
のアドバンスト・バッテリ・コンソルチウム（Ａｄｖａ
ｎｃｅｄ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕ
ｍ）が開発した動的応力試験法）に従って、８０％の放
電度にて３時間、放電し、その後、１０時間で３Ｖまで
再充電する。水ジェットで切断したこの電池から得られ
た電気化学的結果を切断していない同様の電池で得られ
たものと比較した。切断した電池は４００サイクル以上
の充電及び放電が可能である一方、切断しない同等の電
池は同一の試験状態（図１４）にて僅か２３０サイクル
の充電及び放電しかできなかった。
型（電気自動車への適用をシミュレートするため、米国
のアドバンスト・バッテリ・コンソルチウム（Ａｄｖａ
ｎｃｅｄ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕ
ｍ）が開発した動的応力試験法）に従って、８０％の放
電度にて３時間、放電し、その後、１０時間で３Ｖまで
再充電する。水ジェットで切断したこの電池から得られ
た電気化学的結果を切断していない同様の電池で得られ
たものと比較した。切断した電池は４００サイクル以上
の充電及び放電が可能である一方、切断しない同等の電
池は同一の試験状態（図１４）にて僅か２３０サイクル
の充電及び放電しかできなかった。
【００４３】実施例２．図１に図示した薄い積層体から
開始して、厚さ５．５ｍｍの１３５ｍｍ×１５０ｍｍの
寸法の１つの二面電池を平坦にロール巻きすることより
組み立てる。薄い積層体は、厚さ５４μｍのリチウム陽
極の膜と、厚さ４５μｍの２つの陰極膜と、厚さ２５μ
ｍのポリマー電解質の２つの膜と、厚さ１５μｍの１つ
の中央アルミニウムコレクタとから成っている。この積
層体は、後続の多層が並列に接触することを可能にする
側方突起を有している。陰極は、酸化バナジウム及びポ
リマー電解質系のものである。実施例１のように、その
後、電池をそのロール巻きマンドレルから除去し且つ加
圧する。
開始して、厚さ５．５ｍｍの１３５ｍｍ×１５０ｍｍの
寸法の１つの二面電池を平坦にロール巻きすることより
組み立てる。薄い積層体は、厚さ５４μｍのリチウム陽
極の膜と、厚さ４５μｍの２つの陰極膜と、厚さ２５μ
ｍのポリマー電解質の２つの膜と、厚さ１５μｍの１つ
の中央アルミニウムコレクタとから成っている。この積
層体は、後続の多層が並列に接触することを可能にする
側方突起を有している。陰極は、酸化バナジウム及びポ
リマー電解質系のものである。実施例１のように、その
後、電池をそのロール巻きマンドレルから除去し且つ加
圧する。
【００４４】その後、湾曲領域を解消し且つ側方向突起
（図３）を通じて電気的接触を為す可能性を保つため、
潤滑剤（図９）を使用せずに、ダイヤモンドを含むワイ
ヤーにより電池を横断方向に切断する。この切断速度
は、０．５ｃｍ／分とした。この切断工程中、短絡は何
ら観察されなかった。実施例１に図示したＤＳＴプロフ
ァイルと同一のプロファイルに従って、１．５ｍＡｈ／
ｃｍ2の電池を放電させる。循環サイクルの曲線は、３
３０回以上の充電／放電サイクルであることを示す（図
１５）。
（図３）を通じて電気的接触を為す可能性を保つため、
潤滑剤（図９）を使用せずに、ダイヤモンドを含むワイ
ヤーにより電池を横断方向に切断する。この切断速度
は、０．５ｃｍ／分とした。この切断工程中、短絡は何
ら観察されなかった。実施例１に図示したＤＳＴプロフ
ァイルと同一のプロファイルに従って、１．５ｍＡｈ／
ｃｍ2の電池を放電させる。循環サイクルの曲線は、３
３０回以上の充電／放電サイクルであることを示す（図
１５）。
【００４５】実施例３．実施例２におけるものと同一型
式の電池を組み立てた。その後、湾曲領域を解消し且つ
側方向突起を通じて電気的接触を提供する可能性を保つ
ため、鉱物油系の潤滑剤の存在下にて、ダイヤモンドを
含むワイヤーで電池を横断方向に切断する。この電池
は、以前の実施例におけると同一のＤＳＴプロファイル
に従って放電させる。サイクルの曲線は、潤滑剤無しで
ダイヤモンドを含むワイヤーにて切断することにより得
られる曲線と極めて類似しており、４００回以上の充電
／放電サイクル（図１６）であることを示す。
式の電池を組み立てた。その後、湾曲領域を解消し且つ
側方向突起を通じて電気的接触を提供する可能性を保つ
ため、鉱物油系の潤滑剤の存在下にて、ダイヤモンドを
含むワイヤーで電池を横断方向に切断する。この電池
は、以前の実施例におけると同一のＤＳＴプロファイル
に従って放電させる。サイクルの曲線は、潤滑剤無しで
ダイヤモンドを含むワイヤーにて切断することにより得
られる曲線と極めて類似しており、４００回以上の充電
