JP4947825B2 - 固体のリチウム電気化学的発電器の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物理的手段によって、負極が金属リチウム又は化合物又はその合金で出来ていることが好ましい、ポリマー電解質の多層電気化学発電器を切断する方法に関する。また、本発明は、本発明の切断方法によって製造した、固体相の多層電池の特定の設計にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜の形態のポリマー電解質の電気化学的発電器を製造するためには、多層型電池を製造することを必要とし、ユーザが要求する電力及びエネルギ容量に到達することのできる面を開発することを必要とする。一般に、これらの発電器は、負極、電解質、正極、コレクタ、又、必要であるならば、電気絶縁性材料の並置した膜の重要な面をロール巻きし、又は連続的に若しくはステップワイズに積み重ねることにより得られる。例えば、１９９２年３月３１日付けの米国特許第５，１００，７４６号を参照することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
他方、物理的手段にて切断された、薄い積層ポリマー電解質リチウム電池は、リチウムの局部的な分解によって自己回復する性質を有することが公知である。しかしながら、ポリマー電解質リチウム電池が、薄い積層電池をロール巻きし、又は薄い積層電気を並列に又は双極の構成に積み重ねることにより得られた、薄い積層電池の多層組立体の形態をしており、この場合、薄い積層電池中に少なくとも１つの剛性な金属コレクタが存在するとき、その電池組立体が薄い積層電池の１つ以上の層から成るならば、かかる電池組立体を物理的に切断することは困難である。実際上、正極の膜の場合、リチウム膜及び電流コレクタのような複数の金属層が存在するとき、物理的な切断は、局部的な圧力のため、局部的な応力及び物理的変形を生じさせ、その結果、電池中に永久的な短絡が生じる。
【０００４】
米国特許第５，２５０，７８４号において、レーザで切断することにより個々の小型の電池を製造することが可能であることが示されている。更に、当該出願人が１９９７年４月２３日及び４月２８日付けで、それぞれ出願したカナダ国特許出願第２，２０３，４９０号及び同第２，２０３，８６９号において、簡単な物理的な切断工程により積層電池の単一の層を切断することさえも可能であることが示されている。物理的な変形を生じさせずに、材料を蒸発させる、レーザによる切断は、それ自体、短絡を生じさせ、導電性であることがある、例えば、炭化沈着物である、残留物を発生させる可能性がある。このため、レーザによる切断技術は、並列又は双極の多層電池に適用することは困難である。１つの単一層を物理的に切断することに関して、切断工程中に、局部的に生じた集積的な物理的変形のため、多層電池に適用することは難しく、当然に、その後の充電／放電サイクルの間、短絡又は短絡を生じさせる弱点箇所を発生させることになる。
【０００５】
多層の発電器を製造する１つの有利な方法は、横方向接続部にて電極の前面を集めることを許容し得るように、負極及び正極のそれぞれのコレクタが異なる側縁部から突き出すのを許容する一方にて、要素を平行にロール巻きし又は積み重ねることから成ることがしばしばである。１９９５年５月１６日の米国特許第５，４１５，９５４号を参照する。
【０００６】
他方、製造の容易さと容積のコンパクトさとを組み合わせるため、特に関心が持たれる電池の設計は、当業者に周知である、平坦にロール巻きすることにより得られるものである。この設計に伴う不利益な点は、例えば、局部的に、表面及び電流の密度が不均一となり、電池組立体の容積の変動に起因する圧力を補正することができない湾曲領域が存在することであり、このため、その後の充電／放電サイクルの間、局部的な応力を不可避的に発生させる。極めて一般的な方法にて、これらの不均一な領域が存在することは、発電器に弱体な電界領域を発生させ、そのことは、加速熟成の原因となる。この型式の問題点を解決する１つの巧緻な方法は、その全面に沿って完全に均質な多層電池組立体を製造し得るように、電池組立体を作製した後、これらの湾曲領域を切断することができるようにすることである。しかしながら、上述したように、利用可能なこれらの方法は、重大な不利益を生ずることなく、所望の結果を得ることはできない。
