JPS6161370A - 貯蔵エネルギ−セル - 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】 本発明は、バッテリー、特に高エネルギー及び高電流容
量を有するバッテリーとして使用される電気化学貯蔵エ
ネルギーセルに関する。

貯蔵型式のバッテリーは、当該技術分野において周知で
ある。電極は完全に組み立てられ、そして゛電解液は、
バッテリーが活性化されるまで、分子ｆｉ隔至内にだく
わえて置かれる。セル電解液は、活性化までカソード−
アノード機構と接触してないので、貯蔵エネルギーバッ
テリーは、非常に長い貯蔵寿命を示す。このようなバッ
テリーは、本出願人の先の米国特許、第４゜０３１．２
９６号、第３．７４９．６０８、第３８４６．１７７号
、及び第３．７７８．６３２号に開示されている。

本発明は、第１に、高エネルギー密度のセルから非常に
大電流を供給し、そして第２に、活゛性化時に大電力を
発生させる。電解液の有効的使用のために活物質電極を
配置する方法はまた重要である。液体又はゲルのいずれ
かである電解液は、円筒隔室の中に蓄積され、そしてバ
ッテリーが活性化されて、電力を発生させるとき電極Ｆ
８’ｌ内に放出される。

電極構成体は、特に準備され且つ構成された電解的活性
のカソード−アノード機構料から成り、そして本発明の
教示に従って、電極構成体は複合ストリップとして形成
される。このストリップは、アノード、カソード及びカ
ソード材料を有しており、風つこのカソード材料を収容
するための間隔手段がストリップに備えられている。

本発明の別の教示に従って、電極構成体は（好ましくは
らせん状に）巻かれて、円筒コンテナー内に適合させら
れる。電極は、ＴＸ電極構成体内間口を通して電解液を
受は入れる様に設置１されている。これが事実上の瞬時
活性化を与える。貯蔵エネルギーセルを活性化する手段
の４つの実施例が開示され、且つここで、電解液は電極
構成体の次の円筒隔全内に収容され、且つそこから耐漏
出層によって分離されている。

一つの実施例において、附勢プランジャーが電解液隔空
の一部を聞かせ、それによって、プランジャーが更に押
し下げられるとぎ電解液を電通構成体内に入れる。第２
の実施例において、ロッドが附勢されて、分離壁を開か
せ、そしてピストン状プランジャーが隣接電極構成体内
に電解液を押し込む。第３の実施例において、ロッドは
バッテリーケースから引き出される。このロッドは、電
解液を電極構成体内に押し込むピストン状プランジャー
に取り付けられる。それからロッドは、折られる。第４
の実施例において、小さなピストンがロッドによって押
し下げられる。これが、電解液を電極構成体内に押し込
む。

従って、本発明の第１の目的は、改良された電気化学貯
蔵エネルギーセルを提供することである。別の目的は、
必要なときセルの急速活性化を確実にする電極構成体を
有する改良された貯蔵エネルギーセルを提供することで
ある。

ざらに別の目的は、第１に保管しているとぎ非常に長い
貯Ｒ″Ｒ命を、そして第２に比較的短時間利用可能の（
活性化されるとき）非常に大きな電力出力を有する改良
された貯蔵エネルギーセルを提供することである。

さらに別の目的は、電解液が電極に隣接して置かれるが
、しかし保管しているときそこから分離され、それによ
って、バッテリー活性化のための電解液の流出の可能性
を最少にし、そして電解液流出及びそれによる環境の汚
染の可能性もなく、電極構成体のエリアすなわち隔室内
　　　　−に電解液を導入するための簡単な手段が備え
られる改良された貯蔵エネルギーセルを提供することで
ある。

別の目的は、活性化し且つ使用するのに比較的安全で、
容易且つ便利な、改良された貯蔵エネルギーセルを提供
することである。

さらに別の目的は、構造に非常に耐久性があり、且つ大
ｍ生産技術によって容易かつ経済的に製造し、それによ
って、広範囲の販売及び流通を容易にすることのできる
改良された貯蔵エネルギーセルを提供することである。

