(57)【要約】  本発明は、重ね合わせた層からなる、幾つかの層（４０）が他の層の縁部を越えて伸びる縁部を有し、それによって突出部（４２）を形成してなる、少なくとも一個の素子と、該層（４０）の突出部（４２）を堅く密着させて保持する締め付け部材（１００）とを備える電池モジュールに関する。本発明は、該締め付け部材が、自己完結型の弾性部材であり、それ自体で、外部の補助無しに、該突出部（４２）を締め付けて、該突出部に独自のグリップを与え、該層（４０）を回路と電気的に接続するようにされてなることを特徴とする。
2008516383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平らな輪郭に従って巻きつけて重ね合わせた層（１０、２０、３０、４０、５０、６０）で形成された、幾つかの層（１０、４０）が他の層（２０、３０、５０、６０）の縁部を越えて伸びる縁部を有し、それによって突出部（１２、４２）を形成してなる、少なくとも一個の素子と、前記幾つかの層（１０、４０）の突出部（１２、４２）を、堅く密着させて保持する締め付け部材（１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０）とを備えてなり、前記締め付け部材が自己完結型の弾性部材であり、それ自体で、外部の補助無しに、前記突出部（１２、４２）を締め付けて、前記突出部（１２、４２）に独自のグリップを与え、前記層（１０、４０）を回路と電気的に接続するようにされてなる、電池モジュール。
【請求項２】
前記締め付け部材（１００、１２０、１４０、１６０１、１８０、２００、２２０）が、前記層（１０、４０）の前記突出部（１２、４２）をつかむことができる２個のあご部を有する弾性クランプで形成される、請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記クランプが、締め付けあご部を形成するために、折り曲げた金属ホイルで形成される、請求項２に記載のモジュール。
【請求項４】
前記あご部の自由末端が、０．６ｍｍを超える曲率半径で外側に折り戻してある、請求項３に記載のモジュール。
【請求項５】
前記あご部の自由末端が、直角に折り曲げられており、配置工具（２２８、２３０）の歯（２２９）を受け入れることができる縦方向の細長い開口部（２２１）を備えた、請求項２〜４のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項６】
前記クランプの最大開離力が１６０Ｎである、請求項２〜５のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項７】
前記締め付け部材（１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０）が金属製である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項８】
前記締め付け部材が、前記締め付け部材（１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０）により堅く密着させて保持された前記層（１０、４０）を回路に電気的に接続することができる導電性素子（１７０）に接続される、請求項７に記載のモジュール。
【請求項９】
前記締め付け部材が、前記モジュールの寿命より長い期間にわたって、前記層（１０、４０）の前記突出部（１２、４２）に独自のグリップおよび前記層の電気的接続を与えるようにされてなる、請求項１〜８のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項１０】
前記締め付け部材（１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０）が、前記層（１０、４０）の前記突出部（１２、４２）に５０Ｎを超える締め付け力を作用させる、請求項１〜９のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項１１】
前記締め付け部材（１６０）が、前記層（１０、４０）の前記突出部（１２、４２）を機械的につかむことができる爪（１７５、１７７）を備えた２個のあご部を備えてなる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項１２】
前記締め付け部材（１８０）が、歯を有する２個のあご部を備えてなる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項１３】
前記締め付け部材（１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０）が、同時に前記幾つかの素子の層を堅く密着させて保持する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項１４】
