JP2003533853A - 高性能バッテリおよびこれのための集電器 - Google Patents
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Abstract
Description
。
ルは、電気的にバッテリ内で接続されて、バッテリのための電源を供給する。こ
れらのセルが一般に備えている4つの基本的構成要素は、セルを放電させると外
部回路から電子を受取る(充電の際に陽極であり、放電の際に陰極である)正電
極と、セルを放電させると外部回路に電子を供給する(充電の際に陰極であり、
放電の際に陽極である)負電極と、電荷が正電極と負電極との間で流れるメカニ
ズムが得られる(しばしば溶液あるいはペースト状の)電解質と、正電極と負電
極とを電気的に絶縁する1つ以上の分離体とである。この形態によりセルが電力
を発生させ得るのは、これらの構成要素の間の電気化学的関係に起因する。一端
、電流が生じると、電流は、通常、正電極から運ばれて、導電体を通って端子に
達し、当該端子から電流は外部回路へ運ばれ、負電極プレートと接続されている
端子を通って(通常は別の1つの導電体を通って)バッテリへ戻る。
ラメータは、とりわけ、電圧、電流、およびバッテリ容量を含む。明らかに、あ
る1つの特定の用途のためのバッテリを設計するには、これらのパラメータを考
慮しなければならない。
ば「ハイブリッド」電気自動車(すなわち、バッテリ駆動のモータと内燃機関と
により原動力を得る自動車)、電動工具または電気自動車に給電するのに用いる
ものなどにおける性能パラメータである。このようなバッテリは、通常、低抵抗
であり、これによって、電流を生じさせて外部装置に供給するのを非常に迅速に
行い得る。同様に通常望まれるのは、このようなバッテリが、特にハイブリッド
自動車と組合せて用いられる場合、比較的軽量であることと、このようなバッテ
リが電荷を受取るのに、容易かつ迅速に行われることである。
するのは、これらの構成要素の間の電気化学的関係により、容認可能な放電時間
内で所望の電流レベルが得られるように行われなければならない。勿論、望まし
いのは、このようなバッテリが、現在入手可能な材料を利用して得られることで
ある。同様に、セルにおける、電極プレートからセル端子へつながりセル端子か
ら出る電流路の抵抗が、比較的低くなければならない。さらに、望ましいのは、
セルが、セル製造を容易にする形態を有することである。
は、バッテリのための巻回組立体(winding assembly)に関する。 巻回組立体は、正電極プレートと、負電極プレートと、分離体シートと、集電
器(current collector)とを含んでいる。前記正電極プレートと前記負電極プ
レートと前記分離体シートは、互いに上下に重なるように巻回されて、前記分離
体シートが前記正電極プレートと前記負電極プレートとの間に位置し、前記正電
極プレートにおける露出されている頂部端縁が、前記負電極プレートにおける露
出されていない隣接頂部端縁から長手方向に間隔を置いて位置し、前記負電極プ
レートにおける露出されている端部端縁が、前記負電極プレートにおける露出さ
れていない底部端縁から長手方向に間隔を置いて位置するようにする。集電器は
、前記正電極プレートおよび前記負電極プレートのうちの1つの電極における前
記露出されている端縁のうちの1つに接続され、したがって、他方の(すなわち
、取付けられていない)電極における前記露出されていない隣接端縁から間隔を
置いて位置する。前記集電器は、端子取付け部分と、放射状に半径方向に延びる
集電ウェブ(collecting web)とを備えている。前記集電器の前記集電ウェブは
、周辺部と、該周辺部に位置し該周辺部から半径方向に内方へ向かって延びる少
なくとも1つの開放端付周辺開口と、前記端子部分と前記周辺部との間に位置す
る少なくとも1つの閉鎖端付内側開口とを含む。この形態では、集電器は、電流
が、集電器が取付けられている電極プレートから出て端子を通って外部回路に達
するのを容易にし、これによって、セルは、大電流を迅速に供給できる。さらに
、この形態では、集電器上の内側個所および周辺個所双方に(溶接装置などの)
取付け工具を近づけ得る個所を、設けることにより、集電器を隣接した電極プレ
ートに取付けるのを簡単にすることができる。
トおよび集電器とともに用いるのに適する。1つの実施形態では、集電器は、複
数の周辺開口(アパーチュア)または複数の内側開口(アパーチュア)または両
方を含む(複数の周辺開口および複数の内側開口の一方または両方が、互いに周
方向で等間隔離れて位置する)。好ましくは、前述の形態の集電器は、巻回組立
体の両端に取付けられている。好ましくは、巻回体は容器内に位置し、端子が集
電器に付加されて、バッテリのためのセルを形成する。
ように周方向に巻回された分離体とを含み、正電極プレートの頂部端縁と負電極
プレートの底部端縁と取付けられた複数の集電器をさらに含む、セルのための巻
回組立体に関する。集電器のうちの少なくとも1つは、第3の材料から成り、端
子取付け部分と、半径方向に延びる集電ウェブとを含む。集電ウェブは、集電部
