KR100886293B1 - 스택 웨이퍼 셀의 바이폴라 전기화학적 배터리 - Google Patents

스택 웨이퍼 셀의 바이폴라 전기화학적 배터리 Download PDF

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Abstract

본 발명의 바이폴라 전기화학적 배터리(1)는, 직렬로 배열된 적어도 2개의 전기화학적 셀의 스택(14)과; (d) 제1내부금속층(7)과 이 제1내부금속층(7)을 노출시키기 위해 적어도 하나의 구멍(9)을 갖춘 제1중합체 외부층(8)을 구비하고, 네가티브 전극(2)의 외부 면과 전기적 접촉을 이루는 제1전기적 도전성 라미네이션(5) 및; (e) 제2내부금속층(7a)과 이 제2내부금속층(7a)을 노출시키기 위해 적어도 하나의 구멍(9a)을 갖춘 제2중합체 외부층(8a)을 구비하고, 포지티브 전극(3)의 외부 면과 전기적 접촉을 이루는 제2전기적 도전성 라미네이션(6)을 구비하여 구성되고; 상기 제1 및 제2라미네이션(5, 6)은, 상기 전극(2, 3), 분리기(4) 및 전해액을 완전히 감싸도록, 각 주변을 따라 서로 밀봉되어 있다.

Description

스택 웨이퍼 셀의 바이폴라 전기화학적 배터리{BIPOLAR ELECTROCHEMICAL BATTERY OF STACKED WAFER CELLS}
본 발명은 일반적으로 전기화학적 셀 및 멀티-셀 배터리를 만들기 위한 패키징 방법 및 제조기술에 관한 것으로, 특히 높은 에너지 저장 용량 및 효율적인 배터리 성능을 갖춘 1차 및 충전가능 바이폴라 배터리 구조를 위해 유용한 전기화학적 셀 구조에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 포지티브 및 네가티브 전극 구조를 포함하는 전기화학적 셀 및 멀티-셀 배터리 구조로 스택될 수 있는 셀을 제조하는 방법에 관한 것이다.
전형적으로 멀티-셀 배터리는 넓은 범위의 전기화학적 시스템으로 구성되고, 종종 원기둥모양 또는 각기둥의 하우징에 패키지된다. 개개의 셀은 멀티-셀 배터리를 만들기 위해 도전성 링크에 의해 직렬로 연결된다. 이러한 어프로치가 개개의 셀 구획의 양호한 밀봉 및 신뢰성 있는 동작을 위해 제공된다. 그러나, 이러한 구성은 멀티-셀 배터리의 무게 및 체적의 큰 부분을 패키징이 차지하게 되고, 따라서 셀의 능동 부품의 에너지 저장 능력을 충분히 이용하지 못하게 된다. 무게 및 체적을 기초로 배터리 에너지 저장 능력을 개선하기 위해, 패키징 무게와 체적을 감소시키고 안정한 배터리 성능과 낮은 내부 저항을 제공하는 패키징 어프로치가 요구된다.
이들 목적은 인접하는 셀 사이의 전기적인 상호접속 뿐만 아니라 셀들간에서 격벽으로서 기능하는 전기전도성 바이폴라 층의 바이폴라 구조의 추구를 이끌어냈다. 이러한 종류의 구조에 있어서는, 전류는 전체 셀 영역에 걸쳐 셀로부터 셀로 수직으로 흐르고, 따라서 고비율 성능을 향상시킨다. 그러나, 바이폴라 구조를 효율좋게 이용하기 위해서는, 바이폴라층은 셀로부터 셀로 전류를 전송하기에 충분한 도전성이고, 셀의 환경에 있어서 화학적으로 안정하며, 전극에 대해 양호한 콘택트를 만듦과 더불어 유지할 수 있고, 셀에 전해액을 함유하기 위해 셀의 경계 주위에서 전기적으로 절연됨과 더불어 밀봉되어야 한다. 이들 특징은 바이폴라층의 부식을 가속할 수 있는 충전 전위에 기인하는 재충전 배터리 및, 전해액의 크리프(creep) 성질에 기인하는 알카라인 배터리에서 달성하기가 더 어렵게 된다. 이들 특성의 적절한 조합을 달성하는 것은 매우 어렵다는 것이 판명되었다.
유지보수가 없는 동작을 위해서는, 밀봉된 구조로 재충전 배터리를 동작시키는 것이 바람직하다. 그러나, 밀봉된 바이폴라의 설계는 전형적으로 셀 동작 중에 존재하거나 발생한 가스를 수용하기 위해 구조적으로 열악하게 될 수 있는 평탄한 전극 및 적층된 셀 구조를 이용한다. 밀봉된 셀 구조에 있어서는, 안정한 동작을 위해 셀 내부에서 화학적으로 재결합할 필요가 있는 가스가 충전하는 동안 발생한다. 가스 압력 억제(gas pressure containment)를 제공하는데 이용되는 구조의 무게를 최소화하기 위해, 배터리는 비교적 낮은 압력에서 동작해야 한다. 압력 억제 요구는 안정한 바이폴라 구조를 설계하는데 새로운 난제를 야기시킨다.
또한, 배터리의 통상적인 동작중에 발생된 열의 제거를 위한 필요성은 구조의 컴팩트성에 기인하여 바이폴라 구조에서 설계 요소를 제한할 수 있다. 따라서, 최적의 바이폴라 설계는 동작중에 발생된 열의 제거를 위해 제공되어야 한다.
미국 특허 제5,393,617호에는 1차 및 전기적으로 재충전이 가능한 전기화학적 웨이퍼 셀에 채용될 수 있는 전극 구조가 개시되어 있다. 그 특허에서 설명되고 있는 실시예에 따르면, 평탄한 웨이퍼 셀은 전극 콘택트 및 셀의 억제의 수단으로서 기능하는 도전성의 탄소가 충전된 중합체 외부층을 포함한다. 멀티-셀 고전압 배터리는 개개의 셀을 적층함으로써 구성될 수 있다. 웨이퍼 셀과 호환되는 특별히 제조된 전극 및 처리기술이 니켈-금속 수소화물 배터리 시스템을 위해 특별히 개시되어 있다. 미국 특허 제5,393,617호에 개시된 셀 설계와 전극 제조는 배출 또는 밀봉된 셀의 개개의 동작을 위해 및/또는 외부 배터리 하우징에서의 적층된 어레이에서의 이러한 셀의 동작을 위해 제공된다.
