JP2010534399A - ポリマー水分障壁を有する電気化学セル - Google Patents
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Abstract
電気化学セル(すなわち、バッテリ)、特に、過剰の水分進入を防止するセル構成を提供する。本発明は、セル内への水分の通過を実質的に防止するために集電体アセンブリ(30)に配置されたポリマー水分障壁材料(50)を使用するアルカリ電気化学セル(10)を提供する。ポリマー水分障壁材料は、水分の進入及び進出を防止するために外側カバー、又は内側中性カバー、又はシールの上部側面に付加されたポリ塩化ビニリデン層を含むことができる。ポリ塩化ビニリデンは、事前形成された薄いシートとして付加することができる。ポリマー水分障壁材料は、1.0(グラム×ミル)/(100インチ)未満の非常に低い水蒸気透過率を示す。
【選択図】図1
【選択図】図1
Description
本発明は、一般的には電気化学セル(すなわち、バッテリ)に関し、より詳細には、過剰の水分進入を防止するセル構成に関する。
従来型のアルカリ電気化学セルは、一般的に、閉じた下端と、円筒形側壁と、開放した上端とを有する円筒形鋼缶の形態のセル容器を含む。鋼缶内には、カソードとも称される正極と、アノードとも称される負極とが配置される。カソードは、活物質として二酸化マグネシウムを典型的に使用し、一方、負極は、活物質として亜鉛粉末を典型的に使用する。セパレータが、アノードとカソードの間に置かれ、水性アルカリ電解質溶液が、アノード、カソード、及びセパレータに同時に接触する。集電体アセンブリが、缶の開放端に対してその開放端を密封閉鎖するように組み立てられる。集電体アセンブリは、環状のポリマー(例えば、ナイロン)シールと、集電体と、集電体と電気的に接触する外側カバーとを含む。一部のセルにおいては、集電体アセンブリは、シールを更に半径方向に支持するグロメット又は内側中性カバーを更に含む。
従来型のアルカリ電気化学セルは、典型的には、一般的に環状ポリマーシールの薄肉部分の形態である通気機構を含む。薄肉通気機構は、意図したセル保護手段として、所定の圧力差で破裂して高圧ガスを放出するように設計される。外側カバー及び内側中性カバーの各々は、通気ガスを外側大気に通過させる開口部を含む。従来型の環状ポリマーシールは、水蒸気の形態の水分が、ポリマー(例えば、ナイロン)シールに浸透してそれを通過することができるように、特に薄肉通気部において水分浸透性である。シールは、セル内部に収容された電気化学材料の缶からの漏れを防止するように機能する。
高湿の保存条件の下では、ポリマー(例えば、ナイロン)シールを通る水分進入は、アルカリセルに水分を吸収させる。これに反して、低湿の保存条件の下では、ナイロンシールを通る水分進出は、アルカリセルに水分を損失させる。アルカリセルに対する水分の進入及び進出は、品質問題をもたらす可能性がある。例えば、シールを通る過剰水分の進入は、セルの内圧を上昇させ、それは、特にシールの表面に沿って電解質の漏れを加速させる。缶からの電解質漏れは、電解質漏れにより生じた腐食のためにラベルが軟化した時などに、使用者によって望ましくないと感じられる場合がある。
電気化学セル内への水蒸気浸透を低減するための提案された技術が存在する。例えば、「水分障壁を有する電気化学セル」という名称の米国特許第6、022、635号は、シール上又は外側カバーの表面上に配置されたアスファルト又はワニス製の水分不浸透性材料の適用を開示している。上述の米国特許は、この引用により本明細書に組み込まれる。これら及び他の従来型の水分不浸透性材料は、水分進入を抑制するために電気化学セルに用いるように提案されている。典型的にセルに用いるために開示された一部の材料は、ある一定の水蒸気透過率(WVTR)を示す水蒸気障壁を提供し、かつ過剰の水分進入を適度に防止するための最小厚み材料を必要とし、一方、金属ホイルのような他の材料は、水酸化カリウム(KOH)からの腐食を受けやすく、他の欠点を有する場合がある。
従って、セル漏れの可能性を低減するために水分の進入及び進出を実質的に最小にする電気化学セルに対する必要性が存在する。更に、特に高湿度条件を受ける時に過剰の水分がセルに入ることを防止するための水蒸気浸透の低減を達成する低コストで薄い水蒸気障壁材料を利用することができるようなアルカリ電気化学セルに対する必要性が存在する。
