JP2006517725A - 小体積のカバーアセンブリを有する電気化学セル - Google Patents
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Abstract
Description
・底、トップ、垂直、水平、上方、下方、等:図1に示す向きにある時のセル及び容器に対する位置及び向き、
・クリンプ解放圧:セルの缶及びカバーの少なくとも一方を変形させ、分離した圧力逃し口を通してではなく、缶またはカバーシーリング界面において圧力を解放させるセルの内部圧力、
・内側、内向き:セルの外部表面から遠去かる方向、
・外側、外向き:セルの外部表面上の、またはそれに向かう、
・アルカリセル:7.0より大きいpHを有する電解質を有し、水中に溶解した電解質塩からなるセル、
・電気化学的非活性材料:電気化学セルの活性電極材料ではない材料、
・セル容器の開いた端:セル製造の早期段階中は開いており、従ってセル構成要素及び材料を挿入することができる容器の端、
・ネック:側壁全体がセルの縦軸に向かって内向きに成形され、ネックの上方及び下方の両方の容器の幅に対して狭い容器幅を形成している容器の領域(缶の側壁の外面内の環状の溝(この溝に接する内面の容器幅は変化していない)はネックとは見做されず、また終端縁がそれより下方のリムの部分よりも大きい直径を有する直径を小さくしたリムでもない)、
・一次セルまたは電池:ユーザによって再充電されることを意図していないセルまたは電池、
・半径方向に:セルの縦(図1において垂直の)軸に垂直な方向に、
・シーリング界面:セルの構成要素間にシールを形成するように共働するセル構成要素の接し合う表面の部分、
・肩:容器の大きい直径または幅からネックの小さい直径または幅へ移行する容器(缶)側壁の部分、
・横並び:隣接する主要表面を有する、
・幅(容器、セル):容器またはセルの縦軸に垂直な寸法。
・缶のネック及びガスケットがセルのトップに極めて接近しているので、電極の高さがより高いこと、
・シールが缶の外側にあり、缶の内面を殆どカバーすることがないので、シールの高さが減少していること、
・不活性構成要素の体積が小さく、活性材料及び電解質の容積が大きいこと、
・容器と電極との間の接触表面積、及び電極間の界面表面積が増加していること、
・シーリング界面領域が大きく、漏洩通路が長いこと、
・缶/ガスケット界面、及びカバー/ガスケット界面の外部部分がジャケットの縁から遠く、発生し得る何等かの漏洩が外部に出現するのを遅らせること、
・負電極電流コレクタがカバー内の開口を貫通していない場合、その電流コレクタの周囲に外部シールを必要としないこと、
・内側においては電解質に、また外側においては空気に曝されるシールまたはガスケット表面が最小であり、シールまたはガスケットを通る望ましくないガスの伝達速度を低下させていること、
・電極の上方の露出された缶表面が少なく、内部短絡回路の危険性を低下させていること、
・内部短絡回路を防ぐためのセパレータ管理の容易さ、
・セルを落としたり、デバイス内に挿入する時のジャケットの破損による缶と負接触端子との間の外部短絡回路の危険性を低下させていること、
・缶ではなく、カバーの厚みを増加させたことによって、内部容積に悪く影響することなくクリンプ解放圧を増加させ得ること、
・セルを閉じてシールするのに、僅かな構成要素しか必要としないこと、
・セルを閉じてシールするための構成要素の設計が比較的単純であり、容易に形成されること、
・缶/カバーシール界面を大きくし、カバーのロックオン特色を用いて剪断力を最小にすることによって、粘着性シールの組入れが容易であること、
・閉塞及びシーリング中、容器の主ボディには軸方向の負荷が殆ど、または全く加わらず、他の材料の使用が可能になること、
・容器のトップ、及びカバーフランジの形状がそれらの強度を増加させ、それによってシールが改善されるか、または代替の低強度材料を用いても十分なシールが得られること、
