JPS60115157A - 電極物品および電気器具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、保護されている電極飼料および電気器具にお
けるその利用に関する。

［従来技術］ ある電気要素（例えば、ある電極材料）は、不都合な操
作手順および／または特別な条件（例えば、乾燥室組立
）を必要とする物理的脆弱さまたは高い化学的反応性の
ため、電気器具の製造時に取扱うことが難しいという限
りにおいて感応性である。

そのような感応性材料の例には、アルカリ金属およびア
ルカリ土類金属、特にリチウムセル用の金属リチウム電
極が挙げられる。そのような１種類のセルにおいて、電
極は、液体のない形態において１−ポリマー電解質」と
して通常知られている木質的にイオン電導性であるポリ
マー組成物のシー１・とともに組立てられる。

金属リチウムは、電極として使用するために薄いストリ
ップに圧延することか難しい。米国特許第３，７２１，
１１３号には、リチウムへの接着を防ＩＬするように十
分に低い臨界表面張力を有する平坦な（１μｍより少な
い表面の凹凸）ポリマー表面の間でリチウムを圧延する
こ七によってこの難（、さを緩和する方法が記載されて
いる。ポリマーは、リチウムを圧延するため用いるロー
ルの表面に被覆されてよく、あるいはリチウムに而６゛
るまたはリチウムを包囲するシ用・の形状であってよ円
このシートはリチウムに接着せず、圧延後ζこリチウム
ストリップから剥離される。この方法は、薄いリチウム
ストリップを製造する圧延操作を容易にするか、扱い難
いリチウムストリップを電気器具へ組込むごとについて
は改良がなされてし１ない。

種々の材料および構造のセル電極が提案されているが、
材料の化学的および電気的性能が強調され、組ｑ方法自
体に注意はほとんど払われてＬ）な円例えば、英国特許
第１，５３３，２７９号に（よ、特別な種類のセルの貯
蔵時に生し易い電極の不動態化を防止するため、リチウ
ム／塩化チオニルセルにおいてリチウム刈・す・ツブ電
極の表面にヒ゛ニルポリマーフィルムの薄い接着性被覆
を用しすることか記載されている。ヒニルポリマーフイ
ルムは、塩化チオニルに不溶性であり、その存在下で劣
化または分解してはならない。該フィルムは、セルの作
動時に流れる電流のため必要な、リチウムと塩化チオニ
ルとの間のイオン移動を可能にするように十分に薄くな
ければならない。該特許の実施例に示されていないが、
ビニルポリマーフィルムはセルの唯一の電極セパレータ
ーとしてら働き、通フル必要なしのより薄いセパレータ
ーの使用をｉＩＪ能に°４゛ると記載されている。その
ため、ビニルポリマーのいくぶん厚いフィルムが望まし
い。しかし、セルの許容可能な電気性能に必要なイオン
移動は、フィルム厚がこのように増加６−ることによっ
て悪影響を受ける。ポリスチレンの電極セパレーターが
アルカリセルに関する米国特許第４．３１５．６０２号
に記載されているか、ごのセパレーターはイオン移動を
可能にするように十分に薄いことが再度必要である。

仏閣特許第７’８３２９７８号（公開第２４４２５１３
号）には、ある技術（例えば、金属−１−へのポリマー
フィルムの溶液流延もしくは圧縮ラミネート、またはポ
リマーフィルム上へ溶融金属を流して冷却すること）を
用いてのポリマー電極フィルムの製造、お゛よび反応性
金属電極へのそれの適用が記載されている。

［発明の構成］ 本発明は、電気器具組立」−程の重要な改良を達成でき
る物品に関する。

１フの要旨によれば、本発明は、可撓性保護層１１層は
、電極物品が電気器具において電極として用いられる場
合に電極セパレーターとして機能でき、かつ電解質を与
えるように本質的に十分にイオン電導性であることを特
徴とする、該器具を組）ｆで得ろ自動装置へ供給４゛る
のに適した形状である、弓撓性保護材料層によって保護
されている感応性電極材料を自して成る電極物品を提供
する。

