(57)【要約】      （修正有）【課題】電極自体の構造強度を高め、電極が折り曲げられる際の電極切れを防止し、電極の寿命を相対的に向上させる電池用導電性集電体を提供する。【解決手段】互いに接続されて環状シート１１３を構成する複数の外縁シート１１１、１１２を有する外縁部１１と、外縁部に形成され、それぞれが環状シートの内側に位置され外縁シートに対して斜めになる複数の補強シート１２１ａを有する補強部１２と、外縁部と補強部との間に形成される複数のメッシュ部１３であって、それぞれがメッシュ部の周縁に位置される第１の領域１３１と、第１の領域の一側に位置される第２の領域１３２とを有し、第１の領域には第１の距離Ｓ１で間隔を空けて配列される複数の第１の貫通孔１３３が分布されており、第２の領域には長さが第１の距離よりも短い第２の距離Ｓ２で間隔を空けて配列される複数の第２の貫通孔１３４が分布されている複数のメッシュ部と、を備える。【選択図】図３
0003220109.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
互いに接続されて環状シートを構成する複数の外縁シートを有する外縁部と、
前記外縁部に形成され、それぞれが前記環状シートの内側に位置される前記外縁シートに対して斜めになる複数の補強シートを有する補強部と、
前記外縁部と補強部との間に形成される複数のメッシュ部であって、それぞれが前記メッシュ部の周縁に位置される第１の領域と、前記第１の領域の一側に位置される第２の領域とを有し、前記第１の領域には第１の距離で間隔を空けて配列される複数の第１の貫通孔が分布されており、第２の領域には長さが前記第１の距離よりも短い第２の距離で間隔を空けて配列される複数の第２の貫通孔が分布されている複数のメッシュ部と、を備えることを特徴とする、
電池用導電性集電体。
【請求項２】
全ての前記補強シートが同じ方向に向いて前記外縁シートに対して斜めになり、前記複数の補強シートが互いに間隔を空けて配列されることを特徴とする、請求項１に記載の電池用導電性集電体。
【請求項３】
一部の前記補強シートは第１の方向に沿って斜めになり第１の補強シートとし、他の一部の前記補強シートは方向が第１の方向と異なる第２の方向に沿って斜めになり第２の補強シートとすることを特徴とする、請求項１に記載の電池用導電性集電体。
【請求項４】
それぞれの前記第１の補強シートの端部が前記第２の補強シートの一つに接続されることで、前記第１の補強シートと第２の補強シートとの間に角度が形成され、さらに単一の前記第１の補強シートと単一の前記第２の補強シートとが共同でＶ字型の外観形状を構成することを特徴とする、請求項３に記載の電池用導電性集電体。
【請求項５】
前記第１の補強シートが前記第２の補強シートの一つと交差することで、単一の前記第１の補強シートと単一の前記第２の補強シートとが共同でＸ字型の外観形状を構成することを特徴とする、請求項３に記載の電池用導電性集電体。
【請求項６】
前記電池用導電性集電体の外観は矩形であり、外周縁には間隔を空けて配列される二つの長辺と、前記長辺に垂直である二つの短辺とが設けられており、前記補強シートの長さが前記長辺と短辺との間にあることを特徴とする、請求項１に記載の電池用導電性集電体。
【請求項７】
前記第１の領域と第２の領域のそれぞれが前記メッシュ部の対向する両側に位置され、前記第１の領域と第２の領域の一方が前記外縁部に隣接し、他方が前記補強部に隣接することを特徴とする、請求項１に記載の電池用導電性集電体。
【請求項８】
前記第１の領域が前記第２の領域の外縁を取り囲むことで、前記第２の領域が前記第１の領域の内側に位置され、さらに前記第１の領域が単独で前記補強部に隣接するか、又は同時に前記外縁部と補強部に隣接することができることを特徴とする、請求項１に記載の電池用導電性集電体。
【請求項９】
前記複数の第１の貫通孔の端面と前記複数の第２の貫通孔の端面とを併せて貫通孔面が形成され、前記貫通孔面が前記電池用導電性集電体の表面の４０％以上を占めることを特徴とする、請求項１に記載の電池用導電性集電体。
