JPH11204115A

JPH11204115A - 電気化学的電池

Info

Publication number: JPH11204115A
Application number: JP28327598A
Authority: JP
Inventors: William G Howard; ジー．フォワードウイリアム; Roger W Kelm; ダブリュ．ケルムロジャー; J Weiss Douglas; ジェイ．ワイズダグラス; Ann M Crespi; エム．クレスピアン; J Berkowitz Fred; ジェイ．バーコウィツフレッド; Paul M Skarstad; エム．スカースタッドポール; L Herting Vernon; エル．ハーティングヴァーノン
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 1994-11-21
Filing date: 1998-09-17
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【目的】一次リチウム電池等の電気化学的電池の信頼
性と放電率を高める。【構成】直線状の側面を有するようにアルカリ金属負
極と正極アセンブリを一緒に同一方向に巻いてなる巻回
体１２０を、絶縁ケースライナー２１０を介在させて小
柱状のケース２２０内に収納する。複数の負極コネクタ
ータブ２０及び正極コネクタータブ７０を設け、活物質
を有効に利用できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リチウム負極を有する
電気化学セルに関し、特に、高い信頼性と高い放電率を
有するようにした一次リチウム電気化学的電池に関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】皮下埋
設可能な心臓の細動除去器は、心室性細動に苦しんでい
る患者を治療するために使用される。無秩序な心臓周期
は、修正しなければすぐに死亡に至るからである。細動
除去器装置は、患者の心臓の電気的体動を連続的にモニ
ターして心室性細動を検出し、その検知に応じて正常の
心臓周期を回復するため、適切なショックを供給する。
３０〜３５ジュール程度のショックが必要とされる。シ
ョックは即座に患者にそのエネルギーを提供することが
できるコンデンサーから供給される。心室性細動の検知
の後に患者にタイムリーな治療を提供するために、２、
３秒で必要なエネルギー量をコンデンサーに充電するこ
とが必要である。従って電源は、コンデンサーへの必要
な電荷を供給する高い能力を有していなければならな
ず、長い有効寿命を有するためには低自己放電性をも持
たなければならず、また必要なときに緊急に必要とされ
る治療を供給できる極めて信頼性の高いものでなければ
ならない。それに加えて、細動除去器は皮下埋設される
ので、最小にパッケージ化された電池でエネルギーを供
給できなければならない。

【０００３】細動除去器での使用のために適当な電池が
Ｋｅｉｓｔｅｒ氏等の米国特許第４，８３０，９４０号
に開示されている。その開示によれば、電池の負極材は
リチウムで、正極活物質は酸化バナジウム銀である。負
極は、正極プレートと共に曲がりくねって造られてい
る。正極プレートは、一曲がりごとに負極の両側に挿入
されている。リチウム電池やリチウム電池のための電解
質は、リチウム塩と有機溶媒を含む有機性液体のタイプ
である。負極と正極プレートは電気的に絶縁性のセパレ
ーター材で包まれている。しかしながらこの電池の不都
合な点は、曲がりくねった負極が能率的に使用されてい
ないことである。屈曲部分において負極材が正極材に直
面しておらず、それゆえに充分に利用されていないから
である。この問題に集点を当てた改善が、Ｐｏｓｔ氏等
の米国特許第５，１４７，７３７号で開示されている。
この特許では、曲がりくねったタイプの電極の上の作用
物質が、正極プレートに面しない曲がりくねった構造の
部位が負極作用物質を含まないように位置決めされてい
る。しかしながら負極の屈曲による容積効率の損失を改
善していない。これらの電池構造の付加的問題としては
部品数と接続数があり、この問題は、電池の製造可能性
と信頼性の両方に影響を及ぼし得る。またこの種の電池
では、負極と正極のそろわない構造による優れた電流分
布を達成することと活物質の使用の難しさがある。

【０００４】従来のリチウム電池には、負極と正極要素
がらせん状に巻かれた形態で組み合わせた電極本体を採
用したものがある。リチウムかリチウム合金のストリッ
プシートは、負極、電荷集合金属スクリーン上に支持さ
れた正極材からなる正極及び負極と正極要素を分離する
不織材製のシートからなる。これらの要素は組み合わせ
られ上でらせん状に巻かれる。例えばそのような巻かれ
た電極を有する電池の構造は円柱形となる。そのような
形状は、例えば米国特許第３，３７３，０６０号、同第
３，３９５，０４３号、同第３，７３４，７７８号、同
第４，０００，３５１号、同第４，１８４，０１号、同
第４，３３２，８６７号、同第４，３３３，９９４号、
同第４，５３９，２７１号、同第４，５５０，０６４
号、同第４，６６３，２４７号、同第４，６６８，３２
０号、同第４，７０９，４７２号、同第４，８６３，８
１５号、同第５，００８，１６５号、同第５，０１７，
４４２号及び同第５，０５３，２９７号に開示されてい
る。これら特許に開示されている電池は、米国特許第
４，８３０，９４０号の電池と違って、正極材と負極材
を絡み合わせる必要性がない。それゆえにそのような構
造は、正極と負極構成要素の間の整合を改良する可能性
を有し、また放電の間の負極と正極使用の均等性をする
可能性を有する。しかしながら円柱形電池では、角柱状
のセル形状と同じようには皮下埋設可能な細動除去器の
ケースの内側のスペースを利用できない。

