(57)【要約】  バッテリーが水溶液又は湿組織に晒されるときに組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
2021502675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリーであって、
第１及び第２の極を備えるハウジングと、第１及び第２の極の一方と電子的接触を成す少なくとも１つの電子伝導体と、電子絶縁材料を含むスペーサとを備え、前記スペーサは、前記電子伝導体と前記第１及び第２の極の他方との間の電子的接触が防止されるように前記電子伝導体と前記第１及び第２の極の他方との間に設けられ、前記スペーサは、前記電子伝導体と前記第１及び第２の極の他方との間の電子的結合が起こり得るように水溶液の存在下で物理的変化を受けることができる、バッテリー。
【請求項２】
前記電子伝導体は、前記バッテリーが水溶液の存在下となった後に前記第１及び第２の極の他方と電子的接触をもたらすことによって前記バッテリーを短絡させるようになっている、請求項１に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項３】
前記第１の極がプラス極であり、前記少なくとも１つの電子伝導体が前記プラス極と電子的に接触し、前記電子伝導体は、前記バッテリーが水溶液の存在下となった後にマイナス極と電子的接触をもたらすことによって前記バッテリーを短絡させるようになっている、請求項１に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項４】
前記第１の極がマイナス極であり、前記少なくとも１つの電子伝導体が前記マイナス極と電子的に接触し、前記電子伝導体は、前記バッテリーが水溶液の存在下となった後にプラス極と電子的接触をもたらすことによって前記バッテリーを短絡させるようになっている、請求項１に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項５】
前記電子伝導体は、前記スペーサが水溶液の存在下になった後に通常の使用状態中に前記第１及び第２の極の他方と電子的接触を成すことが防止される前記少なくとも１つの電子伝導体が前記第１及び第２の極の他方と電子的接触を成すように第１及び第２の極の他方と係合する方向に向けて付勢される、請求項１から４のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項６】
前記バッテリーが第１及び第２の電子伝導体を備え、前記第１の電子伝導体がプラス極と電子的に接触し、前記第２の電子伝導体がマイナス極との電子的に接触し、前記スペーサが前記第１及び第２の電子伝導体間に位置され、前記第１及び第２の電子伝導体の一方は、前記バッテリーが水溶液の存在下となった後に前記第１及び第２の電子伝導体の他方と電子的接触をもたらすことにより前記バッテリーを短絡させるようになっている、請求項１に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項７】
前記電子伝導体は、金属、金属合金、導電性ポリマー、導電性複合体、又は、それらの任意の組み合わせを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項８】
前記電子絶縁材料が少なくとも１つの水溶性材料を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項９】
前記電子絶縁材料は、糖、ポリエーテル、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、アクリレートコポリマー、ポリビニルピロリドン、プルラン、ゼラチン、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール、低粘度グレードヒドロキシプロピルセルロース、多糖類、天然ポリマー、加工デンプン、前述のコポリマー、その塩、又は、これらの任意の組み合わせを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項１０】
前記スペーサが少なくとも１つのヒドロゲルを備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項１１】
前記スペーサは、ＮａＨＰＯ４、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、重曹、砂糖、砂糖のような物質、クエン酸、その混合物、及び、これらの任意の組み合わせを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項１２】
前記電子伝導体の抵抗率は、２０℃で２０×１０−５オーム−ｃｍ未満、２０℃で５×１０−５オーム−ｃｍ未満、又は、２０℃で約０．５×１０−５オーム−ｃｍ〜２０℃で約２０×１０−５オーム−ｃｍである、請求項１から１１のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項１３】
前記電子絶縁材料の抵抗は、０．５メガオームよりも大きい、５メガオームよりも大きい、又は、５００メガオームよりも大きい、請求項１から１２のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項１４】
前記ハウジングがカソード缶及びアノードカップを備え、前記スペーサは、前記アノードカップが前記カソード缶と接触できないように前記カソード缶内へと延在して前記アノードカップを取り囲み、或いは、前記スペーサは、前記カソード缶が前記アノードカップと接触できないように前記アノードカップ内へと延在して前記カソード缶を取り囲む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項１５】
前記スペーサは、前記電子伝導体の張り出し部と前記第１及び第２の極の他方との間に配置される、請求項１から１４のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項１６】
前記電子伝導体が前記バッテリーのカソード缶に取り付けられる、請求項１５に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項１７】
前記電子伝導体が前記バッテリーのアノードカップから電子的に絶縁される、請求項１５に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項１８】
前記電子伝導体と前記第１及び第２の極の一方とが一体構造を成す、請求項１から１４のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項１９】
前記電子伝導体が前記スペーサ内に配置される、請求項１から１４のいずれか一項及び請求項１８に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項２０】
前記電子伝導体が前記第１及び第２のバッテリー極の一方と直接的な物理接触を成す、請求項１９に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項２１】
組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリーであって、
第１及び第２の極を備えるハウジングと、電子伝導体と、電子絶縁材料を含む第１及び第２のスペーサとを備え、前記第１のスペーサは、前記バッテリーの第１の極と前記電子伝導体との間に配置され、前記第２のスペーサは、前記バッテリーの第２の極と前記電子伝導体との間に配置され、前記電子伝導体が前記第１及び第２のスペーサ間に配置され、前記スペーサは、水溶液の存在下で物理的変化を受けることができ、前記電子伝導体は、水溶液の存在下で前記第１及び第２の極の両方と電子的接触をもたらすようになっている、バッテリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、バッテリーに関し、より詳細には、バッテリーが水溶液又は湿組織に晒されるときに、組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリーに関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書中で与えられる背景の説明は、一般に、本開示の前後関係を提示することを目的としている。
【０００３】
多くの場合に単にバッテリーと呼ばれる電気化学セルは、一般に、電気エネルギー源として使用される。小型バッテリーは、消費者製品の給電において特に役立つ。小型バッテリーには様々なセルタイプがある。一般的な小型バッテリーセルタイプとしては、ＡＡＡ、ＡＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、９Ｖ、ＣＲ２、及び、ＣＲ１２３Ａが挙げられる。ボタンセル（コインセルと呼ばれることもある幅の広いセルも含む）として知られる他のタイプの小型バッテリーは、腕時計、カメラ、電卓、車両等のためのキーレスエントリーシステム、レーザポインタ、グルコメーターなどを含むがこれらの限定されない様々な製品に給電するために頻繁に使用される。
