(57)【要約】一体型電池容器及び一体型電池。一体型電池容器は、容器を単電池収納室に分割する隔壁を備えた第一及び第二収納容器から構成される。第一収納容器は、第二収納容器に取り付けられ且つそれと協働して、第一と第二収納容器の間に配置される一つ又は複数の冷却材経路を形成する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体型電池容器であって：
収納容器の内部を複数の単電池収納室に分割する少なくとも一つの隔壁を備えた、第一収納容器；及び
収納容器の内部を複数の単電池収納室に分割する少なくとも一つの隔壁を備えた、第二収納容器、を含んで構成され、
前記第一収納容器は、前記第二収納容器に取り付けられ且つそれと協働して、前記第一収納容器及び第二収納容器の間に配置される冷却材経路を形成することを特徴とする電池容器。
【請求項２】
前記第一収納容器は、前記第二収納容器に一体として取り付けられることを特徴とする請求項１の電池容器。
【請求項３】
前記冷却材経路が流体気密性であることを特徴とする請求項１の電池容器。
【請求項４】
前記第一収納容器の壁が、前記第二収納容器の壁に取り付けられ且つそれと協働して、前記冷却材経路を形成することを特徴とする請求項１の電池容器。
【請求項５】
前記第一収納容器の前記壁が、前記第二収納容器の前記壁に一体として取り付けられることを特徴とする請求項４の電池容器。
【請求項６】
前期第一収納容器及び前期第二収納容器が、プラスチックを含んで構成されることを特徴とする請求項１の電池容器。
【請求項７】
前記第一収納容器及び第二収納容器が、同一物であることを特徴とする請求項１の電池容器。
【請求項８】
前記冷却材経路が、液体冷却材を収納していることを特徴とする請求項１の電池容器。
【請求項９】
前記容器の外壁に一体として形成された、外部冷却材経路を更に備えることを特徴とする請求項１の電池容器。
【請求項１０】
前記容器が気体冷却と液体冷却の両者を備えていることを特徴とする請求項１の電池容器。
【請求項１１】
以下の構成からなる電池容器と、以下の複数の電池とを含むことを特徴とする一体型電池、
電池容器は：
収納容器の内部を複数の単電池収納室に分割する少なくとも一つの隔壁を備えた第一収納容器；及び収納容器の内部を複数の単電池収納室に分割する少なくとも一つの隔壁を備えた第二収納容器を含んで構成され、
前記第１収納容器は、前記第二収納容器に取り付けられ且つそれと協働して、前記第１収納容器及び第二収納容器の間に配置される冷却材経路が形成され、並びに
前記電池容器内に配置された複数の電気化学的電池。
【請求項１２】
前記第一収納容器は、前記第二収納容器に一体として取り付けられることを特徴とする請求項１１の電池容器。
【請求項１３】
前記冷却材経路が流体気密性であることを特徴とする請求項１１の電池容器。
【請求項１４】
前記第一収納容器の壁が、前記第二収納容器の壁に取り付けられ且つそれと協働して、前記冷却材経路を形成することを特徴とする請求項１１の電池容器。
【請求項１５】
前記第一収納容器の前記壁が、前記第二収納容器の前記壁に一体として取り付けられることを特徴とする請求項１４の電池容器。
【請求項１６】
前記電池容器が、プラスチックを含んで構成されることを特徴とする請求項１１の電池容器。
【請求項１７】
前記第一収納容器及び第二収納容器が、同一物であることを特徴とする請求項１１の電池容器。
【請求項１８】
前記冷却材経路が、液体冷却材を収納していることを特徴とする請求項１１の電池容器。
【請求項１９】
前記容器の外壁に一体として形成された、外部冷却材経路を更に備えることを特徴とする請求項１１の電池容器。
【請求項２０】
前記容器が気体冷却と液体冷却の両者を備えていることを特徴とする請求項１１の電池容器。
【請求項２１】
前記冷却材経路が、液体冷却材を収納していることを特徴とする請求項１１の電池。
