JPH1197065A - 超薄層固体リチウム電池及びその製造方法 - Google Patents
超薄層固体リチウム電池及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】機械的に鋭利に切り取られる積層型のマザー電
池からポリマー電解質電池を製造する技術。 【解決手段】カソードは、リチウム又はナトリウムを溶
解する性質を有しており、マザー電池に、自己回復現象
を生ずるように鋭利な機械的な切り取り作業を施す、リ
チウム又はナトリウム基質のアノードシート、ポリマー
電解質、及び、薄膜の形態のカソードから成っていて大
きな表面積を有する積層マザー電池から、リチウム又は
ナトリウム基質のアノードを有するゲル化した又はゲル
化していない薄層ポリマー電解質電池を製造する方法。
池からポリマー電解質電池を製造する技術。 【解決手段】カソードは、リチウム又はナトリウムを溶
解する性質を有しており、マザー電池に、自己回復現象
を生ずるように鋭利な機械的な切り取り作業を施す、リ
チウム又はナトリウム基質のアノードシート、ポリマー
電解質、及び、薄膜の形態のカソードから成っていて大
きな表面積を有する積層マザー電池から、リチウム又は
ナトリウム基質のアノードを有するゲル化した又はゲル
化していない薄層ポリマー電解質電池を製造する方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超薄層固体電池及
びその製造方法に関する。より一般的に言えば、本発明
は、リチウム又はナトリウムのアノードを有するポリマ
ー電解質薄層電池の製造方法、並びに、該製造方法によ
って得られる電池に関する。より詳細に言えば、本発明
は、機械的に鋭利に切り取られる積層型のマザー電池か
らポリマー電解質電池を製造する技術に関する。換言す
れば、本発明は、積層型の製品を単に直接切り取ること
により小型の要素を製造するのに特に適するように構成
されていて連続的なプロセスによって製造される大きな
表面積を有する積層型の電池の使用方法、並びに、機械
的な切り取りによる小型の超薄層電池の製造方法に関す
る。
びその製造方法に関する。より一般的に言えば、本発明
は、リチウム又はナトリウムのアノードを有するポリマ
ー電解質薄層電池の製造方法、並びに、該製造方法によ
って得られる電池に関する。より詳細に言えば、本発明
は、機械的に鋭利に切り取られる積層型のマザー電池か
らポリマー電解質電池を製造する技術に関する。換言す
れば、本発明は、積層型の製品を単に直接切り取ること
により小型の要素を製造するのに特に適するように構成
されていて連続的なプロセスによって製造される大きな
表面積を有する積層型の電池の使用方法、並びに、機械
的な切り取りによる小型の超薄層電池の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】過去１０年の間に、充電式のリチウム型
一次電池が、かなり多くの研究開発の対象であった。そ
の目的は、エネルギ容量が大きく且つ良好な電気的性能
を有する低コストの電池を開発することである。この観
点から、数例を挙げただけでも、マイクロエレクトロニ
クス、電気通信、ポータブル・コンピュータ及び電気自
動車の如き、種々の用途に適合する非常に多くの電池構
造が開発されてきた。電気化学的電池又は発電装置は総
て、充電式のものであるか否かを問わず、リチウムの如
き金属から形成することのできるアノードと、酸化バナ
ジウム又は二酸化マンガンの如き挿入化合物（可逆的に
又は不可逆的にアルカリイオンを挿入する）から形成さ
れるカソードと、上記電極（すなわち、上記アノード及
びカソード）の間に設けられる機械的なセパレータすな
わち隔離体と、電解質成分とから構成されている。この
電解質成分という用語は、イオン輸送を行わせるために
発電装置の中に含まれる任意の物質（上記電極の活物質
を除く）を意味しており、この電解質成分の中では、上
記セパレータのレベルで及び複合電極において、イオン
Ｌｉ+が移動することができる。発電装置が放電又は充
電されている間には、上記電解質成分は、一方の電極か
ら他方の電極へ、また、複合電極の内側へさえ、発電装
置全体を通してイオン種の輸送を確実に行う。ポリマー
電解質電池においては、上記セパレータの機能及び上記
電解質成分の機能は、一般的に、同じ物質の中で複合さ
れる。
一次電池が、かなり多くの研究開発の対象であった。そ
の目的は、エネルギ容量が大きく且つ良好な電気的性能
を有する低コストの電池を開発することである。この観
点から、数例を挙げただけでも、マイクロエレクトロニ
クス、電気通信、ポータブル・コンピュータ及び電気自
動車の如き、種々の用途に適合する非常に多くの電池構
造が開発されてきた。電気化学的電池又は発電装置は総
て、充電式のものであるか否かを問わず、リチウムの如
き金属から形成することのできるアノードと、酸化バナ
ジウム又は二酸化マンガンの如き挿入化合物（可逆的に
又は不可逆的にアルカリイオンを挿入する）から形成さ
れるカソードと、上記電極（すなわち、上記アノード及
びカソード）の間に設けられる機械的なセパレータすな
わち隔離体と、電解質成分とから構成されている。この
電解質成分という用語は、イオン輸送を行わせるために
発電装置の中に含まれる任意の物質（上記電極の活物質
を除く）を意味しており、この電解質成分の中では、上
記セパレータのレベルで及び複合電極において、イオン
Ｌｉ+が移動することができる。発電装置が放電又は充
電されている間には、上記電解質成分は、一方の電極か
ら他方の電極へ、また、複合電極の内側へさえ、発電装
置全体を通してイオン種の輸送を確実に行う。ポリマー
電解質電池においては、上記セパレータの機能及び上記
電解質成分の機能は、一般的に、同じ物質の中で複合さ
れる。
【０００３】ボタン電池及び平板電池の如き充電式又は
非充電式の小型リチウム電池は、一般的に、その後組み
立てられる個々の構成要素の精密加工及び切り取りを行
うことにより製造される。薄膜から構成される平板電池
を取り扱う場合には、電池又はその構成要素は、所定寸
法を有する複数の電池又は複数の要素の形態として精密
加工され、これら複数の電池又は複数の要素は、その
後、電気化学的な装置に損傷を与えることなく局部的な
切り取りを可能にするために準備された電気化学的に不
活性な領域の中で切り取られる。この製造プロセスを利
用する電池の例が、米国特許第４，１７７，３３０号、
米国特許第５，３７８，５５７号及び米国特許第５，５
４７，７８０号に記載されている。
非充電式の小型リチウム電池は、一般的に、その後組み
立てられる個々の構成要素の精密加工及び切り取りを行
うことにより製造される。薄膜から構成される平板電池
を取り扱う場合には、電池又はその構成要素は、所定寸
法を有する複数の電池又は複数の要素の形態として精密
加工され、これら複数の電池又は複数の要素は、その
後、電気化学的な装置に損傷を与えることなく局部的な
切り取りを可能にするために準備された電気化学的に不
活性な領域の中で切り取られる。この製造プロセスを利
用する電池の例が、米国特許第４，１７７，３３０号、
米国特許第５，３７８，５５７号及び米国特許第５，５
４７，７８０号に記載されている。
【０００４】多くの場合に、活性電極（金属リチウム及
び複合カソード）は、包装材料に直接接触している。上
記包装材料は、その後、保護バリヤ及びコレクタとして
用いられる。上記電極は、コーティング技術又はプレス
技術によって上記包装材料の上に直接設けられることが
多い。上記２つの機能（バリヤ及びコレクタ）を同じ材
料の上で組み合わせることにより、完成された電池の重
量及び体積を最適化することができる。
び複合カソード）は、包装材料に直接接触している。上
記包装材料は、その後、保護バリヤ及びコレクタとして
用いられる。上記電極は、コーティング技術又はプレス
技術によって上記包装材料の上に直接設けられることが
多い。上記２つの機能（バリヤ及びコレクタ）を同じ材
料の上で組み合わせることにより、完成された電池の重
量及び体積を最適化することができる。
【０００５】しかしながら、上記手法は下記の如き多く
の欠点を有している。
の欠点を有している。
【０００６】すなわち、 − 切り取るべき複数の要素を製造する間に、そのよう
な要素又は電池の寸法及び位置を予め決定する必要があ
り、 − 装置全体の切り取り作業及び密封作業によって必要
とされる突起及び再位置決めに関連して、材料の損失及
び最適化のロスがあり、 − 組み立て及び切り取りの間に要素を互いに重ねるこ
とに関連する問題があり、 − 同じ材料を空気不透過性で水不透過性の電池及びコ
レクタとして使用できるようにするために、過剰の厚さ
が必要とされる。
な要素又は電池の寸法及び位置を予め決定する必要があ
り、 − 装置全体の切り取り作業及び密封作業によって必要
とされる突起及び再位置決めに関連して、材料の損失及
び最適化のロスがあり、 − 組み立て及び切り取りの間に要素を互いに重ねるこ
とに関連する問題があり、 − 同じ材料を空気不透過性で水不透過性の電池及びコ
レクタとして使用できるようにするために、過剰の厚さ
が必要とされる。
【０００７】上記過剰の厚さは、直列又は並列のアセン
ブリ（組立体）として取り付けられた薄膜から電池を構
成する場合（すなわち、複数の個々の電池を所要の電圧
又はアンペア数を得るように重ね合わせる場合）に、特
に不利になる。
ブリ（組立体）として取り付けられた薄膜から電池を構
成する場合（すなわち、複数の個々の電池を所要の電圧
又はアンペア数を得るように重ね合わせる場合）に、特
に不利になる。
【０００８】ポリマー電解質電池を機械的に切り取って
複数の部片にすることは、直感的に可能であるが、一般
的には、そのような切り取り作業は、特に該作業が機械
的な手段（米国特許第５，２５０，７８４号）で実行さ
れた場合には、短絡を生じさせると共に弱点を残すもの
と理解されている。これは、予め決定された非電気化学
的活性領域で切り取り作業が実行される、複数の電池を
切り取るより複雑なプロセス（米国特許第５，３７８，
５５７号及び米国特許第５，５４７，７８０号）によっ
て間接的に確認されている。本発明者等は、例えば、鋏
を用いて積層型の電池を機械的に切り取って複数の薄膜
にし、その際に、各部片の永続的な電圧損失を生じさせ
ない実験を多数行った。しかしながら、周囲空気の下で
行ったこれらの実験は、製造プロセスを示唆することが
できなかった。その理由は、そのような実験は、水、及
び、空気の構成要素とのリチウムの不可逆的な酸化に基
づくものであり、また、アノード及びカソードのコレク
タを一緒に引っ張る傾向のある機械的な切り取り作業自
体が、例えばサイクリング（反復操作）の間に、短絡が
発生するのに好ましい領域を生成することが知られてい
るからである。
複数の部片にすることは、直感的に可能であるが、一般
的には、そのような切り取り作業は、特に該作業が機械
的な手段（米国特許第５，２５０，７８４号）で実行さ
れた場合には、短絡を生じさせると共に弱点を残すもの
と理解されている。これは、予め決定された非電気化学
的活性領域で切り取り作業が実行される、複数の電池を
切り取るより複雑なプロセス（米国特許第５，３７８，
５５７号及び米国特許第５，５４７，７８０号）によっ
て間接的に確認されている。本発明者等は、例えば、鋏
を用いて積層型の電池を機械的に切り取って複数の薄膜
にし、その際に、各部片の永続的な電圧損失を生じさせ
ない実験を多数行った。しかしながら、周囲空気の下で
行ったこれらの実験は、製造プロセスを示唆することが
できなかった。その理由は、そのような実験は、水、及
び、空気の構成要素とのリチウムの不可逆的な酸化に基
づくものであり、また、アノード及びカソードのコレク
タを一緒に引っ張る傾向のある機械的な切り取り作業自
体が、例えばサイクリング（反復操作）の間に、短絡が
発生するのに好ましい領域を生成することが知られてい
るからである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、アノ
ードの驚異的な自己回復効果を利用し、不良品を全く又
は殆ど生ずることなく小さな要素に切り取ることを容易
にする、リチウム又はナトリウムのアノードを有するポ
リマー電解質電池を製造することである。
ードの驚異的な自己回復効果を利用し、不良品を全く又
は殆ど生ずることなく小さな要素に切り取ることを容易
にする、リチウム又はナトリウムのアノードを有するポ
リマー電解質電池を製造することである。
【００１０】本発明の別の目的は、電池を電気化学的に
切り取る本発明の電気化学的なサイクリングによって、
上述の電気化学的な弱点を全く残すことなく、積層型の
マザー電池を切り取る方法を提供することである。
切り取る本発明の電気化学的なサイクリングによって、
上述の電気化学的な弱点を全く残すことなく、積層型の
マザー電池を切り取る方法を提供することである。
【００１１】本発明の別の目的は、電池の製造方法を提
供することであり、この製造方法は、特に限定するもの
ではないが、金属リチウム又は金属ナトリウムが、カソ
ードの材料に接触した場合に、化学的又は電気化学的に
溶解して、自己回復メカニズムを合理的に生じさせるこ
とに基づいている。
