JP2002520776A - 大口径の開口末端を有する缶を用いて形成される電気化学電池 - Google Patents
大口径の開口末端を有する缶を用いて形成される電気化学電池Info
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Abstract
Description
を有する電気化学電池の製造方法に関する。
端部に負極のカバーが設けられた、円筒形状のスチール缶を採用している。この
円筒状のスチール缶は、カソードと呼ばれる正電極を収容しているが、これは、
好ましくは二酸化マンガン、グラファイト、水酸化カリウム溶液、脱イオン水、
及びその他の添加剤の混合物で形成されており、円筒状のスチール缶の内部側面
の周囲に形成されるのが通常である。通常、カップ形状のセパレータが、カソー
ドの内部表面の周囲に配置される。負電極は、アノードと呼ばれ、一般に亜鉛粉
末、ゲル化剤、及びその他の添加剤で形成され、電解質溶液に沿ってセパレータ
内に施与される。 従来の円筒状の電池は、AAAA、AAA(R03)、AA(R6)、C(R
14)、及びD(R20)のサイズで、電気で作動する様々なデバイス用の電源
として使用するのに、広く入手可能である。従来の円筒状の電池が普及している
にも関らず、非円筒形の電池構造を提供することに対する潜在的な要求が存在す
ることが見出された。そのような潜在的な要求の一つは、通常電気的に直列に接
続された1.5ボルトのセルを収容する9ボルトバッテリ等の、多重セルバッテ
リにおける使用との関係で存在する。従来は、多数の円筒状セルが、単一の方形
容器内に一緒に組み立てられており、これによって、隣接するセルの間、並びに
、各セルとバッテリ容器の内壁との間に、未使用の空間が存在する結果となって
いた。さらに、多数のバッテリで作動する電気デバイスに、有効寿命が増大し得
る非円筒状の電池を使用可能であることも見出された。非円筒状の電池の一例が
、共に係属する米国特許出願第09/110119号(発明の名称:「電気化学
セル及びバッテリ」、1998年4月2日出願、ルイス・アリーによる。)の明
細書に開示されている。
ることにある。他のゴールは、高品質な電池の製造技術を達成することにある。
有効寿命とは、所定の負荷の下で、電池がもはや意図された目的には有用ではな
くなる特定の電圧まで、電池が放電する時間の長さである。市販されているアル
カリセル及びバッテリは、通常、工業規格によって規定された外部寸法を有して
おり、これによって、所定の電池内の活物質の量を増加させる能力には限界があ
り、また使用可能な容積は制限される。したがって、有効寿命を増大させ、好適
な製造技術を提供するための新たな方法を見出すことに対する要求が、電池設計
者の主たるゴールとして依然として存在する。
充填した後に、この口をクリンプし、完全にシールすることが可能であるものか
ら製造を開始することによって、無駄な空間が著しく少ない電池を提供すること
が可能であることが見出された。 本発明は、活物質のアッセンブリを電池内部に収容するための拡大された開口
末端を有する缶を用意し、この拡大された開口末端を、小型で円形のカバーに都
合よく適合し得る縮小されたサイズの円形の開口末端に縮小することによって、
方形の構造の缶等の非円筒状の角柱状の缶を有する電池の組立てを改良するもの
である。
あるいは方法であって、開口末端を有する非円筒状の缶(好ましくは、その長さ
に沿って、実質的に固定された断面を有するもの)を使用する工程を含み、該開
口末端の口は全体として環状であり、該口は、該缶の半径方向の断面のいずれの
寸法よりも小さい寸法を有さず、該缶の口は、他の要素が装填される間あるいは
その後、シールされる前に、そのサイズが縮小される、前記製造方法を提供する
。この方法により、電池の構成要素を装填する上での妨げはなく、また末端カバ
