JP2003317794A - Fiber cell and its manufacturing method - Google Patents

Fiber cell and its manufacturing method

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JP2003317794A
JP2003317794A JP2002118639A JP2002118639A JP2003317794A JP 2003317794 A JP2003317794 A JP 2003317794A JP 2002118639 A JP2002118639 A JP 2002118639A JP 2002118639 A JP2002118639 A JP 2002118639A JP 2003317794 A JP2003317794 A JP 2003317794A
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active material
negative electrode
battery
positive electrode
fiber
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JP2002118639A
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Japanese (ja)
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Kazuo Tsutsumi
香津雄 堤
Kazuya Nishimura
和也 西村
Susumu Mitsuta
進 光田
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Osaka Gas Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cell significantly improved in both charging speed and discharging speed. <P>SOLUTION: The cell is composed by bundling or laminating as fabrics fibrous materials having electron conductivity applied with a cell active material on surfaces. For example, by contacting and fixing the cell active material on the fibrous materials having electron conductivity and bundling the fiber with the active material, a cell capable of high output is formed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子伝導性のある
繊維状物質の表面に電池活物質をつけたものを、束ねた
り又は織物として積層するなどして構成した高出力が可
能なファイバー電池及びその製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fiber battery capable of high output, which is formed by bundling or laminating a fibrous substance having electron conductivity with a battery active material on the surface thereof, or bundling it or laminating it as a woven fabric. And a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】特許第3051401号公報には、電池
活物質を粉体又は粒子にして構成した、いわゆる三次元
電池が開示されている。また、積層化された三次元電池
についても既に特許出願がなされている(特願平11−
309627)。また、粒子状活物質を充填して固定層
とした三次元電池についても、本出願人が特許出願して
いる(特願2000−332281、特願2000−3
32503)。さらに、活物質材料粉末に導電フィラー
を加えて樹脂で粒子状等に成形し硬化させた電池活物質
(特願2001−280847)や、活物質材料粉末に
導電フィラーを加え樹脂で硬化させた一次成形体をプレ
ート状等に二次成形した電池活物質(特願2001−2
80848)についても、本出願人が特許出願してい
る。
2. Description of the Related Art Japanese Patent No. 3051401 discloses a so-called three-dimensional battery in which a battery active material is formed into powder or particles. Also, a patent application has already been filed for stacked three-dimensional batteries (Japanese Patent Application No. 11-
309627). The present applicant has also applied for a patent for a three-dimensional battery in which a particulate active material is filled to form a fixed layer (Japanese Patent Application Nos. 2000-332281 and 2000-3).
32503). Further, a battery active material (Japanese Patent Application No. 2001-280847) obtained by adding a conductive filler to an active material powder and molding the resin into particles and curing the resin, or a primary material obtained by adding a conductive filler to the active material powder and curing the resin. A battery active material obtained by secondary molding of a molded body into a plate shape (Japanese Patent Application No. 2001-2
The present applicant has also applied for a patent for 80848).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】例えば、従来から知ら
れているニッケル水素電池やニッケル鉄電池の電池活物
質の厚みは1mm前後であり、活物質内をイオンや電子が
移動する拡散が律速になっているので、高出力化が難し
い。そこで、従来は、電子伝導性の無い水酸化ニッケル
に電子伝導性を持たせるために、コバルトの添加や多孔
性金属への充填が行われている。また、例えば、リチウ
ムイオン電池の電池活物質の厚みは100μm前後であ
り、リチウムイオンの拡散が律速になっているので、高
出力化が難しい。この場合、リチウムイオンはプロトン
と比較すると極めて巨大なので、移動距離を短くするし
か短時間でリチウムを移動させる方法はない。
For example, the thickness of the battery active material of a conventionally known nickel hydrogen battery or nickel iron battery is about 1 mm, and diffusion of ions or electrons moving in the active material is rate-determining. Therefore, it is difficult to increase the output. Therefore, conventionally, in order to give nickel hydroxide having no electron conductivity electron conductivity, cobalt is added or porous metal is filled. Further, for example, the thickness of the battery active material of a lithium ion battery is around 100 μm, and the diffusion of lithium ions is rate-determining, so it is difficult to achieve high output. In this case, since lithium ions are extremely large compared to protons, there is no way to move lithium in a short time without shortening the moving distance.

【0004】また、例えば、鉛蓄電池の活物質である
鉛、二酸化鉛の厚みは1mm前後であり、活物質でもある
電解液の硫酸イオンが巨大で、硫酸イオンの移動が律速
になっている。この場合、二酸化鉛は電子伝導性が低い
ので、薄くするしか反応速度を上げる方法はないが、無
理やり厚みを薄くすると大電流を流したときに電圧降下
が激しく起こる。さらに、従来の電池では、電池活物質
が接触しているニッケルなどの導電材と集電体が溶接さ
れており、リサイクルが困難である。
Further, for example, the thickness of lead and lead dioxide, which are the active materials of a lead storage battery, is about 1 mm, the sulfate ion of the electrolytic solution which is also the active material is huge, and the movement of the sulfate ion is rate-determining. In this case, since lead dioxide has a low electronic conductivity, there is no way to increase the reaction speed by reducing the thickness, but if the thickness is forcibly reduced, a large voltage drop occurs when a large current is passed. Further, in a conventional battery, a conductive material such as nickel which is in contact with a battery active material and a current collector are welded together, which makes recycling difficult.

【0005】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、電池活物質において電子伝導性が極めて小さいもの
や反応するために移動しなければならない物質が巨大な
ものは、移動距離を極力短くすることで高出力が可能に
なるので、電子等の移動通路として繊維状の電子伝導性
のある物質の表面に薄い電池活物質層をつけたものを、
束ねたり又は織物として積層するなどして電池を構成す
ることにより、従来にない高出力が可能なファイバー電
池及びその製造方法を提供することを目的とする。ま
た、電池活物質を表面にコートした電子伝導性のある繊
維状物質を並べたり織物として積層したものを集電体で
押さえ込むだけの構成とすることにより、従来のような
溶接の必要がなくなり、容易にリサイクルができるファ
イバー電池及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above points, and in the case of a battery active material having a very small electron conductivity or a material which needs to move in order to react, the moving distance is shortened as much as possible. Since high output is possible by doing so, a thin battery active material layer is attached to the surface of a fibrous electron conductive material as a passage for electrons etc.
An object of the present invention is to provide a fiber battery capable of unprecedentedly high output and a manufacturing method thereof by forming a battery by bundling or laminating it as a woven fabric. Further, by arranging only the current collector to hold the battery-active material coated on the surface with a fibrous substance having electron conductivity or laminated as a woven fabric, the conventional welding is not necessary, An object of the present invention is to provide a fiber battery that can be easily recycled and a manufacturing method thereof.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のファイバー電池は、電子伝導性のある繊
維状物質の表面を正極活物質でコートしたものを1本ず
つ又は束状で並べるか又は織物とした正極と、電子伝導
性のある繊維状物質の表面を負極活物質でコートしたも
のを1本ずつ又は束状で並べるか又は織物とした負極と
が、正極と負極の間に電子伝導性が無くイオン伝導性の
あるセパレータを挟んで積層され、正極として敷設した
繊維状物質の少なくとも一端が接するように正極集電体
が取り付けられ、負極として敷設した繊維状物質の少な
くとも一端が接するように負極集電体が取り付けられ、
電池セルに電解液を充填して構成されている。
In order to achieve the above-mentioned object, the fiber battery of the present invention comprises a fibrous substance having electron conductivity, the surface of which is coated with a positive electrode active material, one by one or in a bundle. Of the positive electrode and the negative electrode of which the surface is made of a fibrous substance having electron conductivity and which is coated with the negative electrode active material one by one or in the form of a bundle or which is made of a woven fabric. At least one of the fibrous substances laid as the negative electrode is attached so that at least one end of the fibrous substance laid as the positive electrode is in contact with the separator, which is laminated with a separator having no electron conductivity and ionic conductivity therebetween. The negative electrode current collector is attached so that one end contacts,
It is configured by filling a battery cell with an electrolytic solution.

【0007】また、本発明のファイバー電池は、電子伝
導性のある繊維状物質の表面を正極活物質でコートし、
さらにその外側を電子伝導性が無くイオン伝導性のある
多孔質な物質で被覆したものを1本ずつ又は束状で並べ
るか又は織物とした正極と、電子伝導性のある繊維状物
質の表面を負極活物質でコートし、さらにその外側を電
子伝導性が無くイオン伝導性のある多孔質な物質で被覆
したものを1本ずつ又は束状で並べるか又は織物とした
負極とが積層され、正極として敷設した繊維状物質の少
なくとも一端が接するように正極集電体が取り付けら
れ、負極として敷設した繊維状物質の少なくとも一端が
接するように負極集電体が取り付けられ、電池セルに電
解液を充填して構成されたことを特徴としている。
In the fiber battery of the present invention, the surface of a fibrous material having electron conductivity is coated with a positive electrode active material,
Further, the outer surface of the positive electrode coated with a porous substance having no electron conductivity but ion conductivity is arranged one by one or in a bundle or is a woven fabric and the surface of the fibrous substance having electron conductivity. A negative electrode which is coated with a negative electrode active material and is further coated with a porous substance having no electron conductivity but ion conductivity is arranged one by one or in a bundle or is laminated as a woven negative electrode. The positive electrode current collector is attached so that at least one end of the fibrous substance laid as the contact is attached, and the negative electrode current collector is attached so that at least one end of the fibrous substance laid as the negative electrode is attached, and the battery cell is filled with the electrolytic solution. It is characterized by being configured.

【0008】また、本発明のファイバー電池は、電子伝
導性のある繊維状物質の表面を正極活物質でコートし、
さらにその外側を電子伝導性が無くイオン伝導性のある
多孔質な物質で被覆したものを1本ずつ又は束にして正
極に使用する縦糸とし、電子伝導性のある繊維状物質の
表面を負極活物質でコートし、さらにその外側を電子伝
導性が無くイオン伝導性のある多孔質な物質で被覆した
ものを1本ずつ又は束にして負極に使用する横糸とし
て、縦糸と横糸を各々正極、負極とした織物が形成さ
れ、該織物が縦横同じ向きとなるように積層されて、織
物の縦糸方向と略垂直な面に正極である縦糸の繊維状物
質の少なくとも一端が接するように正極集電体が両側又
は片側から取り付けられ、織物の横糸方向と略垂直な面
に負極である横糸の繊維状物質の少なくとも一端が接す
るように負極集電体が両側又は片側から取り付けられ、
電池セルに電解液を充填して構成されたことを特徴とし
ている。なお、正極として使用する繊維状物質が横糸、
負極として使用する繊維状物質が縦糸であってもよい。
In the fiber battery of the present invention, the surface of the fibrous material having electron conductivity is coated with the positive electrode active material,
Furthermore, the outside of which is coated with a porous substance having no electron conductivity but ion conductivity is used as a warp thread for use in the positive electrode one by one or in a bundle, and the surface of the fibrous substance having electronic conductivity is used as the negative electrode active material. Wefts and wefts that are coated with a substance, and the outer side of which is coated with a porous substance that has no electronic conductivity but ion conductivity, are used individually or in a bundle for the negative electrode. And a positive electrode current collector in which the woven fabrics are laminated so that the vertical and horizontal directions thereof are the same, and at least one end of the fibrous substance of the vertical yarns that are the positive electrodes is in contact with the surface of the woven fabric substantially perpendicular to the warp direction. Is attached from both sides or one side, the negative electrode current collector is attached from both sides or one side so that at least one end of the fibrous substance of the weft yarn which is the negative electrode is in contact with the surface substantially perpendicular to the weft direction of the fabric,
It is characterized in that the battery cell is filled with an electrolytic solution. The fibrous material used as the positive electrode is a weft thread,
The fibrous material used as the negative electrode may be warp threads.

【0009】上記の構成においては、例えば、正極活物
質がニッケル/水酸化ニッケルで負極活物質がカドミウ
ムの電池、正極活物質がニッケル/水酸化ニッケルで負
極活物質が水素吸蔵合金の電池、正極活物質がニッケル
/水酸化ニッケルで負極活物質が鉄/水酸化鉄の電池、
正極活物質がニッケル/水酸化ニッケルで負極活物質が
亜鉛の電池、正極活物質が鉛/二酸化鉛で負極活物質が
鉛の電池、正極活物質がリチウム/リチウム化合物で負
極活物質が炭素の電池、正極活物質が二酸化マンガンで
負極活物質がリチウム/リチウム化合物の電池、正極が
空気で負極活物質がアルミニウムの電池、正極が空気で
負極活物質がマグネシウムの電池、正極活物質が酸化銀
で負極活物質が亜鉛の電池、正極活物質が酸化銀で負極
活物質がカドミウムの電池、正極活物質が二酸化マンガ
ンで負極活物質が亜鉛の電池などとすることができる。
なお、本発明に適用可能な電池活物質としては、ニッケ
ル、鉄、亜鉛、鉛、銀、カルシウム、錫、金、あるいは
リチウム、アルミニウム、カリウム、ナトリウム、マグ
ネシウム、あるいはこれらの酸化物、水酸化物、炭化
物、又は水素吸蔵合金などが挙げられる。
In the above structure, for example, a battery in which the positive electrode active material is nickel / nickel hydroxide and the negative electrode active material is cadmium, a battery in which the positive electrode active material is nickel / nickel hydroxide and the negative electrode active material is a hydrogen storage alloy, and a positive electrode Batteries in which the active material is nickel / nickel hydroxide and the negative electrode active material is iron / iron hydroxide,
Batteries with positive electrode active material of nickel / nickel hydroxide and negative electrode active material of zinc, batteries of positive electrode active material with lead / lead dioxide and negative electrode active material of lead, positive electrode active material with lithium / lithium compound and negative electrode active material of carbon Batteries, batteries with manganese dioxide as the positive electrode active material and lithium / lithium compound as the negative electrode active material, batteries with positive electrode as air and negative electrode active material as aluminum, batteries with positive electrode as air and negative electrode active material as magnesium, positive electrode active material as silver oxide Thus, a battery in which the negative electrode active material is zinc, a battery in which the positive electrode active material is silver oxide and the negative electrode active material is cadmium, and a battery in which the positive electrode active material is manganese dioxide and the negative electrode active material is zinc can be used.
The battery active material applicable to the present invention includes nickel, iron, zinc, lead, silver, calcium, tin, gold, lithium, aluminum, potassium, sodium, magnesium, or oxides or hydroxides thereof. , Carbides, hydrogen storage alloys, and the like.

