JP2002203607A - 厚みの異なる同じ活物質を用いた二重集電体カソード構造を含むアルカリ金属電池またはイオン電気化学的電池からなる電気化学セル - Google Patents

厚みの異なる同じ活物質を用いた二重集電体カソード構造を含むアルカリ金属電池またはイオン電気化学的電池からなる電気化学セル

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カン ホン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 厚みの異なる同じ活物質を用いた二重集電体
カソード構造を含むアルカリ電池セルまたはイオン電気
化学的電池からなる電気化学セルを構成しようとする。 【解決手段】 アノードと、第１の厚みを有する第１カ
ソード構造として設けられたカソード活物質が第１の厚
みとは異なる第２の厚みを有する第２カソード構造と短
絡するように構成されたカソードであって、第２カソー
ド構造がアノードと対面し、且つ第１カソード構造と同
じカソード活物質からなるようにしたカソードと、アノ
ードおよびカソードを活性化する電解液とを具備してな
る電気化学セルである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学エネルギーの
電気エネルギーへの変換に関する。より詳しく説明する
と、本発明は、二つの集電体間に挟持された第１の厚み
を有する第１カソード構造とともに、集電体の背反側部
と接触する第２の厚みを有する第２カソード構造とを備
えた新規なサンドイッチ状カソード設計に関する。第１
および第２構造の活物質は同じものである。このカソー
ド設計では、第１の厚みが第２の厚みと異なることのみ
が相違し、また二つの第２カソード構造における第２の
厚みが同じであることが好ましい。このカソード設計
は、植え込み型医用デバイスに電力供給するセルによっ
て必要とされるような高放電率（レート）の適用に有利
である。
【０００２】
【従来の技術】従来のカソード設計において、電極厚み
はセル容量とセル放電率能力に影響する。原則的に、規
定セル容積中のカソードの厚みが厚くなるほど、セル容
量がますます大きくなる。しかし、ある場合において、
カソード放電率能力は、比較的低い導電率のカソード活
物質が使用されると、極端に減少する。このようになる
理由は、どの電極の抵抗値も厚み、すなわちその外面か
ら集電体までの距離に比例するからである。電極の厚み
は、セル設計モデルの企画推進の点で重要な問題を含ん
でいる。ある状況において、電極厚の違いが、特定活物
質の電気的、あるいはイオン的にどのような抵抗性を示
すかを予想することが非常に困難となる。この結果、活
物質は、ある種の設計のためには電源に相応しくないと
して考慮のらち外に置かれる。
【０００３】しかし、本発明の二重スクリーン設計は、
互いに対向した集電体間に配置されたいわゆる「第１カ
ソード構造」が、二つの集電体の外側と接触したいわゆ
る「第２カソード構造」とは異なる厚みを有している。
集電体の両側と接触している二つの第２カソード構造の
厚みは、同じであるのが好ましい。従って、カソード集
電体間に挟持され、かつ、これと直接接触している第１
カソード構造は、特定する適用例に応じて、第２構造の
厚みより厚くても、薄くてもよい。これが新規な設計あ
るいは適用例に対しても、セルの放電率能力の点でモデ
ル製作を容易にしている。
【０００４】この形態が特に有用である一つのタイプの
化学物質は、リチウム／銀酸バナジウム（Ｌｉ／ＳＶ
Ｏ）セルに含まれるものである。この組合せの場合、銀
酸化バナジウム・カソード活物質は、第１の厚みの第１
構造が二つの集電体間に挟持される形状において、バイ
ンダーと導電性希釈剤をなくすことが可能である。この
集合体がさらに、第１の厚みと異なる第２の厚みを有す
る第２構造形とされた銀酸化バナジウム、バインダーお
よび導電性希釈剤からなる二つの層間に挟持される。一
方、ＳＶＯは、バインダーと導電性希釈剤の存在なしに
集電体に容易に接着する凝集性構造へと圧搾できること
が知られている。この結果、この形態のカソードを備え
たリチウム・セルが、従来のＬｉ／ＳＶＯセルと同じ放
電率能力を有することになる。同時に、中間第１構造を
第２構造よりも厚くし、および／または非活物質を排除
したときに、これらのセルは、第１構造中の活物質の量
が増大するために、従来のＬｉ／ＳＶＯセルの容量より
も大きい容量を示す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の一つ
の目的は、電極設計に新規な概念を提供することによっ
てリチウム電気化学セルの性能を改善することである。
本発明のさらなる目的は、リチウム含有セルの容量と利
用効率を改善するためのセル設計を提供することを含ん
でいる。
【０００６】本発明のこれらの目的および他の目的は、
次の説明を参照することによって当該技術に習熟した人
にとってよりいっそう明白となるであろう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の電気化学セル
は、一次電池特性または二次再充電特性のいずれかを有
する。一次および二次タイプ両方に対して、セルは元素
の周期律表のＩＡ、ＩＩＡおよびＩＩＩＢ族から選択さ
れたアノード活性金属からなり、リチウム、ナトリウ
ム、カリウム等、およびこれらの合金および、例えばＬ
ｉ‐Ｓｉ、Ｌｉ‐Ａｌ、Ｌｉ‐Ｂ、Ｌｉ‐ＭｇおよびＬ
ｉ‐Ｓｉ‐Ｂ合金を含む金属間化合物および金属間化合
物を含む。好ましい金属はリチウムからなる。別の負性
電極は、リチウム‐アルミニウム合金のようなリチウム
合金からなる。合金中のアルミニウムの重量が重くなれ
ばなるほど、セルのエネルギー密度はますます低くな
る。
【０００８】一次セルの場合、アノードはリチウム物質
の薄い金属シートか、またはリチウム箔であって、金
属、好ましくはニッケルからなるアノード集電体上にプ
レスされるか、またはロールされて負電極を形成する。
本発明の代表的なセルにおいて、負電極は長尺タブまた
は集電体と同じ物質、すなわち、好ましくはニッケルの
リード線を有しており、溶接する等して一体的に形成さ
れるか、または溶接によって、ケース負電位型とした導
電性物質のセル・ケースに接続されている。別の方法と
して、負電極はある他の幾何学的形態、例えばボビン
状、シリンダー状またはペレットのように形成され、交
互低面型としたセル設計が許容される。
【０００９】二次電気化学系において、アノード、すな
わち負電極は、好ましくはアルカリ金属リチウムのよう
