JPS6236208Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は外部に配置された消耗性負極、セパレ
ータおよび少なくとも２個の弧状体をなす内部に
配置された正極集電体を使用する円筒形電池に関
するもので、上記弧状体は電池内に軸方向に配置
されており、そして可撓性（resilient）偏倚装置
が弧状体を半径方向に外側へ連続的に押圧するた
めに中央に配置されており、その結果順に電池の
負極に接触するセパレータに対して良好な物理的
接触が形成され、それによつて放電中電池内で低
い内部抵抗が維持される。 ポータブル電動装置たとえばテープレコーダー
および録音再生機、ラジオ送信機および受信機等
の絶えざる開発によりそれらの操作に対する信頼
性のある長い使用寿命を有する電池またはバツテ
リーの開発が絶えず求められている。最近開発さ
れた長い使用寿命を有する電気化学電池系は高エ
ネルギー密度液体正極物質および非水性電解液と
共に高度に反応性である負極物質たとえばリチウ
ム、ナトリウム等を用いている。しかしながら、
通常の円筒形電池構造体はこれらの高エネルギー
電池系の成分に理想的に適していない。たとえ
ば、円筒形電池で負極を電池ケーシングの内面と
接触させかつ中央に配置された正極または正極集
電体から通常のセパレータ部材により一定の距離
で離隔して配置すると、これらの成分を電池に組
立てた場合成分間で良好な接触を得ることが出来
るが、しかし放電中負極が溶解するにつれてこれ
ら成分間の接触は減少するであろう。したがつ
て、放電中の負極の溶解は負極の容積を減少さ
せ、負極、セパレータおよび正極または正極集電
体間の距離を増大させやすく、その結果これら成
分間の電解液通路の長さが増大して電池内で内部
抵抗が増大するであろう。 このような高エネルギー密度電池系の成分を用
いる場合上記欠点を克服するために、成分を放電
中電池の成分間で良好な接触を保証するうず巻電
極アセンブリー〔ゼリーロール（jelly roll）構
造〕に組立てることが提案されている。この種の
電池構造は米国特許第3809580号明細書に開示さ
れている。ゼリーロール構造は液体および固体正
極電池系に適しているが、ゼリーロール電池は製
造費が高く、製造および組立に時間がかゝる。 米国特許第3796606号明細書には、陽極を電池
の外側ケーシングと接触させかつ多孔性セパレー
タにより陰極と分離させ、陰極を分割円筒形を有
する弾性的に変形出来る集電体を取巻く負の大き
い標準酸化電位を有する金属シートで構成してな
る円筒形電気化学電池が開示されている。集電体
は弾性を有するため電池の放電中電極容積が変化
するにもかゝわらず始終陰極との偏倚接触を保持
することが出来、したがつて陰極を多孔性セパレ
ータに連続的に偏倚させることにより固体陽極お
よび陰極の反応表面を最適距離で維持することが
出来る。 本考案の目的は、少なくとも２個の弧状体の内
部に配置された正極集電体と共に活性金属負極を
用いる円筒形型電池を提供ることである。 本考案の他の目的は、活性金属負極および少な
くとも２個の弧状体の炭素質正極集電体と共に液
体活性正極物質を用いる電気化学電池を提供する
ことである。 本考案の他の目的は、少なくとも２個の弧状体
を半径方向に外側に押しやり、それによつて電池
の負極、セパレータおよび集電体を物理的および
イオン的接触に維持するために上記弧状体により
画成される空間内に軸方向に配置された可撓性偏
倚装置を有する少なくとも２個の弧状体形の炭素
質正極集電体を用いる非水性円筒形電池を提供す
ることである。 本考案の他の目的は、少なくとも２個の弧状体
と共に埋め込まれた可撓性偏倚装置を有する少な
くとも２個の弧状体形の内部に配置された正極集
電体と共に活性金属負極を用いる円筒形型電池を
提供することであり、この場合上記弧状体を円筒
形型構造を形成するように配向し次いで円筒形電
池内で軸方向に配置した場合、偏倚装置は半径方
向に外側の力を及ぼして電池の負極、セパレータ
および正極を連続的物理的およびイオン的接触を
維持するであろう。 本考案の他の目的は、組立が容易な成分部品を
有しかつ放電中比較的低い内部電池抵抗を示す非
水性円筒形電池を提供することである。 前記および他の目的は、下記の記載および添付