【0010】また、上記の構成においては、例えば、繊
維状物質として、炭素繊維、金属繊維などの電子伝導性
のある物質、表面に金属メッキした有機繊維、無機繊
維、繊維状のプラスチック、ゴムなどが使用可能であ
る。なお、電子伝導性のある繊維状物質には、まさに繊
維状である物質の他に、断面径が十分に小さい棒状物
質、細長い箔状の物質なども含まれる。これらの繊維
状、棒状あるいは箔状の物質表面に、例えば、10μm
以下の厚みで電池活物質をつける。
In the above structure, for example, as fibrous substances, substances having electron conductivity such as carbon fibers and metal fibers, organic fibers having metal plated on the surface, inorganic fibers, fibrous plastics, rubber, etc. Can be used. Note that the fibrous substance having electron conductivity includes, in addition to the fibrous substance, a rod-shaped substance having a sufficiently small cross-sectional diameter, an elongated foil-shaped substance, and the like. On the surface of these fibrous, rod-shaped or foil-shaped substances, for example, 10 μm
Attach the battery active material with the following thickness.

【0011】また、上記の構成においては、例えば、電
子伝導性が無くイオン伝導性のある多孔質な物質とし
て、水又はアルコールに可溶な溶剤に溶解する樹脂を用
いて、溶剤に溶解した樹脂から水又はアルコールで溶剤
を抽出して多孔質とした樹脂が使用可能である。水に可
溶な溶剤に溶解した樹脂としては、ジメチルスルフォオ
キサイド(DMSO)に溶解したポリエーテルスルフォ
ン(PES)樹脂、アセトンに溶解したポリスチレン、
ジメチルホルムアミド(DMF)もしくはDMSOに溶
解したポリスルホン、DMF、DMSOもしくはエチレ
ンカーボネートに溶解したポリアクリロニトリル、DM
F、DMSOもしくはN−メチル−2−ピロリドン(N
MP)に溶解したポリフッ化ビニリデン、DMFもしく
はNMPに溶解したポリアミド、DMFもしくはNMP
に溶解したポリイミドなどが用いられる。アルコールに
可溶な溶剤に溶解した樹脂としては、塩化メチレンに溶
解した酢酸セルロース、塩化メチレンに溶解したオキサ
イドフェニレンエーテル(PPO)などが用いられる。
また、電子伝導性が無くイオン伝導性のある多孔質な物
質としては、NAFION(登録商標)のような固体電
解質、テフロン(登録商標)、ポリエチレン、ポリプロ
ピレンなどのポリオレフィン系のメンブラン膜や不織布
などが使用可能である。また、繊維状物質に電池活物質
をつけ、さらにその外側を多孔質な物質で被覆したもの
を、新たに切断することにより、繊維状物質の断面を露
出させて、この断面に集電体を接触させて電池を構成す
ることができる。
In the above structure, for example, a resin soluble in a solvent soluble in water or alcohol is used as the porous substance having no electron conductivity but ion conductivity, and the resin dissolved in the solvent is used. It is possible to use a resin which is made porous by extracting the solvent with water or alcohol. As the resin dissolved in a water-soluble solvent, polyether sulfone (PES) resin dissolved in dimethyl sulfoxide (DMSO), polystyrene dissolved in acetone,
Polysulfone dissolved in dimethylformamide (DMF) or DMSO, polyacrylonitrile dissolved in DMF, DMSO or ethylene carbonate, DM
F, DMSO or N-methyl-2-pyrrolidone (N
Polyvinylidene fluoride dissolved in MP, polyamide dissolved in DMF or NMP, DMF or NMP
A polyimide or the like dissolved in is used. As the resin dissolved in a solvent soluble in alcohol, cellulose acetate dissolved in methylene chloride, oxide phenylene ether (PPO) dissolved in methylene chloride and the like are used.
In addition, as the porous substance having no electronic conductivity and ionic conductivity, a solid electrolyte such as NAFION (registered trademark), a polyolefin membrane film such as Teflon (registered trademark), polyethylene, polypropylene, or a non-woven fabric is used. It can be used. Further, by attaching a battery active material to a fibrous substance and further coating the outer side of the fibrous substance with a porous substance, a new cut is made to expose the cross section of the fibrous substance, and the current collector is attached to this cross section. A battery can be constructed by contacting them.

【0012】また、上記の構成においては、正極繊維と
負極繊維を並べるか又は織物として積層した基本ユニッ
トを、一つのセルに1個又は複数個充填した電池とする
ことができる。この場合、基本ユニットを圧縮し圧密状
態として電池セルに組み込むことができる。例えば、基
本ユニットを多孔性もしくは無孔性の絶縁体又は融解性
もしくは非融解性の絶縁体からなる帯状体又は紐状体で
縛り圧密状態とする。また、上記の構成においては、充
放電特性の異なる電池活物質を表面にコートした繊維状
物質からなる積層体を同一セルに充填又は積層すること
が可能である。また、1本の繊維状物質の表面に充放電
特性の異なる電池活物質をつけたものを電池セルに多数
充填又は積層することも可能である。
In the above structure, one cell or a plurality of basic units in which the positive electrode fibers and the negative electrode fibers are arranged side by side or laminated as a woven fabric can be used as a battery. In this case, the basic unit can be compressed and assembled into the battery cell in a compressed state. For example, the basic unit is bound with a porous or non-porous insulator or a band or string made of a meltable or non-meltable insulator to be in a consolidated state. Further, in the above structure, it is possible to fill or stack the same cell with a laminate made of a fibrous substance having a surface coated with a battery active material having different charge / discharge characteristics. It is also possible to fill or stack a large number of one fibrous substance with the surface of which a battery active material having different charge / discharge characteristics is attached, in the battery cell.

【0013】また、上記の構成においては、単セルを隔
壁で隔てて積層していき、高電圧とした電池とすること
ができる。また、上記の構成においては、繊維状物質の
表面を電池活物質でコートしたものを正極、負極ともに
使用する場合の他に、繊維状物質の表面を電池活物質で
コートしたものを正極側又は負極側のみ使用し、他極側
には電池活物質で表面をコートした繊維状物質の代わり
に、粒子もしくは粉体状の電池活物質(特願2001−
280847)、又はプレート状等に成形した電池活物
質(特願2001−280848)を装填して電池を構
成することができる。
Further, in the above-mentioned structure, it is possible to obtain a high-voltage battery by stacking the single cells with the partition walls. Further, in the above structure, in addition to the case where the surface of the fibrous material is coated with the battery active material is used for both the positive electrode and the negative electrode, the surface of the fibrous material is coated with the battery active material for the positive electrode side or Instead of the fibrous material whose surface is coated with the battery active material, only the negative electrode side is used, and the other electrode side is a particulate or powdery battery active material (Japanese Patent Application No. 2001-2001).
280847) or a battery active material formed in a plate shape (Japanese Patent Application No. 2001-2804848) can be loaded to form a battery.

【0014】本発明のファイバー電池の製造方法は、電
子伝導性のある繊維状物質の表面に電池活物質をつけ
て、正極活物質で表面をコートした繊維状物質を正極、
負極活物質で表面をコートした繊維状物質を負極として
使用し、正極の繊維状物質を1本ずつ又は束にして並べ
るか又は織物とし、その上に電子伝導性が無くイオン伝
導性のあるセパレータを敷いて、セパレータの上に負極
の繊維状物質を1本ずつ又は束にして並べるか又は織物
として敷き、正極と負極をセパレータを挟んで積層して
いき、正極側の繊維状物質の少なくとも一端が接するよ
うに繊維状物質の略垂直方向より片側又は両側から正極
集電体を押しつけ、負極側の繊維状物質の少なくとも一
端が接するように繊維状物質の略垂直方向より片側又は
両側から負極集電体を押しつけ、電池セルに電解液を充
填して電池を完成させることを特徴としている。
In the method for producing a fiber battery of the present invention, a battery active material is attached to the surface of a fibrous material having electronic conductivity, and the fibrous material coated with the positive electrode active material is used as a positive electrode.
A fibrous substance having a surface coated with a negative electrode active material is used as a negative electrode, and the fibrous substances of the positive electrode are arranged one by one or in a bundle or as a woven fabric, and there is no electron conductivity and ion-conductive separator on the fibrous substance. , And arrange the negative electrode fibrous substances one by one or in a bundle on the separator or lay them as a woven fabric, and stack the positive electrode and the negative electrode with the separator sandwiched between them, and at least one end of the positive electrode side fibrous substance. The positive electrode current collector from one side or both sides of the fibrous substance in a direction substantially perpendicular to the negative electrode side, and the negative electrode current collector from one side or both sides of the fibrous substance in a direction substantially perpendicular so that at least one end of the fibrous substance contacts. It is characterized by pressing an electric body and filling a battery cell with an electrolytic solution to complete a battery.

【0015】また、本発明の方法は、電子伝導性のある
繊維状物質の表面に電池活物質をつけ、さらにその外側
を電子伝導性が無くイオン伝導性のある多孔質な物質で
被覆して、正極活物質で表面をコートしさらに多孔質膜
で被覆した繊維状物質を正極、負極活物質で表面をコー
トしさらに多孔質膜で被覆した繊維状物質を負極として
使用し、正極の繊維状物質を1本ずつ又は束にして並べ
るか又は織物とし、その上に負極の繊維状物質を1本ず
つ又は束にして並べるか又は織物として敷き、正極と負
極を交互にあるいはランダムに積層していき、正極側の
繊維状物質の少なくとも一端が接するように繊維状物質
の略垂直方向より片側又は両側から正極集電体を押しつ
け、負極側の繊維状物質の少なくとも一端が接するよう
に繊維状物質の略垂直方向より片側又は両側から負極集
電体を押しつけ、電池セルに電解液を充填して電池を完
成させることを特徴としている。
In the method of the present invention, a battery active material is attached to the surface of a fibrous substance having electron conductivity, and the outside is covered with a porous substance having no electron conductivity and ion conductivity. The fibrous substance coated on the surface with a positive electrode active material and further coated with a porous film is used as the positive electrode, and the fibrous substance coated on the surface with the negative electrode active material and further coated with a porous film is used as the negative electrode. The substances are arranged one by one or in a bundle or as a woven fabric, and the fibrous substance of the negative electrode is laid one by one or in a bundle or laid on the fabric as a woven fabric, and the positive and negative electrodes are alternately or randomly laminated. Then, the positive electrode current collector is pressed from one side or both sides of the substantially vertical direction of the fibrous substance so that at least one end of the fibrous substance on the positive electrode side comes into contact with the fibrous substance so that at least one end of the fibrous substance on the negative electrode side comes into contact. Stands for Pressing the negative electrode current collector from one or both sides from the straight direction, it is characterized in that to complete the cell filled with the electrolyte solution to the battery cell.

【0016】また、本発明の方法は、電子伝導性のある
繊維状物質の表面に電池活物質をつけ、さらにその外側
を電子伝導性が無くイオン伝導性のある多孔質な物質で
被覆して、正極活物質で表面をコートしさらに多孔質膜
で被覆した繊維状物質を正極、負極活物質で表面をコー
トしさらに多孔質膜で被覆した繊維状物質を負極として
使用し、正極の繊維状物質を1本ずつ又は束にして縦糸
とし、負極の繊維状物質を1本ずつ又は束にして横糸と
して、縦糸と横糸を各々正極、負極とした織物を作製
し、該織物を縦横同じ向きとなるように積層して、織物
の縦糸方向と略垂直な面に正極である縦糸の繊維状物質
の少なくとも一端が接するように正極集電体を両側又は
片側から押しつけ、織物の横糸方向と略垂直な面に負極
である横糸の繊維状物質の少なくとも一端が接するよう
に負極集電体を両側又は片側から押しつけ、電池セルに
電解液を充填して電池を完成させることを特徴としてい
る。
Further, in the method of the present invention, a battery active material is attached to the surface of a fibrous substance having electron conductivity, and the outside thereof is coated with a porous substance having no electron conductivity but ion conductivity. The fibrous substance coated on the surface with a positive electrode active material and further coated with a porous film is used as the positive electrode, and the fibrous substance coated on the surface with the negative electrode active material and further coated with a porous film is used as the negative electrode. A woven fabric is prepared in which the substance is used as warp yarns one by one or as a bundle, and the fibrous substance of the negative electrode as one yarn or bundle as a weft yarn, and the warp yarns and the weft yarns are used as a positive electrode and a negative electrode, respectively. And the positive electrode current collector is pressed from both sides or one side so that at least one end of the fibrous substance of the warp yarn that is the positive electrode is in contact with the surface of the fabric that is substantially perpendicular to the warp yarn direction. Filament of weft, which is the negative electrode Pressing the negative electrode current collector so that at least one end of the quality contact from both sides or one side, is characterized in that to complete the cell filled with the electrolyte solution to the battery cell.

【0017】電池活物質で表面をコートした繊維状物
質、又は電池活物質で表面をコートしさらに多孔質膜で
被覆した繊維状物質を1本ずつ、あるいは複数本束にし
て織物とする場合は、平織り、綾織り、トンキャップ織
り等とすることができる。また、繊維状物質の表面に電
池活物質をつける際は、1本ずつ行ってもよいし、複数
本まとめて行ってもよい。また、繊維状物質の表面に電
池活物質(水酸化ニッケルなど)をつける方法として
は、電気分解による電解析出法を活用することができ
る。この場合、種類や濃度、pH、温度等が異なる電解浴
を複数回用いて、特性の異なる析出物を表面にコートす
ることができる。また、電流密度を変化させて、特性の
異なる析出物を表面にコートすることができる。さら
に、電池活物質を微粒子として電解浴中に懸濁させ、共
析メッキ法でメッキ金属内に電池活物質を取り込み共析
させることも可能である。
When a fibrous substance having a surface coated with a battery active material or a fibrous substance having a surface coated with a battery active material and further coated with a porous film is used one by one or as a bundle to form a woven fabric. , Plain weave, twill weave, toncap weave, and the like. Further, when the battery active material is applied to the surface of the fibrous material, it may be carried out one by one, or may be carried out collectively. Further, as a method of attaching the battery active material (such as nickel hydroxide) to the surface of the fibrous material, electrolytic deposition method by electrolysis can be utilized. In this case, it is possible to coat the surface with a deposit having different characteristics by using electrolytic baths different in kind, concentration, pH, temperature and the like a plurality of times. Further, the current density can be changed to coat the surface with a deposit having different characteristics. Further, it is also possible to suspend the battery active material as fine particles in an electrolytic bath, and take the battery active material into the plated metal by eutectoid plating to co-deposit it.

