SE409924B - Flexibel elektrokemisk cell med en aktiv metallanod en elektrolyt av ett organiskt losningsmedel och ett elektrolytsalt samt en katod varvid cellen er innesluten i ett luftogenomtrengligt holje - Google Patents

Flexibel elektrokemisk cell med en aktiv metallanod en elektrolyt av ett organiskt losningsmedel och ett elektrolytsalt samt en katod varvid cellen er innesluten i ett luftogenomtrengligt holje

Info

Publication number
SE409924B
SE409924B SE7212862A SE1286272A SE409924B SE 409924 B SE409924 B SE 409924B SE 7212862 A SE7212862 A SE 7212862A SE 1286272 A SE1286272 A SE 1286272A SE 409924 B SE409924 B SE 409924B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
cell
cell according
connections
sealed
casing
Prior art date
Application number
SE7212862A
Other languages
English (en)
Inventor
L F Athearn
Original Assignee
Mallory & Co Inc P R
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mallory & Co Inc P R filed Critical Mallory & Co Inc P R
Publication of SE409924B publication Critical patent/SE409924B/sv

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/131Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by physical properties, e.g. gas-permeability or size
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/116Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H01M50/124Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material having a layered structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/42Grouping of primary cells into batteries
    • H01M6/46Grouping of primary cells into batteries of flat cells
    • H01M2/021
    • H01M2/0275
    • H01M2/06
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/102Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105Pouches or flexible bags
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/116Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H01M50/122Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/172Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/178Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for pouch or flexible bag cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/547Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/55Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/552Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14Cells with non-aqueous electrolyte
    • H01M6/16Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
    • H01M2/0207
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/14Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery for protecting against damage caused by external factors
    • H01M50/141Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery for protecting against damage caused by external factors for protecting against humidity
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/42Grouping of primary cells into batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Description

.n w . :...| 10 15 20 25 in 35 7212862-2 sten av celler innehållande anodmaterial med hög energitäthet, såsom t,ex. litium. Reaktionsförmågan för sådana material med vattenånga, kväve och andra atmosfäriska föroreningar nödvändig- gör, att cellhöljet och tätningen är ogenomsläpplig för luft.
Den primära nackdelen vid kända cellkonstruktioner är framställningskostnaderna. Cellerna kräver användandet av ett fjädrande tätningselement, vilket måste vara förfabricerat för att uppfylla relativt snäva toleranser och vilket kräver mycket noggrannhet vid cellhopsättningen. I allmänhet placeras tätnings- elementet i en första cellhöljedel. Därefter placeras en andra höljesdel på en avpassad del av tätningselementet och anordnas över tätningselementet och den första höljesdelen för att full- borda hopsättningen. Denna konstruktion är komplicerad, är icke absolut tillförlitlig vad gäller tätningen och kräver snäv tole- ransprefebrikation eller mycket stor noggrannhet under cellhop- sättningen., Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en elektrokemisk cell av förenklad konstruktion, vilken uppfyl- ler samtliga ovannämnda tätningskrav med ett hölje, i vilket de aktiva materialen är tillförlitligt inneslutna med läckström och är skyddade från atmosfärisk förorening genom en förbättrad enkel tätningskonstruktion._ Den elektrokemiska cellen enligt uppfinningen känneteck- nas av att höljet omfattar ett inre flexibelt skikt av kemiskt, inert plast som är genomträngligt för ånga från lösningen men fritt från perforeringar och är ogenomträngligt för elektrolyt- saltet, och ett yttre flexibelt spärrskikt av metall som hindrar lösningens ångor från att strömma ut.
Företrädesvis utgöres anslutningarna av tunna metalltung- or anslutna till cellkatoden och anodelementen. I en föredragen utföringsform är en tätande beläggning smält till anslutningar- na över de delar av dessa, som är belägna intill höljets öppning, och icke ledande skikt med motsatta tätande ytor är anordnade g mellan de belagda anslutningsdelarna och höljets beläggning."Al- la dessá.närliggande element ger därför tätande ytor relativt va- randra, vilka ytor tätas enkelt genom applicering av värme och/ eller tryck till höljets yttre kanter i närheten av höljets öpp- ning. Därigenom åstadkommes en lufttät cell.
Flera cellers anslutningar kan sammankopplas i serie eller parallellt och cellerna kan anordnas i en lämplig behållare för att åstadkomma ett batteri.
