JP2020119902A - 双極電気化学セルまたはバッテリー用の端子アセンブリ - Google Patents
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Abstract
Description
本PCT出願は、2014年10月6日に出願された米国仮出願番号第62/060,273号;2015年6月3日に出願された同第62/170,200号;および2015年6月10日に出願された同第62/173,415号に基づく利益を主張している。これらの仮出願の書類の各々は、その全体が参考として本明細書中に援用される。
本発明は、再充電可能な双極電気化学セルまたは再充電可能な双極バッテリー積層体用のアセンブリに関する。より詳細には、本発明は、バッテリーの充放電の際に、蓄電バッテリーへの、また蓄電バッテリーからの、実質的に均一な電流の流れを生じる、再充電可能な双極電気化学セルまたは再充電可能な双極バッテリー積層体(例えば、ハロゲン化亜鉛バッテリー)用の端子アセンブリに関する。
ハロゲン化亜鉛バッテリーは、電気エネルギーを貯蔵するデバイスとして開発された。従来のハロゲン化亜鉛バッテリー(例えば、亜鉛−臭素バッテリー)は、静止、即ち非流動性の臭化亜鉛水溶液中に配置された双極電極を用いた。ハロゲン化亜鉛バッテリーにおいて電流を充放電するプロセスは、一般に、ハロゲン化亜鉛電解質におけるZn2+/Zn(複数可)およびX−/X2のようなレドックス対の反応を通して実現される。バッテリーに電流が充電されるとき、下記の化学反応が生じる:
Zn2++2e−→Zn
2X−→X2+2e−
式中、Xは、ハロゲン(例えば、Cl、Br、またはI)である。逆に、バッテリーが電流を放電するとき、下記の化学反応が生じる:
Zn→Zn2++2e−
X2+2e−→2X−。
減少し、サイクル寿命が短縮される。さらに、一様でない亜鉛メッキは、バッテリー放電電流に不均質性を生じさせ、これが、電気エネルギーの貯蔵デバイスとしてのバッテリー性能にマイナスの影響を及ぼす。
本発明は、双極電極板に対する実質的に均一な亜鉛メッキによって、バッテリー性能(例えば、バッテリーサイクル寿命、バッテリー容量、および放電電流の実質的な均一性)の向上を促進する、ハロゲン化亜鉛(例えば、臭化亜鉛)電気化学セル用の端子アセンブリを提供し、バッテリー性能(例えば、サイクル寿命、容量など)を向上させる。
は、端子アノードアセンブリである。
対の双極電極の第2の双極電極であり、第2の双極電極板、第2の炭素材料、第2のセパレーター、および第2の双極電極板の第2の前面と電気連通する第2の炭素材料を保持するように構成された第2のカソードケージを含む、少なくとも1対の双極電極の第2の双極電極とを含む、少なくとも1対の双極電極と;第1の双極電極板と第2の電極板の間に介在する水性電解質とを含む、バッテリー積層体を提供する。
本発明は、二次、即ち再充電可能な、ハロゲン化亜鉛蓄電バッテリー(例えば、双極流または非フローバッテリー)で使用するための電解質を提供する。
とが可能なデバイスを指すのに、同義で使用される。
イオン、リン酸二水素イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、硫酸水素イオン、亜硝酸イオン、チオ硫酸イオン、亜硫酸イオン、過塩素酸イオン、ヨウ素酸イオン、塩素酸イオン、臭素酸イオン、亜塩素酸イオン、次亜塩素酸イオン、次亜臭素酸イオン、炭酸イオン、クロム酸イオン、炭酸水素(重炭酸)イオン、二クロム酸イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、シアン化物イオン、アミドイオン、シアン酸イオン、過酸化物イオン、チオシアン酸イオン、シュウ酸イオン、水酸化物イオン、および過マンガン酸イオンが含まれるが、これらに限定するものではない。
を有するポリマーを指すのに同義で使用される。DME−PEG 1000は、数平均分子量(Mn)が約1000のDME−PEGポリマーを指し、DME−PEG 2000は、数平均分子量(Mn)が約2000のDME−PEGポリマーを指す。
あるものを指す。臭化ピリジニウム錯化剤の例には:臭化1−エチル−3−メチルピリジニウム、臭化1−エチル−2−メチルピリジニウム、臭化1−ブチル−3−メチルピリジニウム、臭化1−ブチル−3−メチルピリジニウム、臭化1−ブチル−4−メチルピリジニウム、および臭化1−ヘキシルピリジニウムが含まれる。
