JPH08264203A - ファイバ電極を有する電池 - Google Patents

ファイバ電極を有する電池

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JPH08264203A
JPH08264203A JP7318418A JP31841895A JPH08264203A JP H08264203 A JPH08264203 A JP H08264203A JP 7318418 A JP7318418 A JP 7318418A JP 31841895 A JP31841895 A JP 31841895A JP H08264203 A JPH08264203 A JP H08264203A
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JP
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fiber
battery
anode
cathode
cell
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JP7318418A
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English (en)
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Lin R Higley
リン・アール・ヒグレイ
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H II HOLDINGS Inc D B EE FUSE ELECTRON
Raytheon Co
Original Assignee
H II HOLDINGS Inc D B EE FUSE ELECTRON
Hughes Aircraft Co
HE Holdings Inc
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Publication date
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ファイバ電極を有する電池の単位
体積当りの充電容量を増加差せることを目的とする。 【解決手段】 複数のファイバ陽極24と、ファイバ陽極
24と共に束にされた複数のファイバ陰極30と、ファイバ
陽極24とファイバ陰極30との間の電解質34と、ファイバ
陽極24、ファイバ陰極30および電解質34を横方向で包囲
する管状の柔軟な横方向の密封ケース44と、それぞれ横
方向の密封ケースの両端部を密封する柔軟な端部プレー
ト46とを具備しており、各ファイバ陽極24の端部が電池
の第１の端部において第１の端部プレート46から突出し
て延在し、各ファイバ陰極の端部が電池の第２の端部に
おいて第２の端部プレートから突出して延在しているこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気蓄積電池に関
し、特に高い蓄積容量を有する電池関する。
【０００２】
【従来の技術】蓄積セルは、電荷を蓄積して保持し、後
に有効な電圧で有効な電力としてその電荷を供給する電
気化学装置である。多数のこのような蓄積セルは、典型
的に電気的に一緒に接続されて、特定の電圧または電流
供給能力を有する電池を形成する。電池は、再充電不可
能なタイプまたは再充電可能なタイプのいずれかであ
る。良く知られている再充電不可能な電池の例は、多数
のフラッシュライト、玩具等において使用されている乾
電池である。良く知られた再充電可能な電池の例は、自
動車で使用されている鉛・酸化物電池およびカメラ等の
可搬性の電子装置において使用されているニッケル・カ
ドミウム電池である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】いくつかのタイプの電
池の製造業者の当面の問題の１つは、合計電池重量当た
りおよび、または合計電池体積当たりのそれらの蓄積容
量を増加することである。例えば、宇宙船において使用
される電池は、地球から宇宙に打ち上げられるため軽量
かつ小型でなければならない。電気自動車で使用される
電池は、重量が車両走行距離に影響を与え、体積が設計
