(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリまたはアルカリ土類イオンを介して動作する電極を使用した、薄いフィルム状の固体ポリマー電解質を有する電気化学的ジェネレータのための、横方向集電を行なう自己保護型の電流コレクタであって、約１ミクロンと３０ミクロンとの間のある厚みを有し且つ必要に応じて少なくとも一方の面に粘着性を与えるように処理された絶縁性プラスチック支持フィルムと、約１０ミクロンより薄い厚みを有し、前記絶縁性支持フィルムの少なくとも一方の面に接着された導電性金属被覆とを備えている自己保護型の電流コレクタにおいて、
前記被覆の導電性表面は、複数の別々の隣接した導電性領域に分けられており、各領域は、前記別々の領域の全体の横方向集電を可能とする共通横方向導電性マージンに接続された小さな横断面の少なくとも１つの導電性ブリッジを除いて、横断方向の非導電性部分によって電気的に絶縁されており、前記導電性ブリッジの特性および電気抵抗は、製造される前記ジェネレータの個々の集電領域の各々に対して与えられる最大電流に相当する電流を流すが、ある１つの領域内で偶発的な短絡が生じた場合において、前記ジェネレータの全領域から発しその領域によって受けられる最大電流を制限するように、選定されていることを特徴とする自己保護型の電流コレクタ。
【請求項２】
前記導電性金属被覆は、非導電性長手方向マージンを作り出すように、前記絶縁性支持フィルムの部分を覆わないようにしている請求項１記載のコレクタ。
【請求項３】
前記絶縁性支持フィルムは、アルカリまたはアルカリ土類金属を基礎とした電極と両立性のある合成樹脂からなる請求項１記載のコレクタ。
【請求項４】
前記合成樹脂は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステルまたはポリスルホンからなる請求項３記載のコレクタ。
【請求項５】
前記コレクタがジェネレータのカソードのコレクタとして使用される場合に、前記金属被覆は、少なくともその表面が、アルミニウム、ニッケル、クロム、モリブデン、鉄、金、銀またはそれらの合金からなる請求項１記載のコレクタ。
【請求項６】
前記コレクタがジェネレータのアノードのコレクタとして使用される場合に、前記金属被覆は、その表面が、ニッケル、クロム、鉄、モリブデンまたはそれらの合金からなる請求項１記載のコレクタ。
【請求項７】
前記コレクタが金属リチウムの電極として使用される場合に、前記金属被覆は、その表面が、ニッケル、クロム、鉄、モリブデンまたはそれらの合金からなる請求項６記載のコレクタ。
【請求項８】
前記個々の領域の表面は、製造されるべきジェネレータの全表面の１％より小さくなるように決定されている請求項１記載のコレクタ。
【請求項９】
前記個々の領域の表面は、ジェネレータの全表面の１％より小さくなるように決定されている請求項１記載のコレクタ。
【請求項１０】
前記導電性領域は、実質的に平行六面体である請求項１記載のコレクタ。
【請求項１１】
個々の領域を共通横方向導電性マージンに接続する前記導電性ブリッジの特性、幾何学的形状および抵抗は、前記領域において内部的短絡が生じて、ジェネレータから受けられる電流がその領域の表面に相当するジェネレータの電極によって発生されるだけの最大電流を所定値だけ越えたときに、前記ブリッジを非可逆的に切断するためのヒューズとして作用するように決定されている請求項１記載のコレクタ。
【請求項１２】
個々の領域を前記共通横方向導電性マージンに接続する前記導電性ブリッジの特性、幾何学的形状および抵抗は、前記領域において内部的短絡が生ずるとき、その領域の表面に相当するジェネレータの電極によって通常発生されることが予想される電流を実質的に制限することなしに、ジェネレータの全エネルギーがその領域にて突然に消費されてしまわないようにジェネレータの全領域から発する電流を制限することができる請求項１記載のコレクタ。
【請求項１３】
前記導電性金属被覆は、真空のもとで金属化された金属からなる請求項１記載のコレクタ。
【請求項１４】
前記金属は、アルミニウム、金、ニッケル、クロム、モリブデン、銀、鉄、およびそれらの合金からなる群から選定されている請求項１２記載のコレクタ。
【請求項１５】
前記導電性金属被覆および前記個々の領域の表面抵抗、前記共通横方向導電性マージン、および必要ならば、導電性ブリッジは、銅、金、ニッケル、クロム、モリブデン、銀、鉄およびそれらの合金の中から選択され、0.００５ミクロンと0.１ミクロンとの間のある厚みを有するように、真空のもとで金属化された金属、および0.１ミクロンと４ミクロンとの間の付着厚みとなるように電気化学的に付与された少なくとも１つの金属を用いて与えられている請求項１記載のコレクタ。
【請求項１６】
前記個々の領域、前記導電性ブリッジ、および必要ならば前記非導電性長手方向マージンおよび横断方向の非導電性部分のサイズおよび形状は、金属化または金属化メッキ表面の部分を局部的に非金属化することによって、決定される請求項２記載のコレクタ。
【請求項１７】
前記非金属化は、レーザビームによる除去またはフラッシングによって行われる請求項１６記載のコレクタ。
【請求項１８】
前記隣接した領域の間に与えられた横断方向の非導電性部分は、前記導電性領域を互いに対して絶縁するように前記共通横方向導電性マージンを遮断するか、全導電性領域、導電性ブリッジ並びに横方向導電性マージンの対応する部分を遮断する請求項１記載のコレクタ。
【請求項１９】
前記隣接する領域の間の前記横断方向の非導電性部分は、領域の表面の１０％より小さい面積を有する請求項１５記載のコレクタ。
【請求項２０】
前記非導電性横長手方向マージンの部分と、前記導電性ブリッジおよび前記共通横方向導電性マージンからなる横方向境界部分とを除いて、前記導電性領域および前記領域の間に配置された前記支持フィルムの横断方向の非導電性部分を覆うジェネレータの電解質によって境界付けられた複合アノードまたはカソードからなるフィルム材料で形成された電極を含む、請求項２記載のコレクタを使用したコレクタ電極組立体。
【請求項２１】
前記電極の材料が、溶液または溶融物の形態で拡散させる方法によって、または既に製造された電極の粘着性フィルムの転移またはラミネーションによる方法によって得られることを特徴とする請求項２０のコレクタ電極組立体。
【請求項２２】
前記電極の材料のフィルムが前記コレクタの各導電領域の表面にのみ存在し、これによって隣接する導電性領域を分ける横断方向の非導電性部分がカバーされず、ある領域の内部短絡及び導電性ブリッジの不可逆性ブレークの場合には欠陥領域がジェネレータの全体から完全に電気的に絶縁されるようになったことを特徴とする請求項２０のコレクタ電極組立体。
【請求項２３】
