JP2000200611A - エッチングされたシ―トの電流コレクタを有するリチウムイオン電池 - Google Patents
エッチングされたシ―トの電流コレクタを有するリチウムイオン電池Info
- Publication number
- JP2000200611A JP2000200611A JP11357106A JP35710699A JP2000200611A JP 2000200611 A JP2000200611 A JP 2000200611A JP 11357106 A JP11357106 A JP 11357106A JP 35710699 A JP35710699 A JP 35710699A JP 2000200611 A JP2000200611 A JP 2000200611A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current collector
- sheet
- negative
- positive
- battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/72—Grids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/72—Grids
- H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
- H01M4/742—Meshes or woven material; Expanded metal perforated material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、軽量で電流収集性能のすぐれた電
流コレクタを有するリチウムイオン電池を提供すること
目的とする。 【解決手段】 放電時にリチウムイオンを解放し、充電
時にリチウムイオンを受取る負電極活性材料およびその
と接触している負電流コレクタとを備えた負電極34と、
放電時にリチウムイオンを受取り、充電時にリチウムイ
オンを解放する正電極活性材料およびそのと接触してい
る正電流コレクタとを備えた正電極32と、正負電極を分
離しているセパレータ36と、電解質とを具備し、電流コ
レクタはグリッド構造を形成している複数の貫通孔を有
し、セパレータは正負両電極間の接触を阻止するように
非導電性であるがリチウムイオンに対しては透過性であ
ることを特徴とする。
流コレクタを有するリチウムイオン電池を提供すること
目的とする。 【解決手段】 放電時にリチウムイオンを解放し、充電
時にリチウムイオンを受取る負電極活性材料およびその
と接触している負電流コレクタとを備えた負電極34と、
放電時にリチウムイオンを受取り、充電時にリチウムイ
オンを解放する正電極活性材料およびそのと接触してい
る正電流コレクタとを備えた正電極32と、正負電極を分
離しているセパレータ36と、電解質とを具備し、電流コ
レクタはグリッド構造を形成している複数の貫通孔を有
し、セパレータは正負両電極間の接触を阻止するように
非導電性であるがリチウムイオンに対しては透過性であ
ることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電池に関するもので
あり、特に、リチウムイオン電池における電流コレクタ
の構造に関するものである。
あり、特に、リチウムイオン電池における電流コレクタ
の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】典型的なリチウムイオン電池は、負電極
と、正電極と、負電極と正電極との間のセパレータと、
セパレータを浸漬して負電極と正電極との間にリチウム
イオン路を与える電解質と、負電極と接触している負電
流コレクタと、正電極と接触している正電流コレクタと
を有している。負電極は電池の放電においてリチウムイ
オンを解放し、電池の充電においてリチウムイオンを吸
収する負電極活性材料を含んでいる。正電極は電池の放
電においてリチウムイオンと反応し、電池の充電におい
てリチウムイオンを解放する正電極活性材料を含んでい
る。リチウムイオン電池は少なくとも２つの、典型的に
は多数のこのような電池を容器内に含んでいる。
と、正電極と、負電極と正電極との間のセパレータと、
セパレータを浸漬して負電極と正電極との間にリチウム
イオン路を与える電解質と、負電極と接触している負電
流コレクタと、正電極と接触している正電流コレクタと
を有している。負電極は電池の放電においてリチウムイ
オンを解放し、電池の充電においてリチウムイオンを吸
収する負電極活性材料を含んでいる。正電極は電池の放
電においてリチウムイオンと反応し、電池の充電におい
てリチウムイオンを解放する正電極活性材料を含んでい
る。リチウムイオン電池は少なくとも２つの、典型的に
は多数のこのような電池を容器内に含んでいる。
【０００３】各電流コレクタは各電極と端子との間の電
流路を提供し、外部回路に接続される。電流コレクタは
電解質中における腐食に耐える金属で作られている。電
流コレクタは典型的には薄いシートまたは展延した金属
で構成されている。多数の電池セルにおける各電流コレ
クタはシートコレクタに接続されたタブまたは導線を有
しており、導線は外部電極端子に導かれている。
流路を提供し、外部回路に接続される。電流コレクタは
電解質中における腐食に耐える金属で作られている。電
流コレクタは典型的には薄いシートまたは展延した金属
で構成されている。多数の電池セルにおける各電流コレ
クタはシートコレクタに接続されたタブまたは導線を有
しており、導線は外部電極端子に導かれている。
【０００４】電池が宇宙船の電力システムにおいて使用
されるとき、電流コレクタは、できるだけ軽量で、しか
も、それぞれの電極から電流を効率よく集めるように機
能することが望ましい。シート状の電流コレクタでは、
シートの厚さは所要の電流伝送能力および製造の限界に