【請求項１０】
前記メッシュ部は、前記第１の領域の一側に位置される第３の領域をさらに有し、前記第３の領域には間隔を空けて配列される複数の第３の貫通孔が分布されており、二つの前記第３の貫通孔間のピッチで長さが前記第１の距離よりも長い第３の距離が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の電池用導電性集電体。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、電池の電極としての導電性電極に関し、特に構造強度を向上できる電池用導電性集電体に関する。さらに、電極材料が電池用導電性集電体に塗工され折り曲げられる場合、電池用導電性集電体の破断や破損を防止できる。
【背景技術】
【０００２】
電池はそれ自体の内部に蓄積される化学エネルギを電気エネルギに変換できるデバイスであり、かつ、さらに電気エネルギを電気エネルギが必要とされる設備に提供して、当該設備を電気エネルギに応じて動作させることができるものである。科学技術が目覚ましく進歩するに伴い、電池製品は初期の鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池及びニッケル水素電池から、現在のリチウム電池まで発展してきた。
【０００３】
なかでも、現在の一般的なリチウム電池は、中空ケースと、中空ケースの内部に位置されるロール状構造とを有する。なかでも、ロール状構造は、正極と、負極と、隔離膜と、電解液とを有する。前記正極と負極は折り曲げられて全てロール状の形態をなしている。前記正極と負極はそれぞれ、前記隔離膜の対向する両側に位置されることで、前記隔離膜が前記正極と負極との間に位置され、かつ両者の外表面が全て前記電解液に接触することで、前記正極と負極は酸化還元反応を行い電気エネルギを生成することができる。
【０００４】
リチウム電池の電気エネルギ生成効率を向上するために、従来、メーカは前記正極の正極集電体と負極の負極集電体に複数の貫通孔を形成させ、電極材料を前記正極集電体と負極集電体に塗布し、前記電極材料の一部で前記貫通孔のそれぞれを満たした。前記正極集電体と負極集電体は前記電極材料に接触する面積が増え、前記電極材料の前記正極集電体と負極集電体に結合される接着性を相対的に向上できることにより、前記正極集電体又は負極集電体と電極材料との間の充放電容量が向上している。
しかし、前記正極集電体と負極集電体の何れかに前記複数の貫通孔が設けられているので、両者自体の構造強度が相対的に低減される。さらに前記正極と負極が折り曲げられて形態が変わる場合、前記正極と負極が切れやすくなることがあるので、リチウム電池の寿命が短縮される。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案の主な目的は、電極自体の形態を改善することで、電極自体の構造強度を高め、電極が折り曲げられる際の電極切れを防止し、電極の寿命を相対的に向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を実現するための本考案は、外縁部と、補強部と、複数のメッシュ部と、を備える電池用導電性集電体に関する。前記外縁部は複数の外縁シートを有する。前記複数の外縁シートは互いに接続されて環状シートを構成する。前記補強部は、前記外縁部に形成され、前記環状シートの内側に位置される複数の補強シートを有する。前記補強シートのそれぞれは前記外縁シートに対して斜めになる。また、複数のメッシュ部は前記外縁部と補強部との間に形成され、それぞれが前記メッシュ部の周縁に位置される第１の領域と、前記第１の領域の一側に位置される第２の領域とを有し、前記第１の領域と第２の領域には、間隔を空けて配列される複数の第１の貫通孔と、間隔を空けて配列される複数の第２の貫通孔とがそれぞれ分布されており、二つの前記第１の貫通孔間のピッチで第１の距離が形成され、二つの前記第２の貫通孔間のピッチで長さが前記第１の距離よりも短い第２の距離が形成される。
