KR20110120903A - 에너지 저장 장치의 전극 주름 - Google Patents

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존 케니스 웨스트
마틴 패트릭 히긴스
줄리어스 레갈라도
안토니 조지
신 쩌우
넬슨 치타
마일스 치타
알렌 마이클
케니스 체리솔
다니엘 제이 웨스트
바바라 패터슨
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지4 시너제틱스 인크.
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Abstract

적층형 에너지 저장 장치(ESD)는 적층형으로 배열된 적어도 2개의 도전성 기판을 갖는다. 각 셀 세그멘트는 제1 활성 물질 전극을 구비한 제1 전극 유닛, 제2 활성 물질 전극을 구비한 제2 전극 유닛, 및 상기 활성 물질 전극들 사이에 있는 전해질 층을 포함한다. 각각의 활성 물질 전극은 예를 들면 각 셀 세그멘트 내에서 계면의 수를 증가시킴으로써 ESD 용량을 증가시키기 위해 복수의 접어진 부분과 평면 부분을 갖는다.

Description

에너지 저장 장치의 전극 주름{ELECTRODE FOLDS FOR ENERGY STORAGE DEVICES}
관련 출원에 대한 교차 참조
이 출원은 2009년 1월 27일자 출원한 미국 예비 출원 제61/147,725호 및 2009년 5월 26일자 출원한 미국 예비 출원 제61/181,194호를 우선권 주장하며, 상기 2개의 출원은 인용에 의해 그 전체 내용이 여기에 통합되는 것으로 한다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 에너지 저장 장치(ESD)에 관한 것이고, 특히 본 발명은 전극 주름(electrode fold)을 가진 적층형 ESD에 관한 것이다.
쌍극성 ESD는 표준 권회형(wound) 또는 분광형 셀(prismatic cell)보다 증가된 방전율 및 ESD의 외부 커넥터들 간에 더 높은 전압 전위를 제공할 수 있고, 따라서 특정 응용에서 수요가 높다. 종래의 ESD는 단지 2개의 전극만을 가진 권회형 셀 구조 또는 다수의 판(plate) 집합을 병렬로 구비한 표준 분광형 셀 구조로서 제조되었다. 상기 2가지 유형에 있어서, 전해질은 ESD 내의 모든 곳에서 공유된다. 권회형 셀 구조 및 분광형 셀 구조는 둘 다 그들의 전기 경로가 복수의 접속을 거쳐야 하기 때문에 전기 저항이 높고 직렬 배열된 하나의 셀로부터 다음 셀까지 완전한 회로를 커버하기 위해 상당히 긴 거리에 걸쳐진다.
또한, 권회형 셀 및 분광형 셀 구조는 전극들을 셀로 조립하고 처리하고 패키징하기 위해 비교적 높은 기계적 안정성을 가진 전극을 필요로 한다. 권회형 셀 전극은 권회 및 패키징 처리중에 소정 범위의 곡률로 구부려지기 때문에 권회와 관련된 응력 관련 결함을 피하기 위해 충분히 탄력성이 있어야 하는데, 이것은 구조적 손상을 줄 수 있고 ESD 성능에 부정적 영향을 줄 수 있다. 분광형 전극은 전형적으로 평평하고, 권회형 셀 구조에 있어서 권회 처리에 의해 주어지는 응력을 일반적으로 받지 않는다. 그러나, 분광형 전극은 셀 내에서 동일 극성을 가진 판들 사이에 추가의 접속 컴포넌트를 필요로 한다.
따라서, 권회 처리가 없고 그에 따라서 권회와 관련한 응력 관련 결함이 없는 ESD를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 분광형 셀 구조에서처럼 추가의 접속 컴포넌트의 필요성을 제거하기 위해, 접혀진 기계적 보충 공통 콜렉터 또는 전자 이동 경로를 따라서 전극들을 구비하는 ESD를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
각종 응용에서 ESD의 사용이 증가함에 따라, 이들 장치의 용량이 중요한 요소가 되었다. ESD 용량은 ESD에 의해 저장되는 전하의 측정치이고, ESD로부터 추출할 수 있는 최대 에너지량 성분이다. ESD의 용량은 ESD에 내포된 활성 물질의 부피(mass) 및 ESD 내 전극들 간의 계면(interface)의 수와 관련이 있다. 종래의 권회형 셀 및 분광형 셀 구조에서는 더 많은 물질을 추가함으로써(예를 들면, 더 많은 전극을 추가하거나 전극의 크기를 증가시킴으로써) 용량이 증가된다. 이것은 ESD의 크기를 증가시키고 결과적인 용량 증가에 비하여 상당한 크기의 부피를 ESD에 추가할 수 있다.
따라서, ESD의 부피(mass) 및 체적(volume)을 최소화하면서도 용량이 증가된 셀을 가진 적층형 쌍극성 ESD를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 전극들 간에 계면의 수가 증가된 셀을 가진 적층형 쌍극성 ESD를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
전술한 내용에 비추어서, 용량이 증가되고 접어진 전극을 구비한 적층형 ESD를 제공하는 장치 및 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따라서, 제1 도전성 기판 및 제2 도전성 기판이 적층 방향으로 제공된 ESD가 제공된다. 제1 도전성 기판과 제2 도전성 기판 사이에 제1 활성 물질이 제공될 수 있고, 제1 도전성 기판과 제2 도전성 기판 사이에 제2 활성 물질이 제공될 수 있다. 제1 활성 물질 및 제2 활성 물질은 각각 접어질 수 있고, 적층 방향에 수직한 복수의 평면 부분을 가질 수 있다. 각 평면 부분은 접어진 부분에 의해 인접 평면 부분에 결합될 수 있고, 제1 활성 물질의 각 평면 부분은 제2 활성 물질의 각 평면 부분과 계면 접속(interface)할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 에너지 저장 장치용의 분말 팩 전극이 제공될 수 있다. 활성 분말은 기판에 건식 팩(dry-packed)되고, 활성 분말은 습윤제(wetting agent)에 의해 적셔져서 기판의 균등 분배 및 표면 경사도를 보장할 수 있다. 활성 분말은 기판 표면상에서 결합제 층에 의해 오버코팅될 수 있다. 결합제 층의 내화학성(chemical resistance)은 활성 분말을 제위치에 유지하는 한편 전해질 이온이 기판으로 및 기판으로부터 이동하는 것을 허용한다. 일부 실시예에 있어서, 기판은 접어질 수 있는 공통 콜렉터에 결합되어 접어진 전극을 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 용량이 증가되고 접어진 전극을 구비한 적층형 ESD를 제공하는 장치 및 방법을 제공하는 것이 가능하다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 장점들은 첨부 도면과 함께하는 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다. 첨부 도면에 있어서 동일한 부분은 동일한 참조 부호로 표시한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 쌍극성 전극 유닛(BPU) 구조의 개략적 횡단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 BPU의 적층물 구조의 개략적 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 적층형 쌍극성 ESD 구조의 개략적 횡단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 두꺼운 전극을 가진 BPU의 적층물 구조의 개략적 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전극 주름을 가진 BPU의 적층물 구조의 개략적 횡단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전극 주름을 가진 BPU의 적층물 구조의 개략적 횡단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 종이접기식 전극 주름의 투시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 도 7의 종이접기식 전극 주름의 측입면도이다.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 활성 물질 전극 층 구조의 평면도 및 측입면도이다.
도 9c는 본 발명의 실시예에 따른 도 9a 및 도 9b의 활성 물질 전극 층을 접은 상태로 보여주는 측입면도이다.
도 10a 및 도 10b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 활성 물질 전극 층 구조의 평면도 및 측입면도이다.
도 10c는 본 발명의 실시예에 따른 도 10a 및 도 10b의 활성 물질 전극 층을 접은 상태로 보여주는 측입면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 전극을 분말 패킹하는 과정을 보여주는 예시적인 흐름도이다.
용량이 증가된 적층형 에너지 저장 장치(ESD)를 제공하는 장치 및 방법을 도 1 내지 도 11을 참조하여 이하에서 설명한다. 본 발명은 예를 들면 전기 에너지 또는 전류를 저장 및/또는 제공할 수 있는 배터리, 커패시터, 또는 임의의 다른 적당한 전기화학적 에너지 또는 전력 저장 장치와 같은 ESD에 관한 것이다. 비록 본 발명이 여기에서 적층형 쌍극성 ESD와 관련하여 설명되지만, 여기에서 설명되는 발명의 개념은 비제한적인 예로서 평행 판형, 분광형, 폴드형, 권회형 및/또는 쌍극성 구성을 포함한 임의의 인터셀룰러 전극 구성, 임의의 다른 적당한 구성, 또는 상기 구성들의 임의 조합에도 적용할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
적층 형태의 밀봉 셀을 가진 각종 유형의 ESD는 외부 커넥터들 사이에서 표준 권회형 또는 분광형 ESD보다 더 높은 방전율 및 더 높은 전압 전위를 제공할 수 있도록 개발되었고, 따라서 특정 응용에서 수요가 높다. 적층 형태의 밀봉 셀을 가진 이러한 ESD의 특정 유형은 일반적으로 단극성 전극 유닛(MPU)의 독립적으로 밀봉된 쌍의 적층물을 포함하도록 개발되었다. 상기 각 MPU는 집전체(current collector)의 제1 측면에 코팅된 양극 활성 물질 전극 층 또는 음극 활성 물질 전극 층을 구비한다. 양극 활성 물질 전극 층을 가진 MPU(즉, 양극 MPU)와 음극 활성 물질 전극 층을 가진 MPU(즉, 음극 MPU)는 상기 2개의 MPU의 집전체들을 전기적으로 격리시키기 위해 상기 MPU들 사이에 전해질 층을 구비한다. 이러한 양극 및 음극 MPU 쌍의 집전체는 활성 물질 전극 층들 및 이 전극 층들 사이의 전해질과 함께 단일 셀 또는 셀 세그멘트로서 밀봉된다. 양극 MPU와 음극 MPU를 각각 구비한 그러한 셀들의 적층물을 포함하는 ESD는 여기에서 "적층형 단극성(stacked mono-polar)" ESD라고 부른다.
제1 셀에서 전극 층으로 코팅되지 않은 양극 MPU의 집전체의 측면은 제2 셀에서 전극 층으로 코팅되지 않은 음극 MPU의 집전체의 측면에 전기적으로 결합되어 제1 및 제2 셀이 적층 형태를 구성하게 한다. 적층물에서 이러한 셀 세그멘트의 직렬 구성은 집전체들 간에 전압 전위가 달라지게 한다. 그러나, 만일 특정 셀의 집전체가 서로 접촉하거나 특정 셀에서 2개의 MPU의 공통 전해질이 적층물의 임의의 추가 MPU와 공유되면, ESD의 전압 및 에너지가 제로까지 급속히 쇠퇴(즉, 방전)할 것이다. 그러므로, 적층형 단극성 ESD는 각 셀의 전해질을 다른 각 셀로부터 독립되게 밀봉한다.
적층 형태의 밀봉 셀을 가진 다른 유형의 ESD는 일반적으로 일련의 적층형 쌍극성 전극 유닛(BPU)을 포함하는 것으로 개발되었다. 상기 각 BPU는 집전체의 양 측면에 코팅된 양극 활성 물질 전극 층과 음극 활성 물질 전극 층을 구비한다. 임의의 2개의 BPU는 서로의 상부에 적층되고 전해질 층이 BPU 중 하나의 양극 활성 물질 전극 층과 BPU 중 다른 하나의 음극 활성 물질 전극 층 사이에 제공되어 상기 2개의 BPU의 집전체들을 전기적으로 격리시킨다. 임의의 2개의 인접 BPU의 집전체는, 활성 물질 전극 층들 및 이 전극 층들 사이의 전해질과 함께, 밀봉 단일 셀 또는 셀 세그멘트를 또한 구성한다. 제1 BPU의 일부분과 제2 BPU의 일부분을 각각 가진 상기 셀들의 적층물을 포함하는 ESD는 여기에서 "적층형 쌍극성(stacked bi-polar)" ESD라고 부른다.
제1 BPU의 양극 측과 제2 BPU의 음극 측이 제1 셀을 형성하는 한편, 제2 BPU의 양극 측은 예를 들면 제3 BPU의 음극 측 또는 음극 MPU의 음극 측과 함께 마찬가지로 제2 셀을 형성할 수 있다. 그러므로, 개개의 BPU는 적층형 쌍극성 ESD의 2개의 다른 셀에 포함될 수 있다. 적층물에서 이러한 셀 세그멘트의 직렬 구성은 집전체들 사이에서 전압 전위가 달라지게 할 수 있다. 그러나, 만일 특정 셀의 집전체가 서로 접촉하거나 제1 셀에서 2개의 BPU의 공통 전해질이 적층물의 임의의 다른 셀과 공유되면, ESD의 전압 및 에너지가 제로까지 급속히 쇠퇴(즉, 방전)할 것이다.
종래의 적층형 쌍극성 ESD는 평평한 전극판을 사용한다. 평평한 판을 사용하고 이 판들을 엣지 밀봉재의 사용으로 격리시킴으로써, 적층형 전기화학적 ESD의 셀들은 실질적으로 독립적으로 동작할 수 있다. 독립 셀들이 충전 및 방전됨에 따라서, 약간의 압력차가 인접 셀들 간에 생길 수 있다. 만일 인접 셀들 간의 압력차가 제곱 인치당 수 파운드를 초과하면, 평평한 전극은 제1 셀로부터 제2 셀 쪽으로 편향될 수 있다. 이러한 편향은 제2 셀의 격리판 물질(separator material)을 뒤틀리게 하여 단락 회로를 발생할 수 있는 "핫 스팟(hot spot)"을 생성한다. 개별 셀들의 물리적 성분 및 화학적 성질은 일반적으로 서로 조금씩 다르기 때문에, 일반적으로 셀들 간에 압력차가 존재할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라서, 예시적인 "평판" 쌍극성 전극 유닛 또는 BPU(102)를 도시한 것이다. 적층형 셀 ESD에서 사용하는 평판 구조는 오그 등이 출원한 미국 특허 출원 제11/417,489호 및 오그 등이 출원한 미국 특허 출원 제12/069,793호에 자세하게 설명되어 있으며, 상기 2개의 미국 출원은 인용에 의해 그 전체 내용이 여기에 통합된 것으로 한다. BPU(102)는 불침투성 도전성 기판 또는 집전체(106)의 제1 측면에 제공되는 양극 활성 물질 전극 층(104)과 불침투성 도전성 기판(106)의 다른 측면에 제공되는 음극 활성 물질 전극 층(108)을 포함한다(예를 들면, 후쿠자와 등이 출원하고 2007년 10월 9일자로 특허된 미국 특허 제7,279,248호 참조. 이 특허는 인용에 의해 그 전체 내용이 여기에 통합된 것으로 한다).
