CN1656642A - 电池 - Google Patents

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堤香津雄
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Abstract

一种电池，包括借助于离子能够通过的隔离层(10)连接的两个容器，其中的一个容器、即负极容器(12)中充填负极的粉末体活性物质和电解质溶液(16)，另一容器、即正极容器(14)中充填正极粉末体活性物质和电解质溶液(18)，在两个容器中设置与作为活性物质的粉末体接触的导体集电器(20、22)。粉末体活性物质形成固定层。

Description

电池
技术领域
本发明涉及活性物质形成粉末体构成的，能够贮存大电力，能够谋求简化结构的固定层式电池。又，本发明涉及以释放电子或吸收电子的活性物质的粉末体作为最小电极，投入贮存在容器中的电解质溶液中形成固定层构成的，结构简单、能够储存大容量电力的三维结构的电池。
背景技术
向来，电池一直是采用将活性物质做成板状或片状然后浸入电解质溶液中的结构。而且是采用在阴极和阳极之间夹入隔离板的电池结构。
而例如日本专利特开平7-169513号公报中，公开了这样的技术，即通过利用化石燃料的燃烧热，利用热方式或化学方式将放电后的电池物质再生以连续进行发电的方法和装置。又，在日本专利第3051041号公报中记载了流动层式的三维电池，但是，在该公报中记载的电池虽然能够实现高输出，可是设备复杂。
又，已有的镍氢电池，如图23所示，利用集电体201、正极202、隔离层203、负极204、集电体205依序密切接触实现。该例子记载于例如日本特开平9-298067号公报中。该公报中记载的电池具有如下所述的结构，即将具有氢氧化镍为主体的正极、吸氢合金为主体的负极、高分子不织布构成的隔离层、以及碱的水溶液构成的电解液的单电池多个串联连接收容于金属制的方形容器中，开口部用具有可逆性通气口的封口板密封。包含上述结构，已有的电池200在形成膜结构(二维)，使电池200大容量化的情况下，因为做得薄，能够如图24所示，延长并卷绕起来，或如图25所示，将单电池200并联连接，或如图26所示，通常是在多个单电池200中插入多个电极板206，将连接于各电极板206的配线207引出电池外，将这些电极与别的单电池的极性不同的电池板208连接形成叠层结构。又，在日本专利第3051401号公报中记载了流动层式的三维电池，在该公报中记载的电池虽然能够得到高输出，但是设备复杂。
但是，上述已有的电池具有如下所述的缺陷。(1)按比例(scale up)放大有限，或放大是不可能的。
也就是说，已有的电池形成膜结构(二维)，流过电池的电流与膜的面积成正比，因此，如果例如1平方米的面积产生1W的电力，则发生10kW的电力需要(100×100)平方米的面积。因此，要考虑增加膜的枚数，或加大膜并加以卷绕，但是，不管是哪一种情况，都会使其尺寸大大增加，在实用上是困难的，因此最终结果是必需将电池并联，总体结构变得复杂。
还有，如果采用膜面积1平方米能产生1W的电池，则产生100万kW电力需要10亿平方米的面积。如果将其做成正方形就是各边约32km的正方形，做成法兰(flange)在现实上是不可能的。而且，用增加膜的枚数加以对应，同样也不可能按照比例增加。
(2)不能够应付活性物质·催化剂的劣化。
已有的电池将活性物质·催化剂等兼用作电池的结构材料，固定化为板状和圆柱状等形状，在劣化的情况只能够更换，但是实际上替换是不能够的，劣化的电池必需废弃，更换整个电池。
(3)不能够设置与随着充放电而产生的发热·吸热对应的传热面。
伴随着电池的充放电，有发热·吸热的情况，由于存在着温度升高则自放电增加，反之，温度降低则反应速度降低这样的电池特性，在电池中设置传热面是必要的。但是，已有的电池由于结构复杂，没有设置传热面。而且电池体积小，相对于输出电池的表面积小，采用通过自然放置冷却的方式或吸热冷却的方式。而且，使用限制温度的保险丝等对上限温度进行设定，但是在电池内没有设置温度控制装置。
(4)能量密度小。
已有的电池其电流正比于膜的面积。因此，例如，膜面积1平方米为1W的电池的情况下，制造1000kW的电池时，需要100万个膜面积1平方米、宽度0.1m的膜状电池，其体积为100000米3，不能做成大能量密度。
(5)随着容量的增大，制造成本变得极高。
也就是说，如果想要谋求大容量化，膜结构的电池必须按比例增加膜的面积。制造成本随着电池容量的增加而成比例增加。因此，不能期望按比例放大降低制造成本的优点。
(6)将电池串联连接时，装置的费用和连接部的电阻损失大。因此，例如将每一个为1.6V～2.0V的电池多个加以连接以取得10V等高电压的情况下，必须使用电线等在电池之间进行连接，为此，施工费用大，而且通过连接部的电流引起的热损耗造成了能量损失。
本发明是鉴于上述各存在问题而作出的，本发明的目的在于提供这样的电池，即将活性物质做成粉末体，在容器中装入粉末体构成固定层式的电池，以此使设备简化，提供能够按比例放大(scale up)，能够适于劣化的活性物质·催化剂的再生和替换等，能够在电池内设置传热面，而且，能够加大能量密度的电池。
本发明的目的还在于，提供如下所述的电池，即将电池结构三维化做成粉末体的固定层，以此能够在增大电池容量的情况下，通过增大电池的容积(cell)与其对应，随着按比例放大(scale up)而产生各种优点的叠层型的结构简单的三维结构电池。
发明内容
为了实现上述目的，本发明的电池具有如下所述的结构，即在借助于离子能通过的部件连接的两个容器中的一个容器内的电解质溶液中，充填释放电子的活性物质粉末体作为固定层，在另一容器内的电解质溶液中充填吸收电子的活性物质粉末体作为固定层，在两个容器内设置与活性物质粉末体接触的导电体的集电装置(参照图1～图12)。
又，本发明的电池，其特征在于，在容器内充满电解质溶液，在该电解质溶液中设置将释放电子的活性物质粉末体作为固定层收容的多孔体和将吸收电子的活性物质粉末体作为固定层收容的多孔体，并在这些多孔体上设置与活性物质粉末体接触的导电体的集电装置(参照图13)。
本说明书中，所谓活性物质粉末体以及固定层是在如下说明的意义上使用的。