前記電極フィルムがリチウムまたは金属アノードからなることを特徴とする請求項２２のコレクタ電極組立体。
【請求項２４】
前記電極フィルムが予め形成されたフィルムの押し出し、プレスまたは積層により、または、溶融リチウムを付加する方法によって得られることを特徴とする請求項２３のコレクタ電極組立体。
【請求項２５】
前記コレクタが前記隣接領域の間に設けられ前記共通横方向導電性マージンを遮断しこれによって導電性領域を互いに絶縁する横断方向の非導電性部分と、導電性ブリッジと、横方向導電性マージンとを有し、巻回された薄いバッテリの大きなユニット内にあり、横方向の接触が前記ユニットの横方向導電性マージンにまだ与えられていない大きなコイルの形態で安全な方法で一時的にストアされていることを特徴とする請求項２０のコレクタ電極組立体。
【請求項２６】
電気的コンデンサに固有の方法に従い、そのコレクタの横方向導電性マージン上に亜鉛及びその合金のような金属をシューピングすることによって前記コレクタ電極組立体の横方向集電が得られる、少なくとも１つの請求項２０に記載のコレクタ電極組立体を有する巻回あるいは積層状ジェネレータ。
【請求項２７】
巻回または積層状態の複数の粘着性フィルムからなり、前記フィルムの少なくとも１つが請求項１に記載の電流コレクタである、薄いフィルム状のポリマー電解質ジェネレータ。
【請求項２８】
巻回または積層状態の複数の粘着性フィルムからなり、前記フィルムの少なくとも１つが請求項２０に記載のコレクタ電極組立体である、薄いフィルム状のポリマー電解質ジェネレータ。
【請求項２９】
真空蒸着により、絶縁フィルム支持体の少なくとも一方の面の１部または前部の表面を、１から３０ミクロンの厚さで、電気化学的蒸着を促進するように選択され、かつ裏面側の電気化学的蒸着の開始を可能にするのに十分な導電性を有する金属で金属被覆すること、
全厚さが０．１ミクロンから４ミクロンの間で、前記金属被覆された表面の一部または前部を少なくとも１つの付加的な金属で電気化学的付着を行いコレクタの抵抗の影響による損失を抑えるのに十分なレベルまでコレクタの表面電気抵抗を減少させ、該最後に付着した金属をこのコレクタの対応する電極の材料と適合性を有するように選択すること、
支持導電表面の多少の実質的な部分を局部的に除去し、この表面を共通横方向導電性マージンによって一緒に結合された別々の隣接導電性領域にその表面を分割し、その別々の領域と横方向導電性マージンとの電気的接触が少なくとも１つの小さい断面の導電性ブリッジによって保障し、前記導電性ブリッジの性質、形状及び電気抵抗を、ジェネレータの各領域にたいして可能な最大通常電流に対応する電流の通過を許容し、かつ、ある領域において内部短絡が生じた場合には共通横方向導電性マージンを介してジェネレータの全表面から発生してこの領域に受け入れられる最大電流を制限または遮断するように選択すること、
からなる横方向集電を行い、アルカリまたはアルカリ土類金属イオンを介して動作する電極を用いる薄膜ポリマー電解質電気化学的ジェネレータのための自己制限電流コレクタの製造方法。
【請求項３０】
真空下での金属被覆方法が陰極分極すなわち電子ビームタイプの単純なあるいは補助的熱化学的気化方法の中から選択されることを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
前記金属被覆が０．００５から０．１ミクロンの厚さを有する請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
前記金属被覆が電気化学的付着と適合性があり、銅、ニッケル、モリブデン、クロム、銀、金及びこれらの合金から選択され、表面抵抗が５Ω／□より小さい表面抵抗を有しかつ絶縁支持体の全表面を覆っておらずこれによって前記共通横方向導電性マージンの反対の境界部に非導電性マージンを残しているエレメントからなることを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３３】
最後に電気化学的に付着した金属は鉄、ニッケル、またはクロムである請求項３２の方法。
【請求項３４】
最後に電気化学的付着の条件はその付着の電気抵抗の局部変化を生じさせるようにまたは、付着金属の外部表面の条件を制御するように選択される請求項３２の方法。
【請求項３５】
導電性表面の１部の除去がレーザー加工、フラッシングあるいは機械的、化学的方法によって行われる請求項３２の方法。
【請求項３６】
前記除去が、電気化学的付着の段階の前に、レーザー加工によりまたはフラッシングにより、領域、導電性ブリッジ、共通横方向導電性マージン及び必要ならば、支持フィルムの全体の幅に沿った横断方向非導電性部分の形状と大きさを迅速に決定するように、行われる請求項３２の方法。
【請求項３７】
前記除去が、電気化学的付着の段階の後に、レーザー加工によりまたはフラッシングにより、領域、導電性ブリッジ、共通横方向導電性マージン及び必要ならば、支持フィルムの全体の幅に沿った横断方向非導電性部分の形状と大きさを迅速に決定するように、行われる請求項３２の方法。
【請求項３８】
前記各々の領域の表面がジェネレータのコレクタに予定される全体表面の１０％よりすくない領域を表すように選択される請求項２９の方法。
【請求項３９】
前記各々の領域の表面がジェネレータのコレクタに予定される全体表面の１％よりすくない領域を表すように選択される請求項２９の方法。
【請求項４０】
前記絶縁支持フィルムが高純度ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエチレン、またはポリエステルを含み、金属被覆を行うべき表面上にコロナ放電で前処理され、かつアルカリ金属を含む電極とともに動作する電気化学的ジェネレータの化学的環境と化学的な適合性を有するように選択されたプラスチック材料からなる請求項２９の方法。
【請求項４１】
粘着性電極コレクタ結合体を構成するようにジェネレータのアノード又はカソードからなる電極材料を用いる付加的な段階を含み、前記電極材料が非導電性長手方向マージン上及び導電性ブリッジと共通横方向導電性マージンとを含む支持フィルムの反対側境界部上に付着されていない請求項２９の方法。
【請求項４２】
前記電極材料が溶液、溶融体からの拡散または前もって調整されたフィルムの転移または積層によって付加される請求項４１の方法。
【請求項４３】
前記電極材料が導電性領域の金属被覆表面のみをカバーする請求項４１の方法。
【請求項４４】