図面からさらに明らかになるであろう。 本考案は、容器（またはカン）；上記容器内に
配置された消耗性負極；上記負極内に消耗性負極
と表面接触して配置された多孔性セパレータ；上
記セパレータ内に配置された少なくとも２個の弧
状体形である正極集電体；上記弧状体を上記セパ
レータに対して半径方向に外側に可撓的に偏倚さ
せ、順にセパレータを負極と接触させて、上記負
極の不均一な消耗においても均一なイオン接触を
維持させる装置；および上記容器内に配置された
電解液からなる電気化学電池に関する。さらに詳
細には、電気化学電池は、一端が閉じられ他端が
開放された導電性容器；上記容器内に容器と表面
接触して配置され、それによつて上記容器を電池
の第１端子として適合せしめる負極；上記負極内
に負極と表面接触して配置された多孔性セパレー
タ、上記セパレータ内に配置された少なくとも２
個の弧状体形の正極集電体；上記弧状体を半径方
向外側に可撓的に偏倚させて順に上記負極と接触
する上記セパレータに表面接触させ、それによつ
て電池の放電中正極集電体、セパレータおよび負
極界面間の物理的およびイオン的接触を効果的に
維持させる装置；上記正極集電体および負極内に
それらと接触して配置された電解液；上記容器の
カバー；および上記カバーと上記容器間に密封が
形成されるようにカバーと容器の上部内面との間
に配置された絶縁部材からなり、上記正極集電体
および上記カバーは上記カバーを電池の第２端子
として適合ならしめるように電気的に相互連結さ
れている。所望なら、電池容器は金属底板および
頂部蓋および内部金属ライナーを有するプラスチ
ツク管でつくることが出来、上記金属ライナーは
負極と底部金属蓋とを接触させるために使用され
る。 本文中で使用されかつ1972年９月発行のジヤー
ナルオプケミカルエジユケイシヨン、第49巻、
587−591頁に小沢昭弥およびアール・エー・パワ
ーズによる「電池における電気化学反応（エレク
トロケミカルリアクシヨンズ イン バツテリー
ズ）」という論文で記載されているように、正極
（陽極）は反応体物質であり、したがつて電池の
放電に際して電気化学的に還元される物質であ
る。正極集電体は活性な還元可能または酸化可能
な物質ではなく、電池の正極に対して集電体（電
子伝導体）として作用する。 本文中で、弧状体とは一般に円筒管の弧部分、
好ましくは電池で使用される弧部分の数に応じて
ほゞ90゜弧部分〜ほゞ180゜以下の弧部分を意味
する。たとえば、２個の弧部分を使用する場合、
各々の弧部分はほゞ140゜弧部分〜ほゞ180゜弧部
分の範囲であることが出来、一方３個の弧部分を
用いる場合、各々の弧部分はほゞ90゜弧部分〜
ほゞ120゜弧部分以下の範囲であることが出来
る。本文中で、一般的に円筒形スプリング部材と
は１個以上の渦巻または360以下の弓形スプリン
グ部分を有するコイルスプリングを意味する。 弧状体が電池の正極集電体を形成する本考案の
１つの実施態様では、正極集電体は陽極物質から
電池の蓋端子へ電流を導く働きをし、正極集電体
を液体活性正極減極剤と共に用いる場合、正極集
電体は電池の正極電気化学工程に対する延長され
た領域反応場所としても作用しなければならな
い。この後者の型の正極集電体は電子伝導体であ
り、反応場所への増大された接近を与えるために
好ましくは少なくとも50％が相互連結した空隙を
含む多孔性を有し、かつ正極電気化学工程を促進
または支持し得る物質であることが必要である。
正極集電体として使用するのに適当な物質は炭素
物質および金属たとえばニツケルであり、アセチ
レンブラツクが好ましい。上記特徴の他に、正極
集電体は亀裂または破壊が生じることなく取扱か
うことが出来る種々の寸法の分離した物体に成形
出来ることが必要である。 正極集電体にこの凝集性を付与するには、可塑
剤を含むまたは含まないおよび安定剤を含むまた
は含まない適当な結合剤物質を正極集電体物質に
添加することが出来る。この目的に適当な結合剤
物質はビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、
アクリル類、スチレン等を包含し得る。たとえ
ば、液体オキシハライドと共に使用するのに好ま
しい正極集電体用の結合剤はポリテトラフルオロ
エチレンである。必要なら、結合剤は成形正極集