なアノード活物質を挿入（インターカレート）、および
抜去（デ・インターカレート）することが可能なアノー
ド物質からなる。リチウム種を可逆的に維持できる種々
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、ガラス状炭素、等）からなる炭素質
負電極は、アノード物質として好ましく用いられる。
「ヘアリー・カーボン（ｈａｉｒｙ ｃａｒｂｏｎ）」
物質は、その比較的高いリチウム維持容量のために、特
に好ましい。「ヘアリー・カーボン（ｈａｉｒｙ ｃａ
ｒｂｏｎ）」は、本発明の出願人に譲渡され、ここでは
参照例として取り入れるタケウチ他による米国特許第
５，４４３，９２８号に開示されている物質である。グ
ラファイトは別の好ましい物質である。炭素の形態に関
係なく、炭素性物質のファイバーは、特に有利である。
これは反復される充／放電サイクル中の劣化に耐え得る
強固な電極に製造することができる優れた機械的特性を
有しているからである。さらに、カーボン・ファイバー
の大きい表面積が急速な充／放電率を可能にする。
【００１０】二次セルのための典型的な負電極は、約９
０〜９７重量％の「ヘアリー・カーボン」またはバイン
ダー物質の約３〜１０重量％のグラファイトの混合物に
よって製作される。バインダー物質は、好ましくはポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリふっ化ビニ
リデン（ＰＶＤＥ）、ポリエチレンテトラフルオロエチ
レン（ＥＴＦＥ）、ポリアミド、ポリイミド、およびこ
れらの混合物などのようなフッ素樹脂である。この負電
極混合物は、ニッケル、ステンレススチール、または銅
箔ないしスクリーンのような集電体上に、鋳込、圧搾、
圧延、または他の方法で接触させることによって形成さ
れる。
【００１１】一次セルまたは二次セルのいずれにおいて
も、正電極における反応には、負電極から正電極に原子
または分子形態で移動するイオンの変移が含まれてい
る。一次セルの場合、カソード反応物質は炭素性化学特
性、または少なくとも第１の遷移金属カルコゲニド成分
からなる。この成分は金属、金属酸化物、または少なく
とも第１および第２金属またはその酸化物および多分第
３金属または金属酸化物、あるいは第１および第２金属
の混合物またはホスト金属酸化物のマトリックス中に入
っているこれらの金属酸化物からなる混合金属酸化物で
ある。カソード活物質も金属硫化物からなる。
【００１２】炭素性活物質は好ましくは炭素とフッ素か
ら調製され、コークス、炭または活性炭素のような炭素
の黒鉛性および非黒鉛性形態を含んでいる。フッ化炭素
は、式（ＣＦx ）ｎで表わされ、ここにｘが約０．１か
ら１．９、好ましくは約０．５と１．２との間で変化
し、また、（Ｃ2 Ｆ）n において、ｎは幅広く変化する
モノマー・ユニットの数である。
【００１３】金属酸化物または混合金属酸化物は、化学
的添加、または反応によって形成されるか、あるいはそ
うでなければ種々の金属酸化物、金属硫化物および／ま
たは金属要素と密着し、好ましくは熱処理中にゾル‐ゲ
ル形成、化学蒸着または混合状態における熱水合成によ
って形成された第２活物質をさらに含んでいる。これに
よって形成された活物質は、ＩＢ、ＩＩＢ、ＩＩＩＢ、
ＩＶＢ、ＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢおよびＶＩＩＩ族の金
属、酸化物および硫化物を含んでおり、貴金属および／
または他の酸化物および硫化混合物を含んでいる。好ま
しいカソード活物質は、少なくとも銀およびバナジウム
の反応生成物である。
【００１４】一つの好ましい混合金属酸化物は、一般式
ＳＭx Ｖ2 Ｏy を有する遷移金属酸化物であって、ここ
にＳＭは元素の周期律表のＩＢからＶＩＩＢおよびＶＩ
ＩＩから選択された金属であり、また一般式においてｘ
が約０．３０から２．０で、ｙが約４．５から６．０で
ある。またこれに限定することを意図したものではない
が、実例としてあげるに相応しい一つの代表的なカソー
ド活物質は、その多くの相の一つにおいて、一般式、Ａ
ｇx Ｖ2 Ｏy を有する銀酸化物バナジウム、すなわち、
一般式ｘ＝０．３５とｙ＝５．８を有するβ‐相銀酸化
物バナジウムと、一般式ｘ＝０．８０とｙ＝５．４０を
有するγ‐相銀酸化物バナジウムと、一般式ｘ＝１．０
とｙ＝５．５を有するε‐相銀酸化物バナジウムと、こ
れらの相の組み合わせおよびこれらを混合した銀酸化物
バナジウムからなる。このようなカソード活物質の参照
例のより詳しい説明は、本発明の出願人に譲渡されたリ
アン他による米国特許第４，３１０，６０９号に開示さ
れており、ここではこれを参考例として取り入れる。
【００１５】別の好ましい混合遷移金属酸化物カソード
物質には、Ｖ2 Ｏz が含まれる。ここにｚ≦５であり、
この物質には、銀（ＩＩ）、銀（Ｉ）、または銀（Ｏ）
からなる酸化銀Ａｇ2 Ｏと、銅（ＩＩ）、銅（Ｉ）また
は銅（Ｏ）のいずれかからなる酸化銅ＣｕＯとに結合さ
れ、一般式、Ｃｕx Ａｇy Ｖ2 Ｏz （ＣＳＶＯ）を有す
る混合金属酸化物を提供するものである。従って、合成
（複合）カソード活物質は、金属酸化物‐金属酸化物‐
金属酸化物、金属‐金属酸化物‐金属酸化物、または金
属‐金属‐金属酸化物として説明でき、またＣｕx Ａｇ
y Ｖ2 Ｏz で見出される物質成分の範囲は好ましくは約
０．０１≦ｚ≦６．５である。ＣＳＶＯの一般的な形態
は、Ｃｕ0.16Ａｇ0.67Ｖ2 Ｏz であり、ｚが約５．５、
またＣｕ0. 5 Ａｇ0.5 Ｖ2 Ｏz で、ｚが約５．７５であ
る。酸素含有量はｚで表わされるが、これはＣＳＶＯ中
の酸素の正確な化学量論的比率が、カソード物質が空気
または酸素のような酸化雰囲気で調製されるか、または
アルゴン、窒素およびヘリウムのような不活性雰囲気で
調製されるかによって強く左右されるからである。この
カソード活物質のより詳しい説明については、タケウチ
他による米国特許第５，４７２，８１０号およびタケウ
チ他による同第５，５１６，３４０号を参照するものと
し、両特許は本発明の出願人に譲渡されたものであり、
ここでは参考例として取り入れる。
【００１６】上述したフッ化炭素に加えて、銀酸化バナ
ジウム、Ａｇ2 Ｏ、Ａｇ2 Ｏ2 、ＣｕＦ2 、Ａｇ2 Ｃｒ
Ｏ4 、ＭｎＯ2 、Ｖ2 Ｏ5 、ＭｎＯ2 、ＴｉＳ2 、Ｃｕ
2 Ｓ、ＦｅＳ、ＦｅＳ2 、酸化銅、銅酸化バナジウム、
およびこれらの混合物が有効な活物質として考慮され
る。
【００１７】二次セルにおいて、正電極は空気中で安定
しており、かつ、容易に取り扱える酸化リチウム物質か