対応してできるだけ薄く形成される。
されるとき、電流コレクタは、できるだけ軽量で、しか
も、それぞれの電極から電流を効率よく集めるように機
能することが望ましい。シート状の電流コレクタでは、
シートの厚さは所要の電流伝送能力および製造の限界に
対応してできるだけ薄く形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、構造の重
量を最小にしながら電流収集機能を最適にするように、
展延した金属で構成された電流コレクタに対して、金属
素子の間隔、およびそれらの寸法が理論的に変化される
ことができることを認識した。しかしなから、展延した
金属のこれらおよびその他のパラメータは正確に制御す
ることが困難であり、それ故、これらの一般的な設計の
電流コレクタの性能を最適にすることは可能ではない。
さらに、展延した金属で構成された電流コレクタは縁部
が鋭く、そのため短絡が生じやすい。
量を最小にしながら電流収集機能を最適にするように、
展延した金属で構成された電流コレクタに対して、金属
素子の間隔、およびそれらの寸法が理論的に変化される
ことができることを認識した。しかしなから、展延した
金属のこれらおよびその他のパラメータは正確に制御す
ることが困難であり、それ故、これらの一般的な設計の
電流コレクタの性能を最適にすることは可能ではない。
さらに、展延した金属で構成された電流コレクタは縁部
が鋭く、そのため短絡が生じやすい。
【０００６】そのため、軽量で電流収集性能を最適にす
ることのできる電流コレクタを有するリチウムイオン電
池が必要とされている。本発明はそのような要求を満足
させ、さらに関連した利点を提供することを目的とする
ものである。
ることのできる電流コレクタを有するリチウムイオン電
池が必要とされている。本発明はそのような要求を満足
させ、さらに関連した利点を提供することを目的とする
ものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、電池およびそ
の製造方法を提供する。本発明の電池は、優れた性能と
最小の重量が得られるようにそのコレクタの設計を最適
にすることを可能にする。コレクタを処理する方法は多
能的で広範囲の幾何学的形状およびコレクタパターンの
スケールに容易に適用することができる。多数の電池セ
ルが電池装置中で使用されることができる。
の製造方法を提供する。本発明の電池は、優れた性能と
最小の重量が得られるようにそのコレクタの設計を最適
にすることを可能にする。コレクタを処理する方法は多
能的で広範囲の幾何学的形状およびコレクタパターンの
スケールに容易に適用することができる。多数の電池セ
ルが電池装置中で使用されることができる。
【０００８】本発明によれば、電池装置は、電池の放電
においてリチウムイオンを解放し、電池の充電において
リチウムイオンを受取る負電極活性材料を含む負電極
と、電池の放電においてリチウムイオンを受取り、電池
の充電においてリチウムイオンを解放する正電極活性材
料を含む正電極と、負電極と正電極との間に配置されて
るセパレータとを有している。セパレータは負電極と正
電極との間の接触を阻止するように非導電性であるが、
リチウムイオンに対しては透過性である。電解質は電極
およびセパレータを浸漬して負電極と正電極との間にリ
チウムイオンの通路を形成する。負の電流コレクタは負
電極と接触し、正の電流コレクタは正電極と接触してい
る。負の電流コレクタと正の電流コレクタの少なくとも
一方、好ましくは両方は複数の貫通孔を有するシートで
構成され、それらの貫通孔はシート中にグリッド構造を
形成している。多くの場合に、電池構造を形成するため
に同様の設計の２以上の電池がある。電池は容器内に収
容されている。
においてリチウムイオンを解放し、電池の充電において
リチウムイオンを受取る負電極活性材料を含む負電極
と、電池の放電においてリチウムイオンを受取り、電池
の充電においてリチウムイオンを解放する正電極活性材
料を含む正電極と、負電極と正電極との間に配置されて
るセパレータとを有している。セパレータは負電極と正
電極との間の接触を阻止するように非導電性であるが、
リチウムイオンに対しては透過性である。電解質は電極
およびセパレータを浸漬して負電極と正電極との間にリ
チウムイオンの通路を形成する。負の電流コレクタは負
電極と接触し、正の電流コレクタは正電極と接触してい
る。負の電流コレクタと正の電流コレクタの少なくとも
一方、好ましくは両方は複数の貫通孔を有するシートで
構成され、それらの貫通孔はシート中にグリッド構造を
形成している。多くの場合に、電池構造を形成するため
に同様の設計の２以上の電池がある。電池は容器内に収
容されている。
【０００９】電流コレクタは、金属のシートをマイクロ
エレクトロニクスの分野でよく知られているフォトレジ
スト技術を使用してパターン化し、エッチングすること
によって形成される。金属のシートはフォトレジストで
覆われ、マスクを通して露光され、現像されて除去され
た保護されない領域が残される。これらの領域はエッチ
ングで除去されてシート中に正確に定められたパターン
の孔および孔の間のグリッド構造が残される。孔の寸法
とパターンおよびグリッド構造はマスク構造により容易
に設定することができる。電気接続用のタブはグリッド
構造と一体に製造され、それにより溶接その他の取付け
作業は必要ない。この方法で処理されるとき、電流コレ
クタのぎざぎざや保護されないエッジは存在せず、組立
て中に他の部品に対して損傷を与える可能性を減少させ
る。さらに、組立て中の短絡事故を著しく減少させるこ
とができる。
エレクトロニクスの分野でよく知られているフォトレジ
スト技術を使用してパターン化し、エッチングすること
によって形成される。金属のシートはフォトレジストで
覆われ、マスクを通して露光され、現像されて除去され
た保護されない領域が残される。これらの領域はエッチ
ングで除去されてシート中に正確に定められたパターン