内容に影響を及ぼすため、有効な重量および体積に対し
てできるだけ多量の容量を有していなければならない。
電池の蓄積容量を増加するために多数の異なる方法が試
されている。種々のタイプの電池、幾何学形状および構
成技術が使用されている。重要な１つの方法において、
セラミックハニカムセルが電極および電解質で満たされ
る。小さいハニカムの寸法は結果的に蓄積容量を改良す
ることができる。しかしながら、このような電池は典型
的にそれらの動作寿命の比較的初期に内部的に生じたダ
メージの影響を受けるため、長期間にわたる応用には使
用できない。電池の合計重量または体積当たりの蓄積容
量を増加する改良された電池構成方法が現在必要とされ
ている。本発明はこの要求を満たし、さらに関連した利
点を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、電池構造およ
びその製造方法を提供する。電池は、高い重量および体
積エネルギ蓄積密度を有し、高い電流を供給することが
できる。電池は、多数の設計状況に有効なプレート構造
に容易に形成される。すなわち、電池は比較的薄いが横
方向に長く構成されることが可能である。設計面におい
て著しくフレキシブルであり、基本的な低価格を保って
いる。
【０００５】本発明によると、電池は複数のファイバ陽
極と、ファイバ陽極と共に束にされた複数のファイバ陰
極と、ファイバ陽極とファイバ陰極との間の電解質とを
含む。管状の柔軟な横方向の密閉は、ファイバ陽極、フ
ァイバ陰極および電解質を横方向で包囲する。柔軟な端
部プレートは、それぞれ横方向の密封容器の両端部を密
封する。各ファイバ陽極の端部は、電池の第１の端部に
おいて第１の端部プレートから延在し、各ファイバ陰極
の端部は、電池の第２の端部において第２の端部プレー
トから延在する。
【０００６】ファイバ陰極およびファイバ陽極電極の各
対はセルを構成する。好ましい形態において電極は典型
的に直径が約0.008 インチ乃至0.050 インチ程度である
ため、各セルの寸法は非常に小さい。比較的少量の活性
材料各ファイバ素子で要求されるに過ぎない。正および
負のファイバの番手(count) を注意深く一致させること
により、各セルおいて無駄なスペースまたは重量はほと
んどなく、高レベルの活性材料が使用される。電極およ
び電解質は、広範囲の使用可能な材料のいずれかである
ことが可能であり、したがって、本発明の電池構造は多
数の異なるタイプの陽極／陰極／電解質から形成される
ことができる。個々のセルは、電池の容量および材料バ
ランスを特定の適用要求に合わせるように別のセルと共
に組立てられるため、電池は個々のセルと同じ最適化さ
れた構造、高レベルの活性材料および高い重量および体
積効率を有する。
【０００７】本発明の重要な特徴は、柔軟な横方向の密
封ケースをおよび柔軟な端部プレート使用することであ
る。ハニカム設計のようないくつかの従来設計におい
て、電池は内部的に、壁および端部においてほとんど柔
軟性を有していなかった。電池の電極が通常の充電／放
電サイクル期間中に少し大きさを変化した場合、結果的
なストレスは内部的におよびハウジングにおいて破損を
生じさせることがあった。エラストマーから形成されて
いることが好ましい柔軟な密封ケースおよび端部プレー
トはこのようなストレスを回避し、結果として電池の寿
命を延ばす。
【０００８】本発明の製造上の観点によると、電池を加
工する方法は、複数のファイバ陽極および複数のファイ
バ陰極を設け、流動可能な電解質内において複数のファ
イバ陽極および複数のファイバ陰極を互いに平行に交互
になるように構成し、ファイバ陽極、ファイバ陰極およ
び電解質を囲む柔軟な横方向のケースを配置するステッ
プを含む。柔軟な端部プレートは、各ファイバ陽極の端
部が電池の第１の端部において第１の端部プレートから
延在し、また各ファイバ陰極の端部が電池の第２の端部
において第２の端部プレートから延在するように、横方
向を囲むケースの各端部を密封する。ファイバ陽極は、
電池ペーストがファイバに付着するように負の電池ペー
ストの塊を通してファイバを線引きし、電池ペーストを
キュアすることによって加工されることが好ましい。フ
ァイバ陰極は、同様にして電池ペーストがファイバに付
着するように正の電池ペーストの塊を通してファイバを
線引きし、電池ペーストをキュアすることによって加工