【０００４】
図１は、カソード缶１４内に配置されるカソード１２と、アノードカップ１８内に配置されるアノード１６とを備える代表的なボタンセル１０の構造を示す。セパレータ２０がアノード１６をカソード１２から物理的に分離して電子的に絶縁させる。絶縁ガスケット２２が、電解質損失を防止するとともにセル内への周囲の大気成分の侵入を防いでカソード缶１４をアノードカップ１８から電子的に絶縁するべくセルを密閉するのに役立つ。ボタンセルは、通常は長い耐用年数、例えば、一般に腕時計の連続使用においては１年をはるかに超える耐用年数を有する。更に、ほとんどのボタンセルは、自己放電が少なく、そのため、負荷がかかっていないときに比較的長時間にわたってそれらの電荷を保持する。
【０００５】
ボタンセルバッテリーは、多くの携帯できる消費者電子機器において一般的であるが、これらのバッテリー、特にＣＲ２０１６リチウムセル及びＣＲ２０３２リチウムセルなどの直径が２０ｍｍのコインセルのサイズ、形状、及び、外観は、特に乳児、幼児、及び、ペットに危険をもたらす可能性がある。これらの危険は、特に周りの他人が知らないうちにセルが飲み込まれる場合に、身体的危害をもたらす可能性がある。また、これらのボタンセルバッテリーの一部は、他のセルよりも比較的大きな危険をもたらす可能性があり、この危険を消費者が十分に理解していない場合がある。例えば、リチウムと二酸化マンガンとの化学反応に基づくＣＲ２０１６  ３Ｖリチウムセル及びＣＲ２０３２  ３Ｖリチウムセルなどの３Ｖコインセルバッテリーは、それらが人の喉に容易に詰まり得るようなサイズであり、したがって、例えば飲み込まれる場合には、体液の電気分解及び／又は湿った食道／臓器組織の燃焼を引き起こす可能性がある。勿論、そのようなバッテリーは、うまく飲み込まれる場合に、かなりの胃部不快感をもたらす可能性もある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリーが提供される。バッテリーは、第１及び第２の極を備えるハウジングを備える。少なくとも１つの電子伝導体が、第１及び第２の極のうちの一方に電子的に結合される。電子絶縁材料を備えるスペーサが、電子伝導体と第１及び第２の極の他方との間の電子的結合が防止されるように電子伝導体と第１及び第２の極の他方との間に設けられる。スペーサは、電子伝導体と第１及び第２の極の他方との間の電子的結合が起こり得るように水溶液の存在下で物理的変化を受けることができる。
【０００７】
組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴う更なる典型的なバッテリーも提供される。安全機構を伴うバッテリーは、第１及び第２の極を備えるハウジングと、電子伝導体と、第１及び第２のスペーサとを備える。第１及び第２のスペーサは電子絶縁材料を備える。第１のスペーサは、バッテリーの第１の極と電子伝導体との間に配置され、また、第２のスペーサは、バッテリーの第２の極と電子伝導体との間に配置され、この場合、電子伝導体は、第１及び第２のスペーサ間に配置されてこれらのスペーサと接触する。スペーサは、水溶液の存在下で物理的変化を受けることができ、また、電子伝導体は、水溶液の存在下で第１及び第２の極の両方と電子的接触をもたらすようになっている。
【０００８】
本明細書は、本発明を形成すると見なされる主題を特に指摘して明確に請求する特許請求の範囲で締めくくられるが、本発明は、添付図面と併せて解釈される以下の説明からより良く理解される。以下で説明される図は、本明細書中に開示されるバッテリーの様々な態様を描く。それぞれの図が本明細書中に開示される組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリーの典型的な態様を描くことが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来のボタンセルを示す。
【図２Ａ】本開示による典型的な実施形態に係る、組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようなっている安全機構を有する、コインセルの形態を成すバッテリーを示す。
【図２Ｂ】本開示による典型的な実施形態に係る、組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようなっている安全機構を有する、コインセルの形態を成すバッテリーを示す。
【図３】２つの異なるバッテリーに関するセル電圧対時間のプロットを示し、第１のバッテリーは従来のコインセルバッテリーであり、第２のバッテリーは、本開示による典型的な実施形態に係る組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようなっている安全機構を有するコインセルバッテリーである。
【図４Ａ】本開示による他の典型的な実施形態に係る組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようなっている安全機構を有するコインセルの形態を成す他のバッテリーを示す。
【図４Ｂ】本開示による他の典型的な実施形態に係る組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようなっている安全機構を有するコインセルの形態を成す他のバッテリーを示す。
【図５Ａ】本開示による更なる典型的な実施形態に係る組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようなっている安全機構を有するコインセルの形態を成す他のバッテリーを示す。
【図５Ｂ】本開示による更なる典型的な実施形態に係る組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようなっている安全機構を有するコインセルの形態を成す他のバッテリーを示す。
【図６Ａ】本開示による他の典型的な実施形態に係る組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようなっている安全機構を有するコインセルの形態を成す他のバッテリーを示す。
【図６Ｂ】本開示による他の典型的な実施形態に係る組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようなっている安全機構を有するコインセルの形態を成す他のバッテリーを示す。
【図７】本開示による他の典型的な実施形態に係る組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようなっている安全機構を有するコインセルの形態を成す他のバッテリーを示す。
【図８】本開示による他の典型的な実施形態に係る組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようなっている安全機構を有するコインセルの形態を成す他のバッテリーを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
電気化学セル又はバッテリーは、一次バッテリー又は二次バッテリーであってもよい。一次バッテリーは、例えば消耗するまで一回だけ放電されてその後に廃棄されるようになっている。一次バッテリーは、例えば、Ｄａｖｉｄ  ＬｉｎｄｅｎのＨａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ、第４版、２０１１年）に記載される。二次バッテリーは充電されるようになっている。二次バッテリーは、放電され得るとともに、その後、何度も、例えば５０回を超えて、１００回を超えて、又は、１０００回を超えて再充電され得る。二次バッテリーは、例えば、Ｄａｖｉｄ  ＬｉｎｄｅｎのＨａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ、第４版、２０１１年）に記載される。バッテリーは、水溶性又は非水溶性の電解質を含んでもよい。したがって、バッテリーは、様々な電気化学的結合及び電解質の組み合わせを含んでもよい。消費者バッテリーは、一次バッテリー又は二次バッテリーのいずれかとなり得る。しかしながら、バッテリーに蓄えられる電荷に起因して及び露出した極に起因して、消費者バッテリー、特に小型消費者バッテリーを、湿組織に晒されたときに消費者が傷付かないように保護することが有益である。特に、消費者を電気分解又は火傷に晒さないようにバッテリーを保護することが有益であり、電気分解又は火傷はいずれも例えばバッテリーが飲み込まれる場合に起こり得る。これに関して、バッテリーのプラス極及びマイナス極が湿った体液に晒されれば、水の電気分解が起こって水酸化物イオンの発現とマイナス極に隣接する組織の燃焼とをもたらす可能性があるとともに、潜在的に、組織、特にプラス極（又はカソード缶）に隣接する組織の直接酸化が引き起こされる。加えて、カソード缶自体の著しい酸化は、カソード缶での穴の形成をもたらす場合があり、それにより、バッテリーの有毒な内容物を放出させ得る。