쌍극성 전극은 임의의 적당한 형상 또는 기하학적 구조(geometry)를 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 본 발명의 일부 실시예에서, "평판" BPU는 대안적으로 또는 추가적으로 "접시형" 전극일 수 있다. 접시형 전극은 쌍극성 ESD의 동작중에 발생할 수 있는 압력을 감소시킬 수 있다. 접시형 및 압력 등화 전극에 대해서는 웨스트 등이 출원한 미국 특허 출원 제12/258,854호에 자세하게 설명되어 있고, 상기 특허 출원은 인용에 의해 그 전체 내용이 여기에 통합된 것으로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 BPU(예를 들면, 도 1의 BPU(102) 참조)의 적층물 구조의 개략적 횡단면도이다. 예를 들면, 복수의 BPU(202)가 대략 수직하게 적층되어 적층물(220)을 구성할 수 있고, 전해질 층(210)이 2개의 인접 BPU(202) 사이에 제공되어서 하나의 BPU(202)의 양전극 층(204)이 전해질 층(210)을 통해 인접 BPU(202)의 음전극 층(208)에 대향되게 배치될 수 있다. 각 전해질 층(210)은 전해질을 유지하는 격리판(도시 생략됨)을 포함할 수 있다. 격리판은 격리판에 인접한 양전극 층(204)과 음전극 층(208)을 전기적으로 분리시키는 한편, 전극 유닛들 간에 이온 이동은 가능하게 한다. 이것에 대해서는 뒤에서 자세히 설명한다.
도 2에 도시한 BPU(202)의 적층 상태를 다시 참조하면, 예를 들어서, 제1 BPU(202)의 양전극 층(204)과 기판(206), 제1 BPU(202)에 인접한 제2 BPU(202)의 음전극 층(208)과 기판(206), 및 제1 BPU(202)와 제2 BPU(202) 사이의 전해질 층(210)으로 이루어진 컴포넌트들은 여기에서 단일 "셀" 또는 "셀 세그멘트"(222)라고 부른다. 각 셀 세그멘트(222)의 각각의 불침투성 기판(206)은 적용가능한 인접 셀 세그멘트(222)에 의해 공유될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 적층형 쌍극성 ESD(50)를 구성하기 위해 하나 이상의 BPU(2a~2d)의 적층물과 함께 양극 단자 및 음극 단자가 제공될 수 있다. 불침투성 도전성 기판(16)의 일 측면에 제공된 양극 활성 물질 전극 층(14)을 포함하는 양극의 단극성 전극 유닛 또는 MPU(12)는 제공된 전해질 층(즉, 전해질 층(10e))과 함께 적층물(20)의 제1 단부에 위치되어 양극 MPU(12)의 양전극 층(14)이 적층물(20)의 상기 제1 단부에서 전해질 층(10e)을 통해 BPU(즉, BPU(2d))의 음전극 층(즉, 층(8d))에 대향되게 할 수 있다. 불침투성 도전성 기판(36)의 일 측면에 제공된 음극 활성 물질 전극 층(38)을 포함하는 음극의 단극성 전극 유닛 또는 MPU(32)는 제공된 전해질 층(즉, 전해질 층(10a))과 함께 적층물(20)의 제2 단부에 위치되어 음극 MPU(32)의 음전극 층(38)이 적층물(20)의 상기 제2 단부에서 전해질 층(10a)을 통해 BPU(즉, BPU(2a))의 양전극 층(즉, 층(4a))에 대향되게 할 수 있다. MPU(12, 32)는 각각 대응하는 양전극 리드(13) 및 음전극 리드(33)를 구비할 수 있다.
각 MPU의 기판 및 전극 층은 예를 들면 도 3에 도시한 바와 같이 그 인접 BPU(2a/2d)의 기판 및 전극 층과, 상기 MPU와 BPU 사이의 전해질 층(10a/10e)과 함께 셀 세그멘트를 형성한다는 점에 주목하여야 한다(예로서 세그멘트 22a와 22e 참조). 적층물(20)에서 적층된 BPU(2a~2d)의 수는 1개 이상일 수 있고, 예를 들면 ESD(50)의 소망하는 전압에 대응하도록 적절히 결정될 수 있다. 각 BPU(2a~2d)는 임의의 소망하는 전위를 제공하여 ESD(50)의 소망하는 전압이 각 컴포넌트 BPU(2a~2d)에 의해 제공된 전위를 효과적으로 합산함으로써 달성될 수 있다. 각 BPU(2a~2d)는 동일한 전위를 제공할 필요가 없다는 것을 이해할 것이다.
일부 실시예에서, 쌍극성 ESD(50)는 BPU 적층물(20) 및 그 각각의 양극 및 음극 MPU(12, 32)가 감압하에서 ESD 케이스 또는 래퍼(40)에 적어도 부분적으로 봉입(예를 들면, 용접 밀봉)되도록 구성될 수 있다. MPU의 도전성 기판(16, 36)(또는 적어도 그들 각각의 전극 리드(13, 33))은 ESD 케이스(40)의 외부로 끌어내어져서 예컨대 사용시에 외부로부터의 충격을 완화하고 환경적 감퇴를 방지할 수 있다.
제1 셀 세그멘트의 전해질(예를 들면, 셀 세그멘트(22a)의 전해질 층(10a) 참조)이 다른 셀 세그멘트의 전해질(예를 들면, 셀 세그멘트(22b)의 전해질 층(10b) 참조)과 결합하는 것을 방지하기 위하여, 가스켓 또는 밀봉재가 인접 전극 유닛들 사이에서 전해질 층과 함께 적층되어 전해질을 그 특정 셀 세그멘트 내에 밀봉할 수 있다. 가스켓 또는 밀봉재는, 예를 들면, 특정 셀의 인접 전극 유닛들과 상호작용하여 그들 사이에 전해질을 밀봉할 수 있는 임의의 적당한 압축형 또는 비압축형 고체 또는 점성 물질, 임의의 다른 적당한 물질, 또는 이들의 조합일 수 있다. 하나의 적당한 구성에 있어서, 도 3에 도시한 바와 같이, 예를 들면, 본 발명의 쌍극성 ESD는 각 셀 세그멘트(22a~22e)의 전해질 층(10a~10e) 및 활성 물질 전극 층(4a~4d/14, 8a~8d/38)에 대한 장벽으로서 위치될 수 있는 가스켓 또는 밀봉재(60a~60e)를 포함할 수 있다. 가스켓 또는 밀봉재는 연속적이고 폐쇄형(closed)일 수 있고, 그 셀의 인접 전극 유닛(즉, 가스켓 또는 밀봉재에 인접한 BPU 및 MPU)과 가스켓 사이에 전해질을 밀봉할 수 있다. 가스켓 또는 밀봉재는 예를 들면 셀의 인접 전극 유닛들 간에 적당한 스페이스를 제공할 수 있다.
제1 셀 세그멘트의 전해질(예를 들면, 셀 세그멘트(22a)의 전해질 층(10a) 참조)이 다른 셀 세그멘트의 전해질(예를 들면, 셀 세그멘트(22b)의 전해질 층(10b) 참조)과 결합하는 것을 방지하기 위하여 적층형 쌍극성 ESD(50)의 셀 세그멘트를 밀봉함에 있어서, 셀 세그멘트는 셀들이 충전 및 방전되기 때문에 인접 셀들(예를 들면, 셀 22a/22b) 간에 압력차를 생성할 수 있다. 이렇게 생성된 압력차를 실질적으로 감소시키기 위해 등화 밸브(equalizaton valve)가 제공될 수 있다. 등화 밸브는 기체의 이동을 허용하고 전해질의 이동을 실질적으로 금지하도록 기계적으로 또는 화학적으로 반투과성 막 또는 파열 디스크(rupture disk)로서 동작할 수 있다. ESD는 임의 조합의 등화 밸브를 가진 BPU를 구비할 수 있다. 압력 등화 밸브에 대해서는 웨스트 등이 출원한 미국 특허 출원 제12/258,854호에 자세히 설명되어 있으며, 상기 특허 출원은 인용에 의해 그 전체 내용이 여기에 통합된 것으로 한다.
도 4 내지 도 6은 예를 들면 ESD의 용량을 증가시키기 위해 사용될 수 있는 본 발명의 각종 실시예를 보인 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 2개의 셀 세그멘트(422a, 422b)로 이루어진 적층물(420) 구조의 개략적 횡단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 각 셀 세그멘트(422a, 422b)는 양극 활성 물질 전극 층(404) 및 음극 활성 물질 전극 층(408)과 상기 전극 층들 사이에 제공된 전해질 층을 포함한다. 불침투성 도전성 기판 또는 집전체(406c)는 적층물(420)의 제1 단부에 있고 도전성 기판(406a)은 적층물(420)의 제2 단부에 있을 수 있다. 적층 방향은 적층물(420)의 제1 단부로부터 적층물(420)의 제2 단부를 향하는 방향으로 도전성 기판(406c, 406a)을 이용하여 규정될 수 있다. 계속해서 도 4의 적층된 상태를 참조하면, 예를 들어서 도전성 기판(406a)과 도전성 기판(406b) 사이에 내포된 컴포넌트들은 셀 세그멘트(422a)에 포함된다. 유사하게, 도전성 기판(406b)과 도전성 기판(406c) 사이에 내포된 컴포넌트들은 셀 세그멘트(422b)에 포함된다.
도 4의 적층물에 있어서, 예를 들면 양전극 층(404)과 음전극 층(408)은 갭 거리(415)만큼 분리될 수 있다. 갭 거리(415)는 임의의 적당한 거리일 수 있다. 예를 들면, 갭 거리(415)는 전극 표면들 사이에서 전자의 이동을 제한하면서 내부 저항을 최소화하는 임의의 적당한 거리일 수 있다. 예를 들면, 적당한 갭 거리는 설계마다 특정될 수 있고 0밀, 5밀, 10밀 또는 그 이상일 수 있다. 갭 거리는 예를 들면 ESD 조립체의 폐쇄력(closing force), 전극 두께 및 활성 물질의 전극 로딩에 관계될 수 있다. 갭 거리는, 예를 들면, 충전 및 방전 순환중에 전극 또는 격리판상에 과도한 힘을 야기하지 않고 전극 분리를 최소화하도록 최적화될 수 있다. 가변 체적 내포 능력이 있는 ESD는 순환중에 전극들의 체적 변화를 보상하게끔 각각의 갭 거리를 설정하도록 셀들을 독립적으로 조정할 수 있다. 가변 체적 내포에 대해서는 웨스트 등이 2010년 1월 27일자로 출원한 미국 특허 출원 제12/694,638호에 자세하게 설명되어 있고, 이 특허 출원은 인용에 의해 그 전체 내용이 여기에 통합된 것으로 한다.
일부 실시예에서, 예를 들면, 적층물(420)의 ESD 용량을 증가시키기 위해, 양전극 층(404)과 음전극 층(408)은 높이 404h 또는 높이 408h 또는 둘 다를 증가시킴으로써 두껍게 될 수 있고, 그래서 갭 거리(415)가 예를 들면 도 2의 양전극 층(204)과 음전극 층(208) 사이의 갭 거리에 비하여 상대적으로 작아질 수 있다.
두꺼운 양전극 층(404) 및/또는 음전극 층(408)은 도전성의 손실을 야기할 수 있지만, 그러나 애노드 및 캐소드 계면적(interfacial area)이 실질적으로 변화하지 않기 때문에(즉, 양전극 층(404)과 음전극 층(408)의 계면 표면적은 한쪽 또는 양쪽 전극 층을 두껍게 하더라도 실질적으로 변화하지 않는다), 두꺼운 전극은 이온 및 전자 흐름의 경로를 더 길게 하여 내부 저항을 증가시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 2개의 셀 세그멘트(522a, 522b)로 이루어진 적층물(520) 구조의 개략적 횡단면도이다. 도 5는, 예를 들면, 여기에서 "z-폴드" 전극이라고 부르는 전극을 제공함으로써 ESD의 용량을 증가시키는 다른 방법을 도시하고 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 각 셀 세그멘트(522a, 522b)는 양극 활성 물질 전극 층(504) 및 음극 활성 물질 전극 층(508)과, 활성 물질의 각 계면(예를 들면, 계면(517, 518, 519) 참조) 사이에 제공된 전해질 층을 포함한다. 불침투성 도전성 기판 또는 집전체(506c)는 적층물(520)의 제1 단부에 있고 도전성 기판(506a)은 적층물(520)의 제2 단부에 있다. 적층 방향은 적층물(520)의 제1 단부로부터 적층물(520)의 제2 단부를 향하는 방향으로 도전성 기판(506c, 506a)을 이용하여 규정될 수 있다. 계속해서 도 5의 적층된 상태를 참조하면, 예를 들어서 도전성 기판(506a)과 도전성 기판(506b) 사이에 내포된 컴포넌트들은 셀 세그멘트(522a)에 포함된다. 유사하게, 도전성 기판(506b)과 도전성 기판(506c) 사이에 내포된 컴포넌트들은 셀 세그멘트(522b)에 포함된다.
z-폴드 전극의 제공은 주어진 셀 세그멘트(522a, 522b)의 양전극 층(504)과 음전극 층(508) 사이에서 계면(예를 들면, 계면(518))의 수를 실질적으로 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 셀 세그멘트(522a)의 양전극 층(504)과 음전극 층(508) 사이의 계면의 수는 각 셀 세그멘트에서 단일 계면만을 보여주고 있는 도 4의 셀 세그멘트(예를 들면, 셀 세그멘트(422a) 참조)에서 계면의 수보다 훨씬 더 많을 수 있다. z-폴드 전극의 계면은 전극이 서로 및 집전체와 접촉하는 표면적을 증가시킬 수 있고, 이것에 의해 ESD의 내부 저항을 감소시킬 수 있다. 왜냐하면, 저항은 표면적과 반비례하기 때문이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 양전극 층(504)과 음전극 층(508) 사이의 계면은 셀 세그멘트 내에서 불균형적으로 또는 비사용적으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 계면(517)과 계면(519)은 동일 극성을 가진 전극 층들 사이에 있다. 특히, 계면(517)은 양전극 층(504)의 2개의 평평한 표면 사이에 있고, 계면(519)은 음전극 층(508)의 2개의 평평한 표면 사이에 있다.