前記ジェネレータの少なくとも横方向の一端に亜鉛をシューピングすることによって亜鉛を付加しこれによって、電気的接触を与える付加的な段階を含む請求項２９の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、安全な電気化学的ジェネレータのための電流コレクタ、これら電流コレクタの製造方法、およびこれら電流コレクタを使用して得られるジェネレータに関するものである。より詳細に説明するならば、本発明は、絶縁性プラスチック上に導電性被覆を施してなる、横方向集電を行なう電流コレクタであって、前記金属の被覆が複数の導電性領域に分けられており、これら導電性領域は、互いに隣接する領域に対しては絶縁されているが、共通の導電性縁によって互いに接続されており、その共通の導電性縁は、導電性ブリッジによって接続されており、ある１つの領域が短絡状態になるときに、そのジェネレータの全体から発してその１つの領域によって受けられる総電流を制限しまたは遮断することができるようにしたことを特徴とする電流コレクタに関する。また、本発明は、このようなコレクタを製造する方法およびこれらコレクタを用いて製造されるジェネレータにも関する。
【０００２】
【従来の技術】
高密度エネルギーの一次的または再充電しうるジェネレータは、偶発的な急速放電の場合においては、ある極端な場合には、そのバッテリが危険なものとなったり、爆発さえも起こしてしまうような温度状態、および多分、圧力状態に達することがありうる。これらの極端な状態に常に達するものではないにしても、このジェネレータには、永久的な破損を生ずることがありうるのである。
【０００３】
この種の問題は、一般的に液体電解質、および、ある場合には、可溶カソードを使用するリチウムジェネレータの場合には、より大きなものとなっていた。これらのジェネレータは、非常に大きなエネルギーを含んでおり、ある特定の設計構造のものでは、主短絡の状態のもとでは、内部的温度が数百度も増大してしまう。電解質が沸騰したり、特に、リチウムと電解質またはカソードとの間の化学的反応が起こると、高温度で突然爆発性となることがあり、特に、これは、温度がリチウムの融点である約１８０°Ｃを越えるときにそうである。この状態は、特に、リチウムと液体電解質との接触面積および反応性が実質的に再充電のサイクル数につれて増大するような再充電可能なリチウムジェネレータの場合に重大なものとなる。
【０００４】
これらの安全性の問題を制御するためにその他の種々な解決策が提案されている。例えば、外部的短絡の場合に電流を遮断したり制限するためにヒューズを使用したり、可溶性の金属リチウムの代わりにそれほど可溶性ではないＬｉＣ６  の如き挿入の化合物または合金を使用することが提案されている。
これらのジェネレータを内部的短絡に対して保護することはより難しい。リチウムジェネレータに対する興味ある解決策が、欧州特許第０２４６８６６号明細書において、提案されている。この保護の仕方は、セパレータの電解質を含む多孔質のプラスチック膜が、臨界的と考えられる温度より低い温度の中から選択されたある温度から溶融し始めるという能力に基づくものである。
【０００５】
本発明は、主として、固体状態において、薄いフィルム状の電極、電解質およびコレクタを使用したリチウムジェネレータに関するものである。それらフィルムは、好ましくは、連続的プロセスによって製造され、その全厚さは、多くの場合、２００ミクロンと５ミクロンとの間で変わりうる。ポリマー電解質自体は、すでに、より安全なものであると考えられている。何故ならば、それらは、固体状態にあり、また、電解質と電極との間の物質の急速な交換を制限する能力があるからである。一方、ポリマー電解質は、本発明のコレクタに使用するのに特に適している。
【０００６】
本発明は、特に、大きな表面を有するバッテリの開発を必要とする薄いフィルム状のジェネレータのための電流コレクタを提供することを目的としている。これらのジェネレータは、多くの場合、巻回状または積層状に組み立てられ、それらフィルムが長手方向に延びているために、横方向に集電され、相当量の電力エネルギーを蓄積するのに使用される。これらの状態は、実際には、電極からの電流が電極コレクタの限界を越えて集電されるのを防止する。
【０００７】
したがって、本発明のコレクタは、これらの型のリチウムジェネレータの安全特性を改善することを狙いとしている。本発明のコレクタの目的は、内部的短絡の場合において、ジェネレータの全体から発する最大短絡電流を一時的または限定的に制限することにより、そのコネクタにて発生される熱を制限することにある。このような制限は、ジェネレータのコレクタのうちの少なくとも１つのコレクタの表面を、複数の区別された領域に分けて、それら領域を、一方では、ジェネレータの通常の動作に相当する電流は通過させ、且つある領域内に短絡が生じている場合にはその領域によって受けられる電流を制限または遮断するように、共通の導電性領域に接続するようにすることによって、達成される。本発明の実施例によれば、電流を制限することにより、偶発的な短絡の場合において危険な状態になるのを防止できるし、また、なお、電流を制限することにより、それらブリッジが制限的に溶融されるならば、その欠陥の生じた領域を限定的に分離することができ、この場合には、そのジェネレータは、そのジェネレータの領域の総計の表面積と１つの領域の表面積との比率に従って減少させられた容量でもって作動し続けることができるのである。
【０００８】
このような安全なコレクタの製造を容易とするために、本発明は、プラスチックフィルムの上に支持させたコレクタを使用する。このような支持フィルムを使用することは、ポリマー電解質を有するジェネレータの如き全体が固体状のシステムにおいては、より容易である。その上、プラスチック支持体を使用すると、それを使用しない場合には使用が難しい、切り出されたコレクタの取り扱いが容易となり、また、そのプラスチック支持体は、例えば、その支持体が積み重ねられたバッテリ間の絶縁材料として作用するような巻回状バッテリの場合には、ジェネレータの種々な構成部分を、分離するように、永久的に作用するものである。同様に、この支持フィルムは、コレクタ−電極ユニットの取り扱いを容易なものとでき、また、その他の構成部分およびジェネレータ全体を組み立てるための支持体としても使用される。
【０００９】
本発明のさらに別の目的は、薄いフィルムを有するジェネレータに特に適したこの種の安全なコレクタを製造するための好ましい方法を提供することであり、この方法においては、コレクタの重量または体積の増大を最大限減少させつつ、コレクタの表面導電度を調整することができる。このようにジェネレータのエネルギー密度を最適化することに加えて、本発明の方法は、プラスチック材料のフィルムに固有のプロセスによって、ポリマー電解質ジェネレータの使用を、バッテリの形に組み立てられた多層フィルムの複合体の大きな原反ロールの製造、品質管理および一時的保管に関して、容易とするものでもある。
【００１０】