・従来の製造設備に容易に適用され、従来の型のツール、及びセルを閉じてシールする方法を使用すること、
・シールの品質が、缶のトップ内面上のカソード、アノード、または電解質材料によって影響を受けないこと、及び
・セルのトップの直径が、缶ボディの直径より大きくないこと。
Claims (38)
- 電気化学電池セルであって、
閉じた底、直立している側壁、及び終端縁を有し、初めは開いているトップを含む金属容器と、
前記容器内に配置されている正電極、負電極、セパレータ、及び電解質と、
正電極電流コレクタと、
負電極電流コレクタと、
終端縁を有する周縁フランジを有し、前記セル内の電極、セパレータ、及び電解質をシールするために前記容器の開いたトップにまたがって配置される金属カバーと、
を含み、
前記金属容器は、前記電極及び電解質と電気化学的に不活性であり、
前記正及び負電極の一方は前記側壁の内面に直接接触しており、前記側壁は前記側壁に直接接触している電極の前記電流コレクタの少なくとも一部分になり、
前記側壁は、前記容器の最上部分の下方において内向きに成形されてネックが形成されており、前記ネックの外面の幅は前記ネックの上方の容器の外面の幅より小さく、
前記カバーフランジは、前記カバーフランジを前記缶側壁の隣接する層の間に配置することなく前記カバーフランジと前記ネックの上方の側壁との間にシーリング界面が形成されるように、前記ネックの上方の前記側壁の外側の周囲が成形され、
前記カバーフランジの終端縁は、前記ネックの上方の側壁の幅より小さい幅を有している、
ことを特徴とする電気化学セル。 - 前記カバーフランジと前記容器との間の前記シーリング界面内に、圧縮された材料が配置されていることを特徴とする請求項1に記載のセル。
- 前記カバーフランジ及び前記容器の少なくとも一方のシーリング界面表面上に、シーラントが配置されていることを特徴とする請求項2に記載のセル。
- 前記カバー及び前記容器の少なくとも一方のシーリング界面上に、非導電性材料がコーティングされていることを特徴とする請求項1に記載のセル。
- 前記セルは、前記カバー上に配置されている接触端子を有していることを特徴とする請求項1に記載のセル。
- 前記正及び負電極電流コレクタの一方は前記カバー内の開口を通って伸び、前記一方の電流コレクタは前記接触端子と電気的に接触し、前記一方の電流コレクタは前記カバーと前記一方の電流コレクタとの間のシールを形成しているシーリング部材によって前記カバーから電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項5に記載のセル。
- 前記カバーフランジ及び前記容器の前記ネックの上方の側壁は、前記電極及び前記電解質を前記セル内に保持するための最も内側のシールを構成していることを特徴とする請求項1に記載のセル。
- 前記カバーフランジと前記容器の前記ネックの上方の側壁とのシーリング係合は、前記セルの正常な貯蔵及び使用中、セルジャケットを用いることなく前記電極及び前記電解質を前記セル内に収容することができることを特徴とする請求項1に記載のセル。
- 前記セルは円筒形であり、前記ネックの上方の外径は、前記ネックの下方のセル外径よりも実質的に大きくないことを特徴とする請求項1に記載のセル。
- 前記ネックの上方の外径は、前記ネックの下方の外径よりも大きくないことを特徴とする請求項9に記載のセル。
- 電気化学電池セルであって、
閉じた底、垂直の側壁、及び終端縁を有し、初めは開いているトップを含む金属容器と、
前記容器内に配置されている正電極、負電極、セパレータ、及び電解質と、
正電極電流コレクタと、
負電極電流コレクタと、
終端縁を有する周縁フランジを有し、前記セル内の電極、セパレータ、及び電解質をシールするために前記容器の開いたトップにまたがって配置される金属カバーと、
を含み、
前記金属容器は、前記電極及び電解質と電気化学的に不活性であり、
