(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学電池であって、
ａ）負電極と、
ｂ）正電極と、
ｃ）前記負電極および前記正電極を収容するケーシングであって、間隔を置いた第１と第２の主側壁と、これらの側壁が延長会合する対向する第３と第４の端壁とからなり、前記第１と第２の主側壁および前記第３と第４の端壁が底壁から蓋によって閉じられる開口まで延長し、前記第１と第２の主側壁は、それらが前記第３の端壁に結合するところから前記第４の端壁に結合するところまで、および前記底壁から前記開口までのほぼ全域において同じ方向に連続湾曲し、さらに、前記第１と第２の主側壁の少なくとも１つが、異なる第２の曲率に移行している第１の曲率を有しているものと、
ｄ）前記ケーシング内に収納され、前記負電極および正電極を活性化する電解質とからなることを特徴とする電気化学電池。
【請求項２】
前記第１の主側壁が前記第２の主側壁よりも大きい曲率を有していることを特徴とする請求項１に記載の電気化学電池。
【請求項３】
前記第３と第４の端壁が湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の電気化学電池。
【請求項４】
前記第３と第４の端壁が略平坦であることを特徴とする請求項１に記載の電気化学電池。
【請求項５】
電気化学電池であって、
ａ）負電極と、
ｂ）正電極と、
ｃ）前記負電極および前記正電極を収容するケーシングであって、間隔を置いた第１と第２の主側壁と、これらの側壁が延長会合する中間端壁とからなり、前記第１と第２の主側壁および前記中間端壁が蓋によって閉じられる開口まで延長し、前記第１と第２の主側壁は、それらの夫々が前記中間端壁に結合するところから前記開口までのほぼ全域において同じ方向に連続湾曲し、さらに、前記第１と第２の主側壁の少なくとも一方が、異なる第２の曲率に移行する第１の曲率を有しているものと、
ｄ）前記ケーシング内に収納され、前記負電極および正電極を活性化する電解質とからなることを特徴とする電気化学電池。
【請求項６】
前記第１の主側壁が、前記第２の主側壁よりも大きな曲率を有することを特徴とする請求項５に記載の電気化学電池。
【請求項７】
電気化学電池のケーシングであって、
ａ）間隔を置いた第１と第２の主側壁と、これらの側壁が延長会合する対向する第３と第４の端壁とからなっており、前記第１と第２の主側壁および前記第３と第４の端壁は底壁から開口まで延長し、前記第１と第２の主側壁は、それらが前記第３の端壁に結合するところから前記第４の端壁を結合するところまで、および前記底壁から前記開口までのほぼ全域において同じ方向に連続湾曲し、さらに、前記第１と第２の主側壁の少なくとも１つが、異なる第２の曲率に移行している第１の曲率を有しているものと、
ｂ）前記開口を閉止する蓋とからなることを特徴とする電気化学電池のケーシング。
【請求項８】
前記第１の主側壁が前記第２の主側壁よりも大きい曲率を有していることを特徴とする請求項７に記載のケーシング。
【請求項９】
前記第３と第４の端壁が湾曲していることを特徴とする請求項７に記載のケーシング。
【請求項１０】
前記第３と第４の端壁が、お互いに反対に湾曲していることを特徴とする請求項７に記載のケーシング。
【請求項１１】
前記ケーシングがニッケル、アルミニウム、ステンレススチール、軟鋼、タンタルおよびチタンからなる群から選ばれた物質で作られたことを特徴とする請求項７に記載のケーシング。
【請求項１２】
電気化学電池のケーシングであって、
ａ）間隔を置いた第１と第２の主側壁と、これらの側壁が延長会合する中間端壁とからなっており、前記第１と第２の主側壁および前記中間端壁は開口まで延長し、前記第１と第２の主側壁は、それらが前記中間端壁に結合するところから前記開口までのほぼ全域において同じ方向に連続湾曲するものと、
ｂ）前記開口を閉止する蓋とからなることを特徴とする電気化学電池のケーシング。
【請求項１３】
前記第１と第２の主側壁の少なくとも１つが、異なる第２の曲率に移行している第１の曲率を有することを特徴とする請求項１２に記載のケーシング。
【請求項１４】
前記第１の主側壁が前記第２の主側壁よりも大きい曲率を有していることを特徴とする請求項１２に記載のケーシング。
【請求項１５】
電気化学電池の製造方法であって、
ａ）間隔を置いた第１と第２の主側壁と、これらの側壁が延長会合する対向する第３と第４の端壁とからなり、前記第１と第２の主側壁および前記第３と第４の端壁が底壁から開口まで延長し、前記第１と第２の主側壁は、それらが前記第３の端壁に結合するところから前記第４の端壁に結合するところまで、および前記底壁から前記開口までのほぼ全域において同じ方向に連続湾曲するケーシングを用意する工程と、
ｂ）前記開口端を通して前記ケーシング内に負電極と正電極を収納する工程と、