【０００５】一定した螺旋巻きとしないことによって、
角柱状のケース構造に巻いた電極を適合させることが知
られている。例えば、米国特許第２，９２８，８８８号
はその図５ａ、５ｂで示すように、矩形のケース中で使
用するために細長い心棒上に巻き回した長方形の電極ア
センブリを開示している。また例えば、米国特許第４，
０５１，３０４号では、その図２において、矩形ケース
中での使用のための他の長方形に巻いた電極アセンブリ
を開示している。しかしながらこれらの特許は、そのよ
うな構造が高い電流レートのリチウム電池で使用できる
ことや放電の間の負極活物質と正極活物質の一様な利用
を可能にすることについては開示していない。

【０００６】それゆえに、角柱状のケース中での使用に
適する巻かれた電極を有し、高放電率の電池を提供する
ことが本発明の目的である。また放電の間の正極と負極
材の一様な利用が可能な高放電率の電池を提供すること
も本発明の目的である。さらに先行公知技術装置と比較
して部品点数と溶着数を減少させた皮下埋設可能な心臓
の細動除去器での使用のための高放電率の電池を提供す
ることも本発明の目的である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電気化学的
電池は上記目的を達成するために、（ａ）ケース、
（ｂ）ケースの孔を通して伸び、シールと該シールを通
して伸びるピンを有する貫通接続体、（ｃ）正極アセン
ブリの端部で一定の間隔をとって配置される少なくとも
２つのコネクタータブを有する正極アセンブリ、（ｄ）
負極と正極が、巻回体の第１の側面で整列し貫通接続ピ
ンに連結する正極コネクタータブと、巻回体の第２の側
面で整列する負極コネクタータブ共に巻かれ、端部に少
なくとも１つのコネクタータブを有する負極アセンブ
リ、（ｅ）巻回体からコネクタータブを絶縁する第１の
非導電性隔壁、（ｆ）貫通接続体と貫通接続ピンをケー
スと負極コネクタータブから絶縁する第２の非導電性隔
壁、（ｇ）貫通接続ピンと正極コネクタータブの間の接
続を負極コネクタータブ及びケースから絶縁する第３の
非導電性隔壁からなる構成としたものである。

【０００８】本発明に係る電気化学的電池は、第１の非
導電性の隔壁がコネクタータブが突出する孔を含む構成
とすることができる。

【０００９】本発明に係る電気化学的電池は、上記孔
が、巻回体上のコネクタータブの位置を変えることが可
能なスリットである構成とすることができる。

【００１０】本発明に係る電気化学的電池は、貫通接続
体を溶接によって正極コネクタータブに接続した構成と
することができる。

【００１１】本発明に係る電気化学的電池は、第２の非
導電性の隔壁が開口を有し、該開口を通して貫通接続ピ
ンが伸びて第３の非導電性の隔壁とともに正極コネクタ
ータブと貫通接続ピンの絶縁の不連続を防ぐ構成とする
ことができる。

【００１３】本発明に係る電気化学的電池は、第３非導
電性の隔壁が、正極コネクタータブと貫通接続ピンの間
の接続に対応する凹んだ部分を有する構成とすることが
できる。

【００１４】本発明に係る電気化学的電池は、第３非導
電性の隔壁が、第１の非導電性の隔壁と共に第１の非導
電性の隔壁の凹んだ部分と側面によって画定されるチャ
ンバーを形成する構成とすることができる。

【００１５】本発明に係る電気化学的電池は、第１〜第
３の非導電性の隔壁が自己支持高分子物質材製である構
成とすることができる。

【００１６】本発明に係る電気化学的電池は、上記高分
子物質が、ポリオレフィンまたはフルオロポリマーであ
る構成とすることができる。

【００１７】本発明に係る電気化学的電池は、巻回体と
正極コネクタータブをケースから絶縁するために、上記
第１の非導電性の隔壁を備えた絶縁ケースライナーを有
する構成とすることができる。

【００１８】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図１〜６は電極アセンブリの負極部分を示す。図１
において、細長い負極アセンブリ１は集電器５を含んで
示されており、一面側のアルカリ金属の第１の層１０
と、他面側のアルカリ金属の第２の層１５を有する。ア
ルカリ金属層１０、１５は好ましくはリチウム金属ある
いはリチウム合金であり、スクリーン状の集電器５上へ
圧着してある。

