JP3055065B2 - らせん状に巻いた電極アセンブリーを有する電気化学電池 - Google Patents
らせん状に巻いた電極アセンブリーを有する電気化学電池Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、らせん状に巻いた電極アセンブリーを有す
る電気化学電池、さらに強制放電中に生ずる問題に対し
てこのような電池を抵抗性にする手段に関する。
る電気化学電池、さらに強制放電中に生ずる問題に対し
てこのような電池を抵抗性にする手段に関する。
高定格応用を目的とする高エネルギー密度電気化学電
池は、らせん状に巻いた電極アセンブリーを用いる。こ
のようなアセンブリーは、比較的多量の活性物質の使用
を可能にし、そして負極及び正極が非常に近接している
ため電気化学反応は低い抵抗で進む。
池は、らせん状に巻いた電極アセンブリーを用いる。こ
のようなアセンブリーは、比較的多量の活性物質の使用
を可能にし、そして負極及び正極が非常に近接している
ため電気化学反応は低い抵抗で進む。
十分に放電された電池が十分に充電された電池と並列
で用いられるとき、強制放電が生ずる。これは、望まし
くない結果をもたらす。もし電池が強制的に放電させら
れると、逆電圧が生ずる。これは、正極上への電解質塩
からの金属性負極材料のメツキをもたらす。もしメツキ
がそのまま続けられると、負極材料の樹枝状結晶が形成
しそしてセパレーターを通して生長して、遂に残りの活
性負極と接触する。この樹枝状結晶の橋かけは、負極と
正極との間の非常に低い抵抗路であり、そして内部短絡
を生じさせる。これは、最後に電池の熱的な無拘束を生
ずる。
で用いられるとき、強制放電が生ずる。これは、望まし
くない結果をもたらす。もし電池が強制的に放電させら
れると、逆電圧が生ずる。これは、正極上への電解質塩
からの金属性負極材料のメツキをもたらす。もしメツキ
がそのまま続けられると、負極材料の樹枝状結晶が形成
しそしてセパレーターを通して生長して、遂に残りの活
性負極と接触する。この樹枝状結晶の橋かけは、負極と
正極との間の非常に低い抵抗路であり、そして内部短絡
を生じさせる。これは、最後に電池の熱的な無拘束を生
ずる。
米国特許第4450213号は、逆電圧の問題を解決する一
つの方法を開示している。その方法は、負極材料の二つ
の部分の全長にわたりそしてそれらの間に銅フオイルの
一片をはさむことを含む。残念ながら、銅フオイルは、
活性材料に用いられるスペースを塞ぎそして余分な処理
工程が必要になる。
つの方法を開示している。その方法は、負極材料の二つ
の部分の全長にわたりそしてそれらの間に銅フオイルの
一片をはさむことを含む。残念ながら、銅フオイルは、
活性材料に用いられるスペースを塞ぎそして余分な処理
工程が必要になる。
米国特許第4707421号で論じられているように、逆電
圧の問題は、負極材料の外側の覆い及び外側の覆いに位
置する負極タブを有する電池で最も顕著である。この特
許は、正極の二つの部分の間に置かれた負極の部分に負
極タブを設けることにより、逆電圧の問題を避ける方法
を開示している。又、正極の端末は、端末からのイオン
の流れを防ぐためにテープによりカバーされている。米
国特許第4707421号の電池の成功の理論は、正極の二つ
の部分の間にはさまれている負極の部分が、一つの側に
のみ置かれた正極を有する負極の外側の覆いの部分の消
費前に消費されるだろうということである。従つて、負
極のはさまれた部分に位置するタブは、一度はさまれた
部分が消費されるならば、負極の残りからは断絶される
だろう。この解決法の明らかな不利は、比較的多量の負
極が利用されないことである。又、テープにより正極の
末端をカバーすることは、生産及び加工を困難にする。
圧の問題は、負極材料の外側の覆い及び外側の覆いに位
置する負極タブを有する電池で最も顕著である。この特
許は、正極の二つの部分の間に置かれた負極の部分に負
極タブを設けることにより、逆電圧の問題を避ける方法
を開示している。又、正極の端末は、端末からのイオン
の流れを防ぐためにテープによりカバーされている。米
国特許第4707421号の電池の成功の理論は、正極の二つ
の部分の間にはさまれている負極の部分が、一つの側に
のみ置かれた正極を有する負極の外側の覆いの部分の消
費前に消費されるだろうということである。従つて、負
極のはさまれた部分に位置するタブは、一度はさまれた
部分が消費されるならば、負極の残りからは断絶される
だろう。この解決法の明らかな不利は、比較的多量の負
極が利用されないことである。又、テープにより正極の
末端をカバーすることは、生産及び加工を困難にする。
周知の方法の不利益から、らせん状に巻いた電極アセ
ンブリーを用いる電気化学電池における、逆電圧から生
ずる問題に対する解決法がなお要求されている。
ンブリーを用いる電気化学電池における、逆電圧から生
ずる問題に対する解決法がなお要求されている。
本発明は、正極及び負極の互い違いの層よりなるらせ
ん状に巻いた電極アセンブリーであり、それぞれのこの
ような層は、それらの間に位置する電気的に絶縁ししか