供することであり、この製造方法は、特に限定するもの
ではないが、金属リチウム又は金属ナトリウムが、カソ
ードの材料に接触した場合に、化学的又は電気化学的に
溶解して、自己回復メカニズムを合理的に生じさせるこ
とに基づいている。
【００１２】本発明の他の目的は、機械的な切り取り作
業によって、空気及び水が存在しない場合でも生ずるこ
との多い短絡を阻止する傾向のある自己回復のメカニズ
ムが存在することを、幾つかの例によって確認すること
である。
業によって、空気及び水が存在しない場合でも生ずるこ
との多い短絡を阻止する傾向のある自己回復のメカニズ
ムが存在することを、幾つかの例によって確認すること
である。
【００１３】本発明の別の目的は、自己回復現象が切り
取られた領域からリチウムを排除する傾向があること
を、幾つかのサイクリングの試験によって確認すること
である。
取られた領域からリチウムを排除する傾向があること
を、幾つかのサイクリングの試験によって確認すること
である。
【００１４】本発明の別の目的は、単純化された製造方
法を構築することであり、この製造方法は、製造すべき
電池の形状又は寸法を事前に想定することなく、連続的
なプロセスによって準備された大きな表面積を有する電
池を鋭利に切り取ることに基づいている。
法を構築することであり、この製造方法は、製造すべき
電池の形状又は寸法を事前に想定することなく、連続的
なプロセスによって準備された大きな表面積を有する電
池を鋭利に切り取ることに基づいている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、リチウム又は
ナトリウム基質のアノードシート、ポリマー電解質、及
び、薄膜の形態のカソードから成っていて大きな表面積
を有する積層マザー電池から、リチウム又はナトリウム
基質のアノードを有するゲル化した又はゲル化していな
い薄層ポリマー電解質電池を製造する製造方法に関し、
この製造方法は、上記カソードは、リチウム又はナトリ
ウムを溶解する性質を有しており、前記マザー電池は、
自己回復現象を生ずるように、鋭利な機械的な切り取り
作業を受けるという特徴を有している。上記自己回復現
象は、上記切り取り作業の間に、上記カソードに接触し
ていた総てのリチウム又はナトリウムが上記カソードの
中に化学的に溶解することにより生ずるのが好ましい。
ナトリウム基質のアノードシート、ポリマー電解質、及
び、薄膜の形態のカソードから成っていて大きな表面積
を有する積層マザー電池から、リチウム又はナトリウム
基質のアノードを有するゲル化した又はゲル化していな
い薄層ポリマー電解質電池を製造する製造方法に関し、
この製造方法は、上記カソードは、リチウム又はナトリ
ウムを溶解する性質を有しており、前記マザー電池は、
自己回復現象を生ずるように、鋭利な機械的な切り取り
作業を受けるという特徴を有している。上記自己回復現
象は、上記切り取り作業の間に、上記カソードに接触し
ていた総てのリチウム又はナトリウムが上記カソードの
中に化学的に溶解することにより生ずるのが好ましい。
【００１６】上記アノードは、金属リチウムを基質とす
るのが好ましい。また、上記ポリマー電解質は、アノー
ドのアルカリイオンに対して伝導性を有していて、アノ
ード及びカソードの間の隔離体すなわちセパレータとし
ても作用するのが好ましい。
るのが好ましい。また、上記ポリマー電解質は、アノー
ドのアルカリイオンに対して伝導性を有していて、アノ
ード及びカソードの間の隔離体すなわちセパレータとし
ても作用するのが好ましい。
【００１７】別の実施例によれば、上記マザー電池は、
複合カソードを含んでおり、この複合カソードは、リチ
ウム又はナトリウムに還元可能である化合物と、電子伝
導性の添加剤と、ポリマー電解質結着剤とから成ってい
る。また、アノードの外側面、及び、場合によってはカ
ソードの外側面には、電子伝導性の薄い被覆を設けるこ
とができ、上記伝導性の被覆は、電極材料に対して化学
的及び電気化学的に不活性であると共に、切り取られた
電池の外側面に永続的な電気接点を形成する役割も果た
す。上記アノードの伝導性の被覆、及び、場合によって
は上記カソードの伝導性の被覆の厚さは、５マイクロメ
ートルよりも小さいのが好ましく、これにより、薄層電
池全体の重量及び体積を最小限にすると共に、薄層電池
全体の可撓性を維持する。
複合カソードを含んでおり、この複合カソードは、リチ
ウム又はナトリウムに還元可能である化合物と、電子伝
導性の添加剤と、ポリマー電解質結着剤とから成ってい
る。また、アノードの外側面、及び、場合によってはカ
ソードの外側面には、電子伝導性の薄い被覆を設けるこ
とができ、上記伝導性の被覆は、電極材料に対して化学
的及び電気化学的に不活性であると共に、切り取られた
電池の外側面に永続的な電気接点を形成する役割も果た
す。上記アノードの伝導性の被覆、及び、場合によって
は上記カソードの伝導性の被覆の厚さは、５マイクロメ
ートルよりも小さいのが好ましく、これにより、薄層電
池全体の重量及び体積を最小限にすると共に、薄層電池
全体の可撓性を維持する。
【００１８】上記伝導性の被覆は、例えば、米国特許第
５，４２３，９７４号に記載されるニッケル又は鉄を基
質とした薄い金属シートである。上記伝導性の被覆は、
複合材料から形成することもでき、この複合材料は、不
活性のポリマー結着剤と、上記電極材料に関して不活性
な電子伝導性の分散装填物とを含んでいる。この伝導性
の装填物は、リチウムに対して不活性な伝導性の粉末と
することができ、この粉末は、アノードの場合には、金
属窒化物、金属炭化物及び金属ホウ化物を含んでおり、
また、カソードの伝導性の被覆の場合には、炭素も含む
ことができる。上記不活性なポリマー結着剤は、非イオ
ン性の導体であり、特に限定するものではないが、エチ
レン及びプロピレンモノマーの単体を含むことができ、
例えば、ポリマー結着剤は、ポリエチレン、ポリプロピ
レン又はエチレン・プロピレン・ジエン（ＥＰＤＭ）コ
ポリマーから選択される。上記不活性な結着剤は、ま
た、架橋可能なプレポリマー、及び／又は、使用が容易
な官能基モノマーを基質とする他の有機結着剤を含むこ
ともできる。例えば、非限定的な例として、アクリル酸
エステル、メタクリル酸エステル、アリル、ビニル、又
は、これらの組み合わせを挙げることができる。カソー
ドの場合には、上記不活性のポリマー結着剤は、フッ化
ビニルジエン（ＰＶＤＦ）、又は、ビニルジエン−コ−
ヘキサフルオロプロペン（ｖｉｎｙｌｄｉｅｎｅ−ｃｏ
−ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｅｎｅ）コポリマー
（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）の如きフッ化物単体を含むことも
できる。不活性の結着剤の選択は、第一に、対応する電
極の活物質との適合性に基づいて行う。
５，４２３，９７４号に記載されるニッケル又は鉄を基
質とした薄い金属シートである。上記伝導性の被覆は、
複合材料から形成することもでき、この複合材料は、不
活性のポリマー結着剤と、上記電極材料に関して不活性
な電子伝導性の分散装填物とを含んでいる。この伝導性
の装填物は、リチウムに対して不活性な伝導性の粉末と
することができ、この粉末は、アノードの場合には、金
属窒化物、金属炭化物及び金属ホウ化物を含んでおり、
また、カソードの伝導性の被覆の場合には、炭素も含む
ことができる。上記不活性なポリマー結着剤は、非イオ
ン性の導体であり、特に限定するものではないが、エチ
レン及びプロピレンモノマーの単体を含むことができ、
例えば、ポリマー結着剤は、ポリエチレン、ポリプロピ
レン又はエチレン・プロピレン・ジエン（ＥＰＤＭ）コ
ポリマーから選択される。上記不活性な結着剤は、ま
た、架橋可能なプレポリマー、及び／又は、使用が容易
な官能基モノマーを基質とする他の有機結着剤を含むこ
ともできる。例えば、非限定的な例として、アクリル酸
エステル、メタクリル酸エステル、アリル、ビニル、又
は、これらの組み合わせを挙げることができる。カソー
ドの場合には、上記不活性のポリマー結着剤は、フッ化
ビニルジエン（ＰＶＤＦ）、又は、ビニルジエン−コ−
ヘキサフルオロプロペン（ｖｉｎｙｌｄｉｅｎｅ−ｃｏ
−ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｅｎｅ）コポリマー
（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）の如きフッ化物単体を含むことも
できる。不活性の結着剤の選択は、第一に、対応する電
極の活物質との適合性に基づいて行う。
【００１９】特定の場合には、不活性なポリマー結着剤
は、熱接着性の如き接着性を有しており、これにより、
電池の位置決めを容易にすると共に、電気接点の品質を
高める。
は、熱接着性の如き接着性を有しており、これにより、
電池の位置決めを容易にすると共に、電気接点の品質を
高める。
【００２０】複合材料の伝導性の被覆は、０．１乃至
１，０００Ω／ｃｍ2（好ましくは、１乃至３００）で
変化する表面抵抗を有する必要があり、これにより、切
り取り作業の間の短絡電流を制限して、電荷の状態を維
持すると共に、切り取り作業の安全性を確保する。
１，０００Ω／ｃｍ2（好ましくは、１乃至３００）で
変化する表面抵抗を有する必要があり、これにより、切
り取り作業の間の短絡電流を制限して、電荷の状態を維
持すると共に、切り取り作業の安全性を確保する。
【００２１】別の実施例によれば、マザー電池は、連続
的なアノード膜、連続的なカソード膜、及び、連続的な
ポリマー電解質の膜から形成され、これら膜は、該膜を
被覆及び移送するプロセスによって組み立てられ、上記
膜は互いに接着される。必要であれば、膜の被覆又は移
送を行う前又は後に、架橋工程が用いられる。
的なアノード膜、連続的なカソード膜、及び、連続的な
ポリマー電解質の膜から形成され、これら膜は、該膜を
被覆及び移送するプロセスによって組み立てられ、上記
膜は互いに接着される。必要であれば、膜の被覆又は移
送を行う前又は後に、架橋工程が用いられる。
【００２２】電池が形成された後に、これら電池は、並
列又は直列の関係で重ねることができる。あるいは、電
池は、ジグザグ形状に折り畳まれた後に、重ねることが
できる。個々の薄層電池、あるいは、並列又は直列の関
係で重ねられた薄層電池は、単一のケースから成る包装
物の中に設けることもできる。
列又は直列の関係で重ねることができる。あるいは、電
池は、ジグザグ形状に折り畳まれた後に、重ねることが
できる。個々の薄層電池、あるいは、並列又は直列の関
係で重ねられた薄層電池は、単一のケースから成る包装
物の中に設けることもできる。
【００２３】本発明の別の実施例によれば、積層マザー
電池は、その製造及びハンドリングを容易にするため
に、その表面の少なくとも一方に剥離可能なサポート膜
を有している。この剥離可能なサポート膜は、特に限定
するものではないが、主として、ポリプロピレン又はポ
リエチレンから成るのが好ましく、上記サポート膜は、
電池の切り取り作業の直前に取り除かれる。
電池は、その製造及びハンドリングを容易にするため
に、その表面の少なくとも一方に剥離可能なサポート膜
を有している。この剥離可能なサポート膜は、特に限定
するものではないが、主として、ポリプロピレン又はポ
リエチレンから成るのが好ましく、上記サポート膜は、
電池の切り取り作業の直前に取り除かれる。
【００２４】上記セパレータのポリマー電解質、また、
必要であれば、上記電極のポリマー電解質は、例えば、
５０，０００よりも大きな分子量を有することができ、
これにより、連続的な積層プロセスによってハンドリン
グ及び移送を行うことのできる膜が得られる。ゲル化さ
れたポリマー電解質は、周囲温度におけるイオン伝導率
を最適化するために使用することもできる。ゲル化され
たポリマーとは、ゲルを形成するために極性非プロトン
性有機溶媒を含むことのできるポリマーマトリックスを
意味する。
必要であれば、上記電極のポリマー電解質は、例えば、
５０，０００よりも大きな分子量を有することができ、
これにより、連続的な積層プロセスによってハンドリン
グ及び移送を行うことのできる膜が得られる。ゲル化さ
れたポリマー電解質は、周囲温度におけるイオン伝導率
を最適化するために使用することもできる。ゲル化され
たポリマーとは、ゲルを形成するために極性非プロトン
性有機溶媒を含むことのできるポリマーマトリックスを
意味する。
【００２５】別の実施例によれば、ポリマー電解質は、
ポリマーマトリックスから成り、このポリマーマトリッ
クスは、少なくとも１つの極性非プロトン性溶媒、及
び、電解質の中で溶解可能な一つのアルカリ金属塩を添
加することによって、伝導性を有するようにされる。上
記極性非プロトン性液体溶媒の添加は、切り取り作業の
後に行って、切り取り作業の間の短絡電流を最小限にす
ることができる。アルカリ塩に関しても同様であって、
このアルカリ塩は、短絡電流を最小限にするために、切
り取り作業の後に添加されるのが好ましい。切り取り作
業の間に、電解質のガラス転移温度よりも低い温度で電
池を冷却して、イオン伝導率を減少させることもでき
る。
