JP2001514794A

JP2001514794A - バイポラープレートの製造方法

Info

Publication number: JP2001514794A
Application number: JP53946798A
Authority: JP
Inventors: サーケス、マシール; ランドスホート、ニッテファン; ヨハネスコルケルト、ウィレム; スフマル、ディック
Original assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Current assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1997-08-13
Publication date: 2001-09-11
Anticipated expiration: 2017-08-13
Also published as: JP4693945B2; WO1998040920A2; DE69716483D1; EP0970530A2; US6500585B1; ATE226360T1; DE69716483T2; EP0970530B1; WO1998040920A3; ES2187804T3

Abstract

(57)【要約】たとえばバイポラー電池に使用するバイポラープレート１０の製造方法を記載する。本発明によれば、負極プレート１１２は、金属グリッド１２０に適当なペースト１２１を塗布することによって製造され、正極プレート１１３は、金属グリッド１２２に適当なペースト１２３を塗布することによって製造される。ペーストプレート１１２、１１３が形成され、適当な平板状の基板１１の反対側に配置させる。基板１１は熱をかけてプレスし、表面活性化処理を行って、そのあとに基板１１を鉛でメッキする。表面活性化処理は、コロナ放電、好ましくはプラズマ放電によって行うことができる。良好な電気的接触を保証するために、基板１１は表面を粗くし、プレート１１２、１１３は、圧縮ガラス繊維マット２１を用いることによって、基板１１に対してプレスすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】バイポラープレートの製造方法発明の分野より古い日付および本出願と同じ発明者のオランダ特許出願１０．０３３４０は、既存の電池の性能を改良したバイポラープレート電池を開示している。より詳細には、以前の特許出願は、どちらかの側に活性層を備えた適当な基板から基本的になるバイポラープレート（blpolar plate）を開示し、この基板は、基本的にはプラスティックで充填されたグラファイトフェルトから構成されている。以前の出願の内容は、ここに参考として引用するものである。先の出願は、この先の出願に開示された複合基板に基づく２つのバイポラープレートの製造方法を示している。第１の手法は、負極層を形成する基板の主要表面へのそれ自体が公知の負極ペーストの塗布および正極層を形成する基板の対向する主要表面へのそれ自体が公知の正極ペーストの塗布を含んでいる。とくに、バイポラープレートを鉛電池に使用するための第２の手法は、第一に鉛プレート複合プレートを製造し、つづいていわゆるプランテ（Plante）工程を特別の方法で実行することによって、鉛プレート複合基板を活性化することを含み、それによって一方の表面の相当に大量の鉛は多孔性鉛グリッドに変換され、一方、他方の表面の相当に大量の鉛はＰｂＯ₂の多孔性グリッドに変換される。最初に述べた手法は、すぐれた性能を有する電池を提供できることが実験的に確かめられた。しかしながら、この目的のためには特別の機械の開発が必要であるため、この手法を商用規模で実行することは問題である。実際の問題は、基板の２つの対向する表面が異なる方法で処理されねばならないということである。より詳細には、２つのペーストが異なる方法で作製されなければならないことである。さらに、平坦なプレートにペーストを塗布することにおいて、粘着は最適でなく、容量が最適に使用されないという欠点がある。すなわち、この欠点を取り除くために、基板は両側にグリッドを備えなければならない。第２の手法は、それ自体、実用的に応用可能なバイポラープレートを製造するためにすぐれた有用性を有する。しかしながら、このように製造された高放電速度（高放電電流強度）の電池の性能は、最初に述べた手法によって製造された電池の性能に劣ることが実験的に確かめられている。さらに、前述のプランテ工程において、基板にとって好ましくない、多孔性鉛を形成する薄い鉛フィルムの強い腐食が生じる。したがって、本発明の目的は、たとえばバイポラー電池のためのバイポラープレートの製造方法を提供することにあり、その方法は比較的簡単で、安価な方法で実行できるが、このように製造されたバイポラープレートで製造された電池は、とくに高放電速度で公知のスターター電池（starter battery）の性能に匹敵するかあるいは公知のスターター電池の性能よりもさらに良い性能を有する。