電体の約10乃至約30重量％の量で添加することが
必要である。10％以下の量では成形体に十分な強
度が与えられず、また30％以上の量では炭素の表
面が耐湿気性になりおよび（または）さもなけれ
ば炭素の有効表面が減少しまたは一部がマスクさ
れ、電池の正極電気化学工程に必要な活性場所面
積が減少する。結合剤は正極集電体の10乃至25重
量％であることが好ましい。使用しようとする電
池系で化学的に安定である物質を選ぶことが正極
集電体用の物質を選ぶ際に重要である。 ニツケル、ステンレス鋼またはインコネル（76
％Ni、15％Crおよび９％Feを含有する耐食性合
金の商標）のような物質で出来た導電性スプリン
グ部材を正極集電体を電池のカバーに電気的に連
絡してカバーを電池の陽極端子として適合せしめ
るための導電性装置としてまた正極集電体を電池
内のセパレータに対して半径方向外側に機械的に
押圧せしめる可撓性偏倚装置として使用すること
が出来る。これはたとえば本考案の弧状体により
画成される軸方向開口部に押し込むことの出来る
導電性「Ｕ」型またはコイルスプリング部材を用
いることにより達成することが出来、これにより
軸方向開口部内でスプリング部材が膨脹すると上
記弧状体は順に電池の負極と接触するセパレータ
に偏倚せしめられながら弧状体への良好な電気的
加圧接触が与えられる。 「Ｕ」型スプリング部材の延長端または脚は導
電性であれば通常の方法で電池のカバーに固定
し、それによつてカバーを電池の陽極端子として
適合せしめることが出来る。 他の実施態様では、別の導電性帯状体たとえば
ニツケル帯状体をその一端を「Ｕ」型またはコイ
ルスプリング部材に固定し、他端を電池のカバー
に固定し、カバーを電池の陽極端子として適合せ
しめることが出来る。 本考案の正極集電体はその本体内に好ましくは
弧状部材形の安定なスプリング部材または円筒状
に巻かれたスクリーンを埋め込んで本考案の教示
による偏倚装置を上記本体に設ける他に本体に強
度を付与することも出来る。 本考案で使用するのに適した偏倚装置は電池に
組込んだ場合正極集電体に対して機械的偏倚作用
を及ぼし、それにより上記物体とセパレータ間、
セパレータと負極間および負極と電池の容器間で
良好な物理的接触を与え、電池の放電中低い内部
電池抵抗を維持する任意のスプリング装置である
ことが出来る。 本考案の特徴について若干補足すれば、従来は
正極集電体とセパレータそして負極とが均一に接
触しそこなう傾向があり、又不均一な負極反応が
生ずる傾向があり、そのためインピーダンスの増
大、負極の不均一な消耗が生じる等の難点があつ
たが、本考案の如き構造により正極集電体とセパ
レータそして負極との接触は均一に保たれ上記の
如き弊害は生じない。即ち正極集電体の各弧状体
をスプリング即ち偏倚装置によつてセパレータと
負極に向かつて半径方向外方に偏倚させることに
よつてもはや負極が不均一に消耗することはない
のである。 本考案によりつくられる電池は下記の利点を１
つ以上有する予備形成弧状体を使用する： １ 正極集電体およびスプリング部材アセンブリ
ーはセパレータに機械的偏倚を与え、順に電池
の負極に上記偏倚を与え、それによつて放電中
負極が消費されつつある間に電池内に低い内部
抵抗を維持するであろう。 ２ 弧状体内に画成される軸方向開口部は電池の
電解液の貯蔵溜を与え、電解液の負極／正極反
応界面への急速な拡散を可能にするであろう。 ３ 液体正極電池系では、多孔性正極集電体弧状
体は多孔性弧状体内で液体正極減極剤の内奥で
の（in−depth）電気化学還元を可能にするで
あろう。 液体正極電池系では、液体、活性、還元性
（reducible）正極物質は普通非反応性物質であり
かつ液体活性還元性正極物質の電導度を改良する
ために添加される導電性溶質と混合され、あるい
は液体正極物質は導電性溶質および電気化学的反
応性または非反応性共溶剤物質と混合することが
出来る。電解液溶剤が電解液塩の溶剤としておよ
び電池の活性正極物質としての二重作用を行う場
合、溶液は「正極電解液」と呼ばれる。電池を組
立てる場合、液体正極は正極集電体により画成さ
れる軸方向空胴に置くことが出来、そこで液体正
極は正極集電体およびセパレータを透過して電池
の負極に接触するであろう。したがつて、正極集
電体の弧状体により画成される空胴を正極−電解