ポリマーマトリックスから成り、このポリマーマトリッ
クスは、少なくとも１つの極性非プロトン性溶媒、及
び、電解質の中で溶解可能な一つのアルカリ金属塩を添
加することによって、伝導性を有するようにされる。上
記極性非プロトン性液体溶媒の添加は、切り取り作業の
後に行って、切り取り作業の間の短絡電流を最小限にす
ることができる。アルカリ塩に関しても同様であって、
このアルカリ塩は、短絡電流を最小限にするために、切
り取り作業の後に添加されるのが好ましい。切り取り作
業の間に、電解質のガラス転移温度よりも低い温度で電
池を冷却して、イオン伝導率を減少させることもでき
る。
【００２６】電池を組み立てた後の極性非プロトン性溶
媒又は塩あるいはその両方の添加は、少なくとも１つの
剥離可能な伝導性の複合被覆を用いることによって容易
になり、これにより、その導入が容易になる。
媒又は塩あるいはその両方の添加は、少なくとも１つの
剥離可能な伝導性の複合被覆を用いることによって容易
になり、これにより、その導入が容易になる。
【００２７】上記切り取り作業は、打ち抜き加工、圧潰
切断、又は、ミシン目切断工具によって機械的に行うこ
とができ、あるいは、上記切り取り作業は、絶縁材料に
よって少なくとも部分的に構成された工具によって行っ
て、切り取り作業の間の短絡を最小限にすることができ
る。上記切り取り作業は、リチウムに対して不活性な又
は反応性の潤滑剤の存在下で行うこともできる。切り取
り作業の間又は切り取り作業の後に、切り取られた縁部
に存在するリチウム又はナトリウムの化学反応を行わせ
ることができ、これにより、短絡を総て除去し、横方向
の電気化学的な活動度を中和させる。この操作は、本発
明の自己回復現象を促進する。上記化学反応は、通常、
反応物質の存在下で行われる。この反応物質は、液体、
又は、空気の如き気体であって、上記縁部に存在するリ
チウムを酸化させることができると共に、ポリマー電解
質の中に溶解することができないようなリチウムの電気
絶縁の化合物を形成することができ、上記縁部を固化さ
せることもできる。この形成された化合物は、例えば、
炭酸塩、オキシアニオン（ｏｘｙａｎｉｏｎ）、酸化
物、カルコゲン化物、フッ素誘導体、又は、アルコラー
トを基質とする。
切断、又は、ミシン目切断工具によって機械的に行うこ
とができ、あるいは、上記切り取り作業は、絶縁材料に
よって少なくとも部分的に構成された工具によって行っ
て、切り取り作業の間の短絡を最小限にすることができ
る。上記切り取り作業は、リチウムに対して不活性な又
は反応性の潤滑剤の存在下で行うこともできる。切り取
り作業の間又は切り取り作業の後に、切り取られた縁部
に存在するリチウム又はナトリウムの化学反応を行わせ
ることができ、これにより、短絡を総て除去し、横方向
の電気化学的な活動度を中和させる。この操作は、本発
明の自己回復現象を促進する。上記化学反応は、通常、
反応物質の存在下で行われる。この反応物質は、液体、
又は、空気の如き気体であって、上記縁部に存在するリ
チウムを酸化させることができると共に、ポリマー電解
質の中に溶解することができないようなリチウムの電気
絶縁の化合物を形成することができ、上記縁部を固化さ
せることもできる。この形成された化合物は、例えば、
炭酸塩、オキシアニオン（ｏｘｙａｎｉｏｎ）、酸化
物、カルコゲン化物、フッ素誘導体、又は、アルコラー
トを基質とする。
【００２８】電池の縁部を固化して望ましくない変形を
防止するための別の方法は、切り取り作業の間に上記縁
部で重合を行わせることにより、実行することができ
る。この反応は、新しく切断されたアルカリ金属によっ
て開始される。
防止するための別の方法は、切り取り作業の間に上記縁
部で重合を行わせることにより、実行することができ
る。この反応は、新しく切断されたアルカリ金属によっ
て開始される。
【００２９】本発明の別の実施例によれば、切り取られ
た電池の一部を該電池の上に折り曲げて、各々ジグザグ
形状に曲げられた奇数の電池基本ユニットを収容し、こ
の組立体すなわちアセンブリを互いに反対の極性を有す
る面で終端させる。これらの電池を重ね合わせて、単純
な重ね合わせにより並列又は直列の関係になった無限数
の組立体を形成することができ、あるいは、個々の切り
取られた電池を、これら電池の外側面及び組立体の外側
面を用いて、単一のケースの中に設け、これにより、電
流を確実に集めることができるようにすることもでき
る。
た電池の一部を該電池の上に折り曲げて、各々ジグザグ
形状に曲げられた奇数の電池基本ユニットを収容し、こ
の組立体すなわちアセンブリを互いに反対の極性を有す
る面で終端させる。これらの電池を重ね合わせて、単純
な重ね合わせにより並列又は直列の関係になった無限数
の組立体を形成することができ、あるいは、個々の切り
取られた電池を、これら電池の外側面及び組立体の外側
面を用いて、単一のケースの中に設け、これにより、電
流を確実に集めることができるようにすることもでき
る。
【００３０】本発明は、また、薄膜の形態のカソード、
ポリマー電解質、並びに、リチウム又はナトリウム基質
のアノードシートから成る積層体から成る薄層ポリマー
電解質電池に関する。この薄層ポリマー電解質電池は、
上記積層体を切り取り、該切り取り作業の後に、上記積
層体の端部を均一にスライスすることによって形成され
る。上記端部には、選択に応じて、上記切り取り作業の
間に活性潤滑剤の反応により得られる薄膜が設けられ、
この薄膜は、上記縁部すなわち端部を固化すると共に該
端部を電気的に絶縁する。この電池は、その製造後に、
切り取り作業により本電池を製造するために使用される
マザー電池の電圧と実質的に同じ電圧を維持する。
ポリマー電解質、並びに、リチウム又はナトリウム基質
のアノードシートから成る積層体から成る薄層ポリマー
電解質電池に関する。この薄層ポリマー電解質電池は、
上記積層体を切り取り、該切り取り作業の後に、上記積
層体の端部を均一にスライスすることによって形成され
る。上記端部には、選択に応じて、上記切り取り作業の
間に活性潤滑剤の反応により得られる薄膜が設けられ、
この薄膜は、上記縁部すなわち端部を固化すると共に該
端部を電気的に絶縁する。この電池は、その製造後に、
切り取り作業により本電池を製造するために使用される
マザー電池の電圧と実質的に同じ電圧を維持する。
【００３１】本発明の他の特徴及び利点は、非限定的な
単なる例として図面に示す好ましい実施例から明らかと
なろう。
単なる例として図面に示す好ましい実施例から明らかと
なろう。
【００３２】
【発明の実施の形態】非限定的な例として示す図１を特
に参照すると、大きな表面積を有する積層型の電池（以
下において、単に積層電池と称する）の製造が、図示の
ような連続的なプロセスによって実行されることが分か
る。図示の積層装置又は成層装置（以下において、ラミ
ネート装置と称する）には、約２０μｍの厚さを有する
ポリプロピレン膜３が供給される。このポリプロピレン
膜は、参照符号５で示す点において、当業界で周知の方
法（米国特許第５，４２３，９７４号）に従って、約５
μｍよりも小さい厚さのニッケルによる金属化／メッキ
作業により予め処理されている。これにより、ポリプロ
ピレン膜３には、２μｍの厚さを有する剥離可能なニッ
ケル層７が塗布される。また、ラミネート装置には、約
１０μｍ及び３０μｍの間の厚さを有する膜９が供給さ
れる。この膜は、主として金属リチウムを含んでおり、
大きな表面積を有する積層型のマザー電池（以下におい
て、単に積層マザー電池と称する）１のアノード１１を
構成するようになっている。
に参照すると、大きな表面積を有する積層型の電池（以
下において、単に積層電池と称する）の製造が、図示の
ような連続的なプロセスによって実行されることが分か
る。図示の積層装置又は成層装置（以下において、ラミ
ネート装置と称する）には、約２０μｍの厚さを有する
ポリプロピレン膜３が供給される。このポリプロピレン
膜は、参照符号５で示す点において、当業界で周知の方
法（米国特許第５，４２３，９７４号）に従って、約５
μｍよりも小さい厚さのニッケルによる金属化／メッキ
作業により予め処理されている。これにより、ポリプロ
ピレン膜３には、２μｍの厚さを有する剥離可能なニッ
ケル層７が塗布される。また、ラミネート装置には、約
１０μｍ及び３０μｍの間の厚さを有する膜９が供給さ
れる。この膜は、主として金属リチウムを含んでおり、
大きな表面積を有する積層型のマザー電池（以下におい
て、単に積層マザー電池と称する）１のアノード１１を
構成するようになっている。
【００３３】剥離可能なニッケル層７が塗布された上記
ポリプロピレン膜３、及び、上記リチウム膜９は、シリ
ンダ１５、１７から構成される圧延機１３に導入され
る。上記シリンダは、互いに反対方向に回転し、これら
シリンダの間でＮｉ°／Ｌｉ°の積層が行われる。
ポリプロピレン膜３、及び、上記リチウム膜９は、シリ
ンダ１５、１７から構成される圧延機１３に導入され
る。上記シリンダは、互いに反対方向に回転し、これら
シリンダの間でＮｉ°／Ｌｉ°の積層が行われる。
【００３４】また、これもラミネート装置の一部を構成
する第２の圧延機１９には、別のポリプロピレン膜２１
が供給される。このポリプロピレン膜は、参照符号２３
で示す点において、周知の方法でポリマー電解質膜２５
により被覆される。圧延機１９のシリンダ２７、２９の
間に導入される前の上記ポリプロピレン膜２１の厚さ
は、約５μｍ及び３０μｍの間とすることができる。勿
論、ゲル化したポリマー電解質も、本発明の範囲から逸
脱することなく、極めて良好に使用することができる。
する第２の圧延機１９には、別のポリプロピレン膜２１
が供給される。このポリプロピレン膜は、参照符号２３
で示す点において、周知の方法でポリマー電解質膜２５
により被覆される。圧延機１９のシリンダ２７、２９の
間に導入される前の上記ポリプロピレン膜２１の厚さ
は、約５μｍ及び３０μｍの間とすることができる。勿
論、ゲル化したポリマー電解質も、本発明の範囲から逸
脱することなく、極めて良好に使用することができる。
【００３５】第３のプロピレン膜３１が、圧延機１９に
同時に供給される。しかしながら、この第３のプロピレ
ン膜には、参照符号３５で示す点において、当業者には
周知の金属化／メッキ工程により、約５μｍよりも小さ
い厚さを有するニッケル層３３が予め塗布されている。
ニッケルが塗布された上記ポリプロピレン膜は、圧延機
１９に導入される前で且つ２μｍの厚さのニッケルが塗
布された後に、参照符号３７で示す点において、カソー
ドの膜（以下において、単にカソード膜と称する）３９
で被覆される。ニッケル３３が塗布されまたカソード３
９で被覆された上記ポリプロピレン膜３１は、次に、電
解質２５が塗布されたポリプロピレン膜２１と同時に、
圧延機１９に導入される。参照符号１３で示す点におい
て得られたＮｉ°／Ｌｉ°の積層品、及び、ポリプロピ
レン／電解質／カソードから成る積層品は、シリンダ４
３、４５、及び、シリンダ４７、４９から構成される圧
延機４１に導入される。しかしながら、上記ポリプロピ
レン膜２１は、参照符号４２で示す点において、予め剥
離されている。圧延機４１の出側で、支持膜３は、参照
符号５１で示す点において剥離され、また、支持膜３１
は、参照符号５３で示す点において剥離される。従っ
て、大きな表面積を有する積層マザー電池が得られ、こ
の積層マザー電池においては、アノードは、主として金
属リチウムから構成され、セパレータは、ゲル化された
又はゲル化されていないポリマー電解質から構成され、
カソードは、ゲル化された又はゲル化されていないポリ
マー電解質で巻かれた複合材料を含んでいる。上記アノ
ードは、リチウムに関して不活性な伝導性の薄い被覆
（例えば、金属ニッケル）によって覆われており、上記
複合カソードも、伝導性の不活性物質を含んでいる。外
側の伝導性の被覆の厚さは薄く（５μｍよりも薄いのが
好ましい）選択され、これにより、そのような被覆の厚
さは、積層体の他の構成要素の合計の厚さに比較して無
視することができ、アセンブリの可撓性を維持すると共
に、取り扱いを容易にする。上記伝導性の被覆は、電気
的な接触の品質を確保するために、そのような被覆が接
触する電極に対して不活性であるのが好ましい。不活性
な伝導性の被覆という用語は、対応する電極の活物質に
関して化学的に及び電気化学的に安定な物質を意味して
いる。また、上記被覆は、完成された発電装置として実
装するすなわち構成する際の個々の又は複数の切り取ら
れた電池の位置決めを容易にするために、多少の接着性
を有することができる。積層電池の種々の構成要素は互
いに溶接することができるが、そのアセンブリすなわち
組立体は、リチウム、ポリマー電解質及び薄い伝導性の
被覆の塑性により、幾分かの可撓性を維持する。図１に
示す剥離作業は、積層電池の場合には、切り取り及び定
置の工程の前に実行される。
同時に供給される。しかしながら、この第３のプロピレ
ン膜には、参照符号３５で示す点において、当業者には
周知の金属化／メッキ工程により、約５μｍよりも小さ
い厚さを有するニッケル層３３が予め塗布されている。
ニッケルが塗布された上記ポリプロピレン膜は、圧延機
１９に導入される前で且つ２μｍの厚さのニッケルが塗