めた1個または複数の置換基で置換されている。あるいは、アリールは非置換であってもよい。
てもよい。
態では、双極電極板は、炭化チタン材料でコーティングされたチタン材料を含む。これらの実施形態では、前面212の少なくとも一部、背面214の少なくとも一部、または両面の少なくとも一部は、炭化チタン材料でコーティングされる。一部の実施形態では、双極電極板は、電気伝導性炭素材料(例えば、黒鉛板)を含む。ある場合には、双極電極板は、炭化チタン材料でコーティングされた黒鉛板を含む。これらの実施形態では、前面212の少なくとも一部、背面214、またはこれらの面のいずれかの少なくとも一部が、炭化チタン材料でコーティングされる。
現されたときに決定される。引き続き、望ましくない未露光レジストが除去されるように、金属シートに現像剤の分解洗浄剤を塗布しながら、保護被膜が除去されるよう現像剤中に金属シートを流す。次いで金属シートを炉のラックに配置し、所定の温度で所定の時間の間ベークする。例えば、ベーク温度は約60分間約250°Fであってもよい。ベークサイクルの後、各金属シートを空冷し、化学エッチングデバイスを所望のエッチング区域、例えばX2およびY2により画定された区域の仕様に合わせてプログラムし、ベークされ冷却された金属シートを化学エッチングデバイスに流して、望ましくない材料を除去し、それによって穴227を形成する。
f=y0+a*x+b*y+c*x2+d*y2 [1]
を使用して計算する。
電極板/端子エンドプレート
y0=−1.5787
a=0.8948
b=2.4920
c=−0.1268
d=−0.9132
カソードケージ
y0=10.8602
a=−0.5295
b=−1.5860
c=0.0814
d=0.6857
y0=12.4389
a=−1.4243
b=−4.078
c=0.2082
d=1.5989
fは、方程式1を利用して計算された各穴部位での電極間の間隔であり、
A公称は、公称穴面積であり、かつ
S公称_最小は、公称最小穴間隔である)。
む(例えば、炭素材料の重量に対して約0.5wt%から約5wt%)。
て配置されるように、端子エンドプレート302に接合する。一部の実施形態では、電気化学的に活性な領域322は、電気化学セルまたはバッテリー積層体の充放電サイクル中に、隣接する双極電極に化学的または電気的に連通する端子エンドプレートの内面と外面との間を延びる領域に対応する。これらの実施形態では、バッテリーの負のカソード端子に関連付けられた端子エンドプレートに関する電気化学的に活性な領域は、端子エンドプレート(例えば、端子カソードエンドプレート)の内面上に配置されたカソードアセンブリによって囲まれた区域に対応しまたは画定される。バッテリーの正のアノード端子に関連付けられた端子エンドプレートに関する電気化学的に活性な領域は、隣接する双極電極板の前面に配置されたカソードアセンブリに対向し、かつバッテリーの充電後に亜鉛金属の層を形成する、その内面上の区域に対応してもよい(端子アノードアセンブリ)。一部の実施形態では、端子アノードアセンブリの端子エンドプレートの内面(例えば、少なくとも化学的に活性な領域)の少なくとも一部は、粗面である。
状部材、端子エンドプレート、任意選択のフレーム部材114、および端子アセンブリのすぐ隣りに隣接する双極電極を含み、双極電極がカソードアセンブリ202および双極電極板208を含む、端子アセンブリを示す。図17および23を参照すると、一部の実施形態では、フレーム部材114は、第1の面614および第2の面616を含み、第1の面は、導電性カップ形状部材312の反対側で端子エンドプレート302の内面318に対向し、かつ受容する。これらの実施形態の一部では、フレーム部材の第2の面は双極電極のカソードアセンブリ202に対向し、双極電極は、フレーム部材の第2の面616に固定された前面212を含んだ双極電極板208を含み;カソードアセンブリ202は、双極電極板の前面に据えられており、カソードアセンブリは、双極電極板の前面と端子エンドプレートの内面との間に介在する。一部の実施形態では、端子エンドプレートの内面に据えられた電気化学的に活性な領域322は、双極電極板の前面に据えられたカソードアセンブリに対向し、カソードアセンブリのサイズおよび形状と実質的に同じであるサイズおよび形状を含む。図3および4Bを参照して上記にてより詳細に論じたように、カソードアセンブリ202は、カソードケージ216、セパレーター222、および双極電極板の前面212、212’上に据えられた炭素材料224を含む。