の孔および孔の間のグリッド構造が残される。孔の寸法
とパターンおよびグリッド構造はマスク構造により容易
に設定することができる。電気接続用のタブはグリッド
構造と一体に製造され、それにより溶接その他の取付け
作業は必要ない。この方法で処理されるとき、電流コレ
クタのぎざぎざや保護されないエッジは存在せず、組立
て中に他の部品に対して損傷を与える可能性を減少させ
る。さらに、組立て中の短絡事故を著しく減少させるこ
とができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の種々の特徴および利点
は、添付図面を参照する以下の詳細な説明によって容易
に理解されることができる。しかしながら本発明の技術
的範囲はこれらの実施形態によって制限されるものでは
ない。本発明による電池装置20が図１に示されている。
電池装置20は容器22を備え、その容器22は容器の内部の
ものが漏洩しないように、また外部からの異物の侵入が
阻止されるようにハーメチックシールされている。外部
端子24は外部接続を行うために容器22の１表面を貫通し
て突出し、正の端子24a と負の端子24b とを含んでい
る。
は、添付図面を参照する以下の詳細な説明によって容易
に理解されることができる。しかしながら本発明の技術
的範囲はこれらの実施形態によって制限されるものでは
ない。本発明による電池装置20が図１に示されている。
電池装置20は容器22を備え、その容器22は容器の内部の
ものが漏洩しないように、また外部からの異物の侵入が
阻止されるようにハーメチックシールされている。外部
端子24は外部接続を行うために容器22の１表面を貫通し
て突出し、正の端子24a と負の端子24b とを含んでい
る。
【００１１】容器22の内部の板状積層体26が図２に示さ
れており、この板状積層体26の構成要素および配置は図
３乃至５に示されている。板状積層体26は複数の個々の
電池セル28を含み、電池セル28はそれから突出する電極
接続タブ30を有している。電極接続タブ30は１組の正の
電極接続タブ30a および１組の負の電極接続タブ30bを
含んでいる。正の電極接続タブ30a は正の端子24a に接
続され、負の電極接続タブ30b は負の端子24a に接続さ
れている。
れており、この板状積層体26の構成要素および配置は図
３乃至５に示されている。板状積層体26は複数の個々の
電池セル28を含み、電池セル28はそれから突出する電極
接続タブ30を有している。電極接続タブ30は１組の正の
電極接続タブ30a および１組の負の電極接続タブ30bを
含んでいる。正の電極接続タブ30a は正の端子24a に接
続され、負の電極接続タブ30b は負の端子24a に接続さ
れている。
【００１２】各電池セル28は負電極32、正電極34（好ま
しくは２個の正電極34）および負電極32と正電極34との
間に配置されてそれらと接触しているセパレータ36を備
えている。負電極32は負の電流コレクタ38およびその両
側に支持された負電極活性材料層32a を備えている。負
電極活性材料層32a は電池セルの放電のときリチウムイ
オンを解放し、電池セルの充電のときリチウムイオンを
受取る。正電極34は正の電流コレクタ40およびその両側
に支持された負電極活性材料層34a を備えている。正電
極活性材料層34a は電池セルの放電のときリチウムイオ
ンを受取り、電池セルの充電のときリチウムイオンを解
放する。セパレータ36はは負電極と正電極との間の接触
を阻止するように非導電性であるが、リチウムイオンに
対しては透過性である。電解質は電極32，34およびセパ
レータ36を浸漬し、負電極32と正電極34との間のリチウ
ムイオン通路を提供する。
しくは２個の正電極34）および負電極32と正電極34との
間に配置されてそれらと接触しているセパレータ36を備
えている。負電極32は負の電流コレクタ38およびその両
側に支持された負電極活性材料層32a を備えている。負
電極活性材料層32a は電池セルの放電のときリチウムイ
オンを解放し、電池セルの充電のときリチウムイオンを
受取る。正電極34は正の電流コレクタ40およびその両側
に支持された負電極活性材料層34a を備えている。正電
極活性材料層34a は電池セルの放電のときリチウムイオ
ンを受取り、電池セルの充電のときリチウムイオンを解
放する。セパレータ36はは負電極と正電極との間の接触
を阻止するように非導電性であるが、リチウムイオンに
対しては透過性である。電解質は電極32，34およびセパ
レータ36を浸漬し、負電極32と正電極34との間のリチウ
ムイオン通路を提供する。
【００１３】負電流コレクタ38およびその負電極活性材
料32a 、ならびに正電流コレクタ40およびその正電極活
性材料34a 、セパレータ36および電解質は任意の動作可
能な材料で作られ、動作可能な物理的構成を有してい
る。広範囲にわたる動作可能な材料および物理的構成が
技術的に知られている。これらの素子に対する本発明の
好ましい方法は、ベル通信研究所（Bellcore）によって
開発され、例えば米国特許第５４７０３５７号明細書、
米国特許第５４５６０００号明細書、米国特許第５４２
９８９１号明細書等に記載されている。これらの素子の
構成のための現在最も好ましい寸法および材料は、両側
にカーボンの負電極活性材料32a の薄膜を被覆された銅
の負電流コレクタ38で作られた０．０１２インチの厚さ
の負電極32と、両側にＬｉＣｏＯ2 の正電極活性材料34
a の薄膜を被覆されたアルミニウムの正電流コレクタ40
で作られた０．００８インチの厚さの正電極34と、非導
電性であるが電解質に対して多孔質のハイブリッドポリ
マー、好ましくはポリビニリデンフロライドと、エチレ
ンカーボネイトおよびジエチルカーボネイトの容量に対
して２：１の１モルのＬｉＰＦ6 の電解質である。構成
するこれらの材料および構造はこの好ましい実施形態の
例示として示されたものであり、本発明を限定するもの
