(57)【要約】  少なくとも１つのセルを有するハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。その１つのセルは、少なくとも１つの陽極と、少なくとも１つの陰極と、前記少なくとも１つの陽極と前記少なくとも１つの陰極との間に設置されたセパレータと、電解液とを有する。少なくとも１つの陽極は、鉛を含む活性材を含んでいて、陽極の側部から伸びるタブを有する。少なくとも１つの陰極は、活性炭材料を含んでいて、陰極の側部から伸びているタブと共に、前記タブを包囲しているリードラグを有している。第１キャストオンストラップは少なくとも１つの陽極のタブの上に鋳造されている。第２キャストオンストラップは少なくとも１つの陰極のリードラグの上に鋳造されている。
2010507902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのセルが、少なくとも１つの陽極と、少なくとも１つの陰極と、前記少なくとも１つの陽極と前記少なくとも１つの陰極との間に設置されたセパレータと、電解液とを有し、
前記少なくとも１つの陽極が、鉛を有する活性剤と少なくとも１つの陽極の側部から伸びているタブとを有し、
前記少なくとも１つの陰極が、活性炭材料と、１つの陰極の側部から伸びているタブと、前記タブを包囲しているリードラグとを有し、
前記少なくとも１つの陽極から伸びているタブの上に、第１キャストオンストラップが配置してあり、
少なくとも１つの陰極のリードラグの上に、第２キャストオンストラップが配置してあることを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項２】
請求項１のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、第１キャストオンストラップと第２キャストオンストラップは、鉛もしくは鉛合金を有することを特徴とする特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、第１キャストオンストラップと第２キャストオンストラップは、それぞれ一体化されて単一の部品であることを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記少なくとも１つの陰極は、更に、
集電装置と、
集電装置の少なくとも１つの面に付着している腐食防止コーティングと、
腐食防止コーティングに付着して電気的な接続を持つ活性炭材料とを有していることを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記電解液は硫酸を含むことを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項６】
請求項４のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、導電性の前記腐食防止コーティングは膨張黒鉛シートか膨張黒鉛フォイルであることを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項７】
請求項１又は請求項２のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記少なくとも１つの陰極は活性炭と鉛とを有することを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項８】
請求項４のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記集電装置は銅または銅合金を含むことを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項９】
請求項４のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記集電装置は１．０×１０５ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍより高い導電率を持つ材料で構成してあることを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項１０】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記少なくとも１つの陽極は、二酸化鉛で構成してあることを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項１１】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記少なくとも１つの陽極は、更に、鉛を含む集電装置を有していることを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項１２】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記少なくとも１つのセルは、複数の陽極と複数の陰極とを有していることを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項１３】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記少なくとも１つのセルは、ｎ＋１個の陽極とｎ個の陰極とが交互に配置されて、その陽極と陰極の間にはそれぞれセパレータを有して構成していることを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項１４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記少なくとも１つのセルは、ｎ個の陽極とｎ＋１個の陰極とが交互に配置されて、その陽極と陰極の間にはそれぞれセパレータを有して構成していることを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項１５】