U1 10 15 20 25 36 H0 3 7212e62-2 En sådan hermitiskt tillsluten cell är lätt i vikt och har en mycket låg genomsläpplighet för föroreningarzsåsom erfordras för att skydda litium eller andra aktiva metaller lämpliga såsom anoder.
Lämpliga material, t.ex. plast, kan ge en packning med den nöd- vändiga kemiska resistansen för lösningsmedel som användes i organisk- elektrolytcellsystem och möjliggör att kvarhålla dessa lösningsmedel utan några motsatta reaktioner eller effekter. g Höljet kan framställas från skivmaterial på ett sätt som kan en- kelt anpassas till maskinframställning och kan t.ex. vara ett metall- folieplastiskt laminatmaterial.
T.ex. har packningar framställts av polyetylenskikt 0.002 tjockt och på lämpligt satt sammanhäftade längs band för att bilda två, eller en serie av flera fickor för att innesluta organiska elektriska cel- ler. Sålunda har packningar framställts för att innehålla tre eller flera celler innehållande såsom elektrolytLiClOuH löst i tetrahydro- furan med en vanadinpentoxid~katod och värmeförseglat i en torr argen- atmosfär. Tetrahydrofuran kan genomtränga polyetylenfilm med en ganska hög hastighet, men så länge filmen är porfri kommer icke litiumper- klorat att tränga igenom.
Den yttre packningen av folielaminat åstadkommer det erforder- liga ogenomsläppliga skíktet, som förhindrar förlust av lösningsme- del genom avdunstníng. Utrymmet mellan cellpackningarna av polyetylen-É skikt och packningen av folielaminat kommer att bli mättat med tetra- hydrofuranånga. Det inses även, att små mängder av lösningsmedel kan kondensera i detta utrymme beroende på temperaturväxlingar. Om poly- etylenskiktet är porfritt, kommer icke att förefinnas någon elektro- lytisk överföring mellan cellerna, varför ingen elektrolytisk kort- slutning av cellerna inträffar. En dragen tunn metallskâl kan använ- y das såsom batteribehållare, varvid skålens yta belägges med polyety- len eller annan lämplig värmetät plast för att ge hermetlsk tätning av behållaren med ett batteri eller en enda eller flera celler i den- na.
Uppfinningen tillhandahåller en ny hermetisk cellpackning med följande egenskaper och fördelar: 1. Läcktät konstruktion; 2. Lätt vikt; 3. Låg kostnad; U. Material använda på ett sätt som gör framställning enkel; 5. Flexibel packning för att förhindra att tryck bygges upp; 6. Inaktivt packningsmaterial för aktiva cellkomponenter; 7. Täta spärrar för lösningsmedel, ånger och gaser; f - g-ywtng. wq-fiww-mnma.. -»-.-. ,. __....- -f .... n” ...m2 . .._ s. ...___ ...fl-.ar-...ae ...av_....._.-.a ....L.. . “.' 7212862-2 ,', 8. Medger användning av alla material förenliga med elektrolyten, andra än de angivna i denna beskrivning; och 9. Speciellt användning av folielaminat av plast-metall.
Uppfinníngen är i det följande närmare beskriven i utföringsexem- pel med hänvisning till bifogade ritning.
Fig. 1 visar härvid en cell framställd i enlighet med uppfinningen i frontvy, delvis bortskuren för att visa inre celldetaljer.
Fig. 2 visar en sektion av cellen enligt fig. l efter linjen Q-2 i fig. 1.
Fig. 3 visar en schematisk planvy av två skivor värmeförseglade längs valda områden för att bilda ett behållarskal med flera hålighe- ter eller fickor för att respektive innehålla elementen för organiska 10 celler.
Fig. H visar en sidovy av en flercellkonstruktion med flera 15 fickor. 7 Fig. 5 visar en schematisk ändvy av flercellkonstruktionen enligt fig. 4 visad i vikt Z-arrangemang för anordnande i en behållare av liten volym.
Fig. 6 visar en schematisk frontvy av ett arrangemang för tätning 20 av anslutningar vid öppningen av en ficka eller mellan två tillslut- ningskanter för en behållare.
Fig. 7 visar en vy av en behållare och ett Z-vikt flercellsbatte-7 ri innan hopsättning och tillslutning.
Fig. 8 visar en vertikal sektion av behållaren enligt fig. 7 i 25 tillslutet och tätat läge och med insatt batteri.
Fig. 9, slutligen, visar en planvy av behållaren enligt fig. 8 och illustrerar avståndet mellan batterianslutningarna.
