JPH11144742A - 電 極 - Google Patents
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- JPH11144742A JPH11144742A JP10242520A JP24252098A JPH11144742A JP H11144742 A JPH11144742 A JP H11144742A JP 10242520 A JP10242520 A JP 10242520A JP 24252098 A JP24252098 A JP 24252098A JP H11144742 A JPH11144742 A JP H11144742A
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
電極
【課題】 全体的に丸い底部構造を使用することによっ
てプリズマティック型電気化学電池の効率を改良する。 【解決手段】 ａ）隔置された側壁１１６、１１８が全
体的に丸く湾曲した形状の中壁１２２に連続して成るケ
ース１１４と、 ｂ）前記ケース内の向かい合う前記側壁の内側近傍に設
けられた第１の電極３４と、 ｃ）前記第１の電極の間に設けられた第２の電極１０２
と、 ｄ）前記第１の電極と前記第２の電極とを活性化すると
ともに機能的に関連付ける電解液とからなり、前記第２
の電極は、前記側壁の近傍に設けられた前記第１の電極
の直近部分と向かい合う関係にある両面と、この両面ま
で延びて会合する丸く湾曲した底部１１２とを有してい
ることを特徴とする電気化学電池１００とすることによ
って上記の課題は解決される。
てプリズマティック型電気化学電池の効率を改良する。 【解決手段】 ａ）隔置された側壁１１６、１１８が全
体的に丸く湾曲した形状の中壁１２２に連続して成るケ
ース１１４と、 ｂ）前記ケース内の向かい合う前記側壁の内側近傍に設
けられた第１の電極３４と、 ｃ）前記第１の電極の間に設けられた第２の電極１０２
と、 ｄ）前記第１の電極と前記第２の電極とを活性化すると
ともに機能的に関連付ける電解液とからなり、前記第２
の電極は、前記側壁の近傍に設けられた前記第１の電極
の直近部分と向かい合う関係にある両面と、この両面ま
で延びて会合する丸く湾曲した底部１１２とを有してい
ることを特徴とする電気化学電池１００とすることによ
って上記の課題は解決される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気化学電池に関
し、さらに詳しくは、全体的に丸い底部構造を使用する
ことによってプリズマティック型電気化学電池の効率を
改良した新規な電極構造に関する。この電極の形状は、
端子リード／集電体の新規な接続体と組み合わせて使用
すると、ケース内の未使用空間を占有することによって
電池の重量エネルギー密度および体積エネルギー密度を
増加させる。
し、さらに詳しくは、全体的に丸い底部構造を使用する
ことによってプリズマティック型電気化学電池の効率を
改良した新規な電極構造に関する。この電極の形状は、
端子リード／集電体の新規な接続体と組み合わせて使用
すると、ケース内の未使用空間を占有することによって
電池の重量エネルギー密度および体積エネルギー密度を
増加させる。
【０００２】
【従来の技術】種々の形状や寸法が要求される小型電化
製品における近年の急速な開発に伴って、このような電
化製品に電力を供給できて、容易に製造できる小型電気
化学電池が要求されている。要求される寸法および出力
を有する電池は、高エネルギー密度を有していなければ
ならず、この目的のために通常使用される電池構造の一
つはプリズマティック型の電池構造である。
製品における近年の急速な開発に伴って、このような電
化製品に電力を供給できて、容易に製造できる小型電気
化学電池が要求されている。要求される寸法および出力
を有する電池は、高エネルギー密度を有していなければ
ならず、この目的のために通常使用される電池構造の一
つはプリズマティック型の電池構造である。
【０００３】図１〜図３はプリズマティック型電気化学
電池１０の従来の構造を表す立面図である。この電池は
Muffoletto等の米国特許第５，２５０，３７３号に記載
されている。この特許は本発明の譲受人に譲受けられて
おり、ここに参考として組み込まれる。この電池のケー
ス１２は、隔置されたほぼ平面的な前側壁１４および後
側壁１６が湾曲した端壁１８、２０に接合されている。
そして、この端壁１８、２０は底壁２２に向かって湾曲
しており、この底壁２２は湾曲して前側壁１４および後
側壁１６と会合している。ケース１２の上部の開口部は
蓋体２４によって封鎖される。ケース１２は、カソード
電極２６（図３）と、このカソード電極と電気的に関連
付けられたアノード電極３４とを収納している。カソー
ド電極２６はプレート２８、３０から成り、カソード集
電体３２と接触しており、その周縁部３５はカソード電
極の両主表面に垂直になっている。
電池１０の従来の構造を表す立面図である。この電池は
Muffoletto等の米国特許第５，２５０，３７３号に記載
されている。この特許は本発明の譲受人に譲受けられて
おり、ここに参考として組み込まれる。この電池のケー
ス１２は、隔置されたほぼ平面的な前側壁１４および後
側壁１６が湾曲した端壁１８、２０に接合されている。
そして、この端壁１８、２０は底壁２２に向かって湾曲
しており、この底壁２２は湾曲して前側壁１４および後
側壁１６と会合している。ケース１２の上部の開口部は
蓋体２４によって封鎖される。ケース１２は、カソード
電極２６（図３）と、このカソード電極と電気的に関連
付けられたアノード電極３４とを収納している。カソー
ド電極２６はプレート２８、３０から成り、カソード集
電体３２と接触しており、その周縁部３５はカソード電
極の両主表面に垂直になっている。
【０００４】プリズマティック型電池１０のアノード電
極３４はアノードプレート３６、３８から構成されてい
る。このアノードプレートはアノード集電体の中間ウエ
ブ部分４４によって連結された対応するウイング部分４
０、４２とそれぞれ接触している。セパレーター４６は
カソード電極２６とアノード電極３４との間に設けられ
ていて、それらの間の直接的な物理接触を防止してい
る。密閉絶縁性シート４８がアノード集電体のウエブ部
