JP2002203607A - Electrochemical cell consisting of alkaline metal cell or ion electrochemical cell including double collector cathode structure using same active material of different thicknesses - Google Patents

Electrochemical cell consisting of alkaline metal cell or ion electrochemical cell including double collector cathode structure using same active material of different thicknesses

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JP2002203607A
JP2002203607A JP2001351633A JP2001351633A JP2002203607A JP 2002203607 A JP2002203607 A JP 2002203607A JP 2001351633 A JP2001351633 A JP 2001351633A JP 2001351633 A JP2001351633 A JP 2001351633A JP 2002203607 A JP2002203607 A JP 2002203607A
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anode
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Hong Gan
カン ホン
Esther S Takeuchi
エス、タケウチ エスター
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Greatbatch Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To structure an electrochemical cell consisting of an alkaline battery cell or an ion electrochemical cell including a double collector cathode structure using the same active material of different thicknesses and improve capacity and usage efficiency of a lithium-containing cell. SOLUTION: The electrochemical cell is provided with is provided with an anode, a cathode structured so that a cathode material equipped as a first cathode structure having a first thickness be short-circuited with a second cathode structure with a thickness different from that of the first cathode structure and the second cathode structure made of the same cathode material as the first face the anode, and electrolyte solution activating the anode and the cathode.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、化学エネルギーの
電気エネルギーへの変換に関する。より詳しく説明する
と、本発明は、二つの集電体間に挟持された第1の厚み
を有する第1カソード構造とともに、集電体の背反側部
と接触する第2の厚みを有する第2カソード構造とを備
えた新規なサンドイッチ状カソード設計に関する。第1
および第2構造の活物質は同じものである。このカソー
ド設計では、第1の厚みが第2の厚みと異なることのみ
が相違し、また二つの第2カソード構造における第2の
厚みが同じであることが好ましい。このカソード設計
は、植え込み型医用デバイスに電力供給するセルによっ
て必要とされるような高放電率(レート)の適用に有利
である。
[0001] The present invention relates to the conversion of chemical energy into electrical energy. More specifically, the present invention provides a first cathode structure having a first thickness sandwiched between two current collectors, and a second cathode having a second thickness in contact with the opposite side of the current collector. And a novel sandwich-like cathode design with a structure. First
And the active material of the second structure is the same. In this cathode design, the only difference is that the first thickness is different from the second thickness, and it is preferred that the two second cathode structures have the same second thickness. This cathode design is advantageous for high discharge rate applications such as those required by cells that power implantable medical devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のカソード設計において、電極厚み
はセル容量とセル放電率能力に影響する。原則的に、規
定セル容積中のカソードの厚みが厚くなるほど、セル容
量がますます大きくなる。しかし、ある場合において、
カソード放電率能力は、比較的低い導電率のカソード活
物質が使用されると、極端に減少する。このようになる
理由は、どの電極の抵抗値も厚み、すなわちその外面か
ら集電体までの距離に比例するからである。電極の厚み
は、セル設計モデルの企画推進の点で重要な問題を含ん
でいる。ある状況において、電極厚の違いが、特定活物
質の電気的、あるいはイオン的にどのような抵抗性を示
すかを予想することが非常に困難となる。この結果、活
物質は、ある種の設計のためには電源に相応しくないと
して考慮のらち外に置かれる。
BACKGROUND OF THE INVENTION In conventional cathode designs, electrode thickness affects cell capacity and cell discharge rate capability. In principle, the greater the thickness of the cathode in a given cell volume, the greater the cell capacity. However, in some cases,
Cathode discharge rate capability is greatly reduced when relatively low conductivity cathode active materials are used. The reason for this is that the resistance of any electrode is proportional to its thickness, that is, the distance from its outer surface to the current collector. The thickness of the electrode has an important problem in promoting the planning of the cell design model. Under certain circumstances, it is very difficult to predict how the difference in electrode thickness indicates the electrical or ionic resistance of a particular active material. As a result, the active material is left out of consideration for certain designs as not suitable for a power source.

【0003】しかし、本発明の二重スクリーン設計は、
互いに対向した集電体間に配置されたいわゆる「第1カ
ソード構造」が、二つの集電体の外側と接触したいわゆ
る「第2カソード構造」とは異なる厚みを有している。
集電体の両側と接触している二つの第2カソード構造の
厚みは、同じであるのが好ましい。従って、カソード集
電体間に挟持され、かつ、これと直接接触している第1
カソード構造は、特定する適用例に応じて、第2構造の
厚みより厚くても、薄くてもよい。これが新規な設計あ
るいは適用例に対しても、セルの放電率能力の点でモデ
ル製作を容易にしている。
However, the dual screen design of the present invention
The so-called “first cathode structure” arranged between the current collectors facing each other has a different thickness from the so-called “second cathode structure” that contacts the outside of the two current collectors.
Preferably, the thickness of the two second cathode structures in contact with both sides of the current collector is the same. Therefore, the first electrode which is sandwiched between the cathode current collectors and is directly in contact therewith
The cathode structure may be thicker or thinner than the thickness of the second structure, depending on the particular application. This facilitates model fabrication in terms of cell discharge rate capability, even for new designs or applications.

【0004】この形態が特に有用である一つのタイプの
化学物質は、リチウム/銀酸バナジウム(Li/SV
O)セルに含まれるものである。この組合せの場合、銀
酸化バナジウム・カソード活物質は、第1の厚みの第1
構造が二つの集電体間に挟持される形状において、バイ
ンダーと導電性希釈剤をなくすことが可能である。この
集合体がさらに、第1の厚みと異なる第2の厚みを有す
る第2構造形とされた銀酸化バナジウム、バインダーお
よび導電性希釈剤からなる二つの層間に挟持される。一
方、SVOは、バインダーと導電性希釈剤の存在なしに
集電体に容易に接着する凝集性構造へと圧搾できること
が知られている。この結果、この形態のカソードを備え
たリチウム・セルが、従来のLi/SVOセルと同じ放
電率能力を有することになる。同時に、中間第1構造を
第2構造よりも厚くし、および/または非活物質を排除
したときに、これらのセルは、第1構造中の活物質の量
が増大するために、従来のLi/SVOセルの容量より
も大きい容量を示す。
[0004] One type of chemical in which this form is particularly useful is lithium / vanadium silicate (Li / SV).
O) Included in cells. For this combination, the silver vanadium oxide cathode active material has a first thickness of a first thickness.
In configurations where the structure is sandwiched between two current collectors, it is possible to eliminate the binder and conductive diluent. The assembly is further sandwiched between two layers of silver vanadium oxide having a second structure having a second thickness different from the first thickness, a binder, and a conductive diluent. On the other hand, it is known that SVO can be squeezed into a cohesive structure that readily adheres to the current collector without the presence of a binder and a conductive diluent. As a result, a lithium cell with this form of cathode will have the same discharge rate capability as a conventional Li / SVO cell. At the same time, when the intermediate first structure is made thicker than the second structure and / or the non-active material is eliminated, these cells will have a higher Lithium content in the first structure due to the increased amount of active material in the first structure. / SVO indicates a capacity larger than the capacity of the cell.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の一つ
の目的は、電極設計に新規な概念を提供することによっ
てリチウム電気化学セルの性能を改善することである。
本発明のさらなる目的は、リチウム含有セルの容量と利
用効率を改善するためのセル設計を提供することを含ん
でいる。
Accordingly, one object of the present invention is to improve the performance of lithium electrochemical cells by providing a new concept in electrode design.
It is a further object of the present invention to provide a cell design for improving the capacity and utilization efficiency of a lithium-containing cell.

【0006】本発明のこれらの目的および他の目的は、
次の説明を参照することによって当該技術に習熟した人
にとってよりいっそう明白となるであろう。
[0006] These and other objects of the present invention are:
It will be more apparent to those skilled in the art by reference to the following description.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の電気化学セル
は、一次電池特性または二次再充電特性のいずれかを有
する。一次および二次タイプ両方に対して、セルは元素
の周期律表のIA、IIAおよびIIIB族から選択さ
れたアノード活性金属からなり、リチウム、ナトリウ
ム、カリウム等、およびこれらの合金および、例えばL
i‐Si、Li‐Al、Li‐B、Li‐MgおよびL
i‐Si‐B合金を含む金属間化合物および金属間化合
物を含む。好ましい金属はリチウムからなる。別の負性
電極は、リチウム‐アルミニウム合金のようなリチウム
合金からなる。合金中のアルミニウムの重量が重くなれ
ばなるほど、セルのエネルギー密度はますます低くな
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The electrochemical cell of the present invention has either primary battery characteristics or secondary recharge characteristics. For both primary and secondary types, the cell consists of an anodic active metal selected from Groups IA, IIA and IIIB of the Periodic Table of the Elements, such as lithium, sodium, potassium, and the like, and alloys thereof, and
i-Si, Li-Al, Li-B, Li-Mg and L
Includes intermetallic compounds including i-Si-B alloys and intermetallic compounds. The preferred metal comprises lithium. Another negative electrode comprises a lithium alloy, such as a lithium-aluminum alloy. The higher the weight of aluminum in the alloy, the lower the energy density of the cell.

【0008】一次セルの場合、アノードはリチウム物質
の薄い金属シートか、またはリチウム箔であって、金
属、好ましくはニッケルからなるアノード集電体上にプ
レスされるか、またはロールされて負電極を形成する。
本発明の代表的なセルにおいて、負電極は長尺タブまた
は集電体と同じ物質、すなわち、好ましくはニッケルの
リード線を有しており、溶接する等して一体的に形成さ
れるか、または溶接によって、ケース負電位型とした導
電性物質のセル・ケースに接続されている。別の方法と
して、負電極はある他の幾何学的形態、例えばボビン
状、シリンダー状またはペレットのように形成され、交
互低面型としたセル設計が許容される。
In the case of a primary cell, the anode is a thin metal sheet of lithium material or a lithium foil, which is pressed or rolled onto an anode current collector made of metal, preferably nickel, to form a negative electrode. Form.
In a typical cell of the present invention, the negative electrode has the same material as the long tab or current collector, that is, preferably has a lead wire of nickel, and is integrally formed by welding or the like, Alternatively, it is connected to the cell / case of a conductive material of a case negative potential type by welding. Alternatively, the negative electrode is formed in some other geometric form, such as a bobbin, cylinder or pellet, allowing for an alternating low profile cell design.