Fig. l visar en elektrokemisk cell, vilken har ett hölje 10 sam- mansatt av motsatta höljessektioner 12 och lä. Såsom visat i sektionen 30 av cellen (fig. 2) innefattar varje höljessektion ett yttre lager l6 av ett flexibelt lufttätt material och ett inre flexibelt stödlager 18 fästet vid lagret l6 och sammansatt av ett material som är kemiskt inaktivt mot cellensaktiva material. Lagret 16 funktionerar såsom en diffusionsspärr och är ogenomträngligt för vattenånga, kväve och andra 35 atmosfäriska föroreningar skadliga för elektrokemiska celler. Speciellt lämpliga för användning såsom lager 16 är ett tunt metallskikt eller en tunn folie av en metall. T.ex. kan en aluminiumfilm genom vakuum- förfarande avsättas direkt på stödsubstratet åstadkommit av lagret 18. t Detta substrat är företrädesvis ett syntetiskt plastmaterial och ger 30 såsom sådant icke enbart en kemiskt inaktiv spärr mellan ccllkomponen- _ '- f" x-.ynrfintzzm-fa :vvs -jwr-s-v--f f-:ç "w-ß - k.. T s. 10 20 25 30 35 H0 5 12122362-2 i terna och den metalliska filmen, utan har även tillräcklig hâllfasthst för att skydda den konstruktivt klena metallfilmen från brott. Ett lämpligt material är polyetylenfilm, t.ex. 0.050 mm tjockt. En plast- film eller fernissa kan appliceras på metallfilmens yttre yta för at' åstadkomma ytterligare skydd mot nötning under hantering.
Ehuru avsättning av lagret 16 på lagret 18 medelst ånga är till- räckligt för att bilda och sammanfoga lagren, kan lagren i stället formas individuellt och sedan förenas medelst ett bindemedel för att bilda ett laminerat skikt av plast-metall. Ett aluminium-polyetylen¿ laminat har använts med framgång. I Höljedelarna 12 och lü har företrädesvis den form som visas på ritningen, dvs. försedda med sidoväggar med övre och lägre falser _ slutande i flänsade kantdelar 20, 22,2ü och 26. De motsatta höljedelar-f na är hoppassade med dessa kantdelar i linje. De förenas genom appli- cering av värme och/eller tryck eller annat lämpligt tätningsorgan, så att en tätning bildas längs dessa kantdelar. Kantdelen 20 bibehål- les öppen för införande av cellkomponenter. Det erfordras icke, att det inre lagret 18 är tätt i sig självt utan endast, att det ger stöd ât lagret 16 och ger en kemiskt inaktiv yta i cellen. Om lagret 18 icke är tätt kan ett lämpligt bindemedel eller tätande material an- vändas för att förena de motsatta höljesdelarna vid kantpartierna 22, 2ü och 26.
Cellen är försedd med ett par anslutningstungor 28 och 30 för elektrisk anslutning av cellen till någon anordning. Inuti höljet 10 är anslutningstungorna anslutna till cellens aktiva element, varvid kopplingen av anslutningen 30 vid förbindningen 32 till cellkatoden SH är visad i den borttagna sektionen i fig. 1. Anslutningen 28 är g på liknande sätt_kopplad vid förbindningen 35 till cellanoden 36, t.exf genom punktsvetsning. g Såsom framgår-av_fig. 2, kan cellkatoden BÄ bestå av en massenhet av material. Cellanodcn 58_är företrädesvis U-formad i tvärsektion, så att den ger en yta, vilken kommer att elektrokemiskt samverka med i huvudsak hela katodytan. Ett U-format spärrelement 58 är anordnat mellan katoden jfl och anoden 36. Uppfinningen är icke begränsad till någon speciell uppsättning av cellbeståndsdelar och icke heller finns det något annat krav-för spärrelementet 38 än att vara ett konventío~ gnellt mikroport och jongenomsläppligt element, vilket begränsar fri strömming av cellelektrclyten #0 mellan katoden och anoden till ett frånsebart värde och förhindrar direkt kontakt mellan de aktiva cell» elementen. Glasfilterpapper, nylonseparationsmaterial eller liknande ikan användas» ::nnw...v......u.l..n hmm .-L.n...',. ML.- ' ~ -v--v-e-w-X-n-f-yy--r--wf -w-.s-.uxflw-.a 10 15 20 25 30 35 H0 7212862-2 Vid hopsättningen av cellelementen för införande i höljet be- lägges först anslutningstungorna 28 och 30 över en del av sin längd med ett tätande material. Såsom framgår av ritningen sträcker sig denna beläggning H2 från ett lägre läge något under höljedelarnas l2 och lä övre kantdelar 20 till ett övre läge betydligt över kantdelarna 20. Ett föredraget beläggningsmaterial är polyetylen och det kan vid- häftas till anslutníngstungorna genom fusion.
