JPS63503420A - バッテリ - 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】 バ　ッ　テ　リ 本発明はバッテリに関し、特に気密シールした可搬バッテリに関する。

内部抵抗を最小とし、かつ電解液がセルから漏洩しないよう阻止するための各種 の配備が小型々ルチセルバッテリにおいて用いられて来た。例えば、完全にシー ルした個々のセルを形成し、次いで個々のセルを電気的に接続して希望する電圧 のバッテリをつくることが知られている。そのような構造は漏洩防止には効果的 であるが、はとんどの用途に対して複雑すぎ、かつ高価につきすぎる。

また、一体形成のセルを用いてマルチセルバッテリをつくることも知られている 。米国特許第４，１２１，０１７号において、成形プラスチック容器に形成した 個別のセルコンパートメントを含むバッテリが開示されている。各コンパートメ ントは一対の電極からなり、容器のカバーは該コンパートメントにわたりシール されている。隣接するセルは共通の壁を介して電気的に接続され、かつバッテリ の端子はバッテリの両側において特殊チャンネルにおける接続を介してセルに接 合されている。このバッテリに係る問題は、セルの壁を介して形成する接続が漏 洩防止を保証することが極めて困難なことである。

英国特許明細舎弟５１０．２３８号は、極接続部材がセルのカバーに埋設され、 かつ極接続部材がバッテリセルにおける陽極プレートと陰極プレートとの突起に 溶接されている延長部分を有する蓄電池を開示している。前記カバーの下面には 溝が形成され、数構にはセルの壁をセルのカバーに対してシールする作用する物 質で充てんしている。頂壁には流体をバッテリに充てんするための充てん孔が設 けられている。そのような構造は、バッテリを気密シールする必要があり、かつ 長期の使用期間にわたりシールされた状態にある必要のあるリチウムバッテリの ような用途での使用には適していない。

本発明の目的は、前述の従来技術の問題を克服し、かつ改良構造の漏洩の無いバ ッテリを提供することである。

本発明の一特徴によれば、複数のセル空洞を有する容器と、一対の電極及び該電 極の間の分離材を含み、前記空洞の各々に設けられた電極組立体と、前記セルの 各空洞内の電解液と、前記容器上に溶着されて前記セルの空洞の各々を気密シー ルするカバーであって、化学的に変性されたポリオレフィンから形成され、導電 性インサートを有しており、該インサートが前記ポリオレフィンに接着され、か つ隣接するセルの空洞における電極の間、並びに、電極とバッテリの端子との間 を電気的接続してなるカバーとを含むバッテリが提供される。

本発明の一実施例においては、バッテリは３個のセル空洞を有する成形容器を含 む。各セル空洞は折りたたまれた電極組立体を収容し、バッテリカバーがセルの 空洞を気密シールする。

バッテリはステンレス鋼製インサートを中にシールしており、該インサートはセ ルの空洞において電極に接合されてセル相互の接続と、セルとバッテリ端子との 間の接続を形成する。

本発明によるバッテリは耐衝撃性があり、気密シールされ、極めて耐久性がある 。これらの利点は、バッテリ構造に対して特に適した材料を用い、かつバッテリ の電気接続子がバッテリの容器のカバーの材料に接着された導電性インサートに より提供される一体構造を用いることにより達成される。前記構造は例えば電解 液を入れるのが特に難しいリチウム−酸化マンガン（１ｉｔｈ１ｕａ＋　−ｍａ ｇｎａｎｅｓｅ　ｏｘｌｄｅ）バッテリのようなバッテリに特に適している。本 発明の別の利点は、電気接続に使用されるスペースが極めて少ないのでセルに対 して内容積の大部分を使用しうることである。このように、所定サイズのバッテ リに対して、バッテリ容量をより大きくできる。

本発明の実施例を添付図面を参照して以下に説明する。

第１図は本発明によりつ（られたバッテリの分解斜視図、第２図はバッテリの１ 個のセルの断側面図、第３図は第２図の線３−３に沿って視た断面図、第４図は セルの空洞における電極の配置を示す容器の頂面図、第５図は容器のカバーの底 面図、 第６図は第５図の線６−６に沿って視た断面図、および第７図は第５図の線７− ７に沿って視た断面図である。