本出願は、水溶液の存在下でバッテリーを短絡させるための安全機構を提供する。水溶液の存在下でバッテリーを短絡させることにより、開示される安全機構は、飲み込まれるバッテリーのセル電圧を有利に低下させ、それにより、飲み込まれたバッテリーの制御されない放電によって引き起こされる組織の損傷及び他の有害な影響を効果的に防止できる。
【００１１】
組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリーが提供される。バッテリーは、第１及び第２の極を備えるバッテリーハウジングを含む。少なくとも１つの電子伝導体が第１及び第２の極の一方と電子的に結合され又は電子的接触状態にある。「電子的に結合される」及び「電子的接触」という用語は、挙げられた構成要素間での電子の流れが起こり得る関係を説明するために本明細書中で置き替え可能に使用されることに留意すべきである。電子伝導体は、第１及び第２の極の一方に電子的に結合され得る。これは、電子伝導体が該極と直接に物理接触しているからである。或いは、電子伝導体と第１及び第２の極の一方との間には、１つ以上の更なる介在する電子伝導材料が存在し得る。
【００１２】
電子絶縁材料を備えるスペーサが、電子伝導体と第１及び第２の極の他方との間の電子的結合が防止されるように電子伝導体と第１及び第２の極の他方との間に設けられる。スペーサは、電子伝導体と第１及び第２の極の他方との間の電子的結合が起こり得るように水溶液の存在下で物理的変化（物理的特性の変化をもたらす化学的変化を含むが、これに限定されない）を受けることができる。
【００１３】
一般に、本開示は、両方のバッテリー極を電子的に結合する又は両方のバッテリー極にわたって電子的接続を形成することによって、機械的に及び／又は電子的に短絡され得るバッテリーを提供する。プラス及びマイナスのバッテリー極にわたる電子的接続は、バッテリーが「安全状態」に晒された後においてのみ形成され、「安全状態」とは、バッテリーが人、幼児、又は、ペットの動物の喉に留まるようになるときに直面する周囲状態を指す。これらの状況では、人又は幼児又はペットの動物がバッテリーを飲み込むと、バッテリーが唾液、胃液、又は、他の水性流体と接触され得る。したがって、組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリーは、水溶液の存在下にあるときに短絡するように構成されて設計される。結果として生じる短絡は、バッテリーの電圧を所望の閾値レベル未満に低下させ、それにより、水の電気分解及びそれに伴う電気化学的に生成される有害なイオン（例えば、水酸化物イオン）の形成を低減及び／又は効果的に防止することができる。望ましい閾値レベルは様々となり得るが、本明細書中で詳述される幾つかの例において、セルは、好適には、１．４Ｖ未満、１．３Ｖ未満、１．２Ｖ未満、１．１Ｖ未満、１．０Ｖ未満、０．９Ｖ未満、０．８Ｖ未満、０．７Ｖ未満、０．６Ｖ未満、０．５Ｖ未満、０．４Ｖ未満、０．３Ｖ未満、０．２Ｖ未満、０．１Ｖ未満を含む１．５Ｖ未満まで、更には約０Ｖまで短絡され得る。バッテリーが使用されていないとき、例えば、バッテリーが保管又は輸送されているとき、又は、バッテリーが電子デバイスで動作しているときなど、「通常の使用状態」下では、電子的接続の形成が起こらず、バッテリーの短絡が回避される。
【００１４】
１つの実施形態において、本開示に係るバッテリーは、最初にバッテリーの第１及び第２の極の一方のみと電子的に接触している電子伝導体を含む。電子絶縁材料を備えるスペーサは、通常の使用状態下で（すなわち、バッテリーが水溶液と接触される前に）、電子伝導体がバッテリー極の両方にわたって電子的接触をもたらすことを防止する。一方、バッテリーが唾液、胃液、水、又は、他の水性流体などの水溶液に晒される又は水溶液と接触される際に、電子絶縁材料が物理的変化を受ける可能性がある、例えば、電子絶縁材料が溶解する可能性がある。これは、電子絶縁材料が水性流体に溶けるからである。電子伝導体は、バッテリーの他方の極との電子的接触に向けて付勢されるが、スペーサの抵抗力は、通常の使用状態下での電子伝導体の付勢力以上である。しかしながら、電子絶縁材料の実質的な溶解後、そのような抵抗力は実質的に存在せず、電子伝導体は、バッテリーの他方の極との電子的接触をもたらし、それにより、バッテリーを短絡させ得る。電子伝導体は、例えば、カソード缶（又はその延在部）の圧着中に及び／又はカソード缶とは別個の個別部品である電子伝導体の圧着中に付勢され得る。
【００１５】
他の例において、本開示に係るバッテリーは、最初にバッテリーの第１及び第２の極の一方のみと電子的に接触している電子伝導体も含む。電子絶縁材料を備えるスペーサは、通常の使用状態下で（すなわち、バッテリーが水溶液と接触される前に）、電子伝導体がバッテリー極の両方にわたって電子的接触をもたらすことを防止する。一方、バッテリーが唾液、胃液、水、又は、他の水性流体などの水溶液に晒される又は水溶液と接触される際に、電子絶縁材料が物理的変化を受ける可能性がある、例えば、水性流体の存在下で電子絶縁材料が膨潤する及び／又は軟化する可能性がある。これは、電子絶縁材料が水溶液に晒される際に膨潤するポリマーを備えるからである。電子伝導体は、バッテリーの他方の極との電子的接触に向けて付勢されるが、スペーサの抵抗力は、通常の使用状態下での電子伝導体の付勢力以上である。しかしながら、電子絶縁材料の膨潤及び／又は軟化の後、スペーサの抵抗力が大幅に減少され、スペーサの機械的変形、歪み、又は、変位がもたらされる場合がある。これは、電子伝導体の付勢力が、スペーサの電子絶縁材料を「乗り越え」、歪ませ、又は、変位させ、それにより、２つの極の間の電子的接続をもたらしてバッテリーを短絡させるからである。１つの改良において、電子絶縁材料は、水性流体の存在下で電子伝導体により与えられる付勢力に抵抗できないゲルを形成するヒドロゲルである。電子伝導体は、例えば、カソード缶（又はその延在部）の圧着中に及び／又はカソード缶とは別個の個別部品である電子伝導体の圧着中に付勢され得る。
【００１６】
一例として、本明細書中の電子伝導体は金属から形成されてもよく、例えば、電子伝導体は、任意の適した電子伝導材料から形成されてもよい。電子伝導体を形成するのに適した電子伝導材料としては、（ｉ）ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼、又は、亜鉛めっき鋼などの鋼を含むがこれらに限定されない金属合金、（ｉｉ）炭化物、酸化物、窒化物、及び、前述の組み合わせを含むがこれらに限定されない導電性セラミック、（ｉｉｉ）導電性ポリマー、（ｉｖ）導電性複合体、及び、それらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。電子伝導体は、例えば、カソード缶（又はその延在部）の圧着中に及び／又はカソード缶とは別個の個別部品である電子伝導体の圧着中に付勢され得る。
【００１７】
本明細書中に開示される電子伝導体は、一般に、２０℃で約５×１０−５オーム・ｃｍ未満又は２０℃で２．５×１０−５オーム・ｃｍ未満、或いは、２０℃で約０．５×１０−５オーム・ｃｍ〜２０℃で約５×１０−５オーム・ｃｍの抵抗値を有する。幾つかの例において、電子伝導体の抵抗は、２０オーム未満、１０オーム未満、又は、５オーム未満であり、例えば、抵抗は、約１０オーム、約５オーム、又は、約１オームであってもよい。幾つかの例において、電子伝導体の抵抗は、約０．１オーム〜約２０オームである。
【００１８】
電子絶縁材料の抵抗は、常に、電子伝導体の抵抗よりも大きい。幾つかの例において、電子絶縁材料の抵抗は、０．５メガオームよりも大きい、５メガオームよりも大きい、１０メガオームよりも大きい、１００メガオームよりも大きい、又は、５００メガオームよりも大きい、例えば、電子絶縁材料の抵抗は、約１メガオーム、約２０メガオーム、約２００メガオーム、又は、約１０００メガオームであってもよい。幾つかの例において、電子伝導体の抵抗は、約０．５メガオーム〜約１０００メガオームである。
【００１９】
