JPS63143755A - 容器支持体を具備する電気化学的電池 - 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、電気化学的電池に関し、特定すると液体正極
保存電池に関する。

寄生的放電を防ぐために、活性化までの貯蔵中電解液を
他の電池部材から分離して維持することは知られている
。この特徴を有する電池は、保存電池として周知である
。Ｆｒａｎｚ　Ｇｏｅｂｅｌに賦与されＧＴＥ　Ｃｏｍ
ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｃｏｒｐ
ｏｒａｔｉｏｎに譲渡された米国特許第４．５１７．７
３６号には、円筒状の保存電池が開示されている。この
電池は、リチウム負極と、炭素正極集電構造体と、リチ
ウム負極および炭素正極集電構造体間に挿入された多孔
質セパレータとを含む。炭素正極集電構造体は、金属ハ
ウジングの内壁に押圧されており、ハウジング内にセパ
レータおよびリチウム負極とともに同心的に配置されて
いる。リチウム負極、炭素正極集電構造体、およびセパ
レータの組立体は、次いで還元可能な液体正極溶媒とこ
の溶媒中に溶解された電解溶質を含む電解溶液に曝され
る。還元可能な正極溶媒および電解溶質に適当な物質は
、それぞれ塩化チオニルおよびテトラクロロアルミン酸
リチウムである。

液体電池部材、すなわち使用準備状態の、または濃縮さ
れた電解溶液を入れたアンプルが、電池内に負極によっ
て囲まれるようにしてその中央に配置される。電池は、
アンプルを破ってその中身を開放することにより活性化
されるまで、無限に貯蔵することができる。

アンプルを破ると、電解溶液が負極を通って流れ、多孔
質セパレータおよび炭素正極集電構造体に達することが
必要である。負極物質は多孔質でなく、したがって液体
電池部材に対する導管が提供されねばならない。

Ｇｏｅｂａ　ｌおよびＢａｔｓｏｎによりＥｌｅｃｈｔ
ｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＣｅｌｌ　Ｗｉｔｈ　Ｎｏｖｅｌ
　Ａｎｏｄｅ　Ｇｅｏｍｅｔｒｙと題して１９６８年４
月　３日付で出願された米国特許出願第８４７，９９３
号には、負極が円筒状であり、その両端間にの１回巻き
のスロットが延びている電池が記述されている。スロッ
トは、電池の配向に拘りなく電解液が負極を通って流れ
るための通路を提供する。

これらの電池のための電極は薄く、その性質上、ガンか
ら撃たれるとき、すなわち活性化の際に加速中に受ける
ような大きな力の下で崩壊しやすい。このような崩壊は
、恐らく短絡を生ずることとなろう。

Ｂａｂａ　ｉ等の米国特許第４．４９９．１６０号には
、他の円筒状保存電池が記載されている。Ｂａｂａｉ等
の電池においては、円筒状の金属導体が中心に配置され
たアンプルを取り囲んでいる。１つの具体例においては
、負極が円筒状金属導体と接触している。負極は、放出
の際に電解液の透過の効率を向上させるためと言われる
複数の小穴を具備している。このような小穴は、負極の
活性領域を必然的に減じ追加のコストが掛かることとな
る。

［問題点を解決するための手段］ したがって、本発明の目的は、大きな加速力に抗するこ
とができる負極配置を有する電池を提供することである
。

本発明の保存式電池は、電池部材容器を取り巻く円筒状
電極を全て円筒状ハウジング内に有する。電極の一端部
を受け入れる円筒状みぞと、容器の一端部を保持するソ
ケットとを有するシムが設けられている。シムの一端部
は、ハウジングの内壁と衝合する。この配置で電池の空
間関係を維持することができる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を好ましい実施例について
説明する。

まず第１図を参照すると、この図には本発明を具体化し
た保存型の電気化学的電池１が示されている。図示され
る実施例において、電池１は、細長い円筒状の金属ハウ
ジング２を有している。しかして、このハウジングは、
閉鎖端部１４および開放端部を有するステンレススチー
ル管とし得る。ハウジング２内には、正極集電体電極部
材３、薄い多孔質セパレータ４、負極電極部材５、負極
支持体シリンダー１５および中心には配置された液体電
池部材容器９の同心円筒状配列体が配置されている。こ
れらの４つの部材３．４．５および１５より成る配列体
は、全体的に電池積層と称される。