される。
【０００９】本発明の電池は、陽極および陰極の大量生
産により好ましい方法で比較的安価に形成されることが
できる。カーボンのような非金属導体、またはアルミニ
ウム、銅または鉛被覆されたチタニウムのような金属導
体のファイバが電極ペーストから線引きされ、ペースト
がキュアされる。その後、ファイバ電極は必要な長さに
切断され、間隔を置かれて配列される。ケースおよび端
部プレートは、結果的なアレイ上で硬化可能なエラスト
マーまたはその他の柔軟な材料を鋳造し、その後エラス
トマーをキュアすることによって提供される。ファイバ
は、ファイバ陽極が一方の鋳造端部プレートから延在
し、ファイバ陰極が他方の鋳造端部プレートから延在す
るように構成される。露出された端部は水平に、或いは
露出した長さが小さい場合や金属電極が適用された場合
にはウェーブはんだ付けできるように切断される。この
方法により、大きい電極表面積および随意に大きい横方
向の長さを有するほぼ平坦な電池が容易に製造される。
【００１０】本発明は、電池構造および製造において重
要な技術的進展をもたらすものである。本発明の電池
は、高いエネルギ蓄積密度を有し、薄くて平坦な設計の
結果、内部抵抗が比較的低いために、高い放電電流を供
給することができる。無駄な体積または重量はほとんど
ない。以下、本発明の原理を例示によって説明した好ま
しい実施例のさらに詳細な説明および添付図面から本発
明のその他の特徴および利点が明らかになるであろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による電池20を示
す。電池20は、電池がその横の大きさに比べて比較的薄
い板状の電池であることが好ましい。（この相対的な大
きさの関係は、電池20の横方向の部分だけを示した図１
の図では認められない。） 電池20は、図２に示されているような複数の間隔を置い
て配置されたファイバ電極から形成される。図３に示さ
れた好ましい構造において、各ファイバ陽極22は、電流
コレクタとして動作する中央導電性の陽極ファイバ24
と、陽極ファイバ24を包囲する陽極活性材料層26とを含
む。ファイバ陽極22は、外形がほぼ円筒型である。陽極
ファイバ24および陽極活性材料26の組成は、電池の正確
なタイプに依存する。典型的に場合、陽極ファイバ24は
鉛等の金属であり、活性材料26は通常のキュアされた負
の電池ペーストである。陽極ファイバ24は、そのコレク
タとしての電気特性を改良するために被覆されてもよ
い。
【００１２】ファイバ陰極28は図４にさらに詳細に示さ
れており、電流コレクタとして動作する中央導電性の陰
極ファイバ30と、陰極ファイバ30を包囲する陰極活性材
料層32を含む。ファイバ陰極28は、外形がほぼ円筒型で
ある。陰極ファイバ30および陰極活性材料32の組成は、
電池の正確なタイプに依存する。典型的に場合、陰極フ
ァイバ30はグラファイトまたは金属であり、活性材料32
は通常のキュアされた正の電池ペーストである。陰極フ
ァイバ30はまたその特性を改良するために所望に応じて
被覆されてもよい。
【００１３】各ファイバ陽極22または各ファイバ陰極28
の少なくとも一方は、陽極22と陰極28との間の短絡接触
を防止するために分離層34によってカバーされる。好ま
しい場合において、各ファイバ陽極22は、端部が分離層
34のようなエポキシで密封された織合わせられたガラス
ファイバ被覆によりカバーされている。
【００１４】ファイバ陽極22およびファイバ陰極28は、
図２に示されているように交互に間隔をおいて配置され
るように構成されている。この好ましい形態において、
電極22および28は交互の層に構成される。電極はまた、
全ての陽極ファイバ24が電池20の第１の端部36から延在
し、全ての陰極ファイバ30が電池20の第２の端部38から
延在するように構成されている。図２は第１の端部の図
であり、したがって細長い陽極ファイバ24だけが認めら
れる。陰極ファイバ30はそれらの端部しか認められない
が、電池20の第２の端部38から細長く延在している。こ
の構造はさらに、端部接続が示されていない電池20の拡
大した正面図である図７に示されている。
【００１５】ファイバ陽極22とファイバ陰極28との間の
間隙40は、鉛／酸化物電池の場合には硫酸のような電解
質で満たされている。内部圧力を解放し、電池20が使用