前記締め付け部材（１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０）が、高導電性材料、例えばニッケル銀、のホイルを包み込んで、一体化した、高弾性材料、例えばキュプロニッケル、のホイルからなる、バイメタルである、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項１５】
前記締め付け部材（１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０）と前記層（１０、４０）の前記突出部（１２、４２）との間に銅ホイル（７０）が挿入されている、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項１６】
前記締め付け部材（１００）が、縦方向末端に、前記締め付け部材により締め付けられる前記層を締め付けない保護フランジ（１１２、１１４、１１６）を規定する縦方向スロット（１０１、１０３）を有する、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項１７】
前記締め付け部材が、外側部分（１０２、１０４、１０６）に、隣接する素子との短絡を防止することができる電気的絶縁被覆を有する、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項１８】
前記締め付け部材（１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０）が、一個以上のアノード層の前記突出部をつかむ弾性クランプを備えてなる、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項１９】
前記締め付け部材（１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０）が、一個以上の集電装置（１０）層の突出部をつかむ弾性クランプを備えてなる、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項２０】
前記締め付け部材（１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０）が、片側で、第一素子の一個以上のアノード層の突出部をつかみ、反対側で、第二素子の一個以上の集電装置（１０）層の突出部をつかみ、両方の素子を電気的に直列接続する二重クランプを備えてなる、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項２１】
前記締め付け部材（１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０）が、各側で、２個の隣接する素子の一個以上のアノード層の突出部を、これらの素子同士を電気的に並列接続するためにつかむ二重クランプを備えてなる、請求項１〜２０のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項２２】
前記締め付け部材（１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０）が、互いに一体化された２個のクランプを備えてなり、前記クランプが、それぞれ、２個の素子の集電装置を、これらの素子同士を電気的に並列接続するためにつかむ、請求項１〜２１のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項２３】
前記締め付け部材が、前記素子の製造上の差に関係なく、一定の力で前記突出部（１２、４２）を締め付ける弾性部材である、請求項１〜２２のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項２４】
前記締め付け部材が、前記層（１０、４０）の前記突出部（１２、４２）に対して１０°〜３０°の接触角を有する、請求項１〜２３のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項２５】
平らな輪郭に従って巻きつけて重ね合わせた層（１０、２０、３０、４０、５０、６０）で形成された、幾つかの層（１０、４０）が他の層（２０、３０、５０、６０）の縁部を越えて伸びる縁部を有し、それによって突出部（１２、４２）を形成してなる、少なくとも一個の素子（１、２、３、４）を備えてなる電池モジュールに電気的接続を形成する方法であって、前記幾つかの層（１０、４０）の突出部（１２、４２）を堅く密着させて保持する締め付け部材（１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０）を配置することを含んでなり、前記締め付け部材が、自己完結型の弾性部材として、それ自体で、外部の補助無しに、前記突出部を締め付けて独自のグリップを与え、前記層を回路と電気的に接続するようにされてなる、方法。