スペーサの電子絶縁材料は、適切な水軟化性材料、適切な水溶性及び／又は水膨潤性材料を含むがこれらに限定されない水が存在するときに物理的変化を受けることができる任意の数の電子絶縁材料（物理的特性の変化につながる化学変化を受ける電子絶縁材料を含むがこれに限定されない）から形成され得る。本明細書中で使用される「水軟化性」という用語は、水溶液の存在下で減少するヤング率を有する材料を指す。有用な水軟化性材料は、通常の使用状態下で電子伝導体の付勢力よりも大きい抵抗力を与えるのに十分高いヤング率を有する。有用な水軟化性材料は、水溶液の存在下の後、電子伝導体の付勢力が水軟化性材料に印加される際に材料が十分に変形できるようにするのに十分低いヤング率も有し、それにより、電子伝導体と第１及び第２のバッテリー極の他方との間の電子的結合をもたらすことができる。また、有用な水軟化性材料は、一般に、水溶液の存在下の後、０．０００３〜０．１５ＧＰａの範囲まで減少するヤング率も有する。弾性率を決定するために、様々な試験システム、例えば、Ｉｎｓｔｒｏｎから入手可能な８８０２サーボ油圧試験システムを使用できる。水軟化性材料は水溶性材料であってもよい。有用な水溶性材料は、５０ｍｇ／Ｌを超える、１００ｍｇ／Ｌを超える、５００ｍｇ／Ｌを超える、又は、１０００ｍｇ／Ｌを超える更に一層大きい水への溶解度を有する。有用な水膨潤性材料は、一般に、純水中で３０ｗｔ．％を超えて、好ましくは水中で少なくとも１００重量％吸収可能である。有用な水膨潤性材料は、水溶液の存在下の後、電子伝導体の付勢力が水膨潤性材料に印加される際に材料が十分に変形できるようにし、それにより、電子伝導体と第１及び第２のバッテリー極の他方との間の電子的結合をもたらすことができる。
【００２０】
電子絶縁材料は、スペーサの重量に基づいて（すなわち、スペーサをもたらすために使用される固体の重量に基づいて）、５ｗｔ．％〜１００ｗｔ．％、例えば、１０ｗｔ．％〜９９ｗｔ．％、５０ｗｔ．％〜９９ｗｔ．％、及び／又は、７０ｗｔ．％〜９９ｗｔ．％の量で存在してもよい。スペーサを形成するために、任意の数の水軟化性、水溶性、及び／又は、水膨潤性ポリマーが単独で又は組み合わせて使用されてもよい。水溶性、水溶性、及び／又は、水膨潤性材料の非限定的な例としては、糖、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）及びポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）などのポリエーテル、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコール、アクリレートコポリマー、ポリビニルピロリドン、プルラン、ゼラチン、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース、多糖類、寒天を含むがこれらに限定されない天然ポリマー、グアーガム、キサンタンガム、ローカストビーンガム、カラギーナン、及び、デンプン、エトキシル化デンプン及びヒドロキシプロピル化デンプンを含むがこれらに限定されない加工デンプン、前述のコポリマー、それらの塩、及び、前述のいずれかの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。水軟化性、水溶性、及び／又は、水膨潤性材料は、好ましくは、毒性を伴わない又はほとんど毒性を伴わない生物学的に不活性な材料である。
【００２１】
ＮａＨＰＯ４、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、重曹、砂糖、砂糖のような物質、及び、クエン酸などの良性の固体が、スペーサをもたらすように電子絶縁材料と組み合わせて含まれ得る。良性の固体は、スペーサの重量に基づいて（すなわち、スペーサをもたらすために使用される固体の重量に基づいて）、０ｗｔ．％〜３０ｗｔ．％、例えば、０ｗｔ．％〜２０ｗｔ．％、１ｗｔ．％〜３０ｗｔ．％、及び／又は、１ｗｔ．％〜２０ｗｔ．％の量で存在してもよい。
【００２２】
図２Ａ及び図２Ｂはバッテリー５０を示し、該バッテリー５０は、任意のタイプの一次又は二次バッテリーであってもよく、図示の例ではボタンセルタイプのバッテリーである。バッテリー５０は、バッテリーを取り囲むバッテリーハウジングを含む。バッテリーハウジングは、カソード缶５４及びアノードカップ５８を備える。カソード５２がカソード缶５４内に配置され、アノード５６がアノードカップ５８内に配置される。カソード５２及びアノード５６は、バッテリー５０内のセパレータ６０によって電子的に分離される。カソード缶５４及びアノードカップ５８のそれぞれはバッテリー５０の異なる極を形成し、この場合、カソード缶５４がプラス極を形成し、アノードカップ５８がマイナス極を形成する。
【００２３】
カソード５２及びアノード５６は、カソード５２の横方向の範囲の全体にわたって、例えば実質的にバッテリー５０の直径の全体にわたって延びる絶縁セパレータ６０によって離間される。絶縁セパレータ６０は、それを通じてイオンを自由に伝導できる材料から製造される。絶縁ガスケット６２が、カソード缶５４をアノードカップ５８から電子的に絶縁し、絶縁ガスケット６２は、アノードカップ５８の任意の部分がカソード缶５４に接触するのを防止してバッテリー５０を密閉し、電解質損失を防止する。
【００２４】
図示の実施形態において、絶縁ガスケット６２は、アノードカップがカソード缶５４に接触できないようにカソード缶５４内へと延在してアノードカップ５８を完全に取り囲むが、アノードカップ５８がカソード缶５４を取り囲むとともに絶縁ガスケット６２がアノードカップ５８内へと延在してカソード缶５４を完全に取り囲む逆の形態が使用されてもよい。本明細書中に明示的に示される図示の各実施形態（図２Ａ、図２Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、及び、図６Ｂに示されるものを含む）は、アノードカップがカソード缶５４（又は対応する参照番号）に接触できないようにカソード缶５４（又は対応する参照番号）内へと延在してアノードカップ５８（又は対応する参照番号）を完全に取り囲む絶縁ガスケット６２（又は対応する参照番号）を含むが、逆の形態が使用される安全機構を伴うバッテリーが考えられることが理解されるべきである。
【００２５】
バッテリー５０は、本開示に係る組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている典型的な安全機構を更に含み、安全機構は、カソード缶５４の外縁の周りで全体的に又は部分的に延在する電子伝導体６６を含む。電子伝導体６６は、前述のように、金属、例えば金属合金材料から形成されてもよい。電子伝導体６６は、カソード缶５４の外表面に装着固定される取り付けセグメント６８を含む。電子伝導体６６は、任意の適切な相互接続によってカソード缶に装着されてもよい。例えば、取り付けセグメント６８は、機械的に安全な取り付けのためにカソード缶５４の外壁に沿う溝（図示せず）との締まり嵌めによって取り付けられてもよい。他の例において、取り付けセグメント６８は、接着剤の塗布によって又は溶接継手を形成することによってカソード缶５４の外側壁に取り付けられてもよい。
【００２６】
カソード缶がアノードカップ５８に接触できないように絶縁ガスケット６２がアノードカップ５８内へと延在してカソード缶５４を取り囲む逆の形態（図示せず、簡単に前述した）において、電子伝導体６６は、アノードカップ５８の外縁の周囲で全体的又は部分的に延在し、カソード缶５４に関連して前述したようにアノ−ドカップに固定されてもよい。
【００２７】
図２Ｂに示されるように、電子伝導体６６の取り付けセグメント６８はカソード缶５４に電子的に結合される。図示の形態では、電子伝導体６６がカソード缶５４と直接的な物理的接触を成している。電子伝導体６６は、取り付けセグメント６８から延在する接地セグメント７０を更に含む。一般に、接地セグメント７０は、取り付けセグメント６８に対して直交する又は略直交する方向に延在する。
【００２８】
接地セグメント７０は、バッテリー５０の通常の動作中にアノードカップ５８から離間され、それにより、バッテリー５０の通常の動作中にプラス極及びマイナス極を電子的に結合させず、その結果、バッテリー５０を短絡させない。図示の例において、接地セグメント７０とアノードカップ５８との間の間隔は、接地セグメント７０とアノードカップ５８との間に電子絶縁材料を備えるスペーサ６４を設けることによって達成される。図２Ｂに示されるように、スペーサは、通常の使用状態中のようなスペーサ６４が存在するときに電子伝導体６６の接地セグメント７０がアノードカップ５８（したがって、バッテリー５０のマイナス極）に電子的に結合されないように、接地セグメント７０の張り出し部と、第１及び第２の極の他方、ここではアノードカップ５８との間に配置される。スペーサ６４は、接地セグメント７０の先端張り出し部まで又は先端張り出し部を越えて延在してもよい。
【００２９】