【０００７】
このため、本発明の１つの目的は、電気化学的発電器の設計及び性能を最適にする一方にて、巧緻な方法にて上記型式の問題点を解決することである。本発明の別の目的は、その全面に沿って完全に均質な多層電池組立体を製造し得るように、その組み立て後、平坦なロールの湾曲領域を切断することを可能にする方法を提供することである。
【０００８】
本発明の１つの目的は、より大きい寸法の多層電池を切断することにより、より小さい寸法の電池を提供することであり、この場合、その工程は、研磨剤を含む水ジェット切断、または、研磨剤を含むオイル切断、若しくは、ダイヤモンドを含むワイヤーによる切断のような、局部的な物理的研磨手段を利用し、金属製コレクタに過度の応力を加えたり、短絡又は弱点を生じさせるのに十分な物理的変形を伴うことなく、シャープに切断することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、せん断切断、破砕切断又はプレスのような非限定的な物理的な切断工程が特定の状況下にて可能であることと、よりコンパクトであると共に、多層電池及び切断工程の物理的な強化を十分に制御することを通じてサイクル中の性能を向上させる発電器を製造することが可能であることとを実証することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、膜を互いに一体とし、また、電池組立体を比較的不透過性とすると共に、水のような反応性液体の使用を可能にする、多層電池組立体を物理的に強化するステップを提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、今日迄、リチウム負極を更に備える薄膜から成る装置とは技術的に、完全に不適合であると考えられていた、水ジェットを使用する切断方法を提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、その性能及びその製造の容易さに関して、従来技術と比較したときに特に有利である多層設計の発電器を提供することである。本発明は、全固体のリチウム又はナトリウム電気化学発電器を製造する方法であって、（ａ）各々が、負極と、ポリマー電解質と、正極と、コレクタ膜とを備え、オプション的に絶縁膜を備える電池積層体のスタックを作製するステップと、（ｂ）（ａ）にて得られた電池組立体を物理的手段を利用して所定の形状に切断するステップとを備え、電池積層体のスタックが、剛性で且つ実質的に不透過性のモノブロック組立体を構成し得るようにした状態下にて作製され、この場合、膜は全て互いに接着し、物理的な切断が、電池組立体を構成する膜を肉眼的に変形させたり、永久的な短絡又は弱点を生じさせることなく行われるようにした、方法に関する。
【００１３】
本明細書及び添付した請求の範囲において、「肉眼的変形」という語は、肉眼で見ることのできる変形を意味するものとする。換言すれば、本発明により、肉眼で見ることのできない何らかの僅かな変形が生じても、そのことは、膜に肉眼的変形が存在しないことを意味する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
１つの好適な実施の形態によれば、切断工程は、反応性又は非反応性の流体ジェットにより行うことができ、また、必要であれば、そのジェットは、流体内に分散させた固体の研磨性材料を含むことができる。研磨性材料の例は、非限定的に、珪砂、ダイヤモンド粉末、バートン・ガーネット（ＢａｒｔｏｎＧａｒｎｅｔ）のグリット８０（登録商標名）型の研磨剤、及び当業者に周知のその他のものである。
【００１５】
１つの好適な実施の形態によれば、切断工程は、肉眼的変形及び短絡を生じさせずに、切断を行うことのできる可動の研磨性ワイヤーによって行われる。この研磨性ワイヤーは、ダイヤモンドを含むワイヤーとすることができ、また、ワイヤー自体が、通常、鋼製である。
【００１６】
１つの好適な実施の形態によれば、切断工程は、多層電池組立体内で肉眼的変形を生じさせることなく物理的手段により行うことができる。物理的手段の例は、破砕切断、せん断切断及びプレス加工を含むが、これらにのみ限定されるものではない。使用されるブレート又はダイは、金属製又はセラミック製とすることができる。