【請求項２６】
前記締め付け部材（１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０）が、前記層（１０、４０）の前記突出部（１２、４２）をつかむことができる２個のあご部を有する弾性クランプで形成されており、
２個の素子（１０８、１１０）が形成されており、各素子（１０８、１１０）があご部（１０４、１０６、１２４、１２６、１４４、１４６、１６４、１６６、２２４、２２６）の一方のフック（１２５、１２７）または開口部（２２１）と噛み合うことができる工具を使用し、前記弾性クランプの前記あご部同士を引き離し、
次いで、前記層（１０、４０）の前記突出部（１２、４２）を前記あご部（１０４、１０６、１２４、１２６、１４４、１４６、１６４、１６６、２２４、２２６）同士の間に導入し、
前記あご部が前記突出部（１２、４２）をつかむように、前記あご部（１０４、１０６、１２４、１２６、１４４、１４６、１６４、１６６、２２４、２２６）をゆるめる
工程を含んでなる、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記工具が、前記クランプのあご部を、前記クランプを構成する材料の弾性限界を越えて引き離すのを阻止するための止め部を備えた、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、電気エネルギー貯蔵素子の分野に関する。
【０００２】
より詳しくは、本発明は、特にそれぞれカソードおよびアノードを形成する２個の電極により構成された電解質を含んでなる重合体材料を基材とする多層電気化学的素子に関する。
【０００３】
本発明は、特にリチウム系アノードを含んでなるデバイスに応用されるが、それに限定するものではない。
【０００４】
本発明は、キャパシタ、スーパーキャパシタ、および発電装置または電池の製造に応用される。
【背景技術】
【０００５】
そのような電気化学的素子の例は、ＦＲ−Ａ−２７３７３３９、ＦＲ−Ａ−２７５９０８７、ＦＲ−Ａ−２７５９２１１、およびＦＲ−Ａ−２８０８６２２の文献に記載されている。
【０００６】
電気エネルギー貯蔵素子を、多層積重構造またはコイルとして製造する技術は公知である。
【０００７】
巻き付け型素子は、一般的に、重合体状または非重合体状の、複数の単相または多層フィルムを一つに組み立て、重ね合わせて複合体を形成することにより、製造される。巻き付けにより素子を製造する場合、それによって得られる複合体は、円形の回転マンドレル上または平らな、もしくは外見上平らなマンドレル上に巻き付けられている。巻き付け回数が十分になったところで、それらの層を切断手段により横に切る。次いで、得られた巻付物(winding)をマンドレルから取り外す。
【０００８】
巻付物または積重構造としてのエネルギー貯蔵素子の分野における関心事は、これらのセット間で直列／並列接続が顕著に実現されることができる電気接続技術を確立することである。実際、これらの接続技術にあっては、巻付物または積重構造の幾つかの薄い層への接続を、様々なフィルムの層間における短絡を防止しながら、可能とすべきである。
【０００９】
これらの接続を容易に行うための、巻付物または積重構造を製造する時の一つの解決策は、フィルム相互の横方向配置を調整することである。例えば、最終的な素子において、特定の層を、それらの縁部の一つが他の層の縁部に対して多かれ少なかれ「突き出る」ように配置する。
【００１０】
この技術により、例えば素子の側面上に金属を堆積させることができ、この金属は、一個以上の層の側縁部だけに配置することができる。層間で横方向に移動させると、これらの層は、接続した時に、その配置に応じて相互にさらに区別されることができる。
【００１１】
１９９５年５月１６日に公開された文献ＵＳ５，４１５，９５４は、重なり合った層から形成された素子を備えてなるリチウム−重合体発電装置を開示している。この素子では、リチウムアノード層の側縁部が他の層の縁部を越えて伸びている。アノード層の出力接点は、アノード層の縁部に向かって横方向に伸び、アノード層と接触する、リチウムと相容性がある金属の中間層で形成される。
【００１２】
リチウムは少数の金属（銅、ニッケル、鋼）とだけ相容性があり、さらに、溶接により組み立てるのが困難であるので、出力接点の形成は、特に注意を要する作業である。
【００１３】
２００３年１１月１３日に公開された文献ＷＯ１３／０９４２５８は、２本のアームを備えてなる集電端子を開示しており、これらのアームが、素子の層の突出部をつかみ、相互に接触を維持している。
【００１４】
この文献に開示されている端子は、層の突出部上に取り付けるための締め付け工具を使用して締め付ける必要がある。必要であれば、層の突出部上に端子をさらに溶接または接着することができる。
