Токосъемник для двухполюсной аккумуляторной батареи

Токосъемник для двухполюсной аккумуляторной батареи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Эта заявка представляет собой заявку на национальной стадии рассмотрения в США международной заявки № РСТ/JP2010/069610, поданной 4 ноября 2010 года, которая притязает на приоритет по заявке на патент Японии № 2009-265181, поданной в Японии 20 ноября 2009 года, все содержание которой включено настоящим посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение в основном относится к токосъемнику для двухполюсной аккумуляторной батареи. В частности, данное изобретение относится к улучшению подавления возрастания температуры двухполюсной аккумуляторной батареи.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В последние годы, в аспекте охраны окружающей среды и потребления топлива производятся и продаются гибридные транспортные средства (HEV), электрические транспортные средства (EV) и транспортные средства на топливных элементах, и проводятся новые исследования. В таких так называемых транспортных средствах с электроприводом необходимо применение устройства источника питания, которое может заряжаться и разряжаться. В качестве этих устройств источников питания и используются такие аккумуляторные батареи, как литий-ионные батареи и никель-хлоридные батареи, а также конденсаторы с двойным электрическим слоем. В особенности, вследствие их высокой плотности энергии и большого срока службы в отношении повторяющейся зарядки и разрядки, литий-ионные аккумуляторные батареи рассматриваются как хорошо подходящие для транспортных средств с электроприводом, и в этой области неустанно исследуются различные пути развития. Для того чтобы применять аккумуляторную батарею в качестве источника питания для приведения в действие двигателя в любом из вышеуказанных транспортных средств с электроприводом, необходимо использовать множество аккумуляторных батарей, подключенных последовательно одна с другой, чтобы обеспечить большую выходную мощность.

Однако когда батареи подключены посредством соединительных элементов, выходная мощность снижается вследствие электрического сопротивления соединительных элементов. Помимо этого, батареи, имеющие соединительные элементы, невыгодны в пространственном отношении. То есть применение соединительных элементов влечет за собой снижение удельной выходной мощности и плотности энергии.

В качестве путей решения этой проблемы были разработаны двухполюсные литий-ионные аккумуляторные батареи и другие двухполюсные аккумуляторные батареи. Двухполюсные аккумуляторные батареи имеют элемент, генерирующий электрическую энергию, содержащий множество двухполюсных электродов, которые объединены в пакет с размещением между ними электролитных слоев, причем каждый из двухполюсных электродов содержит слой активного материала положительного электрода, сформированный на одной поверхности токосъемника, и слой активного материала отрицательного электрода, сформированный на другой поверхности. Другими словами, двухполюсная аккумуляторная батарея имеет структуру, в которой слой активного материала положительного электрода, электролитный слой и слой активного материала отрицательного электрода образуют один слой единичной ячейки, и слои единичных ячеек объединены последовательно в виде пакета с размещением между ними токосъемников.

В последние годы в отношении таких двухполюсных аккумуляторных батарей были разработаны технологии, которые уменьшают вес токосъемников и увеличивают удельную выходную мощность на единицу веса батареи посредством включения макромолекулярного материала в токосъемниках (например, публикация выложенной заявки на патент Японии № 2006-190649).

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Однако, в случае обычной двухполюсной аккумуляторной батареи, поясненной выше, когда температура внутри батареи повышается, развивается экзотермическая реакция между электролитом и электродами, и имеет место возможность того, что температура батареи будет увеличиваться далее.

Поэтому, задачей данного раскрытия является предоставление токосъемника для двухполюсной аккумуляторной батареи, который может подавлять повышение температуры батареи.

Токосъемник для двухполюсной аккумуляторной батареи обладает электрической проводимостью. Токосъемник имеет расширяющуюся секцию, которая расширяется в направлении толщины токосъемника при температуре, равной заданной температуре или выше ее.

В данном токосъемнике расширяющаяся секция расширяется в направлении толщины токосъемника, когда температура внутри батареи повышается до заданной температуры или выше. Следовательно, электрическое сопротивление увеличивается в направлении толщины токосъемника, и величина электрического тока, протекающего в этом направлении, уменьшается. В результате подавляется повышение температуры батареи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг.1A-1I изображают виды поперечного сечения, представляющие упрощенным образом токосъемник для двухполюсной аккумуляторной батареи в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления.

