JP4154002B2 - 角柱形電池セル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セパレータにより分離された多数の電極対を有する角柱形電池セルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
刊行物ＥＰ−Ａ０１１１６４３からアルカリ蓄電池が公知である。この蓄電池のセルはセパレータにより分離された多数の電極対を有している。個々のセルは直列に相互に接続されている。同極の電極は並列に接続されている。すなわち、負の電極対ないし性の電極対はそれぞれ電流端子極と接続されており、電流端子極はセルの壁を通して、反対極性の次のセルの電流端子極に接続される。
【０００３】
個々のセルが多数の電極プレートを有していれば、接続極から大きな間隔を有する電極プレートの電流導出ブラシは大きな撓み負荷を受け、また電流導出ブラシの長さも大きくしなければならない。撓み負荷を回避するために電流導出ブラシを延長することは、電流導出ブラシの変形または接続領域とヘッド領域の拡大につながるので不利である。ここで電流導出ブラシの変形はセルを組み立てる際の作業コストを上昇させ、また電流導出ブラシを延長すると、Ｗｈ／ｌで表されるセルの容積能力が悪化する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、容積能力を高めることである。本発明の別の課題は、セル組立を簡単にし、異なる極性の電極プレート間の短絡の危険性を低減することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明により、電極プレートは電流導出ブラシを有し、
該電流導出ブラシは切欠部によって上方の電極プレート縁部から成形されており、
負の電極プレートの電流導出ブラシは、前記２つの電極プレートの中央側の縁部から前記電極プレートの一方の端部側へ延びており、
正の電極プレートの電流導出ブラシは、前記２つの電極プレートの中央側の縁部から前記電極プレートの他方の端部側へ延びており、
または前記電流導出ブラシは切欠部によって側方のプレート縁部から成形されており、
負の電極プレートの前記電流導出ブラシは、正の電極プレートの電流導出ブラシとは異なる、前記電極プレートの側方側に配置されており、
前記電流導出ブラシはフレキシブルな舌片の形態に構成されており、かつ前記上方の電極プレート縁部または側方の電極プレート縁部に対して平行に延在しており、
同極の電極プレートのすべての電流導出ブラシまたは一群の電流導出ブラが端子極に接続されているように構成して解決される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の電流導出ブラシの構成によって、約５０までの同極の電極プレートを端子極と接続することができ、その際に端子領域に対して比較的に大きな空間は不必要である。反対極性の電極プレート間の短絡の危険性は本発明の電流導出ブラシの構成によって低減する。
【０００７】
とくに本発明の電極プレートはニッケル−水素金属セルまたはリチウムイオンセルに使用される。ここでは、銅−、ニッケル−、ニッケルメッキスチール−、またはアルミニウム−エキスパンダドメタル製の支持体を有するドラム電極と、ニッケル、ニッケルメッキ銅またはニッケルメッキスチール製の、いわゆる発泡電極またはフェルト電極がアクティブ電極材料の支持体として使用される。電流導出部は１００から１５０μｍの厚さを有する。正および負の電極プレート並びに所属のセパレータからなる電極対の厚さは約１ｍｍであり、１セル当たり２０から４０、有利には２５から３０の電極対が組み込まれる。
【０００８】
有利には負および正の電極プレートの電流導出ブラシは、これらがそれぞれプレート縁部のほぼ中央から始まってプレート端部の反対方向の端部まで延在するように構成する。この構成は、ほぼ正方形の電極プレートが使用される場合、またはプレート幅とプレート高さの比が１よりも小さな電極プレートを使用する場合に有利である。
【０００９】
択一的に、正と負の電極プレートの電流導出ブラシの構成を、電極プレートの対向縁部において次のようにすると有利である。すなわち、使用する電極プレートのプレート幅とプレート高さの比が１よりも格段に大きくなるようにすると有利である。前記の条件に従って選択された構成によって、それぞれ有利な容積効率とひいては比較的に大きな容積能力が得られる。
【００１０】
有利には、電極のプレート端部における切欠部を次のように構成する。すなわち、プレート端部にある切欠部が電流導出ブラシの舌片の端部領域では他の領域よりも幅広になるよう構成する。本発明の切欠部は端子極領域の短絡の危険性を次のようにして低減する。すなわち、電極プレートの縁部と接続極との間の間隔を十分に大きくし、組立や電極プレート位置が変化した場合に偏向しても短絡の原因とならないようにするのである。
【００１１】
有利には電流導出ブラシは、電極プレートの支持材料または電極プレートに固定された電流導出材料からなる。電流導出ブラシの材料は有利には連続テープとして、電極プレートの電極無質量ストリップに溶接される。