ではなく、他の電池セルにも同様に適用可能である。
料32a 、ならびに正電流コレクタ40およびその正電極活
性材料34a 、セパレータ36および電解質は任意の動作可
能な材料で作られ、動作可能な物理的構成を有してい
る。広範囲にわたる動作可能な材料および物理的構成が
技術的に知られている。これらの素子に対する本発明の
好ましい方法は、ベル通信研究所（Bellcore）によって
開発され、例えば米国特許第５４７０３５７号明細書、
米国特許第５４５６０００号明細書、米国特許第５４２
９８９１号明細書等に記載されている。これらの素子の
構成のための現在最も好ましい寸法および材料は、両側
にカーボンの負電極活性材料32a の薄膜を被覆された銅
の負電流コレクタ38で作られた０．０１２インチの厚さ
の負電極32と、両側にＬｉＣｏＯ2 の正電極活性材料34
a の薄膜を被覆されたアルミニウムの正電流コレクタ40
で作られた０．００８インチの厚さの正電極34と、非導
電性であるが電解質に対して多孔質のハイブリッドポリ
マー、好ましくはポリビニリデンフロライドと、エチレ
ンカーボネイトおよびジエチルカーボネイトの容量に対
して２：１の１モルのＬｉＰＦ6 の電解質である。構成
するこれらの材料および構造はこの好ましい実施形態の
例示として示されたものであり、本発明を限定するもの
ではなく、他の電池セルにも同様に適用可能である。
【００１４】電流は各電池セル28の負電極32と負電極コ
ネクタタブ30b との間において伝送される。また、電流
は各電池セル28の正電極34と正電極コネクタタブ30a と
の間において伝送される。本発明の方法において、負電
極コネクタタブ30b は負電流コレクタ38と一体でそれか
ら上方に延在し、正電極コネクタタブ30a は正電流コレ
クタ40と一体でそれから上方に延在する。
ネクタタブ30b との間において伝送される。また、電流
は各電池セル28の正電極34と正電極コネクタタブ30a と
の間において伝送される。本発明の方法において、負電
極コネクタタブ30b は負電流コレクタ38と一体でそれか
ら上方に延在し、正電極コネクタタブ30a は正電流コレ
クタ40と一体でそれから上方に延在する。
【００１５】負電流コレクタ38、正電流コレクタ40のい
ずれか、または、好ましくは電流コレクタ38、40の両者
は、以下に記載されるようにパターン化およびエッチン
グによって製造される。そのようなパターン化され、エ
ッチングされた電流コレクタ50が図６に一般的な形態で
示されている。電流コレクタ50は貫通する多数の孔54を
有するシート52で構成されている。孔54はシート52中の
グリッド線56を有するグリッド構造を定めている。グリ
ッド線56は孔54の形状を定め、それは図示されているよ
うな正方形の外に、長方形、或いは三角形、六角形等の
任意の２次元形状の孔でよい。端子接続タブ30は最初に
シート52からパターン化およびエッチングされて同時
に、したがって電流コレクタ50の構造の残りの部分と一
体構造に構成されている。
ずれか、または、好ましくは電流コレクタ38、40の両者
は、以下に記載されるようにパターン化およびエッチン
グによって製造される。そのようなパターン化され、エ
ッチングされた電流コレクタ50が図６に一般的な形態で
示されている。電流コレクタ50は貫通する多数の孔54を
有するシート52で構成されている。孔54はシート52中の
グリッド線56を有するグリッド構造を定めている。グリ
ッド線56は孔54の形状を定め、それは図示されているよ
うな正方形の外に、長方形、或いは三角形、六角形等の
任意の２次元形状の孔でよい。端子接続タブ30は最初に
シート52からパターン化およびエッチングされて同時
に、したがって電流コレクタ50の構造の残りの部分と一
体構造に構成されている。
【００１６】現在の好ましい実施形態では、負の電流コ
レクタ38は厚さ約０．００２インチの銅のシートで作ら
れ、正方形の孔の寸法は約０．０３５インチ×約０．０
３５インチでありグリッド線の幅は約０．００５インチ
である。正の電流コレクタ40は厚さ約０．００３インチ
のアルミニウムのシートで作られ、正方形の孔の寸法は
約０．０３２インチ×約０．０３２インチであり、グリ
ッド線の幅は約０．００８インチである。しかしなが
ら、本発明およびその製造方法の重要な利点は、電流コ
レクタの材料および構成、および孔の寸法、間隔、配
置、およびグリッド線が特定の応用に対して最適にされ
た値で容易に設定されることができることである。
レクタ38は厚さ約０．００２インチの銅のシートで作ら
れ、正方形の孔の寸法は約０．０３５インチ×約０．０
３５インチでありグリッド線の幅は約０．００５インチ
である。正の電流コレクタ40は厚さ約０．００３インチ
のアルミニウムのシートで作られ、正方形の孔の寸法は
約０．０３２インチ×約０．０３２インチであり、グリ
ッド線の幅は約０．００８インチである。しかしなが
ら、本発明およびその製造方法の重要な利点は、電流コ
レクタの材料および構成、および孔の寸法、間隔、配
置、およびグリッド線が特定の応用に対して最適にされ
た値で容易に設定されることができることである。
【００１７】本発明の方法は、電流コレクタが固体シー
トであり、端子接続タブ30が溶接、硬ろう付け、ハンダ
付け等によって取付けられる通常の方法と対照的であ
る。本発明の方法は、電気抵抗、熱インピーダンス、お
よび電流コレクタの製造コストを減少させる。
トであり、端子接続タブ30が溶接、硬ろう付け、ハンダ
付け等によって取付けられる通常の方法と対照的であ
る。本発明の方法は、電気抵抗、熱インピーダンス、お
よび電流コレクタの製造コストを減少させる。
【００１８】図７は本発明による電池装置20の好ましい
処理方法を示している。
処理方法を示している。
【００１９】負の電流コレクタ38および一体の負電極接
続タブ30b が処理される。の負電流コレクタ材料のシー
トはステップ70で準備される。負電流コレクタのシート