【００１９】図２は、アルカリ金属の第１、第２の層１
０、１５間に挟んだ集電器５を有する負極アセンブリ１
のサンドイッチ構造物を示す。また図３（Ａ）は、負極
アセンブリ１の断面図で、集電器５の一面１８側にのみ
アルカリ金属層１５を有する。活物質をその表面に必要
としないので、集電器５の露出部分が、のり巻き状の電
極アセンブリの外套を形成する。集電器５は、アルカリ
金属層１０、１５に関して耐腐食性を有する導電性の金
属で、好ましくはニッケルか銅あるいはこれらの合金で
ある。第１と第２のコネクタータブ２０、２２が集電器
５の縁から突出させてある。但しニッケルか銅の集電器
とリチウム金属の導電性は、高放電率で十分な電流分布
を供給することができるので、単一のコネクタータブを
使用することもできる。もし接続信頼度の改善が望まれ
るならば、補助的コネクタータブを加えることができ
る。コネクタータブ２０、２２は、図３（Ｂ）のように
形成したときは集電器５に一体化できる。集電器５は、
好ましくはエッチングによって作り、集電器５の縁を平
滑とし、それによってセパレータ材を突き抜けて電池の
短絡原因となる漂遊金属片を除去できるようにする。

【００２０】図示の負極アセンブリ１に代わるものとし
ては、集電器５を用いずにアルカリ金属かアルカリ金属
合金でほとんど完全に構成される負極を用いることであ
る。そのような構造では、アルカリ金属の一端を他より
厚く形成し、コネクタータブを直接アルカリ金属に接続
する。

【００２１】図４、５は、負極アセンブリ１がセパレー
タ２５によって覆われていることを示す。セパレータ２
５は、頂縁２７で閉じ、底縁２９に達するまで負極アセ
ンブリ１に沿って伸び、シール３０で付着され、負極ア
センブリ１を囲む中空部を形成している。セパレータ２
５には、コネクタータブ２０、２２がセパレータ２５を
通して突出することを許容するためにスリット（図示せ
ず）を設けることができる。セパレータ２５に使用する
材料は、市販の微孔性ポリオレフィン（すなわち、ポリ
エチレンかポリプロピレン）とすることができ、例えば
Ｃｅｌｇａｒｄ４５６０（商標：ＨｏｅｃｈｓｔＣｅ
ｌａｎｅｓｅ製の微孔ノンウーブンラミネート材）を用
いることができる。好ましくは、セパレータ２５のノン
ウーブン側を負極アセンブリ１のアルカリ金属層１０、
１５の表面に押しつけ、アルカリ金属を変形させセパレ
ータ２５と密接に接触させ、セパレータ２５に圧着す
る。

【００２２】この圧着は、液圧プレスによりアルカリ金
属層１０、１５をセパレータ２５のノンウーブン側へ押
し付けることによってなし得る。またこの作業は、上述
した集電器５上へアルカリ金属層１０、１５をプレスす
るのと同じようにできる。プレス作業に備えて、アルカ
リ金属層１０、１５を所定のサイズ、重量にカットし、
ダイ中において集電器５のいずれかの側面に位置させ
る。ダイと負極構成要素５、１０、１５はその後、アル
カリ金属層１０、１５を保持するのに十分な圧力で集電
器上へプレスするための転造用の取付ジグに取り付け
る。それからセパレータ２５を負極アセンブリ１の周囲
に設置し、所定の圧力で液圧プレスにより負極アセンブ
リ１の上にアルカリ金属層１０、１５を押し付け、セパ
レータと密接に接触するように負極金属を変形させる。
プレス圧力は、例えば８００ｐｓｉ程度を使用できる。
セパレータのシール３０は、従来公知のヒートシーラー
によって作られるヒートシールとすることができる。

【００２３】図６〜９を参照すると、細長い正極アセン
ブリ５０は集電器５５を含み、その上に正極材の層６
０、６５が圧着してある。正極アセンブリ５０は、負極
アセンブリ１とほぼ同じ幅を有する。正極材は、例えば
二酸化マンガン、Ｖ６Ｏ１３、酸化バナジウム銀あるい
はＣＦｘそして所望によってバインダー及び導電性増強
材と共に上記材料の固体混合物からなる固体の正極活物
質成分を含む。好ましくは、使用される銀のバナジウム
酸化物は、Ｃｒｅｓｐｉ氏の米国特許第５，２２１，４
５３号で開示されたものとする。例えば、正極活物質成
分として酸化バナジウム銀を採用している電池で、約５
％のＰＴＦＥを、導電性増強材として約２％のカーボン
ブラックと２％のカーボンと一緒にバインダーとして加
えることができる。粒状の成分を一緒に混ぜ、所望の水
分含有量となるように乾燥させ、電流コレクタ５５上に
一様な層状に設け、そして高圧でドライプレスして正極
材層６０、６５の各々を形成する。また公知技術で知ら
れている湿式法を使用でき、正極材の湿った混合物を集
電器５５上に析出させ、乾燥させてから圧延して正極材
層６０、６５の各々を形成することもできる。