De belagda anslutningstungorna fästes sedan strömningsledande till katoden BH och anoden 36. Spärrelementet eller separatorn 38 och anoden 56 anordnas omkring katoden. Elektrolyten H0 är innehållen i separatorn 38, vilken har lämpliga elektrolytabsorberande egenskaperf Den hopsatta enheten anordnas på så sätt i höljet, att beläggningen 42 blir förlagd relativt kantdelarna 20 såsom ovan beskrivits.
Icke ledande tätningselement HN är insatta i enheten, så att de är anordnade i höljets öppning mellan tungbeläggningarna H2 och hölj- delarnas 12 och lä kantområden 20. Dessa element är företrädesvis _ polyetylenskikt och är belägna såsom visas på ritningen, dvs. med sina övre kanter belägna mellan kantområdenas 20 övre kanter och belägg- ningens H2 övre område. Såsom vidare visas ( fig. 1) är den sidledes utsträckningen av skikten HB tillräcklig för att sträcka sig bortom anslutningstungornas 28 och 30 sidor.
Höljets öppning bildad mellan de motsatta kantområdena 20 för höljets delar 12 och lä är försedd med en tätande beklädnad. I den föredragna utföringsformen är denna beklädnad åstadkommen genom det inre skiktet 18 och de anslutande icke ledande avståndselementen UN.
Om stödskiktet 18 icke utgöres av ett tätande material, kan den tä- tande beklädnaden åstadkommas vid höljets öppning genom att belägga det inre av kantområdena 20 med ett lämpligt tätande material.
Cellenheten kompletteras genom tätning av kantområdena 20 för laminatens 12 och lä skikt 16. Om de mellanliggande elementen, dvs, beklädnaden (skikt 18), tungbeläggningen H2 och skikten NU ger värme- gtätande ytor relativt varandra, tätas höljets öppning enkelt genom applicering av värme och tryck. På grund av den sidledes utsträckning- en av skikten UU tätar motsatta sidokanter för skikten tätt omkring anslutningstungornas sidor, varigenom kantområdet 20 blir tätat längs hela sin längd. 2 ' Såsom ovan nämnts, är det nödvändigt, att är anordnad omkring hela cellens yttre för att förhindra inträde av atmosfäriska föroreningar in i cellen, speciellt när anodmaterial med hög positiv elektricitet användes. Det har befunnits, att det en diffusionsspärr LTI 10 15 20 25 S0 35 H0 "Hf"v-zvï-w~sny;gfligy~z--f» ana-regnr -f-n- _. _-..-« a.--. .w- -- -- - - - 72128-62-2 tunna skiktet av syntetiskt nlastmaterial bildande det inre skiktet l8 icke åstadkommer den erforderliga graden av ogenomtränglighet fdr att ensam tjänstgöra såsom en diffusionsspärr. Det föreligger således behov av det yttre lufttäta skiktet 16.
Det skall observeras, att det även efter cellplomberingen finns icke metalliska områden utsatta för atmosfären omgivande cellhöljet, t.ex. de övre kanterna för de tätade kanterna 20,2H. Det skall emeller- tid vidare observeras, att vid dessa områden måste atmosfäriska föro- : reningar gå genom en förlängd spärr eller barriär för att komma in i cellen, vilken förlängda barriär är stor jämfört med skiktets 18 tjock« lek. T.ex. är vid tätningsytan för kantområdet 20 den kortaste vägen för föroreningarna approximativt lika med skiktens UU djup. På liknande sätt är vid tätningsytan H5 för detlägre kantområdet 2H vägen för före» reningarna approximativt lika med djupet för hela kantområdet. Vi har funnit, att med hänsyn till de begränsade områdena av icke metall ut- satta för föroreningarna, är dessa vägar tillräckliga för att åstad- komma effektiva diffusionsbarriärer och, i samband med diffusionsbar- riären åstadkommen av skiktet 16, tillförsäkrar att cellkomponenterna icke utsättes för atmosfäriska föroreningar.