【０００７】
一つの好ましい実施の態様において、全ての前記補強シートが同じ方向を向いて前記外縁シートに対して斜めになり、前記複数の補強シートが互いに間隔を空けて配列され、前記第１の領域と第２の領域のそれぞれが前記メッシュ部の対向する両側に位置され、前記第１の領域と第２の領域の一方が前記外縁部に隣接し、他方が前記補強部に隣接する。
【０００８】
別の好ましい実施の態様において、一部の前記補強シートは第１の方向に沿って斜めになり第１の補強シートとし、他の一部の前記補強シートは方向が第１の方向と異なる第２の方向に沿って斜めになり第２の補強シートとする。この実施の態様において、それぞれの前記第１の補強シートの端部が前記第２の補強シートの一つに接続されることで、前記第１の補強シートと第２の補強シートとの間に角度が形成される。さらに単一の前記第１の補強シートと単一の前記第２の補強シートとが共同でＶ字型の外観形態を構成し、かつ前記第１の補強シートが前記第２の補強シートの一つと交差することで、単一の前記第１の補強シートと単一の前記第２の補強シートとが共同でＸ字型の外観形態を構成する。
【０００９】
なお、前記第１の領域が前記第２の領域の外縁を取り囲むことで、前記第２の領域が前記第１の領域の内側に位置し、さらに前記第１の領域が単独で前記補強部に隣接するか、又は同時に前記外縁部と補強部に隣接することができる。
【００１０】
前記二つの実施の態様において、前記電池用導電性集電体の外観は矩形であり、外周縁には間隔を空けて配列される二つの長辺と、前記長辺に垂直である二つの短辺とが設けられており、前記補強シートの長さが前記長辺と短辺との間にある。なかでも、前記複数の第１の貫通孔の端面と前記複数の第２の貫通孔の端面とを併せて貫通孔面が形成され、前記貫通孔面が前記電池用導電性集電体の表面の４０％以上を占める。
【００１１】
更に、前記メッシュ部は、前記第１の領域の一側に位置される第３の領域をさらに有する。前記第３の領域には間隔を空けて配列される複数の第３の貫通孔が分布されており、二つの前記第３の貫通孔間のピッチで長さが前記第１の距離よりも長い第３の距離が形成される。
【００１２】
本考案は、補強部の補強シートのそれぞれが全て外縁部の外縁シートに対して斜めになり、補強シートのそれぞれが外縁シートに対して垂直でも平行でもなくなる。これによってメッシュ部の周縁に位置される貫通孔の数をさらに低減させ、貫通孔と貫通孔との間の離間距離を相対的に長くし、本考案に係る電池用導電性集電体自体の構造強度をさらに補強できることにより、電池用導電性集電体が折り曲げられる際の電極切れを防止でき、電池用導電性集電体の寿命を相対的に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本考案に係る電池用導電性集電体が電池に用いられる模式図である。
【図２】本考案に係る電池用導電性集電体の第１の好ましい実施の態様における模式図である。
【図３】第１の領域と第２の領域のそれぞれがメッシュ部の対向する両側に位置される模式図である。
【図４】本考案に係る電池用導電性集電体が折り曲げられる模式図である。
【図５】本考案に係る電池用導電性集電体の第２の好ましい実施の態様における模式図である。
【図６】本考案に係る電池用導電性集電体の第３の好ましい実施の態様における模式図である。
【図７】本考案に係る電池用導電性集電体の第４の好ましい実施の態様における模式図である。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
本考案の構造、適用及びその特徴がより明確で確実に分かるように、好ましい実施の態様を挙げて、図面を参照しながら下記の通りに詳述する。
【００１５】
図１と図２を参照する。本考案に係る電池用導電性集電体１は、主として電池構造２に用いられる。電池構造２は外観が柱状となる中空ケース２０を有し、中空ケース２０の内部に正極２１と、負極２２と、セパレータ２３と、電解液２４と、を有する。