分４４とカソード電極２６との間に設けられている。ケ
ース１２および蓋体２４は、アノード電極３４と電気的
に接触しており、ケースが負極の電気化学電池１０のア
ノード端子としての役割を果たしている。カソード端子
はリード５０によって提供されている。このリード５０
はガラス‐金属シール５２によって蓋体２４およびケー
ス１２から電気的に絶縁されている。カソード集電体３
２から外側にのびたタブ５４の端部は管体からなるカッ
プリング部材５６である。このカップリング部材はその
中にカソード端子リード５０の内側端部を受け入れるよ
うになっている。
極３４はアノードプレート３６、３８から構成されてい
る。このアノードプレートはアノード集電体の中間ウエ
ブ部分４４によって連結された対応するウイング部分４
０、４２とそれぞれ接触している。セパレーター４６は
カソード電極２６とアノード電極３４との間に設けられ
ていて、それらの間の直接的な物理接触を防止してい
る。密閉絶縁性シート４８がアノード集電体のウエブ部
分４４とカソード電極２６との間に設けられている。ケ
ース１２および蓋体２４は、アノード電極３４と電気的
に接触しており、ケースが負極の電気化学電池１０のア
ノード端子としての役割を果たしている。カソード端子
はリード５０によって提供されている。このリード５０
はガラス‐金属シール５２によって蓋体２４およびケー
ス１２から電気的に絶縁されている。カソード集電体３
２から外側にのびたタブ５４の端部は管体からなるカッ
プリング部材５６である。このカップリング部材はその
中にカソード端子リード５０の内側端部を受け入れるよ
うになっている。
【０００５】従来技術のアノード−カソードのサブアセ
ンブリーを作製するためには、カソードプレート２８、
３０は共にプレスして集電体３２に接合される。それぞ
れ、アノードプレート３６、３８は対応するアノードの
ウイング部分４０、４２に圧接されて、アノード集電体
のウエブ部分４４は蓋体２４に溶接される。そして、こ
の蓋体２４は電池ケースとともに電池の負極端子を提供
する。密閉絶縁性シート４８は、ウエブ部分４４とセパ
レーター４６に熱シールされたカソード電極２６との間
に配置されている。カソード端子リード５０は、ガラス
‐金属シール５２によって蓋体２４から電気的に絶縁さ
れており、管体５６にスポット溶接されて、電池の正極
端子を提供している。この構造は、リード５０を接続す
るために、その開口端部に単一のスポット溶接するだけ
である。カソード集電体に接続される正極リードの構造
をより丈夫にすることが望まれている。
ンブリーを作製するためには、カソードプレート２８、
３０は共にプレスして集電体３２に接合される。それぞ
れ、アノードプレート３６、３８は対応するアノードの
ウイング部分４０、４２に圧接されて、アノード集電体
のウエブ部分４４は蓋体２４に溶接される。そして、こ
の蓋体２４は電池ケースとともに電池の負極端子を提供
する。密閉絶縁性シート４８は、ウエブ部分４４とセパ
レーター４６に熱シールされたカソード電極２６との間
に配置されている。カソード端子リード５０は、ガラス
‐金属シール５２によって蓋体２４から電気的に絶縁さ
れており、管体５６にスポット溶接されて、電池の正極
端子を提供している。この構造は、リード５０を接続す
るために、その開口端部に単一のスポット溶接するだけ
である。カソード集電体に接続される正極リードの構造
をより丈夫にすることが望まれている。
【０００６】従来のプリズマティック型電池１０は、リ
チウムからなるアノード部分３６、３８をウエブ部分４
４に互いに関連付けるように、アノードのウイング部分
４０、４２を絡ませることによって完成される。これに
よって、アノード部分３６、３８はカソード電極２６の
両面と機能的に関連付けられる。この時、セパレーター
４６はアノード電極とカソード電極との間に配置され
る。そして、この電池は、電池の構成部品を組み立てて
蓋体２４をケース１２に溶接した後に、蓋体２４に設け
られた開口部６０から電解液５８をケース１２を充填す
ることによって活性化される。図１に示す完成状態にお
いて、密閉部材６２は開口部６０を密閉シールして電池
を密閉している。この密閉部材６２は絶縁構造体６４に
よって電池内から絶縁されている（図２）。
チウムからなるアノード部分３６、３８をウエブ部分４
４に互いに関連付けるように、アノードのウイング部分
４０、４２を絡ませることによって完成される。これに
よって、アノード部分３６、３８はカソード電極２６の
両面と機能的に関連付けられる。この時、セパレーター
４６はアノード電極とカソード電極との間に配置され
る。そして、この電池は、電池の構成部品を組み立てて
蓋体２４をケース１２に溶接した後に、蓋体２４に設け
られた開口部６０から電解液５８をケース１２を充填す
ることによって活性化される。図１に示す完成状態にお
いて、密閉部材６２は開口部６０を密閉シールして電池
を密閉している。この密閉部材６２は絶縁構造体６４に
よって電池内から絶縁されている（図２）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】カソード端子リードを
カソード集電体に接続するためのより丈夫な改良構造
は、「２つの端子から成る集電体(Duel Terminal Confi
gured Current Collector)」という名称で１９９６年７
月３１日に出願された第０８／６９０，００７号の出願
に詳細に記載されている。この出願は、本発明の出願人
に譲り受けられており、ここに参照として組み込まれ
る。しかしながら、カソードの端子リード／集電体の改
良構造の空間を作るために、そこに隣接するカソード活
物質の一部６６（図２において破線で示す）が取り除か
れている。このカソードの端子リード／集電体の近傍の
カソード活物質の減少量を補うために、本発明のカソー
ド電極は、従来型のプリズマティック電池１０の構造に
おいて未使用であった空間を利用して構成される。
カソード集電体に接続するためのより丈夫な改良構造
は、「２つの端子から成る集電体(Duel Terminal Confi
gured Current Collector)」という名称で１９９６年７
月３１日に出願された第０８／６９０，００７号の出願
に詳細に記載されている。この出願は、本発明の出願人