通常将固体细化，则表面积/体积之比变大，变成表面的各种性质不可以忽略的大小的颗粒被称为微颗粒，在本说明书中，将这种固体微颗粒的集合体称为粉末体。
本发明的活性物质粉末体的理想的例子是图21(a)～(h)所示的例子。
(1)混合得到的粉末体
如图21(a)所示，是在低电子传导性的物质(LC)中混合高电子传导性的物质(HC)得到的粉末体。在图21(a)～(h)和图22中，呈白色的表示LC，淡色的表示HC。
(2)经混合·造粒得到的粉末体
如图21(b)、(c)所示，是在将HC混合于LC得到的混合物中添加结合剂(造粒剂)进行造粒后得到的粉末体。图21(c)的HC是纤维状的。
(3)通过涂覆得到的粉末体
如图21(d)所示，是在LC上涂覆HC得到的粉末体。其涂覆手段可以采用镀层、真空蒸镀等作为表面涂覆手段公知的手段。
(4)将通过涂覆得到的粉末进行造粒后得到的粉末体
如图21(e)所示，是在利用镀层等涂覆手段在LC上涂覆HC得到的物质(参照图21(d))中添加结合剂(造粒剂)进行造粒得到的粉末体。
(5)在造粒得到的粉末体上进行涂覆得到的粉末体
是如图21(f)、(g)、(h)所示，在造粒得到的粉末体(参照图21(b)、(c)、(e))上涂覆HC得到的粉末体。
在本发明中，所谓活性物质粉末体的固定层，是指如图21(a)～(h)所示的粉末体的充填层，而且该作为充填物的粉末体是静止的，图22是粉末体的固定层的一个例子的部分放大图。图22表示在造粒物体(参照图21(b))的间隙存在混合物(参照图21(a))的情况。
通过形成充填这样的活性物质粉末体的固定层，可以使固定层得到良好的电子传导性，能够以高输出放电。
作为低电子传导性物质可以举出有例如氢氧化镍或吸氢合金等。
作为高电子传导性物质可以举出有例如碳颗粒、镍颗粒、镍箔、碳素纤维或纤维状镍等。
作为结合剂可以使用例如聚四氟乙烯、聚丙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚苯乙烯等。
粉末体的大小，如图21(b)、(c)、(e)所示，在通过造粒得到的情况下，最好是直径约10微米～约10毫米。
在上面所述的本发明的电池中，与作为活性物质的粉末体接触的集电装置可以采用棒状、板状、以及管状中的任何一种形状的装置(参照图1～图3)。
又，在这些本发明的电池中，容器内最好设置用于使电池内的反应温度为一定值的传热面。传热面可以使用与作为活性物质的粉末体接触的管状的集电体或板状的集电体(参照图7和图8)。
又，在这些本发明的电池中，最好是容器上分别连接用于将劣化的活性物质粉末体从容器中取出用的取出手段和向容器提供活性物质粉末体用的供给手段(参照图9和图10)。
在这种情况下，在取出手段上连接将取出的活性物质粉末体再生的再生手段和补充活性物质粉末体的补充手段中的至少一种手段，能够由提供手段向容器内提供再生的或新替换的活性物质构成的粉末体(参照图9)。
又，取出手段上连接利用热化学反应或电化反应使取出的活性物质粉末体变成充电状态的活性物质粉末体的反应手段，能够由提供手段向容器内提供变成充电状态的活性物质粉末体(参照图10)。
又，在这些本发明的电池中，负极侧的活性物质粉末体可以采用吸氢合金形成的粉末体，而正极侧的活性物质粉末体可以采用氢氧化镍形成的粉末体(参照图6)。
又，在这些本发明的电池中，可以采用吸氢合金形成的粉末体作为负极侧的活性物质粉末体，引入负极侧的气体采用氢气，而正极侧的活性物质粉末体采用氢氧化镍形成的粉末体，引入正极侧的气体可以采用氧或空气(参照图11)。
本发明的电池的改良要点如下。
(1)能够按比例放大(scale up)。
流过电池的电流是与反应物质的表面积成正比的。因此，将活性物质做成粉末体制造电池时，形成在容器中充填粉末体的电池结构。也就是说，以活性物质作为粉末体做成电池时，电池形成三维结构，例如，如果用1升做成1W的电池，则1立方米能够做成1kW的电池，10立方米就可以做成1000kW的电池，100立方米就能够做成100万kW的电池，能够按比例放大。
又，将活性物质做成粉末体制造电池时，按比例放大的优点得到发挥。
例如，已有的电池如果1kW为10万日元，那么100万kW就需要100万个，也就需要1000亿日元，但是，在本发明的情况下，按比例的优点，也就是比例一旦增大制造单价就减少的效果得到发挥，用1亿日元就能够制造。
(2)劣化的活性物质·催化剂能够再生和替换。
活性物质·催化剂做成粉末体充填于电解质溶液(电解液)中作为固定层。而且采用在活性物质·催化剂的粉末体在劣化的情况下能够取出、再生，或替换为新的活性物质·催化剂，或利用热化学反应或电化反应使其恢复充电状态，然后再向电池提供的结构。例如，利用管道从容器中将活性物质·催化剂的粉末与电解液一起作为浆液抽出，将粉末体与电解液分离，然后进行再生或追加新的活性物质·催化剂，并再度与电解液混合作为浆液用浆液泵向电池提供。
例如，已有的电池，小型的能够充放电大约500次，大型的能够连续工作8000小时左右，但是，通过活性物质·催化剂的循环再生和补充等，使活性物质·催化剂经常保持最佳状态，因此，电池寿命能够达到电池设备寿命的水平，能够得到将电池寿命延长约50倍到约100倍的效果。
(3)能够在电池内设置传热面。
活性物质·催化剂做成粉末体作为固定层，在其中设置传热面。电池内设置的传热面的传热是与粉末体三维地进行的，因此，传热面积小也没关系。利用电池内设置的传热面能够将电池内的反应温度保持于一定值，能够对应温度一高则自放电率就增加，反之温度一低反应速度就变慢这样的电池特性。又，回收的热和冷却的热可以用于冷气和暖气以及发电，有增加能量发电效率能量利用率的效果。
(4)可以提高能量密度。
通过电池的电流与反应物质的表面积成正比。因此，将活性物质做成粉末体制造电池时表面积增加，例如，1立方米的粉末体具有约300000立方米的表面积，能量密度变大。又，例如，已有的电池如果膜面积1平方米为1W，则在制造3000kW电池的情况下，需要面积1平方米、宽度0.1米的膜状电池300万个，大小就是300000平方米。在本发明的电池中，与其相同输出的电池，例如使用粒径1微米的粉末，则大小为10立方米，能量密度得到30000倍，有提高能量密度的效果。