【0009】二次電気化学系において、アノード、すな
わち負電極は、好ましくはアルカリ金属リチウムのよう
なアノード活物質を挿入(インターカレート)、および
抜去(デ・インターカレート)することが可能なアノー
ド物質からなる。リチウム種を可逆的に維持できる種々
の形態の炭素(例えば、コークス、グラファイト、アセ
チレン・ブラック、ガラス状炭素、等)からなる炭素質
負電極は、アノード物質として好ましく用いられる。
「ヘアリー・カーボン(hairy carbon)」
物質は、その比較的高いリチウム維持容量のために、特
に好ましい。「ヘアリー・カーボン(hairy ca
rbon)」は、本発明の出願人に譲渡され、ここでは
参照例として取り入れるタケウチ他による米国特許第
5,443,928号に開示されている物質である。グ
ラファイトは別の好ましい物質である。炭素の形態に関
係なく、炭素性物質のファイバーは、特に有利である。
これは反復される充/放電サイクル中の劣化に耐え得る
強固な電極に製造することができる優れた機械的特性を
有しているからである。さらに、カーボン・ファイバー
の大きい表面積が急速な充/放電率を可能にする。
In a secondary electrochemical system, the anode, the negative electrode, is preferably capable of inserting (intercalating) and removing (de-intercalating) an anode active material such as lithium alkali metal. Consists of anode material. Carbonaceous negative electrodes made of various forms of carbon (eg, coke, graphite, acetylene black, glassy carbon, etc.) that can reversibly maintain lithium species are preferably used as the anode material.
"Hairy carbon"
The material is particularly preferred because of its relatively high lithium retention capacity. "Hairy carbon (hairy ca
"rbon)" is the material disclosed in U.S. Patent No. 5,443,928 to Takeuchi et al., assigned to the assignee of the present invention and incorporated herein by reference. Graphite is another preferred material. Regardless of the form of the carbon, fibers of carbonaceous material are particularly advantageous.
This is because they have excellent mechanical properties that can be manufactured into robust electrodes that can withstand degradation during repeated charge / discharge cycles. In addition, the large surface area of the carbon fibers allows for rapid charge / discharge rates.

【0010】二次セルのための典型的な負電極は、約9
0〜97重量%の「ヘアリー・カーボン」またはバイン
ダー物質の約3〜10重量%のグラファイトの混合物に
よって製作される。バインダー物質は、好ましくはポリ
テトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリふっ化ビニ
リデン(PVDE)、ポリエチレンテトラフルオロエチ
レン(ETFE)、ポリアミド、ポリイミド、およびこ
れらの混合物などのようなフッ素樹脂である。この負電
極混合物は、ニッケル、ステンレススチール、または銅
箔ないしスクリーンのような集電体上に、鋳込、圧搾、
圧延、または他の方法で接触させることによって形成さ
れる。
A typical negative electrode for a secondary cell is about 9
Made from 0 to 97% by weight of "hairy carbon" or a mixture of about 3 to 10% by weight of graphite of binder material. The binder material is preferably a fluoroplastic such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDE), polyethylene tetrafluoroethylene (ETFE), polyamide, polyimide, and mixtures thereof. This negative electrode mixture is cast, pressed, pressed on a current collector such as nickel, stainless steel, or copper foil or screen.
It is formed by rolling or otherwise contacting.

【0011】一次セルまたは二次セルのいずれにおいて
も、正電極における反応には、負電極から正電極に原子
または分子形態で移動するイオンの変移が含まれてい
る。一次セルの場合、カソード反応物質は炭素性化学特
性、または少なくとも第1の遷移金属カルコゲニド成分
からなる。この成分は金属、金属酸化物、または少なく
とも第1および第2金属またはその酸化物および多分第
3金属または金属酸化物、あるいは第1および第2金属
の混合物またはホスト金属酸化物のマトリックス中に入
っているこれらの金属酸化物からなる混合金属酸化物で
ある。カソード活物質も金属硫化物からなる。
In either the primary cell or the secondary cell, the reaction at the positive electrode involves the transfer of ions that migrate from the negative electrode to the positive electrode in atomic or molecular form. In the case of a primary cell, the cathode reactant comprises carbonaceous chemistry, or at least a first transition metal chalcogenide component. This component may be in the matrix of a metal, metal oxide, or at least a first and second metal or oxide thereof and possibly a third metal or metal oxide, or a mixture of first and second metals or a host metal oxide. Is a mixed metal oxide composed of these metal oxides. The cathode active material also consists of metal sulfide.

【0012】炭素性活物質は好ましくは炭素とフッ素か
ら調製され、コークス、炭または活性炭素のような炭素
の黒鉛性および非黒鉛性形態を含んでいる。フッ化炭素
は、式(CFx )nで表わされ、ここにxが約0.1か
ら1.9、好ましくは約0.5と1.2との間で変化
し、また、(C2 F)n において、nは幅広く変化する
モノマー・ユニットの数である。
The carbonaceous active material is preferably prepared from carbon and fluorine and includes graphitic and non-graphitic forms of carbon such as coke, charcoal or activated carbon. Fluorocarbons are represented by the formula (CF x ) n, where x varies between about 0.1 and 1.9, preferably between about 0.5 and 1.2, and 2 F) In n , n is the number of widely varying monomer units.

【0013】金属酸化物または混合金属酸化物は、化学
的添加、または反応によって形成されるか、あるいはそ
うでなければ種々の金属酸化物、金属硫化物および/ま
たは金属要素と密着し、好ましくは熱処理中にゾル‐ゲ
ル形成、化学蒸着または混合状態における熱水合成によ
って形成された第2活物質をさらに含んでいる。これに
よって形成された活物質は、IB、IIB、IIIB、
IVB、VB、VIB、VIIBおよびVIII族の金
属、酸化物および硫化物を含んでおり、貴金属および/
または他の酸化物および硫化混合物を含んでいる。好ま
しいカソード活物質は、少なくとも銀およびバナジウム
の反応生成物である。
The metal oxide or mixed metal oxide is formed by chemical addition or reaction or otherwise adheres to various metal oxides, metal sulfides and / or metal elements, preferably It further comprises a second active material formed by sol-gel formation, chemical vapor deposition or hydrothermal synthesis in a mixed state during the heat treatment. The active material thus formed is IB, IIB, IIIB,
It contains metals, oxides and sulfides of groups IVB, VB, VIB, VIIB and VIII and contains noble metals and / or
Or contains other oxide and sulfide mixtures. Preferred cathode active materials are reaction products of at least silver and vanadium.

【0014】一つの好ましい混合金属酸化物は、一般式
SMx2y を有する遷移金属酸化物であって、ここ
にSMは元素の周期律表のIBからVIIBおよびVI
IIから選択された金属であり、また一般式においてx
が約0.30から2.0で、yが約4.5から6.0で
ある。またこれに限定することを意図したものではない
が、実例としてあげるに相応しい一つの代表的なカソー
ド活物質は、その多くの相の一つにおいて、一般式、A
x2y を有する銀酸化物バナジウム、すなわち、
一般式x=0.35とy=5.8を有するβ‐相銀酸化
物バナジウムと、一般式x=0.80とy=5.40を
有するγ‐相銀酸化物バナジウムと、一般式x=1.0
とy=5.5を有するε‐相銀酸化物バナジウムと、こ
れらの相の組み合わせおよびこれらを混合した銀酸化物
バナジウムからなる。このようなカソード活物質の参照
例のより詳しい説明は、本発明の出願人に譲渡されたリ
アン他による米国特許第4,310,609号に開示さ
れており、ここではこれを参考例として取り入れる。
[0014] One preferred mixed metal oxide has the general formula SM x V 2 O y a transition metal oxide having, here the SM VIIB and VI from IB of the Periodic Table of the Elements
II, and in the general formula x
Is about 0.30 to 2.0 and y is about 4.5 to 6.0. Also, although not intended to be limiting, one representative cathode active material suitable for illustration is the general formula, A, in one of its many phases.
silver oxide vanadium with g x V 2 O y ,
Β-phase silver oxide vanadium having the general formulas x = 0.35 and y = 5.8; γ-phase silver vanadium having the general formulas x = 0.80 and y = 5.40; x = 1.0
And ε-phase silver oxide having y = 5.5, a combination of these phases, and a mixed silver vanadium. A more detailed description of such a cathode active material reference is disclosed in U.S. Pat. No. 4,310,609 to Lian et al., Assigned to the assignee of the present invention, which is hereby incorporated by reference. .

【0015】別の好ましい混合遷移金属酸化物カソード
物質には、V2z が含まれる。ここにz≦5であり、
この物質には、銀(II)、銀(I)、または銀(O)
からなる酸化銀Ag2 Oと、銅(II)、銅(I)また
は銅(O)のいずれかからなる酸化銅CuOとに結合さ
れ、一般式、Cux Agy2z (CSVO)を有す
る混合金属酸化物を提供するものである。従って、合成
(複合)カソード活物質は、金属酸化物‐金属酸化物‐
金属酸化物、金属‐金属酸化物‐金属酸化物、または金
属‐金属‐金属酸化物として説明でき、またCux Ag
y2z で見出される物質成分の範囲は好ましくは約
0.01≦z≦6.5である。CSVOの一般的な形態
は、Cu0.16Ag0.672z であり、zが約5.5、
またCu0. 5 Ag0.52z で、zが約5.75であ
る。酸素含有量はzで表わされるが、これはCSVO中
の酸素の正確な化学量論的比率が、カソード物質が空気
または酸素のような酸化雰囲気で調製されるか、または
アルゴン、窒素およびヘリウムのような不活性雰囲気で
調製されるかによって強く左右されるからである。この
カソード活物質のより詳しい説明については、タケウチ
他による米国特許第5,472,810号およびタケウ
チ他による同第5,516,340号を参照するものと
し、両特許は本発明の出願人に譲渡されたものであり、
ここでは参考例として取り入れる。
[0015] Another preferred mixed transition metal oxide cathode material includes V 2 O z . Where z ≦ 5,
This material includes silver (II), silver (I), or silver (O)
Is bonded to silver oxide Ag 2 O consisting of: and copper oxide CuO consisting of any of copper (II), copper (I) or copper (O), and is represented by the general formula: Cu x Ag y V 2 O z (CSVO) A mixed metal oxide having the following formula: Therefore, the synthetic (composite) cathode active material is metal oxide-metal oxide-
Can be described as metal oxide, metal-metal oxide-metal oxide, or metal-metal-metal oxide, and may include Cu x Ag
range of material composition found in y V 2 O z is preferably about 0.01 ≦ z ≦ 6.5. A common form of CSVO is Cu 0.16 Ag 0.67 V 2 O z , where z is about 5.5,
In Cu 0. 5 Ag 0.5 V 2 O z, z is about 5.75. The oxygen content is represented by z, which is the exact stoichiometric ratio of oxygen in the CSVO, whether the cathodic material is prepared in an oxidizing atmosphere such as air or oxygen, or of argon, nitrogen and helium. This is because it is strongly influenced by whether the preparation is performed in such an inert atmosphere. For a more detailed description of this cathode active material, reference is made to U.S. Pat. No. 5,472,810 to Takeuchi et al. And U.S. Pat. No. 5,516,340 to Takeuchi et al., Both of which are incorporated herein by reference. Has been assigned,
Here, it is taken as a reference example.