スペーサ６４は、例えば、安全状態に晒された後、一般的には唾液、胃液、又は、他の水性流体に晒された後に溶解することによって、物理的変化を受けることができる材料を備えてもよく、それにより、スペーサ６４の溶解後、電子伝導体６６の付勢力が、接地セグメント７０をアノードカップ５８（例えば、その上側上端面又は側壁面）と電子的に接触させてバッテリー５０を短絡させることができる。他の例において、スペーサ６４は、例えば、乗り越えられ、歪まされ、又は、変位され得る材料を備えてもよく、これは、スペーサ６４が安全状態、一般的には唾液、胃液、又は、他の水性流体に晒されることに応じて軟化する、膨潤化する、或いはさもなければ、機械的に脆弱化するからである。スペーサ６４は、例えば、水性流体がバッテリー５０と接触してスペーサ６４により吸収されることによってスペーサ６４が軟化する、膨潤化する、及び／又は、ゲルを形成するときに、機械的に脆弱化されてもよい。スペーサ６４のそのような機械的脆弱化の結果として、電子伝導体６６の付勢力は、接地セグメント７０をアノードカップ５８と係合させて電子的に接触させ、それにより、例えば安全状態（又はバッテリー５０と水性流体との他の接触）中にバッテリー５０を短絡させることができる。前述のように、安全状態は、人、乳児、又は、ペットの動物がバッテリー５０を飲み込んでバッテリー５０を唾液又は胃液の形態の水溶液に晒すときに生じ得る。図示の実施形態において、絶縁ガスケット６２は、スペーサ６４とは別個の構成要素として示され、そのため、バッテリー５０が水性流体と接触してスペーサが物理的変化を受けた後に無傷のまま残存することができ、それにより、カソード５２及びアノード５６の材料をバッテリー５０内に維持できる。しかしながら、他の実施形態において、絶縁ガスケット６２及びスペーサ６４は、一体構造を成すことができ、この場合、スペーサ６２は、絶縁ガスケット６４としても機能して絶縁ガスケット６４を効果的にもたらす。したがって、この実施形態では、別個の絶縁ガスケット６４が存在せず、電子絶縁材料を備えるスペーサ６２は、接地セグメント７０とアノードカップ５８との間に配置されることに加え、アノードカップ５４がカソード缶５４に接触できないようにカソード缶５４内へと延在してアノードカップ５８を完全に取り囲みもする。勿論、前述のように、逆の形態が使用される安全機構を伴うバッテリーが考えられる。
【００３０】
図２Ｂに例示される例に示されるように、電子伝導体６６は、２つのセグメント、すなわち、取り付けセグメント６８及び接地セグメント７０を含む。各セグメント６８、７０は、バッテリー５０の第１の極（例えば、カソード缶５４）に電子的に結合され、また、各セグメント６８、７０は、スペーサ６４によってバッテリー５０の第２の極（例えば、アノードカップ５８）から電子的に絶縁される。図示の実施形態において、取り付けセグメント６８は、カソード缶５４、すなわち、プラスのバッテリー極に電子的に結合され（実際には直接的な物理的接触を成す）、また、電子伝導体６６の接地セグメント７０は、アノードカップ５８、すなわち、マイナスのバッテリー極と電子的に接触せず、アノードカップ５８と係合する方向に付勢される。
【００３１】
バッテリー５０のプラス極又はマイナス極のいずれかが電子伝導体６６に電子的に接続されていればよいことが分かり、この場合、２つの極の他方は、通常の使用状態下又は保管状態下で張力が付与された電子伝導体６６から電子的に絶縁される。したがって、通常の使用状態下又は保管状態下で電子伝導体６６とバッテリー５０のプラス極又はマイナス極のいずれかとの電子的接触を防止するために、スペーサ６４がバッテリー５０のプラス極又はマイナス極のいずれかに隣接して配置されてもよいことが更に分かる。したがって、もう１つの方法として、通常の使用状態中に電子伝導体がアノードカップ５８の上端面に電子的に結合される（例えば、直接的な物理的接触を成す）とともに電子伝導体６６とカソード缶５４との間に配置されるスペーサ６４によってカソード缶５４の側壁から離間されるように電子伝導体６６がバッテリー５０の周囲に配置されてもよいとも考えられる。
【００３２】
更にまた、図示の例では、取り付けセグメント６８及び接地セグメント７０が、一体構造を成すように、したがって、それらが互いに連続して電子的に結合されるべく互いに直接に接続されるように示されるが、他の例において、バッテリー安全機構（図示せず）の取り付けセグメント６８及び接地セグメント７０は、安全状態中にのみ例えば水溶液又は体液の存在に応じて互いに電子的に結合されるようになるべく、バッテリーの通常の動作中に互いに電子的に絶縁されてもよい。したがって、他の例において、取り付けセグメント６８は、バッテリー５０のプラス極又はマイナス極のいずれかと電子的に接触してもよく、また、接地セグメント７０は、バッテリー５０のプラス極及びマイナス極の他方と電子的に接触してもよく、この場合、スペーサ６４は、２つのセグメント６８，７０間に位置される絶縁材料を備え、それにより、セグメント６８，７０は、バッテリーの通常の動作中に互いに電子的に結合されない（したがって、プラス極及びマイナス極が互いに電子的に結合されない）。スペーサ６４の電子絶縁材料の溶解、軟化、及び／又は、膨潤化をもたらすように安全状態（又はバッテリー５０と水性流体との他の接触）に直面した後、接地セグメント７０は、取り付けセグメント６８と係合して電子的に接触することができ、それにより、バッテリー５０を短絡させる。前述のように、安全状態は、人、乳児、又は、ペットの動物がバッテリー５０を飲み込んでバッテリー５０を唾液又は胃液の形態の水溶液に晒すときに生じ得る。
【００３３】
図３は、２つの異なるバッテリー、すなわち、従来のボタンセルバッテリー（この例では、Ｄｕｒａｃｅｌｌ  Ｉｎｃ．から入手可能なボタンセルバッテリーＤＬ２０３２）と、図２Ａ及び図２Ｂに描かれるバッテリー５０などの本開示に係る組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を更に備える同等のボタンセルバッテリーとに関するセル電圧対時間のプロットを示す。バッテリーを１Ｍ  ＫＣｌ溶液と約１００秒間接触させた後、アノードカップ５８でガス供給が開始され、また、バッテリーが短絡し始めるにつれて、試験されたバッテリーの実際のセル電圧が降下される。従来のバッテリーでは、約３００秒後に約１．５Ｖで電圧降下が止まる。１．５Ｖの電圧は、低下されるが、水の電気分解と水酸化物イオンの生成とを引き起こすのに十分である。したがって、この電圧は、低下される場合でも、バッテリーが人間の喉に留まれば、食道組織の燃焼及び損傷を引き起こし得る。勿論、バッテリーは、うまく飲み込まれれば、かなりの胃の苦痛感も引き起こし得る。これに対し、組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー５０は、水の電気分解がアノードカップ５８で実質的にもはや起こらないように更に短絡される。実際に、図示の例では、安全機構がバッテリー５０を実質的に完全にほぼ０Ｖまで短絡させる。図３に示される例では、唾液、胃液、又は、他の水性流体に溶解することができる水溶性材料である電子絶縁材料を備えるスペーサ６４が使用された。具体的には、図３に示される安全機構を伴うバッテリー５０のスペーサ６４は、良性の固体、この場合には、良性の塩、具体的にはＮａＨＰＯ４（約１０ｗｔ．％）、及び、水溶性材料、具体的にはポリアクリル酸（約９０ｗｔ．％）を含んだ。
【００３４】
図４Ａ及び図４Ｂにおいて、ボタンセルバッテリーとしても示される他の例のバッテリー１００は、カソード缶１１４及びアノードカップ１１８を含む。カソード１５２がカソード缶１１４内に配置され、アノード１５６がアノードカップ１１８内に配置される。カソード１５２及びアノード１５６は、バッテリー１００内のセパレータ１６０によって電子的に分離される。カソード缶１１４及びアノードカップ１１８のそれぞれはバッテリー１００の異なる極を形成し、この場合、カソード缶１１４がプラス極を形成し、アノードカップ１１８がマイナス極を形成する。絶縁ガスケット１６２が、カソード缶１１４をアノードカップ１１８から電子的に絶縁し、絶縁ガスケット１６２は、アノードカップ１１８の任意の部分がカソード缶１１４に接触するのを防止してバッテリー１００を密閉し、電解質損失を防止する。バッテリー１００は、図２Ａ及び２Ｂにおいて前述したバッテリー５０に関連して示される要素と同じ要素の多くを共有し、したがって、概して、本明細書中では、差異のみが説明される。
【００３５】
バッテリー１００は、組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を更に含み、安全機構は、スペーサ１６４と、該スペーサ１６４内に埋め込まれる又は配置される電子伝導体１６６とを備え、スペーサ１６４は、唾液、胃液、水、又は、他の水性流体などの水溶液に晒された後に物理的変化を受けることができる電子絶縁材料を備える。スペーサ１６４は、絶縁ガスケット１６２の上方に配置され、スペーサ１６４がカソード缶１１４をアノードカップ１１８から電子的に絶縁するという点で、通常の動作中に絶縁ガスケット１６２と同様に機能する。図示の例において、スペーサ１６４内に埋め込まれる又は配置される電子伝導体１６６は、第１及び第２のバッテリー極の一方、ここではアノードカップ１１８と直接的な物理接触を成し、したがって、アノードカップ１１８に電子的に結合されるが、スペーサ１６４により、第１及び第２のバッテリー極の他方、ここではカソード缶１１４から電子的に分離される。この例では、電子伝導体１６６が接触位置１５０でアノードカップ１１８に電子的に結合される。図２Ａ及び図２Ｂに示されるバッテリー５０において例示されるカソード缶５４と電子伝導体６６との間の電子的結合と同様に、電子伝導体１６６とアノードカップ１１８との間の電子的結合は、通常の動作中及び保管中の両方において並びにバッテリー１００が安全状態に直面した後において、バッテリー１００の動作の全体にわたって維持される所定の直接的な物理接続となり得る。接触位置１５０での電子伝導体１６６とアノードカップ１１８との間の接続は、例えば、溶接作業又は機械的接続によって固定され得る。