もイオンが透過可能なセパレーターの層を有する。アセ
ンブリーの外側の電極は、負極層である。アセンブリー
は、さらに正極、負極及びセパレーターの巻いた層の回
りに置かれたイオンが透過不可能なしかも電気的に絶縁
するオーバーラツプフイルムよりなり、そして最も外側
の正極層の一つの側に、正極，陽極及びセパレーターの
巻いた層の終りに長さ方向で延在する第一の部分を有す
る。負極タブは、負極のタブが位置する部分がオーバー
ラツプフイルムの第一の部分の外方へ真直に放射状に延
びている、外側の負極層の部分に位置する。
ん状に巻いた電極アセンブリーであり、それぞれのこの
ような層は、それらの間に位置する電気的に絶縁ししか
もイオンが透過可能なセパレーターの層を有する。アセ
ンブリーの外側の電極は、負極層である。アセンブリー
は、さらに正極、負極及びセパレーターの巻いた層の回
りに置かれたイオンが透過不可能なしかも電気的に絶縁
するオーバーラツプフイルムよりなり、そして最も外側
の正極層の一つの側に、正極，陽極及びセパレーターの
巻いた層の終りに長さ方向で延在する第一の部分を有す
る。負極タブは、負極のタブが位置する部分がオーバー
ラツプフイルムの第一の部分の外方へ真直に放射状に延
びている、外側の負極層の部分に位置する。
他の態様では、本発明は、タブが負極と負極端末との
間の唯一の接触をもたらす、このような電極アセンブリ
ーよりなる電気化学電池である。
間の唯一の接触をもたらす、このような電極アセンブリ
ーよりなる電気化学電池である。
又他の態様では、本発明はらせん状に巻いた電極アセ
ンブリーを有する電気化学電池である。アセンブリー
は、正極片及び負極片の互い違いの層よりなり、それぞ
れのそのような層はそれらの間に位置するイオンが透過
可能なしかも電気的に絶縁しているセパレーター片の層
を有する。負極，正極及びセパレーターの各層は、内面
及び外面を有し、内面はらせんの中心に向いている表面
である。正極の反応可能な量は、負極の反応可能な量に
比べて少い。外側の電極層は負極であり、従つて正極層
は外側の負極層の内面の次に配置されるのに過ぎない。
この正極は、その内面及び外面の両方の次に配置された
負極を有し、さらに端末を有する。イオンが透過不可能
なしかも電気的に絶縁するオーバーラツプフイルムは、
負極，正極の巻いた片及びセパレーター片の回りを覆
い、そして正極の端末と負極層の一つとの間に配置され
た第一の部分を有する。負極タブは、オーバーラツプフ
イルムとは反対に外方へ真直に放射状に延びている負極
の外側の層に位置し、そして負極と負極端末との間の唯
一の接触をもたらす。電池の強制放電中、タブが位置す
る負極の部分は、負極の残りからは物理的且つ電気的に
断絶している。
ンブリーを有する電気化学電池である。アセンブリー
は、正極片及び負極片の互い違いの層よりなり、それぞ
れのそのような層はそれらの間に位置するイオンが透過
可能なしかも電気的に絶縁しているセパレーター片の層
を有する。負極，正極及びセパレーターの各層は、内面
及び外面を有し、内面はらせんの中心に向いている表面
である。正極の反応可能な量は、負極の反応可能な量に
比べて少い。外側の電極層は負極であり、従つて正極層
は外側の負極層の内面の次に配置されるのに過ぎない。
この正極は、その内面及び外面の両方の次に配置された
負極を有し、さらに端末を有する。イオンが透過不可能
なしかも電気的に絶縁するオーバーラツプフイルムは、
負極，正極の巻いた片及びセパレーター片の回りを覆
い、そして正極の端末と負極層の一つとの間に配置され
た第一の部分を有する。負極タブは、オーバーラツプフ
イルムとは反対に外方へ真直に放射状に延びている負極
の外側の層に位置し、そして負極と負極端末との間の唯
一の接触をもたらす。電池の強制放電中、タブが位置す
る負極の部分は、負極の残りからは物理的且つ電気的に
断絶している。
強制放電中、本発明の電気化学電池では、負極タブは
ヒユーズのようなやり方で負極の残りからは離れてお
り、そしてそれ故内部の電気回路は遮断される。そのた
め、電池は実質的に逆電圧の問題を避ける。
ヒユーズのようなやり方で負極の残りからは離れてお
り、そしてそれ故内部の電気回路は遮断される。そのた
め、電池は実質的に逆電圧の問題を避ける。
第１図は、本発明の電極アセンブリーの一つの態様の
断面図を示す。
断面図を示す。
第２図は、第１図に示された電極アセンブリーの正極
及び負極の端末及びタブ位置の拡大図を示す。
及び負極の端末及びタブ位置の拡大図を示す。
第3a及びｂ図は、一部を除いた負極を示す。
第４図は、本発明の電極アセンブリーの他の態様の断
面図を示す。
面図を示す。
第５図は、第４図に示された電極アセンブリーの正極
及び負極の端末及びタブ位置の拡大図を示す。
及び負極の端末及びタブ位置の拡大図を示す。
前述のように、本発明の電池は、負極タブが位置する
負極の部分が電池の強制放電中負極の残りから断絶さ
れ、電池の電気回路が従つて遮断されるために、逆電圧
の問題を避けることになる。
負極の部分が電池の強制放電中負極の残りから断絶さ
れ、電池の電気回路が従つて遮断されるために、逆電圧
の問題を避けることになる。