【請求項２２】
前記電池容器が、前記容器の外壁に一体として形成された外部冷却材経路を、更に備えることを特徴とする請求項１１の電池。
【請求項２３】
前記電池容器が、気体冷却と液体冷却の両者を備えていることを特徴とする請求項１１の電池。
【請求項２４】
前記電池容器が、電気化学的電池に対する共通圧力容器であることを特徴とする請求項１１の電池。
【請求項２５】
前記電気化学的電池が、ニッケル−金属水素化物電池であることを特徴とする請求項１１の電池。
【請求項２６】
前記電気化学的電池が、アルカリ性電解質を備えることを特徴とする請求項１１の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願情報）
本出願は、１９９８年８月２３日出願の米国特許出願一連番号０９／１３９,３８４の一部継続出願である。また、本出願は、２０００年９月２６日出願の米国特許出願一連番号０９／６７０,１５５の一部継続出願でもある。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、一般的には、再充電可能な高性能電池、電池モジュール及び電池パックの改善に関する。特に、本発明は、複数の単電池から成る一体型電池に関する。
【背景技術】
【０００３】
再充電可能な電池は、フォークリフト、ゴルフカート、無停電電源、電気自動車などの、多様な工業用並びに民生用用途において用いられている。
【０００４】
再充電可能な鉛−酸電池は、内燃機関の始動用モーターに有用な電源である。しかし、その低いエネルギー密度（約３０Ｗｈ／ｋｇ）及び熱を十分に排除できない性質のため、それらを電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、二・三輪のスクーター／オートバイ用の電源としては実用不可能である。鉛−酸電池を用いる電気自動車は、再充電が必要になるまでの走行距離が短く、再充電するのに６から１２時間が必要で、且つ有毒物質を含んでいる。それに加えて、鉛−酸電池を用いる電気自動車は、加速性が緩慢で、過充電に対する許容度が劣っており、且つ電池寿命が僅か２０,０００マイル程度である。
【０００５】
ニッケル−金属水素化物電池（「Ｎｉ−ＭＨ電池」）は、鉛−酸電池よりもはるかに優れており、Ｎｉ−ＭＨ電池は、電気自動車、ハイブリッド車及びその他の車両推進用に利用できる理想的な電池である。例えば、開示内容を此処に引用して取り入れてある米国特許番号第５,２７７,９９９号に記載されたＮｉ−ＭＨ電池などは、鉛−酸電池よりも非常に高いエネルギー密度を有し、電気自動車が再充電を必要とするまでに２５０マイル以上にわたり動力を与えることが出来、１５分で再充電され、且つ有毒物質は含んでいない。
【０００６】
過去において広範な研究が、Ｎｉ−ＭＨ電池の電力及び充電容量の電気化学的特性の改善について為されてきたが、それについては、詳細に米国特許番号第５,０９６,６６７号、第５,１０４,６１７号、第５,２３８,７５６号及び第５,２７７,９９９号において説明されており、その内容は全て此処に引用して取り入れてある。
【０００７】
最近まで、Ｎｉ−ＭＨ電池の性能の機械的及び熱的側面は無視されてきた。例えば、電気自動車及びハイブリッド車においては、電池の重さは重要な因子である。この理由から、個々の電池の重量を低減することは、電気自動車及びハイブリッド車用の電池の設計において重要な考慮事項の一つである。電池重量は、電池の必要な機械的必要条件（即ち、輸送性、強固さ、構造的一体性、など）を満たしつつ、低減されなければならない。
【０００８】