Фиг.2 изображает вид поперечного сечения, представляющий упрощенным образом структуру в целом двухполюсной аккумуляторной батареи в соответствии с одним из вариантов осуществления.

Фиг.3А-3Q изображают виды поперечного сечения, представляющие упрощенным образом двухполюсный электрод, изготовленный в соответствии с Рабочими примерами 1-17.

Фиг.4A-4E изображают виды поперечного сечения, представляющие упрощенным образом двухполюсный электрод, изготовленный в соответствии со Сравнительными примерами 1-5.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Теперь будет пояснен предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. Один из вариантов осуществления данного изобретения представляет собой токосъемник для двухполюсной аккумуляторной батареи, обладающий электрической проводимостью. Токосъемник отличается тем, что имеет расширяющуюся секцию, которая расширяется в направлении толщины токосъемника при температуре, равной заданной температуре или выше ее.

Хотя данный вариант осуществления будет пояснен с помощью ссылок на чертежи, технический объем данного изобретения не ограничивается вариантом осуществления, разъясняемым ниже, и должен определяться на основании содержания формулы изобретения. При пояснении чертежей элементы, которые являются одними и теми же, имеют одинаковые условные обозначения, и дублирующие пояснения опущены. Соотношения размеров на чертежах преувеличены для удобства пояснения, и фактические соотношения могут быть другими.

Токосъемник выполняет функцию среды, через которую электроны перемещаются от одной поверхности, на которой сформирован слой активного материала положительного электрода, к другой поверхности, на которой сформирован слой активного материала отрицательного электрода. Токосъемник в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения включает в себя слой смолы, обладающий электрической проводимостью (далее в данном документе называемый просто «слоем смолы»), и слой адгезива, обладающий электрической проводимостью (далее в данном документе называемый просто «слоем адгезива»). Кроме того, при необходимости включены слой, блокирующий ионы, и другие слои. Объем данного изобретения не ограничивается таким вариантом осуществления, и все варианты осуществления, которые удовлетворяют требованиям, представленным в формуле изобретения, включены в объем данного изобретения, даже если они не включают эти слои.

Фиг.1A-1I изображают виды поперечного сечения, представляющие упрощенным образом токосъемник для двухполюсной аккумуляторной батареи в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления. Токосъемники на Фиг.1A-1I содержат один или два или же более слоев 1 смолы, обладающих электрической проводимостью, и один или два или же более слоев 3 адгезива, обладающих электрической проводимостью, которые расположены в виде пакета один на другом. Более конкретно, токосъемники на Фиг.1A-1С содержат один или два или же более слоев 1 смолы и один или два или же более слоев 3 адгезива, расположенных в виде пакета один на другом. При этом токосъемники на Фиг.1D-1I включают в себя слой 5, блокирующий ионы, в дополнение к слоям 1 смолы и слоям 3 адгезива, и имеют структуру, в которой они расположены в виде пакета или наслоены один на другой. В частности, в вариантах осуществления на Фиг.1D-1E слой(и) 5, блокирующий(е) ионы, расположен(ы) на внешнем слое одной стороны и/или другой стороны токосъемника, а в вариантах осуществления на Фиг.1G-1I слой(и) 5, блокирующий(е) ионы, расположен(ы) между слоем 1 смолы и/или слоем 3 адгезива. Кроме того, в каждом из токосъемников на Фиг.1A-1I одна сторона, по меньшей мере, одного из контактных слоев 3 прилегает к одной стороне, по меньшей мере, одного из слоев 1 смолы. В вариантах осуществления, показанных на Фиг.1, слои 3 адгезива имеют более низкую температуру плавления, чем слои 1 смолы. Однако токосъемник в соответствии с настоящим изобретением не ограничивается единственно такими вариантами осуществления.