각 전극의 모서리는 비교적 예리하여 만일 절연재에 의해 잘 밀봉되지 않으면 격리판을 찌를 수 있다. 각 전극의 모서리는 또한 기판의 내측 모서리와 접촉하지 않도록 절연재에 의해 절연될 수 있다. 각 셀은 고밀도 스팟(dense spot)을 제한하기 위해 무게, 두께 및 패킹 균일성에 있어서 일치하는 것이 바람직하기 때문에, 접어짐의 수가 증가할수록 품질 제어는 더 중요하게 된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 2개의 셀 세그멘트(622a, 622b)로 이루어진 적층물(620) 구조의 횡단면 세그멘트 도이다. 도 6은, 예를 들면, "종이접기(origami)"식 전극 주름을 제공함으로써 ESD의 용량을 증가시키는 다른 방법을 도시하고 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 각 셀 세그멘트(622a, 622b)는 양극 활성 물질 전극 층(604) 및 음극 활성 물질 전극 층(608)과, 활성 물질의 각 계면(예를 들면, 계면(621) 참조) 사이에 제공된 전해질 층을 포함한다. 불침투성 도전성 기판 또는 집전체(606c)는 적층물(620)의 제1 단부에 있고 도전성 기판(606a)은 적층물(620)의 제2 단부에 있다. 적층 방향은 적층물(620)의 제1 단부로부터 적층물(620)의 제2 단부를 향하는 방향으로 도전성 기판(606c, 606a)을 이용하여 규정될 수 있다. 계속해서 도 6의 적층된 상태를 참조하면, 예를 들어서 도전성 기판(606a)과 도전성 기판(606b) 사이에 내포된 컴포넌트들은 셀 세그멘트(622a)에 포함된다. 유사하게, 도전성 기판(606b)과 도전성 기판(606c) 사이에 내포된 컴포넌트들은 셀 세그멘트(622b)에 포함된다.
종이접기식 전극의 제공은 주어진 셀 세그멘트(622a, 622b)의 양전극 층(604)과 음전극 층(608) 사이에서 계면(예를 들면, 계면(621))의 수를 실질적으로 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 셀 세그멘트(622a)의 양전극 층(604)과 음전극 층(608) 사이의 계면의 수는 각 셀 세그멘트에서 단일 계면만을 보여주고 있는 도 4의 셀 세그멘트(예를 들면, 셀 세그멘트(422a) 참조)에서 계면의 수보다 훨씬 더 많을 수 있다. 또한, 반대 극성의 전극 층들 사이에서의 계면의 수는 적어도 도 5의 계면의 일부가 동일 극성을 가진 전극 층들 사이에 있기 때문에(예를 들면, 도 5의 계면(517, 519) 참조) 도 5에서의 계면의 수보다 훨씬 더 많을 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 계면(621)은 양전극 층(604)과 음전극 층(608) 사이에 있다. 종이접기식 전극 실시예의 장점은 셀 내의 각각 및 모든 계면이 반대 극성의 전극 층들 사이에 있을 수 있다는 것이다(즉, 도 5에서의 계면(517, 519)과는 다르게 동일 극성의 전극 층들 사이에 있는 계면이 없다). ESD 용량 및 전기 화학적 이동 특성은 예를 들면 반대 극성의 전극들 사이에 있는 계면의 수에 의존할 수 있다. 종이접기식 전극은 주어진 셀에서 반대 극성의 전극들 사이에 있는 계면의 수를 증가시킬 수 있기 때문에, 이 구성은 실질적으로 ESD의 용량을 증가시킬 수 있다. 이것은 종이접기식 전극 주름이 셀 세그멘트 내에서 애노드-캐소드 계면적을 증가시킴으로써 ESD 용량을 증가시킬 수 있게 한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 종이접기식 전극 주름(700)의 투시도이다. 예를 들면, 도 7은 도 6의 종이접기식 전극 주름의 각종 세그멘트를 더 자세하게 나타낸 투시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 양극 활성 물질 전극 층(704)과 음극 활성 물질 전극 층(708)은 복수의 평면 부분과 접힌 부분을 포함한다. 도 7의 종이접기식 전극(700)은 예를 들면 ESD의 셀 세그멘트(예를 들면, 도 3의 셀 세그멘트(22b))에 제공될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 도 7의 종이접기식 전극 주름의 측입면도이다. 음전극 층(708)의 제1 평면 부분(751a)은 상부의 평표면(742)과 하부의 평표면(744)을 포함한다. 제1 평면 부분(751a)은 제1 접힌 부분(752a)에 의해 제2 평면 부분(751b)에 결합된다. 유사하게, 제2 평면 부분(751b)은 제2 접힌 부분(752b)에 의해 제3 평면 부분(751c)에 결합된다. 대응하는 양전극 층(704)에는 비슷한 수의 평면 부분과 접힌 부분이 있을 수 있다. 비록 양전극 층(704)과 음전극 층(708) 각각에 대하여 3개의 평면 부분과 2개의 접힌 부분만을 도시하였지만, 접힌 부분에 결합되는 임의의 적당한 수의 평면 부분이 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 소망하는 용량을 가진 ESD를 제공하기 위해, ESD의 일부 셀 내에 바람직한 수의 계면을 제공할 수 있다.
각 전극 층의 평면 부분은 ESD의 적층 방향에 실질적으로 수직한 평면 내에 제공될 수 있다. 예를 들면, 도 8의 각 평면 부분(751a~751c)은 축(741)으로 표시한 ESD의 적층 방향에 수직한 평면 내에 있을 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 평면 부분은 임의의 다른 적당한 방향으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 평면 부분은 축(741)에 의해 규정된 적층 방향으로부터 방사상 외측으로 대면하는 평면에 제공될 수 있다(즉, 평면 부분은 적층 방향에 실질적으로 평행하게 배치될 수 있다). 임의의 적당한 수의 가능한 형상의 전극 층(704, 708)이 제공될 수 있고 각각의 및 모든 계면은 반대 극성을 가진 전극 층들 사이에 있을 수 있다. 예를 들면, 도 7 및 도 8의 평면 부분의 횡단면이 대략 직사각형으로 도시되어 있지만, 평면 부분은 원형, 삼각형, 육각형, 또는 임의의 다른 소정의 형상 또는 형상들의 조합을 가질 수 있다.
음전극 층(708)의 상부 평표면(742)은 셀 세그멘트 내에 위치된 제1 도전성 기판(예를 들면, 도 6의 도전성 기판(606a) 참조)에 결합되고 양전극 층(704)의 하부 평표면(748)은 동일한 셀 세그멘트 내에 위치된 제2 도전성 기판(예를 들면, 도 6의 도전성 기판(606b) 참조)에 결합될 수 있다. 전극은 다양한 방법으로 도전성 기판에 접속될 수 있다. 실시예에 있어서, 전극 층은 압력 접촉을 이용하여 도전성 기판에 결합될 수 있다. 예를 들면, 스프링 접촉은 납땜없이 전기적 접촉을 가능하게 한다. 납땜 피로를 피함으로써, 스프링 접촉은 예를 들면 쇼크, 진동 및 부식에 대한 저항성이 있으며, 비교적 높은 온도 순환을 제공할 수 있다. 납땜층을 생략함으로써, 예를 들면, 납땜 접속에 비하여 상대적으로 낮은 저항성을 가질 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 전극 층은 도전성 기판에 스팟 용접 또는 소결될 수 있다.
도 6 내지 도 8과 관련하여 위에서 설명한 것처럼, 종이접기식 전극은 셀 세그멘트 내의 양전극 층과 음전극 층 사이에 복수의 계면을 제공할 수 있다. 예를 들면, 음전극 층(708)의 하부 평표면(744)과 양전극 층(704)의 상부 평표면(746)은 도 8의 종이접기식 전극의 5개의 계면 중 하나일 수 있다. 셀 세그멘트에 제공될 수 있는 계면의 수는 임의의 적당한 수일 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 실시예에 있어서, 양극 활성 물질 전극 층(예를 들면, 양전극 층(704) 참조) 및/또는 음극 활성 물질 전극 층(예를 들면, 음전극 층(708) 참조)은 종이접기식 전극 구조를 만들기 위해 복수의 접어지는 부분에서 접어진 하나의 활성 물질 전극 시트를 각각 포함할 수 있다. 유사한 방법을 이용하여 z-폴드 전극 구조 또는 임의의 다른 적당한 접혀진 전극 구성을 만들 수 있다. 대안적으로, 일부 실시예에서, 양전극 층 및/또는 음전극 층은 전자 이동 경로를 제공할 수 있는 공통 콜렉터 또는 이 명세서에서 "전자 통로(electronic raceway)"라고 부르는 것을 따라서 제공된 하나 이상의 전극을 포함할 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 활성 물질 전극 층 구조의 평면도 및 측입면도이다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 활성 물질 전극 층(904)은 전자 이동 경로로서 작용할 수 있는 공통 콜렉터 또는 전자 통로(901)에 결합된 전극 세그멘트(905a~905c)를 포함할 수 있다. 비록 3개의 예시적인 전극 세그멘트가 도시되어 있지만(즉, 전극 세그멘트(905a~905c)), 임의의 적당한 수의 전극 세그멘트가 전자 통로(901)를 따라 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 활성 물질 전극 층(904)은 ESD를 위한 임의의 양호한 설계 기준에 따라서 하나 이상의 전극 세그멘트를 포함할 수 있다.
전극 세그멘트(905a~905c)에 결합되지 않은 전자 통로(901) 부분은 도 9c에 도시한 바와 같이 접혀진 부분(952a, 952b)으로 접어져서 접어진 전극을 구성할 수 있다. 각 전극 세그멘트(905a~905c)는 전극이 예를 들면 종이접기식 또는 z-폴드 구성으로 접어질 때 활성 물질 전극의 각각의 평면 부분에 대응할 수 있다. 예를 들면, 전극 세그멘트(905a)는 평면 부분(951a)에 대응하고 전극 세그멘트(905b)는 평면 부분(951b)에 대응하며 전극 세그멘트(905c)는 평면 부분(951c)에 대응할 수 있다.
일부 실시예에서, 격리판은 활성 물질 전극 층들 사이에서 전해질 층에 제공될 수 있다. 예를 들면, 격리판은 양극 활성 물질 전극 층(예를 들면, 양전극 층(204) 참조)과 이 양전극 층에 인접한 음극 활성 물질 전극 층(예를 들면, 음전극 층(208) 참조)을 전기적으로 격리하고 전극 유닛들 간에 이온 이동은 허용할 수 있다. 일부 실시예에서, 격리판은 대안적으로 또는 추가적으로 각 전극 세그멘트(예를 들면, 전극 세그멘트(905a~905c)) 주변에 제공될 수 있다. 예를 들면, 격리판 슬리브는 전극 세그멘트(905a) 주변에 초음파적으로 용접될 수 있다. 전극 세그멘트(905a) 주변에 격리판 슬리브를 맞춤 및/또는 고정시키기 위하여 임의의 다른 적당한 기술 또는 기술들의 조합을 사용할 수 있다.
도시된 바와 같이, 각 전극 세그멘트(905a~905c)는 동일 극성(즉, 양극 또는 음극)의 것으로 될 수 있고 실질적으로 직사각형의 횡단면을 가질 수 있다. 전극 세그멘트(905a~905c)의 임의의 적당한 수의 가능한 형상들이 전자 통로(901)에 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 도 9a~9c의 전극 세그멘트의 횡단면이 실질적으로 직사각형으로 도시되어 있지만, 전극 세그멘트는 원형, 삼각형, 육각형, 또는 임의의 다른 적당한 형상 또는 형상들의 조합으로 될 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 실시예에 따른 원형 전극 세그멘트를 가진 활성 물질 전극 층의 구조를 보인 것이다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 활성 물질 전극 층(1004)은 전자 이동 경로로서 작용할 수 있는 공통 콜렉터 또는 전자 통로(1001)에 결합된 전극 세그멘트(1005a~1005c)를 포함할 수 있다. 활성 물질 전극 층(1004)은 접어질 수 있고, 여기에서 각 전극 세그멘트(1005a~1005c)는 접어진 전극의 각 평면 부분(1051a~1051c)에 결합될 수 있고, 전극 세그멘트(1005a~1005c)에 결합되지 않은 전자 통로(1001) 부분은 도 10c에 도시한 바와 같이 접혀진 부분(1052a, 1052b)으로 접어져서 접어진 전극을 구성할 수 있다.
본 발명의 종이접기식 전극은 ESD의 전극간 스페이스를 유지하는데 도움을 줄 수 있다. 여기에서 사용하는 용어 "전극간 스페이스"는 적층형 쌍극성 ESD에서 활설 물질 전극 층들 사이의 거리이다. 이것은 예를 들면 단지 하나의 양전극과 하나의 음전극만을 가진 셀에서 양전극과 음전극 간의 거리에 적용할 수 있다. 일부 실시예에서, 이것은 동일 셀 내에 복수의 전극 집합 또는 세그멘트를 가진 셀에도 적용할 수 있다. 복수의 전극 세그멘트를 가진 셀에는 복수의 전극간 스페이스가 있을 수 있다.