、約0.25wt%から約5wt%(例えば、約0.5wt%から約4wt%)の置換エチレングリコールまたは置換プロピレングリコールをさらに含む。一部の例では、グリコールは、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキサレングリコール、またはこれらの任意の組合せを含む。また、一部の例では、電解質は、約0.25wt%から約2.5wt%のネオペンチルグリコールをさらに含む。
式中、
X1、X2、X3、X4、およびX5は、それぞれ独立して、炭素、酸素、および窒素から選択され、但しX1、X2、X3、X4、およびX5のうちの少なくとも1つが窒素であることを条件とし;
各Rは、独立して、水素、アルキル、シクロアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロシクロアルキル、またはヘテロアリールであり、ここで各Rは独立してかつ任意選択で、ハロ、−CN、−NO2、−OQ2、−S(O)zQ2、−S(O)zN(Q2)2、−N(Q2)2、−C(O)OQ2、−C(O)Q2、−C(O)N(Q2)2、−C(O)N(Q2)(OQ2)、−N(Q2)C(O)Q2、−N(Q2)C(O)N(Q2)2、−N(Q2)C(O)OQ2、−N(Q2)S(O)zQ2、または1〜3個のQ3置換基で任意選択で置換されたヘテロシクロアルキルもしくはアルキルで置換されており;
各Q2は、独立して、水素、アルキル、シクロアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロシクロアルキル、またはヘテロアリールであり、それぞれが任意選択で1〜3個のQ3置換基で置換されており;
各Q3は、独立して、ハロ、オキソ、CN、NO2、CF3、OCF3、OH、−S(O)z(C1〜6アルキル)、−N(C1〜6アルキル)2、−COO(C1〜6アルキル)、−C(O)(C1〜6アルキル)、−O(C1〜6アルキル)、または任意選択でハロ、オキソ、−CN、−NO2、−CF3、−OCF3、−OH、−SH、−S(O)zH、−NH2、もしくは−COOHから選択される1〜3個の置換基で置換されたC1〜6アルキルであり;
mは、0、1、2、3、4、または5であり;
nは、0、1、または2であり;かつ
Yはアニオンである。
は、Rは、ヘテロシクロアルキルで置換されたプロピルである。さらなる実施形態では、Rは、ピロリジンで置換されたプロピルである。
式中、
R、R’、およびR”の各々は、独立して、水素、アルキル、シクロアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロシクロアルキル、またはヘテロアリールであり、ここでR、R’、およびR”の各々は、独立してかつ任意選択で、ハロ、−CN、−NO2、−OQ2、−S(O)zQ2、−S(O)zN(Q2)2、−N(Q2)2、−C(O)OQ2、−C(O)Q2、−C(O)N(Q2)2、−C(O)N(Q2)(OQ2)、−N(Q2)C(O)Q2、−N(Q2)C(O)N(Q2)2、−N(Q2)C(O)OQ2、−N(Q2)S(O)zQ2、または1〜3個のQ3置換基で任意選択で置換されたヘテロシクロアルキルもしくはアルキルで置換されており;
各Q2は、独立して、水素、アルキル、シクロアルキル、アリール、アリールアルキル、ヘテロシクロアルキル、またはヘテロアリールであり、それぞれが任意選択で1〜3個のQ3置換基で置換されており;
各Q3は、独立して、ハロ、オキソ、CN、NO2、CF3、OCF3、OH、−S(O)z(C1〜6アルキル)、−N(C1〜6アルキル)2、−COO(C1〜6アルキル)、−C(O)(C1〜6アルキル)、−O(C1〜6アルキル)、または任意選択でハロ、オキソ、−CN、−NO2、−CF3、−OCF3、−OH、−SH、−S(O)zH、−NH2、もしくは−COOHから選択される1〜3個の置換基で置換されたC1〜6アルキルであり;
kは、0、1、または2であり;かつ
Yはアニオンである。