【００１７】
１つの好適な実施の形態によれば、電池の各々を構成する負極は、リチウムで出来ており、又はリチウム合金製であり、電気的絶縁性層を構成し得るように自然酸化可能とする必要がある。これと代替的に、該負極は、切断工程に起因する事故的な短絡に伴って、正極の存在下にて化学的に分解することができるようにしてもよい。
【００１８】
電池積層体のスタックは、本発明に従って処理し、モノブロック組立体の層間に、流体が侵入するのを防止するのに十分に不透過性の剛性なモノブロック組立体とすることができる。このことは、切断行程中、本発明に従って、水、アルコールのような反応性流体を導入し、負極の膜及び正極の導電性膜の端部間の全ての電気的短絡を防止することを可能にする。
【００１９】
別の実施の形態によれば、最初に、負極、電解質、正極、コレクタ、正極、電解質、負極といったような膜の連続体から成る多層発電器を作製し、これらの膜が全て互いに接着し又は互いに接着するようにされるようにステップが採られる。これらの接着ステップは、組立後の熱間加工工程、部分的に架橋結合した電解質の利用又は架橋結合可能な又は架橋結合不能な接着添加剤を利用する等によって行われる。同一の方法にて、電池のスタックは、次の膜の連続体から成る多層の発電器が得られるように作製することもできる。すなわち、負極、電解質、正極、コレクタ、絶縁膜、負極である。また、コレクタ、負極、電解質、正極、コレクタという膜の連続体から成る多層の発電器を作製することもできる。
【００２０】
別の実施の形態によれば、負極、ポリマー電解質、正極、コレクタ及び多分、絶縁材料の膜から成る基本的な電池が提供され、該基本的な電池の積層体は、負極及び正極のコレクタの余剰部分を横方向に残しつつ、平らにロール巻きし、ステップ（ｂ）に従って、平らなロールの端部における少なくとも湾曲領域にて切断される。
【００２１】
別の実施の形態によれば、当該出願人の名による、１９９４年１１月１日の米国特許第５，３６０，６８４号に記載されたように、側方向短絡を防止するため、膜の位置の不正確さ及び絶縁性バンドの付与に起因する損失を軽減するため対称の電池組立体の中心にて長手方向への切断が為される。
【００２２】
別の実施の形態によれば、酸化したリチウムの部分は、負極のシートの側端部を自由にし得るように融解し又は物理的に除去する。別の実施の形態によれば、コレクタにアクセス可能である面にて金属を破砕し、正極のコレクタのシート間に側方向への接続部を提供する。
【００２３】
本発明は、また、構成要素が負極、ポリマー電解質、正極、コレクタ膜及び多分、絶縁性膜を備える、モノブロックの多層組立体を備える電気化学的発電器に関するものであり、これらの膜は、積層され且つ単一体とされ、互いに接着すると共に、比較的不透過性であり、電池組立体は、均一な切断部分として現れる少なくとも一端を有し、電池組立体を構成する色々な膜は、肉眼的変形を生ぜず、負極膜の端部は、電気的に絶縁性の不動態化膜を有している。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の他の特徴及び有利な点は、限定的ではなく、単に一例として掲げた、以下の好適な実施の形態に関する説明から明らかになるであろう。
【００２５】
図面を参照すると、次なる層、すなわち負極を構成するリチウムシート３と、第一のポリマー電解質の層５と、第一の正極層７と、そのコレクタ９と、第二の正極層１１と、最後に、第二の電解質層１３とから成る積層した母体電池１（図１）から本発明による１つの型式の多層発電器を製造する１つの有利な方法が図示されている。膜の配置に関する詳細な情報は米国特許第５，３６０，６８４号に見ることができる。
【００２６】
この方法は、側方向に接続することにより、電極の全面を一側部にて負極の重ね合わせたシート上に集めることを容易にし且つその反対側部にて正極コレクタ上に集めることを容易にし得るように、正極コレクタ及びリチウム負極が異なる側縁に沿って突出するのを許容する一方にて、要素を平行にロール巻きし、又は積み重ねることから成っている。
【００２７】