本発明は、過剰の水分の進入及び進出を防止してセル漏れの可能性を低減するための費用効率が高く、非腐食性で、容積が小さく、かつ組立容易な電気化学セルにおける水分障壁を提供する。これら及び他の利点を達成するために、かつ本明細書に具現化かつ説明する本発明の目的に従って、本発明による電気化学セルを提供する。本発明の1つの態様によれば、電気化学セルは、開放端を有する缶と、缶内に設けられた第1の電極及び第2の電極を含む電気化学材料とを含む。セルは、缶内からの電気化学材料の漏れを防止するために缶の開放端に設けられたシールを有する。セルは、湿った外気が缶の密封容積に到達することを防止するために、缶の開放端に配置された構成要素に事前形成シートとして付加される水分障壁材料を更に含む。水分障壁材料は、ポリマー材料を含み、かつ水分障壁材料は、100゜F及び100パーセントRHで1.0(グラム×ミル)/(100インチ2×日)未満の水蒸気透過率を有する。
本発明の別の態様によれば、電気化学セルは、開放端を有する缶と、缶内に設けられた第1の電極及び第2の電極を含む電気化学材料とを含む。セルは、缶内からの電気化学材料の漏れを防止するために缶の開放端に設けられたシールを有する。セルは、湿った外気が缶の密封容積に到達することを防止するために、缶の開放端に配置された構成要素に接着された水分障壁材料の事前形成シートを更に含む。
本発明の更に別の態様によれば、電気化学セルは、開放端を有する缶と、缶内に設けられた第1の電極及び第2の電極を含む電気化学材料とを含む。セルは、缶内からの電気化学材料の漏れを防止するために缶の開放端に設けられたシールを有する。セルは、更に、湿った外気が缶の密封容積に到達することを防止するために、缶の開放端に配置された構成要素に付加された水分障壁材料を含む。水分障壁材料は、ポリ塩化ビニリデンを含み、かつ水分障壁材料は、100゜F及び100パーセントRHで1.0(グラム×ミル)/(100インチ2×日)未満の水蒸気透過率を有する。
本発明のこれら及び他の特徴、利点、及び目的は、以下の明細書、特許請求の範囲、及び添付図面の参照によって当業者により更に理解かつ評価されるであろう。
本発明のこれら及び他の特徴、利点、及び目的は、以下の明細書、特許請求の範囲、及び添付図面の参照によって当業者により更に理解かつ評価されるであろう。
図1及び図2を参照すると、円筒形アルカリ電気化学セル10は、本発明によりセル10に付加されたポリマー水分障壁材料50を有して示されている。電気化学セル10は、一般的に、閉止下端14と、開放上端16と、下端と上端の間に延びる円筒形側壁とを有する容器とも称される円筒形鋼缶を含む。缶12の閉止下端14には、メッキ鋼で形成された正極接触端子18が溶接又は他の方法で取り付けられており、外向きに突出する小塊が中心領域に設けられ、これは、セル10の正極接触端子を形成する。鋼缶12の開放上端16には、集電体とシールのアセンブリ30が組み付けられ、これは、缶12の開放端14を密封するのに役立ち、かつ電流の収集の機能を果たす。
電気化学セル10は、カソードとも呼ばれる正極22及びアノードとも呼ばれる負極26も含み、両方が鋼缶12の密封容積内に配置されている。開示する実施形態では、ほぼ円筒形の形状である鋼缶12の内面の回りに外側電極として形成されたカソード22を有するように両電極がボビン型形態に形成される。一例によれば、カソード22は、二酸化マンガン、グラファイト、水酸化カリウム(KOH)溶液、及び添加物の混合物で形成することができる。カソード22は、リング成形又は衝撃成形カソード形成及び組立技術を用いて形成することができる。
セパレータ24は、カソード22の内面の回りに配置され、例示的な実施形態によれば、側壁、閉止底壁、及び開放上端を有したカップ状とすることができる。セパレータ24は、当業者に明らかなように、アノード26とカソード22の間の固体粒子の移動を防止する不織布で形成することができる。
アノード26は、セパレータ24の内側の鋼缶12内の中心に配置され、内側電極が形成される。アノード26は、ゲル型のアノードとすることができ、ほぼ円筒形の形状を有する。アノード26は、水酸化カリウム(KOH)を含有するアルカリ電解質を含むことができる電解質と共に配置することができる。一例によれば、アノード26は、亜鉛粉末、ゲル化剤、及び添加物で形成することができる。開示するボビン型セル構成においては、カソード22は、セルの正極として機能する外側電極として構成され、アノード26は、セルの負極として機能する内側電極として構成される。開示する特定的な実施例では、カソード22及びアノード26にそれぞれ使用される二酸化マンガン及び亜鉛は、電気化学セル活物質である。他の電極構造と電気化学セル活物質及び添加物とは、本発明の様々な実施形態による水分障壁材料50を使用する電気化学セル10に使用することができることを認めるべきである。