【発明の具体的な説明】
【００１５】
本発明の目的は、先行技術の方法と比較して、より簡便で、より信頼性のある様式で、電池の多層素子中に接点を形成する技術を提案することである。
【００１６】
このために、本発明は、平らな輪郭に従って巻きつけて重ね合わせた層で形成された、幾つかの層が他の層の縁部を越えて伸びる縁部を有し、それによって突出部を形成してなる、少なくとも一個の素子を備えてなる電池モジュールを提案する。このモジュールは、少なくとも一個の素子の層の突出部を、堅く密着させて保持する締め付け部材をさらに備えてなる。
【００１７】
この締め付け部材は自己完結型の弾性部材であり、それ自体で、外部の補助無しに、該突出部を締め付けて、該突出部に独自のグリップを与え、該層を回路と電気的に接続するようにされてなる。
【００１８】
この目的のために、弾性部材の締め付け力は、素子が各作動サイクルでさらされる膨脹および収縮力に耐えられるように計算される。
【００１９】
「自己完結型の弾性部材」とは、本発明の範囲内では、層の突出部を部材の中に導入することができる開いた位置に変形させることができ、なおかつその弾性のために層の突出部を堅く密着させて保持する締め付け位置に自然に戻ることができる部材を意味する。
【００２０】
本発明により、締め付け工具または溶接を必要とせずに、層同士を電気的に相互接触した状態で保持することができる。
【００２１】
この解決策は、リチウムアノード層の場合に特に好適である。実際、リチウムは延性であるので、締め付け部材の作用による密着により、層間を効果的に接続することが分かった。
【００２２】
締め付け部材は金属製であるのが有利である。これによって、この部材は導電性接点を形成し、それによって、その接点が支持する層を電気回路に電気的に接続することができる。
【００２３】
本発明の一実施態様では、締め付け部材は、層の突出部をつかむことができる２個のあご部を有する弾性クランプで形成される。リチウム層の場合、リチウムは延性の材料であるので、これらの層は部材の形状に適合し、密着により良好な接続を与える。
【００２４】
締め付け部材は、素子の製造上の差に関係なく、一定の力で突出部を締め付ける弾性部材である。
【００２５】
本モジュールにはさらに下記の特徴がある。
クランプは、締め付けあご部を形成するために、折り曲げた金属シートで形成され、
あご部の自由末端は、０．６ｍｍを超える曲率半径で外側に折り戻してあり、
あご部の自由末端は、直角に折り戻してあり、配置工具の歯を受け入れることができる縦方向の細長い開口部を備え、
クランプは、最大開離力が１６０Ｎであり、
締め付け部材（１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０）は金属製であり、
締め付け工具は、締め付け部材により堅く密着させて保持された層を回路に電気的に接続することができる導電性素子に接続され、
締め付け部材は、モジュールの寿命より長い期間にわたって、層の突出部に独自のグリップおよびその電気的接続を与えるようにされてなり、
締め付け工具は、層の突出部に５０Ｎを超える締め付け力を作用させ、
締め付け工具は、層の突出部を機械的につかむことができるグリップを備えた２個のあご部を備えてなり、
締め付け部材は、歯を有する２個のあご部を備えてなり、
締め付け部材は、同時に幾つかの素子の層を堅く密着させて保持し、
締め付け部材は、高導電性材料、例えばニッケル銀、のシートを包み込んで、一体化した、高弾性材料、例えばキュプロニッケル、のシートで形成された、バイメタルであり、
締め付け部材と層の突出部との間に銅シートが挿入されており、
締め付け部材は、縦方向の一末端に、締め付け部材により締め付けられる層を締め付けない保護フランジを限定する縦方向スロットを有し、
締め付け部材は、外側部分に、隣接する素子との短絡を防止することができる電気的絶縁被覆を有し、
締め付け部材は、一個以上のアノード層の突出部をつかむ弾性クランプを備えてなり、
締め付け部材は、一個以上の集電装置層の突出部をつかむ弾性クランプを備えてなり、
締め付け部材は、片側で、第一素子の一個以上のアノード層の突出部をつかみ、反対側で、第二素子の一個以上の集電装置層の突出部をつかみ、両方の素子を電気的に直列接続する二重クランプを備えてなり、
締め付け部材は、各側で、２個の隣接する素子の一個以上のアノード層の突出部をつかみ、それらの素子を電気的に並列接続する二重クランプを備えてなり、
締め付け部材は、互いに一体化された２個のクランプを備えてなり、これらのクランプが、それぞれ、２個の素子の集電装置をつかみ、これらの素子を電気的に並列接続し、
締め付け部材は、素子の製造上の差に関係なく、一定の力で突出部を締め付ける弾性部材であり、
締め付け部材は、層の突出部に対して１０°〜３０°の接触角を有する。