【００１２】
舌片として構成された電流導出ブラシの高い可動性を保証するために、舌片は電極プレートチャネル長の約１/３から４/５の長さを有するように構成する。
【００１３】
電流導出ブラシの導電能力は次のように調整される。すなわち、電極プレートの縁部との電流導出ブラシの接続幅（ａ）と、フレキシブルな舌片の幅（ｂ）との比が約５：１であるようにして調整する。
【００１４】
本発明のセルは有利には次のように製造される。すなわち、電流導出ブラシを電極プレートの縁部からレーザーカッティングまたは打ち抜きにより成形するのである。その際、電流導出ブラシと端子極との接続は有利には次のように行われる。すなわち、舌片の端部が超音波溶接によりそれぞれの端子極と接続されるように行うのである。
【００１５】
【実施例】
図１に示された本発明の実施例では、多数の電極プレート１、２がそれぞれセパレータによって分離され、並置されている。電極プレート１、２の電流導出ブラシ３は上側プレート縁部のほぼ中央から始まってプレート縁部の対向する端部まで延在している。ここで、電極プレート１、２の電流導出ブラシ３は上側プレート縁部の中央から次のような間隔を有する。すなわち、正と負の電流導出ブラシ３の間の短絡が十分に排除できるような間隔を有する。切欠部４によって電流導出ブラシ３は上側プレート縁部からフレキシブル舌片５へ移行する。舌片は上側プレート縁部に対して平行に延在し、有利には超音波溶接により端子極６と接続されている。
【００１６】
図２は端子極６の横断面を示す。端子極では舌片状の電流導出ブラシ３が側方から引き出されており、固定されている。
【００１７】
図３は、図１に示したセルに使用される電極プレート１、２を示す。個別の電極を図示しているので切欠部４の幅広領域が明らかである。電流導出ブラシ３の舌片５はプレート突起を摺動する際に短絡せずに端子極６と接続される。
【００１８】
本発明の別の実施例が図４に示されている。電流導出ブラシ３のこの構成は、プレート幅とプレート高さの比が１よりも格段に大きな場合に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】電流導出ブラシが電極プレートの上側縁部にあるセルの縦断面図である。
【図２】端子極の断面図である。
【図３】図１のセルで使用される電極プレートの概略図である。
【図４】電流導出ブラシが電極プレートの対向縁部に配置されたセルの縦断面図である。
【符号の説明】
１、２ 電極プレート
３ 電流導出ブラシ
４ 切欠部
５ 舌片
【発明の属する技術分野】
本発明は、セパレータにより分離された多数の電極対を有する角柱形電池セルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
刊行物ＥＰ−Ａ０１１１６４３からアルカリ蓄電池が公知である。この蓄電池のセルはセパレータにより分離された多数の電極対を有している。個々のセルは直列に相互に接続されている。同極の電極は並列に接続されている。すなわち、負の電極対ないし性の電極対はそれぞれ電流端子極と接続されており、電流端子極はセルの壁を通して、反対極性の次のセルの電流端子極に接続される。
【０００３】
個々のセルが多数の電極プレートを有していれば、接続極から大きな間隔を有する電極プレートの電流導出ブラシは大きな撓み負荷を受け、また電流導出ブラシの長さも大きくしなければならない。撓み負荷を回避するために電流導出ブラシを延長することは、電流導出ブラシの変形または接続領域とヘッド領域の拡大につながるので不利である。ここで電流導出ブラシの変形はセルを組み立てる際の作業コストを上昇させ、また電流導出ブラシを延長すると、Ｗｈ／ｌで表されるセルの容積能力が悪化する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、容積能力を高めることである。本発明の別の課題は、セル組立を簡単にし、異なる極性の電極プレート間の短絡の危険性を低減することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明により、電極プレートは電流導出ブラシを有し、
該電流導出ブラシは切欠部によって上方の電極プレート縁部から成形されており、
負の電極プレートの電流導出ブラシは、前記２つの電極プレートの中央側の縁部から前記電極プレートの一方の端部側へ延びており、
正の電極プレートの電流導出ブラシは、前記２つの電極プレートの中央側の縁部から前記電極プレートの他方の端部側へ延びており、
または前記電流導出ブラシは切欠部によって側方のプレート縁部から成形されており、
負の電極プレートの前記電流導出ブラシは、正の電極プレートの電流導出ブラシとは異なる、前記電極プレートの側方側に配置されており、
前記電流導出ブラシはフレキシブルな舌片の形態に構成されており、かつ前記上方の電極プレート縁部または側方の電極プレート縁部に対して平行に延在しており、