Слои 1 смолы выполнены, например, из смолы, которая получена добавлением углеродной сажи Ketjen Black (торговое название) к полиэтилену в качестве электропроводного наполнителя. Слои 3 адгезива выполнены, например, из адгезива, содержащего углеродные частицы, служащие в качестве электропроводного наполнителя, и термически расширяющиеся микрокапсулы, содержащие гексан в качестве расширяющегося материала в оболочке из поливинилхлоридного геля. Вышеупомянутые термически расширяющиеся микрокапсулы варианта осуществления соответствуют расширяющейся секции в настоящем изобретении. Соответственно, можно сказать, что слой 3 адгезива является расширяющейся секцией токосъемника. Также можно сказать, что слой 1 смолы является расширяющейся секцией токосъемника. Дополнительно, слой 3 адгезива может также рассматриваться как часть расширяющейся секции токосъемника, поскольку слой 3 адгезива является электропроводящим. Слой 5, блокирующий ионы, выполнен, например, из медной фольги.

В термически расширяющихся микрокапсулах, содержащихся в слое 3 адгезива токосъемника, в соответствии с вариантом осуществления, показанном на Фиг.1, когда температура возрастает, расширяющийся материал, заключенный в гель, испаряется и расширяется. Соответственно, когда температура токосъемника повышается до заданной температуры или выше, слой 3 адгезива расширяется в направлении толщины (направлении пакетирования) токосъемника. В результате электрическое сопротивление возрастает в направлении толщины токосъемника, и величина электрического тока, протекающего в этом направлении, уменьшается.

В предпочтительном варианте осуществления, когда температура возрастает, слой 3 адгезива плавится, и токосъемник становится разделенным. Также и при этом электрическое сопротивление в направлении толщины токосъемника может увеличиваться, так что величина электрического тока, протекающего в этом направлении, уменьшается. Затем, если температура повышается далее, слои 1 смолы будут также плавиться. Когда это происходит, поверхность слоев активного материала, сформированных на поверхностях токосъемника, покрывается смолой, составляющей расплавленные слои 1 смолы. В результате, экзотермическая реакция между слоями активного материала и диэлектриком может быть подавлена.

Составные части токосъемника этого варианта осуществления будут теперь разъяснены подробно.

Наряду с тем, что электропроводящий слой 1 смолы непременно функционирует в качестве среды для перемещения электронов, он может также вносить вклад в уменьшение веса токосъемника. Слой 1 смолы выполнен из макромолекулярного базового материала и может включать электропроводный наполнитель и другие материалы, если это необходимо.

Для смолы, используемой в качестве базового материала, может быть использован без ограничения любой известный непроводящий макромолекулярный материал или электропроводящий макромолекулярный материал. Предпочтительные непроводящие макромолекулярные материалы включают в себя, например, полиэтилен (PE) (полиэтилен высокой плотности (HDPE), полиэтилен низкой плотности (LDPE)), полипропилен (PP), полиэтилентерефталат (PET), полибутилентерефталат (PBT), полиэфирнитрил (PEN), полиимид (PI), полиамид-имид (PAI), полиамид (PA), политетрафторэтилен (PTFE), стирол-бутадиеновый каучук (SBR), полиакрилонитрил (PAN), полиметилакрилат (PMA), полиметилметакрилат (PMMA), поливинилхлорид (PVC), поливинилидендифторид (PVdF), полистирол (PS), кремнийорганическую смолу, целлюлозу и эпоксидную смолу. Такой непроводящий макромолекулярный материал может иметь продолжительный срок службы при воздействии напряжения и высокую устойчивостью к воздействию растворителей. Примеры предпочтительных электропроводящих макромолекулярных материалов включают в себя, например, полианилин, полипиррол, политиофен, полиацетилен, полипарафенилен, полифенилен-винилен, полиакрилонитрил и полиоксидиазол. Поскольку такой электропроводный макромолекулярный материал обладает достаточной электрической проводимостью без добавления электропроводного наполнителя, он является выгодным с точки зрения упрощения процесса изготовления и уменьшения веса токосъемника.

Токосъемник этого варианта осуществления может включать в себя один или два или же более слоев 1 смолы, и, по меньшей мере, один из слоев 1 смолы предпочтительно содержит термопластичный макромолекулярный материал, который плавится при нагревании. Если, по меньшей мере, один из слоев 1 смолы содержит термопластичный макромолекулярный материал, тогда, когда температура внутри батареи повышается, этот слой 1 смолы будет плавиться, и слои активного материала, сформированные на поверхностях токосъемника, будут покрыты расплавленной смолой. В результате, экзотермическая реакция между слоями активного материала и электролитом может быть подавлена, и повышение температуры батареи может сдерживаться, что является предпочтительным.