製造の容易さと容積のコンパクトさとを組み合わせる点にて特に関心が持たれる設計は、図２に概略図で図示した平坦なロールである。しかしながら、上述したように、この設計は、例えば、湾曲領域１５、１７が存在し、その領域にて局部的に、表面及び電流密度が不均一となり、容積の変動に起因する圧力を補正し得ないという不利益な点がある。
【００２８】
本発明の１つの実施の形態が、単に一例として且つ非限定的に図３及び図４に図示されている。図２に図示するように、積層した母体電池１をロール巻きすることにより平行に組み立てられた発電器は、その前面及び背面に、正極及び負極のコレクタ（図示せず）が突出する領域を含んでいる。後で説明する切断工程は、ロールの両端にて局部的に行われ、正極及び負極の２つの電流集め側端縁を含む角柱の電池組立体１９（図３）又は複数の角柱の電池組立体２１、２３、２５を多数回の切断（図４）により形成することを可能にする。
【００２９】
本発明の１つの実施の形態が図５及び図６に図示されている。第一に、図５に図示するように、コレクタ、リチウム、電解質、正極、コレクタという膜を連続的に積み重ねることにより多層の双極発電器が作製される。この発電器は、その下面及び上面にそれぞれ電流を集めるためのコレクタを備えている。この切断工程は多数の形状の切断部分２７、２９、３１（図６）を形成することを可能にし、電気接点が切断した電池の下面及び上面に設けられる。
【００３０】
本発明の別の実施の形態が図７に図示されている。横断状切断により、湾曲領域４１、４３を除去することに加えて、長手方向切断は、要素３３、３５、３７、３９を形成することを可能にすることが理解されよう。
【００３１】
本発明による切断工程を行う第一の手段が図８に概略図的に図示されている。図８の液体ジェットは当業者に周知である。図示した実施例の場合、これは、オイル内に分散させたグリット８０（登録商標名）の粒子のような固体の研磨材料を含むオイルジェットである。これと代替的に、珪砂研磨剤を含む水ジェット、又は例えばアルコールのような任意のその他の反応性又は非反応性の流体のジェットを使用してもよい。図９に概略図で図示した物理的手段は、また、潤滑剤又は反応性流体と共に若しくはこれら潤滑剤又は反応性流体を採用せずに、使用することもできる。この装置は、同様に当業者に周知である、ダイヤモンドを含むワイヤーである。切断工程に使用される別の手段は、図９ａに図示するような破砕カッターを含む。局部的に研磨し且つ１回の切断又は多数回の同時的切断を可能にする、当該技術分野の当業者に公知の任意のその他の手段、又は多層電池電池組立体を肉眼的変形を生ずることなく切断し又は多数回の切断を同時に行うことのできるその他の物理的手段を本発明の範囲から逸脱せずに使用することも可能であることは当然に理解されよう。
【００３２】
物理的に堅固で緻密なブロックを形成し得るように互いに接着する膜のみから成る図８の不透過性の多層の場合、短絡又は長時間のサイクル時間を防止する上で本発明の切断工程は必須である。この点に関して、膜が互いに接着することは、使用される色々な膜の性質に起因するものであり、すなわち、この結果は積層体を組み立てた後に熱間加圧することにより得ることができることが理解される。架橋結合可能又は架橋結合不能な熱接着剤材料のような当業者に周知の接着剤を使用することもできる。
【００３３】
リチウム基部負極が存在することは、本発明の作用にとって特に有利なことであり、それは、切断工程中又は多分、切断流体により事故的な短絡が生ずるならば、リチウムは正極と化学的に反応し勝ちとなるからである。新たに切断したリチウムは反応性であるということは、また、使用上も有利な点であり、それは、露出したリチウムは容易に酸化され且つＬｉ₂Ｏ又はＬｉＯＨのような電気的絶縁材料に変換されるからである。この現象は、多層電池組立体が流体層が表面的にのみ透過する物理的に緻密なブロックに変換することと相俟って、電池を化学的に汚染させることなく、予想外の水のような反応性流体を使用して電池を切断することを可能にする。
【００３４】