미국 특허 제5,393,617호의 상술한 구성 어프로치는 유리하고, 다른 용량, 전압 및 화학작용을 갖는 배터리를 설계하는데 유연성이 있는 것으로 판명되었다. 그러나, 출원인의 양수인의 지도하에서 근무하는 과학자 및 엔지니어는 더욱 개선된 웨이퍼 셀과 배터리 구조 및, 그 제조방법을 개발하고자 계속해서 연구를 하고 있다.
본 발명은 멀티-셀 배터리를 위한 바이폴라 구조의 바람직한 패키징 이익을 달성하기 위한 수단, 및 몇몇 이전의 어프로치의 재료 및 구조의 문제점을 극복하기 위한 수단을 제공한다. 각종 셀에 대한 구조의 재료는 각 배터리 화학작용에 특정됨에도 불구하고, 여기에 개시된 일반적인 바이폴라 구조는 다양한 종류의 전기화학적 셀에 이용할 수 있다. 특히, 이하의 몇몇 실시예 및 예는 재충전이 가능한 니켈-금속 수소화물 화학작용에 관련한 것이지만, 일반적으로는 다른 화학작용에도 채용할 수 있다.
본 발명의 이점은, 개선된 에너지 저장용량을 갖는 한편 안정하고 효율적인 배터리 성능을 제공할 뿐만 아니라 긴 기간 동안 화학 및 물리적 안정성을 갖는 1차 및/또는 재충전이 가능한 멀티-셀 배터리를 위한 바이폴라 배터리 구조를 제공하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 다른 이점은, 밀봉된 구조를 갖는 평탄한 전기화학적 셀을 이용하는 바이폴라 배터리 구조를 제공하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 이점은, 니켈-수소화물 전극을 이용할 수 있는 바이폴라 배터리 구조를 제공하는 것에 관한 것이다.
이러한 유용성 및 이점은,
적어도 2개의 전기화학적 셀의 스택이 인접하는 셀의 네가티브 면과 접촉하는 각 셀의 포지티브 면에 따라 연속적으로 직렬로 전기적으로 배열되는 바이폴라 전기화학적 배터리에 있어서,
각 셀이,
(a) 네가티브 전극과;
(b) 포지티브 전극;
(c) 전극 사이에 위치하고, 전해액을 포함하는 분리기;
(d) 제1내부금속층과 이 제1내부금속층을 노출시키기 위해 적어도 하나의 구멍을 갖춘 제1중합체 외부층을 구비하고, 네가티브 전극의 외부 면과 전기적 접촉을 이루는 제1전기적 도전성 라미네이션 및;
(e) 제2내부금속층과 이 제2내부금속층을 노출시키기 위해 적어도 하나의 구멍을 갖춘 제2중합체 외부층을 구비하고, 포지티브 전극의 외부 면과 전기적 접촉을 이루는 제2전기적 도전성 라미네이션을 구비하여 구성되고,
상기 제1 및 제2라미네이션은, 상기 전극, 분리기 및 전해액을 완전히 감싸도록, 각 주변을 따라 서로 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 바이폴라 전기화학적 배터리를 만듦으로써 달성될 수 있다.
더욱이 본 발명은,
(a) 네가티브 전극과;
(b) 포지티브 전극;
(c) 전극 사이에 위치하고, 전해액을 포함하는 분리기;
(d) 제1내부금속층과 이 제1내부금속층을 노출시키기 위해 적어도 하나의 구멍을 갖춘 제1중합체 외부층을 구비하고, 네가티브 전극의 외부 면과 전기적 접촉을 이루는 제1전기적 도전성 라미네이션 및;
(e) 제2내부금속층과 이 제2내부금속층을 노출시키기 위해 적어도 하나의 구멍을 갖춘 제2중합체 외부층을 구비하고, 포지티브 전극의 외부 면과 전기적 접촉을 이루는 제2전기적 도전성 라미네이션을 구비하여 구성되고,
상기 제1 및 제2라미네이션은, 상기 전극, 분리기 및 전해액을 완전히 감싸도록, 각 주변을 따라 서로 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학적 웨이퍼 셀에 관한 것이다.
더욱이 본 발명은, 웨이퍼 셀의 내용물을 수용하기 위한 어셈블리에 관한 것으로서,
(a) 제1내부금속층과 이 제1내부금속층을 노출시키기 위해 적어도 하나의 구멍을 갖춘 제1중합체 외부층을 구비하고, 네가티브 전극과 전기적 접촉을 이룰 수 있는 제1전기적 도전성 라미네이션과;
(b) 제2내부금속층과 이 제2내부금속층을 노출시키기 위해 적어도 하나의 구멍을 갖춘 제2중합체 외부층을 구비하고, 포지티브 전극과 전기적 접촉을 이룰 수 있는 제2전기적 도전성 라미네이션을 구비하여 구성되고,
상기 제1 및 제2라미네이션은 각 주변을 따라 서로 밀봉될 수 있는 것을 특징으로 하는 어셈블리에 관한 것이다.
본 발명의 다른 이점은, 구멍에 의해 노출된 라미네이션의 금속층을 통해 흐를 수 있는 전류를 통한 용이성에 기인하여 셀 및/또는 인접하는 셀을 통한 증가된 도전성에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 이점은, 개시된 바이폴라 전기화학적 배터리의 상세한 설명과, 바이폴라 전기화학적 배터리를 제조하기 위한 방법 및, 그에 이용되는 웨이퍼 셀로부터 당업자에게 명백하게 된다.