本発明は、負極，正極及びセパレーターの「層」の用
語で記載されるだろう。この用語は、負極，正極又はセ
パレーターの別々の片を含むか、又は負極の単一の片、
セパレーターの片、正極の片、並にそれぞれ互に次に置
かれそして巻かれて多数の別々の層を有するらせんをも
たらすセパレーターの他の片に関する。負極及び正極の
各層は、その間に位置するセパレーターの層を有するだ
ろう。又、すべての層は内面及び外面を有する。内面
は、らせんの中心に向いている層の表面である。
語で記載されるだろう。この用語は、負極，正極又はセ
パレーターの別々の片を含むか、又は負極の単一の片、
セパレーターの片、正極の片、並にそれぞれ互に次に置
かれそして巻かれて多数の別々の層を有するらせんをも
たらすセパレーターの他の片に関する。負極及び正極の
各層は、その間に位置するセパレーターの層を有するだ
ろう。又、すべての層は内面及び外面を有する。内面
は、らせんの中心に向いている層の表面である。
正極は、片，フオイル又は含浸スクリーンの形であ
る。好適な正極材料の例は、遷移金属酸化物，遷移金属
硫化物及びポリ弗化カーボン重合体を含む。好ましい正
極材料は、FeS2,MnO2,（C2F）n,（CFx）n,V2O5,WO3,MoO
3,MoS2,酸化鉛，酸化コバルト，酸化銅,CuS,CuS2,Bi
2O3,In2O3,NiS,Ag2CrO4,Ag3PO4及びTiS2である。好まし
くは正極材料は、担体に活性陰極材料、結合剤及び導電
性剤の混合物を被覆又は混入することにより片の形で提
供される。膨脹した金属スクリーンが好適な担体である
が、好ましい担体は金属フオイルである。好適な金属フ
オイル担体は、このような目的で当業者に周知のもので
ある。
る。好適な正極材料の例は、遷移金属酸化物，遷移金属
硫化物及びポリ弗化カーボン重合体を含む。好ましい正
極材料は、FeS2,MnO2,（C2F）n,（CFx）n,V2O5,WO3,MoO
3,MoS2,酸化鉛，酸化コバルト，酸化銅,CuS,CuS2,Bi
2O3,In2O3,NiS,Ag2CrO4,Ag3PO4及びTiS2である。好まし
くは正極材料は、担体に活性陰極材料、結合剤及び導電
性剤の混合物を被覆又は混入することにより片の形で提
供される。膨脹した金属スクリーンが好適な担体である
が、好ましい担体は金属フオイルである。好適な金属フ
オイル担体は、このような目的で当業者に周知のもので
ある。
本発明の能率は、負極のタブが位置する部分が負極の
残りから物理的に断絶していることにある。それ故、負
極が担体のない負極材料のフオイルの形であるのが非常
に好ましい。好適な負極材料の例は、アルカリ金属，ア
ルカリ土類金属，他の金属及びその合金である。好まし
いアルカリ及びアルカリ土類金属は、リチウム，ナトリ
ウム，カリウム，カルシウム及びマグネシウムである。
特定の負極材料が所望の電池系に従つて変化しようが、
一般にリチウムが最も好ましい。他の好ましい金属はア
ルミニウムである。リチウム負極と組合わされるべき好
ましい正極は、FeS2である。
残りから物理的に断絶していることにある。それ故、負
極が担体のない負極材料のフオイルの形であるのが非常
に好ましい。好適な負極材料の例は、アルカリ金属，ア
ルカリ土類金属，他の金属及びその合金である。好まし
いアルカリ及びアルカリ土類金属は、リチウム，ナトリ
ウム，カリウム，カルシウム及びマグネシウムである。
特定の負極材料が所望の電池系に従つて変化しようが、
一般にリチウムが最も好ましい。他の好ましい金属はア
ルミニウムである。リチウム負極と組合わされるべき好
ましい正極は、FeS2である。
好適なセパレーター材料の例は、微孔性ポリプロピレ
ン又はポリエチレン及び不織材料例えば不織ポリプロピ
レン又はガラスフアイバーマツトである。
ン又はポリエチレン及び不織材料例えば不織ポリプロピ
レン又はガラスフアイバーマツトである。
本発明のらせん状に巻いた電極アセンブリーにおい
て、負極は、巻いたアセンブリーの中心に関して外側の
電極層である。正極及び負極の層が互い違いになつてい
るので、外側の負極層は、その内側の表面の次にのみ配
置された陰極を有するだろう。この正極層は、最も外側
の正極層であり、その内側及び外側の両方の表面の次に
配置された負極を有しさらに端末を有する。
て、負極は、巻いたアセンブリーの中心に関して外側の
電極層である。正極及び負極の層が互い違いになつてい
るので、外側の負極層は、その内側の表面の次にのみ配
置された陰極を有するだろう。この正極層は、最も外側
の正極層であり、その内側及び外側の両方の表面の次に
配置された負極を有しさらに端末を有する。
電気的に絶縁しそしてイオンが透過不可能なオーバー
ラップフィルムは、巻いた電極アセンブリー全体の回り
に配置される。それ故、アセンブリーの最も外側の材料
はオーバーラツプフイルムである。このフイルムは、最
も外側の正極層の端末の一つの側面又は表面上でアセン
ブリーに長さ方向で延在する第一の部分を有する。フイ
ルムはイオンが透過不可能なため、フイルムはフイルム
の他の側面に並置した正極のその部分及び負極の層の間
でイオンの流れを阻止する。