【0018】また、繊維状物質の表面に電池活物質(水
酸化ニッケルなど)をつける方法として、樹脂により固
定する方法を用いることができる。例えば、活物質とし
て水酸化ニッケルを使用する場合、樹脂としては、軟化
温度120℃までの熱可塑性樹脂、硬化温度が常温から
120℃までの樹脂、蒸発温度120℃以下の溶剤に溶
解する樹脂を用いることができる。活物質として水酸化
ニッケルを使用する場合は、130℃以上でその活性を
失うため、130℃未満で各種処理を行うことが必要で
ある。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、エチレン酢酸ビニルコーポリマーなどが使用可
能であり、硬化温度が常温から120℃までの樹脂とし
ては、反応硬化型樹脂(エポキシ樹脂、ポリウレタン樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂など)、熱硬化型樹脂(フ
ェノール樹脂など)、上記の熱可塑性樹脂などが使用可
能である。蒸発温度が低い溶剤に溶解する樹脂として
は、上記のポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢
酸ビニルコーポリマーなどが使用可能であり、これらの
樹脂を加熱トルエン、キシレン等の有機溶剤に溶解させ
て、溶剤に溶解した樹脂を表面にコートした後、減圧下
又は常圧下で溶剤を加熱除去すればよい。
As a method of attaching the battery active material (such as nickel hydroxide) to the surface of the fibrous material, a method of fixing with a resin can be used. For example, when nickel hydroxide is used as the active material, the resin may be a thermoplastic resin having a softening temperature of 120 ° C., a resin having a curing temperature of room temperature to 120 ° C., or a resin soluble in a solvent having an evaporation temperature of 120 ° C. or less. Can be used. When nickel hydroxide is used as the active material, its activity is lost at 130 ° C. or higher, and therefore various treatments are necessary at temperatures lower than 130 ° C. As the thermoplastic resin, polyethylene, polypropylene, ethylene vinyl acetate copolymer, etc. can be used. As the resin having a curing temperature from room temperature to 120 ° C., a reaction curable resin (epoxy resin, polyurethane resin, unsaturated polyester resin) is used. Etc.), thermosetting resins (phenolic resins, etc.), the above-mentioned thermoplastic resins, etc. can be used. As the resin soluble in a solvent having a low evaporation temperature, the above-mentioned polyethylene, polypropylene, ethylene vinyl acetate copolymer, etc. can be used, and these resins are dissolved in an organic solvent such as heated toluene or xylene to be dissolved in the solvent. After coating the above resin on the surface, the solvent may be removed by heating under reduced pressure or normal pressure.

【0019】また、樹脂として、水に可溶な溶剤に溶解
した樹脂であるDMSOに溶解したPES、アセトンに
溶解したポリスチレン、DMFもしくはDMSOに溶解
したポリスルホン、DMF、DMSOもしくはエチレン
カーボネートに溶解したポリアクリロニトリル、DM
F、DMSOもしくはNMPに溶解したポリフッ化ビニ
リデン、DMFもしくはNMPに溶解したポリアミド、
DMFもしくはNMPに溶解したポリイミドなど、アル
コールに可溶な溶剤に溶解した樹脂である塩化メチレン
に溶解した酢酸セルロース、塩化メチレンに溶解したP
POなどを用いる場合は、水又はアルコールに可溶な溶
剤に溶解した樹脂を表面にコートした後、水又はアルコ
ールで溶剤を抽出除去すればよい。
Further, as the resin, PES dissolved in DMSO which is a resin dissolved in a water-soluble solvent, polystyrene dissolved in acetone, polysulfone dissolved in DMF or DMSO, polysulfone dissolved in DMF, DMSO or ethylene carbonate. Acrylonitrile, DM
Polyvinylidene fluoride dissolved in F, DMSO or NMP, polyamide dissolved in DMF or NMP,
Cellulose acetate dissolved in methylene chloride which is a resin dissolved in a solvent soluble in alcohol such as polyimide dissolved in DMF or NMP, P dissolved in methylene chloride
When using PO or the like, the resin dissolved in a solvent soluble in water or alcohol may be coated on the surface, and then the solvent may be extracted and removed with water or alcohol.

【0020】また、樹脂に導電性を持たせるため、カー
ボンブラック、炭素繊維、炭素箔、炭素ウィスカー、ニ
ッケル金属の微粒子、ニッケル箔、ニッケル金属のウィ
スカーなどの導電性素材を樹脂に添加してもよい。樹脂
に導電性素材を添加する方法としては、溶剤に溶解させ
た樹脂と導電性素材を混合し分散させる方法や、溶剤と
導電性素材を混合し分散した後に樹脂を溶解させて混合
し分散させる方法などがある。樹脂により繊維状物質表
面に電池活物質を固定する方法では、樹脂や溶剤の量、
種類等を変えることで、特性の異なる物質をコートする
ことができる。
In order to make the resin conductive, even if a conductive material such as carbon black, carbon fiber, carbon foil, carbon whiskers, nickel metal fine particles, nickel foil, or nickel metal whiskers is added to the resin. Good. As a method of adding the conductive material to the resin, a method of mixing and dispersing the resin and the conductive material dissolved in a solvent, or a method of mixing and dispersing the solvent and the conductive material and then dissolving and mixing the resin to disperse There are ways. In the method of fixing the battery active material on the surface of the fibrous material with the resin, the amount of resin and solvent,
By changing the type, substances with different characteristics can be coated.

【0021】また、繊維状物質の表面に電池活物質をつ
ける方法として、溶融メッキを用いることができる。溶
融メッキの方法は、繊維状のものを連続的に供給してそ
の表面にメッキしてもよいし、繊維状のものをバッチで
供給してその表面にメッキしてもよい。この場合、組成
の種類や濃度、温度等が異なる電解浴を複数回用いて、
特性の異なる析出物を表面にコートすることができる。
また、処理時間を変化させて、特性の異なる析出物を表
面にコートすることができる。また、繊維状物質の表面
に電池活物質(水素吸蔵合金など)をつける方法とし
て、焼結する方法を用いることができる。
Further, hot dipping can be used as a method of attaching the battery active material to the surface of the fibrous material. As the method of hot dipping, fibrous materials may be continuously supplied to plate the surface thereof, or fibrous materials may be supplied in batch to plate the surface. In this case, using electrolytic baths with different composition types, concentrations, temperatures, etc. multiple times,
Precipitates with different properties can be coated on the surface.
Further, the treatment time can be changed to coat the surface with a deposit having different characteristics. Further, as a method of attaching the battery active material (hydrogen storage alloy or the like) to the surface of the fibrous material, a sintering method can be used.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することが可能な
ものである。図1、図2は、本発明の実施の第1形態に
よるファイバー電池の一例を示している。本実施の形態
は、一例として、電気分解による電解析出法を用いて、
基材であるカーボンファイバーに正極活物質としてニッ
ケル/水酸化ニッケル、負極活物質として鉄/水酸化鉄
をつけて構成したニッケル−鉄電池である。本実施の形
態のファイバー電池の製造例について説明する。硝酸ニ
ッケル浴中でカーボンファイバーを陰極、ニッケル板を
陽極として電気分解を行い、カーボンファイバー表面に
ニッケル/水酸化ニッケルを電解析出させる。このニッ
ケル/水酸化ニッケルで表面をコートしたカーボンファ
イバーを正極として使用する。また、硝酸鉄浴中でカー
ボンファイバーを陰極、鉄板を陽極として電気分解を行
い、カーボンファイバー表面に鉄/水酸化鉄を電解析出
させる。この鉄/水酸化鉄で表面をコートしたカーボン
ファイバーを負極として使用する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be appropriately modified and implemented. . 1 and 2 show an example of a fiber battery according to a first embodiment of the present invention. The present embodiment uses, as an example, an electrolytic deposition method by electrolysis,
It is a nickel-iron battery composed of carbon fiber as a base material and nickel / nickel hydroxide as a positive electrode active material and iron / iron hydroxide as a negative electrode active material. A manufacturing example of the fiber battery of the present embodiment will be described. Electrolysis is performed in a nickel nitrate bath using carbon fiber as a cathode and a nickel plate as an anode to electrolytically deposit nickel / nickel hydroxide on the surface of the carbon fiber. The carbon fiber whose surface is coated with this nickel / nickel hydroxide is used as a positive electrode. In addition, electrolysis is performed using carbon fiber as a cathode and an iron plate as an anode in an iron nitrate bath to electrolytically deposit iron / iron hydroxide on the surface of the carbon fiber. The carbon fiber whose surface is coated with this iron / iron hydroxide is used as a negative electrode.

【0023】正極活物質を表面にコートしたカーボンフ
ァイバー10を一列に並べて、その上にセパレータ12
としてテフロン(登録商標)の膜を敷く。このとき、正
極集電体側となる端は正極のカーボンファイバー10の
断面が露出した状態でセパレータ12とともに位置を揃
えて、負極集電体側となる端ではセパレータ12の方が
長くなるようにする。なお、セパレータとしては、テフ
ロン(登録商標)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナ
イロンなどの織物や不織布又はメンブラン膜等が使用可
能である。そして、セパレータ12の上に負極活物質を
表面にコートしたカーボンファイバー14を一列に並べ
る。このとき、負極集電体側となる端は負極のカーボン
ファイバー14の断面が露出した状態でセパレータ12
とともに位置を揃えて、正極集電体側となる端ではセパ
レータ12の方が長くなるようにする。さらにその上に
セパレータ12を敷き、正極と負極をセパレータを挟ん
で積層していく。層状のカーボンファイバーを電池セル
16に充填し、層状のカーボンファイバーに対して直角
方向(垂直方向)から正極のカーボンファイバー10と
セパレータ12を揃えた面に正極集電体18を押しつけ
る。正極集電体18側が底面となるようにした状態で、
電解質(KOH、NaOH、LiOH等)溶液を注入し
た後、負極のカーボンファイバー14とセパレータ12
を揃えた面、すなわち、正極集電体18と反対側から負
極集電体20を押しつけて電池を完成させる。なお、図
2では、手前側の負極集電体の図示を省略している。
The carbon fibers 10 having the surface coated with the positive electrode active material are arranged in a line, and the separator 12 is placed thereon.
As a Teflon (registered trademark) film is laid. At this time, the end on the positive electrode current collector side is aligned with the separator 12 in a state where the cross section of the positive electrode carbon fiber 10 is exposed, and the separator 12 is longer on the end on the negative electrode current collector side. As the separator, a woven or non-woven fabric such as Teflon (registered trademark), polyethylene, polypropylene, nylon, or a membrane film can be used. Then, the carbon fibers 14 having the surface coated with the negative electrode active material are arranged in a line on the separator 12. At this time, the end on the side of the negative electrode current collector has the cross section of the carbon fiber 14 of the negative electrode exposed and the separator 12
At the same time, the positions are aligned so that the separator 12 is longer at the end on the positive electrode current collector side. Further, a separator 12 is laid on it, and a positive electrode and a negative electrode are laminated with the separator interposed therebetween. The battery cell 16 is filled with the layered carbon fiber, and the positive electrode current collector 18 is pressed against the layered carbon fiber in a direction perpendicular to the layered carbon fiber 10 and the separator 12. With the positive electrode current collector 18 side being the bottom surface,
After injecting an electrolyte (KOH, NaOH, LiOH, etc.) solution, the carbon fiber 14 of the negative electrode and the separator 12
The battery is completed by pressing the negative electrode current collector 20 from the surface where the lines are aligned, that is, the side opposite to the positive electrode current collector 18. In addition, in FIG. 2, the illustration of the negative electrode current collector on the front side is omitted.

【0024】つぎに、本実施の形態の電池について充電
及び放電の詳細を説明する。 (充電)電池に電圧をかけ、発電手段(図示せず)から
負極集電体20へ電子を供給する。電子は負極集電体2
0より負極活物質に移動して反応する。反応によって発
生したイオンはセパレータ12を通過し、正極活物質と
反応して電子を放出する。この電子は正極集電体18に
移動して発電手段に送られる。 (放電)負荷(図示せず)から正極集電体18へ電子が
供給される。電子は正極集電体18より正極活物質に移
動し反応する。反応によって発生したイオンはセパレー
タ12を通過し、負極活物質と反応して電子を放出す
る。この電子は負極集電体20に移動して負荷に送られ
る。
Next, details of charging and discharging of the battery of this embodiment will be described. (Charging) A voltage is applied to the battery, and electrons are supplied to the negative electrode current collector 20 from a power generation means (not shown). Electron is the negative electrode current collector 2
It moves from 0 to the negative electrode active material and reacts. The ions generated by the reaction pass through the separator 12 and react with the positive electrode active material to emit electrons. The electrons move to the positive electrode current collector 18 and are sent to the power generation means. Electrons are supplied to the positive electrode current collector 18 from a (discharge) load (not shown). The electrons move from the positive electrode current collector 18 to the positive electrode active material and react. The ions generated by the reaction pass through the separator 12 and react with the negative electrode active material to emit electrons. The electrons move to the negative electrode current collector 20 and are sent to the load.

【0025】本実施の形態では、カーボンファイバーの
ような電子伝導性のある繊維状物質の表面に薄い電池活
物質層をつくることで、電子やイオンの移動距離が極力
短くなり、電子やイオンの拡散が従来の電池と比べて飛
躍的に促進されるので、充電速度、放電速度とも大幅に
向上した高出力が可能な電池とすることができる。ま
た、電池活物質を表面にコートしたカーボンファイバー
の積層体は集電体で押さえ込んでいるだけで、溶接され
ていないので、容易にリサイクルできる。
In this embodiment, by forming a thin battery active material layer on the surface of a fibrous material having electron conductivity such as carbon fiber, the migration distance of electrons and ions is shortened as much as possible, and the migration distance of electrons and ions is reduced. Since the diffusion is drastically promoted as compared with the conventional battery, it is possible to obtain a battery capable of high output with significantly improved charging speed and discharging speed. Further, the carbon fiber laminated body having the surface coated with the battery active material is simply pressed down by the current collector and not welded, so that it can be easily recycled.

【0026】図3、図4は、本発明の実施の第2形態に
よるファイバー電池の一例を示している。本実施の形態
は、一例として、電気分解による電解析出法を用いて、
基材であるカーボンファイバーに正極活物質としてニッ
ケル/水酸化ニッケル、負極活物質として鉄/水酸化鉄
をつけ、さらにその外側に多孔質樹脂をコートして構成
したニッケル−鉄電池である。本実施の形態のファイバ
ー電池の製造例について説明する。硝酸ニッケル浴中で
カーボンファイバーを陰極、ニッケル板を陽極として電
気分解を行い、カーボンファイバー表面にニッケル/水
酸化ニッケルを電解析出させる。PESをDMSOに溶
解させた樹脂液に上記のカーボンファイバーを浸漬して
引き上げる。これを水に浸漬し、DMSOを水で抽出し
PESを固化することで多孔質膜とする。このニッケル
/水酸化ニッケルで表面をコートし、さらに外側を多孔
質膜でコートしたカーボンファイバーを正極として使用
する。また、硝酸鉄浴中でカーボンファイバーを陰極、
鉄板を陽極として電気分解を行い、カーボンファイバー
表面に鉄/水酸化鉄を電解析出させる。PESをDMS
Oに溶解させた樹脂液に上記のカーボンファイバーを浸
漬して引き上げる。これを水に浸漬し、DMSOを水で
抽出しPESを固化することで多孔質膜とする。この鉄
/水酸化鉄で表面をコートし、さらに外側を多孔質膜で
コートしたカーボンファイバーを負極として使用する。
FIGS. 3 and 4 show an example of a fiber battery according to the second embodiment of the present invention. The present embodiment uses, as an example, an electrolytic deposition method by electrolysis,
The nickel-iron battery is formed by attaching carbon / nickel hydroxide as a positive electrode active material and iron / iron hydroxide as a negative electrode active material to carbon fiber as a base material, and further coating a porous resin on the outside thereof. A manufacturing example of the fiber battery of the present embodiment will be described. Electrolysis is performed in a nickel nitrate bath using carbon fiber as a cathode and a nickel plate as an anode to electrolytically deposit nickel / nickel hydroxide on the surface of the carbon fiber. The carbon fiber is immersed in a resin solution prepared by dissolving PES in DMSO and pulled up. This is immersed in water, DMSO is extracted with water, and PES is solidified to form a porous film. A carbon fiber whose surface is coated with this nickel / nickel hydroxide and whose outside is coated with a porous film is used as a positive electrode. In addition, carbon fiber cathode in iron nitrate bath,
Electrolysis is performed using an iron plate as an anode to electrolytically deposit iron / iron hydroxide on the surface of the carbon fiber. PES to DMS
The carbon fiber is immersed in a resin solution dissolved in O and pulled up. This is immersed in water, DMSO is extracted with water, and PES is solidified to form a porous film. A carbon fiber whose surface is coated with this iron / iron hydroxide and whose outer side is coated with a porous film is used as a negative electrode.