布された後に、参照符号３７で示す点において、カソー
ドの膜（以下において、単にカソード膜と称する）３９
で被覆される。ニッケル３３が塗布されまたカソード３
９で被覆された上記ポリプロピレン膜３１は、次に、電
解質２５が塗布されたポリプロピレン膜２１と同時に、
圧延機１９に導入される。参照符号１３で示す点におい
て得られたＮｉ°／Ｌｉ°の積層品、及び、ポリプロピ
レン／電解質／カソードから成る積層品は、シリンダ４
３、４５、及び、シリンダ４７、４９から構成される圧
延機４１に導入される。しかしながら、上記ポリプロピ
レン膜２１は、参照符号４２で示す点において、予め剥
離されている。圧延機４１の出側で、支持膜３は、参照
符号５１で示す点において剥離され、また、支持膜３１
は、参照符号５３で示す点において剥離される。従っ
て、大きな表面積を有する積層マザー電池が得られ、こ
の積層マザー電池においては、アノードは、主として金
属リチウムから構成され、セパレータは、ゲル化された
又はゲル化されていないポリマー電解質から構成され、
カソードは、ゲル化された又はゲル化されていないポリ
マー電解質で巻かれた複合材料を含んでいる。上記アノ
ードは、リチウムに関して不活性な伝導性の薄い被覆
（例えば、金属ニッケル）によって覆われており、上記
複合カソードも、伝導性の不活性物質を含んでいる。外
側の伝導性の被覆の厚さは薄く（５μｍよりも薄いのが
好ましい）選択され、これにより、そのような被覆の厚
さは、積層体の他の構成要素の合計の厚さに比較して無
視することができ、アセンブリの可撓性を維持すると共
に、取り扱いを容易にする。上記伝導性の被覆は、電気
的な接触の品質を確保するために、そのような被覆が接
触する電極に対して不活性であるのが好ましい。不活性
な伝導性の被覆という用語は、対応する電極の活物質に
関して化学的に及び電気化学的に安定な物質を意味して
いる。また、上記被覆は、完成された発電装置として実
装するすなわち構成する際の個々の又は複数の切り取ら
れた電池の位置決めを容易にするために、多少の接着性
を有することができる。積層電池の種々の構成要素は互
いに溶接することができるが、そのアセンブリすなわち
組立体は、リチウム、ポリマー電解質及び薄い伝導性の
被覆の塑性により、幾分かの可撓性を維持する。図１に
示す剥離作業は、積層電池の場合には、切り取り及び定
置の工程の前に実行される。
【００３６】積層マザー電池１の鋭利な切り取りは、参
照符号５５で概略的に示す機械的な手段によって行わ
れ、これにより、小さな表面積を有する電池５７が形成
される。積層電池を横断する方向の幅の狭いバンド（帯
状体）、その周囲に沿って完全に切り取られた小さな要
素、穿孔された又は中空の要素、あるいは、マイクロエ
レクトロニクスの特定の分野の機能に応じた種々の形態
を周知の方法で得ることもできる。必要であれば、電池
が完全に自己回復して電圧が安定化されるように電池を
極めて短い時間放置して、電池の総ての要素の品質管理
を行うことができる。
照符号５５で概略的に示す機械的な手段によって行わ
れ、これにより、小さな表面積を有する電池５７が形成
される。積層電池を横断する方向の幅の狭いバンド（帯
状体）、その周囲に沿って完全に切り取られた小さな要
素、穿孔された又は中空の要素、あるいは、マイクロエ
レクトロニクスの特定の分野の機能に応じた種々の形態
を周知の方法で得ることもできる。必要であれば、電池
が完全に自己回復して電圧が安定化されるように電池を
極めて短い時間放置して、電池の総ての要素の品質管理
を行うことができる。
【００３７】図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｃ）
は、横方向の接続を行うことができなくなった電池の縁
部に対する切り取り作業の効果を示している。このよう
にすると、外側面だけが、接続を行うためにアクセス可
能である。例えばアノードの側部（Ｌｉ°の酸化）にお
ける接触を容易にするために、不活性の薄い伝導性の被
覆を用いる。この被覆は、電極の材料と他の電池又はこ
れら電池を包むために使用される材料との間の電気的な
接触及び物理的な絶縁の品質を確保する。２つのタイプ
の被覆が、非限定的な意味で、図２（ａ）、図２（ｂ）
及び図２（ｃ）に示されている。すなわち、薄い金属被
覆（この場合には、２μｍの厚さのニッケル）と、複合
型の被覆（以下において、単に複合被覆と称する）の２
つの例である。一方の例の複合被覆は、炭素と、酸化の
間に安定な非伝導性の結着剤（例えば、ＥＰＤＭ、ＰＶ
ＤＦ又はＰＶＤＦ−ＨＦＰ）とから構成されており、こ
の複合被覆は、カソードに使用されている。他方の例の
複合被覆は、金属導体である窒化ホウ素の粉末と、還元
条件の下で安定な結着剤（例えば、ＥＰＤＭ）とから構
成されており、この複合被覆は、アノードに使用されて
いる。伝導性を有し且つリチウムに対して不活性な種々
の化合物（例えば、金属炭化物、金属窒化物、及び、金
属ホウ化物）が、上記２つの要件を満足することができ
る。リチウムに対して不活性な化合物という用語は、リ
チウムに対して化学的に及び電気化学的に安定な物質を
意味する。場合によっては、正の複合物の横方向の導電
率、及び、その伝導性の複合被覆の横方向の導電率を制
限し、例えば、大きな表面積を有するマザー積層体の切
り取り作業の間に生ずる一時的な短絡電流を制限し、こ
れにより、充電の状態を維持すると共に、そのように切
り取られた電池が大きな放電出力を行うように最適化さ
れる際の安全性を確保するのが好ましい。
は、横方向の接続を行うことができなくなった電池の縁
部に対する切り取り作業の効果を示している。このよう
にすると、外側面だけが、接続を行うためにアクセス可
能である。例えばアノードの側部（Ｌｉ°の酸化）にお
ける接触を容易にするために、不活性の薄い伝導性の被
覆を用いる。この被覆は、電極の材料と他の電池又はこ
れら電池を包むために使用される材料との間の電気的な
接触及び物理的な絶縁の品質を確保する。２つのタイプ
の被覆が、非限定的な意味で、図２（ａ）、図２（ｂ）
及び図２（ｃ）に示されている。すなわち、薄い金属被
覆（この場合には、２μｍの厚さのニッケル）と、複合
型の被覆（以下において、単に複合被覆と称する）の２
つの例である。一方の例の複合被覆は、炭素と、酸化の
間に安定な非伝導性の結着剤（例えば、ＥＰＤＭ、ＰＶ
ＤＦ又はＰＶＤＦ−ＨＦＰ）とから構成されており、こ
の複合被覆は、カソードに使用されている。他方の例の
複合被覆は、金属導体である窒化ホウ素の粉末と、還元
条件の下で安定な結着剤（例えば、ＥＰＤＭ）とから構
成されており、この複合被覆は、アノードに使用されて
いる。伝導性を有し且つリチウムに対して不活性な種々
の化合物（例えば、金属炭化物、金属窒化物、及び、金
属ホウ化物）が、上記２つの要件を満足することができ
る。リチウムに対して不活性な化合物という用語は、リ
チウムに対して化学的に及び電気化学的に安定な物質を
意味する。場合によっては、正の複合物の横方向の導電
率、及び、その伝導性の複合被覆の横方向の導電率を制
限し、例えば、大きな表面積を有するマザー積層体の切
り取り作業の間に生ずる一時的な短絡電流を制限し、こ
れにより、充電の状態を維持すると共に、そのように切
り取られた電池が大きな放電出力を行うように最適化さ
れる際の安全性を確保するのが好ましい。
【００３８】図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）
は、必要に応じて、切り取り作業の後にジグザグ形状に
折り畳むことによって個々の電池５９を並列に構成した
場合、電池を積層することにより個々の電池６１を直列
に構成した場合、及び、電池の電圧を増大させるために
電池６３を並列に構成した場合をそれぞれ示している。
電極の伝導性の被覆は、図３（ａ）、図３（ｂ）及び図
３（ｃ）に実施例として示すように、各ユニットの間の
電気的な接触を確実にする。
は、必要に応じて、切り取り作業の後にジグザグ形状に
折り畳むことによって個々の電池５９を並列に構成した
場合、電池を積層することにより個々の電池６１を直列
に構成した場合、及び、電池の電圧を増大させるために
電池６３を並列に構成した場合をそれぞれ示している。
電極の伝導性の被覆は、図３（ａ）、図３（ｂ）及び図
３（ｃ）に実施例として示すように、各ユニットの間の
電気的な接触を確実にする。
【００３９】各々の場合に直列の電池、並列の電池、又
は、グループの電池を構成することが可能な理由は、総
ての構成要素が固体状態であるか、あるいは、ゲル化し
た系の場合に過剰の溶媒を含まず、従って、例えば直列
に構成する場合に局部的な腐食効果を阻止するからであ
る。電気化学的なアセンブリの密封作業、及び、包装材
料の密封作業は、必要であれば、電気化学的の要素全体
のコレクタとして金属のバリヤ材料を用いて行われる。
そうではなく、電極の伝導性の被覆の接着性によって、
電池又は複数の電池の位置決めを確実に行うことができ
る。
は、グループの電池を構成することが可能な理由は、総
ての構成要素が固体状態であるか、あるいは、ゲル化し
た系の場合に過剰の溶媒を含まず、従って、例えば直列
に構成する場合に局部的な腐食効果を阻止するからであ
る。電気化学的なアセンブリの密封作業、及び、包装材
料の密封作業は、必要であれば、電気化学的の要素全体
のコレクタとして金属のバリヤ材料を用いて行われる。
そうではなく、電極の伝導性の被覆の接着性によって、
電池又は複数の電池の位置決めを確実に行うことができ
る。
【００４０】図４乃至図９を参照すると、薄いリチウム
シートに接着される伝導性のニッケル被覆を製造する方
法が、特に図４に示されている。上記リチウムシート及
びニッケル被覆のアセンブリは、米国特許第５，４２
３，９７４号及び米国特許第５，５２１，０２８号に記
載されるように、プラスチックに支持されたリチウムシ
ートを剥離可能なプラスチックサポート上の薄い（２μ
ｍの厚さ）ニッケルシートと積層させることによって得
られる。
シートに接着される伝導性のニッケル被覆を製造する方
法が、特に図４に示されている。上記リチウムシート及
びニッケル被覆のアセンブリは、米国特許第５，４２
３，９７４号及び米国特許第５，５２１，０２８号に記
載されるように、プラスチックに支持されたリチウムシ
ートを剥離可能なプラスチックサポート上の薄い（２μ
ｍの厚さ）ニッケルシートと積層させることによって得
られる。
【００４１】半電池（カソード／ポリマー電解質）を移
動させることにより連続的なプロセスにより積層電池を
形成する方法が、図５に示されている。
動させることにより連続的なプロセスにより積層電池を
形成する方法が、図５に示されている。
【００４２】積層電池から打ち抜き作業により小さな表
面積を有する電池を切り取る様子が、図６に示されてい
る。
面積を有する電池を切り取る様子が、図６に示されてい
る。
【００４３】積層電池から回転刃によって電池を切り取
って狭いバンドすなわち帯状体を形成する様子が、図７
に示されている。
って狭いバンドすなわち帯状体を形成する様子が、図７
に示されている。
【００４４】マザー積層体から打ち抜き作業又は回転刃
によって切り取られる電池の形状の例が、図８に示され
ている。
によって切り取られる電池の形状の例が、図８に示され
ている。
【００４５】単体の電池、あるいは、包装された電池の
有効表面よりも大きな有効表面を形成して単体の電池か
ら複数の電圧を得るためにジグザグ形状に構成された電
池を直列に積み重ねる様子が、図８及び図９にそれぞれ
示されている。
有効表面よりも大きな有効表面を形成して単体の電池か
ら複数の電圧を得るためにジグザグ形状に構成された電
池を直列に積み重ねる様子が、図８及び図９にそれぞれ
示されている。
【００４６】単一の電圧及び複数の電圧を有する包装さ
れた電池の例が、図９に示されている。
れた電池の例が、図９に示されている。
【００４７】カソードの活物質は、いわゆる４Ｖのカソ
ードに関しては、酸化コバルト、酸化ニッケル、ニッケ
ル／コバルト酸化物、ニッケル／コバルト／アルミニウ
ム酸化物、マンガン酸化物（ＬｉＭｎ2Ｏ4）、又は、こ
れらと同様なものから選択することができ、また、４Ｖ
未満のカソードに関しては、活物質は、ＬｉＦｅＰＯ4
の如き硫酸塩又は遷移金属の他のポリアニオン（ｐｏｌ
ｙａｎｉｏｎ）、Ｖ2Ｏ5、ＬｉＶ3Ｏ8及びＭｎＯ2を含
むナシコン（Ｎａｓｉｃｏｎ）構造体、カルコゲン化
物、ロジゾン酸塩の如きオキソカーボネート（ｏｘｏｃ
ａｒｂｏｎａｔｅ）、及び、フッ化炭素（（ＣＦ）n）
の如きハロゲン化物から選択することができる。上記カ
ソードの活物質の性質は、本発明を限定するものではな
い。
ードに関しては、酸化コバルト、酸化ニッケル、ニッケ
ル／コバルト酸化物、ニッケル／コバルト／アルミニウ
ム酸化物、マンガン酸化物（ＬｉＭｎ2Ｏ4）、又は、こ
れらと同様なものから選択することができ、また、４Ｖ
未満のカソードに関しては、活物質は、ＬｉＦｅＰＯ4
の如き硫酸塩又は遷移金属の他のポリアニオン（ｐｏｌ
ｙａｎｉｏｎ）、Ｖ2Ｏ5、ＬｉＶ3Ｏ8及びＭｎＯ2を含
むナシコン（Ｎａｓｉｃｏｎ）構造体、カルコゲン化
物、ロジゾン酸塩の如きオキソカーボネート（ｏｘｏｃ
ａｒｂｏｎａｔｅ）、及び、フッ化炭素（（ＣＦ）n）