【0016】上述したフッ化炭素に加えて、銀酸化バナ
ジウム、Ag2 O、Ag22 、CuF2 、Ag2 Cr
4 、MnO2 、V25 、MnO2 、TiS2 、Cu
2 S、FeS、FeS2 、酸化銅、銅酸化バナジウム、
およびこれらの混合物が有効な活物質として考慮され
る。
In addition to the above-mentioned fluorocarbon, silver vanadium oxide, Ag 2 O, Ag 2 O 2 , CuF 2 , Ag 2 Cr
O 4 , MnO 2 , V 2 O 5 , MnO 2 , TiS 2 , Cu
2 S, FeS, FeS 2 , copper oxide, copper vanadium oxide,
And mixtures thereof are considered as effective active materials.

【0017】二次セルにおいて、正電極は空気中で安定
しており、かつ、容易に取り扱える酸化リチウム物質か
らなるのが好ましい。この種の空気安定性酸化リチウム
・カソード活物質の例としては、バナジウム、チタン、
クロム、銅、モリブデン、ニオビウム(ニオブ)、鉄、
ニッケル、コバルトおよびマンガンのような金属の酸化
物、硫化物、セレン化物およびテルル化物が含まれる。
より好ましい酸化物にはLiNiO2 、LiMn2
4 、LiCoO2 、LiCo0.92Sn0.082 およびL
iCo1-x Nix2 が含まれる。
In the secondary cell, the positive electrode is preferably made of a lithium oxide material that is stable in air and can be easily handled. Examples of this type of air-stable lithium oxide cathode active material include vanadium, titanium,
Chrome, copper, molybdenum, niobium (niobium), iron,
Includes oxides, sulfides, selenides and tellurides of metals such as nickel, cobalt and manganese.
More preferred oxides include LiNiO 2 and LiMn 2 O
4 , LiCoO 2 , LiCo 0.92 Sn 0.08 O 2 and L
iCo 1-x Ni x O 2 .

【0018】この種の二次セルを充電するために、正電
極を構成するリチウム・イオンが、外部で発生された電
位をセルに印加することによって炭素性負電極中に挿入
(インターカレート)される。印加再充電電位は、カソ
ード活物質から電解液を介してリチウム・イオンを引き
出し、負電極の炭素性物質に作用し、炭素を飽和させ
る。得られたLix6 負電極はxの範囲が0.1と
1.0の間である。ここで、セルに電位が発生し、通常
の方法で放電される。
To charge this kind of secondary cell, lithium ions constituting the positive electrode are inserted (intercalated) into the carbonaceous negative electrode by applying an externally generated potential to the cell. Is done. The applied recharging potential draws lithium ions from the cathode active material via the electrolyte, acts on the carbonaceous material of the negative electrode, and saturates the carbon. The resulting Li x C 6 negative electrode has an x range between 0.1 and 1.0. Here, a potential is generated in the cell and discharged by a normal method.

【0019】別の二次セル構造は、負電極をセルに組み
入れる前に、炭素性物質を活性リチウム物質と一緒に挿
入する工程からなる。この場合において、正電極本体は
固体(ソリッド)であり、またこれに限定しないが、こ
の種の活物質は二酸化マンガン、銀酸化バナジウム、二
硫化チタン、酸化銅、硫化銅、硫化鉄、二硫化鉄、およ
びふっ化炭素からなる。しかし、この方法はセルの外部
で酸化リチウム炭素を処理することに関連した問題と妥
協しなければならない。酸化リチウム炭素は空気または
水と接触したときに、反応する傾向にある。
Another secondary cell structure involves inserting a carbonaceous material together with an active lithium material before incorporating the negative electrode into the cell. In this case, the positive electrode body is a solid and is not limited to this, but active materials of this kind include manganese dioxide, silver vanadium oxide, titanium disulfide, copper oxide, copper sulfide, iron sulfide, and iron disulfide. Consists of iron and carbon fluoride. However, this method must compromise the problems associated with treating lithium carbon oxide outside the cell. Lithium carbon oxide tends to react when it comes into contact with air or water.

【0020】上述したカソード活物質は、二次または二
次電池特性のいずれであっても、活物質の一つまたはそ
れ以上をバインダー物質と混合させることによって電気
化学セルに組み込ませるためにサンドイッチ状電極本体
として形成される。適したバインダーは粉体フッ素樹
脂、より好ましくは粉体ポリテトラフルオロエチレンま
たは粉体ふっ化ポリビニリデンであって、カソード物質
の約1ないし約5重量%で存在する。さらに、好ましく
は約10重量%までの導電性希釈剤がカソード混合物に
添加され、導電性が高められる。この目的に適した物質
はアセチレン・ブラック、カーボン・ブラックおよび/
またはグラファイトまたは、粉状ニッケル、アルミニウ
ム、チタンおよびステンレススチールのような金属粉が
含まれる。従って、好ましいカソード活性混合物は、約
1ないし5重量%で存在する粉体フッ素樹脂、約1ない
し5重量%で存在する導電性希釈剤および約90ないし
98重量%のカソード活物質を含んでいる。
The above-described cathode active materials, whether of secondary or secondary battery characteristics, are sandwiched in order to incorporate one or more of the active materials into a electrochemical cell by mixing them with a binder material. It is formed as an electrode body. Suitable binders are powdered fluoroplastics, more preferably powdered polytetrafluoroethylene or powdered polyvinylidene fluoride, and are present at about 1 to about 5% by weight of the cathode material. In addition, preferably up to about 10% by weight of a conductive diluent is added to the cathode mixture to enhance conductivity. Materials suitable for this purpose are acetylene black, carbon black and / or
Or graphite or metal powders such as powdered nickel, aluminum, titanium and stainless steel. Accordingly, a preferred cathode active mixture comprises a powdered fluoropolymer present at about 1-5% by weight, a conductive diluent present at about 1-5% by weight, and about 90-98% by weight of the cathode active material. .

【0021】本発明によれば、一次電池あるいは二次電
池のいずれであろうと、上述したカソード活物質のいず
れかに所望に応じてバインターと導電性希釈剤とを混合
し、これをシート、プレート、ペレットおよびその他同
様の形状を有する第1および第2構造として製作でき
る。好ましくは、第1および第2構造はカソード活物
質、バインダーおよび導電性希釈剤の種類にかかわら
ず、それらを同じパーセンテージで含むことができる。
この観点において、第1および第2構造の独自性が区別
できる特徴はその厚みである。
According to the present invention, whether it is a primary battery or a secondary battery, a binder and a conductive diluent are mixed with any of the above-mentioned cathode active materials, if desired, and the mixture is formed into a sheet or plate. , Pellets and other similar shapes having first and second structures. Preferably, the first and second structures may include the same percentage regardless of the type of cathode active material, binder and conductive diluent.
In this regard, a feature that distinguishes the uniqueness of the first and second structures is their thickness.

【0022】従って、構造体は集電体の両側に個々に圧
搾され、これによって両者は基板と直接接触することに
なる。好ましくは、アノードから隔たった集電体側部上
の第1カソード構造は、集電体の反対側部上にあって、
アノードと対面した第2構造の厚みと異なった厚みを有
している。より好ましくは、第1構造は第2構造の厚み
よりも厚い。換言すれば、より厚い厚みを有する典型的
な第1構造は決してリチウム・アノードと直接対面しな
い。
Accordingly, the structures are individually squeezed on both sides of the current collector, so that they are in direct contact with the substrate. Preferably, the first cathode structure on the current collector side remote from the anode is on the opposite side of the current collector,
It has a thickness different from the thickness of the second structure facing the anode. More preferably, the first structure is thicker than the thickness of the second structure. In other words, a typical first structure having a greater thickness will never directly face the lithium anode.

【0023】従って、一つの代表的なカソード設計は第
1の厚みを有する第1カソード構造と第2の厚みを有す
る第2カソード構造とを備え、両構造は、カソード構造
厚を決定する次の形態を伴う集電体を介して互いに並列
接続体として短絡されている。すなわち: ・ カソード構造(x)/集電体/カソード構造
(y)/集電体/カソード構造(x)であり、ここに、
xおよびyは厚みを表わし、また、xはyとは異なり、
好ましくはxはy未満である。
Accordingly, one exemplary cathode design comprises a first cathode structure having a first thickness and a second cathode structure having a second thickness, both structures having the following dimensions that determine the cathode structure thickness: They are short-circuited to each other via a current collector with a form as a parallel connection. The cathode structure (x) / current collector / cathode structure (y) / current collector / cathode structure (x), where:
x and y represent thickness, and x is different from y,
Preferably x is less than y.

【0024】本発明の別の実施例は、第2の厚みの第2
カソード構造間に挟持された第1の厚みの第1カソード
構造を有しており、第2カソード構造が第1の厚み(の
構造)に直接接触することによって短絡されている。こ
のカソード設計はカソード構造厚みの次の形態を有して
いる。すなわち: ・ カソード構造(x)/集電体/カソード構造
(x)/カソード構造(y)/カソード構造(x)/集
電体/カソード構造(x)であり、ここに、xおよびy
は厚みを表わし、また、xはyとは異なり、好ましくは
xはy未満である。
Another embodiment of the present invention is directed to a second thickness of the second thickness.
It has a first cathode structure of a first thickness sandwiched between the cathode structures, and the second cathode structure is short-circuited by being in direct contact with (the structure of) the first thickness. This cathode design has the following form of cathode structure thickness. Cathode structure (x) / current collector / cathode structure (x) / cathode structure (y) / cathode structure (x) / current collector / cathode structure (x), where x and y
Represents the thickness, and x is different from y, preferably x is less than y.

【0025】代表的なLi/SVOのための他のカソー
ド設計は、カソード構造厚みを決定する次の形態を有し
ている。すなわち: ・ SVO(x)/集電体/SVO(y)/集電体/
SVO(z)であり、ここに、x、yおよびzは厚みを
表わし、また、xおよびzはy未満であり、あるいは、 ・ SVO(x)/集電体/SVO(y)であり、こ
こに、x、yおよびzは厚みを表わし、xはy未満であ
り、かつ、SVO(x)厚みがアノードと対面してい
る。
Another cathode design for a typical Li / SVO has the following form that determines the cathode structure thickness. SVO (x) / current collector / SVO (y) / current collector /
SVO (z), where x, y and z represent thickness, and x and z are less than y, or: SVO (x) / current collector / SVO (y); Here, x, y, and z represent thickness, x is less than y, and the SVO (x) thickness faces the anode.