ｃ）前記負電極および正電極をそれぞれの端子に接続する工程と、
ｄ）前記開口端を蓋で閉止する工程と、
ｅ）前記蓋または前記ケーシングの充填孔を通して前記ケーシング内に充填した電解質によって前記負電極および正電極を活性化する工程と、
ｆ）前記充填孔を密封する工程
とからなることを特徴とする電気化学電池の製造方法。
【請求項１６】
前記第１の主側壁を前記第２の主側壁よりも大きい曲率で準備する工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１と第２の主側壁の少なくとも１つを少なくとも異なる第２の曲率に移行している第１の曲率からなるものとして準備する工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
電気化学電池の製造方法であって、
ａ）間隔を置いた第１と第２の主側壁と、これらの側壁が延長会合する中間端壁とからなり、前記第１と第２の主側壁および前記中間端壁が開口まで延長し、前記第１と第２の主側壁は、それらが前記中間端壁に結合するところから前記開口に至るまでのほぼ全域において同じ方向に連続湾曲するケーシングを用意する工程と、
ｂ）前記開口端を通して前記ケーシング内に負電極と正電極を収納する工程と、
ｃ）前記負電極および正電極をそれぞれの端子に接続する工程と、
ｄ）前記開口端を蓋で閉止する工程と、
ｅ）蓋またはケーシングの充填孔を通してケーシング内に充填した電解質によって負電極および正電極を活性化する工程と、
ｆ）充填孔を密封する工程
とからなることを特徴とする電気化学電池の製造方法。
【請求項１９】
前記第１と第２の主側壁の少なくとも１つを、少なくとも異なる第２の曲率に移行している第１の曲率からなるものとして準備する工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の主側壁を前記第２の主側壁よりも大きい曲率で準備する工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記底壁が平坦であるかまたは湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の電気化学電池。
【請求項２２】
前記中間端壁が平坦であるかまたは湾曲していることを特徴とする請求項５に記載の電気化学電池。
【請求項２３】
前記底壁が平坦であるかまたは湾曲していることを特徴とする請求項７に記載のケーシング。
【請求項２４】
前記中間端壁が平坦であるかまたは湾曲していることを特徴とする請求項１２に記載のケーシング。
【請求項２５】
前記底壁を平坦であるかまたは湾曲させて準備する工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２６】
前記中間端壁を平坦であるかまたは湾曲させて準備する工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２７】
電気化学電池のケーシングであって、
ａ）間隔を置いた第１と第２の主側壁と、これらの側壁が延長会合する対向する第３と第４の端壁とからなり、前記第１と第２の主側壁および前記第３と第４の端壁が底壁から蓋によって閉止される開口まで延長し、前記第１と第２の主側壁の少なくとも１つが、少なくとも第１と第２の異なる曲率を有し、それらの間に少なくとも１つの中間平坦面が配置され、前記第１と第２の異なる曲率および前記少なくとも１つの中間平坦面がそれぞれ前記底壁から前記開口まで延長しているものと、
ｂ）前記開口端を閉止する蓋とからなることを特徴とする電気化学電池のケーシング。
【請求項２８】
電気化学電池のケーシングであって、
ａ）間隔を置いた第１と第２の主側壁と、これらの側壁が延長会合する中間端壁とからなり、前記第１と第２の主側壁および前記中間端壁が開口まで延長し、前記第１と第２の主側壁の少なくとも１つが、第１と第２の異なる曲率を有し、それらの間に少なくとも１つの中間平坦面が配置され、前記第１と第２の異なる曲率および前記少なくとも１つの中間平坦面がそれぞれ前記中間端壁から前記開口まで延長しているものと、
ｂ）前記開口端を閉止する蓋とからなることを特徴とする電気化学電池のケーシング。
【請求項２９】
電気化学電池のケーシングであって、
ａ）間隔を置いた第１と第２の主側壁と、これらの側壁が延長会合する対向する第３と第４の端壁とからなり、前記第１と第２の主側壁および前記第３と第４の端壁が底壁から蓋によって閉止される開口まで延長し、前記第１と第２の主側壁の少なくとも１つが、それが前記第３の端壁と結合するところから前記第４の端壁と結合するところまで、および前記底壁から前記開口までのほぼ全域にわたって連続的に湾曲しているか、または少なくとも第１と第２の異なる曲率を有し、その間に中間平面が介在され、それぞれ前記底壁から前記開口まで延長しているものと、