【００３６】
図示の形態において、電子伝導体１６６は、接触位置１５０から、アノードカップ１１８とカソード缶１１４との間の距離の一部を横断してカソード缶１１４と係合する方向に向けて付勢される２つの分岐アームセグメントへと延在する。この例では、単一の電子伝導体１６６のみが示されるが、１つ以上のそのような電子伝導体１６６が含まれてもよい。唾液、胃液、水、又は、他の水性流体などの水溶液と接触した後、スペーサ１６４の溶解、軟化、及び／又は、膨潤化が起こり、それにより、電子伝導体１６６がカソード缶１１４との電子的接触へと偏向でき、その結果、カソード缶１１４がアノードカップ１１８に電子的に結合される。結果として、バッテリー１００が短絡され、例えばバッテリー１００が人又はペットの動物によって飲み込まれてしまった場合などにおいて、消費者が安全状態中に保護される。図示の実施形態において、絶縁ガスケット１６２は、スペーサ１６４とは別個の構成要素として示され、そのため、バッテリー１００が水性流体と接触した後に無傷のまま残存することができ、それにより、カソード１５２及びアノード１５６の材料をバッテリー１００内に維持できる。しかしながら、他の実施形態では、絶縁ガスケット１６２及びスペーサ１６４が一体構造を成すことができ、この場合、スペーサ１６４は、図２Ａ及び図２Ｂに関連して前述したスペーサ６４及び絶縁ガスケット６２に関して言及したように、絶縁ガスケット１６２として更に機能して絶縁ガスケット１６２を効果的にもたらす。
【００３７】
この例では、通常の使用状態下で電子伝導体がカソード缶１１４との電子的接触へと偏向しないようにスペーサ１６４の抵抗力が電子伝導体１６６の付勢力以上である限り、電子伝導体１６６はスペーサ１６４内に部分的又は全体的に埋め込まれ又は配置されてもよい。したがって、電子伝導体１６６がカソード缶１１４と係合する方向に向けて付勢され得る、例えば、電子伝導体１６６がカソード缶１１４の内面と係合する方向に向けて付勢され得ることに留意すべきである。勿論、電子伝導体１６６がカソード缶１１４と直接的な物理接触を成すことによりカソード缶１１４に電子的に結合される一方でスペーサ１６４によってアノードカップ１１８から電子的に分離される反対の形態も考えられる。
【００３８】
図５Ａ及び図５Ｂは、組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている本開示に係る安全機構を伴う典型的なバッテリー２００を示す。バッテリー２００は、カソード缶２１４及びアノードカップ２１８を含む。カソード２５２がカソード缶２１４内に配置され、アノード２５６がアノードカップ２１８内に配置される。カソード２５２及びアノード２５６は、バッテリー２００内のセパレータ２６０によって電子的に分離される。カソード缶２１４及びアノードカップ２１８のそれぞれはバッテリー２００の異なる極を形成し、この場合、カソード缶２１４がプラス極を形成し、アノードカップ２１８がマイナス極を形成する。絶縁ガスケット２６２が、カソード缶２１４をアノードカップ２１８から電子的に絶縁し、絶縁ガスケット２６２は、アノードカップ２１８の任意の部分がカソード缶２１４に接触するのを防止してバッテリー２００を密閉し、電解質損失を防止する。バッテリー２００は、図２Ａ及び２Ｂにおいて前述したバッテリー５０に関連して示される要素と同じ要素の多くを共有し、したがって、概して、本明細書中では、差異のみが説明される。
【００３９】
第１のバッテリー極、ここではカソード缶２１４は、その連続部又は延在部としてカソード缶２１４に組み込まれる電子伝導体２３０を含む。したがって、図２Ｂでは電子伝導体６６がカソード缶５４とは別の構成要素として示されているが、電子伝導体２３０及びカソード缶２１４は一体構造を成し、例えば、電子伝導体２３０は、バッテリーが唾液、胃液、水、又は、他の水性流体などの水溶液に晒された後にバッテリー２００を短絡させるべく第２のバッテリー極、ここではアノードカップ２１８の外表面に電子的に結合され得るカソード缶２１４の連続部又は延在部を構成する。電子伝導体２３０は、バッテリー２００が安全状態に直面した後に他方のバッテリー極であるアノードカップ２１８の外壁との電子的接触を容易にする突起（図示せず）を有してもよい。
【００４０】
図５Ａ及び図５Ｂに示される実施形態において、カソード缶２１４の電子伝導体２３０は、電子絶縁材料を備えるスペーサ２６４によってアノードカップ２１８から分離される。スペーサ２６４は、バッテリー２００の密閉領域に組み込まれ、スペーサ２６４は、電子伝導体２３０とアノードカップ２１８の外壁との間に配置され、それにより、電子伝導体２３０とアノードカップ２１８との間の電子的接触を防止する。通常の使用状態下で、スペーサ２６４は、前述のように共通の絶縁ガスケット２６２も含む更なるシールをバッテリー２００にもたらしてもよい。スペーサ２６４及び絶縁ガスケット２６２は、協働して、アノードカップ２１８とカソード缶２１４との間の電子的接続を防止し、それにより、これらの２つの構成要素は、通常の使用状態下で互いに電子的に絶縁される。バッテリー２００が水溶液又は体液に晒された後、スペーサ２６４の電子絶縁材料の溶解、軟化、及び／又は、膨潤化時に、カソード缶２１４の連続部又は延在部２３０をアノードカップ２１８の外壁と係合する方向に付勢して接触させることができ、それにより、カソード缶２１４の連続部又は延在部２３０がアノードカップ２１８に電子的に結合されるようになり得る。結果として、バッテリー２００が短絡され、例えばバッテリー２００が人又はペットの動物によって飲み込まれてしまった場合などにおいて、消費者が安全状態中に保護される。図示の実施形態において、絶縁ガスケット２６２は、スペーサ２６４とは別個の構成要素として示され、そのため、バッテリー２００が水性流体と接触した後に無傷のまま残存することができ、それにより、カソード２５２及びアノード２５６の材料をバッテリー２００内に維持できる。しかしながら、他の実施形態では、絶縁ガスケット２６２及びスペーサ２６４が一体構造を成すことができ、この場合、スペーサ２６４は、図２Ａ及び図２Ｂに関連して前述したスペーサ６４及び絶縁ガスケット６２に関して言及したように、絶縁ガスケット２６２として更に機能して絶縁ガスケット２６２を効果的にもたらす。
【００４１】
一般に、カソード缶２１４の一体を成す連続部又は延在部２３０は、バッテリー２００が製造される際の圧着プロセス中に形成される。図示の例において、カソード缶２１４の連続部又は延在部２３０は、カソード缶２１４の側壁の延在部として形成される。連続部又は延在部２３０は、屈曲部を含み、アノードカップ２１８と係合する方向に向けて付勢される。連続部又は延在部２３０は、例えば、付勢スされる電子伝導体を形成するように事前に切断され得る。
【００４２】
図６Ａ及び図６Ｂは、組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている本開示に係る安全機構を伴う典型的なバッテリー３００を示す。バッテリー３００は、カソード缶３１４及びアノードカップ３１８を含む。カソード３５２がカソード缶３１４内に配置され、アノード３５６がアノードカップ３１８内に配置される。カソード３５２及びアノード３５６は、バッテリー３００内のセパレータ３６０によって電子的に分離される。カソード缶３１４及びアノードカップ３１８のそれぞれはバッテリー３００の異なる極を形成し、この場合、カソード缶３１４がプラス極を形成し、アノードカップ３１８がマイナス極を形成する。絶縁ガスケット３６２が、カソード缶３１４をアノードカップ３１８から電子的に絶縁し、絶縁ガスケット３６２は、アノードカップ３１８の任意の部分がカソード缶３１４に接触するのを防止してバッテリー３００を密閉し、電解質損失を防止する。バッテリー３００は、図２Ａ及び２Ｂにおいて前述したバッテリー５０に関連して示される要素と同じ要素の多くを共有し、したがって、概して、本明細書中では、差異のみが説明される。
【００４３】