上述の正極集電構造体３は、好ましくは、細長い円筒状
金属スクリーンより成る多孔質炭素担持部材とするのが
よい。

多孔質炭素部材は、金属支持体スクリーンの両側上にば
らばらの半型の多孔質炭素塊状物の集合体を圧縮するこ
とにより製造し得る。しかして、この金属支持体スクリ
ーンは、ニッケルまたはステンレススチールとし得る。

上述の多孔質炭素部材の塊状物は、一般にカーボンブラ
ック、グラファイトおよびポリテトラフルオルエチレン
のようなバインダの組合せを含む。上述の成分の多孔質
の性質により、この成分は、圧縮されるとき、電解質を
導くチャンネルのネットワークが全炭素部材中に設定さ
れ、それにより電解液は炭素部材中を透過し得る。炭素
部材により採用される塊状物を製造するための技術は、
米国特許第４．１６１．０６３号に詳細に記述されてい
る。それゆえ、特定の詳細についてはこの米国特許を参
照されたい。

正慢集電体３は、ハウジング２の内壁と機械的に衝合し
それとの電気的接続を形成し、ハウジング２を電池の正
端子として設定する。

上述の多孔質セパレータ４は、正極集電構造体３および
負極５の中間に配置されており、正極集電構造体３を負
極５から電気的に隔絶するのに使用されている。セパレ
ータ４は、普通、ガラスベーパのような標準的な電気的
に不導電性の物質の円筒状シートの形式をとる。

第２図にみられるように、負極５は、好ましくは、中空
の開放端シリンダとして形成されたリチウムのごとき酸
化可能な活性アルカリ金属の細長い円筒状シートで、シ
リンダの端部間に１回巻きのらせん状ギャップ１９を走
らせたものがよい。

負極は、最初、直角なしの平行四辺形として賦型された
固体金属（すなわちリチウム）である。このシートは、
負極支持体シリンダ１５の回（ｔ りね巻かれ、隣接する縁部間にらせん状ギャップ１９す
なわちスロットを残す。

負極支持体シリンダ１５は、７ミル（０，１７８ｍｍ）
のステンレススチールのような穿孔金属の平坦なシート
から形成される。隣接する縁部は溶接され、ギャップや
重畳のない連続的な穿孔シリンダ壁を作る。負極５は、
電極金属の若干ものがが穿孔内に流入するまで負極支持
構造体に押圧される。この動作のためには、円筒状のダ
イおよびプレスを使用し得る。これは機械的結合をもた
らすから、負極は加速中においてさえ支持される。負極
支持体シリンダ１５は、正極集電体の追加の機能を果た
す。

第１図を再度参照すると、この図には、薄い可撓性の導
電性金族ジャパ部材６が、負極支持体シリンダ１５と金
属フィードスル一部材１８との間に機械的かつ電気的に
接続されている。フィードスル一部材１８は、電池１の
密封キャップないしカバー７内に設けらえた標準的絶縁
体ガラスまたはセラミック対金属シール８を通される。

フィールドスル一部材の自由端部は、電池の負端子とし
て作用する。

ジャンパ部材６は、ワイヤまたは平坦なリボンの形式の
ニッケルとし得、任意の適当な方法例えば溶接により負
極支持体シリンダ１５に固定し得る。ジャンパ部材の他
端は、フィードスル一部材１８に固定される。

ジャンパ部材６は、その非剛性で可撓性の性質と薄い厚
さのため（例えば０．００５〜０．０１５インチ（０，
１２７〜０．３８１ｍｍ　）　）電池が曝されることの
ある衝撃や振動を吸収する働きをし、それにより負極支
持体シリンダ１５とフィードスル一部材１８との間の機
械的および電気的接続の破壊を防ぎ、同時に衝撃や振動
のようなファクタに起因してガラスまたはセラミック対
金属シール８にたいして機械的破壊が起る可能性を最小
にする。