の如きハロゲン化物から選択することができる。上記カ
ソードの活物質の性質は、本発明を限定するものではな
い。
【００４８】電解質成分は、少なくとも１つのアルカリ
塩が溶解されており、極性非プロトン性溶媒を含むこと
も含まないこともできる、エチレンオキシドのコポリマ
ー（米国特許第４，５７８，３２６号及び米国特許第
４，７５８，４８３号に記載されている）、あるいは、
リチウム塩の良好な溶媒ではないポリマー、あるいは、
塩の存在下で低い真性導電体であるポリマーから形成さ
れ、１又はそれ以上の極性非プロトン性有機溶媒との混
和性を有するフッ素の如きヘテロ原子、又は、ニトリ
ル、スルホナート、フルオロメタンの如き極性基を含む
ゲルから構成することができる。上記物質は、ゲルにリ
チウム塩の溶解性を与え、これにより、電解質成分とし
て作用することができるようにする。低い溶解性を有す
る主要なポリマーとしては、ＰＶＤＦ又はそのコポリマ
ー、ポリアクリロニトリル、及び、スルホナート基又は
フルオロスルホナート基を含む高分子電解質、あるい
は、これらの等価物を非制限的な例として挙げることが
できる。上記電解質成分の性質は、本発明を限定するも
のではない。
塩が溶解されており、極性非プロトン性溶媒を含むこと
も含まないこともできる、エチレンオキシドのコポリマ
ー（米国特許第４，５７８，３２６号及び米国特許第
４，７５８，４８３号に記載されている）、あるいは、
リチウム塩の良好な溶媒ではないポリマー、あるいは、
塩の存在下で低い真性導電体であるポリマーから形成さ
れ、１又はそれ以上の極性非プロトン性有機溶媒との混
和性を有するフッ素の如きヘテロ原子、又は、ニトリ
ル、スルホナート、フルオロメタンの如き極性基を含む
ゲルから構成することができる。上記物質は、ゲルにリ
チウム塩の溶解性を与え、これにより、電解質成分とし
て作用することができるようにする。低い溶解性を有す
る主要なポリマーとしては、ＰＶＤＦ又はそのコポリマ
ー、ポリアクリロニトリル、及び、スルホナート基又は
フルオロスルホナート基を含む高分子電解質、あるい
は、これらの等価物を非制限的な例として挙げることが
できる。上記電解質成分の性質は、本発明を限定するも
のではない。
【００４９】カソードは、電極の材料及び非プロトン性
溶媒に対して不活性な結着剤（例えば、非制限的な例と
して、ＥＰＤＭ）も含んでいる。上記結着剤の性質は、
本発明を限定するものではない。
溶媒に対して不活性な結着剤（例えば、非制限的な例と
して、ＥＰＤＭ）も含んでいる。上記結着剤の性質は、
本発明を限定するものではない。
【００５０】アノードの活物質は、金属リチウム、金属
ナトリウム、又は、これらの合金から選択することがで
きる。ここで使用する合金という用語は、切り取り作業
の間に、アルカリ金属の電極との化学的又は電気化学的
な反応が自己回復を許容するに十分な割合で、主要な割
合のアルカリ金属と１又はそれ以上の他の成分とを含む
混合物を意味している。上記活物質の性質は、本発明を
限定するものではない。
ナトリウム、又は、これらの合金から選択することがで
きる。ここで使用する合金という用語は、切り取り作業
の間に、アルカリ金属の電極との化学的又は電気化学的
な反応が自己回復を許容するに十分な割合で、主要な割
合のアルカリ金属と１又はそれ以上の他の成分とを含む
混合物を意味している。上記活物質の性質は、本発明を
限定するものではない。
【００５１】単数又は複数のアルカリ塩は、リチウム
塩、ナトリウム塩、カリウム塩、あるいは、例えば、米
国特許第４，５０５，９９７号に記載されているリチウ
ム・トリフルオロメタンスルホンイミドを基本にした
塩、米国特許第４，８１８，６４４号及びＰＣＴ ＷＯ
９２／０２９６６に記載されている、ビス・過ハロゲン
化アシル又はスルホニルイミドから誘導される（架橋性
又は非架橋性の）リチウム塩、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、
ＬｉＳＯ3ＣＦ3、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＳＣＮ、ＮａＳＣ
Ｎ、ＮａＣｌＯ4、ＫＳＣＮ、及び、ＫＣｌＯ4等の他の
塩とすることができる。上記塩の性質は、本発明を限定
するものではない。
塩、ナトリウム塩、カリウム塩、あるいは、例えば、米
国特許第４，５０５，９９７号に記載されているリチウ
ム・トリフルオロメタンスルホンイミドを基本にした
塩、米国特許第４，８１８，６４４号及びＰＣＴ ＷＯ
９２／０２９６６に記載されている、ビス・過ハロゲン
化アシル又はスルホニルイミドから誘導される（架橋性
又は非架橋性の）リチウム塩、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、
ＬｉＳＯ3ＣＦ3、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＳＣＮ、ＮａＳＣ
Ｎ、ＮａＣｌＯ4、ＫＳＣＮ、及び、ＫＣｌＯ4等の他の
塩とすることができる。上記塩の性質は、本発明を限定
するものではない。
【００５２】ゲル化された系に関しては、上記１又はそ
れ以上の極性非プロトン性溶媒は、例えば、炭酸プロピ
レン、炭酸エチレン、炭酸エチルメチル、炭酸ジメチ
ル、炭酸ジエチル、テトラヒドロフラン、２−メチルテ
トラヒドロフラン、ジオキソラン、２，２−ジメチル−
１，３−ジオキソラン、γ−ブチロラクトン、炭酸ブチ
レン、スルホラン、３−メチルスルホラン、第三ブチル
−エーテル、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエ
トキシエタン、ビス（メトキシエチル）エーテル、１，
２−エトキシメトキシエタン、第三ブチルメチルエーテ
ル、グライム（ｇｌｙｍｅ）、及び、組成式Ｒ1Ｒ2Ｎ−
ＳＯ2−ＮＲ3Ｒ4（Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、１乃至６
の炭素原子を含むアルキル基、及び／又は、１乃至６の
炭素原子を含むオキシアルキル基である）を有するスル
ファミド（ｓｕｌｆａｍｉｄｅ）から選択することがで
きる。上記溶媒の性質は、本発明を限定するものではな
い。
れ以上の極性非プロトン性溶媒は、例えば、炭酸プロピ
レン、炭酸エチレン、炭酸エチルメチル、炭酸ジメチ
ル、炭酸ジエチル、テトラヒドロフラン、２−メチルテ
トラヒドロフラン、ジオキソラン、２，２−ジメチル−
１，３−ジオキソラン、γ−ブチロラクトン、炭酸ブチ
レン、スルホラン、３−メチルスルホラン、第三ブチル
−エーテル、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエ
トキシエタン、ビス（メトキシエチル）エーテル、１，
２−エトキシメトキシエタン、第三ブチルメチルエーテ
ル、グライム（ｇｌｙｍｅ）、及び、組成式Ｒ1Ｒ2Ｎ−
ＳＯ2−ＮＲ3Ｒ4（Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、１乃至６
の炭素原子を含むアルキル基、及び／又は、１乃至６の
炭素原子を含むオキシアルキル基である）を有するスル
ファミド（ｓｕｌｆａｍｉｄｅ）から選択することがで
きる。上記溶媒の性質は、本発明を限定するものではな
い。
【００５３】本発明の利点は、製造プロセスを簡略化す
るという観点において、あるいは、電気化学的性能及び
得られる構造を最適化するという観点において、多数存
在する。
るという観点において、あるいは、電気化学的性能及び
得られる構造を最適化するという観点において、多数存
在する。
【００５４】すなわち、 − 本発明は、被覆及び搬送プロセスによって連続的な
バンドすなわち帯状体として製造される積層マザー電池
を使用する。この積層マザー電池は、切り取り作業を容
易にするための特定の領域（マスクされた領域）を必要
とせず、電極及び電解質による被覆を必要とせず、リチ
ウムシートの如き不連続な要素を搬送すなわち移送する
必要がなく、密封作業の間に包装材料及び支持材料とし
てコレクタを用いる場合にはコレクタに凹陥した領域を
必要としない。従って、マザー電池の製造は、簡単且つ
迅速であり、切り取り作業の間に問題となる程の不良品
を発生させない。
バンドすなわち帯状体として製造される積層マザー電池
を使用する。この積層マザー電池は、切り取り作業を容
易にするための特定の領域（マスクされた領域）を必要
とせず、電極及び電解質による被覆を必要とせず、リチ
ウムシートの如き不連続な要素を搬送すなわち移送する
必要がなく、密封作業の間に包装材料及び支持材料とし
てコレクタを用いる場合にはコレクタに凹陥した領域を
必要としない。従って、マザー電池の製造は、簡単且つ
迅速であり、切り取り作業の間に問題となる程の不良品
を発生させない。
【００５５】− 薄く、電極に関して化学的に不活性で
ある伝導性の被覆を使用することにより、電池をジグザ
グ形状に折り畳んだ場合に被覆が積層されるにも拘わら
ず、大きな重量エネルギ及び体積エネルギを最適化する
ことができ、切り取り作業を容易にすると共に、包装材
料の壁部から正極を物理的に分離し、適時安定な電気的
な接触を可能にする。
ある伝導性の被覆を使用することにより、電池をジグザ
グ形状に折り畳んだ場合に被覆が積層されるにも拘わら
ず、大きな重量エネルギ及び体積エネルギを最適化する
ことができ、切り取り作業を容易にすると共に、包装材
料の壁部から正極を物理的に分離し、適時安定な電気的
な接触を可能にする。
【００５６】− 本発明において確立されるリチウムの
自己回復性は、積層マザー電池を機械的に切り取ること
によって、所望の形状を有する電池を迅速に製造するこ
とを可能とし、その際の不良品の発生率は、極めて低い
かあるいはゼロである。本プロセスを使用した場合の信
頼性により、充電式の電池を製造することが可能であ
る。また、切断縁部に存在するリチウムをリチウムに対
して活性を有するガス又は溶媒と化学的に反応させるこ
とにより、上記切断縁部を完全に中和させることができ
ることが判明した。更に、リチウムの化学反応の間に上
記縁部を固化させることができることも判明した。
自己回復性は、積層マザー電池を機械的に切り取ること
によって、所望の形状を有する電池を迅速に製造するこ
とを可能とし、その際の不良品の発生率は、極めて低い
かあるいはゼロである。本プロセスを使用した場合の信
頼性により、充電式の電池を製造することが可能であ
る。また、切断縁部に存在するリチウムをリチウムに対
して活性を有するガス又は溶媒と化学的に反応させるこ
とにより、上記切断縁部を完全に中和させることができ
ることが判明した。更に、リチウムの化学反応の間に上
記縁部を固化させることができることも判明した。
【００５７】− 積層マザー電池の製造を開始する時点
で使用される電極を準備する間に、剥離可能な一時的な
プラスチックサポートを使用することにより、積層電池
を切り取ってケースに挿入するまでの積層電池のハンド
リングが容易になる。
で使用される電極を準備する間に、剥離可能な一時的な
プラスチックサポートを使用することにより、積層電池
を切り取ってケースに挿入するまでの積層電池のハンド
リングが容易になる。
【００５８】− 切り取られた電池が可撓性を有してお
り、電解質が固体状態であり、また、伝導性の被覆が薄
いという複合された性質により、並列／直列の無限の組
み合わせを同じケースの中に組み込んで、単一の積層マ
ザー電池からアセンブリの使用時の表面及び電圧を形成
し、これにより、発電装置の性能を多くの用途に適合さ
せることができる。
り、電解質が固体状態であり、また、伝導性の被覆が薄
いという複合された性質により、並列／直列の無限の組
み合わせを同じケースの中に組み込んで、単一の積層マ
ザー電池からアセンブリの使用時の表面及び電圧を形成
し、これにより、発電装置の性能を多くの用途に適合さ
せることができる。
【００５９】− 酸化マンガン（ＭｎＯ2）から構成さ
れる一次電池に関して、機械的な切り取り作業によって
生ずる弱い放電が、放電の工程を排除するか、あるい
は、通常行われるものよりも２乃至１０％減少させ、こ
れにより、米国特許第４，３２８，２２８号に記載され
るタイプの電池の保管期間を長くすることができる。
れる一次電池に関して、機械的な切り取り作業によって
生ずる弱い放電が、放電の工程を排除するか、あるい
は、通常行われるものよりも２乃至１０％減少させ、こ
れにより、米国特許第４，３２８，２２８号に記載され
るタイプの電池の保管期間を長くすることができる。
【００６０】実 例：以下の非限定的な例によって本発
明を以下に説明する。
明を以下に説明する。
【００６１】例 １ 図５に示す積層体から、実験室タイプの打ち抜き工具に
よって、円形状の１２個の電池のサンプルを準備した。
ハンドリングは、アルゴンの不活性雰囲気下のグローブ
ボックスの中で行った。相対湿度は、１ｐｐｍよりも低
く、酸素量は、１０ｐｐｍよりも低かった。積層体は、
以下の要素を備えている。
よって、円形状の１２個の電池のサンプルを準備した。
ハンドリングは、アルゴンの不活性雰囲気下のグローブ
ボックスの中で行った。相対湿度は、１ｐｐｍよりも低
く、酸素量は、１０ｐｐｍよりも低かった。積層体は、
以下の要素を備えている。
