JPH04324250A - 偏平構造の電池 - Google Patents
偏平構造の電池Info
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- JPH04324250A JPH04324250A JP4019909A JP1990992A JPH04324250A JP H04324250 A JPH04324250 A JP H04324250A JP 4019909 A JP4019909 A JP 4019909A JP 1990992 A JP1990992 A JP 1990992A JP H04324250 A JPH04324250 A JP H04324250A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/24—Alkaline accumulators
- H01M10/28—Construction or manufacture
-
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- H01M10/30—Nickel accumulators
-
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- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
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- H01M4/76—Containers for holding the active material, e.g. tubes, capsules
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Registering, Tensioning, Guiding Webs, And Rollers Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、タブレットの形の粉末
プレス電極として、外装材および電流導体として液体透
過性の金属製ネット材料からなる外被を有する正極およ
び負極と、密閉されたケース内の、中間に存在し、電解
液を含浸したセパレータとを有する偏平構造の電池、特
にボタン電池に関する。
プレス電極として、外装材および電流導体として液体透
過性の金属製ネット材料からなる外被を有する正極およ
び負極と、密閉されたケース内の、中間に存在し、電解
液を含浸したセパレータとを有する偏平構造の電池、特
にボタン電池に関する。
【０００２】前記に規定される特に典型的な電池は、公
知の気密のＮｉ／Ｃｄボタン蓄電池である。しかしなが
ら、本発明の利用分野は、二次電池に制限されず、該電
池が偏平に構成され、かつ有利にはボタン電池内に、金
属ネットで外装された、それぞれの活性材料のタブレッ
ト状粉末プレス加工品から形成される電極を有する限り
、二次電池に限定されず、たとえばアルカリ系ＡｇＯ／
Ｚｎの一次電池にも同様に拡大される。
知の気密のＮｉ／Ｃｄボタン蓄電池である。しかしなが
ら、本発明の利用分野は、二次電池に制限されず、該電
池が偏平に構成され、かつ有利にはボタン電池内に、金
属ネットで外装された、それぞれの活性材料のタブレッ
ト状粉末プレス加工品から形成される電極を有する限り
、二次電池に限定されず、たとえばアルカリ系ＡｇＯ／
Ｚｎの一次電池にも同様に拡大される。
【０００３】
【従来の技術】該電極タブレットは粉末化され、一部粒
状化された活性粗製材料から通常のタブレット圧縮機で
製造する。一般に活性材料に、導電剤としてなお金属粉
末または炭素成分を混合する。
状化された活性粗製材料から通常のタブレット圧縮機で
製造する。一般に活性材料に、導電剤としてなお金属粉
末または炭素成分を混合する。
【０００４】電極材料に更に添加する結合剤、たとえば
ＰＴＦＥ粉末は、一方でタブレットの形状安定性を向上