アノード26は、セパレータ24の内側の鋼缶12内の中心に配置され、内側電極が形成される。アノード26は、ゲル型のアノードとすることができ、ほぼ円筒形の形状を有する。アノード26は、水酸化カリウム(KOH)を含有するアルカリ電解質を含むことができる電解質と共に配置することができる。一例によれば、アノード26は、亜鉛粉末、ゲル化剤、及び添加物で形成することができる。開示するボビン型セル構成においては、カソード22は、セルの正極として機能する外側電極として構成され、アノード26は、セルの負極として機能する内側電極として構成される。開示する特定的な実施例では、カソード22及びアノード26にそれぞれ使用される二酸化マンガン及び亜鉛は、電気化学セル活物質である。他の電極構造と電気化学セル活物質及び添加物とは、本発明の様々な実施形態による水分障壁材料50を使用する電気化学セル10に使用することができることを認めるべきである。
本明細書において集電体アセンブリとも称する集電体とシールのアセンブリ30は、導電性集電体28と、環状シール(ガスケット)32と、グロメット46と、導電性外側カバー42とで構成され、図1及び図2に示されている。集電体28は、外側カバー42と集電体28の間に電気接触をもたらすように外側カバー42の内面に溶接されるか又は別途圧入された黄銅釘を含むことができる。それによって外側カバー42は、負極接触端子として機能する。
ポリマー環状シール32は、ガスケットの形態であり、ナイロン66樹脂とも称するポリアミド66のような熱可塑性樹脂で製造することができる。シール32は、細長い集電体釘28がそれを通過する中央開口部を形成する中央ハブ34を含む。シール32は、缶閉止圧着工程中に外側カバー42の周縁に対して圧縮される周囲部分38も含む。中央ハブ34と周囲部分38の間には、薄肉通気部40を含むシール32の中間区画36が延びている。薄肉通気部40は、十分な圧力差を受けた状態で破裂することが意図されている。ナイロンシール32は、一般的に、100゜F及び100パーセントRHで5.0(グラム×ミル)/(100インチ2×日)を超える水蒸気透過率を有する。その透過率の結果として、シール32も幾らかの水分がそれを浸透することを許す。AAサイズセルに対する一例として、約20ミルの平均中間区画厚みを有し、通気部40で約7.5ミルの減少した厚みを有するシール32が、DuPontから市販されているZytel(登録商標)ナイロンで製造され、77゜F及び100パーセントRHで約16(グラム×ミル)/(100インチ2×日)の比較的高い水蒸気透過率を有する。
シール32の中央直立ハブ34の回りには、グロメット46が配置される。シール32のハブ部分34は、集電体釘28とグロメット46の間で実質的に圧搾され、集電体28とシール32の間のセル漏れが最小にされる。
シール32の中央直立ハブ34の回りには、グロメット46が配置される。シール32のハブ部分34は、集電体釘28とグロメット46の間で実質的に圧搾され、集電体28とシール32の間のセル漏れが最小にされる。
外側カバー42は、一般的に、セル10の負極接触端子の機能を果たす中央部分に示されている外側接触表面を含む。負極接触端子の半径方向外側には、シール32の周囲部分38に密封的に係合する外側カバー42の折り重ね周囲部分がある。外側カバー42は、錫又はインジウムメッキ/表面処理を有する銅合金、黄銅、又は青銅のような導電材料で製造される。外側カバー42は、通気部40を通過して放出されたガスがセル10から外部環境に流出することができるようにする1つ又はそれよりも多くの通気孔開口部44を更に含む。
電気化学セル10は、鋼缶12の外面の回りに形成された金属化プラスチックフィルムラベル20を更に含む。フィルムラベル20は、缶12の閉止端14で正極カバー18の周縁にわたって形成することができ、かつ反対端16で外側カバー42の周縁にわたって延びることが更に示されている。ラベル20は、開示する実施形態では、電気絶縁性(すなわち、誘電体)である。