Vid utföringsformen visad i fig. l är två skikt HH anordnade på motsatta sidor av anslutningstungorna 28 och 30. Alternativt kan fyra skikt vara anordnade, vart och ett av tillräcklig sidledes utsträck~ ning för att omsluta sidokanterna på var och en av anslutningstungor~ na. I en sådan utföringsform är den centrala arean för kantområdet 20 tätat genom den direkta tätningsytan åstadkommen av motsatta inrei skikt 18.
Anslutningstungorna 28 och 30 kan vara komponerade av trimstag av rostfritt stål, 0.025 mm tjock, vilken blästras med slipmedel och avfettas i aceton. Tungorna belägges genom att upplösa approximativt 50 gram av lågsmältande polyetylenpulver i 200 ml xylen genom att sakta uppvärma och omröra blandningen. När lösningen blir vattenren, doppas anslutningstungorna i denna och torkas sedan. Den uppkommande beläggningen av polyetylen smältes till tungorna genom upphettning l50°C i 10 till 15 minuter. En föredragen tjocklek för skikten HH är approximativt 0,0l25 mm.
Olika tester har utförts för att bestämma effektiviteten hos cel-- 1 \ ler med ett hölje och en tätningskonstruktion i enlighet med förelig~ É gande uppfinning. Vid en utförd celltest ihopsattes celler, som an- ' vände en litiumanod, en katod sammansatt av en blandning av vanadifl~ pentoxid såsom aktivt katodmaterial och ledande partikelämne samt en ¿ .._'.. .ln-inr _ , M _ _ ' .-..~..-1:....... ......-........ .~>.c....«.':.\..:..x...'...'.. -i 10 15 20 25 30 35: ÄO 7212ss2-2 8 elektrolyt av litiumperkloratsalt löst i tetrahydrofuran, i en torr argonatmosfär i höljet enligt fig. 1 och 2. Dessa organsika elektrof lytceller urladdades över en period av en vecka i en normal rumsatmos- afär. Ingen förlust hos den högflytkiga tetrahydrofuranlösningen note-_ rades och vidare; vilket framgick av attšingen svällning av det flexih-I ila cellhöljet förekom, inkom ingen vattenånga från atmosfären i cellen.
I en annan test undersöktes lagringshållbarheten för celler enligt uppfinningen i två separata prov. Vid det första provet placerade litiummetall och en organisk elektrolyt i ett cellhölje enligt uppfin~ ningen i en torr argonatmosfär. Cellerna tillslöts och lagrades där- efter en vecka i rumsatmosfär. Cellerna öppnades sedan och lítiumne- tallen analyserades för att bestämma huruvida lokala reaktioner med vatten eller kväve hade inträffat. Det fanns ingen indikation att litium var på något sätt angripet av dessa atmosfäriska föroreningar.
I det andra provet inneslöts en organisk elektrolyt sammansatt av litiumperkloratsalt löst i tetrahydrofuran i cellhöljen enligt fig. l och 2. I syfte att undersöka elektrolytläckström från cellerna väg- des oellhöljena_ vid hopsättningen och utsattes därefter för rumsat- mosfär. Cellerna vägdes upprepade gånger under en period av två veckor.
Ingen viktändring observerades under provperioden.
Detaljsammansättningen av anslutningar och tätningstillslutningen innefattande anslutningselementen 28 och 30 är visat i ytterligare detaljer j. 70 Användningen av uppfinningen för att medge framställning och hop~_ sättning av flercellkonstruktioner av visad i fig. 3,H,5 och 6. Fig. 3 visar två skivor 60 och 62 av dubbelskiktsmaterialet visat i fig. 2, varvid varje skiva 60 och 62 innefattar skíktet 16 av metall och plastskiktet 18 enligt fig. 2. Dessa två skivor 60 och 62 värmeför- o seglas till varandra vid och längs sidokantområden 6N och 66 och två mellanliggande områden 68 och 70, såsom även visat i fig. H. Såsom visat i fig. 14, är även det lägre kantområdet 72 värmeförseglat över botten av de två skivorna, så att de olika förseglingsoperationerna kommer att försegla och sammanbinda de två skivorna 60 och 62 på ett sådant sätt, att det bildas en förpackningskonstruktion 72 med tre fickor 7ü,76 och 78, vilka sedan tjänstgör såsom cellavdelningar för att mottaga delarna och elementen för individuella celler motsvarande konstruktionen visad i fig. l och fig. 2.