【0027】正極活物質を表面にコートしさらに外側を
多孔質膜でコートしたカーボンファイバー22を、断面
が露出した一方の端を正極集電体側として位置を揃え、
他方の多孔質膜24で被覆した端が負極集電体側となる
ように並べる。負極活物質を表面にコートしさらに外側
を多孔質膜でコートしたカーボンファイバー26を、断
面が露出した一方の端を負極集電体側として位置を揃
え、他方の多孔質膜24で被覆した端が正極集電体側と
なるように並べる。正極と負極はランダムに並べてもか
まわないが、交互に並べた方がより高性能な電池とな
る。層状のカーボンファイバーを電池セル16に充填
し、層状のカーボンファイバーに対して直角方向(垂直
方向)から正極として使用するカーボンファイバー22
の断面側に正極集電体18を押しつける。正極集電体1
8側が底面となるようにした状態で、電解液を注入した
後、反対側である、負極として使用するカーボンファイ
バー26の断面側に負極集電体20を押しつけて電池を
完成させる。
The carbon fiber 22 coated on the surface with a positive electrode active material and further coated with a porous film on the outer side is aligned so that one end whose exposed cross section is exposed is the positive electrode current collector side.
It arranges so that the end covered with the other porous film 24 may be the negative electrode current collector side. The carbon fiber 26 coated with the negative electrode active material on the surface and further coated with the porous film on the outer side is aligned with one end having the exposed cross section as the negative electrode current collector side, and the other end coated with the porous film 24 is Arrange them so that they are on the positive electrode current collector side. The positive electrode and the negative electrode may be arranged at random, but if they are arranged alternately, a higher performance battery is obtained. Carbon fiber 22 in which battery cells 16 are filled with layered carbon fibers and used as a positive electrode from a direction perpendicular to the layered carbon fibers (vertical direction)
The positive electrode current collector 18 is pressed against the cross section side of. Positive electrode current collector 1
After injecting the electrolytic solution in a state where the side 8 is the bottom surface, the negative electrode current collector 20 is pressed against the cross section side of the carbon fiber 26 used as the negative electrode, which is the opposite side, to complete the battery.

【0028】つぎに、本実施の形態の電池について充電
及び放電の詳細を説明する。 (充電)電池に電圧をかけ、発電手段(図示せず)から
負極集電体20へ電子を供給する。電子は負極集電体2
0より負極活物質に移動して反応する。反応によって発
生したイオンは多孔質膜24を通過し、正極活物質と反
応して電子を放出する。この電子は正極集電体18に移
動して発電手段に送られる。 (放電)負荷(図示せず)から正極集電体18へ電子が
供給される。電子は正極集電体18より正極活物質に移
動し反応する。反応によって発生したイオンは多孔質膜
24を通過し、負極活物質と反応して電子を放出する。
この電子は負極集電体20に移動して負荷に送られる。
Next, details of charging and discharging the battery of the present embodiment will be described. (Charging) A voltage is applied to the battery, and electrons are supplied to the negative electrode current collector 20 from a power generation means (not shown). Electron is the negative electrode current collector 2
It moves from 0 to the negative electrode active material and reacts. The ions generated by the reaction pass through the porous film 24 and react with the positive electrode active material to emit electrons. The electrons move to the positive electrode current collector 18 and are sent to the power generation means. Electrons are supplied to the positive electrode current collector 18 from a (discharge) load (not shown). The electrons move from the positive electrode current collector 18 to the positive electrode active material and react. The ions generated by the reaction pass through the porous film 24 and react with the negative electrode active material to emit electrons.
The electrons move to the negative electrode current collector 20 and are sent to the load.

【0029】本実施の形態では、電子伝導性のある繊維
状物質表面に電池活物質をつけ、さらにその外側に電子
伝導性がなくイオン伝導性のある多孔質な物質をコーテ
ィングしたものを、交互にあるいはランダムに並べるだ
けで電池として機能させることができる。他の構成及び
作用効果は、実施の第1形態の場合と同様である。
In the present embodiment, a battery active material is attached to the surface of a fibrous substance having electron conductivity, and the outer surface of which is coated with a porous substance having no electron conductivity but ion conductivity is alternated. It can be made to function as a battery simply by arranging in random order. Other configurations and operational effects are similar to those of the first embodiment.

【0030】図5、図6は、本発明の実施の第3形態に
よるファイバー電池の一例を示している。本実施の形態
は、一例として、電気分解による電解析出法を用いて、
基材であるカーボンファイバーに正極活物質としてニッ
ケル/水酸化ニッケル、負極活物質として鉄/水酸化鉄
をつけ、さらにその外側に多孔質樹脂をコートして構成
したニッケル−鉄電池であって、基本ユニットを強く圧
密して電池セルに組み込んだものである。本実施の形態
のファイバー電池の製造例について説明する。正極とし
て使用するカーボンファイバー22、負極として使用す
るカーボンファイバー26は、実施の第2形態と同じ方
法で製作し、実施の第2形態と同様に交互にあるいはラ
ンダムに並べる。これらのカーボンファイバーを束ね
て、図5に示すように、ポリプロピレンバンド28で強
く縛って圧密し基本ユニットとする。基本ユニットは、
多孔性もしくは無孔性の絶縁体、又は融解性もしくは非
融解性の絶縁体で縛り圧密状態とすることができるが、
例えば、多孔性の絶縁体としては不織布、無孔性で非融
解性の絶縁体としては上記のポリプロピレン、ポリエチ
レン、融解性の絶縁体としてはポリビニルアルコール等
が使用可能である。
5 and 6 show an example of the fiber battery according to the third embodiment of the present invention. The present embodiment uses, as an example, an electrolytic deposition method by electrolysis,
A nickel-iron battery comprising carbon fiber, which is a base material, nickel / nickel hydroxide as a positive electrode active material, iron / iron hydroxide as a negative electrode active material, and a porous resin coated on the outside thereof. The basic unit is strongly compacted and assembled into a battery cell. A manufacturing example of the fiber battery of the present embodiment will be described. The carbon fiber 22 used as the positive electrode and the carbon fiber 26 used as the negative electrode are manufactured by the same method as in the second embodiment, and are arranged alternately or randomly as in the second embodiment. These carbon fibers are bundled and, as shown in FIG. 5, tightly bound with a polypropylene band 28 and consolidated to form a basic unit. The basic unit is
A porous or non-porous insulator, or a meltable or non-meltable insulator can be bound to obtain a consolidated state,
For example, a non-woven fabric can be used as the porous insulator, the above-mentioned polypropylene or polyethylene can be used as the non-porous non-melting insulator, and polyvinyl alcohol can be used as the melting insulator.

【0031】強く圧密した基本ユニットを電池セル16
に充填し、束状のカーボンファイバーに対して直角方向
(垂直方向)から正極として使用するカーボンファイバ
ー22の断面側に正極集電体18を押しつける。正極集
電体18側が底面となるようにした状態で、電解液を注
入した後、反対側である、負極として使用するカーボン
ファイバー26の断面側に負極集電体20を押しつけて
電池を完成させる。なお、図6ではポリプロピレンバン
ドの図示を省略している。本実施の形態では、さらなる
作業性の向上が図れる。他の構成及び作用効果は、実施
の第1、第2形態の場合と同様である。
The strongly compacted basic unit is attached to the battery cell 16
Then, the positive electrode current collector 18 is pressed against the cross section side of the carbon fiber 22 used as the positive electrode from the direction perpendicular to the bundle of carbon fibers (vertical direction). After injecting the electrolytic solution in a state where the positive electrode current collector 18 side is the bottom surface, the negative electrode current collector 20 is pressed against the cross section side of the carbon fiber 26 used as the negative electrode, which is the opposite side, to complete the battery. . Note that the polypropylene band is not shown in FIG. In this embodiment, the workability can be further improved. Other configurations and operational effects are similar to those of the first and second embodiments.

【0032】図7は、本発明の実施の第4形態によるフ
ァイバー電池の一例を示している。本実施の形態は、一
例として、電気分解による電解析出法を用いて、基材で
あるカーボンファイバーに正極活物質としてニッケル/
水酸化ニッケル、負極活物質として鉄/水酸化鉄をつ
け、さらにその外側に多孔質樹脂をコートしたものを織
物として構成したニッケル−鉄電池である。本実施の形
態のファイバー電池の製造例について説明する。正極と
して使用するカーボンファイバー22、負極として使用
するカーボンファイバー26は、実施の第2形態と同じ
方法で製作する。これらのカーボンファイバーの両端を
カーボンファイバー断面が露出した状態とする。正極と
して使用するカーボンファイバー22を縦糸、負極とし
て使用するカーボンファイバー26を横糸として平織り
にて織物30とする。この織物30を積層していく。な
お、図7では、一例として、16層積層している。積層
した織物30を電池セル16に装填し、織物30の平面
に対して直角方向(垂直方向)から正極として使用する
カーボンファイバー22の一方の断面側に正極集電体1
8を押しつけ、他方の断面側にも正極集電体18を押し
つける。正極集電体18と直角面となる、負極として使
用するカーボンファイバー26の一方の断面側に負極集
電体20を押しつけ、他方の断面側にも負極集電体20
を押しつける。電解液を注入した後、蓋32をして電池
を完成させる。本実施の形態では、織物の直角方向の4
面から集電体で押さえた構成としているが、織物の直角
方向の2面又は3面から集電体で押さえた電池とするこ
とも可能である。34は絶縁部材である。なお、図7で
は、手前側の負極集電体の図示を省略している。他の構
成及び作用効果は、実施の第1、第2形態の場合と同様
である。
FIG. 7 shows an example of a fiber battery according to the fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, as an example, an electrolytic deposition method by electrolysis is used to add nickel / carbon as a positive electrode active material to a carbon fiber as a base material.
It is a nickel-iron battery in which nickel hydroxide, iron / iron hydroxide as a negative electrode active material are attached, and a porous resin is coated on the outside thereof as a woven fabric. A manufacturing example of the fiber battery of the present embodiment will be described. The carbon fiber 22 used as the positive electrode and the carbon fiber 26 used as the negative electrode are manufactured by the same method as in the second embodiment. Both ends of these carbon fibers are exposed in the cross section of the carbon fibers. The carbon fiber 22 used as the positive electrode is a warp yarn, and the carbon fiber 26 used as the negative electrode is a weft yarn. The fabric 30 is laminated. In FIG. 7, as an example, 16 layers are stacked. The laminated woven fabric 30 is loaded into the battery cell 16, and the positive electrode current collector 1 is provided on one cross-sectional side of the carbon fiber 22 used as a positive electrode from a direction perpendicular to the plane of the woven fabric 30 (vertical direction).
8 is pressed, and the positive electrode current collector 18 is also pressed on the other cross section side. The negative electrode current collector 20 is pressed against one cross-section side of the carbon fiber 26 used as the negative electrode, which is a plane perpendicular to the positive electrode current collector 18, and the other cross-section side is also covered with the negative electrode current collector 20.
Press on. After injecting the electrolytic solution, the lid 32 is closed to complete the battery. In the present embodiment, the woven fabric has four
Although the surface of the woven fabric is pressed by the current collector, it is possible to use a battery in which the woven fabric is pressed by the current collector from two or three surfaces of the woven fabric at right angles. Reference numeral 34 is an insulating member. In addition, in FIG. 7, the illustration of the negative electrode current collector on the front side is omitted. Other configurations and operational effects are similar to those of the first and second embodiments.

【0033】図8、図9は、本発明の実施の第5形態に
よるファイバー電池の一例を示している。本実施の形態
は、一例として、実施の第1形態の電池を4個つくり、
直列に積層して高電圧な電池としたものである。図8は
単セルの一部を拡大したものである。この場合、単セル
同士の間に設ける隔壁36を共通化することで簡単に高
電圧化が可能で、なおかつ、面積が大きく厚みの薄い隔
壁36とすることで、電圧低下が極めて少ない電池とす
ることができる。他の構成及び作用効果は、実施の第1
形態の場合と同様である。
8 and 9 show an example of a fiber battery according to the fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, as an example, four batteries of the first embodiment are made,
It is a high voltage battery that is stacked in series. FIG. 8 is an enlarged view of a part of the single cell. In this case, it is possible to easily increase the voltage by sharing the partition wall 36 provided between the unit cells, and by using the partition wall 36 having a large area and a small thickness, a battery having an extremely small voltage drop is obtained. be able to. Other configurations and effects are the same as those of the first embodiment.
It is similar to the case of the form.

【0034】図10、図11は、本発明の実施の第6形
態によるファイバー電池の一例を示している。本実施の
形態は、一例として、実施の第2形態の電池を4個つく
り、直列に積層して高電圧な電池としたものである。図
10は単セルの一部を拡大したものである。他の構成及
び作用効果は、実施の第1、第2、第5形態の場合と同
様である。
10 and 11 show an example of a fiber battery according to the sixth embodiment of the present invention. In this embodiment, as an example, four batteries of the second embodiment are made and stacked in series to form a high voltage battery. FIG. 10 is an enlarged view of a part of the single cell. Other configurations and effects are similar to those of the first, second, and fifth embodiments.

【0035】図12は、本発明の実施の第7形態による
ファイバー電池の一例を示している。本実施の形態は、
一例として、実施の第4形態の電池を16個つくり、縦
横4個×4個を直列に接続して高電圧な電池としたもの
である。38は接続板であり、隔壁と同じ役割である。
他の構成及び作用効果は、実施の第1、第2、第4、第
5、第6形態の場合と同様である。
FIG. 12 shows an example of a fiber battery according to the seventh embodiment of the present invention. In this embodiment,
As an example, 16 batteries of the fourth embodiment are made and 4 × 4 batteries are connected in series to form a high voltage battery. Reference numeral 38 denotes a connection plate, which has the same role as the partition wall.
Other configurations and operational effects are similar to those of the first, second, fourth, fifth, and sixth modes of implementation.