又，为了实现上述目的，本发明的三维结构电池形成具有如下特征的结构，即通过离子能够通过而不导电的构件连接的一对容器中，其一个容器中充填电解质溶液，同时在该电解质溶液中投入释放电子的活性物质粉末体以形成固定层，在另一容器中充填电解质溶液，同时在该电解质溶液中投入吸收电子的活性物质粉末体使其形成固定层而构成单电池的多个组，通过兼用作所述容器间的隔板并且接触上述粉末体的导电性的集电构件将所述单电池的多个组串联连接成一体，在两端的容器上设置与粉末体接触，而且兼用作正极电极和负极电极的集电体构成叠层型三维电池(参照图14～图19)。
又，本发明的三维电池，其特征在于，在容器内充满电解质溶液，在该电解质溶液中容纳释放电子的活性物质粉末体作为固定层的多孔体和将吸收电子的活性物质粉末体作为固定层收容的多孔体，形成单电池的多个组，通过兼用作所述容器间的隔板并且接触上述粉末体的导电性的集电构件将所述单电池的多个组串联连接成一体，在两端的容器上设置与粉末体接触，而且兼用作正极电极和负极电极的集电体构成叠层型三维电池(参照图20)。
在这些电池中，作为活性物质粉末体，最好是采用图21(a)～(h)所示的粉末体。通过采用这样的粉末体，充填活性物质粉末体的固定层的电子传导性变好，能够以高输出放电。采用具有上述结构的本发明的三维电池，电池的容量增大能够通过增加各容器的容积实现。也就是说，如果用1升的容积能够放出1w的电力，则容积增加到1立方米就能够得到1kW的电力，增加到10立方米就能够得到10kW的电力。因此，能够发挥按比例放大在制造成本上的有利之处。也就是说，如果已有的电池10W需要1万日元，则10kW就需要1000万日元，但是，本发明的电池越是按比例放大，制造单价就越减少，因此，能够以约1/10的100万日元左右制造出来。
另一方面，电压根据容器中充填的活性物质粉末体(相当于已有的电池的一般电极)的种类(材料)决定，例如采用金属铅和二氧化铅的情况下，电压为2.4V左右，因此在需要12V以上的电压时，就要5～6个单电池串联连接。但是，采用本发明时，位于中间(除了两端)的单电池，其两极都可以共用集电构件的材料，而且，与已有的电池不同，没有必要设置正极和负极的电极，因此，通过用导电性集电构件构成单电池(cell)间的隔板，能够实现在结构上和电气上的串联连接。又，可以将隔板的厚度做得相当薄(例如0.5mm)，使面积加大(例如127mm×127mm)，而且，电流流向隔板的厚度方向，因此，几乎没有电阻地流动着大电流，功率损耗极小。
而且能够通过隔板将两组单电池串联连接，因此，能够将多个单电池串联而且叠层状地加以连接，能够将整个电池的容积抑制于最小限度，能够谋求电池的小型化。
而且，本发明的三维电池中，活性物质粉末体起着已有的膜结构电池的膜(电池主体)的作用，流过电池的电流与活性物质的表面积成正比，但是这些粉末体在电解质溶液中形成固定层，全部粉末体的总表面积与已有的膜结构的电池相比，大至数千倍乃至数万倍，因此，能量密度达到数千倍至数万倍。又，活性物质粉末体被投入电解质溶液(在铅电池中为稀硫酸)作为固定层使用，因此，在劣化的情况下，能够与电解质溶液分离或与电解质一起替换粉末体以谋求再生，电池的寿命可以大大延长(大致延长50倍到100倍)。
又，在这些三维电池中，可以成一整体地设置从集电构件或集电体向容器内突出的导电性的柱状螺栓。这样构成的三维电池大幅度增加集电构件或集电体与粉末体之间的接触面积，接触电阻降低，因此能够扩大各单电池(cell)之间的距离(串联方向的间隔)，能够大幅度增加电池的容量。
本发明的电池由于形成如上所述的结构，所以具有如下所述的效果。
(1)将活性物质做成粉末体，然后将该粉末体放入容器中构成固定层式的电池，以此能够用简单的结构形成三维结构的电池，能够按比例放大(scaleup)成为可能。又，通过将活性物质做成粉末体构成电池，一旦比例放大，制造单价就降低，能发挥按比例放大的有利之处。
(2)采用在活性物质·催化剂构成的粉末体劣化的情况下，通过抽出再生，或换成新的活性物质·催化剂，或利用热化学反应或电化学反应使其恢复充填状态，然后再重新提供给电池的结构，以此将活性物质·催化剂经常保持于最佳状态，因此，电池寿命能够相当于电池设备的寿命，大幅度延长电池的寿命。
(3)能够在电池内设置传热面，通过在电池内设置传热面将电池内的反应温度保持于一定值，能够适应温度一升高自放电力就增加，反之温度一降低则反应速度就降低的电池特性。又，能够将回收的热和冷却热量利用于冷气和暖气以及发电中，能够提高能量的发电效率，提高能量利用率。
(4)通过将活性物质做成粉末体以构成电池，增加反应物质的表面积，提高能量密度。
又，从上述说明可以了解到，本发明的叠层型三维结构的电池，具有如下所述的优良效果。
(1)本发明的三维电池，能够通过增加各容器(cell)的容积来增加电池的容量(电力量)，因此，能够发挥按比例放大产生的制造成本上的有利之处。又，由于是固定层式的，能够简化结构。
(2)又，电压由以粉末状充填于容器中的活性物质的种类(材料)决定，在需要大电压的情况下，必须将多个单电池串联连接，但是由于单电池的两极都可以通用集电部的材料，而且，和已有的电池不同，不构成正极和负极的电极，因此，单电池(cell)之间的间隔用导电性的集电构件构成，以此，可以在电气上而且还有结构上实现串联连接，能够将厚度做得薄，因此整个电池可以做得非常紧凑，实现小型化，而且由于电流在厚度方向上流动，因此大电流的流动几乎没有阻碍。
(3)还有，活性物质粉末体起着已有的膜结构电池的膜(电池主体)的作用，流过电池的电流与活性物质的表面积成正比，而粉末体在电解质溶液中形成固定层，全部粉末体的总表面积比已有的膜结构电池大数千倍乃至数万倍，因此，功率密度达到数千倍乃至数万倍，同时由于活性物质的粉末体投入电解质溶液(铅电池的情况下为稀硫酸)中混合使用，因此，在劣化的情况下能够与电解质溶液一起更换粉末体，以此可以实现再生，能够大大延长电池寿命。
(4)从集电构件或集电体向容器(cell)内设置导电性的柱状螺杆的情况下，集电构件或集电体与粉末体之间的接触面积大幅度增加，接触电阻降低，因此，各容器(cell)之间的距离(串联方向的间隔)扩大，能够大幅度增加电池容量。
附图说明
图1是本发明的电池的第1实施形态的结构的剖面的概略图。
图2是本发明的电池的第2实施形态之一例的结构的剖面的概略图。