されるときに電解質を付加するために、密封可能な組合
せられた排出口と充填孔42が電池20の両端に設けられて
いる。
【００１６】電池20は、その横側で絶縁体である柔軟な
ケース44と接している。ここで使用されているように、
柔軟なケースとは、弾性の柔軟性を有するか、または電
池20の内部が膨脹または収縮した時に“たわむ”材料か
ら形成されたケースである。電池が充電し、放電したと
き、その体積は少し変化する。ケース44が、例えば剛性
のセラミックまたは剛性の金属のように剛性ならば、内
部の体積変化は電池内で内部または表面破損を生じさせ
る可能性が高い。内部破損は、電池の蓄積容量を低下さ
せ、一方表面破損は電解質を漏洩させる。
【００１７】柔軟ケース44の好ましい材料は、エラスト
マーまたは柔軟なプラスチックである。１つの方法にお
いて、好ましいエラストマーは鋳造可能である。すなわ
ち、それは電極22および28のアレイを包囲するモールド
中に注入されることができる液体で供給され、その後キ
ュアされて硬化しているが柔軟な固体にされる。好まし
いエラストマーは、エプマー(Epmar) フレキシブルエポ
キシ等のエラストマーエポキシである。その他のケース
材料は、例えば押出されるポリビニル塩化物、ポリオレ
フィン、ポリプロピレンまたは商標名ノラプレン(Norap
rene) プラスチックを含む。ケース44は、硬化された形
態で約0.050 インチの厚さであることが好ましい。随意
に、パンクを防止し、電池の処理および取付け特性を改
良するために、図６に示されているように薄い金属ハウ
ジング45がケース44上に設けられてもよい。ハウジング
が存在する場合、それはケース44に対してぴったりと適
合されないため、ケース44は、動作中の充電および放電
サイクル期間中に柔軟に膨脹および収縮することができ
る。１つの所望される方法は、図５に示されているよう
にハウジング45が動作中に膨脹および収縮することがで
きるようにそれを波状にすることである。
【００１８】図６は端子接続を示しており、この場合は
第１の端部36における陽極ファイバ24に対するものであ
る。（陰極ファイバに対する端子接続は他方の端部で行
われ、構造的に類似している。）柔軟な端部プレート46
は、第１の端部36から延在する陽極ファイバ24にわたっ
て第１の端部36に設けられている。柔軟な端部プレート
46は、柔軟なケース44に関連して上記で説明されたよう
な鋳造可能で柔軟な材料から形成され、それにシールさ
れることが好ましい。柔軟な端部プレート46は、柔軟な
ケース44が鋳造されてキュアされるのと同時に、或は製
造作業上都合がよければその後でその位置で鋳造され
て、キュアされることが好ましい。柔軟な端部プレート
46は、ケース44と同じ理由のために柔軟に形成され、そ
うでなければ充電および放電サイクルを繰返している間
に電池内で高まっていく内部ストレスを緩和する。端部
プレート46はまた絶縁体であり、全体的な絶縁を行い、
また各端部においてただ１組の電極への電気接続を可能
にする。
【００１９】金属コレクタ板48は、柔軟な端部プレート
46上に設けられる。コレクタ板48が設けられる前に、電
極ファイバ、ここでは陽極ファイバ24の両端が均一な長
さに切断される。陽極ファイバ24は、端部プレート46の
表面と水平でもよいし、或は少量だけ端部プレート46か
ら延在していることが好ましい。コレクタ板48は、低い
融点を有する鉛等の金属であり、ウェーブはんだ付け等
の技術によって形成されるため、電池20全体は高温に加
熱される必要がない。
【００２０】図８は、使用可能な電池20を加工するため
に使用された製造工程を要約したフローチャートであ
る。この工程は全体的に応用できるが、以下の説明で
は、本発明の実施形態を加工する特定の工程を示す。
【００２１】符号50で示されるように、負のファイバ陽
極22が加工された。陽極ファイバ24が鉛、鉛で被覆され
たＳガラスまたは銅等の材料から形成され、それらは随
意にカーボンファイバで巻かれてもよい。カーボン巻回
が使用された場合、陽極ファイバ24は、それが金属ファ
イバの場合に、錫酸化物（ＳｎＯ2 ）またはバリウム・
アンチモン（ＢａＳｂ）のような陽極材料の薄い層で予
め被覆されてもよい。陽極ファイバ24は、直径が約0.00
8 インチ乃至約0.012 インチであることが好ましいが、