【００２４】集電器５５の縁からは、コネクタータブ７
０、７２が上述した負極アセンブリ１と同じ態様で突出
する。集電器５５は、導電性の金属で、正極材と組み合
わせたときに耐蝕性を発揮する、好ましくはチタン、ス
テンレス鋼あるいはのチタン合金である。

【００２５】セパレータ７５は、上述した負極アセンブ
リ１と同じ態様で正極アセンブリ５０の周りに中空部を
形成し、そしてシール８０でシールされている。セパレ
ータ７５に使用する材料は、上述した負極アセンブリ１
と同様に市販の微孔性ポリオレフィン（すなわち、ポリ
エチレンかポリプロピレン）とすることができ、シール
８０は、ヒートシールとすることができる。好ましく
は、正極アセンブリ５０のセパレータ７５は、放電する
ことを考慮し、正極材６０、６５の膨脹を可能としかつ
放電時に分裂しないようにするため、わずかに正極アセ
ンブリより大きくする。これはしっかりと負極アセンブ
リ１の周囲に装着できる負極アセンブリ１のセパレータ
２５とは反対である。

【００２６】図１０〜１３は、曲げ処理工程を示す。図
１０は、曲げ工程を始めるために、正極アセンブリ５
０、心材１００と共に整列させた負極アセンブリ１を示
す。図示は省略するが、これらの構成要素のためのセパ
レータ２５、７５は、曲げ工程の間に負極アセンブリ１
と正極アセンブリ５０の周りにおかれる。負極アセンブ
リ１が正極アセンブリ５０より長く、正極アセンブリ５
０の対応する終端５０ａをオーバーラップするために、
１つの終端１ａで位置決めされることに留意する必要が
ある。正極アセンブリ５０の終端５０ａは、心材１００
の縁１００ａのわずか後に位置決めされる。

【００２７】負極アセンブリ１は、正極アセンブリ５０
に対しても設置され、アルカリ金属層１５は、負極アセ
ンブリ１の終端１８で正極材層６０に対して設置され
る。これは、電極アセンブリの外周巻き回し部分が、終
端１８で正極材６０と集電器５の露出部分に面するアル
カリ金属層１５を有することを保証する。

【００２８】図１１、１３に示すように、曲げ処理は、
心材１００上へ負極アセンブリ１の終端１ａを曲げて重
ねることによって始められる。図示のように、屈曲部１
０５が正極アセンブリの終端外周に位置する。図示せぬ
が、手で曲げるときには、この曲げ処理手順は、最初に
正極アセンブリ５０がない状態で（但し負極アセンブリ
１上への正しい曲げ半径を作るために正極アセンブリ５
０と等しい肉厚のスペーサーを挟む。）、心材１００の
上へ負極アセンブリ１を曲げ、スペーサーを取り除き、
正極アセンブリ５０を心材１００と負極アセンブリの間
に挿入するものとなる。よりスムーズな曲げを形成する
ためには、負極アセンブリ１と正極アセンブリ５０の間
及び負極アセンブリと心材１００間に補助的セパレータ
材を設置することが望ましい。これは図１２で示すよう
に、補助的セパレータ材１１０を負極アセンブリ１の上
に置き、屈曲１０５を形成すべき部位で負極アセンブリ
１と正極アセンブリ５０の間に入れることによってして
可能である。補助的セパレータ材１１０を加えるための
最も便利な方法は、セパレータ２５を若干長くし、適切
な終端１ａで負極アセンブリ１の長さを越えてセパレー
タ２５を突出させ、セパレータを負極アセンブリ１に沿
って折り戻し、屈曲部１０５においてセパレータ材の３
倍の肉厚を与えるようにすることである。

【００２９】それから電極アセンブリが完成するまで、
負極アセンブリ１と正極アセンブリ５０を心材の周囲で
一方向へ巻いてゆく。曲げ処理は、一定の巻き付け力で
実行する必要がある。一定でない巻き付け力では、放電
の際の抵抗が高い部分と低い部分を生じさせてしまい、
一様でない電流分布を作りだし、また最終の巻き回しで
コネクタータブ２０、２２、７０、７２の位置を変えて
しまい、接続を難しくする。巻き付け力を一定にするに
は、慎重に手あるいは機械で巻けばよい。機械で巻けば
製品ごとのバラツキが小さくなる。