图3是本发明的电池的第2实施形态的另一例的结构的剖面的概略图。
图4是本发明的电池的第3实施形态之一例的结构的剖面的概略图。
图5是本发明的电池的第3实施形态的结构的另一例的剖面的概略图。
图6是本发明的电池的第4实施形态的结构的剖面的概略图。
图7是本发明的电池的第5实施形态之一例的结构的剖面的概略图。
图8是本发明的电池的第5实施形态的另一例的结构的剖面的概略图。
图9是本发明的电池的第6实施形态之一例的结构的剖面的概略图。
图10是本发明的电池的第6实施形态的另一例的结构的剖面的概略图。
图11是本发明的电池的第7实施形态的结构的剖面的概略图。
图12是本发明的电池的第8实施形态的结构的剖面的概略图。
图13是本发明的电池的第9实施形态的结构的剖面的概略图。
图14(a)是本发明的叠层型的三维电池的第1实施形态的实证试验器之一例的立体图，图14(b)是概念性表示该三维电池的中央纵剖面图。
图15是图14的叠层型三维电池的实证试验器组装之前的状态(分解开来的状态)的主要部件的一部分的立体图。
图16是概念性表示本发明的叠层型的三维电池的第2实施形态的中央纵剖面图。
图17是概念性表示本发明的叠层型的三维电池的第3实施形态的中央纵剖面图。
图18是概念性表示本发明的叠层型的三维电池的第4实施形态的中央纵剖面图。
图19是表示本发明的叠层型的三维电池的第5实施形态的要部的剖面结构说明图。
图20是表示本发明的叠层型的三维电池的第6实施形态的要部的剖面结构说明图。
图21(a)～(h)是表示本发明的活性物质的粉末体的概念图。
图22是表示装填本发明的活性物质粉末体的固定层之一例的放大图。
图23是概念性表示已有的一般膜结构的电池的中央纵剖面图。
图24是概念性表示已有的一般膜结构的长尺寸型的电池的中央纵剖面图。
图25是概念性表示已有的一般膜结构的电池并联连接的状态的中央纵剖面图。
图26是概念性表示已有的一般膜结构的电池串联连接的状态的中央纵剖面图。
图中：
10、10a......离子透过性过滤器(隔离层)、12......负极容器、14......正极容器、16......负极粉末体活性物质及电解质溶液、18......正极粉末体活性物质及电解质溶液、20、82......负极集电器(负极集电体)、22、84......正极集电器(正极集电体)、26......负荷手段或发电手段、28......电解液界面、30......板状负极集电器、32......板状正极集电器、34......管状负极集电器、36......管状正极集电器、38......负极集电器、40......正极集电器、42......负极集电器兼搅拌机、44......正极集电器兼搅拌机、48......吸氢合金及电解质溶液、50......氢氧化镍及电解质溶液、52......负极集电器兼传热管、54......正极集电器兼传热管、56......负极集电器兼传热板、58......正极集电器兼传热板、60......分离器、62......再生机、64......混合机、66......补充(make up)用粉末体料斗、68......反应器、70......燃料供给管、72......气体供给管、74......容器、76......电解质溶液、78、80......多孔体构成的袋、101、101-1～101-3......叠层型三维电池、102......单电池(二次电池)、103......正极容器(cell)、104......负极容器、105、105a......离子透过性过滤器(隔离层)、106......正极集电体、107......集电构件、108......负极集电体、109......密封垫、121......容器构件、123......螺杆、132、133、136......搅拌手段、160......容器、162、164......多孔体构成的袋、166......正极集电体、168......负极集电体、n、h、A、B......粉末体(活性物质)、k、r......电解质溶液
具体实施方式
下面对本发明的电池的实施形态进行说明。本发明不受下述实施形态的任何限制，可以适当变化实施。图1表示本发明的电池的第1实施形态。如图1所示，隔着离子透过型过滤器(隔离层)10设置负极容器12和正极容器14，负极容器12中装填负极粉末体活性物质和电解质溶液16，正极容器14中充填正极粉末体活性物质和电解质溶液18。粉末体活性物质在电解质溶液中作为固定层存在。在图1和下面说明的图2～图20中，为了方便，各粉末体活性物质的大小用相同大小表示，但实际上各粉末体活性物质的大小当然有所不同。
作为负极和正极的粉末体活性物质的组合，可以使用例如吸氢合金和氢氧化镍、镉和氢氧化镍等。作为吸氢合金的具体例子，可以举出有例如La0.3(Ce、Nd)0.15Zr0.05Ni3.8Co0.8Al0.5等。又，电解质溶液可以使用例如KOH水溶液等。还有，隔离层10是使离子通过用的过滤器，而且是粉末体不能通过的膜，例如，可以使用不上釉的陶瓷、离子交换树脂膜、高分子纤维等。
又，在负极容器12和正极容器14中设置分别由导电体构成的负极集电器(体)20、正极集电器(体)22，集电器20、22与负荷手段(放电的情况下)或发电手段(充电的情况下)26连接。还有，28是电解液界面。
下面就本实施形态的电池对充电和放电的详细情况进行说明。
充电
对电池施加电压，由负极集电器20提供电子。电子由负极集电器20直接或通过粉末体向负极的粉末体活性物质移动后发生反应。由反应产生的离子通过隔离层10进入正极容器14，在这里与正极的粉末体活性物质发生反应而释放电子。该电子通过粉末体或直接移动到正极集电器22被送入放电手段26。
放电
对电池加负荷，由负极集电器20提供电子。电子从在负极容器12中阳离子化的活性物质中放出，直接或通过粉末体移动到负极集电器20。由反应发生的离子通过隔离层10进入正极容器14，在这里，与正极的粉末体活性物质和电子发生反应。电子通过粉末体或直接移动到正极集电器22，被提供给负荷手段26。
图2和图3表示本发明的电池的第2实施形态。图2表示为了使集电器与活性物质的粉末体的接触提高效率，将负极集电器和正极集电器分别做成板状负极集电器30和板状正极集电器32以增大接触面积。又，图3表示为了使集电器与活性物质的粉末体的接触提高效率，将负极集电器和正极集电器分别做成管状负极集电器34和管状正极集电器36以增大接触面积。还有，使集电器的表面积加大的结构也可以采用板状和管状以外的形状。