Подходящий непроводящий макромолекулярный материал или электропроводящий материал может быть выбран специалистом в данной области техники, принимая во внимание температуру, при которой двухполюсная аккумуляторная батарея будет использоваться. Также допустимо применение лишь одного типа макромолекулярного материала или применение смеси из объединенных двух или более типов макромолекулярного материала. Кроме того, когда токосъемник включает в себя два слоя 1 смолы или более, допустимо применение разного макромолекулярного материала в каждом из слоев 1 смолы.

Электропроводный наполнитель может быть добавлен к электропроводящему макромолекулярному материалу или непроводящему макромолекулярному материалу в случае необходимости. В частности, если смола, служащая в качестве базового материала токосъемника, выполнена единственно из непроводящего макромолекулярного материала, тогда она, по сути, нуждается в добавлении электропроводного наполнителя, чтобы придать смоле способность к электрической проводимости. Может быть использован любой электропроводный наполнитель без особых ограничений, при условии, что он является веществом, обладающим способностью к электрической проводимости. Например, металл или электропроводящий углерод могут быть указаны в качестве материалов, обладающих высокой электрической проводимостью, продолжительным срок службы при воздействии напряжения и способностью к блокированию ионов лития.

Отсутствуют особые ограничения в отношении металла, однако предпочтительным является применение одного металла, сплава металлов или оксида металла, выбранного из группы, состоящей из Ni, Ti, Al, Cu, Pt, Fe, Cr, Sn, Zn, In, Sb и K. Эти металлы обладают устойчивостью к электрическому потенциалу на положительном электроде или отрицательном электроде, сформированном на поверхности токосъемника. Среди них предпочтительным является выбор сплава, содержащего, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из Ni, Ti, Al, Cu, Pt, Fe, и Cr.

Более конкретно, в качестве примера могут быть приведены такие сплавы, как нержавеющая сталь (SUS), инконель (зарегистрированное торговое название), хастелой (зарегистрированное торговое название) и другие сплавы на основе Fe-Cr и Ni-Cr. Посредством применения этих сплавов может быть достигнута повышенная устойчивость к воздействию напряжения.

Отсутствуют особые ограничения в отношении электропроводящего углерода, однако предпочтительным является выбор, по меньшей мере, одного его вида из группы, состоящей из ацетиленовой сажи, сажи Vulcan, сажи Black Pearl, углеродных нановолокон, сажи Ketjen Black, углеродных нанотрубок, углеродных нанорожков, углеродных наношариков и фуллеренов. Эти электропроводящие углероды имеют очень широкий диапазон электрических потенциалов, стабильны в широком интервале по отношению, как к потенциалу положительного электрода, так и к потенциалу отрицательного электрода и обладают высокой электрической проводимостью. Также, поскольку их плотность меньше, чем у электропроводного наполнителя, содержащего вышеупомянутые металлы, то вес токосъемника может быть уменьшен. При этом, что касается этих электропроводных наполнителей, выполненных из металла или электропроводящего углерода, то возможно применение лишь одного их вида или же применение комбинации двух или более видов. Кроме того, когда токосъемник включает два слоя 1 смолы или более, допустимо применение разного электропроводного наполнителя в каждом из слоев 1 смолы.

Отсутствуют особые ограничения в отношении размера электропроводного наполнителя; различные размеры наполнителя могут быть использованы в зависимости от толщины и размера слоя 1 смолы и формы электропроводного наполнителя. В качестве примера, если электропроводный наполнитель имеет форму частиц, то средний диаметр частиц предпочтительно составляет от 0,1 до 10 мкм, с точки зрения облегчения формирования слоя 1 смолы. В этом описании изобретения «диаметр частицы» означает наибольшее расстояние L среди кратчайших расстояний между любыми двумя точками на контуре электропроводного наполнителя. Используемое значение «среднего размера частиц» вычисляется как среднее значение диаметра частиц, наблюдаемых в нескольких и до нескольких десятков полей зрения при применении сканирующего электронного микроскопа (SEM) или просвечивающего электронного микроскопа (ТЕМ). Диаметр частицы и средний диаметр частиц активных веществ, поясняемых ниже, может быть определен таким же самым образом.