分と、該集電部分内に位置する少なくとも1つの凹部領域と、該凹部領域内に位
置する開口とを含む。この形態では、所定の温度で所定の時間加熱すると、凹部
領域と電極プレート端縁とが、(熱容量が類似であることに起因して)溶融して
1つの接合部を形成し、一方、集電部分の形状はほぼ不変である。その結果、集
電器を隣接電極プレートに取付けるのが容易になる。
正電極プレートおよび負電極プレートおよび集電器に用いるのに適する。1つの
実施形態では、集電器は、複数の周辺開口または複数の内側開口または両方を含
む(複数の周辺開口および複数の内側開口の一方または両方は、互いに周方向で
等間隔離れて位置することもある)。好ましくは、前述の形態の集電器は、巻回
組立体の両端に取付けられている。好ましくは、巻回体は、容器内に位置し、端
子が刺激器に付加されて、バッテリのためのセルを形成する。
カバー組立体は、換気孔を含む内側カバーと、内側カバーに上重ねに位置して取
付けられた外側カバーとを含む。外側カバーは、換気孔の直接上に位置し下方へ
延びるリブを含む。カバー組立体は、換気孔内に位置する可撓性ダイヤフラムを
含み、該可撓性ダイヤフラムは、上方へ延びて外側カバーのリブに接触する突出
部を含む。この形態では、リブと突出部との間の相互作用によりダイヤフラムは
、換気孔内の適所に維持され、これによって、電解質がセルのキャビティから漏
れず、しかも、バッテリキャビティを換気することが、バッテリキャビティ内の
圧力が過剰になると行われ得るようになっている。
しかしながら、多数の異なる形で実施でき、これらの実施形態を提供するのは、
この開示が完全完璧となり、本発明の範囲を当業者に完全に伝えるためである。
同一の参照番号は、本明細書全体において同一の構成要素を示す。いくつかの構
成要素の寸法は、分かり易くするために誇張して示す。
状外側缶22と、分離体シート36と共に螺旋状に巻回されて巻回体38(図3
参照)を形成する正電極プレート24および負電極プレート30と、(巻回体3
8と共に巻回組立体(winding assembly)38Aを形成する)頂部集電器40A
および底部集電器40Bと、頂部カバー組立体60Aおよび底部カバー組立体6
0Bとを含む。これらの構成要素を、以下、詳細に説明する。
例えば重合体材料(例として、ポリカーボネート(polycarbonate)、アクリロ
ニトリル(acrylonitrile)−ブタジエン(butadiene)−スチレン(styrene)、およ
びこれらの混合物(blends)および共重合体(co-polymers)がある)あるいは重
合体ライニング付金属(polymer-lined metal)(例として、アルミニウムおよび
ペイント塗布軟鋼)から成る。円筒形の代わりに缶22を別の形状にし得、例え
ば缶22の横断面を卵形、楕円形、あるいはいくつかの別の非円形形状、例えば
出願人の同時係属出願第09/368769号(’769出願と呼ぶ)に記載の
形状などにし得、前記文書の開示内容全体は、引用することにより本明細書の一
部を成すものとする。缶22の形状と無関係に缶22あるいは代替的な容器を寸
法決めするのは、巻回体38が缶22あるいは代替的な容器内に位置する場合に
は正電極24と負電極30と分離体36とが圧縮されるように行われなければな
らない。何故ならばこのような圧縮によりこれらの構成要素の間の接触が強くな
り、これによって、バッテリの性能が改善されるからである。
、軸線Aを中心として周方向に巻回されて配置されている薄い層であり、この場
合、正電極24と負電極30とは、分離体36により互いに直接に接触しないよ
うに分離されている。この中に使われている、1つ以上の層に関して「周方向に
巻回された」との表現の意味は、層が、中心軸線を中心とする経路を形成し、中
心軸線に対して垂直に延びる仮想ベースラインに対する所与の角度において、後
から巻回された層ほど、中心軸線から遠いことである。この表現は、非円形の螺
旋状経路を含み、例として、層により形成された経路が、略々楕円形、長円形あ
るいは卵形であるもの、周方向に巻回された円形、楕円形あるいは卵形形状が、
例えば互いに反対の側から圧力を加えて、いくらか扁平にした螺旋状経路などが
ある。このような形状は、前述の’769出願に記載されている。
容量が、電力発生のために望ましい電気化学的関係が得られるものであるように
選択する。同様に、分離体36のための材料は、この電気化学的関係を向上させ
るように選択しなければならない。正電極24と負電極30と分離体36のため
の材料の可撓性および靭性は、正電極24と負電極30と分離体36とを周方向
に良好に巻回し、さらには所望の形状にし得るのに十分でなければならない。正
電極24のための例示的な材料は、鉛含有材料例えば酸化鉛および硫酸鉛などを
含む。本明細書において、「鉛含有材料」の意味は、当該材料が少なくとも鉛5
0重量%を含み、好ましい鉛含有材料は、少なくとも鉛68重量%を含む。負電
極30のための例示的な材料は、鉛含有材料例えば酸化鉛および硫酸鉛などを含
む。分離体36のための例示的な材料は、ガラスマイクロファイバおよび有機材
料特に重合体材料を含む。1つの実施形態では、正電極および負電極は鉛含有材