らなるのが好ましい。この種の空気安定性酸化リチウム
・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、ニオビウム（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、セレン化物およびテルル化物が含まれる。
より好ましい酸化物にはＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＭｎ2 Ｏ
4 、ＬｉＣｏＯ2 、ＬｉＣｏ0.92Ｓｎ0.08Ｏ2 およびＬ
ｉＣｏ1-x Ｎｉx Ｏ2 が含まれる。
【００１８】この種の二次セルを充電するために、正電
極を構成するリチウム・イオンが、外部で発生された電
位をセルに印加することによって炭素性負電極中に挿入
（インターカレート）される。印加再充電電位は、カソ
ード活物質から電解液を介してリチウム・イオンを引き
出し、負電極の炭素性物質に作用し、炭素を飽和させ
る。得られたＬｉx Ｃ6 負電極はｘの範囲が０．１と
１．０の間である。ここで、セルに電位が発生し、通常
の方法で放電される。
【００１９】別の二次セル構造は、負電極をセルに組み
入れる前に、炭素性物質を活性リチウム物質と一緒に挿
入する工程からなる。この場合において、正電極本体は
固体（ソリッド）であり、またこれに限定しないが、こ
の種の活物質は二酸化マンガン、銀酸化バナジウム、二
硫化チタン、酸化銅、硫化銅、硫化鉄、二硫化鉄、およ
びふっ化炭素からなる。しかし、この方法はセルの外部
で酸化リチウム炭素を処理することに関連した問題と妥
協しなければならない。酸化リチウム炭素は空気または
水と接触したときに、反応する傾向にある。
【００２０】上述したカソード活物質は、二次または二
次電池特性のいずれであっても、活物質の一つまたはそ
れ以上をバインダー物質と混合させることによって電気
化学セルに組み込ませるためにサンドイッチ状電極本体
として形成される。適したバインダーは粉体フッ素樹
脂、より好ましくは粉体ポリテトラフルオロエチレンま
たは粉体ふっ化ポリビニリデンであって、カソード物質
の約１ないし約５重量％で存在する。さらに、好ましく
は約１０重量％までの導電性希釈剤がカソード混合物に
添加され、導電性が高められる。この目的に適した物質
はアセチレン・ブラック、カーボン・ブラックおよび／
またはグラファイトまたは、粉状ニッケル、アルミニウ
ム、チタンおよびステンレススチールのような金属粉が
含まれる。従って、好ましいカソード活性混合物は、約
１ないし５重量％で存在する粉体フッ素樹脂、約１ない
し５重量％で存在する導電性希釈剤および約９０ないし
９８重量％のカソード活物質を含んでいる。
【００２１】本発明によれば、一次電池あるいは二次電
池のいずれであろうと、上述したカソード活物質のいず
れかに所望に応じてバインターと導電性希釈剤とを混合
し、これをシート、プレート、ペレットおよびその他同
様の形状を有する第１および第２構造として製作でき
る。好ましくは、第１および第２構造はカソード活物
質、バインダーおよび導電性希釈剤の種類にかかわら
ず、それらを同じパーセンテージで含むことができる。
この観点において、第１および第２構造の独自性が区別
できる特徴はその厚みである。
【００２２】従って、構造体は集電体の両側に個々に圧
搾され、これによって両者は基板と直接接触することに
なる。好ましくは、アノードから隔たった集電体側部上
の第１カソード構造は、集電体の反対側部上にあって、
アノードと対面した第２構造の厚みと異なった厚みを有
している。より好ましくは、第１構造は第２構造の厚み
よりも厚い。換言すれば、より厚い厚みを有する典型的
な第１構造は決してリチウム・アノードと直接対面しな
い。
【００２３】従って、一つの代表的なカソード設計は第
１の厚みを有する第１カソード構造と第２の厚みを有す
る第２カソード構造とを備え、両構造は、カソード構造
厚を決定する次の形態を伴う集電体を介して互いに並列
接続体として短絡されている。すなわち： ・ カソード構造（ｘ）／集電体／カソード構造
（ｙ）／集電体／カソード構造（ｘ）であり、ここに、
ｘおよびｙは厚みを表わし、また、ｘはｙとは異なり、
好ましくはｘはｙ未満である。
【００２４】本発明の別の実施例は、第２の厚みの第２
カソード構造間に挟持された第１の厚みの第１カソード
構造を有しており、第２カソード構造が第１の厚み（の
構造）に直接接触することによって短絡されている。こ
のカソード設計はカソード構造厚みの次の形態を有して
いる。すなわち： ・ カソード構造（ｘ）／集電体／カソード構造
（ｘ）／カソード構造（ｙ）／カソード構造（ｘ）／集
電体／カソード構造（ｘ）であり、ここに、ｘおよびｙ
は厚みを表わし、また、ｘはｙとは異なり、好ましくは
ｘはｙ未満である。
【００２５】代表的なＬｉ／ＳＶＯのための他のカソー
ド設計は、カソード構造厚みを決定する次の形態を有し
ている。すなわち： ・ ＳＶＯ（ｘ）／集電体／ＳＶＯ（ｙ）／集電体／
ＳＶＯ（ｚ）であり、ここに、ｘ、ｙおよびｚは厚みを
表わし、また、ｘおよびｚはｙ未満であり、あるいは、 ・ ＳＶＯ（ｘ）／集電体／ＳＶＯ（ｙ）であり、こ
こに、ｘ、ｙおよびｚは厚みを表わし、ｘはｙ未満であ
り、かつ、ＳＶＯ（ｘ）厚みがアノードと対面してい
る。
【００２６】本発明の重要な観点は、アノードと対面す
るカソード構造が、一般にアノードから隔たったカソー
ド構造よりも厚みが薄いことである。この態様で、アノ
ードに最も近い構造の抵抗値が増大しないように、特定
セルの化学特性の放電率能力が維持される。普通、電極
構造の厚みが大きくなれば、電極面から集電体までの距
離が大きくなるので、その抵抗値も大きくなる。しか
し、本発明において、セルのエネルギー密度ないし放電
効率は、カソード構造を、近くの電極構造からの距離よ
りもアノードから大きく隔置することによって増大させ
ている。これは単により大きい厚みとした結果として活
物質を多くした効果による機能である。さらに、数ある
中で、ＳＶＯ、Ａｇ2 Ｏ2 、Ａｇ2 ＯおよびＣＦx のよ
うなこれらの活物質が、バインダーまたは導電性希釈剤
なしに、集電体と接触すると、アノードから隔置された
カソード構造中の非活物質の存在が排除されるか、また
は少なくとも最少化されることによって、セルのエネル
ギー密度が、さらに増大される。
【００２７】本発明による電気化学セルに組み入れるカ
ソード要素は、第１および第２カソード活物質を、適切
な集電体に圧延、延展または圧搾することによって準備
される。この集電体は、ステンレススチール、チタン、