液の貯蔵溜として用いることが出来る。 本考案で使用するのに適当な非水性液体正極物
質は、周期表の第族または第族の元素の液体
オキシハライドの１種またはそれ以上および（ま
たは）周期表の第族〜第族の元素のハライド
の１種またはそれ以上であることが出来る（上記
周期表は米国オハイオ州クリーブランド、ケミカ
ルラバーカンパニー、1967−1968年版、第48版、
ハンドブツクオブケミストリーアンドフイジツク
スの内側の裏表紙に記載されている元素の周期表
である）。たとえば、そのような非水性正極物質
として、塩化スルフリル、塩化チオニル、オキシ
塩化燐、臭化チオニル、塩化クロミル、三臭化バ
ナジル、オキシ塩化セレン、一塩化硫黄、一臭化
硫黄、四塩化セレン、一臭化セレン、塩化チオホ
スホリル、臭化チオホスホリル、五弗化バナジウ
ム、四塩化鉛、四塩化チタン、五弗化二硫黄
（disulfur decafluoride）、臭化三塩化錫、二臭化
二塩化錫および三臭化塩化錫が挙げられる。液体
二酸化硫黄も適当な正極物質である。 非中性電池に使用するのに適当な負極の例とし
て、リチウム、ナトリウム、カルシウム、マグネ
シウム、モノアルミニウム化リチウムおよびリチ
ウム−マグネシウム合金が挙げられる。 適当な水性正極物質として、過硫酸塩、過酸化
物、過マンガン酸塩およびクロム酸の水溶液が挙
げられる。水性電池に適当な負極の例として、ア
ルミニウム、マグネシウム、亜鉛およびカドミウ
ムが挙げられる。 非水性正極物質および負極の好ましい組合せの
あるものは次のようである： １ 塩化スルフリル／LiまたはNa； ２ 塩化チオニル／LiまたはNa； ３ オキシ塩化燐／LiまたはNa； ４ 一塩化硫黄／LiまたはNa； ５ 一臭化硫黄／LiまたはNa； ６ 四弗化セレン／LiまたはNa。 可溶性水性正極物質と固体負極のある好ましい
組合せは、過硫酸塩またはクロム酸の水溶液中の
亜鉛、マグネシウムまたはアルミニウム負極であ
る。 本考案で使用するのに適当な負極物質として、
亜鉛クラツド鋼、亜鉛、アルミニウム、マグネシ
ウム、鉛、カドミウムおよび鉄が挙げられる。適
当な電解液は塩化アンモニウムおよび（または）
塩化亜鉛、過塩素酸亜鉛、臭化亜鉛、種々のアル
カリ性電解液たとえばカリウム、ナトリウムおよ
び（または）リチウムの水酸化物、酸性電解液た
とえば硫酸または燐酸、および非水性電解液が挙
げられ、上記電解液は陰極および陽極と相容性を
有するように選ばれる。 適当な溶質は適当な溶剤に溶解した場合イオン
伝導性溶液を生じる単一塩または複塩であること
が出来る。非水性系に好ましい溶質は無機または
有機ルイス酸と無機イオン化性塩の錯体である。
有効であるための唯一の必要条件は塩が単一塩で
あれまたは複塩であれ使用される溶剤と相容性で
あり、かつイオン伝導性溶液を生じることであ
る。酸および塩基のルイスまたは電子概念によれ
ば、活性水素を含有しない多くの物質は酸または
電子対の受容体として作用することが出来る。塩
基概念は化学文献（ジヤーナル・オブ・ザ・フラ
ンクリン・インステイチユート、vol.226、７
月／12月、1938年、293−313頁、ジー・エヌ・ル
イス著）に述べられている。 これらの錯体が溶剤中で機能する挙動に対して
示唆された反応機構は米国特許第3542602号明細
書に詳述されており、この米国特許ではルイス酸
とイオン化性塩間で形成される錯体または複塩は
化合物単独のいずれよりも安定な存在体を生じる
と示唆されている。 適当な典型的ルイス酸として、弗化アルミニウ
ム、臭化アルミニウム、塩化アルミニウム、五塩
化アンチモン、四塩化ジルコニウム、五塩化燐、
弗化硼素、塩化硼素および臭化硼素が挙げられ
る。 ルイス酸と組合せるのに有効なイオン化性塩と
して、弗化リチウム、塩化リチウム、臭化リチウ
ム、硫化リチウム、弗化ナトリウム、塩化ナトリ
ウム、臭化ナトリウム、弗化カリウム、塩化カリ
ウムおよび臭化カリウムが挙げられる。 ルイス酸とイオン化性塩により形成される複塩
はそのまゝ使用することが出来あるいは個々の成
分を溶剤に別々に添加して現場で塩または生成イ
オンを形成することが出来ることは当業者に明ら
かであろう。１つのこのような複塩はたとえば塩
化アルミニウムと塩化リチウムを組合せて四塩化