ーを便宜上環状とすることができる。 一般に、上記の口は、前記缶の本体の残りの部分と同軸であるのが好ましい。
これによって、製造が容易になり、また缶の口の製造において無駄になる材料が
最少となる。 缶の本体は、正方形、長方形、または楕円形等の任意の一般的な形状であって
よく、あるいは不規則な形状を有していてもよいが、一般に、充填の目的から、
電池の長さに沿って断面が一貫しているのが好ましい。また、缶の口は、缶の断
面の最大寸法よりも小さい寸法を有さず、実質的に環状であるのが好ましい。
。この移行部は、断崖状のものであっても、斜面状のものであってもよい。ただ
し、材料の浪費を最少とするため、製造と、圧縮しあるいはクリンプして口のサ
イズを縮小するのに必要とされる材料の量との両方の観点から、斜面状の移行部
が一般には好ましい。 口は、縮小後、必ずしも環状である必要はないが、他の形状は、信頼性をもっ
て製造するのがより困難であり、そこにカバーを組み立てることに伴う問題をも
たらす傾向にあることが多い。したがって、実質的に環状に縮小された開口が好
ましい。 開始時の口のサイズは缶よりも一般に大きいのに対し、最終的なサイズは、缶
の全体的な半径方向の領域と同等であるかあるいはそれより小さいのが好ましく
、缶の半径方向の断面のいずれの寸法を超える寸法も存在しないのが好ましいと
考えられる。 一般に、該電池は、当業界で公知の手段によって、また以下に記載する通り、
製造することができる。
口径の円形の開口頂部末端を有する、角柱状の部分を有する缶を用意する工程を
含む、前記製造方法を提供する。該大口径の円形の開口頂部末端は、該角柱状の
部分の最大内部断面幅に少なくとも等しい直径を有する。この方法は、カソード
を、前記大口径の開口頂部末端を通して前記角柱状の部分の内部へ配置する工程
を含む。該カソードは、その内部の中央に形成されたキャビティを有し、該キャ
ビティと前記缶の内壁との間の角柱状の部分の実質的な容積を該カソードが消費
するように、該缶内に配置される。この方法は、前記キャビティの内部にセパレ
ータを配置する工程、及び、さらに前記キャビティ内のセパレータの内部に、ア
ノードを配置する工程をさらに含む。この方法によれば、前記大口径の開口頂部
末端のサイズを縮小させて、その上に円形のカバーを組み立てる縮小された直径
の円形の開口頂部末端が提供される。
を用意する工程であって、該大口径の開口頂部末端が、実質的に円形であり、該
角柱状の部分の最大内部断面幅に等しいかあるいはそれより大きい直径を有する
、前記工程; カソードを、前記大口径の開口頂部末端を通して前記角柱状の部分の内部へ配
置する工程であって、該カソードが、その内部の中央に形成されたキャビティを
有し、該キャビティと前記缶の内壁との間の角柱状の部分の実質的な容積を該カ
ソードが消費するように配置される、前記工程; 前記キャビティの内部にセパレータを配置する工程; 前記キャビティ内のセパレータの内部に、アノードを配置する工程; 前記缶の大口径の開口頂部末端のサイズを縮小させて、縮小されたサイズの円
形の開口頂部末端を提供する工程;及び、 前記縮小されたサイズの円形の開口頂部末端に、カバーを組み立てる工程、 を含む、前記製造方法を提供する。
缶を用意する工程であって、該大口径の開口頂部末端が、実質的に円形であり、
該非円筒状の部分の最大内部断面幅に等しいかあるいはそれより大きい直径を有
する、前記工程; 第1の電極を、前記大口径の開口頂部末端を通して前記非円筒状の部分の内部
へ配置する工程であって、該第1の電極が、その内部の中央に形成されたキャビ
ティを有し、該キャビティと前記缶の内壁との間の非円筒状の部分の実質的な容
積を該第1の電極が消費するように配置される、前記工程; 前記キャビティの内部にセパレータを配置する工程; 前記キャビティ内のセパレータの内部に、第2の電極を配置する工程; 前記缶の大口径の開口頂部末端のサイズを縮小させて、縮小されたサイズの円