ｂ）前記開口を閉止する蓋とからなることを特徴とする電気化学電池のケーシング。
【請求項３０】
電気化学電池であって、
ａ）負電極と、
ｂ）正電極と、
ｃ）前記負電極および正電極を収納するケーシングであって、第１の周側壁に延長会合する第１の主側壁を有する第１の部分と、第２の周側壁に延長会合する第２の主側壁を有する第２の部分とからなり、前記第１と第２の部分は、互いに会合して前記第１の周側壁が前記第２の周側壁に接触するものと、
ｄ）前記正電極および前記負電極を活性化するために前記ケーシング内に設けられた電解質とからなることを特徴とする電気化学電池。
【請求項３１】
前記第１と第２の主側壁が連続湾曲していることを特徴とする請求項３０に記載の電気化学電池。
【請求項３２】
前記第１の主側壁が前記第２の主側壁よりも大きい曲率を有していることを特徴とする請求項３０に記載の電気化学電池。
【請求項３３】
前記第１と第２の主側壁の少なくとも１つが少なくとも第１と第２の異なる曲率を有し、前記第１の曲率が前記第２の曲率に移行していることを特徴とする請求項３０に記載の電気化学電池。
【請求項３４】
前記第１と第２の主側壁の少なくとも１つが、第１と第２の異なる曲率を有し、前記第１と第２の曲率の面の間にほぼ平坦な面が配置されていることを特徴とする請求項３０に記載の電気化学電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、化学反応によって電気エネルギーを発生する電気化学電池に関するものである。より詳しくは、この発明は、特に、移植可能な機器に電力を供給するための電気化学電池のケーシングに関するものである。そのために、このケーシングは身体の形状により密接に合致するような表面形状を有している。これによって、今まで形態的制限の故に可能でなかった身体の部位への移植を容易にする。
【０００２】
【従来の技術】
種々の形状および寸法要件を有する小型電子機器の最近の発展は、製造が容易で、これらの電子機器での使用が容易な比較的小型の電気化学電池を必要とする。これらの電池は、例えば、リチウム電池によって供給されるような高エネルギー密度のものが好ましい。広く使用されている一つの形態は、この高エネルギー密度電池を図１に示すような多面体形状のケーシング１０に納めている。この電池が、一次電池であるか、二次電池であるかは重要ではない。ケーシング１０は平坦な前側壁１２と反対側の平坦な後側壁（図示省略）を有し、両者は、右端壁１４と反対の左端壁（図示省略）まで延長して、それに会合している。前後側壁および左右端壁は、平坦な底壁（図示省略）まで延長して、これに会合し、深絞りケーシングと呼ばれる単一構造体を形成する。この単一ケースのデザインは、ほぼ直方体をなし、前後側壁が互いに平行であり、左右端壁も互いに平行である。他の構成としては、個々の板を側壁および端壁として互いに連結させて、直方体のケーシングを形成する。
【０００３】
いずれの場合にしろ、連結した側壁および端壁は、ほぼ平坦な蓋１６によって閉止された開口を形成する。蓋１６は、矩形でその周縁においてそれぞれ側壁および端壁の上縁に溶接される。蓋は、充填穴１８と端子ピン穴２０を有している。充填穴１８は、電気化学カップルが収納された後、ケーシングに電解液を注入するための口である。注入穴は、閉止部材、例えば、ボール２２をその中にシールすることによって閉止される。
【０００４】
端子ピン穴２０は、ガラス‐金属シールを支持している。このシールは、端子ピン２６を取り巻く絶縁ガラスのリング２４からなり、端子ピンの内端（図示省略）は、ケーシングの中に収納されたアノードおよびカソード電極の一方に接続される。このようにして、端子ピン２６は、電池のリードの一方として働く。ケーシング１０は、ガラス‐金属シール２４によって端子ピン２６から絶縁され、他方の電極のリードとして働く。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
多面体形状のケーシング１０の主な欠点は、電池が人体等の内部に移植されることを意図されているときに、このケーシングは必ずしも最適な形状でないことである。このような場合に、多面体形状のハウジングは、身体内の空間の最善または最も効率的な利用を可能としない。本発明によれば、外郭形状を有するケーシングがより好まれる。
【０００６】
複合ケーシング構造がヴュー等に対する米国特許第５，９５９，０８８号に記述されている。この特許は、部分的に形をつけた側壁を有する多面体ケーシングを示している。この電池ケーシングは、対向する主側壁を有し、その一方は凹状に湾曲し、他方は反対に凸状に湾曲している。電池の電極は、ケーシングの中に配置され、対向する側壁の湾曲に従うように、スプリング状に曲げられている。このようにして、ケーシングは電池の電極に対して積極的な圧力を維持している。この特許の問題は、対向する側壁が湾曲している一方、中間の周囲端壁が対向する側壁の形状にしたがっていないことである。これによって、この特許のケーシングは完全な輪郭形状が最も望ましい身体内への移植に実用的でない。