アルミニウムリチウムを生成することにより形成
される塩である。 液体正極電池系において所望なら、溶液の誘電
率、粘度または溶剤特性を変えてより良い導電度
を得るために液体活性還元可能正極および溶質溶
液に共溶剤を添加することが出来る。適当な共溶
剤のある例は、ニトロベンゼン、テトラヒドロフ
ラン、１，３−ジオキソラン、３−メチル−２−
オキサゾリドン、炭酸プロピレン、γ−ブチロラ
クトン、スルホラン、エチレングリコールサルフ
アイト、亜硫酸ジメチル、ジメチルスルホキシ
ド、塩化ベンゾイル、ジメトキシエタン、ジメチ
ルイソオキサゾール、炭酸ジエチル等である。 本考案で使用されるセパレータは種々の物質た
とえばガラス、プラスチツク、セルロース、殿粉
等からつくることが出来る。セパレータは紙上の
膨潤可能な被覆、膨潤性フイルムたとえば水溶液
中のセルロース、織つたまたはフエルト紙、透孔
シートまたは前述したものの組合せの形であるこ
とが出来る。 セパレータは電池系で化学的に不活性でありか
つ不溶性であることが必要である。また、セパレ
ータは液体電解液を透過させて負極層に接触させ
それによつて負極と正極間にイオン移動通路を確
立するために約25％またはそれ以上、好ましくは
約50％の気孔率を有することが必要である。液体
正極物質たとえば液体オキシハライド正極物質の
存在下で安定を維持する液体正極電池系で使用す
るに適したセパレータは不織ガラスセパレータ、
好ましくは短いガラス繊維と共に長いガラス繊維
を混在させたセパレータであり、このような配合
はセパレータの引裂き強度を増大させ、その結果
取扱いがより容易になる。 水性系に用いるのに適当なセパレータはたとえ
ばフエルト紙上の殿粉またはメチルセルロース、
注型セルロースフイルム、ゲル化小麦殿粉または
小麦粉ペースト、プラスチツクたとえばナイロ
ン、ポリエチレン等のフエルト加工されたまたは
織られた繊維または多孔性注型ビニルシートであ
る。 本考案で使用されるカンおよびカバーはステン
レス鋼、鉄、ニツケル、ニツケルメツキ鋼、プラ
スチツクまたは電池材料と接触した場合腐食しな
いかまたは劣化しないある他の物質であることが
出来る。好ましくは液体オキシハライド正極系の
場合、カンおよびカバーは通常の引抜き操作中に
誘導された固有の応力を解放するために熱処理さ
れたニツケルまたは304ステンレス鋼でつくるこ
とが出来る。 カバーとカンの間に配置される絶縁部材は電池
成分の存在下で安定であることが必要であり、ポ
リテトラフルオロエチレン（たとえば「テフロ
ン」）、弗素化エチレン−プロピレン（たとえば
FEP）、FEPとのエチレン共重合体（たとえば
「テフゼル」）、クロロトリフルオロエチレン（た
とえば「ケル−Ｆ」）、パーフルオロ−アルコキシ
ポリマー（たとえばPFA）、テトラフルオロエチ
レン（TFE）、ポリビニル、ポリエチレン、ポリ
スチレン等のような物質から選ぶことが出来る。 以下は本考案の実施態様の例示であつて決して
限定的なものでないものとして示された添付図面
を参照として記載された下記の記載から明らかに
なるであろう。 第１図を参照するに、円筒カン（容器）２が示
されており、このカン内には負極ライナ４がカン
２の内部直立周囲と接触して部分的に配置され、
そして任意の底部負極デイスク６（破線で示す）
がカン２の底部と接触して完全に配置されてお
り、これによつて容器が電池の陽極または陰極端
子として適合せしめられるようになつている。負
極ライナ４内にライナの内部周囲と接触してセパ
レータライナ８が部分的に配置されており、一方
底部セパレータデイスク１０（破線で示す）が底
部負極デイスク６と接触している。所望なら、負
極物質は容器２中に押出し、カン物質と共に圧延
することが出来、あるいは容器中に１つまたはそ
れ以上の部分からなる負極ライナとして配置し円
筒管を形成することが出来る。 細長い弧状部材１０および１２からなる２つの
部材で形成される正極集電体２１が第２図に示さ
れる。詳細には、第１の半円筒環状部材１０は平
らな端面１５および１６を有し、第２の半円筒環
状部材１２は平らな端面１７および１８を有す
る。各円筒形の半分の部材の平らな端面を第２図
に示すように対向させて配列すると、円筒形の半
分の環状部材１０と１２の間に軸方向開口２０が
画成される。 第３図は第１図および第２図の同じ番号の成分