請求項１のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、複数のセルを有することを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項１６】
請求項１のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、更に、前記少なくとも１つのセルのケースを有することを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項１７】
請求項１６のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記少なくとも１つのセルの厚みの総和は、前記ケースの隙間幅よりも厚いことを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項１８】
請求項１６のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記少なくとも１つのセルの厚みの総和（Ｔ）は、前記ケースの隙間幅よりも約０．０１Ｔから０．２Ｔ厚いことを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項１９】
請求項１のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記少なくとも１つのセルの厚み方向の圧縮圧力は、約０．２ｐｓｉから約５ｐｓｉであることを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項２０】
請求項１に記載のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスを製造する方法であって、
少なくとも１つの陰極と、少なくとも１つの陽極と、これらの陰極と陽極との間のセパレータとをスタックして少なくとも１つのセルを形成し、
前記少なくとも１つの陽極のタブの上に第１キャストオンストラップを鋳造し、
前記少なくとも１つの陰極のリードラグの上に第２キャストオンストラップを鋳造し、
ケースに少なくとも１つのセルを配置してあることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、前記少なくとも１つのセルの厚みの総和は、前記ケースの隙間幅より厚く構成しセルをケース内に配置した時に、前記少なくとも１つのセルの厚み方向に、約０．２ｐｓｉから約５ｐｓｉの圧縮圧力が発生することを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２０に記載の方法であって、
前記ケース内に複数のセルを配置して、
前記少なくとも１つの陰極のそれぞれのキャストオンストラップと前記少なくとも１つの陽極のそれぞれのキャストオンストラップとを接続することにより、前記セルの間の直列接続を形成してあることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２０に関する方法であって、
前記ケース内に複数のセルを配置して、
前記少なくとも１つの陰極のキャストオンストラップと前記少なくとも１つの陽極のキャストオンストラップとを接続することにより、前記セルの間の並列接続を形成してあることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスに関する。本発明のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスは、少なくとも１つのセルを有する。その１つのセルは、少なくとも１つの鉛ベースの陽極と、少なくとも１つのカーボンベースの陰極と、隣接する陽極と陰極の間のセパレータと、電解液とを有する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスは、非対称の電気二重層コンデンサ、又は、ハイブリッドバッテリ／電気二重層コンデンサとしても知られている。ハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスは、サイクル寿命、パワー密度、エネルギ量、再充電速度、そして広い動作温度範囲の特性に特徴を持つデバイスになるようにバッテリ電極と電気二重層コンデンサ電極を組み合わせる。鉛−カーボンハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスは、鉛蓄電池の陽極と電気二重層コンデンサ電極の陰極とを利用している。Ｕ．Ｓ．  Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏｓ．  ６，４６６，４２９、６，６２８，５０４、６，７０６，０７９、７，００６，３４６、７，１１０，２４２参照。
【０００３】