料から成り、分離体は、ガラスあるいはその他のマイクロファイバにより強化さ
れた重合体シートである。これらの材料は、’769出願に詳細に記載されてい
る。
の頂部端縁26が、負電極プレート30の頂部端縁32から軸線Aに沿って長手
方向に間隔を置いて位置するようになっている。好ましくは、この間隔は、約0
.1〜0.2インチであり、0.125インチの間隔がより好ましい。同様に、
負電極30の底部端縁34は、正電極24の底部端縁28から軸線Aに沿って長
手方向に間隔を置いて位置し、頂部端縁26、32に関して前述した間隔と同様
の間隔が好ましい。この形態では、正電極24の頂部端縁26を集電器40Aと
電気接触させるが、負電極30を集電器40Aと電気接触させずに可能である。
同様に、負電極30を集電器40Bと電気接触させるのが、集電器40Bを正電
極24と電気接触させずに可能である。このような形態は、Juergensの
米国特許第5047300号および米国特許第5045086号および米国特許
第5368961号と、Juergensらの米国特許第5677078号に記
載され、前記文書のそれぞれの文書の開示全体は、引用することにより本明細書
の一部を成すものとする。
的に同一の形態を有する(集電器40Bは、集電器40Aに対して「逆さま」に
向けられている。したがって、集電器40Aのみを本明細書では説明し、この説
明は集電器40Bにも当てはまるものとする。
を含む集電ウェブ43とを含む。端子42の下端は、端子取付け部分44に埋込
まれ、端子42の残りの部分は、端子取付け部分44から上方へ延びる。この形
態では、端子42および集電ウェブ43を単一の一体的構成要素として製造する
が、端子42を下降させて端子取付け部分44に入れることを、集電ウェブ43
を成形する間に行うことにより可能である。代替的に、端子42を端子取付け部
分44に取付けるのが、別の方法で可能であり、例えば、端子取付け部分44に
溶接あるいは、はんだ付けすることにより可能である。例示的に、端子42は雄
ねじおよび雌ねじを含み、これによって、その他の構成要素を取付けるのが容易
になる。
かの、その他の銅含有合金から成り、比較的大きい横断面領域を有し、これによ
って、電流に対する抵抗を低くしている。例えば、セル20の設計が、200ア
ンペアの電流を供給するように行われている場合、好ましくは、端子42の横断
面領域は、約0.08平方インチである。
る。端子取付け部分44の厚さは、集電部分46の厚さより僅かに厚く、これに
よって、端子42の下端を端子取付け部分44に埋込み、電気抵抗を低くする。
び’769出願に記載のその他の形状をとって、巻回体38の形状に適合し得る
。集電部分46の内部は、端子取付け部分44と合併し、集電部分46は、略々
平たい上面48と、略々平たい下面50(図5参照)とを含み、下面50の一部
分は、正電極24の頂部端縁26に取付けられている。
びる。例示的にそして好ましくは、周辺スロット52は、集電部分46の周辺部
の周りに周方向で等間隔離れて位置する。加えて、放射状に半径方向に延びる端
部を閉じた閉鎖端付内側スロット54は、集電部分46内に収容されている。内
側スロット54も、集電部分46の周りに等間隔離れて位置し、例示的にそして
好ましくは、周方向に交互に配置されて、1つの内側スロット54が、各一対の
互いに隣接して位置する周辺スロット52の間に位置し、逆に、1つの周辺スロ
ット52が、各一対の互いに隣接して位置する内側スロット54の間に位置する
ようになっている。
れによって、溶接工具あるいは何らかのその他の接合装置を用いて、集電部分4
6を正電極頂部端縁26と相互接続させる際に当該溶接工具あるいは当該接合装
置を接近させる個所が、集電部分46と頂部端縁26とが出合う場所に得られる
。好ましくは、スロット52、54は、幅約0.04〜0.19インチであり、
異なる溶接工具に対して異なるように寸法決めできる。
集電器で用い得る。例えば、スロット52、54は、図示のように、幅がほぼ均
一であるが、代替的な形態は、均一でない幅の開口を含み、例えば、端子取付け
部分44から遠ざかって外方へ向かうにつれて広がる、あるいは先細りになる開
口などがある。すべてのスロットを開放端付周辺スロットにすることも、あるい
は、すべてのスロットを閉鎖端付内側スロットにすることも、希望通りできる。
集電部分46の開口配列パターンは、正電極頂部端縁26上の複数の点を集電部
分46に取付け得るようにするものでなければならず、好ましくは、電流が、正
電極24の頂部端縁26から端子取付け部分44へ流れる電流路が比較的直線状
となるようにするものでなければならない。
4の頂部端縁26へも取付け得、正電極頂部端縁26から端子42へ電流を運び
得る連続的ユニットとして形成され得る。例えば、正電極24は鉛含有材料から
成り、好ましくは、集電ウェブ43は、鉛含有材料例えば「純」鉛(すなわち、
少なくとも鉛99パーセント含有材料)などから成る。
れは、凹部領域56により包囲されている(例示的な内側スロット54およびそ
れに付随する凹部領域56が、図5に示されている)。凹部領域56は上面58