電気化学セル10は、セル10の密封容積に入り、かつそこから出る水蒸気の形態の水分のような水分の進入及び進出を防止する水分又は水蒸気障壁ポリマー材料50を更に含む。図1及び図2に示す実施形態では、ポリマー水分障壁材料50は、1つ又はそれよりも多くの通気孔44を覆って外側カバー42の内面に付加される薄いシートとして示される。ポリマーシート50は、一実施形態によれば、接着剤によって外側カバー42の内面に取り付けることができ、他の実施形態によれば、超音波溶接又はヒートシールすることができる。薄いシート50は、傾斜リングの形状とすることができ、又は個々の通気開口部44を塞ぐために付加された個々のシートを含むことができる。薄いシート50は、実質的に平坦(ある一定の角度で)として示されているが、シート50は、外側カバー42の内面の輪郭に合わせて形成することができることを認めるべきである。
電気化学セル10は、セル10の密封容積に入り、かつそこから出る水蒸気の形態の水分のような水分の進入及び進出を防止する水分又は水蒸気障壁ポリマー材料50を更に含む。図1及び図2に示す実施形態では、ポリマー水分障壁材料50は、1つ又はそれよりも多くの通気孔44を覆って外側カバー42の内面に付加される薄いシートとして示される。ポリマーシート50は、一実施形態によれば、接着剤によって外側カバー42の内面に取り付けることができ、他の実施形態によれば、超音波溶接又はヒートシールすることができる。薄いシート50は、傾斜リングの形状とすることができ、又は個々の通気開口部44を塞ぐために付加された個々のシートを含むことができる。薄いシート50は、実質的に平坦(ある一定の角度で)として示されているが、シート50は、外側カバー42の内面の輪郭に合わせて形成することができることを認めるべきである。
ポリマー水分障壁材料50は、シール32を通じてセル10の密封容積内にまで外部環境から水分が通過することを防止することにより、水分のセル10内への進入及びそこからの進出を有利に制限する。ポリマー水分障壁材料50は、非常に低い水蒸気透過率を有するポリマー材料で製造される。一実施形態によれば、ポリマー材料50は、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)から成る。ポリ塩化ビニリデンは、「Dow Chemical Company」から市販のSaran(登録商標)520水分障壁テープの商品名で事前形成シートの状態で市販されている。この実施形態では、Saran(登録商標)は、缶12の開放端16に配置された構成要素に例えば接着剤により又は超音波を用いて接着することができる事前形成シートとして使用可能である。図示の実施形態では、水分障壁材料50は、セル10の集電体アセンブリ30の構成要素に付加される。ポリ塩化ビニリデンは、100゜F及び100パーセントRHで約1.0(グラム×ミル)/(100インチ2×日)未満の非常に低い水蒸気透過率を有する。一実施形態によれば、Saran(登録商標)シート50は、約3.5ミルの全体の厚みに対して、約2.0ミルのPVDC厚み及び1.5ミルのアクリル接着剤を有することができる。
別の実施形態によれば、ポリマー水分障壁材料50は、Honeywellから市販の特にClarus(登録商標)P2000TRフィルムと呼ばれる商品名Clarus(登録商標)で販売されるポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)ベースのポリマーフィルムの事前形成シートを含むことができる。Clarus(登録商標)P2000TRテープ又はフィルムは、例えば、接着剤又は超音波溶接により、集電体アセンブリ30の構成要素に取り付けることができる。一例において、Clarus(登録商標)P2000TRフィルムのシートは、2.0ミルの厚みを有し、Dielectric Polymers Inc.」によって適用されるNT−989−2接着剤によって付加され、かつ100゜F及び100パーセントRHで約0.016(グラム×ミル)/(100インチ2×日)の水蒸気透過率を示している。
更に別の実施形態によれば、ポリマー材料50は、Solvayから市販のDiofan(登録商標)XB201の商品名で市販されるポリ塩化ビニリデンの水性ラテックスバージョンを含むことができる。この例においては、集電体アセンブリ30の構成要素上に液体コーティングとして付加することができる「Diofan(登録商標)XB201」PVDCは、約2.0ミルの厚みで付加することができ、水分のセル10への進入及びそこからの進出が制限される。「Diofan(登録商標)XB201」PVDCは、100゜F及び90パーセントRHで約0.028(グラム×ミル)/(100インチ2×日)の水蒸気透過率を有する。