本発明は、アルカリまたはアルカリ土類イオンで動作する電極を使用した、固体ポリマー電解質を有する薄いフィルム状の電気化学的ジェネレータのための、横方向集電を行なう自己保護型の電流コレクタであって、そのジェネレータの化学的環境と両立性があるように選択された約１ミクロンと３０ミクロンとの間のある厚みを有し且つ少なくとも一方の面に粘着性を与えるように処理された絶縁性プラスチック支持フィルムと、そのジェネレータの対応する電極材料と両立性を有するように選定された約１０ミクロンより薄い厚みを有し、前記絶縁性支持フィルムの少なくとも一方の面に接着された導電性金属被覆とを備えており、前記被覆の導電性表面は、複数の別々の隣接した領域に分けられており、各領域は、前記複数の別々の領域の横方向集電を可能とする共通の導電性横方向縁に接続された小さな横断面の少なくとも１つの導電性ブリッジを除いて、非導電性境界部分によって電気的に絶縁されており、前記導電性ブリッジの特性および電気抵抗は、一方では、そのジェネレータの各個々の集電領域に対して与えられる最大電流に相当する電流を流すが、他方では、１つの領域内で偶発的な短絡が生じた場合において、そのジェネレータの前記複数の領域から発しその領域によって受けられる最大電流を、例えば、前記共通の導電性縁を用いて制限するように、選定されていることを特徴とする自己保護型の電流コレクタに関する。
【００１１】
導電性金属コーティングは、非導電性横側縁部を形成するために、絶縁性支持フィルムの一部を被覆しないで残して行うのが好ましい。また、絶縁性支持フィルムは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属から成る電極と両立性のある合成樹脂、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリスルホンなどから成るのが好ましい。
【００１２】
このコレクタが、ジェネレータの陰極のコレクタとして使用される場合には、金属コーティングは、少なくともその表面がアルミニウム、ニッケル、クロム、モリブデン、鉄、金、銀又はこれらの合金から成るのが好ましい。一方、このコレクタが、ジェネレータの陽極のコレクタとして使用される場合には、金属コーティングは、その表面がニッケル、クロム、鉄、モリブデン又はこれらの合金から成るのが好ましい。また、このコレクタが、メタリックリチウムの電極として使用される場合にも、金属コーティングは、その表面がニッケル、クロム、鉄、モリブデン又はこれらの合金から成るのが好ましい。
【００１３】
本発明の一の実施例によると、個々の領域の表面は、所望のジェネレータの全表面の１０％以下に相当するように選択され、好ましくは全表面の１％以下である。導電性領域は、平行六面体形状であるのが好ましい。個々の一領域と共通の導電性側縁部とを接続する導電性ブリッジの性質、形状及び抵抗は、例えば、ヒューズとして機能するように決定され、前記領域で内部ショートが起きて、ジェネレータからの電流が所定の値（この領域の表面に対応するジェネレータの電極によって通常発生する最大電流）を超えたときには、このブリッジを断絶するようになっている。
【００１４】
本発明の別の実施例によると、個々の一領域と共通の導電性側縁部とを接続する導電性ブリッジの性質、形状及び抵抗は、前記領域で内部ショートが起きたときにジェネレータの領域群から発生する電流を制限できるように選択され、この領域の表面に対応するジェネレータの電極により通常発生する電流を制限することなく、ジェネレータの全エネルギーがこの領域において突然に消滅するのを防止している。
【００１５】
導電性金属コーティングは、真空蒸着により被覆された金属から成り、好ましくはアルミニウム、金、ニッケル、クロム、モリブデン、銀、鉄又はこれらの合金の中から選択される。本発明の別の実施例によると、個々の領域の導電性金属コーティング及び表面抵抗、共通の導電性側縁部の導電性金属コーティング及び表面抵抗、さらに必要であれば導電性ブリッジの導電性金属コーティング及び表面抵抗は、真空蒸着によって被覆された金属によって与えられ、好ましくは銅、金、ニッケル、モリブデン、銀から選択され、その厚さは０．００３  ミクロンから０．１  ミクロンの間である。そして、少なくとも１つの金属付着層は、その厚さが０．１  ミクロンから４ミクロンの間になるように電気化学的に付着され、最後の金属付着層は、ジェネレータに対応する電極材料との両立性のあるものが選択される。
【００１６】
本発明の別の実施例によると、個々の領域及び導電性ブリッジの寸法及び形状、さらに必要であれば絶縁性横側縁部及び非導電性横断部の寸法及び形状は、蒸着表面又は蒸着メッキ表面の一部についての局所的な金属剥離によって定まる。この金属剥離は、レーザービーム又はフラッシングによって行われるのが好ましい。
【００１７】
本発明の別の実施例によると、隣接する領域の間又は隣接する領域群の間に形成されている絶縁性横断部はまた、共通導電性横側縁部を横切っており、導電性領域又は導電性領域群を相互に絶縁し、さらに導電性ブリッジと、導電性側縁部に対応する部分をも絶縁している。隣接する領域間のこの絶縁性横断部は、領域表面の１０％以下に相当する。
【００１８】
また、本発明は、前述したコレクタと電極との組み合わせにも関する。この組み合わせにおいては、電極材料のフィルムは、ジェネレータの電解液によって結合された複合陽極又は複合陰極から成り、この電解液は、導電性領域と導電性領域の間にある支持フィルムの絶縁性境界部を覆っているが、絶縁性横側縁部と、導電性ブリッジ及び共通の導電性側縁部から成る横境界部とは覆っていない。この複合電極の材料は、好ましくは、溶液又は溶解物を塗布する処理工程により、またはすでに用意された粘着性の電極フィルムを転写又は積層する処理工程により得られる。
【００１９】
本発明の別の実施例によると、電極材料のフィルムは、一領域に内部ショートが生じて導電性ブリッジが断絶した場合に、不良領域をジェネレータ全体から完全に電気的に絶縁するために、隣接する領域を隔離する非導電性の境界を覆わないように、コレクタの個々の導電性領域の表面上にのみ存在する。電極材料のフィルムは、例えば、リチウム又は金属陽極から成る。このフィルムは、溶融リチウムを付着させる処理工程によって前もって形成されたフィルムを押出し、押圧、または積層することによって得られる。
【００２０】
本発明に係るコレクタ電極結合体は巻回した薄いバッテリの中にあってもよく、大きなコイルとして安全に一時的に貯えられるようにしてもよい。この大きなコイルの中では横方向の接触入力はまだ結合体の導電マージンに与えられていない。
本発明はまた巻いた状態の、または、積み重ねた状態のジェネレータに関する。このジェネレータは少なくとも一つの前述のコレクタ電極結合体を有している。この結合体には、亜鉛およびその合金などの金属を公知の方法によりシューピング（ｓｈｏｏｐｉｎｇ）することによってコレクタ電極結合体の横方向の積層体が設けられている。本発明に係るポリマー電解質ジェネレータは一群の接着性フィルムに形成された薄いフィルムとし、巻いた形状または積み重ねた形状にすることができ、このジェネレータは少なくとも一つのコレクタまたは少なくとも一つの本発明に係るコレクタ電極結合体を有する。