により形成され、上面58は、集電部分46の上面48の下方に位置し、かつ当
該上面48に略平行に位置する。凹部領域56の厚さt(すなわち、凹部領域5
6の上面58と、集電部分46の下面50との間で測定された厚さ)を選択する
のは、凹部領域56の熱容量が、正電極24の頂部端縁26の熱容量にほぼ同一
であるように行われる。したがって、前もって選択した温度で前もって選択した
時間にわたり凹部領域56と、正電極24の頂部端縁26とを加熱すると、凹部
領域56および頂部端縁26は軟化し(そして多分溶融し)、互いに溶接されて
接合部を形成する。しかしながら、集電部分46の残りの部分の厚さT(すなわ
ち、集電部分46の上面48と下面50との間で測定されたもの)の程度は、集
電部分46の熱容量に起因して集電部分46が溶融されない状態が、凹部領域5
6および頂部端縁26を溶融させるのに十分な加熱を行う間得られるのに十分で
あるようになっている。このようにして、集電部分46を正電極24に固定する
のが、集電部分46の非凹部領域を大幅に変形させずに行われ得る。
の厚さtの凹部領域56を有する純鉛から成る集電部分46とにおいて、集電部
分46の残りの部分が少なくとも1.5mmの厚さTを有し、しかも大幅に変形
しない状態が、凹部領域56と正電極24の頂部端縁26とを加熱するのを、溶
接トーチを用いて621゜Fで2〜3ミリ秒行う間得られる。その結果、正電極
24を凹部領域56に取付けるのが、集電部分46の非凹部領域の形状(ひいて
は性能)に悪影響を与えずに可能である。勿論、集電部分の厚さtおよびTと、
正電極24の厚さと、温度と、加熱時間との別の組合せも、本発明に適し得る。
態と同一である。したがって、集電器40Aに関する前述の説明は、集電器40
Bにも適用可能であるが、1つの例外点は、集電器40Bの下面が、負電極30
の底部端縁32に接続され、その結果、集電器40Bの端子42が下方へ延びて
いることである。集電器は代替的な形態をとり得、例えば(周辺部および内側ス
ロットの周りに)凹部が無い形態あるいは内側スロットのみを有する形態などで
ある。その他の例示的な代替として、集電器が、集電部分の厚さと異ならない厚
さの端子取付け部分を有しないこともあり、あるいは、集電部分を先細りにして
、集電部分の厚さが周辺部から中心へ向かって増加するようにすることもある。
底部カバー組立体60Bによりシールされている。カバー組立体60A、60B
の形態が非常に類似しており、頂部カバー組立体60Aのみを本明細書において
説明し、底部カバー組立体60Bにおける相違点を記載する。
は略円形であるが、内側カバー62の形状は、その他の形態をとり得る。内側カ
バー62の形状は、好ましくは、巻回体38および集電器40の形状に適合する
。内側カバー62の下面には円形中央リブ64が設けられ、当該下面は下方へ延
びて、集電器40Aの上面48に接触する。中央開口72は、集電器40Aの端
子取付け部分44と、端子42とを受入れてこれらを包囲する。
る。好ましくは、内側カバー62は、(例えば熱溶接あるいは超音波溶接あるい
は接着剤による結合などにより)缶22の頂部端縁に容易に取付け得る材料から
成る。
置に位置決めして、円形換気孔66が、集電器40Aの集電部分46の小領域の
上方に位置するようにする。上方および下方へ延びる柱70を有する可撓性ダイ
ヤフラム68は、換気孔66をカバーし、これにより、ガス密シールが、セル2
0のキャビティと外部環境との間に得られる。このシールは、セルに収容されて
いる電解質を係留する。しかしながら、セル20がかなりの内圧を生じさせると
(これは例えば、セルが過充電のハイ状態にある場合などに生じ、これにより、
酸素の再結合が効率的に行われなくなることがあり、結合されない酸素によりセ
ル内の圧力が大幅に上昇することがある)、ダイヤフラム68の端縁は、換気孔
66から遠ざかるように上方へ撓み、これにより内圧を逃し得る。ダイヤフラム
のための例示的な材料にはEPDMおよびネオプレンゴムがある。
バー62の中央リブ64内に嵌まる。ダイヤフラム68と同様、ガスケット74
は、セル20内の電解質から端子42および外部環境をシールする。ナット76
は、端子42の雄ねじに螺合され、ガスケットを、集電ウェブ43における半径
方向で内側の部分に押し当てて、その個所にガス密シールを形成する。ガスケッ
トは、通常、EPDMゴムから成る。
バー62の上に位置し、内側カバー62の周辺部に溶接されているか、またはそ
の他の方法で取付けられている。外側カバー80は、下方へ延びる六角形の中央
リブ82を含み、中央リブ82内に六角形ナット76が位置する。中央リブ82
は、ナット76がいったん締付けられると再び緩むのを阻む。外側カバー80も
、下方へ延びる円形の中間リブ84を含み、中間リブ84は、下方へ作用する力
を、ダイヤフラム68における上方へ延びる柱70に加えることを、外側カバー
80が適所に位置する場合に行うように位置決めされている。この形態では、中
間リブ84は、ダイヤフラム68を適所に維持し得、これによって、外側シール
を形成して、電解質が漏れるのを防ぐようになっている。外側リブ85は、外側