本発明を、リチウム−酸化マグネシウムバッテリに関して以下説明する。しかし ながら、本発明は、電解液を収納しにくいその他のタイプのバッテリに対しても 適用可能なることは明らかである。第１図を参照すれば、本発明により構成した バッチ１月０が示されている。バッテリｌＯは３個のセル１４を含む容器１２か らなる。バッテリカバー２０は容器１２に固定され、カバー２２と端子プレート ２Ｂとからなる。正の端子２７と負の端子２９とがバッテリｌＯを電動装置（図 示せず）に接続するために端子プレート２６に設けられている。

容器１２は、例えばこま切りガラス製の補強光てん材を有するポリプロピレンの ような材料から射出成形により形成できる。

容器１２には３個の空洞３０が形成されている。第１図から第４図までに示すよ うに、セル空洞３０の各々は、アノード３６とカソード３８とを含む電極組立体 ３４を収容している。アノード３６は、リチウムが１ミルのステンレス鋼のフォ イル電流コレクタ上にコーティングされている、２ないし３層の積層構造（図示 せず）として形成しうる。ステンレス鋼フォイルの一部はアノード端子４０を形 成するようコーティングはしない。例えば商標セルガード（Ｃｅｌｇａｒｄ）４ ５１０のような有孔絶縁材がリチウム上に延ばされ分離材を形成する。カソード ３８も積層構造（図示せず）であって、片側あるいは両側に、ＭｎＯ２、カーボ ンおよび商標テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）の混合物をコーティングしたステンレス 鋼製グリッドコレクタを含む。前記コレクタの小さい部分が未コーティングのま ま残されカソード端子４２として機能する。電極組立体３４は空洞３０へ挿入し うる形態に折りたたみ、カソード３８とアノード３６とを相互に電気接触しない ように位置させることにより形成される。前記形態の一例は第２図に示すアコー ディオン状に折りたたんだ電極組立体３４である。電極組立体３４のさらに完璧 な説明が、欧州特許願第８６３０３６８４．６号に示されている。短絡あるいは その他の故障時の容器工２の破壊に対処するため、電極組立体３４にサーマルフ ユーズ（図示せず）を組込むことが好ましい。

カバー２２は２個のＵ字形インサート５０を含み、該インサートは隣接するセル １４の間の電気接続を形成してセルを直列に接続する。カバー２２はまたインサ ート５２と５４とを含み、該インサートはセル１４と端子プレート２６との間の 電気接続を形成する。

インサート５２はカソード３８とバッテリ端子２７との間の接続をし、インサー ト５４はアノード３６とバッテリ端子２９との間の接続をする。

第５図から第７図までに示す容器カバー２２は、インサート５０゜５２および５ ４をシールし、セル１４の間、セル１４とバッテリ端子２７゜２９の間の電気接 続を形成するために使用しうる液密カバー２２を得るべく絶縁性プラスチック材 で形成されている。容器カバー２２をつくる一方法はカバー２２を射出成形する ことである。この方法によりカバーを形成する場合、インサート５０．５２およ び５４は型（図示せず）に位置される。次いで、インサート５０．５２および５ ４は該インサートの金属とプラスチック材料との間の化学的結合を活性化させる に十分な温度まで加熱される。インサー）５０．５２および５４は水素燃料噴射 （図示せず）により少なくとも４００’Ｆ（２０４，４℃）の温度まで加熱され 、プラスチ・ツク材を約３７５°Ｆ（１９０，５℃）と約４７５°Ｆ（２４６， １℃）との間の温度で加熱した後型へ噴射してカバー２２を形成する。化学的に 変性したポリオレフィンがカバー２２を形成するのに特に適していることが判明 している。好適なそのような材料は商標ポリボンド（Ｐｏｌｙｂｏｎｄ）１０１ ６である化学的に変性したポリオレフィンであって、これは熱可塑性のプロピレ ン−エチレンエラストマーアクリル酸ターポリマーであり、ニュージャージ州ハ ッケッタウンのビー　ビー　パフォーマンス　ポリマーズ社（Ｂ、　Ｐ、　Ｐｅ ｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｐｏｌｙｍｅｒｓ　Ｉｎｃ、、　Ｈａｃｋｅｔｔｓｔｏｗ ｎ、　Ｈ，Ｊ、）により販売されている。インサート５０．５２および５４に対 する好適材料はステンレス鋼３０４である。カバー２２も、熱可塑性プロピレン −エチレンエラストマーアクリル酸ターポリマーであって、ビー　ビー　パフォ ーマンス　ポリマーズ社（Ｂ、　Ｐ、　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｐｏｌｙｍｅ ｒｓ　Ｉｎｃ、）により販売されている商標ポリボンド１００１である化学的に 変性したポリオレフィンから形成しうる。別の適当な材料はノルケム社（Ｎｏｒ ｃｈｅｍ　Ｃｏ、）により販売されている商標プレクサ（ｐｌｅｘａｒ）　２５ １１である化学的に変性したポリオレフィンである。インサート５０．５２およ び５４はまたアルミニウムあるいは銅からもつ（ることかできる。