以下、添１！Ｉ＝１図面（従って本発明の実施例に付き
説明する。

第１図は、プラスチック或いは複合材料から形成された
円筒形状の容器１を有するバッテリーを示している。容
器１は３つの隔室乃至セクションに分割されている。セ
クション３は電極活物質を保持し、セクション４は電解
液を保持し・そしてセクション５はバッテリーの動作中
に発生よＩＣは移動したガス又は空気を保持する。

ディスク６に結合されたプランジｔｙ−７は、バッテリ
ーが活性化されるとき電解液をセクション４から電極セ
クション３に押し込む。密封手段（好ましくはＯリング
１４）が、電解液の凋出を妨げる。

プランジャー７１ｉ＜’Ｍ８〜１０図に示されるように
）ディスク６をセクション４内に押し込むので、管８は
ディスク１１をそれが固定突出部１２によって停止され
るまで押す。管８は、Ｏリング９がプランジャー７内へ
の電解液の漏出を防ぐために備えられている接触面でデ
ィスク６内に適合している。この適合はまったく緊密で
あるので、バッテリーが活性化されるときディスク１１
を突出部１２に対して押しつけて電解液を隔室３に入れ
る。ディスク１１は、ディスク６がｇ１８上を動くとき
生じる圧力によって、そして管８に沿っ、て０リング９
を動かづ゛ときの摩擦によって突出部１２に保持されて
いる。

プランジャー７は継続して押されるので、管８は（第９
図に示されるように）プランジャー７内になめらかに入
る。りング１０は（第４図に示されるように）ディスク
１１と耐漏出接触をする。（第１０図に示されるにうに
）電極セクジョン３内の空気５０は、中空管２４内の穴
２５を通して逃げることができる。第８．９、及び１０
図は、プランジャーが押し下げられるときのディスクの
位置を示している。矢印は電解液３２の流れを示してい
る。（第１０図）。

第２図において、プラスチックシリンダー１９は中央空
洞１８を形成し、且つ電極の電極活物質のための巻き重
ねシリンダーとして作用する。第５．６、及び７図に示
されるように、活性電極格成体は、複数の層を有する複
合ストリップとして形成されている。スキン層１６（第
７図）は、フィルターペーパーのような、不織布セルロ
ース材料の分離材から成る。

次の層は、活性カンード材料１５内に埋め込まれた部分
を有するカソードコレクター２１ｂ１ら成る。活性カソ
ード材料１５は、Ｉａｌ隔をあけた隔室内に保持された
二酸化マンガン、酸化水銀、カーボン及び適当な触媒か
ら構成することができる。これらの隔室は、複合ストリ
ップに刻み乃至鋸歯をつけることによって形成される。

この刻み目は複合ストリップに沿ってギアー（又は他の
適当な道具）を回転させることによってなずことができ
る。次の層２６は、層１６のような分離材料から構成す
ることができる。

最終５２０はアノードであり、且つリチウム、ベリリウ
ム、マグネシウム、亜鉛、及びアルミニウムのようなア
ルカリグループの金属から構成することができる。

それら届のこの複合ストリップは、プラスチックスブー
ル１９上にらせん状に巻かれる。活物質は、相互に間隔
をあけた複合ストリップ３１（第５図及び第６図）の形
態をしているので、銃眼状チャネル１７（第１．２、及
び７図）が、ストリップに刻み目をつけることによって
層の間に形成される。巻かれた複合ストリップがセクシ
ョン３内に置かれるとぎ（第１図）、チャネル１７はセ
クション３内に縦方向に伸び、そしてバッテリーが活性
化されるとき電極構成体の活物質内に電解液３２を急速
に導くのに役立つ。

第２の実施例において（第１１図）、バッテリーは、変
形可能の疎水性ディスク形状シール２６及び２７によっ
てセクション３．４、及び５に分割されている円筒ハウ
ジングを有し°ている。（第１１図の）バッテリーの活
性化は、プランジャー７を押し下げることによって達成
され、そのとき管２８はシール２６に係合し、そしてシ
ール２６をスプール１９の内部に押し進める。同時にデ
ィスク２７はチャネル１７内に電解液３２を押し進め、
そこで、電解液は電極構成体の活物質に接触する。