カバー80の周辺部分から下方へ延びて、外側カバー80を内側カバー62に取
付けるのを容易にする。外側カバー80は開口86も含み、開口86は端子42
を受入れ、これによって、端子42は、外側カバー80の上方へ延び、これによ
って、柱あるいはその他の接続構成要素のための接触構成要素が得られる。
る。外側カバー80を成す材料は、好ましくは、外側カバー80を内側カバー6
2に取付けるのを容易にするものである。例えば、内側カバー62が重合体材料
から成り、内側カバー62と外側カバー80とを溶接により接合する場合、外側
カバー80も、同一の材料かまたは、内側カバー62の材料へ溶接できるように
する特性を有する材料から成らなければならない。
ガスケット74と同一の外側カバー80およびガスケット74を含む。底部カバ
ー組立体60Bに関連する内側カバー62は換気孔66を有しない。このように
して、ダイヤフラム68も無いが、同一の内側カバー62を用いることも可能で
ある。頂部カバー組立体60Aの内側カバー62および外側カバー80およびダ
イヤフラム68のための前述の材料は、底部カバー組立体60Bにも適する。
36を巻回して巻回体38を形成して、正電極24および負電極30の頂部端縁
および底部端縁が、前述のように長手方向に間隔を置いて位置するようにするこ
とにより組立てられる。頂部集電器40Aは、正電極24の頂部端縁26と接触
するように位置決めされ、頂部集電器40Aを正電極24に溶接するのが、溶接
工具を、個別の周辺スロット52および内側スロット54に挿入することにより
行われる。溶接の間、スロット52、54の凹部領域56は溶融する傾向を有し
、正電極24の頂部端縁26の領域も同様である。何故ならば凹部領域56およ
び頂部端縁26の熱容量は類似であるからである。しかし、集電部分46の残り
の部分の形状は不変である。好ましくは、頂部端縁26と集電部分46との間の
溶接部が占める表面領域をできるだけ広くして、電流の通過を容易にする。いっ
たん、集電器40Aを取付けると、この手順を繰返して、集電器40Bを、負電
極30の底部端縁32に取付け、これによって、巻回組立体38Aの形成を完了
する。次いで、巻回組立体38Aを缶22に挿入する。ガスケット74を、集電
器40A、40Bの端子取付け部分44の周りに滑らせて嵌め、ナット76を、
端子42の雄ねじに螺合する。次いで、内側カバー62を、缶22の上部周辺部
および下部周辺部に超音波溶接するかまたはその他の方法で取付ける。電解質溶
液を、換気孔66を通して、正電極24および負電極30に加える。ダイヤフラ
ム68を、換気孔66の上方で換気孔66を覆うように位置決めし、外側カバー
80を、内側カバーに超音波溶接し、この場合、各カバーの中央リブ82は、ナ
ット76の周りに嵌まり、頂部外側カバー80の中間リブ84は、ダイヤフラム
68の柱70を下方へ押して、柱70を適所に維持する。次いで、端子コネクタ
を、端子42の雌ねじに螺入し、これによって、外部回路のための接続点が得ら
れる。
、巻回体38から出て、集電器40A、40Bに達し、さらに端子42に達して
、セル20から出るようになる。集電器40A、40Bの形態に起因して、集電
器40A、40Bを、スロット52、54により得られる接近個所を利用して電
極24、30の端縁に沿って多数の点に迅速に取付けるのが、集電部分46を大
幅に変形させずに可能である。スロット52、54の形態に起因して電流は、直
線状で低い抵抗の電流路を経て端子42に達し得る。端子42を適切に寸法決め
し、端子42を成す材料を適切に選択すると、端子42自身が、電流を促進する
ように機能する。したがって、本形態に起因してセルは、望ましい電流特性をバ
ッテリに付与し、特に、ハイブリッド自動車、電気自動車、および手持ち電力工
具などの高性能用途で用いるバッテリに付与するが、当業者なら分かるように、
セル20は、多数のその他の用途にも適切である。
れたい。何故ならばカバー組立体60A、60Bによりメーカは、換気孔を含む
カバーを缶22に取付け得、この取付けを迅速に行い得るからである。中間リブ
84および柱70を設けることにより、ダイヤフラム68を適所に維持するのが
、さらなる係止構造を設けずに可能であり、内側カバー62および外側カバー8
0の形態に起因して、内側カバー62および外側カバー80を互いに取付ける、
および缶22に取付けるのが、迅速に可能である。
数のセルと組合せて(図7に100により示され、6つの相互接続セル20を含
む)マルチセルバッテリを形成して用いることも可能である。複数のセルを用い
る場合、セルの端子は、通常、ワイヤ、金属製ストラップなどを介して電気的に
接続される。相互接続されたセルは、次いで、単一のハウジング101に入れら
れる。
明の例示的な実施形態を説明したが、当業者なら容易に分かるように、多数の変
更を前記の例示的な実施形態に行うことが、本発明の新規の教示および利点から
逸脱することなしに可能である。したがって、すべてのこのような変更は、請求
の範囲に記載の本発明の範囲内にあるものとする。本発明は、請求の範囲により
定義され、クレームの等価物も、請求の範囲に含まれるものとする。
斜視図である。
Claims (50)