其他结构和作用与第1实施形态的情况相同。
图4和图5表示本发明的电池的第3实施形态。图4表示将负极集电器38和正极集电器40设置于固定层内的情况。又，图5是采用负极集电器42和正极集电器44分别利用电动机等(未图示)驱动旋转的搅拌机的情况。
在图4中，各容器12、14内也可以设置叶片状的搅拌机的搅拌手段。
又，如图5所示，负极集电器兼搅拌机42、正极搅拌器兼搅拌机44兼有对活性物质粉末体进行搅拌同时与粉末体直接接触的功能。负极集电器兼搅拌机42、正极集电器兼搅拌机44可以采用利用电动机等(未图示)旋转驱动的叶片状搅拌机等，但是对搅拌手段的结构并不加以限定。
其他结构和作用与第1实施形态的情况相同。
图6表示本发明的电池的第4实施形态。本实施形态在负极侧使用吸氢合金，在正极侧使用氢氧化镍作为活性物质粉末体。
如图6所示，在负极容器12中充填吸氢合金构成的粉末体及电解质溶液48，在正极容器14中充填氢氧化镍构成的粉末体和电解质溶液50。吸氢合金采用La0.3(Ce、Nd)0.15Zr0.05Ni3.8Co0.8Al0.5等。又，电解质溶液可以使用例如KOH水溶液等。
下面就本实施形态的电池对充电和放电进行详细说明。
充电
对电池施加电压，由负极集电器20提供电子。电子从负极集电器20直接或通过粉末体向负极的粉末体状的吸氢合金移动，发生如下所述的反应。下面M为吸氢合金。
由反应产生的氢氧根离子通过隔离层10进入正极容器14，在这里，与氢氧化镍发生如下所述的反应，释放出电子。
发生的电子通过粉末体或直接移动到正极集电器22被送入发电手段26。
放电
对电池施加负荷，由负极集电器20提供电子。在负极容器12内氢氧根与吸氢合金发生反应放出电子，该电子直接或通过吸氢合金向负极集电器20移动。电子从正极集电器22向氧化氢氧化镍移动，通过氧化氢氧化镍移动或直接移动后与水反应，生成氢氧化镍和氢氧根，氢氧根通过隔离层10被引入负极容器12，与吸氢合金发生反应。
其他结构和作用与第1实施形态的情况相同。还有，本实施形态的电池当然也可以用第2、第3实施形态及下述第5、第6实施形态的结构实施。
图7和图8表示本发明的电池的第5实施形态。本实施形态在电池内设置传热面，同时，使传热面兼有集电器的功能。还有，也可以将传热面与集电器分开设置。如图7所示，在负极容器12内设置负极集电器兼传热管52，在正极容器14内设置正极集电器兼传热管54。又如图8所示，在负极容器12内设置负极集电器兼传热板56，在正极容器14内设置正极集电器兼传热板58。
下面参照图7就本实施形态的电池对充电和放电的详细情况进行说明。
充电
对电池施加电压，由负极集电器(兼作传热管)52提供电子。电子从负极集电器52直接或通过粉末体向负极的粉末体活性物质移动后发生反应。由反应产生的离子通过隔离层10进入正极容器14，在这里与正极的粉末体活性物质发生反应而释放电子。该电子通过粉末体或直接移动到正极集电器(兼作传热管)54被送入放电手段26。
如上所述，集电器在正负极都兼用作为传热管的，通过粉末体的接触同时传递电子和热量。负极集电器兼传热管52、正极集电器兼传热管54流入水和空气等传热介质，以进行热回收和供热。
放电
对电池加负荷，由负极集电器52提供电子。电子从在负极容器12中放出阳离子化的活性物质，直接或通过粉末体移动到负极集电器52。由反应发生的离子通过隔离层10进入正极容器14，在这里，与正极的粉末体活性物质和电子发生反应。电子通过粉末体或直接移动到正极集电器54，被提供给负荷手段26。
在图8的情况下，集电器是兼作正、负极都中空的传热板，利用粉末体的接触同时传递电子和热量。负极集电器兼传热板56、正极集电器兼传热管58流入水和空气等传热介质，以进行热回收和供热。充电和放电的详细情况与图7相同。还有，传热面的形状不限定于管状和板状，也可以采用其他形状。
其他结构和作用与第1实施形态的情况相同。还有，本实施形态的结构也可以与第2、第3实施形态及下述第6实施形态的结构组合。
图9和图10表示本发明的电池的第6实施形态。本实施形态设置将活性物质构成的粉末体从容器中取出的取出装置和向容器提供活性物质构成的粉末体的供给装置，还设置有利用热化学反应或电化反应对取出的粉末体进行再生处理的装置、进行粉末体的补充的装置、以及利用热化学反应或电化反应使取出的活性物质变成充电状态的粉末体活性物质的装置等。
首先就本实施形态的电池对充电和放电的详细情况进行说明。
充电
对电池施加电压，由负极集电器20提供电子。电子从负极集电器20直接或通过粉末体向负极的粉末体活性物质移动后发生反应。由反应产生的离子通过隔离层10进入正极容器14，在这里与正极的粉末体活性物质发生反应而释放电子。该电子通过粉末体或直接移动到正极集电器22，被送入放电手段26。
放电
对电池加负荷，由负极集电器20提供电子。电子从在负极容器12中放出阳离子化的活性物质，直接或通过粉末体移动到负极集电器20。由反应发生的离子通过隔离层10进入正极容器14，在这里，与正极的粉末体活性物质和电子发生反应。电子通过粉末体或直接移动到正极集电器22，被提供给负荷手段26。
其他结构和作用与第1实施形态的情况相同。
下面参照图9就本实施形态的电池对活性物质(催化剂)的再生、补充的详细情况进行说明。还有，在图9中，仅图示出负极侧的结构，但是在正极侧也设置同样的装置。
如图9所示，因充放电而劣化的活性物质构成的粉末体与电解质溶液(电解液)一起作为浆液被从负极容器12中取出，必要时由分离器60将其一部分或全部废弃。从电解液中分离，由分离器60提供给再生机62的粉末体，在再生机62中利用盐酸洗净或进行其他酸处理等。由再生机62进行了再生处理的粉末体被提供给混合机64，在这里，由补充用粉末体料斗66提供与被分离器60废弃的粉末体份额相当数量的新的粉末体。再生和补充的粉末体用混合机64与电解液再度混合，形成浆液由浆液泵(未图示)提供给负极容器12。还有，对电解液进行分离·混合的结构在图中省略了。
又，下面参照图10就本实施形态的电池对反应中化学物质粉末体的再生和补充的详细情况进行说明。在图10中，仅图示出负极侧的结构，但是在正极侧也设置同样的装置。