凹部２９（第１１＠）が、セクション５の外端内に備え
、られている。附勢プランジャー７は凹部２９内に摺動
可能に取り付けられている。

附勢プランジャーは、セクション４の壁の方に伸びるデ
ィスク形状シール２７及び管２８を含んでいる。液体又
はゲル状である電解液３２ば、ディスクシール２７とシ
ール２６の間に包含されている。バッテリーから電解液
３２が漏れるのを防ぐために０リング１４を凹部２９内
に備えることができる。

セクション４からの電解液の漏出を防ぐために追加のＯ
リング１４（第１１図）がディスク２７上に取り付けら
れる。管２８内の小さな穴３３は、電解液が活性電極内
の縦方向チャネル１７内に押し進められるとき閉じ込め
られた空気を逃がす。この空気は、プランジャー７のハ
ンドル内に管２８を通って移動するハンドル内の小さな
穴３４は、バッテリーのセクション５内に空気を逃がず
。

第３図の実施例において（第１２図）、バッテリーは２
つのセクション４０及び４１に分割された円筒ハウジン
グを有している。セクション４０は電解液５０を包含し
、且つセクション４１は電極５１を包含する。バッテリ
ーの活性化（第１２図）は、ロッド４２が第１３図に示
された位置に達し、そこでロッド４２が後に曲げられ且
つ折られて捨てられるまで、ロッド４２に取り付けられ
たリング４３を引（ことによって達成される。これがな
されるとき、ロツド４２に取り付けられたプラグ４４は
、電解液が逃げることができないように、バッテリーケ
ース４７に封をする開口４５内にぴったりと＋ｉ合づ−
る。ロッド４２に取り付けられた小さなパケット４６は
、小量の瞬間接着剤を包含し、そしてそれは、開口４５
を通して引かれるとき破られて、プラグ４４の表面が開
口４５内に堅く設置されるとすぐに瞬間シールを生じる
。ロッド４２は、その一部がバッテリーから引き出され
るとき可撓性ピストン４８を押すプラスチックディスク
４９に結合されている。

活性化前に、プラスチックディスク５３は、バッテリー
ケース４７に結合されているリング５２によって適所に
保持されている。ディスク５３内の小さな開口５４は、
バッテリーが活性化されるとき電解液を電極隔室４１内
に押し進める。この開口は、柔らかい不活性材料によっ
て（バッテリーが製造されるとき）封をされる。

ロッド４２が引かれるとき、突出部５５は、開口５４か
らシール材料を押し出して、電解液を通過させる。

第４の実施例において（第１６図）、バッテリーは、第
１７図及び第１８図に示されるように、９つの円筒に分
割することのできる円筒ハウジング６０を有している。

これは、円筒のプラスナック押し出しによって、そして
単に頂部及び底部ディスク６２ａ及び６２ｂを付加する
ことによって製造することができる。穴６８のあるプラ
スチックキャップ６１（第１６図及び第１８図）は、頂
部ディスク６２ａ上の位置にスナップ止めされる。この
プラスチックキャップ６１は回転可能であり、且つケー
ス６０内に備えられた溝７０内を摺動するキャップ６１
の喘７１によって適所に保持されている。小さな円１８
６４はＭ１解液を、そして大きな円筒６５は電極包含す
る。小さな電解液円筒６４は、プラスチックピストン６
６によって第１６図の左端で封をされる。これらの円筒
の右端は、第１６図と第１８図の両方に示されている小
さなチャネル６３によって電極隔室６５に結合されてい
る。これらのチャネルは、バッテリーが活性化されるま
で電解液が円筒６４内に依然として拘束されるように、
最初に可撓性不活性材料によって封をされる。活性化さ
れるとき、（第１９図にまた示された）プラスチックキ
ャ°ツブ６１は、円筒６４の一つの直接上方に穴６８を
位置させるように回転させられる。ピストン６６は小さ
なロッド又は鉛笥（潤しゴム端）によって円筒６４内に
押し込むことができる。電解液への圧力は、そのシール
をチャネル６３から外に、そして電極セクション６５の
中に押し進める。