도 1은 본 발명의 웨이퍼 셀의 실시예의 개관을 나타낸 도면,
도 2a는 본 발명의 웨이퍼 셀 실시예의 부분 측면도, 도 2b는 본 발명의 웨이퍼 셀 실시예의 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 셀의 멀티-셀 스택을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 외부 배터리 하우징에 수용된 웨이퍼 셀의 멀티-셀 스택의 3차원도,
도 5는 본 발명에 따른 다른 방전 전류에서의 셀에 대한 전압을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명과의 비교를 위해, 다른 방전 전류에서의 셀에 대한 전압을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명과의 비교를 위해, 다른 비율에서의 셀에 대한 전압을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명에 따른 셀에 대한 전압 대 시간(수명 테스트)을 나타낸 도면,
도 9는 본 발명에 따른 다른 방전 비율에서의 셀에 대한 전압을 나타낸 도면,
도 10은 본 발명에 따른 셀 스택에 대한 충전-방전 전압을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예의 이하의 설명은 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 하는 상세한 설명을 제공하지만, 본 발명의 범위는 이하에 제공되는 특정 제품이나 프로세스의 상세의 범위에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바이폴라 전기화학적 배터리는 전기화학적 웨이퍼 셀(1)을 제작하는 것에 관련이 있다. 도 1과 도 2b는 네가티브 전극(2)과 포지티브 전극(3)으로 이루어진 웨이퍼 셀(1)의 실례가 되는 실시예를 개략적으로 나타낸다. 이들 전극이 서로 직접 물리적으로 접촉하는 것을 분리기(4)로 막을 수 있고, 네가티브 전극(2)과 포지티브 전극(3) 각각에 전기적 접촉을 이루는 제1전기전도성 라미네이션(lamination; 적층)(5)과 제2전기전도성 라미네이션(6)의 2개의 외부층 사이에 수용된다. 도 1과 도 2b에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예는 전극(2, 3), 이들 전극 사이의 분리기(4) 및, 2개의 외부 라미네이션(5, 6)이 각각 실질적으로 평탄하고, 인접한 구성부품에 타이트하게 물리적으로 접촉하고 있는 전기화학적 셀(1)을 구비함으로써 유리하게 얇은 웨이퍼셀의 구조를 가능하게 한다.
본 발명에서 이용되는 네가티브 전극(2)은 그 기술분야에서 공지된 어떤 음전기로 충전된 전극일 수 있다. 예컨대, 네가티브 전극(2)은 카드뮴, 철, 수소, 아연, 은, 금속 수소화물, 리튬, 납, 리튬-탄소 재료(예컨대, 리튬물질을 함유한 탄소), 및 그 혼합물의 그룹으로부터 선택된 재료로 이루어질 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 네가티브 전극(2)은 수소를 전기화학적 및 가역적으로 저장할 수 있는 접합된 금속 수소화물 합금의 분말이다. 이러한 적당한 전극은 미국특허 제4,487,817호, 제4,728,586호, 제5,552,243호, 제5,698,342 및 제5,393,617호에 개시되어 있는 전극 재료를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 특히, 적당한 합금 공식은, 예컨대 일반적으로 MnNi3.5Co0.7Al0.83, AB5 타입 또는 AB2 조성물 등의 수소화물 형성 금속의 합금으로 이루어질 수 있는 미쉬금속 수소화물 합금으로 언급되는 것을 포함할 수 있다.
또한, 포지티브 전극(3)은 전형적으로 니켈형 전극이나 보다 더 간단히 니켈전극으로 언급되는 것을 포함하여 그 기술분야에서 공지된 어떤 적당한 양전기로 충전된 전극일 수 있다. 수산화 니켈은 니켈전극의 활성성분이고, 니켈전극의 예는 미국특허 제5,393,617호, 독일특허 제491,498호, 영국특허 제917,291호에 개시되어 있다. 예컨대, 전극(3)은 소결되고 플라스틱 접합되거나 붙여진 형태의 니켈 전극일 수 있다. 혹은, 포지티브 전극(3)은 여기에 인용된 특허에 개시되어 있는 니켈의 산화물이나 수산화물 이외의 물질로 이루어질 수 있다. 포지티브 전극(3)에 적당한 재료는 산소, 니켈, 리튬, 망간, 구리, 코발트, 은, 망간의 산화물이나 수산화물, 구리의 산화물이나 수산화물, 수은의 산화물이나 수산화물, 은의 산화물이나 수산화물, 마그네슘의 산화물이나 수산화물, 리튬의 산화물이나 수산화물(리튬 재충전 배터리에 이용되는 전극을 포함) 및 그 화합물을 포함할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예에 있어서, 네가티브 전극(2)과 포지티브 전극(3)은 평탄하고, 미국특허 제5,393,617 또는 제5,552,242호의 설명에 따라 만들어진다.
또한, 네가티브 전극(2) 및 포지티브 전극(3)은 각각 인접한 셀 사이에서 전류를 반송하기 위한 전류 콜렉터를 포함할 수도 있다. 인접한 전극간의 전류경로가 비교적 짧고, 인접한 셀간의 물리적 및 전기적인 접촉의 면적이 인접한 구성부품의 전체 면적에 비해 넓기 때문에, 이러한 전류 콜렉터는 반드시 필요하지 않은 경우가 있다. 게다가, 이들 전극은 전형적으로 셀을 무겁게 하면서 복잡하게 하는 전류 콜렉터를 갖추지 않고 셀을 조작하는데 충분한 도전성을 갖는다.
네가티브 전극(2)과 포지티브 전극(3)은, 도 1 및 도 2b의 실시예에 나타낸 바와 같이 네가티브 전극(2)과 포지티브 전극(3)의 에지를 넘어 연장되는 분리기(4)의 사용으로 서로 직접 물리적으로 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 분리기(4)는 전형적으로 폴리아미드나 폴리프로필렌 파이버 등의 합성수지 파이버로 이루어진다. 또한, 분리기(4)는 무기물층 또는 당업자에게 공지된 다른 적당한 분리기 재료를 포함하지만 그들에 한정되지 않는 재료로 이루어질 수도 있다. 본 발명의 실시예에 있어서는, 분리기(4)는 평탄하고, 셀(1)내에 전해액을 흡수 및 함유시키기 위한 다공질 구조를 가진다.
전형적으로, 알칼리성의 화학작용에 대해 전해물질은 수산화 리튬, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 등의 하나 이상의 알칼리 수산화물의 수용액을 포함한다. 본 발명의 실시예에 있어서는, 분리기(4)는 부직포 폴리올레핀의 2개의 층으로 이루어지고, 전해물질은 알칼리성 용액으로 이루어진다. 니켈-금속 수소화물계의 다른 실시예에 있어서는, 알칼리성 용액은 수산화칼륨과 수산화 리튬의 혼합 수산화물이다.