【０００７】
したがって、多面体ケーシングよりもより密接に身体形状に合致する外形の側壁をもったケーシング内に収容された電池が必要となる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
現在、一次リチウム電池は、ペースメーカー、移植可能な細動除去器、神経刺激器、ドラッグポンプのような移植可能な医療機器に使用され、再充填可能なリチウムイオン電池は、補聴器、人工心臓、心臓補助器の動力源として使用されている。これらの電池は、普通、平坦な側壁の、例えば、多面体ケーシングに収容される。しかし、電池の形状は、移植可能な機器にとっては重要である。なぜなら、そのケーシングの形状が、ケーシングの制限的な基準の範囲内で電子機器および補助機器をデザインすることを製造業者に要求している。また、人体の一部、例えば、頭蓋骨を掘削しなければならない場合、従来の多面体電池ケースは、掘削する穴が平坦面の多面体形状に適合するような形であることを要求する。これは、もしケーシングが患者の形態に合致するような形状であれば、必要とされる以上に大きな穴を開ける必要がある。さらに、現在の多面体ケーシングの平坦なデザインは、身体のある場所には、医療機器を移植することを不可能にしている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明のケーシングは、好ましくは、ニッケル、アルミニウム、ステンレススチール、軟鋼、タンタル、チタンから選ばれた導電性物質から作られる。
【００１０】
図２〜図４は、本発明による形状の湾曲した対向主側壁を有するケーシングの概略横断面図を示す。図２のケーシング３０は、間隔をおいて配置された対向する第１および第２主側壁３２および３４からなる。各側壁は接点３６から３８に至る半径Ｒ1 によって規定された曲率を有する。半径Ｒ1 は第２の側壁３４には示されていないが、それは第１の側壁３２と同じ半径である。側壁３２、３４は、湾曲端壁４０、４２および底壁（図示省略）に延長している。ケーシング３０は、蓋（図示省略）によって密封される。
【００１１】
図３は、間隔を置いた対向する第１および第２湾曲主側壁５２、５４からなるケーシング５０の他の実施例を示す。第１主側壁５２は、接点５８から６０に至る半径Ｒ2 によって規定された第１の湾曲部分５６からなる。接点６０において、この側壁は、接点６０から６４に至る半径Ｒ3 によって規定された第２の湾曲部分６２に移行する。接点６４において、この第２の湾曲部分６２は、接点６４から６８に至る半径Ｒ4 によって規定された第３の湾曲部分６６に移行する。
【００１２】
図が示すように、半径Ｒ2 の長さは、半径Ｒ3 およびＲ4 の長さよりも短く、半径Ｒ4 の長さは半径Ｒ3 の長さよりも短い。第２の主側壁５４は、その形状ないし湾曲において同様である。側壁５２および５４は、端壁７０、７２および底壁（図示省略）まで延長している。ケーシング５０は、蓋（図示省略）によって密閉される。
【００１３】
それぞれの湾曲部分５６、６２、６６の配置は、どのような順番または方法によって配置を変えても、本発明の範囲内にある。また、一つの側壁は、二つの異なった湾曲部分から形成することもできるし、三つ以上の異なった湾曲部分から形成することもできる。その数および配置は、当該化学電池が使用される具体的な使用態様条件によってのみ制限される。
【００１４】
図４は、間隔を置いた対向する第１および第２湾曲主側壁８２、８４からなるケーシング８０の他の実施例を示す。第１主側壁８２は、接点８８から９０に至る半径Ｒ5 によって規定された第１の湾曲部分８６からなる。接点９０において、この側壁は、第１の平坦ないしは真直な部分９２に移行する。この第１平坦部分９２はそれから接点９６から９８に至る半径Ｒ6 によって規定された第２の湾曲部分９４に移行する。接点９８において、この側壁８２は第２の平坦部分１００に移行し、この第２の平坦部分１００は、接点１０４から１０６に至る半径Ｒ7 によって規定された第３の湾曲部分１０２に移行する。
【００１５】
図に示すように、半径Ｒ5 、Ｒ6 、Ｒ7 の長さは、実質上等しい。しかしながら、図３に関して上に述べたように、これは必ずしも必要ではない。平坦部分９２、１０２の長さは等しいが、これもまた、必ずしも必要ではない。側壁には二つよりも多くまたは少ない平坦部分を設けることもできる。そして、これらの部分は、連続してもよいし、互いに角度を付けられてもよいし、互いに一つまたはそれ以上の湾曲部分によって分離されていてもよい。
【００１６】
第２の主側壁８４は、第１の側壁８２と同様の形状である。側壁８２、８４は、湾曲端壁１０８、１１０および底壁（図示省略）まで延長している。このケーシング８０も蓋（図示省略）によって密閉されている。