従って、ポリマー水分障壁材料50は、薄い層において得られる非常に低い水蒸気透過率を示し、この層は、それを通じた水分の浸透を有利な態様において制限し、この材料の薄い構成のために非常に薄い容積を消費するだけである。シート形状におけるポリマー水分障壁材料50の厚みは、好ましくは0.5から5.0ミルの範囲内であるが、材料の種類に応じて変えることができる。一実施形態によれば、特にポリマー水分障壁材料50である水分障壁材料は、100゜F及び100パーセント相対湿度(RH)で1.0(グラム×ミル)/(100インチ2×日)未満の水蒸気透過率を有する。別の実施形態によれば、ポリマー水分障壁材料50は、100゜F及び100パーセントRHで0.1(グラム×ミル)/(100インチ2×日)未満の水蒸気透過率を有する。更に別の実施形態によれば、ポリマー水分障壁材料50は、100゜F及び100パーセントRHで0.05(グラム×ミル)/(100インチ2×日)未満の水蒸気透過率を有する。本明細書に開示する水蒸気透過率の値は、当業者に明らかなような公知の試験手順に基づいて判断することができる。
図3を参照すると、第2の実施形態による代替の集電体アセンブリ30及びポリマー水分障壁材料50を使用する電気化学セル10が示されている。この実施形態では、集電体アセンブリ30は、細長い集電体釘28と、環状(ガスケット)シール32と、中性内側カバー60と、外側カバー42とを使用する。第1の実施形態と対比的に、中性内側カバー60は、シール32を中央に位置する細長い黄銅釘28と鋼缶12に接触するシールの外側周囲部分38との間の所定の位置に支持するための半径方向構造支持体を提供する。内側中性カバー60は、そこに形成された1つ又はそれよりも多くの通気孔62を有するワッシャーを含むことができ、通気孔62は、シール32内に形成された薄厚通気部40とほぼ整列する。上述のように、外側カバー42もそこに形成された1つ又はそれよりも多くの通気孔44を有する。通気孔44及び66は、シール通気部40を通じて放出された通気ガスを外部環境に通過させることができる。
図3に示す実施形態では、ポリマー水分障壁材料50は、外側カバー42の上に、かつラベル20の上端にある鋼缶12の開放端16にわたって付加された薄いシートの形態で示されている。ポリマー水分障壁材料50は、2つの表面に接着剤によって接着することができ、又は超音波溶接によるなどの他の方法によって取り付けることができる。この配置の場合、ポリマー水分障壁材料50は、外側カバー42に設けられた1つ又はそれよりも多くの通気孔44の上のカバーを形成する。その結果、ポリマー水分障壁材料50は、水蒸気を含む水分の外部環境からの通気孔44の通過を制限し、従って、水分がセル10内に入ることを防止する。
図4を参照すると、第3の実施形態による集電体30の外側カバー42に付加されたポリマー水分障壁材料50の薄いシートを有する電気化学セル10が示されている。この実施形態では、ポリマー水分障壁材料50は、外側カバー42に形成された1つ又はそれよりも多くの通気孔44を覆うために外側カバー42の内面の形状に適合する方式で外側カバー42の下側に付加される。ポリマー水分障壁材料50は、外側カバー42の内面に接着剤によって接着され、超音波溶接され、又は他の方法で取り付けることができる。この実施形態では、外側カバー42における1つ又はそれよりも多くの通気孔44を経由する例えば水蒸気である水分の通過が実質的に防止される。
図5を参照すると、内側カバー60に形成された1つ又はそれよりも多くの通気孔62を覆うために内側中性カバー60の下側に付加されたポリマー水分障壁材料50の薄いシートが示されている。ポリマー水分障壁材料50は、カバー60に接着剤によって取り付けられ、超音波溶接され、又は内側中性カバー60の下側に他の方法で取り付けることができる。この実施形態では、カバー60における1つ又はそれよりも多くの通気孔62を経由する水分の通過が実質的に制限される。