に譲り受けられており、ここに参照として組み込まれ
る。しかしながら、カソードの端子リード／集電体の改
良構造の空間を作るために、そこに隣接するカソード活
物質の一部６６（図２において破線で示す）が取り除か
れている。このカソードの端子リード／集電体の近傍の
カソード活物質の減少量を補うために、本発明のカソー
ド電極は、従来型のプリズマティック電池１０の構造に
おいて未使用であった空間を利用して構成される。
【０００８】先に記載したように、従来型のカソード電
極２６の集電体にプレスされるカソードプレート２８、
３０は、その主表面に垂直な周縁部３５を形成してい
る。換言すると、このカソードは、ケース１２の湾曲し
た端壁１８、２０と底壁２２との近傍に平面的な底部３
５（図３）を有している。この構造は、放電反応の際に
利用されないケース内容積があるため、電池の重量エネ
ルギー密度および体積エネルギー密度は減少する。
極２６の集電体にプレスされるカソードプレート２８、
３０は、その主表面に垂直な周縁部３５を形成してい
る。換言すると、このカソードは、ケース１２の湾曲し
た端壁１８、２０と底壁２２との近傍に平面的な底部３
５（図３）を有している。この構造は、放電反応の際に
利用されないケース内容積があるため、電池の重量エネ
ルギー密度および体積エネルギー密度は減少する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】対照的に、本発明のプリ
ズマティック型電池のケースは、丸く湾曲した底部が間
をあけて配置される平面状の側壁と会合した半円形状で
ある。このようなケースは、ケースの底部に近似した丸
く湾曲した底部を有する半円形状のカソード電極を使用
することによって、ケースの内容積をより効率的に利用
できる。先に記載したカソード端子リードをこのカソー
ド集電体に接続すると、本発明のプリズマティック型電
池は、電池全体の重量エネルギー密度および体積エネル
ギー密度を損なうことなく、より丈夫な電池構造にでき
る。
ズマティック型電池のケースは、丸く湾曲した底部が間
をあけて配置される平面状の側壁と会合した半円形状で
ある。このようなケースは、ケースの底部に近似した丸
く湾曲した底部を有する半円形状のカソード電極を使用
することによって、ケースの内容積をより効率的に利用
できる。先に記載したカソード端子リードをこのカソー
ド集電体に接続すると、本発明のプリズマティック型電
池は、電池全体の重量エネルギー密度および体積エネル
ギー密度を損なうことなく、より丈夫な電池構造にでき
る。
【００１０】本発明の更なる利点および特徴は、添付す
る図面とともに次の詳細な説明を読むことによって明ら
かとなる。
る図面とともに次の詳細な説明を読むことによって明ら
かとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図４〜図６は本発明のプリズマテ
ィック型電気化学電池１００を示している。以下の説明
を除いて、この電気化学電池１００の構造は、従来技術
の欄で先に説明したMuffoletto等の米国特許第５，２５
０，３７３号に記載のプリズマティック型電気化学電池
１０と同一である。従来型電池（図１〜図３）および本
発明の電気化学電池１００における同一部分または同一
部材は、同一番号で表している。
ィック型電気化学電池１００を示している。以下の説明
を除いて、この電気化学電池１００の構造は、従来技術
の欄で先に説明したMuffoletto等の米国特許第５，２５
０，３７３号に記載のプリズマティック型電気化学電池
１０と同一である。従来型電池（図１〜図３）および本
発明の電気化学電池１００における同一部分または同一
部材は、同一番号で表している。
【００１２】この電池１００は集電体１０４を備えたカ
ソード電極１０２を有している。そしてこの集電体１０
４は、米国特許出願第０８／６９０，００７号に記載の
新規な頑丈な構造の端子リード１０６に接続されてい
る。本発明は、従来技術のカップリング部品５６（図
２）の管体の開口端部に溶接されるリード５０に代え
て、集電体１０４／リード１０６の組み合わせを使用し
ている。この新規な集電体１０４／リード１０６の組合
せは、その近傍のカソードプレート２８および３０の一
部６６（図２において破線で示す）を除去して、ステッ
プ１０７を備える必要がある（図５）。したがって、本
発明のカソードプレート１０８、１１０は、端子リード
接続部の近傍にステップ１０７を備え、半円形の新規な
底部１１２を有する点で従来型のカソードプレート２
８、３０と異なっている。
ソード電極１０２を有している。そしてこの集電体１０
４は、米国特許出願第０８／６９０，００７号に記載の
新規な頑丈な構造の端子リード１０６に接続されてい
る。本発明は、従来技術のカップリング部品５６（図
２）の管体の開口端部に溶接されるリード５０に代え
て、集電体１０４／リード１０６の組み合わせを使用し
ている。この新規な集電体１０４／リード１０６の組合
せは、その近傍のカソードプレート２８および３０の一
部６６（図２において破線で示す）を除去して、ステッ
プ１０７を備える必要がある（図５）。したがって、本
発明のカソードプレート１０８、１１０は、端子リード
接続部の近傍にステップ１０７を備え、半円形の新規な
底部１１２を有する点で従来型のカソードプレート２
８、３０と異なっている。
【００１３】この新規なカソード電極１０２は、その他
の方法で改造することなく、固体カソードと液体電解液
タイプの両者から成るアリカリ金属／固体カソード型電
気化学電池またはアルカリ金属／オキシハライド型電気
化学電池に容易に組み込むことができる。図４〜図６に
示す電池１００は、固体カソード型の実施例であり、従
来型電池１０の形状と若干異なる形状の導電性ケース１
１４内に収められている。ケース１１４は、全体的に平
面状の前側壁１１６と後側壁１１８が間をあけて配置さ
れ、この側壁のそれぞれは上部が平面状の端部１２０に
なっていて半円形状になっている。この側壁１１６、１
１８は半円形状の中壁１２２によって接合されており、
この中壁１２２は全体的に丸い外辺部に沿って湾曲して
側壁１１６、１１８と会合している。ケース１００は、
好ましくはニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼、軟