前記正及び負電極の一方は前記側壁の内面に直接接触しており、前記側壁は、前記側壁に直接接触している電極の前記電流コレクタの少なくとも一部分になり、
前記側壁は、前記容器の最上部分の下方において内向きに成形されてネックが形成されており、前記ネックの外面の幅は前記ネックの上方の容器の外面の幅より小さく、
前記カバーフランジは、前記カバーフランジを前記缶側壁の隣接する層の間に配置することなく前記カバーフランジと前記ネックの上方の側壁との間にシーリング界面が形成されるように、前記ネックの上方の側壁の外側の周囲が成形され、
前記カバーフランジの終端縁は、前記ネックの上方の側壁の幅より小さい幅を有し、
前記容器の終端縁は、半径方向外向きに成形されている、
ことを特徴とする電気化学セル。 - 前記容器の終端縁は、下向きに成形されていることを特徴とする請求項11に記載のセル。
- 前記容器の開いたトップは、前記容器側壁の2つの横並び層からなることを特徴とする請求項12に記載のセル。
- 前記容器は、鋼からなることを特徴とする請求項11に記載のセル。
- 電気化学電池セルであって、
閉じた底、垂直の側壁、及び終端縁を有し、初めは開いているトップを含む金属容器と、
前記容器内に配置されている正電極、負電極、セパレータ、及び電解質と、
正電極電流コレクタと、
負電極電流コレクタと、
終端縁を有する周縁フランジを有し、前記セル内の電極、セパレータ、及び電解質をシールするために前記容器の開いたトップにまたがって配置される金属カバーと、
を含み、
前記金属容器は、前記電極及び電解質と電気化学的に不活性であり、
前記正及び負電極の一方は前記側壁の内面に直接接触しており、前記側壁は、前記側壁に直接接触している電極の前記電流コレクタの少なくとも一部分になり、
前記側壁は、前記容器の最上部分の下方において内向きに成形されてネックが形成されており、前記ネックの外面の幅は前記ネックの上方の容器の外面の幅より小さく、
前記カバーフランジは、前記カバーフランジを前記缶側壁の隣接する層の間に配置することなく前記カバーフランジと前記ネックの上方の側壁との間にシーリング界面が形成されるように、前記ネックの上方の側壁の外側の周囲が成形され、
前記カバーフランジの終端縁は、前記ネックの上方の側壁の幅より小さい幅を有し、
前記容器の終端縁は、半径方向内向きに成形されている、
ことを特徴とする電気化学セル。 - 前記容器の終端縁は、下向きに成形されていることを特徴とする請求項15に記載のセル。
- 前記容器の開いたトップは、前記容器側壁の2つの横並び層からなることを特徴とする請求項16に記載のセル。
- 前記容器は、鋼からなることを特徴とする請求項15に記載のセル。
- 電気化学電池セルであって、
閉じた底、垂直の側壁、及び終端縁を有し、初めは開いているトップを含む金属容器と、
前記容器内に配置されている正電極、負電極、セパレータ、及び電解質と、
正電極電流コレクタと、
負電極電流コレクタと、
終端縁を有する周縁フランジを有し、前記セル内の電極、セパレータ、及び電解質をシールするために前記容器の開いたトップにまたがって配置される金属カバーと、
を含み、
前記金属容器は、前記電極及び電解質と電気化学的に不活性であり、
前記正及び負電極の一方は前記側壁の内面に直接接触しており、前記側壁は、前記側壁に直接接触している電極の前記電流コレクタの少なくとも一部分になり、
前記側壁は、前記容器の最上部分の下方において内向きに成形されてネックが形成されており、前記ネックの外面の幅は前記ネックの上方の容器の外面の幅より小さく、
前記カバーフランジは、前記カバーフランジを前記缶側壁の隣接する層の間に配置することなく前記カバーフランジと前記ネックの上方の側壁との間にシーリング界面が形成されるように、前記ネックの上方の側壁の外側の周囲が成形され、
前記カバーフランジの終端縁は、前記ネックの上方の側壁の幅より小さい幅を有し、
前記正電極は、前記容器側壁の内面と直接接触している、
ことを特徴とする電気化学セル。 - 前記負電極は、前記正電極内の空洞内に配置されていることを特徴とする請求項19に記載のセル。