【００２６】
本発明は、平らな輪郭に従って巻きつけて重ね合わせた層で形成された、幾つかの層が他の層の縁部を越えて伸びる縁部を有し、それによって突出部を形成してなる、少なくとも一個の素子を備えてなる電池モジュールに電気的接続を形成する方法であって、層の突出部を堅く密着させて保持する締め付け部材を配置することを含んでなる、方法にも関する。
【００２７】
締め付け部材は、自己完結型の弾性部材であり、それ自体で、外部の補助無しに、該突出部を締め付けて、該突出部に独自のグリップを与え、該層を回路と電気的に接続するようにされてなる。
【００２８】
この方法の一実施態様では、締め付け部材が、層の突出部をつかむことができる２個のあご部を有する弾性クランプで形成されているので、本方法は、
２個の素子が形成されており、各素子があご部の一方のフックまたは開口部と噛み合うことができる工具を使用し、弾性クランプのあご部同士を引き離す工程、
次いで、層の突出部をあご部同士の間に導入する工程、
あご部が突出部をつかむようにあご部をゆるめる工程
からなる。
【００２９】
この方法の一態様では、工具が、クランプのあご部を、クランプを構成する材料の弾性限界を越えて引き離すのを阻止するための止め部を備えてなる。
【００３０】
他の特徴および利点は下記の説明に記載するが、この説明は、純粋に例示のためであって、制限するものではなく、添付の図面を参照しながら読むべきである。
【００３１】
図１は、（断面図で）電池素子の形成を意図するサンドイッチ型の複合フィルム構造を例示する。この複合フィルムは、集電装置層１０（例えばアルミニウムまたはBecromal製）、カソード層２０（例えばＰＯＥ（ポリオキシエチレン）およびリチウム塩を基材とする）、電解質層３０、アノード層４０（例えばリチウム製）、電解質層５０およびカソード層６０を備えてなる。電解質の層３０および５０は、例えばＬｉＶ３Ｏ８またはＶ２Ｏ５およびＰＯＥを基材とする。アルミニウム集電装置１０は、好ましくは腐食防止バリヤー、例えば窒化Ｔｉまたは他の材料、例えばグラファイト、で被覆する。電解質層５０および３０の縁部は、重なり合っていることに注意する。その上、アノード層４０は、集電装置１０が突き出ている側で、電解質層５０および３０より中に入った縁部を有し、反対側では電解質３０、５０から突き出ている。
【００３２】
図２は、図１の複合フィルムを実質的に平らなマンドレル上に巻きつけることにより得られる素子を図式的に示す（分かり易く示すために、例示する巻数は、実際の数よりも少ない）。
【００３３】
図３は、図１に示すような構造を有する幾つかの複合フィルムを積み重ねることにより得られる素子を図式的に示す（分かり易く示すために、積み重ねたフィルムの数は、実際の数よりも少ない）。
【００３４】
図２および３の素子は、電池モジュールに組み込むことを意図している。
【００３５】
図４は、図２および３に示す素子のＡ−Ａ方向に沿った断面を示す。そのような素子は、それぞれ集電装置層１０、カソード層２０、電解質層３０、アノード層４０、電解質層５０およびカソード層６０を備えてなる幾つかの複合層を重ね合わせて形成される。アノード層４０（線影を付けた）の縁部は、他の層の縁部を越えて伸び、突出部４２を形成する。これらの突出部４２は、回路に電気的に接続することができる接続手段を受け入れることを意図している。
【００３６】
図５は、アノード層の突出部４２を堅く密着させて保持するための締め付け部材１００を配置する工程を示す。この図では、部材１００は弾性クランプである。
【００３７】
そのようなクランプを図７に示すが、これは、一般的に対称的な台形形状を有する断面輪郭を有して形成される。この輪郭は、弾性金属ホイルを２本の平行な軸に沿って折り曲げることにより、得られる。クランプは、２本の折り曲げ軸間に伸びる後部１０２および後部１０２の両側に位置する２個の側部１０４および１０６を備えてなる。両方の側部１０４および１０６が互いに向き合って伸び、２個の「あご部」を形成する。これらの側部１０４および１０６の両方とも、平行ではなく、それらの自由縁部で互いに近づくように向けられている。各側部１０４および１０６は、その自由縁部を外側に折り曲げることにより形成されたフック１０５、１０７を有する。
【００３８】
図５に示すように、フック１０２および１０７は、それらの間にアノード層４０の突出部４２を導入するために、両方のあご部１０４および１０６を引き離すことができる工具を受け入れるようにされてなる。そのような工具は、２個の素子１０８および１１０を備えてなる。各素子１０８、１１０は、フック１０５、１０７の一方と噛み合わせるための末端および自由末端を有する。両方の素子１０８および１１０の自由末端同士を互いの方向に押し付けると、両方の素子がクランプ１００の折り曲げ部を圧迫し、クランプ１００のあご部が、てこの効果により引き離される。
【００３９】