バッテリー３００は、バッテリー１００及び２００（図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂに示される）の特徴と同様の特徴を有する。図６Ｂに示されるように、バッテリー３００は、安全機構が第２の電子伝導体３６６を含むという点でバッテリー２００とは異なり、第２の電子伝導体３６６は、スペーサ３６４内に埋め込まれ又は配置されてもよいとともに、アノードカップ３１８の全周にわたって延在してもよく又はアノードカップ３１８の外周の一部のみに沿って延在してもよい。第２の電子伝導体３６６は、アノードカップ３１８と直接的な物理接触を成すことによりアノードカップ３１８に電子的に結合される一方で、スペーサ３６４によって第１の伝導体３３０、したがってカソード缶３１４から電子的に分離される。バッテリー３００が水溶液又は体液に晒された後、スペーサ３６４の電子絶縁材料の溶解、軟化、及び／又は、膨潤化時に、カソード缶３１４の連続部又は延在部３３０をアノードカップ３１８の外壁と係合する方向に付勢して接触させることができ、それにより、カソード缶３１４の連続部又は延在部３３０がアノードカップ３１８に電子的に結合されるようになり得る。加えて、スペーサ３６４の溶解、軟化、及び／又は、膨潤化が起こるように、バッテリーが唾液、胃液、水、又は、他の水性流体などの水溶液と接触した後、電子伝導体３６６がカソード缶３１４との電子的接触へと偏向でき、それにより、カソード缶３１４がアノードカップ３１８に電子的に結合される。結果として、バッテリー３００が短絡され、例えばバッテリー３００が人又はペットの動物によって飲み込まれてしまった場合などにおいて、消費者が安全状態中に保護される。図示の実施形態において、絶縁ガスケット３６２は、スペーサ３６４とは別個の構成要素として示され、そのため、バッテリー３００が水性流体と接触した後に無傷のまま残存することができ、それにより、カソード３５２及びアノード３５６の材料をバッテリー３００内に維持できる。しかしながら、他の実施形態では、絶縁ガスケット３６２及びスペーサ３６４が一体構造を成すことができ、この場合、スペーサ３６４は、図２Ａ及び図２Ｂに関連して前述したスペーサ６４及び絶縁ガスケット６２に関して言及したように、絶縁ガスケット３６２として更に機能して絶縁ガスケット３６２を効果的にもたらす。
【００４４】
図７は、組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている本開示に係る安全機構を伴う更なる典型的なバッテリー４００を示す。バッテリー４００は、カソード缶４１４及びアノードカップ４１８を含む。カソード４５２がカソード缶４１４内に配置され、アノード４５６がアノードカップ４１８内に配置される。カソード４５２及びアノード４５６は、バッテリー４００内のセパレータ４６０によって電子的に分離される。カソード缶４１４及びアノードカップ４１８のそれぞれはバッテリー４００の異なる極を形成し、この場合、カソード缶４１４がプラス極を形成し、アノードカップ４１８がマイナス極を形成する。絶縁ガスケット４６２が、カソード缶４１４をアノードカップ４１８から電子的に絶縁し、絶縁ガスケット４６２は、アノードカップ４１８の任意の部分がカソード缶４１４に接触するのを防止してバッテリー４００を密閉し、電解質損失を防止する。バッテリー４００は、図２Ａ及び２Ｂにおいて前述したバッテリー５０に関連して示される要素と同じ要素の多くを共有し、したがって、概して、本明細書中では、差異のみが説明される。
【００４５】
図７に示されるように、バッテリー４００は、カソード缶４１４と電子的に接触する第１の電子伝導体４６６と、アノードカップ４１８と電子的に接触する第２の電子伝導体４８０とを含む。スペーサ４６４が、第１の電子伝導体４６６と第２の電子伝導体４８０との間に配置される。バッテリー４００が水溶液又は体液に晒された後、スペーサ４６４の電子絶縁材料の溶解、軟化、及び／又は、膨潤化時に、第２の電子伝導体４８０が第１の電子伝導体４６６に接触することによりカソード缶４１４をアノードカップ４１８に電子的に結合させることができるように第２の電子伝導体４８０を第１の電子伝導体と係合する方向に付勢することができる。結果として、バッテリー４００が短絡され、例えばバッテリー４００が人又はペットの動物によって飲み込まれてしまった場合などにおいて、消費者が安全状態中に保護される。図示の実施形態では、カソード缶４１４及び第１の電子伝導体が別個の構成要素として示されるが、カソード缶４１４自体が電子伝導体４６６として更に機能して電子伝導体４６６を効果的にもたらすように電子伝導体４６６及びカソード缶４１４が一体構造を成してもよいことが理解されるべきである。したがって、この実施形態では、別個の電子伝導体４６６が不要である。
【００４６】
図８は、組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている本開示に係る安全機構を伴う更なる典型的なバッテリー５００を示す。バッテリー５００は、カソード缶５１４及びアノードカップ５１８を含む。カソード５５２がカソード缶５１４内に配置され、アノード５５６がアノードカップ５１８内に配置される。カソード５５２及びアノード５５６は、バッテリー５００内のセパレータ５６０によって電子的に分離される。カソード缶５１４及びアノードカップ５１８のそれぞれはバッテリー５００の異なる極を形成し、この場合、カソード缶５１４がプラス極を形成し、アノードカップ５１８がマイナス極を形成する。絶縁ガスケット５６２が、カソード缶５１４をアノードカップ５１８から電子的に絶縁し、絶縁ガスケット５６２は、アノードカップ５１８の任意の部分がカソード缶５１４に接触するのを防止してバッテリー５００を密閉し、電解質損失を防止する。バッテリー５００は、図２Ａ及び２Ｂにおいて前述したバッテリー５０に関連して示される要素と同じ要素の多くを共有し、したがって、概して、本明細書中では、差異のみが説明される。
【００４７】
図８に示されるように、バッテリー５００は、第１のスペーサ５６４及び第２のスペーサ５６４’を含む。スペーサ５６４は、カソード缶５１４の周囲で別個の部分又は連続外周層を構成してもよい。同様に、スペーサ５６４’は、連続層又は別個の部分を構成してもよい。スペーサ５６４，５６４’は、カソード缶５１４及びアノードカップ５１８（第１及び第２のバッテリー極に対応する）と電子伝導体５６６との間に配置される。バッテリー５００が水溶液又は体液に晒された後、スペーサ５６４，５６４’の電子絶縁材料の溶解、軟化、及び／又は、膨潤化時に、電子伝導体５６６をカソード缶５１４及びアノードカップ５１８と係合する方向に付勢することができ、それにより、カソード缶５１４とアノードカップ５１８とが電子的に結合される。結果として、バッテリー５００が短絡され、例えばバッテリー５００が人又はペットの動物によって飲み込まれてしまった場合などにおいて、消費者が安全状態中に保護される。
【００４８】
この明細書の全体にわたって、複数の事例は、単一の事例として記載される構成要素又は構造を実施し得る。構成例において別個の構成要素として与えられる構造及び機能性は、組み合わせされた構造又は構成要素として実装されてもよい。同様に、単一の構成要素として与えられる構造及び機能性は、別個の構成要素として実装されてもよい。これら及び他の変形、修正、付加、及び、改良は、本明細書中の主題の範囲内にある。
【００４９】
本明細書中で使用される「１つの実施形態」又は「一実施形態」への任意の言及は、その実施形態に関連して記載される特定の要素、特徴、構造、又は、特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書中の様々な箇所における「１つの実施形態では」という表現の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を指しているとは限らない。
【００５０】
本明細書中に記載される幾つかの実施形態は、「結合される」及び／又は「接続される」という用語を使用する。例えば、幾つかの実施形態は、直接的な物理的又は電子的接触で示される２つ以上の要素を説明するために「結合される」又は「接続される」という用語を使用して説明される。しかしながら、「結合される」及び「接続される」という用語は、２つ以上の要素が互いに直接的な物理的接触をしないが、依然として互いに協働する又は相互作用することも意味する場合がある。実施形態はこれに関連して限定されない。
【００５１】
本明細書中で使用される用語「備える」、「備えている」、「含む」、「含んでいる」、「有する」、「有している」、又は、これらの任意の他の変形は、非排他的な含有物を網羅するように意図される。例えば、要素のリストを含むプロセス、方法、物品、又は、装置は、必ずしもそれらの要素のみに限定されず、明示的に挙げられていない或いはそのようなプロセス、方法、物品、又は、装置に固有の他の要素を含んでもよい。更に、反対のことが明示的に述べられなければ、「又は」は、包括的な「又は」を指し、排他的な「又は」を指すのではない。例えば、要素Ａ又はＢは、以下、すなわち、Ａが存在しＢが存在せず、Ａが存在せずＢが存在し、及び、ＡとＢの両方が存在する、のうちのいずれか１つによって満たされる。
【００５２】
更に、「１つ（ａ）」又は「１つ（ａｎ）」の使用は、本明細書中の実施形態の要素及び構成要素を説明するために用いられる。これは、単に、便宜上及び説明の一般的な意味を与えるために行なわれる。この説明及び以下の特許請求の範囲は、１つの又は少なくとも１つを含むように読まれるべきであり、また、単数形は、それが別のことを意味していることが明らかでなければ、複数形も含む。
【００５３】