종이접기식 전극을 가진 ESD가 적층 방향 또는 축(예를 들면, 도 8의 축(741) 참조)을 따라 팽창 또는 수축할 때, 주어진 평면 전극 부분(도 8의 평면 부분(751B))의 변위는 이동한 총 거리를 주름의 총 수로 나눈 값과 관련이 있고, 그래서 ESD의 전극간 스페이스는 ESD의 동작중에 적층 축을 따라 전극이 팽창 및/또는 수축하는 경우에 비교적 최소로 될 수 있다. 가변 체적 내포 능력을 이용하여 ESD에서 전극간 스페이스를 유지하는 것에 대해서는 웨스트 등이 2010년 1월 27일자 출원한 미국 특허 출원 제12/694,638호에 자세히 설명되어 있고, 이 특허 출원은 인용에 의해 그 전체 내용이 여기에 통합되는 것으로 한다.
본 발명의 주어진 ESD의 셀 세그멘트는 도 1~10과 관련하여 위에서 설명한 구성들 중 임의의 구성, 또는 임의의 다른 적당한 구성 또는 구성들의 조합으로 된 양극 및 음극 활성 물질 전극 층을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 도 3의 셀 세그멘트(22a)는 두꺼운 전극 구성을 포함하고 셀 세그멘트(22b)는 z-폴드 전극 구성을 포함하며 셀 세그멘트(22c)는 종이접기식 전극 주름 구성을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 도 1~10과 관련하여 위에서 설명한 임의의 활성 물질 전극 층을 생성하기 위해 임의의 적당한 기술을 사용할 수 있다.
도 11은 활성 물질 전극 층을 분말 패킹하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 처리의 예시적인 흐름도(1100)를 보인 것이다. 이 처리는 일반적으로 활성 분말을 기판에 건식 패킹하는 단계와, 건식 패킹된 분말을 습윤제로 적시는 단계와, 건식 패킹된 분말을 결합제 층으로 오버코팅하는 단계를 수반한다.
건식 패킹 단계(1102)에 있어서, 활성 물질 전극 분말은 기판 또는 도전성 매트릭스에 건식 패킹될 수 있다. 기판은 활성 물질을 보유하는 임의의 도전성 매트릭스일 수 있다. 예를 들면, 기판은 니켈 폼(foam)일 수 있다.
적시는 단계(1104)에 있어서, 건식 패킹된 분말은 습윤제로 적셔져서 점성을 감소시키고 실질적으로 균등한 분배 및 표면 경사도를 보장하며, 이것은 활성 물질이 도전성 매트릭스의 표면으로부터 도전성 매트릭스의 벌크(bulk)로 비교적 균일하게 이동할 수 있게 한다. 이 단계는 표면 경사도를 감소시켜서 예를 들면 활성 물질이 도전성 매트릭스에 비교적 용이하게 주입되게 한다. 활성 물질 전극 분말은 도전성 매트릭스에 패킹되기 전에, 또는 후에, 또는 전과 후에 습윤제에 의해 적셔질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 활성 물질 전극 분말은 증류수, 알콜과 같은 임의의 적당한 습윤제, 또는 임의의 다른 적당한 작용제, 또는 그들의 조합을 이용하여 적셔질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
일부 실시예에서, 습윤제는 도전성 매트릭스를 실질적으로 용해할 수 있는 것이면 사용가능하다. 이것은 비반응성(예를 들면, ESD의 전기적 성능에 기여하지 않는) 미립자, 및/또는 ESD의 성능을 감퇴시킬 수 있는 미립자가 기판 혼합물에서 부산물로서 남아있지 않도록 보장한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 습윤제는 백오프(back off)될 수 있다. 예를 들면, 물, 이소프로필 알콜 및 N-메틸피롤리돈(NMP)과 같은 용매, 또는 임의의 다른 적당한 작용제, 또는 이들의 조합은 잔류물을 약간만 남기거나 사실상 남기지 않도록 증발되거나 백오프될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 만일 잔류 요소가 도전성 매트릭스의 성능을 향상시킨다면 대부분의 습윤제를 용해 또는 백오프한 후에 잔류 요소를 남기는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 예를 들면 표면 경사도를 증가시키고 전극의 주입을 돕기 위해 친수성 결합제(예를 들면, PVA)를 포함한 비교적 낮은 점성의 슬러리를 사용하는 슬러리 주입 공정을 이용하여 전극을 제조할 때 유용할 수 있다. 결합제는 주로 물로 구성되고, 이것은 주입후 용해 또는 백오프될 때 전극 매트릭스에서 활성 물질의 기계적 특성을 향상시키는데 도움을 주는 소량의 결합제 물질을 남길 수 있다. 예를 들면, 결합제 물질은 활성 물질이 전극 매트릭스 내에서 제위치에 유지되는 것을 도울 수 있다. 순환중에, 활성 물질은 체적이 변할 수 있고, 결합제 물질은 활성 물질이 전극 매트릭스 외부로 밀려나서 ESD의 조기 고장 모드를 야기하는 것을 방지하는데 도움을 줄 수 있다.
오버코팅 단계(1106)에서, 건식 패킹된 활성 물질 전극 분말은 도전성 매트릭스의 표면상에 결합제 층을 이용하여 오버코팅될 수 있다. 결합제 층의 내화학성은 건식 패킹된 분말을 제위치에 유지시키고, 전해질 이온이 도전성 매트릭스의 활성 물질로 및 활성 물질로부터 이동하는 것을 사실상 허용한다.
결합제는 예를 들면 별도의 입자들을 결합하거나 표면에의 접착을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. 만일 활성 물질 전극 분말이 기판 또는 도전성 매트릭스에 발라지기 전에 결합제가 활성 물질 전극 분말과 혼합되면, 활성 표면은 실질적으로 비도전성 물질로 코팅될 수 있다. 이것은 잠재적으로 도전성을 감소시키고 ESD의 화학적 운동을 감소시킬 수 있으며, 주어진 셀 세그멘트 및/또는 ESD는 전기적 및 화학적 성능이 감소될 것이다. 만일 결합제를 사용하지 않으면, 활성 물질 전극 분말은 셀 전체에서 격리판을 통해 자유롭게 이동할 수 있을 것이고, ESD의 성능을 방해하거나 셀을 파괴할 수도 있는 하드 쇼트(hard short) 및/또는 소프트 쇼트(soft short)를 형성할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 니켈 폼은 양전극 층과 음전극 층(예를 들면, 도 7의 양전극 층(704)과 음전극 층(708) 참조) 둘 다에 대한 도전성 매트릭스로서 사용될 수 있다. 전통적으로, 니켈 폼은 니켈-금속 수소화물(NiMH) ESD의 양극 니켈 수산화물(Ni(OH)2) 전극으로 사용되었다. 이것은 양극 물질의 도전성이 비교적 낮기 때문이다. 그러나, 니켈 폼은 양전극과 음전극 모두에 사용될 수 있다. 이것은 각각의 도전성 매트릭스에서 계면을 증가시킬 수 있다.
흐름도(1100)의 각 단계는 단순히 예시하는 것으로 이해하여야 한다. 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 흐름도(1100)의 각 단계는 수정되거나 생략되거나 재배치될 수 있고, 2개 이상의 단계가 결합될 수도 있으며, 임의의 추가 단계가 추가될 수도 있다.
본 발명의 종이접기식 전극을 생성하는 것은 일반적으로 활성 물질 전극 층을 제공하는 단계 및 전극 층을 접는 단계를 수반한다.
종이접기식 전극 주름(예를 들면, 도 7 및 도 8의 종이접기식 전극(700))을 사용하는 경우, 양극 및 음극 활성 물질 전극 층은 활성 물질의 지지 구조로서 가요성의 기판 또는 도전성 매트릭스를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 도전성 매트릭스는 니켈 폼으로 구성하지만, 임의의 다른 적당한 가요성 및/또는 다공성 금속 도전성 매트릭스 또는 이들의 조합을 활성 물질 호스트 물질로서 사용할 수도 있다. 폼 매트릭스는 폼을 주입하고 접기 전에 접혀진 부분에서 크기가 정해질 수 있다. 이것은 니켈 폼이 니켈 폼의 비교적 부서지기 쉬운 물질적 특성 때문에 부서지는 것을 실질적으로 방지할 수 있다.
탭을 삽입하고 및/또는 전자 통로를 전극 세그멘트(예를 들면, 도 9b의 전극 세그멘트(905a~905c) 참조)에 부착하는 것은 비교적 예리한 모서리를 생성할 수 있고, 예리한 모서리는 위에서도 설명한 것처럼 절연성 격리판을 꿰뚫을 수 있다. 셀 내의 전해질에 대해 저항성이 있는 도전성 물질, 예를 들면, 니켈, 니켈 도금 구리, 스테인레스강, 니켈 도금강, 또는 임의의 다른 적당한 물질, 또는 물질들의 조합이 연속적인 전자 통로 스트립의 전극 세그멘트를 부착하기 위해 사용될 수 있고, 전극 세그멘트는 그 다음에 접어져서 접어진 전극 적층물을 구성할 수 있다. 각 전극 세그멘트(예를 들면, 전자 통로(901)) 사이의 물질은 별도의 전극 세그멘트들을 접촉시키고 동일 전위(즉, 양극 또는 음극)의 전극들 간의 내부 저항을 최소화하도록 크기가 정해질 수 있다. 동일 전위의 전극 세그멘트를 접속하는 물질은 예를 들면 접혀짐에 기인하는 파괴 가능성을 낮추고 그에 따라서 물질의 모서리에서 잠재적인 크리프 응력(creep stress)을 실질적으로 방지하기 위하여 전극 세그멘트보다 상대적으로 더 큰 기계적 강도를 가질 수 있다.
본 발명의 전극 유닛을 형성하기 위해 사용되는 기판(예를 들면, 기판(6a~6d, 16, 36))은, 비제한적인 예를 들자면, 비공성(non-perforated) 금속박, 알루미늄박, 스테인레스강 박, 니켈 및 알루미늄을 포함한 피복재, 구리 및 알루미늄을 포함한 피복재, 니켈 도금강, 니켈 도금 구리, 니켈 도금 알루미늄, 금, 은, 임의의 다른 적당한 물질, 또는 상기 물질들의 조합을 포함한 임의의 적당한 도전성 및 불침투성 또는 실질적으로 불침투성 물질로 형성될 수 있다. 각 기판은 특정 실시예에서 서로 접착된 2개 이상의 금속박 시트로 구성될 수 있다. 각 BPU의 기판은 전형적으로 0.025~5 mm의 두께를 가지며, 각 MPU의 기판은 전형적으로 0.025~10 mm의 두께를 갖고 예를 들면 ESD에 대한 단자로서 작용한다. 예를 들면, 금속화 폼은 평평한 금속막 또는 박으로 임의의 적당한 기판재와 결합하여, 예를 들면 셀 세그멘트의 활성 물질들 사이의 저항이 전극을 통한 도전성 매트릭스의 확대에 의해 감소되게 할 수 있다.
본 발명의 전극 유닛을 형성하도록 상기 기판들 상에 제공된 양전극 층(예를 들면, 양전극 층(4a~4d, 14))은 비제한적인 예를 들자면 니켈 수산화물(Ni(OH)2), 아연(Zn), 임의의 다른 적당한 물질 또는 물질들의 조합을 포함한 임의의 적당한 활성 물질로 형성될 수 있다. 양극 활성 물질은 소결되어 주입되고, 수성 결합제로 코팅되어 압축되고, 유기 결합제로 코팅되어 압축되고, 또는 도전성 매트릭스 내에서 다른 지원 화학 물질과 함께 양극 활성 물질을 내포하기 위한 임의의 다른 적당한 기술에 의해 내포될 수 있다. 전극 유닛의 양전극 층은 비제한적인 예를 들자면, 금속 수소화물(MH), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 임의의 다른 적당한 물질, 또는 물질들의 조합을 포함해서 예컨대 부풀어오름(swelling)을 감소시키기 위해 그 매트릭스에 주입되는 입자들을 가질 수 있다. 이것은 주기 수명(cycle life)을 증가시키고, 재조합을 개선하며, 예를 들면 셀 세그멘트 내의 압력을 감소시킬 수 있다. MH와 같은 상기 입자들은 Ni(OH)2와 같은 활성 물질 페이스트의 본딩 내에 또한 존재하여 전극 내에서의 도전율을 개선하고 재조합을 지원할 수 있다.
본 발명의 전극 유닛을 형성하도록 상기 기판들 상에 제공된 음전극 층(예를 들면, 음전극 층(8a~8d, 38))은 비제한적인 예를 들자면 MH, Cd, Mn, Ag, 임의의 다른 적당한 물질 또는 물질들의 조합을 포함한 임의의 적당한 활성 물질로 형성될 수 있다. 음극 활성 물질은 소결되고, 수성 결합제로 코팅되어 압축되고, 유기 결합제로 코팅되어 압축되고, 또는 도전성 매트릭스 내에서 다른 지원 화학 물질과 함께 음극 활성 물질을 내포하기 위한 임의의 다른 적당한 기술에 의해 내포될 수 있다. 음전극 측은 비제한적인 예를 들자면, Ni, Zn, Al, 임의의 다른 적당한 물질, 또는 물질들의 조합을 포함해서 예컨대 구조를 안정화시키고, 산화를 감소시키며 주기 수명을 연장하기 위해 음전극 물질 매트릭스에 주입되는 화학 물질들을 가질 수 있다.