端子プレート２６は例えばポリプロピレンのような材料から射８成形により形成 される。バッテリ端子２７と２９とはプレート２６を貫通して延び、例えばリベ ットにより固定される。

バッチ１月０の組立体、カバー２２は容器１２上に位置され、インサート５０． ５２および５４はセル１４においてカソード３８とアノード３６とに接合される 。本明細書で説明のリチウム−Ｍ　ｎ　０２バツテリにおいて、各セル１４は３ ｖの電圧をつくり、セル１４は直列に接続されて９Ｖのバッテリをつくる。電気 接続がつくられると、カバー２２は容器１２に超音波溶接される。容器１２の底 壁７２の開ロア０（第２図）を介して各セル１４に電解液が添加される。開ロア ０は壁７２に超音波溶接されたプラスチック製プラグ７４により閉鎖される。

バッテリ１２用の好適電解液は、リチウムテトラフルオロボーレイトのようなリ チウム塩と共に用いられるプロピレンカーボネートとジメトキシエタンとの溶剤 混合物、あるいはリチウムテトラフルオロボーレイト（Ｌ　Ｉ　ＢＦ４　）ある いはリチウムトリフルオロメタンスルフォネート（ＬｉＣＦ３Ｓ０３）のような リチウム塩と共に用いられるブチロラクトンとジメトキシエタンとの溶剤混合物 からなる電解液である。適当な電解液の例は４−ブチロラクトンとジメトキシエ タンとの溶剤混合物中にＩ　Ｍ　Ｌ　ｉＢ　Ｆ　４を含有する電解液である。別 の適当な電解液は４−ブチロラクトンとジメトキシエタンとの溶剤混合物中にＩ Ｍ　ＬｉＣＦ３ＳＯ３を含有するものである。

端子プレート２６は端子２７および２９からインサート５２と５４とへそれぞれ 連なるリード線（図示せず）により力／＜−２２へ電気的に接続される。最終の 過程において、端子プレート２６は例えば超音波溶接によりカバー２２に固定さ れている。