それより大きくてもよい。直径は、約0.080 インチを越
えないほうが好ましい。
【００２２】符号52で示されているように、活性材料26
をペーストとして供給するために、図９に示されている
ような装置が使用された。標準的な負の活性材料ペース
ト混合物の流動可能なペーストは、酸化物、バリウム硫
酸塩、硫酸および水と混合されたカーボン粒子を使用し
て良く知られた工程にしたがって加工された。この流動
可能なペースト混合物は、ペースト混合物に圧力を加え
ることができるプランジャまたはポンプオーガ84を備え
た貯蔵部82を有するアプリケータ80中に供給された。さ
らに、アプリケータ80は、陽極ファイバ24が貫通するア
プリケータ管86を有していた。アプリケータ管86の内径
は、完成時にファイバ陽極22の所望の直径より少し大き
いことが好ましい。一方の端部の樹脂壁88は、陽極ファ
イバ24がアプリケータ管86中を貫通することを可能にし
た。
【００２３】示された実施例において、陽極ファイバ24
はスプール90から繰出された。それがスプールに巻取ら
れる前に、陽極ファイバ24は最初にグラファイトセメン
ト等の接着剤で被覆され、張力の下でキュアされて、空
気中で一晩ツイストされ、その後グラファイトセメント
の硬化を完全なものにするために還元ガス中で２時間15
0 ℃および30分間500 ℃加熱された。陽極ファイバ24
は、それがスプール90からアプリケータ管86に移動され
る時にスパイラルラッピングヘッド94によってカーボン
ファイバ92で巻回された。ファイバ陽極22および包囲さ
れたカーボンファイバ92は、端部壁88を通ってアプリケ
ータ管86の内部を移動される。
【００２４】負のペーストは、陽極ファイバ24がアプリ
ケータ管86を通って線引きされるときに、オーガ84を回
転することによって符号52で示されたように連続的に供
給可能であった。ペースト混合物はアプリケータ管86の
開放した端部から押出されて、陽極ファイバ24の表面に
付着した。ファイバは酸化物レベルが0.05％になるまで
脱イオン水の中で洗浄された。陽極は、真空において40
℃で乾燥された。ペーストは、符号54に示されているよ
うに相対湿度が98％の空気中で12時間60乃至90℃にペー
スト被覆されたファイバを加熱することによって硬化さ
れてキュアされた。陽極は、符号56に示されたように、
ガラスファイバの織り合わせられた覆から形成された分
離層34によりカバーされ、エポキシで両端を密封され
た。 陽極ファイバ24は、符号58に示されたように必要
な長さに切断され、各ファイバの一方の端部が鉛等の金
属コンタクト材料で浸漬被覆された。各ファイバ陽極22
の最終的な直径は、約１mmであった。
【００２５】正のファイバ陰極28は、符号60で示されて
いるように、陰極ファイバ30が鉛槽を通ってコアを線引
きすることによって溶融した鉛で被覆されたアルミニウ
ムのコアであることが好ましいことを除き、同様にして
加工された。陰極ファイバ30は、所望に応じてアプリケ
ータ管86の別の直径が使用されることを除いて、アプリ
ケータ80を使用して酸化物、切断されたカーボンファイ
バ、鉛丹、硫酸および水の標準的な正の電池ペーストで
被覆された。電池ペーストは符号64に示されているよう
に必要に応じてキュアされ、この場合は相対湿度が98％
の空気中で42乃至72時間、60乃至90℃で行われた。符号
66に示されたように、分離層の材料がファイバ80上に被
覆された。（ステップ56で分離層の材料がファイバ24上
に供給されている場合には、ステップ66を省略してもよ
い。）ファイバ30は、符号68で示されたように必要な長
さに切断され、一方の端部は鉛が好ましい金属導体で浸
漬被覆された。
【００２６】電極は、通電しているマンドレル上にそれ
らを巻取って、活性材料中に残っている亜硫酸塩が５％
以下になるまで一定の電位を与えることによって乾燥充
電された。
【００２７】処理されたファイバ陽極22およびファイバ
陰極28は、符号70で示されたように、束にされて、図２
に示された交互する層にされた。図６および７に示され
ているように、端部は上述された如く交互に配置され、
陽極ファイバ24が電池20の第１の端部36から延在し、陰
極ファイバ30が第２の端部38から延在していた。
【００２８】符号72で示されるように、柔軟なケース44