を組立てた形で示す。第４図は第１導電性脚部分
２４と第２のより長い導電性脚２６から形成され
た「Ｕ」形を有する導電性スプリング帯状体２２
を示す。 スプリング帯状体２２を容器に挿入すると、導
電性帯状体２４−２６の脚は互いに圧搾され、第
３図に示すように容器中に配列された２つの正極
集電体部材間の軸方向開口に押し込まれる。第５
図に示すように、導電性スプリング帯状体２２は
２つの正極集電体部材１０および１２により画成
される軸方向開口に挿入されて上記部材と良好な
電気的接触を与えると共に、スプリング帯状体２
２の延長された脚２６は部材１０および１２の表
面の上に突出する。絶縁体デイスク２８は中央開
口３０を有し、この開口をスプリング帯状体２２
の突出脚２６が貫通しており、次いで脚２６はカ
バー３４に溶接され、カバー３４は電池の陰極ま
たは陽極端子として適合せしめられる。絶縁ガス
ケツトまたはリング３２が第５図でカバー３４と
組立てられて示されており、その結果電解液を添
加した後上記カバーリングアセンブリを容器２の
頂部に置いた場合、絶縁リング３２はカバー３４
と容器２の間に配置され、その後半径方向圧搾技
術のような通常の技術を用いて電池を密封するこ
とが出来る。完全に組立てられた電池３６は第６
図に示される。 ２個の部分からなる正極集電体の他の実施態様
は第７図に示される。詳細には、正極集電体３７
は第１弧状部材３８および第２弧状部材４０から
なり、両部材とも約150゜の弧測定値を有する。
各弧状部材３８および４０の長手方向の平らな端
面を第７図に示すように対向させて配列させる
と、上記弧状部材間に軸方向開口４２が画成され
る。したがつて、この２つの部材のボビン形構造
体を容器に挿入させて上記部材間の軸方向開口に
スプリング部材を挿入させると、スプリング部材
は上記部材正極集電体を電池の負極と接触する電
池のセパレータに対して機械的に偏倚させ、その
結果これらの成分間で良好な物理的接触が維持さ
れる。前述したように、負極に接触するセパレー
タに対して正極集電体のこの機械的偏倚は電池が
放電する際これら成分間に連続的物理接触を維持
することにより内部電池抵抗を最小限にするであ
ろう。 本考案の他の実施態様は第８図に示され、この
場合正極集電体弧状体４０および４２は対向させ
て配列され、軸方向開口４４が画成される。開口
４４内に導電性コイル部材４６が配置され、上記
部材４６は弧状体４０および４２の内面と接触関
係にある。この実施態様から明らかなように、弧
状体４０および４２はコイル部材４６に押しつけ
て第１図に示すように部分的に組立てられた電池
に挿入することが出来、その結果コイル部材４６
は弧状体４０，４２をセパレータ８に対して外方
向に機械的に偏倚させ、順に容器２の内壁と接触
する負極４に力を及ぼし、この配列により電池の
放電中負極が消費される一方においてすべての部
材間で良好な物理的およびイオン的接触が確保さ
れる。 本考案による正極集電体の他の実施態様は第９
図に示される。詳細には、正極集電体５０は第１
弧状部材５２、第２弧状部材５４および第３弧状
部材５６からなり、これらの部材はすべて約120
゜の弧測定値を有する。弧状体５２，５４および
５６の長手方向の平らな端面を第９図に示すよう
に対向させて配置すると、上記部材間に軸方向開
口５８が画成される。したがつて、３個の弧状部
材を上記弧状部材により画成される軸方向開口５
８に挿入すると、スプリング部材は弧状部材を順
に電池の負極と接触する電池のセパレータに対し
て機械的に偏倚させ、それによりこれら成分間で
良好な物理的およびイオン的接触が維持される。 第１０図に示すように、３個の部材からなるボ
ビン型構造体６０（正極集電体）はボビン型構造
体６０内に円筒形網スプリング６２を長手方向に
埋め込んでつくることが出来、その結果構造体６
０を圧縮し、次いで第８図と関連して説明したよ
うに電池内に適当に組立てることが出来る。 本考案による２個の部材からなるボビン型構造
体の他の実施態様を第１１図に示す。詳細には、
弧状部材７０，７２はその部材内に細長いスプリ
ング帯状体７４を長手方向に埋め込んで成形され
る。図から分るように、帯状体７４は弧状部材７
２の端面７６から突出する。弧状部材７０および
７２を帯状体部分８０を中心として曲げまたは折