如图10所示， 利用充放电生成的粉末体与电解液一起作为浆液被从负极容器12中取出，用分离器60必要时将其一部分或全部废弃。分离了电解液，由分离器60提供给反应器68的粉末体，在反应器68中与由燃料供给管70提供的燃料的反应，形成能够再度放电的活性物质。在反应器68形成充电状态的粉末体被提供给混合机64，在这里，由补充用粉末体料斗66提供与被分离器60废弃的粉末体份额相当数量的新的粉末体。再生和补充的粉末体在混合机64中与电解液再度混合，形成浆液由浆液泵(未图示)提供给负极容器12。还有，对电解液进行分离·混合的结构在图中省略了。
在反应器68中，在例如镍氢电池的情况下，进行如下所述的反应。
    M为吸氢合金
以此生成与在充电时进行的以下反应中生成的MHx相同的活性物质。
在正极的反应器中，在镍氢电池的情况下，利用氧气或空气进行如下反应。
借助于此生成与在充电时进行的以下反应生成的NiOOH相同的活性物质。
还有，本实施形态的结构也可以与第2、3、5实施形态的结构适当加以组合。
图11表示本发明的电池的实施形态7。本实施形态采用吸氢合金作为负极的活性物质构成的粉末体，负极的搅拌用气体采用氢，正极的活性物质构成的粉末体采用氢氧化镍，正极的搅拌用气体采用氧气或空气。如图11所示，在负极容器12中充填吸氢合金和电解质溶液48，在正极容器14中充填氢氧化镍和电解质溶液50。72是气体供给管。利用该气体供给管72对负极容器12提供氢气，对正极容器14提供氧气或空气。吸氢合金采用例如La0.3(Ce、Nd)0.15Zr0.05Ni3.8Co0.8Al0.5等。又，电解质溶液可以使用例如KOH水溶液等。
在负极容器12中，对吸氢合金(M)和电解质溶液48中提供氢，发生如下反应。
一旦加上负荷手段26的负荷，吸氢合金中贮存的氢气与电解质溶液中的氢氧根发生反应释放出电子和水。
释放出的电子直接或通过吸氢合金向负极集电器20移动。电子从负极集电器20通过负荷手段26向正极集电器22移动。电子从正极集电器22向氧化氢氧化镍移动，通过氧化氢氧化镍移动或直接移动，与水发生反应，生成氢氧化镍和氢氧根。氢氧根通过隔离层10被引向负极容器12，与吸氢合金发生反应。
在正极容器14中，在镍氢电池的情况下，利用氧气或空气进行如下反应。
以此生成与充电时进行的如下反应生成的NiOOH相同的活性物质。
其他结构和作用与第1实施形态的情况相同。还有，本实施形态的电池当然也可以用第2、3、5、6实施形态的结构实施。
图12表示本发明的电池的第8实施形态。本实施形态采用以离子透过型隔离层将容器不完全分隔，以容器上部开放的状态的离子透过型隔离层10a分隔的结构。其他结构和作用与第1～第7实施形态的情况相同。
图13表示本发明的第9实施形态。本实施形态不将容器74分隔开，而在容器内设置充满电解质溶液76，在该电解质溶液76中容纳释放电子的活性物质粉末体作为固定层的多孔体构成的袋78以及收容吸收电子的活性物质粉末体作为固定层的多孔体形成的袋80，在袋78、80中设置与活性物质粉末体接触的导电体的集电极、即负极集电器82、正极集电器84。也可以使用容器状的构件等代替袋，而不管其形状。多孔体可以举出例如发泡的镍片。其他结构和作用与第1～第7的实施形态的情况相同。
下面根据附图对本发明的三维结构的电池的实施形态进行说明。
图14是本发明的叠层型三维电池的第1实施形态的实证试验器之一例的立体图和概要剖面图，图15为其组装前(分解状态)的主要部件的一部分的立体图。
如图14所示，本例的叠层型三维电池101是镍氢电池，如图15所示，在厚度方向上贯通设置正方形的中央开口部121a设置的容器构件121两个为一对，本例中具备两对(总共4个)容器构件121。在各容器构件121的一个面的开口部121a的周围，浅(在本例中深度为0.5mm)凹状部121b形成环状，在容器构件121、121之间，在凹状部121b内嵌入大致为正方形的耐碱性的离子透过型隔离层(在本发例中是聚四氟乙烯性质的隔离层)105。隔离层105是仅使离子透过，而不使活性物质n、h透过，也不导电的薄膜，除了上面所述以外，还可以采用不上釉的陶瓷板、离子交换树脂膜、玻璃等。又在各容器构件121的上表面，面对开口部121a内在上下方向上贯通，在宽度方向上保持间隔形成两个注液口121c，各注液口121c上可装卸地安装着橡胶栓122。
在各主容器构件121、121之间的凹状部121b中嵌入大致为正方形的耐碱性并且具有导电性的板状的集电构件(本例中为镍板)107。又，在两组容器构件121的两端上具备耐碱性而且具有导电性的，以容器构件121相同宽度，而且比容器构件121高的板状的集电体(在本例中为镍板)106和108。在中央部具有与开口部121a相同形状的开口部109a，外形与容器构件121相同的橡胶制的密封垫109装载容器构件121与121之间以及容器构件121与集电体106或108之间。在容器构件101、密封垫109以及集电体106和108上形成在厚度方向上贯通的多个通孔121d、109d、106d、108d，将这些通孔在开口部121a和109a的周围保持间隔设置。而且，在多个通孔121d、109d、106d、108d中插入一连串非导电性的柱状螺杆123，在螺杆123的前端的螺纹部123a上拧紧螺帽(未图示)。又，在左端(正极)和右端(负极)的集电体106和108的上端部在宽度方向上保持间隔贯穿设置小孔106e和108e，在本例中，在左端与右端的集电体106和108的两端的小孔106e和108e中分别安装正极端子124和负极端子125，配线126和127的一端连接于其上。
在各容器构件121内，从注液口121c注入作为电解质溶液的氢氧化钾水溶液k，从图14(b)的左端侧容器构件121依序将作为正极的粉末体活性物质的氢氧化镍n、作为负极的粉末体活性物质的吸氢合金h、作为正极的粉末体活性物质的氢氧化镍n、作为负极的粉末体活性物质的吸氢合金h投入氢氧化钾水溶液k中。其结果是，从图的左端到右端依序形成正极容器103、负极容器104、正极容器103、负极容器104。