Отсутствуют особые ограничения в отношении количества электропроводного наполнителя, содержащегося в слое 1 смолы. Если смола содержит электропроводящий макромолекулярный материал и может быть обеспечена достаточная электрическая проводимость, то может отсутствовать необходимость в добавлении электропроводного наполнителя. Однако, если смола выполнена из непроводящего макромолекулярного материала, тогда добавление электропроводного наполнителя необходимо, чтобы придать способность к электрической проводимости. В таком случае содержание электропроводного наполнителя по отношению к общей массе непроводящего макромолекулярного материала предпочтительно составляет от 5 до 35 масс.%, более предпочтительно от 5 до 25 масс.% и еще более предпочтительно от 5 до 15 масс.%. Посредством добавления такого количества электропроводного наполнителя к смоле увеличение массы слоя 1 смолы может быть сдержано, и достаточная электрическая проводимость может быть придана непроводящему макромолекулярному материалу.

Отсутствуют особые ограничения в отношении формы электропроводного наполнителя, и такие известные формы как частицы, волокна, пластинки, агломераты, тканеобразные и сеткообразные формы могут быть выбраны как подходящие. Например, если желательно придать способность к электрической проводимости поперек широкой области в смоле, тогда предпочтительно использовать электропроводный наполнитель, который является частицами.

В то же время, если желательно увеличить электрическую проводимость в определенном направлении внутри смолы, тогда предпочтительно использовать электропроводный наполнитель, который является волокнами или имеет другую форму, которая имеет фиксированную направленность.

Толщина электропроводящего слоя 1 смолы предпочтительно является небольшой, для того, чтобы уменьшить вес и, тем самым, увеличить удельную выходную мощность батареи. Более конкретно, толщина одного электропроводящего слоя 1 смолы предпочтительно составляет от 0,1 до 200 мкм, более предпочтительно от 5 до 150 мкм и еще более предпочтительно от 10 до 100 мкм.

Электропроводящий слой 3 адгезива функционирует, чтобы склеивать составные части (слои), содержащиеся в токосъемнике, вместе или склеивать вместе токосъемник и слои активного материала, сформированные на поверхностях токосъемника. Кроме того, слой 3 адгезива в соответствии с этим вариантом осуществления функционирует, чтобы расширяться в направлении пакетирования токосъемника при температуре ниже температуры плавления самого слоя адгезива. Более того, в этом описании термин «расширяется» означает, что толщина слоя адгезива в направлении толщины (направлении пакетирования) становится больше в 1,05 раза или более при 25°C.

Отсутствуют особые ограничения в отношении материала, составляющего слой адгезива, при условии, что материалы функционируют в качестве адгезива и расширяются в направлении толщины (направлении пакетирования) при повышении температуры; известные материалы могут быть использованы как подходящие. Например, для того, чтобы придать способность к расширению, предпочтительно, чтобы слой 3 адгезива содержал термически расширяющиеся микрокапсулы, содержащие расширяющийся материал, заключенный в гель, содержащий в себе термопластичный макромолекулярный материал. Когда температура повышается, расширяющийся материал термически расширяющихся микрокапсул испаряется и расширяет гель. Соответственно, слой 3 адгезива может быть расширен в направлении толщины (направлении пакетирования).

Отсутствуют особые ограничения в отношении термопластичного макромолекулярного материала, содержащегося в геле термически расширяющихся микрокапсул, однако необходимо, чтобы термопластичный макромолекулярный материал плавился перед (т.е. при более низкой температуре) тем, как другие составные части батареи (базовые материалы слоя 1 смолы и слоя 3 адгезива) подвергаются термическому разложению, когда температура двухполюсной аккумуляторной батареи повышается. Термопластичный макромолекулярный материал, составляющий гель термически расширяющихся микрокапсул, может быть выбран, принимая во внимание эту потребность. В качестве примеров могут быть приведены полиэтилен, полипропилен, поливиниловый спирт, поливинилацеталь, поливинилацетат, поливинилхлорид, акриловая смола, хлоропреновый каучук, нитриловый каучук, стирол-бутадиеновый каучук (SBR), бутиловый каучук и силиконовый каучук, а также другие эластомеры. Среди этих термопластичных макромолекулярных материалов предпочтительными являются те, что включают в себя полиэтилен или полипропилен.