従来の発想は、いかなる新しいバッテリ技術にしても、電気二重層コンデンサ技術にしても、構成要素を組み合わせて、その技術分野に特有の手法を利用しているにすぎない。更に、従来の発想では、鉛−カーボンハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスは、デバイス内の一つのセルもしくは複数のセルの比較的大きい圧縮力を利用して組み立てることが求められる。大きい圧縮力は、活性炭素活性材と陰極の集電装置との間に大きな接触抵抗が存在しているからである。従来の発想では、製造装置は、通常、既存の鉛蓄電池の製造に使われている。そして、従来の発想では、製造装置は、自動車産業、動力源、静的な用途、そして、その他のエネルギ貯蔵用途に一般に用いられてきており、ハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスの製造工程に利用できなかった。
【０００４】
本発明の目的は、良好なサイクル寿命を持ち、そして、利用可能な既存の鉛蓄電池製造装置を利用して製造することができるハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスを提供することである。発明者は、シングルセル及びマルチセルのハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスは、改良を加えた従来の鉛蓄電池製造装置を使用して製造しても良いことを証明した。この改良は、デバイス内のセルが受ける大きなスタック圧の必要性を排除する陰極の設計による改良である。
【０００５】
すなわち、ハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスの従来の発想とは逆に、本発明によるところ、ハイブリッド貯蔵デバイスの組立に高い圧縮力は必要とされない。更に、個々のセルを加圧するための付加構造を必要とせず、市販のケースとカバーでハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスを組み立てることができる。そうでなければ、新しいカスタムハードウェアと製造装置が必要とされ、相当のコスト増、及び／または、相当のプロセス変更が必要になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、良好なサイクル寿命を持つハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスを提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、既存の鉛蓄電池製造装置を利用して製造することが可能なハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスを提供することである。
【０００８】
本発明の利点は、ハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスの少なくとも１つのセルの圧縮力が、振動によるセルの損傷のような問題を低減することである。
【０００９】
本発明の更なる利点は、約５ｐｓｉ未満の圧縮力で、ハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスの製造が可能なことである。
【００１０】
上述の目的と利点は、少なくとも１つのセルを有するハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスによって達成される。その１つのセルは、少なくとも１つの陽極と、少なくとも１つの陰極と、少なくとも１つの陽極と少なくとも１つの陰極との間に設置されたセパレータと、電解液とを有する。少なくとも１つの陽極は、鉛を含む活性材を含んでいて、陽極の側部から伸びるタブを有する。少なくとも１つの陰極は、活性炭材料を含んでいて、陰極の側部から伸びているタブと共にタブを包囲しているリードラグを有している。第１キャストオンストラップは少なくとも１つの陽極のタブの上に鋳造されている。第２キャストオンストラップは少なくとも１つの陰極のリードラグの上に鋳造されている。
【００１１】
ここで使われる、“実質的”，“一般的”，“相対的”，“概算で”，“約”の語 は、特定された特性から、許容幅を示すことを意図した相対的な修飾語である。この修飾語は、絶対値や決まった特性を制限することを意図しておらず、物理的又は機能的な特性のようなものを具体化したり近似したりすることを意図している。
【００１２】
“一実施例”，“実施例”，“実施例中”の言及は、言及されている特長は、発明の少なくとも１つの実施例に含まれていることを意味する。更に、“一実施例”，“実施例”，“実施例中”のそれぞれの言及は、同じ実施例を参照する必要はないが、何れかが互いに排他的で、言及がなければ、当業者が自明の範囲で除外する。したがって、発明は、ここで記載されている実施例の様々な組み合わせ及び／又は融合を含む。
【００１３】
以下の説明では、リファレンスは添付図にあわせられている。添付図は発明が実施される程度に特定の実施例を説明する方法により示される。以下に説明する実施例は、当業者が発明を実施できる程度に、十分詳細に述べられている。他の実施形態は利用されるかも知れず、そして、公知の構造及び／または機能的な同等品に基づく構造の変化は本発明の範囲からでなくても作られるかも知れないと理解する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係るキャストオンストラップを有する陰極の部分概略図である。