Vid denna flercellskonstruktion är fickorna 7U,76 och 78 öppna vid sin överdel mellan de värmeförsgelade områdena 6H,66,68 och 70.
Syftet med värmeförseglingen av skivorna 60 och 62 på det visade sättet är att få mellanliggande värmeförseglingar 68 och 70 att tjänst- 10 15 20 25 30 H0 9 7212862-2 göra icke enbart såsom tätade gränskanter för fickorna på båda sidor- na om områdena 68 och 70, utan även att möjliggöra för områdena 68 och 70 att tjänstgöra såsom vikningslinjer, omkring vilka respektive celler i komplett skick kan vikas till ett Z-anordnande för att bilda ett batteri såsom visat i fig. 5 med änduttag 102, l0H för anslutning till en yttre krets.
Det är uppenbart, att förläggningen av cellmaterialet och celler~ nas uttag kan anordnas på så sätt, att de slutliga anslutningarna mel- lan uttagen kan göras för serie- eller parallellkopplingar.
I anordningen visad i fig. 5 är cellmaterialet anordnat i fickor~ na på ett sådant sätt, att cellerna kan anslutas för seriekoppling, utan att överbrvggningar mellan cellernas uttag är nödvändiga. För en parallellkoppling mellan cellerna är det uppenbart, att förläggningen _ av oellmaterialet med sina uttag kommer att bli sådant, att de mot~ svarande uttagen bli förlagda i direkt överlagring när cellkonstruk~ tionen är vikt till Z-anordnandet.
I förenklande syfte har enbart tre celler visats i fig. 3~6, men det är uppenbart, att vilket som helst antal fickor kan bildas i en konstruktion av de två tätade skivorna såsom i fig. 3, och vidare kan cellmaterialet anordnas för att tillåta enkla sammankopplingar mellan cellerna, när cellerna viks till Z~förhållandet beroende på huruvida parallellkopplingar eller seriekopplingar önskas i den slutliga bat- terikonstruktionen.
I varje cell kommer en uttagsmontering såsom visad i fia. 7 lik- nande den visad i fig. l och 2 att vara anordnad mellan skivornas 60 och 62 övre kanter, så att en värmeförsegling längs det övre området för de två skivorna 60 och 62 kommer att etablera en värmeförsegling mellan den inre polyetylenskivan för varje skiva 60 och 62 på poly~ etylenskiktet HU inneslutande ståluttagsbanden 28 och 30.
Efter det cellerna hopsatts som individuella kompletta enheter kan hela cellmonteringen på detta sätt bli enkelt förseglade i en kon- tinuerlig operation längs skivornas 60 och 62 övre kantytor, varigenom samtliga celler helt förseglas individuellt och samtidigt hela batte- riet förseglas, så att det kan sedan enkelt och säkert hanteras längs de tvärgående förseglande områdena såsom vikningslinjer, såsom en drag- spelbälg, för att förlägga cellerna i en stapel med cellernas uttag anordnade på lämpligt närliggande förhållande för att medge enkla och lätt direkta sammankopplingar mellan cellerna, medan de två yttre ut» tagen lämnas fria för anslutning till en yttre krets.
I anordningen visad i fíg. H sträcker sig tätningsdelarnas övre _ _ 721 28162-2 10 10 15 20 25 50 partier 80 och 82 för uttagen längs varje uttag ett kort stycke med ett gap mellan de övre partierna 80 och 82 för respektive cell för att åstadkomma en liten skyddsdel för att medge vikningnav uttagen för en cell i motsatta riktningar, om så nödvändigt, utan att ett vikt skydd för ett uttag kan störa det vikta,skyddet för ett annat uttag.
Den stora Z-vikta stapeln visad i figt 5 kan anordnas i en skydds- behållare, t.ex. såsom visat i fig. 7, nämligen en låda 92 med ett fack 9U för att mottaga cellstapeln och med en tätningskant 96 omgi- vande facket 9ü för att mottaga ett lock 98, vilket passar över och värmeförseglas med tätningskanten 96 med änduttagen l02 och lOÄ för 'batteriet av celler utsträckande sig från lådan; såsom visat i fig. 8 och 9, åtskilda varandra. i Behållaren 90 kan formas genom att draga aluminiumskiva belagd med värmeförseglingsbar film för att åstadkomma en förseglad inneslutning, när locket förseglas med kanten 96. 8 och 9 kommer uttagstungorna 102 sätt som Vid anordningen enligt fig. och l0H att förseglas mellan locket 98 och kanten 96 på det är visat i fig. 7 för att åstadkomma ytterligare isolering mellan ut~ tagstungorna och behållaren.