電気自動車及びハイブリッド車への応用のため、熱管理に関してきわめて重要な条件が必要となった。個々の電気化学的電池は互いに密接して配置され、多くの単電池が電気的に結合される。それ故、充放電時に著しい熱を発生するという不可避な傾向があるので、電気及びハイブリッド自動車に使用可能な電池設計は、発生した熱が十分に制御できるか否かにより判断される。熱源は、主として三つの要素からなる。第一は、暑い気候での自動車の走行に起因する周囲環境の熱である。第二は、充放電に際しての抵抗即ちＩ2Ｒ熱で、ここでＩは電池に流入又は電池から流出する電流を表わし、Ｒは電池の電気抵抗である。第三は、ガスの再結合に起因する過充電時に発生する莫大な量の熱である。
【０００９】
即ち、エネルギー貯蔵容量又は出力電力を下げないで、全体としての重量を軽減し、且つ電気及びハイブリッド自動車の走行を成功させるのに必要な熱管理を取り入れた電池設計に対する技術上の要求が存在する。このような電池設計の一つが一体型電池である。一体型電池の一例は、米国特許出願一連番号０９／１３９,３８４において提供され、その開示内容は此処に引用して取り入れてある。一体型電池のもう一つの例は、米国特許出願一連番号０９／６７０,１５５において提供され、その開示内容は此処に引用して取り入れてある。本発明は、改善された熱管理と改善された構造的一体性とを有する一体型電池設計を指向している。
【発明の開示】
【００１０】
（発明の要約）
此処に開示されているのは、収納容器の内部を複数の単電池収納室に分割する少なくとも一つの隔壁を備えた第一収納容器、及び収納容器の内部を複数の単電池収納室に分割する少なくとも一つの隔壁を備えた第二収納容器、から構成され、第一収納容器は、第二収納容器に取り付けられ且つそれと協働して、第一収納容器及び第二収納容器の間に配置される冷却材経路を形成することを特徴とする一体型電池容器である。
【００１１】
更に此処に開示されているのは、収納容器の内部を複数の単電池収納室に分割する少なくとも一つの隔壁を備えた第一収納容器、及び収納容器の内部を複数の単電池収納室に分割する少なくとも一つの隔壁を備えた第二収納容器から成り、第１収納容器は、第二収納容器に取り付けられ且つそれと協働して、第１収納容器及び第二収納容器の間に配置される冷却材経路を形成することを特徴とする電池容器と、電池容器内に配置された複数の電気化学的電池とから構成される一体型電池である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（発明の詳細な説明）
本発明は、複数の単電池から成る一体型電池を指向している。一体型電池は、此処で「一体型容器」と呼ぶ特別に設計された電池容器内に配置されている複数の電気化学的電池を含む。本発明の一体型容器は、非導電性材料から形成されるのが好ましい。使用できる材料の例は、プラスチック材料、セラミック材料、ゴム材料及びガラス材料を含む。好ましくは、一体型容器はプラスチック材料から形成される。使用可能な特殊材料は、米国特許番号第５,８００,９４５において呈示され、その開示内容は此処に引用して取り入れてある。電極が容器から適切に絶縁されていれば、一体型容器は金属で形成されることも可能である。
【００１３】
図１は、本発明の一体型容器１００の一実施形態である。図２は、同じ容器の分解図である。図２を参照すると、一体型容器１００は、複数の部品から形成されていることがわかる。一体型容器は、第一収納容器２０２、第二収納容器２０４、底板２０６、及び蓋３００を含んでいる。各収納容器２０２、２０４は、四枚の壁を備えている。収納容器の二枚の対面する壁は、「縦壁」２１０Ａ、Ｂと呼び、二枚の対面する壁は、「横壁」２１２と呼ぶ。縦壁２１０Ａ、Ｂは、縦「内」壁２１０Ａ、及び縦内壁に対面する縦「外」壁２１０Ｂを備えている。
【００１４】
各収納容器２０２、２０４は、収納容器の内部を複数の単電池収納室２１８に分割する一つ以上の単電池隔壁２１６を備えている。図示された実施形態においては、単電池隔壁は形状が殆ど平面的で、板状である。更に、図示された実施態様において、単電池隔壁２１６は、殆ど横壁２１２に平行で、殆ど縦壁２１０Ａ、Ｂに垂直になるように方向付けられている。縦壁２１０Ａ、Ｂ、横壁２１２及び隔壁は、一体構造として全てが一体として形成することが出来る。
