JPS6313258A - 電気化学電池及び電気化学電池のフォイル電極に電気的に接触させる方法 - Google Patents

電気化学電池及び電気化学電池のフォイル電極に電気的に接触させる方法

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JPS6313258A
JPS6313258A JP62146185A JP14618587A JPS6313258A JP S6313258 A JPS6313258 A JP S6313258A JP 62146185 A JP62146185 A JP 62146185A JP 14618587 A JP14618587 A JP 14618587A JP S6313258 A JPS6313258 A JP S6313258A
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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】 (発明の分野) 本発明はスパイラル状に巻いた電極を備える密封電気化
学電池に関する。より具体的には、金属フォイルから形
成された電極に機械的及び電気的に接触させる方法及び
物品の改良に関し、該改良された物品を用いた電気化学
電池に関する。
(従来技術の説明) 電池の製造に於いて、電気的に導通性の材料から作られ
た1つ又は2つ以上の導電要素、即ち導電性のタブを電
極の各々に取り付けることは従来より行なわれている。
タブの一端は電極に接続され、他端は電池のハウジング
の適当な端子部分に接続される。
エネルギー密度の高い電気化学電池には長くて薄い電極
が用いられ、この電極はゼリーロールのようにスパイラ
ル状に巻き付けられている。これら電極の1つは金属フ
ォイルから作られることが多い0例えば、L i / 
M n O2電池の場合、リチウムの電極はリチウムの
フォイル片であり、その典型的な厚さは0.005イン
チ(0,13111s+)乃至0.020インチ(0,
51mm)の範囲である。これらの金属は電気的に導通
性であるから、例えば粉末を圧縮させた電極又は多孔性
の焼結電極と共に用いられる導電金属の支持体を備える
ことは一般的に必要でない。
又、電気化学電池のハウジング上の適当な端子と接触さ
せるなめ、導電材料から作ったタブをこれら金属フォイ
ル(metal foil)の電極に接続することが望
ましいこともある。タブをフォイルの電極に取り付ける
には種々の手段を用いることができる。これらの手段に
は溶接、はんだ付、又は冷間溶接(cold weld
ing)が含まれる。フォイルがリチウムのような金属
の場合、溶接は極めて望ましくない、リチウムは186
℃で溶けるため、ステンレス鋼やニッケルのような融点
の高い金属を溶接することは難しい。はんだ付も又、接
合金属によって汚染されやすく極めて望ましくない、取
付は手段として最良の方法はおそらく冷間溶接である。
しかしなから、冷間溶接の場合、特に負極(anode
)が金属フォイルの場合、放電量が大きいとき、タブは
負極から分離されるという問題がある。タブがその表面
上に冷間溶接されただけであると、その周りやその下の
負極物質が放電に利用されたとき分離されやすい。
米国特許第4049882号は、圧縮粉末の電極又は多
孔性の焼結電極にタブの冷間溶接を行なうためのタブ構
造を開示している。この特許は、タブ材料の中に円形の
孔を開設したもので、答礼はギザギザの付いた突起を備
えるカラーによって囲まれている。これらの突起は圧縮
粉末電極の中に押し込まれ、支持グリッドと接触できる
ような構造である。しかしなから、この構造はフォイル
電極と接触させる上で不都合がある0本発明のフォイル
電極は支持グリッドを有しないから、これらの突起がフ
ォイルの電極に押し入ってもこれらを停めるものが何も
ない、このような場合、これら突起は各セットがフォイ
ルのサークルから飛び出し、タブは簡単に引き離される
。更に、突起はフォイルの電極及びセパレータの両方か
ら飛び出すため、別の電極とショートすることにもなる
(発明の要約) 本発明はタブの構造を改良し、該タブをフォイルの電極
にしっかりと固定することができるようにしたものであ
る。要約すると、本発明は導電性要素即ち導電性タブの
所定のセクションに一様な形状の歯を形成したもので、
歯はフォイルの電極の肉厚よりも長くしたものである。