【００２１】
本発明は、また、アルカリまたはアルカリ土類イオンで作動する、ポリマー電解質の薄いフィルムの電気化学ジェネレータに用いる自己制限電流コレクタの製造方法に関する。この方法は次の三つの過程からなる。
（１）絶縁支持フィルムの少なくとも一方の面の全体または一部を真空下で堆積させることにより金属化させ、１〜３０ミクロンの厚さにする。金属は電気化学的堆積を促進させるものであり、電気化学的堆積を行うのに十分な導電性を有するものから選ばれる。
（２）金属化表面の全体または一部上において、少なくとも一つの他の金属を電気化学的に堆積させ、全体の厚さを０．１〜４ミクロンとし、コレクタの電気表面抵抗を十分な値まで減らし、電気抵抗による損失を回避する。最後に堆積する金属はコレクタに対応する電極の金属と適合性があるものを選ぶ。
（３）支持された導電表面の一部を他に移し、共通の導電横方向マージンによって結合されている隣接導電領域に表面を分割する。これらの領域の間の電気的接続および導電マージンは小さな断面の一つまたは二つ以上の電気ブリッジによりなされる。導電ブリッジの性質、配置および電気抵抗は、ジェネレータの領域の各々に対する最大通常電流に対応する電流の流れを可能にし、領域内部の内部ショート回路において、この領域がジェネレータの全表面から受ける最大電流を制限するように選択される。
【００２２】
真空下での金属化の方法はカソード極化または電子ビーム型の熱化学蒸気化方法から選択されることが好ましく、厚さは０．００５〜０．１ミクロンであることが好ましい。導電性金属は電気化学的堆積と融通性のある要素からなり、銅、ニッケル、モリブデン、クロム、銀、金およびそれらの合金から選ぶことが好ましい。また、この合金は５オーム／平方以下の表面抵抗を有することが好ましい。さらに、この導電性金属は絶縁支持体の全表面をカバーせず、共通の導電マージンにより画定されるボーダー上の非導電性横方向マージンが残される。
ここで、表面抵抗は、材料表面の電気抵抗を記述するのに使用される単位である。
Ｒ＝ρＬ／Ｗ  （Ｒは抵抗値、ρ表面抵抗、Ｌは長さ、Ｗは幅である。）と表すことができる。
ＬがＷに等しい場合、Ｒはρに等しい。ＬとＷは、それらが等しい場合、どの様な値であっても良い。表面抵抗は、正方形に対して定義されており、オーム／平方又はΩ／□の単位を有しているが、正方形のサイズとは全く独立している無次元単位である。表面抵抗は「シート抵抗」とも呼ばれており半導体技術分野で頻繁に使用される単位である。
【００２３】
最後に堆積される金属は鉄、ニッケル、クロムが好ましく、電気化学的堆積を行う条件によってその堆積物の電気抵抗を変えることができ、あるいは、堆積した金属の外側表面の状態をコントロールすることができる。
導電表面の一部を除去することはレーザー機械により、あるいは、機械的化学的方法により行うことが好ましい。例えば、電気化学的堆積の前に行い、領域、導電ブリッジ、共通の導電マージン、支持フィルムの全幅に沿った横断面の形状と大きさを早期に確定することができる。
【００２４】
各領域の表面は、ジェネレータのコレクタに対する全表面の１０％以下、好ましくは１％以下を表すように選択される。絶縁支持フィルムは、高純度のポリプロピレン、ポリスルフォン、ポリエチレンまたはポリエステルを含むことが好ましいプラスチックフィルムからなることが好ましい。これらは、金属化すべき表面上でコロナ放電により予め処理されており、アルカリ金属を含む電極で作動する電気化学的ジェネレータの化学的環境と適合性があるように選択される。この方法は、ジェネレータのアノードまたはカソードからなる電極材料を用いて、付着性の電気コレクタ結合体を構成する過程をさらに含む。ただし、前記電極材料は非導電性横方向マージンには用いられず、導電ブリッジと共通の導電マージンとを含む支持フィルムの反対側のボーダーにも用いられない。この電極材料は、溶解状態で溶解化によって、あるいは、予め用意したフィルムの移動またはラミネートによって、拡散させる方法を適用することもできる。
【００２５】
電極コーティングは、通常、導電領域の金属化表面のみをカバーする。
本発明の特徴及び利点は実施例を用いて行う以下の説明から明らかになるはずである。
【００２６】
【実施例】
以下添付図面を参照して本発明の実施例について説明する。これらの図面においては、理解を容易にするために、各要素は、実際の寸法では示されていない。各図面中に付された符号は、理解のためにのみ使用し、特許請求の範囲を限定するものではない。
【００２７】
本発明のコレクタとコレクタ電極との組み合わせが、図１に示されているが、これにより、本発明は、限定されない。
本発明は、絶縁プラスチック材の薄い支持フィルム１、薄い導電性コーティング２、導電性ブリッジ５、及び非導体性長手方向マージン６を有することを特徴としている。
【００２８】
この絶縁プラスチック材の薄い支持フィルム１は、コレクタを取り扱って、ゼネレータの他の部品に対して電気的に絶縁をすることを可能としている。薄い導電性コーティング２は、支持面の少なくとも一方に付着しており、複数の導電性領域３に分割されている。この導電性領域３は、非導電性部分７を介して隣接領域から絶縁されており、さらに、導電性ブリッジ５により共通横方向導電性マージン４と接触している。各領域の表面は、全ゼネレータの領域の表面の１０％未満、好ましくは１％未満となるように選択されている。平行６面体形状が、これらの領域に特に有効である。
【００２９】
導電性ブリッジ５は、一方では、短絡時に導電性領域により全ゼネレータから受ける電流を制限すなわち逆転できないように阻止するように選択され、他方では、この領域により集められた電流ピークを十分支持するために十分な導電性を有し、ゼネレータの通常使用の状態となる。
共通導電性マージンの反対の端部の非導体性長手方向マージン６は、好ましくは、導電性コーティングによる絶縁フィルムを不完全に覆うことにより得られ、これにより、ゼネレータの準備が容易になり、さらに一旦組立が終わった後の横方向端部の電気接触への適用が容易になる。
【００３０】
この種のコレクタが全ゼネレータに使用された場合には、  対応する電極８のフィルム表面は、少なくとも長手方向マージン６の部分、さらに好ましくは共通マージン４及び導電性ブリッジ５が存在する横方向領域以外の部分が導電性領域３を覆うように、固定して取り付けられる。