【００１５】
図２に示した実施形態において、底板２０６は、第一及び第二収納容器から分離している部品であって、第一収納容器２０２及び第二収納容器２０４両者の底部として働く。その代りに、第一及び第二収納容器がそれぞれ別個の底板を有することも可能であり、各収納容器に別々に取り付けたり、各収納容器に一体として形成することも出来る。各収納容器の縦壁、横壁、隔壁及び底板が一体部品として形成されることも可能である。
【００１６】
図１及び２に示した実施形態において、一体容器１００は一枚の蓋３００を具備している。一体容器は、第一収納容器２０２に対する個別の蓋、及び第二収納容器２０４に対する個別の蓋を備えることも可能である。
【００１７】
第一収納容器の壁が第二収納容器の壁と協働して、第一収納容器と第二収納容器の間に設けられる冷却材経路を形成するように、第一収納容器２０２は第二収納容器２０４へ取り付けられる。更に詳細に説明すれば、図２に示した実施形態において、第一収納容器２０２の縦内壁２１０Ａは、第二収納容器２０４の縦内壁２１０Ａと連結されて、第一及び第二収納容器の間に設けられる冷却材経路を形成する。縦内壁２１０Ａの少なくとも一つ、好ましくは両者が、壁面から突出して流れ制御板を形成する内壁ひだ機構230を備えている。第一及び第二収納容器が結合されると、第一収納容器２０２の縦内壁２１０Ａ上の内壁ひだ機構及び流れ制御板は、第二収納容器２０４の縦内壁２１０Ａ上の内壁ひだ機構及び流れ制御板と協働して、第一及び第二収納容器の間に設けられる「内壁」冷却材経路２３２を形成する。内壁冷却材経路は、第一収納容器の単電池収納室２１８と第二収納容器の単電池収納室２１８の間に配置される。内壁冷却材経路２３２は、第一収納容器内に置かれた電気化学的電池と第二収納容器内に置かれた電気化学的電池との間に配置され、単電池収納室内に配置された電気化学的電池と熱的に接触している。好ましくは、電気化学的電池の正及び負極板の積層体は、板の広い面が殆ど収納容器の縦壁と平行に、従って内壁冷却材経路と平行になるように、単電池収納室２１８内に配置される。図４に示したこの方向付けは、冷却材経路の冷却効率を向上する。
【００１８】
第一及び第二収納容器の縦内壁２１０Ａにより形成される内壁冷却材経路は、熱管理機能を提供するために用いられる。熱管理機能は、電池を冷却し且つ電気化学的電池から熱を運び去るような冷却機能であることが好ましい。しかし、同じ冷却材経路を、電池を加熱し且つ電気化学的電池に熱を伝達するために使用することも可能である。
【００１９】
熱管理機能を作動するために、冷却材経路は、冷却材経路を貫通して流れる冷却材を循環させる。一般的に、冷却材は流体である。即ち、冷却材は気体又は液体である。気体冷却材の一例は空気である。液体冷却材の例は、水又は水／グリコール混合液である。好ましくは、冷却材は液体であって、冷却材経路は液体循環に適するようにつくられる。上で言及したように、冷却材は電気化学的電池から熱を運び去るのに使用されるのが好ましいが、冷却材は電気化学的電池へ熱を伝達するのに使用されることもあり得る。
【００２０】
図示された実施形態において、内壁冷却材経路２３２は、蛇行し曲がりくねった通路を形成している。経路２３２は、殆ど水平に配置され、一体型容器の二つの横壁間を往復して蛇行している。図示されているように、流体は入口２５２を通って一体型容器に入り、内壁冷却材経路を通って進み、出口２５４を通って一体型容器を出る。図示された流路の一例は、図３に与えられている。勿論、別の通路もあり得る。
【００２１】