タンタル、プラチナ、金、アルミニウム、コバルト／ニ
ッケル合金、モリブデンおよびクロムを含有する高度合
金化フェライト・ステンレススチールおよびニッケル
‐、クロム‐およびモリブデン‐含有合金からなるグル
ープから選択される。好ましい集電体物質はチタンであ
り、最も好ましくはチタン・カソード集電体が、グラフ
ァイト／炭素のペイントの施された薄層を有するもので
ある。上述したように準備されたカソードは、少なくと
も一つまたはそれ以上のアノード物質のプレートと作用
的に関連付けられた形態に、あるいは「ゼリーロール」
に似た構造の対応する細長片アノード物質とともに巻回
された細長片成型物とすることができる。
【００２８】内部短絡状態を回避するために、サンドイ
ッチ状カソードが適切なセパレータ物質によってＩＡ、
ＩＩＡまたはＩＩＩＢ族のアノードから分離される。こ
のセパレータは電気絶縁性物質からなり、またセパレー
タ物質は、アノードとカソード活物質と化学的に反応せ
ず、また電解液と化学的に反応せず、かつ、不溶性であ
る。さらに、セパレータ物質は、セルの電気化学反応
中、電解液がこれを通過するのに十分な多孔性を有して
いる。実例となるセパレータ物質には、フルオロポリマ
ー・ファイバーから織られた布を含んでいる。このファ
イバー（繊維）には、ポリふっ化ビニリデン、ポリエチ
レンテトラフルオロエチレン、ポリエチレンクロロトリ
フルオロエチレンが含まれ、これを単独で使用するか、
または、フルオロポリマー・マイクロポーラス・フィル
ム、不織ガラス、ポリプロピレン、ポリエチレン、グラ
ス・ファイバー物質、セラミックス、名称ＺＩＴＥＸ
（ケムプラスト・インコーポレイテッド）の下に市場で
入手できるポリテトラフルオロエチレン膜、名称ＣＥＬ
ＧＡＲＤ（セラニーズ・プラスチック・カンパニ・イン
コーポレイテッド）の下に市場で入手できるポリプロピ
レン膜、および名称ＤＥＸＩＧＬＡＳ（Ｃ．Ｈ．Ｄｅｘ
ｔｅｒ、Ｄｉｖ．，デキスタ・コーポレーション）の下
に市場で入手できる膜などがある。
【００２９】本発明の電気化学セルは、セルの電気化学
反応中にアノード電極とカソード電極間でイオンの移動
のための媒体として作用する非水性、イオン電導性電解
質をさらに含んでいる。電極における電気化学反応は、
アノードからカソードに移動する原子または分子の形態
でのイオンの変換を含んでいる。従って、本発明に適し
た非水性電解液は、アノード物質とカソード物質に対し
て実質上不活性であり、またイオン・トランスポートに
必要とする物理的特性、すなわち、低粘度、低表面張力
および湿潤性を呈する。
【００３０】適切な電解質は、非水性溶媒に溶融する無
機質のイオン電導性塩を有している。また、より好まし
くは、電解質は、低粘度溶媒と高（絶対）誘電率溶媒と
からなる非プロトン性有機溶媒の混合物に溶融するイオ
ン化アルカリ金属塩を含んでいる。無機イオン導電性塩
は、アノード・イオンの移動のための媒介物として作用
しカソード活物質とインターカレート反応する。イオン
形成アルカリ金属塩は、アノードを形成するアルカリ金
属と同等もしくは類似していることが望ましい。
【００３１】リチウムからなるアノードの場合におい
て、電解液のアルカリ金属塩はリチウムをベースとする
塩である。アノードからカソードにアルカリ金属イオン
をトランスポートするための媒介物として有利な既知の
リチウム塩は、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＡｓＦ
6 、ＬｉＳｂＦ6 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＯ2 、ＬｉＡｌ
Ｃｌ 4 、ＬｉＧａＣｌ4 、ＬｉＣ（ＳＯ2 ＣＦ3 ）3 、
ＬｉＮ（ＳＯ2 ＣＦ3 ）2 、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＯ3 ＳＣ
Ｆ3 、ＬｉＣ6 Ｆ5 ＳＯ3 、ＬｉＯ2 ＣＣＦ3 、ＬｉＳ
Ｏ6 Ｆ、ＬｉＢ（Ｃ6 Ｈ5 ）4 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ2 およ
びこれらの混合物を含んでいる。
【００３２】本発明に有利な低粘度溶媒は、テトラハイ
ドロフラン（ＴＨＦ）、メチルアセテート（ＭＡ）、ジ
ジルム、トリジルム、テトラジルム、ジメチル炭酸塩
（ＤＭＣ）、１，２‐ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、
１，２‐ジエトキシエタン（ＤＥＥ）、１‐エトキシ、
２‐メトキシエタン（ＥＭＥ）、エチル・メチル炭酸塩
（ＥＭＣ）、メチル・プロピル炭酸塩、エチル・プロピ
ル炭酸塩、ジエチル炭酸塩（ＤＥＣ）、ジプロピル炭酸
塩、およびこれらの混合物のようなエステル、線状エー
テルと環状エーテルおよびジアルキル炭酸塩を含み、高
誘電率溶媒は、環状炭酸塩、環状エステル、プロピレン
炭酸塩（ＰＣ）、エチレン炭酸塩（ＥＣ）、ブチレン炭
酸塩、アセトニトリル、ジメチル・スルホキシド、ジメ
チル・フォルムアミド、ジメチル・アセタミド、γ‐バ
レロラクト、γ‐ブチロラクトン（ＧＢＬ）、Ｎ‐メチ
ル‐ピロロリジン（ＮＭＰ）、およびその混合物のよう
な環状カーボネート、環状エステルおよび環状アミドを
含んでいる。本発明において、好ましいアノードはリチ
ウム金属であり、また好ましい電解液は、好ましい高絶
対誘電率溶媒としての炭酸プロピレンと好ましい低粘度
溶媒としての１，２‐ジメトキシエタンの混合物の体積
比５０：５０中に溶融した０．８Ｍから１．５ＭのＬｉ
ＡｓＦ6 またはＬｉＰＦ6 である。
【００３３】代表的な炭素／ＬｉＣｏＯ2 カップルの２
次セルのための好ましい電解液は、ＥＣ：ＤＭＣ：ＥＭ
Ｃ：ＤＥＣの溶媒混合物からなる。種々の炭酸塩溶媒の
最も好ましい容積パーセントの範囲は、約２０％から約
５０％の範囲のＥＣと；約１２％から約７５％の範囲の
ＤＭＣと；約５％から約４５％の範囲のＥＭＣと；約３
％から約４５％の範囲のＤＥＣを含む。本発明の好まし
い形態において、セルを活性化する電解液はＤＭＣ：Ｅ
ＭＣ：ＤＥＣの比率に関して等価である。これは一貫し
た、また信頼できるサイクル特性を維持するのに重要で
ある。充電されたセル内に低電位（アノード）物質が存
在するために、リチウム化グラファイトの存在中のＤＭ
Ｃ：ＤＥＣの不均衡混合物（ＬｉＣ6 ‐０．０１Ｖ対Ｌ
ｉ／Ｌｉ+）が相当量のＥＭＣを生成する結果となるこ
とが知られている。ＤＭＣ、ＤＥＣおよびＥＭＣの濃度
が変わると、サイクル特性とセルの温度定格が変わる。
このような予想不能性は許容できない。この現象は、本