鋼、タンタルおよびチタンから成る群から選択される導
電性材料から構成されている。外部との電池の電気的接
続は、端子リード１０６と、端子リード１０６から絶縁
された蓋体２４からなる接触領域または導電性ケース１
１４によって提供される。
の方法で改造することなく、固体カソードと液体電解液
タイプの両者から成るアリカリ金属／固体カソード型電
気化学電池またはアルカリ金属／オキシハライド型電気
化学電池に容易に組み込むことができる。図４〜図６に
示す電池１００は、固体カソード型の実施例であり、従
来型電池１０の形状と若干異なる形状の導電性ケース１
１４内に収められている。ケース１１４は、全体的に平
面状の前側壁１１６と後側壁１１８が間をあけて配置さ
れ、この側壁のそれぞれは上部が平面状の端部１２０に
なっていて半円形状になっている。この側壁１１６、１
１８は半円形状の中壁１２２によって接合されており、
この中壁１２２は全体的に丸い外辺部に沿って湾曲して
側壁１１６、１１８と会合している。ケース１００は、
好ましくはニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼、軟
鋼、タンタルおよびチタンから成る群から選択される導
電性材料から構成されている。外部との電池の電気的接
続は、端子リード１０６と、端子リード１０６から絶縁
された蓋体２４からなる接触領域または導電性ケース１
１４によって提供される。
【００１４】カソード電極１０２は、活混合物がカソー
ド集電体１０４に圧接またはカレンダーされた固体カソ
ード材料からなる。カソード電極１０２は、ステップ１
０７の近傍からのびる全体的に丸い底部１１２を備えて
おり、丸く湾曲した中壁１２２に沿って、電池を密閉す
るための絶縁構造体６４の近傍部分に続いている。この
構造は、ケースの内容積が収納できるのと同量のアノー
ドおよびカソード活物質を収納できる。より広く表現す
ると、それがカソードであるかアノードであるかにかか
わらず、この新規な底部１１２は、中間電極の一部であ
って、片方の電極の端子としての役割を果たすようにケ
ースと電気的に接触配備した片方の電極の両プレートの
間に配置されている。このような構造は従来知られてい
なかった。
ド集電体１０４に圧接またはカレンダーされた固体カソ
ード材料からなる。カソード電極１０２は、ステップ１
０７の近傍からのびる全体的に丸い底部１１２を備えて
おり、丸く湾曲した中壁１２２に沿って、電池を密閉す
るための絶縁構造体６４の近傍部分に続いている。この
構造は、ケースの内容積が収納できるのと同量のアノー
ドおよびカソード活物質を収納できる。より広く表現す
ると、それがカソードであるかアノードであるかにかか
わらず、この新規な底部１１２は、中間電極の一部であ
って、片方の電極の端子としての役割を果たすようにケ
ースと電気的に接触配備した片方の電極の両プレートの
間に配置されている。このような構造は従来知られてい
なかった。
【００１５】カソード集電体１０４は、孔の開いたグリ
ッド１２４、このグリッド１２４と同一平面にあり３側
面が囲まれた部分から成る内側接続タブ１２６、および
一体の外側接続タブ１２８から構成されている。外側接
続タブ１２８は内側接続タブ１２６から外側に連続して
延びている。端子リード１０６は図５においては外側接
続タブ１２８に接続されているように示されているが、
内側接続タブ１２６および外側接続タブ１２８の任意の
接続ポイントでカソード集電体１０４に直接接続しても
よい。この構造は従来のカップリング部品５６（図２お
よび図３）を省略できる。この構造は上記した米国特許
出願第０８／６９０，００７号において、より詳細に記
載されている。
ッド１２４、このグリッド１２４と同一平面にあり３側
面が囲まれた部分から成る内側接続タブ１２６、および
一体の外側接続タブ１２８から構成されている。外側接
続タブ１２８は内側接続タブ１２６から外側に連続して
延びている。端子リード１０６は図５においては外側接
続タブ１２８に接続されているように示されているが、
内側接続タブ１２６および外側接続タブ１２８の任意の
接続ポイントでカソード集電体１０４に直接接続しても
よい。この構造は従来のカップリング部品５６（図２お
よび図３）を省略できる。この構造は上記した米国特許
出願第０８／６９０，００７号において、より詳細に記
載されている。
【００１６】さらに、この電池１００はアルカリ金属な
どから成るアノード電極３４を有している。このアノー
ド電極は、アノード集電体としての役割を果たす単一の
導電性部材を有している。この集電体は、好ましくはニ
ッケルからなる薄い金属シートから作製されている。ま
たアノードのウイング状部分４０、４２の対は中間ウエ
ブ部分４４によって接合されている。アノードのための
好ましいアルカリ金属はリチウムである。リチウムから
なるアノード部品３６、３８は、それぞれウイング部分
４０、４２の対応する部品に圧接されて支えられてい
る。このウイング部分４０、４２はメッシュ形態であ
り、リチウムからなるアノード部品３６、３８の付着を
促進している。リチウムからなるアノード部品３６、３
８は、対応するウイング部分４０、４２と同一形状また
は同一構造であるが、幾分大きい寸法または表面積を有
していて、それぞれのウイング部分の外辺部を取り囲む
末端部または周縁部を規定している。リチウムからなる
アノード部品３６、３８のそれぞれの長さおよび幅は、
対応するウイング部分４０、４２の長さおよび幅よりも
若干大きくなっていて、アノード部品は電極ウエブ部分
４４の近傍で終わっている。
どから成るアノード電極３４を有している。このアノー
ド電極は、アノード集電体としての役割を果たす単一の
導電性部材を有している。この集電体は、好ましくはニ
ッケルからなる薄い金属シートから作製されている。ま
たアノードのウイング状部分４０、４２の対は中間ウエ
ブ部分４４によって接合されている。アノードのための
好ましいアルカリ金属はリチウムである。リチウムから
なるアノード部品３６、３８は、それぞれウイング部分
４０、４２の対応する部品に圧接されて支えられてい
る。このウイング部分４０、４２はメッシュ形態であ
り、リチウムからなるアノード部品３６、３８の付着を
促進している。リチウムからなるアノード部品３６、３
８は、対応するウイング部分４０、４２と同一形状また