【００１７】
図５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂおよび図７は、本発明による外郭を有するケーシング１２０、１６０、２００をそれぞれ示す。ケーシング１２０、１６０は、深絞り構造であり、ケーシング２００は、貝殻状外郭を接合した構造である。
【００１８】
図５Ａ、図５Ｂに示すケーシング１２０は、間隔を置いた対向する前後主側壁１２２、１２４を含み、これらの側壁は、湾曲した左右端壁１２８、１２６まで延長して、これに会合している。側壁１２２、１２４および端壁１２６、１２８は、平坦底壁１３０に連結され、このケーシングを単一の深絞り部材に形成している。前後主側壁１２２、１２４は共に、連続した半径の湾曲形状を有し、左右端壁１２６、１２８から延長して同じ方向に湾曲している。前後主側壁１２２、１２４の曲率は同じであるが、そのことは必ずしも必要ではない。後に詳述するように、あるケーシングのデザインにおいては、前後壁の一方を他方よりも大きい曲率とすることが有利な場合がある。例えば、前壁１２２を後壁１２４よりも大きい曲率とすることが有効である。これによって、移植等の目的のためのケーシングの曲率を維持しつつケーシングの内部空間を最適とすることができる。
【００１９】
深絞りケーシング１２０の側壁および端壁は、ほぼ平坦な蓋１３４によって閉止された開口１３２を形成している。蓋１３４は、開口１３２の周囲形状に合致した周囲形状を有し、凹縁１３６と反対側の凸縁１３８によって形成され、これらの縁は、共に左右の湾曲縁１４０、１４２まで延長して、これに会合している。これによって、蓋１３４がケーシングの側壁および端壁の上縁に固定されると、開口１３２は閉止される。
【００２０】
蓋は、充填穴１４４と端子ピン穴１４６を有している。充填穴１４４は、電気化学カップルが収容された後に、ケーシング内に電解液を注入するための穴であり、ボール１４８のような閉止部材によって密閉される。
【００２１】
端子ピン穴１４６は、端子ピン１５２を取り巻く絶縁ガラスのリング１５０からなるガラス‐金属シールを支持している。端子ピン１５２の内端（図示せず）は、ケーシング内に収容されたアノードとカソード電極の一方に接続されている。このようにして、端子ピン１５２は、電極リードの一方として働く。ケーシング１２０は、ガラス‐金属シール１５０によって端子ピン１５２から絶縁されており、他方の電極のリードとして働く。
【００２２】
図６Ａおよび図６Ｂは、深絞りケーシング１６０の他の実施例を示す。このケーシングは、間隔を置いた対向する前後主側壁１６２、１６４を有し、これらの側壁は、平坦な左右端壁１６６、１６８まで延長して、これに会合している。側壁１６２、１６４および端壁１６６、１６８は、湾曲した底壁１７０に接続され、このケーシングを単一の深絞り部材に形成している。前後主側壁１６２、１６４は共に、連続した半径の湾曲形状を有し、平坦な左右端壁１６８、１６６から延長して同じ方向に湾曲している。しかしながら、前後側壁１６２、１６４の曲率はケーシング１２０と同様に等しいが、これは必ずしも必要ではない。
【００２３】
深絞りケーシング１６０の側壁および端壁は、蓋１７４によって閉止された開口１７２を形成している。蓋１７４は、開口１７２の周囲形状に合致した周囲形状を有し、凹縁１７６と反対側の凸縁１７８からなり、この両縁は左右の直縁１８２、１８０に延長会合している。これによって、蓋１７４がケーシングの側壁および端壁の上縁に固定されると、開口１７２は密閉される。
【００２４】
図５Ａおよび図５Ｂのケーシング１２０と同じように、蓋１７４は、充填穴１８４と端子ピン穴１８６を含んでいる。充填穴１８４は、電気化学カップルがケーシング内に収容された後に、ケーシング内に電解液を注入するために用いられ、ボール１８８によって密閉される。
【００２５】
端子ピン穴１８６は、端子ピン１９２を取り巻く絶縁ガラスのリング１９０からなるガラス‐金属シールを支持している。端子ピン１９２の内端（図示せず）は、ケーシング内に収容されたアノードとカソード電極の一方に接続されている。このようにして、端子ピン１９２は、電極リードの一方として働く。ケーシング１２０は、ガラス‐金属シール１９０によって端子ピン１９２から絶縁されており、他方の電極のリードとして働く。
【００２６】
図７は、本発明のケーシング２００の他の実施例を示す。このケーシングは第１と第２の貝殻状部分２０２、２０４を有し、これらはその周縁において接合密閉可能であって、電極集合体のための密封容器を提供している。第１の貝殻状部分２０２は、間隔を置いた側壁２０６、２０８と、これらが延長会合する間隔を置いた端壁２１０、２１２とから構成される周壁を有する。側壁２０６、２０８および端壁２１０、２１２は、丸い角で会合して、ほぼ凹状の湾曲前壁２１４まで延長している。この前壁２１４の反対側には、側壁２０６、２０８および端壁２１０、２１２の連続縁２１６がある。