この種のコレクタ３は、絶縁支持フィルム１の一方若しくは両面に取り付けてもよく、さらに、電極８の材料となるコーティングが長手方向に適用され且つコーティングの不連続部が、図３に示されたように、コーティング電極との電気的接触を避けるために、隣接領域と横方向に分離する非導電性部分７と一致している限り、コレクタ３は、ゼネレータの電極の何れにも使用するようにしてもよい。本発明においては、コレクタをこのように用いることにより、短絡時の欠陥領域が、ゼネレータの残りの部分から完全に分離される。この時、この領域の可融性の導電性ブリッジが破壊され、ゼネレータの残りが保存される。
【００３１】
図４に上記の実施例の変形例が、図２のコレクタを利用ることにより、得られる。この際、導電性マージン４が部分７により切り離される。この変形例においては、これらのコレクタを利用することにより互いに積層されたバッテリーの幅広巻線の一時的な収納が容易となる。このために、横方向コレクタが巻線の端部に設けられた場合には、個々の領域間の非接触が可能となる。この変形例においては、「パワー・ロール（Ｐｏｗｅｒ  Ｒｏｌｌ）」において組み立てられたバッテリーの幅広巻線の安全な収納が容易となる。一方、例えば、ある領域に部分的な短絡が生じたような場合において、ラミネイトされたバッテリーの製造中に、欠陥領域を制御した隔離したりすることが可能となる。
【００３２】
コーティング電極８が、アノード若しくはカソードなどのポリマにより巻かれた複合電極で本発明のコレクタ上に連続的に用いられるものであれば、後者は、隣接する領域（図４参照）間の部分的に導電性を生じさせることができる。本発明の実施例においては、短絡した欠陥領域は、たとえ導電性ブリッジが破断した後であっても、全ゼネレータから完全に隔離される。この場合、ゼネレータは、突然の放電から保護されるが、用いられている構造及び複合電極コーティングの表面の導電性により、遅い自己放電を受ける。
【００３３】
本発明は、さらに、これらの電流コレクタ及び対応するコレクタ電極の組み合わせの製造方法を含む。これらの電流コレクタ及び対応するコレクタ電極の組み合わせは、例えば、平方センチメータ当たり一ミリアンペアのオダーの比較的高い電流密度で、電極をベースとするリチウムを用いるポリマ電解質ゼネレータの特定のニーズに対して特に用いられる。これらのゼネレータは、電流コレクタを必要とする。この電流コレクタにおいては、特定表面抵抗は、０．５Ω／平方未満、好ましくは０．１Ω／平方未満であるべきであるが、過度の導電性金属は制限されるべきである。横方向のコレクションの距離が相当大きいときには、より高い特定の表面抵抗がゼネレータの電圧降下を意味することになる。以下に示す式Ｉにより、第一近似として、通常の使用状態下で予想される最大電流密度に耐え得るような、ある所定幅のコレクタに必要な表面抵抗の選定が可能となる。
【００３４】
ΔＶ＝（Ｉ／ｃｍ２  ）（Ω／□）Ｌ２  ／２            （Ｉ）
ここで、ΔＶは、フィルムコレクタに関して許容できる電圧降下、（Ｉ／ｃｍ２  ）は、通常の使用状態における最大電流、（Ω／□）は、電流コレクタの表面抵抗を、Ｌはドレーンされるべき電極の長さ、例えば、フィルムコレクタのセンチメートル単位の幅を表している。許容電圧降下は、用いる分野によって変更することができるが、ほとんどの場合において、このオーム降下はゼネレータの電圧の数パーセント以下にしておくべきである。
【００３５】
製造プロセスは、以下の三つの段階を特徴とする。真空状態下で、絶縁フィルム支持体の少なくとも一方の面の少なくとも一部の表面を、電気化学的蒸着に適した金属で金属被覆する段階、ジェネレータの対応する電極と両立性のある金属を、０．５Ω／□以下、より好ましくは０．１Ω／□以下の導電表面抵抗を与えるのに充分な厚さで電気化学蒸着を行う段階、好ましくはレーザビーム若しくはフラッシングによって導電表面の少なくとも一部を除去することにより、コレクターの表面を、１つ若しくはそれ以上の伝導性ブリッジによる共通の導電性マージンによって一緒に結合された複数のはっきりした隣接領域にサブ分割する段階であって、前述の１つ若しくはそれ以上の伝導性ブリッジの性質及び電気抵抗は、これらのブリッジによって、ある１つの領域と共通マージンの間を循環させる電流が制限され若しくは妨げられるようなものとされている。これらのデバイスの幾つかの素子、及びこのプロセスは、米国特許第２，６８３，７９２号、仏国特許第２，６３７，１１８号、米国特許第４，４９４，１６８号及び、欧州特許第０，０７３，５５５号等、静電コンデンサの製造に関して記述された現存のデバイス及びプロセスに非常に近似する。これらは、カナダに同時出願された出願番号２，０５１，６１４びと共通する素子も含む。本発明によるコレクターが、静電コンデンサのコレクターを利用した素子及びプロセスに幾つかの点で近似しているという事実は、この本発明によるコレクターが、より薄くされたフィルムから成るが全体的には堅固な装置となるようにされたリチウムジェネレータの進展から受け継がれたことによる。この近似性は、取り分け、可能な組立て作業レベルで見ることができ、その例として、ジグザク状若しくは非連続的な積み重ねとされた平らな積み重ねと同じような円筒形若しくは平らな巻回及び、より好ましくは図３に示されるような亜鉛の突起によって装置の端部を通じて電極から電流を集める方法がある。図３は、２個のコレクター電極１２及び１２’の組合せを利用しつつ巻回することによってジェネレータを構成する方法を示している。この図には、領域及びブリッジの詳細は示されていないが、巻回されたフィルムの側面端部にて、シューピング（ｓｈｏｏｐｉｎｇ）  によって設けられた亜鉛が１０及び１０’に示されている。
【００３６】
しかしながら、これら２つの技術の間には、例えばジェネレータの場合、付加的な電気化学成分に関しては、電気化学的な両立性の問題、更には、取り分けアルカリ金属が用いられた場合には、電極物質の極限化学活量（ｅｘｔｒｅｍｅ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｃｔｉｖｉｔｙ）  によって必要とされる化学環境の問題について、主な相違がある。更に、絶縁物質と同様、電流コレクターに関しても主な相違が存在する。多くの場合、ジェネレータのコレクターに要求される導電率は、真空状態下でアルミニウム及び亜鉛を用いて金属化することによって１Ω／□以上で制限され、これにより自己回復が可能とされているようなコレクター構造の特定の表面抵抗よりも、明かにより高いものである。他の主な相違は、絶縁フィルムに関連して存在し、この絶縁フィルムは、その高い誘電特性に関してよりも、即ち、その電圧勾配がジェネレータにおいて４ボルト／ミクロンを超過する方が、静電コンデンサにおける２５０ボルト／ミクロンに比べて稀であるといった特性よりも、むしろ、ジェネレータの化学環境との両立性に関して選定されるべきである。ジェネレータの化学環境の存在下での物質の安定度は、直接に物理接触させるか、若しくは、例えば、Ｈ２Ｏ、合成残留（ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｒｅｓｉｄｕｅｓ）  及び、分解生成物（ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓ）等、電極若しくはそれらの界面の物質をゆっくりと拡散し且つ汚染させるような異物の存在を介して、電極物質によって酸化若しくは還元を行なった場合の抵抗として定義される。この基準は、ジェネレータが、アルカリもしくはアルカリ土類金属を基にした電極を用いている場合に重要である。