【００３０】図１４は電極アセンブリ１２０から突出し
ているコネクタータブ２０、２２、７０、７２を示す。
好ましくは図示のように、負極に対応するコネクタータ
ブ２０、２２が電極アセンブリ１２０の１つの側に位置
し、正極に対応するコネクタータブ７０、７２が電極ア
センブリの対辺の上に負極コネクタータブ２０、２２か
ら一定の間隔をとって位置するように配置するのがよ
い。このように配置すると、完成した電池で不注意で短
絡させるのを避けられる。また好ましくはコネクタータ
ブは、各々の溶接された接続を容易にするために、貫通
接続体あるいはケースに対して所望の接続部位近くに位
置決めされ、正極タブあるいは負極タブとの間にオーバ
ーラップなしで位置決めされるのがよい。

【００３１】図１５は、心材１００を伴う電極アセンブ
リ１２０の巻回体の最終形態を示す（セパレータ２５、
７５と集電器５、５５の図示は省略する。）。負極アセ
ンブリ１と正極アセンブリ５０の調和する巻回体が、電
極アセンブリ１２０を構成し、心材１００は、電極アセ
ンブリ１２０のまっすぐな側面の長さを決定し、最終の
負極層１２５は、正極材６０だけに面するアルカリ金属
層１５部分を有する。上述のように、集電器５をなくせ
ば最終の負極層１２５は、他の負極の半分の肉厚だけの
負極材のみで作られる。心材１００を取出すと負極アセ
ンブリ１の第１の終端１ａが正極アセンブリ５０の両側
で接触し、これで電極アセンブリ１２０が完成する。負
極アセンブリ１と正極アセンブリ５０の間を巻回体の巻
き始めで近付けるために、心材は非常に薄くなければな
らないことがわかる。例えば、通常は厚さ０．０１０イ
ンチのステンレス鋼を使用するが、剛性がもっと必要で
あれば厚い心材を使用してもよい。巻回体の巻き数は電
池の種類により必要な放電率と容量によって決定する
が、これは当業者にとって明らかである。巻き回し数を
増やせば放電率を高められるが、電池の単位体積当たり
の容量を減少させる。

【００３２】電極アセンブリ１２０の組立体を図１６〜
１８に示す。図１６で示すように、コイル絶縁体２００
を電極アセンブリ１２０上へ位置させる。コイル絶縁体
は、負極コネクタータブ２２に対応する窪み２０２と、
負極コネクタータブ２０及び正極コネクタータブ７０、
７２に対応するスリット２０４、２０６、２０８を有す
る。電極アセンブリ１２０は、絶縁ケースライナー２１
０に挿入する。ケースライナー２１０の頂縁は、好まし
くは電極アセンブリ１２０の縁を越えて突出し、他の絶
縁要素とのオーバーラップを可能にする。そのため、ケ
ース２２０へ負極コネクタータブ２０、２２を簡単に接
続可能な窪み２１１を一面側に有する。コイル絶縁体２
００とケースライナー２１０は好ましくはＰＴＦＥやＰ
ＣＴＦＥのようなポリオレフィンポリマーかフルオロポ
リマーから作る。それから電極アセンブリ１２０とケー
スライナー２１０を、好ましくはステンレス鋼からなる
小柱状のケース２２０に挿入する。

【００３３】図１７には、ケースカバー２３０とピン絶
縁体２４０を電極アセンブリ１２０とケース２２０と一
緒に示してある。ケースカバー２３０はガラスで封口し
た貫通接続体２３２とこれを通して伸びる貫通接続ピン
２３３を備えている。正極コネクタータブ７０、７２と
整列させるため、貫通接続体２３２には曲げ２３４を設
けてある。２３６はケースカバー２３０の封口である。
ケースカバー２３０はステンレス鋼で、貫通接続ピン２
３３は、好ましくはニオブかモリブデン製である。ピン
絶縁体２４０は、貫通接続ピン２３３を突部２４４内に
導入するための孔２４２を有する。突部２４４はケース
カバー２３０との接触から貫通接続ピン２３３を絶縁す
る。ピン絶縁体２４０のすぐ下側に位置することになる
コイル絶縁体２００の１側面とともに、突部２４４は正
極接続から絶縁するチャンバーを形成する。管かコーテ
ィング（図示せず）での補助的絶縁を、貫通接続ピン２
３３と貫通接続体２３２を絶縁するために溶接していな
い位置で貫通接続ピン２３３と貫通接続体２３２に設け
てもよい。また、補助的なカバー絶縁体（図示せず）
を、ケースカバー２３０の絶縁を補助するためにケース
カバー２３０の裏面へ設けてもよい。