図２に示した実施形態においては、第一及び第二収納容器の間に形成された一本の連続した冷却材経路２３２が存在する。しかし、一体型容器内で第一及び第二収納容器の間に複数の冷却材経路が形成されるような、別の実施形態も可能である。各冷却経路それぞれが、対応する入口と出口を具備することが出来る。或いはまた全ての冷却材経路が共通の入口、及び／又は共通の出口を具備することも出来る。冷却材経路を、一体型容器の外部で連結することも出来る。
【００２２】
好ましくは、内壁冷却材経路は、循環中にひだ機構２３０を横切って冷却材が漏れることの無いように十分に気密封止される。従って、内壁冷却材経路２３２が流体気密な通路を形成することが好ましい。即ち、冷却材は、入口２５２を入った後出口２５４から出るまで、冷却材経路内に閉じ込められた状態にある。入口２５２及び出口２５４を、冷却材の循環を助け冷却材から熱を除去する（又は冷却材が電池を加熱するために使用される場合は、冷却材に熱を供給する）冷却材ポンプ及び熱交換器に接続することも出来る。内壁冷却材経路、冷却材ポンプ及び熱交換器は、液体冷却材を輸送することの出来る、閉じた循環系を形成する。閉じた循環系の使用により、液体冷却材を失わないため何らかの追加の包囲物で一体型容器を包むという必要ななくなる。
【００２３】
第一収納容器２０２の縦内壁２１０Ａを、第二収納容器２０４の縦内壁２１０Ｂへ流体気密の様式で接合することにより、内壁冷却材経路を流体気密にすることが出来る。これは、第一および第二収納容器２０２、２０４の間にガスケットを置いて、次いで流体気密封止を形成するのに十分な圧力で二つの収納容器を機械的に保持することによっても達成される。しかし、本発明の好ましい実施形態においては、第一収納容器２０２は第二収納容器２０４へ一体として取り付けられる。正確に言えば、図２に示した実施形態においては、第一収納容器の縦内壁２１０Ａは第二収納容器の縦内壁２１０Ａに一体として取り付けられる。壁は、多様な方法で一体として取り付けられる。例えば、熱封止、振動溶接、接着剤の使用、又は溶剤結合によって壁が接合されることが出来る。このような方法で、第一及び第二収納容器は、一体部品を形成するように接合される。
【００２４】
一体型電池に更なる冷却（又は加熱）能力を与えるため、一体型電池容器の一つ以上の外壁上に、追加の冷却材経路が一体として形成されることが出来る。例えば、突出した「外壁」ひだ機構２６０（図２に示す）の集りを、第一及び第二収納容器の一つ又は両者の縦外壁２１０Ｂ上に形成することが出来る。これらの外壁ひだ機構２６０は、内壁２１０Ａ上に形成されたもの同様、流れ制御板の形を決める。覆い板（図示されていない）が、各縦外壁２１０Ｂに取り付けられることが出来る。覆い板は、外壁ひだ機構２６０及び対応する縦外壁２１０Ｂの流れ制御板と協働して、一体型容器の縦外壁の一つ又は両者の上に、一つ又は複数の「外壁」冷却材経路を形成する。外壁冷却材経路は、液体又は気体冷却材の何れかを運ぶのに使用されるが、空気などの気体冷却材を運ぶのに使用されるのが好ましい。タブ２７０は、端板を位置決めして取り付けるのを助けるために、縦外壁２１０Ｂへ備えつけられるものである。
【００２５】
従って、本発明の一体型電池容器は、二組以上の独立した冷却材経路を備えることが出来る。一組以上の内壁冷却材経路は、気体又は液体（及び好ましくは液体）冷却用に用いられる。一組以上の外壁冷却材経路は、気体又は液体（及び好ましくは気体）冷却用に用いることが出来る。従って、本発明の一体型電池は、液体冷却と気体冷却（空気冷却など）の両者を同時に考慮にいれている。
【００２６】
本発明の別の実施形態においては、二つ以上の収納容器を一緒に一体として取付け、更に大きな一体型電池を形成することが可能である。例えば、第三収納容器の縦壁を図２に示した第二収納容器２０４へ一体として取り付けて、三つの収納容器を有する一体型容器を形成することが出来る。少なくとも一つの冷却材経路が第一と第二収納容器の間に存在することになり、少なくとも一つの冷却材経路が第二と第三収納容器の間に存在することになる。更なる収納容器を同様な方法で追加することも出来る。