図１に示すように、正極２１がセパレータ２３の外側に位置され、負極２２がセパレータ２３の内側に位置されることで、正極２１と負極２２がそれぞれ、セパレータ２３の対向する両側に位置される。図示するように、正極２１と負極２２は全てカール形態を成している。なかでも、電解液２４が正極２１、負極２２及びセパレータ２３の三者の外表面に接触することで、正極２１と負極２２は酸化還元反応を行い電気エネルギを生成することができる。この実施の態様において、電池構造２はリチウム電池、燃料電池又は市販の通常の電池種類としてもよい。
正極２１は正極集電体（図示せず）と、前記正極集電体に塗布される正極材料（図示せず）とを有し、負極２２は負極集電体（図示せず）と、前記負極集電体に塗布される負極材料（図示せず）とを有し、かつ本考案に係る電池用導電性集電体１は正極２１の正極集電体又は負極２２の負極集電体としてもよい。
【００１６】
図２を参照する。電池用導電性集電体１は、第１の好ましい実施の態様において、導電材料（銅、アルミニウム、銀、亜鉛）から構成される導電性薄板１０を有する。導電性薄板１０は、主として外縁部１１、補強部１２及び複数のメッシュ部１３から構成される。
外縁部１１は外観が長尺状となっている二つの第１の外縁シート１１１と、外観が長尺状となっている二つの第２の外縁シート１１２とを有する。第１の外縁シート１１１は、長さが第２の外縁シート１１２よりも大きく、第２の外縁シート１１２に垂直であり、かつ各第１の外縁シート１１１の対向する両端がそれぞれ、１対１に一方の第２の外縁シート１１２に一体成形される。これにより、二つの第１の外縁シート１１１と二つの第２の外縁シートとが互いに接続されて、外観が矩形の形態を成している環状シート１１３が構成され、環状シート１１３が補強部１２と各メッシュ部１３を取り巻く。図示するように、環状シート１１３の外観が矩形の形態を成しているので、導電性薄板１０全体の外観も矩形の形態を成していることで、導電性薄板１０の外周縁に間隔を空けて配列される二つの長辺１０１と、間隔を空けて配列される二つの短辺１０２とを有し、二つの長辺１０１が全て短辺１０２のそれぞれに垂直である。
【００１７】
補強部１２は、外縁部１１に一体形成され、複数の補強シート１２１を有する。補強シート１２１のそれぞれは、環状シート１１３の内側に位置し、その両端が環状シート１１３に接続される。補強シート１２１のそれぞれは、全て第１の外縁シート１１１と第２の外縁シート１１２に対して斜めになることで、第１の外縁シート１１１と第２の外縁シート１１２に対して垂直でも平行でもない。この実施の態様において、複数の補強シート１２１が互いに間隔を空けて配列され、補強シート１２１のそれぞれが全て第１の方向Ｄ１に第１の外縁シート１１１と第２の外縁シート１１２に対して斜めになり、第１の補強シート１２１ａとする。この実施の態様において、第１の補強シート１２１ａの長さが導電性薄板１０の長辺１０１と導電性薄板１０の短辺１０２との間にある。
【００１８】
図示するように、各メッシュ部１３が外縁部１１と補強部１２との間に形成され、各メッシュ部１３の部分領域にメッシュ部１３の周縁に位置される第１の領域１３１が形成され、残りの領域に第１の領域１３１の一側に位置される第２の領域１３２が形成される。この実施の態様において、各メッシュ部１３の第１の領域１３１が第２の領域１３２の外縁を取り巻くことで、各メッシュ部１３の第２の領域１３２が全て第１の領域１３１の内側に位置され、さらに各メッシュ部１３の第１の領域１３１が同時に外縁部１１と補強部１２に隣接し、第２の領域１３２が外縁部１１と補強部１２に間隔を空けて配列される。
【００１９】
メッシュ部１３の第１の領域１３１が全てメッシュ部１３の第２の領域１３２を取り巻く構成は説明の便宜のために過ぎない。図３にも示すように、一方のメッシュ部１３が二つの部分に区分されて第１の領域１３１と第２の領域１３２とを形成することで、第１の領域１３１と第２の領域１３２とがメッシュ部１３の対向する両側に位置され、第１の領域１３１を単独で補強部１２に隣接させ、第２の領域１３２を単独で外縁部１１に隣接させる。