【0036】図13、図14は、本発明の実施の第8形
態によるファイバー電池の一例を示している。本実施の
形態は、一例として、樹脂を用いて、基材であるカーボ
ンファイバーに正極活物質としてニッケル/水酸化ニッ
ケル、負極活物質として水素吸蔵合金をつけ、さらにそ
の外側に多孔質樹脂をコートして構成したニッケル−水
素電池である。本実施の形態のファイバー電池の製造例
について説明する。例えば、内容積10リットルのヘン
シェルミキサーに粒子状黒鉛(アセチレンブラック、ケ
ッチェンブラック)を150g入れ、1000rpmで約3
分間攪拌して粒子状黒鉛を十分に分散する。これに、電
池用水酸化ニッケル粉末を1000g添加し、約3分間
1000rpmで混合する。別途、60℃に加熱したキシ
レン2000gにエチレン酢酸ビニルコーポリマーを3
00g添加し溶解させる。60℃に加熱した前記の粒子
状黒鉛と水酸化ニッケル粉の混合物に、加熱キシレンに
溶解した樹脂を添加し、60℃に加熱保持しながらヘン
シェルミキサーで攪拌し、分散する。これにカーボンフ
ァイバーを浸漬し、引き上げる。そして、真空加熱炉に
より50℃で真空乾燥し、キシレンを気化させる。つぎ
に、PESをDMSOに溶解させた樹脂液に上記のカー
ボンファイバーを浸漬して引き上げる。これを水に浸漬
し、DMSOを水で抽出しPESを固化することで多孔
質膜とする。このニッケル/水酸化ニッケルで表面をコ
ートし、さらに外側を多孔質膜でコートしたカーボンフ
ァイバーを正極として使用する。
13 and 14 show an example of the fiber battery according to the eighth embodiment of the present invention. In this embodiment, as an example, a resin is used, nickel / nickel hydroxide as a positive electrode active material and a hydrogen storage alloy as a negative electrode active material are attached to a carbon fiber as a base material, and a porous resin is further coated on the outside thereof. It is a nickel-hydrogen battery configured as described above. A manufacturing example of the fiber battery of the present embodiment will be described. For example, 150 g of particulate graphite (acetylene black, Ketjen black) is put into a Henschel mixer with an internal volume of 10 liters, and about 3 rpm at 1000 rpm.
Stir for a minute to sufficiently disperse the particulate graphite. To this, 1000 g of nickel hydroxide powder for batteries is added and mixed at 1000 rpm for about 3 minutes. Separately, add 3 parts of ethylene vinyl acetate copolymer to 2000 g of xylene heated to 60 ° C.
Add 00 g and dissolve. A resin dissolved in heated xylene is added to the mixture of the particulate graphite and the nickel hydroxide powder heated to 60 ° C., and the mixture is stirred and dispersed with a Henschel mixer while being heated and maintained at 60 ° C. The carbon fiber is dipped in this and pulled up. Then, it is vacuum dried at 50 ° C. in a vacuum heating furnace to vaporize xylene. Next, the carbon fiber is immersed in a resin solution prepared by dissolving PES in DMSO and pulled up. This is immersed in water, DMSO is extracted with water, and PES is solidified to form a porous film. A carbon fiber whose surface is coated with this nickel / nickel hydroxide and whose outside is coated with a porous film is used as a positive electrode.

【0037】また、例えば、内容積10リットルのヘン
シェルミキサーに粒子状黒鉛(アセチレンブラック、ケ
ッチェンブラック)を150g入れ、1000rpmで約3
分間攪拌して粒子状黒鉛を十分に分散する。これに、電
池用水素吸蔵合金粉末を1000g添加し、約3分間1
000rpmで混合する。別途、60℃に加熱したキシレ
ン2000gにエチレン酢酸ビニルコーポリマーを30
0g添加し溶解させる。60℃に加熱した前記の粒子状
黒鉛と水素吸蔵合金の混合物に、加熱キシレンに溶解し
た樹脂を添加し、60℃に加熱保持しながらヘンシェル
ミキサーで攪拌し、分散する。これにカーボンファイバ
ーを浸漬し、引き上げる。そして、真空加熱炉により5
0℃で真空乾燥し、キシレンを気化させる。つぎに、P
ESをDMSOに溶解させた樹脂液に上記のカーボンフ
ァイバーを浸漬して引き上げる。これを水に浸漬し、D
MSOを水で抽出しPESを固化することで多孔質膜と
する。この水素吸蔵合金で表面をコートし、さらに外側
を多孔質膜でコートしたカーボンファイバーを負極とし
て使用する。
Further, for example, 150 g of particulate graphite (acetylene black, Ketjen black) was put into a Henschel mixer having an internal volume of 10 liters, and about 3 rpm at 1000 rpm.
Stir for a minute to sufficiently disperse the particulate graphite. To this, add 1000g of hydrogen storage alloy powder for battery and
Mix at 000 rpm. Separately, 30 g of ethylene vinyl acetate copolymer was added to 2000 g of xylene heated to 60 ° C.
Add 0 g and dissolve. A resin dissolved in heated xylene is added to the mixture of the particulate graphite and the hydrogen storage alloy heated to 60 ° C., and the mixture is stirred and dispersed with a Henschel mixer while being heated and maintained at 60 ° C. The carbon fiber is dipped in this and pulled up. And 5 by the vacuum heating furnace
Vacuum dry at 0 ° C. to evaporate xylene. Next, P
The carbon fiber is immersed in a resin solution prepared by dissolving ES in DMSO and pulled up. Dip this in water, D
MSO is extracted with water and PES is solidified to form a porous film. A carbon fiber whose surface is coated with this hydrogen storage alloy and whose outside is coated with a porous film is used as a negative electrode.

【0038】正極活物質を表面にコートしさらに外側を
多孔質膜でコートしたカーボンファイバー22を、断面
が露出した一方の端を正極集電体側として位置を揃え、
他方の多孔質膜24で被覆した端が負極集電体側となる
ように並べる。負極活物質を表面にコートしさらに外側
を多孔質膜でコートしたカーボンファイバー26を、断
面が露出した一方の端を負極集電体側として位置を揃
え、他方の多孔質膜24で被覆した端が正極集電体側と
なるように並べる。正極と負極はランダムに並べてもか
まわないが、交互に並べた方がより高性能な電池とな
る。層状のカーボンファイバーを電池セル16に装填
し、層状のカーボンファイバーに対して直角方向(垂直
方向)から正極として使用するカーボンファイバー22
の断面側に正極集電体18を押しつける。正極集電体1
8側が底面となるようにした状態で、電解液を注入した
後、反対側である、負極として使用するカーボンファイ
バー26の断面側に負極集電体20を押しつけて電池を
完成させる。他の構成及び作用効果は、実施の第1、第
2の場合と同様である。本実施の形態の正極、負極を、
実施の第3、第4、第6、第7形態の構成に適用するこ
とも勿論可能である。
The carbon fiber 22 coated on the surface with a positive electrode active material and further coated with a porous film on the outer side is aligned so that one end whose exposed section is exposed is the positive electrode current collector side.
It arranges so that the end covered with the other porous film 24 may be the negative electrode current collector side. The carbon fiber 26 coated with the negative electrode active material on the surface and further coated with the porous film on the outer side is aligned with one end having the exposed cross section as the negative electrode current collector side, and the other end coated with the porous film 24 is Arrange them so that they are on the positive electrode current collector side. The positive electrode and the negative electrode may be arranged at random, but if they are arranged alternately, a higher performance battery is obtained. A carbon fiber 22 in which a layered carbon fiber is loaded in a battery cell 16 and used as a positive electrode from a direction perpendicular to the layered carbon fiber (vertical direction).
The positive electrode current collector 18 is pressed against the cross section side of. Positive electrode current collector 1
After injecting the electrolytic solution in a state where the side 8 is the bottom surface, the negative electrode current collector 20 is pressed against the cross section side of the carbon fiber 26 used as the negative electrode, which is the opposite side, to complete the battery. Other configurations and effects are similar to those of the first and second embodiments. The positive electrode and the negative electrode of the present embodiment are
Of course, it is also possible to apply to the configurations of the third, fourth, sixth and seventh embodiments.

【0039】図15、図16は、本発明の実施の第9形
態によるファイバー電池の一例を示している。本実施の
形態は、一例として、電気分解による電解析出法を用い
て、基材であるニッケルファイバーに正極活物質として
ニッケル/水酸化ニッケル、負極活物質として鉄/水酸
化鉄をつけて構成したニッケル−鉄電池である。本実施
の形態のファイバー電池の製造例について説明する。硝
酸ニッケル浴中でニッケルファイバーを陰極、ニッケル
板を陽極として電気分解を行い、ニッケルファイバー表
面にニッケル/水酸化ニッケルを電解析出させる。この
ニッケル/水酸化ニッケルで表面をコートしたニッケル
ファイバーを正極として使用する。また、硝酸鉄浴中で
ニッケルファイバーを陰極、鉄板を陽極として電気分解
を行い、ニッケルファイバー表面に鉄/水酸化鉄を電解
析出させる。この鉄/水酸化鉄で表面をコートしたニッ
ケルファイバーを負極として使用する。
FIGS. 15 and 16 show an example of the fiber battery according to the ninth embodiment of the present invention. In this embodiment, as an example, electrolytic deposition by electrolysis is used to attach nickel / nickel hydroxide as a positive electrode active material and iron / iron hydroxide as a negative electrode active material to nickel fiber as a base material. Nickel-iron battery. A manufacturing example of the fiber battery of the present embodiment will be described. Electrolysis is performed in a nickel nitrate bath using nickel fiber as a cathode and nickel plate as an anode to electrolytically deposit nickel / nickel hydroxide on the surface of the nickel fiber. The nickel fiber whose surface is coated with this nickel / nickel hydroxide is used as a positive electrode. Further, electrolysis is performed in a ferric nitrate bath using nickel fiber as a cathode and an iron plate as an anode to electrolytically deposit iron / iron hydroxide on the surface of the nickel fiber. The nickel fiber whose surface is coated with this iron / iron hydroxide is used as a negative electrode.

【0040】正極活物質を表面にコートしたニッケルフ
ァイバー40を一列に並べて、その上にセパレータ12
としてテフロン膜を敷く。このとき、正極集電体側とな
る端は正極のニッケルファイバー40の断面が露出した
状態でセパレータ12とともに位置を揃えて、負極集電
体側となる端ではセパレータ12の方が長くなるように
する。そして、セパレータ12の上に負極活物質を表面
にコートしたニッケルファイバー42を一列に並べる。
このとき、負極集電体側となる端は負極のニッケルファ
イバー42の断面が露出した状態でセパレータ12とと
もに位置を揃えて、正極集電体側となる端ではセパレー
タ12の方が長くなるようにする。さらにその上にセパ
レータ12を敷き、正極と負極をセパレータを挟んで積
層していく。層状のカーボンファイバーを電池セル16
に装填し、層状のカーボンファイバーに対して直角方向
(垂直方向)から正極のニッケルファイバー40とセパ
レータ12を揃えた面に正極集電体18を押しつける。
正極集電体18側が底面となるようにした状態で、電解
液を注入した後、負極のニッケルファイバー42とセパ
レータ12を揃えた面、すなわち、正極集電体18と反
対側から負極集電体20を押しつけて電池を完成させ
る。他の構成及び作用効果は、実施の第1形態の場合と
同様である。本実施の形態の正極、負極を、実施の第2
〜第7形態の構成に適用することも勿論可能である。
The nickel fibers 40 coated with the positive electrode active material are arranged in a line, and the separator 12 is placed thereon.
As a Teflon film is laid. At this time, the end on the positive electrode current collector side is aligned with the separator 12 with the cross section of the nickel fiber 40 of the positive electrode exposed, and the separator 12 is longer on the end on the negative electrode current collector side. Then, the nickel fibers 42 having the surface coated with the negative electrode active material are arranged in a line on the separator 12.
At this time, the end on the negative electrode current collector side is aligned with the separator 12 with the cross section of the nickel fiber 42 of the negative electrode exposed, and the separator 12 is longer on the end on the positive electrode current collector side. Further, a separator 12 is laid on it, and a positive electrode and a negative electrode are laminated with the separator interposed therebetween. Layered carbon fiber is used for battery cells 16
Then, the positive electrode current collector 18 is pressed against the surface where the positive electrode nickel fiber 40 and the separator 12 are aligned from the direction perpendicular to the layered carbon fiber (vertical direction).
After injecting the electrolytic solution in a state where the positive electrode current collector 18 side is the bottom surface, the negative electrode current collector is the surface where the nickel fiber 42 of the negative electrode and the separator 12 are aligned, that is, from the side opposite to the positive electrode current collector 18. Press 20 to complete the battery. Other configurations and operational effects are similar to those of the first embodiment. The positive electrode and the negative electrode of the present embodiment are
It is of course possible to apply to the configuration of the seventh embodiment.