【図２】図２は、図１の陰極の断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例に係るキャストオンストラップを有する陽極の部分概略図である。
【図４】図４は、図３の陽極の断面図である。
【図５】図５は、本発明に係るセルの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１〜５はハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスとその構成要素を示す。本発明によれば、ハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスは、少なくとも１つのセルを有する。その１つのセルは、少なくとも１つの鉛ベースの陽極と、少なくとも１つのカーボンベースの陰極と、隣接する陽極と陰極との間のセパレータと、電解液とを有する。鉛ベースの陽極とカーボンベースの陰極はそれぞれタブを有し、そのタブは電極の側部から伸びている。キャストオンストラップは、少なくとも１つのセルの中で同じ極性を持つ全てのタブをまとめて接続するように、特定の極性のそれぞれのタブに接続している。例えば、１つのキャストオンストラップは特定の１つのセルの中で全ての陽極に接続されても良く、また、１つのキャストオンストラップは特定の１つのセルの中で全ての陰極に接続されても良い。
【００１６】
陰極
図１及び図２は、少なくとも１つの陰極１５を示す。この陰極１５は、集電装置２２と、集電装置２２の少なくとも１つの面に付着した腐食防止コーティング２３と、腐食防止コーティング２３に付着した活性材２４とを有する。少なくとも１つの陰極１５はタブ３０を更に有する。タブ３０は陰極１５の側部から伸びていて、例えば、少なくとも１つの陰極１５の上端から伸びている（例えば、集電装置２２の上方に伸びている）。
【００１７】
集電装置２２は導電性材料から構成される。例えば、集電装置２２は、少なくとも１種類の金属材料で、例えば、ベリリウム、青銅、市販の鉛含有青銅、銅、銅合金、銀、金、チタニウム、アルミニウム、アルミ合金、鉄、鉄鋼、マグネシウム、ステンレス、ニッケル、これら金属材料の混合物、または、これら金属材料の合金で構成されても良い。集電装置は、１×１０５Ｓ／ｍより高い導電率を持つ導電性材料で構成されても良い。好適な実施例では、集電装置は銅または銅合金を含む。
【００１８】
腐食防止コーティング２３は、好ましくは含浸された黒鉛材料で構成される。黒鉛は、膨張黒鉛シートまたは膨張黒鉛フォイルを耐酸性にする材料で含浸される。この材料は、非ポリマー物質であっても良く、例えば、パラフィンやフルフラールのような材料であっても良い。好ましくは、黒鉛はパラフィンやロジンで含浸される。実施例では、黒鉛は、混合物の重量比において９０〜９９重量％のパラフィンと１〜１０重量％のロジンの混合物で含浸されても良く、好ましくは、ロジンは２〜５重量％である。ロジンは黒鉛の微細孔を完全に密閉して、酸の透過を防ぐ。実施例では、含浸材料は熱可塑特性を示し、約２５℃から約４００℃の範囲に融点を持つこともある。黒鉛は、高密度または低密度の膨張黒鉛粒子から作られる、シート状またはフォイル状であっても良い。好ましくは、腐食防止コーティングは低密度の膨張黒鉛で構成される。
【００１９】
その他の実施例としては、腐食防止コーティングはポリマーコーティングであっても良く、ポリマーコーティングはカーボンブラックのような導電性材料であっても良い。あるいは、腐食防止コーティングは導電性を有していて腐食を防止する材料、例えば、チタンサブオキサイド（例えば、ＴｉxＯ２x−1（ここでｘは整数））や導電性のダイアモンド材料のような材料であっても良い。実施例では、導電性のダイアモンド材料は、層や膜であっても良く、その層や膜は、熱フィラメントＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、プラズマアークジェット法、ＰＶＤ法で堆積されても良い。導電性のダイアモンドは、例えば、ボロンがドープされても良い。
【００２０】
陰極の活性材２４は活性炭を含む。活性炭は主にカーボンベースの材料を指している。このカーボンベースの材料は、約１００ｍ２／ｇより大きな比表面積であり、例えば、約１００ｍ２／ｇから約２５００ｍ２／ｇであれば良い。比表面積は、既存のシングルポイントＢＥＴ法（例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ ＦｌｏｗＳｏｒｂ III ２３０５／２３１０のデバイスを使用）を利用して測定する。特定の実施例では、活性材は活性炭と鉛そして導電性のカーボンで構成されても良い。例えば、活性材は、５〜９５重量％の活性炭、９５〜５重量％の鉛、そして５〜２０重量％の導電性のカーボンで構成されても良い。
【００２１】
活性材２４はシート状であっても良い。このシート状の活性材２４は、導電性の腐食防止コーティング材２３に付着して電気的に接続している。活性炭を導電性の腐食防止コーティング材に付着させて電気的に接続するために、活性炭粒子は適した結合材と混ぜられても良い。この結合材としては、ＰＴＦＥや超高分子量ポリエチレン（例えば、数百万の分子量を持っている。通常は約２００万から６００万の分子量）のような材料であっても良い。実施例では、結合材の量は、活性材と結合材の重量に対して、約３〜約２５重量％であっても良く、好ましくは約５〜約１５重量％（例えば１０重量％）であっても良い。結合材は、熱可塑特性の無いものや熱可塑特性の小さいものが好ましい。
【００２２】