また、第１の領域１３１と第２の領域１３２がそれぞれ、補強部１２と外縁部１１に隣接するのは、単に図３に描かれた形態で説明しやすいからに過ぎない。即ち、第１の領域１３１を単独で外縁部１１に隣接させ、さらに第２の領域１３２を単独で補強部１２に隣接させることができるように、第１の領域１３１と第２の領域１３２との配列方式を変えてもよい。
【００２０】
図２に示すように、各メッシュ部１３の第１の領域１３１には複数の第１の貫通孔１３３が分布設置されており、各メッシュ部１３の第２の領域１３２には複数の第２の貫通孔１３４が分布設置されている。図示するように、複数の第１の貫通孔１３３が互いに間隔を空けて配列されることで、一方の第１の貫通孔１３３と他方の第１の貫通孔１３３との間のピッチで第１の距離Ｓ１が形成される。なお、複数の第２の貫通孔１３４が互いに間隔を空けて配列されることで、一方の第２の貫通孔１３４と他方の第２の貫通孔１３４との間のピッチで距離の長さが第１の距離Ｓ１よりも小さい第２の距離Ｓ２が形成される。
この実施の態様において、複数の第１の貫通孔１３３と複数の第２の貫通孔１３４が全て交差して間隔を空けて配列されることで、各メッシュ部１３の外周側は全て導電性薄板１０の長辺１０１と導電性薄板１０の短辺１０２に対して斜めになり、複数の第１の貫通孔１３３の端面と複数の第２の貫通孔１３４の端面とを併せて貫通孔面１３５が形成され、貫通孔面１３５が導電性薄板１０の表面の４０％以上を占める。しかし、貫通孔面１３５が導電性薄板１０の表面の４０％以上を占めるのは説明の便宜のためのものに過ぎない。即ち、貫通孔面１３５は導電性薄板１０の表面の５０％又は６０％以上を占めてもよい。
【００２１】
図示するように、各第１の貫通孔１３３の形状、大きさは全て同じであり、円形状ホールをなしており、各第２の貫通孔１３４の形状、大きさは全て第１の貫通孔１３３と同様であることで、第１の貫通孔１３３と第２の貫通孔１３４の孔径が全て同じである。この実施の態様において、第１の貫通孔１３３と第２の貫通孔１３４の孔径は３９．８６ｕｍである。しかし、第１の貫通孔１３３と第２の貫通孔１３４の孔径が全て同じであるのは説明の便宜のためのものに過ぎない。即ち、第１の貫通孔１３３の孔径を第２の貫通孔１３４の孔径よりも大きく、または小さくすることができるように、第１の貫通孔１３３又は第２の貫通孔１３４の孔径の大きさを変えてもよい。
【００２２】
図４を参照する。導電性薄板１０が折り曲げられてカール形態を成している。導電性薄板が折り曲げられる過程で、補強部１２の補強シート１２１のそれぞれと二つの第１の貫通孔１３３との間の離間距離は、導電性薄板１０が切れることを効果的に防止でき、導電性薄板１０の寿命を相対的に向上できる。
【００２３】
図５を参照する。第２の好ましい実施の態様において、電池用導電性集電体１と第１の好ましい実施の態様との差異は補強部１２である。外縁部１１とメッシュ部１３との構造形態については、全て第１の好ましい実施の態様と同様であるから、この実施の態様では重複する説明を省略する。
【００２４】
図示するように、一部の補強シート１２１は第１の方向Ｄ１に沿って斜めになり第１の補強シート１２１ａとし、残りの補強シート１２１は方向が第１の方向Ｄ１と異なる第２の方向Ｄ２に沿って斜めになり第２の補強シート１２１ｂとすることで、各第１の補強シート１２１ａと各第２の補強シート１２１ｂとの間の接続部に角度Ａが形成され、単一の第１の補強シート１２１ａと単一の第２の補強シート１２１ｂとが共同でＶ字型の外観形態を構成する。
この実施の態様において、複数の第１の補強シート１２１ａが互いに間隔を空けて配列され、複数の第２の補強シート１２１ｂも互いに間隔を空けて配列される。なかでも、二つの第１の補強シート１２１ａ間に一つの第２の補強シート１２１ｂを有する。一方の補強シート１２１の対向する両端がそれぞれ、環状シート１１３と第２の補強シート１２１ｂに接続され、かつ一方の第２の補強シート１２１ｂの対向する両端がそれぞれ、環状シート１１３と第１の補強シート１２１ａに接続され、残りの第２の補強シート１２１ｂの対向する両端がそれぞれ、異なる第１の補強シート１２１ａに接続される。