【００３４】貫通接続ピン２３３は、図１８で示すよう
に正極コネクタータブ７０、７２に溶接し、負極コネク
タータブ２０、２２は、図１８で示すように「Ｌ」形状
に曲げてケース２２０の側面に溶接し、それによって金
属ケース２２０が電池の１つの端子（但しケースが負
極）となる。そして、貫通接続ピン２３３をスリット
（図示せず）を通してピン絶縁体２４０に挿入し、ピン
絶縁体２４０の孔２４２を貫通させる。電極アセンブリ
１２０は、溶接及び曲げ工程の間にケース２２０の外側
に置いておく。電極の溶接工程は、全て不活性ガス雰囲
気で行なうべきである。それから、電極アセンブリ１２
０をシールするためにケースカバー２３０をケース２２
０に溶接する。

【００３５】図１９に電池の絶縁要素を詳細に示す。カ
バー絶縁体２４５は、ケースカバー２３０の下側に装着
するようになっており、貫通接続体２３２と貫通接続ピ
ン２３３を通すための孔２４６と、封口２３６に対応す
る切り欠き部分２４７を有する。カバー絶縁体２４５を
ケースカバー２３０の裏面へ取り付け、それから貫通接
続絶縁体２５０を貫通接続ピン２３３と貫通接続体２３
２の上にスライドさせて被せ、カバー絶縁体２４５と接
触させる。貫通接続絶縁体２５０を位置決めしたなら
ば、管状の絶縁体２５５を貫通接続体２３２のガラスに
接触するまで貫通接続ピン２３３の上にスライドさせて
被せる。それから図１７に示すように、貫通接続ピン２
３３を所望の形状に曲げて正極コネクタータブ７０、７
２と接続させる。

【００３６】ピン絶縁体２４０は、縁から孔２４２まで
伸びるスリット２４１を有する。また、ピン絶縁体２４
０は、突部２４４か凹みへの導入用の孔２４２を有し、
これによって貫通接続ピン２３３とそれに被せる管状の
絶縁体２５５を受け入れ、貫通接続ピンが正極コネクタ
ータブ７０、７２に溶接される部位でケースカバー２３
０から貫通接続ピン２３３を絶縁する。貫通接続ピン２
３３を正極タブ７０、７２に溶接したあと、スリット２
４１によりピン絶縁体２４０を貫通接続ピン上へ位置さ
せることが可能になる。それゆえに管状の絶縁体２５５
は、孔２４２を通して突出し、それによって負極電位差
の要素から正極コネクタータブ７０、７２と貫通接続ピ
ン２３３の絶縁が破れることを防いでいる。コイル絶縁
体２０２ａは、負極コネクタータブ２２に対応する窪み
２０２と、負極コネクタータブ２０及び正極コネクター
タブ７０に対応するスリット２０４、２０６を備えてい
る。窪み２０８ａは、正極コネクタータブ７２に対応す
る図１６に示すスリット２０８の位置に設けてある。

【００３７】電極アセンブリ１２０は、絶縁ケースライ
ナー２１０に挿入する。すべてのケース絶縁要素、即ち
カバー絶縁体２４５、貫通接続絶縁体２５０、管状の絶
縁体２５５、ピン絶縁体２４０、コイル絶縁体２０２ａ
及びケースライナー２１０は、高分子量ポリマー、好ま
しくはＰＴＦＥやＰＣＴＦＥ等のポリオレフィンポリマ
ーかフルオロポリマーをモールド成形あるいは射出成形
することによって形成する。この絶縁体構造により、正
極接続は、電池の負極電位部分から完全に絶縁され、貫
通接続体は、放電の間に形成される正極材とリチウム粒
子からの漂遊粒子から完全に絶縁される。この絶縁構造
は、絶縁構成要素の間の嵌合性を改良することによって
改善でき、負極と正極要素のより良い絶縁が可能にな
る。例えば、ピン絶縁体２４０の孔２４２と管状の絶縁
体２５５がぴったりと嵌まるサイズとするか、あるいは
貫通接続ピン２３３を対応する絶縁体部分にパチンと締
めて装着するようにして、孔２４２を通して電池材が漂
遊しないようにすることができる。このタイプの他の構
造を図２０で示す。

【００３８】図２０では、電池の絶縁構成要素の数を減
少させることができるスナップ装着絶縁システム２６０
を示す。スナップ装着絶縁システム２６０は、主に上部
要素２６５と下部要素２７０という２つの要素からな
る。両構成要素２６５、２７０は、絶縁プラスチック材
を射出成形してなるものである。これらの構成要素２６
５、２７０は、図１９に示す構成要素２０２ａ、２４
０、２４５に代えて用いることができる。