活性炭と、ＰＴＦＥ又は超高分子量ポリエチレンとを含む結合材は、活性材と腐食防止コーティングとの間の導電率を良好にするために必要な圧力を、約５ｐｓｉ未満、好ましくは３ｐｓｉ未満まで低減させる。対照的に、ポリエチレン、又は、ポリプロピレン結合材、アクリルでスラリーコートされた電極、ブタジエン結合材の使用は、活性材と導電性の腐食防止コーティングとの間で良い導通を得るためには５ｐｓｉより高い圧力が必要とされる。
【００２３】
タブ部３０は陰極の側部から、例えば、集電装置２２に向けて伸びている。実施例では、タブ部３０は集電装置の延長である。
【００２４】
鉛もしくは鉛合金を含むラグ３２は、鋳造されて、タブ部３０の少なくとも一部分、好ましくは全体を包囲している。ラグ３２は、酸化防止コーティング２３と活性材２４が集電装置２２に固定される前に供給されても良い。そうすることによって、これら材料の危険性を、鉛を溶融する際に必要とされる高温のみに限定する。導電性の腐食防止コーティング２３と活性材２４の前にラグ３２を供給することは、ホットメルト材４１がラグ３２まで確実に施されることをも可能にする。このとき、ラグ３２は導電性の腐食防止コーティングと活性材とを固定している。
【００２５】
実施例では、ラグ３２は、約０．５ｍｍから約１０ｍｍの厚みであっても良い。ラグ３２の厚みは、タブ部３０と腐食防止コーティング２３に対するシールを確実にするために決まり、キャストオンストラップ（ＣＯＳ）工程の際の熱処理に影響されない。
【００２６】
ラグ３２は、集電装置２２が電解液に侵食されないことを確実にする。特定の実施例では、ラグの内部の鉛は、硫酸の電解液と反応して硫酸鉛（ＰｂＳＯ4）を形成して、腐食を防止する隔壁を形成している。加速試験によると、ラグは、約５年から約１０年に渡って、集電装置の侵食から保護している。対照的に、タブ部と集電装置を保護するために、プラスチックスリーブを使用すると、酸性の電解溶液がプラスチックとタブ部の間に短時間で入り込んでしまうため、集電装置はすぐに破壊される。
【００２７】
本実施例においては、キャストオンストラップ(ＣＯＳ)３８は、ラグ３２に鋳造される。好ましくは、キャストオンストラップ３８は、鉛もしくは鉛合金を含む。キャストオンストラップは、最初の例で鉛の溶融に使用してきた既存のキャストオンマシンを使用して、ラグ３２に鋳造されても良い。キャストオンストラップ３８は、好ましくは、一体化されて単一の部品である。
【００２８】
陽極
図３と図４は、少なくとも１つの陽極１７を示す。陽極は、鉛の集電装置２０を有する。実施例では、集電装置は板状か格子状であっても良い。二酸化鉛のような鉛ベースの活性材２１は、集電装置２０の少なくとも１つの面に施される。実施例では、二酸化鉛は、鉛の格子に施されたペーストであっても良い。陽極は、少なくとも１つの陽極１７の側部から伸びているタブ部２８をも含む。例えば、このタブ部２８は集電装置２０の上に伸びている。実施例では、このタブ部２８は集電装置の延長である。特定の実施例においては、鉛又は鉛合金を含むラグは、鋳造されて、タブ部の少なくとも一部分、好ましくは全体を包囲していても良い。
【００２９】
本実施例によれば、キャストオンストラップ（ＣＯＳ）３４は、少なくとも１つの陽極のタブ２８に鋳造される。好ましくは、キャストオンストラップ３４は、鉛または鉛合金を含む。キャストオンストラップは、最初の例で鉛の溶融に使用してきた既存のキャストオンマシンを使用して、タブ２８に鋳造されても良い。キャストオンストラップ３４は、好ましくは、一体化されて単一の部品である。
【００３０】
ハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス
図５は本発明の実施例に関する単一のセル１０を示す。セルはいくつかの陽極と負極で構成しても良い。例えば、セルは、（１）ｎ個の陰極とｎ＋１個の陽極、または、（２）ｎ＋１個の陰極とｎ個の陽極で構成しても良い。図５において、セル１０は、４つの陽極と３つの陰極を交互に配置して構成している。各陰極は、これらの各面に付着されている不図示の腐食防止コーティングを有した集電装置２２で構成している。そして、活性炭材料２４は腐食防止コーティングと互いの面で付着して電気的に導通している。
【００３１】
隣接するそれぞれの陽極と陰極の間には、活性材２４が存在していて、そこにセパレータ２６が設置される。セパレータ２６は、酸性の電解液の使用に適した材料であって、その材料は織布材料であっても良く、フェルト材料であっても良い。セパレータは吸着ガラスマット（ＡＧＭ）やポリエチレンであっても良い。
【００３２】
それぞれの陽極は、陽極の上端に伸びているタブ２８を有する。それぞれの陰極は、陰極の上端に伸びているタブ３０を有する。本実施例によれば、陽極のタブ２８はキャストオンストラップ３４を介して、それぞれが電気的に接続されている。このキャストオンストラップ３４はコネクタ構造３６を有していても良い。同様に、陰極のタブ３０もキャストオンストラップ３８を介して、１つ１つが電気的に固定されている。このキャストオンストラップ３８はコネクタ構造４０を有していても良い。
【００３３】
本実施例に係るハイブリッド電気貯蔵デバイスは、制御弁式鉛蓄電池（ＶＲＬＡ電池）に使用されるケースのようなハウジングを有していても良い。本実施例によると、ハウジング、または、ケースのそれぞれのセルの仕切りに対して垂直方向は、隙間幅とみなされる。セルの間に小さい圧縮力を与えることで、セパレータと陽極と陰極の間の適切な物理的接続と電気的接続とを確実にする。図５に示す組み立てられたセル１０の総厚みＴは、ケースのセルの仕切りの隙間幅よりも厚い。総厚みＴと隙間幅の差は、通常は約０．０１Ｔから約０．２Ｔ程度である。この違いは、通常約０．２ｐｓｉから約５ｐｓｉの範囲、好ましくは１ｐｓｉから３ｐｓｉの範囲の圧縮力を発生させる。この圧縮力はそれぞれのセルの厚み方向にある。この各セルの圧縮力は振動によるセルの損傷のような危険性を軽減する。