発明の出願人に譲渡された２０００年９月２６日出願の
米国特許願第０９／６６９，９３６号に詳細に開示され
ており、ここでは参照例として取り入れる。本発明の炭
酸塩混合物を含有する電解液は−５０℃より低い氷点を
呈し、またこの種の混合物によって活性化されるリチウ
ム・イオン二次セルは、−４０℃より低い温度で非常に
優れた放電特性と充／放電サイクル特性を示すだけでな
く室温においても非常に優れたサイクル特性を示す。
【００３４】ここで説明した一次および二次セルの集合
体は、巻回素子構造の形態にあるのが好ましい。すなわ
ち、製作された負電極、正電極およびセパレータが一緒
に「ゼリーロール」タイプの形状に巻回されるか、また
は負電極がロールの外側にあって、ケース負電位型のセ
ル・ケースと電気的に接続されるようにした「巻回素子
セル積層体」とされる。適切な頂部と底部絶縁体を使用
して、巻回セル積層体が適切なサイズ寸法の金属ケース
内に挿入される。この金属ケースは、セル要素と共存す
る限りでは、どのような金属材料を用いてもよいが、例
えば、ステンレススチール、軟鋼、ニッケルメッキ軟
鋼、チタン、タンタルまたはアルミニウムのような物質
が好適に用いられる。
【００３５】セル・ヘッダーは金属製ディスク状本体か
らなり、ガラス対金属シール／ターミナル・ピン・フィ
ードスルーを受け入れる第１ホールと、電解液を充填す
るための第２ホールを備えている。使用されるガラス
は、ＣＡＢＡＬ １２、ＴＡ ２３、ＦＵＳＩＴＥ ４
２５またはＦＵＳＩＴＥ ４３５のようなシリコンの約
５０重量％までを有した耐腐食性タイプのものである。
正ターミナル・ピン・フィードスルーは、チタンからな
るのが望ましいが、モリブデン、ニッケル合金、または
ステンレススチールも使用できる。セル・ヘッダーは一
般的にケース材料と同じものである。ガラス対金属シー
ル内に支持された正ターミナル・ピンは、次に電極層を
収容しているケースに溶接されたヘッダーに支持されて
いる。その後、セルは上述した電解液で充填され、充填
ホールを、例えば、ステンレススチール・ボールのクロ
ーズ溶接などで気密シールされる。
【００３６】上述の集合体は、本発明の代表的な一次ま
たは二次セルの好ましい構造であるケース負電位型セル
について説明したものである。当該技術に習熟した人に
とっては、周知のように、本発明の代表的な一次および
二次電気化学システムは、ケース正電位型に構成するこ
とも可能である。
【００３７】前述したように、本セルは、心臓細動除去
装置、心臓ペースぺーカー、神経刺激装置、ドラグ・ポ
ンプ等のような植え込み型医用デバイスに電力を供給す
るために特に有効に用いられる。当該技術分野において
周知のように、植え込み型心臓細動除去装置は、例えば
心拍検知およびペーシング機能などを実行する回路によ
って提供される一定抵抗負荷要素からなるほぼ中間放電
率の電源を必要とするデバイスである。この医用デバイ
ス・モニター機能は、約１マイクロアンペアから約１０
０ミリアンペアの電流を必要とする。時々、心臓細動除
去装置は、例えば、細動除去装置内のコンデンサの充電
中に、電気ショックを心臓に供給して、もしそのまま放
置すれば死に至らしめることがある不規則な急速心拍不
整脈を処置するために、概して高速のパルス放電負荷要
素を発生する必要がある。この医用デバイス操作機能は
約１アンペアから約４アンペアの電流を必要とする。
【００３８】ここで使用した用語「パルス」は、そのパ
ルスの直前のプレパルス電流の振幅よりきわめて大きい
振幅の電流の短時間バーストを意味する。パルス列は、
パルス間において比較的短い回路開放を伴って、又は伴
うことなく供給される電流の少なくとも二つのパルスか
らなる。
【００３９】この点に関して、本発明の重要な観点は、
医用デバイス・モニター機能中、すなわち、中間的な率
（レート）の放電中においては、第１および第２カソー
ド構造が、同じ率（レート）で両者とも放電することに
おいて等価であり、すなわち、電流負荷を当分に分配す
ることができる。しかし、医用デバイス動作機能中、す
なわち、高率での、パルス放電中は、集電体の外側にあ
って、アノードと対面している第２カソード構造のみ
が、放電する。従って、セルが医用デバイス・モニター
機能を回復したときに、第１カソード構造の中間にある
集電体が、医用デバイス動作機能中に消費したエネルギ
ー損失を生じた第２カソード構造を再充電する作用をす
る。この充電は、第１および第２カソード構造が等しい
電圧になるまで続行される。その結果、セルがデバイス
・モニター機能のために必要とする以上の相対的に高い
電流放電の過渡な周期が課された場合は、第１カソード
構造が第２カソード構造を再充電できる程度に電流負荷
が減少する時点まで、第１および第２カソードが不平衡
状態になる。
【００４０】ここに説明した発明の概念に対する種々の
変形例も、添付の請求の範囲によって規定された本発明
の精神と範囲から逸脱することなく、当業者にとって自
明であることが明らかである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 4/06 Ｈ０１Ｍ 4/06 Ｍ 4/48 4/48 4/58 4/58 4/62 4/62 Ｚ 4/66 4/66 Ａ 6/16 6/16 Ａ (72)発明者 エスター エス、タケウチ アメリカ合衆国、ニューヨーク州 14051、 イースト アムハースト、サン ラファエ ル コート 38 Ｆターム(参考） 5H017 AA03 AS01 AS10 CC00 DD05 EE01 EE04 EE05 EE06 5H024 AA01 AA02 AA03 AA04 AA06 AA07 AA11 AA12 CC12 DD15 DD17 DD19 EE01 EE03 EE09 FF14 FF15 FF16 FF17 FF18 FF19 HH01 HH04 HH08 HH13 HH15 5H029 AJ01 AJ03 AK02 AK03 AK04 AK05 AL11 AL12 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ12 BJ14 DJ07 DJ08 DJ12 EJ01 EJ04 EJ12 HJ04 HJ07 HJ10 HJ12 HJ17 5H050 AA07 AA08 BA06 BA16 CA02 CA05 CA07 CA08 CA09 CA10 CA11 CB12 DA02 DA10 DA11 EA02 EA03 EA08 EA09 EA10 EA24 FA02 FA05 FA12 HA04 HA07 HA10 HA12 HA17