させ、かつ特に取り付ける際のその取扱い性を向上させ
るが、他方その疎水性化作用のために、高電流の場合に
不利に電極の電気的負荷能力に影響を与える。
ＰＴＦＥ粉末は、一方でタブレットの形状安定性を向上
させ、かつ特に取り付ける際のその取扱い性を向上させ
るが、他方その疎水性化作用のために、高電流の場合に
不利に電極の電気的負荷能力に影響を与える。
【０００５】従って、結合剤不含の電極は、電解液節約
における運搬過程に有効であるが、膨潤およびスラリー
化傾向を示す。特にＮｉ／Ｃｄボタン蓄電池内の電極タ
ブレットから公知であるような、電極を包囲する金属ネ
ットからなる外装材により、この欠点は結合剤によるよ
りもなお有利に抑制される。そのような外被は付加的に
電池ケースの導電体の役割をも果たす。
における運搬過程に有効であるが、膨潤およびスラリー
化傾向を示す。特にＮｉ／Ｃｄボタン蓄電池内の電極タ
ブレットから公知であるような、電極を包囲する金属ネ
ットからなる外装材により、この欠点は結合剤によるよ
りもなお有利に抑制される。そのような外被は付加的に
電池ケースの導電体の役割をも果たす。
【０００６】西独国特許第３０３６２９５号明細書から
、新たな実施形態の、そのような電極ケースが想到され
る。実際には、縦および横の線材からなる公知のネット
においても別の欠点が判明した。縦および横の線材の交
差により網目格子の合流点での材料の厚さが大きくなり
、このことは特に薄い電極においては著しい体積損失を
引き起す、というのも該体積損失は、利用可能なエネル
ギを有する活性電極材料により補償されないからである
。線材により制限される自由空間の網目幅が線材の厚さ
に比例して比較的小さい場合は、有効な、自由な電極表
面も相当して小さい。電極ケージおよびふたのためのネ
ット切片の打ち抜きに起因する線材端部は特別な危険を
生じる、というのも該端部は薄いセパレートフィルムを
貫通し、対抗電極との短絡を引き起こすおそれがあるか
らである。最後に、金属ネットは高価である。
、新たな実施形態の、そのような電極ケースが想到され
る。実際には、縦および横の線材からなる公知のネット
においても別の欠点が判明した。縦および横の線材の交
差により網目格子の合流点での材料の厚さが大きくなり
、このことは特に薄い電極においては著しい体積損失を
引き起す、というのも該体積損失は、利用可能なエネル
ギを有する活性電極材料により補償されないからである
。線材により制限される自由空間の網目幅が線材の厚さ
に比例して比較的小さい場合は、有効な、自由な電極表
面も相当して小さい。電極ケージおよびふたのためのネ
ット切片の打ち抜きに起因する線材端部は特別な危険を
生じる、というのも該端部は薄いセパレートフィルムを
貫通し、対抗電極との短絡を引き起こすおそれがあるか
らである。最後に、金属ネットは高価である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、電極プレス成形体の保護ケースのための公知金属ネ
ットの代わりに、改良された金属ネット材料を使用する
ことであった。
は、電極プレス成形体の保護ケースのための公知金属ネ
ットの代わりに、改良された金属ネット材料を使用する
ことであった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題は、本発明によ
り請求項１記載の電池により解決される。
り請求項１記載の電池により解決される。
【０００９】すでに判明したように、薄い、エキスパン
デッド金属被膜がそのほかの一般の金属線材ネットと少
なくとも同様に粉末プレス電極を包囲するために適して
いる。更に該金属ネットは安価である。
デッド金属被膜がそのほかの一般の金属線材ネットと少
なくとも同様に粉末プレス電極を包囲するために適して
いる。更に該金属ネットは安価である。
【００１０】出発物質としては、電池内での可能な電極
反応に化学的不活性に反応する金属製の滑らかなフィル
ムまたはエンドレステープが該当する。該金属は、有利