【0041】図17〜図20は、本発明の実施の第10
形態によるファイバー電池の一例を示している。本実施
の形態は、一例として、樹脂を用いて基材であるカーボ
ンファイバーに電池活物質をつけたものを正極として使
用し、負極側はプレート状に成形した電池活物質を充填
して構成したニッケル−水素電池である。本実施の形態
のファイバー電池の製造例について説明する。 (1)負極の製作 例えば、内容積10リットルのヘンシェルミキサーに粒
子状黒鉛(アセチレンブラック、ケッチェンブラック)
を150g入れ、1000rpmで約3分間攪拌して粒子状
黒鉛を十分に分散する。これに、電池用水素吸蔵合金粉
末を2500g、炭素繊維(商品名:ドナS−247)
を100g添加し、約3分間1000rpmで混合する。別
途、60℃に加熱したキシレン1000gにエチレン酢
酸ビニルコーポリマーを150g添加し溶解させる。6
0℃に加熱した前記の水素吸蔵合金粉と導電性フィラー
の混合物に、加熱キシレンに溶解した樹脂を添加し、6
0℃に加熱保持しながらヘンシェルミキサーで攪拌す
る。次いで、攪拌しながらヘンシェルミキサーを冷却
し、混練物を冷却粉砕して粉末状とする。この粉末をハ
イスピードミキサーに入れ、アジテータで粉体全体を攪
拌しつつ、チョッパーで造粒粒子の粒径を調節する。ハ
イスピードミキサーは2リットル容量の物、アジテータ
の回転数は600rpm、チョッパーの回転数は1500r
pmで、この条件で攪拌しつつ、粉体の温度を常温から5
0℃に昇温する。造粒粒子が生成した後、冷却しつつ攪
拌を停止する。粒子はキシレンを含んでいるため、この
粒子を減圧乾燥機に入れ、50℃に加熱してキシレンを
除去する。この粒子を冷却した後、2.88mm目の篩と
1mm目の篩でふるい、1〜2.88mmの一次成形粒子と
する。一次成形粒子90gを100mm□の型枠に充填
し、型枠ごと100℃に加熱して一次成形粒子に含有さ
れる樹脂(エチレン酢酸ビニルコーポリマー)を軟化さ
せる。次いで、型枠中で0.1MPaの圧力をかけた状態
で、温度を下げ、樹脂を硬化させる。これを型枠から取
り出し、得られたプレート状活物質44を負極として使
用する(図17)。
17 to 20 show a tenth embodiment of the present invention.
1 shows an example of a fiber battery according to a form. In the present embodiment, as an example, a carbon fiber, which is a base material using a resin, and a battery active material attached thereto is used as a positive electrode, and the negative electrode side is formed by filling a battery active material formed into a plate shape. It is a nickel-hydrogen battery. A manufacturing example of the fiber battery of the present embodiment will be described. (1) Manufacture of negative electrode For example, a Henschel mixer with an internal volume of 10 liters is charged with particulate graphite (acetylene black, Ketjen black).
(150 g) and stirred at 1000 rpm for about 3 minutes to sufficiently disperse the particulate graphite. To this, 2500g of hydrogen storage alloy powder for battery, carbon fiber (Brand name: Dona S-247)
Is added at 100 rpm and mixed at 1000 rpm for about 3 minutes. Separately, 150 g of ethylene vinyl acetate copolymer is added to 1000 g of xylene heated to 60 ° C. and dissolved. 6
A resin dissolved in heated xylene was added to the mixture of the hydrogen storage alloy powder and the conductive filler heated to 0 ° C., and 6
Stir with a Henschel mixer while heating at 0 ° C. Next, the Henschel mixer is cooled with stirring, and the kneaded product is cooled and ground to give a powder. This powder is put into a high speed mixer, and the particle size of the granulated particles is adjusted with a chopper while stirring the whole powder with an agitator. The high speed mixer has a capacity of 2 liters, the agitator rotation speed is 600 rpm, and the chopper rotation speed is 1500 r.
The temperature of the powder is from room temperature to 5
Heat to 0 ° C. After the granulated particles are generated, stirring is stopped while cooling. Since the particles contain xylene, the particles are placed in a vacuum dryer and heated to 50 ° C. to remove xylene. After the particles are cooled, they are sieved through a 2.88 mm sieve and a 1 mm sieve to obtain 1 to 2.88 mm primary molded particles. 90 g of the primary molded particles are filled in a 100 mm square mold, and the mold is heated to 100 ° C. to soften the resin (ethylene vinyl acetate copolymer) contained in the primary molded particles. Next, the resin is cured by lowering the temperature while applying a pressure of 0.1 MPa in the mold. This is taken out of the mold and the obtained plate-shaped active material 44 is used as a negative electrode (FIG. 17).

【0042】(2)正極の製作 例えば、内容積10リットルのヘンシェルミキサーに粒
子状黒鉛(アセチレンブラック、ケッチェンブラック)
を150g入れ、1000rpmで約3分間攪拌して粒子状
黒鉛を十分に分散する。これに、電池用水酸化ニッケル
粉末を1000g添加し、約3分間1000rpmで混合す
る。別途、60℃に加熱したキシレン2000gにエチ
レン酢酸ビニルコーポリマーを300g添加し溶解させ
る。60℃に加熱した前記の粒子状黒鉛と水酸化ニッケ
ル粉の混合物に、加熱キシレンに溶解した樹脂を添加
し、60℃に加熱保持しながらヘンシェルミキサーで攪
拌し、分散する。これにカーボンファイバーを浸漬し、
引き上げる。そして、真空加熱炉により50℃で真空乾
燥し、キシレンを気化させる。正極活物質を表面にコー
トしたカーボンファイバー46において、活物質で覆わ
れていないファイバー部分を一つのニッケルプレートで
固定し、正極外部端子48とする。得られた外部端子付
きファイバー状活物質50を正極として使用する(図1
8)。
(2) Production of positive electrode For example, a Henschel mixer with an internal volume of 10 liters is charged with particulate graphite (acetylene black, Ketjen black).
(150 g) and stirred at 1000 rpm for about 3 minutes to sufficiently disperse the particulate graphite. To this, 1000 g of nickel hydroxide powder for batteries is added and mixed at 1000 rpm for about 3 minutes. Separately, 300 g of ethylene vinyl acetate copolymer is added to 2000 g of xylene heated to 60 ° C. and dissolved. A resin dissolved in heated xylene is added to the mixture of the particulate graphite and the nickel hydroxide powder heated to 60 ° C., and the mixture is stirred and dispersed with a Henschel mixer while being heated and maintained at 60 ° C. Dip carbon fiber in this,
Pull up. Then, it is vacuum dried at 50 ° C. in a vacuum heating furnace to vaporize xylene. In the carbon fiber 46 having the surface coated with the positive electrode active material, the fiber portion not covered with the active material is fixed with one nickel plate to form the positive electrode external terminal 48. The obtained fibrous active material 50 with external terminals is used as a positive electrode (FIG. 1).
8).

【0043】(3)組立 図19に示すように、負極であるプレート状活物質44
を横にして置いた上にセパレータ12を敷く。その上に
正極である外部端子付きファイバー状活物質50を置
き、正極外部端子48を外部にはみ出させる。さらに上
から絶縁シート52(セパレータで可)をかぶせる。こ
の状態のものを、図20に示すように、負極であるプレ
ート状活物質44が、負極集電体であり電池セルも兼ね
る負極外部端子54と接触するように、電池セル16に
充填する。電解液を入れた後、蓋32をして電池を完成
させる。なお、本実施の形態において、正極、負極は任
意の組み合わせとすることが可能である。また、粒子状
活物質を充填した電池セルに、電池活物質で表面をコー
トしさらにその外側を多孔質膜で被覆したカーボンファ
イバー等を挿入して電池を構成することも可能である。
(3) Assembly As shown in FIG. 19, the plate-like active material 44, which is a negative electrode.
Is laid on its side and the separator 12 is laid on it. A fibrous active material 50 with an external terminal, which is a positive electrode, is placed thereon and the positive electrode external terminal 48 is projected to the outside. Further, the insulating sheet 52 (which can be a separator) is covered from above. As shown in FIG. 20, the battery cell 16 is filled with the material in this state so that the plate-like active material 44, which is a negative electrode, comes into contact with the negative electrode external terminal 54, which is a negative electrode current collector and also serves as a battery cell. After the electrolytic solution is added, the lid 32 is closed to complete the battery. Note that in this embodiment mode, the positive electrode and the negative electrode can be formed in any combination. It is also possible to construct a battery by inserting into the battery cell filled with the particulate active material a carbon fiber whose surface is coated with the battery active material and whose outside is covered with a porous film.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 (1) 電池活物質において電子伝導性が極めて小さい
ものや反応するために移動しなければならない物質が巨
大なものは、移動距離を極力短くすることで高出力が可
能になるので、電子等の移動通路として繊維状の電子伝
導性のある物質の表面に薄い電池活物質層をつけたもの
を、束ねたり又は織物として積層するなどして電池を構
成することにより、従来の電池と比較して充電速度、放
電速度ともに飛躍的に向上した高出力が可能な電池を得
ることができる。 (2) 電子伝導性のある繊維状物質表面に電池活物質
をつけさらにその外側に電子伝導性がなくイオン伝導性
のある多孔質な物質をコーティングしたものを、交互に
あるいはランダムに並べるだけ、あるいは織物状にし
て、これらを積層することで電池として機能させること
ができる。 (3) 電池活物質を表面にコートした電子伝導性のあ
る繊維状物質を並べたり織物として積層したものを集電
体で押さえ込むだけでよいので、従来の電池のような溶
接は不要であり、容易にリサイクルできる。 (4) 単セルを積層していき高電圧とする場合、単セ
ル同士の間に設ける隔壁を共通化することで簡単に高電
圧化が可能で、なおかつ、面積が大きく厚みの薄い隔壁
とすることで、電圧低下が極めて少ない電池とすること
ができる。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. (1) Battery active materials with extremely low electron conductivity or huge materials that must move in order to react, because high output is possible by shortening the moving distance as much as possible. Compared with conventional batteries, by constructing a battery by bundling or stacking a thin battery active material layer on the surface of a fibrous electron conductive material as a moving passage It is possible to obtain a battery capable of high output, which is dramatically improved in both charging speed and discharging speed. (2) A battery active material is attached to the surface of a fibrous material having electron conductivity, and a porous material having no electron conductivity and ion conductivity is coated on the outside of the fibrous material. Alternatively, it can be made into a woven fabric, and these can be laminated to function as a battery. (3) Since it suffices to hold down a current collector with a battery-active material coated on the surface and arranged with electron conductive fibrous substances or laminated as a woven fabric, welding unlike the conventional battery is unnecessary. Easy to recycle. (4) When the unit cells are stacked to have a high voltage, the partition walls provided between the unit cells can be commonly used to increase the voltage, and the partition walls have a large area and a small thickness. As a result, it is possible to obtain a battery in which the voltage drop is extremely small.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の第1形態によるファイバー電池
の一例を示す繊維の長手方向から見た模式図である。
FIG. 1 is a schematic view of an example of a fiber battery according to a first embodiment of the present invention when viewed from the longitudinal direction of a fiber.

【図2】本発明の実施の第1形態によるファイバー電池
の一例を示す繊維の横断面方向から見た模式図である。
FIG. 2 is a schematic view of an example of the fiber battery according to the first embodiment of the present invention as seen from the cross-sectional direction of the fiber.

【図3】本発明の実施の第2形態によるファイバー電池
の一例を示す繊維の長手方向から見た模式図である。
FIG. 3 is a schematic view of an example of a fiber battery according to a second embodiment of the present invention as seen from the longitudinal direction of the fiber.

【図4】本発明の実施の第2形態によるファイバー電池
の一例を示す繊維の横断面方向から見た模式図である。
FIG. 4 is a schematic view of an example of a fiber battery according to a second embodiment of the present invention, as seen from the cross-sectional direction of a fiber.

【図5】本発明の実施の第3形態における圧密状態の基
本ユニットの一例を示す繊維の横断面方向から見た模式
図である。
FIG. 5 is a schematic view of an example of a basic unit in a consolidated state according to the third embodiment of the present invention as seen from the cross-sectional direction of fibers.

【図6】本発明の実施の第3形態によるファイバー電池
の一例を示す繊維の長手方向から見た模式図である。
FIG. 6 is a schematic view of an example of a fiber battery according to a third embodiment of the present invention as viewed from the longitudinal direction of the fiber.

【図7】本発明の実施の第4形態によるファイバー電池
の一例を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a fiber battery according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の第5形態における単セルの一部
を拡大したもので繊維の長手方向から見た模式図であ
る。
FIG. 8 is an enlarged view of a part of a single cell according to a fifth embodiment of the present invention and is a schematic view seen from a longitudinal direction of a fiber.

【図9】本発明の実施の第5形態によるファイバー電池
の一例を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of a fiber battery according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施の第6形態における単セルの一
部を拡大したもので繊維の長手方向から見た模式図であ
る。
FIG. 10 is an enlarged view of a part of a single cell according to a sixth embodiment of the present invention, as seen from the longitudinal direction of the fiber.

【図11】本発明の実施の第6形態によるファイバー電
池の一例を示す模式図である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a fiber battery according to a sixth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施の第7形態によるファイバー電
池の一例を示す模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of a fiber battery according to a seventh embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施の第8形態によるファイバー電
池の一例を示す繊維の長手方向から見た模式図である。
FIG. 13 is a schematic view of an example of a fiber battery according to an eighth embodiment of the present invention as seen from the longitudinal direction of the fiber.

【図14】本発明の実施の第8形態によるファイバー電
池の一例を示す繊維の横断面方向から見た模式図であ
る。
FIG. 14 is a schematic diagram showing an example of a fiber battery according to an eighth embodiment of the present invention, as seen from the cross-sectional direction of the fiber.

【図15】本発明の実施の第9形態によるファイバー電
池の一例を示す繊維の長手方向から見た模式図である。
FIG. 15 is a schematic view of an example of a fiber battery according to a ninth embodiment of the present invention as viewed from the longitudinal direction of the fiber.

【図16】本発明の実施の第9形態によるファイバー電
池の一例を示す繊維の横断面方向から見た模式図であ
る。
FIG. 16 is a schematic view of an example of a fiber battery according to a ninth embodiment of the present invention as seen from the cross-sectional direction of the fiber.

【図17】本発明の実施の第10形態におけるプレート
状活物質の一例を示す模式図である。
FIG. 17 is a schematic diagram showing an example of a plate-like active material according to the tenth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の実施の第10形態における外部端子
付きファイバー状活物質の一例を示す模式図である。
FIG. 18 is a schematic diagram showing an example of a fibrous active material with external terminals according to the tenth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の実施の第10形態における組立工程
を示す模式図である。
FIG. 19 is a schematic diagram showing an assembling step according to the tenth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の実施の第10形態によるファイバー
電池の一例を示す繊維の長手方向から見た模式図であ
る。
FIG. 20 is a schematic view of an example of the fiber battery according to the tenth embodiment of the present invention as seen from the longitudinal direction of the fiber.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、46 正極活物質を表面にコートしたカーボンフ
ァイバー 12 セパレータ 14 負極活物質を表面にコートしたカーボンファイバ
ー 16 電池セル 18 正極集電体 20 負極集電体 22 正極活物質を表面にコートしさらに外側を多孔質
膜でコートしたカーボンファイバー 24 多孔質膜 26 負極活物質を表面にコートしさらに外側を多孔質
膜でコートしたカーボンファイバー 28 ポリプロピレンバンド 30 織物 32 蓋 34 絶縁部材 36 隔壁 38 接続板 40 正極活物質を表面にコートしたニッケルファイバ
ー 42 負極活物質を表面にコートしたニッケルファイバ
ー 44 プレート状活物質 48 正極外部端子 50 外部端子付きファイバー状活物質 52 絶縁シート 54 負極外部端子
10, 46 Carbon fiber 12 coated on the surface with a positive electrode active material 12 Separator 14 Carbon fiber 16 coated on the surface with a negative electrode active material 16 Battery cell 18 Positive electrode current collector 20 Negative electrode current collector 22 Surface coated with a positive electrode active material and further outside Carbon fiber 24 coated with a porous film 24 porous film 26 carbon fiber coated with a negative electrode active material on the surface and further coated with a porous film 28 polypropylene band 30 woven fabric 32 lid 34 insulating member 36 partition wall 38 connection plate 40 positive electrode Nickel fiber 42 coated with active material on the surface Nickel fiber 44 coated with negative electrode active material on the surface Plate-shaped active material 48 Positive electrode external terminal 50 Fiber active material with external terminal 52 Insulation sheet 54 Negative electrode external terminal