同極の電極プレートのすべての電流導出ブラシまたは一群の電流導出ブラが端子極に接続されているように構成して解決される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の電流導出ブラシの構成によって、約５０までの同極の電極プレートを端子極と接続することができ、その際に端子領域に対して比較的に大きな空間は不必要である。反対極性の電極プレート間の短絡の危険性は本発明の電流導出ブラシの構成によって低減する。
【０００７】
とくに本発明の電極プレートはニッケル−水素金属セルまたはリチウムイオンセルに使用される。ここでは、銅−、ニッケル−、ニッケルメッキスチール−、またはアルミニウム−エキスパンダドメタル製の支持体を有するドラム電極と、ニッケル、ニッケルメッキ銅またはニッケルメッキスチール製の、いわゆる発泡電極またはフェルト電極がアクティブ電極材料の支持体として使用される。電流導出部は１００から１５０μｍの厚さを有する。正および負の電極プレート並びに所属のセパレータからなる電極対の厚さは約１ｍｍであり、１セル当たり２０から４０、有利には２５から３０の電極対が組み込まれる。
【０００８】
有利には負および正の電極プレートの電流導出ブラシは、これらがそれぞれプレート縁部のほぼ中央から始まってプレート端部の反対方向の端部まで延在するように構成する。この構成は、ほぼ正方形の電極プレートが使用される場合、またはプレート幅とプレート高さの比が１よりも小さな電極プレートを使用する場合に有利である。
【０００９】
択一的に、正と負の電極プレートの電流導出ブラシの構成を、電極プレートの対向縁部において次のようにすると有利である。すなわち、使用する電極プレートのプレート幅とプレート高さの比が１よりも格段に大きくなるようにすると有利である。前記の条件に従って選択された構成によって、それぞれ有利な容積効率とひいては比較的に大きな容積能力が得られる。
【００１０】
有利には、電極のプレート端部における切欠部を次のように構成する。すなわち、プレート端部にある切欠部が電流導出ブラシの舌片の端部領域では他の領域よりも幅広になるよう構成する。本発明の切欠部は端子極領域の短絡の危険性を次のようにして低減する。すなわち、電極プレートの縁部と接続極との間の間隔を十分に大きくし、組立や電極プレート位置が変化した場合に偏向しても短絡の原因とならないようにするのである。
【００１１】
有利には電流導出ブラシは、電極プレートの支持材料または電極プレートに固定された電流導出材料からなる。電流導出ブラシの材料は有利には連続テープとして、電極プレートの電極無質量ストリップに溶接される。
【００１２】
舌片として構成された電流導出ブラシの高い可動性を保証するために、舌片は電極プレートチャネル長の約１/３から４/５の長さを有するように構成する。
【００１３】
電流導出ブラシの導電能力は次のように調整される。すなわち、電極プレートの縁部との電流導出ブラシの接続幅（ａ）と、フレキシブルな舌片の幅（ｂ）との比が約５：１であるようにして調整する。
【００１４】
本発明のセルは有利には次のように製造される。すなわち、電流導出ブラシを電極プレートの縁部からレーザーカッティングまたは打ち抜きにより成形するのである。その際、電流導出ブラシと端子極との接続は有利には次のように行われる。すなわち、舌片の端部が超音波溶接によりそれぞれの端子極と接続されるように行うのである。
【００１５】
【実施例】
図１に示された本発明の実施例では、多数の電極プレート１、２がそれぞれセパレータによって分離され、並置されている。電極プレート１、２の電流導出ブラシ３は上側プレート縁部のほぼ中央から始まってプレート縁部の対向する端部まで延在している。ここで、電極プレート１、２の電流導出ブラシ３は上側プレート縁部の中央から次のような間隔を有する。すなわち、正と負の電流導出ブラシ３の間の短絡が十分に排除できるような間隔を有する。切欠部４によって電流導出ブラシ３は上側プレート縁部からフレキシブル舌片５へ移行する。舌片は上側プレート縁部に対して平行に延在し、有利には超音波溶接により端子極６と接続されている。
【００１６】
図２は端子極６の横断面を示す。端子極では舌片状の電流導出ブラシ３が側方から引き出されており、固定されている。
【００１７】
図３は、図１に示したセルに使用される電極プレート１、２を示す。個別の電極を図示しているので切欠部４の幅広領域が明らかである。電流導出ブラシ３の舌片５はプレート突起を摺動する際に短絡せずに端子極６と接続される。
【００１８】
本発明の別の実施例が図４に示されている。電流導出ブラシ３のこの構成は、プレート幅とプレート高さの比が１よりも格段に大きな場合に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】電流導出ブラシが電極プレートの上側縁部にあるセルの縦断面図である。
【図２】端子極の断面図である。
【図３】図１のセルで使用される電極プレートの概略図である。
【図４】電流導出ブラシが電極プレートの対向縁部に配置されたセルの縦断面図である。
【符号の説明】