現在、公知のスターター電池においては、薄いペーストプレートとして形成されるバイポラープレートでなく単極プレートが使用される。単極プレートを製造する際に、正極プレートのための別個の製造装置ならびに負極プレートのための別個の製造装置が使用でき、すなわち正極プレートおよび負極プレートは互いに独立して製造される。これは、正極プレートおよび負極プレートを製造するために使用される製造工程が互いに独立して最適化できる長所を提供する。ペーストが塗布され、ペーストがその後に形成される金属グリッド形状の単極プレートを製造することは通例のことである。形成動作中、金属グリッドはペーストを所定の位置に保持するために、マトリックスとして機能する。使用中、金属グリッドは、一方ではプレートの機械的統一性（plate mechanical integrity ）および他方では電流伝導を与えるのに役立つ。単極プレートにおいて、プレート内部の電流の方向がプレート表面に平行であることを意味する、電流がプレートの側縁を介して得られるために、金属グリッドはむしろ強度のある設計であるべきである。実際の例では、グリッドは、その厚さが数ミリメーターのオーダーであって、約５×１０ｍｍ²の矩形空間を囲み、その空間にはペーストが塗布されている水平バーおよび垂直バーの形状で製造される。ペースト対グリッドの質量比は約１：１である。したがって、より詳細には、本発明の目的は、バイポラープレートならびにバイポラー電池を製造する方法、および既存の技術の長所ができるだけ多く組み込まれ、既存の技術の欠点ができるだけ多く排除されるバイポラープレートならびにバイポラー電池を製造する方法を提供することにある。本発明の重要な態様によれば、バイポラープレートを製造する方法において、基板に塗布されるか、あるいは基板の上にプレスされる別個に製造されたペーストプレートが使用される。最初に、これはペーストプレートを製造するための既存の技術が使用できるという長所を有する。しかしながら、バイポラープレートでは、電流が表面に垂直な方向に得られるために、ペーストプレートのグリッドの電流伝導特性（表面に平行な方向の電流伝導に対して）は、さほど厳しくない要求を満たす必要がある。さらに、ペーストプレートは、基板によってその全面にわたって保持されるので、ペースト基板は、もはや自分で保持する必要がない。前述の２つの態様は、ペーストプレートの金属グリッドが、単極プレートの場合よりもあまり重くない可能性がある。これは、ペーストプレートの重量の大部分がペーストからなる可能性があり、重量の単位当たりの性能は改善することを意味している。３：１のペースト対グリッド重量比は、いかなる問題もなく実現可能のようであるが、１０：１の比も考えられる。本発明の他の態様は、基板の提供、ならびに基板に対抗して設置されたペーストプレートと組み合わせて使用される公知の基板よりもより適した基板の製造方法の提供である。本発明のこの他の態様によれば、基板には、一方は基板と他方ではペーストプレートとの間の可能な限りの接触を確実にするために、鉛フィルムが備えられている。良質の鉛フィルムに関しては、基板が最初に熱プレスされ、熱プレスされた基板は基板活性化処理され、その後鉛フィルムが塗布される。本発明の前述の態様および他の態様、特徴および長所は、同様な参照番号が同等あるいは類似の部分を示す図面を参照して、本発明による方法の好ましい実施例の下記の説明によって明確にされるであろう。図１Ａ〜図１Ｂは、バイポラー電池を組み立てる方法の異なる工程を概略的に示す。図２は、本発明により製造される１２Ｖ電池を概略的に示す。図３は、電池の構造詳細を示す。図４は、本発明による、内部冷却部が備えられている電池の詳細を示す。図５は、コロナによる表面活性化処理を実行する装置を概略的に示す。図６は、剥離試験を概略的に示す。図７は、プラズマによる表面活性化処理を実行する装置を概略的に示す。図１Ａは、バイポラープレート１０の最も重要な３つの部品、すなわち、プレート状基板１１、負極プレート１１２および正極プレート１１３の断面を示している。明瞭にするために、これらの３つの部品は図１Ａにおいてばらばらの部品として示されている。プレート状基板１１は、不織布カーボンマットあるいはカーボンフェルトであり、好ましい方向のない炭素繊維１４のマトリックス１５を含んでいる。炭素繊維１４は約８μｍオーダーの厚さを有し、好ましくは黒鉛化、すなわち、少なくとも部分的、好ましくは全体的にグラファイトに変換される。これらの特徴の組み合わせによって、マトリックス１５は、全ての３つの空間方向、とくにプレート状基板１１の表面に垂直な方向に、とくに良好な導電率を有する。マトリックス１５そのものはとくに多孔性である。すなわち、多孔率は約９５％である。したがって、バイポラープレート１０用の材料の使用は明白でない。