- 【請求項1】 バッテリのための巻回組立体であって、 正電極プレートと、 負電極プレートと、 分離体シートとを備え、 前記正電極プレートと前記負電極プレートと前記分離体シートとを互いに上下
に重ねて巻回して、前記分離体シートが前記正電極プレートと前記負電極プレー
トとの間に位置し、前記正電極プレートにおける露出されている頂部端縁が、前
記負電極プレートにおける露出されていない隣接する頂部端縁から長手方向に間
隔を置いて位置し、前記負電極プレートにおける露出されている底部端縁が、前
記負電極プレートにおける露出されていない底部端縁から長手方向に間隔を置い
て位置するようにし、 前記正電極プレートおよび前記負電極プレートのうちの1つの電極における前
記露出されている端縁のうちの1つに接続された集電器であって、前記集電器は
、前記正電極プレートおよび前記負電極プレートの内の他方の電極における前記
露出されていない隣接する端縁から間隔を置いて位置し、前記集電器は、端子取
付け部分と、半径方向に延びる集電ウェブとを備え、該集電ウェブは、周辺部と
、該周辺部に位置し該周辺部から半径方向に内方へ向かって延びる少なくとも1
つの開放端付周辺開口と、前記端子部分と前記周辺部との間に位置する少なくと
も1つの閉鎖端付内側開口とを含む集電器を、 さらに備えている、巻回組立体。 - 【請求項2】 前記少なくとも1つの内側開口は、半径方向に延びるスロッ
トを備えている、請求項1に記載の巻回組立体。 - 【請求項3】 前記少なくとも1つの周辺開口は、半径方向に延びるスロッ
トを備えている、請求項1に記載の巻回組立体。 - 【請求項4】 前記少なくとも1つの内側開口は、互いに略々周方向で等間
隔離れて位置する複数の内側開口から成る、請求項1に記載の巻回組立体。 - 【請求項5】 前記少なくとも1つの周辺開口は、互いに略々周方向で等間
隔離れて位置する複数の周辺開口から成る、請求項4に記載の巻回組立体。 - 【請求項6】 前記集電器の前記内側開口と前記周辺開口とは同数設けられ
ており、前記内側開口と前記周辺開口とは、周縁に交互に配置されている、請求
項4に記載の巻回組立体。 - 【請求項7】 前記負電極プレートと前記負電極プレートと前記集電器とは
鉛含有材料から成る、請求項1に記載の巻回組立体。 - 【請求項8】 前記集電ウェブは略円形である、請求項1に記載の巻回組立
体。 - 【請求項9】 前記集電器は、前記端子取付け部分に取付けられた端子を備
えている、請求項1に記載の巻回組立体。 - 【請求項10】 バッテリのための巻回組立体であって、 正電極プレートと、 負電極プレートと、 分離体シートとを備え、 前記正電極プレートと前記負電極プレートと前記分離体シートとを互いに上下
に重ねて巻回して、前記分離体シートが前記正電極プレートと前記負電極プレー
トとの間に位置するようにし、かつ、前記正電極プレートにおける露出されてい
る頂部端縁が、前記負電極プレートにおける露出されていない頂部端縁から長手
方向に間隔を置いて位置するようにし、かつ、前記負電極プレートにおける露出
されている端部端縁が、前記正電極プレートにおける露出されていない底部端縁
から長手方向に間隔を置いて位置するようにし、 前記正電極プレートの前記頂部端縁に接続され前記負電極プレートの前記頂部
端縁から間隔を置いて位置する第1の集電器と、 前記負電極プレートの前記底部端縁に接続され前記正電極プレートの前記底部
端縁から間隔を置いて位置する第2の集電器とをさらに備え、 前記第1の集電器および前記第2の集電器のうちの少なくとも1つは、端子取
付け部分と、半径方向に延び集電部分を含む集電ウェブと、少なくとも1つの凹
部領域と、前記凹部領域内に位置する開口とを備えている、 巻回組立体。 - 【請求項11】 前記正電極プレートは第1の厚さを有しかつ第1の材料か
ら成り、前記負電極プレートは第2の厚さを有しかつ第2の材料から成り、前記
集電ウェブは第3の材料から成り第3の厚さを有し、前記凹部領域は第4の厚さ
を有し、前記第1の厚さと前記第2の厚さと前記第3の厚さと前記第4の厚さと
第1の材料と第2の材料と第3の材料とを選択するのは、前記凹部領域と、前記
凹部領域に隣接して位置する前記電極プレート頂部端縁とは、所定の温度で所定
の時間加熱すると溶融するが、前記集電部分は、前記所定の温度で前記所定の時
間加熱しても溶融しないように行われる、請求項10に記載の巻回組立体。 - 【請求項12】 前記集電部分は略円形の周辺部を有する、請求項10に記
載の巻回組立体。 - 【請求項13】 前記集電部分は下面を含み、前記凹部領域は上面を含み、
前記上面および前記下面は互いに略平行に位置する、請求項10に記載の巻回組
立体。 - 【請求項14】 前記少なくとも1つの開口は、少なくとも1つの半径方向
に延びるスロットである、請求項10に記載の巻回組立体。 - 【請求項15】 前記少なくとも1つの凹部領域は複数の凹部領域であり、
前記少なくとも1つのスロットは複数の半径方向に延びるスロットであり、前記
スロットのそれぞれは、前記凹部領域のうちの各々1つに位置する、請求項14
に記載の巻回組立体。 - 【請求項16】 前記複数のスロットのうちの少なくとも1つは、前記集電