は、ステップ72においてシートの両側をフォトレジスト
材料で被覆され、孔とグリッド線と負電極接続タブ30b
のパターンを定めるマスクを通してフォトレジスト材料
が露光され、フォトレジスト材料が現像され、露光され
なかったフォトレジスト材料が洗い流されることによっ
てパターン化される。その後ステップ74において、孔は
フォトレジスト材料が洗い流されて除去された区域を貫
通するようにシートの部分をエッチングすることによっ
てシートを貫通して形成され、その結果一体のタブ30b
を備えた負の電流コレクタ38が得られる。エッチング液
は負の電流コレクタシートの材料によって選択され、業
界でよく知られている任意のエッチング液が使用され
る。負電極活性材料32a がステップ76で準備される。負
電極活性材料32a は任意の方法を使用してパターン化さ
れエッチングされた負の電流コレクタ38に接合される。
接合にはセパレータ36で使用されているのと同じポリマ
ー樹脂を使用し、樹脂を重合するために約２６６°Ｃの
温度にサブアセンブリを加熱することによって接合が行
われることが好ましい。
続タブ30b が処理される。の負電流コレクタ材料のシー
トはステップ70で準備される。負電流コレクタのシート
は、ステップ72においてシートの両側をフォトレジスト
材料で被覆され、孔とグリッド線と負電極接続タブ30b
のパターンを定めるマスクを通してフォトレジスト材料
が露光され、フォトレジスト材料が現像され、露光され
なかったフォトレジスト材料が洗い流されることによっ
てパターン化される。その後ステップ74において、孔は
フォトレジスト材料が洗い流されて除去された区域を貫
通するようにシートの部分をエッチングすることによっ
てシートを貫通して形成され、その結果一体のタブ30b
を備えた負の電流コレクタ38が得られる。エッチング液
は負の電流コレクタシートの材料によって選択され、業
界でよく知られている任意のエッチング液が使用され
る。負電極活性材料32a がステップ76で準備される。負
電極活性材料32a は任意の方法を使用してパターン化さ
れエッチングされた負の電流コレクタ38に接合される。
接合にはセパレータ36で使用されているのと同じポリマ
ー樹脂を使用し、樹脂を重合するために約２６６°Ｃの
温度にサブアセンブリを加熱することによって接合が行
われることが好ましい。
【００２０】正の電流コレクタ40およびそれと一体構造
の正電極コネクタタブ30a が処理される。正の電流コレ
クタ材料のシートがステップ80で準備される。正電流コ
レクタのシートは、ステップ82において、シートの両側
をフォトレジスト材料で被覆され、孔とグリッド線と正
電極接続タブ30a のパターンを定めるマスクを通してフ
ォトレジスト材料が露光され、フォトレジスト材料が現
像され、露光されなかったフォトレジスト材料が洗い流
されることによってパターン化される。その後ステップ
84において、孔は洗い流されて除去されたフォトレジス
トの区域を貫通するようにシートの部分をエッチングす
ることによってシートを貫通して形成され、その結果一
体のタブ30a を備えた正の電流コレクタ40が得られる。
エッチング液は正の電流コレクタシートの材料によって
選択され、業界でよく知られている任意のエッチング液
が使用される。正電極活性材料34a がステップ86で準備
される。正電極活性材料34a は任意の方法を使用してパ
ターン化されエッチングされた正の電流コレクタ40に接
合される。接合にはセパレータ36で使用されているのと
同じポリマー樹脂を使用し、樹脂を重合するために約２
６６°Ｃの温度にサブアセンブリを加熱することによっ
て接合が行われることが好ましい。
の正電極コネクタタブ30a が処理される。正の電流コレ
クタ材料のシートがステップ80で準備される。正電流コ
レクタのシートは、ステップ82において、シートの両側
をフォトレジスト材料で被覆され、孔とグリッド線と正
電極接続タブ30a のパターンを定めるマスクを通してフ
ォトレジスト材料が露光され、フォトレジスト材料が現
像され、露光されなかったフォトレジスト材料が洗い流
されることによってパターン化される。その後ステップ
84において、孔は洗い流されて除去されたフォトレジス
トの区域を貫通するようにシートの部分をエッチングす
ることによってシートを貫通して形成され、その結果一
体のタブ30a を備えた正の電流コレクタ40が得られる。
エッチング液は正の電流コレクタシートの材料によって
選択され、業界でよく知られている任意のエッチング液
が使用される。正電極活性材料34a がステップ86で準備
される。正電極活性材料34a は任意の方法を使用してパ
ターン化されエッチングされた正の電流コレクタ40に接
合される。接合にはセパレータ36で使用されているのと
同じポリマー樹脂を使用し、樹脂を重合するために約２
６６°Ｃの温度にサブアセンブリを加熱することによっ
て接合が行われることが好ましい。
【００２１】セパレータ36のシートはステップ90におい
て準備される。
て準備される。
【００２２】適当な数の負電極32、正電極34、およびセ
パレータ36は積層されて電池セル28を形成し、ステップ
92において接合される。接合はセパレータのポリマー樹
脂を過剰に使用することによって行われ、積層体を樹脂
を重合するために約２６６°Ｃの温度に加熱することに
よって行われることが好ましい。素子の配置は図３〜５
に示されたようなものが好ましいが、その他の動作可能
な配置も使用できる。その後、過剰の接合材料はステッ
プ94で除去される。
パレータ36は積層されて電池セル28を形成し、ステップ
92において接合される。接合はセパレータのポリマー樹
脂を過剰に使用することによって行われ、積層体を樹脂
を重合するために約２６６°Ｃの温度に加熱することに
よって行われることが好ましい。素子の配置は図３〜５
に示されたようなものが好ましいが、その他の動作可能
な配置も使用できる。その後、過剰の接合材料はステッ