本発明のイオン電導性の電極セパレータ一層は、損傷お
よび汚染から電極材料を連続的に保護しながら、電極変
形を維持するのに十分な厚さであつζよい。

これには、（例えは、電極材料の厚さを減少するため）
保護材料によって保護しながら感応性電極材料を変形す
る工程および／または望ましい形状（例えば、コイル状
セル電極）にする二［程を好都合に包含する組立方法か
可撓性保護層によって実現するという利点がある。本発
明は、供給可能な形状であろうとなかろうと、そのよう
な変形物品を包含する。このため、電極材料は、容認で
きない程度に保護飼料層へ損傷を与えない温度および圧
力において可鍛である金属であることが好ましい。

保護飼料がこの形状の物品において電極へ接層されてい
るか電極と単に一体にされているかに関係なく、感応性
電極材料が自動組立の応力に耐えるように保護材料によ
って補強されている場合、重要な加工上の利点が生じる
。接着性保護層が好ましく、上記目的のため保護層は適
した接着促進表面性質（例えば、１μｍより大きい表面
凹凸）を有してよい。供給可能な物品は、複数の電気器
具を製造できるように十分な長さの長いストリップの形
状であることが好ましい。

保護材料層は、（例えば、前記目的のため）かなりのｈ
ｌの変Ｊ［２後に、電極材料の汚染および機械的損傷の
両方に対して有用な程度に保護し、かつその一体性を維
持するという意味において、電極材料の機械的変形を１
−維持し得ろ」ことが好ましい。

保護材料が維持４−ることか好ましい変形の正確なＨ，
１は、通常とおりである。容認できない程度に保護を減
少させるようにひび割れる脆弱な層（例えば、容認でき
ない程度に摩耗り−るまたは破れる非常に薄い層）は、
他の方法のそのような処理において容認できない程度に
反応する材料であるので、望ましくない。

保護飼料か電極セパレーターとして１機能できろ」とい
う記述は、保護材料は、物品が前記のように使用される
場合に更なる加工または変化なく、そのように機能４−
ることを意味する。これは、物品が前記のように使用さ
れる場合、保護材料が電極セパレーターおよび電解質の
両方を与えるのに十分なようにイオン電導性ノ２からで
ある。そのような電解質の供給は液体の働きと無関係で
あることが好ましく、この種の好ましい「乾燥」保護材
料は例えば、いイっゆるポリマー電解質である。

保護層は、あらゆる好都合な技術（例えば、溶液被覆ま
たは圧縮ラミネート）によって電極飼料へ適用してよい
。これは、連続工程として行うことができる。

本発明の利点は、保護飼料が電極材料の汚染に対して保
護を与えるということである。これは、保護飼料が激し
い反応の可能性を減少させるので、ある汚染物（例えば
、水）と激しく反応する電極材料（例えば、アルカリ金
属）において特に有益である。

保護飼料は、電極材料とと乙に予め組立てられ、電極セ
パレーターとして働き、従って、電気器具組立時におけ
る電極およびセパレーターの取扱いおよび整合の問題の
いくつかを解消し、自動操作を容易にする。

感応性材料には種々の理由から保護か必要である。感応
性飼料の例には、貯蔵時に大気ガスまたは湿気による作
用を受ける材料；組立時に接触する液体と尚早に反応す
る材料、貯蔵時に汚染による損害を受イする材料；物理
的強度または一体性に不足１．（例えば、同じ厚さの保
護材料より低い引弓長強度を有し）、よって物理的損傷
からの保護を要４゛る材利か挙げられる。本発明は、使
用時に液体か＋４利へ接近ｉｊＪ能であるが、物理的脆
弱さのため物理的保護を要する制帽において特に有用で
ある。保護材オニ−１は、その成分を適切に選択するこ
とによ−）で、池の副次的機能（例えば、感応性材料の
表面」−５の多孔質層において化学的反応体または触媒
を供給ケるごと）を果たすことらでさる。

要すれば、保護材料は、特別の保護を与えるように、か
なり液体不浸透性の祠１′Ａからできた除去＋１Ｊ能な
層をその上に有してよい。除去可能な材料は、ドにある
保護材料と同じ、あるいは異なっており、実質的に不浸
透性のフィルム（例えば、Ｓ　ａｒａｎ）ごあることか
好ましく、電気器具へ物品を組込む前に除去される。