ＦＩＧ、　４ ＦＩＧ、　５ ＦＩＧ、　７ 国ａ請査報告 ｍｅｍａ、＋ｗｌ　Ａ＊、＋＋ｍｓ　Ｎ＊、　ＰＣＴ／υＳ　８７／（ｎ０６９ 　２ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ｎＴＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲ ＥＰＯＲＴ　０ＮＺＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　Ａ？ＰＬＩＣＡＴＩＯＮ　Ｎｏ 、　ＰＣＴ／ＵＳ　８７１０１０６９　（ＳＡ　１７３２４）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．複数のセル空洞（３０）を有する容器（１２）と、一対の電極（３６，３８ ）と、該電極の間の分離材料とを含み、前記空洞（３０）の各々に設けた電極組 立体（３４）と、各セル空洞内の電解液と、 前記容器（１２）上に設けられ、かつ前記各セル空洞（３０）を気密シールする よう前記容器に溶着されたカバー（２２）であって、化学的に変性されたポリオ レフィンから形成され、導電性インサート（５０，５２，５４）を有し、該イン サートが前記ポリオレフィンに接着され、かつ隣接するセル空洞の電極間、並び に、電極およびバッテリ端子（２７，２９）間を電気接続するようにしてなるカ バー（２２）とを含むバッテリ。 ２．請求の範囲第１項に記載のバッテリにおいて、前記容器（１２）が中に補強 充てん材を含むポリプロピレンから形成されているバッテリ。 ３．請求の範囲第１項に記載のバッテリにおいて、前記電極組立体（３４）が、 ほぼ平坦な電極（３６，３８）を折りたたんで形成しているバッテリ。 ４．請求の範囲第１項に記載のバッテリにおいて、ほぼＵ字形のインサート（５ ０）が隣接するセル空洞（３０）の電極（３６，３８）間の電気接続を形成して なるバッテリ。 ５．請求の範囲第１項に記載のバッテリにおいて、各対の前記電極の中の一方は リチウムアノード（３６）であるバッテリ。 ６．請求の範囲第５項に記載のバッテリにおいて、各対の前記電極の他方の電極 （３８）はＭｎＯ２カソードであるパッテリ。 ７．請求の範囲第１項に記載のバッテリにおいて、前記分離材料が多孔性の絶縁 材であるバッテリ。 ８．請求の範囲第１項または第６項に記載のバッテリにおいて、前記電解液が４ −ブチロラクトンとジメトキシエタンとの溶剤混合物中にＬｉＢＦ４を含有する パッテリ。 ９．請求の範囲第１項または第６項に記載のバッテリにおいて、前記電解液がプ ロピレンカーボネートとジメトキシエタンとの溶剤混合物中にＬｉＢＦ４を含有 するパッテリ。 １０．請求の範囲第１項または第６項に記載のバッテリにおいて、前記電解液が ４−ブチロラクトンとジメトキシエタンとの溶剤混合物中にＬｉＣＦ３ＳＯ３を 含有するバッテリ。 １１．請求の範囲第８項，第９項あるいは第１０項に記載のバッテリにおいて、 前記容器（１２）が３個のセル空洞（３０）を有するバッテリ。 １２．請求の範囲第１項に記載のバッテリにおいて、前記インサート（５０，５ ２，５４）がアルミニウムであるバッテリ。 １３．請求の範囲第１項に記載のバッテリにおいて、前記インサート（５０，５ ２，５４）が銅であるバッテリ。 １４．請求の範囲第１項に記載のバッテリにおいて、前記ポリオレフィンがポリ ボンド（ｐｏｌｙｂｏｎｄ）１０１６の化学的に変性したポリオレフィンである バッテリ。 １５．請求の範囲第１項に記載のバッテリにおいて、前記ポリオレフィンがポリ ボンド（ｐｏｌｙｂｏｎｄ）１００１の化学的に変性したポリオレフィンである バッテリ。 １６．請求の範囲第１項に記載のバッテリにおいて、前記ポリオレフインがプレ クサ（ｐｌｅｘａｒ）２５１１の化学的に変性したポリオレフィンであるバッテ リ。 １７．請求の範囲第１項に記載のバッテリにおいて、前記インサートの中の２個 （５２，５４）が、前記カバー（２２）の前記セル空洞（３０）に接する側から 該カバーの反対側まで延びているバッテリ。 １８．請求の範囲第１７項に記載のバッテリにおいて、端子プレート（２６）が 前記カバー（２２）に接着され、また、同端子プレート（２６）が前記インサー トの一方（５２）に接続された正の端子（２７）と前記２個のインサートの中の 他方（５４）に接続された負の端子（２９）とを有するバッテリ。 １９．複数のセル空洞（３０）を有し、補強充てん材を有するポリプロピレンか ら形成された容器（１２）と、前記の各セル空洞（３０）内の一対の折りたたま れた電極（３６，３８）であって、一方がリチウムアノード（３６）で、他方が ＭｎＯ２　カソード（３８）とされている電極と、 前記の各セル空洞（３０）内の電解液と、前記容器（１２）上で、該容器に溶着 され、化学的に変性されたポリオレフィンから形成され、かつステンレス鋼製イ ンサート（５０，５２，５４）を中に有しているカバー（２２）であって、前記 インサートが隣接するセル空洞（３０）の電極（３６，３８）間、並びに、電極 （３６，３８）およびバッテリ端子（２７，２９）間の電気接続を形成してなる カバー（２２）とを含むバッテリ。