／放電サイクル（図１６）であることを示す。
【００４６】実施例４．実施例１に示したものと同様の
電池に対して切断工程を行った。その後、湾曲領域を解
消し且つ側方向突起を通じて電気的接触を提供する可能
性を保つため、電池をオイルジェットにより横断方向に
切断する。
電池に対して切断工程を行った。その後、湾曲領域を解
消し且つ側方向突起を通じて電気的接触を提供する可能
性を保つため、電池をオイルジェットにより横断方向に
切断する。
【００４７】使用したオイルの圧力は、４５，０００ｐ
ｓｉであり、オイルは、ブリストル・ホワイト（Ｂｒｉ
ｓｔｏｌ Ｗｈｉｔｅ）のＮＦ型である。このオイル
は、バートン・ガーネットのグリット８０型の研磨添加
剤を含むものとした。切断速度は、２１ｃｍ／分とし
た。切断工程中、短絡は何ら観察されなかった。オイル
ジェットにて電池を切断することにより得られた電気化
学的結果は、既に、以前の実施例にて得られたものと同
様である。
ｓｉであり、オイルは、ブリストル・ホワイト（Ｂｒｉ
ｓｔｏｌ Ｗｈｉｔｅ）のＮＦ型である。このオイル
は、バートン・ガーネットのグリット８０型の研磨添加
剤を含むものとした。切断速度は、２１ｃｍ／分とし
た。切断工程中、短絡は何ら観察されなかった。オイル
ジェットにて電池を切断することにより得られた電気化
学的結果は、既に、以前の実施例にて得られたものと同
様である。
【００４８】実施例５．実施例２に図示したものと同様
の電池に対して、湾曲領域を解消し且つ側方向突起を通
じて電気的接触を提供する可能性を保つため、破砕切断
工程を行った。単一のベベル鋼製ブレードを有する、ス
ペリア・マニュファクチャリング・コーポレーション
（Ｓｕｐｅｒｉｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃ
ｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）からのゴムカッターモデル６０
０を使用した。切断工程は、１秒以内にて行い、この時
間は、局部的な圧力に起因する永久的な短絡又は肉眼的
変形を回避するのに十分な速さである。この試験におい
て、この切断の後、切断領域に残留する弱点を無くすた
め、メタノールを局部的に塗布した。このサイクルの曲
線は、３００サイクル以上の充電／放電であることを示
す（図１７）。
の電池に対して、湾曲領域を解消し且つ側方向突起を通
じて電気的接触を提供する可能性を保つため、破砕切断
工程を行った。単一のベベル鋼製ブレードを有する、ス
ペリア・マニュファクチャリング・コーポレーション
（Ｓｕｐｅｒｉｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃ
ｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）からのゴムカッターモデル６０
０を使用した。切断工程は、１秒以内にて行い、この時
間は、局部的な圧力に起因する永久的な短絡又は肉眼的
変形を回避するのに十分な速さである。この試験におい
て、この切断の後、切断領域に残留する弱点を無くすた
め、メタノールを局部的に塗布した。このサイクルの曲
線は、３００サイクル以上の充電／放電であることを示
す（図１７）。
【００４９】当業者にとって明らかであるように、本発
明の精神から逸脱せずに、改変例が可能であることが理
解される。
明の精神から逸脱せずに、改変例が可能であることが理
解される。
【図１】多層電池を組み立てることを目的とする積層母
体電池の概略図である。
体電池の概略図である。
【図２】図１に図示した積層母体電池から得られた多層
の平坦なロール体の斜視図である。
の平坦なロール体の斜視図である。
【図３】図２の平坦な多層のロール体の端部及び形成さ
れる角柱の電池組立体の端部における切断した湾曲領域
を示す斜視図である。
れる角柱の電池組立体の端部における切断した湾曲領域
を示す斜視図である。
【図４】切断した湾曲切断領域及び他の横断方向切断箇
所を示す平坦なロールの斜視図である。
所を示す平坦なロールの斜視図である。
【図５】双極多層スタッキングの斜視図である。
【図６】図５に図示した双極多層スタッキングから得ら
れた、色々な形状の切断部分の斜視図である。
れた、色々な形状の切断部分の斜視図である。
【図７】長手方向切断箇所を示す、図３と同様の図であ
る。
る。
【図８】水ジェット又はオイルジェットで切断する工程
を示す、斜視図的な概略図である。
を示す、斜視図的な概略図である。
【図９】研磨性ワイヤーで多層電池を切断する状態を示
す、斜視図的な概略図である。９ａは、破砕カッターで