【００６２】Ｎｉ°（２μｍ）／Ｌｉ°（２４μｍ）／
ポリマー電解質（３０μｍ）／複合カソード（４５μ
ｍ）／Ａｌ（１３μｍ） 出発時の積層体すなわち出発積層体は、カソードをコレ
クタに連続的に塗布すると共に、電解質を剥離可能なサ
ポートに連続的に塗布し、その後、熱い状態の電解質を
カソード上に転写すなわち移送すると共に、一時的なサ
ポートを剥離し、次いで、図４で得たリチウム・アノー
ド及びそのニッケル・コレクタを移送することによって
形成される。複合カソードは、酸化バナジウム、カーボ
ンブラック、及び、結着剤としてのポリマー電解質を含
んでいる。セパレータ（隔離体）の役割も果たす上記ポ
リマー電解質は、リチウム塩（ＣＦ3ＳＯ2）2ＮＬｉが
３０／１のＯ／Ｌｉ比で溶解しているエチレンオキシド
のコポリマーから構成されている。米国特許第４，５７
８，３２６号及び米国特許第４，７５８，４８３号は、
本発明のプロセスで使用することのできるコポリマーの
非限定的な例を記載している。これらのコポリマーは、
必要であれば、当業者には周知の手段によって架橋させ
ることができる。
ポリマー電解質（３０μｍ）／複合カソード（４５μ
ｍ）／Ａｌ（１３μｍ） 出発時の積層体すなわち出発積層体は、カソードをコレ
クタに連続的に塗布すると共に、電解質を剥離可能なサ
ポートに連続的に塗布し、その後、熱い状態の電解質を
カソード上に転写すなわち移送すると共に、一時的なサ
ポートを剥離し、次いで、図４で得たリチウム・アノー
ド及びそのニッケル・コレクタを移送することによって
形成される。複合カソードは、酸化バナジウム、カーボ
ンブラック、及び、結着剤としてのポリマー電解質を含
んでいる。セパレータ（隔離体）の役割も果たす上記ポ
リマー電解質は、リチウム塩（ＣＦ3ＳＯ2）2ＮＬｉが
３０／１のＯ／Ｌｉ比で溶解しているエチレンオキシド
のコポリマーから構成されている。米国特許第４，５７
８，３２６号及び米国特許第４，７５８，４８３号は、
本発明のプロセスで使用することのできるコポリマーの
非限定的な例を記載している。これらのコポリマーは、
必要であれば、当業者には周知の手段によって架橋させ
ることができる。
【００６３】不活性雰囲気下で２５°Ｃで切り取った後
の１２個の電池の値が、下の表１に示されている。不良
品の量が極めて少なく、室温に維持された電池は、出発
積層体の電圧に極めて類似した電圧を有していることが
分かる。また、マザー積層体は、切り取り作業の後に、
３．３ボルトよりも高い電圧（表１）を有しており、こ
れは、自己回復の現象によって、その元の値を回復した
ことも示している。図１０には、最初に切り取られた電
池のサイクリングの曲線を用いて、６．４ｃｍ2の表面
を有する７．７Ｃ／ｃｍ2の電池を、一定の電流で３．
３及び１．５ボルトの限界の間で、６０°Ｃの反復的な
サイクリングに従わせることにより、本発明の切り取り
／回復のプロセスの値を示している。この不活性雰囲気
下のサイクリング試験は、機械的な切り取り作業によっ
て発生して一連の放電／充電サイクルの間に現れること
になる弱点を特定するための極端な試験であると考える
ことができる。
の１２個の電池の値が、下の表１に示されている。不良
品の量が極めて少なく、室温に維持された電池は、出発
積層体の電圧に極めて類似した電圧を有していることが
分かる。また、マザー積層体は、切り取り作業の後に、
３．３ボルトよりも高い電圧（表１）を有しており、こ
れは、自己回復の現象によって、その元の値を回復した
ことも示している。図１０には、最初に切り取られた電
池のサイクリングの曲線を用いて、６．４ｃｍ2の表面
を有する７．７Ｃ／ｃｍ2の電池を、一定の電流で３．
３及び１．５ボルトの限界の間で、６０°Ｃの反復的な
サイクリングに従わせることにより、本発明の切り取り
／回復のプロセスの値を示している。この不活性雰囲気
下のサイクリング試験は、機械的な切り取り作業によっ
て発生して一連の放電／充電サイクルの間に現れること
になる弱点を特定するための極端な試験であると考える
ことができる。
【００６４】サイクリングにおける挙動は、単位表面で
比例的に表した場合に、鋭利に切り取られていない積層
体のサイクリングの挙動と全く同じである。正極に接触
した場合にリチウムの電気化学的な溶解によって生ずる
自己回復現象だけが、そのような結果を説明することが
できる。
比例的に表した場合に、鋭利に切り取られていない積層
体のサイクリングの挙動と全く同じである。正極に接触
した場合にリチウムの電気化学的な溶解によって生ずる
自己回復現象だけが、そのような結果を説明することが
できる。
【００６５】
【表１】
【００６６】例 ２ 例１を再現したが、この例においては、カソードを第２
のリチウム膜で置き換えている。従って、製造された積
層体は以下の要素を含んでいる。
のリチウム膜で置き換えている。従って、製造された積
層体は以下の要素を含んでいる。
【００６７】Ｎｉ°（２μｍ）／Ｌｉ°（２４μｍ）／
ポリマー電解質（２０μｍ）／Ｌｉ°（２４μｍ）／Ｎ
ｉ°（２μｍ） 切り取り作業を行う前のインピーダンス測定は、積層マ
ザー電池に関して３０オーム／ｃｍ2の界面抵抗を示し
ている。この積層体から、アルゴンの不活性雰囲気下の
グローブボックスの中で、打ち抜き工具によって円形の
５個の電池のサンプルを取る。切り取り作業の直後の上
記各々の電池のインピーダンス測定は、電池が短絡して
いることを示している。２４時間後に、第２のインピー
ダンス測定を行う。その結果、上記５個の電池は常に短
絡しており、リチウムがカソードの活性成分と反応しな
ければ、電池は自己回復しないことを示している。不活
性雰囲気下では、リチウムに対して反応性を有する元素
の不存在は、縁部の回復を生じさせない。その後、電池
をエチルアルコールの溶液で処理して、縁部を回復させ
る。この処理の後に、インピーダンス測定を行う。この
測定は、短絡が排除されており、電池は、積層マザー電
池に関して得たインピーダンスと同様のインピーダンス
を有することを示す。
ポリマー電解質（２０μｍ）／Ｌｉ°（２４μｍ）／Ｎ
ｉ°（２μｍ） 切り取り作業を行う前のインピーダンス測定は、積層マ
ザー電池に関して３０オーム／ｃｍ2の界面抵抗を示し
ている。この積層体から、アルゴンの不活性雰囲気下の
グローブボックスの中で、打ち抜き工具によって円形の
５個の電池のサンプルを取る。切り取り作業の直後の上
記各々の電池のインピーダンス測定は、電池が短絡して
いることを示している。２４時間後に、第２のインピー
ダンス測定を行う。その結果、上記５個の電池は常に短
絡しており、リチウムがカソードの活性成分と反応しな
ければ、電池は自己回復しないことを示している。不活
性雰囲気下では、リチウムに対して反応性を有する元素
の不存在は、縁部の回復を生じさせない。その後、電池
をエチルアルコールの溶液で処理して、縁部を回復させ
る。この処理の後に、インピーダンス測定を行う。この
測定は、短絡が排除されており、電池は、積層マザー電
池に関して得たインピーダンスと同様のインピーダンス
を有することを示す。
【００６８】例 ３ 図４乃至図６に示す要素から、打ち抜き作業によって矩
形状の個々の電池を切り取り、各々の電池の電圧を調節
する。１２０ｐｐｍの相対湿度を有する無水室の中でハ
ンドリングを行う。上記電池に関して測定された値を下
の表２に示す。２つのケースを考察した。第１のケース
においては、切り取り作業を室温で行い（表２の電池１
−１２）、また、第２のケースにおいては、積層電池を
打ち抜き工具に導入する前に液体窒素で予め冷却し（表
２の電池１３−２４）、これにより、切り取り作業の間
に電解質をそのガラス転移温度よりも低い温度で硬化さ
せ、また、イオン伝導率を減少させる。その結果は、両
方のケースにおいて実質的に同じである。しかしなが
ら、冷たい状態でハンドリングされた電池（表２の電池
１３−２４）のケースにおいては、真の短絡は観察され
なかったことに注意する必要がある。不良品の割合は、
極めて低く、室温に維持された電池は、出発積層体の電
圧と極めて類似した電圧を有していると言うことができ
る。積層体は、以下の要素を含んでいる。
形状の個々の電池を切り取り、各々の電池の電圧を調節
する。１２０ｐｐｍの相対湿度を有する無水室の中でハ
ンドリングを行う。上記電池に関して測定された値を下
の表２に示す。２つのケースを考察した。第１のケース
においては、切り取り作業を室温で行い（表２の電池１
−１２）、また、第２のケースにおいては、積層電池を
打ち抜き工具に導入する前に液体窒素で予め冷却し（表
２の電池１３−２４）、これにより、切り取り作業の間
に電解質をそのガラス転移温度よりも低い温度で硬化さ
せ、また、イオン伝導率を減少させる。その結果は、両
方のケースにおいて実質的に同じである。しかしなが
ら、冷たい状態でハンドリングされた電池（表２の電池
１３−２４）のケースにおいては、真の短絡は観察され
なかったことに注意する必要がある。不良品の割合は、
極めて低く、室温に維持された電池は、出発積層体の電
圧と極めて類似した電圧を有していると言うことができ
る。積層体は、以下の要素を含んでいる。
【００６９】Ｎｉ°（２μｍ）／Ｌｉ°（２４μｍ）／
ポリマー電解質（１５μｍ）／複合カソード（４０μ
ｍ）／Ａｌ（１３μｍ） 複合カソードは、酸化バナジウム、カーボンブラック、
及び、結着剤としてのポリマー電解質を含んでいる。セ
パレータの役割も果たすポリマー電解質は、リチウム塩
（（ＣＦ3ＳＯ2）2ＮＬｉ））が３０／１のＯ／Ｌｉ比
で溶解しているエチレンオキシドのコポリマーから構成
されている。米国特許第４，５７８，３２６号及び米国
特許第４，７５８，４８３号は、本発明のプロセスに使
用することのできるコポリマーの非限定的な例を記載し
ている。これらのコポリマーは、必要であれば、当業者
には周知の手段によって架橋させることができる。
ポリマー電解質（１５μｍ）／複合カソード（４０μ
ｍ）／Ａｌ（１３μｍ） 複合カソードは、酸化バナジウム、カーボンブラック、
及び、結着剤としてのポリマー電解質を含んでいる。セ
パレータの役割も果たすポリマー電解質は、リチウム塩
（（ＣＦ3ＳＯ2）2ＮＬｉ））が３０／１のＯ／Ｌｉ比
で溶解しているエチレンオキシドのコポリマーから構成
されている。米国特許第４，５７８，３２６号及び米国
特許第４，７５８，４８３号は、本発明のプロセスに使
用することのできるコポリマーの非限定的な例を記載し
ている。これらのコポリマーは、必要であれば、当業者
には周知の手段によって架橋させることができる。
【００７０】電池が偶発的に短絡した場合には、その電
池は、以下のようにして数秒以内に初期電圧をほぼ回復
することに注意する必要がある。すなわち、切り取り作
業を無水状態で行う。この電圧の回復は、主として、リ
チウムの自己回復現象によって説明され、この自己回復
現象は、リチウムが正極に接触した時に電気化学的に溶
解することによって生ずるように思われる。
池は、以下のようにして数秒以内に初期電圧をほぼ回復
することに注意する必要がある。すなわち、切り取り作
業を無水状態で行う。この電圧の回復は、主として、リ
チウムの自己回復現象によって説明され、この自己回復
現象は、リチウムが正極に接触した時に電気化学的に溶
解することによって生ずるように思われる。
【００７１】
【表２】
【００７２】例 ４ 無水室の中で例３を再現したが、この例においては、電
子ビーム（ＥＢ）を５Ｍｒａｄの照射量で照射すること
により得られたゲル化されたポリマー電解質を用いてい
る。この電解質は、グリセロール−トリ［（ポリエチレ
ン）（オキシプロピレン）］トリアクリレート５０容積
％と、炭酸エチルメチル及び炭酸エチレン（容積比で
１：１）から成る塩型の極性非プロトン性溶媒の混合物
５０容積％と、１モル濃度のヘキサフルオロリン酸リチ
ウム（Ｔｏｍｉｙａｍａから入手可能）とを含んでい
る。得られたゲル化されたポリマー電解質は、２５°Ｃ
において良好なイオン伝導率を有すると共に、電池のセ
パレータの役割を果たすに十分な機械的な性質を有して
いる。
子ビーム（ＥＢ）を５Ｍｒａｄの照射量で照射すること
により得られたゲル化されたポリマー電解質を用いてい
る。この電解質は、グリセロール−トリ［（ポリエチレ
ン）（オキシプロピレン）］トリアクリレート５０容積
％と、炭酸エチルメチル及び炭酸エチレン（容積比で
１：１）から成る塩型の極性非プロトン性溶媒の混合物
５０容積％と、１モル濃度のヘキサフルオロリン酸リチ
ウム（Ｔｏｍｉｙａｍａから入手可能）とを含んでい
る。得られたゲル化されたポリマー電解質は、２５°Ｃ
において良好なイオン伝導率を有すると共に、電池のセ
パレータの役割を果たすに十分な機械的な性質を有して
いる。
【００７３】得られた結果は、液体可塑剤が存在するに
も拘わらず、例３の結果と実質的に同じである。可塑溶
媒の存在は、縁部の回復を容易にするに違いない。
も拘わらず、例３の結果と実質的に同じである。可塑溶
媒の存在は、縁部の回復を容易にするに違いない。
【００７４】例 ５ 例１に示す積層体から出発し、実験室型の打ち抜き工具
を用いて、不活性雰囲気下で５個の円形の電池を切り取
る。上記積層体は、以下の要素を含んでいる。
を用いて、不活性雰囲気下で５個の円形の電池を切り取
る。上記積層体は、以下の要素を含んでいる。