図１０、図１１、図１２、図１３には、切断工程、及び露出したリチウムの同時的な又は内部の酸化反応を使用して、正極コレクタのシートの端部の集め領域が１つ以上の縁部にて伸長し、熱及び電気的交換を最適にすることができる方法が示してある。図１０は、長手方向に切断する前における、図７の多層電池の断面図である。図１１は、長手方向に切断した後の、図１０の多層電池の断面図である。図１２は、参照番号４５にてリチウムが酸化した後の図である点を除いて、図１１と同様の図である。図１３は、周囲の柔軟な材料を除去することにより電流コレクタ９が自由にされた後を示す点を除いて、図１２と同様の図である。
【００３５】
本発明の方法から得られる１つの有利な点は、容積尺度の点にてよりコンパクトでないロールの湾曲領域を除去することにより、例えば、電気化学的観点からして、不作用領域を最小にすることを可能にする点である。同様に、絶縁バンドを含む必要性及び互いに対する膜の近似的な位置決めに起因する誤差の許容範囲を考慮して、容積観点からして害となる負極及び正極のシートの端部にて側方向に突出する領域の重大さの程度が軽減される。次に、当該出願人に譲渡された米国特許第５，３６０，６８４号に関して特に説明する。
【００３６】
多層電池組立体を製造する方法は、上記に開示したものに限定されないことは言うまでもない。一例として、直列又は並列に組み立てることを含んで、本発明による切断工程に対し色々な工程又は材料の処理順序を採用することができる。
【００３７】
化学的添加剤を使用し又は使用せずに物理的研磨を行うその他の切断手段も勿論、採用可能であり、例えば、液体窒素、液体アルゴン、アルコール、ハロゲン化物、硫黄含有化合物、又は酸素化化合物のような無限の有機又は鉱物流体が使用できる。特定の場合、これらはまた、切断工程の間、又はその後に使用して、露出したリチウムの部分を溶解させ且つ／又は酸化させることができ、また、場合によっては、負極シートの端部を正極シートの他の構成要素から電気的に絶縁し得るように正極コレクタの一部を使用することができる。
【００３８】
当業者は、必要であるならば、電池組立体内の穴又は色々な用途に適した形状を含む、色々な形状の多層発電器を切断するため本発明の特徴から利益を享受することができることは言うまでもない。
【００３９】
次に、明らかに非限定的に掲げた以下の例に関して本発明を説明する。次の例にて使用されるポリマー及び電極組成物は、米国特許第４，５７８，３２６号のような従前の幾つかの特許に記載されている。
【００４０】
【実施例】
実施例１．図１に図示した薄い積層体から開始して、厚さ５ｍｍの１３５ｍｍ×１５０ｍｍの寸法の１つの二面電池を平坦なロール巻きすることにより組み立てる。薄い積層体は、厚さ５４μｍのリチウム負極の膜と、厚さ４０μｍの２つの正極膜と、厚さ１５μｍのポリマー電解質の２つの膜と、厚さ１５μｍの１つの中央アルミニウムコレクタとから成っている。この積層体は、後続の多層が並列に接触することを可能にする側方突起を有している。正極は、酸化バナジウム及びポリマー電解質系のものである。その後、電池をそのロール巻きマンドレルから除去し且つ８０℃の真空下にて機械内で加圧し、電解質が負極及び正極の材料に対し均質に接着することを可能にするようにする。その後、電池を水ジェットにより横断方向に切断し、湾曲領域を除去し且つ側方突起を通じて接触可能な状態を保持する（図３）。
【００４１】
４０，０００ｐｓｉの圧力下の水は、珪砂型式の研磨添加剤を含むものとした。切断速度は１０ｃｍ／分とした。水ジェットは、電池の表面に対して９０°の角度を形成するようにした（図８）。切断工程中、水の存在に起因する一時的な短絡が観察される。電池の電圧が約５０ｍＶ低下することが観察される。その後、電池を包み且つその電気化学的性能を評価する試験を行った。
【００４２】
１１アンペア−時（Ａｈ）の電池をＤＳＴ型（電気自動車への適用をシミュレートするため、米国のアドバンスト・バッテリ・コンソルチウム（ＡｄｖａｎｃｅｄＢａｔｔｅｒｉｅｓ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）が開発した動的応力試験法）に従って、８０％の放電度にて３時間、放電し、その後、１０時間で３Ｖまで再充電する。水ジェットで切断したこの電池から得られた電気化学的結果を切断していない同様の電池で得られたものと比較した。切断した電池は４００サイクル以上の充電及び放電が可能である一方、切断しない同等の電池は同一の試験状態（図１４）にて僅か２３０サイクルの充電及び放電しかできなかった。