네가티브 전극(2)과 포지티브 전극(3) 및 분리기(4)는 제1전기전도성 라미네이션(5)과 제2전기전도성 라미네이션(6)을 사용하여 웨이퍼셀(1)내에 수용할 수 있고, 출원인이 규정한 제1전기전도성 라미네이션(5)과 제2전기전도성 라미네이션(6)의 사용은 이전의 어프로치 이상의 이점을 제공한다. 제1라미네이션(5)은 도 1과 도 2b의 실시예에 나타낸 바와 같이 제2라미네이션(6)과 등가이고 맞은 편에 있다. 제1라미네이션(5)은 제1내부금속층(7)과 제1중합체 외부층(8)으로 이루어져 있다. 제1중합체 외부층(8)은 도 2a의 실시예에 나타낸 바와 같이 제1내부금속층(7)을 노출시키기 위해 그 안에 적어도 하나의 구멍(9)이나 개구부를 갖추고, 셀(1)을 통한 전도를 위해 접촉점을 제공한다. 마찬가지로, 제2라미네이션(6)은 제2내부금속층(7a)과 제2중합체 외부층(8a)으로 이루어져 있다. 또한, 제2중합체 외부층(8a)은 제2내부금속층(7a)을 노출시키기 위해 그 안에 적어도 하나의 구멍(9a)을 갖추고, 셀(1)을 통한 전도를 위해 접촉점을 제공한다. 구멍(9, 9a)은 도 3의 실시예에 나타낸 바와 같이 셀로부터 셀로 최적의 전도를 제공하기 위해 서로에 대해 정렬될 수 있다.
라미네이션의 금속층(7, 7a)은 임의의 금속재료로 이루어질 수 있고, 여러 형상 및 크기를 가질 수 있다. 예컨대, 금속층(7, 7a)은 각각 네가티브 전극(2)과 포지티브 전극(3)의 크기와 동일한 크기의 얇은 금속박으로 이루어지고, 도 1과 도 2b 및 도 3의 실시예에 나타낸 바와 같이 각각의 전극과 정렬된다. 또한, 몇개의 층을 이용하는 것도 가능하다. 금속층(7, 7a)에 적당한 재료는 당업자에게 공지된 도금 재료를 포함하여 구리, 알루미늄, 강철, 은, 니켈 및 그 혼합물을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 금속박의 두께는 그 요구를 만족시키기 위해 설계사양에 따라 예컨대 실질상 약 0.0003인치∼0.005인치와 같은 정도로 얇게 할 수 있다.
전기적인 접촉을 향상시키기 위해, 도전성 에폭시나 당업자에게 공지된 다른 적당한 재료 등의 도전성 페이스트나 시멘트가 그것이 각 금속층과 접촉하는 각 전극 사이에 가해질 수 있다. 0.0005∼0.001인치 두께의 도전성 시멘트의 얇은 층이 이 목적에 알맞다.
라미네이션의 제1 및 제2중합체 외부층(8, 8a)은 나일론, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리술폰, 염화 폴리비닐 및 그 혼합물을 포함하지만, 이에 한정되지 않는 임의의 적당한 중합체 재료로 이루어질 수 있다. 중합체 외부층(8, 8a)의 재료는 전기전도성을 가질 필요는 없다. 이 특징의 이점은, 중합체 외부층을 위한 재료의 선택이 이러한 필요조건에 한정되지 않는다는 점이다. 어떤 실시예에 있어서는, 각 층(8, 8a)은 약 0.001인치∼약 0.003인치 두께의 폴리프로필렌막의 층이다. 또한, 각 층(8, 8a)은 셀 환경에서 가열밀봉가능하고 화학적으로 안정할 수 있다.
제1외부중합층(8)은 밀봉 경계(sealed interface; 11)를 형성하는 임의의 적절한 밀봉기구에 의해 제1내부금속층(7)에 부착되어 라미네이션(5)를 형성한다. 마찬가지로, 제2외부중합층(8a)은 밀봉 경계(11a)를 형성하는 임의의 적절한 밀봉기구에 의해 제2내부금속층(7a)에 부착되어 라미네이션(6)를 형성한다. 예컨대, 적절한 밀봉기구는 아스팔트, 타르, 네오프렌, 고무, 에폭시 수지, 시멘트 및 그 조합의 접합제의 사용을 포함하지만, 이들에 한정되지는 않는다.
본 발명의 1실시예에 있어서는, 셀로부터의 전해질에 대한 잠재적인 누설경로는 관통구멍의 가장 가까운 위치에 대한 금속층의 에지 주위에서 제1 또는 제2외부중합층(8, 8a)과 제1 또는 제2내부금속층(7, 7a) 사이의 경계(11, 11a)에 따르고 있다. 효과적인 밀봉을 만들기 위해, 셀의 전해질 환경에 있어서 화학적으로 안정한 시멘트와 같은 적절한 접촉재료가 경계를 덮기에 충분한 약 0.0003∼0.001인치의 관통구멍의 에지 주위에 제공됨으로써 잠재적인 누설이 방지된다. 적절한 접촉 시멘트는 아스팔트, 타르, 네오프렌, 고무, 에폭시 수지, 시멘트 및 그 조합을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
전극(2, 3), 전극간의 분리기(4) 및 전해질이 둘러싸여진 웨이퍼 셀 내에 수용되도록 하기 위해서는, 라미네이션(5, 6)의 제1 및 제2외부중합층(8, 8a)은 도 1 및 도 2b에 나타낸 바와 같이 인접한 전극의 전체 주변 둘레에 전극보다 큰 물리적 면적을 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서는, 각각 내부 금속층(7, 7a)의 범위를 넘어 더 연장되는 제1 및 제2외부중합층(8, 8a)이 유리하게는 서로 부착되어 웨이퍼 셀(1)의 주위에 밀봉을 제공한다. 플라스틱과 플라스틱이 맞닿은 이음매(joint; 10)를 만들 수 있는, 주변을 따라서 이루어진 그러한 밀봉은 외부중합체(8, 8a)의 재료에 접합하는 필러 재료(filler material) 또는 시멘트의 이용 또는 가열밀봉을 포함하는(이들에 한정되지는 않음) 임의의 적당한 공지기술에 의해 달성될 수 있다. 따라서, 이는 웨이퍼 셀(1)을 위한 밀봉된 인클로저(enclosure)를 효과적으로 형성한다.