Claims (55)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ａ）アノードと； ｂ）第１の厚みを有する第１カソード構造として設けら
    れたカソード活物質が第１の厚みとは異なる第２の厚み
    を有する第２カソード構造と短絡するように構成された
    カソードであって、第２カソード構造がアノードと対面
    し、且つ第１カソード構造と同じカソード活物質からな
    るようにしたカソードと； ｃ）アノードおよびカソードを活性化する電解液と；を
    具備してなる電気化学セル。
  2. 【請求項２】 カソード活物質が、ＳＶＯ、ＣＳＶＯ、
    Ｖ2 Ｏ5 、ＭｎＯ2 、ＬｉＣｏＯ2 、ＬｉＮｉＯ2 、Ｌ
    ｉＭｎＯ2 、ＣｕＯ2 、ＴｉＳ2 、Ｃｕ2 Ｓ、ＦｅＳ、
    ＦｅＳ2 、酸化銅、酸化バナジウム銅、ＣＦx 、Ａｇ2
    Ｏ、Ａｇ2 Ｏ2 、ＣｕＦ、Ａｇ2 ＣｒＯ4 およびこれら
    の混合物らなるグループから選択される請求項１に記載
    の電気化学セル。
  3. 【請求項３】 第１および第２カソード構造が、バイン
    ダー物質と導電性添加物およびこれらの混合物から選択
    される請求項１に記載の電気化学セル。
  4. 【請求項４】 バインダー物質がフッ素樹脂粉である請
    求項３に記載の電気化学セル。
  5. 【請求項５】 導電性添加物が、炭素、グラファイト
    粉、アセチレン・ブラック、チタン粉、アルミニウム
    粉、ニッケル粉、ステンレススチール粉、およびこれら
    の混合物から選択される請求項３に記載の電気化学セ
    ル。
  6. 【請求項６】 カソードが、そのカソードの構造厚みと
    して、カソード構造（ｘ）／集電体／カソード構造
    （ｙ）／集電体／カソード構造（ｚ）の形態で規定され
    る厚みを有し、この場合においてｘ、ｙおよびｚが厚み
    表わす請求項１に記載の電気化学セル。
  7. 【請求項７】 ｘおよびｚが両者ともｙ未満か、また
    は、これより大きくされた請求項１に記載の電気化学セ
    ル。
  8. 【請求項８】 ｘおよびｚが同じ厚みであり、かつ、厚
    みｙ未満である請求項７に記載の電気化学セル。
  9. 【請求項９】 ｘおよびｚが異なる厚みであり、かつ、
    厚みｙ未満である請求項７に記載の電気化学セル。
  10. 【請求項１０】 カソードが、そのカソードの構造厚み
    として、カソード構造（ｖ）／集電体／カソード構造
    （ｗ）／カソード構造（ｙ）／カソード構造（ｘ）／集
    電体／カソード構（ｚ）の形態で規定される厚みを有
    し、この場合においてｖ、ｗ、ｘ、ｙおよびｚが厚みを
    表わし、また、ｖ、ｗ、ｘおよびｚがすべてｙ未満であ
    るか、あるいはｙを超える請求項１に記載の電気化学セ
    ル。
  11. 【請求項１１】 カソードが、そのカソードの構造厚み
    として、カソード構造（ｘ）／集電体／カソード構造
    （ｙ）の形態で規定される厚みを有し、この場合におい
    てｘおよびｙが厚みを表わし、また、ｘがｙ未満であ
    り、カソード構造（ｘ）がアノードと対面している請求
    項１に記載の電気化学セル。
  12. 【請求項１２】 カソードが、そのカソードの構造厚み
    として、ＳＶＯ（ｘ）／集電体／ＳＶＯ（ｙ）／集電体
    ／ＳＶＯ（ｘ）の形態で規定される厚みを有し、この場
    合においてｘおよびｙが厚みを表わし、また、ｘがｙ未
    満である請求項１に記載の電気化学セル。
  13. 【請求項１３】 カソードが、そのカソードの構造厚み
    として、ＳＶＯ（ｘ）／集電体／ＳＶＯ（ｘ）／ＳＶＯ
    （ｙ）／ＳＶＯ（ｘ）／集電体／ＳＶＯ（ｙ）の形態で
    規定される厚みを有し、この場合においてｘおよびｙが
    厚みを表わし、また、ｘがｙ未満である請求項１に記載
    の電気化学セル。
  14. 【請求項１４】 アノードがリチウムであり、カソード
    が、そのカソードの構造厚みとして、ＳＶＯ（ｘ）／集
    電体／ＳＶＯ（ｙ）形態で規定される厚みを有し、この
    場合においてｘおよびｙが厚みを表わし、また、ｘがｙ
    未満であり、ＳＶＯ（ｘ）構造がリチウム・アノードと
    対面している請求項１に記載の電気化学セル。
  15. 【請求項１５】 アノードがアルカリ金属からなり、ま
    た電解液が非水性化学物質である請求項１に記載の電気
    化学セル。
  16. 【請求項１６】 一次または二次化学特性のいずれかを
    有する請求項１に記載の電気化学セル。
  17. 【請求項１７】 モニター機能中には、実質上一定の放
    電電流を要求し、医療動作機能中には、少なくとも一つ
    の電流パルスを要求する植え込み型医用デバイスと組み
    合わせられる電気化学セルが、 ａ）アノードと； ｂ）第１および第２集電体間に挟持された第１の厚みの
    第１カソード構造と、第１カソード構造の反対側で第１
    および第２集電体の少なくとも一つと接触する第２の厚
    みの第２カソード構造を含み、第２の厚みが第１の厚み
    と異なり、かつ、第１および第２カソード構造が同じカ
    ソード活物質からなるようにしたカソード構造と； ｃ）アノードとカソードを活性化する電解液と；を具備
    してなる電気化学セルと医用デバイスとの組み合わせ。
  18. 【請求項１８】 医用デバイス・モニター機能が約１マ
    イクロアンペアから約１００ミリアンペアの電流を要求
    とし、また、医用デバイスの医療動作機能が約１アンペ
    アから約４アンペアを要求する請求項１７に記載の組み
    合わせ。
  19. 【請求項１９】 医用デバイス・モニター機能が第１お
    よび第２カソード構造の両者によって提供される請求項
    １８に記載の組み合わせ。
  20. 【請求項２０】 医用デバイスの医療動作機能が第２カ
    ソード構造によって実質的に提供される請求項１８に記
    載の組み合わせ。
  21. 【請求項２１】 第１および第２カソード構造が、バイ
    ンダー物質と導電性添加物およびこれらの混合物から選
    択される請求項１７に記載の組み合わせ。
  22. 【請求項２２】 アノードがリチウムからなり、第１カ
    ソード構造が第１の厚み（ｘ）を有するＳＶＯからな
    り、第２カソード構造が第２の厚み（ｙ）を有するＳＶ
    Ｏからなり、この場合においてｘがｙ未満であり、第１