これによって、アノード層の突出部４２はあご部１０４と１０６との間に容易に導入される。ついで、これらのあご部はゆるめられて、突出部４２をつかむ。
【００４０】
図６に示すように、所定の位置に設定した後、クランプ１００は、その弾性により、アノード層の突出部４２を堅く密着させて保持する。この図に示すように、クランプ１００の後部の幅Ｌ２は、クランプによりつかまれるアノード４０の総厚Ｌ１よりも大きいのが好ましい。
【００４１】
図６で分かるように、弾性クランプ１００により形成される締め付け部材は、自己完結型の部材である、すなわちこの部材自体が、外部の補助無しに、突出部４２を締め付けて、該突出部にその独自のグリップを与える。
【００４２】
さらに、この部材は、アノード層４０を回路に弾性的に接続する。締め付け部材は、電池モジュールの寿命よりも長い期間にわたって、その独自のグリップおよび電気的接続を与えるのが好ましい。
【００４３】
好ましくは、締め付け部材は、層４０の突出部４２に対して、５０Ｎを超える締め付け力を作用させる。弾性部材の締め付け力は、一方で、素子が各作動サイクルでさらされる膨脹および収縮力に耐えられるように、他方、電池モジュールの妥当な寿命よりも長い期間にわたって、クランプに積重構造に対するグリップを与えさせるように、なおかつそれが締め付けるカソード材料に損傷を与える危険にさらさないように計算される。
【００４４】
さらに、クランプ１００は、最大開離力が１６０Ｎである。この特徴により、クランプを形成する材料の弾性限界を超えることができず、従って、電池の作動中にグリップの弾性締め付けが低下する危険性はない。
【００４５】
図８、９および１０は、図７のクランプの変形を示す。図８で、クランプ１２０は、全体的にＵ字形断面を有する。このクランプは、湾曲した後部１２２を有し、そこから２個の側部１２４および１２６、ならびに２個のフック１２５および１２７が伸びている。
【００４６】
図９で、クランプ１４０は、クランプの内側に向かって湾曲した後部１４２を有する以外は、図７のクランプと類似している。この特徴により、工具を使用してクランプを開き易くなる。
【００４７】
図１０で、クランプ１６０は、クランプの各あご部の上に配置された、互に向き合い、クランプの内側に向けられた爪１７５および１７７を有する以外は、図７のクランプと類似している。これらの爪１７５および１７７は、側部１６４および１６５の自由縁部に近く、クランプがアノード層を圧迫する所に位置するのが好ましい。これらの爪により、アノード層を機械的につかむことができるか、またはさらに貫通し、クランプの所定の位置にアノード層をより効果的に保持し、電池の寿命期間中、アノードの材料とクランプとの接続品質をさらに改良することができる。
【００４８】
好ましくは、クランプ１００、１２０、１４０、または１６０は、銅スプリング金属で製造（例えば銅−ベリリウム合金から形成）する。これによって、クランプは、導電性接点の役割を果たし、これによって、堅く密着させて保持しているアノード層を、電気回路に電気的に接続することができる。
【００４９】
しかし、図１１に示すように、アノード層４０の突出部４２をつかむクランプ１００は、スプリング鋼金属または他の金属で製造することもできる。この配置では、銅ホイル７０が、クランプ１００とアノード層との間に挿入されている。この銅ホイルは、アノード層４０とクランプ１００との間の導電性を改良する。さらに、銅ホイル７０は、アノード層４０とクランプ１００との間の有害な化学的反応を全て阻止する。この特徴は、アノード層がリチウム製であり、クランプが、リチウムと化学的に非相容性である材料から製造される場合に特に有用である。
【００５０】
あるいは、スプリング金属ホイルの内側表面を、アノード層と接触する銅（または他の、アノード層と相容性がある金属）の層で被覆することにより形成されるバイメタルクランプを製造することもできる。
【００５１】
あるいは、クランプを、良好な弾性および良好な導電性品質を組み合わせたキュプロニッケルまたはニッケル銀系の材料で製造することもできる。
【００５２】
図２２は、クランプ２２０および関連する、２個の素子２２８、２３０を備えた配置工具を例示する。このクランプ２２０は、２本の平行軸に沿って金属ホイルを折り曲げて得られる輪郭で形成される。クランプは、２本の折り曲げ軸の間に伸びる後部２２２および後部２２２の両側に位置する２個の側部２２４および２２６を備えてなる。側部２２４および２２６の自由縁部は、クランプ２２０の外側に向けて直角に折り戻し、２個の側方タブ２２５および２２７を形成する。従って、このクランプは、全体的にΩ形状の断面を有する。
【００５３】
両側方タブ２２５および２２７とも、輪郭の縦方向に伸びる、縦方向の細長い開口部２２１を備える。これらの開口部は、配置工具の素子２２８、２３０の歯２２９を受け入れることを意図している。
【００５４】