本発明の別の利点は、電極物品が、好ましくは自動的か
つ連続的に、前記のように一連の電気器具へ物品の連続
部分を組込み得る装置へ供給ケるため、ある形状で供給
できることである。そのような自動組立方法は、本発明
の物品のない時に従来用いられていた１つすり手で組立
てる方法より、（特にアルカリ金属またはアルカリ土類
金属電極材料において）有益である。

本発明の物品は、対になる電極材料および電気器具の他
の要素とともに組立てることができる。

この際、保護されていない電極材料、特に反応性金属（
例えば、アルカリ金属またはアルカリ土類金属）を取扱
いかつ整合する場合よりもツ゛゛っと容易てある。適切
な電気器具（例えば、電気セル）の陽極または陰極、あ
るいは両方は、本発明の物品によって供給されてよい。

非水性電気セルの反応性金属陽極、特にリチウム陽極は
、本発明物品の重要な実用的用途である。物品は、電極
材料の一部分（例えば、平坦なストリップ電極の１つの
主表面）に、既知の他の要素（例えば、集電層）を有し
てよい。本発明の物品に組込む他の付加的要素に適合す
るように他のアレンジメントが用いられてよい。

本発明は、′連続的な金属、好ましくは反応性金属電極
（例えば、アルカリ金属またはアルカリ土１ｉ＋’ｉ金
属電極、粕にリチウムセルのリチウム電極）において特
に有用である。これらおよび他の材料の薄いン−１・電
極の製造は、その表面積が増加ずろよつに（例えば、電
極材料の厚さが減少するまたはその表面形状らしくは形
態が変化４″るように）、保護材料層に接触さＨながら
電極材料を変形する（例えば、圧延４−る）ごとによっ
て容易になる。このように、リチウムの薄い（例えば、
０．２５ｍｍより小さい、好ましくは０．１２５ｍｍよ
り小さい、特に約０．０７５ｍｍの厚さ）ノートは、従
来、製造および取扱いに困難かつ高価格を要したが、本
発明において、容易に得られる厚さ０．２５ｍｍのスト
リップから製造でさる。従って、本発明は、電極材料は
保護材料と接触しながら変形されており、保護飼料は、
電極物品が電気器具において電極とじご用いられる場合
に電極セパレーターとして機能でき、かつ電解質を与え
るように十分にイオン電導性であることを特徴とする、
保護材料層によって保護されている感応性電極材料を有
して成る電極物品を提供する。

保護材料は、器具においてその機能（例えば、電極セパ
レーターおよび／または電解質を供給する能力）が向上
するように変形（例えは、伸張）されてよい。これは、
適切なイオン電導性を勾えるため液体による浸透を必要
とする保護材料において有用である。

本発明は、ポリマー保護されている電極物品から形成さ
れている電気器具用の電極およびそのような電極を有す
る電気器具を包含する。

本発明は、被保護電極物品の製法および被保護電極物品
を有する電気器具の製法（特に、自動的方法）を包含す
る。電気器具の製法には、上記のような被保護電極物品
を製造し、物品を電解液に接触させ、電極材料に接触さ
Ｕるた？Ｉ）液体をポリマー材料層に浸透させる工程が
含まれてよい。

適した電導性保護材料は、有機ポリマー材料中こ分散し
ている無機塩を含有する。あらゆる液体の実質的な不在
下で必要なイオン電導性を与えるように塩の解離イオン
が十分に移動できることが好ましい。

好ましい塩充填ポリマーは、式： ％式％ １式中、１えは水素、Ｉｔ括、−ＣＩ、ＯＲ基、ａ ｅｌｌ、０１１　Ｒ占（ま　）こ（ま−ＣＩｆ　２Ｎ　
（ＣＩＩ　３）、Ｊ２（！ａ にごで１えは炭素数１−１６、好ましくは炭素数１〜４
のアルギルまたはノクロアルキルＪｊ（、Ｒ。

は、ｐが１−１　（］　０、好ましくは１または２てあ
ろ＋Ｃ１（？ＣＩＬＯ−１ｌ−なるエーテル基である。

）を表わケ。」 で示される繰り返し単位、式： ％式％ ［式中、Ｉえ１１は＋ｉｉｊ記と同意義のＲ３またはＩ
（。Ｒ３を表わす。１ で示される繰り返し単位、あるいは式：％式％ ［式中、ＲＲは曲記と同意義を表わす。１ｅａ′ で示される繰り返し単位を有する。好ましい塩は、強酸
のアルカリ金属塩またはアンモニウム塩である。２種以
上の上記繰り返し単位を有４−るポリマーも好ましい。