図6を参照すると、1つ又はそれよりも多くの通気孔44が設けられている外側カバー42の外側を覆うために、ポリマー水分障壁材料50が外側カバー42の外側に付加される。この実施形態では、外側カバー42の1つ又はそれよりも多くの通気孔44を経由する水分の通過を実質的に阻止するために、ポリマー水分障壁材料50の厚い層を付加することができる。この実施形態では、ポリマー水分障壁材料50は、「Bostic Findley、Inc.」から市販されている「Bostik(登録商標)Thermogrip(登録商標)2103」のようなエチレン酢酸ビニルベースのホットメルト接着剤を含むことができる。このホットメルト接着剤は、1つ又はそれよりも多くの通気孔44を覆う硬化材料を形成するようにグルーガンを用いて付加することができる。他の実施形態によれば、エポキシ又はUV硬化型アクリルのような他の流動性材料を材料50として付加することができると考えられる。
図7を参照すると、シール32の中間区画36の外側又は上部表面上に配置されたポリマー水分障壁材料50を有する電気化学セル10が示されている。そうすることで、ポリマー水分障壁材料50は、そこに薄肉通気部40が形成されているシール32の薄い部分を覆う。また、水分障壁材料は、内側中性カバー60の底面及びそこに形成された1つ又はそれよりも多くの通気孔62を図示のように覆うことができる。その結果、水蒸気のような水分は、通気孔60を通過することが実質的に防止され、従って、シール32を容易に浸透できない。
缶12の開放端内の集電体アセンブリの構成要素に付加されたポリマー水分障壁材料50を本明細書に示して説明したが、水分障壁材料50は、内側カバー60の上に直接のように他の位置に付加することができ、又は複数の表面上に付加することができることを認めるべきである。例えば、ポリマー水分障壁材料50は、1つ又はそれよりも多くの通気開口部62を塞ぐために内側カバー60の上面及び底面の両方に付加することができる。更に、いくつかの実施形態では、水分障壁材料50は、ポリマー材料を含むが、他の材料をポリマー材料と組み合わせることができることを認めるべきである。水分障壁材料50は、金属材料及びセラミック材料を含む他の材料を含むことができる。例えば、水分障壁材料50は、アルミニウム、シリカ、又はニッケルホイルを使用することができる。ポリマー水分障壁材料50を使用して得られる電気化学セル10は、低減した水分進入率を有利に達成し、それは、セル10内の圧力上昇をより小さくする。ポリマー水分障壁材料50を含めることは、ラベルの軟化問題を低減し、水分障壁材料50を持たないものに対して少なくとも5倍の水分進入率低減を達成することができ、かつ比較的薄い付加で適用される。
従って、本発明の様々な実施形態による電気化学セル10は、非常に低い水蒸気透過率を示すポリマー水分障壁材料50を有利に使用する。ポリマー水分障壁材料50は、鋼缶12の開放端16に配置された集電体アセンブリ30の構成要素に薄いシートとして設けることができる。更に、ポリマー水分障壁材料50は、アルカリ性電解質、特に水酸化カリウムによる腐食を受けにくい。ポリマー水分障壁材料50は、集電体アセンブリ30の小さい容積のみを消費する非常に薄い材料として付加することができることを認めるべきであり、それによって電気化学活物質の使用ためのセル10内のより有用な容積が残される。
以上の説明は、単に好ましい実施形態のものであると考えられる。当業者、並びに本発明を実行するか又は使用する者は、本発明の修正を想起するであろう。従って、図面に示して上述した実施形態は、例示目的のためだけのものであり、均等物の教義を含む特許法の原則に従って解釈される以下の特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲を限定することを意図しないことを理解されたい。
以上の説明は、単に好ましい実施形態のものであると考えられる。当業者、並びに本発明を実行するか又は使用する者は、本発明の修正を想起するであろう。従って、図面に示して上述した実施形態は、例示目的のためだけのものであり、均等物の教義を含む特許法の原則に従って解釈される以下の特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲を限定することを意図しないことを理解されたい。
10 アルカリ電気化学セル
30 集電体アセンブリ
50 ポリマー水分障壁材料
30 集電体アセンブリ
50 ポリマー水分障壁材料
Claims (40)
- 開放端を有する缶と、
前記缶内に設けられた第1の電極及び第2の電極を含む電気化学材料と、
前記缶内からの前記電気化学材料の漏れを防止するために該缶の前記開放端に設けられたシールと、
湿った外気が前記缶の前記密封された容積に到達することを防止するために、該缶の前記開放端に配置された構成要素に事前形成シートとして付加された水分障壁材料と、