形の開口頂部末端を提供する工程;及び、 前記縮小されたサイズの円形の開口頂部末端に、カバーを組み立てる工程、 を含む、前記製造方法を提供する。
、次の工程: 閉じた底部末端及び大口径の開口頂部末端を有する、角柱状の部分を有する缶
を用意する工程であって、該大口径の開口頂部末端が、実質的に円形であり、該
角柱状の部分の最大内部断面幅に等しいかあるいはそれより大きい直径を有する
、前記工程; 1つまたはそれより多数の成形されたカソードリングを形成する工程であって
、該カソードリングの各々が、前記缶の角柱状の部分の内部に適合するように形
成され、さらにその内部に形成されたキャビティを有する、前記工程; 前記1つまたはそれより多数のカソードリングを、前記大口径の開口頂部末端
を通して前記角柱状の部分の内部へ配置する工程であって、該1つまたはそれよ
り多数のカソードリングが、該キャビティと前記缶の内壁との間の角柱状の部分
の実質的な容積を消費するように配置される、前記工程; 前記キャビティの内部にセパレータを配置する工程; 前記キャビティ内のセパレータの内部に、アノードを配置する工程; 前記缶の大口径の開口頂部末端のサイズを縮小させて、縮小されたサイズの円
形の開口頂部末端を提供する工程;及び、 前記縮小されたサイズの円形の開口頂部末端に、カバーを組み立てる工程、 を含む、前記方法を提供する。
を用意する工程であって、該大口径の開口頂部末端が、実質的に円形であり、該
角柱状の部分の最大内部断面幅に等しいかあるいはそれより大きい直径を有する
、前記工程; カソードを、前記角柱状の部分の内部へ配置する工程; 前記角柱状の部分の内部に、アノードを配置する工程; 前記アノードと前記カソードとの間にセパレータを配置する工程; 前記缶の大口径の開口頂部末端のサイズを縮小させて、縮小されたサイズの円
形の開口頂部末端を提供する工程;及び、 前記縮小されたサイズの円形の開口頂部末端に、カバーを組み立てる工程、 を含む、前記製造方法を提供する。
するのが好ましい。また、前記角柱状の部分と前記円筒状の部分との間にテーパ
した移行部を形成するのが好ましい。 一般に、縮小された開口頂部末端の直径が、前記角柱状の部分の最小断面幅に
等しいかあるいはそれより小さくなるように、大口径の開口末端頂部を縮小させ
るのが好ましい。これを行うのに好ましい手法は、ロータリースエージ加工であ
る。 好ましい形態では、前記角柱状の部分は、実質的に方形の部分を有する。 前記缶の内部にカソードを配置する工程が、カソードリング成形プロセスを含
むのが好ましく、特に、該カソードリング成形プロセスが、相互に積層された多
数のカソードリングを挿入する工程を含むのが好ましい。 一般に、前記アノードと接触させて、集電装置を施与するのが好ましい。前記
缶は、好ましくはスチール缶である。
されるように、アノード及びカソードを角柱状の部分の内部に配置するのが好ま
しい。 前記カソードを角柱状の部分の内部に配置する工程が、キャビティをその内部
の中央に形成する工程、及び、キャビティと缶の内壁との間の角柱状の部分の実
質的な容積をカソードが消費するように、カソードを配置する工程(ここで、ア
ノード及びセパレータは、キャビティの内部に配置される。)を含むのが好まし
い。
であって、該容器は、該角柱状の部分の最大内部断面幅に等しいかあるいはそれ
より大きい直径を有する大口径の開口頂部末端を当初有する、前記容器; 実質的に前記角柱状の部分の内部へ配置された、第1の電極; 実質的に前記角柱状の部分の内部へ配置された、第2の電極; 前記第1の電極と第2の電極との間に配置された、セパレータ;及び、 円形のカバー、 を備え、前記缶の大口径の開口頂部末端は、前記第1の電極の挿入に次いで、縮
小されたサイズの円形の開口頂部末端となるまでそのサイズが縮小され、該縮小