は同一構造であるが、幾分大きい寸法または表面積を有
していて、それぞれのウイング部分の外辺部を取り囲む
末端部または周縁部を規定している。リチウムからなる
アノード部品３６、３８のそれぞれの長さおよび幅は、
対応するウイング部分４０、４２の長さおよび幅よりも
若干大きくなっていて、アノード部品は電極ウエブ部分
４４の近傍で終わっている。
【００１７】本発明のアノード−カソードのサブアセン
ブリーを作製するために、固体カソード活物質からなる
カソードプレート１０８、１１０は、カソード集電体１
０４にまず圧接される。カソード活物質は好ましくは炭
素質材料、金属、金属酸化物、混合金属酸化物または金
属硫化物から構成されており、カソード集電体１０４は
コバルトニッケル合金、クロム鉄、ニッケル合金、アル
ミニウム、ステンレス鋼、軟鋼およびチタン（チタンが
好ましい）から成る群から選択される金属の薄いシート
から作製されている。
ブリーを作製するために、固体カソード活物質からなる
カソードプレート１０８、１１０は、カソード集電体１
０４にまず圧接される。カソード活物質は好ましくは炭
素質材料、金属、金属酸化物、混合金属酸化物または金
属硫化物から構成されており、カソード集電体１０４は
コバルトニッケル合金、クロム鉄、ニッケル合金、アル
ミニウム、ステンレス鋼、軟鋼およびチタン（チタンが
好ましい）から成る群から選択される金属の薄いシート
から作製されている。
【００１８】ウイング部分４０、４２は、リチウムから
なるアノード部品３６、３８とともにウエブ部分４４に
関連付けて、互いの方向に、しかもリチウムからなるア
ノード部品３６、３８が集電体１０４の両側に接合され
たカソードプレート１０８、１１０の両主平面と機能的
に作用するように接触させて配置されるように折り曲げ
られて、完全に丸い新規な底部１１２のカソード電極１
０２に形成される。密閉絶縁体シート４８がウエブ４４
とカソード電極との間に配置されている。特に、リチウ
ムからなるアノード部品３６はセパレーター材料１３０
の薄いシートの一部を通してカソードプレート１０８と
機能的に接触している。同様に、リチウムからなるアノ
ード部品３８はセパレーター１３０の他の部分を介して
カソードプレート１１０と機能的に接触している。この
セパレーター１３０はカソード体を囲んで包んでアノー
ドとの直接的な物理接触を防止している。次に、端子リ
ード１０６がカソード集電体１０４に接続される。この
集電体１０４は蓋体２４に装着されたガラス‐金属シー
ル５２からなるヘッダー集合体からのびている。図５に
よると、リード１０６は集電体１０４の外側接続タブ１
２８に接続されている。しかしながら、先に記載したよ
うに、リード１０６は溶接などによって内側接続タブ１
２６および外側接続タブ１２８からのびる任意の部分で
集電体１０４に接続されて、カソード集電体とリード１
０６との間の丈夫な接続を提供してもよい。
なるアノード部品３６、３８とともにウエブ部分４４に
関連付けて、互いの方向に、しかもリチウムからなるア
ノード部品３６、３８が集電体１０４の両側に接合され
たカソードプレート１０８、１１０の両主平面と機能的
に作用するように接触させて配置されるように折り曲げ
られて、完全に丸い新規な底部１１２のカソード電極１
０２に形成される。密閉絶縁体シート４８がウエブ４４
とカソード電極との間に配置されている。特に、リチウ
ムからなるアノード部品３６はセパレーター材料１３０
の薄いシートの一部を通してカソードプレート１０８と
機能的に接触している。同様に、リチウムからなるアノ
ード部品３８はセパレーター１３０の他の部分を介して
カソードプレート１１０と機能的に接触している。この
セパレーター１３０はカソード体を囲んで包んでアノー
ドとの直接的な物理接触を防止している。次に、端子リ
ード１０６がカソード集電体１０４に接続される。この
集電体１０４は蓋体２４に装着されたガラス‐金属シー
ル５２からなるヘッダー集合体からのびている。図５に
よると、リード１０６は集電体１０４の外側接続タブ１
２８に接続されている。しかしながら、先に記載したよ
うに、リード１０６は溶接などによって内側接続タブ１
２６および外側接続タブ１２８からのびる任意の部分で
集電体１０４に接続されて、カソード集電体とリード１
０６との間の丈夫な接続を提供してもよい。
【００１９】アノード−カソードのサブアセンブリーは
ケース１２内に配置され、蓋体２４は溶接などによって
ケースに密閉シールされる。電池１００は、電解液５８
をケース１１４内に注入し、密閉部材６２を開口部６０
に溶接することによって電池１００を密閉して完成され
る。リード１０６は正極の電極端子でありカソード体の
電極１０２に接続されている。アノード電極３４をアノ
ード集電体のウエブ部分４４によって導電性ケース１１
４に機能的に接触させると、本発明の電池１００はケー
スが負極の電気的配置となる。
ケース１２内に配置され、蓋体２４は溶接などによって
ケースに密閉シールされる。電池１００は、電解液５８
をケース１１４内に注入し、密閉部材６２を開口部６０
に溶接することによって電池１００を密閉して完成され
る。リード１０６は正極の電極端子でありカソード体の
電極１０２に接続されている。アノード電極３４をアノ
ード集電体のウエブ部分４４によって導電性ケース１１
４に機能的に接触させると、本発明の電池１００はケー
スが負極の電気的配置となる。
【００２０】例示される電池は、例えば、アノードはニ
ッケル集電体に接続されたアルカリ金属から成り、カソ
ード電極１０２の活物質は金属、金属酸化物、混合金属
酸化物、金属硫化物、炭素質材料またはフッ化炭素材料
から構成されている。
ッケル集電体に接続されたアルカリ金属から成り、カソ
ード電極１０２の活物質は金属、金属酸化物、混合金属
酸化物、金属硫化物、炭素質材料またはフッ化炭素材料
から構成されている。
【００２１】炭素質の活物質は好ましくは炭素とフッ素
から調製されており、グラファイト形態または非グラフ
ァイト形態のコークス、チャコールまたは活性炭などの
炭素を含んでいる。フッ化炭素は、式（ＣＦx ) n （こ
こでｘは約０．１〜１．９であり、好ましくは約０．５
〜１．２である）、または（Ｃ2 Ｆ) n （ここでｎが広
く変わり得るモノマーユニット数を表している）で表さ
れる。好ましいカソード活混合物は、アセチレンブラッ