が設けられた。ケース44を設ける２つの異なる方法が試
され、使用できることが分かった。１つの方法におい
て、ポリオレフィン管がファイバ束上に熱収縮された。
別の方法において、ファイバ束はエラストマーの押出し
管中に挿入された。
【００２９】符号74で示されたように、柔軟な端部プレ
ート46が設けられた。エプマーフレキシブルエポキシが
束の両端に噴射され、フラッシュ乾燥された。束の予め
被覆された端部は、もっと多量のフレキシブルエポキシ
で満たされ、約25℃乃至約55℃の温度で３時間キュアさ
れた。充填孔42用の開口が端部プレート46を通って設け
られた。
【００３０】柔軟な材料で両側および両端部で被覆され
た束は、符号76で示されたようにアルミニウムの波状の
ハウジング中に配置された。陽極ファイバ24（第１の端
部36から延在する）の両端および陰極ファイバ（第２の
端部38から延在する）の両端は、約0.001 インチだけエ
ラストマー端部プレートから突出するようにマイクロト
ーム(microtome) を使用して切断された。符号78で示さ
れているように、鉛コレクタ板48がウェーブはんだ付け
によって各端部に設けられた。
【００３１】完成した電池は、コレクタ板48および端部
プレート46の両端部を通って充填孔42を形成し、この場
合は硫酸である電解質を付加することによって付勢され
てもよい。電解質を充電した後、充填孔は閉じられる。
【００３２】この方法にしたがって加工された第１の実
施形態の鉛酸化物電池は、合計15個のファイバ陽極と10
個のファイバ陰極を有していた。電池は、1.3cm の直径
および4.9cm の長さを有するＡＡサイズであった。6.5
cm3 の体積と9.36ｇの重量を有する電池は、10アンペア
の電流で供給されることができる0.468 ＷＨｒ（ワット
・時間）の合計電荷を蓄積することが可能であった。し
たがって、蓄積密度は約50ＷＨｒ／Ｋｇであった。比較
すると、小型の鉛酸化物乾電池は、約17乃至20ＷＨｒ／
Ｋｇの蓄積容量を有し、大型の鉛酸化物電池は、約30乃
至35ＷＨｒ／Ｋｇの蓄積容量を有する。
【００３３】第２の実施形態の鉛酸化物電池は、1.47イ
ンチの半径と2.39インチの長さを有する円筒型のセル中
に440 個のファイバ陰極および385 個のファイバ陽極を
有していた。ファイバ陽極およびファイバ陰極は、0.00
8 インチのファイバ直径と、0.026 インチの外径を持つ
活性材料の厚さと、0.093 インチの外径を持つ分離層被
覆とを有していた。セルの質量バランスは次のとおりで
あった。すなわち、負の活性材料が81.94 ｇ、正の活性
材料が81.51 ｇ、比重1.310 の硫酸が111.0 ｇ、分離層
が16.9ｇ、端部プレートが15.49 ｇ、電流コレクタが1
1.56 ｇ、排出構造が5.0 ｇ、外側ケースが12.0ｇであ
った。この電池の蓄積容量は、匹敵する寸法の最良の市
販されている電池の41.5ＷＨｒ／Ｋｇに比較して59ＷＨ
ｒ／Ｋｇであった。
【００３４】本発明の電池は、小さい直径のファイバ陽
極およびファイバ陰極ために大量の電極表面積を有して
いる。ファイバベースの製造技術は、ファイバの寸法、
ファイバ被覆および活性材料の選択、並びに電解質の選
択を可能にする。電池は、柔軟なケースおよび端部プレ
ートのために反復動作後のストレス誘導欠陥を生成しな
い。
【００３５】第３の実施形態は、しばしば“バットキャ
ピオン(Batcapion) ”と呼ばれる疑似キャパシタの構成
および試験を含む。このような疑似キャパシタは、それ
が電池およびキャパシタの両特性を含んでいる限り、こ
こにおいて使用される“電池”の技術的範囲内である。
ファイバは、直径が10マイクロメータのカーボンファイ
バを約500 個それぞれ有しているＰ100 カーボンファイ
バの綱から加工された。直径が0.008 インチの銀ワイヤ
がカーボンファイバの束の中に含まれた。カーボンファ
イバおよび銀ワイヤの束は、３乃至５％の余分のフルフ
ラールアルコールと共にダイラン(Dylan) 100 グラファ
イトセメントで線引き被覆された。被覆された束は、48
0 ℃で40分間酸化雰囲気、その後の還元雰囲気の中で加
熱された。結果的なファイバは２cmの長さに切断され、
ワイヤの端部からキュアされたセメントを剥離すること
によって銀のコアワイヤが露出された。半分のファイバ
（正の電極）が、めっき用塩酸液中で電気めっきするこ