された円形の開口末端が、前記角柱状の部分の最小断面幅に等しいかあるいはそ
れより小さい直径を有するようにされ、前記カバーが、該缶の縮小された円形の
開口頂部末端に組み立てられる、前記電気化学電池を提供する。該電池の一般的
に好ましい形態は、本発明の方法との関連で上に記載した通りである。 該缶の大口径の開口頂部末端は、カソードの組立て、特にリング成形組立てを
都合よく可能にし得る。また、カソードの挿入に続く大口径の開口頂部末端の縮
小は、縮小されたサイズの円形の頂部カバーがそこに組み立てられるのを可能に
する。
された開口末端(ここでは、大口径の開口末端18と呼ぶ。)を有する角柱状の
スチール缶10が示されている。スチール缶10は、非円筒状の角柱状の部分1
2(方形の部分として構成された場合について示されている。)であって、閉じ
た底部末端16を有するものを備えている。スチール缶10は、底部末端16の
反対側に、角柱状の部分12から大口径の開口頂部末端18へ移行している円筒
状の部分14を有している。電池10の角柱状の部分12には、4つの実質的に
平坦であって方形の形状の壁が付与されており、これを丸められた隣接する端部
をもって配列して、丸められた角を有する実質的に方形の半径方向の断面を提供
することができる。
へ続く開口部を提供する。円筒状の部分14は、角柱状の部分12の対向する壁
の間の断面幅W1よりも大きい直径D1を有する、大口径の丸い開口部18を提供
する。さらに、円筒状の部分14の大口径の直径D1が、角柱状の部分12の内
部の最大断面幅W2に等しいかあるいはそれより大きいことにより、電池材料を
スチール缶10内に容易に組み立てることができ、円筒部分14の構造によって
妨げられないのが好ましい。
他の形態によれば、スチール缶10は、傾斜角θで角柱状の部分12の平坦な側
壁の各々から円柱状の部分14へ移行する、平面テーパした移行部20をさらに
備えている。テーパした移行部20の各々は、0度よりも大きく90度以下であ
る傾斜角θで設けられている。テーパした移行部20は、円筒状の部分14のサ
イズをスムーズに縮小するのを補助するクロージングのための導入部を提供する
。さらに、テーパした移行部20は、ローラフィーダ及び電池の製造組立てにお
いて存在するその他の組立装置における取扱い及び使用を改善することを可能に
する。
18を有する角柱状のスチール缶10を採用する。図4を参照して、電池の製造
方法24が示されている。この電池の製造方法24は、図1〜3との関連で上に
記載した通り、大口径の開口末端18を有する角柱状のスチール缶10を形成す
る工程26から開始する。スチール缶10は、深絞り缶成形技術、スタンピング
、ハイドロホーミング、あるいはその他の様々なスチール缶製造技術によって、
角柱状の部分12及び円筒状の部分14とともに形成することができる。本発明
の製造方法は、一般に、スチール缶10が、角柱状の部分12を有し、また、電
池の内部材料の組立てを容易にする、角柱状の部分12の最大内部断面幅W2に
等しいかあるいはそれより大きい直径D1を有する拡大された大口径の円形の開
口部18を有することを必要とする。これは、カソードと呼ばれる正電極を予備
成形したリングの構造で缶内に施与する、リング成形されたカソードの挿入の技
術を可能にするのに、特に有用である。 リング成形されたカソード電池の組立てについては、電池製造方法24は、1
つまたはそれより多数のリング成形されたカソードを形成する工程28を提供す
る。リング成形されたカソードを形成するプロセスは、一般に、秤量したカソー
ド混合物をリング形状のダイセットに添加する工程、ダイプレスを使用して、カ
ソード混合物をリングの形状に成形する工程を含む。リング成形されたカソード
を形成するプロセスは、当業界で広く知られている。ただし、本発明の成形され
たカソードリングは、角柱状の部分12の内部の形状及びサイズに実質的に従っ