När cellerna är vikta till stapel, är det önskvärt att införa en Skyddâskiväav isolering mellan närliggande celler för att t.ex. för- hindra ett hörn för någon förseglad region från att punkters en när- liggande cell. Q Cellerna kan även vara försedda med en styv kan kombineras genom lämplig elektrisk sammankoppling av de indivi- duella cellernas uttagsledningar för att åstadkomma ett batteri med ökad utspänning. Den styva behållaren kan vara i form av en metall- behållare eller liknande,företrädesvis av tillräckliga inre dimen- sioner för att medge oförhindrad expansion av cellhöljena, om de cell» aktiva materialen ger upphov till tryck uppbyggt under användning av batteriet; yttre behållare och n-u--v--qp ._ »m

Claims (12)

11 7212862-2 Patentkrav
1. l. Flexibel elektrokemisk cell med en aktiv metallanod, en elektrolyt av ett organiskt lösningsmedel och ett elektrolyt~ salt, samt en katod, varvid cellen är innesluten i ett luftogenom- trängligt hölje (10) med anslutningar (28, 30) sträckande sig ge- nom avtätade öppningar i höljet, k ä n n e t e c k n a d av att höljet (10) omfattar ett inre flexibelt skikt (18) av kemiskt in- cert plast som är genomträngligt för ånga från lösningen men fritt från perforeringar och är ogenomträngligt för elektrolytsaltet, och ett yttre flexibelt spärrskikt (16) av metall som hindrar lös- ningens ångor från att strömma ut.
2. Cell enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att höljet är värmeförseglat.
3. Cell enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att höljet utgöres av två skivor (12, 14) av nämnda material, förenade vid kanterna.
4. H. Cell enligt något av krav 1-5, k ä n n e t e c k n a d av att öppningarna innehåller tätande, icke ledande element (UH) mellan öppningarnas insidor och anslutningarna (28, 30).
5. Cell enligt något av krav 1-4, k å n n e t e c k - n a'd av att anslutningarna (28, 30) är försedda med beläggning- ar av tätande material (H2) på de ställen, där de passerar genom öppningarna.
6. Cell enligt krav ü eller 5,k ä n n e t e o k n a d av att nämnda tätande element är värmeförseglade.
7. Cell enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att de tätande elementen utgöres av plastmaterial.
8. Cell enligt något av föregående krav anordnade ett flertal i ett gemensamt hölje, k ä n n e t e c k n a d av att höljet är uppdelat i ett flertal fickor innehållande enskilda cel- ler, varvid varje ficka har en öppning tåtad runt anslutningarna.
9. Cell enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att det uppdelade höljet år vikt vid delningarna för att bilda en sta- pel av celler.
10. Cell enligt krav 9, med en styv yttre behållare, k å n - n e t e c k n a d av att behållaren utgöres av en låda med en fläns och ett lock förseglat vid flänsen, och att anslutningarna år tätade mellan locket och flänsen.
11. ll. Cell enligt krav l0, k ä n n e t e c k n a d av att anslutningarna har beläggningar av tätande material, där de passe- rar mellan flänsen och locket. -l an.. 7212862-2 '12
12. Cell enligt något av kfavwß-ll, k ä n n e t e c k - n a d av.att höljet har kantdelar, som skjuter ut längs anslut- ningarna. ÅNFÖRDA PUBLIKATIONER 1 Sverige 155 245 (21 b:10/03) US 2 995 614 (136~111), 3 468 716 (136-100)
SE7212862A 1971-10-08 1972-10-05 Flexibel elektrokemisk cell med en aktiv metallanod en elektrolyt av ett organiskt losningsmedel och ett elektrolytsalt samt en katod varvid cellen er innesluten i ett luftogenomtrengligt holje SE409924B (sv)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18776271A 1971-10-08 1971-10-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SE409924B true SE409924B (sv) 1979-09-10

Family

ID=22690364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE7212862A SE409924B (sv) 1971-10-08 1972-10-05 Flexibel elektrokemisk cell med en aktiv metallanod en elektrolyt av ett organiskt losningsmedel och ett elektrolytsalt samt en katod varvid cellen er innesluten i ett luftogenomtrengligt holje

Country Status (10)

Country Link
JP (1) JPS5632736B2 (sv)
BE (1) BE789783A (sv)
CA (1) CA1019394A (sv)
CH (1) CH542520A (sv)
FR (1) FR2156104B1 (sv)
GB (1) GB1346011A (sv)
IL (1) IL40504A (sv)
IT (1) IT968698B (sv)
NL (1) NL7213656A (sv)
SE (1) SE409924B (sv)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5053625U (sv) * 1973-09-13 1975-05-22
EP0081339A3 (en) * 1981-12-04 1983-09-14 Venture Technology Limited Sealing of electrochemical cells
JPS58143052A (ja) * 1982-02-15 1983-08-25 松下電工株式会社 瓦「桟」の取付け構造
US4678725A (en) * 1983-05-11 1987-07-07 Matsushita Electric Industrial Co., Inc. Hermetically sealed storage battery
WO1986003060A1 (en) * 1984-11-08 1986-05-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Hermetically-sealed storage battery
JPS60102872U (ja) * 1983-12-19 1985-07-13 松下電器産業株式会社 密閉形鉛蓄電池
JPS60205958A (ja) * 1984-03-29 1985-10-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉形蓄電池
DE3577251D1 (de) * 1984-04-26 1990-05-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Verschlossener bleiakkumulator und verfahren zu seiner herstellung.