【００７５】Ｎｉ°（２μｍ）／Ｌｉ°（２４μｍ）／
ポリマー電解質（３０μｍ）／複合カソード（４５μ
ｍ）／Ａｌ（１３μｍ） 切り取り作業の間に、打ち抜き工具のスライスをエチル
アルコールで濡らす。エチルアルコールは、電池の縁部
のリチウムを急速に酸化して、非伝導性の化合物にす
る。上記５個の切り取られた電池に関して得た電圧の値
は総て、実質的に同じであり、約３．３４ボルトであ
る。
ポリマー電解質（３０μｍ）／複合カソード（４５μ
ｍ）／Ａｌ（１３μｍ） 切り取り作業の間に、打ち抜き工具のスライスをエチル
アルコールで濡らす。エチルアルコールは、電池の縁部
のリチウムを急速に酸化して、非伝導性の化合物にす
る。上記５個の切り取られた電池に関して得た電圧の値
は総て、実質的に同じであり、約３．３４ボルトであ
る。
【００７６】この例においては、エチルアルコールを用
いているが、発電装置に良好な作用を行わせるために形
成しようとする酸化された化合物の性質に応じて、他の
反応性の液体又はガスを用いることもできる。
いているが、発電装置に良好な作用を行わせるために形
成しようとする酸化された化合物の性質に応じて、他の
反応性の液体又はガスを用いることもできる。
【００７７】例 ６この例においては、例５に示す電池
と同じ２個の電池を切り取るが、打ち抜き工具のスライ
スを、４０容積％のペンタエリトリトール・テトラアク
リレート、及び、６０容積％のメタクリル酸メチル（Ｐ
ｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓから入手可能）から成るモノマ
ー混合物を４０容積％含むトルエン溶液で濡らす点が異
なっている。切り取り作業の間に、金属リチウムを上記
溶液に暴露することにより、重合反応が開始されて薄膜
を形成する。この薄膜は、硬く、電池の縁部を電気的に
絶縁すると共に機械的に固化させる。切り取り作業の後
に、上記２つの電池は、３．３３ボルトの電圧を有して
いる。
と同じ２個の電池を切り取るが、打ち抜き工具のスライ
スを、４０容積％のペンタエリトリトール・テトラアク
リレート、及び、６０容積％のメタクリル酸メチル（Ｐ
ｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓから入手可能）から成るモノマ
ー混合物を４０容積％含むトルエン溶液で濡らす点が異
なっている。切り取り作業の間に、金属リチウムを上記
溶液に暴露することにより、重合反応が開始されて薄膜
を形成する。この薄膜は、硬く、電池の縁部を電気的に
絶縁すると共に機械的に固化させる。切り取り作業の後
に、上記２つの電池は、３．３３ボルトの電圧を有して
いる。
【００７８】上記縁部の固化は、機械的な針入を行う試
験によって確認された。その測定装置は、２４０ｇの推
力を受ける７ｍｍの直径のポイントすなわち先端を備え
ている。合計の厚さが１１４μｍである各々の電池に関
して、第１の針入度測定を電池の中央に対して行い、ま
た、第２の針入度測定を電池の縁部に対して行った。下
の表３は、上記試験の間に観察された針入度の変動をパ
ーセントで示している。
験によって確認された。その測定装置は、２４０ｇの推
力を受ける７ｍｍの直径のポイントすなわち先端を備え
ている。合計の厚さが１１４μｍである各々の電池に関
して、第１の針入度測定を電池の中央に対して行い、ま
た、第２の針入度測定を電池の縁部に対して行った。下
の表３は、上記試験の間に観察された針入度の変動をパ
ーセントで示している。
【００７９】
【表３】
【００８０】頭書の請求の範囲に規定する本発明の精神
及び範囲の中で種々の変更を行うことが可能であること
を理解する必要がある。
及び範囲の中で種々の変更を行うことが可能であること
を理解する必要がある。
【図１】本発明に従って積層マザー電池を製造して電池
を切り取るプロセスを示す概略図である。
を切り取るプロセスを示す概略図である。
【図２】図２（ａ）は、打ち抜き作業によって機械的に
切り取られた電池の例を断面で示す概略図であり、図２
（ｂ）は、打ち抜き作業によって切り取られた電池の別
の例を断面で示す概略図であり、図２（ｃ）は、打ち抜
き作業によって機械的に切り取られた電池の第３の例を
断面で示す概略図である。
切り取られた電池の例を断面で示す概略図であり、図２
（ｂ）は、打ち抜き作業によって切り取られた電池の別
の例を断面で示す概略図であり、図２（ｃ）は、打ち抜
き作業によって機械的に切り取られた電池の第３の例を
断面で示す概略図である。
【図３】図３（ａ）は、ジグザグ形状に折り畳まれて並
列に構成された本発明の電池の断面図であり、図３
（ｂ）は、個々の電池を積層して直列に構成された本発
明の電池の断面図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）の
並列な電池を積層して直列に構成された別の電池の断面
図である。
列に構成された本発明の電池の断面図であり、図３
（ｂ）は、個々の電池を積層して直列に構成された本発
明の電池の断面図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）の
並列な電池を積層して直列に構成された別の電池の断面
図である。
【図４】Ｌｉ°及びそのニッケル被覆の製造方法を示す
概略図である。
概略図である。
【図５】積層マザー電池を積層するプロセスの例を示す
概略図である。
概略図である。
【図６】打ち抜き作業によって本発明の電池を切り取る
プロセスを断面で示す概略図である。
プロセスを断面で示す概略図である。
【図７】本発明の電池を幅の狭い帯状体として切り取る
プロセスを断面で示す概略図である。
プロセスを断面で示す概略図である。
【図８】積層マザー電池を打ち抜き作業及び回転刃によ
ってそれぞれ切り取られた本発明の小さな電池及び幅の
狭い帯状体を上方から見て示す概略図である。
ってそれぞれ切り取られた本発明の小さな電池及び幅の
狭い帯状体を上方から見て示す概略図である。
【図９】図９（ａ）は、複数の電圧を有するように包装
された図３（ｂ）の電池の断面図であり、図９（ｂ）
は、単一の電圧を有するように包装された図３（ａ）の
電池の断面図である。
された図３（ｂ）の電池の断面図であり、図９（ｂ）
は、単一の電圧を有するように包装された図３（ａ）の
電池の断面図である。
【図１０】機械的に切り取られた本発明の電池の２５°
Ｃにおける使用率パーセントとサイクル数との関係を示
すグラフである。
Ｃにおける使用率パーセントとサイクル数との関係を示
すグラフである。
１ 積層電池 ３ ポリプロピレン膜 ７ 剥離可能なニッケル層 ９ 金属リチウムの膜 １３、１９ 圧延機 ２１ ポリプロピレン膜 ２５ ポリマー電解質膜 ３１ ポリプロピレン膜 ３３ ニッケル膜 ３９ カソード膜 ５７、６１、６３ 電池
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジネット・レッサード カナダ国ジ４エム １ヴェ５ ケベック, ロングイユ，リュー・バルレイ 1568 (72)発明者 ギュイ・ヴァッソール カナダ国ジ４ジェ ２エヌ８ ケベック, ロングイユ，リュー・デ・ヘロン 889 (72)発明者 パトリック・ブーシャルド カナダ国ジ４ジェ １ヴェ１ ケベック, ロングイユ，ブールヴァール・ジャン−ポ ール・ヴィンセント 985 (72)発明者 アラン・ヴァレー カナダ国ジ３イクス １イグレーク９ ケ ベック，ヴァレーヌ，デュ・フィエフ 97 (72)発明者 ミシュル・ペリール カナダ国アッシュ１イグレーク ３セ１ ケベック，モントリオール，リュー・モル ソン 5921
Claims (70)
- 【請求項１】 リチウム又はナトリウム基質のアノード
シート、ポリマー電解質、及び、薄膜の形態のカソード
から成っていて大きな表面積を有する積層マザー電池か
ら、リチウム又はナトリウム基質のアノードを有するゲ
ル化した又はゲル化していない薄層ポリマー電解質電池
を製造する製造方法であって、前記カソードは、リチウ
ム又はナトリウムを溶解する性質を有しており、前記マ
ザー電池に、自己回復現象を生ずるように鋭利な機械的
な切り取り作業を施すことを特徴とする製造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の製造方法において、前
記切り取り作業の間に、前記カソードに接触している総
てのリチウム又はナトリウムが、前記カソードの中に化
学的に溶解することにより、前記自己回復現象が生ずる
ことを特徴とする製造方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の製造方法において、前
記アノードが、金属リチウム基質であることを特徴とす
る製造方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の製造方法において、前
記ポリマー電解質は、アルカリイオンに対して伝導性を
有していて、前記アノードと前記カソードとの間の隔離
体すなわちセパレータとして作用することを特徴とする
製造方法。 - 【請求項５】 請求項１に記載の製造方法において、前
記マザー電池は、リチウム又はナトリウムに還元可能な
化合物と、電子伝導性の添加剤と、ポリマー電解質結着
剤とを含むことを特徴とする製造方法。 - 【請求項６】 請求項１に記載の製造方法において、前
記アノードの外側面、及び、場合によっては前記カソー
ドの外側面に電子伝導性の薄い被覆が設けられ、前記電
子伝導性の材料は、前記電極の材料に対して化学的に不
活性であり、切り取られた電池の外側面に永続的な電気
接点を確立する役割も果たすことを特徴とする製造方
法。 - 【請求項７】 請求項１に記載の製造方法において、前
記マザー電池は、アノード、カソード及びポリマー電解
質の連続的な膜から形成され、これら膜は、被覆及び移
送のプロセスによって組み立てられて互いに接着される
ことを特徴とする製造方法。 - 【請求項８】 請求項１に記載の製造方法において、前
記電池は、並列又は直列の関係で互いに積み重ねられる
ことを特徴とする製造方法。 - 【請求項９】 請求項８に記載の製造方法において、前
記電池を折り畳み、その後、互いに積み重ねることを特
徴とする製造方法。 - 【請求項１０】 請求項１又は８に記載の製造方法にお
いて、前記個々の電池、又は、並列又は直列の関係で互
いに積み重ねられた電池は、単一のケースの間に設けら
れることを特徴とする製造方法。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載の製造方法におい
て、前記薄層電池の電気的な接続部は、個々の又は組み
立てられた電池の外側面を含むことを特徴とする製造方
法。 - 【請求項１２】 請求項６に記載の製造方法において、
前記アノード、及び、場合によっては前記カソードの伝
導性の被覆の厚さは、５マイクロメートルよりも小さ
く、これにより、薄層電池全体の重量及び体積を極めて
小さくすると共に、薄層電池全体の可撓性を維持するこ
とを特徴とする製造方法。 - 【請求項１３】 請求項６に記載の製造方法において、
前記伝導性の被覆は、ニッケル又は鉄基質の薄い金属シ
ートであることを特徴とする製造方法。 - 【請求項１４】 請求項６に記載の製造方法において、
前記伝導性の被覆は、不活性のポリマー結着剤と、前記
電極材料に関して分散された電子伝導性の装填物とを含
む複合体であり、前記伝導性の被覆は、対応する電極の
活物質に対して安定であることを特徴とする製造方法。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載の製造方法におい
て、前記電子伝導性の装填物は、リチウムに対して不活
性な伝導性の粉末であって、金属窒化物、炭化物及びホ
ウ化物を含むことを特徴とする製造方法。 - 【請求項１６】 請求項１４に記載の製造方法におい
て、前記伝導性の装填物は、前記カソードの伝導性の被
覆の場合には、炭素を含むことを特徴とする製造方法。 - 【請求項１７】 請求項１４に記載の製造方法におい
て、前記不活性ポリマー結着剤は、非イオン性の伝導体
であり、ポリエチレン、ポリプロピレン又はＥＰＤＭを
含むエチレン及びプロピレンモノマー単体、あるいは、
ポリウレタンを含むウレタン単体を含むことを特徴とす
る製造方法。 - 【請求項１８】 請求項１４に記載の製造方法におい
て、前記不活性ポリマー結着剤は、非イオン性の伝導体
であり、架橋可能なプレポリマーから成ることを特徴と
する製造方法。 - 【請求項１９】 請求項１８に記載の製造方法におい
て、前記架橋可能なプレポリマーは、官能基を有してお
り、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アリ
ル及びビニルから選択されることを特徴とする製造方
法。 - 【請求項２０】 請求項１７に記載の製造方法におい
て、前記カソードの場合には、前記不活性ポリマー結着
剤は、ＰＶＤＦを含むフッ化物単体、及び、そのコポリ
マーも含むことを特徴とする製造方法。 - 【請求項２１】 請求項１４乃至２０のいずれか一に記
載の製造方法において、前記不活性ポリマー結着剤は、
接着性を有しており、これにより、電池の位置決めを容