Отсутствуют особые ограничения в отношении расширяющегося материала, заключенного внутри геля термически расширяющихся микрокапсул, при условии, что он может испаряться, когда температура повышается, и вызывать расширение геля; подходящий расширяющийся материал может быть выбран специалистом в данной области техники на основании температуры, при которой батарея будет использоваться. В этом варианте осуществления, поскольку расширяющийся материал испаряется и расширяет гель перед тем, как гель микрокапсул плавится, слой 3 адгезива может быть расширен в направлении толщины (направлении пакетирования), как было разъяснено выше. Следовательно, в этом варианте осуществления необходимо, чтобы температура кипения расширяющегося материала была ниже, чем температура кипения термопластичного макромолекулярного материала, составляющего гель. Соответственно, вид расширяющегося материала может быть выбран, принимая во внимание вид материала, используемого в геле (в особенности, температуру плавления материала). В качестве примера расширяющегося материала может быть приведен циклический или линейный жидкий углеводород (например, гексан), однако данное изобретение не ограничивается таким материалом. Имеющиеся ноу-хау могут рассматриваться как подходящие.

В дополнение к вышеупомянутым термически расширяющимся микрокапсулам, возможно добавление другого термопластичного макромолекулярного материала или электропроводного наполнителя к слою 3 адгезива. Вышеупомянутые термопластичные макромолекулярные материалы, которые могут быть включены в слой 1 смолы или гель термически расширяющихся микрокапсул, могут быть использованы как подходящие в качестве другого термопластичного макромолекулярного материала. Также, вышеупомянутые электропроводные наполнители, которые могут быть включены в слой 1 смолы, могут быть использованы как подходящие в качестве электропроводного наполнителя. Поэтому подробное пояснение в отношении этих конкретных материалов опущено.

Как было разъяснено выше, слой 3 адгезива расширяется в направлении пакетирования токосъемника при температуре ниже, чем температура плавления самого слоя адгезива. Соответственно, когда температура токосъемника повышается до заданной температуры или выше, слой 3 адгезива расширяется в направлении толщины (направлении пакетирования) токосъемника. В результате электрическое сопротивление в направлении толщины токосъемника увеличивается, и величина электрического тока, протекающего в этом направлении, уменьшается. В этом описании, термин «температура плавления слоя адгезива» означает температуру плавления материала, составляющего слой 3 адгезива. Если слой 3 адгезива содержит два материала или более, то наименьшая температура среди температур плавления материалов рассматривается как температура плавления слоя 3 адгезива.

Наряду с тем, что температура, при которой слой 3 адгезива расширяется в направлении пакетирования, предпочтительно ниже, чем температура плавления адгезионного слоя, она более предпочтительно, по меньшей мере, на 10°C ниже, чем температура плавления слоя 3 адгезива, даже более предпочтительно, по меньшей мере, на 20°C ниже, еще более предпочтительно, по меньшей мере, на 30°C ниже, особенно предпочтительно, по меньшей мере, на 40°C ниже и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, на 50°C ниже. Когда температура, при которой слой 3 адгезива расширяется, является такой температурой, слой 3 адгезива будет плавиться после достаточного расширения в направлении толщины (направлении пакетирования), и, соответственно, электрическое сопротивление токосъемника может быть увеличено более надежным образом.

Кроме того, температура плавления слоя 3 адгезива в этом варианте осуществления предпочтительно ниже, чем температура плавления рассмотренного выше слоя 1 смолы. Следовательно, плавление слоя 1 смолы происходит после того, как слой 3 адгезива был расширен в направлении толщины (направлении пакетирования) и расплавлен. В результате, расплавленная смола может быть перемещена к поверхностям токосъемника, и слои активного материала, сформированные на поверхностях токосъемника, могут быть покрыты расплавленной смолой. В этом описании, термин «температура плавления слоя смолы» означает температуру плавления макромолекулярного материала, составляющего слой 1 смолы. Если слой 1 смолы содержит два макромолекулярных материала или более, то наименьшая температура среди температур плавления макромолекулярных материалов рассматривается как температура плавления слоя 1 смолы.