비제한적인 예를 들어서, 유기 카르복시메틸셀룰로스(CMC) 결합제, 크립톤 고무, PTFE(테프론), 임의의 다른 적당한 물질, 또는 물질들의 조합을 포함한 각종 적당한 결합제가 활성 물질 층들과 혼합되어 상기 층들을 그들의 기판에 유지할 수 있다. 200 ppi 금속폼과 같은 울트라 스틸(ultra-still) 결합제가 본 발명의 적층형 ESD 구성에 대하여 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서 활성 물질 전극 층을 형성하기 위해 사용되는 공통 콜렉터 또는 전자 통로(예를 들면, 전자 통로(901a))는, 비제한적인 예를 들자면, 비공성 금속박, 알루미늄박, 스테인레스강 박, 니켈 및 알루미늄을 포함한 피복재, 구리 및 알루미늄을 포함한 피복재, 니켈 도금강, 니켈 도금 구리, 니켈 도금 알루미늄, 금, 은, 임의의 다른 적당한 도전성 및/또는 기계적으로 지속성이 있는 물질, 또는 상기 물질들의 조합을 포함한 임의의 적당한 도전성 및 불침투성 또는 실질적으로 불침투성 물질로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 각 전자 통로는 서로 접착된 2개 이상의 금속박 시트로 구성될 수 있다. 위에서 설명한 것처럼, 전자 통로는 접어짐으로부터 잠재적으로 부정적인 응력 효과(stress-effect)를 견디도록 비교적 높은 기계적 강도를 가질 수 있다.
본 발명의 ESD의 각 전해질 층의 격리판은 2개의 인접 전극 유닛들을 전기적으로 격리시키는 한편, 상기 전극 유닛들 간에 이온 이동을 허용하는 임의의 적당한 물질로 형성될 수 있다. 격리판은 충진(filling)을 개선하기 위해 특정의 셀룰로스 수퍼 업소버를 내포할 수 있고, 주기 수명을 증가시키기 위한 전해질 저장소(electrolyte reservoir)로서 작용할 수 있으며, 상기 격리판은 예를 들면 폴리업소브 다이어퍼(polyabsorb diaper) 물질로 제조될 수 있다. 따라서, 격리판은 전하가 ESD에 인가될 때 이전에 흡수된 전해질을 배출할 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 격리판은 정상 셀보다 낮은 밀도로 더 두껍게 될 수 있기 때문에, 전극간 스페이스(IES)가 정상의 경우보다 더 높게 시작할 수 있고 그 수명 이상으로 ESD의 용량(또는 C-레이트)을 유지하고 ESD의 수명을 연장하도록 계속적으로 감소될 수 있다.
격리판은 단락을 감소시키고 재조합을 개선하기 위해 전극 유닛의 활성 물질의 표면에 접합된 비교적 얇은 물질일 수 있다. 이 격리판 물질은 예를 들면 스프레이, 코팅, 압축 또는 이들의 조합으로 처리될 수 있다. 격리판은 특정 실시예에서 격리판에 부착된 재조합 작용제(agent)를 가질 수 있다. 이 작용제는 격리판의 구조 내에 주입될 수 있고(예를 들면, 이 주입은 상기 작용제를 격리판 섬유에 결합하기 위해 폴리비닐 알콜(PVA 또는 PVOH)을 이용한 습식 공정에서 작용제를 물리적으로 트랩핑함으로써 행하여질 수 있고, 또는 작용제는 전착(electro-deposition)에 의해 격리판 구조 내에 넣어질 수 있다), 또는 상기 작용제는 예를 들면 증착에 의해 표면상에서 층을 이룰 수 있다. 격리판은 비제한적인 예를 들자면 Pb, Ag, 임의의 다른 적당한 물질, 또는 물질들의 조합을 포함하는, 재조합을 효과적으로 지원하는 임의의 적당한 물질 또는 작용제로 만들어질 수 있다. 셀의 기판들이 서로를 향해 이동할 때 격리판이 저항을 나타낼 수 있지만, 격리판은 편향하지 않도록 충분히 딱딱한 기판을 사용하는 본 발명의 특정 실시예에서 제공되지 않을 수 있다.
본 발명의 ESD의 각 전해질 층의 전해질은 도전성 매질을 생성하도록 용해 또는 용융될 때 이온화할 수 있는 임의의 적당한 화학적 화합물로 형성될 수 있다. 전해질은 비제한적인 예를 들자면 NiMH를 비롯한 임의의 적당한 화학적 성질을 가진 표준 전해질일 수 있다. 전해질은 추가적인 화학 물질, 비제한적인 예를 들자면, 수산화리튬(LiOH), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼슘(CaOH), 수산화칼륨(KOH), 임의의 다른 적당한 물질, 또는 물질들의 조합을 내포할 수 있다. 전해질은 재조합을 개선하기 위해, 비제한적인 예로서 Ag(OH)2를 포함한 첨가제를 또한 내포할 수 있다. 전해질은 또한 저온 성능을 개선하기 위해 예를 들면 수산화루비듐(RbOH)을 내포할 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에 있어서, 전해질은 격리판 내에서 동결되고, 그 다음에 ESD가 완전하게 조립된 후에 해동될 수 있다. 이것은 가스켓이 그 인접하는 전극 유닛과 실질적으로 액체가 새지 않는(fluid tight) 밀봉을 형성하기 전에 특히 점성 전해질이 ESD의 전극 유닛 적층물에 삽입될 수 있게 할 수 있다.
본 발명의 ESD의 밀봉재 또는 가스켓(예를 들면, 가스켓(60a~60e))은 가스켓과 이 가스켓에 인접한 전극 유닛들에 의해 형성된 공간 내에 전해질을 효과적으로 밀봉할 수 있는 임의의 적당한 물질 또는 물질들의 조합으로 형성될 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 가스켓은 비제한적인 예를 들자면 나일론, 폴리프로필렌, 셀 가드(cell gard), 고무, PVOH, 임의의 다른 적당한 물질, 또는 물질들의 조합을 포함한 임의의 적당한 비도전성 물질로 구성될 수 있는 고체 밀봉 장벽 또는 루프, 또는 고체 밀봉 루프를 형성할 수 있는 다중 루프 부분으로 형성될 수 있다. 고체 밀봉 장벽으로 형성된 가스켓은 인접 전극의 일부와 접촉하여 그들 사이에 밀봉을 형성할 수 있다.
대안적으로, 가스켓은 임의의 적당한 점성 물질 또는 페이스트, 비제한적인 예를 들자면, 에폭시, 브레아 타르(brea tar), 전해질(예를 들면, KOH) 불침투성 아교, 압축성 접착제(예를 들면, 헨켈 코포레이션에 의해 제조되고 실리콘, 아크릴 및/또는 섬유 강화 플라스틱(FRP)으로 형성되며, 전해질에 대해 불침투성인 록타이트(Loctite®) 브랜드 접착제와 같은 2부(two-part) 중합체), 임의의 다른 적당한 물질, 또는 물질들의 조합으로 형성될 수 있다. 점성 물질로 형성된 가스켓은 인접 전극의 일부와 접촉하여 그들 사이에 밀봉을 생성할 수 있다. 또다른 실시예에 있어서, 가스켓은 고체 밀봉 루프 및 점성 물질의 조합으로 형성되어 점성 물질이 고체 밀봉 루프와 인접 전극 유닛 간의 밀봉을 개선하게 할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 전극 유닛 자체는 고체 밀봉 루프, 추가 점성 물질과 함께 취급되는 고체 밀봉 루프, 인접 전극 유닛 또는 추가 점성 물질과 함께 취급되는 인접 전극 유닛이 그곳에 밀봉되기 전에 점성 물질과 함께 취급될 수 있다.
더욱이, 특정 실시예에서, 인접 전극 유닛들 사이의 가스켓 또는 밀봉재는 특정 유형의 유체(예를 들면, 특정의 액체 또는 기체)가 빠져나갈 수 있게 하는 하나 이상의 취약 지점을 갖고서 제공될 수 있다(예를 들면, 가스켓에 의해 규정된 셀 세그멘트의 내부 압력이 소정 임계치를 넘어서 증가하는 경우). 소정량의 유체가 빠져나가거나 내부 압력이 감소하면, 취약 지점이 다시 밀봉될 수 있다. 적어도 부분적으로 브라이(brai)와 같은 특정 유형의 적당한 점성 물질 또는 페이스트에 의해 형성된 가스켓은 특정의 유체가 통과하도록 구성 또는 제조될 수 있고, 다른 특정 유체의 통과를 금지시키도록 구성 또는 제조될 수 있다. 이러한 가스켓은 ESD의 전압 및 에너지가 급속히 제로로 쇠퇴(즉, 방전)하게 할 수 있는 2개의 셀 세그멘트 사이에서의 임의의 전해질 공유를 금지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 적층 형태의 밀봉 셀로 설계된 ESD(예를 들면, 쌍극성 ESD(50))를 이용하는 하나의 장점은 ESD의 증가된 방전율에 있다. 이 증가된 방전율은 다른 경우에는 분광형 또는 권회형 ESD 설계에서 이용할 수 없는 특정의 낮은 부식성 전해질의 사용을 가능하게 할 수 있다(예를 들면, 전해질의 습식의 도전성이 향상된 및/또는 화학적 반응 성분을 제거 또는 감소시킴으로써). 낮은 부식성 전해질을 사용하도록 적층형 ESD 설계에 의해 제공될 수 있는 이러한 여유(leeway)는 다른 경우에 높은 부식성의 전해질에 의해 부식될 수 있는 가스켓으로 밀봉을 형성할 때 특정의 에폭시(예를 들면, J-B 웰드 에폭시)를 사용할 수 있게 한다.
본 발명의 ESD의 케이스 또는 래퍼(예를 들면, 케이스(40))는 그들의 도전성 기판(예를 들면, 기판(16, 36)) 또는 그들의 관련 리드(즉, 리드(13, 33))를 노출시키기 위해 단말 전극 유닛(예를 들면, MPU(12, 32))에 밀봉될 수 있는 임의의 적당한 비도전성 물질로 형성될 수 있다. 래퍼는 그들 각각의 셀 세그멘트 내에서 전해질을 격리시키기 위해 가스켓과 이 가스켓에 인접한 전극 유닛 사이에 밀봉을 생성하고 지지하고 및/또는 유지하도록 또한 형성될 수 있다. 래퍼는 셀 세그멘트의 내부 압력이 증가함에 따라 밀봉이 ESD의 팽창에 저항하도록 상기 밀봉에 필요한 지지를 생성 및/또는 유지할 수 있다. 래퍼는 비제한적인 예를 들자면 나일론을 포함한 임의의 적당한 물질, 강화 복합체, 니트릴 고무 또는 폴리설폰을 포함한 임의의 다른 중합체 또는 탄성 물질, 또는 수축성 랩 물질, 또는 에나멜 코팅강 또는 임의의 다른 금속과 같은 임의의 강성 물질, 또는 임의의 절연성 물질, 임의의 다른 적당한 물질, 또는 물질들의 조합으로 제조될 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 래퍼는 예를 들면 적층형 셀의 밀봉에 대해 지속적 압력을 유지할 수 있는 인장 클립의 외골격(exoskeleton)에 의해 형성될 수 있다. 비도전성 장벽은 적층물과 래퍼 사이에 제공되어 ESD가 단락되는 것을 방지할 수 있다.
도 3을 다시 참조하면, 예를 들어서 본 발명의 쌍극성 ESD(50)는 MPU(12, 32)에 의해 형성된 복수의 셀 세그멘트(예를 들면, 셀 세그멘트(22a~22e)) 및 셀 세그멘트들 사이에 하나 이상의 BPU(2a~2d) 적층물을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라서, 기판(예를 들면 기판(6a~6d, 16, 36)), 전극 층(예를 들면, 양극층(4a~4d, 14) 및 음극층(8a~8d, 38)), 전해질 층(예를 들면, 전해질 층(10a~10e)) 및 가스켓(예를 들면, 가스켓(60a~60e)) 각각의 두께 및 물질은 셀 세그멘트마다 뿐만 아니라 특정 셀 세그멘트 내에서도 서로 다를 수 있다. 적층 레벨에서뿐만 아니라 개개의 셀 레벨에서의 이러한 기하학적 구조 및 화학적 성질의 변동은 ESD를 각종 장점 및 성능 특성을 갖도록 생성할 수 있다.
추가적으로, 기판, 전극 층, 전해질 층 및 가스켓의 물질 및 기하학적 구조는 셀 세그멘트마다 적층물의 높이에 따라 다르게 할 수 있다. 다시 도 3을 참조하면, 예를 들어서 ESD(50)의 각 전해질 층(10a~10e)에서 사용되는 전해질은 그 각각의 셀 세그멘트(22a~22e)를 셀 세그멘트의 적층물의 중간에 대해 얼마나 가까이 있게 할 것인가에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들면, 최내측 셀 세그멘트(22c)(즉, ESD(50)의 5개의 세그멘트(22) 중 중간 셀 세그멘트)는 제1 전해질로 형성된 전해질 층(즉, 전해질 층(10c))을 포함할 수 있고, 중간 셀 세그멘트(22b, 22d)(즉, ESD(50)의 단말 셀 세그멘트에 인접한 셀 세그멘트)는 제2 전해질로 각각 형성된 전해질 층(즉, 전해질 층(10b, 10d))을 포함할 수 있으며, 최외측 셀 세그멘트(22a, 22e)(즉, ESD(50)의 최외측 셀 세그멘트)는 제3 전해질로 각각 형성된 전해질 층(즉, 전해질 층(10a, 10e))을 포함할 수 있다. 내부 적층물에서 더 높은 도전성의 전해질을 사용함으로써, 저항이 낮아져서 발생되는 열이 적어질 수 있다. 이것은 외부 냉각 기술에 대체되는 설계에 의해 ESD에 대한 열적 제어를 제공할 수 있다.