【００２７】
本発明のまた別の実施形態においては、第一及び／又は第二収納容器の横壁の一つ又は両方にひだ機構をつくり、二つの収納容器の横壁が一体として取り付けて冷却材経路を形成することも出来る。
【００２８】
本発明のまた別の実施形態においては、個々の一体型容器の蓋及び／又は底板に突出するひだ機構を形成し、上の一体型容器の底板と下の一体型容器の蓋との間に冷却材経路が形成されるように、上下に積み重ねることが可能である。この方式においては、上の一体型容器の底板は、下の一体型容器の蓋に一体として取り付けられるのが好ましい。
【００２９】
本発明の一体型電池容器は、複数の電気化学的電池を収納して一体型電池を形成する。単一電気化学的電池は、分離された一つの単電池収納室内に置かれることが好ましい。一つの実施形態においては、単一電気化学的電池は、各単電池収納室の別個の一つに配置されている。
【００３０】
一つ以上の電気化学的電池が少なくとも一つの単電池収納室内に置かれることも可能である。例えば、電池を単電池収納室に入れる前に先ず各電気化学的電池を保護用ポリマー製の袋に入れることによって、二つ以上の電気化学的電池を単一単電池収納室内へ置くことが出来る。ポリマー製の袋は、各電気化学的電池（収納室内の）の電解液が、収納室内に在る他の電気化学的電池の電解液に接触するのを防ぐ。
【００３１】
各電気化学的電池は、一つ以上の正電極の積層体、一つ以上の負電極の積層体、正電極を負電極から分離するセパレータ、及び電解液を備えることが好ましい。前述のように、電極の積層体は、電極板の広い面がそれぞれの収納容器の縦壁２１０Ａ、Ｂに平行になるよう各単電池収納室内に配置されるのが好ましい。しかし、電極の積層体が単電池収納室内に別の様式で（例えば板の広い面が横壁２１２に平行になるように）配置されることも考えられる。
【００３２】
一体型電池容器内に配置された電気化学的電池の一部又は全部を、直列電気接続及び／又は並列電気接続によって、互いに電気的に連結することが出来る。一つの実施形態においては、全ての電気化学的電池が、直列で電気的に連結されている。また別の実施形態においては、全ての電気化学的電池が、並列で電気的に連結されている。更にもう一つの実施形態においては、電気化学的電池の一部が直列で電気的に連結されており、一方、一部は並列で電気的に連結されている。複数の単電池から成る複数の組を有し、各組内の単電池は互いに電気的に相互接続されるが、単電池の組としては別の組の単電池とは電気的に接続されないような場合もあり得る。
【００３３】
隣り合った単電池間の電気的連結は、種々の方法で達成される。図４は、蓋の無い状態の本発明の一体型電池を示す。各単電池収納室は、単一の電気化学的電池を収納する。各電気化学的電池は、正及び負電極の積層体として形成されている。正及び負電極は、セパレータにより分離されている。電極板はここでも、第一及び第二収納容器の縦壁に殆ど平行に置かれているということに注目すべきである。
【００３４】
正及び負電極は、電気エネルギーを電極板へ出入輸送するため電極に取り付けられた集電タブを備えている。各電気化学的電池の正電極の集電タブは、全部一緒にまとめて溶接し正極相互接続部３１０となる。同様に、各電池の負電極の集電タブは、全部一緒にまとめて溶接して負極相互接続部３１２となる。全電気化学的電池を直列に接続するには、各電気化学的電池の正極相互接続部３１０をそれと隣り合った電気化学的電池の負極相互接続部３１２へ電気的に連結する。これは種々の方法で行なうことが出来る。図５は、単電池収納室２１８内の各電気化学的電池用の正極相互接続部３１０、負極相互接続部３１２を示す一体型電池の一実施形態の上面図である。電気化学的電池は、電気化学的電池の負極相互接続部と隣り合った単電池収納室内に在る別の電気化学的電池の正極相互接続部との間に連結された接続スペーサ３２０によって全部が直列に接続されている。接続スペーサ３２０は、電気化学的電池を電池負極端子３２６及び電池正極端子３２８へ接続している。