保護飼料は電極飼料と相互作用しないことが好ましいが
、本発明において有益な相り５作用かぁ−）でらよい。

添（＝１図曲面第１図は、本発明の電気器具の製造方法
を実施し得る電気セル製造装置の概略図である。

第１図において、本発明のポリマー電解質保護材料によ
って保護されているリチウム陽極＋Ａ　ｔＥ＋のストリ
ップｌは、サプライロール２からフィー１・ｔ）−ル３
を通ってレイアップロール４へ供給される。レイアップ
ロール４において、フィー　トロール６からの陰極材料
のストリップ５は被保護陽極と密接に整合され、リチウ
ム陽極に担持されノご多孔質保護材料は陽極と陰極との
間に挾まれる。次いで、整合された陽極／陰極アッセン
ブリは、スプールスレ′ツディングユニット７、更に、
スプールワインディングユニット８を通過する。ここで
、アッセンブリはコイル状電極アッセンブリになるよう
にコイル状にされるまたはスプールされる。

次いて、コイル状アッセンブリは、コイル状アッセンブ
リが適切な電解液とともにセルケースに設置されるスプ
ールケーシングユニット９を通過する。このように概略
を示した製造装置の適切な実用的８ｔ！は容易に考え出
すことができろ。

１実施例Ｊ 以１・に実施例を示し、本発明を更に詳しく説明４′ろ
。

実施例 ポリエチレンオキシド（Ｕｎｉｏｎ　Ｃａｒｂｉｄｅ　
ＷＳＲ２（＋５）ｌＯｇを撹拌下、（予め蒸留した）ア
セトニトリル 酸素／リヂウムイオン比（０：ＬＤが１０・１になるよ
ー）に、（１３０℃で４時１８）減圧乾燥した）ＬｉＣ
Ｆ３Ｓ０３塩を適量加えた。次いで、室温で４時間、溶
液を撹拌した。

溶液を平坦なガラスペトリ皿に入れ、溶媒を徐々に蒸発
させて、溶液流延を行い、犀さ０　、　３　ｍｍのポリ
マーフィルムを得た。フィルムを１０５°Ｃで８時間減
圧乾燥し、減圧デシケータ−中に置き、乾燥機へ移した
。

幅３５ｍｍ，厚さ０．２５ｍｍである長いリチウム箔（
　ｌｉ’ｏｏＬｅ　Ｍｉｎｅｒａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ　
市販品）をポリマーフィルムの片側ヘラミネートした。