容器９は、濃縮された、または使用準備状態の電解溶液
のような所定量の液体電池部材を包含する溜めである。

適当で好ましい電解溶液は、塩化チオニルのような還元
可能な液体正極溶媒と、塩化チオニルに溶解されたテト
ラクロロアルミン酸リチウム（例えば０．９　　モルの
テトラクロロアルミン酸リチウム溶液）のような電解溶
質とを含む正極電解溶液である。

容器９は、その内容物を開放して電池１を活性化するた
めに穴開けすることができるすなわち破ることができる
非導電性の物質より成る。好ましくは、アンプル９は、
端部１４近くでパイロ装置を作動することにより破れる
のがよい。容器９は、好ましくは、負極支持体シリンダ
１５により画定される中央壁１６の中央に配置されたガ
ラスアンプルとするのがよい。

本発明の１つの特徴として、容器の一端は、容器９をキ
ャップ７から離間する円形のシム１１により支持されて
いる。　第４図にもっともよく見られるように、シム１
１は、負極５および負極支持体シリンダ１５に嵌合する
円形のみぞ２４と、アンプル９の一端部を負極および負
極支持体シリンダ１５内に保持して中央に位置付けする
中心ソケット２５を有する。シム１１は、外縁部２６を
有するが、この外縁部は、ハウジング壁と衝合しハウジ
ング２内における負極５と負極支持体シリンダ１５の移
動を防ぐ。シム１１と容器９との間には弾性パッド１２
および１３があって、これが容器９をハウジング２の閉
鎖端１４にある絶縁リング２０に向かって押圧している
。第３図にもっともよくみられるように、絶縁リング２
０は、容器９と電池積層体間に流体通路を提供するため
半径方向みぞを有している。

パイロ装置を作動すると、端部１４の中心は内方に向か
って膨らむ。リング２０は、電池積層体と閉鎖端部間に
配置されるとき、重積積層体が変形されるのを防ぐ追加
の機能を有する。

固体の絶縁性活性化ディスク２１が、絶縁リング２ｏの
中心に位置づけされており、リング２０の歪を防ぎつつ
ハウジング端部１４からの圧力を容器９に伝達する。電
池１の両端部にある多孔質の絶縁ディスク２２および２
３は、容器の破片を封じ込める。

［発明の効果］ 本発明の利点は、ガンから撃たれるような活性化に先立
ち電池が輸送されるときにもっともよく認められる。容
器の位置は、回転力に拘りなく維持される。

以上、本発明のもっともよい具体例について説明した。

本発明の技術思想の範囲内において電池に対して多くの
変更をなし得ることが認められるであろう。

４・　ｙ　の、　なＨｅ 第１図は本発明を具体化した電池の断面図、第２図は電
池内に使用される負極支持組立体の斜視図、第３図は電
池内に使用されるみぞ付きリングおよび活性化ディスク
を示す詳細図、第４図は電池内に使用される容器支持シ
ムを示す一部断面の斜視図である。

１　　電気化学的電池 ２：　ハウジング ３：　正極集電体電極部材 ４：　多孔質セパレータ ５・　負極電極部材 ６；　ジャンパ部材 ７：　キャップ ８：　ガラスまたはセラミック対金属シール９：　容器 １０：　液体電池部材 １１：　シム １２．１３：弾性バット １５：頁捲支持体シリンダ １８；フィードスル一部材 １９：らせん状ギャップ ２０：リング ２トディスク ２２．２３：多孔質絶縁ディスク ２４：円形みぞ ２５：中心ソケット Ｆ”ｉｑ、ｉ。

Ｐ弓す３ Ｆｉ”ｉｔ７４゜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部壁を有する円筒状金属ハウジングと、前記内
   壁と衝合する円筒状の第１の電極部材と、円筒状の第２
   の電極部材と、前記第１電極部材および前記第２電極部
   材間に挿入された円筒状多孔質セパレータと、前記ハウ
   ジング内の中央に配置された電池部材容器と、中心ソケ
   ット、円形みぞおよび外縁部を有する円形のシムとを備
   え、前記シムの前記みぞが第２電極の一端部および負極
   支持体シリンダを受け入れ、前記ソケットが前記容器の
   一端部を保持し、そして前記外縁部が前記ハウジングの
   内壁と衝合して、電池の空間関係を維持することを特徴
   とする保存式電池