【0026】本発明の重要な観点は、アノードと対面す
るカソード構造が、一般にアノードから隔たったカソー
ド構造よりも厚みが薄いことである。この態様で、アノ
ードに最も近い構造の抵抗値が増大しないように、特定
セルの化学特性の放電率能力が維持される。普通、電極
構造の厚みが大きくなれば、電極面から集電体までの距
離が大きくなるので、その抵抗値も大きくなる。しか
し、本発明において、セルのエネルギー密度ないし放電
効率は、カソード構造を、近くの電極構造からの距離よ
りもアノードから大きく隔置することによって増大させ
ている。これは単により大きい厚みとした結果として活
物質を多くした効果による機能である。さらに、数ある
中で、SVO、Ag22 、Ag2 OおよびCFx のよ
うなこれらの活物質が、バインダーまたは導電性希釈剤
なしに、集電体と接触すると、アノードから隔置された
カソード構造中の非活物質の存在が排除されるか、また
は少なくとも最少化されることによって、セルのエネル
ギー密度が、さらに増大される。
An important aspect of the present invention is that the cathode structure facing the anode is generally thinner than the cathode structure remote from the anode. In this manner, the discharge rate capability of the particular cell chemistry is maintained such that the resistance of the structure closest to the anode does not increase. Normally, as the thickness of the electrode structure increases, the distance from the electrode surface to the current collector increases, so that the resistance value also increases. However, in the present invention, the energy density or discharge efficiency of the cell is increased by separating the cathode structure from the anode more than the distance from the nearby electrode structure. This is a function due to the effect of simply increasing the thickness and increasing the active material. Furthermore, among others, SVO, these active materials such as Ag 2 O 2, Ag 2 O and CF x is, without binder or conductive diluent when contacted with the current collector, spaced from the anode The energy density of the cell is further increased by eliminating, or at least minimizing, the presence of inactive materials in the prepared cathode structure.

【0027】本発明による電気化学セルに組み入れるカ
ソード要素は、第1および第2カソード活物質を、適切
な集電体に圧延、延展または圧搾することによって準備
される。この集電体は、ステンレススチール、チタン、
タンタル、プラチナ、金、アルミニウム、コバルト/ニ
ッケル合金、モリブデンおよびクロムを含有する高度合
金化フェライト・ステンレススチールおよびニッケル
‐、クロム‐およびモリブデン‐含有合金からなるグル
ープから選択される。好ましい集電体物質はチタンであ
り、最も好ましくはチタン・カソード集電体が、グラフ
ァイト/炭素のペイントの施された薄層を有するもので
ある。上述したように準備されたカソードは、少なくと
も一つまたはそれ以上のアノード物質のプレートと作用
的に関連付けられた形態に、あるいは「ゼリーロール」
に似た構造の対応する細長片アノード物質とともに巻回
された細長片成型物とすることができる。
A cathode element for incorporation in an electrochemical cell according to the present invention is prepared by rolling, spreading or pressing the first and second cathode active materials into a suitable current collector. This current collector is made of stainless steel, titanium,
It is selected from the group consisting of tantalum, platinum, gold, aluminum, cobalt / nickel alloys, highly alloyed ferritic stainless steels containing molybdenum and chromium, and nickel-, chromium- and molybdenum-containing alloys. The preferred current collector material is titanium, and most preferably the titanium cathode current collector has a thin layer of graphite / carbon paint. A cathode prepared as described above may be in a form operatively associated with at least one or more plates of anodic material, or a "jelly roll"
Can be a wound strip with a corresponding strip anode material having a structure similar to the above.

【0028】内部短絡状態を回避するために、サンドイ
ッチ状カソードが適切なセパレータ物質によってIA、
IIAまたはIIIB族のアノードから分離される。こ
のセパレータは電気絶縁性物質からなり、またセパレー
タ物質は、アノードとカソード活物質と化学的に反応せ
ず、また電解液と化学的に反応せず、かつ、不溶性であ
る。さらに、セパレータ物質は、セルの電気化学反応
中、電解液がこれを通過するのに十分な多孔性を有して
いる。実例となるセパレータ物質には、フルオロポリマ
ー・ファイバーから織られた布を含んでいる。このファ
イバー(繊維)には、ポリふっ化ビニリデン、ポリエチ
レンテトラフルオロエチレン、ポリエチレンクロロトリ
フルオロエチレンが含まれ、これを単独で使用するか、
または、フルオロポリマー・マイクロポーラス・フィル
ム、不織ガラス、ポリプロピレン、ポリエチレン、グラ
ス・ファイバー物質、セラミックス、名称ZITEX
(ケムプラスト・インコーポレイテッド)の下に市場で
入手できるポリテトラフルオロエチレン膜、名称CEL
GARD(セラニーズ・プラスチック・カンパニ・イン
コーポレイテッド)の下に市場で入手できるポリプロピ
レン膜、および名称DEXIGLAS(C.H.Dex
ter、Div.,デキスタ・コーポレーション)の下
に市場で入手できる膜などがある。
In order to avoid internal short circuit conditions, the sandwich cathode is made of IA,
Separated from Group IIA or IIIB anodes. The separator is made of an electrically insulating material, and the separator material does not chemically react with the anode and cathode active materials, does not chemically react with the electrolytic solution, and is insoluble. In addition, the separator material has sufficient porosity to allow the electrolyte to pass therethrough during the electrochemical reaction of the cell. Illustrative separator materials include fabrics woven from fluoropolymer fibers. This fiber (fiber) contains polyvinylidene fluoride, polyethylene tetrafluoroethylene, polyethylene chlorotrifluoroethylene, used alone or
Or fluoropolymer microporous film, non-woven glass, polypropylene, polyethylene, glass fiber material, ceramics, name ZITEX
Polytetrafluoroethylene membrane commercially available under the name (Chemplast, Inc.), named CEL
A commercially available polypropylene membrane under GARD (Celanese Plastics Company, Inc.) and the name DEXIGLAS (CH Dex)
ter, Div. , Dexta Corporation).

【0029】本発明の電気化学セルは、セルの電気化学
反応中にアノード電極とカソード電極間でイオンの移動
のための媒体として作用する非水性、イオン電導性電解
質をさらに含んでいる。電極における電気化学反応は、
アノードからカソードに移動する原子または分子の形態
でのイオンの変換を含んでいる。従って、本発明に適し
た非水性電解液は、アノード物質とカソード物質に対し
て実質上不活性であり、またイオン・トランスポートに
必要とする物理的特性、すなわち、低粘度、低表面張力
および湿潤性を呈する。
The electrochemical cell of the present invention further includes a non-aqueous, ionically conductive electrolyte that acts as a medium for the transfer of ions between the anode and cathode during the electrochemical reaction of the cell. The electrochemical reaction at the electrode is
It involves the conversion of ions in the form of atoms or molecules that move from the anode to the cathode. Thus, non-aqueous electrolytes suitable for the present invention are substantially inert to the anodic and cathodic materials and have the physical properties required for ion transport, namely low viscosity, low surface tension and It exhibits wettability.

【0030】適切な電解質は、非水性溶媒に溶融する無
機質のイオン電導性塩を有している。また、より好まし
くは、電解質は、低粘度溶媒と高(絶対)誘電率溶媒と
からなる非プロトン性有機溶媒の混合物に溶融するイオ
ン化アルカリ金属塩を含んでいる。無機イオン導電性塩
は、アノード・イオンの移動のための媒介物として作用
しカソード活物質とインターカレート反応する。イオン
形成アルカリ金属塩は、アノードを形成するアルカリ金
属と同等もしくは類似していることが望ましい。
Suitable electrolytes include inorganic ionic conductive salts that are soluble in non-aqueous solvents. More preferably, the electrolyte contains an ionized alkali metal salt that melts in a mixture of an aprotic organic solvent consisting of a low-viscosity solvent and a high (absolute) dielectric constant solvent. The inorganic ion conductive salt acts as a mediator for anode ion transfer and intercalates with the cathode active material. Desirably, the ion-forming alkali metal salt is similar or similar to the alkali metal forming the anode.

【0031】リチウムからなるアノードの場合におい
て、電解液のアルカリ金属塩はリチウムをベースとする
塩である。アノードからカソードにアルカリ金属イオン
をトランスポートするための媒介物として有利な既知の
リチウム塩は、LiPF6 、LiBF4 、LiAsF
6 、LiSbF6 、LiClO4 、LiO2 、LiAl
Cl 4 、LiGaCl4 、LiC(SO2 CF33
LiN(SO2 CF32 、LiSCN、LiO3 SC
3 、LiC65 SO3 、LiO2 CCF3 、LiS
6 F、LiB(C654 、LiCF3 SO2 およ
びこれらの混合物を含んでいる。
In the case of an anode made of lithium,
And the alkali metal salt of the electrolyte is based on lithium
Salt. Alkali metal ions from anode to cathode
Known as a vehicle for transporting
The lithium salt is LiPF6 , LiBFFour , LiAsF
6 , LiSbF6 , LiClOFour , LiOTwo , LiAl
Cl Four , LiGaClFour , LiC (SOTwo CFThree )Three ,
LiN (SOTwo CFThree )Two , LiSCN, LiOThree SC
FThree , LiC6 FFive SOThree , LiOTwo CCFThree , LiS
O6 F, LiB (C6 HFive )Four , LiCFThree SOTwo And
And mixtures of these.

【0032】本発明に有利な低粘度溶媒は、テトラハイ
ドロフラン(THF)、メチルアセテート(MA)、ジ
ジルム、トリジルム、テトラジルム、ジメチル炭酸塩
(DMC)、1,2‐ジメトキシエタン(DME)、
1,2‐ジエトキシエタン(DEE)、1‐エトキシ、
2‐メトキシエタン(EME)、エチル・メチル炭酸塩
(EMC)、メチル・プロピル炭酸塩、エチル・プロピ
ル炭酸塩、ジエチル炭酸塩(DEC)、ジプロピル炭酸
塩、およびこれらの混合物のようなエステル、線状エー
テルと環状エーテルおよびジアルキル炭酸塩を含み、高
誘電率溶媒は、環状炭酸塩、環状エステル、プロピレン
炭酸塩(PC)、エチレン炭酸塩(EC)、ブチレン炭
酸塩、アセトニトリル、ジメチル・スルホキシド、ジメ
チル・フォルムアミド、ジメチル・アセタミド、γ‐バ
レロラクト、γ‐ブチロラクトン(GBL)、N‐メチ
ル‐ピロロリジン(NMP)、およびその混合物のよう
な環状カーボネート、環状エステルおよび環状アミドを
含んでいる。本発明において、好ましいアノードはリチ
ウム金属であり、また好ましい電解液は、好ましい高絶
対誘電率溶媒としての炭酸プロピレンと好ましい低粘度
溶媒としての1,2‐ジメトキシエタンの混合物の体積
比50:50中に溶融した0.8Mから1.5MのLi
AsF6 またはLiPF6 である。
The low-viscosity solvents which are advantageous in the present invention include tetrahydrofuran (THF), methyl acetate (MA), dyzilm, trizylm, tetrazylm, dimethyl carbonate (DMC), 1,2-dimethoxyethane (DME),
1,2-diethoxyethane (DEE), 1-ethoxy,
Esters, such as 2-methoxyethane (EME), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, and mixtures thereof; Ethers and cyclic ethers and dialkyl carbonates, and high dielectric constant solvents include cyclic carbonates, cyclic esters, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, dimethyl -Contains cyclic carbonates, cyclic esters and cyclic amides, such as formamide, dimethylacetamide, gamma-valerolactone, gamma-butyrolactone (GBL), N-methyl-pyrrrolidine (NMP), and mixtures thereof. In the present invention, the preferred anode is lithium metal, and the preferred electrolyte is a 50:50 volume ratio of a mixture of propylene carbonate as a preferred high absolute dielectric constant solvent and 1,2-dimethoxyethane as a preferred low viscosity solvent. 0.8M to 1.5M Li
AsF 6 or LiPF 6 .