다른 예로서, ESD(50)의 각 셀 세그멘트에서 전극 층으로서 사용되는 활성 물질은 그 각각의 셀 세그멘트(22a~22e)를 셀 세그멘트의 적층물의 중간에 대해 얼마나 가까이 있게 할 것인가에 따라서 또한 달라질 수 있다. 예를 들면, 최내측 셀 세그멘트(22c)는 제1 온도 및/또는 레이트 성능(rate performance)을 가진 제1 유형의 활성 물질로 형성된 전극 층(즉, 전극 층(8b, 4c))을 포함할 수 있고, 중간 셀 세그멘트(22b, 22d)는 제2 온도 및/또는 레이트 성능을 가진 제2 유형의 활성 물질로 형성된 전극 층(즉, 전극 층(8a/4b, 8c/4d))을 포함할 수 있으며, 최외측 셀 세그멘트(22a, 22e)는 제3 온도 및/또는 레이트 성능을 가진 제3 유형의 활성 물질로 형성된 전극 층(즉, 전극 층(38/4a, 8d/14))을 포함할 수 있다. 예로서, ESD 적층물은 최내측 셀 세그멘트를 흡열성이 더 좋은 니켈 카드뮴 전극으로 구성하고, 최외측 셀 세그멘트를 예를 들면 냉각기(cooler)로 될 필요가 있는 니켈 금속 수소화물 전극으로 구성함으로써 열적으로 관리될 수 있다. 대안적으로, ESD의 화학적 성질 또는 기하학적 구조는 비대칭일 수 있고, 이때 적층물의 일단부에 있는 셀 세그멘트는 제1 활성 물질 및 제1 높이로 만들어질 수 있고, 적층물의 다른 단부에 있는 셀 세그멘트는 제2 활성 물질 및 제2 높이로 만들어질 수 있다.
더욱이, ESD(50)의 각 셀 세그멘트의 기하학적 구조는 셀 세그멘트의 적층물을 따라서 또한 달라질 수 있다. 특정 셀 세그멘트 내에서 활성 물질들 사이의 거리를 변화시키는 것 외에, 특정 셀 세그멘트(22a~22e)는 셀 세그멘트의 활성 물질들 사이에서 제1 거리를 가질 수 있고, 다른 셀 세그멘트는 셀 세그멘트의 활성 물질들 사이에서 제2 거리를 가질 수 있다. 어느 경우이든, 활성 물질 전극 층들 사이에서 더 작은 거리를 가진 셀 세그멘트 또는 그 일부는 예를 들면 더 높은 전력을 가질 것이고, 활성 물질 전극 층들 사이에서 더 큰 거리를 가진 셀 세그멘트 또는 그 일부는 예를 들면 수지상 결정(dendrite) 성장을 위한 더 많은 룸(room), 더 긴 주기 수명, 및/또는 더 많은 전해질 비축을 가질 수 있다. 상기 활성 물질 전극 층 사이에서 더 큰 거리를 가진 부분들은 ESD의 전하 수용을 조절하여 상기 활성 물질 전극 층 사이에서 더 작은 거리를 가진 부분들이 먼저 충전되게 할 수 있다.
일 실시예로서, ESD(50)의 전극 층(예를 들면, 도 3의 양극층(4a~4d, 14) 및 음극층(8a~8d, 38))의 기하학적 구조는 기판(6a~6d)의 방사상 길이를 따라서 변할 수 있다. 도 3을 참조하면, 전극 층은 균일한 두께를 가지며 전극 형상에 대하여 대칭이다. 일 실시예로서, 전극 층은 불균일할 수 있다. 예를 들면, 양극 활성 물질 전극 층의 두께와 음극 활성 물질 전극 층의 두께는 도전성 기판의 표면에서 방사상 위치에 따라 다르게 할 수 있다. 불균일 전극 층에 대해서는 웨스트 등에 의한 미국 특허 출원 제12/258,854호에 자세히 설명되어 있고, 상기 특허 출원은 인용에 의해 그 전체 내용이 여기에 통합된 것으로 한다.
적층형 ESD와 관련하여 위에서 설명하고 예시한 각 실시예는 전해질을 밀봉하기 위해 제1 및 제2 전극 유닛 각각에 밀봉된 가스켓을 포함하는 셀 세그멘트를 보여주고 있지만, 셀 세그멘트의 각 전극 유닛은 그 자신의 가스켓에 밀봉될 수 있고, 2개의 인접 전극의 가스켓이 서로에 밀봉되어 밀봉 셀 세그멘트를 구성할 수 있다는 점에 주목하여야 한다.
특정 실시예에서, 가스켓은 전극 유닛 또는 다른 가스켓에 주입 몰드되어 이들이 함께 용해되어 밀봉을 형성할 수 있다. 특정 실시예에서 가스켓은 전극 유닛 또는 다른 가스켓에 초음파적으로 용접되어 이들이 함께 밀봉을 형성할 수 있다. 다른 실시예에서, 가스켓은 전극 유닛 또는 다른 가스켓에 열적으로 즉 열류를 통해 용해되어 가스켓 또는 전극 유닛이 가열되어 다른 가스켓 또는 전극 유닛에 녹아들게 할 수 있다. 더욱이 특정 실시예에서, 밀봉을 형성하기 위해 가스켓 및/또는 전극 유닛의 표면에 홈 형상부를 생성하는 대신에 또는 홈 형상부를 생성하는 것에 추가해서, 가스켓 및/또는 전극 유닛은 다공성, 즉 그 하나 이상의 부분을 관통하는 하나 이상의 홀을 가질 수 있다. 대안적으로, 홀 또는 통로 또는 관통공은 가스켓의 일부를 통해 제공되어 전극 유닛의 일부(예를 들면 기판)가 가스켓에 및 가스켓을 통하여 주조될 수 있다. 또다른 실시예에서, 홀은 가스켓 및 전극 유닛 둘 다를 관통하게 만들어져서 가스켓과 전극 유닛이 각각 다른 가스켓과 전극 유닛에 및 상기 다른 가스켓과 전극 유닛을 통하여 주조되게 할 수 있다.
적층형 ESD와 관련하여 위에서 설명하고 예시한 각 실시예는 실질적으로 둥근 단면을 가진 기판들을 적층하여 원통형 ESD로 형성한 ESD를 보여주고 있지만, 다양한 형상 중의 임의 형상을 이용하여 본 발명의 적층형 ESD의 기판을 형성할 수 있다는 것에 주목하여야 한다. 예를 들면, 본 발명의 적층형 ESD는 횡단면 형상이 직사각형, 삼각형, 육각형, 임의의 다른 소정의 형상 또는 형상들의 조합인 기판을 가진 전극 유닛을 적층함으로써 형성될 수 있다.
지금까지의 설명은 본 발명의 원리를 예시한 것에 불과하고, 이 기술에 숙련된 사람이라면 본 발명의 범위 및 정신으로부터 벗어나지 않고 각종 수정이 가능할 것이다. 각종 방향적 및 방위적 용어, 예를 들면, "수평"과 "수직", "상부"와 "하부"와 "측면", "길이"와 "폭"과 "높이"와 "두께", "내측"과 "외측", "내부"와 "외부" 등은 여기에서 편리성을 도모하기 위해 사용된 것이고, 그러한 단어를 사용함으로써 고정된 또는 절대적인 방향 또는 방위 제한을 의도하고자 하는 것이 아니라는 점을 이해하여야 한다. 예를 들면, 본 발명의 장치들뿐만 아니라 그 개별 구성 요소들은 임의의 소정의 방위를 가질 수 있다. 만일 방위가 재설정되면, 그 설명에서 사용하기 위한 다른 방향적 또는 방위적 용어가 필요할 수 있지만, 이것은 본 발명의 범위 및 정신 내에 있는 것으로서 발명의 기본적인 성질을 변경하는 것은 아니다. 이 기술에 숙련된 사람이라면 발명을 제한하기보다는 설명할 목적으로 제시된 상기 실시예들과는 다른 방식으로 본 발명을 실시할 수 있고, 본 발명은 이하의 청구범위에 의해서만 제한된다는 것을 알 것이다.
102: BPU 104: 양극 활성 물질 전극 층
106: 불침투성 도전성 기판 108: 음극 활성 물질 전극 층

Claims (20)

  1. 에너지 저장 장치(ESD; energy storage device)에 있어서,
    제1 도전성 기판;
    적층 방향으로 제공된 제2 도전성 기판;
    상기 제1 도전성 기판과 상기 제2 도전성 기판 사이에 제공된 제1 활성 물질; 및
    상기 제1 도전성 기판과 상기 제2 도전성 기판 사이에 제공된 제2 활성 물질을 포함하고,
    상기 제1 활성 물질 및 제2 활성 물질은 각각 접어지고, 상기 적층 방향에 수직한 복수의 평면 부분을 포함하며, 각각의 평면 부분은 접어진 부분에 의해 인접 평면 부분에 결합되고, 상기 제1 활성 물질의 각각의 평면 부분은 상기 제2 활성 물질의 각각의 평면 부분과 계면 접속하는 것인 에너지 저장 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 활성 물질은 양극으로 대전되고 상기 제2 활성 물질은 음극으로 대전된 것인 에너지 저장 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 활성 물질은 상기 제1 도전성 기판에 결합되고 상기 제2 활성 물질은 상기 제2 도전성 기판에 결합된 것인 에너지 저장 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 활성 물질과 상기 제2 활성 물질은 각각의 상기 제1 활성 물질 및 제2 활성 물질에 대한 지지 구조로서 가요성의 도전성 매트릭스를 포함한 것인 에너지 저장 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 가요성의 도전성 매트릭스는 니켈-금속 폼인 것인 에너지 저장 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 활성 물질을 상기 제1 도전성 기판에 접속하기 위한 제1 압력 접촉부와 상기 제2 활성 물질을 상기 제2 도전성 기판에 접속하기 위한 제2 압력 접촉부를 더 포함한 에너지 저장 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 활성 물질과 상기 제2 활성 물질 중 적어도 하나는 접어지기 전에 각각의 격리판 내에서 슬리브되는 것인 에너지 저장 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 활성 물질과 상기 제2 활성 물질의 각 계면에 있는 전해질 층을 더 포함하고, 상기 전해질 층은 격리판 및 전해질을 포함한 것인 에너지 저장 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 활성 물질 및 제2 활성 물질의 복수의 평면 부분 각각에 제공된 전극 세그멘트를 더 포함한 에너지 저장 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전극 세그멘트는 원형 단면을 갖는 것인 에너지 저장 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 전극 세그멘트는 직사각형 단면을 갖는 것인 에너지 저장 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 활성 물질과 제2 활성 물질 각각의 상기 복수의 평면 부분과 접어진 부분은 서로 결합되어 전자 이동 경로로서 작용하는 각각의 전자 통로를 형성하는 것인 에너지 저장 장치.
  13. 에너지 저장 장치용으로 전극들을 분말 패킹하는 방법에 있어서,
    활성 분말을 기판에 건식 패킹하는 단계와;
    상기 기판의 균등 분배 및 표면 경사도를 보장하도록 상기 활성 분말을 습윤제로 적시는 단계와;
    상기 기판의 표면상에서 상기 활성 분말을 결합제 층으로 오버코팅하는 단계를 포함한 분말 패킹 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 결합제 층의 내화학성은 상기 활성 분말을 제위치에 유지하면서 전해질 이온이 상기 기판으로 및 상기 기판으로부터 이동하는 것을 허용하는 것인 분말 패킹 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 건식 패킹된 분말을 적심으로써 활성 물질이 상기 기판의 표면으로부터 상기 기판의 벌크로 이동하는 것을 허용하는 것인 분말 패킹 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 활성 분말의 상기 습윤제를 용해하는 단계를 더 포함하고, 상기 습윤제는 상기 활성 분말에 잔류물을 남기지 않는 것인 분말 패킹 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 활성 분말의 상기 습윤제를 용해하는 단계와;
    상기 활성 분말에 잔류 요소를 남기는 단계를 더 포함하고, 상기 잔류 요소는 상기 전극의 전기적 특성에 기여하는 것인 분말 패킹 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 잔류 요소는 ESD의 용량을 증가시키는 것인 분말 패킹 방법.
  19. 제13항에 있어서, 공통 콜렉터를 제공하는 단계와, 상기 기판을 상기 공통 콜렉터에 결합하는 단계를 더 포함한 분말 패킹 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 공통 콜렉터는 접어져서 접어진 전극을 형성하는 것인 분말 패킹 방법.