素子の歯２２９は、開口部２２１の中に食い込む。両素子２２８および２３０の自由末端同士を互いの方に圧迫すると、両素子がクランプ２２０の折り曲げ部を圧迫し、てこの効果によりクランプ２２０のあご部が引き離される。素子２２８および２３０の間に配置された止め部２２３は、クランプ２２０のあご部２２４、２２６が、クランプを構成する材料の弾性限界を越えて引き離されるのを阻止する。
【００５５】
この縦方向開口部を備えた側方タブおよび歯を備えた工具の機構により、工具によりクランプを開くと共に、クランプをつかむ、または取り扱うことができる。
【００５６】
図２３は、図７のクランプ１００を斜視図で示す。半径Ｒは、側部１０４および１０６の自由縁部を外側に折り曲げることにより形成された、フック１０５および１０７の曲率半径である。曲率半径Ｒは、好ましくは０．６ｍｍより大きい。そのような曲率半径は、クランプ１００によりつかまれるアノード層４０のクリープを制限する。あご部の自由末端の曲げ形状に、およびそれらの自由末端が、工具と噛み合わせるための細長い開口部を有しているか、否か、に関係なく、この曲率半径Ｒを備える。
【００５７】
この図で、角度αは、クランプの縦方向対称面に対して、側部１０４により形成される角度である。この角度αは、アノード層に対するクランプの接触角であり、つかまれるアノード層に対する、クランプ１００の側部１０４および１０６の方向を規定する。接触角αは、素子に対してクランプを締め付けるための良好なグリップを与えるため、および素子がその作動寿命中に膨潤／収縮運動にさらされる時に、クランプの連続的な横滑り運動を阻止するために、好ましくは１０°〜３０°である。
【００５８】
図２４は、クランプ１００の末端の一方で、クランプの折り曲げ軸（または縁部）に沿って形成した縦方向スロット１０１および１０３を備えてなる以外、図１２のクランプに従うクランプ１００を示す。両スロット１０１および１０３により、後部１０２および側部１０４と１０６の、互いに分離された区域１１２、１１４および１１６が形成される。区域１１２、１１４および１１６は、層の突出部を締め付けない保護フランジを形成する。
【００５９】
図１２は、図７のクランプ１００を斜視図で示す。クランプ１００と回路の接続は、クランプ１００の後部１０２上に（溶接、クリンプ加工、軟ろう付け等を使用して）取り付けた電気的導体細片１７０（ワイヤ、ひも、シート等）により行われる。
【００６０】
図１３は、アノード層を支持する部分が不連続である、クランプ１８０を斜視図で示す。クランプ１８０の、あご部を形成する側部１８４および１８６が、スロットに切り取られ、歯を形成する。この特徴により、アノード層がクランプの所定の位置に、より効果的に保持される。
【００６１】
図１４は、巻きつけた電池素子１、２、および３を互いに接続するのに使用するクランプ１００を図式的に示す。素子１、２、および３は、それらのアノードが、クランプ１００および導体１７０を経由して同じ端子に接続される。
【００６２】
これまで、リチウムアノードフィルムの積重構造を締め付けることに関して説明したが、極めて明らかな様に、本発明のクランプは、素子のカソード集電装置を締め付けることにも使用できる。特にこれに関して、以下に説明するように、素子同士を互いに、容易に直列または並列接続することができる。
【００６３】
図１５は、後部により接続された２個の基本クランプからなる二重クランプ２００を例示する。二重クランプ２００は、図７に示す型の簡便な台形クランプ１００および図１０に示す型の爪を備えた台形クランプ１６０から形成される。台形クランプ１００は、リチウムアノード層を締め付けるのに特に好適であるのに対し、爪を備えたクランプ１６０は、Becromal製の集電装置層を締め付けるのに特に好適である。これらの両方の基本クランプ１００および１６０は、溶接またはクリンプ加工により一つに保持される。それによって形成された二重クランプ２００は、電池素子の一個以上のアノード層と、別の電池素子の一個以上の集電装置層とを電気的に接続し、これらの電池素子を直列に取り付ける。
【００６４】
別の型の二重クランプも考えられる。片側で一個以上のアノード層の突出部を、反対側で一個以上のカソード層の突出部をつかむ二重クランプを製造できる。また、両側で一個以上のアノード層の突出部をつかむ二重クランプ、あるいは互いに一体化され、それぞれ両方のカソードをつかむ２個のクランプも製造できる。
【００６５】
図１６は、直列になっている電池素子１、２、３、および４の代表的な平面アセンブリーを例示する。このアセンブリーでは、各素子が頭対尾の関係で、互いに平らに、隣り合わせに、互いに平行で、リチウムアノードおよび集電装置層の突き出た側部が交互に、一方向および反対方向に向いて、配置されている。ある素子のアノードは、次の素子の集電装置に、クランプ１００により電気的に接続されている。
【００６６】