    カソード構造がアノードと対面している請求項１７に記
    載の組み合わせ。
  23. 【請求項２３】 カソードが、そのカソードの構造厚み
    として、ＳＶＯ（ｘ）／第１集電体／ＳＶＯ（ｙ）／第
    ２集電体／ＳＶＯ（ｘ）の形態で規定される厚みを有
    し、この場合においてｘおよびｙが厚みを表わし、ま
    た、ｘがｙと異なる厚みである請求項１７に記載の組み
    合わせ。
  24. 【請求項２４】 カソードが、そのカソードの構造厚み
    として、ＳＶＯ（ｘ）／第１集電体／ＳＶＯ（ｙ）／第
    ２集電体／ＳＶＯ（ｚ）の形態で規定される厚みを有
    し、この場合においてｘ、ｙおよびｚが厚みを表わし、
    また、ｘおよびｚがｙと異なる厚みである請求項１７に
    記載の組み合わせ。
  25. 【請求項２５】 ｘおよびｚが同じ厚みであり、またｙ
    の厚み未満である請求項２４に記載の組み合わせ。
  26. 【請求項２６】 ｘおよびｚが異なる厚みであり、また
    ｙの厚み未満である請求項２４に記載の組み合わせ。
  27. 【請求項２７】 カソードが、そのカソードの構造厚み
    として、ＬｉＣｏＯ2 （ｘ）／第１集電体／ＬｉＣｏＯ
    2 （ｙ）／第２集電体／ＬｉＣｏＯ2 （ｚ）の形態で規
    定される厚みを有し、この場合においてｘ、ｙおよびｚ
    が厚みを表わし、また、ｘおよびｚがｙ未満である請求
    項１７に記載の組み合わせ。
  28. 【請求項２８】 カソード活物質が、ＳＶＯ、ＣＳＶ
    Ｏ、Ｖ2 Ｏ5 、ＭｎＯ2 、ＬｉＣｏＯ2 、ＬｉＮｉＯ
    2 、ＬｉＭｎＯ2 、ＣｕＯ2 、ＴｉＳ2 、Ｃｕ2 Ｓ、Ｆ
    ｅＳ、ＦｅＳ2 、酸化銅、酸化バナジウム銅、ＣＦx 、
    Ａｇ2 Ｏ、Ａｇ2 Ｏ2、ＣｕＦ、Ａｇ2 ＣｒＯ4 および
    これらの混合物らなるグループから選択される請求項１
    ７に記載の組み合わせ。
  29. 【請求項２９】 第１および第２集電体が、ステンレス
    ・スチール、チタン、タンタル、プラチナ、金、アルミ
    ニウム、コバルト／ニッケル合金、モリブデンとクロム
    を包含する高合金フェライト・ステンレス・スチール、
    およびニッケル−クロム、およびモリブデン含有合金か
    らなるグループから選択される請求項１７に記載の組み
    合わせ。
  30. 【請求項３０】 第１および第２集電体が、グラファイ
    ト／炭素物質、イリジウム、酸化イリジウム、およびそ
    の上に設けられたプラチナからなるグループから選択さ
    れたコーティングを有するチタンである請求項１７に記
    載の組み合わせ。
  31. 【請求項３１】 電解質が非水性化学物質からなり、エ
    ステル、直線エーテル、環状エーテル、ジアルキル炭酸
    塩、およびこれらの混合物から選択された第１溶媒と、
    環状炭酸塩、環状エステル、環状アミド、およびこれら
    の混合物から選択された第２溶媒を有する請求項１７に
    記載の組み合わせ。
  32. 【請求項３２】 第１溶媒が、テトラハイドロフラン
    （ＴＨＦ）、メチルアセテート（ＭＡ）、ジグリム、ト
    リグリム、テトラグリム、ジメチル炭酸塩（ＤＭＣ）、
    １，２‐ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，２‐ジエト
    キシエタン（ＤＥＥ）、１‐エトキシ、２‐メトキシエ
    タン（ＥＭＥ）、エチル・メチル炭酸塩、メチル・プロ
    ピル炭酸塩、エチル・プロピル炭酸塩、ジエチル炭酸
    塩、ジプロピル炭酸塩、およびこれらの混合物からなる
    グループから選択され、また第２溶媒がプロピレン炭酸
    塩（ＰＣ）、エチレン炭酸塩（ＥＣ）、ブチレン炭酸
    塩、アセトニトリル、ジメチル・スルホキシド、ジメチ
    ル・フォルムアミド、ジメチル・アセタミド、γ‐バレ
    ロラクトン、γ‐ブチロラクトン（ＧＢＬ）、Ｎ‐メチ
    ル‐ピロロリジン（ＮＭＰ）、およびその混合物からな
    るグループから選択される請求項３１に記載の組み合わ
    せ。
  33. 【請求項３３】 ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＡｓＦ
    6 、ＬｉＳｂＦ6 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＯ2 、ＬｉＡｌ
    Ｃｌ4 、ＬｉＧａＣｌ4 、ＬｉＣ（ＳＯ2 ＣＦ3）3 、
    ＬｉＮ（ＳＯ2 ＣＦ3 ）2 、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＯ3 ＳＣ
    Ｆ3 、ＬｉＣ6 Ｆ 5 ＳＯ3 、ＬｉＯ2 ＣＣＦ3 、ＬｉＳ
    Ｏ6 Ｆ、ＬｉＢ（Ｃ6 Ｈ5 ）4 、ＬｉＣＦ 3 ＳＯ3 、お
    よびこれらの化合物からなるグループから選択されたリ
    チウム塩を含む請求項１７に記載の組み合わせ。
  34. 【請求項３４】 電解液が、第１溶媒としてプロピレン
    炭酸塩の体積比で５０：５０の混合物中に溶解された
    ０．８Ｍから１．５ＭのＬｉＡｓＦ6 またはＬｉＰＦ6
    と、第２溶媒として１，２‐ジメソキシエタンである請
    求項１７に記載の組み合わせ。
  35. 【請求項３５】 アノードがアルカリ金属からなり、ま
    た電解液が非水性化学物質からなる請求項１７に記載の
    組み合わせ。
  36. 【請求項３６】 一次または二次化学電池としての特性
    のいずれかを有している請求項１７に記載の組み合わ
    せ。
  37. 【請求項３７】 医用デバイスが心臓ペースメーカー、
    心臓細動除去装置、神経刺激装置およびドラグ・ポンプ
    からなるグループから選択される請求項１７に記載の組
    み合わせ。
  38. 【請求項３８】 ａ）アノードと； ｂ）第１の厚みを有する第１カソード構造と、第２の厚
    みを有する第２カソード構造として用意されたカソード
    活物質からなるカソードであって、第１カソード構造が
    互いに隔てられた第１および第２の主要側部を有するも
    のであって、少なくとも一つの集電体が第１および第２
    主要側部の少なくとも一つと接触しており、また第２カ
    ソード構造が第１カソード構造の反対側で少なくとも一
    つの集電体と接触しているとともに、第１および第２カ