とによって約４乃至10ｍｇ／cm2 のプラチナでめっきさ
れた。他方の半分のファイバ（負の電極）は、600メッ
シュ以下のＲｕＯ2 −ＩｒＯ2 粉末から形成されたイン
クおよび60乃至80体積％のナフィオン(Nafion)100 の溶
液の中で0.006 インチの厚さに多数回浸漬して被覆さ
れ、炉の中で110 ℃で乾燥された。ファイバは、20％の
硫酸で濡らされてマット乾燥され、その後ナフィオン10
0 溶液の電極上に浸漬被覆を有する束に構成されて乾燥
された２cmの長さを使用して全て個々に試験された。束
は、0.005 インチのファイバ間距離で試験された。400
個の電極対を備えた結果的なバットキャピオン構造は、
1.5 ボルト、60ヘルツで試験された場合に“Ｄ”寸法の
セルの体積で24ファラドのキャパシタンスを示した。
【００３６】別のバットキャピオンは同じ方法を使用し
て加工されるが、ファイバの長さは0.5cm であった。結
果的な構造は、10段のセルスタックにおいて120 ファラ
ドのキャパシタンスを有していた。これらの結果は、構
造の最適化に注意を払うことなく得られた。さらに、構
造の最適化は付加的な改良の可能性を提供する。
【００３７】同様に、その他の形態が可能である。例え
ば、電池は有効なスペースに適合する任意の所望の外形
を有してよい。例えば、図１０は六角形電池を示す。
【００３８】説明のために本発明の特定の実施例を詳細
に示したが、本発明の技術的範囲を逸脱することとなく
種々の修正が可能である。したがって、本発明は添付さ
れた特許請求の範囲によってのみ限定されるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】一方の端部の一部分が内部の特徴を示すために
取除かれた本発明による電池の一部分の斜視図。
【図２】図１の内部部分の拡大図。
【図３】単一の陽極の部分の拡大斜視図。
【図４】単一の陰極の部分の拡大斜視図。
【図５】図１の密封容器部分の拡大図。
【図６】図１のライン６−６における電池の部分の側断
面図。
【図７】外部容器が取除かれた図１の電池の部分の側断
面図。
【図８】本発明の電池の加工工程を示したフローチャー
ト。
【図９】被覆された電極ファイバを加工する装置の斜視
図。
【図１０】六角形に成形された電池の斜視図。

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のファイバ陽極と、 ファイバ陽極と共に束にされた複数のファイバ陰極と、 ファイバ陽極とファイバ陰極との間の電解質と、 ファイバ陽極、ファイバ陰極および電解質を横方向で包
    囲する管状の柔軟な横方向の密封ケースと、 それぞれ横方向の密封ケースの両端部を密封する柔軟な
    端部プレートとを具備しており、 各ファイバ陽極の端部が電池の第１の端部において第１
    の端部プレートから突出して延在し、 各ファイバ陰極の端部が電池の第２の端部において第２
    の端部プレートから突出して延在していることを特徴と
    する電池。
  2. 【請求項２】 各ファイバ陽極は、 陽極ファイバと、 陽極ファイバを被覆する陽極活性材料の層とを含んでい
    る請求項１記載の電池。
  3. 【請求項３】 さらに、陽極活性材料の層を被覆する分
    離層材料の層を具備している請求項２記載の電池。
  4. 【請求項４】 各陽極ファイバは、約0.008 乃至約0.05
    0 インチの直径を有している請求項２記載の電池。
  5. 【請求項５】 各ファイバ陰極は、 陰極ファイバと、 陰極ファイバを被覆する陰極活性材料の層とを含んでい
    る請求項１記載の電池。
  6. 【請求項６】 さらに、陰極活性材料の層を被覆する分
    離層材料の層を具備している請求項５記載の電池。
  7. 【請求項７】 各陰極ファイバは、約0.008 乃至約0.05
    0 インチの直径を有している請求項５記載の電池。
  8. 【請求項８】 少なくともいくつかのファイバ陽極およ
    びファイバ陰極は、少なくともグラファイトの一部分で
    形成されている請求項１記載の電池。
  9. 【請求項９】 少なくともいくつかのファイバ陽極およ
    びファイバ陰極は、少なくとも金属ファイバの一部分で
    形成されている請求項１記載の電池。