Отсутствуют ограничения в отношении толщины слоя 3 адгезива, однако толщина одного слоя предпочтительно составляет от 0,5 до 10 мкм, более предпочтительно от 1 до 5 мкм и еще более предпочтительно от 1 до 3 мкм. Когда слой 3 адгезива имеет такую толщину, может в достаточной степени проявляться эффект подавления вышеупомянутого возрастания температуры батареи.

Отсутствуют особые ограничения в отношении способа изготовления слоя 3 адгезива; имеющиеся ноу-хау могут быть использованы как подходящие. В качестве примера, составные части, содержащиеся в слое 3 адгезива, которые разъяснены выше, могут быть диспергированы в растворителе, чтобы образовать суспензию, и суспензия может быть нанесена в виде покрытия на поверхность слоя 1 смолы и высушена для получения слоя адгезива.

Другое преимущество заключается в том, что каждый из слоев токосъемника, склеенный слоем 3 адгезива, может быть легко использован повторно посредством удаления слоя 3 адгезива.

Слой 5, блокирующий ионы, обладает способностью к электрической проводимости и имеет назначение, выражающееся в предотвращении переноса ионов внутри токосъемника (служит в качестве разделительной стенки (барьера)). Следовательно, может быть предотвращено ухудшение свойств токосъемника, и срок службы батареи может быть увеличен.

В качестве примера материала, используемого в слое 5, блокирующем ионы, может быть указан, по меньшей мере, один, выбранный из группы, состоящей из меди; алюминия; железа; хрома; никеля; титана; ванадия; молибдена; ниобия; сплавов, карбидов, нитридов и оксидов этих металлов; алмазоподобный углерод (DLC) и стекловидный углерод. Среди них предпочтительно применение, по меньшей мере, одного материала, выбранного из группы, состоящей из меди, алюминия и алмазоподобного углерода, с точки зрения устойчивости к электрическому потенциалу, малого веса и низкой стоимости.

Толщина слоя 5, блокирующего ионы, должна быть установлена таким образом, чтобы проявлялась его функция предотвращения переноса ионов внутри токосъемника. Более конкретно, толщина слоя 5, блокирующего ионы, предпочтительно составляет от 0,001 до 50 мкм. Если имеется несколько слоев 5, блокирующих ионы, то предпочтительно, по меньшей мере, одна из толщин находится в вышеуказанном интервале, и более предпочтительно толщины всех слоев 5, блокирующих ионы, находятся в вышеуказанном интервале.

В отношении числа слоев 5, блокирующих ионы, которые расположены в токосъемнике, допустим как один слой, так и два слоя или более. Отсутствуют особые ограничения в отношении положения, в котором расположен любой слой 5, блокирующий ионы; допустимо предоставление его в качестве внешнего слоя токосъемника, и предоставление его на внутренней стороне слоя 1 смолы или слоя 3 адгезива также допустимо.

В предпочтительном варианте осуществления одна поверхность слоя 3 адгезива и одна поверхность слоя 5, блокирующего ионы, расположены при прилегании одной к другой, как в вариантах осуществления на Фиг.1D-1I. В более предпочтительном варианте осуществления, как в вариантах осуществления на Фиг.1G-1I, токосъемник включает в себя два слоя 1 смолы, и два слоя 1 смолы расположены таким образом, что заключают между собой блок из слоя адгезива/слоя, блокирующего ионы, в котором одна поверхность слоя 3 адгезива и одна поверхность слоя 5, блокирующего ионы, прилегают одна к другой. Другими словами, в отношении блока из слоя адгезива/слоя, блокирующего ионы, один из двух слоев 1 смолы расположен на другой поверхности слоя 5, блокирующего ионы, и один расположен на другой поверхности слоя 3 адгезива. При такой компоновке, поскольку слой 5, блокирующий ионы, и поверхность раздела токосъемника, которая создается вследствие расширения и плавления слоя 3 адгезива, препятствуют перемещению смолы от расплавленных слоев 1 смолы, расплавленная смола может более простым образом перемещаться к поверхностям токосъемника. Соответственно, смола расплавленного слоя 1 смолы более простым образом покрывает слои активного материала. В результате, площадь поверхности слоев активного материала, где происходят экзотермические реакции с электролитом, становится меньше, и увеличение температуры батареи может подавляться эффективным образом.