図１７は、並列になった電池素子１、２、３、４、５、および６の平らなアセンブリーの例を示す。このアセンブリーでは、各素子が平らに、隣り合わせに、互いに平行に、集電装置およびアノード層の突き出た側部が同じ方向に向いて、配置されている。これらの電池素子のアノードは、同じクランプ１００により互いに電気的に接続されている。また、これらの電池素子の集電装置は、別のクランプ１００により互いに電気的に接続されている。
【００６７】
図１８に示すように、２個以上の素子１および２を重ね合わせ、同じクランプ１００を通して接続することができ、これによって、両方の素子が同じ方向に（集電装置が同じ側に）配置されていれば、両方の素子は並列に接続できるか、またはこれらの素子が隣り合わせに、頭対尾の関係で配置されれば、並列に接続される。
【００６８】
図１９は、図１５に例示する型の二重クランプ２２０が、平らに配置された一連の素子１、２、３、４、５および６を、それらの集電装置を通して電気的に接続するアセンブリー例を図式的に示す。
【００６９】
図２０は、並列の代表的なアセンブリーを示す。このアセンブリーでは、図１５に例示する型の二重クランプ２２０が、平らに配置された一連の電池素子１、２、３、４、５および６を、それらの集電装置を通して、図１９におけるように電気的に接続するアセンブリー例を図式的に示す。さらに、図７に例示する型の簡便なクランプ１００が、素子１、２、３、４、５および６を、それらのアノードを通して電気的に接続する。クランプ２２０は、電池のプラス（＋）端子に電気的に接続されているのに対し、クランプ１００は、電池のマイナス（−）端子に電気的に接続されている。
【００７０】
図２１は、電池モジュールを形成する代表的な混合直列−並列平面アセンブリーを図式的に示す。このアセンブリーでは、クランプ１００および２２０により、平面的な電池ステージを形成することができ、その電力および出力電圧を、そのステージに選択された電力および電圧に関係なく、その平らなステージの同等の密度(congestion)に適合させることができる。
【００７１】
さらに、クランプ１００および２２０には、アセンブリーを強化する相補的な利点があり、アセンブリーを電池に取り付ける際に、容易に取り扱うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】図２または３に示す、電池素子を形成することを意図するサンドイッチ型の複合フィルム構造例の、ＡＡに沿って見た横方向断面を示す図である。
【図２】巻きつけにより形成される素子を示す図である。
【図３】積重により形成される素子を示す図である。
【図４】巻きつけまたは積重により形成される素子の（図２または３の断面線ＡＡによる）横方向断面を示す図である。
【図５】電池素子のアノード層を締め付ける部材を配置する工程を示す図である。
【図６】アノード層が締め付け部材により互いに締め付けられて保持されている電池素子を示す図である。
【図７】本発明の範囲内で使用できる締め付け部材の例を横方向断面で示す図である。
【図８】本発明の範囲内で使用できる締め付け部材の例を横方向断面で示す図である。
【図９】本発明の範囲内で使用できる締め付け部材の例を横方向断面で示す図である。
【図１０】本発明の範囲内で使用できる締め付け部材の例を横方向断面で示す図である。
【図１１】締め付け部材により堅く密着させて保持され、部材と層との間に金属ホイルが挿入されているアノード層を示す図である。
【図１２】接続導体を上に取り付けた代表的な締め付け部材を示す斜視図である。
【図１３】歯を有する別の代表的な締め付け部材を示す斜視図である。
【図１４】同じ締め付け部材により電気的に並列接続された一連の素子を示す斜視図である。
【図１５】素子同士の間を接続するための代表的な二重締め付け部材を示す図である。
【図１６】素子同士が直列接続されている電池素子の代表的なアセンブリーを示す図である。
【図１７】素子同士が並列接続されている電池素子の代表的なアセンブリーを示す図である。
【図１８】図１７に示すように、同じ締め付け素子により並列接続された２個の電池素子の断面図を示す図である。
【図１９】電池モジュールにおける素子の代表的なアセンブリーを例示する図である。
【図２０】電池モジュールにおける素子の代表的なアセンブリーを例示する図である。
【図２１】電池モジュールにおける素子の代表的なアセンブリーを例示する図である。
【図２２】工具および関連する配置工具により配置するのに好適な細長いオリフィスを備える別の代表的な締め付け部材を示す斜視図である。
【図２３】代表的な締め付け部材を示す斜視図である。
【図２４】保護フランジを備える別の代表的な締め付け部材を示す斜視図である。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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