ラップフィルムは、巻いた電極アセンブリー全体の回り
に配置される。それ故、アセンブリーの最も外側の材料
はオーバーラツプフイルムである。このフイルムは、最
も外側の正極層の端末の一つの側面又は表面上でアセン
ブリーに長さ方向で延在する第一の部分を有する。フイ
ルムはイオンが透過不可能なため、フイルムはフイルム
の他の側面に並置した正極のその部分及び負極の層の間
でイオンの流れを阻止する。
好適なオーバーラツプフイルムの例は、非孔性ポリエ
チレン，ポリプロピレン又は或るポリエステルである。
好ましくは非孔性ポリプロピレンが用いられる。
チレン，ポリプロピレン又は或るポリエステルである。
好ましくは非孔性ポリプロピレンが用いられる。
タブは、オーバーラツプフイルムの第一の部分から放
射状に外方へ真直延びている外側の負極層の部分に存在
する。従つて、このタブが位置する部分は、境界を有す
るものと考えられる。一つの側面では、境界は外側の負
極層の部分であり、後者はオーバーラツプフイルムの第
一の部分の主な端即ちアセンブリーに延在している長さ
のものの端の外方へ放射状に延在している。他の境界
は、外側の負極層の端末である。従つて、タブが位置す
る部分は、アセンブリーに延在しているオーバーラツプ
フイルムの第一の部分の長さと長さで少くとも等しい。
タブは、電池の負極及び負極端末の間の唯一の接触をも
たらす。この点において、オーバーラツプフイルムは、
外側の負極層と電池コンテナーとの間の接触を妨げる。
射状に外方へ真直延びている外側の負極層の部分に存在
する。従つて、このタブが位置する部分は、境界を有す
るものと考えられる。一つの側面では、境界は外側の負
極層の部分であり、後者はオーバーラツプフイルムの第
一の部分の主な端即ちアセンブリーに延在している長さ
のものの端の外方へ放射状に延在している。他の境界
は、外側の負極層の端末である。従つて、タブが位置す
る部分は、アセンブリーに延在しているオーバーラツプ
フイルムの第一の部分の長さと長さで少くとも等しい。
タブは、電池の負極及び負極端末の間の唯一の接触をも
たらす。この点において、オーバーラツプフイルムは、
外側の負極層と電池コンテナーとの間の接触を妨げる。
本発明の一つの態様において、オーバーラツプフイル
ムは、最も外側の正極層の端末とこの正極層の内表面に
配置された負極との間にある。負極の外側の層が、最も
外側の正極層の端末を超えて延在する部分を有すること
が、この態様では好ましい。タブは好ましくは負極のこ
の延在する部分に位置する。この態様では、強制放電を
経た後、負極は２個のしや断点を有する。一つの点は、
正極の端末の端に隣接する負極の外側の層にあり、他の
点はオーバーラツプフイルムの主な端に並置した点で正
極の内表面の次に配置した負極の層上にある。
ムは、最も外側の正極層の端末とこの正極層の内表面に
配置された負極との間にある。負極の外側の層が、最も
外側の正極層の端末を超えて延在する部分を有すること
が、この態様では好ましい。タブは好ましくは負極のこ
の延在する部分に位置する。この態様では、強制放電を
経た後、負極は２個のしや断点を有する。一つの点は、
正極の端末の端に隣接する負極の外側の層にあり、他の
点はオーバーラツプフイルムの主な端に並置した点で正
極の内表面の次に配置した負極の層上にある。
他の態様では、オーバーラツプフイルムの初めの端末
は、最も外側の正極層の外側の表面の次に配置され、従
つて最も外側の正極層の端末と負極の外側の層との間に
ある。この態様では、最も外側の正極層の端末及び外側
の負極層は同一境界にある。有効な量の強制放電を経た
後、電池の内部回路は断絶される。しや断は、オーバー
ラツプフイルムの最初の端に並置した点で外側の負極層
で生ずる。
は、最も外側の正極層の外側の表面の次に配置され、従
つて最も外側の正極層の端末と負極の外側の層との間に
ある。この態様では、最も外側の正極層の端末及び外側
の負極層は同一境界にある。有効な量の強制放電を経た
後、電池の内部回路は断絶される。しや断は、オーバー
ラツプフイルムの最初の端に並置した点で外側の負極層
で生ずる。
このアセンブリーは、負極及び正極が同じ巾を有しそ
れらがアセンブリー中で十分に調整されたとき、有効に
働く。片の製造又はアセンブリー操作中に遭遇する不正
確さを考慮して、負極は好ましくは正極の巾に対して狭
い巾を有する。陽極の全長はより狭いが、もし最も外側
の正極層の端末の端に反対の負極の部分がより狭いなら
ば、それは十分である。この狭さは、最も外側の正極層
の端と反対の領域の負極に切り目をつけることにより達
成できる。活性負極に対してより少い量の活性正極を用
いることが非常に好ましい。
れらがアセンブリー中で十分に調整されたとき、有効に
働く。片の製造又はアセンブリー操作中に遭遇する不正
確さを考慮して、負極は好ましくは正極の巾に対して狭
い巾を有する。陽極の全長はより狭いが、もし最も外側
の正極層の端末の端に反対の負極の部分がより狭いなら
ば、それは十分である。この狭さは、最も外側の正極層
の端と反対の領域の負極に切り目をつけることにより達
成できる。活性負極に対してより少い量の活性正極を用