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KR (2) KR20110120903A (ko)
CN (3) CN102341949A (ko)
CA (2) CA2750164C (ko)
HK (2) HK1166881A1 (ko)
WO (2) WO2010087963A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110067197A (zh) * 2019-05-27 2019-07-30 江苏工程职业技术学院 一种爬壁型桥梁风压报警机器人及控制方法

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2392019A2 (en) * 2009-02-02 2011-12-07 Space Charge, LLC Capacitor using carbon-based extensions
DE102009035455A1 (de) * 2009-07-31 2011-02-03 Daimler Ag Batterie und Verfahren zum Herstellen einer Batterie
DE112011103904B4 (de) 2010-11-24 2022-12-15 Merck Patent Gmbh Materialien für organische Elektrolumineszenzvorrichtungen
DE102011076177A1 (de) * 2011-05-20 2012-11-22 Robert Bosch Gmbh Schichtanordnung, Energiespeicher und Verfahren zum Herstellen eines Energiespeichers
US9306195B2 (en) 2011-09-29 2016-04-05 General Electric Company Electrochemical cells
US9595360B2 (en) 2012-01-13 2017-03-14 Energy Power Systems LLC Metallic alloys having amorphous, nano-crystalline, or microcrystalline structure
US9263721B2 (en) * 2012-01-13 2016-02-16 Energy Power Systems LLC Lead-acid battery design having versatile form factor
KR101309075B1 (ko) * 2012-02-02 2013-09-16 주식회사 아모그린텍 전극 조립체, 그 제조방법 및 이를 이용한 이차 전지
US8652672B2 (en) * 2012-03-15 2014-02-18 Aquion Energy, Inc. Large format electrochemical energy storage device housing and module
KR20130118716A (ko) 2012-04-20 2013-10-30 주식회사 엘지화학 전극 조립체, 이를 포함하는 전지셀 및 디바이스
JP6220865B2 (ja) * 2012-05-08 2017-10-25 バテル・メモリアル・インスティテュートＢａｔｔｅｌｌｅ Ｍｅｍｏｒｉａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ 構造用途のための多機能セル
TWI484681B (zh) 2012-05-23 2015-05-11 Ｌｇ化學股份有限公司 電極組之製造方法及包含電極組之電化學電池
JP5811966B2 (ja) * 2012-08-10 2015-11-11 株式会社豊田自動織機 蓄電装置
US9882224B2 (en) * 2012-08-21 2018-01-30 Nokia Technologies Oy Method and apparatus for flexible battery
US20140091748A1 (en) * 2012-09-28 2014-04-03 Quantumscape Corporation Battery control systems
KR101387424B1 (ko) 2012-11-22 2014-04-25 주식회사 엘지화학 전폭의 길이가 동일하고 전장의 길이가 상이한 전극 유닛들로 이루어진 전극 조립체, 이를 포함하는 전지셀 및 디바이스
US9905374B2 (en) * 2013-05-09 2018-02-27 Woo Yong LIE Electric energy storage device
TWI505535B (zh) * 2013-05-23 2015-10-21 Lg Chemical Ltd 製造電極組之方法
EP2882028B1 (en) 2013-05-23 2020-01-15 LG Chem, Ltd. Method for manufacturing electrode assembly
CN104662725B (zh) 2013-05-23 2020-07-03 株式会社Lg 化学 电极组件及用于该电极组件的基本单体
CN104051793B (zh) 2014-07-03 2016-01-06 宁德新能源科技有限公司 叠片电芯的制备方法
KR101570983B1 (ko) * 2014-11-11 2015-11-23 한국에너지기술연구원 블록형 슈퍼커패시터와 그 제조방법 및 전극재료로서 적합한 복합재료와 그 제조방법
EP3246984A4 (en) 2015-01-14 2018-06-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonaqueous electrolyte battery and battery pack
US10522800B2 (en) 2015-01-30 2019-12-31 Ford Global Technologies, Llc Variable volume battery assembly
US10825614B2 (en) * 2015-12-17 2020-11-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Energy harvesting device using electroactive polymer nanocomposites
TWI597880B (zh) * 2016-03-07 2017-09-01 輝能科技股份有限公司 柔性外包裝
JP6870914B2 (ja) 2016-03-15 2021-05-12 株式会社東芝 非水電解質電池、電池パック及び車両
JP6705337B2 (ja) * 2016-08-16 2020-06-03 トヨタ自動車株式会社 バイポーラ電池
JP2018133251A (ja) * 2017-02-16 2018-08-23 株式会社豊田自動織機 蓄電モジュール及び蓄電モジュールの製造方法
US10665901B2 (en) * 2017-02-24 2020-05-26 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Battery and battery manufacturing method with folded construction
DE102017210329A1 (de) * 2017-06-20 2018-12-20 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle
DE102017210326A1 (de) 2017-06-20 2018-12-20 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle
EP3656004A1 (en) 2017-07-21 2020-05-27 QuantumScape Corporation Active and passive battery pressure management
JP6840065B2 (ja) * 2017-10-20 2021-03-10 株式会社豊田自動織機 蓄電モジュール
JP6924673B2 (ja) * 2017-10-24 2021-08-25 株式会社豊田自動織機 蓄電モジュール
JP7022307B2 (ja) * 2018-01-15 2022-02-18 トヨタ自動車株式会社 電池モジュール
EP3878029A1 (en) * 2018-11-05 2021-09-15 Tesla, Inc. A cell with a tabless electrode
KR102311950B1 (ko) * 2018-11-19 2021-10-14 주식회사 엘지에너지솔루션 전극조립체
CN112825349B (zh) * 2019-11-20 2022-05-17 郑州宇通集团有限公司 复合正极极片、锂二次电池
JP7416195B2 (ja) * 2020-02-13 2024-01-17 株式会社村田製作所 固体電池
US12012058B2 (en) * 2020-07-16 2024-06-18 Ford Global Technologies, Llc Electrified vehicle battery packs with polymer-based enclosures
DE102021117165A1 (de) 2021-07-02 2023-01-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Batteriemodul mit Druckbegrenzung, Traktionsbatterie und Kraftfahrzeug
US20230282890A1 (en) * 2022-03-04 2023-09-07 EnerVenue, Inc Electrode Stack Assembly for a Metal Hydrogen Battery

Family Cites Families (181)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US581698A (en) * 1897-05-04 Mop-wringer
GB269977A (en) * 1926-01-27 1927-04-27 Marcel Van Koningsveld Improvements in or relating to dry batteries
NL295064A (ko) 1962-09-24
US3573104A (en) * 1968-05-09 1971-03-30 Gen Electric Fuel cell unit with novel fluid confining and directing features
US3664877A (en) 1970-05-28 1972-05-23 Frank Donald Shaw Battery of cells and means of assembly
GB1344069A (en) * 1970-11-24 1974-01-16 British Railways Board Electric cells and batteries
US3841914A (en) 1972-05-19 1974-10-15 Mallory & Co Inc P R Solid state battery structure
FR2276704A1 (fr) * 1974-06-27 1976-01-23 Accumulateurs Fixes Batterie de generateurs electrochimiques
IT1071021B (it) * 1976-10-18 1985-04-02 Tomadini Gino Metodo e relativo impianto di trasporto a nastro mantenuto in oscillazione o comunque vibrante per l'essicazione di spaghetti e pasta lunga in genere
US4115630A (en) 1977-03-17 1978-09-19 Communications Satellite Corporation Metal-hydrogen battery
US4258109A (en) 1977-04-25 1981-03-24 Duracell International Inc. Solid state cells
US4164068A (en) 1977-08-18 1979-08-14 Exxon Research & Engineering Co. Method of making bipolar carbon-plastic electrode structure-containing multicell electrochemical device
US4159367A (en) * 1978-06-29 1979-06-26 Yardney Electric Corporation Hydrogen electrochemical cell and rechargeable metal-hydrogen battery
US4152492A (en) 1978-07-31 1979-05-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Water cooled bipolar battery apparatus
US4267243A (en) 1978-11-06 1981-05-12 Park Robert H Bipolar storage battery of extended surface electrode type
DE3067151D1 (en) 1979-09-12 1984-04-26 Lucas Ind Plc Battery systems employing bipolar electrodes
GB2060983B (en) 1979-09-12 1983-05-18 Lucas Industries Ltd Battery systems employing bipolar electrodes
US4331745A (en) 1980-04-28 1982-05-25 Catanzarite Vincent Owen Electrochemical cell structure
US4352867A (en) 1980-04-28 1982-10-05 Altus Corporation Electrochemical cell structure
US4385101A (en) * 1980-04-28 1983-05-24 Catanzarite Vincent Owen Electrochemical cell structure
US4269907A (en) * 1980-05-05 1981-05-26 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Electrochemical cell
US4539268A (en) 1981-07-02 1985-09-03 California Institute Of Technology Sealed bipolar multi-cell battery
GB2115215A (en) 1981-11-11 1983-09-01 Marconi Co Ltd Electrochemical reserve cells
US4542082A (en) * 1982-02-08 1985-09-17 California Institute Of Technology Bipolar battery plate
JPS58220359A (ja) * 1982-06-17 1983-12-21 Sanyo Electric Co Ltd 電池用電極板の製造方法
JPS58223262A (ja) * 1982-06-18 1983-12-24 Sanyo Electric Co Ltd 電池用電極板の製造方法
US4474142A (en) * 1983-03-02 1984-10-02 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method and apparatus for flash evaporation of liquids
US4463071A (en) 1983-11-30 1984-07-31 Allied Corporation Secondary batteries using room-temperature molten non-aqueous electrolytes containing 1,2,3-trialkylimidazolium halides or 1,3-dialkylimidazolium halide
US4567119A (en) 1984-03-12 1986-01-28 Hughes Aircraft Company Nickel-hydrogen bipolar battery
US4565749A (en) * 1984-12-26 1986-01-21 Ford Aerospace & Communications Corporation Lightweight bipolar metal-gas battery
US4614025A (en) * 1984-12-26 1986-09-30 Ford Aerospace & Communications Corporation Method for making a lightweight bipolar metal-gas battery
GB8509957D0 (en) 1985-04-18 1985-05-30 Ici Plc Electrode
DE3684661D1 (de) 1985-06-04 1992-05-07 Dow Chemical Co Wiederaufladbare sekundaerbatterie.
DE3681267D1 (de) 1985-08-16 1991-10-10 Hughes Aircraft Co Elektrolyt hoher lebensdauer fuer nickel-wasserstoff-zellen.
US4626481A (en) 1985-11-01 1986-12-02 Altus Corporation Common electrolyte manifold battery
US4677041A (en) 1986-03-03 1987-06-30 Gould Inc. Electrode assemblies for electrochemical cells
US4704194A (en) 1986-07-28 1987-11-03 Gould Inc. Electrode formation
JPS63266766A (ja) * 1987-04-23 1988-11-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池用ニツケル電極の製造法
US4828939A (en) * 1987-06-01 1989-05-09 Eltech Systems Corporation Bipolar metal/air battery
US4927717A (en) * 1987-06-01 1990-05-22 Eltech Systems Corporation Bipolar metal/air battery
US4964878A (en) 1988-06-01 1990-10-23 Electrosource, Inc. Lead-acid rechargeable storage battery
JPH0244254U (ko) * 1988-09-20 1990-03-27
US4909955A (en) 1988-11-04 1990-03-20 Electrosource, Inc. Lead-oxide paste mix for battery grids and method of preparation
US4894299A (en) 1988-12-02 1990-01-16 Eagle-Picher Industries, Inc. Cell having a dome-shaped solid ceramic electrolyte
DE3916050A1 (de) 1989-05-17 1990-11-29 Schoell Guenter Alkalische akkumulatoren-batterie
US5141828A (en) 1990-05-14 1992-08-25 Brigham Young University Electrochemical system using bipolar electrode
JP2993069B2 (ja) 1990-07-31 1999-12-20 新神戸電機株式会社 密閉形集合電池
US5145752A (en) 1990-12-31 1992-09-08 Luz Electric Fuel Israel Limited Electrodes for metal/air batteries and bipolar metal/air batteries incorporating the same
US5190833A (en) * 1990-12-31 1993-03-02 Luz Electric Fuel Israel Ltd. Electrodes for metal/air batteries and fuel cells and bipolar metal/air batteries incorporating the same
US5185218A (en) * 1990-12-31 1993-02-09 Luz Electric Fuel Israel Ltd Electrodes for metal/air batteries and fuel cells and metal/air batteries incorporating the same
US5264305A (en) 1991-05-03 1993-11-23 Energy Research Corporation Zinc secondary battery having bipolar plate construction with horizontally disposed battery components
FR2689319A1 (fr) 1992-03-26 1993-10-01 Sorapec Electrode bipolaire pour batterie d'accumulateurs.
FR2677812A1 (fr) 1991-06-13 1992-12-18 Sorapec Accumulateur alcalin a electrodes bipolaires et procedes de fabrication.
IL100625A (en) 1992-01-10 1995-03-30 Electric Fuel Ltd Zinc / air battery for mechanical and electric charging
FR2692077A1 (fr) 1992-06-03 1993-12-03 Sorapec Accumulateurs à électrodes bipolaires.
US5218839A (en) 1992-08-25 1993-06-15 Unigem International Jewelry setting
JP3116643B2 (ja) * 1992-09-11 2000-12-11 三菱電機株式会社 電気化学素子、及び組電池並びに電気化学素子の製造方法
US5711988A (en) 1992-09-18 1998-01-27 Pinnacle Research Institute, Inc. Energy storage device and its methods of manufacture
US5464453A (en) * 1992-09-18 1995-11-07 Pinnacle Research Institute, Inc. Method to fabricate a reliable electrical storage device and the device thereof
US5867363A (en) 1992-09-18 1999-02-02 Pinnacle Research Institute, Inc. Energy storage device
WO1994011915A1 (en) 1992-11-10 1994-05-26 Scientific Center Intemp Pulse bipolar battery
JP3397351B2 (ja) 1992-12-18 2003-04-14 キヤノン株式会社 角型あるいはシート型電池及びその製造方法
FR2700639B1 (fr) 1993-01-21 1995-04-07 Bertin & Cie Batterie d'accumulateurs électriques équipée de moyens d'étanchement perfectionnés.