- 前記電極及び前記セパレータは、スパイラルに巻かれた形態を有していることを特徴とする請求項19に記載のセル。
- 前記セルは、セルの縦軸に垂直な円筒形断面を有していることを特徴とする請求項19に記載のセル。
- 前記セルは、前記容器側壁の外面をカバーするジャケットを更に含むことを特徴とする請求項19に記載のセル。
- 前記容器は、一体的に閉じた底を有する缶であることを特徴とする請求項19に記載のセル。
- 前記容器は、鋼からなることを特徴とする請求項19に記載のセル。
- 前記セルは一次セルであり、前記正電極は二酸化マンガンからなり、前記負電極は亜鉛からなり、前記電解質は水酸化カリウムの水性溶液からなることを特徴とする請求項19に記載のセル。
- 電気化学電池セルであって、
閉じた底、直立している側壁、及び終端縁を有し、初めは開いているトップを含む金属容器と、
前記容器内に配置されている正電極、負電極、セパレータ、及び電解質と、
正電極電流コレクタと、
負電極電流コレクタと、
終端縁を有する周縁フランジを有し、前記セル内の電極、セパレータ、及び電解質をシールするために前記容器の開いているトップにまたがって配置される金属カバーと、
を含み、
前記セルは、円筒形半径方向断面を有し、
最大容器幅は、最大セル高さよりも小さく、
前記正電極は二酸化マンガンからなり、前記負電極は亜鉛からなり、前記電解質は水性アルカリ溶液からなり、
前記容器は、導電性であり且つ電気化学的に不活性であり、
前記正電極は、前記側壁の内面に直接接触しており、前記側壁は、前記正電極の電流コレクタの少なくとも一部分になり、
前記負電極は、前記正電極内の空洞内に配置され、
前記側壁は、前記容器の最上部分の下方において内向きに成形されてネックが形成されており、前記ネックの外面の幅は前記ネックの上方の容器の外面の幅より小さく、
前記カバーフランジは、前記カバーフランジを前記缶側壁の隣接する層の間に配置することなく前記カバーフランジと前記ネックの上方の側壁との間にシーリング界面が形成されるように、前記ネックの上方の側壁の外側の周囲が成形され、
前記カバーフランジの終端縁は、前記ネックの上方の側壁の幅より小さい幅を有している、
ことを特徴とする電気化学電池セル。 - 前記容器の終端縁は、半径方向外向きに成形されていることを特徴とする請求項27に記載のセル。
- 前記容器の終端縁は、半径方向内向きに成形されていることを特徴とする請求項27に記載のセル。
- 前記容器は、一体的に閉じた底を有する缶であることを特徴とする請求項27に記載のセル。
- 前記容器の閉じた底は、圧力逃し口を含むことを特徴とする請求項27に記載のセル。
- 前記カバーは、圧力逃し口を含むことを特徴とする請求項27に記載のセル。
- 前記セルは、前記容器の閉じた底上に配置された正接触端子を含むことを特徴とする請求項27に記載のセル。
- 前記セルは、前記カバー上に配置された負接触端子を含むことを特徴とする請求項27に記載のセル。
- 前記セルは、前記カバー内の開口を通って伸び、前記負接触端子に電気的に接触している負電極電流コレクタを含むことを特徴とする請求項34に記載のセル。
- 前記セルは前記容器側壁を取り囲むジャケットを含み、前記カバーフランジと前記ネックの上方の容器側壁とのシーリング係合は、たとえジャケットを省略しても、前記セルの正常な貯蔵及び使用中、前記電極及び前記電解質を前記セル内に収容することができることを特徴とする請求項27に記載のセル。
- 前記カバーフランジと前記容器との間のシーリング界面内に、圧縮された材料が配置されていることを特徴とする請求項27に記載のセル。
- 前記カバー及び前記容器の少なくとも一方のシーリング界面上に、非導電性材料がコーティングされていることを特徴とする請求項27に記載のセル。
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