この手順は、全ての電解液が電極隔室６５内に位置させ
られるまで反復することができる。

第１７図及び第１８図に示されるように、この型式のバ
ッテリーが８つの円筒６４を有する場合に、円１１ｆ１
６５を８つの分離セクションに分離り゛ることか望まし
いかもしれない。この場合、チャネル６３は電解液を電
極セクションのいずれか一つに供給するように設計する
ことかでき、そのため、バッテリーは非常に長い貯Ｒ寿
命を有することができるであろう。あるいは、チャネル
６３は、小さな電解液シリンダーがそれらの電解液を全
て電極セクション６５内に（−操作で）押し込めて、全
ての利用可能のバッテリー電力を負荷に供給するように
配列することができる。

電解液コンテナ６４の数は、必要とされる母に依存して
変化させることができる。４つのセクション６４を包含
するバッテリーの断面図が、第２０図に一例として示さ
れている。

本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明の精神か
ら離れることなく多数の構成上の変形及び改作をなすこ
とができるということを理解すべきである。従って、特
許請求の範囲内で、本発明は、ここに特に開示された以
外に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の貯蔵エネルギーセルの一実施例の縦断
面図、第２図は第１図のＡ−Ａ’線断面図、第３図は第
１図のＢ−ビ線断面図、第４図は第１図のＣ−σＦｉｌ
断面図、第５図は本発明の好ましい電極構成体を形成す
る複合ストリップの平面図、第６図は第５図の複合スト
リップの側面図、第７図は第５図の複合ストリップの拡
大部分図、第８図は活性化前の円筒コンテナ′　−の縦
新面図（セルはＭ１図とは１８０゛異なる方向である）
、第９図は第８図に相当するが、しかし半分押し下げら
れた附勢プランジャーを示ずＭ１断面図、第１０図はま
た第８図に相当づ。 るが、しかし完全に押し下げられた附勢プランジャー及
び活性化されたバッテリーを示す縦断面図、第１１図は
本発明の貯蔵エネルギーセルの第２の実施例の縦断面図
、第１２図は本発明の貯蔵エネルギーセルの第３の実施
例の縦断面図、第１３図は第１２図の一部に相当するが
、しかしロッドがバッテリーから引き出され且つ閉じる
ように曲げられた状態を示す縦断面図、第１４図は第１
２図のバッテリーのの底部端面図、第１５図は第１２図
のＡ−／￥線断面図、第１６図は本発明の貯蔵エネルギ
ーセルの第４の実施例の縦断面図、第１７図は第１６図
のバッテリーの端面図、第１８図はバッテリーの底が取
り除かれている第１６図のＡ−Ａ’線断面図、第１９図
は第１６図のバッテリーの側面図、第２０図は第１８図
に相当するが、しかし電解液のための４つの空洞を示す
断面図である。 １・・・容器　　　　　　６．１１・・・ディスク７・
・・プランジャー　　　　　８・・・管１５・・・カソ
ード材料　１６．２６・・・層（分離材料）１７・・・
チャネル　　　　　　２０・・・居（アノード）２１・
・・カソードコレクター ２６．２７・・・ディスク形状シール　２８・・・管３
１・・・複合ストリップ（電極構成体）３２．５０・・
・電解液　　　　４２・・・ロッド４７・・・バッテリ
ーケース　　４８・・・ピストン４９．５３・・・プラ
スチックディスク６０・・・円筒ハウジング ６６・・・プラスチックピストン 特許出願人　ロバート　アイ・サーバッチャー第１６図 第１９図　　　　　ｉ２Ｑ［ｆｆｉ′ 手続ネ甫正書（方式） ％式％ １、事件の表示　昭和５９年特許願第１７９４７１号２
、発　明　の　名　称　　貯蔵エネルギーセル３、補正
をする者 事件との関係　　　特許出願人 ロバート　アイ・サーバッチャー ４、代　理　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電極構成体がケーシング内にあり、且つ最初はケー
   シング内の電解液から分離されており、そしてセルを活