【００２７】
第２の貝殻状部分２０４は、間隔を置いた側壁２１８、２２０と、これらが延長会合する間隔を置いた端壁２２２、２２４とから構成される周壁を有する。側壁２１８、２２０および端壁２２２、２２４は、丸い角で会合して、ほぼ凹状の湾曲前壁２２６まで延長している。この前壁２２６の反対側には、側壁２１８、２２０および端壁２２２、２２４の連続縁２２８がある。
【００２８】
貝殻状部分２０２、２０４は、その一方の側壁および端壁が、他方のそれらよりも幾分短い寸法に形成されている。これによって、電気化学カップルが短い方の側壁および端壁を有する一方の貝殻に納められた後、他方の貝殻がこれに結合される。この状態で、短い方の側壁および端壁は、他方の貝殻の幾分長い方の側壁および端壁によって短い間隔をおいて部分的にカバーされる。大きい方の貝殻の連続縁２１６は、他方の貝殻の側壁および端壁に、例えば、溶接によって固定される。これによって、互いに間隔をおいて配置され、同じ方向に湾曲する同じ曲率をもった主凹壁２１４、２２６を有するケーシング２０２に対する密封が行われる。図示されていないが、この電池は、先に述べた電池１２０、１６０と同様に、電解液充填穴と、ガラス‐金属シールによってケーシングから絶縁された端子ピンを含んでいる。
【００２９】
これらの貝殻は、それがシールされる前に接合されることも本発明の範囲内にある。このことは、貝殻の一方の側壁および端壁が、他方のそれらよりも短くなくて、それらが同じ長さであることを意味する。接合された縁は、例えば、溶接によって密閉される。
【００３０】
図８は、ケーシング１２０内に収容するのに適した外郭形状を有する巻回セルスタックを形成するための巻回マンドレル２３０を示す。マンドレル２３０は、輪郭板２３４に固定されたシャフト２３２を含んでいる。輪郭板２３４は、間隔を置いた第１と第２の曲面（面２３６のみを示す）からなり、これらの曲面は、湾曲端面２３８、２４０に延長会合している。望ましくは、第１と第２の面の曲面は、同じ方向に湾曲し、ケーシング１２０の前後側壁１２２、１２４、ケーシング１６０の前後壁１６２、１６４、ケーシング２００の湾曲壁２１４、２２６の曲率と実質上同じである。
【００３１】
図９は、ケーシング１２０に収容される巻回セルスタックとしての電極集合体を提供するための巻回マンドレル２３０の使用を示す。セルスタックは、望ましくは、シート状の負電極構造を有し、一次電池ではアノード活物質、または二次電池ではアノード活物質にインターカレートおよび脱インターカレート可能なアノード物質からなる。負電極シートは、一次または二次電池のカソード活物質からなる、好ましくは、シート状の正電極構造体の上に重ね合わされる。負および正電極は、その間にセパレータ物質を介在させることによって、互いに直接物理的接触を阻止されている。好ましい電極活物質シートは、タケウチ等の米国特許第５，４３５，８７４号および同第５，５７１，６４０号、並びにシーボルト三世等の米国特許第６，１７４，６２２号に記載されており、これらの特許は、この発明の譲受人に譲渡され、ここに参考文献として援用する。
【００３２】
明確にするため、図９に示す巻回セルスタックは、負および正電極の一方のみを示す。示された電極は、集電体２４２に接触され、セパレータ包囲体２４４内に収容された活物質２４０からなる。電極のいずれの一方を図示するかは、重要ではない。なぜなら、両電極は、その物理的構造において実質上同じであるからである。タブ２４６が電極の一方、好ましくは、正電極から延長している。
【００３３】
図１０は、本発明による輪郭を有するケーシングのための巻回セルスタック２４８の最終形態である。セルスタック２４８は、他方の電極、好ましくは、負電極から延長するタブ２５０を含んでいる。これによって、巻回セルスタックが深絞りケーシング１２０（図１１）、もしくは１６０（図６Ａ）、または図７に示す接合貝殻状部分２０２、２０４からなるケーシング２００内に収納されると、負電極タブ２５０は、ケーシングに接続され、正電極タブ２４６は、端子ピンに接続される。これによって、得られた電池は、ケースが負の構造をなし、ケーシングが負端子であり、ピンが正端子である。ケースが正の構造が望まれる場合は、電極構造は、上述したのと逆となり、正電極タブ２５０がケーシングに接続され、負電極タブ２４６が端子ピンに接続される。本発明の重要な特徴は、巻回マンドレルがセルスタックをケーシングの形状に合致させることである。これによって、セルスタックがケーシング内に収容されると、セルスタックに対しては、一緒に巻回されるアノードおよびカソード電極による以外の圧力は加えられない。
【００３４】