ン、亜塩素酸イオン、次亜塩素酸イオン、次亜臭素酸イオン、炭酸イオン、クロム酸イオン、炭酸水素(重炭酸)イオン、二クロム酸イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、シアン化物イオン、アミドイオン、シアン酸イオン、過酸化物イオン、チオシアン酸イオン、シュウ酸イオン、水酸化物イオン、および過マンガン酸イオンから選択される。さらなる実施形態では、Yは、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、リン酸二水素イオン、硝酸イオン、過塩素酸イオン、次亜塩素酸イオン、炭酸水素(重炭酸)イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、シアン化物イオン、および水酸化物イオンから選択される1価のアニオンである。別のさらなる実施形態では、Yは、リン酸水素イオン、硫酸イオン、および炭酸イオンから選択される2価のアニオンから選択される。さらに他の実施形態では、Yは、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、およびヨウ化物イオンから選択される。一実施形態では、Yは塩化物イオンである。一実施形態では、Yは臭化物イオンである。一実施形態では、Yはヨウ化物イオンである。
って任意選択で置換されたアルキルである。さらなる実施形態では、kは0であり、R’およびR”の各々は、独立して、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、2−クロロエチル(2−choroethyl)、または3−(N−メチルピロリジニウム)プロピルから選択される。
を有する薬剤を含む。一部の実施形態では、1種または複数の第四級アンモニウム剤は、ハロゲン化アンモニウム(例えば、NH4Br、NH4Cl、またはこれらの任意の組合せ);ハロゲン化テトラ−アルキルアンモニウム(例えば、臭化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、またはこれらの組合せなど);ハロゲン化複素環式アンモニウム(例えば、ハロゲン化N−メチル−N−エチルピロリジニウム、ハロゲン化N−エチル−N−メチルピロリジニウム、またはこれらの組合せなど);あるいはこれらの任意の組合せを含む。一部の実施形態では、1種または複数の第四級アンモニウム剤は、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、臭化トリメチルプロピルアンモニウム、臭化N−メチル−N−エチルモルホリニウム、臭化N−エチル−N−メチルモルホリニウム、臭化N−メチル−N−ブチルモルホリニウム、臭化N−メチル−N−エチルピロリジニウム、臭化N,N,N−トリエチル−N−プロピルアンモニウム、臭化N−エチル−N−プロピルピロリジニウム、臭化N−プロピル−N−ブチルピロリジニウム、臭化N−メチル−N−ブチルピロリジニウム、臭化N−エチル−N−(2−クロロエチル)ピロリジニウム、臭化N−メチル−N−ヘキシルピロリジニウム、臭化N−メチル−N−ペンチルピロリジニウム、臭化N−エチル−N−ペンチルピロリジニウム、臭化N−エチル−N−ブチルピロリジニウム、二臭化トリメチレン−ビス(N−メチルピロリジニウム)、臭化N−ブチル−N−ペンチルピロリジニウム、臭化N−メチル−N−プロピルピロリジニウム、臭化N−プロピル−N−ペンチルピロリジニウム、およびこれらの任意の組合せからなる群から選択される第四級アンモニウム剤を含む。一部の例では、電解質は、約1wt%から約5wt%の1種または複数の第四級アンモニウム剤を含む。一部の例では、電解質は、約3wt%から約7wt%の1種または複数の第四級アンモニウム剤を含む。また、一部の実施形態では、1種または複数の第四級アンモニウム剤は、臭化N−メチル−N−エチルモルホリニウムを含む。他の例では、電解質は、約0.25wt%から約1.25wt%の臭化N−メチル−N−エチルモルホリニウムを含む。また、一部の例では、1種または複数の第四級アンモニウム剤は、臭化テトラエチルアンモニウム、臭化トリメチルプロピルアンモニウム、またはこれらの任意の組合せを含む。例えば、電解質は、
約1wt%から約5wt%の臭化テトラエチルアンモニウムを含む。
Ag、Mn、Fe、またはこれらの任意の組合せから選択される1種または複数の添加剤を、1wt%未満さらに含む。例えば、電解質は、SnおよびInを1wt%未満含む。
ら選択される約0.01wt%から約0.9wt%の1種または複数の添加剤を含む、二次ハロゲン化亜鉛電気化学セルで使用するための電解質を提供する。
チルピリジニウム、および臭化セチルトリエチルアンモニウムを含む。
t%から約14wt%の塩化カリウム(KCl)を含む。一部の実現例では、混合物は、約11wt%から約14wt%の塩化カリウム(KCl)を含む。