て形成され、またこれを通って中央に延びる円筒状のキャビティを有するのが好
ましい。
チール缶10への挿入を提供する。これは、所定の数の1つまたはそれより多数
のカソードリングをマンドレル上に装填し、次いでこれを缶10の内部に沈め、
アッパーパンチによりカソードリングを缶の内部に押し込むことによって、遂行
することができる。特定の電池に挿入されるカソードリングの数は、電池のサイ
ズによって変化し得る。AAA及びAAAAサイズのアルカリ電池と同等の長さ
及び幅を有する電池の場合、3つまたは4つのリング成形されたカソードが、各
電池のカソードを形成するのに適当であると考えられる。
0が示されている。成形されたカソードリング40の各々は、角柱状の部分12
の内壁によって規定されるサイズ及び形状に実質的に従う方形の構造を有する。
カソードリング40は、角柱状の部分12の内部に挿入されて、相互に積層され
る。この場合において、カソードリングの各々が、その周囲にある缶10の内部
の壁に接するように、ぴったりと適合する関係にあるのが好ましい。各カソード
リングの周縁を規定する外壁は、さらに、炭素が含浸されていてもよい。さらに
、各カソードリングは、これを通って延びている円筒状の開口部42を備えてい
る。缶10の内部に組み立てられた際、円筒状の開口部42は整列して、その内
部にセパレータ及びアノードが配置されるアノードキャビティを形成する。
ードを挿入した結果、缶10の中央の長さ方向の軸を通って内部の円筒状のキャ
ビティが延び、角柱状の部分12の残りの容積をカソードが実質的に消費する。
工程34によって、カップ形状のセパレータが、内部の円筒状のキャビティの内
部に配置される。カップ形状のセパレータの内部に配置されるのは、アノードと
呼ばれる負電極であり、これはゲル化されたアノードを含んでいてよい。電解質
溶液を、缶10の内部にさらに配置する。 上記の電池材料を缶10の内部に配置した後、電池製造方法24は、円筒状の
部分14のサイズを縮小させることによって、大口径の開口末端18のサイズを
縮小させる工程36を提供する。組立工程36の後ではあるが、完全に組み立て
られる前の、縮小されたサイズの円形の開口末端を有する部分的に組み立てられ
た缶10が、図6及び図7に示されている。大口径の開口末端18は、好ましく
は、缶10の角柱状の部分12の最小断面幅W1に等しいかあるいはそれより小
さい直径D2を有する円形の開口末端55まで、そのサイズが縮小される。縮小
されたサイズの開口末端55は、円筒状の部分14を半径方向に内部に向かって
絞ることによって得られる。これによって、角柱状の部分12から縮小されたサ
イズの円形の開口末端55へ移行するボトルネック54が好適に形成される。
を、断面積で70%を超えないのが好ましい。さらに、縮小された円形の頂部末
端は、円形の開口末端につながる実質的に円筒状の部分を含んでいてもよい。こ
の円筒状の部分の長さは短いのが好ましく、円形のカバーが円形の開口末端に気
密にかみ合う。 直径D1の大口径の開口部18を縮小して、直径D2の縮小されたサイズの開口
末端55とすることは、多数の缶閉鎖技術の任意の1つによって達成し得る。缶
閉鎖技術には、衝撃閉鎖、ビード閉鎖、ロータリースエージ、及びローラ閉鎖が
含まれるが、これらに限定されるものではない。電気化学電池の開口を閉鎖する
このような技術の1つが、米国特許第3,069,489号明細書(発明の名称
:「容器の閉鎖」)に開示されている。
て、また縮小されたサイズの円形の開口頂部末端55にシール及びカバーアッセ
ンブリを組み立てる工程38をさらに含む。この工程38により、缶10は閉鎖
され、シールされる。かくして、大口径の開口末端18を備える缶を使用するこ
とにより、電池材料を容易に挿入することが可能となり、またこの開口末端のサ
イズを、縮小されたサイズの円形の開口末端に縮小することにより、従来のタイ