図１２は、本発明の巻回セルスタック２５２の他の形態を示す。このセルスタックは、電極の一方２５４、例えば、アノード電極の比較的長い構造体を蛇行状に屈曲させ、他方の電極２５６、例えば、カソードの板をアノード電極２５４の屈曲部分の間に配置する。このタイプの電極構造体の詳細な記述については、クライスター等の米国特許第４，９６４，８７７号を参照されたい。この特許は、本発明の譲受人に譲渡され、ここに参考文献として援用する。
【００３５】
セルスタック２４８の場合と同様、セルスタック２５２は、正電極のためのタブ２５８とカソードプレートのそれぞれのためのタブ２６０を含んでいる。カソードタブ２６０は、母線２６２に接続されている。この母線は、端子ピン（図示せず）に接続されている。このセルスタックは、この発明によるケーシング内に収納される。
【００３６】
図１３は、間隔を置いた前後主側壁２７２、２７４と、これらの側壁が延長会合している左右湾曲端壁２７６、２７８とを有するケーシング２７０の他の実施例を示す。側壁２７２、２７４および端壁２７６、２７８は、底壁（図示せず）に接続され、単一深絞り部材としてのケーシングを形成する。前後主側壁２７２、２７４は、端壁２７６、２７８から延長する同一方向に連続湾曲する曲面構造を有している。前壁２７２の曲率は後壁２７４の曲率よりも小さい。このことは、前壁２７２の半径が後壁２７４の半径よりも大きいことを意味している。
【００３７】
深絞りケーシング２７０の側壁および端壁は、蓋２８２によって閉止される開口２８０を形成している。蓋２８２は、開口２８０の形状に一致する周囲形状を有している。蓋がケーシングの上縁に固定されると、開口２８０は閉止される。蓋は電解液注入穴２８４と端子ピン穴２８６を含んでいる。注入穴は、ボール２８８によって閉止され、端子ピン穴２８６は、アノードおよびカソードの一方のための端子ピン２９２を取り巻く絶縁ガラスのリング２９０を支持している。ケーシング２７０は、電極の端子として働く。
【００３８】
図１４は、間隔を置いた対向前後主側壁２９２、２９４を有する外郭を有するケーシング２９０の他の実施例を示す。側壁２９２、２９４は、それぞれほぼ半円形をなし、平坦な上縁を有する。側壁２９２、２９４は、半円形中間端壁２９６に延長会合し、端壁２９６はその全周囲にわたって湾曲して、側壁２９２、２９４と会合している。側壁２９２、２９４および端壁２９６は、単一の深絞り部材としてのケーシングを形成している。前後主側壁２９２、２９４は、両者とも端壁２９６から延長し、同じ方向に連続湾曲する曲面形状を有している。
【００３９】
深絞りケーシング２９０の側壁および端壁は、蓋２９８によって閉止された開口を形成している。この蓋もボール３００によって閉止された電解液注入穴２８４とアノードおよびカソードの一方のための端子ピン３０４を取り巻く絶縁ガラスのリング３０２を含んでいる。ケーシング２９０は、電極の端子として働く。このタイプの電池のさらに詳しい説明は、エリオット等に対する米国特許第５，９０５，００１号を参照されたい。この特許は、本発明の譲受人に譲渡され、ここに参考文献として援用する。
【００４０】
先に記述したセルスタック２４８、２５２は、固体カソードおよび液体電解質タイプのアルカリ金属／固体カソード、またはアルカリ金属／オキシハライド系のものである。固体カソードタイプの一次電池、例えば、リチウム‐固体カソード電池においては、固体カソード活物質、例えば、酸化バナジウム銀（ｓｉｌｖｅｒ  ｖａｎａｄｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ）、または酸化バナジウム銀銅（ｃｏｐｐｅｒ  ｓｉｌｖｅｒ  ｖａｎａｄｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ）が輪郭を有するケーシング内に収容され、例えば、ポリプロピレン繊維またはクロスのようなセパレータによって包囲されている。ここに、固体カソード活物質としては、酸化バナジウム銀、酸化バナジウム銀銅に限定されず、二酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化銅、硫化銅、硫化鉄、二硫化鉄、二硫化チタン、酸化バナジウム銅、およびこれらの混合物からなる。リチウムは、アノード活物質として望ましい。
【００４１】
液体カソード／電解液またはカソード液タイプの電池、例えば、リチウム‐オキシハライド電池において、液体カソライトがケーシング内を満たし、アノード電極および対向する炭素質板の間にはさまれた集電体１５２からなるカソードエレメントと作用接触している。セパレータがアノードと炭素質カソードの間に配置される。
【００４２】
この種の電池のより詳しい記述については、スカースタッド等に対する米国特許第４，２４６，３２７号を参照されたい。この特許は、本発明の譲受人に譲渡され、ここに参考文献として援用する。
【００４３】