部分の前記周辺部に位置する開放端を有する、請求項15に記載の巻回組立体。 - 【請求項17】 前記複数のスロットのうちの少なくとも1つは閉鎖端を有
し、前記端子部分と、前記集電部分の前記周辺部との間に位置する、請求項15
に記載の巻回組立体。 - 【請求項18】 前記端子取付け部分から上方へ延びる端子をさらに備えて
いる、請求項10に記載の巻回組立体。 - 【請求項19】 前記端子は真鍮から成る、請求項18に記載の巻回組立体
。 - 【請求項20】 バッテリのためのセルであって、 中空容器と、 前記容器内に位置する巻回組立体であって、正電極プレートと負電極プレート
と分離体シートとを備えている巻回組立体とを備え、 前記正電極プレートと前記負電極プレートと前記分離体シートとを互いに上下
に重ねて周方向に巻回して、前記分離体シートが前記正電極プレートと前記負電
極プレートとの間に位置し、前記正電極プレートにおける露出されている頂部端
縁が、前記負電極プレートにおける露出されていない隣接する頂部端縁から長手
方向に間隔を置いて位置し、前記負電極プレートにおける露出されている底部端
縁が、前記正電極プレートにおける露出されていない隣接する底部端縁から長手
方向に間隔を置いて位置するようにし、 前記正電極プレートにおける前記露出されている端縁に接続され、前記負電極
プレートにおける前記露出されていない頂部端縁から間隔を置いて位置し、端子
取付け部分と、半径方向に延びる集電ウェブとを備えている第1の集電器と、 前記負電極プレートにおける前記露出されている底部端縁に接続され、前記正
電極プレートにおける前記露出されていない底部端縁から間隔を置いて位置する
第2の集電器とをさらに備え、 前記第1の集電器および前記第2の集電器のうちの少なくとも1つは、周辺部
を含む集電ウェブと、前記周辺部に位置し該周辺部から半径方向で内方へ延びて
いる少なくとも1つの開放端付周辺開口と、前記端子部分と前記周辺部との間に
位置する少なくとも1つの閉鎖端付内側開口とを有し、 前記第1の集電器および前記第2の集電器の前記端子取付け部分内にめいめい
取付けられている第1の端子および第2の端子とをさらに備えている、セル。 - 【請求項21】 前記容器の頂部部分および底部部分に取付けられた頂部カ
バー組立体および底部カバー組立体をさらに備え、前記頂部カバー組立体および
前記底部カバー組立体のそれぞれは、内側カバーと、前記内側カバーに隣接して
位置する外側カバーとを含み、各内側カバーは、前記第1の集電器および前記第
2の集電器のうちのめいめい1つに隣接して位置している、請求項20に記載の
セル。 - 【請求項22】 前記内側カバーのうちの1つは、換気開口を含む、請求項
21に記載のセル。 - 【請求項23】 前記換気開口内に位置するダイヤフラム弁をさらに備えて
いる、請求項22に記載のセル。 - 【請求項24】 前記ダイヤフラム弁は、前記外側カバーへ向かって延びる
突出部を含み、前記隣接外側カバーは、前記内側カバーへ向かって延び前記突出
部に接触するリブを含む、請求項23に記載のセル。 - 【請求項25】 バッテリのためのセルであって、 中空容器と、 前記容器内に位置し、正電極プレートと負電極プレートと分離体シートとを備
えている巻回組立体とを備え、 前記正電極プレートと前記負電極プレートと前記分離体シートとを互いに上下
に重ねて周方向に巻回して、前記分離体シートが前記正電極プレートと前記負電
極プレートとの間に位置し、前記正電極プレートにおける露出されている頂部端
縁が、前記負電極プレートにおける露出されていない隣接する頂部端縁から長手
方向に間隔を置いて位置し、前記正電極プレートにおける露出されている底部端
縁が、前記負電極プレートにおける露出されていない隣接する底部端縁から長手
方向に間隔を置いて位置するようにし、 前記正電極プレートの前記頂部端縁に接続され前記負電極プレートの前記頂部
端縁から間隔を置いて位置し、略々中心に位置する端子取付け部分と、半径方向
に延びる集電ウェブとを備えている第1の集電器と、 前記負電極プレートの前記底部端縁に接続され前記正電極プレートの前記底部
端縁から間隔を置いて位置し、略々中心に位置する端子取付け部分と、半径方向
に延びる集電ウェブとを備えている第2の集電器とをさらに備え、 前記第1の集電器および前記第2の集電器のうちの少なくとも1つの集電器の
前記集電ウェブは、集電部分と、少なくとも1つの凹部領域と、前記凹部領域内
に位置する開口とを有し、 前記第1の集電器および前記第2の集電器の前記端子取付け部分にめいめい取
付けられている第1の端子および第2の端子とをさらに備えている、 セル。 - 【請求項26】 前記正電極プレートは第1の厚さを有しかつ第1の材料か
ら成り、前記負電極プレートは第2の厚さを有しかつ第2の材料から成り、前記
集電部分は第3の材料から成りかつ第3の厚さを有し、前記凹部領域は第4の厚
さを有し、前記第1の厚さと前記第2の厚さと前記第3の厚さと前記第4の厚さ
と前記第1の材料と前記第2の材料と前記第3の材料とを選択するのが、前記凹
部領域と、前記凹部領域に隣接して位置する前記電極プレート頂部端縁とは、所