【００４３】
実施例２．図１に図示した薄い積層体から開始して、厚さ５．５ｍｍの１３５ｍｍ×１５０ｍｍの寸法の１つの二面電池を平坦にロール巻きすることより組み立てる。薄い積層体は、厚さ５４μｍのリチウム負極の膜と、厚さ４５μｍの２つの正極膜と、厚さ２５μｍのポリマー電解質の２つの膜と、厚さ１５μｍの１つの中央アルミニウムコレクタとから成っている。この積層体は、後続の多層が並列に接触することを可能にする側方突起を有している。正極は、酸化バナジウム及びポリマー電解質系のものである。実施例１のように、その後、電池をそのロール巻きマンドレルから除去し且つ加圧する。
【００４４】
その後、湾曲領域を解消し且つ側方向突起（図３）を通じて電気的接触を為す可能性を保つため、潤滑剤（図９）を使用せずに、ダイヤモンドを含むワイヤーにより電池を横断方向に切断する。この切断速度は、０．５ｃｍ／分とした。この切断工程中、短絡は何ら観察されなかった。実施例１に図示したＤＳＴプロファイルと同一のプロファイルに従って、１．５ｍＡｈ／ｃｍ²の電池を放電させる。循環サイクルの曲線は、３３０回以上の充電／放電サイクルであることを示す（図１５）。
【００４５】
実施例３．実施例２におけるものと同一型式の電池を組み立てた。その後、湾曲領域を解消し且つ側方向突起を通じて電気的接触を提供する可能性を保つため、鉱物油系の潤滑剤の存在下にて、ダイヤモンドを含むワイヤーで電池を横断方向に切断する。この電池は、以前の実施例におけると同一のＤＳＴプロファイルに従って放電させる。サイクルの曲線は、潤滑剤無しでダイヤモンドを含むワイヤーにて切断することにより得られる曲線と極めて類似しており、４００回以上の充電／放電サイクル（図１６）であることを示す。
【００４６】
実施例４．実施例１に示したものと同様の電池に対して切断工程を行った。その後、湾曲領域を解消し且つ側方向突起を通じて電気的接触を提供する可能性を保つため、電池をオイルジェットにより横断方向に切断する。
【００４７】
使用したオイルの圧力は、４５，０００ｐｓｉであり、オイルは、ブリストル・ホワイト（ＢｒｉｓｔｏｌＷｈｉｔｅ）のＮＦ型である。このオイルは、バートン・ガーネットのグリット８０型の研磨添加剤を含むものとした。切断速度は、２１ｃｍ／分とした。切断工程中、短絡は何ら観察されなかった。オイルジェットにて電池を切断することにより得られた電気化学的結果は、既に、以前の実施例にて得られたものと同様である。
【００４８】
実施例５．実施例２に図示したものと同様の電池に対して、湾曲領域を解消し且つ側方向突起を通じて電気的接触を提供する可能性を保つため、破砕切断工程を行った。単一のベベル鋼製ブレードを有する、スペリア・マニュファクチャリング・コーポレーション（ＳｕｐｅｒｉｏｒＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）からのゴムカッターモデル６００を使用した。切断工程は、１秒以内にて行い、この時間は、局部的な圧力に起因する永久的な短絡又は肉眼的変形を回避するのに十分な速さである。この試験において、この切断の後、切断領域に残留する弱点を無くすため、メタノールを局部的に塗布した。このサイクルの曲線は、３００サイクル以上の充電／放電であることを示す（図１７）。
【００４９】
当業者にとって明らかであるように、本発明の精神から逸脱せずに、改変例が可能であることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】多層電池を組み立てることを目的とする積層母体電池の概略図である。
【図２】図１に図示した積層母体電池から得られた多層の平坦なロール体の斜視図である。
【図３】図２の平坦な多層のロール体の端部及び形成される角柱の電池組立体の端部における切断した湾曲領域を示す斜視図である。
【図４】切断した湾曲切断領域及び他の横断方向切断箇所を示す平坦なロールの斜視図である。
【図５】双極多層スタッキングの斜視図である。
【図６】図５に図示した双極多層スタッキングから得られた、色々な形状の切断部分の斜視図である。
【図７】長手方向切断箇所を示す、図３と同様の図である。
【図８】水ジェット又はオイルジェットで切断する工程を示す、斜視図的な概略図である。