【００３７】
以下の例によって、本発明のデバイスの実施例を限定することなく使用することが可能となり、またそれらの利点を示し、且つ本発明を従来技術と区別することが可能とされるであろう。これらの実施例で用いられる電界質及びカソードは、薄膜ジェネレータの製法と同様、米国特許第３，３０３，７４８号、米国特許第４，５７９，７９３号、米国特許第４，８５１，３０７号、及び米国特許第４，５０５，９９７号等の従来技術に記述されている。
【００３８】
図７に示すようにこの構成において、ミクロンの厚さのニッケル・シート上にラミネート状にミクロンの厚のリチウム・アノード１４、１５から成っている小さな電池と、公式（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉのリチウム塩及び約１．５Ｃ／ｃｍ２  のＴｉＳ２１５に基づく合成電極を有するポリエステルまたは酸化エチレンからなるポリマー電解質１１とが、準備される。このカソードのフィルムは、表面固有抵抗率５オーム／平方のアルミニウム１６で金属化されたポリエステルのフィルム支持体１９上に溶液によって分散されることによって用意される。この支持されたコレクターカソードの構成は、カソードによって覆われない金属化コレクタの先端を通してカソードから電流を集めることができるように、工夫されている。銀１７と共に設けられたエポキシ樹脂は、金属化された先端と外部コレクタ１８との間を接続するように用いられている。有効な表面積が４ｃｍ２  であるこのジェネレータは、それぞれ８０から６０μＡの放電／充電電流で７５サイクル以上の間２５％Ｃでサイクルされる。このジェネレータで得られる性能は、カソードが１５ミクロンのアルミニウムのフィルム上で準備された場合、即ちカソードの材料の使用の割合が７５サイクル後８０％で安定である場合のジェネレータの性能と等しい。明らかに、この試験は、関心事となり、そして全ての固体ジェネレータにおいて約２００Åのアルミニウムで極めて僅かな電流のコレクタを可能とする。しかしながら、ある型のポリマー電解質ジェネレータに対して、集められる電流密度は、２、３ｍＡになる場合もあり、そして式１のＬである横方向に枯渇する電極の深さは、ある巻かれたジェネレータにおいては１０ｃｍを越える場合もある。その後金属化されたコレクタで生じた抵抗の低下は、電圧に極めて逆の作用をする。従って、真空下における金属化コレクタの使用は、電流密度を高めない小さな領域のジェネレータに制限される。これによって、例えば、電気的引力を目的とするジェネレータが除かれる。さらに、使用に関しては、この型の金属化は、使用について非常にデリケートであり、そして簡単に損傷し、かつ、腐食する。
【００３９】
コレクタは過剰電流を制限し又は阻止するので、電池と熱溶接可能なＡ１／ＰＰ複合体から成るその包装とは、最終的にはそのコレクタの安全面を説明するために使用される。サイクル後、電池は、それ故ＡＣ電源（１１０Ｖ、６０Ｈｚ）の端子に直接接続されている。ジェネレータは瞬間的に、かつ、回復不能に破壊されるけれども、そのジェネレータの外見上の損傷は目立たない。可溶なブリッジ５として、そして外部接点として作用する先端部の領域において分解する間部分的は非金属化が見られる。同様な状況下において、１５ミクロンのアルミニウムから作成されたカソードを有するジェネレータ構成体は、コレクタの部分的溶解と共に爆発的な劣下を受ける。この例によって、可溶なブリッジを含む発明のコレクタの安全な特徴が十分説明される。
例  ２
この例は、安全なジェネレータの実施例を説明している。この例は、巻型ＡＡにおけるＴｉＳ２カソードと共に使用するポリプロピレン（４オーム／平方）上に支持された金属化アルミニウム  コレクタに基づいている。このコレクタは、横方向の収集と亜鉛の粉砕により外部からの点接触とを目的としている。ポリマー電解質と共に作成されたこの型のジェネレータは、一般に図３に説明されている。例として、この巻のコレクタの大きさは、約長さが１８０ｃｍであり、幅が５ｃｍであると思われている。使用される領域の面積は、ジェネレータの全表面を容量の１％以下を示す領域に分割するならば、それ故９ｃｍ２  である。ジェネレータが他のジェネレータと直列に取りつけられるならば、１％は、欠陥領域の損失の結果としてジェネレータの容量の顕著な変化を阻止するためには、妥当であると考えられている。例１と同様な電池の電機化学的特徴から、通常の期間の電流密度は１ｍＡ／ｃｍ２  である。９ｃｍ２  の領域の可溶なブリッジは、それ故相当は抵抗の降下がなく、９ｍＡのオーダの通常の電流を支持できる。ブリッジ領域が偶然に開かないように、ブリッジの開放電流は、例として９ｃｍ２  の領域によって生じる通常の電流の３倍、例えば２７ｍＡに固定される。比較として、全てのセルＡＡの通常の電流は、この場合、９００ｍＡであり、この値はブリッジを破壊するには十分である。導電性のブリッジの各種の形状が、長さと幅を変えることによって、試されている。これらのブリッジは、機械的は除去を通じて非金属化することによって、プロピレンの導電性の表面の部分を削除することによって、発生する。試験は、多数のポリプロピレン  シートでブリッジを支持するフィルムを完全に包囲することによって行われ、その結果完全は巻の条件を再度発生する。これらの試験中、このコレクタで破壊電流を２７ｍＡに制限するために、８ｍｍ２  より小さい表面、望ましくは２ｍｍ２  より小さい表面を有するブリッジが、例えば２ｍｍｘ１ｍｍまたは４ｍｍｘ０．５ｍｍの楕円形状で作られることが注目されてきている。長さが２ｍｍ、幅が１ｍｍのブリッジに設けられた９ｃｍ２  の２つの領域が、ポリプロピレン上にアルミニウムのコレクタと共に作り出され、そして２つの完全なジェネレータＬｉ／ＴｉＳとして独立に取りつけられる。両方の場合において、９ｍＡの電流がジェネレータによって生じたとき、そのブリッジが接触しないままでいること、そしてその電圧はブリッジの存在によって影響されないことが証明される。これらのジェネレータではサイクルが行われてその領域及びブリッジの安定性を証明する。８０％の通常の使用率が、放電の２００μＡ及び充電の１５０μＡで約１０サイクル後に注目される。しかし、外部電流源を用いて逆方向の電流を流し、その結果欠点のある振る舞い、即ち型ＡＡ２  のジェネレータの場合に９ｃｍ２  の領域をシュミレーションするとき、ブリッジは２、３秒後に２５及び３０ｍＡでそれぞれ破壊される。このことによって、コレクタだけの研究の間に注目された振る舞いが確認される。ブリッジの崩壊は、支持体フィルムと他の周辺のフィルムとへの明らかな損傷のない、アルミニウムの部分的な焼け焦げに相当する。