【００３９】下部要素２７０は、２つの正極コネクター
タブに対応する開口２７２ａ、２７２ｂと、負極コネク
タータブに対応する窪み２７４を有し、また電解質をケ
ース内に入れやすくするポート２３６をも備えている。
また下部要素２７０は、上部要素２６５としっかりとス
ナップ装着するためのフック２７６ａ、２７６ｂも備え
ている。上部要素２６５と部要素２７０とを安全にスナ
ップ止めするための他の構造を使用することももちろん
可能で、成形プラスチックに関して周知の種々の構造を
採用できる。また、フック２７６ａ、２７６ｂの１つを
成形ヒンジとして上部要素と下部要素を一体に連結した
構造で形成することもできる。上部要素２６５は、貫通
接続ピン２３３に対応する第１の開口２６７と、封口２
３６と一線上に並ぶ第２の開口２６８を備え、封口２３
６から電解質をケース内へ注入できるようになってい
る。

【００４０】上部要素２６５は、間仕切壁２６９を有
し、上部要素と下部要素を連結したときに、図示の実施
例で１つの負極タブだけがケースと負極を接続するため
に使用されるのであれば、正極接続と貫通接続ピン２３
３を封口２３６と負極接続から分離し、また、正極接続
と貫通接続ピン２３３を他の電池構成要素から絶縁す
る。

【００４１】実際、両要素２６５、２７０を連結するこ
とによって、貫通接続ピン２３３とその正極タブへの接
続部分を収容する分離した区画が形成される。ケースが
正あるいは中性の実施例も上記実施例と同様に容易に構
成できる。ケースを正とする場合は、正極コネクタータ
ブ７０、７２をケース２２０に溶接し、負極コネクター
タブ２０、２２を貫通接続ピン２３３に溶接する。ケー
スを中性とする場合は、負極コネクタータブ２０、２２
に接続する追加の貫通接続体を設ける。正極と負極材の
相対的位置を交換することによって他の実施例も容易に
構成できる。これは電極アセンブリ構造を入れ替えるの
で、正極アセンブリが集電器の部分のある負極アセンブ
リより長くなり、巻回体の外層を構成するために一面側
に正極材だけを有し、巻き回しは、心材を越えて正極ア
センブリを曲げることによって始まる。しかしながら、
上記実施例が放電率と容積効率から好ましい。

【００４２】電解質溶液は、真空充填処理によって封口
２３６を通して導入し、その後、封口２３６は密封す
る。電解質溶液は、プロピレンカーボネートとジメトキ
シエタンの５０／５０の混合物中で、リチウム塩（すな
わち、１．０モルのＬｉＣｌＯ４かＬｉＡｓＦ６）のよ
うな有機溶材にアルカリ金属塩を加えたものが適する。
シーリング処理は図示せぬが、例えば、まず封口２３６
の開口にプラグを押し込み、封口２３６の上にキャップ
かディスクを溶接する。ハーメチックシールのリークを
チェックする材料を、第１と第２のシールの間に設けて
もよい。

【００４３】

【発明の効果】本発明に係る電極アセンブリ、同製造方
法及び電気化学的電池は以上説明してきたようなものな
ので、角柱状のケース中での使用に適し、かつ高放電率
で、放電の間の正極と負極材の一様な利用が可能で、さ
らに部品点数と溶着数が少なく皮下埋設する心臓の細動
除去器での使用に適するものとなるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用された負極構成要素の側面図であ
る。