プの円形のカバー及びシールアッセンブリで缶を閉鎖し、シールすることが可能
となる。開口末端の縮小によって、都合よく、干渉を生ずることなく複数の電池
を相互に連結させることが可能となる。 他の形態によれば、電気化学電池の製造方法24は、リング成形されたカソー
ドを缶に挿入する工程30に続いて、円形の大口径の開口末端を部分的に縮小さ
せる工程32をさらに含んでいてよい。この中間的な縮小工程32は、部分的に
縮小された円形の開口末端であって、次に工程34に従ってこれを通してセパレ
ータ、アノード、及び電解質を挿入するものを提供する。このアプローチによれ
ば、円形の開口末端のサイズの完全に縮小された寸法への縮小は工程36で完了
し、次いでそこにシール及びカバーアッセンブリが組み立てられる。
、完全に組み立てられた電気化学電池50が示されている。活性電池材料は、実
質的に缶10の角柱状の部分12の内部に配置されて示されている。円形のカバ
ー及びシールアッセンブリ56は、缶10の縮小されたサイズの開口末端に組み
立てられる。開口末端のサイズを適切に縮小するとともに、円形のカバー及びシ
ールアッセンブリ56を、角柱状の部分12の断面幅W1に等しいか、あるいは
それより小さくする。したがって、円形のカバー及びシールアッセンブリ56は
、角柱状の部分12を形成するいずれの側壁をも半径方向に越えて延びないのが
好ましい。円形のカバー及びシールアッセンブリ56は、縮小されたサイズの円
形の頂部末端に対し、容易に溶接し、接着剤によって取り付け、あるいは他の方
法で組み立てることができる。 外部負極カバー62を有するカバー及びシールアッセンブリ56が、電池50
の頂部末端に組み立てられて示されている。収縮チューブ絶縁体の薄膜72が、
スチール缶10の側面を被覆し、電池の金属ケーシングを電気的に絶縁している
。カソード40は、好ましくは二酸化マンガン、グラファイト、水酸化カリウム
溶液、脱イオン水、及びその他の添加剤の混合物で形成されており、セパレータ
44と缶10の内壁との間に、実質的に角柱状の部分12の全体に配置されてい
る。カップ形状のセパレータ44は、電池中での任意の固体粒子の移動を防止す
る不織布で形成されるのが好ましい。図示されているように、アノード46及び
カソード40を含む電池50の活性材料は、角柱状の部分12に実質的に配置さ
れている。
を提供し、シール体76及び圧縮部材74を含んでいる。シール体76は、一般
に、ディスク状の形状とされ、電気的に非伝導性の材料で作製される。圧縮部材
74は、チューブ形状の金属部品であって、集電装置70の周囲にシール体76
を圧縮する。シールアッセンブリ56はまた、集電装置70の露出した末端に溶
接された外部負極カバー62を含み、電池の負極端子を形成している。スチール
缶10のリムは、電池本体に向かって内側にクリンプされ、シールを形成する。
カバー62を伴うシールアッセンブリ56は、米国特許第5,422,201号
明細書に記載されているもの等の、通常のラウンドアッセンブリを含んでいてよ
い。 電池50の底部末端16は、正極カバーとして機能して、正極電池端子を提供
する。カバー及びシールアッセンブリ56は、負極電池カバー端子62を備えて
いる。角柱状の缶10を使用した場合、電池50は、標準的な円形のカバー及び
シールアッセンブリ56に容易に適合する円形の頂部末端55を備える一方、直
径が電池の壁の幅W1に等しい従来の円筒状の電池に比べて角柱状の部分12の
容積を増大させることを実現する。これにより、角柱状の部分12の側壁の幅に
等しい直径を有するサイズの従来の円筒状の電池に比べて、活性電池材料を増加
させることが可能となる。
容積内に配置するのが好ましいのに対し、カソード40と呼ばれる正電極は、缶
10の全ての角を含む、セパレータ44とスチール缶10の内壁との間の容積を