プ94で除去される。
【００２３】電解質はステップ96で与えられ、ステップ
98において電極32および34と、セパレータ36に浸漬され
る。この構造は容器22中に配置され、端子24が設けられ
て各電極接続タブ30と接触され、ステップ100 において
容器は密封され、電池セル装置20の製造は完了する。
98において電極32および34と、セパレータ36に浸漬され
る。この構造は容器22中に配置され、端子24が設けられ
て各電極接続タブ30と接触され、ステップ100 において
容器は密封され、電池セル装置20の製造は完了する。
【００２４】大容量の電池セルは本発明の方法を使用し
て製造され、電極32および34はそれぞれ約４インチ×６
インチの大きさである。これらの電池セルの初期の特性
およびライフサイクル試験の結果は良好であった。
て製造され、電極32および34はそれぞれ約４インチ×６
インチの大きさである。これらの電池セルの初期の特性
およびライフサイクル試験の結果は良好であった。
【００２５】本発明の特定の実施形態が例示の目的で詳
細に説明されたが、種々の変形および性能の強化が本発
明の技術的範囲を逸脱することなく行われることができ
るであろう。したがって本発明は、請求の範囲の記載に
よってのみ制限されるものである。
細に説明されたが、種々の変形および性能の強化が本発
明の技術的範囲を逸脱することなく行われることができ
るであろう。したがって本発明は、請求の範囲の記載に
よってのみ制限されるものである。
【図１】本発明により製作された電池の好ましい１実施
形態の斜視図。
形態の斜視図。
【図２】図１の電池の容器壁の一部を切開いて部分的に
分解した斜視図。
分解した斜視図。
【図３】図２の電池の分解した斜視図。
【図４】図２の電池の端部の平面図。
【図５】図２の電池の積層体の素子の分解した側面図。
【図６】本発明による電流コレクタの平面図。
【図７】図１の電池を製造するための方法のフロー図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バリー・ジー・ゲイジ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91214、ラ・クレセンタ、ピッケンズ・キ ャニオン・ロード 2385
Claims (11)
- 【請求項１】 電池の放電においてリチウムイオンを解
放し、電池の充電においてリチウムイオンを受取る負電
極活性材料と、負電極活性材料と接触している負の電流
コレクタとを備えている負電極と、 電池の放電においてリチウムイオンを受取り、電池の充
電においてリチウムイオンを解放する正電極活性材料
と、正電極活性材料と接触している正の電流コレクタと
を備えている正電極と、 負電極と正電極とを分離しているセパレータと、 電極およびセパレータを浸漬して負電極と正電極との間
にリチウムイオン路を形成している電解質とを具備し、 前記負の電流コレクタと正の電流コレクタの少なくとも
一方は複数の貫通孔を有するシートによって構成され、
それらの貫通孔はシート中にグリッド構造を形成し、 前記セパレータは負電極と正電極との間の接触を阻止す
るように非導電性であるがリチウムイオンに対しては透
過性であることを特徴とする電池装置。 - 【請求項２】 負の電流コレクタと正の電流コレクタの
少なくとも一方はさらにシートの一方の側縁部から突出
し、シートと一体である電極接続タブを備えている請求
項１記載の電池装置。 - 【請求項３】 負の電流コレクタは、複数の貫通孔を有
する負のコレクタシートで構成され、それらの貫通孔は
負のコレクタシート中にグリッド構造を形成し、 正の電流コレクタは、複数の貫通孔を有する正のコレク
タシートで構成され、それらの貫通孔は正のコレクタシ
ート中にグリッド構造を形成している請求項１記載の電
池装置。 - 【請求項４】 電流コレクタの各シートは、アルミニウ
ム、銅、およびその合金からなるグループから選択され
た金属で構成されている請求項１記載の電池装置。 - 【請求項５】 それぞれ請求項１記載の構造を備えてい
る２以上の電池装置を備えている請求項１記載の電池装
置。 - 【請求項６】 電池が内部に配置されている容器を備え
ている請求項１記載の電池装置。 - 【請求項７】 少なくとも１つの電池セルを有する電池
装置を処理する方法において、 負の電流コレクタと正の電流コレクタとを含む電流コレ
クタを処理し、負電流コレクタと正電流コレクタの少な
くとも１つは複数の貫通孔を有するシートで構成され、
それらの貫通孔によってシート中にグリッド構造を形成
し、 電池の放電においてリチウムイオンを解放し、電池の充
電においてリチウムイオンを受取る負電極活性材料を準
備し、 負の電流コレクタに負電極活性材料を接触させて負電極
を形成し、 電池の放電においてリチウムイオンを受取り、電池の充
電においてリチウムイオンを解放する正電極活性材料を
準備し、 正の電流コレクタに正電極活性材料を接触させて正電極
を形成し、 負電極と正電極との間にセパレータを配置し、 このセパレータは負電極と正電極との間の接触を阻止す
るように非導電性であるがリチウムイオンに対しては透
過性であり、 負電極と正電極との間にリチウムイオン路を形成する電
解質に電極およびセパレータを浸漬することを特徴とす
る電池装置の処理方法。 - 【請求項８】 電流コレクタを処理するステップは、 導電材料のシートを準備し、 シートを貫通する複数の孔を形成するステップを含んで
いる請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 前記複数の孔を形成ステップはシートを
パターン化してエッチングするステップを含んでいる請
求項８記載の方法。 - 【請求項１０】 電流コレクタを処理するステップは、 導電材料のシートを準備し、 シートを貫通する複数の孔を形成し、シートの一方の側
縁部から突出し、シートと一体構造である電極接続タブ