如上所述构成叠层型三维电池101，本实施例的电池101，由两个镍氢单电池(二次电池)串联连接构成，电池电压约2.4V。在这里，在电池101的正极端子124与负极端子125之间，利用配线126和127将2.4V的灯泡等负载手段130加以连接。在充电状态下，与具备正极端子124的左端的正极集电体106接触的正极容器103内的氧化氢氧化镍n从正极集电体106接收电子(e-)，向一连串接触的氧化氢氧化镍n提供电子(e-)同时提供氢离子形成氢氧化镍。而且，在负极容器104内，吸氢合金h放出电子(e-)和氢离子(H+)，该氢离子通过离子透过型隔离层105达到正极容器103。也就是说，
         M为吸氢合金
接着，电子(e-)通过吸氢合金h的接触部被收集(集电)于构成与第2单电池的正极容器103的隔板的集电构件107，第2单电池的正极容器103内的氧化氢氧化镍n从集电构件107接收电子(e-)，向一连串接触的氧化氢氧化镍n提供电子(e-)，形成氢氧化镍。然后，在负极容器104内，吸氢合金h释放电子(e-)，生成氢离子(H+)。向负极容器104内放出的电子(e-)被集中于负极集电体108，从负极端子125通过配线127向负荷手段130移动，从配线126向正极集电体106移动。借助于此，从正极集电体106的正极端子124向负荷手段130提供电流，向负极集电体108的负极端子125流动。这样，就发生1.2V×2(2.4V)的电压。
另一方面，对三维电池101的充电以如下所述的方式进行。利用充电器131将规定的电压施加于电池101，从负极集电体108(负极端子125)向负极容器104提供电子(e-)。电子(e-)向吸氢合金h移动，以此产生下述反应，生成氢氧根离子。
在负极容器104内发生的氢氧根离子(OH-)，通过离子透过性隔离层105，向左端的正极容器103内移动，与氢氧化镍n如下述反应释放出电子(e-)。
向正极容器103内放出的电子(e-)被集电构件107所收集，向左边邻近的负极容器104内的吸氢合金h移动，以此发生上式所示的反应，发生氢氧根离子。在负极容器104内发生的氢氧根离子(OH-)通过离子透过型隔离层105向左端的正极容器103内移动，以氢氧化镍n发生上式所示的反应释放出电子(e-)。电子(e-)被正极集电体106(正极端子124)所收集，然后被送入充电器131。
图16是概念性表示本发明的叠层型的三维电池的第2实施形态的中央纵剖面图。
如图16所示，本例的三维电池101-1是铅电池，是将6组铅单电池102串联连接构成的。铅单电池102具备中间部用耐酸性的离子透过型隔离层105分隔的正极容器103和负极容器104。左端(第1组)的单电池102的正极容器103的左端壁以及右端(第6组)单电池102的负极容器104的右端壁分别由作为集电体106、108的耐酸性导体(白金板或铅板)侧壁构成，第1组单电池102的负极容器104的右端壁和第6组单电池102的正极容器103的左端壁由作为集电构件107的耐酸性导体的侧壁(白金板或铅板)构成。位于当中的4组单电池102，在各组的单电池102之间通过作为兼隔板的集电构件107的耐酸性导体(白金板或铅板)串联连接，同时，左端(第1组)和右端(第6组)的电池102都通过作为集电构件107的耐酸性导体侧壁(白金板或铅板)串联连接。
在各容器103、104内，在本例中，充填稀硫酸溶液(硫酸水溶液)r作为共同的电解质溶液。然后，在正极容器103内的稀硫酸溶液中投入二氧化铅(PbO2)粉末A，形成固定层。另一方面，在负极容器104内的稀硫酸溶液中投入金属铅(Pb)的粉末体B而形成固定层。
如上所述构成的第2实施形态的三维电池101-1如下所述放电。也就是说，与左端的正极集电体106接触的正极容器103接收来自集电体106的电子，将电子提供给二氧化铅A，反应生成硫酸铅(PbSO4)，发生离子。
接着，正极容器103内的离子从离子透过型隔离层105向负极容器104内移动，与金属铅B发生反应放出电子，氧化为硫酸铅。
负极容器104内的电子被集电构件107所收集，向左邻的正极容器103内移动，电子被提供给二氧化铅A，发生反应变成硫酸铅(PbSO4)，生成离子。正极容器103内的离子从离子透过型隔离层105向负极容器104内移动，与金属铅B发生反应释放出电子，氧化为硫酸铅。该反应的各单电池102依序反复进行，电子从右端的负极集电体108通过负荷手段(未图示)向左端的正极集电体106移动，反之，电流从正极集电体106通过负荷手段130(图14)流入右端的负极集电体108。在本例的情况下，产生约13.6V的电压。还有，只要是耐酸性的导体，任何材料都可以使用为集电体或电极，例如也可以使用碳素和导电性聚合物。
图17是概念性表示本发明的叠层型的三维电池的第3实施形态的中央纵剖面图。
如图17所示，本例的三维电池101-2与图16的第2实施形态一样，是铅电池，但是旋转自如地配设在轴方向上贯通电池101-2的旋转轴132，可以通过手动或旋转驱动装置(末图示)使其旋转。旋转轴132上的，以各容器103、104内对应的位置上，在垂直方向上突出设置多支搅拌叶片132a，形成能够利用旋转轴132的旋转将各容器103、104内的稀硫酸溶液r与二氧化铅A或金属铅B一起搅拌的结构，这点不同于第2实施形态的电池101-1。
从而，采用本例的三维电池101-2，通过搅拌作为电极粉末体的二氧化铅A和金属铅B，各电极粉末体A、B与集电体106、108或集电构件107有良好的接触，因此，能够加大个容器103、104(容器构件121，参照图14)的容量，能够谋求增大电力量。又，由于能够防止硫酸铅颗粒的附着，集电体106、108和集电构件107可以使用铅板。还有，除了具备搅拌手段132这一点以外，与第2实施形态的电池101-1相同，因此，与第2实施形态相同的构件用相同的符号表示并省略其说明。
图18是概念性表示本发明的叠层型的三维电池的第4实施形态的中央纵剖面图。
如图18所示，本例的三维电池101-3与图14的第1实施形态一样由镍氢二次电池构成，但是，正极容器103和负极容器104的容量相当大。作为其替代，从集电体106、108和集电构件107向正极容器103或负极容器104内分别隔开间隔伸出设置多个柱状螺栓106a、107a、108a。在本例的情况下，集电体106、108和集电构件107采用镍板，因此柱状螺栓106a、107a、108a也在在镍板上成一整体形成。本例的电池101-3中，大幅度扩大各容器103、104的容积，电极粉末体n、h通过上述柱状螺栓与集电体106、108以及集电构件107可靠接触，因此能够充分导电(传导电子和电流)。还有，也可以将第3实施形态的搅拌手段132组装于本例的电池101-3中使用。