    ソード構造が同じカソード活物質からなり、また第２カ
    ソード構造が第１カソード構造の厚みよりも薄く、かつ
    アノードと対面するように構成されたカソードと； ｃ）アノードおよびカソードを活性化する電解液と；を
    具備してなる電気化学セル。
  39. 【請求項３９】 第１および第２カソード構造が、バイ
    ンダー物質と導電性添加物およびこれらの混合物から選
    択される請求項３８に記載の電気化学セル。
  40. 【請求項４０】 アノードがリチウムであり、カソード
    が、そのカソードの構造厚みとして、ＳＶＯ（ｘ）／集
    電体／ＳＶＯ（ｙ）の構造で規定する厚みを有し、カソ
    ード構造ＳＶＯ（ｘ）がアノードと対面するものであっ
    て、ｘおよびｙが厚みを表わし、また、ｘがｙ未満であ
    る請求項３８に記載の電気化学セル。
  41. 【請求項４１】 アノードがリチウムであり、カソード
    が、そのカソードの構造厚みとして、ＣＦx （ｘ）／集
    電体／ＣＦx （ｙ）の構造で規定する厚みを有し、カソ
    ードＣＦx （ｘ）がアノードと対面するものであって、
    ｘおよびｙが厚みを表わし、また、ｘがｙ未満である請
    求項３８に記載の電気化学セル。
  42. 【請求項４２】 カソード活物質が、ＳＶＯ、ＣＳＶ
    Ｏ、Ｖ2 Ｏ5 、ＭｎＯ2 、ＬｉＣｏＯ2 、ＬｉＮｉＯ
    2 、ＬｉＭｎＯ2 、ＣｕＯ2 、ＴｉＳ2 、Ｃｕ2 Ｓ、Ｆ
    ｅＳ、ＦｅＳ2 、酸化銅、酸化バナジウム銅、ＣＦx 、
    Ａｇ2 Ｏ、Ａｇ2 Ｏ2、ＣｕＦ、Ａｇ2 ＣｒＯ4 および
    これらの混合物らなるグループから選択される請求項３
    ８に記載の電気化学セル。
  43. 【請求項４３】 ａ）リチウム・アノードと； ｂ）ＳＶＯ、ＣＳＶＯ、Ｖ2 Ｏ5 、ＭｎＯ2 、ＬｉＣｏ
    Ｏ2 、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＭｎＯ2 、ＣｕＯ2 、ＴｉＳ
    2 、Ｃｕ2 Ｓ、ＦｅＳ、ＦｅＳ2 、酸化銅、酸化バナジ
    ウム銅、ＣＦx 、Ａｇ2 Ｏ、Ａｇ2 Ｏ2 、ＣｕＦ、Ａｇ
    2 ＣｒＯ4 およびこれらの混合物らなるグループから選
    択されるカソード活物質からなり、また第１および第２
    チタン集電体間に挟持された第１の厚みを有する第１カ
    ソード構造と、第１カソード構造の反対側で第１および
    第２集電体の少なくとも一つと接触するとともにアノー
    ドと対面する第１の厚み未満である第２の厚みを有する
    第２カソード構造とからなり、第１および第２カソード
    構造が同じカソード活物質からなるように構成されたカ
    ソードと； ｃ）アノードおよびカソードを活性化する非水性電解液
    と；を具備してなる電気化学セル。
  44. 【請求項４４】 ａ）アノードを準備する工程と； ｂ）第２の厚みを有する第２カソード構造と短絡する第
    １の厚み有した第１カソード構造として準備する工程で
    あって、第１および第２カソード構造が同じカソード活
    物質からなり、第２厚みが第１厚みと異なるように構成
    されたカソードを準備する工程と； ｃ）アノードおよびカソードを電解液で活性化させる工
    程と；を含む電気化学セルを提供する方法。
  45. 【請求項４５】 ＳＶＯ、ＣＳＶＯ、Ｖ2 Ｏ5 、ＭｎＯ
    2 、ＬｉＣｏＯ2 、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＭｎＯ2 、Ｃｕ
    Ｏ2 、ＴｉＳ2 、Ｃｕ2 Ｓ、ＦｅＳ、ＦｅＳ2 、酸化
    銅、酸化バナジウム銅、ＣＦx 、Ａｇ2 Ｏ、Ａｇ2 Ｏ
    2 、ＣｕＦ、Ａｇ2 ＣｒＯ4 およびこれらの混合物らな
    るグループからカソード活物質を選択する工程を含む請
    求項４４に記載の方法。
  46. 【請求項４６】 バインダー物質、導電性添加物および
    これらの混合物から選択された非活物質を有する第１お
    よび第２カソード構造を提供する工程を含む請求項４４
    に記載の方法。
  47. 【請求項４７】 カソードの構造厚みを規定する形態
    が、カソード構造（ｘ）／集電体／カソード構造（ｙ）
    ／集電体／カソード構造（ｘ）の構造をなし、この場合
    においてｘおよびｙが厚みを表わし、また、ｘがｙ未満
    であるか、またはこれより大きいカソードを準備する工
    程を含む請求項４４に記載の方法。
  48. 【請求項４８】 カソードの構造厚みを規定する形態
    が、カソード構造（ｘ）／集電体／カソード構造（ｙ）
    ／集電体／カソード構造（ｚ）の構造をなし、この場合
    においてｘ、ｙおよびｚが厚みを表わす請求項４４に記
    載の方法。
  49. 【請求項４９】 ｘおよびｚが両者ともｙ未満か、また
    は、これより大きい請求項４８に記載の方法。
  50. 【請求項５０】 ｘおよびｚが同じ厚みであり、かつ、
    ｙの厚み未満である請求項４８に記載の方法。
  51. 【請求項５１】 ｘおよびｚが異なる厚みであり、か
    つ、ｙの厚み未満である請求項４８に記載の方法。
  52. 【請求項５２】 カソードが、そのカソードの構造厚み
    を規定するカソード構造（ｘ）／集電体／カソード構造
    （ｙ）の形態を有し、さらに、カソード構造（ｘ）がア
    ノードと対面し、この場合においてｘおよびｙが厚みを
    表わし、また、ｘがｙ未満である請求項４４に記載の方
    法。
  53. 【請求項５３】 カソードが、そのカソードの構造厚み
    を規定するＳＶＯ（ｘ）／集電体／ＳＶＯ（ｙ）／集電
    体／ＳＶＯ（ｚ）の形態を有し、この場合においてｘ、
    ｙおよびｚが厚みを表わし、また、ｘおよびｚがｙ未満
    である請求項４４に記載の方法。
  54. 【請求項５４】 カソードが、そのカソードの構造厚み
    を規定するＣＦx （ｘ）／集電体／ＣＦx （ｙ）／集電
    体／ＣＦx （ｚ）の形態を有し、この場合においてｘ、
    ｙおよびｚが厚みを表わし、また、ｘおよびｚがｙ未満
    である請求項４４に記載の方法。
  55. 【請求項５５】 アルカリ金属のアノードと、非水性化
    学物質を有する電解液を準備する工程を含む請求項４４
    に記載の方法。
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