ク、カーボンブラックおよび／またはグラファイトなど
の放電促進成分と結び付けられたＣＦx からなる。粉末
状のニッケル、アルミニウム、チタンおよびステンレス
鋼などの金属粉末も、本発明のカソード活混合物と混合
されると、導電性稀釈材として利用され得る。必要に応
じて、バインダー材料も使用され得る。好ましいバイン
ダーはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のなど
の粉末状のフッ素樹脂からなる。
から調製されており、グラファイト形態または非グラフ
ァイト形態のコークス、チャコールまたは活性炭などの
炭素を含んでいる。フッ化炭素は、式（ＣＦx ) n （こ
こでｘは約０．１〜１．９であり、好ましくは約０．５
〜１．２である）、または（Ｃ2 Ｆ) n （ここでｎが広
く変わり得るモノマーユニット数を表している）で表さ
れる。好ましいカソード活混合物は、アセチレンブラッ
ク、カーボンブラックおよび／またはグラファイトなど
の放電促進成分と結び付けられたＣＦx からなる。粉末
状のニッケル、アルミニウム、チタンおよびステンレス
鋼などの金属粉末も、本発明のカソード活混合物と混合
されると、導電性稀釈材として利用され得る。必要に応
じて、バインダー材料も使用され得る。好ましいバイン
ダーはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のなど
の粉末状のフッ素樹脂からなる。
【００２２】例示される混合金属酸化物材料は、Ｌｉａ
ｎｇ等の米国特許第４，３１０，６０９号および同第
４，３９１，７２９号に記載の酸化バナジウム銀（ＳＶ
Ｏ）、またはタケウチ等の米国特許第５，４７２，８１
０号および同第５，５１６，３４０号に記載の酸化バナ
ジウム銀銅（ＣＳＶＯ）からなるカソード材料が挙げら
れる。これらの特許出願は本発明の譲受人に譲り受けら
れており、ここでの開示事項は本発明に参照として組み
込まれる。好ましくは、このＳＶＯおよびＣＳＶＯ材料
も放電促進成分およびバインダー材料と混合される。カ
ソード集電体１０４は好ましくはチタンからなり、端子
リード１０６はモリブデン、チタンまたはアルミニウム
からなる。セパレーター１３０は織物または不織布のい
ずれか、またはこの組み合わせの形態にあるポリオレフ
ィン材料またはフッ素ポリマー材料からなる。炭素質活
物質から構成されるカソードの場合、電解液５８はγ‐
ブチロラクトンに溶解された１．０Ｍ〜１．４ＭのＬｉ
ＢＦ4 である。ここで、金属を含むカソード活物質を有
する電池は、好ましくは１，２‐ジメトキシエタンおよ
びプロピレンカーボネートの体積比５０：５０混合物中
のＬｉＡｓＦ6 またはＬｉＰＦ6 の１．０Ｍ〜１．４Ｍ
溶液からなる電解液で活性化される。ガラスシール３２
はＣＡＢＡＬ １２、ＴＡ‐２３、ＦＵＳＩＴＥ ４２
５またはＦＵＳＩＴＥ ４３５の密閉シールガラスから
構成されており、密閉部材２８はステンレス鋼、チタン
またはニッケルから構成されている。
ｎｇ等の米国特許第４，３１０，６０９号および同第
４，３９１，７２９号に記載の酸化バナジウム銀（ＳＶ
Ｏ）、またはタケウチ等の米国特許第５，４７２，８１
０号および同第５，５１６，３４０号に記載の酸化バナ
ジウム銀銅（ＣＳＶＯ）からなるカソード材料が挙げら
れる。これらの特許出願は本発明の譲受人に譲り受けら
れており、ここでの開示事項は本発明に参照として組み
込まれる。好ましくは、このＳＶＯおよびＣＳＶＯ材料
も放電促進成分およびバインダー材料と混合される。カ
ソード集電体１０４は好ましくはチタンからなり、端子
リード１０６はモリブデン、チタンまたはアルミニウム
からなる。セパレーター１３０は織物または不織布のい
ずれか、またはこの組み合わせの形態にあるポリオレフ
ィン材料またはフッ素ポリマー材料からなる。炭素質活
物質から構成されるカソードの場合、電解液５８はγ‐
ブチロラクトンに溶解された１．０Ｍ〜１．４ＭのＬｉ
ＢＦ4 である。ここで、金属を含むカソード活物質を有
する電池は、好ましくは１，２‐ジメトキシエタンおよ
びプロピレンカーボネートの体積比５０：５０混合物中
のＬｉＡｓＦ6 またはＬｉＰＦ6 の１．０Ｍ〜１．４Ｍ
溶液からなる電解液で活性化される。ガラスシール３２
はＣＡＢＡＬ １２、ＴＡ‐２３、ＦＵＳＩＴＥ ４２
５またはＦＵＳＩＴＥ ４３５の密閉シールガラスから
構成されており、密閉部材２８はステンレス鋼、チタン
またはニッケルから構成されている。
【００２３】本発明の電気化学電池１００は、導電性の
電池ケース１１４と接触するようにカソード部品を配置
することによって、ケースが正極の電気化学構造を有す
るように作製することもできる。特に、図５および図６
のアノード‐カソードのサブアセンブリーに関して、ケ
ースが正極の電気化学構造は、ウイング部分４０、４２
上のリチウムからなるアノード部品３６、３８をカソー
ドプレート１０８、１１０で置き換えることによって提
供される。したがって、カソード電極１０２はリチウム
から成るアノード部品３６、３８対によって置き換えら
れ、それぞれのアノード部品はアノード集電体としての
役割を果たす開口グリッド１２４に挟持された全体的に
丸い新規な底部１１２の約１／２に寄与する。また、こ
のアノード集電体は内側接続タブ１２６と外側接続タブ
１２８の少なくとも一方との電気的接触によって端子リ
ード１０６に接触されている。ここで、リード１０６は
ガラス‐金属シール５２によって蓋体２４から絶縁され
ている。カソードプレート１０８、１１０をウイング部
分４０、４２と接触させ、ウエブ部分４４を電池ケース
１２に接触させると、電池はケースが正極の電気的配置
になる。その他の点に関しては、ケースが正極の配置の
アノード電極は、ケースが負極の配置の電池１００に関
して記載したのと同様である。
電池ケース１１４と接触するようにカソード部品を配置
することによって、ケースが正極の電気化学構造を有す
るように作製することもできる。特に、図５および図６
のアノード‐カソードのサブアセンブリーに関して、ケ
ースが正極の電気化学構造は、ウイング部分４０、４２
上のリチウムからなるアノード部品３６、３８をカソー
ドプレート１０８、１１０で置き換えることによって提
供される。したがって、カソード電極１０２はリチウム
から成るアノード部品３６、３８対によって置き換えら