Обычный токосъемник, включающий в себя слой, блокирующий ионы, имеет проблему, заключающуюся в том, что когда происходит внутреннее короткое замыкание, электрический ток легко концентрируется из-за слоя, блокирующего ионы, и батарея выделяет большое количество тепла. Однако в случае токосъемника в соответствии с этим вариантом осуществления, даже если токосъемник включает в себя слой, блокирующий ионы, возможно подавлять эффективным образом повышение температуры батареи.

Фиг.2 изображает вид поперечного сечения, представляющий упрощенным образом структуру в целом двухполюсной аккумуляторной батареи согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Двухполюсная аккумуляторная батарея 10 согласно этому варианту осуществления, показанная на Фиг.2, имеет структуру, в которой по существу прямоугольный элемент 21, генерирующий электрическую энергию, в котором фактически протекает реакция зарядки/разрядки, размещен внутри ламинированной пленки 29, служащей в качестве материала внешнего корпуса батареи.

Как показано на Фиг.2, элемент 21, генерирующий электрическую энергию, двухполюсной аккумуляторной батареи 10 согласно этому варианту осуществления имеет множество двухполюсных электродов 23, каждый из которых имеет слой 13 активного материала положительного электрода, электрически соединенный с одной поверхностью токосъемника 11, и слой 15 активного материала отрицательного электрода, электрически соединенный с поверхностью токосъемника 11 на противоположной стороне. Двухполюсные электроды 23 объединены в виде пакета с электролитными слоями 17 между ними, чтобы сформировать элемент 21, генерирующий электрическую энергию. Каждый из электролитных слоев 17 содержит электролит, поддерживаемый на расположенном в планарном направлении центральном участке разъединителя, служащего в качестве основы. Двухполюсные электроды 23 и электролитные слои 17 объединены в виде пакета поочередно таким образом, что слой 13 активного материала положительного электрода одного двухполюсного электрода 23 обращен к слою 15 активного материала положительного электрода другого двухполюсного электрода 23, прилегающего к первому двухполюсному электроду 23 через электролитный слой 17. А именно, каждый из электролитных слоев 17 заключен между слоем 13 активного материала положительного электрода одного двухполюсного электрода 23 и слоем 15 активного материала положительного электрода другого двухполюсного электрода 23, прилегающего к первому двухполюсному электроду 23. Кроме того, двухполюсная аккумуляторная батарея 10 этого варианта осуществления включает в себя токосъемники в соответствии с ранее разъясненным вариантом осуществления в качестве токосъемников 11. Таким образом, увеличение температуры двухполюсной аккумуляторной батареи может эффективным образом подавляться.

Слой 13 активного материала положительного электрода, электролитный слой 17 и слой 15 активного материала отрицательного электрода, прилегающие один к другому, составляют слой 19 одной единичной ячейки. Двухполюсная аккумуляторная батарея 10, можно сказать, имеет структуру, содержащую множество слоев 19 единичных ячеек, расположенных в виде пакета один на другом. Слой 13 активного материала положительного электрода сформирован лишь на одной стороне токосъемника 11a внешнего слоя со стороны положительного электрода, который расположен во внешнем слое элемента 21, генерирующего электрическую энергию. Слой 15 активного материала отрицательного электрода сформирован лишь на одной стороне токосъемника 11b внешнего слоя со стороны отрицательного электрода, который расположен во внешнем слое элемента 21, генерирующего электрическую энергию. Однако также допустимо для слоев 13 активного материала положительного электрода, когда они сформированы на обеих поверхностях токосъемника 11a внешнего слоя со стороны положительного электрода. Аналогичным образом, допустимо для слоев 15 активного материала от