易にし電気接点の品質を高めることを特徴とする製造方
法。 - 【請求項２２】 請求項２１に記載の製造方法におい
て、前記不活性ポリマー結着剤は、熱接着性の化合物を
含むことを特徴とする製造方法。 - 【請求項２３】 請求項１３に記載の製造方法におい
て、前記伝導性の複合被覆は、０．１乃至１，０００Ω
／ｃｍ2の間で変化する表面抵抗を有しており、これに
より、切り取り作業の間の短絡を制限して、電荷の状態
を維持すると共に、切り取り作業の安全性を維持するこ
とを特徴とする製造方法。 - 【請求項２４】 請求項２３に記載の製造方法におい
て、前記表面抵抗は、１乃至３００Ω／ｃｍ2の間で変
化することを特徴とする製造方法。 - 【請求項２５】 請求項１に記載の製造方法において、
前記積層マザー電池は、その表面の少なくとも一方に剥
離可能なサポート膜を有しており、これにより、その製
造及びハンドリングを容易にすることを特徴とする製造
方法。 - 【請求項２６】 請求項２５に記載の製造方法におい
て、前記剥離可能なサポート膜は、主として、ポリプロ
ピレン又はポリエチレンから成ることを特徴とする製造
方法。 - 【請求項２７】 請求項２５に記載の製造方法におい
て、前記剥離可能なサポートは、電池の切り取り作業の
直前に取り除かれることを特徴とする製造方法。 - 【請求項２８】 請求項１に記載の製造方法において、
前記積層マザー電池は、被覆及び移送のプロセスによっ
て形成され、該プロセスは、必要に応じて、前記膜の移
送の前又は後に架橋させる工程を含むことを特徴とする
製造方法。 - 【請求項２９】 請求項４に記載の製造方法において、
前記セパレータのポリマー電解質、及び、必要であれば
前記電極のポリマー電解質は、５０，０００よりも大き
な分子量を有する製品から成り、これにより、連続的な
積層プロセスによってハンドリングし且つ移送すること
のできる膜が形成されることを特徴とする製造方法。 - 【請求項３０】 請求項１に記載の製造方法において、
前記ポリマー電解質のゲル化は、極性非プロトン性液体
溶媒の添加ごとに行われ、これにより、室温におけるイ
オン伝導率が最適化されることを特徴とする製造方法。 - 【請求項３１】 請求項１に記載の製造方法において、
前記積層マザー電池は、切り取り作業の前に、前記電解
質のガラス転移温度よりも低い温度で冷却され、これに
より、切り取り作業の間のイオン伝導率を減少させるこ
とを特徴とする製造方法。 - 【請求項３２】 請求項１に記載の製造方法において、
前記ポリマー電解質は、ポリマーマトリックスから成
り、該ポリマーマトリックスは、可溶性のアルカリ金属
塩を前記電解質に加えることによって伝導性を有するよ
うにされることを特徴とする製造方法。 - 【請求項３３】 請求項１に記載の製造方法において、
前記ポリマー電解質は、ポリマーマトリックスから成
り、該ポリマーマトリックスは、少なくとも１つの極性
非プロトン性溶媒を添加されることによって伝導性を有
するようにされることを特徴とする製造方法。 - 【請求項３４】 請求項３３に記載の製造方法におい
て、前記極性非プロトン性液体溶媒の添加は、前記切り
取り作業の後に行われ、これにより、切り取り作業の間
の短絡電流を最小限にすることを特徴とする製造方法。 - 【請求項３５】 請求項１又は３２に記載の製造方法に
おいて、前記切り取り作業の後にアルカリ塩が添加さ
れ、これにより、短絡電流が最小限にされることを特徴
とする製造方法。 - 【請求項３６】 請求項３０、及び請求項３２乃至３５
のいずれか一に記載の製造方法において、前記極性非プ
ロトン性溶媒又は塩あるいはその両方の添加は、少なく
とも１つの浸透性を有する伝導性の複合被覆を用いるこ
とによって容易に行われ、これにより、前記溶媒等の導
入を容易にすることを特徴とする製造方法。 - 【請求項３７】 請求項１乃至３６のいずれか一に記載
の製造方法において、前記機械的な切り取り作業は、打
ち抜き作業、圧潰切断又はミシン目切断工具によって行
われることを特徴とする製造方法。 - 【請求項３８】 請求項１乃至３７のいずれか一に記載
の製造方法において、前記電池は、規則的、不規則、有
孔、又は、中空の形状で切り取られることを特徴とする
製造方法。 - 【請求項３９】 請求項１乃至４のいずれか一に記載の
製造方法において、前記切り取り作業は、絶縁材料を少
なくとも部分的に含む工具によって行われ、これによ
り、前記切り取り作業の間の短絡を最小限にすることを
特徴とする製造方法。 - 【請求項４０】 請求項３７乃至３９のいずれか一に記
載の製造方法において、前記切り取り作業は、不活性又
は反応性の潤滑剤の存在下で行われることを特徴とする
製造方法。 - 【請求項４１】 請求項１乃至４０のいずれか一に記載
の製造方法において、前記切り取り作業の間に、又は、
該切り取り作業の後に、切り取られた縁部に存在するリ
チウム又はナトリウムを化学的に反応させ、これによ
り、総ての短絡を除去すると共に、横方向の電気化学的
活動度を中和させることを特徴とする製造方法。 - 【請求項４２】 請求項４１に記載の製造方法におい
て、前記化学反応は、前記縁部に存在するリチウムを酸
化させることのできる反応物質の存在下で行われ、該反
応物質は、前記ポリマー電解質の中に溶解することので
きない電気絶縁性のリチウム化合物を形成することので
きる液体又は気体であることを特徴とする製造方法。 - 【請求項４３】 請求項４２に記載の製造方法におい
て、前記反応物質は、空気を含むことを特徴とする製造
方法。 - 【請求項４４】 請求項４２に記載の製造方法におい
て、前記形成される化合物は、炭酸塩、オキシアニオン
（ｏｘｙａｎｉｏｎ）、酸化物、カルコゲン化物、フッ
素誘導体、又は、アルコラートを基質とすることを特徴
とする製造方法。 - 【請求項４５】 請求項９に記載の製造方法において、
切り取られてジグザグ形状に折り畳まれた電池の奇数の
基本ユニットが、重ね合わされ、その組立体が、互いに
反対の極性を有する外側面で終端していることを特徴と
する製造方法。 - 【請求項４６】 請求項４５に記載の製造方法におい
て、前記電池が積み重ねられ、これにより、単に重ねる
ことによって並列及び直列の無限の取り付けを行うこと
を特徴とする製造方法。 - 【請求項４７】 請求項１乃至４６に記載の製造方法に
おいて、個々に又はグループとして切り取られた前記電
池は、これら電池の外側面及び前記組立体の外側面を用
いることにより、単一のケースの中に設けられ、これに
より、確実な集電作用が行われるようにすることを特徴
とする製造方法。 - 【請求項４８】 請求項１０に記載の製造方法におい
て、前記切り取られた電池の縁部は、リチウムの酸化作
用、及び、非伝導性の塩の形成により固化され、これに
より、望ましくない変形を総て阻止することを特徴とす
る製造方法。 - 【請求項４９】 請求項４８に記載の製造方法におい
て、前記縁部は、新しく切り取られたリチウムによって
開始される重合反応によって固化されることを特徴とす
る製造方法。 - 【請求項５０】 薄膜の形態のカソード、ポリマー電解
質、及び、リチウム又はナトリウムのアノードシートを
重ね合わせて積層体を形成することにより形成される薄
層ポリマー電解質電池であって、前記積層体をその端部
が均一にスライスされるように切り取り、選択に応じ
て、前記端部の切り取られた縁部に薄膜を設け、該薄膜
を前記切り取り作業の間の潤滑性の反応物質の反応によ
って形成し、これにより前記縁部を固化すると共に電気
的に絶縁し、最後に、製造された当該電池が、切り取り
作業によって該電池を製造するために使用されるマザー
電池の電圧と実質的に同じ電圧を維持するようにするこ
とによって製造されることを特徴とする薄層ポリマー電
解質電池。 - 【請求項５１】 請求項５０に記載の薄層ポリマー電解
質電池において、アノードの外側面、及び、場合によっ
てはカソードの外側面には、薄い電子伝導性の被覆が設
けられており、前記伝導性材料は、前記電極の材料に対
して化学的に不活性であると共に、切り取られた電池の
外側面に永続的な電気接点を形成する役割も果たすこと
を特徴とする薄層ポリマー電解質電池。 - 【請求項５２】 請求項５０に記載の薄層ポリマー電解
質電池において、複数の当該電池を互いに並列又は直列
に重ねることによって形成されることを特徴とする薄層
ポリマー電解質電池。 - 【請求項５３】 請求項５０に記載の薄層ポリマー電解
質電池において、切り取られてジグザグ形状に折り畳ま
れた電池の奇数の基本ユニットを重ね合わせ、その組立
体を互いに反対の極性を有する外側面で終端させること
を特徴とする薄層ポリマー電解質電池。 - 【請求項５４】 請求項５０又は５３に記載の薄層ポリ
マー電解質電池において、個々の電池、あるいは、並列
に又は直列に互いに重ねられた電池を単一のケースの中
に設けることを特徴とする薄層ポリマー電解質電池。 - 【請求項５５】 請求項５４に記載の薄層ポリマー電解
質電池において、薄層電池の電気的な接続部が、個々の
又は組み立てられた電池の外側面を含むことを特徴とす
る薄層ポリマー電解質電池。 - 【請求項５６】 請求項５１に記載の薄層ポリマー電解
質電池において、前記アノード、及び、場合によっては
前記カソードの前記伝導性の被覆の厚さが、５マイクロ
メートルよりも小さく、これにより、薄層電池全体の重
量及び体積を最小限にすると共に、薄層電池全体の可撓
性を維持することを特徴とする薄層ポリマー電解質電
池。 - 【請求項５７】 請求項５１に記載の薄層ポリマー電解
質電池において、前記伝導性の被覆は、ニッケル又は鉄
を基質とした薄い金属シートであることを特徴とする薄
層ポリマー電解質電池。 - 【請求項５８】 請求項５１に記載の薄層ポリマー電解
質電池において、前記伝導性の被覆は、不活性ポリマー
結着剤、及び、前記電極材料に対して分散された電子伝
導性の装填物を含む複合体であり、前記伝導性の被覆
は、対応する電極の活物質に対して安定であることを特
徴とする薄層ポリマー電解質電池。 - 【請求項５９】 請求項５８に記載の薄層ポリマー電解
質電池において、前記伝導性の装填物は、リチウムに対
して不活性である伝導性の粉末であって、金属の窒化
物、金属の炭化物、及び、金属のホウ化物を含むことを
特徴とする薄層ポリマー電解質電池。 - 【請求項６０】 請求項５８に記載の薄層ポリマー電解
質電池において、前記伝導性の装填物は、前記カソード
の伝導性の被覆の場合には、炭素を含むことを特徴とす
る薄層ポリマー電解質電池。 - 【請求項６１】 請求項５８に記載の薄層ポリマー電解
質電池において、前記不活性ポリマー結着剤は、非イオ
ン性の導体であって、エチレンと、ポリエチレン、ポリ
プロピレン又はＥＰＤＭを含むエチレン及びプロピレン
モノマー単体、あるいは、ポリウレタンを含むモノマー
ウレタン単体とを含むことを特徴とする薄層ポリマー電
解質電池。 - 【請求項６２】 請求項５８に記載の薄層ポリマー電解
質電池において、前記不活性ポリマー結着剤は、非イオ
ン性の導体であり、架橋可能なプレポリマーから成るこ
とを特徴とする薄層ポリマー電解質電池。 - 【請求項６３】 請求項６２に記載の薄層ポリマー電解
質電池において、前記架橋可能なプレポリマーは、官能
基を有しており、アクリル酸エステル、メタクリル酸エ
ステル、アリル及びビニルから選択されることを特徴と
する薄層ポリマー電解質電池。 - 【請求項６４】 請求項５８に記載の薄層ポリマー電解
質電池において、カソードの場合には、前記不活性ポリ
マー結着剤は、ＰＶＤＦを含むフッ化物単体及びそのコ
ポリマーを含むことを特徴とする薄層ポリマー電解質電
池。 - 【請求項６５】 請求項５８に記載の薄層ポリマー電解
質電池において、前記不活性ポリマー結着剤は、接着性
を有しており、これにより、電池の位置決めを容易にす
ると共に、電気接点の品質を高めることを特徴とする薄
層ポリマー電解質電池。 - 【請求項６６】 請求項６５に記載の薄層ポリマー電解
質電池において、前記不活性ポリマー結着剤は、熱接着
性の化合物を含むことを特徴とする薄層ポリマー電解質
電池。 - 【請求項６７】 請求項５８に記載の薄層ポリマー電解
質電池において、前記伝導性の複合被覆は、０．１乃至
１，０００Ω／ｃｍ2で変化する表面抵抗を有してお
り、これにより、切り取り作業の間の短絡を制限して、
電荷の状態を維持すると共に、切り取り作業の安全性を
確保することを特徴とする薄層ポリマー電解質電池。 - 【請求項６８】 請求項６７に記載の薄層ポリマー電解
質電池において、前記表面抵抗は、１乃至３００Ω／ｃ
ｍ2で変化することを特徴とする薄層ポリマー電解質電
池。 - 【請求項６９】 請求項５０に記載の薄層ポリマー電解
質電池において、当該電池が、規則的、不規則、有孔又
は中空の形状に切り取られることを特徴とする薄層ポリ
マー電解質電池。 - 【請求項７０】 請求項５０に記載の薄層ポリマー電解
質電池において、個々に又はグループとして切り取ら
れ、電池の外側面及びその組立体の外側面を用いて単一
のケースの中に設けられ、これにより、集電作用が確実
に行われるように構成されたことを特徴とする薄層ポリ
マー電解質電池。
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