【００４０】
勿論、この場合、本発明のジェネレータに対する特別の要請、例えば、ブリッジの面の数、性能、形状及び抵抗の最適化を、以下の実施例３に示されるレーザーによる金属除去の使用と共に、考慮にいれることにより、より最適化された導電体ブリッジの他の形状を展開することかできる。実施例３は、例えば、コレクター−カソードの組み合わせが図３及び４の構成を参照することにより用意される場合において、コレクターをどの様にして使用することができ、欠損領域で発生される熱をどの様に制限し、そしてジェネレータの全体をどの様に保護するのかを説明することのみを目的としている。
実施例３
この実施例において、本発明の製法に従うコレクターは、コロナ放電によって処理された高純度のポリプロピレンフィルムに真空中で金属被覆することにより用意される。この金属被覆としては銅が用いられる。これは、この金属が化学的にニッケルを被覆するために理想的な基材であるためである。４０度Ｃのサルファメイト（ｓｕｌｆａｍａｔｅ）の浴槽から得られる抵抗は、約０．３ミクロンの厚さを有し、且つ０．１Ω／□以下の表面抵抗を有する。ＣＯ２  パルスレーザー、２１００ナノ秒及び１０．６  ミクロン波長での金属除去の試験は、この技術がニッケルを電気化学的に堆積する以前の面領域、ブリッジ及びマージンの表面及び形状を迅速に制御するために使用することができることを示す。レーザー金属除去によって得られる外縁の精度は、極めて良好であり、数ミクロンのオーダーである。ポリプロピレンフィルムはそのまま残る。被覆されたニッケルの厚さが０．３である場合、メッキの後の導電性被覆の面積の大きさは略同じである。しかしながら、レーザー金属除去の試験は、電気化学的堆積の後にこの厚さが大きく１ミクロンを越えない場合は、金属除去することも可能であることを示す。
実施例４
この実施例は高電流性能を有するより大きなサイズのジェネレータに関する以外実施例３のものと同じである。外部の違いはカソードに対して使用されるコレクターの形態にあり、表面抵抗は実施例３に記述された本発明の工程、例えば、ポリプロピレン上の銅金属被覆及びニッケルメッキによって最適化される。本実施例において考慮されており、図１に示される面領域の特徴は以下のとおりである。サイズ：３０ｃｍ×１２ｃｍ又は全表面の１％、平均電圧：３ボルト、通常使用パルス電流：５ｍＡ／ｃｍ２  。これらのデータは６０度Ｃで作動し、電気的牽引に対して最適化され酸化バナジウム／リチウムの形態の電池に基づく１００Ｗｈ円筒状巻体の構成から得られる。その巻体の外部寸法は高さ約１５ｃｍ、直径８ｃｍである。面領域の最大通常電流は１．８Ａである。ブリッジの種々の形態が研究された。コレクターＰＰ／Ｃｕ／Ｎｉ（０．３μ）  上に成された試験に対して保たれた最も頻繁に使用された形態は、対面する２つのＶ字状ノッチからなる構成を含む舌状体である。電気的ブリッジは、作動を容易にするため、コレクターの支持されたフィルムの機械的摩耗及び直接的な切断によって準備される。これらのフィルムで準備されたブリッジを破壊する電流は、この電圧を分かつ幅の１ｍｍ  当たり０．３５Ａの平均値と記された。ＰＰ／Ｃｕ／Ｎｉフィルムが、ポリプロピレンの他のフィルム間に保持される時、このフューズの破壊は金属の溶解又は燃焼によって生じる。フューズの破壊によって消費される電力の効果に注目することは興味深い。３ｍｍの幅に対して、フューズによって放出されたエネルギーは、隣接するポリプロピレン（２８ミクロン）の９の厚さに損傷を与える。これと比較して、１．５ｍｍの幅に対して３の厚さであり、１ｍｍの幅に対しては損傷はない。この結果、より高い表面上でブリッジによって放出されたエネルギーは、同じ幅の複数のブリッジを増大することにより消費するのが好ましい。従って、金属被覆化／メッキによって最適化されたより進んだ電流コレクターを使用して、抵抗性又はフューズ状切断が可能なブリッジによって、ジェネレータのみに起因する過剰電流に対して保護される面領域を作り出すことができる。この場合、６Ａに固定された破断電流、又は通常使用の際の面領域の電流の約３倍に対して、個々の領域当たり１ｍｍ幅の１７個のフューズが設けられる必要ある。
【００４１】
電池は本実施例において述べられる電気部品から構成される。コレクターＰＰ／  Ｃｕ／Ｎｉ（０．３μ）は実施例３に従って構成される。１０ｃｍ×１０ｃｍの面領域及び４つの１ｍｍ幅ブリッジが、メッキ後に堆積物を機械的に除去することにより、境界上に設置される。混成カソード材料は酸化バナジウムであり、セリグラフィー用いた溶媒法によって適用される。ジェネレータは８０度Ｃで別の成分を飛ばすことにより完成する。コレクター−カソード組み合わせとの電気接触は、銀含有エポキシ樹脂によってコレクターを銅シートに接続することにより得られる。得られたブリッジは０．５Ａの放電中電圧に何らの影響をもたらさないことが分かった。しかしながら、面領域が内部短絡回路中に設置され、３Ｖの電圧の外部電源が外側に接続されている。電流が２Ａに到達する時、ブリッジは急速に直列方向に破壊する。
【００４２】
この実施例は最適化された素子を構成しておらず、より進んだ改良が本明細書中に含まれることは言うまでもない。例えば、ブリッジ及び面領域の形状、面領域の面抵抗率を最適化する様に電気化学的にメッキする段階中に制御することができるコレクターの局所厚さに関して改良う行うことができる。他の判断基準を本発明に従って使用することができて、ブリッジの形状及びサイズを異なるものとして、特定のジェネレータにコレクターが適合する様にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコレクタの概略的な平面図である。
【図２】変更例のコレクタの概略的な平面図である。
【図３】他の実施例の平面図である。
【図４】他の実施例の平面図である。
【図５】他の実施例の平面図である。
【図６】本発明に係るコレクタを用いた巻きつけにより形成したジェネレータのマウントの斜視図である。
【図７】本発明に係るコレクタからなるバッテリの部分的な分解図である。
【符号の説明】
１  支持フィルム、２  薄い導電性コーティング、３  導電性領域、４  共通横方向導電性マージン、５  導電性ブリッジ、６  非導体性長手方向マージン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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