一実施例において、これらの歯はフォイルの電極に差し
込まれ、プレートとプレートの間にて設定された停止距
離に達するまで押圧されたとき互いの方向に向けて曲が
るような構造としている。最終的には、歯が電極の表面
と同一平面上に揃うように曲げられ、その過程で後ろか
ら金属のフォイルを掴んだ形となっている。タブをこの
ような構造にしたことによって、負極の金属フォイルの
両側と電気的に接触することができ、放電中は負極との
接触状態が維持されるから、タブと負極の金属フォイル
との冷間溶接に伴う問題を解消させることができる。
本発明の特徴及び利点は図面に基づく以下の説明から明
らかになるであろう。
(実施例の詳細な説明) 第1図において、タブの材料片(1)には矩形の孔(2
)を複数個形成している。これら矩形の孔に関し、1つ
の孔の寸法は、該タブを取り付ける金属フォイルの肉厚
の2倍よりも大きくしている。
孔を形成するための望ましい方法の1つとしてチゼルバ
ンチとダイを用いるものが提案される。この方法によっ
て、第2図に示すように、各孔から押し出された材料に
よって矩形又はその他形状の2つの歯(2m) (2b
)が形成される。この実施例では歯の長さは、両方の歯
の長さを加えた寸法が孔の長さと略等しい、各歯は金属
フォイルの肉厚よりも長くすべきであり、又、各歯のタ
ブの基体(3〉に対する角度は90度よりも大きくなら
ないようにするべきである。歯は両方とも材料片の同じ
側に形成し、各歯はその基部が孔の両端部に繋がってい
る。この実施例が今のところ望ましいものであるが、孔
の両端に2つ以上の歯を作ることもできる。歯はタブの
予め決められた第1のセクションに形成し、一方、タブ
の予め決められた第2のセクションには歯を形成せずに
電池のハウジングと溶接をするにの使用される。
タブの材料片(1)は矩形の孔と歯を備えているから、
第3図に示すように金属フォイルの負極(4)の表面に
位置決めしやすいという利点がある。歯は、まずプレス
し、次にピーニング(peening>を行なうが、こ
れは1回の操作にて行なうのが望ましい、゛このとき、
タブは歯の側を下にしてフォイルの表面の上に載せられ
る。このように組み合わせた物を次に2つのプレート間
にて押圧される。
プレートは予め決められた間隔に達すると停止する。こ
の停止距離は、フォイルの肉厚とタブの肉厚を加えたも
のより大きくならないようにするのが望ましい、停止距
離、即ちプレートの間隔がこれよりも短い場合、タブは
フォイルの中に押圧されてフォイルの肉厚は薄くなると
いう不都合をもたらす。第4図はタブ(1)中にある一
対の歯の断面図であって、所定まで押圧された後タブが
負極(イ)をどのようにつかむかを示している。
図示の実施例では、4個の孔を3列に配列したものであ
り、これはタブを肉薄のリチウム負極フォイルに固定す
るのに特に望ましい、しかしなから、突起の数及び配列
については、負極の具体的な特性、タブ材料及びそれら
の寸法等に応じて変えることはできる。又、第1図では
矩形の配列としているが、用途により一層適合するもの
であればどんな配列にすることもできる。更に、歯は矩
形以外のものでもよく、これらは本発明の範囲内に含ま
れる6例えば、三角形状の歯を形成すればリチウムより
硬い金属を貫通させるのにより一層望ましいと考えられ
る。
タブと負極との接続効果は、電池を放電させその電圧プ
ロフィールをi!察することによって知ることができる
。もし接続が良好であれば、放電はなめらかなものであ
り、鋭くブレークしたり不連続になることはない、接続
状態が良好でなければ、タブは放電中負極から外れてい
るかもしれず、この場合電圧プロフィールにおいて鋭い
ブレークや不連続が生ずることになる。本発明のタブ構
造の効果を調べ、以下の実施例に示す。
(実施例1) 本発明の開示に基づき、負極タブは3/4硬ニツケルタ
ブ材料から作った。タブは長さ1.3インチ(33mm
>、幅0,25インチ(6,4+am)及び厚さ0.0
02インチ(0,05mm)である、3X12個の配列
の矩形の孔をタブの中に形成する。答礼の寸法は0.0
25インチ(0,64mm)Xo、025インチ(0,
64nv+)である、形成された歯は長さ0.012イ
ンチ(0,32mm)であり、タブの基体に対する角度
は80度である。歯の突出端部間のギヤ・ノブはo、o
osインチ(0,20−一)である。
タブは、長さ10.25インチ(260mm)、幅0.