充填するのが好ましいと考えられる。方形の構造を付与することにより、電池5
0の角柱状の部分12の内部の容積は、電池50の方形の壁の内部に適合し得る
寸法を有する従来の円筒状の電池よりも大きくなる。これによって、カソード4
0並びにアノード46の体積を増大させることが可能となる。また、カップ形状
のセパレータ44を、電池50の長さ方向の軸から半径方向外向きにさらに配置
して、アノード46とカソード40を相互に分離するアノードからカソードへの
一層優れた界面領域を提供してもよい。カソード40の角に配置されたものを含
む、追加の活性材料は、放電して電池50の容量を増加させると考えられる。 本発明の電池50は、一方の末端に電池の活性材料を受けるための大口径の開
口部18を有する、非円筒状の角柱状の部分12を有する缶10を有利に採用す
るものであり、リング成形されたカソードアッセンブリに特に好適である。ただ
し、本発明の製造方法は、衝撃成形等の他のカソードアッセンブリにも同様に適
用可能であると考えられる。さらに、本発明の教示は、ボビンタイプの電池に制
限されるものではなく、他の可能な電池アッセンブリのうち、ゼリーロール成形
あるいは積層いた電池アッセンブリ等の他の電池アッセンブリに、当該教示を適
用することも可能である。
有する、角柱状のスチール缶の透視図である。
、角柱状のスチール缶の透視図である。
の分解組立図である。
の缶を示す、部分的に組み立てられた電池の透視図である。
てられた電池の上面図である。
である。
ることにある。他のゴールは、高品質な電池の製造技術を達成することにある。
有効寿命とは、所定の負荷の下で、電池がもはや意図された目的には有用ではな
くなる特定の電圧まで、電池が放電する時間の長さである。市販されているアル
カリセル及びバッテリは、通常、工業規格によって規定された外部寸法を有して
おり、これによって、所定の電池内の活物質の量を増加させる能力には限界があ
り、また使用可能な容積は制限される。したがって、有効寿命を増大させ、好適
な製造技術を提供するための新たな方法を見出すことに対する要求が、電池設計
者の主たるゴールとして依然として存在する。 米国特許第5,490,867号明細書は、方形の特大の口を有する方形の缶
を備える電気化学電池を開示している。この缶の開口部は、次いで缶の半径方向
のいずれの最大寸法をも超えないサイズまで縮小され、方形の縮小されたサイズ
の口が提供される。
。この移行部は、断崖状のものであっても、斜面状のものであってもよい。ただ
し、材料の浪費を最少とするため、製造と、圧縮しあるいはクリンプして口のサ
イズを縮小するのに必要とされる材料の量との両方の観点から、斜面状の移行部
が一般には好ましい。 口は、縮小後、必ずしも環状である必要はないが、他の形状は、信頼性をもっ
て製造するのがより困難であり、そこにカバーを組み立てることに伴う問題をも
たらす傾向にあることが多い。したがって、実質的に環状に収縮された開口が好
ましい。 開始時の口のサイズは缶よりも一般に大きいのに対し、最終的なサイズは、缶
の全体的な半径方向の領域と同等であるかあるいはそれより小さいのが好ましく
、缶の半径方向の断面のいずれの寸法を超える寸法も存在しないのが好ましいと
考えられる。 一般に、該電池は、当業界で公知の手段によって、また以下に記載する通り、
製造することができる。 かくして、他の観点において、本発明は、特大の口を有する非円筒状の缶を備
えた電気化学電池であって、該口が、前記缶の半径方向の断面の残りの部分の寸
法を超える寸法を有し、該特大の口が、該缶の半径方向のいずれの最大寸法より
も小さいサイズに縮小されており、縮小されたサイズの口が実質的に環状である
、前記電池を提供する。
Claims (16)
- 【請求項1】 電気化学電池の製造方法であって、開口末端を有する非円筒
状の缶を使用する工程を含み、該開口末端の口は全体として環状であり、該口は