【００３５】
接続スペーサは、種々の導電性材料から作ることが出来る。例えば、ニッケル、銅、ニッケル合金、銅合金、ニッケルめっき銅、又はニッケルめっき銅合金から作られる。接続スペーサ３２０は、電池正及び負極端子並びに正及び負極相互接続部へ溶接されるのが好ましい。
【００３６】
接続スペーサは、収納容器の隔壁及び壁の頂部を跨ぐように配置されるのが好ましい。これは、電池容器用に特別に設計された蓋の中へ接続スペーサを置くことで達成される。接続スペーサは、収納容器の隔壁及び壁に設けられた小さな開口を通るように配置出来ることも考えられる。
【００３７】
一体型容器は、各単電池収納室２１８内の電解液がそれ以外の単電池収納室の電解液から絶縁されるように、設計されることが好ましい。これは、単電池間の自己放電、電気短絡路を避けるためである。しかし、電池容器が電池内の各電気化学的電池の共通圧力容器として働くように、個々の単電池からのガスが電池容器の共通領域内に全て共有されることが好ましい。電池容器の共通領域は、電池容器用に特別に設計された蓋の中に組み込むことが出来る。
【００３８】
単電池収納室間の電解液漏洩を防ぐのを助けるために、単電池収納室の頂部にある各開口は、気体透過性の疎水性膜で覆うことが出来る。膜の覆いが、各収納室からの電解液の逃散を防止する。しかし、それらは気体透過性なので、各単電池収納室からのガスが電池容器内の共通領域へ入るのを許す。
【００３９】
気体透過性の疎水性膜は、過充電ガス発生速度を相殺するのに十分な気体拡散面積を有する材料から形成することが出来る。それは、１２Ａｈの単電池当り約５ｃｍ2から約５０ｃｍ2である。一般に、疎水性材料は電池ガスの通過は許すが電池電解液は通さないような材料であれば何でも良い。材料の実例は、炭酸カルシウム充填材を含むポリエチレンからなる材料を含む。その他の例は、種々の型のおむつ材料を含んでいる。使用されることのある材料の一例は、トリデガー(Tridegar)社製品により供給される空気透過性のＸＢＦ−１００、ＥＸＸＡＩＲＥフィルムである。このフィルムは、炭酸カルシウムの微粒子を混合してから更に展伸して多孔性にしたポリエチレン・フィルムである。一つの実施形態において、この層は約０.２５ゲージ（一平方メートル当り０.２５ｇ）の厚さを有するように選択され、これは約０.００１インチに相当する。この材料のガーレイ(Gurley)の多孔度は、約３６０（水柱４.９インチのガス圧において一平方インチ当り１００ｃｃのガスが３６０秒で透過する）に選択される。このフィルムの疎水性の特質は、３０％ＫＯＨ電解液の場合における、約１２０度という大きな接触角によって証明される。
【００４０】
図２に示すように、一体型電池１００は、一体型収納容器１００の頂部に気密封止された状態で嵌め込まれる蓋３００を更に備えている。蓋は、一個の電気化学的電池の正極相互接続部を、上述したように別の電池の負極相互接続部へ接続する接続スペーサを備えることも出来る。上述のように、蓋は、各電気化学的電池からのガスが蓋の共通領域へ入れる（従って前述のように、一体型容器は各電気化学的電池の共通圧力容器として働く）ように設計することが出来る。蓋は、共通圧力領域用の、一つ以上の圧力解放孔を備えることが好ましい。
【００４１】