【００２５】
図６を参照する。第３の好ましい実施の態様において、電池用導電性集電体１と第２の好ましい実施の態様との差異は、複数の第１の補強シート１２１ａと複数の第２の補強シート１２１ｂとの間の配列方式である。外縁部１１とメッシュ部１３との構造形態については、全て第２の好ましい実施の態様と同様であるから、この実施の態様では重複する説明を省略する。
【００２６】
図示するように、各第１の補強シート１２１ａの中央のセグメントが一方の第２の補強シート１２１ｂに交差することで、第１の補強シート１２１ａと第２の補強シート１２１ｂとの間の接続部に角度Ａが形成され、かつ単一の第１の補強シート１２１ａと一方の第２の補強シート１２１ｂとが共同でＸ字型の外観形態を構成する。この実施の態様において、各第１の補強シート１２１ａの端部が、他方の第１の補強シート１２１ａに交差する第２の補強シート１２１ｂに接続され、同様に、各第２の補強シート１２１ｂの端部が、他方の第２の補強シート１２１ｂに交差する第１の補強シート１２１ａに接続される。
【００２７】
図７を参照する。第４の好ましい実施の態様において、電池用導電性集電体１と第１の好ましい実施の態様との差異はメッシュ部１３である。外縁部１１と補強部１２との構造形態については、全て第１の好ましい実施の態様と同様であるから、この実施の態様では重複する説明を省略する。
【００２８】
図示するように、メッシュ部１３は、第１の領域１３１を取り囲む第３の領域１３６をさらに有することで、主として第１の領域１３１、第２の領域１３２及び第３の領域１３６から構成される。第３の領域１３６には、形状が第１の貫通孔１３３と同様である複数の第３の貫通孔１３７が分布されており、複数の第３の貫通孔１３７が互いに間隔を空けて配列される。なかでも、二つの第３の貫通孔１３７間の離間距離で長さが第１の距離Ｓ１よりも長い第３の距離Ｓ３が形成されることで、貫通孔間のピッチがメッシュ部１３の内部からメッシュ部１３の外部に向い次第に大きくなっていく。また、この実施の態様において、貫通孔面１３５は複数の第１の貫通孔１３３の端面、複数の第２の貫通孔１３４の端面及び複数の第３の貫通孔１３７を併せて構成されるものである。
【００２９】
以上に挙げられた実施の態様は本考案の説明の便宜のためのものに過ぎず、考案を制限するものではない。本考案の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者が本考案の請求の範囲及び考案の説明に基づき為された種々の簡単な変形と修正は、全て以下の請求の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００３０】
１  電池用導電性集電体
１０  導電性薄板
１０１  長辺
１０２  短辺
１１  外縁部
１１１  第１の外縁シート
１１２  第２の外縁シート
１１３  環状シート
１２  補強部
１２１  補強シート
１２１ａ  第１の補強シート
１２１ｂ  第２の補強シート
１３  メッシュ部
１３１  第１の領域
１３２  第２の領域
１３３  第１の貫通孔
１３４  第２の貫通孔
１３５  貫通孔面
１３６  第３の領域
１３７  第３の貫通孔
２  電池構造
２０  中空ケース
２１  正極
２２  負極
２３  セパレータ
２４  電解液
Ａ  角度
Ｄ１  第１の方向
Ｄ２  第２の方向
Ｓ１  第１の距離
Ｓ２  第２の距離
Ｓ３  第３の距離
【図１】
0003220109.tif 000003
【図２】
0003220109.tif 000004
【図３】
0003220109.tif 000005
【図４】
0003220109.tif 000006
【図５】
0003220109.tif 000007
【図６】
0003220109.tif 000008
【図７】
0003220109.tif 000009