   性化するために電極構成体内に電解液を浸透させるため
   の手段が備えられている貯蔵エネルギーセルにおいて、
   電極構成体は複合ストリップとして形成され、該ストリ
   ップはアノードとカソードとカソード材料とを有し、さ
   らに該ストリップはカソード材料を収容するための間隔
   手段を備えることを特徴とする貯蔵エネルギーセル。 ２、間隔手段がストリップに刻み目をつけることによっ
   て形成された隔室から成る特許請求の範囲の第１項に記
   載の貯蔵エネルギーセル。 ３、カソードの一部がカソード材料を有する隔室のそれ
   ぞれの中に延びる特許請求の範囲の第２項に記載の貯蔵
   エネルギーセル。 ４、アノードが分離材料の層によつてカソードから分離
   されており、かつ隔室が分離材料から形成された外側ス
   キンを有する特許請求の範囲の第２項に記載の貯蔵エネ
   ルギーセル。 ５、分離材料が不織布セルロース材から成る特許請求の
   範囲の第４項に記載の貯蔵エネルギーセル。 ６、不織布セルロース材がフィルターペーパーから成る
   特許請求の範囲の第５項に記載の貯蔵エネルギーセル。 ７、ストリップが中央サポートのまわりにらせん状に巻
   かれている特許請求の範囲の第１項に記載の貯蔵エネル
   ギーセル。 ８、電極構成体内に電解液を浸透させる手段は電極構成
   体内に電解液を軸方向に移し且つ浸透させるのに適した
   プランジャーを含んでいる特許請求の範囲の第１項に記
   載の貯蔵エネルギーセル。 ９、ケーシングが円筒形状であり且つ円形端壁を有し、
   そして電極構成体内に電解液を浸透させる手段は、一端
   壁から接近可能であり且つ電極構成体内に電解液を押し
   込むためにケーシング内に合う寸法の第１のディスクに
   結合された少なくとも一つのプランジャーを含む特許請
   求の範囲の第１項に記載の貯蔵エネルギーセル。 １０、該ディスクは周辺Ｏリングによって最初ケーシン
   グ内の適所にあり且つプランジャーによつて支持され、
   第２のディスクは電極構成体及び電解液の間のバリヤー
   を形成するために第２の周辺Ｏリングによってケーシン
   グ内の適所で封をされ且つプランジャーよりも小さな寸
   法でそれと軸方向にそろえられたスペーサー管によつて
   最初に第１のディスクから間隔をあけられ、そして電解
   液は最初２つのディスクの間に配置され、それによって
   、プランジャーを押し下げると第１のディスクが動き、
   それは次に第２のディスクを追い立てて、電解液を電極
   構成体内に移動させ、そしてスペーサー管はプランジャ
   ー内に重ね合されるべく適合され、且つベント管が電極
   構成体内の圧力軽減のためにスペーサー管、電極セクシ
   ョン、及びプランジャー内にある特許請求の範囲の第９
   項に記載の貯蔵エネルギーセル。 １１、第２のディスクが電極構成体の中央中空内に押さ
   れるべく変形可能である特許請求の範囲の第１０項に記
   載の貯蔵エネルギーセル。 １２、プランジャーが第１のディスクを電解液の方に引
   くロッドとして埋め込まれ、第２のディスクが電極構成
   体を電解液から分離し、ロッド上の突出部は第２のディ
   スクの一部をずらせる向きにされて、電解液をそこを越
   えて通過させ、そしてプランジャーロッドの一端が力の
   かかるエリアを形成するリングを含み、且つ最初は電極
   セクション内のロッドの一部が、ロッドが通過し且つ切
   断によって取り除かれる開口に封をするプラグを備えて
   いる特許請求の範囲の第９項に記載の貯蔵エネルギーセ
   ル。 １３、電極構成体がセル内の中央にその縦軸に沿つて配
   置され、そして複数のプランジャー及び夫々のプランジ
   ャーディスクが電極構成体を取り囲み、それによってプ
   ランジャー及びディスクの変位により通路を開いて、少
   なくとも電極構成体の一部への電解液の流通を可能にす
   る特許請求の範囲の第９項に記載の貯蔵エネルギーセル
   。