둘러싸여진 웨이퍼 셀(1)은 완전히 밀봉될 수 있거나 또는 충전중에 형성되는 과잉의 압력을 감소시키기 위해 다수의 분출구 또는 릴리프 밸브를 갖출 수 있다. 평평한 셀의 구조가 압력 억제의 최적의 물리적 형상이 아닐 수 있기 때문에, 대기압에서 작용하는 수산화물 혼합물의 사용이 특히 유용할 수 있다. 만약 완전히 밀봉된 형상이 이용되면, 포지티브 전극의 용량에 의해 전기화학적으로 제한되는 설계가 유리할 수 있다. 이러한 종류의 설계의 경우에는, 수산화물 전극의 총 이용가능한 수소 저장용량이 충분히 사용되기 전에 산소가스가 포지티브 전극에서 충전사이클의 종료시점에 발생한다. 포지티브 전극에서 생성된 산소는 압력의 과잉의 발생을 방지하기 위해 네가티브의 수산화물 전극으로 이동하여 수산화물 전극의 수소와 화학적으로 재결합할 수 있다. 여기에서, 산소와 수소의 화학적 재결합은 산소 재결합 반응이라 한다. 따라서, 네가티브 전극으로의 산소가스의 이동을 향상시키고 수산화물 전극 표면의 수소와 산소의 효율적인 화학적 재결합을 촉진시키기 위한 수단을 개시하고 있는 미국특허 제5,393,617호의 설명이 흥미를 가질 수 있다.
당업자는 또, 웨이퍼 셀(1)은 건조상태에서 제조되고 그 후 적절한 패치로 밀봉될 수 있는 진공 충전 또는 압력 충전을 위한 라미네이션(5, 6)중 어느 하나를 관통하는 충전포트를 갖출 수 있다고 하는 것도 이해해야 한다. 이 기술에 있어서는, 셀 내의 공기는 셀에 설치된 충전포트로부터 진공흡인될 수 있고, 차압에 의해 전해질을 전극 및 분리기의 기공 내로 억지로 밀어넣는다. 또한, 전극(2, 3) 및 분리기(4)는 전술한 주위의 밀봉이 웨이퍼 셀(1)에 수행되기 전에 적절한 양의 전해질을 이용하여 미리 축축해지거나 적셔질 수 있다. 예컨대, 셀 내로 도입된 전해질의 양은 전극 및 분리기의 기공 용적의 60∼90%를 채울 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서는, 제1전기전도성 라미네이션(5)은 도 1 및 도 2b에 나타낸 바와 같이 적어도 하나의 관통구멍(9)을 통해 네가티브 전극(2)의 외면과 전기적으로 접촉하고 있다. 마찬가지로, 제2전기전도성 라미네이션(6)은 도 1 및 도 2b에 나타낸 바와 같이 적어도 하나의 관통구멍(9a)을 통해 포지티브 전극(3)의 외면과 전기적으로 접촉하고 있다. 따라서, 관통구멍(9, 9a)을 포함하는 본 출원인의 라미네이션 설계는, 유리하게는 셀(2) 및/또는 인접한 셀 뿐만 아니라, 셀(1)의 포지티브 전극 및 네가티브 전극 면에 전기적으로 접촉할 수 있도록 한다. 관통구멍(9, 9a)의 크기 및 간격은 최적의 밀봉 및 전류 운반용량을 위해 다수의 설계 요소에 의해 결정할 수 있다. 예컨대, 배열은 관통구멍(9, 9a)을 금속박의 에지로부터 적어도 1/4인치에 유지하도록 한다. 크기 및 관통구멍 간격은 셀의 전기적인 요구에 의해 결정될 수 있다.
다음에 도 3을 참조하면, 몇개의 웨이퍼 셀(1)을 적층하여 제작할 수 있는 본 발명의 멀티-셀 배터리 스택(14)이 나타내어져 있다. 웨이퍼 셀은 인접한 셀의 네가티브 전극면과 접촉하는 각 셀의 포지티브 전극면과 전기적으로 직렬로 배열된다. 본 실시예에 있어서는, 스택(14)을 통한 전기전도경로는 전극으로부터 금속박층까지, 내부적으로 이 박층을 통해 관통구멍까지, 그리고 관통구멍을 통해 스택(14)의 인접한 셀까지이다.
배터리 스택의 단부의 셀은 또한, 미국특허 제5,393,617호에 기재되어 있는 바와 같이, 배터리 스택으로부터 배터리 단자로 전류를 전도하기 위해 금속박 접점을 가질 수도 있다. 또한, 셀과 셀의 접촉 또는 단부의 셀과 관통지점에서의 박 사이의 접촉은 도전성 페이스트, 시멘트 또는 금속 필러 디스크 등과 같은 재료의 사용에 의해 강화될 수 있다. 콤팩트한 스택 어셈블리는 인접한 셀간 및 각 셀 내의 각 층간 균일한 물리적 접촉을 보장하기 위해 압축하여 유지할 수 있다. 스택의 압축은, 미국특허 제5,393,617호의 예에 기재된 바와 같이, 스택의 주위를 둘러싸는 외부 타이 로드를 갖춘 경질의 끝판에 의해, 또는 개개의 전기화학 셀에 제공되는 밀봉된 홀을 관통하는 내부 타이 로드를 갖춤으로써 달성될 수 있다. 그 홀은 셀의 전기전도성분과 타이 로드간의 전기 접촉 및 누설을 방지하기 위해 밀봉된다.
또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 스택은 외부 배터리 하우징(12)에 수용될 수 있다. 전극 확장 및 스택의 불규칙성을 고려하기 위해, 스택은 금속박(metal foil)의 접점의 하나 또는 양쪽과 외부 하우징의 단부판(end plate) 사이에 스폰지 고무의 층에 의해 압축상태로 유지될 수 있다. 스폰지 고무 대신에 스프링이나 가스가 충전된 압축가능한 패드(13) 또는 블래더(bladder)를 사용할 수도 있다. 마찬가지로, 배터리는 셀 스택의 경량 리지(lightweight ridge) 억제를 위해 벌집형상 판(honeycomb plate)을 이용하여 하우징 내에 수용할 수 있다. 예컨대, 단부판의 무게를 저감시키기 위해, 경량 구조의 설계에 숙련된 자에게 잘 알려진 리브 설계(ribbed design) 또는 벌집형상 시트(honeycomb sheet)를 사용할 수 있다. 또한, 셀 스택이 둘러싸인 외부 하우징에 수용되는 경우, 외부 하우징은 스택의 압축을 제공할 수 있고, 하우징은 밀봉되거나 통풍될 수 있다.