いることが非常に好ましい。
電池を完成するために、液状の電解質が用いられる。
電解質は、用いる特定の負極及び正極に従つて変化しよ
う。好適な電解質の例は、金属塩の溶質を含む水溶液及
び非水溶液を含む。アルカリ及びアルカリ土類金属が用
いられるときの好ましい電解質は、溶解したアルカリ又
はアルカリ土類金属塩を含む有機溶媒又はその混合物例
えばLiClO4又はLiCF3SO4を含むプロピレンカーボネート
及びジメトキシエタンを含む。
電解質は、用いる特定の負極及び正極に従つて変化しよ
う。好適な電解質の例は、金属塩の溶質を含む水溶液及
び非水溶液を含む。アルカリ及びアルカリ土類金属が用
いられるときの好ましい電解質は、溶解したアルカリ又
はアルカリ土類金属塩を含む有機溶媒又はその混合物例
えばLiClO4又はLiCF3SO4を含むプロピレンカーボネート
及びジメトキシエタンを含む。
電池を組立てるために、電極材料の片、セパレーター
の片、他の電極材料の片及びセパレーターの片が好適な
巻取り装置に導入される。電極材料の順序は、外側の電
極が負極である巻いたアセンブリーをもたらすために選
ばれる。電極及びセパレーターが完全に巻かれる直前
に、オーバーラツプフイルムの第一の部分が、正極片の
端末の一つの側面にそう入される。巻きとりが完成しそ
してアセンブリーの回りに完全に覆われたオーバーラツ
プフイルムを有する。巻いたアセンブリーは、次に電池
コンテナーに置かれ、電解質を加える。最後に、コンテ
ナーの開放端を次にシールして完成した電池を得る。
の片、他の電極材料の片及びセパレーターの片が好適な
巻取り装置に導入される。電極材料の順序は、外側の電
極が負極である巻いたアセンブリーをもたらすために選
ばれる。電極及びセパレーターが完全に巻かれる直前
に、オーバーラツプフイルムの第一の部分が、正極片の
端末の一つの側面にそう入される。巻きとりが完成しそ
してアセンブリーの回りに完全に覆われたオーバーラツ
プフイルムを有する。巻いたアセンブリーは、次に電池
コンテナーに置かれ、電解質を加える。最後に、コンテ
ナーの開放端を次にシールして完成した電池を得る。
第１図は、らせん状に巻いた電極アセンブリー10は、
正極15、負極25、セパレーター23及びオーバーラツプフ
イルム20を有する。フイルム20は、正極15の端末35と負
極25との間の正極15の内表面上にアセンブリー10へ延在
している第一の部分30を有する。タブ45は、正極端末35
の端36を越えて延在する負極の部分50に位置する。タブ
が位置する部分43は、フイルム20の端31及び負極部分50
の端46により制限される。電池がこのようなアセンブリ
ーを用いそして電池が強制的に放電されるとき、負極25
は点40及び41でしや断する。点40は、正極端末35の端36
に並置した負極部分50上にある。点41は、フイルム20の
端31に並置した負極25上にある。
正極15、負極25、セパレーター23及びオーバーラツプフ
イルム20を有する。フイルム20は、正極15の端末35と負
極25との間の正極15の内表面上にアセンブリー10へ延在
している第一の部分30を有する。タブ45は、正極端末35
の端36を越えて延在する負極の部分50に位置する。タブ
が位置する部分43は、フイルム20の端31及び負極部分50
の端46により制限される。電池がこのようなアセンブリ
ーを用いそして電池が強制的に放電されるとき、負極25
は点40及び41でしや断する。点40は、正極端末35の端36
に並置した負極部分50上にある。点41は、フイルム20の
端31に並置した負極25上にある。
第２図において、タブ45を有するアセンブリー10の部
分が拡大される。負極25、セパレーター23、正極15及び
セパレーター23の互い違いの層が示される。タブ45は、
延在する負極部分の端50上に位置する。正極端末部分35
は、オーバーラツプフイルム20の第一の部分30により陽
極25とのイオン透過可能な接触から阻止されている。
分が拡大される。負極25、セパレーター23、正極15及び
セパレーター23の互い違いの層が示される。タブ45は、
延在する負極部分の端50上に位置する。正極端末部分35
は、オーバーラツプフイルム20の第一の部分30により陽
極25とのイオン透過可能な接触から阻止されている。
第３（ａ）図は、負極25の全巾にわたつて接触してい
るタブ45を有する負極25を示す。点線34は、正極15の端
末35の端36を表す。負極25は、さらにノツチ43を有す
る。
るタブ45を有する負極25を示す。点線34は、正極15の端
末35の端36を表す。負極25は、さらにノツチ43を有す
る。
第３（ｂ）図は、タブ45を有する陽極25を示す。点線
34は、正極15の端末35の端36を表す。負極25はさらにノ
ツチ42を有する。
34は、正極15の端末35の端36を表す。負極25はさらにノ
ツチ42を有する。
第４図において、外側の負極層と正極との間に延在す
るオーバーラツプフイルム20の第一の部分31を有する電
極アセンブリーが示される。アセンブリー10は、正極1
5、負極25、セパレーター23及びオーバーラツプフイル