ニップロール間で引出し、ラミネートの厚さを減少させ
た。

リヂウムの厚さは０．ｌＯｍｍに減少し、ポリマーフィ
ルムの厚さは０．１２ｍｍに減少した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電気セル製造装置の概略図である。 １、５・・・ストリップ、２，３，４．６・・・ロール
、７。 ８、９・・・ユニット。 特許出願人　レイケム・リミテッド 代　理　人　弁理士　青白　葆　ばか２名第１頁の続き ０発　明　者　計り一ト・ハミルト　イギン・マツクロ
ーリン　ン、 リス国イングランド、ウィルドジャー、スウインドウエ
セックス・ウェイ　６番 昭和５９年１２月　５日 特許庁　長官　殿 ■、小事件表示 昭和５９年特許願第　２３２２８２　号２、発明の名称 電極物品および電気器具 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 １に所　イギリス国イングランド、ロンドン・イージー
４・１エヌエル、７エツター・レーン、ロールス・ビル
ディンゲス　７番、 ロールス・ハウス 名称　レイケム・リミテッド ４代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）可撓性保護材料層は、電極物品が電気器具におい
   で電極として用いられる場合に電極セフ＜レターとして
   機能でき、かつ電解質を−りえるように木質的に１−分
   にイオン電導性であることを特徴とケる、該器具を組立
   て得る自動装置へ供給するのに適した形状である、ｉＪ
   撓注性保護材料層よって保護されている感応性電極飼料
   を有して成る電極物品。 （２）複数の該器具を製造できるように十分な長さであ
   る長いストリップの形状である第１項記載の物品。 （３）電極柵科は、保護材料に接触しながら変形されて
   いる第１項または第２項に記載の物品。 （４）電極材料は保護材料と接触しながら変形されてお
   り、保護材料は、電極物品が電気器具（くおいて電極と
   して用いられる場合に電極セ？くレータ−とじて機能で
   き、かつ電解質を与えるよ−）に１−分にイオン電導性
   であることを特徴とする、保護材料層によって保護され
   ている感応性電極材料を有して成る電極物品。 （５）保護材料は液体浸透性である第１〜４項のい４゛
   れかに記載の物品。 （６）保護材料は電極材料表面に接着している第１〜５
   項のいずれかに記載の物品。 （７）保護材料は電極材料と一体であるか、電極材料に
   接着していない第１〜５項のいずれかに記載の物品。 （８）保護材料は、液体の作用と無関係に電解質を与え
   得る第１〜７項のいずれかに記載の物品。 （９）保護材料は、あらゆる液体の実質的な不在下で必
   要なイオン電導を与えるように塩の解離イオンの十分な
   移動を可能にする打機ポリマー相別に分散している無機
   塩を含んで成る第１〜８項のいずれかに記載の物品。 （１０）電極材料および保護材料に加えて、電気器具の
   他の要素として機能できる少なくとら１つの付加的材料
   を有する第１〜９項のいずれかに記載の物品。 （ＩＩ）トｊ加的材料は、物品が電気器具において電極
   として用いられる場合に集電体として機能できる第１０
   項記載の物品。 （１２）電極材料は反応性金属である第１〜１１項のい
   ４パれかに記載の物品。 （１３）反応性金属はアルカリ金属またはアルカリ土類
   金属である第１２項記載の物品。 （１４）反応性金属はリチウムである第１３項記載の物
   品。 （１５）電極材料は、保護材料と接触しながらその１φ
   さか減少４′るように変形されている第１〜１４項のい
   「れかに記載の物品。 （１６）電極材料の厚さは、０．２５ｍｍより小ざい、
   好ましくは０．１２５ｍ１より小さい第１〜１５項のい
   ずれかに記載の物品。 （１７）保護材料は、その機能が電気器具において向−
   にするように電極材料に接触しながら変形されている第
   １〜１６項のいずれかに記載の物品。 （１８）保護材料は、除去可能な別の材料層の下にある
   第１〜１７項のいずれかに記載の物品。 （１９）第１−１８項のいずれかに記載の物品から形成
   されていることを特徴とする電気器具用電極。 （２０）第１９項記載の電極を有することを特徴とする
   電気器具。 （２１）保護材料層へ浸透する液体を何する第２０項記
   載の電気器具。 （２２）電気器具へ組込む間またはｎｉｆに、電極材料
   の長いストリップと保護飼料層を一体にすることを特徴
   とする、第１−１８項のいずれかに記載の物品を製造す
   る方法。 （２３）保護材料は、電極材料表面の少なくとも一部分
   に接着するように適用される第２２項記戦の方法。 （２４）保護材料に接触しながら電極材料を変形４゜る
   工程を含んで成る第２２項または第２３項に記載の方法
   。 （２５）電極材料は、その表面積が増加するように変形
   される第２４項記載の方法。 （２６）電解質上しての機能が向上するように、電極相
   １．１に接触しなから保護材料を変形する工程を含んで
   成る第２２項〜２５項のいずれかに記載の力ｌ去。 （２７）第１〜１８項のいずれかに記載の物品を供給し
   、次いで物品の電極飼料が電極として機能でき、物品の
   保護材料か電極セパレーターとして機能′Ｃきかっ１ｕ
   解質を４え得るように、器具へ物品の少ノよくとム一部
   分を組込むことを特徴とする電気器具の製造方法。 （２８）第２２〜２６項のい４”　、ｈかに記載の方法
   によゲζ該物品を製造するごとを含んで成る第２７項記
   載の方法、 （２９）物品は第１８項記載の除去＝Ｊ能な別の層を白
   ４るごとを特徴と４゛る、除去可能な層を除去４−ろ１
   ：稈を含んで成る第２７項また第２８項に記載の方法。