90インチ(22,9w+m)及び厚さ0.006イン
チ(0,15IllIm)からなるリチウムのフォイル
負極の中に押圧される。前述したタブは負極の上に載せ
て押圧され、o、oosインチ(0,20mm)の間隔
を残して押圧をストップさせる。これは次のようにして
行なわれる。先ず滑らかなスチール表面の上にリチウム
のフォイルを載せる0次に、タブを歯状の突起をリチウ
ムのフォイルに向かい合うようにしてリチウムフォイル
の頂部に載せる。
次に平らな金属板によって、スチール表面と平らな金属
板との間の距離がo、oosインチになるまでタブを押
圧する。歯状の突起間のギャップはプレス前のo、oo
sインチ(0,20+u+)から閉じ、最終的なギャッ
プは約0.004インチ(0,101m)となる。
前述したタブを取り付けたリチウムフォイルの負極は、
MnO2の正極(caLhode)及び微細な孔を分布
させたポリプロピレンのセパレータに組み合わせる。負
極と正極はその間にセパレータを介在させ、両者はスパ
イラル状に巻き付けられる。このようにスパイラル状に
巻き付けたものを金属のケーシングの中に挿入し、負極
タブの突出した端部はケーシングに溶接される。電池は
非水液性の電界質が充填され、カバーが電池の頂部に取
り付けられる。
上記の方法に基づいて4個の電池を作った。それらは各
々を8オームの抵抗を加えて放電させると、滑らかで且
つ一様な電圧プロフィール曲線が得られた。これは放電
中もタブの電気的接続状態が良好であったことを示すも
のである。
この実施例は幅が長さよりも大きな歯について記載した
ものであるが、これ以外の幅と長さの歯としても本発明
の操作性に悪影響を及ぼすことはない9例えば、歯の長
さを幅よりも長くすることが望ましい場かもある。更に
、この実施例では歯の2つの長さを加えた寸法を孔の長
さに等しくしているが、歯の長さ部分の相を孔の長さよ
りも小さくした短い歯にすることが望ましいこともある
かもしれない、実施例では孔が36個のタブについて説
明したが、この孔の数は更に少なくすることもできる。
用途によっては、1つの孔のものであっても機械的且つ
電気的な接合を形成する上で十分なものとなることもあ
りうる。
この実施例では1個のタブを負極に取り付ける場合につ
いて説明したが、多くの数のタブを負極に取り付けるこ
ともできる。この実施例はリチウムからなる負極につい
て説明したが、その他適当なフォイル電極、例えばアル
ミニウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カル
シウム、その他アルカリ又はアルカリ土類金属及びそれ
らの合金が含まれる。
この実施例ではMnO2からなる正極を用いた電池につ
いて説明したが、その他の正極材料を用いることもでき
る。*当な正極材料として、CFx、V205 、WO
3、MoO3、MoS2 、鉛酸化物、コバルト酸化物
、銅酸化物、CuS、CuS2、In2O3、[化鉄、
NiS、Ag2 CrO4、Ag3 PO4+ TiS
2 、遷移金属の多硫化物、及びその混合物等が含まれ
る。
タブ材料はニッケルの他に、例えばスチール、ステンレ
ススチール、アルミニウム、銅又はチタン等の適当な材
料が含まれる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に基づいて予め決められた七りションに
矩形の孔を形成したタブの平面図である。 第2図は歯が答礼の反対側の端部からどのように突出す
るかを示すタブの側部の一部の三次元図、第3図は本発
明に基づいて作られたタブがどのように負極の表面に配
置されるかを説明する金属フォイル負極の一実施例の平
面図、第4図は第3図のIV−■線に沿う断面図である
。 (1)・・・タブ材料片   (2)・・・孔(2a)
 (2b)・・・歯    (3)・・・タブ基体(4