を含み、
前記水分障壁材料は、ポリマー材料を含み、かつ該水分障壁材料は、100゜F及び100パーセントRHで1.0(グラム×ミル)/(100インチ2×日)未満の水蒸気透過率を有する、
ことを特徴とする電気化学セル。 - 前記水分障壁材料は、100゜F及び100パーセントRHで0.1(グラム×ミル)/(100インチ2×日)未満の蒸気透過率を有することを特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。
- 前記水分障壁材料は、100゜F及び100パーセントRHで0.05(グラム×ミル)/(100インチ2×日)未満の水蒸気透過率を有することを特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。
- 前記水分障壁材料は、0.5から5.0ミルの範囲の厚みを有することを特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。
- 前記ポリマー水分障壁材料は、ポリ塩化ビニリデンを含むことを特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。
- 前記ポリマー水分障壁材料は、前記構成要素に付加されたポリ塩化ビニリデンのシートを含むことを特徴とする請求項5に記載の電気化学セル。
- 前記シートは、超音波溶接によって前記構成要素に接着されることを特徴とする請求項6に記載の電気化学セル。
- 前記シートは、接着剤によって前記構成要素に接着されることを特徴とする請求項6に記載の電気化学セル。
- 前記シールは、100゜F及び100パーセントRHで5.0(グラム×ミル)/(100インチ2×日)よりも大きい水蒸気透過率を有することを特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。
- 前記シールは、ナイロンガスケットを含むことを特徴とする請求項9に記載の電気化学セル。
- 前記缶内の圧力が過剰になった時に内部発生ガスを通気させるために前記シールに形成された圧力解放通気部を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。
- 前記缶の前記開放端に設けられたカバーを更に含み、
前記カバーは、少なくとも1つの開口を含み、
前記水分障壁材料は、湿った外気が前記少なくとも1つの開口を通過することを防止する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。 - 前記缶の前記開放端に設けられた外側カバーと、該外側カバーと前記シールの間に設けられた内側カバーとを更に含み、
前記外側カバー及び前記内側カバーの各々は、少なくとも1つの開口を含み、
前記水分障壁材料は、湿った外気が前記内側カバーの前記少なくとも1つの開口を通過することを防止する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。 - アルカリ電気化学セルを含むことを特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。
- 開放端を有する缶と、
前記缶内に設けられた第1の電極及び第2の電極を含む電気化学材料と、
前記缶内からの前記電気化学材料の漏れを防止するために該缶の前記開放端に設けられたシールと、
湿った外気が前記缶の前記密封された容積に到達することを防止するために該缶の前記開放端に配置された構成要素に接着された水分障壁材料の事前形成シートと、
を含むことを特徴とする電気化学セル。 - 前記水分障壁材料の事前形成シートは、ポリマー水分障壁材料を含むことを特徴とする請求項15に記載の電気化学セル。
- 前記ポリマー水分障壁材料のシートは、ポリ塩化ビニリデンを含むことを特徴とする請求項16に記載の電気化学セル。
- 前記ポリマー水分障壁材料のシートは、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)を含むことを特徴とする請求項16に記載の電気化学セル。
- 前記水分障壁材料のシートは、超音波溶接によって前記構成要素に接着されることを特徴とする請求項15に記載の電気化学セル。
- 前記水分障壁材料のシートは、接着剤によって前記構成要素に接着されることを特徴とする請求項15に記載の電気化学セル。