全ての想定し得る実施形態を説明することが不可能ではないにしても実用的でないため、この詳細な説明は、単なる一例として解釈されるべきであり、全ての想定し得る実施形態を説明するものではない。現在の技術又はこの出願の出願日以降に開発された技術のいずれかを使用して、多数の代替的な実施形態を実施することができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月23日(2019.12.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリーであって、
第１及び第２の極を備えるハウジングと、前記第１及び第２の極の一方と電子的接触を成す少なくとも１つの電子伝導体と、電子絶縁材料を含むスペーサとを備え、前記スペーサは、前記電子伝導体と前記第１及び第２の極の他方との間の電子的接触が防止されるように前記電子伝導体と前記第１及び第２の極の前記他方との間に設けられており、前記スペーサが溶解、軟化、又は膨潤でき、前記スペーサの抵抗力が前記電子伝導体の付勢力よりも小さくなり、且つ、前記電子伝導体と前記第１及び第２の極の前記他方との間の電子的結合が起こり得るように、前記スペーサは水溶液の存在下で物理的変化を受けることができるものであり、
前記物理的変化に続いて、（ｉ）前記電子伝導体と前記第１及び第２の極の前記他方との間の直接的な物理的接触、又は（ｉｉ）前記電子伝導体と前記第１及び第２の極の前記他方との間に配置された１つまたは複数の更なる介在する電子伝導材料を介した、前記電子伝導体と前記第１及び第２の極の前記他方と間の間接的な物理的接触、に基づいて電子結合が発生する、バッテリー。
【請求項２】
前記電子伝導体は、前記バッテリーが水溶液の存在下となった後に前記第１及び第２の極の他方と電子的接触をもたらすことによって前記バッテリーを短絡させるようになっている、請求項１に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項３】
前記第１の極がプラス極であり、前記少なくとも１つの電子伝導体が前記プラス極と電子的に接触し、前記電子伝導体は、前記バッテリーが水溶液の存在下となった後にマイナス極と電子的接触をもたらすことによって前記バッテリーを短絡させるようになっている、請求項１に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項４】
前記第１の極がマイナス極であり、前記少なくとも１つの電子伝導体が前記マイナス極と電子的に接触し、前記電子伝導体は、前記バッテリーが水溶液の存在下となった後にプラス極と電子的接触をもたらすことによって前記バッテリーを短絡させるようになっている、請求項１に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項５】
前記電子伝導体は、前記スペーサが水溶液の存在下になった後に通常の使用状態中に前記第１及び第２の極の他方と電子的接触を成すことが防止される前記少なくとも１つの電子伝導体が前記第１及び第２の極の他方と電子的接触を成すように第１及び第２の極の他方と係合する方向に向けて付勢される、請求項１から４のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項６】
前記バッテリーが第１及び第２の電子伝導体を備え、前記第１の電子伝導体がプラス極と電子的に接触し、前記第２の電子伝導体がマイナス極との電子的に接触し、前記スペーサが前記第１及び第２の電子伝導体間に位置され、前記第１及び第２の電子伝導体の一方は、前記バッテリーが水溶液の存在下となった後に前記第１及び第２の電子伝導体の他方と電子的接触をもたらすことにより前記バッテリーを短絡させるようになっている、請求項１に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項７】
前記電子伝導体は、金属、金属合金、導電性ポリマー、導電性複合体、又は、それらの任意の組み合わせを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項８】
前記電子絶縁材料が少なくとも１つの水溶性材料を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項９】
前記電子絶縁材料は、糖、ポリエーテル、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、アクリレートコポリマー、ポリビニルピロリドン、プルラン、ゼラチン、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール、低粘度グレードヒドロキシプロピルセルロース、多糖類、天然ポリマー、加工デンプン、前述のコポリマー、その塩、又は、これらの任意の組み合わせを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項１０】
前記スペーサが少なくとも１つのヒドロゲルを備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項１１】
前記スペーサは、ＮａＨＰＯ４、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、重曹、砂糖、砂糖のような物質、クエン酸、その混合物、及び、これらの任意の組み合わせを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項１２】
前記電子伝導体の抵抗率は、２０℃で２０×１０−５オーム−ｃｍ未満、２０℃で５×１０−５オーム−ｃｍ未満、又は、２０℃で約０．５×１０−５オーム−ｃｍ〜２０℃で約２０×１０−５オーム−ｃｍである、請求項１から１１のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項１３】
前記電子絶縁材料の抵抗は、０．５メガオームよりも大きい、５メガオームよりも大きい、又は、５００メガオームよりも大きい、請求項１から１２のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項１４】
前記ハウジングがカソード缶及びアノードカップを備え、前記スペーサは、前記アノードカップが前記カソード缶と接触できないように前記カソード缶内へと延在して前記アノードカップを取り囲み、或いは、前記スペーサは、前記カソード缶が前記アノードカップと接触できないように前記アノードカップ内へと延在して前記カソード缶を取り囲む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項１５】
前記スペーサは、前記電子伝導体の張り出し部と前記第１及び第２の極の他方との間に配置される、請求項１から１４のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項１６】
前記電子伝導体が前記バッテリーのカソード缶に取り付けられる、請求項１５に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項１７】
前記電子伝導体が前記バッテリーのアノードカップから電子的に絶縁される、請求項１５に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項１８】
前記電子伝導体と前記第１及び第２の極の一方とが一体構造を成す、請求項１から１４のいずれか一項に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項１９】
前記電子伝導体が前記スペーサ内に配置される、請求項１から１４のいずれか一項及び請求項１８に記載の組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリー。
【請求項２０】
組織の損傷及び／又は電気分解から保護するようになっている安全機構を伴うバッテリーであって、
第１及び第２の極を備えるハウジングと、電子伝導体と、電子絶縁材料を含む第１及び第２のスペーサとを備え、前記第１のスペーサは、前記バッテリーの第１の極と前記電子伝導体との間に配置され、前記第２のスペーサは、前記バッテリーの第２の極と前記電子伝導体との間に配置され、前記電子伝導体が前記第１及び第２のスペーサ間に配置されており、前記スペーサが溶解、軟化、又は膨潤でき、前記スペーサの抵抗力は前記電子伝導体の付勢力よりも小さくなり、且つ、前記電子伝導体が水溶液の存在下で前記第１及び第２の極の両方と電子的接触をもたらすように、前記スペーサは水溶液の存在下で物理的変化を受けることができるものであり、  
前記物理的変化に続いて、（ｉ）前記電子伝導体と前記第１及び第２の極の両方との間の直接的な物理的接触、又は（ｉｉ）前記電子伝導体と前記第１及び第２の極の両方との間に配置された１つまたは複数の更なる介在する電子伝導材料を介した、前記電子伝導体と前記第１及び第２の極の両方と間の間接的な物理的接触に基づいて、電子的接触が発生する、バッテリー。
【国際調査報告】
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