一般に、本発明の一体型電池で使用される電解液は、水溶性又は非水溶性の如何なる電解液でもよい。非水溶性電気化学的電池の一例は、正極及び負極の両方としては層間化合物、並びに液体の有機又はポリマー電解液を用いるリチウム・イオン電池である。水溶性電気化学的電池は、「酸性」又「はアルカリ性」の何れかに分類される。酸性電気化学的電池の一例は、二酸化鉛を正電極の活物質として、大表面積多孔質構造の金属鉛を負極活物質として使用する鉛−酸電池である。好ましくは、本発明の電気化学的電池は、アルカリ性の電気化学的電池である。アルカリ性電解液は、アルカリ金属水酸化物の水溶液であることが出来る。好ましくは、アルカリ性電解液は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、又はそれらの混合物の水溶液である。アルカリ性電解液は、水酸化カリウムとリチウムの、混合アルカリ水酸化物であってもよい。
【００４２】
一般に、本発明の一体型電池で用いられる正及び負の活物質は、この技術分野で用いられている如何なる型の電池活物質であってもよい。正電極材料の実例は、酸化鉛、二酸化リチウム・コバルト、二酸化リチウム・ニッケル、二酸化リチウム・ニッケル、酸化リチウム・マンガン化合物、酸化リチウム・バナジウム、酸化リチウム・鉄、リチウム化合物、即ち、これらの化合物と遷移金属酸化物との錯酸化物、二酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、水酸化マンガン、酸化銅、酸化モリブデン、弗化炭素、など、の粉体である。好ましくは、正電極活物質は水酸化ニッケル材料である。
【００４３】
負電極材料の実例は、金属リチウム乃至は同様なアルカリ金属、それらの合金、アルカリ金属を吸収した炭素材料、亜鉛、水酸化カドミウム、水素吸蔵合金、などを含む。好ましくは、負電極活物質は、水素吸蔵合金（この技術分野では、水素貯蔵合金とも呼ばれる）である。如何なる水素吸蔵合金でも使用できるということは、本発明の精神と意図の範囲内にある。本発明の好ましい実施形態において、各電気化学的電池は、水素吸蔵合金材料を活物質として備えた負電極と、水酸化ニッケルを活物質として備えた正電極とから構成されるニッケル−金属水素化物電池である。本発明の好ましい実施形態において、一体型電池は、ニッケル−金属水素化物から成る一体型電池である。従って本発明の一体型電池は、気密封止したニッケル−金属水素化物電池の少なくとも標準作動圧力における圧力で作動する。これは、実際の水素吸蔵合金、並びに電極活物質として使用される水酸化ニッケル材料に依存して、変化する。本発明の一つの実施形態において、一体型電池は、少なくとも１０ｐｓｉの最大圧力で、好ましくは少なくとも２５ｐｓｉの最大圧力で、更に好ましくは５０ｐｓｉの最大圧力で、作動する。本発明のもう一つの実施形態においては、一体型電池は、約１４０ｐｓｉにまで達する最高圧力で作動することがある。従って、このましくは、一体型電池の実施形態は、約１０ｐｓｉから約１４０ｐｓｉ迄の最高作動圧力に耐えられるべきである。勿論、本発明の一体型電池及び一体型容器は、このような作動圧力に限定されることはない。
【００４４】
本発明は、特定の実施形態との関連において説明したが、本発明の範囲と精神を逸脱することなく修正及び変更することが可能であることを、当業者は正しく理解するべきである。このような修正と変更は添付した特許請求の範囲の範囲内にあることが予想される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一体型電池容器の一実施形態である。
【図２】図１の一体型電池容器の分解図である。
【図３】ひだ機構付きの壁を有する、本発明の一体型電池容器の図である。
【図４】本発明の一体型電池における、単電池収納室内の電気化学的電池の配置を示す図である。
【図５】本発明の一体型電池における、正及び負電極タブ間の接続を示す上面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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