JPS643955A (en) * 1987-06-25 1989-01-09 Japan Storage Battery Co Ltd Sealed lead-acid battery
KR100382065B1 (ko) * 1998-07-29 2003-07-18 삼성에스디아이 주식회사 리튬2차전지
JP4899235B2 (ja) * 1999-12-17 2012-03-21 大日本印刷株式会社 ポリマー電池用包装材料及びその製造方法
JP4720065B2 (ja) * 2001-09-04 2011-07-13 日本電気株式会社 フィルム外装電池及び組電池
RU2335041C1 (ru) * 2005-01-21 2008-09-27 Эл Джи Кем, Лтд. Аккумуляторная батарея с превосходной герметичностью

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2635128A (en) * 1949-05-25 1953-04-14 Burgess Battery Co Dry cell

Also Published As

Publication number Publication date
JPS4845830A (sv) 1973-06-30
JPS5632736B2 (sv) 1981-07-29
IT968698B (it) 1974-03-20
FR2156104B1 (sv) 1977-04-01
GB1346011A (en) 1974-02-06
CH542520A (de) 1973-09-30
IL40504A (en) 1976-09-30
FR2156104A1 (sv) 1973-05-25
CA1019394A (en) 1977-10-18
DE2248276A1 (de) 1973-04-12
BE789783A (fr) 1973-02-01
NL7213656A (sv) 1973-04-10
DE2248276B2 (de) 1977-06-16
IL40504A0 (en) 1972-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4278744A (en) Expandable casing for electro-chemical cells
US11121437B2 (en) Electrochemical cells and methods of manufacturing the same
JP6884795B2 (ja) 折り畳まれた封止部を有する段差型電気化学セル
US9178200B2 (en) Electrochemical cells and methods of manufacturing the same
SE409924B (sv) Flexibel elektrokemisk cell med en aktiv metallanod en elektrolyt av ett organiskt losningsmedel och ett elektrolytsalt samt en katod varvid cellen er innesluten i ett luftogenomtrengligt holje
US6296967B1 (en) Lithium battery structure incorporating lithium pouch cells
US6146785A (en) Sealed cell having a multilayer case
KR20160086264A (ko) 축전 디바이스용 외장체
US10658632B1 (en) Battery housings for accommodating swelling of electrode assemblies
US11362338B2 (en) Electric vehicle battery cell with solid state electrolyte
US10797284B2 (en) Electric vehicle battery cell with polymer frame for battery cell components
EP2874197A2 (en) Battery design and method of assembly
CA2290714C (en) Battery box
EP2609644A1 (en) Advanced high durability lithium-ion battery
US20180083318A1 (en) Reinforced battery package with sealed anode chamber
CN111263990A (zh) 电化学电池和电化学电池堆
KR20200111165A (ko) 밀봉 애노드 구조의 하이브리드 솔리드-스테이트 셀
WO2018025557A1 (ja) 電池、電池モジュール
WO2018115836A1 (en) Battery
WO2002039516A2 (en) Battery packaging construction
JP7412378B2 (ja) 二次電池の製造方法および二次電池組立体
JP2021093334A (ja) 全固体電池システム
JP5349356B2 (ja) 蓄電装置
JP2023135173A (ja) ラミネート型セル
CN117013188A (zh) 二次电池