を形成するステップを含んでいる請求項７記載の方法。 - 【請求項１１】 前記複数の孔を形成ステップはシート
をパターン化してエッチングするステップを含んでいる
請求項１０記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US21299098A | 1998-12-16 | 1998-12-16 | |
| US212990 | 1998-12-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000200611A true JP2000200611A (ja) | 2000-07-18 |
Family
ID=22793287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11357106A Pending JP2000200611A (ja) | 1998-12-16 | 1999-12-16 | エッチングされたシ―トの電流コレクタを有するリチウムイオン電池 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1014465A1 (ja) |
| JP (1) | JP2000200611A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009188115A (ja) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | 電気二重層キャパシタ |
| JP2013214464A (ja) * | 2012-04-04 | 2013-10-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電池 |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050244843A1 (en) * | 2001-11-16 | 2005-11-03 | Wen-Tien Chen | Blood test prototypes and methods for the detection of circulating tumor and endothelial cells |
| US7682745B2 (en) | 2004-10-29 | 2010-03-23 | Medtronic, Inc. | Medical device having lithium-ion battery |
| US9077022B2 (en) | 2004-10-29 | 2015-07-07 | Medtronic, Inc. | Lithium-ion battery |
| US9065145B2 (en) | 2004-10-29 | 2015-06-23 | Medtronic, Inc. | Lithium-ion battery |
| US7641992B2 (en) | 2004-10-29 | 2010-01-05 | Medtronic, Inc. | Medical device having lithium-ion battery |
| US8980453B2 (en) | 2008-04-30 | 2015-03-17 | Medtronic, Inc. | Formation process for lithium-ion batteries |
| US7563541B2 (en) | 2004-10-29 | 2009-07-21 | Medtronic, Inc. | Lithium-ion battery |
| KR101326118B1 (ko) | 2004-10-29 | 2013-11-06 | 메드트로닉 인코포레이티드 | 리튬 이온 전지의 충전방법 |
| US7927742B2 (en) | 2004-10-29 | 2011-04-19 | Medtronic, Inc. | Negative-limited lithium-ion battery |
| US8105714B2 (en) | 2004-10-29 | 2012-01-31 | Medtronic, Inc. | Lithium-ion battery |
| US7337010B2 (en) | 2004-10-29 | 2008-02-26 | Medtronic, Inc. | Medical device having lithium-ion battery |
| US7582387B2 (en) | 2004-10-29 | 2009-09-01 | Medtronic, Inc. | Lithium-ion battery |
| CN101048898B (zh) | 2004-10-29 | 2012-02-01 | 麦德托尼克公司 | 锂离子电池及医疗装置 |
| US7662509B2 (en) | 2004-10-29 | 2010-02-16 | Medtronic, Inc. | Lithium-ion battery |
| US20130327638A1 (en) * | 2010-08-25 | 2013-12-12 | Poolrite Research Pty Ltd | Electrolytic cell and an electrode cartridge thereof |
| US9287580B2 (en) | 2011-07-27 | 2016-03-15 | Medtronic, Inc. | Battery with auxiliary electrode |
| US20130149560A1 (en) | 2011-12-09 | 2013-06-13 | Medtronic, Inc. | Auxiliary electrode for lithium-ion battery |