【0033】代表的な炭素/LiCoO2 カップルの2
次セルのための好ましい電解液は、EC:DMC:EM
C:DECの溶媒混合物からなる。種々の炭酸塩溶媒の
最も好ましい容積パーセントの範囲は、約20%から約
50%の範囲のECと;約12%から約75%の範囲の
DMCと;約5%から約45%の範囲のEMCと;約3
%から約45%の範囲のDECを含む。本発明の好まし
い形態において、セルを活性化する電解液はDMC:E
MC:DECの比率に関して等価である。これは一貫し
た、また信頼できるサイクル特性を維持するのに重要で
ある。充電されたセル内に低電位(アノード)物質が存
在するために、リチウム化グラファイトの存在中のDM
C:DECの不均衡混合物(LiC6 ‐0.01V対L
i/Li+)が相当量のEMCを生成する結果となるこ
とが知られている。DMC、DECおよびEMCの濃度
が変わると、サイクル特性とセルの温度定格が変わる。
このような予想不能性は許容できない。この現象は、本
発明の出願人に譲渡された2000年9月26日出願の
米国特許願第09/669,936号に詳細に開示され
ており、ここでは参照例として取り入れる。本発明の炭
酸塩混合物を含有する電解液は−50℃より低い氷点を
呈し、またこの種の混合物によって活性化されるリチウ
ム・イオン二次セルは、−40℃より低い温度で非常に
優れた放電特性と充/放電サイクル特性を示すだけでな
く室温においても非常に優れたサイクル特性を示す。
A representative carbon / LiCoO 2 couple 2
The preferred electrolyte for the next cell is EC: DMC: EM
C: Consists of a solvent mixture of DEC. The most preferred volume percent ranges for the various carbonate solvents are from about 20% to about 50% EC; from about 12% to about 75% DMC; and from about 5% to about 45%. With EMC; about 3
% To about 45% DEC. In a preferred form of the invention, the electrolyte activating the cell is DMC: E
It is equivalent with respect to the MC: DEC ratio. This is important for maintaining consistent and reliable cycling characteristics. DM in the presence of lithiated graphite due to the presence of low potential (anode) material in the charged cell
C: Unbalanced mixture of DEC (LiC 6 -0.01 V vs. L
i / Li + ) are known to result in significant amounts of EMC. As the concentration of DMC, DEC and EMC changes, the cycling characteristics and cell temperature rating change.
Such unpredictability is unacceptable. This phenomenon is disclosed in detail in U.S. patent application Ser. No. 09 / 669,936, filed Sep. 26, 2000, assigned to the assignee of the present invention, and is incorporated herein by reference. Electrolytes containing the carbonate mixtures of the present invention exhibit a freezing point below -50 ° C, and lithium-ion secondary cells activated by such mixtures are very good at temperatures below -40 ° C. In addition to exhibiting discharge characteristics and charge / discharge cycle characteristics, it exhibits very excellent cycle characteristics even at room temperature.

【0034】ここで説明した一次および二次セルの集合
体は、巻回素子構造の形態にあるのが好ましい。すなわ
ち、製作された負電極、正電極およびセパレータが一緒
に「ゼリーロール」タイプの形状に巻回されるか、また
は負電極がロールの外側にあって、ケース負電位型のセ
ル・ケースと電気的に接続されるようにした「巻回素子
セル積層体」とされる。適切な頂部と底部絶縁体を使用
して、巻回セル積層体が適切なサイズ寸法の金属ケース
内に挿入される。この金属ケースは、セル要素と共存す
る限りでは、どのような金属材料を用いてもよいが、例
えば、ステンレススチール、軟鋼、ニッケルメッキ軟
鋼、チタン、タンタルまたはアルミニウムのような物質
が好適に用いられる。
The assembly of primary and secondary cells described herein is preferably in the form of a wound element structure. That is, the manufactured negative electrode, positive electrode, and separator are wound together in a “jelly roll” type shape, or the negative electrode is outside the roll, and the cell case and the negative potential type cell case are electrically connected. This is a "wound element cell laminate" that is electrically connected. Using suitable top and bottom insulators, the wound cell stack is inserted into a metal case of the appropriate size and dimensions. As long as this metal case coexists with the cell element, any metal material may be used.For example, a substance such as stainless steel, mild steel, nickel-plated mild steel, titanium, tantalum or aluminum is preferably used. .

【0035】セル・ヘッダーは金属製ディスク状本体か
らなり、ガラス対金属シール/ターミナル・ピン・フィ
ードスルーを受け入れる第1ホールと、電解液を充填す
るための第2ホールを備えている。使用されるガラス
は、CABAL 12、TA 23、FUSITE 4
25またはFUSITE 435のようなシリコンの約
50重量%までを有した耐腐食性タイプのものである。
正ターミナル・ピン・フィードスルーは、チタンからな
るのが望ましいが、モリブデン、ニッケル合金、または
ステンレススチールも使用できる。セル・ヘッダーは一
般的にケース材料と同じものである。ガラス対金属シー
ル内に支持された正ターミナル・ピンは、次に電極層を
収容しているケースに溶接されたヘッダーに支持されて
いる。その後、セルは上述した電解液で充填され、充填
ホールを、例えば、ステンレススチール・ボールのクロ
ーズ溶接などで気密シールされる。
The cell header consists of a metal disk-shaped body and has a first hole for receiving a glass-to-metal seal / terminal pin feedthrough and a second hole for filling with electrolyte. The glass used is CABAL 12, TA 23, FUSITE 4
It is of the corrosion resistant type with up to about 50% by weight of silicon, such as 25 or FUSITE 435.
The positive terminal pin feedthrough is preferably made of titanium, but molybdenum, nickel alloy, or stainless steel can also be used. The cell header is generally the same as the case material. The positive terminal pins supported within the glass-to-metal seal are then supported on a header welded to the case containing the electrode layers. The cell is then filled with the electrolyte described above, and the filling hole is hermetically sealed, for example by close welding of a stainless steel ball.

【0036】上述の集合体は、本発明の代表的な一次ま
たは二次セルの好ましい構造であるケース負電位型セル
について説明したものである。当該技術に習熟した人に
とっては、周知のように、本発明の代表的な一次および
二次電気化学システムは、ケース正電位型に構成するこ
とも可能である。
The above assembly describes a case negative potential cell which is a preferred structure of a typical primary or secondary cell of the present invention. As will be appreciated by those skilled in the art, the representative primary and secondary electrochemical systems of the present invention can be configured in a case positive potential configuration.

【0037】前述したように、本セルは、心臓細動除去
装置、心臓ペースぺーカー、神経刺激装置、ドラグ・ポ
ンプ等のような植え込み型医用デバイスに電力を供給す
るために特に有効に用いられる。当該技術分野において
周知のように、植え込み型心臓細動除去装置は、例えば
心拍検知およびペーシング機能などを実行する回路によ
って提供される一定抵抗負荷要素からなるほぼ中間放電
率の電源を必要とするデバイスである。この医用デバイ
ス・モニター機能は、約1マイクロアンペアから約10
0ミリアンペアの電流を必要とする。時々、心臓細動除
去装置は、例えば、細動除去装置内のコンデンサの充電
中に、電気ショックを心臓に供給して、もしそのまま放
置すれば死に至らしめることがある不規則な急速心拍不
整脈を処置するために、概して高速のパルス放電負荷要
素を発生する必要がある。この医用デバイス操作機能は
約1アンペアから約4アンペアの電流を必要とする。
As mentioned above, the present cells are particularly useful for powering implantable medical devices such as cardiac defibrillators, cardiac pacemakers, nerve stimulators, drag pumps, and the like. . As is well known in the art, implantable cardioverter defibrillators are devices that require a power supply of approximately mid-discharge rate, consisting of a constant resistance load element provided by circuitry to perform, for example, heart rate sensing and pacing functions. It is. This medical device monitor function can be used from about 1 microamp to about 10
Requires 0 mA. Occasionally, a cardiac defibrillator delivers an electric shock to the heart, for example, during charging of a capacitor in the defibrillator, causing an irregular rapid arrhythmia that can lead to death if left unattended. To treat, it is generally necessary to generate a fast pulsed discharge load element. This medical device operating function requires a current of about 1 amp to about 4 amps.

【0038】ここで使用した用語「パルス」は、そのパ
ルスの直前のプレパルス電流の振幅よりきわめて大きい
振幅の電流の短時間バーストを意味する。パルス列は、
パルス間において比較的短い回路開放を伴って、又は伴
うことなく供給される電流の少なくとも二つのパルスか
らなる。
The term "pulse" as used herein refers to a short burst of current with an amplitude much greater than the amplitude of the prepulse current immediately preceding the pulse. The pulse train is
It consists of at least two pulses of current supplied with or without a relatively short circuit opening between the pulses.

【0039】この点に関して、本発明の重要な観点は、
医用デバイス・モニター機能中、すなわち、中間的な率
(レート)の放電中においては、第1および第2カソー
ド構造が、同じ率(レート)で両者とも放電することに
おいて等価であり、すなわち、電流負荷を当分に分配す
ることができる。しかし、医用デバイス動作機能中、す
なわち、高率での、パルス放電中は、集電体の外側にあ
って、アノードと対面している第2カソード構造のみ
が、放電する。従って、セルが医用デバイス・モニター
機能を回復したときに、第1カソード構造の中間にある
集電体が、医用デバイス動作機能中に消費したエネルギ
ー損失を生じた第2カソード構造を再充電する作用をす
る。この充電は、第1および第2カソード構造が等しい
電圧になるまで続行される。その結果、セルがデバイス
・モニター機能のために必要とする以上の相対的に高い
電流放電の過渡な周期が課された場合は、第1カソード
構造が第2カソード構造を再充電できる程度に電流負荷
が減少する時点まで、第1および第2カソードが不平衡
状態になる。
In this regard, an important aspect of the present invention is:
During a medical device monitor function, ie, at an intermediate rate of discharge, the first and second cathode structures are equivalent in both discharging at the same rate, ie, current The load can be distributed for the time being. However, during the medical device operating function, i.e., at a high rate of pulsed discharge, only the second cathode structure, which is outside the current collector and faces the anode, discharges. Thus, when the cell recovers the medical device monitoring function, the current collector in the middle of the first cathode structure acts to recharge the second cathode structure that has lost energy consumed during the medical device operating function. do. This charging continues until the first and second cathode structures have equal voltages. As a result, if the cell is subjected to a relatively high transient period of current discharge beyond that required for the device monitor function, the current will be high enough for the first cathode structure to recharge the second cathode structure. By the time the load decreases, the first and second cathodes become unbalanced.