り重ね、そして弧状部材の長手方向の平らな端面
を対向関係にもたらすことにより、ボビン型構造
体を第５図の場合と同様にして容器内に組立てる
ことが出来る。帯状体７４の突出した部分７８は
第５図と関連して述べたように電池のカバーに固
定することが出来る。 第１２図は、細長い帯状体９０が弧状部材９６
および９８の端面９２および９４の各々から突出
していないことを除いて第１１図と同じ型のボビ
ン構造体を示す。さらに、弧状部材９６および９
８間の帯状体９０の部分１００はより長く、その
結果弧状部材９６および９８を折り重ねて部材９
６および９８の長手方向の平らな端面を対向関係
にもたらすと、部分１００は各々弧状部材９６お
よび９８の水平に整列された端面１０２および１
０４から逆「Ｕ」字型突出部を形成するであろ
う。第１３図に示されるように、第１２図の弧状
部材９６および９８からこのように形成されたボ
ビン型構造体１０６は負極を内張りした容器１１
０内のセパレータ１０８の中に逆「Ｕ」字型突出
部１１２を容器１１０の開口端に面するようして
挿入することが出来る。逆「Ｕ」字型突出部１１
２は絶縁デイスク１１６の開口１１４を通し、溶
接等の通常の手段によりカバー１１８に固定する
ことが出来る。絶縁ガスケツト１２０は第１３図
でカバー１１８に設けられており、その結果上記
カバー−リングアセンブリーを電解液を添加した
後に容器１１０の頂部に置いた場合、絶縁ガスケ
ツト１２０はカバー１１８と容器１１０の間に配
置され、その後半径方向−圧搾技術のような通常
の技術を用いて電池を密封することが出来る。 例 １ アセチレンブラツクおよびテフロン（ポリテト
ラフルオロエチレンの商標）を表に示す量で用
いて第２図に示すような半円筒形正極集電体部材
を数個つくつた。

【表】 混合物Ａのアセチレンブラツクを水アルコール
溶液で濡らし、アセチレンブラツクが完全に濡れ
て分散するまで混合する。次に、テフロンエマル
ジヨンを添加し、上記溶液と完全に混合し、その
後スラリーの含水量を５％以下に減少させた。生
成したケーキを粉体に破壊し、半円筒形環状部材
に成形した。この部材を担体に保持したまゝ370
℃で30分間加熱した。 ２個のこのような半円筒形環状部材を第２図に
示すように組立てゝ、本考案で使用するのに適し
た有効な正極集電体型ボビンを形成した。 混合物Ｂの場合、水、タージトールおよびテフ
ロンエマルジヨンの良く撹拌された溶液にアセチ
レンブラツクを徐々に添加し、アセチレンブラツ
クを完全に濡らし分散させた。次に、生成したス
ラリー中の水を実質的に除去した。次に、生成し
たケーキを制御された雰囲気中で370℃で30分間
焼結させた。焼結ケーキを微粒粉末に粉砕し、半
円筒形環状部材に成形した。２つのこのような半
円筒形環状部材を第２図に示すように組立てゝ本
考案で使用するのに適した有効な正極集電体型ボ
ビンを形成した。 例 ２ 例１の混合物Ａの手順および組成を用いて、
各々約150゜の弧測定値を有する弧状部材を数個
成形した。 形成された２つの弧状部材を第７図に示すよう
に組立てゝ本考案で使用するのに適した２個の正
極集電体を形成した。 例 ３ 第１乃至第６図に示される電池構造と類似の直
径0.65インチ（1.65cm）の電池を数個組立てた。
混合物Ａの手順および組成を用いて各電池用の正
極集電体をつくり、その結果最終乾燥状態で２個
の半円筒環状部材により形成した有効ボビンは75
重量％のアセチレンブラツクおよび25重量％のポ
リテトラフルオロエチレンを含有した。各半円筒
環状部材は高さ1.55インチ（3.9cm）、肉厚0.24イ
ンチ（0.6cm）および外径0.58インチ（1.5cm）で
あつた。 304ステンレス鋼容器の底部にテフロン絶縁デ
イスクを配置し、次に容器の内壁に対して0.08イ
ンチ（0.2cm）厚さリチウムシートを高さ1.5イン
チ（3.8cm）に挿入し、次いで表に示すような
高さ2.0インチ（5.08cm）の管状ガラスセパレー
タを挿入した。次に２個の正極集電体を容器に軸
方向に挿入し、正極集電体弧状部材によつて画成
される軸方向開口にスプリング部材を圧縮し挿入
した。スプリング部材への圧縮力を解放すると、
正極集電体は半径方向外側に偏倚され、順に電池
の負極に接触するセパレータに連続物理的接触が