定の温度で所定の時間加熱すると溶融するが、前記集電部分は、前記所定の温度
所定の時間加熱しても溶融しないように行われる、請求項25に記載のセル。 - 【請求項27】 前記容器の頂部部分および底部部分に取付けられ頂部カバ
ーと底部カバーとから成る組立体をさらに備え、前記頂部カバーと前記底部カバ
ーとから成る前記組立体のそれぞれは、内側カバーと、該内側カバーに隣接して
位置する外側カバーとを含み、各内側カバーは、前記第1の集電器および前記第
2の集電器のうちのめいめい1つに隣接して位置する、請求項25に記載のセル
。 - 【請求項28】 前記内側カバーのうちの1つは、換気開口を含む、請求項
27に記載のセル。 - 【請求項29】 前記換気開口内に位置するダイヤフラム弁をさらに備え、
前記ダイヤフラム弁は、前記外側カバーへ向かって延びる突出部を含み、前記隣
接する外側カバーは、前記内側カバーへ向かって延び前記突出部に接触するリブ
を含む、請求項28に記載のセル。 - 【請求項30】 バッテリの巻回組立体のための集電器であって、 端子取付け部分と、 前記端子取付け部分に周辺部まで接続され、前記周辺部に位置し該周辺部から
半径方向に内方へ延びる少なくとも1つの開放端付周辺開口と、前記端子部分と
前記周辺部との間に位置する少なくとも1つの閉鎖端付内側開口とを含む集電ウ
ェブと、 を備えている、集電器。 - 【請求項31】 前記端子取付け部分内に取付けられ該端子取付け部分から
上方へ延びる端子をさらに備えている、請求項30に記載の集電器。 - 【請求項32】 前記端子は真鍮から成る、請求項31に記載の集電器。
- 【請求項33】 前記端子取付け部分と前記集電ウェブとは、鉛含有材料か
ら一体的に形成されている、請求項30に記載の集電器。 - 【請求項34】 前記少なくとも1つの周辺開口は、互いに略々周方向で等
間隔離れて位置する複数の周辺開口から成る、請求項30に記載の集電器。 - 【請求項35】 前記少なくとも1つの内側開口は、互いに略々周方向で等
間隔離れて位置する複数の内側開口から成る、請求項34に記載の集電器。 - 【請求項36】 前記集電器が含む前記内側開口と前記周辺開口とは同数設
けられており、前記内側開口と前記周辺開口とは、周方向で交互に配置されてい
る、請求項35に記載の集電器。 - 【請求項37】 バッテリの巻回組立体のための集電器であって、 端子取付け部分と、 前記端子取付け部分に接続され、集電部分を有し、前記集電部分内に位置する
少なくとも1つの凹部領域と、前記凹部領域内に位置する開口とを含む集電ウェ
ブとを備えている集電ウェブと、 を備えている集電器。 - 【請求項38】 前記端子取付け部分内に取付けられ該端子取付け部分から
上方へ延びる端子をさらに備えている、請求項37に記載の集電器。 - 【請求項39】 前記端子は銅含有材料から成る、請求項38に記載の集電
器。 - 【請求項40】 前記端子取付け部分と前記集電ウェブとは、鉛含有材料か
ら一体的に形成されている、請求項37に記載の集電器。 - 【請求項41】 前記少なくとも1つの開口は、少なくとも1つの半径方向
に延びるスロットである、請求項37に記載の集電器。 - 【請求項42】 前記少なくとも1つの凹部領域は複数の凹部領域であり、
前記少なくとも1つのスリットは、複数の半径方向に延びるスロットであり、前
記スロットのそれぞれは、前記凹部領域のうちの各々1つ内に位置する、請求項
41に記載の集電器。 - 【請求項43】 前記複数のスロットのうちの少なくとも1つは、前記集電
部分の周辺部に位置する開放端を有する、請求項37に記載の集電器。 - 【請求項44】 前記複数のスロットのうちの少なくとも1つは、閉鎖端を
有し、前記端子部分と、前記集電部分の周辺部との間に位置する、請求項37に
記載の集電器。 - 【請求項45】 開放端を有する前記少なくとも1つの開口が、互いに略々
周方向で等間隔離れて位置し開放端を有する複数の開口から成る、請求項43に
記載の集電器。 - 【請求項46】 閉鎖端を有する前記少なくとも1つの開口は、互いに略々
周方向で等間隔離れて位置し閉鎖端を有する複数の開口から成る、請求項44に
記載の集電器。 - 【請求項47】 バッテリセルのためのカバー組立体であって、 換気孔を含む内側カバーと、 該内側カバーに上重ねに位置して該内側カバーに取付けられ、前記換気孔の直
接上に位置し下方へ延びるリブを含む外側カバーと、 前記換気孔内に位置し、上方へ延びて前記外側カバーの前記リブに接触する突
出部を含む可撓性ダイヤフラムと、 を備えている、カバー組立体。 - 【請求項48】 前記ダイヤフラムは、前記リブから遠ざかるように下方へ
延びる突出部を含む、請求項47に記載のカバー組立体。 - 【請求項49】 前記内側カバーおよび前記外側カバーが、前記内側カバー
の周辺部分と前記外側カバーの周辺部分とを溶接することにより接合されている
、請求項47に記載のカバー組立体。 - 【請求項50】 前記外側カバーの前記リブは略円形である、請求項47に
記載のカバー組立体。
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