【0040】ここに説明した発明の概念に対する種々の
変形例も、添付の請求の範囲によって規定された本発明
の精神と範囲から逸脱することなく、当業者にとって自
明であることが明らかである。
It will be apparent that various modifications to the inventive concept described herein will be apparent to those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 4/06 H01M 4/06 M 4/48 4/48 4/58 4/58 4/62 4/62 Z 4/66 4/66 A 6/16 6/16 A (72)発明者 エスター エス、タケウチ アメリカ合衆国、ニューヨーク州 14051、 イースト アムハースト、サン ラファエ ル コート 38 Fターム(参考) 5H017 AA03 AS01 AS10 CC00 DD05 EE01 EE04 EE05 EE06 5H024 AA01 AA02 AA03 AA04 AA06 AA07 AA11 AA12 CC12 DD15 DD17 DD19 EE01 EE03 EE09 FF14 FF15 FF16 FF17 FF18 FF19 HH01 HH04 HH08 HH13 HH15 5H029 AJ01 AJ03 AK02 AK03 AK04 AK05 AL11 AL12 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ12 BJ14 DJ07 DJ08 DJ12 EJ01 EJ04 EJ12 HJ04 HJ07 HJ10 HJ12 HJ17 5H050 AA07 AA08 BA06 BA16 CA02 CA05 CA07 CA08 CA09 CA10 CA11 CB12 DA02 DA10 DA11 EA02 EA03 EA08 EA09 EA10 EA24 FA02 FA05 FA12 HA04 HA07 HA10 HA12 HA17 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) H01M 4/06 H01M 4/06 M 4/48 4/48 4/58 4/58 4/62 4/62 Z4 / 66 4/66 A 6/16 6/16 A (72) Inventor Esther S., Takeuchi 14051, New York, United States, East Amherst, Saint-Raphael, Court 38 F-term (reference) 5H017 AA03 AS01 AS10 CC00 DD05 EE01 EE04 EE05 EE06 5H024 AA01 AA02 AA03 AA04 AA06 AA07 AA11 AA12 CC12 DD15 DD17 DD19 EE01 EE03 EE09 FF14 FF15 FF16 FF17 FF18 FF19 HH01 HH04 HH08 HH13 HH15 5H012 A04 AM12 AM04 A0101 EJ04 EJ12 HJ04 HJ07 HJ10 HJ12 HJ17 5H050 AA07 AA08 BA06 BA16 CA02 CA05 CA07 CA08 CA09 CA10 CA11 CB12 DA02 DA10 DA11 EA02 EA03 EA08 EA09 EA10 EA24 FA02 FA05 FA12 HA04 HA07 HA10 HA12 HA17