| US9231271B2 (en) | 2012-02-28 | 2016-01-05 | Amperex Technology Limited | Merged battery cell with interleaved electrodes |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5587253A (en) * | 1993-03-05 | 1996-12-24 | Bell Communications Research, Inc. | Low resistance rechargeable lithium-ion battery |
| EP0655793B1 (en) * | 1993-11-19 | 2003-04-02 | Medtronic, Inc. | High-reliability electrochemical cell and electrode assembly therefor |
| US5616152A (en) * | 1996-04-10 | 1997-04-01 | Valence Technology, Inc. | Method of preparing electrodes |
| US6432585B1 (en) * | 1997-01-28 | 2002-08-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Electrode structural body, rechargeable battery provided with said electrode structural body, and rechargeable battery |
| JP4027483B2 (ja) * | 1997-12-25 | 2007-12-26 | 松下電器産業株式会社 | 電池用電極芯板とその製造方法および電池 |
| AU4225799A (en) * | 1998-06-02 | 1999-12-20 | Ultralife Batteries, Inc. | Cross-linked polymeric components of rechargeable solid lithium batteries and methods for making same |
-
1999
- 1999-12-10 EP EP99124676A patent/EP1014465A1/en not_active Withdrawn
- 1999-12-16 JP JP11357106A patent/JP2000200611A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009188115A (ja) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | 電気二重層キャパシタ |
| JP2013214464A (ja) * | 2012-04-04 | 2013-10-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1014465A1 (en) | 2000-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2000200611A (ja) | エッチングされたシ―トの電流コレクタを有するリチウムイオン電池 | |
| JP4228177B2 (ja) | 二次電池、および、それを用いたバッテリー | |
| JP4555549B2 (ja) | ケースを備えた電池 | |
| CN101507040B (zh) | 蓄电装置和制造蓄电装置的方法 | |
| JP4406149B2 (ja) | 集電体および電極並びにこれらを用いた２次電池 | |
| KR19990087037A (ko) | 작은 내부 저항 리튬 이온 배터리용 재료 및 방법 | |
| US8486283B2 (en) | Method of making fusible links | |
| CN102403514B (zh) | 电池中经改进的放电结构 | |
| CN112821014A (zh) | 电芯、电芯组件及电池 | |
| US20050233209A1 (en) | Electrical contact for current collectors of electrochemical cells and method therefor | |
| JP2000106167A (ja) | 電 池 | |
| US20260074384A1 (en) | Electrode sheet and secondary battery | |
| KR20190064977A (ko) | 전극 조립체 및 이를 포함하는 배터리 | |
| KR20040092531A (ko) | 이차전지의 전극 조립체 | |
| KR100911004B1 (ko) | 전지부와 이를 채용한 리튬이차전지 | |
| EP2092586A1 (en) | Bipolar battery | |
| US20040185332A1 (en) | Tabs for electrochemical cells | |
| US20030134202A1 (en) | Lithium polymer battery | |
| CN218939728U (zh) | 极片、电芯、电池单体、用电设备以及极片加工设备 | |
| KR100354249B1 (ko) | 리튬 폴리머 전지 | |
| JPH05151993A (ja) | 角型リチウム二次電池 | |
| KR100601529B1 (ko) | 접속 리이드 솔더링 방법 및 이를 이용한 파우치형 리튬폴리머 전지 | |
| JP2941927B2 (ja) | 角型リチウム二次電池 | |
| KR20020039573A (ko) | 이차 전지의 집전체 | |
| KR100362278B1 (ko) | 리튬 이차 전지 |