例えば、図示の一次電池において、カソード活物質は、リャン等の米国特許第４，３１０，６０９号、同第４，３９１，７２９号に記述された酸化バナジウム銀またはタケウチ等の米国特許第５，４７２，８１０号、同第５，５１６，３４０号に記述された酸化バナジウム銀銅があり、これらの特許は、本発明の譲受人に譲渡され、ここに参考文献として援用する。カソード集電体はチタンであり、端子リード１５２、１９２はモリブデンであり、電解液は１，２‐ジメトキシエタンおよび炭酸プロピレンの５０：５０容積比混合物中のＬｉＡｓＦ6 またはＬｉＰＦ6 の１．０Ｍ〜１．４Ｍ溶液であり、ガラスシール５８、９８はＴＡ‐２３ハーメチックシールガラスであり、閉封部材１４８、１８８はステンレススチールである。リチウムアノードは、ニッケル箔の集電体の両面に接触されたシート形状であるのが望ましい。
【００４４】
二次電気化学電池においては、アノードないし負電極は、アノード活物質にインターカレートおよび脱インターカレート可能な、望ましくは、リチウムのようなアノード物質からなる。炭素質負電極は、種々の形態の炭素、例えば、コークス、グラファイト、アセチレンブラック、カーボンブラック、ガラスカーボン、ヘアリーカーボン等のいずれかからなり、リチウム種を可逆的に保持できるものが望ましい。ヘアリーカーボンは、特に、その比較的高いリチウム保持容量の故に、特に好ましい。ヘアリーカーボンは、タケウチ等の米国特許第５，４４３，９２８号に記述された物質であり、この特許は、本発明の譲受人に譲渡され、ここに参考文献として援用する。グラファイトは、他の好ましい物質である。カーボンの形状に係わらず、炭素質物質の繊維が、特に有利である。なぜなら、それらは優秀な機械的性質を有し、これらの物質を反復充電放電サイクル中における劣化に耐え得る固体電極に形成できるからである。その上、炭素繊維の広い表面が急速充放電率を可能にする。
【００４５】
二次電池システムにおいては、正電極は望ましくは、空気中で安定であり、取り扱いが容易なリチウム化物質からなることが望ましい。このような空気中で安定なリチウム化カソード活物質の例としては、バナジウム、チタン、クロム、銅、モリブデン、ニオブ、鉄、ニッケル、コバルト、およびマンガンのような金属の酸化物、硫化物、セレン化物、テルル化物がある。より好ましい酸化物としては、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 、ＬｉＣｏＯ2 、ＬｉＣｏ0.92Ｓｎ0.08Ｏ2 、およびＬｉＣｏ1-x Ｎｉx Ｏ2 がある。
【００４６】
二次電池の望ましい電解質としては、米国特許願０９／６６９，９３６に記述されたものがある。この特許願は、本発明の譲受人に譲渡され、ここに参考文献として援用する。
【００４７】
本発明の思想に対する種々の変形例は、請求の範囲によって規定された本発明の精神および範囲から逸脱しない範囲で、当業者に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の多面体ケーシング１０の斜視図である。
【図２】半径Ｒ1 の対向湾曲主側壁を有するケーシングの概略横断面図である。
【図３】異なる半径Ｒ2 からＲ4 の対向湾曲主側壁を有するケーシングの概略横断面図である。
【図４】半径Ｒ5 とＲ6 の対向湾曲主側壁と中間の平坦部分を有するケーシングの概略横断面図である。
【図５】５Ａは本発明の深絞りケーシングの一実施例の破断図であり、５Ｂは５Ａのケーシングの側面図である。
【図６】６Ａは本発明の深絞りケーシングの一実施例の破断図であり、６Ｂは６Ａのケーシングの側面図である。
【図７】ケーシングの他の実施例の貝殻状ケーシング部分の斜視図である。
【図８】巻回マンドレルの斜視図である。
【図９】図８に示す巻回マンドレルを使用した巻回セルスタックの斜視図である。
【図１０】図５Ａ、５Ｂに示すケーシングに使用される巻回セルスタックの斜視図である。
【図１１】図５Ａのケーシング内に挿入された図１０の巻回セルスタックの斜視図である。
【図１２】図６Ａ、６Ｂに示すケーシングに使用される巻回セルスタックの他の実施例の斜視図である。
【図１３】後側壁２７４よりも大きい半径の前側壁２７２を有する本発明のケーシング２７０の他の実施例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の電池２９０の他の実施例の立面図である。
【符号の説明】
５０  ケーシング
５２  第１湾曲主側壁
５４  第２湾曲主側壁
５６  第１の湾曲部分
５８、６０、６４、６８  接点
６２  第２の湾曲部分
６６  第３の湾曲部分
７０、７２  端壁
【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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