多層電池を切断する状態を示す、斜視図的な概略図であ
る。
す、斜視図的な概略図である。９ａは、破砕カッターで
多層電池を切断する状態を示す、斜視図的な概略図であ
る。
【図１０】長手方向に切断する前の図７の多層電池の断
面図である。
面図である。
【図１１】中央にて切断した後の図１０の多層電池の断
面図である。
面図である。
【図１２】リチウムが酸化した後の図１１と同様の図で
ある。
ある。
【図１３】接続部を提供し得るように露出した電流コレ
クタを示す、図１２と同様の図である。
クタを示す、図１２と同様の図である。
【図１４】研磨剤を含む水ジェットで切断した後におけ
る本発明による多層電池を、切断されていない同等の電
池と比較した本発明による多層電池の充電／放電曲線の
図である。
る本発明による多層電池を、切断されていない同等の電
池と比較した本発明による多層電池の充電／放電曲線の
図である。
【図１５】潤滑剤を使用せずに、ダイアモンドを含むワ
イヤーで切断した後の、本発明の多層電池の充電／放電
曲線である。
イヤーで切断した後の、本発明の多層電池の充電／放電
曲線である。
【図１６】潤滑剤を使用して、ダイアモンドを含むワイ
ヤーで切断した後の、本発明による多層電池の充電／放
電曲線である。
ヤーで切断した後の、本発明による多層電池の充電／放
電曲線である。
【図１７】破砕カッターで切断した後の本発明による多
層電池の充電／放電曲線である。
層電池の充電／放電曲線である。
１ 母体電池 ３ リチウムシート ５ 第一のポリマー電解質の層 ７ 第一の陰極層 ９ コレクタ １１ 第二の陰極層 １３ 第二の電解質層 １５、１７ 湾曲領
域 １９、２１、２３、２５ 角柱電池組立体 ２７、２９、３１ 多数形状の切断部分 ３３、３５、３７、３９ 要素 ４１、４３ 湾曲領
域
域 １９、２１、２３、２５ 角柱電池組立体 ２７、２９、３１ 多数形状の切断部分 ３３、３５、３７、３９ 要素 ４１、４３ 湾曲領
域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミシェル・ゴーシアー カナダ国ジ５エール １エ６ ケベック, ラ・プレーリー，サン−イニヤース 237 (72)発明者 ジネット・レサルド カナダ国ジ４エム １ヴェ５ ケベック, ロングイユ，バルレイ 1568 (72)発明者 ガストン・デュッソール カナダ国ジ０エヌ １カ０ ケベック，サ ン−ブノワ−ドゥ−ミラベル，ラフレニエ ル 8575 (72)発明者 ロジェ・ルイラール カナダ国ジ３ジェ ２セ９ ケベック，ベ ロエイユ，プレヴェール 315 (72)発明者 マルタン・シモネオ カナダ国アッシュ２ジ １カ３ ケベッ ク，モントリオール，サン−ジョゼフ・オ スト 945 (72)発明者 アラン・ポール・ミラー アメリカ合衆国ミネソタ州，ワシントン・ カウンティ，ウッドベリー，ヒリングド ン・ロード 9637
Claims (34)
- 【請求項１】 全固体のリチウム又はナトリウム電気化
学的発電器の製造において、 （ａ）各々が、陽極と、ポリマー電解質と、陰極と、コ
レクタ膜と、オプション的に、絶縁膜とを備える電池積
層体のスタックを作製するステップと、 （ｂ）（ａ）にて得られた電池組立体を物理的手段を使
用して所定の形状に切断するステップと、 剛性で実質的に不透過性のモノブロック組立体を構成し
得るようにされた状態下にて、前記電池積層体のスタッ
クが作製されることと、膜が全て互いに対して接着する
ことと、前記物理的切断が、電池組立体を構成する膜の
肉眼的な変形を伴うことなく且つ永久的な短絡又は弱点
を生じさせることなく行われることとを備える、製造方
法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の製造方法において、前
記切断が、局部的な研磨性の物理的手段により行われ
る、製造方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の製造方法において、前
記切断が、反応性又は非反応性の流体ジェットであっ
て、オプション的に、該流体中に分散された固体の研磨
剤を含む流体ジェットにより行われる、製造方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の製造方法において、最
小の肉眼的変形及び短絡にて切断することを確実にする
ことのできる可動の研磨性ワイヤーによって、前記切断
が行われる、製造方法。 - 【請求項５】 請求項１に記載の製造方法において、前
記物理的手段が、せん断切断、破砕切断及びプレス加工
から成る群から選択される、製造方法。 - 【請求項６】 請求項１、２、３、４又は５に記載の製