【００３４】
セル１０は、それぞれ、ケース内の決められた区画に一旦設置された後、ケースのカバーは一般的な方法でシールされる。そして、決められた量の酸性の電解液が、ケース内のそれぞれの区画に注がれる。好ましい実施例では、酸性の電解液は硫酸である。
【００３５】
マイナスのキャストオンストラップ３８とプラスのキャストオンストラップ３４は、同一セル内の同極の電極用に設けられる接続、もしくは、隣接する電極用に設けられる接続を提供する。これらのキャストオンストラップ３４とキャストオンストラップ３８は、制御弁式鉛蓄電池（ＶＲＬＡ電池）の装置のような、既存の鉛蓄電池の製造装置を使用して提供される。
【００３６】
ハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスのプラスの接続端子とマイナスの接続端子は、一以上のセルのマイナスのキャストオンストラップ３８と、プラスのキャストオンストラップ３４との間を適切に接続することで提供される。本実施例によると、直列接続は、ハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスの電圧がそれぞれのセルの貯蔵電圧の中にあって作られても良い。反対に、ハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス内で一以上のセルの、全てのプラスのキャストオンストラップ３４と全てのマイナスのキャストオンストラップ３８とを電気的に接続することで並列接続されたセルが提供することが必要とされても良い。
【００３７】
図５に示すようなセルの製造は、比較的簡単で安価な変更を施した、自動車用のＶＲＬＡ電池の製造に使われるような既存の鉛蓄電池の製造装置を使用して製造されても良い。製造装置の変更は、陰極の構成要素を扱うための変更であっても良い。主に、スタックマシンは、ここに開示した内容をふまえて、陰極を扱うことができるように適合させなければならない。
【００３８】
本発明は、鉛−カーボンハイブリッド鉛蓄電池の製造方法についても言及する。この製造方法は、少なくとも１つのセルと、少なくとも１つの陽極と、少なくとも１つの陰極と、それら陽極と陰極によってはさまれた少なくとも１つのセパレータをスタックする方法である。少なくとも１つのセルは、既存の鉛蓄電池の製造に使用しているような、既存のキャストオンマシンで配置される。例えば、既存のキャストオンマシンとしては、ＭＡＣ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ製のＤｙｎａｍａｃ ＣＯＳ機がある。溶融した鉛又は鉛合金のストラップは、少なくとも１つの陰極のタブ又はラグの上に鋳造されて、陽極のタブの上に鋳造される。その後、固体になって、隣接したタブの間の１つの鉛の接合になるまで冷まされる。このキャストオンスタックセルは、ケースの決められたセルの区画に配置される。セルとセルの接続は、隣接したセルのキャストオンストラップの間で、必要に応じて直列又は並列に接続される。
【００３９】
産業用途
ハイブリッドエネルギ蓄電池が提供されている。このハイブリッドエネルギ蓄電池は、自動車産業、動力源、静的な用途、そして、その他のエネルギ貯蔵用途に特に適している。
【００４０】
ここでは、本発明の特定の実施例を記載したが、当業者によって、本発明の多くの改良や実施例が、前述の記載や関連図面に開示された内容に利点を持たせて新たな発明のパターンとして想像できると理解する。
【００４１】
したがって、本発明はここで開示した特定の実施例に限定されないと理解する。そして、本発明の多くの改良やその他の実施例は、本発明の範囲に含まれることを意図していると理解する。更に、特定の用語がここで使用されているが、これらの用語は、一般的に、そして描写のためのみに用いられており、記載した発明を制限する目的ではない。
【図１】
2010507902.tif 000003
【図２】
2010507902.tif 000004
【図３】
2010507902.tif 000005
【図４】
2010507902.tif 000006
【図５】
2010507902.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月23日(2009.6.23)
【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】
少なくとも１つのセルが、少なくとも１つの陽極と、少なくとも１つの陰極と、前記少なくとも１つの陽極と前記少なくとも１つの陰極との間に設置されたセパレータと、電解液とを有し、
前記少なくとも１つの陽極が、鉛を有する活性剤と少なくとも１つの陽極の側部から伸びているタブとを有し、
前記少なくとも１つの陰極が、活性炭材料と、１つの陰極の側部から伸びているタブと、前記タブを包囲しているリードラグとを有し、
前記少なくとも１つの陽極から伸びているタブの上に、第１キャストオンストラップが配置してあり、
少なくとも１つの陰極のリードラグの上に、第２キャストオンストラップが配置してあることを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項２】