１、２ 電極プレート
３ 電流導出ブラシ
４ 切欠部
５ 舌片
Claims (7)
- セパレータにより分離された多数の電極対を有する角柱形電池セルにおいて、
電極プレート（１、２）は電流導出ブラシ（３）を有し、
Ａ）該電流導出ブラシは切欠部（４）によって上方の電極プレート縁部から成形されており、
負の電極プレートの電流導出ブラシ（３）は、前記２つの電極プレートの中央側の縁部から前記電極プレートの一方の端部側へ延びており、
正の電極プレートの電流導出ブラシ（３）は、前記２つの電極プレートの中央側の縁部から前記電極プレートの他方の端部側へ延びており、または
Ｂ）前記電流導出ブラシは切欠部（４）によって側方のプレート縁部から成形されており、
負の電極プレートの前記電流導出ブラシ（３）は、正の電極プレートの電流導出ブラシとは異なる、前記電極プレート（１，２）の側方側に配置されており、
Ｃ）前記電流導出ブラシ（３）はフレキシブルな舌片の形態に構成されており、かつ前記上方の電極プレート縁部または側方の電極プレート縁部に対して平行に延在しており、
Ｄ）同極の電極プレート（１，２）のすべての電流導出ブラシ（３）または一群の電流導出ブラシ（３）が端子極（６）に接続されている、ことを特徴とする電池セル。 - 前記電極プレート縁部の切欠部（４）は、前記電流導出ブラシ（３）の舌片（５）の端部領域では他の領域よりも幅広になっている、請求項１記載の電池セル。
- 前記電流導出ブラシ（３）は前記電極プレート（１、２）の支持材料、または当該電極プレート（１、２）に溶接された連続的な電流導出材料からなる、請求項１または２項記載の電池セル。
- 前記電流導出ブラシ（３）の舌片（５）の長さは、前記電極プレートのエッジ長の１/３から４/５である、請求項１から３までのいずれか１項記載の電池セル。
- 前記電流導出ブラシ（３）の、前記電極プレート（１、２）の縁部との接続幅（ａ）と、前記フレキシブルな舌片（５）の幅との比は約５：１である、請求項１から４までのいずれか１項記載の電池セル。
- 前記電流導出ブラシ（３）は前記電極プレート（１、２）の縁部からレーザーカッティングまたは打ち抜きによって成形されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の電池セル。
- 前記舌片（５）の端部は超音波溶接によって前記端子極（６）と接続されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の電池セル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19536684A DE19536684A1 (de) | 1995-09-30 | 1995-09-30 | Prismatische, galvanische Zelle |
| DE19536684.0 | 1995-09-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP4154002B2 true JP4154002B2 (ja) | 2008-09-24 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25942696A Expired - Fee Related JP4154002B2 (ja) | 1995-09-30 | 1996-09-30 | 角柱形電池セル |
Country Status (5)
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| JP (1) | JP4154002B2 (ja) |
| DE (2) | DE19536684A1 (ja) |
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| US20060166088A1 (en) * | 2005-01-26 | 2006-07-27 | Hokanson Karl E | Electrode connector tabs |
| JP5483397B2 (ja) * | 2009-01-14 | 2014-05-07 | Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 | 積層密閉型電池 |
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| DE102010062140B4 (de) | 2010-11-29 | 2014-04-03 | Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Gemeinnützige Stiftung | Batterieelektrode und Verfahren zum Herstellen derselben, sowie Batterie |
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