造方法において、陽極が、リチウムと、リチウム化合物
又はリチウム系合金とを備え、該合金等が、電気的絶縁
性膜を形成し得るように酸化可能であり、又は、前記切
断に起因する事故的な短絡の後、陰極が存在するとき、
化学的に分解することができる、製造方法。 - 【請求項７】 請求項６に記載の製造方法において、前
記モノブロック組立体の層の間の流体の浸透を防止する
ため、前記剛性なモノブロック組立体を十分に不透過性
にすべく前記電池積層体のスタックを処理することを備
える、製造方法。 - 【請求項８】 請求項７に記載の製造方法において、前
記反応性流体が前記切断中に導入され、前記流体が、リ
チウムを酸化させることができ且つオプション的に前記
リチウムの一部を溶解させ、陽極の膜の端部と陰極の導
電性膜の端部との間の電気的短絡を防止し得るようにし
た、製造方法。 - 【請求項９】 請求項７に記載の製造方法において、リ
チウムを酸化させると共に、陽極の膜の端部と陰極の導
電性膜の端部との間の電気的短絡を防止し得るようにリ
チウムの一部を溶解させることのできる反応性流体が、
前記切断後に付与される、製造方法。 - 【請求項１０】 請求項１に記載の製造方法において、
最初に、全て互いに接着し又は互いに接着し得るように
された、陽極、電解質、陰極、コレクタ、陰極、電解
質、陽極の膜の連続体から成る多層の発電器を作製する
ことを備える、製造方法。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載の製造方法におい
て、前記膜が加圧工程により接着性とされる、製造方
法。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載の製造方法におい
て、前記電池スタックを組み立てた後、高温状態下に
て、加圧工程が行われる、製造方法。 - 【請求項１３】 請求項１に記載の製造方法において、
最初に、全て互いに接着し又は互いに接着し得るように
された、陽極、電解質、陰極、コレクタ、絶縁性膜、陽
極の膜の連続体から成る多層の発電器が得られるように
電池のスタックを作製することを備える、製造方法。 - 【請求項１４】 請求項１３に記載の製造方法におい
て、前記膜が加圧工程により接着性とされる、製造方
法。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載の製造方法におい
て、組み立てた後、高温状態下にて、加圧工程が行われ
る、製造方法。 - 【請求項１６】 請求項１に記載の製造方法において、
最初に、全て互いに接着し又は互いに接着し得るように
された、コレクタ、陽極、電解質、陰極、コレクタの膜
の連続体から成る多層の発電器を作製することを備え
る、製造方法。 - 【請求項１７】 請求項１６に記載の製造方法におい
て、前記膜が加圧工程により接着性とされる、製造方
法。 - 【請求項１８】 請求項１７に記載の製造方法におい
て、組み立てた後、高温状態下にて、加圧工程が行われ
る、製造方法。 - 【請求項１９】 請求項１０、１３又は１６に記載の製
造方法において、前記膜が、部分的に架橋結合した電解
質を利用することにより接着性とされる、製造方法。 - 【請求項２０】 請求項１０、１３又は１６に記載の製
造方法において、前記膜が、架橋結合可能な又は架橋結
合不能な接着添加剤を利用することにより接着性とされ
る、製造方法。 - 【請求項２１】 請求項１に記載の製造方法において、
陰極及び陽極のコレクタが並列の電気的接点に対し側方
向に突出するのを許容する一方にて、陽極、電解質、陰
極、コレクタ、陰極、電解質、陽極の膜から成る二面電
池のスタックを作製することと、切断した電池の上にて
並列の電気的接触を許容し得るようにステップ（ｂ）に
従って、前記スタックの少なくとも１回の横断方向切断
を行うことを備える、製造方法。 - 【請求項２２】 請求項２１に記載の製造方法におい
て、陽極、電解質、陰極、コレクタ、陰極、電解質から
成る基本的な電池を平坦に又は円筒状にロール巻きする
ことにより、二面電池のスタックが得られる、製造方
法。 - 【請求項２３】 請求項１に記載の製造方法において、
陰極及び陽極のコレクタが並列の電気的接点に対し側方
向に突出するのを許容する一方にて、陽極、電解質、陰
極、コレクタ、絶縁性膜という膜から成る一面電池のス
タックを作製することと、切断した電池の上にて並列の
電気的接点を許容し得るようにステップ（ｂ）に従っ
て、前記スタックの少なくとも１回の横断方向切断を行
うこととを備える、製造方法。 - 【請求項２４】 請求項２３に記載の製造方法におい
て、陽極、電解質、陰極、コレクタ、絶縁性膜という膜