には特殊鋼、ニッケルメッキした鋼、ニッケルまたは銅
である。
反応に化学的不活性に反応する金属製の滑らかなフィル
ムまたはエンドレステープが該当する。該金属は、有利
には特殊鋼、ニッケルメッキした鋼、ニッケルまたは銅
である。
【００１１】該出発物質の厚さは０．０５〜０．１５ｍ
ｍ、有利には約０．１ｍｍである。
ｍ、有利には約０．１ｍｍである。
【００１２】エキスパンデッドメタル製造者により、格
子の形および網目の大きさに関して広い選択性をもって
、これらの金属からなるエキスパンデッド格子フィルム
が提供される、その結果電極製造において適当な外被材
料に問題なく使用することができる。本発明にもとづき
使用されるエキスパンデッド格子フィルムはウェッブ幅
０．１〜０．３ｍｍ、有利にはほぼ０．１５ｍｍを有し
、出発物質の厚さを拡大する必要がなく、ウェッブ幅が
約１０〜１５倍をこえる網目幅を有することができる。
子の形および網目の大きさに関して広い選択性をもって
、これらの金属からなるエキスパンデッド格子フィルム
が提供される、その結果電極製造において適当な外被材
料に問題なく使用することができる。本発明にもとづき
使用されるエキスパンデッド格子フィルムはウェッブ幅
０．１〜０．３ｍｍ、有利にはほぼ０．１５ｍｍを有し
、出発物質の厚さを拡大する必要がなく、ウェッブ幅が
約１０〜１５倍をこえる網目幅を有することができる。
【００１３】エキスパンドまたはストレッチ度が、機械
に依存した製造技術で任意に設定できる。その際、メス
の形および出発フィルムへのメスの切り込みのずれは、
中間空間または格子網目の形に関与する。
に依存した製造技術で任意に設定できる。その際、メス
の形および出発フィルムへのメスの切り込みのずれは、
中間空間または格子網目の形に関与する。
【００１４】著しいエキスパンドの場合は、直立した、
格子平面に対してほぼ垂直のウェッブを有する蜂の巣に
類似した格子網目を形成することができる。そのような
エキスパンデッド格子の開放度が最適であるが、他方体
積要求はもっとも大きい。きわめて多くのエキスパンデ
ッドメタルが菱形を示す。本発明にもとづき使用される
エキスパンデッド格子フィルムにおいては菱形の網目が
有利である。増加するエキスパンド度とともに菱形はま
すます正方形に近づく。それに平行して格子の開放度が
大きくなり、材料の消耗が少なくなる。ウェッブの強度
のねじれはエキスパンデッド格子フィルムの一定の硬直
性を引き起こし、このことが電極表面の機械的強度に有
利な影響を与える。エキスパンデッド格子フィルムの後
圧延によりウェッブを薄い材料のために平坦に圧縮する
こともでき、従ってこの外被では電極の体積損失がもっ
とも少ない。
格子平面に対してほぼ垂直のウェッブを有する蜂の巣に
類似した格子網目を形成することができる。そのような
エキスパンデッド格子の開放度が最適であるが、他方体
積要求はもっとも大きい。きわめて多くのエキスパンデ
ッドメタルが菱形を示す。本発明にもとづき使用される
エキスパンデッド格子フィルムにおいては菱形の網目が
有利である。増加するエキスパンド度とともに菱形はま
すます正方形に近づく。それに平行して格子の開放度が
大きくなり、材料の消耗が少なくなる。ウェッブの強度
のねじれはエキスパンデッド格子フィルムの一定の硬直
性を引き起こし、このことが電極表面の機械的強度に有
利な影響を与える。エキスパンデッド格子フィルムの後
圧延によりウェッブを薄い材料のために平坦に圧縮する
こともでき、従ってこの外被では電極の体積損失がもっ
とも少ない。
【００１５】それにより、粉末からプレスした包囲すべ
き活性材料の強靱性が要求される程度に応じて、エキス
パンデッド格子フィルムを種々の形で使用することが可
能である。たとえば高い電流負荷能力に対する要求が注
目される場合は、少ない被覆度のためにできるだけ目の
あらいエキスパンデッドメタルを選択する。これに対し
て電極の高い機械的強度が問題になる場合は、強い特徴