ホスホニウム臭素錯化剤、およびモルホリニウム臭素錯化剤からなる群から選択される第四級アンモニウム剤を含む。
t%のDME−PEGをさらに含み、DME−PEGは、約1500amuから約2500amu(例えば、約2000amu)の平均分子量(例えば、数平均分子量Mn)を有する。
2wt%から約8wt%(例えば、約3wt%から約5wt%)のクエン酸二水素カリウム一水和物を含む混合物を生成することを含む。
(例えば、oリングまたはガスケット)を受容するように構成され、電気化学セルまたはバッテリー積層体を組み立てるときに対応する電極板またはエンドプレートとフレーム部材との間で封止材が圧縮されると実質的に漏れのない封止材が形成され、電極板またはエンドプレートとフレーム部材との間に封止界面がもたらされる。封止材は、対向する電極板とフレーム部材との間、または電極板、エンドプレート、およびフレーム部材の間に電解質を保持するように協働する。
8を含んでいてもよい。さらに切欠き部は、電気化学セルまたはバッテリー積層体が発生させる熱を放散させてもよい。外部面および切欠き部は、組み立てられたバッテリーモジュールの露出した端子および/または配線ハーネスと電気的に接続する接続/電力ケーブルを受容し経由させるように動作可能な、1つまたは複数のチャネル510を画定してもよい。また、一部の実施形態では、圧縮板の各内部面が1つまたは複数の切欠き部を有する。
その外面に接触させた状態で解放可能に固定された、対応する圧縮板105a、105bをさらに含み、各圧縮板は、対応する端子308を受容するように構成されたアパーチャー502a、502bを含む。これらの実施形態の一部では、導電性カップ形状部材の端子壁の少なくとも一部は、圧縮板のアパーチャーを通して露出している。他の実施形態では、端子壁と、側壁の少なくとも一部とは、圧縮板のアパーチャーを通して露出している。図7は、それらの対応するアパーチャーが内部を通して形成されている、圧縮板を示す。他の実施形態では、リセス区域が、対応するカップ形状部材を受容するように構成された各圧縮板の内向きの表面に配置されていてもよい。これらの実施形態では、端子穴は、端子が露出するように、各圧縮板のリセス区域を経て形成されていてもよい。一部の実施形態では、圧縮板の外向き/外部面は、圧縮板の全重量を低減させるためのかつバッテリーにより発生した熱を放散させるのを助けるための、切欠き部を含む。
。
電解質の配合
実施例1Aの電解質配合物を含む電気化学セル
FM−10炭素布セパレーターを含んでいた。炭素材料を、PTFE分散体(60wt%)(DuPont DISP30 PTFE分散体)20kg、10kgのCabot
PBX52カーボンブラック、1kgのカーボンファイバー(3mm)、10kgのAkzo−Nobel Ketjenblack EC600JDカーボンブラック、および脱イオン水10kgと配合した。乾燥成分を、帯電防止ドラムライナーを備えた55ガロンのドラム内で予備混合して、比較的均質な混合物を形成し、そこにPTFE分散体および脱イオン水を添加し、得られた混合物を撹拌して、ドウ材料を発生させた。ドウ材料を、ブロック(長さ約5.24cm、幅約3.94cm、厚さ約3.7mm)に形成し、炉内乾燥して水分を除去して、炭素材料ブロックを形成した。これらのブロックの3つを、試験セルのカソードケージに付加した。電極板および端子板を、チタン金属で形成し、TiC(Titanium Metals Corporation、Exton、PAから市販されている)でコーティングし、45°の面取りコーナーを有する板(長さ約13.5cm、幅約8.375cm、厚さ約0.005cm)に形成した。カソードケージは、ポケット部の縮小表面領域(長さ約5.187cm、幅約11.952cm)を有するようにスタンピングし、1つのフランジの周縁から対向するフランジの周縁までのカソードケージの幅は、全長約5.73cmおよび全幅約12.495cm、およびポケット深さ約0.157cmが得られた。調節された穴のパターンを、酸で化学的にエッチングして、カソードケージのポケット部の縮小表面領域にし、列に沿った隣接する穴の中心は、x方向に約0.065cmずつ間隔を空けて配置され、1列おきに、y方向に約0.152cmずつ間隔を空けて配置された。カソードケージにセパレーターおよび3ブロックの炭素材料をロードして、カソードアセンブリを形成し、このアセンブリを、電極板の底縁から約0.694cmオフセットし、かつ電極板の側縁のそれぞれから約0.502cmオフセットした状態で、電極板にレーザー溶接した。