でで出来た基本的な電池を平坦に又は円筒状にロール巻
きすることにより一面電池のスタックが得られる、製造
方法。 - 【請求項２５】 請求項１に記載の製造方法において、
陰極及び陽極のコレクタが並列の電気的接点に対し側方
向に突出するのを許容する一方にて、陽極、電解質、陰
極、コレクタ、陰極、電解質、陽極という膜から成る一
面電池のスタックを作製することと、切断した電池の上
にて並列の電気的接触を許容し得るようにステップ
（ｂ）に従って、前記スタックの少なくとも１回の横断
方向切断を行うこととを備える、製造方法。 - 【請求項２６】 請求項２５に記載の製造方法におい
て、陽極、電解質、陰極、コレクタから成る基本的な電
池をジグザクに折り重ねることにより、一面電池のスタ
ックが得られる、製造方法。 - 【請求項２７】 請求項１に記載の製造方法において、
コレクタ、陰極、電解質、陽極、コレクタという膜から
成り、電気的に接触するため、電流コレクタが下面及び
上面に位置する双極電池のスタックを作製することと、
ステップ（ｂ）に従って、前記スタックの少なくとも１
回の切断を行うこととを備える、製造方法。 - 【請求項２８】 請求項２１に記載の製造方法におい
て、膜の不正確な位置決めに起因する可能性のある損失
を軽減すべく前記スタックの側方向境界部を切断するこ
とと、絶縁性バンドを前記スタックの上にオプション的
に付与し、これにより、側方向への短絡を防止すること
とを更に備える、製造方法。 - 【請求項２９】 請求項２１又は２８に記載の製造方法
において、陰極の膜の側端部を自由にし得るように、酸
化したリチウムの一部を融解させ又は物理的に除去する
ことを備える、製造方法。 - 【請求項３０】 請求項２９に記載の製造方法におい
て、前記コレクタが、アクセス可能な面における金属を
粉砕し、陰極のコレクタの膜の間にて側方向への電気的
接触を可能にすることを備える、製造方法。 - 【請求項３１】 陽極と、ポリマー電解質と、陰極と、
コレクタと、多分絶縁性膜とから成る膜を備える構成を
有する多層のモノブロック組立体を備え、前期膜が単一
であり且つ互いに接着し、該組立体が均一な切断形態を
した少なくとも１つの端部を有し、組立体を構成する色
々な膜に肉眼的変形が存在せず、陽極の膜の端部が電気
的絶縁性の不動態化膜を備える、電気化学的発電器。 - 【請求項３２】 請求項３１に記載の電気化学的発電器
において、前記膜が積層される、電気化学的発電器。 - 【請求項３３】 請求項３１に記載の電気化学的発電器
において、構成要素が、双極組立体を形成し得るように
積み重ねられる、電気化学的発電器。 - 【請求項３４】 請求項３１に記載の電気化学的発電器
において、側方の絶縁性バンドを備える、電気化学的発
電器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US15234198A | 1998-09-14 | 1998-09-14 | |
| US09/152341 | 1998-09-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000090940A true JP2000090940A (ja) | 2000-03-31 |
| JP4947825B2 JP4947825B2 (ja) | 2012-06-06 |
Family
ID=22542510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26007099A Expired - Lifetime JP4947825B2 (ja) | 1998-09-14 | 1999-09-14 | 固体のリチウム電気化学的発電器の製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6616714B1 (ja) |
| EP (1) | EP0987782B1 (ja) |
| JP (1) | JP4947825B2 (ja) |
| CN (1) | CN1263361A (ja) |
| CA (1) | CA2281993C (ja) |
| DE (1) | DE69943156D1 (ja) |
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| GB2566473B (en) | 2017-09-14 | 2020-03-04 | Dyson Technology Ltd | Magnesium salts |
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