图19表示本发明的叠层型的三维电池的第5实施形态。本实施形态不用离子透过型隔离层将容器完全分隔看来，而形成容器上部开放的状态下用离子透过型隔离层105a分隔的结构。其他结构和作用与第1实施形态～第4实施形态的情况相同。
图20表示本发明的叠层型的三维电池的第6实施形态。本实施形态不对容器160进行分隔，而在容器内充满电解质溶液r，在该电解质溶液r中设置收容吸收电子的活性物质粉末体作为固定层的多孔体形成的袋162和容纳释放电子的活性物质粉末体作为固定层的多孔体构成的袋164，在袋162、164设置与活性物质粉末体接触的导电体集电装置、即正极集电体166、负极集电体168。也可以使用容器状的构件等代替袋，而不管其形状。多孔体可以举出例如发泡的镍片。其他结构和作用与第1～第4的实施形态的情况相同。
以上对本发明的三维结构的电池的实施形态进行了说明，但是也可以如下所述实施。
①作为正极和负极的活性物质粉末体的组合，除了上面所述以外，还可以使用例如氢氧化镍与镉的组合、氢氧化镍与铁、氢氧化镍与碳化铁(Fe3C)、钴(或锰)与铝或氢氧化镍与锌的组合。
②在上述实施形态中，表示出将2个～6个单电池102通过导电性(耐酸性或耐碱性)的导电构件107串联连接的结构，但是，可以根据要求的电压将任何个数的单电池串联连接。
③关于电池的容量，可以根据要求的电力容量增大容器构件121的容积，根据需要设置搅拌手段和柱状螺杆。
工业应用性
本发明具有如上所述的结构，因此作为将活性物质做成粉末体，将粉末体装入容器中的固定层式电池和随着按比例放大(scale up)而带来各种优点的叠层型三维电池是合适的。

Claims (15)

1.一种电池，其特征在于，在借助于离子能通过的部件连接的两个容器中的一个容器内的电解质溶液中、充填释放电子的活性物质粉末体作为固定层，在另一个容器内的电解质溶液中、充填吸收电子的活性物质粉末体作为固定层，在两个容器内设置与活性物质粉末体接触的导电体的集电装置。
2.一种电池，其特征在于，在容器内充满电解质溶液，在该电解质溶液中设置将释放电子的活性物质粉末体作为固定层收容的多孔体和将吸收电子的活性物质粉末体作为固定层收容的多孔体，并在这些多孔体上设置与活性物质粉末体接触的导电体的集电装置。
3.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于，活性物质粉末体是通过将高电子传导性物质与低电子传导性物质混合，或将高电子传导性物质与低电子传导性物质混合后造粒，或将高电子传导性物质涂覆在低电子传导性物质上，或在低电子传导性物质中混合涂覆高电子传导性物质的物质之后进行造粒，或在所述造粒的颗粒上涂覆高电子传导性物质这一类方法得到的物体。
4.根据权利要求1或2或3所述的电池，其特征在于，与作为活性物质的粉末体接触的集电装置是棒状、板状及管状中的任一种形状的装置。
5.根据权利要求1～4中的任一种所述的电池，其特征在于，容器内设置使电池内的反应温度为一定值用的传热面。
6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，传热面是与作为活性物质的粉末体接触的管状的集电体和板状的集电体中的任一种。
7.根据权利要求1～6中的任一种所述的电池，其特征在于，容器上分别连接将劣化的活性物质、即粉末体从容器中取出用的取出手段以及向容器提供活性物质粉末体用的提供手段。
8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，取出手段上连接将取出的活性物质粉末体再生的再生手段及补充活性物质粉末体的补充手段中的至少一种，从提供手段向容器内提供再生的或新替换的活性物质粉末体。
9.根据权利要求7或8所述的电池，其特征在于，在取出手段上连接利用热化学反应或电化学反应使取出的活性物质粉末体变成充电状态的粉末体的反应手段，从提供手段将充电状态的活性物质粉末体提供给容器里。
10.根据权利要求1～9中的任一种所述的电池，其特征在于，负极侧的活性物质粉末体是吸氢合金粉末体，正极侧的活性物质粉末体是氢氧化镍粉末体。
11.根据权利要求1～10中的任一种所述的电池，其特征在于，负极侧的活性物质粉末体是吸氢合金粉末体，引入负极侧的气体是氢气，正极侧的活性物质粉末体是氢氧化镍粉末体，引入正极侧的气体是氧气或空气。
12.一种电池，其特征在于，通过离子能够通过而不导电的构件连接的一对容器中，其一个容器中充填电解质溶液，同时在该电解质溶液中投入释放出电子的活性物质粉末体以形成固定层，在另一容器中充填电解质溶液，同时在该电解质溶液中投入吸收电子的活性物质粉末体使其形成固定层而构成单电池的多个组，通过兼用作所述容器间的隔板并且接触上述粉末体的导电性的集电构件将所述单电池的多个组串联连接成一体，在两端的容器上设置与粉末体接触，而且兼用作正极电极和负极电极的集电体构成叠层型三维电池。
13.一种电池，其特征在于，在容器内充满电解质溶液，在该电解质溶液中容纳释放出电子的活性物质粉末体作为固定层的多孔体和将吸收电子的活性物质粉末体作为固定层收容的多孔体，而形成单电池的多个组，通过兼用作所述容器间的隔板并且接触上述粉末体的导电性的集电构件将所述单电池的多个组串联连接成一体，在两端的容器上设置与粉末体接触，而且兼用作正极电极和负极电极的集电体构成叠层型三维电池。
14.根据权利要求12或13所述的电池，其特征在于，活性物质粉末体是将电子传导性高的物质混合于电子传导性低的物质中，或将电子传导性高的物质混合于电子传导性低的物质中进行造粒，或在电子传导性低的物质上涂覆电子传导性高的物质，或在低电子传导性物质中混合涂覆高电子传导性物质的物质之后进行造粒，或在所述造粒的颗粒上涂覆高电子传导性物质这一类方法得到的物体。
15.根据权利要求12、13或14所述的电池，其特征在于，从集电构件或集电体向容器内突出地成一整体地设置导电性柱状螺栓(stud)。
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