- 前記水分障壁材料のシートは、0.5から5.0ミルの範囲の厚みを有することを特徴とする請求項15に記載の電気化学セル。
- 前記水分障壁材料のシートは、100゜F及び100パーセントRHで1.0(グラム×ミル)/(100インチ2×日)未満の水蒸気透過率を有することを特徴とする請求項15に記載の電気化学セル。
- 前記水分障壁材料のシートは、100゜F及び100パーセントRHで0.1(グラム×ミル)/(100インチ2×日)未満の水蒸気透過率を有することを特徴とする請求項15に記載の電気化学セル。
- 前記水分障壁材料のシートは、100゜F及び100パーセントRHで0.05(グラム×ミル)/(100インチ2×日)未満の水蒸気透過率を有することを特徴とする請求項15に記載の電気化学セル。
- 前記シールは、100゜F及び100パーセントRHで5.0(グラム×ミル)/(100インチ2×日)よりも大きい水蒸気透過率を有することを特徴とする請求項15に記載の電気化学セル。
- 前記シールは、ナイロンガスケットを含むことを特徴とする請求項25に記載の電気化学セル。
- 圧力解放通気部が、前記缶内の圧力が過剰になった時に内部発生ガスを通気させるために前記シールに形成されることを特徴とする請求項15に記載の電気化学セル。
- 前記缶の前記開放端に設けられたカバーを更に含み、
前記カバーは、少なくとも1つの開口を含み、
前記水分障壁材料の事前形成シートは、前記少なくとも1つの開口を塞ぐために前記カバーに付加される、
ことを特徴とする請求項15に記載の電気化学セル。 - 前記缶の前記開放端に設けられた外側カバーと、該外側カバーと前記シールの間に設けられた内側カバーとを更に含み、
前記外側カバー及び前記内側カバーの各々は、少なくとも1つの開口を含み、
前記水分障壁材料の事前形成シートは、前記内側カバーの前記少なくとも1つの開口を塞ぐために該内側カバーに付加される、
ことを特徴とする請求項15に記載の電気化学セル。 - アルカリ電気化学セルを含むことを特徴とする請求項15に記載の電気化学セル。
- 開放端を有する缶と、
前記缶内に設けられた第1の電極及び第2の電極を含む電気化学材料と、
前記缶内からの前記電気化学材料の漏れを防止するために該缶の前記開放端に設けられたシールと、
湿った外気が前記缶の前記密封された容積に到達することを防止するために該缶の前記開放端に配置された構成要素に付加された水分障壁材料と、
を含み、
前記水分障壁材料は、ポリ塩化ビニリデン材料を含み、かつ該水分障壁材料は、100゜F及び100パーセントRHで1.0(グラム×ミル)/(100インチ2×日)未満の水蒸気透過率を有する、
ことを特徴とする電気化学セル。 - 前記水分障壁材料は、100゜F及び100パーセントRHで0.1(グラム×ミル)/(100インチ2×日)未満の蒸気透過率を有することを特徴とする請求項31に記載の電気化学セル。
- 前記水分障壁材料は、100゜F及び100パーセントRHで0.05(グラム×ミル)/(100インチ2×日)未満の水蒸気透過率を有することを特徴とする請求項31に記載の電気化学セル。
- 前記水分障壁材料は、0.5から5.0ミルの範囲の厚みを有することを特徴とする請求項31に記載の電気化学セル。
- ポリマー水分障壁材料が、前記構成要素に付加されたポリ塩化ビニリデンのシートを含むことを特徴とする請求項31に記載の電気化学セル。
- 前記シートは、前記構成要素に接着されることを特徴とする請求項31に記載の電気化学セル。
- 前記ポリ塩化ビニリデンは、水性ラテックスとして付加されることを特徴とする請求項31に記載の電気化学セル。
- 前記缶の前記開放端に設けられたカバーを更に含み、
前記カバーは、少なくとも1つの開口を含み、
前記水分障壁材料は、湿った外気が前記少なくとも1つの開口を通過することを防止する、
ことを特徴とする請求項31に記載の電気化学セル。 - 前記缶の前記開放端に設けられた外側カバーと、該外側カバーと前記シールの間に設けられた内側カバーとを更に含み、
前記外側カバー及び前記内側カバーの各々は、少なくとも1つの開口を含み、
前記水分障壁材料は、湿った外気が前記内側カバーの前記少なくとも1つの開口を通過することを防止する、
ことを特徴とする請求項31に記載の電気化学セル。 - アルカリ電気化学セルを含むことを特徴とする請求項31に記載の電気化学セル。
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