カソードアセンブリは、カソードケージのフランジに沿って電極板にレーザー溶接した。カソードアセンブリに対向する双極電極板の表面には、カップ形状部材の中心がカソードケージの縮小表面の中心にほぼ位置合わせされるように、またはその中心に位置するように、導電性カップ形状部材をレーザー溶接した。したがって、この構成要素は、試験セルの端子カソードアセンブリおよび双極電極として役割を果たした。端子アノードアセンブリは、楕円カップ形状部材を備えた双極電極板の場合と実質的に同じ寸法を有する端子エンドプレートで同様に形成し、これはカップ形状部材の中心が端子カソードアセンブリのカップ形状部材の中心とほぼ同一線上にあるように、端子アノードエンドプレートの外面にレーザー溶接したものである。導電性カップ形状部材は、スタンピングされた炭化チタン材料から形成した。試験セルは、封止リングが内部に据えられている単一の高密度ポリエチレンフレーム部材を、端子アノードアセンブリと端子カソードアセンブリとの間に介在させることによって最終的に組み立て、これらの構成要素を、2つの対向する6061−T6アルミニウム圧縮板の間で圧縮した。乾式試験セルを構築し、上述の選択された電解質を充満させた。これらの実験で、実施例2に記述されるような対照電解質番号1を、対照電気化学セルで使用した。
電解質番号2−1
組み立て、これには合計で30個のフレーム部材を必要とした。30個のフレーム部材のそれぞれは、その第1の表面に据えられた封止リングと、その第2の表面に据えられた封止リングとを有していた。2つの対向する6061−T6アルミニウム圧縮板により、図18〜20に示されるようにタイロッドおよび固定具を使用して隣接する構成要素に対して30個のフレーム部材を圧縮した。乾式バッテリー積層体を構築し、以下に記述する電解質を充満させた。
Sun、Ra, Ho Wonら、Effect of a surface active agent on performance of zing/bromine
redox flow batteries: Improvement in current efficiency and system stability、Journal of Power Sources 275巻(2015年)294〜297頁に記載された処方を基にした。対照電解質番号2は、下記の通り配合した:
カソードケージの穴のパターン
した。
バッテリー積層体の性能
他の実施形態
(項1)
電気化学セル用の端子アセンブリであって、
導電性カップ形状部材であり、
前記電気化学セルの端子と接触しているときに前記端子と電気連通する端子壁、
側壁、および
前記側壁によって前記端子壁から離間しているリム
を含む導電性カップ形状部材と、
前記端子壁と同一平面上にある外面および内面を有し、前記外面において前記リムに接合する端子エンドプレートであり、前記接合によって、前記端子壁が前記端子と接触しているときに、前記端子と前記端子エンドプレート間の前記カップ形状部材内を通る双方向均一電流が可能になり、前記端子エンドプレートは、前記リムによって囲まれた第1の表面区域と、前記リムの外周の外側にある残りの第2の表面区域とを含む電気化学的に活性な領域を有し、前記第1および第2の表面区域は実質的に等しい、端子エンドプレートとを含む、端子アセンブリ。
(項2)
前記リムが、実質的に円形である、上記項1に記載の端子アセンブリ。
(項3)
前記リムの半径が、前記エンドプレートの前記電気化学的に活性な領域の周縁と前記リムの前記外周との間の距離に実質的に等しい、上記項2に記載の端子アセンブリ。
(項4)
前記リムが、実質的に楕円形であり、長軸、および前記長軸に対して直角である短軸によって画定され、前記長軸および前記短軸は、前記リムの中心で交差する、上記項1に記載の端子アセンブリ。
(項5)
前記リムの長半径が、前記長軸に沿って、前記短軸に対して平行な前記リムの前記外周から前記エンドプレートの前記電気化学的に活性な領域の周縁へと延びる、第1の距離と実質的に等しく、
前記リムの短半径が、前記短軸に沿って、前記長軸に対して平行な前記リムの前記外周から前記エンドプレートの前記電気化学的に活性な領域の周縁へと延びる、第2の距離と実質的に等しい、
上記項4に記載の端子アセンブリ。
(項6)