れ、それぞれのアノード部品はアノード集電体としての
役割を果たす開口グリッド１２４に挟持された全体的に
丸い新規な底部１１２の約１／２に寄与する。また、こ
のアノード集電体は内側接続タブ１２６と外側接続タブ
１２８の少なくとも一方との電気的接触によって端子リ
ード１０６に接触されている。ここで、リード１０６は
ガラス‐金属シール５２によって蓋体２４から絶縁され
ている。カソードプレート１０８、１１０をウイング部
分４０、４２と接触させ、ウエブ部分４４を電池ケース
１２に接触させると、電池はケースが正極の電気的配置
になる。その他の点に関しては、ケースが正極の配置の
アノード電極は、ケースが負極の配置の電池１００に関
して記載したのと同様である。
【図１】従来のプリズマティック型電気化学電池の立面
図である。
図である。
【図２】図１の２−２線における断面図である。
【図３】図１の３−３線における断面図である。
【図４】本発明のプリズマティック型電気化学電池の立
面図である。
面図である。
【図５】本発明の丸い底部のカソード電極を有する電気
化学電池の断面図である。
化学電池の断面図である。
【図６】図５の６−６線における断面図である。
２４ 蓋体 ５２ ガラス‐金属シール ６４ 絶縁構造 １００ プリズマティック型電気化学電池 １０４ 集電体 １０６ リード １０７ ステップ １１４ 導電性ケース １２２ 末端壁 １２４ グリッド １２６ 内側接続タブ １２８ 外側接続タブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｚ (72)発明者 サリー アン スメスコ アメリカ合衆国、ニューヨーク州 14120、 ノーストナワンダ、ヒューイット ストリ ート 396
Claims (35)
- 【請求項１】 ａ）隔置された側壁が全体的に丸く湾曲
した形状の中壁に連続して成るケースと、 ｂ）前記ケース内の向かい合う前記側壁の内側近傍に設
けられた第１の電極と、 ｃ）前記第１の電極の間に設けられた第２の電極と、 ｄ）前記第１の電極と前記第２の電極とを活性化すると
ともに機能的に関連付ける電解液とからなり、 前記第２の電極は、前記側壁の近傍に設けられた前記第
１の電極の直近部分と向かい合う関係にある両面と、こ
の両面まで延びて会合する丸く湾曲した底部とを有して
いることを特徴とする電気化学電池。 - 【請求項２】 前記ケースは導電性であり、前記電極の
一方の端子としての役割を果たすことを特徴とする請求
項１に記載の電気化学電池。 - 【請求項３】 前記ケースは、チタン、アルミニウム、
ニッケル、ステレンス鋼、軟鋼およびタンタルから成る
群からから選択される金属、並びに上記金属の混合物か
ら構成されることを特徴とする請求項１に記載の電気化
学電池。 - 【請求項４】 前記第１の電極はアノードであり前記ケ
ースに接続されてケースが負極の構造になっていること
を特徴とする請求項１に記載の電気化学電池。 - 【請求項５】 前記第１の電極はアルカリ金属からなる
アノードであり、前記第２の電極は金属、金属酸化物、
混合金属酸化物、金属硫化物および炭素質材料から成る
群から選択されるカソード活物質、並びに上記カソード
活物質の混合物から構成される固体カソードであること
を特徴とする請求項１に記載の電気化学電池。 - 【請求項６】 さらに前記第２の電極は、前記第２の電
極を支持する支持表面、前記支持表面の周縁部の内側に
配置された内側接続タブ、および前記支持表面の前記周
縁部の外側に配置された外側接続タブを有する集電体手
段を備えており、前記内側接続タブおよび前記外側接続
タブは前記集電体手段をリード手段に選択的に接続でき
ることを特徴とする請求項１に記載の電気化学電池。 - 【請求項７】 前記内側接続タブは前記外側接続タブと
連続していることを特徴とする請求項１に記載の電気化
学電池。 - 【請求項８】 前記支持表面には孔が開いていることを
特徴とする請求項１に記載の電気化学電池。 - 【請求項９】 前記支持表面、前記内側接続タブおよび
前記外側接続タブは、コバルトニッケル合金、クロム鉄
合金、ニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼、軟鋼お
よびチタンから成る群から選択される導電性材料、並び
に上記導電性材料の混合物から構成されることを特徴と
する請求項１に記載の電気化学電池。 - 【請求項１０】 前記内側接続タブは前記支持表面と同
一平面にあることを特徴とする請求項１に記載の電気化
学電池。 - 【請求項１１】 ａ）ｉ）電極活物質を支持するための
支持表面と、 ii）前記支持表面の周縁部の内側に配置された内側接続
タブと、 iii)前記支持表面の前記周縁部の外側に配置された外側
接続タブとからなる集電体手段と、 ｂ）前記支持表面の両側に接触して前記支持表面の前記
周縁部を取り囲む電極活物質からなる電極体と、 ｃ）前記内側接続タブまたは前記外側接続タブの少なく
とも一方または両方に選択的に接続された端子リードと
からなり、 前記電極体は、両側の主表面と、前記主表面から連続的
に延びた丸く湾曲した中壁とを有することを特徴とする
電気化学電池の電極。 - 【請求項１２】 前記電極活物質は前記支持表面にプレ
スまたはカレンダーされていることを特徴とする請求項
１１に記載の電極。 - 【請求項１３】 前記電極は金属、金属酸化物、混合金
属酸化物、金属硫化物および炭素質材料から成る群から
選択されるカソード活物質、並びに上記カソード活物質
の混合物から構成される固体カソードであることを特徴
とする請求項１１に記載の電極。 - 【請求項１４】 前記内側接続タブは前記外側接続タブ
と連続していることを特徴とする請求項１１に記載の電
極。 - 【請求項１５】 前記支持表面には孔が開いていること
を特徴とする請求項１１に記載の電極。 - 【請求項１６】 前記支持表面、前記内側接続タブおよ
び前記外側接続タブは、コバルトニッケル合金、クロム
鉄合金、ニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼、軟鋼
およびチタンから成る群から選択される導電性材料、並
びに上記導電性材料の混合物から構成されることを特徴
とする請求項１１に記載の電極。 - 【請求項１７】 アノードおよびカソードからなる電気