【図９】研磨性ワイヤーで多層電池を切断する状態を示す、斜視図的な概略図である。９ａは、破砕カッターで多層電池を切断する状態を示す、斜視図的な概略図である。
【図１０】長手方向に切断する前の図７の多層電池の断面図である。
【図１１】中央にて切断した後の図１０の多層電池の断面図である。
【図１２】リチウムが酸化した後の図１１と同様の図である。
【図１３】接続部を提供し得るように露出した電流コレクタを示す、図１２と同様の図である。
【図１４】研磨剤を含む水ジェットで切断した後における本発明による多層電池を、切断されていない同等の電池と比較した本発明による多層電池の充電／放電曲線の図である。
【図１５】潤滑剤を使用せずに、ダイアモンドを含むワイヤーで切断した後の、本発明の多層電池の充電／放電曲線である。
【図１６】潤滑剤を使用して、ダイアモンドを含むワイヤーで切断した後の、本発明による多層電池の充電／放電曲線である。
【図１７】破砕カッターで切断した後の本発明による多層電池の充電／放電曲線である。
【符号の説明】
１ 母体電池 ３ リチウムシート
５ 第一のポリマー電解質の層７ 第一の正極層
９ コレクタ １１ 第二の正極層
１３ 第二の電解質層 １５、１７ 湾曲領域
１９、２１、２３、２５ 角柱電池組立体
２７、２９、３１ 多数形状の切断部分
３３、３５、３７、３９ 要素４１、４３ 湾曲領域

Claims (14)

1. 固体のリチウム電気化学的発電器の製造方法において、
   （ａ）リチウム負極膜と、ポリマー電解質膜と、正極膜と、電流コレクタ膜とを備える電池積層体を作製するステップと、
   （ｂ）固体、液体、及びそれらの混合から成る群から選択された手段からなる物理的切断手段で電池組立体を切断し、それによって、前記電池組立体の切断端部をさらすステップと、
   （ｃ）水及びアルコールから成る群から選択された反応性流体を前記切断端部にあて、前記リチウム負極膜と前記正極膜との間の電気的短絡を防止するように前記リチウム負極膜のさらされた端部を酸化し、前記リチウム負極膜のさらされた端部に沿って不動態化膜を形成するステップとを備える、製造方法。
2. 請求項１に記載の製造方法において、
   前記反応性流体は、前記（ｂ）のステップの間、前記切断端部にあてる、製造方法。
3. 請求項１に記載の製造方法において、
   前記反応性流体は、前記（ｂ）のステップの後に、前記切断端部にあてる、製造方法。
4. 請求項１に記載の製造方法において、
   前記リチウム負極膜のさらされた端部からのリチウムは、前記反応性流体によって酸化され、Ｌｉ_２Ｏ叉はＬｉＯＨのような電気的絶縁材料に変換される、製造方法。
5. 請求項４に記載の製造方法において、
   前記リチウム負極膜は、リチウム金属、叉は、リチウム合金で作られる、製造方法。
6. 請求項１に記載の製造方法において、
   前記反応性流体は、メタノールである、製造方法。
7. 請求項１に記載の製造方法において、
   前記電池積層体は、負極膜と、電解質膜と、正極膜と、電流コレクタ膜と、第２の正極膜と、第２の電解質膜と、第２の負極膜とを備える両面薄層である、製造方法。
8. 請求項１に記載の製造方法において、
   前記（ｂ）のステップの前に、加圧工程が行われて、前記膜が互いに接着性とされる、製造方法。
9. 請求項１に記載の製造方法において、
   前記物理的切断手段は、ブレード叉はダイから成る、製造方法。
10. 請求項１に記載の製造方法において、
    前記物理的切断手段は、破砕切断、せん断切断叉はプレス加工からなる群から選択された方法を用いて切断する、製造方法。
11. 請求項１に記載の製造方法において、
    前記物理的切断手段は、反応性又は非反応性の流体ジェットである、製造方法。
12. 請求項１１に記載の製造方法において、
    前記反応性又は非反応性の流体ジェットは、固体の研磨剤を含む、製造方法。
13. 請求項１に記載の製造方法において、
    前記物理的切断手段は、研磨性ワイヤーからなる、製造方法。
14. 請求項１に記載の製造方法において、
    前記反応性流体は、水である、製造方法。

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