다수의 셀은 각각 작은 통풍 포트(vent port)를 가질 수 있고, 그 셀은 배터리 하우징으로서 작용하는 밀봉된 컨테이터에 수용될 수 있다. 만약 셀이 통풍되는 경우, 배터리 하우징은 통상의 압력측정장치를 갖출 수 있다. 이러한 장치는 압력 게이지, 변환기(transducer) 및/또는 압력 스위치일 수 있다. 압력측정장치는 배터리 압력을 감시하기 위해, 그리고 충전 사이클 동안의 충전 전류의 크기와 지속시간을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 여기에서, 충전 전류의 그러한 조절은 충전 제어라고 일컬어진다. 스택은 셀의 전면에 걸쳐 균일한 압축과 접촉을 보증하기 위해 내부 타이 로드(tie rod)를 포함할 수도 있다. 밀봉된 컨테이너는 내부 가스를 통풍하기 위해 압력 경감 밸브를 더 가질 수 있다. 개개의 웨이퍼 셀(1)은 본 명세서의 설명에 따라 만들어질 수 있고, 예컨대 상술한 압력 게이지 등과 같은 다른 배터리 부품은 잘 알려진 방법으로 만들어지거나 당업자에게 알려진 공급원으로부터 얻어질 수 있다.
향상된 열전달을 위해, 부가적인 금속박층 또는 금속박층들이 소망에 따라 셀 사이에 또는 주기적으로 셀 사이에 배치될 수 있다. 또는, 셀의 단부는 열적 인터페이스를 향상시키기 위해 배터리 하우징의 측벽으로 확장될 수 있다. 예컨대, 안정한 열적 동작을 위해, 배터리 동작 중에 발생한 열은 배터리의 주위로부터 제거되어야 한다. 내부 열전달을 향상시키기 위해, 소망에 따라 예컨대 금속층 및/또는 중합체층(polymeric layer)에 인접한 것과 같은 스택에, 부가적인 금속박층을 배치할 수 있다. 부가적으로, 측벽에 대한 열접촉을 보증하기 위해 셀의 단부는 배터리 하우징의 측벽에 접촉하여 확장될 수 있다.
이하에 이어지는 예들은, 본 발명의 특정의 구체적인 대표적 실시예가 어떻게 만들어질 수 있는지를 나타내는 것에 관해 본 발명을 상세하게 설명하고 있고, 재료, 장치 및 프로세스 단계는 단지 설명적인 것을 의도하고 있는 예로서 이해된다. 특히, 본 발명은 여기에서 구체적으로 언급한 방법, 재료, 상태, 프로세스 파라미터 등에 한정되는 것을 의도하고 있지는 않다.
본 출원을 통해 다양한 특허들을 언급했다. 예컨대, 본 발명이 관계하는 기술 상황을 보다 완전하게 설명하기 위해 이들 특허의 각각의 설명 및 개시가 전체로서 그 참조에 의해 본 출원에 포함된다.
여기에 개시되는 발명의 원리에서의 변형이 당업자에 의해 가능하다는 것이 이해 및 기대되어야 하는 것이고, 이러한 변형은 본 발명의 범위에 포함되어야 한다는 것을 의도하고 있다.
발명의 실시예
예1
하나의 포지티브의 니켈 전극과 하나의 네가티브의 금속수소화물 전극을 포함하는 단일 웨이퍼 셀을 도 1에 나타낸 배열로 제조했다. 전극은 미국특허 제5,393,617호에 기재된 순서에 따라 제작했다. 특히, 수소화물 전극은 미샤금속 수소화물(Mischmetal hydride) 합금 45그램, PTTE(Teflon®) 분말 0.5그램 및 CuO 4.5그램의 혼합물을 섞음으로써 제작했다. 여기에서 사용된 미샤금속 수소화물 합금은 MnNi3.5Co0.7Al0.8의 합금으로 이루어진다. 약 1/8∼1/4인치의 입자로 된 수소화물 합금은 약 50미크론(micron)의 평균 입자크기를 생성하기 위해 건식 압력 수화(hydrating)에 의해 진공과 200psi 사이에서 5번 분쇄했다. 이 혼합물은 고속 혼합기(blender)에서 30초 주기동안 2회 혼합했다. 다음으로, 그 혼합물을 두께 약 0.060인치의 층에 펴고, 원래의 방향으로부터 약 90도의 방향으로 두께 0.060인치로 접어 압연했다. 회전방향으로의 상기의 접힘과 압연은 다른 성분을 함유 및 결합하는 섬유모양의 레이스 같은 망을 형성하기 위해 (PTTE) Teflon® 분말이 소섬유화될 때까지 7회 연속적으로 반복했다. 각 단계에서, 접힘과 압연은 직전의 단계의 접힘과 압연방향으로부터 약 90도의 방향으로 실시했다. 다음으로, 스트립(strip)은 0.020인치의 최종 두께로 압착했다(calendered). 질량 11그램의 3×3인치 전극을 셀에 조립하기 위해 그 스트립으로부터 절단했다.
니켈 전극은 수소화물 전극에 대해 설명한 것과 유사한 방법을 이용하여 제작했다. 혼합물은 (PTTE) Teflon® 분말 1그램, 일산화 코발트(cobalt monoxide) 1.5그램, 흑연(graphite) 분말 15그램 및, 니켈 수산화물(hydroxide) 분말 32.5그램을 함유하고 있다. 최종 스트립은 약 0.040인치의 두께로 압착했다. 질량 10그램의 3×3인치 전극을 스트립으로부터 절단했다. 다음으로, 전극은 셀에 조립하기 전에 유압 프레스로 약 2000psi에서 약 0.033인치의 두께로 프레스했다. 3⅞×3⅛평방인치(inch square)의 부직포(non-woven) 나일론 분리기를 2층 전극 사이에 배치했다.
3×3평방인치의 2밀리 두께의 니켈박을 3¼×3¼평방인치인 3밀리 두께의 폴리프로필렌(polypropylene) 박층에 접착함으로써 각각 제작된 2개의 전기전도성 라이네이션(lamination)으로부터 셀의 외부 덮개를 구축했다. 사용된 접착제는 30%의 고체농도를 갖는 타르 아스팔트의 용매 혼합물이다. 이 접착제는 그 박 상에 도포되어 끈적일 때까지 건조되고, 이어서 가볍게 프레스함으로써 폴리프로필렌에 적층된다. 시멘트 접착층은 약 0.001인치의 두께이다.