───────────────────────────────────────────────────── 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 4/62 H01M 4/62 Z 5H032 4/75 4/75 Z 5H050 10/12 10/12 K 10/30 10/30 Z 10/40 10/40 Z 12/08 12/08 K (72)発明者 西村 和也 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 光田 進 大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪 瓦斯株式会社内 Fターム(参考) 5H017 AA01 AA02 AA03 AA04 AS02 BB04 BB08 BB11 CC18 DD05 EE01 EE06 EE07 5H021 AA06 BB12 CC01 EE02 5H022 AA01 AA04 AA09 AA16 BB03 BB11 CC02 CC22 5H028 AA05 BB03 BB04 CC01 CC05 CC08 CC11 CC20 CC26 5H029 AJ02 AK02 AL06 AL12 AM16 CJ03 CJ05 CJ06 CJ22 CJ23 CJ24 DJ05 DJ07 DJ15 EJ04 5H032 AA01 AS01 BB04 CC06 CC09 CC11 5H050 AA02 BA09 BA11 BA15 BA20 CA02 CA03 CA05 CA06 CA07 CA12 CB11 CB12 CB13 CB14 CB15 CB16 DA04 DA19 DA20 EA02 EA03 EA08 EA09 EA10 FA09 FA16 FA18 GA03 GA08 GA22 GA23 GA24 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (51) Int.Cl. 7 Identification Code FI Theme Coat (Reference) H01M 4/62 H01M 4/62 Z 5H032 4/75 4/75 Z 5H050 10/12 10/12 K 10 / 30 10/30 Z 10/40 10/40 Z 12/08 12/08 K (72) Inventor Kazuya Nishimura 1-1 Kawasaki-cho, Akashi-shi, Hyogo Kawasaki Heavy Industries Ltd. Akashi factory (72) Inventor Mitsuda Susumu Osaka City Chuo-ku, Hiranocho 4-1-2, F-term in Osaka Gas Co., Ltd. CC22 5H028 AA05 BB03 BB04 CC01 CC05 CC08 CC11 CC20 CC26 5H029 AJ02 AK02 AL06 AL12 AM16 CJ03 CJ05 CJ06 CJ22 CJ23 CJ24 DJ05 DJ07 DJ15 EJ04 5H032 AA01 AS01 BB04 CC06 CC09 CC11 5H050 AA02 BA20 BA02 BA09 BA02 BA02 BA02 BA09 BA02 A06 CA07 CA12 CB11 CB12 CB13 CB14 CB15 CB16 DA04 DA19 DA20 EA02 EA03 EA08 EA09 EA10 FA09 FA16 FA18 GA03 GA08 GA22 GA23 GA24