与えられた。スプリング部材の延長された脚を絶
縁デイスクとテフロンガスケツトの開口を貫通さ
せ、第５図に示すようにステンレス鋼カバーに溶
接した。カバーをカンに密封する前に、表に示
すような電解液を各電池に供給した。次に、各電
池を通常の方法で密封した。 次いで、電池を負荷を横切つて2.5ボルトカツ
トオフに放電させた。 試験から得られるデータを表およびに示
す。

【表】

【表】 試験データにより明らかなように、２個の半円
筒体状の炭素質集電体を用いると液体正極電池系
で使用するのに有効で効率のよいタイプのボビン
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は負極およびセパレータを電池カンに部
分的に組立てたものの斜視図、第２図は半円筒環
状体の形をした正極集電体の斜視図、第３図は負
極、セパレータおよび正極集電体を電池カンに組
立てたものの斜視図、第４図は導電性スプリング
部材の斜視図、第５図は本考案による２個の弧状
体形の正極集電体を用いる電池の部分分解図、第
６図は完全に組立てられた電池の斜視図、第７図
は２個の弧状体形の正極または正極集電体の他の
実施態様の斜視図、第８図は本考案による２個の
弧状体により画成される軸方向開口内に配置され
た円筒コイルスクリーンの斜視図、第９図は３個
の弧状体形の正極集電体の他の実施態様の斜視
図、第１０図は３個の弧状正極集電体内に埋め込
まれた円筒スクリーンの斜視図、第１１図は２個
の半円筒環状正極集電体内に普通の偏倚帯状体を
埋め込んだものの斜視図、第１２図は偏倚帯状体
が２個の半円筒体の端面から突出していないこと
を除いて第１１図と同様の斜視図、第１３図は第
１２図の正極集電体を用いる電池の部分分解図で
ある。 ２……カン、４……負極ライナ、６……負極デ
イスコ、８……セパレータライナ、１０……セパ
レータデイスク、１０，１２……弧状部材、２０
……軸方向開口、２２……導電性スプリング帯状
体、２８……絶縁デイスク、３０……中央開口、
３２……絶縁ガスケツト、３４……カバー、３７
……正極、３８，４０……弧状部材、４２，４４
……軸方向開口、４６……コイル部材、５０……
正極、５２，５４，５６……弧状部材、５８……
軸方向開口、６０……正極、６２……円筒網スプ
リング、７０，７２……弧状部材、７４……スプ
リング帯状体、９０……帯状体、９６，９８……
弧状部材、１０６……ボビン型構造体、１０８…
…セパレータ、１１０……負極内張り容器、１１
４……開口、１１６……絶縁デイスク、１１８…
…カバー、１２０……絶縁ガスケツト。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 容器；上記容器内に配置された消耗性負極；
   上記負極内に負極と表面接触して配置された多
   孔性セパレータ；上記セパレータ内に配置され
   た少なくとも２個の弧状体形の正極集電体；上
   記弧状体を順に負極と接触する上記セパレータ
   に対して半径方向外方に偏倚させる装置；およ
   び上記容器内に配置された液体、活性還元性正
   極電解質を含む電気化学電池。 ２ 正極集電体の弧状体を半径方向外方に偏倚さ
   せる装置が、上記弧状体により画成される開口
   内に開口と接触して軸方向に配置された実質的
   に「Ｕ」形のスプリング部材または一般に円筒
   形のスプリング部材である実用新案登録請求の
   範囲第１項に記載の電池。 ３ 正極集電体の弧状体を半径方向外方に偏倚さ
   せる装置が、弧状体が対向させて円筒形を形成
   するように配列された場合、隣接する弧状体の
   端面間で延在するストリツプが「Ｕ」形に曲げ
   られるように弧状体に長手方向に埋め込まれた
   細長いスプリング帯状体である実用新案登録請
   求の範囲第１項に記載の電池。 ４ 正極集電体の弧状体を半径方向外方に偏倚さ
   せる装置が、長手方向部分が各弧状体内に長手
   方向に埋め込まれ、それによつて全体が実質的
   に円筒形をなしている円筒形スプリングであ
   る、実用新案登録請求の範囲第１項に記載の電
   池。 ５ 上記スプリング部材が、電池の陽極端子に電
   気的に接続された導電性部材である、実用新案
   登録請求の範囲第２，３および４項のいずれか
   に記載の電池。