ム20よりなる。フイルム20は、正極端末36と負極端末17
との間の正極15の外側の表面上でアセンブリー10へ延在
する第一の部分31を有する。負極端末17は正極端末36と
同一限界にあることが示されているが、それは正極端末
36を越えて延在できる。オーバーラツプフイルムの第一
の部分の外方へ放射状に延びる部分がある限り、それは
又正極端末36の前で終る。タブ45は、フイルム20の第一
の部分31に隣接した負極端末17に位置する。タブが位置
する部分43は、従つてフイルム20の端32及び負極25の端
19により設けられた境界を有する。電気化学電池がこの
ようなアセンブリーを用いそして電池が強制的に放電す
るとき、負極25は、フイルム20の端32に並置する点42で
しや断できる。
るオーバーラツプフイルム20の第一の部分31を有する電
極アセンブリーが示される。アセンブリー10は、正極1
5、負極25、セパレーター23及びオーバーラツプフイル
ム20よりなる。フイルム20は、正極端末36と負極端末17
との間の正極15の外側の表面上でアセンブリー10へ延在
する第一の部分31を有する。負極端末17は正極端末36と
同一限界にあることが示されているが、それは正極端末
36を越えて延在できる。オーバーラツプフイルムの第一
の部分の外方へ放射状に延びる部分がある限り、それは
又正極端末36の前で終る。タブ45は、フイルム20の第一
の部分31に隣接した負極端末17に位置する。タブが位置
する部分43は、従つてフイルム20の端32及び負極25の端
19により設けられた境界を有する。電気化学電池がこの
ようなアセンブリーを用いそして電池が強制的に放電す
るとき、負極25は、フイルム20の端32に並置する点42で
しや断できる。
第５図において、タブが位置する部分43を有するアセ
ンブリー10の部分が強調されている。負極25、セパレー
ター23、正極15及びセパレーター23の互い違いの層が示
される。タブ45は、タブが位置する部分43（それは前述
の境界を有する）で負極25に位置する。正極の端末36
は、オーバーラツプフイルム20の第一の部分31により負
極とのイオンが透過可能な接触を阻止する。
ンブリー10の部分が強調されている。負極25、セパレー
ター23、正極15及びセパレーター23の互い違いの層が示
される。タブ45は、タブが位置する部分43（それは前述
の境界を有する）で負極25に位置する。正極の端末36
は、オーバーラツプフイルム20の第一の部分31により負
極とのイオンが透過可能な接触を阻止する。
第１図は、本発明の電極アセンブリーの一つの態様の断
面図を示す。 第２図は、第１図に示された電極アセンブリーの正極及
び負極の端末及びタブ位置の拡大図を示す。 第3a及びｂ図は、一部を除いた陽極を示す。 第４図は、本発明の電極アセンブリーの他の態様の断面
図を示す。 第５図は、第４図に示された電極アセンブリーの正極及
び負極の端末及びタブ位置の拡大図を示す。 10……電極アセンブリー、15……正極 17……25の端末、19……25の端 20……フイルム、23……セパレーター 25……負極、30……20の第一の部分 31……20の端（第一の部分）、32……20の端 34……点線、35……15の端末 36……35の端、40……しや断点 41……しや断点、42……しや断点 43……タブが位置する部分、45……タブ 50……25の端末
面図を示す。 第２図は、第１図に示された電極アセンブリーの正極及
び負極の端末及びタブ位置の拡大図を示す。 第3a及びｂ図は、一部を除いた陽極を示す。 第４図は、本発明の電極アセンブリーの他の態様の断面
図を示す。 第５図は、第４図に示された電極アセンブリーの正極及
び負極の端末及びタブ位置の拡大図を示す。 10……電極アセンブリー、15……正極 17……25の端末、19……25の端 20……フイルム、23……セパレーター 25……負極、30……20の第一の部分 31……20の端（第一の部分）、32……20の端 34……点線、35……15の端末 36……35の端、40……しや断点 41……しや断点、42……しや断点 43……タブが位置する部分、45……タブ 50……25の端末
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−257573（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−96773（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 6/16 H01M 6/10 H01M 10/38
Claims (29)
- 【請求項１】正極及び負極の互い違いの層よりなるらせ
ん状に巻いた電極アセンブリーにおいて、これらのそれ
ぞれの層が、その間に位置する電気的に絶縁ししかもイ
オンが透過可能なセパレーターの層を有し；外側の電極
の層が負極層であり；該アセンブリーがさらに正極、負
極及びセパレーターの巻いた層の回りに置かれたイオン
が透過不可能なしかも電気に絶縁するオーバーラップフ
ィルムよりなり；該フィルムが最も外側の正極層の一つ
の面上に正極、負極及びセパレーターの巻いた層の末端