Claims (55)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 a)アノードと; b)第1の厚みを有する第1カソード構造として設けら
れたカソード活物質が第1の厚みとは異なる第2の厚み
を有する第2カソード構造と短絡するように構成された
カソードであって、第2カソード構造がアノードと対面
し、且つ第1カソード構造と同じカソード活物質からな
るようにしたカソードと; c)アノードおよびカソードを活性化する電解液と;を
具備してなる電気化学セル。
B) a cathode active material provided as a first cathode structure having a first thickness is short-circuited with a second cathode structure having a second thickness different from the first thickness. A cathode having a second cathode structure facing the anode and comprising the same cathode active material as the first cathode structure; and c) an electrolyte activating the anode and the cathode. An electrochemical cell comprising:
【請求項2】 カソード活物質が、SVO、CSVO、
25 、MnO2 、LiCoO2 、LiNiO2 、L
iMnO2 、CuO2 、TiS2 、Cu2 S、FeS、
FeS2 、酸化銅、酸化バナジウム銅、CFx 、Ag2
O、Ag22 、CuF、Ag2 CrO4 およびこれら
の混合物らなるグループから選択される請求項1に記載
の電気化学セル。
2. The method according to claim 1, wherein the cathode active material is SVO, CSVO,
V 2 O 5 , MnO 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , L
iMnO 2 , CuO 2 , TiS 2 , Cu 2 S, FeS,
FeS 2 , copper oxide, copper vanadium oxide, CF x , Ag 2
O, Ag 2 O 2, CuF , Ag 2 CrO 4 and electrochemical cell of claim 1, mixtures thereof, et al made a group.
【請求項3】 第1および第2カソード構造が、バイン
ダー物質と導電性添加物およびこれらの混合物から選択
される請求項1に記載の電気化学セル。
3. The electrochemical cell according to claim 1, wherein the first and second cathode structures are selected from binder materials and conductive additives and mixtures thereof.
【請求項4】 バインダー物質がフッ素樹脂粉である請
求項3に記載の電気化学セル。
4. The electrochemical cell according to claim 3, wherein the binder substance is a fluororesin powder.
【請求項5】 導電性添加物が、炭素、グラファイト
粉、アセチレン・ブラック、チタン粉、アルミニウム
粉、ニッケル粉、ステンレススチール粉、およびこれら
の混合物から選択される請求項3に記載の電気化学セ
ル。
5. The electrochemical cell according to claim 3, wherein the conductive additive is selected from carbon, graphite powder, acetylene black, titanium powder, aluminum powder, nickel powder, stainless steel powder, and a mixture thereof. .
【請求項6】 カソードが、そのカソードの構造厚みと
して、カソード構造(x)/集電体/カソード構造
(y)/集電体/カソード構造(z)の形態で規定され
る厚みを有し、この場合においてx、yおよびzが厚み
表わす請求項1に記載の電気化学セル。
6. The cathode has a thickness defined as cathode structure (x) / current collector / cathode structure (y) / current collector / cathode structure (z) as a structural thickness of the cathode. The electrochemical cell according to claim 1, wherein x, y and z in this case represent thickness.
【請求項7】 xおよびzが両者ともy未満か、また
は、これより大きくされた請求項1に記載の電気化学セ
ル。
7. The electrochemical cell according to claim 1, wherein x and z are both less than or greater than y.
【請求項8】 xおよびzが同じ厚みであり、かつ、厚
みy未満である請求項7に記載の電気化学セル。
8. The electrochemical cell according to claim 7, wherein x and z have the same thickness and are less than the thickness y.
【請求項9】 xおよびzが異なる厚みであり、かつ、
厚みy未満である請求項7に記載の電気化学セル。
9. x and z are different thicknesses, and
The electrochemical cell according to claim 7, wherein the thickness is less than y.
【請求項10】 カソードが、そのカソードの構造厚み
として、カソード構造(v)/集電体/カソード構造
(w)/カソード構造(y)/カソード構造(x)/集
電体/カソード構(z)の形態で規定される厚みを有
し、この場合においてv、w、x、yおよびzが厚みを
表わし、また、v、w、xおよびzがすべてy未満であ
るか、あるいはyを超える請求項1に記載の電気化学セ
ル。
10. The cathode has a cathode structure (v) / current collector / cathode structure (w) / cathode structure (y) / cathode structure (x) / current collector / cathode structure (cathode structure thickness). z), wherein v, w, x, y and z represent the thickness, and v, w, x and z are all less than y, or y is An electrochemical cell according to claim 1.
【請求項11】 カソードが、そのカソードの構造厚み
として、カソード構造(x)/集電体/カソード構造
(y)の形態で規定される厚みを有し、この場合におい
てxおよびyが厚みを表わし、また、xがy未満であ
り、カソード構造(x)がアノードと対面している請求
項1に記載の電気化学セル。
11. The cathode has a thickness defined as cathode structure (x) / current collector / cathode structure (y), wherein x and y are thicknesses. The electrochemical cell of claim 1, wherein x is less than y and the cathode structure (x) faces the anode.
【請求項12】 カソードが、そのカソードの構造厚み
として、SVO(x)/集電体/SVO(y)/集電体
/SVO(x)の形態で規定される厚みを有し、この場
合においてxおよびyが厚みを表わし、また、xがy未
満である請求項1に記載の電気化学セル。
12. The cathode has a thickness defined as SVO (x) / current collector / SVO (y) / current collector / SVO (x) as a structural thickness of the cathode, and in this case, The electrochemical cell according to claim 1, wherein x and y represent a thickness, and x is less than y.
【請求項13】 カソードが、そのカソードの構造厚み
として、SVO(x)/集電体/SVO(x)/SVO
(y)/SVO(x)/集電体/SVO(y)の形態で
規定される厚みを有し、この場合においてxおよびyが
厚みを表わし、また、xがy未満である請求項1に記載
の電気化学セル。
13. The cathode has a structure thickness of SVO (x) / current collector / SVO (x) / SVO
2. A film having a thickness defined in the form of (y) / SVO (x) / current collector / SVO (y), wherein x and y represent thickness, and x is less than y. An electrochemical cell according to claim 1.
【請求項14】 アノードがリチウムであり、カソード
が、そのカソードの構造厚みとして、SVO(x)/集
電体/SVO(y)形態で規定される厚みを有し、この
場合においてxおよびyが厚みを表わし、また、xがy
未満であり、SVO(x)構造がリチウム・アノードと
対面している請求項1に記載の電気化学セル。
14. The anode is lithium, and the cathode has a thickness defined as SVO (x) / current collector / SVO (y) as the structural thickness of the cathode, where x and y Represents the thickness, and x represents y
2. The electrochemical cell of claim 1 wherein the SVO (x) structure faces the lithium anode.
【請求項15】 アノードがアルカリ金属からなり、ま
た電解液が非水性化学物質である請求項1に記載の電気
化学セル。
15. The electrochemical cell according to claim 1, wherein the anode comprises an alkali metal and the electrolyte is a non-aqueous chemical.
【請求項16】 一次または二次化学特性のいずれかを
有する請求項1に記載の電気化学セル。
16. The electrochemical cell according to claim 1, having either primary or secondary chemical properties.
【請求項17】 モニター機能中には、実質上一定の放
電電流を要求し、医療動作機能中には、少なくとも一つ
の電流パルスを要求する植え込み型医用デバイスと組み
合わせられる電気化学セルが、 a)アノードと; b)第1および第2集電体間に挟持された第1の厚みの
第1カソード構造と、第1カソード構造の反対側で第1
および第2集電体の少なくとも一つと接触する第2の厚
みの第2カソード構造を含み、第2の厚みが第1の厚み
と異なり、かつ、第1および第2カソード構造が同じカ
ソード活物質からなるようにしたカソード構造と; c)アノードとカソードを活性化する電解液と;を具備
してなる電気化学セルと医用デバイスとの組み合わせ。
17. An electrochemical cell combined with an implantable medical device requiring a substantially constant discharge current during a monitoring function and requiring at least one current pulse during a medical operation function, comprising: a) An anode; b) a first cathode structure of a first thickness sandwiched between the first and second current collectors; and a first cathode structure opposite the first cathode structure.
And a second cathode structure having a second thickness in contact with at least one of the second current collector, wherein the second thickness is different from the first thickness, and the first and second cathode structures are the same. And c) an electrolyte activating the anode and the cathode, and a medical device.
【請求項18】 医用デバイス・モニター機能が約1マ
イクロアンペアから約100ミリアンペアの電流を要求
とし、また、医用デバイスの医療動作機能が約1アンペ
アから約4アンペアを要求する請求項17に記載の組み
合わせ。
18. The medical device of claim 17, wherein the medical device monitor function requires a current of about 1 microamp to about 100 milliamps, and the medical operating function of the medical device requires about 1 amp to about 4 amps. combination.
【請求項19】 医用デバイス・モニター機能が第1お
よび第2カソード構造の両者によって提供される請求項
18に記載の組み合わせ。
19. The combination according to claim 18, wherein the medical device monitoring function is provided by both the first and second cathode structures.
【請求項20】 医用デバイスの医療動作機能が第2カ
ソード構造によって実質的に提供される請求項18に記
載の組み合わせ。
20. The combination of claim 18, wherein the medical operating function of the medical device is provided substantially by the second cathode structure.
【請求項21】 第1および第2カソード構造が、バイ
ンダー物質と導電性添加物およびこれらの混合物から選
択される請求項17に記載の組み合わせ。
21. The combination according to claim 17, wherein the first and second cathode structures are selected from binder materials and conductive additives and mixtures thereof.
【請求項22】 アノードがリチウムからなり、第1カ
ソード構造が第1の厚み(x)を有するSVOからな
り、第2カソード構造が第2の厚み(y)を有するSV
Oからなり、この場合においてxがy未満であり、第1
カソード構造がアノードと対面している請求項17に記
載の組み合わせ。
22. An anode comprising lithium, a first cathode structure comprising SVO having a first thickness (x), and a second cathode structure comprising SVO having a second thickness (y).
O, where x is less than y and the first
18. The combination according to claim 17, wherein the cathode structure faces the anode.
【請求項23】 カソードが、そのカソードの構造厚み
として、SVO(x)/第1集電体/SVO(y)/第
2集電体/SVO(x)の形態で規定される厚みを有
し、この場合においてxおよびyが厚みを表わし、ま
た、xがyと異なる厚みである請求項17に記載の組み
合わせ。
23. The cathode has a thickness defined as SVO (x) / first current collector / SVO (y) / second current collector / SVO (x) as a structural thickness of the cathode. 18. The combination according to claim 17, wherein x and y represent a thickness in this case, and x is a thickness different from y.
【請求項24】 カソードが、そのカソードの構造厚み
として、SVO(x)/第1集電体/SVO(y)/第
2集電体/SVO(z)の形態で規定される厚みを有
し、この場合においてx、yおよびzが厚みを表わし、
また、xおよびzがyと異なる厚みである請求項17に
記載の組み合わせ。
24. The cathode has a thickness defined as SVO (x) / first current collector / SVO (y) / second current collector / SVO (z) as a structural thickness of the cathode. And in this case x, y and z represent the thickness,
The combination according to claim 17, wherein x and z have different thicknesses from y.
【請求項25】 xおよびzが同じ厚みであり、またy
の厚み未満である請求項24に記載の組み合わせ。
25. x and z are of the same thickness and y
25. The combination of claim 24, wherein the thickness is less than the thickness of the combination.
【請求項26】 xおよびzが異なる厚みであり、また
yの厚み未満である請求項24に記載の組み合わせ。
26. The combination of claim 24, wherein x and z are of different thicknesses and less than the thickness of y.
【請求項27】 カソードが、そのカソードの構造厚み
として、LiCoO2 (x)/第1集電体/LiCoO
2 (y)/第2集電体/LiCoO2 (z)の形態で規
定される厚みを有し、この場合においてx、yおよびz
が厚みを表わし、また、xおよびzがy未満である請求
項17に記載の組み合わせ。
27. The cathode has a structure thickness of LiCoO 2 (x) / first current collector / LiCoO 2
2 (y) / second current collector / LiCoO 2 (z), in which case x, y and z
Represents the thickness, and x and z are less than y.
【請求項28】 カソード活物質が、SVO、CSV
O、V25 、MnO2 、LiCoO2 、LiNiO
2 、LiMnO2 、CuO2 、TiS2 、Cu2 S、F
eS、FeS2 、酸化銅、酸化バナジウム銅、CFx
Ag2 O、Ag22、CuF、Ag2 CrO4 および
これらの混合物らなるグループから選択される請求項1
7に記載の組み合わせ。
28. The cathode active material is SVO, CSV
O, V 2 O 5 , MnO 2 , LiCoO 2 , LiNiO
2 , LiMnO 2 , CuO 2 , TiS 2 , Cu 2 S, F
eS, FeS 2 , copper oxide, copper vanadium oxide, CF x ,
Ag 2 O, Ag 2 O 2 , CuF, claim 1 selected from Ag 2 CrO 4, and mixtures et consisting of these groups
7. The combination according to 7.
【請求項29】 第1および第2集電体が、ステンレス
・スチール、チタン、タンタル、プラチナ、金、アルミ
ニウム、コバルト/ニッケル合金、モリブデンとクロム
を包含する高合金フェライト・ステンレス・スチール、
およびニッケル−クロム、およびモリブデン含有合金か
らなるグループから選択される請求項17に記載の組み
合わせ。
29. The first and second current collectors are stainless steel, titanium, tantalum, platinum, gold, aluminum, cobalt / nickel alloy, high alloy ferritic stainless steel including molybdenum and chromium,
18. The combination of claim 17, wherein the combination is selected from the group consisting of: nickel-chromium, and a molybdenum-containing alloy.
【請求項30】 第1および第2集電体が、グラファイ
ト/炭素物質、イリジウム、酸化イリジウム、およびそ
の上に設けられたプラチナからなるグループから選択さ
れたコーティングを有するチタンである請求項17に記
載の組み合わせ。
30. The method of claim 17, wherein the first and second current collectors are titanium having a coating selected from the group consisting of a graphite / carbon material, iridium, iridium oxide, and platinum disposed thereon. The combination of the description.
【請求項31】 電解質が非水性化学物質からなり、エ
ステル、直線エーテル、環状エーテル、ジアルキル炭酸
塩、およびこれらの混合物から選択された第1溶媒と、
環状炭酸塩、環状エステル、環状アミド、およびこれら
の混合物から選択された第2溶媒を有する請求項17に
記載の組み合わせ。
31. A electrolyte comprising a non-aqueous chemical, a first solvent selected from esters, linear ethers, cyclic ethers, dialkyl carbonates, and mixtures thereof;