の格子が有利であり、そのために大きな体積消耗を無視
する。これらの要求と一般的な要求との間で、電気化学
的に有効でない外被材料の体積要求を最少にするために
、本発明にもとづくエキスパンデッド格子フィルムの使
用は、十分な妥協を提供する。
き活性材料の強靱性が要求される程度に応じて、エキス
パンデッド格子フィルムを種々の形で使用することが可
能である。たとえば高い電流負荷能力に対する要求が注
目される場合は、少ない被覆度のためにできるだけ目の
あらいエキスパンデッドメタルを選択する。これに対し
て電極の高い機械的強度が問題になる場合は、強い特徴
の格子が有利であり、そのために大きな体積消耗を無視
する。これらの要求と一般的な要求との間で、電気化学
的に有効でない外被材料の体積要求を最少にするために
、本発明にもとづくエキスパンデッド格子フィルムの使
用は、十分な妥協を提供する。
【００１６】本発明にもとづくエキスパンデッド格子フ
ィルムを用いたボタン電池への粉末プレス電極の包装は
、ニッケルネットからなる公知外装の場合の有利な方法
に類似して行う。エキスパンデッド格子フィルムから円
形板を打ち抜き、ケージに成形し、かつ該ケージに電極
タブレットを装入する。ケージの内径に相当する別の円
形板でタブレットをカバーし、ケージの突き出た縁部を
カバー円形板で包囲する。雄型と雌型の間のこの配置の
後圧延は、電極に最終的な形と大きさを付与する。もう
１つの密閉技術は、西独国特許第３０３６２９５号明細
書に開示された方法にもとづき、エキスパンデッドフィ
ルム材料から缶を、缶の閉鎖縁部が側面から、半径方向
に外側に延び、平坦なカラーを形成するように打ち抜く
ことからなることもできる。
ィルムを用いたボタン電池への粉末プレス電極の包装は
、ニッケルネットからなる公知外装の場合の有利な方法
に類似して行う。エキスパンデッド格子フィルムから円
形板を打ち抜き、ケージに成形し、かつ該ケージに電極
タブレットを装入する。ケージの内径に相当する別の円
形板でタブレットをカバーし、ケージの突き出た縁部を
カバー円形板で包囲する。雄型と雌型の間のこの配置の
後圧延は、電極に最終的な形と大きさを付与する。もう
１つの密閉技術は、西独国特許第３０３６２９５号明細
書に開示された方法にもとづき、エキスパンデッドフィ
ルム材料から缶を、缶の閉鎖縁部が側面から、半径方向
に外側に延び、平坦なカラーを形成するように打ち抜く
ことからなることもできる。
【００１７】缶にタブレットを挿入後、同じフィルム材
料からなり、ただし、缶のカラーで共通の閉鎖縁部を形
成するような大きさの、打ち抜いたカバー円板をかぶせ
る。缶胴部分に対してほぼ９０°に縁部を曲げることに
より、該縁部をいっしょに折り重ねる。
料からなり、ただし、缶のカラーで共通の閉鎖縁部を形
成するような大きさの、打ち抜いたカバー円板をかぶせ
る。缶胴部分に対してほぼ９０°に縁部を曲げることに
より、該縁部をいっしょに折り重ねる。
【００１８】
【実施例】本発明を２つの図により説明する。
【００１９】図１に例として選択したＮｉ／Ｃｄボタン
電池１の場合には、正極２と負極３は、エキスパンデッ
ドメタル格子フィルムからなる外被４を有する。エキス
パンデッドメタルは電極作用過程に対して化学的に不活
性でなければならない。この場合、該金属は有利にはニ
ッケルからなる。
電池１の場合には、正極２と負極３は、エキスパンデッ
ドメタル格子フィルムからなる外被４を有する。エキス
パンデッドメタルは電極作用過程に対して化学的に不活
性でなければならない。この場合、該金属は有利にはニ
ッケルからなる。
【００２０】５はセパレータ、６は底部充填物、７はパ
ッキングリングおよび８は接触スプリングを表す。
ッキングリングおよび８は接触スプリングを表す。
【００２１】図２は、本発明にもとづく電極外被に適し
た２種のエキスパンデッドメタルフィルムａ，ｂを約２
０倍に拡大した断面図である。この場合平坦に圧延され
たエキスパンデッド格子は菱形網目の内側の幅ｈによっ
てのみ異なる。たとえばエキスパンデッド格子ａではｈ