に延在する第一の部分を有し；外側の負極層がさらに タブを有し、該負極タブは、負極の残りの部分からヒュ
ーズ手段によって分離されている電極アセンブリー。 - 【請求項２】電解質及び請求項１記載の電極アセンブリ
ーよりなる電気化学電池。 - 【請求項３】オーバーラップフィルムが、最も外側の正
極層の内表面に並置される請求項１記載のアセンブリ
ー。 - 【請求項４】外側の負極層が正極の端末を超えて延在す
る部分を有し、該延在負極部分がタブを含む請求項３記
載のアセンブリー。 - 【請求項５】電解質及び請求項４に 記載のアセンブリーより成る電気化学電池。
- 【請求項６】該負極層が、少なくとも該正極端末に隣接
する領域において該正極より狭い巾を有する請求項４記
載のアセンブリー。 - 【請求項７】該負極層が、少なくとも該正極端末に隣接
する領域でより狭くなるように該領域で切り目をつけら
れている請求項４記載のアセンブリー。 - 【請求項８】電池の強制された放電に際して、負極のタ
ブの位置する部分がヒューズ手段によって負極の残りか
ら物理的且つ電気的に断絶する請求項５記載の電池。 - 【請求項９】フォイル負極層がリチュウム、ナトリウ
ム、カリウム、マグネシュウム又はカルシュウムよりな
る群から選ばれるアルカリ又はアルカリ土類金属であ
り、そして活性正極材料が遷移金属硫化物又は遷移金属
酸化物である請求項８記載の電池。 - 【請求項１０】フォイル負極層がリチュウムよりなりそ
して活性正極材料がFeS2である請求項９記載の電池。 - 【請求項１１】オーバーラップフィルムが、正極の端末
の外側の表面に並置されている請求項１記載の電極アセ
ンブリー。 - 【請求項１２】外側の負極層が、正極層の端末と同一限
界の端末を有する請求項11記載のアセンブリー。 - 【請求項１３】電解質及び請求項12記載の電極アセンブ
リーよりなる電気化学電池。 - 【請求項１４】負極層がアルカリ又はアルカリ土類金属
のフォイルよりなり、そして正極層が金属フォイル担体
の両面に置かれた活性正極材料である請求項13記載の電
気化学電池。 - 【請求項１５】フォイル負極層がリチュウム、ナトリウ
ム、カリウム、マグネシュウム又はカルシュウムよりな
る群から選ばれるアルカリ又はアルカリ土類金属であ
り、そして活性正極材料が遷移金属硫化物又は遷移金属
酸化物である請求項14記載の電気化学電池。 - 【請求項１６】フォイル負極層がリチュウムよりなりそ
して活性正極材料がFeS2である請求項15記載の電気化学
電池。 - 【請求項１７】正極片及び負極片の互い違いの層よりな
るらせん状に巻いた電極アセンブリーを有する電気化学
電池において、それぞれのこのような層がその間に位置
しイオンが透過可能で、しかも電気的に絶縁されたセパ
レーター片の層を有し、負極、正極及びセパレーターの
各層が内側及び外側の表面を有し、内側の表面がらせん
の中心に面する表面であり、そして正極の反応可能な量
が負極の反応可能な量に比べて大きく；該アセンブリー
が、外側の負極層の内表面の次にのみ置かれた正極を有
する外側の負極層を有し、その正極層がその内側及び外
側の両方の表面の次に置かれた負極を有し更に端末を有
し；該アセンブリーがさらに負極、正極の巻いた片及び
セパレーター片の回りを覆ったイオンが透過不可能な、
しかも電気的に絶縁するオーバーラップフィルムよりな
り；該フィルムが正極端末と負極層の一つとの間に置か
れた第一の部分を有し；該外側の負極層がオーバーラッ
プフィルムとは反対に外方に放射状にその上に位置する
負極タブを有し、該タブが負極と負極端末との間の唯一
の接触をもたらし；電池の強制された放電中タブが位置
する負極の部分がヒューズ手段によって負極の残りから
は物理的且つ電気的に断絶する電気化学電池。 - 【請求項１８】オーバーラップフィルムが、最も外側の
正極層の内表面に並置されている請求項17記載の電気化
学電池。 - 【請求項１９】外側の負極層が、正極の端末を超えて延
在する部分を有し、該延在する負極部分がタブを含む請
求項18記載の電気化学電池。 - 【請求項２０】オーバーラップフィルムが正極の端末の
外側の表面に並置されている請求19記載の電気化学電
池。 - 【請求項２１】外側の負極層の端末と同一限界の末端を
有する請求項20記載の電気化学電池。 - 【請求項２２】負極層がアルカリ又はアルカリ土類金属
のフォイルよりなり、そして正極層が金属フォイル担体
の両面に置かれた活性正極材料である請求項19記載の電
気化学電池。 - 【請求項２３】フォイル負極層がリチュウム、ナトリウ
ム、カリウム、マグネシュウム又はカルシュウムよりな
る群から選ばれるアルカリ又はアルカリ土類金属であ
り、そして活性正極材料が遷移金属硫化物又は遷移金属
酸化物である請求項22記載の電気化学電池。 - 【請求項２４】フォイル負極層がリチュウムよりなりそ
して活性正極材料がFeS2である請求項23記載の電気化学
電池。 - 【請求項２５】負極層がアルカリ又はアルカリ土類金属
のフォイルよりなり、そして正極層が金属フォイル担体
の両面に置かれた活性正極材料である請求項21記載の電