しかしながら、基板１１は、プラスティック材１６がマトリックス１５の細孔空間に供給された点である程度耐液体（liquid tight）である。好ましくは、プラスティック材料１６は、導電性プラスティックであるので、導電率はさらに改善される。カーボンファイバ１４のマトリックス１５およびこのマトリックス１５の細孔を充填するプラスティック材料１６は複合基板としても示されている。この組み合わせは良好な機械的安定性がある。複合基板１１は、バイポラープレート１０を製造するのにとくに好適の基本材料であって、下記のように製造することができる。第１工程では、カーボンフェルトが提供される。これは、たとえば、水のような溶媒に炭素繊維の懸濁液を形成し、その後、この懸濁液を回転ドラム上に供給することによって、形成することができる。溶媒の蒸発後、多孔性カーボンフェルトがドラム上に残り、このフェルトはドラムからはがれるのに充分な強度を本質的に有している。第２工程では、熱可塑性プラスティック、好ましくは導電性ポリマーはカーボンフェルトの細孔に塗布される。これは、たとえばテトラヒドロフランまたはアセトンのような有機溶媒中に、フッ化エラストマーのような熱可塑性プラスティックの溶液を調製することによって行われる。プラスチックの所定の導電性を得るために、この溶液に合成グラファイト粉末を添加することが好ましく、その粒子は１〜２μｍの典型的な寸法を有し得る。この懸濁液はカーボンフェルトに加えられ、それによってカーボンフェルトの細孔の中に吸収される。この溶媒は空気中で乾燥することによって取り除くことができる（蒸発）が、好ましくは、溶媒は減圧（数ミリバール）下および高温（約８０℃）で乾燥することによって取り除かれる。複合基板１１に関しては、たとえば国際公開公報ＷＯ９６／１２３１３および特開昭６１−１７７３８６号公報を参照することができる。負極プレート１１２は、グリッド１２０およびペースト１２１が形成されるグリッド１２０に塗布される負極ペースト１２１からなる。既に述べたように、公知のグリッドは、水平ポスト（post）および垂直ポストによって構成される。グリッド１２０が単極ペーストプレートにおいて従来のものよりもあまり重くない可能性があることを理解して、それ自体が公知の単極の負極ペーストプレートと同様に、負極プレート１１２を製造することができる。正極プレート１１３は、グリッド１２２およびペースト１２３が形成されるグリッド１２２に塗布される正極ペースト１２３からなる。グリッド１２２が単極ペーストプレートにおいて従来のものよりもあまり重くない可能性があることを理解して、それ自体が公知の単極の正極ペーストプレートと同様に、正極ペースト１１３を製造することができる。したがって、プレート１１２および１１３の提供に関しては、そのポストが現在公知のグリッドにおけるものよりも薄い可能性があるグリッドを使用できることを理解して、既存技術を使用することは有利であるので、ペースト対グリッドの重量比は３：１よりも良い可能性があり、１０：１でも有り得る。図１Ａでは、明瞭にするために、基板１１およびプレート１１２および１１３は、ばらばらの部分として示されている。本発明の重要な態様によれば、前記３つの部分を結合して、比較的簡単な方法で、すなわちプレート１１２および１１３をそれぞれ基板１１のそれぞれの主要表面１７および１８に対して配置することによって、バイポラープレート１０を形成することが可能となる。基板１１とプレート１１２、１１３との間で良好な接触を得るために、下記により詳細に述べるように、主要表面１７および１８には、それぞれ金属フィルム３１および３２、好ましくは鉛フィルムを備えることが好ましい。さらに、基板１１の（鉛メッキされていてもよく、または鉛メッキされていなくてもよい）表面１７および１８が、プレート１１２および１１３がこれらの表面１７および１８に対して配置される前に、所定の凸凹度を有することを確実にすることが好ましい。表面１７および１８が十分な程度まで本質的に粗くない場合、たとえば鉛メッキによって滑らかな表面を生成するので、これらの表面は別個の工程で粗くすることができる。表面１７および１８は、少なくとも約１０〜２０μｍの凹凸を有することが好ましい。所定の粗さを確実にすることが、異なる方法でも行われ得る。熱可塑性プラスティックがカーボンフェルトの細孔に塗布される前記第２工程の後、表面から突き出るグラファイト繊維端のために、基板は所定の固有粗さを有する。しかしながら、下記により詳細に説明するように、第２工程後（および乾燥後）、鉛フィルムが塗布される前に、基板は熱プレスされることが好ましい。熱プレスの結果、基板に塗布される金属フィルムのように、基板の表面は事実上完全に平坦である。所定の凹凸を備えるために、たとえば機械的に（たとえば、適当な寸法および硬さのペレットの放射によって、すなわち「ショットピーニング」(shot-peen ing)）、電気化学的に（たとえば、メッキ槽の化学的付着工程によって）または物理的に（たとえば、それ自体がたとえば米国特許第５，５２７，６４２号から公知であるように、多孔性フィルムを得るために鉛ミストでスプレーすることによって）この金属フィルムは処理され得る。