접착하기 전에, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 니켈박의 각 접촉점이 전극의 쿼터 섹션(quarter section)을 3/4×3/4평방인치로 제공하도록, 다이(die)를 이용하여 정방형 패턴에 있어서 중심으로부터 1½인치의 간격으로 지름 1/4인치의 4개의 구멍을 폴리프로필렌에 뚫었다.
도 2b에 나타낸 바와 같이, 셀은 상술한 니켈 전극, 분리층 및 금속 수소화물 전극을 2개의 외부 라이네이션내에 적층함으로써 구축했다. 다음으로, 셀의 외부 가장자리 주위에 1/8인치의 가열 밀봉을 제공하기 위해, 그 어셈블리는 주변 경계의 주위에서 가열 밀봉된다. 네가티브의 전극에 인접하는 라미네이션의 금속박과 폴리프로필렌 박은 전해질 충전을 위해 그 중심에 1/8인치의 구멍을 포함하고 있다.
테스트를 위해, 두께 0.005인치의 니켈박의 접촉판을 셀 어셈블리 외층의 외부의 포지티브 면과 네가티브 면에 배치했다. 다음으로, 그 어셈블리를 서로 지지하고 개개의 셀의 테스트를 위한 압축에 있어서 셀을 유지하는 주변 볼트(bolt)와 충전포트를 포함하는 2개의 단단한 아크릴판 사이에 셀 어셈블리를 배치했다.
그 후, 셀은 그 셀로부터 모든 공기를 제거하기 위해 충전 포트로부터 진공 흡인되고, 전해액이 그 셀로 거꾸로 흐르도록 하는 기술에 의해 진공으로 채워진다. 구체적으로는, 셀을 30% KOH - 1% LiOH의 전해질로 채우고, 24시간 동안 침지(浸漬)한 후, 3개의 형성 사이클을 수행한다. 각 형성 사이클에는 200mA에서의 8½시간 충전 및 500mA에서의 0.8볼트로의 방전, 또는 3½시간의 최대경과시간이 포함된다. 그 후, 셀을 도 5에 나타낸 바와 같이 서로 다른 방전 비율로 시험했다. 셀은 재충전 사이의 표준의 8½시간 비율로 재충전된다.
도 5는 서로 다른 방전 비율에서의 이 셀의 셀전압을 나타낸다. 얻어진 결과는 유리하게는 본 발명의 고비율 특성을 증명하고 있다.
예2
본 발명과의 비교를 위해 및 본 발명의 유리한 결과를 증명하기 위해, 예1의 2mil의 니켈박, 3×3평방인치의 2매의 시트를 3¼×3¼평방인치로 크게 하고, 3¼×3¼평방인치인 2개의 3mil의 폴리프로필렌막의 층이 사용되지 않은 것을 제외하고, 예1에서 설명한 바와 같이 단일 셀을 구축했다. 이어서, 니켈박 시트를 셀의 주변의 둘레에 직접 에폭시 접합했다. 이 에지 밀봉은 일시적인 테스트에 쓸모가 있지만, 내구성 시험 하에서는 전해질의 누출을 허용할 수 있다.
이 셀구성은, 여기에서 설명한 바와 같이 출원인의 유리한 라미네이션(5, 6)을 사용하지 않았으므로, 본 발명의 주체는 아니다. 그러나, 예1에서 설명한 조건 하에서의 이 셀구성의 시험은, 출원인의 본 설계의 이점을 증명하는데 유용하다. 특히, 외부의 중합체막이 없는 셀의 전력 용량은 금속박을 노출시켜 그 셀을 매개로 전도를 확립하기 위해 그 안에 구멍을 가진 중합체막을 포함하고 있는 예1에서 설명한 출원인의 발명의 전력용량과 유사하다는 것이 실험에 의해 증명되었다. 도 6은 이 셀의 다른 비율의 셀 전압을 나타낸다. 도 5(예1) 및 도 6의 비교는 전압특성이 유사하다는 것을 나타낸다.
예3
더욱이, 본 발명과 대조를 이루어, 미국 특허 제5,393,617호에 있어서 개시된 바와 같이 명목상 4mil 두께의 pvc(polyvinyl chloride)의 탄소로 채워진 도전성 중합체재료로 셀의 외부 층을 제작하고, 에지 밀봉을 형성하기 위해 그 셀의 외부 에지를 pvc의 비도전 중합체재료로 가열 밀봉한 것을 제외하고, 예1에서와 마찬가지로 셀 조립하여 시험했다. 따라서, 금속박/구멍이 뚫린 중합체층의 출원인의 라미네이션은 사용하지 않았다.
이 예에 의해, 그 유리한 라미네이션을 포함하는 출원인의 발명과 비교하여, 보다 효과가 적은 탄소로 채워진 도전성 외부막의 고비율의 전류특성이 증명되었다. 특히, 도 7은 이 셀의 전압·전류 특성을 나타낸다. 도 5(예1)와 도 7의 비교는 본 발명이 보다 고속의 특성을 가진다는 것을 설명한다.
예4
본 발명에 따르면, 주변의 외부 밀봉을 형성하기 위해 외부 중합체층을 가열 밀봉하는 대신에, 셀의 에지 둘레의 갭에 주입함으로써 그 셀 주위의 경계를 따라 에폭시 시멘트를 채우고, 약 2시간동안 경화시키는 것을 제외하고, 예1에서와 마찬가지로 셀을 구축했다. 8.5시간 충전, 3.5시간 방전의 3개의 형성 사이클 후에, 그 셀을 위 아래를 뒤바꿔 충전함으로써 그 셀로부터 과잉의 전해질을 배출하여 어떤 자유로운 액체를 그 셀로부터 방출할 수 있다. 이 단계 후에, 외부 환경으로부터 그 셀의 내부 칸막이를 밀봉하기 위해 압력 게이지를 외부 플라스틱 아크릴판의 충전 포트에 탑재한다. 그 후, 각각 0.72 및 1.1A 전류에서의 55분 충전, 35분 방전의 사이클에 대하여 40%의 방전심도(depth of discharge: DOD)에서의 수명시험(life test)을 셀에 수행받는다.