、該缶の半径方向の断面のいずれの寸法よりも小さい寸法を有さず、該缶の口は
、他の要素が装填される間あるいはその後、末端カバーでシールされる前に、そ
のサイズが縮小される、前記製造方法。 - 【請求項2】 電気化学電池の製造方法であって、次の工程: 閉じた底部末端及び大口径の開口頂部末端を有する、角柱状の部分を有する缶
を用意する工程であって、該大口径の開口頂部末端が、実質的に円形であり、該
角柱状の部分の最大内部断面幅に等しいかあるいはそれより大きい直径を有する
、前記工程; カソードを、前記大口径の開口頂部末端を通して前記角柱状の部分の内部へ配
置する工程であって、該カソードが、その内部の中央に形成されたキャビティを
有し、該キャビティと前記缶の内壁との間の角柱状の部分の実質的な容積を該カ
ソードが消費するように配置される、前記工程; 前記キャビティの内部にセパレータを配置する工程; 前記キャビティ内のセパレータの内部に、アノードを配置する工程; 前記缶の大口径の開口頂部末端のサイズを縮小させて、縮小されたサイズの円
形の開口頂部末端を提供する工程;及び、 前記縮小されたサイズの円形の開口頂部末端に、カバーを組み立てる工程、 を含む、前記製造方法。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載されている電池であって、該電池の
本体が、その長さに沿って、実質的に固定された断面を有する、前記電池。 - 【請求項4】 前記口が、前記缶の本体の残りの部分と同軸である、請求項
1〜3のいずれか1項に記載されている電池。 - 【請求項5】 シールする直前の前記缶の口が、前記缶の半径方向の断面の
全ての寸法のうち最大のものを超える寸法を有しない、請求項1〜4のいずれか
1項に記載されている電池。 - 【請求項6】 前記縮小された口が実質的に環状である、請求項1〜5のい
ずれか1項に記載されている電池。 - 【請求項7】 前記口を提供する円筒状の部分を含むように前記缶を形成す
る工程をさらに含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載されている方法。 - 【請求項8】 前記缶の本体から前記口へテーパした移行部を形成する工程
をさらに含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載されている方法。 - 【請求項9】 前記口を縮小させる工程が、ロータリースエージ加工の工程
を含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載されている方法。 - 【請求項10】 前記缶が、実質的に方形の部分を有する、請求項1〜9の
いずれか1項に記載されている方法。 - 【請求項11】 カソードリング成形プロセスによって、前記缶の内部にカ
ソードが配置される、請求項1〜10のいずれか1項に記載されている方法。 - 【請求項12】 前記カソードリング成形プロセスが、相互に積層された多
数のカソードリングを挿入する工程を含む、請求項11に記載の方法。 - 【請求項13】 前記アノードと接触させて、集電装置を施与する工程をさ
らに含む、請求項1〜12のいずれか1項に記載されている方法。 - 【請求項14】 前記缶がスチール缶である、請求項1〜13のいずれか1
項に記載されている方法。 - 【請求項15】 請求項1〜14のいずれか1項に記載されている方法にし
たがって製造される電池。 - 【請求項16】 特大の口を有する缶を備えた電気化学電池であって、該口
が、前記缶の半径方向の断面の残りの部分の寸法を超える寸法を有し、該缶の半
径方向のいずれの最大寸法よりも小さいサイズに縮小される、前記電池。
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