気化学電池。 - 【請求項２６】フォイル負極層がリチュウム、ナトリウ
ム、カリウム、マグネシュウム又はカルシュウムよりな
る群から選ばれるアルカリ又はアルカリ土類金属であ
り、そして活性正極材料が遷移金属硫化物又は遷移金属
酸化物である請求項25記載の電気化学電池。 - 【請求項２７】フォイル負極層がリチュウムよりなり、
そして活性正極材料がFeS2である請求項26記載の電気化
学電池。 - 【請求項２８】該負極層が、少なくとも該正極端末に隣
接する領域で該正極より狭い巾を有する請求項19記載の
電気化学電池。 - 【請求項２９】該負極層が、該正極端末に隣接する領域
で該正極より狭くなるように該領域で切り目をつけられ
る請求項19記載の電気化学電池。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/348,367 US4963445A (en) | 1989-05-08 | 1989-05-08 | Electrochemical cells having spirally wound electrode assemblies |
| US348367 | 1989-05-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02309561A JPH02309561A (ja) | 1990-12-25 |
| JP3055065B2 true JP3055065B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=23367714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2099458A Expired - Lifetime JP3055065B2 (ja) | 1989-05-08 | 1990-04-17 | らせん状に巻いた電極アセンブリーを有する電気化学電池 |
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|---|---|---|---|---|
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| US5354629A (en) * | 1991-10-09 | 1994-10-11 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Monaqueous electrolyte battery |
| CA2068290C (fr) * | 1992-05-08 | 1999-07-13 | Michel Gauthier | Prise de contact electrique sur des anodes de lithium |
| US5439760A (en) * | 1993-11-19 | 1995-08-08 | Medtronic, Inc. | High reliability electrochemical cell and electrode assembly therefor |
| US5552239A (en) * | 1994-08-29 | 1996-09-03 | Bell Communications Research, Inc. | Rechargeable battery structure and method of making same |
| US5657522A (en) * | 1996-05-14 | 1997-08-19 | Duracell Inc. | Coiled electrode assemblies and methods of producing same |
| US6040082A (en) * | 1997-07-30 | 2000-03-21 | Medtronic, Inc. | Volumetrically efficient battery for implantable medical devices |
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| US20090233167A1 (en) * | 2008-03-17 | 2009-09-17 | Eveready Battery Company, Inc. | Capacity Increasing Current Collector and Fuel Gauge for Lithium-Containing Electrochemical Cell |
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- 1990-05-08 EP EP90304956A patent/EP0397457B1/en not_active Expired - Lifetime
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-
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