＝０．７ｍｍ、エキスパンデッド格子ｂではｈ＝１．０
ｍｍが適用される。
た２種のエキスパンデッドメタルフィルムａ，ｂを約２
０倍に拡大した断面図である。この場合平坦に圧延され
たエキスパンデッド格子は菱形網目の内側の幅ｈによっ
てのみ異なる。たとえばエキスパンデッド格子ａではｈ
＝０．７ｍｍ、エキスパンデッド格子ｂではｈ＝１．０
ｍｍが適用される。
【００２２】その他の特徴的な寸法も同様である。ウェ
ッブ幅ｓ＝０．１５ｍｍ、網目の結合位置での幅ｃ＝０
．３ｍｍ、網目長さｌ＝１．５ｍｍ。
ッブ幅ｓ＝０．１５ｍｍ、網目の結合位置での幅ｃ＝０
．３ｍｍ、網目長さｌ＝１．５ｍｍ。
【００２３】ほぼ正方形の網目を有するエキスパンデッ
ド格子ｂは特に有利である。この場合、網目幅（内側の
幅ｈ）はウェッブ幅ｓの約６倍の長さである。
ド格子ｂは特に有利である。この場合、網目幅（内側の
幅ｈ）はウェッブ幅ｓの約６倍の長さである。
【００２４】金属ネット組織からなる従来のものと比較
して、エキスパンデッド格子フィルムを用いた電極外装
材の利点は、従来のものにおいては、線材間に存在する
空間の網目幅が線材の厚さの２〜５倍を達成するにすぎ
ず、線材厚さは当該組織においては０．０５〜０．３ｍ
ｍであることからのみ明らかである。その際ネット線材
の横断面は、有効かつ自由な電極表面を、材料厚さ０．
０５〜０．１５ｍｍを有する傾斜したエキスパンデッド
メタルウェッブの場合に一般にそうであるよりも著しく
狭める。
して、エキスパンデッド格子フィルムを用いた電極外装
材の利点は、従来のものにおいては、線材間に存在する
空間の網目幅が線材の厚さの２〜５倍を達成するにすぎ
ず、線材厚さは当該組織においては０．０５〜０．３ｍ
ｍであることからのみ明らかである。その際ネット線材
の横断面は、有効かつ自由な電極表面を、材料厚さ０．
０５〜０．１５ｍｍを有する傾斜したエキスパンデッド
メタルウェッブの場合に一般にそうであるよりも著しく
狭める。
【００２５】エキスパンデッドメタルフィルムは、線材
ネットにおける網目境界での回避不能の二重の線材位置
の欠点がなく、材料集中が少なく、かつ製造において安
価である。
ネットにおける網目境界での回避不能の二重の線材位置
の欠点がなく、材料集中が少なく、かつ製造において安
価である。
【図１】本発明にもとづく電池の部分的に破断した斜視
図である。
図である。
【図２】本発明にもとづく有利な菱形を有する２種のエ
キスパンデッド格子フィルムの拡大図である。
キスパンデッド格子フィルムの拡大図である。
２ 正極、 ３ 負極、 ４ エキスパンデ
ッド格子フィルム、 ５ セパレータ
ッド格子フィルム、 ５ セパレータ
Claims (6)
- 【請求項１】 タブレットの形の粉末プレス電極とし
て、外装材および電流導体として、液体透過性の金属製
ネット材料からなる外被を有する正極および負極と、密
閉されたケース内の、中間に存在し、電解液を含浸した
セパレータとを有する偏平構造の電池において、ネット
材料がエキスパンデッド格子フィルム（４）であること
を特徴とする偏平構造の電池。 - 【請求項２】 エキスパンデッド格子フィルムの基礎
となる金属が、電気化学的電極作用過程に関与しない金
属である請求項１記載の電池。 - 【請求項３】 エキスパンデッド格子フィルムが厚さ
０．０５〜０．１５ｍｍのフィルム材料またはエンドレ
ステープから製造される請求項１または２記載の電池。 - 【請求項４】 エキスパンデッド格子フィルムのエキ
スパンドパターンが菱形である請求項３記載の電池。 - 【請求項５】 格子のウェッブ幅が０．１〜０．３ｍ
ｍであり、菱形状の格子網の内法（菱形の短い方の対角
線）ｈがウェッブ幅の１〜６倍である請求項４記載の電
池。 - 【請求項６】 菱形の短い方の対角線が約１ｍｍであ
り、その際菱形の形が正方形にほぼ等しい請求項５記載
の電池。
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