前記リムが、前記端子壁および前記側壁の内部面によって画定される内部領域の開口を画定し、前記端子エンドプレートの前記外面が、前記リムに接合されたとき、前記内部領域の前記開口を囲む、上記項1から5のいずれか一項に記載の端子アセンブリ。
(項7)
前記リムが、前記エンドプレートの前記電気化学的に活性な領域内の中心に位置する、上記項1から6のいずれか一項に記載の端子アセンブリ。
(項8)
前記側壁が、前記端子壁および前記リムに対して直角である、上記項1から7のいずれかに記載の端子アセンブリ。
(項9)
前記側壁が、前記端子壁から前記リムへと、半径方向に外向きに延びる、上記項1から7のいずれか一項に記載の端子アセンブリ。
(項10)
前記端子エンドプレートの前記内面に配置されたカソードアセンブリをさらに含み、前記カソードアセンブリが、カソードケージ、セパレーター、および炭素材料を含む、上記項1から9のいずれか一項に記載の端子アセンブリ。
(項11)
端子カソードアセンブリである、上記項10に記載の端子アセンブリ。
(項12)
前記端子エンドプレートの前記内面の少なくとも一部が粗面である、上記項1から9のいずれか一項に記載の端子アセンブリ。
(項13)
端子アノードアセンブリである、上記項12に記載の端子アセンブリ。
(項14)
前記端子エンドプレートの前記外面に対向し、かつそれと接触して解放可能に固定されている圧縮板をさらに含み、前記圧縮板が、前記導電性カップ形状部材を受容するように構成されたアパーチャーを含む、上記項1から13のいずれか一項に記載の端子アセンブリ。
(項15)
前記導電性カップ形状部材の少なくとも前記端子壁が、前記圧縮板の前記アパーチャーを通して露出している、上記項14に記載の端子アセンブリ。
(項16)
第1の面および第2の面を含むフレーム部材をさらに含み、前記第1の面が、前記導電性カップ形状部材の反対側で、前記端子エンドプレートの内面に対向し、かつ受容する、上記項1から9のいずれか一項に記載の端子アセンブリ。
(項17)
前記フレーム部材の前記第2の面が、双極電極に対向しており、前記双極電極が、
前記フレーム部材の前記第2の面に固定された前面を含む双極電極板と、
前記双極電極板の前記前面上に配置されたカソードアセンブリであって、前記双極電極板の前記前面と前記端子エンドプレートの前記内面との間に介在しており、カソードケージ、セパレーター、および炭素材料を含む、カソードアセンブリと
を含む、上記項16に記載の端子アセンブリ。
(項18)
前記導電性カップ形状部材の前記リムが、前記端子エンドプレートの前記第1の表面に、溶接または接着剤によって接合されている、上記項1から17のいずれか一項に記載の端子アセンブリ。
(項19)
前記接着剤が、電気的に伝導性である、上記項18に記載の端子アセンブリ。
(項20)
前記導電性カップ形状部材が、銅合金、銅/チタンクラッド、アルミニウム、または電気伝導性セラミックの少なくとも1つを含む、上記項1から19のいずれか一項に記載の端子アセンブリ。
(項21)
前記端子壁および前記側壁の内部面が、銅を含む、上記項1から20のいずれか一項に記載の端子アセンブリ。
(項22)
前記端子壁および前記側壁の外部面が、チタン材料を含む、上記項1から21のいずれか一項に記載の端子アセンブリ。
(項23)
前記導電性カップ形状部材または前記端子エンドプレートの少なくとも1つが、チタンおよび銅の少なくとも1つを含む、上記項1から19のいずれか一項に記載の端子アセンブリ。
(項24)
前記導電性カップ形状部材が第1の金属を含み、前記端子エンドプレートが第2の金属を含む、上記項1から19のいずれか一項に記載の端子アセンブリ。
(項25)
前記リムが、前記側壁から半径方向に外向きに延びるフランジを含む、上記項1から24のいずれか一項に記載の端子アセンブリ。
(項26)
長手軸を画定するバッテリー積層体であって、
電気化学セルアセンブリの対応する近位端および遠位端における1対の端子アセンブリであって、各端子アセンブリが、
端子壁、側壁、および前記側壁によって前記端子壁から離間しているリムを含む導電性カップ形状部材と、
前記端子壁と同一平面上にある内面および外面を有し、前記外面において対応する前記リムと接合する端子エンドプレートであって、前記接合によって、対応する端子壁が対応する端子と接触しているときに、前記対応する端子と前記端子エンドプレート間の前記カップ形状部材内を通る双方向均一電流が可能になる、端子エンドプレートと
を含む、1対の端子アセンブリと;