化学電池において、 このカソード電極は集電体と電気的に接触したフッ化炭
素活物質からなり、 前記集電体は導電性支持表面と、前記支持表面の周縁部
の内側に配置された内側接続タブと、前記支持表面の前
記周縁部の外側に配置された外側接続タブとを有してい
て、前記活物質が前記支持表面の両面に接触されていて
前記支持表面の前記周縁部を取り囲んでおり、 この電極体は両側の主表面と、前記主表面から連続的に
延びた丸く湾曲した中壁とを有しており、 端子リードが前記内側接続タブまたは外側接続タブの少
なくとも一方または両方に選択的に接続されていること
を特徴とする電気化学電池。 - 【請求項１８】 前記支持表面、前記内側接続タブおよ
び前記外側接続タブは、コバルトニッケル合金、クロム
鉄合金、ニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼、軟鋼
およびチタンから成る群から選択される導電性材料、並
びに上記導電性材料の混合物から構成されることを特徴
とする請求項１７に記載の電気化学電池。 - 【請求項１９】 前記内側接続タブは前記支持表面と同
一平面にあることを特徴とする請求項１７に記載の電気
化学電池。 - 【請求項２０】 ａ）隔置された側壁が全体的に丸く湾
曲した形状の中壁に連続して成るケースを用意する工程
と、 ｂ）前記ケースの両側壁の内側近傍に第１の電極を用意
する工程と、 ｃ）前記ケース内における前記第１の電極の間に第２の
電極を配置する工程と、 ｄ）前記ケース内に電解液を充填することによって前記
第１の電極と前記第２の電極とを活性化するとともに機
能的に関連付ける工程とからなる電気化学電池の製造方
法であって、 前記第２の電極は、前記ケースの側壁の近傍に設けられ
た前記第１の電極の直近部分と向かい合う関係にある前
記第２の電極の両面と、前記両面から連続的に延びた丸
く湾曲した底部とを有することを特徴とする電気化学電
池の製造方法。 - 【請求項２１】 前記ケースは導電性材料からなり、前
記電極の一方の端子としての役割を果たすことを特徴と
する請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２２】 前記ケースはチタン、アルミニウム、
ニッケル、ステレンス鋼、軟鋼およびタンタルから成る
群から選択される金属、並びに上記金属の混合物から構
成されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２３】 前記第１の電極はアノードであり、前
記ケースに接続されてケースが負極の構造になっている
ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２４】 アノードである前記第１の電極はアル
カリ金属からなり、さらに前記第２の電極は金属、金属
酸化物、混合金属酸化物、金属硫化物および炭素質材料
から成る群から選択されるカソード活物質、並びに上記
カソード活物質の混合物から構成される固体カソードで
あることを特徴とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２５】 前記第２の電極は、前記第２の電極を
支持する支持表面、前記支持表面の周縁部の内側に配置
された内側接続タブ、および前記支持表面の前記周縁部
の外側に配置された外側接続タブを備えた集電体手段か
ら成り、前記内側接続タブおよび前記外側接続タブは前
記集電体手段をリード手段に選択的に接続できることを
特徴とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２６】 前記内側接続タブは前記外側接続タブ
と連続していることを特徴とする請求項２０に記載の方
法。 - 【請求項２７】 前記支持表面には孔が開いていること
を特徴とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２８】 前記支持表面、前記内側接続タブおよ
び前記外側接続タブは、コバルトニッケル合金、クロム
鉄合金、ニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼、軟鋼
およびチタンから成る群から選択される導電性材料、並
びに上記導電性材料の混合物から構成されることを特徴
とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２９】 前記内側接続タブは前記支持表面と同
一平面にあることを特徴とする請求項２０に記載の方
法。 - 【請求項３０】 ａ）ｉ）支持表面と、 ii）前記支持表面の周縁部の内側に配置された内側接続
タブと、 iii)前記支持表面の前記周縁部の外側に配置された外側
接続タブとからなる集電体手段を用意する工程と、 ｂ）前記支持表面の両側に電極活物質を接触させて前記
支持表面の前記周縁部を取り囲んで成る電極体を用意す
る工程と、 ｃ）前記内側接続タブまたは前記外側接続タブの少なく
とも一方または両方に端子リードを選択的に接続する工
程とからなり、 前記電極体は、両側の主表面と、前記主表面から連続的
に延びた全体的に丸く湾曲した中壁とを有することを特
徴とする電気化学電池の電極を製造する方法。 - 【請求項３１】 前記支持表面に前記電極活物質をプレ
スする工程を含むことを特徴とする請求項３０に記載の
方法。 - 【請求項３２】 前記電極はカソード活物質からなる固
体カソードであり、前記カソード活物質は金属、金属酸
化物、混合金属酸化物、金属硫化物および炭素質材料、
並びに上記物質の混合物から成る群から選択されること
を特徴とする請求項３０に記載の方法。 - 【請求項３３】 前記内側接続タブは前記外側接続タブ
と連続していることを特徴とする請求項３０に記載の方
法。 - 【請求項３４】 前記支持表面には孔が開いていること
を特徴とする請求項３０に記載の方法。 - 【請求項３５】 前記支持表面、前記内側接続タブおよ
び前記外側接続タブは、コバルトニッケル合金、クロム
鉄合金、アルミニウム、ステンレス鋼、軟鋼およびチタ
ンから成る群から選択される導電性材料、並びに上記導
電性材料の混合物から構成されることを特徴とする請求
項３０に記載の方法。
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