)・・・フォイル負極 出 願 人  デュラセル インターナショナルインコ
ーホレーテッド 辷−=[ F/(、/

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)互いが適当に電気的に絶縁された正極端子及び負
    極端子を備え一対の電極を装填した金属ハウジングと、
    前記一対の電極の間に設けたセパレータと、電解質と、
    孔を並設した導電要素を少なくとも1つ備える端子の1
    つに前記電極の1つを電気的に接続する為の手段とを備
    えており、前記要素は電極の所定のセクションに繋げら
    れ、各孔は少なくとも一対の対向する2つの歯を備え、
    各歯はその基部が孔の端部に繋がっており、前記歯の各
    々は導電性要素の同じ側から突出すると共に各歯の長さ
    は電極の厚さよりも大きくしており、各孔の歯は電極の
    肉厚部に侵入し、各歯は前記導電要素に対して角度を形
    成して歯が電極の反対側表面を超えないようにし、これ
    によって電気的接触を良好にするともにその良好な電気
    接触状態を維持するようにしていることを特徴とする電
    気化学電池。
  2. (2)導電要素が繋がれる電極は金属フォイルである特
    許請求の範囲第1項に記載の電気化学電池。
  3. (3)歯は矩形の形状である特許請求の範囲第2項に記
    載の電気化学電池。
  4. (4)歯の長さは孔の長さの2分の1よりも大きくない
    特許請求の範囲第3項に記載の電気化学電池。
  5. (5)金属フォイルの電極は、アルカリ金属、アルカリ
    土類金属、アルミニウム及びその合金から構成される群
    から選択される特許請求の範囲第4項に記載の電気化学
    電池。
  6. (6)金属フォイルの電極はリチウムである特許請求の
    範囲第4項に記載の電気化学電池。
  7. (7)歯は導電要素に対して80度の角度を形成し、導
    電要素は、ニッケル、スチール、ステンレス鋼、アルミ
    ニウム、銅及びチタンから構成される群から選択される
    材料である特許請求の範囲第6項に記載の電気化学電池
  8. (8)電気化学電池のフォイル電極に電気的に接触させ
    るための方法であって、矩形の導電要素の所定セクショ
    ンに孔の列を形成し、各孔から押し出された材料から少
    なくとも一対の対向する歯を形成し、該歯は導電要素の
    同じ側から突出させ、フォイル電極の肉厚よりも長くし
    、互いに向かい合うようにしており、導電要素の歯をフ
    ォイル電極の第1の表面の上に載せて圧力を加え、歯を
    該電極の肉厚部の中に侵入させ、このときフォイル電極
    の材料は歯の後ろまで強制的に移動させられ、導電要素
    とフォイル電極との電気的接触及び機械的接触を良好に
    保つようにすることを特徴とする電気化学電池のフォイ
    ル電極に電気的に接触させる方法。
  9. (9)歯は同時に押圧されてフォイル電極の中に入り込
    み、このように組み合わせた導電要素と金属フォイル電
    極を金属プレートの間にて予め決められた停止距離に達
    するまで押圧して歯を屈曲させる特許請求の範囲第8項
    に記載方法。
  10. (10)停止距離はフォイル電極と導電要素の厚さの和
    に等しい特許請求の範囲第9項に記載の方法。
JP62146185A 1986-06-11 1987-06-10 電気化学電池及び電気化学電池のフォイル電極に電気的に接触させる方法 Expired - Fee Related JPH0619981B2 (ja)

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