前記長手軸に沿って平行に配置され、前記1対の端子アセンブリの間に介在する、少なくとも1対の双極電極であって、双極電極の各対が、
少なくとも1対の双極電極の第1の双極電極であって、
第1の双極電極板、
第1の炭素材料、
第1のセパレーター、および
前記第1の双極電極板の第1の前面と電気連通する前記第1の炭素材料を保持するように構成された第1のカソードケージ
を含む、少なくとも1対の双極電極の第1の双極電極と、
前記少なくとも1対の双極電極の第2の双極電極であって、
第2の双極電極板、
第2の炭素材料、
第2のセパレーター、および
前記第2の双極電極板の第2の前面と電気連通する前記第2の炭素材料を保持するように構成された第2のカソードケージ
を含む、前記少なくとも1対の双極電極の第2の双極電極と
を含む、少なくとも1対の双極電極と;
前記第1の双極電極板と前記第2の双極電極板の間に介在する水性電解質と
を含む、バッテリー積層体。
(項27)
対応する各端子エンドプレートが、対応する前記リムによって囲まれた第1の表面区域と、対応する前記リムの外周の外側にある残りの第2の表面区域とを含む電気化学的に活性な領域を含み、前記第1および第2の表面区域は実質的に等しい、上記項26に記載のバッテリー積層体。
(項28)
前記リムが、実質的に円形、実質的に楕円形、または実質的に長方形である、上記項26または27のいずれかに記載のバッテリー積層体。
(項29)
各端子壁が、対応する前記端子エンドプレートの前記外面から離れるように突出する、上記項26から28のいずれか一項に記載のバッテリー積層体。
(項30)
前記端子壁の1つが、前記長手軸に沿った近位方向で、対応する前記端子エンドプレートの外面から離れるように突出し、他の端子壁が、前記長手軸に沿った反対の遠位方向で、対応する前記端子エンドプレートの前記外面から離れるように突出する、上記項29に記載のバッテリー積層体。
(項31)
各端子アセンブリが、対応する前記端子エンドプレートの前記外面に対向し、かつそれと接触して解放可能に固定されている、対応する圧縮板をさらに含み、各圧縮板が、対応する前記導電性カップ形状部材を受容するように構成されたアパーチャーを含む、上記項26から30のいずれか一項に記載のバッテリー積層体。
(項32)
前記導電性カップ形状部材の前記端子壁が、前記バッテリー積層体の前記近位端および遠位端の対応する方において露出している、上記項31に記載のバッテリー積層体。
(項33)
前記端子アセンブリの1つが、対応する前記導電性カップ形状部材の反対側で、対応する前記端子エンドプレートの内面に配置されたカソードアセンブリをさらに含み、前記カソードアセンブリは、前記端子エンドプレートの前記内面と、隣接する前記第1の双極電極板の背面との間に介在する、上記項26から32のいずれか一項に記載のバッテリー積層体。
(項34)
各リムが、対応する前記エンドプレートの電気化学的に活性な領域の中心に位置する、上記項26から33のいずれか一項に記載のバッテリー積層体。
(項35)
前記導電性カップ形状部材の各リムが、対応する前記端子エンドプレートの外向きの表面に、溶接または接着剤によって接合されている、上記項26から34のいずれか一項に記載のバッテリー積層体。
(項36)
前記接着剤が電気的に伝導性である、上記項35に記載のバッテリー積層体。
(項37)
前記導電性カップ形状部材の少なくとも1つが、銅合金、銅/チタンクラッド、アルミニウム、または電気伝導性セラミックの少なくとも1つを含む、上記項26から36のいずれか一項に記載のバッテリー積層体。
(項38)
前記導電性カップ形状部材の少なくとも1つの内部面が銅を含む、上記項26から37のいずれか一項に記載のバッテリー積層体。
(項39)
前記導電性カップ形状部材の少なくとも1つの外部面が、銅、チタン、および電気伝導性セラミックの少なくとも1つを含む、上記項26から38のいずれか一項に記載のバッテリー積層体。
(項40)
対応する各端子が、対応する前記端子壁の中心の部位に接触している、上記項26から39のいずれか一項に記載のバッテリー積層体。
(項41)
前記リムが、前記側壁から半径方向に外向きに延びるフランジを含む、上記項26から40のいずれか一項に記載のバッテリー積層体。
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- 明細書または図面に記載の発明。
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