US5409787A (en) 1993-02-17 1995-04-25 Electrosource, Inc. Battery plate compression cage assembly
US5593797A (en) 1993-02-24 1997-01-14 Trojan Battery Company Electrode plate construction
US5429643A (en) 1993-06-02 1995-07-04 Gnb Battery Technologies Inc. Method of assembling a bipolar lead-acid battery and the resulting bipolar battery
US5393617A (en) 1993-10-08 1995-02-28 Electro Energy, Inc. Bipolar electrochmeical battery of stacked wafer cells
US5389464A (en) * 1993-10-18 1995-02-14 Westinghouse Electric Corporation Bipolar cell stack electrolyte containment for molten salt batteries
US5411818A (en) 1993-10-18 1995-05-02 Westinghouse Electric Corporation Perimeter seal on bipolar walls for use in high temperature molten electrolyte batteries
US5916709A (en) * 1993-12-03 1999-06-29 Bipolar Power Corporation Bipolar lead-acid battery
DE4342039A1 (de) 1993-12-09 1995-06-14 Varta Batterie Elektrochemisches Sekundärelement
NO178510C (no) * 1994-02-14 1996-04-10 Jan Egil Floeysvik Kjöledisk
US6136466A (en) * 1995-05-25 2000-10-24 Wilson Greatbatch Ltd. Prismatic high rate cell
US5525441A (en) 1994-09-13 1996-06-11 Power Conversion, Inc. Folded electrode configuration for galvanic cells
US5862035A (en) 1994-10-07 1999-01-19 Maxwell Energy Products, Inc. Multi-electrode double layer capacitor having single electrolyte seal and aluminum-impregnated carbon cloth electrodes
US5582622A (en) 1994-10-12 1996-12-10 Bipolar Technologies, Inc. Methods of making bipolar battery plates comprising carbon and a fluoroelastomer
AU3824695A (en) 1994-10-13 1996-05-06 Yardney Technical Products, Inc. Bipolar lithium-ion rechargeable battery
US5595839A (en) 1994-10-13 1997-01-21 Yardney Technical Products, Inc. Bipolar lithium-ion rechargeable battery
ZA958252B (en) 1994-10-13 1996-04-15 Programme 3 Patent Holdings Electrochemical cell
TW342537B (en) 1995-03-03 1998-10-11 Atochem North America Elf Polymeric electrode, electrolyte, article of manufacture and composition
TW269727B (en) 1995-04-03 1996-02-01 Electrosource Inc Battery management system
US5561380A (en) 1995-05-08 1996-10-01 Chrysler Corporation Fault detection system for electric automobile traction system having floating ground
US5567544A (en) 1995-05-26 1996-10-22 Boundless Corp. Battery
US5849430A (en) 1995-05-31 1998-12-15 Samsung Display Devices Co., Ltd. Structure of an electrode of a secondary battery
US5656388A (en) 1995-06-07 1997-08-12 California Institute Of Technology Metal hydrides as electrode/catalyst materials for oxygen evolution/reduction in electrochemical devices
US5667909A (en) 1995-06-23 1997-09-16 Power Conversion, Inc. Electrodes configured for high energy density galvanic cells
US5766789A (en) 1995-09-29 1998-06-16 Energetics Systems Corporation Electrical energy devices
DE19608326A1 (de) 1996-03-05 1997-09-18 Peter Dr Faber Bipolarmodul für Bleiakkumulator
US5652073A (en) 1996-04-03 1997-07-29 Space Systems/Loral, Inc. Bipolar cell design for a gas depolarized battery
US5744265A (en) 1996-06-13 1998-04-28 Valence Technology, Inc. Lithium cell having mixed lithium--metal--chalcogenide cathode
US5682592A (en) 1996-07-16 1997-10-28 Korea Institute Of Science And Technology Fabrication method for paste-type metal hydride electrode
US5666041A (en) * 1996-08-27 1997-09-09 The University Of Toledo Battery equalization circuit with ramp converter
US5982143A (en) 1996-08-27 1999-11-09 The University Of Toledo Battery equalization circuit with ramp converter and selective outputs
US5980977A (en) * 1996-12-09 1999-11-09 Pinnacle Research Institute, Inc. Method of producing high surface area metal oxynitrides as substrates in electrical energy storage
US5851698A (en) 1997-01-31 1998-12-22 Ovonic Battery Company, Inc. Nickel-metal hydride batteries having high power electrodes and low-resistance electrode connections
US6330925B1 (en) * 1997-01-31 2001-12-18 Ovonic Battery Company, Inc. Hybrid electric vehicle incorporating an integrated propulsion system
US6565836B2 (en) 1997-01-31 2003-05-20 Ovonic Battery Company, Inc. Very low emission hybrid electric vehicle incorporating an integrated propulsion system including a hydrogen powered internal combustion engine and a high power Ni-MH battery pack
US5882817A (en) 1997-03-03 1999-03-16 Space Systems/Loral, Inc. Battery cell design for a bipolar rechargeable battery
US5821009A (en) * 1997-03-03 1998-10-13 Space Systems/Loral, Inc. Fault tolerant bipolar gas electrode design for a rechargeable battery
US5752987A (en) * 1997-08-01 1998-05-19 Space Systems/Loral, Inc. Method for producing improved electrolyte-retention bipolar cells and batteries
US6063525A (en) 1997-11-20 2000-05-16 Bipolar Technologies Corp. Source of electrical power for an electric vehicle and other purposes, and related methods
US6399239B2 (en) * 1998-01-19 2002-06-04 Johnson Controls Technology Company Battery system
US6190795B1 (en) 1998-02-09 2001-02-20 Johnson Controls Technology Company Snap-in battery mounting base
JPH11250886A (ja) 1998-03-04 1999-09-17 Serumu:Kk 二次電池の防爆構造
US5958088A (en) 1998-03-04 1999-09-28 Duracell, Inc. Prismatic cell construction
US6610440B1 (en) 1998-03-10 2003-08-26 Bipolar Technologies, Inc Microscopic batteries for MEMS systems
US6074774A (en) * 1998-06-03 2000-06-13 Electrosource, Inc. Sealed recharge battery plenum stabilized with state changeable substance
US6969567B1 (en) 1998-08-23 2005-11-29 Texaco Ovonic Battery Systems, Llc Multi-cell battery
JP3016769B1 (ja) * 1998-12-02 2000-03-06 片山特殊工業株式会社 電池用電極板の製造方法、該方法により製造された電極板および該電極板を備えた電池
US20050112471A1 (en) 1999-02-26 2005-05-26 Muguo Chen Nickel zinc electrochemical cell incorporating dendrite blocking ionically conductive separator
WO2000054352A1 (en) * 1999-03-10 2000-09-14 Flexfab Horizons International, Inc. Fuel cell gasket assembly and method of assembling fuel cells
JP2000331684A (ja) * 1999-05-24 2000-11-30 Kyocera Corp 積層型固体二次電池
US6979308B1 (en) 1999-06-03 2005-12-27 University Of North Carolina At Chapel Hill Bioreactor design and process for engineering tissue from cells
DE19929950B4 (de) 1999-06-29 2004-02-26 Deutsche Automobilgesellschaft Mbh Batterie in bipolarer Stapelbauweise
KR20010106463A (ko) 1999-07-01 2001-11-29 추후제출 막 분리된 2극 멀티셀 전기화학 반응기
AU5247100A (en) 1999-07-13 2001-01-30 Nok Corporation Gasket for fuel cell and method of forming it
US6413668B1 (en) * 2000-01-10 2002-07-02 Delphi Technologies, Inc. Lithium ion battery and container
JP2001287906A (ja) 2000-01-31 2001-10-16 Kawasaki Steel Corp 多孔質炭素材料の製造方法、多孔質炭素材料およびこれを用いた電気二重層キャパシタ
US6503432B1 (en) 2000-03-02 2003-01-07 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for forming multilayer articles by melt extrusion
US6399240B1 (en) * 2000-03-23 2002-06-04 Industrial Technology Research Institute Stack battery structure
JP4894083B2 (ja) * 2000-09-28 2012-03-07 日産自動車株式会社 全固体ポリマー電池およびその製造方法
US7829221B2 (en) 2000-11-10 2010-11-09 Powergenix Systems, Inc. Cobalt containing positive electrode formulation for a nickel-zinc cell
WO2002039564A2 (en) * 2000-11-10 2002-05-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Motor with brush and commutator, and electric apparatus using the same motor
US6740446B2 (en) * 2001-02-28 2004-05-25 Ovonic Battery Company, Inc. Electrochemical cell with zigzag electrodes
US6503658B1 (en) * 2001-07-11 2003-01-07 Electro Energy, Inc. Bipolar electrochemical battery of stacked wafer cells
US7195840B2 (en) * 2001-07-13 2007-03-27 Kaun Thomas D Cell structure for electrochemical devices and method of making same
SE520793C2 (sv) * 2001-07-16 2003-08-26 Nilar Europ Ab En metod för tillverkning av en biplåtsammansättning, en biplåtsammansättning och ett bipolärt batteri
WO2003017396A1 (en) 2001-08-20 2003-02-27 Energetics, Inc. Amine-based fuel cell/battery with high specific energy density
SE520007C8 (sv) 2001-09-19 2006-05-16 Nilar Europ Ab Ett bipolärt batteri, en metod för tillverkning av ett bipolärt batteri och bilplåtsammansättning
SE519958C2 (sv) * 2001-09-20 2003-04-29 Nilar Europ Ab Ett bipolärt batteri och en biplåtsammansättning
MXPA04003347A (es) 2001-10-09 2005-01-25 Electrastor Llc Bateria de niquel hidrogeno.
JP3815774B2 (ja) 2001-10-12 2006-08-30 松下電器産業株式会社 電解質を含む電気化学素子
FR2832859B1 (fr) 2001-11-28 2004-01-09 Commissariat Energie Atomique Generateur electrochimique au lithium comprenant au moins une electrode bipolaire avec substrats conducteurs en aluminium ou alliage d'aluminium
WO2003056257A1 (fr) * 2001-12-26 2003-07-10 Sharp Kabushiki Kaisha Moteur stirling
JP2003197474A (ja) 2001-12-28 2003-07-11 Nec Tokin Corp エネルギーデバイスおよびその製造方法
JP4222761B2 (ja) * 2002-01-31 2009-02-12 三洋電機株式会社 非水電解質電池
US6908711B2 (en) 2002-04-10 2005-06-21 Pacific Lithium New Zealand Limited Rechargeable high power electrochemical device
EP1498977A4 (en) * 2002-04-17 2009-11-25 Panasonic Corp ALKALINE ACCUMULATOR
EP1391961B1 (en) 2002-08-19 2006-03-29 Luxon Energy Devices Corporation Battery with built-in load leveling
JP4144312B2 (ja) 2002-10-08 2008-09-03 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
JP4135469B2 (ja) 2002-10-30 2008-08-20 日産自動車株式会社 ポリマー電池、組電池および車両
JP4135473B2 (ja) 2002-11-07 2008-08-20 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
JP2004164896A (ja) 2002-11-11 2004-06-10 Nissan Motor Co Ltd 全固体高分子電池用電極とその製造方法
SE525541C2 (sv) 2002-11-29 2005-03-08 Nilar Int Ab Ett bipolärt batteri och en metod för att tillverka ett biopolärt batteri.
JP2004241167A (ja) * 2003-02-04 2004-08-26 Nok Corp 燃料電池用構成部品
US20040157101A1 (en) 2003-02-11 2004-08-12 Smedley Stuart I. Fuel cell electrode assembly
JP4155054B2 (ja) 2003-02-18 2008-09-24 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
SE526652C2 (sv) 2003-03-04 2005-10-18 Effpower Ab Mellanvägg för bipolär batterielektrod, bipolär elektrod, bipolärt batteri samt förfarande för tillverkning av mellanvägg till bipolär baterielektrod
JP4055642B2 (ja) 2003-05-01 2008-03-05 日産自動車株式会社 高速充放電用電極および電池
US7445869B2 (en) * 2003-05-09 2008-11-04 Nilar International Ab Gasket, a bipolar battery and a method for manufacturing a bipolar battery with such a gasket
US20040229107A1 (en) 2003-05-14 2004-11-18 Smedley Stuart I. Combined fuel cell and battery
CN1262038C (zh) * 2003-05-26 2006-06-28 北京世纪千网电池技术有限公司 极板折叠式铅酸蓄电池及其制作方法
JP4238645B2 (ja) 2003-06-12 2009-03-18 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
JP4175215B2 (ja) 2003-08-08 2008-11-05 日産自動車株式会社 バイポーラ電池、組電池、複合組電池、および組電池または複合組電池を用いた車両
JP4407211B2 (ja) 2003-09-02 2010-02-03 日産自動車株式会社 非水電解質二次電池
US7244527B2 (en) * 2003-10-16 2007-07-17 Electro Energy, Inc. Multi-cell battery charge control
JP4300310B2 (ja) * 2003-11-13 2009-07-22 日産自動車株式会社 バイポーラ電池、組電池、複合組電池、および組電池または複合組電池を用いた車両
SE526127C2 (sv) * 2003-11-14 2005-07-12 Nilar Int Ab En packning, ett bipolärt batteri och en metod för tillverkning av ett bipolärt batteri med en sådan packning
US8124268B2 (en) 2003-11-14 2012-02-28 Nilar International Ab Gasket and a bipolar battery
JP4497904B2 (ja) 2003-12-04 2010-07-07 三洋電機株式会社 リチウム二次電池及びその製造方法
JP2005243455A (ja) * 2004-02-26 2005-09-08 Tdk Corp 電気化学デバイス
US7794170B2 (en) * 2005-04-22 2010-09-14 Battelle Memorial Institute Joint with application in electrochemical devices
KR100614391B1 (ko) 2004-09-24 2006-08-21 삼성에스디아이 주식회사 젤리롤 형 전극 조립체를 가지는 이차전지
US7569303B2 (en) * 2004-09-24 2009-08-04 Hydrogenics Corporation Membrane electrode assembly with modified catalyst layout
JP4892893B2 (ja) * 2004-10-22 2012-03-07 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
US8076021B2 (en) 2004-12-10 2011-12-13 Nissan Motor Co., Ltd. Bipolar battery
JP4854208B2 (ja) 2005-03-09 2012-01-18 三洋電機株式会社 密閉型電池およびその製造方法
SE528555C2 (sv) * 2005-04-01 2006-12-12 Nilar Int Ab Ett hölje för ett slutet batteri
WO2006119289A2 (en) 2005-05-03 2006-11-09 Randy Ogg Bi-polar rechargeable electrochemical battery
USD533832S1 (en) 2005-06-15 2006-12-19 Nilar International Ab Battery casing
CN100347883C (zh) * 2006-01-20 2007-11-07 深圳市豪鹏科技有限公司 一种氢镍电池负极片材的制作方法
WO2007093626A1 (en) 2006-02-17 2007-08-23 Nilar International Ab A bipolar battery including a pressure sensor
JP5016866B2 (ja) * 2006-08-09 2012-09-05 川崎重工業株式会社 電池
JP4225334B2 (ja) 2006-08-25 2009-02-18 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置用電極および蓄電装置
JP4274256B2 (ja) 2006-08-25 2009-06-03 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置用電極及び蓄電装置
US20080090146A1 (en) 2006-10-12 2008-04-17 David Batson Bipolar Battery Electrode Structure and Sealed Bipolar Battery Assembly
WO2008059409A1 (en) 2006-11-13 2008-05-22 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electrochemical energy source and electronic device provided with such an electrochemical energy source
AR064292A1 (es) 2006-12-12 2009-03-25 Commw Scient Ind Res Org Dispositivo mejorado para almacenamiento de energia
JP4311442B2 (ja) 2006-12-21 2009-08-12 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置
KR20100074085A (ko) * 2007-02-12 2010-07-01 랜디 오그 전기화학적 배터리의 적층 구조
US20100302708A1 (en) 2007-04-12 2010-12-02 Linxross, Inc. Bipolar supercapacitors and methods for making same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110067197A (zh) * 2019-05-27 2019-07-30 江苏工程职业技术学院 一种爬壁型桥梁风压报警机器人及控制方法

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CA2750164A1 (en) 2010-08-05

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