【図２】図１の負極の第１部分の横断断面図である。

【図３】図１の負極の第２部分の横断断面図（Ａ）と、
図１の負極の電極タブの詳細図（Ｂ）である。

【図４】複合型の負極と本発明で使用したセパレータの
部分破断側面図である。

【図５】図４の負極とセパレータの横断断面図である。

【図６】本発明で使用された正極アセンブリの部分破断
側面図である。

【図７】図６の正極アセンブリの横断断面図である。

【図８】本発明で使用された複合型の正極アセンブリと
セパレータの部分破断側面図である。

【図９】複合型の正極アセンブリと図８のセパレータの
横断断面図である。

【図１０】巻かれる準備ができている心材、正極アセン
ブリ及び負極アセンブリの平面図である。

【図１１】図１０の心材と正極アセンブリと負極アセン
ブリの終端部分の平面図で、正極と心材周りの負極の屈
曲方向を示している。

【図１２】図１１の心材と正極アセンブリと負極アセン
ブリの終端部分の平面図で、負極屈曲においての補助的
セパレータ材の使用を示している。

【図１３】図１１から屈曲を完成させた状態を示してい
る心材、正極アセンブリ及び負極アセンブリの終端部分
の平面図である。

【図１４】本発明による電極アセンブリの完成した状態
の斜視図である。

【図１５】電極アセンブリ（曲がりくねった要素間のセ
パレータ材を示していない。）の巻回体と取出す前の巻
回体中の心材の位置の平面図である。

【図１６】絶縁体材と共に電池ケースに電極アセンブリ
を挿入する状態を示している分解斜視図である。

【図１７】図１６の電極アセンブリとケースへの絶縁体
とケース頂部の付加を示す分解斜視図である。

【図１８】ケース要素と電極タブの接続を示している完
成した電池の一部破断斜視図である。

【図１９】電池の隔離要素の一部破断斜視図である。

【図２０】電池の他の隔離要素の一部破断斜視図であ
る。

【符号の説明】

１負極アセンブリ１ａ負極アセンブリの終端５集電器１０、１５アルカリ金属層１８負極アセンブリの終端１８集電器の一面２０、２２負極コネクタータブ２５セパレータ２７頂縁２９底縁３０シール５０正極アセンブリ５０ａ正極アセンブリの終端５５集電器６０、６５正極材層７０、７２正極コネクタータブ７５セパレータ８０シール１００心材１００ａ心材の縁１０５屈曲部１１０セパレータ材１２０電極アセンブリ１２５負極層２００コイル絶縁体２０２窪み２０２ａコイル絶縁体２０４、２０６、２０８スリット２０８ａ窪み２１０絶縁ケースライナー２１１窪み２２０ケース２３０ケースカバー２３２貫通接続体２３３貫通接続ピン２３４曲げ２３６封口２４０ピン絶縁体２４１スリット２４２孔２４４突部２４５カバー絶縁体２４６孔２４７切り欠き部分２５０貫通接続絶縁体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロジャーダブリュ．ケルムアメリカ合衆国ウイスコンシン州 54017 ニューリッチモンドカントリーロード 1533 (72)発明者ダグラスジェイ．ワイズアメリカ合衆国ミネソタ州 55433プリモスサーティナインスアベニューノース 11425 (72)発明者アンエム．クレスピアメリカ合衆国ミネソタ州 55417ミネアポリストゥエルブスアベニューサウス 4915 (72)発明者フレッドジェイ．バーコウィツアメリカ合衆国ミネソタ州 55316チャップリンパウンドビューサークルノース 9945 (72)発明者ポールエム．スカースタッドアメリカ合衆国ミネソタ州 55447プリモスガーランドレーン 2415 (72)発明者ヴァーノンエル．ハーティングアメリカ合衆国ミネソタ州アンドーバーワンハンドレッドセブンティフォースレーンノースウエスト2585

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】以下の要件からなる電気化学的電池。
（ａ）ケース、（ｂ）ケースの孔を通して伸び、シール
と該シールを通して伸びるピンを有する貫通接続体、
（ｃ）正極アセンブリの端部で一定の間隔をとって配置
される少なくとも２つのコネクタータブを有する正極ア
センブリ、（ｄ）負極と正極が、巻回体の第１の側面で
整列し貫通接続ピンに連結する正極コネクタータブと、
巻回体の第２の側面で整列する負極コネクタータブ共に
巻かれ、端部に少なくとも１つのコネクタータブを有す
る負極アセンブリ、（ｅ）巻回体からコネクタータブを
絶縁する第１の非導電性隔壁、（ｆ）貫通接続体と貫通
接続ピンをケースと負極コネクタータブから絶縁する第
２の非導電性隔壁、（ｇ）貫通接続ピンと正極コネクタ
ータブの間の接続を負極コネクタータブ及びケースから
絶縁する第３の非導電性隔壁。
【請求項２】第１の非導電性の隔壁がコネクタータブ
が突出する孔を含む請求項１の電気化学的電池。
【請求項３】上記孔が、巻回体上のコネクタータブの
位置を変えることが可能なスリットである請求項２の電
気化学的電池。
【請求項４】貫通接続体を溶接によって正極コネクタ
ータブに接続した請求項３の電気化学的電池。
【請求項５】第２の非導電性の隔壁が開口を有し、該
開口を通して貫通接続ピンが伸びて第３の非導電性の隔
壁とともに正極コネクタータブと貫通接続ピンの絶縁の
不連続を防ぐ請求項１の電気化学的電池。
【請求項６】第３非導電性の隔壁が、正極コネクター
タブと貫通接続ピンの間の接続に対応する凹んだ部分を
有する請求項１の電気化学的電池。
【請求項７】第３非導電性の隔壁が、第１の非導電性
の隔壁と共に第１の非導電性の隔壁の凹んだ部分と側面
によって画定されるチャンバーを形成する請求項６の電
気化学的電池。
【請求項８】第１〜第３の非導電性の隔壁が自己支持
高分子物質材製である請求項１の電気化学的電池。
【請求項９】上記高分子物質が、ポリオレフィンまた
はフルオロポリマーである請求項８の電気化学的電池。
【請求項１０】巻回体と正極コネクタータブをケース
から絶縁するために、上記第１の非導電性の隔壁を備え
た絶縁ケースライナーを有する請求項１の電気化学的電
池。