Claims (30)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子伝導性のある繊維状物質の表面を正
極活物質でコートしたものを1本ずつ又は束状で並べる
か又は織物とした正極と、電子伝導性のある繊維状物質
の表面を負極活物質でコートしたものを1本ずつ又は束
状で並べるか又は織物とした負極とが、正極と負極の間
に電子伝導性が無くイオン伝導性のあるセパレータを挟
んで積層され、正極として敷設した繊維状物質の少なく
とも一端が接するように正極集電体が取り付けられ、負
極として敷設した繊維状物質の少なくとも一端が接する
ように負極集電体が取り付けられ、電池セルに電解液を
充填して構成されたことを特徴とするファイバー電池。
1. A positive electrode in which the surface of a fibrous material having electron conductivity is coated with a positive electrode active material, arranged one by one or in a bundle or formed into a woven fabric, and the surface of a fibrous material having electron conductivity. A negative electrode in which the negative electrode active material is coated one by one, or arranged in a bundle, or a woven negative electrode is laminated by sandwiching a separator having no electron conductivity but ion conductivity between the positive electrode and the negative electrode. The positive electrode current collector is attached so that at least one end of the fibrous substance laid as the contact is attached, and the negative electrode current collector is attached so that at least one end of the fibrous substance laid as the negative electrode is attached, and the battery cell is filled with the electrolytic solution. A fiber battery characterized by being configured as follows.
【請求項2】 電子伝導性のある繊維状物質の表面を正
極活物質でコートし、さらにその外側を電子伝導性が無
くイオン伝導性のある多孔質な物質で被覆したものを1
本ずつ又は束状で並べるか又は織物とした正極と、電子
伝導性のある繊維状物質の表面を負極活物質でコート
し、さらにその外側を電子伝導性が無くイオン伝導性の
ある多孔質な物質で被覆したものを1本ずつ又は束状で
並べるか又は織物とした負極とが積層され、正極として
敷設した繊維状物質の少なくとも一端が接するように正
極集電体が取り付けられ、負極として敷設した繊維状物
質の少なくとも一端が接するように負極集電体が取り付
けられ、電池セルに電解液を充填して構成されたことを
特徴とするファイバー電池。
2. A method in which a surface of a fibrous substance having electron conductivity is coated with a positive electrode active material, and the outer side thereof is coated with a porous substance having no electron conductivity but ion conductivity.
The positive electrode, which is arranged in the form of a book, a bundle, or is woven, and the surface of a fibrous substance having electron conductivity are coated with a negative electrode active material, and the outside thereof is made of a porous substance having no electron conductivity and ion conductivity. A negative electrode formed by laying ones coated with a substance one by one or in a bundle or formed as a woven fabric is attached, and a positive electrode current collector is attached so that at least one end of a fibrous substance laid as a positive electrode is in contact, and laid as a negative electrode. A fiber battery, wherein the negative electrode current collector is attached so that at least one end of the fibrous substance is in contact with the fibrous substance, and the battery cell is filled with an electrolytic solution.
【請求項3】 電子伝導性のある繊維状物質の表面を正
極活物質でコートし、さらにその外側を電子伝導性が無
くイオン伝導性のある多孔質な物質で被覆したものを1
本ずつ又は束にして正極に使用する縦糸とし、電子伝導
性のある繊維状物質の表面を負極活物質でコートし、さ
らにその外側を電子伝導性が無くイオン伝導性のある多
孔質な物質で被覆したものを1本ずつ又は束にして負極
に使用する横糸として、縦糸と横糸を各々正極、負極と
した織物が形成され、該織物が縦横同じ向きとなるよう
に積層されて、織物の縦糸方向と略垂直な面に正極であ
る縦糸の繊維状物質の少なくとも一端が接するように正
極集電体が両側又は片側から取り付けられ、織物の横糸
方向と略垂直な面に負極である横糸の繊維状物質の少な
くとも一端が接するように負極集電体が両側又は片側か
ら取り付けられ、電池セルに電解液を充填して構成され
たことを特徴とするファイバー電池。
3. A method in which the surface of a fibrous substance having electron conductivity is coated with a positive electrode active material, and the outside thereof is coated with a porous substance having no electron conductivity but ion conductivity.
The warp yarns to be used for the positive electrode are formed in a bundle or in bundles, the surface of a fibrous substance having electron conductivity is coated with a negative electrode active material, and the outside thereof is made of a porous substance having no electron conductivity and ion conductivity. As the weft yarns used for the negative electrode, the coated yarns are bundled one by one or as a bundle, and a woven fabric having warp yarns and weft yarns as a positive electrode and a negative electrode, respectively, is formed, and the woven fabrics are laminated so as to have the same orientation in the vertical and horizontal directions. The positive electrode current collector is attached from both sides or one side so that at least one end of the fibrous substance of the warp yarn that is the positive electrode is in contact with the surface that is substantially perpendicular to the direction, and the fiber of the weft yarn that is the negative electrode is on the surface that is substantially perpendicular to the weft direction of the fabric. A fiber battery, wherein negative electrode current collectors are attached from both sides or one side so that at least one end of the substance is in contact, and the battery cell is filled with an electrolytic solution.
【請求項4】 電子伝導性が無くイオン伝導性のある多
孔質な物質が、水又はアルコールに可溶な溶剤に溶解す
る樹脂を用いて、溶剤に溶解した樹脂から水又はアルコ
ールで溶剤を抽出して多孔質とした樹脂である請求項2
又は3記載のファイバー電池。
4. A resin in which a porous substance having no electron conductivity but ion conductivity is dissolved in a solvent soluble in water or alcohol, and the solvent is extracted with water or alcohol from the resin dissolved in the solvent. 3. A resin that is made porous by
Alternatively, the fiber battery according to item 3.
【請求項5】 水に可溶な溶剤に溶解した樹脂が、ジメ
チルスルフォオキサイドに溶解したポリエーテルスルフ
ォン樹脂、アセトンに溶解したポリスチレン、ジメチル
ホルムアミドもしくはジメチルスルフォオキサイドに溶
解したポリスルホン、ジメチルホルムアミド、ジメチル
スルフォオキサイドもしくはエチレンカーボネートに溶
解したポリアクリロニトリル、ジメチルホルムアミド、
ジメチルスルフォオキサイドもしくはN−メチル−2−
ピロリドンに溶解したポリフッ化ビニリデン、ジメチル
ホルムアミドもしくはN−メチル−2−ピロリドンに溶
解したポリアミド、又はジメチルホルムアミドもしくは
N−メチル−2−ピロリドンに溶解したポリイミドであ
り、アルコールに可溶な溶剤に溶解した樹脂が、塩化メ
チレンに溶解した酢酸セルロース、又は塩化メチレンに
溶解したオキサイドフェニレンエーテルである請求項4
記載のファイバー電池。
5. A resin dissolved in a water-soluble solvent is a polyether sulfone resin dissolved in dimethyl sulfoxide, polystyrene dissolved in acetone, dimethylformamide or polysulfone dissolved in dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, Polyacrylonitrile dissolved in dimethyl sulfoxide or ethylene carbonate, dimethylformamide,
Dimethyl sulfoxide or N-methyl-2-
Polyvinylidene fluoride dissolved in pyrrolidone, polyamide dissolved in dimethylformamide or N-methyl-2-pyrrolidone, or polyimide dissolved in dimethylformamide or N-methyl-2-pyrrolidone, dissolved in a solvent soluble in alcohol The resin is cellulose acetate dissolved in methylene chloride or oxide phenylene ether dissolved in methylene chloride.
The described fiber battery.
【請求項6】 電子伝導性が無くイオン伝導性のある多
孔質な物質が、固体電解質、テフロン(登録商標)又は
ポリエチレンもしくはポリプロピレンに代表されるポリ
オレフィン系のメンブラン膜又は不織布である請求項2
又は3記載のファイバー電池。
6. The porous substance having no electron conductivity but ion conductivity is a solid electrolyte, Teflon (registered trademark), or a polyolefin membrane film or non-woven fabric represented by polyethylene or polypropylene.
Alternatively, the fiber battery according to item 3.
【請求項7】 繊維状物質が、炭素繊維もしくは金属繊
維に代表される電子伝導性のある物質、又は表面に金属
メッキした有機繊維、無機繊維、繊維状のプラスチック
もくしくはゴムである請求項1〜6のいずれかに記載の
ファイバー電池。
7. The fibrous substance is a substance having electron conductivity represented by carbon fiber or metal fiber, or organic fiber, inorganic fiber, fibrous plastic or rubber whose surface is metal-plated. Item 7. The fiber battery according to any one of items 1 to 6.
【請求項8】 正極活物質がニッケル/水酸化ニッケル
で負極活物質がカドミウムの電池、正極活物質がニッケ
ル/水酸化ニッケルで負極活物質が水素吸蔵合金の電
池、正極活物質がニッケル/水酸化ニッケルで負極活物
質が鉄/水酸化鉄の電池、正極活物質がニッケル/水酸
化ニッケルで負極活物質が亜鉛の電池、正極活物質が鉛
/二酸化鉛で負極活物質が鉛の電池、正極活物質がリチ
ウム/リチウム化合物で負極活物質が炭素の電池、正極
活物質が二酸化マンガンで負極活物質がリチウム/リチ
ウム化合物の電池、正極が空気で負極活物質がアルミニ
ウムの電池、正極が空気で負極活物質がマグネシウムの
電池、正極活物質が酸化銀で負極活物質が亜鉛の電池、
正極活物質が酸化銀で負極活物質がカドミウムの電池、
又は正極活物質が二酸化マンガンで負極活物質が亜鉛の
電池である請求項1〜7のいずれかに記載のファイバー
電池。
8. A battery in which the positive electrode active material is nickel / nickel hydroxide and the negative electrode active material is cadmium, a battery in which the positive electrode active material is nickel / nickel hydroxide and the negative electrode active material is hydrogen storage alloy, and the positive electrode active material is nickel / water. Batteries with nickel oxide and negative electrode active material of iron / iron hydroxide, positive electrode active material with nickel / nickel hydroxide and negative electrode active material of zinc, positive electrode active material with lead / lead dioxide and negative electrode active material with lead, Batteries in which the positive electrode active material is a lithium / lithium compound and the negative electrode active material is carbon, batteries in which the positive electrode active material is manganese dioxide and the negative electrode active material is a lithium / lithium compound, batteries in which the positive electrode is air and the negative electrode active material is aluminum, and the positive electrode is air. And the negative electrode active material is a magnesium battery, the positive electrode active material is a silver oxide and the negative electrode active material is a zinc battery,
A battery in which the positive electrode active material is silver oxide and the negative electrode active material is cadmium,
Alternatively, the fiber battery according to any one of claims 1 to 7, wherein the positive electrode active material is manganese dioxide and the negative electrode active material is zinc.
【請求項9】 正極繊維と負極繊維を並べるか又は織物
として積層した基本ユニットを、一つのセルに1個又は
複数個充填した請求項1〜8のいずれかに記載のファイ
バー電池。
9. The fiber battery according to claim 1, wherein one cell or a plurality of basic units in which positive electrode fibers and negative electrode fibers are arranged or laminated as a woven fabric are filled in one cell.
【請求項10】 基本ユニットを圧縮し圧密状態として
電池セルに組み込んだ請求項9記載のファイバー電池。
10. The fiber battery according to claim 9, wherein the basic unit is assembled in a battery cell in a compressed and compressed state.
【請求項11】 基本ユニットを多孔性もしくは無孔性
の絶縁体又は融解性もしくは非融解性の絶縁体からなる
帯状体又は紐状体で縛り圧密状態とした請求項10記載
のファイバー電池。
11. The fiber battery according to claim 10, wherein the basic unit is bound and squeezed with a strip or string made of a porous or non-porous insulator or a meltable or non-meltable insulator.
【請求項12】 充放電特性の異なる電池活物質を表面
にコートした繊維状物質からなる積層体を同一セルに充
填又は積層した請求項1〜11のいずれかに記載のファ
イバー電池。
12. The fiber battery according to claim 1, wherein the same cell is filled or laminated with a laminated body made of a fibrous material having a surface coated with a battery active material having different charge / discharge characteristics.
【請求項13】 1本の繊維状物質の表面に充放電特性
の異なる電池活物質をつけたものを電池セルに多数充填
又は積層して構成した請求項1〜11のいずれかに記載
のファイバー電池。
13. The fiber according to claim 1, wherein a large number of one fibrous substances each having a surface on which a battery active material having different charge / discharge characteristics is attached are filled or laminated in a battery cell. battery.
【請求項14】 請求項1〜13のいずれかに記載の電
池で構成される単セルを隔壁で隔てて積層していき高電
圧としたことを特徴とするファイバー電池。
14. A fiber battery characterized in that a single cell composed of the battery according to any one of claims 1 to 13 is stacked with a partition wall to obtain a high voltage.
【請求項15】 繊維状物質の表面を電池活物質でコー
トしたものを正極側又は負極側のみ使用し、他極側には
電池活物質で表面をコートした繊維状物質の代わりに、
粒子もしくは粉体状の電池活物質、又はプレート状等に
成形した電池活物質を充填した請求項1〜14のいずれ
かに記載のファイバー電池。
15. A fibrous material having a surface coated with a battery active material is used only on the positive electrode side or the negative electrode side, and the other electrode side is replaced with a fibrous material having a surface coated with the battery active material.
The fiber battery according to any one of claims 1 to 14, which is filled with a battery active material in the form of particles or a powder, or a battery active material formed in a plate shape or the like.
【請求項16】 電子伝導性のある繊維状物質の表面に
電池活物質をつけて、正極活物質で表面をコートした繊
維状物質を正極、負極活物質で表面をコートした繊維状
物質を負極として使用し、正極の繊維状物質を1本ずつ
又は束にして並べるか又は織物とし、その上に電子伝導
性が無くイオン伝導性のあるセパレータを敷いて、セパ
レータの上に負極の繊維状物質を1本ずつ又は束にして
並べるか又は織物として敷き、正極と負極をセパレータ
を挟んで積層していき、正極側の繊維状物質の少なくと
も一端が接するように繊維状物質の略垂直方向より片側
又は両側から正極集電体を押しつけ、負極側の繊維状物
質の少なくとも一端が接するように繊維状物質の略垂直
方向より片側又は両側から負極集電体を押しつけ、電池
セルに電解液を充填して電池を完成させることを特徴と
するファイバー電池の製造方法。
16. A fibrous substance having a battery active material attached to the surface of an electronically conductive fibrous substance, the surface of which is coated with a positive electrode active material is a positive electrode, and the fibrous substance having a surface of which is coated with a negative electrode active material is a negative electrode. As a positive electrode fibrous substance, the fibrous substances are arranged one by one or in a bundle or as a woven fabric, and a separator having no electron conductivity but ion conductivity is laid on the fibrous substance and the fibrous substance of the negative electrode is placed on the separator. Are laid one by one or in a bundle or laid as a woven fabric, and the positive electrode and the negative electrode are laminated with the separator sandwiched therebetween, and one side of the fibrous substance on the one side from the substantially vertical direction of the fibrous substance is in contact with at least one end of the fibrous substance. Or, press the positive electrode current collector from both sides and press the negative electrode current collector from one side or both sides from the substantially vertical direction of the fibrous substance so that at least one end of the fibrous substance on the negative electrode side comes into contact, and the battery cell is filled with the electrolytic solution. A method of manufacturing a fiber battery, characterized by completing the battery.
【請求項17】 電子伝導性のある繊維状物質の表面に
電池活物質をつけ、さらにその外側を電子伝導性が無く
イオン伝導性のある多孔質な物質で被覆して、正極活物
質で表面をコートしさらに多孔質膜で被覆した繊維状物
質を正極、負極活物質で表面をコートしさらに多孔質膜
で被覆した繊維状物質を負極として使用し、正極の繊維
状物質を1本ずつ又は束にして並べるか又は織物とし、
その上に負極の繊維状物質を1本ずつ又は束にして並べ
るか又は織物として敷き、正極と負極を交互にあるいは
ランダムに積層していき、正極側の繊維状物質の少なく
とも一端が接するように繊維状物質の略垂直方向より片
側又は両側から正極集電体を押しつけ、負極側の繊維状
物質の少なくとも一端が接するように繊維状物質の略垂
直方向より片側又は両側から負極集電体を押しつけ、電
池セルに電解液を充填して電池を完成させることを特徴
とするファイバー電池の製造方法。
17. A battery active material is attached to the surface of a fibrous substance having electron conductivity, and the outside thereof is covered with a porous substance having no electron conductivity but ion conductivity, and the surface is coated with a positive electrode active material. The fibrous substance coated with a porous film is used as a positive electrode, and the fibrous substance coated on the surface with a negative electrode active material and further coated with a porous film is used as a negative electrode. Put them in a bundle or woven them,
The fibrous substances of the negative electrode are laid one by one or in a bundle or laid on them as a woven fabric, and the positive electrodes and the negative electrodes are alternately or randomly laminated so that at least one end of the fibrous substances on the positive electrode side is in contact with each other. Press the positive electrode current collector from one side or both sides of the fibrous substance in a substantially vertical direction, and press the negative electrode current collector from one side or both sides of the fibrous substance in a substantially vertical direction so that at least one end of the fibrous substance contacts. A method for producing a fiber battery, comprising filling a battery cell with an electrolytic solution to complete the battery.
【請求項18】 電子伝導性のある繊維状物質の表面に
電池活物質をつけ、さらにその外側を電子伝導性が無く
イオン伝導性のある多孔質な物質で被覆して、正極活物
質で表面をコートしさらに多孔質膜で被覆した繊維状物
質を正極、負極活物質で表面をコートしさらに多孔質膜
で被覆した繊維状物質を負極として使用し、正極の繊維
状物質を1本ずつ又は束にして縦糸とし、負極の繊維状
物質を1本ずつ又は束にして横糸として、縦糸と横糸を
各々正極、負極とした織物を作製し、該織物を縦横同じ
向きとなるように積層して、織物の縦糸方向と略垂直な
面に正極である縦糸の繊維状物質の少なくとも一端が接
するように正極集電体を両側又は片側から押しつけ、織
物の横糸方向と略垂直な面に負極である横糸の繊維状物
質の少なくとも一端が接するように負極集電体を両側又
は片側から押しつけ、電池セルに電解液を充填して電池
を完成させることを特徴とするファイバー電池の製造方
法。
18. A battery active material is attached to the surface of a fibrous substance having electron conductivity, and the outside is covered with a porous substance having no electron conductivity and ion conductivity, and the surface is coated with the positive electrode active material. The fibrous substance coated with a porous film is used as a positive electrode, and the fibrous substance coated on the surface with a negative electrode active material and further coated with a porous film is used as a negative electrode. A woven fabric in which the warp and the weft are respectively used as a positive electrode and a negative electrode is prepared by bundling them into warp yarns, and the fibrous substance of the negative electrode is bundled one by one or as a weft yarn, and the woven fabrics are laminated in the same longitudinal and transverse directions. The positive electrode current collector is pressed from both sides or one side so that at least one end of the fibrous substance of the warp yarn, which is the positive electrode, is in contact with the face substantially perpendicular to the warp direction of the fabric, and the negative electrode is the face substantially perpendicular to the weft direction of the fabric. At least one end of the fibrous material of the weft thread A negative electrode current collector is pressed from both sides or one side so as to contact with each other, and the battery cell is filled with an electrolytic solution to complete the battery.
【請求項19】 電気分解による電解析出法を用いて繊
維状物質の表面に電池活物質をつける請求項16、17
又は18記載のファイバー電池の製造方法。
19. The battery active material is attached to the surface of the fibrous material by electrolytic deposition by electrolysis.
Or the method for producing a fiber battery according to item 18.
【請求項20】 電気分解による電解析出の際、電池活
物質を微粒子として電解浴中に懸濁させ、共析メッキ法
でメッキ金属内に電池活物質を取り込み共析させる請求
項19記載のファイバー電池の製造方法。
20. At the time of electrolytic deposition by electrolysis, the battery active material is suspended as fine particles in an electrolytic bath, and the battery active material is incorporated into the plating metal by a co-deposition plating method to cause co-deposition. Fiber battery manufacturing method.
【請求項21】 樹脂を使用して繊維状物質の表面に電
池活物質を固定する請求項16、17又は18記載のフ
ァイバー電池の製造方法。
21. The method for producing a fiber battery according to claim 16, wherein the battery active material is fixed on the surface of the fibrous material using a resin.
【請求項22】 樹脂として、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン及びエチレン酢酸ビニルコーポリマーの少なくと
もいずれかの熱可塑性樹脂、又はエポキシ樹脂、ポリウ
レタン樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂の少なくともい
ずれかの反応硬化型樹脂、又はフェノール樹脂に代表さ
れる熱硬化型樹脂を単独で又は組み合わせて用いる請求
項21記載のファイバー電池の製造方法。
22. As the resin, a thermoplastic resin of at least one of polyethylene, polypropylene and ethylene vinyl acetate copolymer, or a reaction curable resin of at least one of epoxy resin, polyurethane resin and unsaturated polyester resin, or phenol resin 22. The method for producing a fiber battery according to claim 21, wherein the thermosetting resin represented by 1 is used alone or in combination.
【請求項23】 樹脂として、溶剤に溶解した樹脂であ
る加熱トルエン又はキシレンに溶解したポリエチレン、
ポリプロピレン及びエチレン酢酸ビニルコーポリマーの
少なくともいずれかの熱可塑性樹脂を用い、溶剤に溶解
した樹脂を表面にコートした後、減圧下又は常圧下で溶
剤を加熱除去する請求項21記載のファイバー電池の製
造方法。
23. As the resin, polyethylene dissolved in heated toluene or xylene, which is a resin dissolved in a solvent,
The production of a fiber battery according to claim 21, wherein a thermoplastic resin of at least one of polypropylene and ethylene vinyl acetate copolymer is used, the surface is coated with a resin dissolved in a solvent, and then the solvent is removed by heating under reduced pressure or atmospheric pressure. Method.
【請求項24】 樹脂として、水に可溶な溶剤に溶解し
た樹脂であるジメチルスルフォオキサイドに溶解したポ
リエーテルスルフォン樹脂、アセトンに溶解したポリス
チレン、ジメチルホルムアミドもしくはジメチルスルフ
ォオキサイドに溶解したポリスルホン、ジメチルホルム
アミド、ジメチルスルフォオキサイドもしくはエチレン
カーボネートに溶解したポリアクリロニトリル、ジメチ
ルホルムアミド、ジメチルスルフォオキサイドもしくは
N−メチル−2−ピロリドンに溶解したポリフッ化ビニ
リデン、ジメチルホルムアミドもしくはN−メチル−2
−ピロリドンに溶解したポリアミド、もしくはジメチル
ホルムアミドもしくはN−メチル−2−ピロリドンに溶
解したポリイミド、又はアルコールに可溶な溶剤に溶解
した樹脂である塩化メチレンに溶解した酢酸セルロー
ス、もしくは塩化メチレンに溶解したオキサイドフェニ
レンエーテルを用い、水又はアルコールに可溶な溶剤に
溶解した樹脂を表面にコートした後、水又はアルコール
で溶剤を抽出除去する請求項21記載のファイバー電池
の製造方法。
24. As the resin, a polyether sulfone resin dissolved in dimethyl sulfoxide, which is a resin dissolved in a water-soluble solvent, polystyrene dissolved in acetone, polysulfone dissolved in dimethylformamide or dimethyl sulfoxide, Polyacrylonitrile dissolved in dimethylformamide, dimethylsulfoxide or ethylene carbonate, dimethylformamide, polyvinylidene fluoride dissolved in dimethylsulfoxide or N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide or N-methyl-2
-Polyamide dissolved in pyrrolidone, polyimide dissolved in dimethylformamide or N-methyl-2-pyrrolidone, cellulose acetate dissolved in methylene chloride which is a resin dissolved in a solvent soluble in alcohol, or dissolved in methylene chloride 22. The method for producing a fiber battery according to claim 21, wherein a resin dissolved in a solvent soluble in water or alcohol is coated on the surface using oxide phenylene ether, and then the solvent is extracted and removed with water or alcohol.
【請求項25】 樹脂に導電性を持たせるため、カーボ
ンブラック、炭素繊維、炭素箔、炭素ウィスカー、ニッ
ケル金属の微粒子、ニッケル箔及びニッケル金属のウィ
スカーの少なくともいずれかの導電性素材を樹脂に添加
する請求項21〜24のいずれかに記載のファイバー電
池の製造方法。
25. To make the resin conductive, a conductive material of at least one of carbon black, carbon fiber, carbon foil, carbon whiskers, nickel metal fine particles, nickel foil and nickel metal whiskers is added to the resin. The method for manufacturing a fiber battery according to any one of claims 21 to 24.
【請求項26】 樹脂に導電性素材を添加する方法とし
て、溶剤に溶解させた樹脂と導電性素材を混合し分散さ
せるか、又は溶剤と導電性素材を混合し分散した後に樹
脂を溶解させて混合し分散させる請求項25記載のファ
イバー電池の製造方法。
26. As a method for adding a conductive material to a resin, a resin dissolved in a solvent and the conductive material are mixed and dispersed, or a solvent and the conductive material are mixed and dispersed, and then the resin is dissolved. The method for producing a fiber battery according to claim 25, wherein the fiber battery is mixed and dispersed.
【請求項27】 溶融メッキにより繊維状物質の表面に
電池活物質をつける請求項16、17又は18記載のフ
ァイバー電池の製造方法。
27. The method of producing a fiber battery according to claim 16, 17 or 18, wherein the surface of the fibrous material is provided with a battery active material by hot dipping.
【請求項28】 焼結により繊維状物質の表面に電池活
物質をつける請求項16、17又は18記載のファイバ
ー電池の製造方法。
28. The method for producing a fiber battery according to claim 16, 17 or 18, wherein the surface of the fibrous material is provided with a battery active material by sintering.
【請求項29】 電池活物質で表面をコートした繊維状
物質を被覆する電子伝導性が無くイオン伝導性のある多
孔質な物質として、水又はアルコールに可溶な溶剤に溶
解した樹脂を用い、水又はアルコールに可溶な溶剤に溶
解した樹脂を表面にコートした後、水又はアルコールで
溶剤を抽出除去する請求項17又は18記載のファイバ
ー電池の製造方法。
29. A resin dissolved in a solvent soluble in water or alcohol is used as a porous substance having no electron conductivity but ion conductivity for coating a fibrous substance having a surface coated with a battery active material, The method for producing a fiber battery according to claim 17 or 18, wherein after coating the surface with a resin dissolved in a solvent soluble in water or alcohol, the solvent is extracted and removed with water or alcohol.
【請求項30】 繊維状物質に電池活物質をつけ、さら
にその外側を多孔質な物質で被覆したものを、切断する
ことにより、繊維状物質の断面を露出させて該断面に集
電体を接触させる請求項17、18又は29記載のファ
イバー電池の製造方法。
30. A fibrous material is provided with a battery active material, the outer surface of which is covered with a porous material is cut to expose a cross section of the fibrous material, and a current collector is provided on the cross section. 30. The method for producing a fiber battery according to claim 17, wherein the fiber battery is contacted.
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