18. The combination according to claim 17, having a second solvent selected from a cyclic carbonate, a cyclic ester, a cyclic amide, and mixtures thereof.
【請求項32】 第1溶媒が、テトラハイドロフラン
(THF)、メチルアセテート(MA)、ジグリム、ト
リグリム、テトラグリム、ジメチル炭酸塩(DMC)、
1,2‐ジメトキシエタン(DME)、1,2‐ジエト
キシエタン(DEE)、1‐エトキシ、2‐メトキシエ
タン(EME)、エチル・メチル炭酸塩、メチル・プロ
ピル炭酸塩、エチル・プロピル炭酸塩、ジエチル炭酸
塩、ジプロピル炭酸塩、およびこれらの混合物からなる
グループから選択され、また第2溶媒がプロピレン炭酸
塩(PC)、エチレン炭酸塩(EC)、ブチレン炭酸
塩、アセトニトリル、ジメチル・スルホキシド、ジメチ
ル・フォルムアミド、ジメチル・アセタミド、γ‐バレ
ロラクトン、γ‐ブチロラクトン(GBL)、N‐メチ
ル‐ピロロリジン(NMP)、およびその混合物からな
るグループから選択される請求項31に記載の組み合わ
せ。
32. The first solvent, wherein the first solvent is tetrahydrofuran (THF), methyl acetate (MA), diglyme, triglyme, tetraglyme, dimethyl carbonate (DMC),
1,2-dimethoxyethane (DME), 1,2-diethoxyethane (DEE), 1-ethoxy, 2-methoxyethane (EME), ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate , Diethyl carbonate, dipropyl carbonate, and mixtures thereof, and the second solvent is propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, dimethyl carbonate. 32. The combination according to claim 31, wherein the combination is selected from the group consisting of formamide, dimethylacetamide, gamma-valerolactone, gamma-butyrolactone (GBL), N-methyl-pyrrrolidine (NMP), and mixtures thereof.
【請求項33】 LiPF6 、LiBF4 、LiAsF
6 、LiSbF6 、LiClO4 、LiO2 、LiAl
Cl4 、LiGaCl4 、LiC(SO2 CF33
LiN(SO2 CF32 、LiSCN、LiO3 SC
3 、LiC6 5 SO3 、LiO2 CCF3 、LiS
6 F、LiB(C654 、LiCF 3 SO3 、お
よびこれらの化合物からなるグループから選択されたリ
チウム塩を含む請求項17に記載の組み合わせ。
33. LiPF6 , LiBFFour , LiAsF
6 , LiSbF6 , LiClOFour , LiOTwo , LiAl
ClFour , LiGaClFour , LiC (SOTwo CFThree)Three ,
LiN (SOTwo CFThree )Two , LiSCN, LiOThree SC
FThree , LiC6 F Five SOThree , LiOTwo CCFThree , LiS
O6 F, LiB (C6 HFive )Four , LiCF Three SOThree ,
And resources selected from the group consisting of these compounds.
18. The combination according to claim 17, comprising a titanium salt.
【請求項34】 電解液が、第1溶媒としてプロピレン
炭酸塩の体積比で50:50の混合物中に溶解された
0.8Mから1.5MのLiAsF6 またはLiPF6
と、第2溶媒として1,2‐ジメソキシエタンである請
求項17に記載の組み合わせ。
34. An electrolyte comprising 0.8M to 1.5M LiAsF 6 or LiPF 6 dissolved in a 50:50 by volume mixture of propylene carbonate as a first solvent.
The combination according to claim 17, wherein the second solvent is 1,2-dimesoxyethane.
【請求項35】 アノードがアルカリ金属からなり、ま
た電解液が非水性化学物質からなる請求項17に記載の
組み合わせ。
35. The combination of claim 17, wherein the anode comprises an alkali metal and the electrolyte comprises a non-aqueous chemical.
【請求項36】 一次または二次化学電池としての特性
のいずれかを有している請求項17に記載の組み合わ
せ。
36. The combination according to claim 17, having any of the characteristics as a primary or secondary chemical battery.
【請求項37】 医用デバイスが心臓ペースメーカー、
心臓細動除去装置、神経刺激装置およびドラグ・ポンプ
からなるグループから選択される請求項17に記載の組
み合わせ。
37. The medical device, wherein the medical device is a cardiac pacemaker,
18. The combination according to claim 17, wherein the combination is selected from the group consisting of a cardiac defibrillator, a nerve stimulator and a drag pump.
【請求項38】 a)アノードと; b)第1の厚みを有する第1カソード構造と、第2の厚
みを有する第2カソード構造として用意されたカソード
活物質からなるカソードであって、第1カソード構造が
互いに隔てられた第1および第2の主要側部を有するも
のであって、少なくとも一つの集電体が第1および第2
主要側部の少なくとも一つと接触しており、また第2カ
ソード構造が第1カソード構造の反対側で少なくとも一
つの集電体と接触しているとともに、第1および第2カ
ソード構造が同じカソード活物質からなり、また第2カ
ソード構造が第1カソード構造の厚みよりも薄く、かつ
アノードと対面するように構成されたカソードと; c)アノードおよびカソードを活性化する電解液と;を
具備してなる電気化学セル。
38. A cathode comprising a cathode active material prepared as a) an anode; and b) a first cathode structure having a first thickness and a second cathode structure having a second thickness. A cathode structure having first and second major sides separated from each other, wherein at least one current collector comprises first and second major sides.
The first and second cathode structures are in contact with at least one of the major sides, the second cathode structure is in contact with at least one current collector on the opposite side of the first cathode structure, and the first and second cathode structures are the same. A cathode comprising a material, wherein the second cathode structure is thinner than the thickness of the first cathode structure and configured to face the anode; and c) an electrolyte activating the anode and the cathode. Become an electrochemical cell.
【請求項39】 第1および第2カソード構造が、バイ
ンダー物質と導電性添加物およびこれらの混合物から選
択される請求項38に記載の電気化学セル。
39. The electrochemical cell according to claim 38, wherein the first and second cathode structures are selected from binder materials and conductive additives and mixtures thereof.
【請求項40】 アノードがリチウムであり、カソード
が、そのカソードの構造厚みとして、SVO(x)/集
電体/SVO(y)の構造で規定する厚みを有し、カソ
ード構造SVO(x)がアノードと対面するものであっ
て、xおよびyが厚みを表わし、また、xがy未満であ
る請求項38に記載の電気化学セル。
40. An anode comprising lithium, a cathode having a thickness defined by the structure of SVO (x) / current collector / SVO (y) as a structure thickness of the cathode, and a cathode structure SVO (x) 39. The electrochemical cell of claim 38, wherein is facing the anode, x and y represent thickness, and x is less than y.
【請求項41】 アノードがリチウムであり、カソード
が、そのカソードの構造厚みとして、CFx (x)/集
電体/CFx (y)の構造で規定する厚みを有し、カソ
ードCFx (x)がアノードと対面するものであって、
xおよびyが厚みを表わし、また、xがy未満である請
求項38に記載の電気化学セル。
41. An anode is lithium, and a cathode has a thickness defined by a structure of CF x (x) / current collector / CF x (y) as a structure thickness of the cathode, and the cathode CF x ( x) faces the anode,
39. The electrochemical cell according to claim 38, wherein x and y represent thickness and x is less than y.
【請求項42】 カソード活物質が、SVO、CSV
O、V25 、MnO2 、LiCoO2 、LiNiO
2 、LiMnO2 、CuO2 、TiS2 、Cu2 S、F
eS、FeS2 、酸化銅、酸化バナジウム銅、CFx
Ag2 O、Ag22、CuF、Ag2 CrO4 および
これらの混合物らなるグループから選択される請求項3
8に記載の電気化学セル。
42. The cathode active material is SVO, CSV
O, V 2 O 5 , MnO 2 , LiCoO 2 , LiNiO
2 , LiMnO 2 , CuO 2 , TiS 2 , Cu 2 S, F
eS, FeS 2 , copper oxide, copper vanadium oxide, CF x ,
Ag 2 O, Ag 2 O 2 , CuF, Ag 2 CrO 4 and claim 3, mixtures thereof, et al made a group
9. The electrochemical cell according to 8.
【請求項43】 a)リチウム・アノードと; b)SVO、CSVO、V25 、MnO2 、LiCo
2 、LiNiO2 、LiMnO2 、CuO2 、TiS
2 、Cu2 S、FeS、FeS2 、酸化銅、酸化バナジ
ウム銅、CFx 、Ag2 O、Ag22 、CuF、Ag
2 CrO4 およびこれらの混合物らなるグループから選
択されるカソード活物質からなり、また第1および第2
チタン集電体間に挟持された第1の厚みを有する第1カ
ソード構造と、第1カソード構造の反対側で第1および
第2集電体の少なくとも一つと接触するとともにアノー
ドと対面する第1の厚み未満である第2の厚みを有する
第2カソード構造とからなり、第1および第2カソード
構造が同じカソード活物質からなるように構成されたカ
ソードと; c)アノードおよびカソードを活性化する非水性電解液
と;を具備してなる電気化学セル。
43) a) a lithium anode; b) SVO, CSVO, V 2 O 5 , MnO 2 , LiCo
O 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , CuO 2 , TiS
2 , Cu 2 S, FeS, FeS 2 , copper oxide, copper vanadium oxide, CF x , Ag 2 O, Ag 2 O 2 , CuF, Ag
A cathode active material selected from the group consisting of 2 CrO 4 and mixtures thereof;
A first cathode structure having a first thickness sandwiched between titanium current collectors; and a first cathode structure opposite to the first cathode structure and in contact with at least one of the first and second current collectors and facing the anode. A cathode comprising a second cathode structure having a second thickness that is less than the thickness of the first and second cathode structures, wherein the first and second cathode structures are comprised of the same cathode active material; and c) activating the anode and the cathode. And a non-aqueous electrolyte.
【請求項44】 a)アノードを準備する工程と; b)第2の厚みを有する第2カソード構造と短絡する第
1の厚み有した第1カソード構造として準備する工程で
あって、第1および第2カソード構造が同じカソード活
物質からなり、第2厚みが第1厚みと異なるように構成
されたカソードを準備する工程と; c)アノードおよびカソードを電解液で活性化させる工
程と;を含む電気化学セルを提供する方法。
44. a) providing an anode; b) providing a first cathode structure having a first thickness shorted to a second cathode structure having a second thickness, wherein the first and second cathode structures have a first thickness. Preparing a cathode in which the second cathode structure is made of the same cathode active material and having a second thickness different from the first thickness; and c) activating the anode and the cathode with an electrolyte. A method for providing an electrochemical cell.
【請求項45】 SVO、CSVO、V25 、MnO
2 、LiCoO2 、LiNiO2 、LiMnO2 、Cu
2 、TiS2 、Cu2 S、FeS、FeS2 、酸化
銅、酸化バナジウム銅、CFx 、Ag2 O、Ag2
2 、CuF、Ag2 CrO4 およびこれらの混合物らな
るグループからカソード活物質を選択する工程を含む請
求項44に記載の方法。
45. SVO, CSVO, V 2 O 5 , MnO
2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , Cu
O 2 , TiS 2 , Cu 2 S, FeS, FeS 2 , copper oxide, copper vanadium oxide, CF x , Ag 2 O, Ag 2 O
2, CuF, Ag 2 CrO 4 and 45. The method of claim 44, mixtures thereof, et al made a group comprising the step of selecting a cathode active material.
【請求項46】 バインダー物質、導電性添加物および
これらの混合物から選択された非活物質を有する第1お
よび第2カソード構造を提供する工程を含む請求項44
に記載の方法。
46. The method of claim 44, further comprising providing first and second cathode structures having a non-active material selected from a binder material, a conductive additive, and mixtures thereof.
The method described in.
【請求項47】 カソードの構造厚みを規定する形態
が、カソード構造(x)/集電体/カソード構造(y)
/集電体/カソード構造(x)の構造をなし、この場合
においてxおよびyが厚みを表わし、また、xがy未満
であるか、またはこれより大きいカソードを準備する工
程を含む請求項44に記載の方法。
47. The form for defining the structure thickness of the cathode is as follows: cathode structure (x) / current collector / cathode structure (y)
45. The method of claim 44, comprising the step of providing a cathode / current collector / cathode structure (x), wherein x and y represent thickness and x is less than or greater than y. The method described in.
【請求項48】 カソードの構造厚みを規定する形態
が、カソード構造(x)/集電体/カソード構造(y)
/集電体/カソード構造(z)の構造をなし、この場合
においてx、yおよびzが厚みを表わす請求項44に記
載の方法。
48. A mode for defining the structure thickness of the cathode is as follows: cathode structure (x) / current collector / cathode structure (y)
45. The method according to claim 44, wherein the structure comprises a current collector / cathode structure (z), wherein x, y and z represent thickness.
【請求項49】 xおよびzが両者ともy未満か、また
は、これより大きい請求項48に記載の方法。
49. The method of claim 48, wherein x and z are both less than or greater than y.
【請求項50】 xおよびzが同じ厚みであり、かつ、
yの厚み未満である請求項48に記載の方法。
50. x and z are the same thickness, and
49. The method of claim 48 wherein y is less than the thickness.
【請求項51】 xおよびzが異なる厚みであり、か
つ、yの厚み未満である請求項48に記載の方法。
51. The method of claim 48, wherein x and z are different thicknesses and less than the thickness of y.
【請求項52】 カソードが、そのカソードの構造厚み
を規定するカソード構造(x)/集電体/カソード構造
(y)の形態を有し、さらに、カソード構造(x)がア
ノードと対面し、この場合においてxおよびyが厚みを
表わし、また、xがy未満である請求項44に記載の方
法。
52. The cathode has the form of a cathode structure (x) / current collector / cathode structure (y) defining the structural thickness of the cathode, further comprising the cathode structure (x) facing the anode, 45. The method of claim 44, wherein x and y represent thickness, and x is less than y.
【請求項53】 カソードが、そのカソードの構造厚み
を規定するSVO(x)/集電体/SVO(y)/集電
体/SVO(z)の形態を有し、この場合においてx、
yおよびzが厚みを表わし、また、xおよびzがy未満
である請求項44に記載の方法。
53. The cathode has the form SVO (x) / current collector / SVO (y) / current collector / SVO (z) defining the structural thickness of the cathode, where x,
The method of claim 44, wherein y and z represent thickness, and x and z are less than y.
【請求項54】 カソードが、そのカソードの構造厚み
を規定するCFx (x)/集電体/CFx (y)/集電
体/CFx (z)の形態を有し、この場合においてx、
yおよびzが厚みを表わし、また、xおよびzがy未満
である請求項44に記載の方法。
54. The cathode has the form CF x (x) / current collector / CF x (y) / current collector / CF x (z) that defines the structural thickness of the cathode, in which case x,
The method of claim 44, wherein y and z represent thickness, and x and z are less than y.
【請求項55】 アルカリ金属のアノードと、非水性化
学物質を有する電解液を準備する工程を含む請求項44
に記載の方法。
55. The method of claim 44, further comprising providing an electrolyte comprising an alkali metal anode and a non-aqueous chemical.
The method described in.
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