  10. 【請求項１０】 さらに、電池の各端部において柔軟な
    端部プレートを覆っている金属コレクタ板を具備してい
    る請求項１記載の電池。
  11. 【請求項１１】 さらに、横方向のケースを覆っている
    保護ハウジングを具備している請求項１記載の電池。
  12. 【請求項１２】 保護ハウジングは金属から形成され、
    金属は波状である請求項１１記載の電池。
  13. 【請求項１３】 陽極ファイバと、 陽極ファイバを被覆する陽極活性材料の層とをそれぞれ
    含む複数のファイバ陽極と、 陰極ファイバと、 陰極ファイバを被覆する陰極活性材料の層とをそれぞれ
    含んでいるファイバ陽極と共に束にされた複数のファイ
    バ陰極と、 ファイバ陽極とファイバ陰極との間の非導電性の分離層
    と、 ファイバ陽極とファイバ陰極との間の電解質と、 ファイバ陽極、ファイバ陰極、分離層および電解質を横
    方向で包囲する管状の柔軟な横方向の密封ケースと、 横方向のケースを覆っている保護ハウジングと、 それぞれ横方向の密封ケースの両端部を密封する柔軟な
    端部プレートと、 電池の各端部において柔軟な端部プレートを覆っている
    金属コレクタ板とを具備し、 各陽極ファイバの端部が電池の第１の端部において第１
    の端部プレートから突出して延在し、 各陰極ファイバの端部が電池の第２の端部において第２
    の端部プレートから突出して延在していることを特徴と
    する電池。
  14. 【請求項１４】 複数のファイバ陽極および複数のファ
    イバ陰極を設け、 流動可能な電解質内において複数のファイバ陽極および
    複数のファイバ陰極を互いに平行に１束になるように構
    成し、 ファイバ陽極、ファイバ陰極および電解質を囲む柔軟な
    横方向のケースを配置し、 各ファイバ陽極の端部が電池の第１の端部において第１
    の端部プレートから突出して延在し、 各ファイバ陰極の端部が電池の第２の端部において第２
    の端部プレートから突出して延在するように横方向を囲
    むケースの各端部を柔軟な端部プレートで密封するステ
    ップを含んでいることを特徴とする電池の加工方法。
  15. 【請求項１５】 複数のファイバ陽極および複数のファ
    イバ陰極を設けるステップは、 正の電池ペーストの被覆を陰極ファイバに形成し、被覆
    された陰極ファイバを硬化し、 負の電池ペーストの被覆を陽極ファイバに形成し、被覆
    された陽極ファイバを硬化するステップを含んでいる請
    求項１４記載の方法。
  16. 【請求項１６】 被覆を形成するステップは、 電池ペーストがファイバに付着するように各電池ペース
    トの塊を通してファイバを線引きするステップを含んで
    いる請求項１５記載の方法。
  17. 【請求項１７】 複数のファイバ陽極および複数のファ
    イバ陰極を設けるステップは、 被覆された複数の各ファイバ陽極または被覆された複数
    の各ファイバ陰極の少なくとも一方の上に分離層を配置
    する付加的なステップを含んでいる請求項１５記載の方
    法。
  18. 【請求項１８】 電池ペーストが陽極ファイバに付着す
    るように負の電池ペーストの塊を通して陽極ファイバを
    線引きし、電池ペーストを硬化してファイバ陽極を形成
    し、 電池ペーストが陰極ファイバに付着するように正の電池
    ペーストの塊を通してファイバを線引きし、電池ペース
    トを硬化してファイバ陰極を形成し、 複数のファイバ陽極および複数のファイバ陰極を互いに
    平行に交互になるように配置し、 ファイバ陽極、ファイバ陰極および電解質の周囲に柔軟
    な横方向のケースを配置し、 各ファイバ陽極の端部が電池の第１の端部において第１
    の端部プレートから突出して延在し、各ファイバ陰極の
    端部が電池の第２の端部において第２の端部プレートか
    ら突出して延在するように横方向を囲むケースの各端部
    に柔軟な端部プレートを配置し、 ファイバ陽極および陰極の端部を切断し、 各端部プレートの表面上に導電性の材料を配置するステ
    ップを含んでいることを特徴とする電池の加工方法。
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