請求項１のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、第１キャストオンストラップと第２キャストオンストラップは、鉛もしくは鉛合金を有することを特徴とする特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、第１キャストオンストラップと第２キャストオンストラップは、それぞれ、一体化されて単一の部品であることを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記少なくとも１つの陰極は、更に、
集電装置と、
集電装置の少なくとも１つの面に付着している腐食防止コーティングと、
腐食防止コーティングに付着して電気的な接続を持つ活性炭材料とを有していることを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項５】
請求項４のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、導電性の前記腐食防止コーティングは膨張黒鉛シートか膨張黒鉛フォイルであることを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項６】
請求項１又は請求項２のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記少なくとも１つの陰極は活性炭と鉛とを有することを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項７】
請求項４のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記集電装置は銅または銅合金を含むことを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項８】
請求項４のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記集電装置は１．０×１０５ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍより高い導電率を持つ材料で構成してあることを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項９】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記少なくとも１つの陽極は、二酸化鉛で構成してあることを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項１０】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記少なくとも１つの陽極は、更に、鉛を含む集電装置を有していることを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項１１】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記少なくとも１つのセルは、複数の陽極と複数の陰極とを有していることを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項１２】
請求項１のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、複数のセルを有することを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項１３】
請求項１のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、更に、前記少なくとも１つのセルのケースを有し、前記少なくとも１つのセルの厚みの総和（Ｔ）は、前記ケースの隙間幅よりも約０．０１Ｔから０．２Ｔ厚いことを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項１４】
請求項１のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスであって、前記少なくとも１つのセルの厚み方向の圧縮圧力は、約０．２から約５ｐｓｉであることを特徴とするハイブリッドエネルギ貯蔵デバイス。
【請求項１５】
請求項１に記載のハイブリッドエネルギ貯蔵デバイスを製造する方法であって、
少なくとも１つの陰極と、少なくとも１つの陽極と、これらの陰極と陽極との間のセパレータとをスタックして少なくとも１つのセルを形成し、
前記少なくとも１つの陽極のタブの上に第１キャストオンストラップを鋳造し、
前記少なくとも１つの陰極のリードラグの上に第２キャストオンストラップを鋳造し、
ケースに少なくとも１つのセルを配置してあることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、前記少なくとも１つのセルの厚みの総和は、前記ケースの隙間幅より厚く構成しセルをケース内に配置した時に、前記少なくとも１つのセルの厚み方向に、約０．２から約５ｐｓｉの圧縮圧力が発生することを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2010507902.tif 000008
2010507902.tif 000009
2010507902.tif 000010