도 8은 5000사이클 동안의 시험에 걸쳐 이 셀의 전압성능 특성을 나타낸다. 따라서, 이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 안정한 성능이 얻어졌고, 밀봉 재료 및 설계의 안정성을 증명하고 있다.
예5
본 발명에 따르면, 포지티브 및 네가티브 전극이 각각 6×6평방인치인 것을 제외하고, 예1과 마찬가지의 구성으로 셀을 구축했다. 또한, 라미네이션은 각각 타르를 이용하여 1mil의 금속박, 6평방인치에 접합시킨 6¼×6¼인치의 폴리프로필렌막을 포함하고 있다. 각 폴리프로필렌막은 각 접촉점이 1×1평방인치의 전극영역에 본질적으로 작용하도록 구멍으로부터 구멍으로 1인치 중심의 ¼인치 직경의 구멍패턴을 포함하고 있다.
도 9는 서로 다른 방전 비율에서의 이 셀의 전압·전류 특성을 나타내고, 본 발명의 고속 특성 및 밀봉 설계의 유효성을 증명하고 있다.
예6
더욱이, 본 발명에 따르면, 5개의 밀봉된 셀의 스택(stack: 적층)을 도 3에 나타낸 바와 같은 배열로 조립하여 명목상 6V 배터리를 만들고 있다. 개개의 셀구성은, 각 셀의 충전포트를 시멘트로 접합한 패치로 밀봉한 것을 제외하고, 예4의 셀구성과 마찬가지이다. 도 10은 스택의 충전-방전 전압을 나타낸다.
도 10은 다수의 셀 적층이 출원인의 설계를 이용하여 용이하면서도 효율적으로 구축될 수 있다는 것을 증명하고 있다.
본 발명의 상술한 예 및 설명을 고려하여, 본 발명은 안정한 순환 밀봉 셀작용을 유리하게 제공한다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 다른 이점은 높은 전력특성이다.
본 발명의 또 다른 이점은 편리한 구성 어프로치(approach: 접근법)이다.
본 발명의 더욱 다른 이점은 쓸데없는 공간을 최소화하고 높은 활성/불활성 질량비를 갖는 셀 및 배터리 설계이다.

Claims (35)

  1. 적어도 2개의 전기화학적 셀의 스택이 인접하는 셀의 네가티브 면과 접촉하는 각 셀의 포지티브 면에 따라 연속적으로 직렬로 전기적으로 배열된 바이폴라 전기화학적 배터리에 있어서,
    각 셀이,
    (a) 네가티브 전극과;
    (b) 포지티브 전극;
    (c) 전극 사이에 위치하고, 전해액을 포함하는 분리기;
    (d) 제1내부금속층과 이 제1내부금속층을 노출시키기 위해 적어도 하나의 구멍을 갖춘 제1중합체 외부층을 구비하고, 네가티브 전극의 외부 면과 전기적 접촉을 이루는 제1전기적 도전성 라미네이션 및;
    (e) 제2내부금속층과 이 제2내부금속층을 노출시키기 위해 적어도 하나의 구멍을 갖춘 제2중합체 외부층을 구비하고, 포지티브 전극의 외부 면과 전기적 접촉을 이루는 제2전기적 도전성 라미네이션을 구비하여 구성되고;
    상기 제1 및 제2라미네이션은, 상기 전극, 분리기 및 전해액을 완전히 감싸도록, 각 주변을 따라 서로 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 바이폴라 전기화학적 배터리.
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  32. (a) 네가티브 전극과;
    (b) 포지티브 전극;
    (c) 전극 사이에 위치하고, 전해액을 포함하는 분리기;
    (d) 제1내부금속층과 이 제1내부금속층을 노출시키기 위해 적어도 하나의 구멍을 갖춘 제1중합체 외부층을 구비하고, 네가티브 전극의 외부 면과 전기적 접촉을 이루는 제1전기적 도전성 라미네이션 및;
    (e) 제2내부금속층과 이 제2내부금속층을 노출시키기 위해 적어도 하나의 구멍을 갖춘 제2중합체 외부층을 구비하고, 포지티브 전극의 외부 면과 전기적 접촉을 이루는 제2전기적 도전성 라미네이션을 구비하여 구성되고,
    상기 제1 및 제2라미네이션은, 상기 전극, 분리기 및 전해액을 완전히 감싸도록, 각 주변을 따라 서로 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학적 웨이퍼 셀.
  33. 웨이퍼 셀의 내용물을 수용하기 위한 어셈블리로서,
    (a) 제1내부금속층과 이 제1내부금속층을 노출시키기 위해 적어도 하나의 구멍을 갖춘 제1중합체 외부층을 구비하고, 네가티브 전극과 전기적 접촉을 이룰 수 있는 제1전기적 도전성 라미네이션과;
    (b) 제2내부금속층과 이 제2내부금속층을 노출시키기 위해 적어도 하나의 구멍을 갖춘 제2중합체 외부층을 구비하고, 포지티브 전극과 전기적 접촉을 이룰 수 있는 제2전기적 도전성 라미네이션을 구비하여 구성되고,
    상기 제1 및 제2라미네이션은 각 주변을 따라 서로 밀봉될 수 있는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  34. 각 셀이,
    (a) 네가티브 전극과;
    (b) 포지티브 전극;
    (c) 전극 사이에 위치하고, 전해액을 포함하는 분리기;
    (d) 제1내부금속층과 이 제1내부금속층을 노출시키기 위해 적어도 하나의 구멍을 갖춘 제1중합체 외부층을 구비하고, 네가티브 전극의 외부 면과 전기적 접촉을 이루는 제1전기적 도전성 라미네이션 및;
    (e) 제2내부금속층과 이 제2내부금속층을 노출시키기 위해 적어도 하나의 구멍을 갖춘 제2중합체 외부층을 구비하고, 포지티브 전극의 외부 면과 전기적 접촉을 이루는 제2전기적 도전성 라미네이션을 구비하여 구성되어, 인접하는 셀의 네가티브 면과 접촉하는 각 셀의 포지티브 면에 따라 연속적으로 직렬로 전기적으로 배열되는 적어도 2개의 전기화학적 셀의 스택을 제공하는 단계와;
    제1 및 제2라미네이션이 상기 전극, 분리기 및 전해액을 완전히 감싸도록, 상기 제1 및 제2라미네이션의 주변을 따라 서로 밀봉하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 바이폴라 전기화학적 배터리의 제조방법.
  35. 삭제
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