さらに、プレート１１２および１１３が所定の力でこれらの表面１７および１８に対して、プレスされることを確実にすることが好ましい。図１Ｂは、所定のプレスが自動的に与えられる電池１の断面を概略的に示している。電池１は、図１Ａによる前記バイポラープレート１０が配置されている側壁６を有する容器２を備えている。正極プレート１１３と同一であってもよい正極単極プレート４は負極プレート１１２の反対側に配置されている。負極プレート１１２と同一であってもよい負極単極プレート５は正極プレート１１３の反対側に配置されている。負極プレート１１２と正極単極プレート４との間には、ガラス繊維セパレーター２１が配置され、正極プレート１１３と負極単極プレート５との間に配置されているのは、ガラス繊維セパレーター２１と同様であってもよいガラス繊維セパレーター２２であり、それらのセパレーター２１および２２は電解液で充填されている。単極プレート４および５は、容器２の壁６によって（直接にあるいは間接に）保持される。セパレーター２１および２２の厚さ寸法は、容器２に前記部品を入れる際に、これらのセパレーター２１および２２が弾性的に所定の程度まで圧縮されるように選択される。好ましくは、圧縮の程度は約３０〜３５％である。この弾性圧縮によって、セパレーター２１および２２は、プレート１１２および１１３へ加圧力を十分な程度まで加える。後述するように、いくつかのバイポラーセルを直列に配置することもできる。前記の例は、基板１１とプレート１１２および１１３との間の物理的接触を含んでいる。しかしながら、基板１１とプレート１１２および１１３との間で化学的接合を行うこともできる。本発明による方法の好ましい具体例では、これは、ペースト１２１および１２３がグリッド１２０および１２２の中に備えられた直後、すなわち、硬化処理が行われる前に、基板１１に対する圧力下にプレート１１２および１１３を配置することによって、比較的簡単な方法で行われる。その時、基板１１とプレート１１２および１１３との化学的接合が、この硬化工程の結果として自動的に形成される。具体例図２および３を参照して、本発明の提案が最新技術による標準的に利用可能な部品、すなわちまだ最適化されない部品を利用して試験された試験装置の結果の説明を記述する。この試験において、１２Ｖ電池１００は図２に示された構成で組み立てられた。正極の単極プレート４、５つのバイポラープレート１０₁〜１０₅および負極の単極プレート５が、容器２の中で直列に連続して配置された。プレート４、１０₁ 〜１０₅および５は、６つのガラス繊維セパレーター２１₁〜２１₆によって互いに分離された。負極の単極プレート５および正極の単極プレート４に関しては、前もって形成された２つの従来の１．７ｍｍ厚のスタータープレートがされた。バイポラープレート１０₁〜１０₅は相互に同一であり、図１Ａ〜図１Ｂを参照して記載された構造を有していた。各バイポラープレートでは、以前のオランダ特許出願１０．０３３４０に記載されているような鉛メッキ複合基板１１が使用された。負極のプレート１１２に関しては、負極の単極プレート５と同様の前もって形成されたスタータープレートが使用された。正極プレート１１３に関しては、負極の単極プレート４と同様の前もって形成されたスタータープレートが使用された。圧縮の前に、６つのガラス繊維セパレーター２１₁〜２１₆の各々は、２ ×１．１７ｍｍの厚さを有し、図２に示された構造を組み立てるために、容器２に配置する際に約３２％圧縮された。プレート４、１０₁〜１０₅および５の有効表面は４７ｃｍ²であった。電池の完全充電状態において、電池１００の内部抵抗は０．０２１オームであった。単極プレート４および５の全面にわたって電流を得る目的のために、銅エンドプレートがこれらの単極プレート４および５と容器２の対応する壁６との間に配置されるが、簡単のために、これは図２には示していない。このように組み立てられた試験用電池１００の容量が放電電流密度の関数として測定された。５Ｗｈ／ｋｇの固有エネルギーにおいて、固有電力は５００Ｗ／ｋｇであることがわかった。最後に述べた数字は３６秒の放電時間、すなわち、Ｃ−レート１００Ｗ／Ｗｈ（固有電力／固有エネルギーの比）に対応する。前述のように、前記試験装置では、標準の使用可能な部品、とくに標準の使用可能なスタータープレート４、５、１１２、１１３が使用された。すなわち、これらに関しては、既に簡単な方法で５００Ｗ／ｋｇの固有電力が達成された。しかしながら、これらの標準の使用可能なスタータープレートは、その電流印加、すなわち単極使用に対して最適化され、それによってプレートは、自己保持され、電流は上部エッジに沿って得られ、そのためにプレートのグリッドは、ある程度厚くおよび強度のある設計のものでなければならない。これは、本発明によって提案された出願に対する最適化が可能であることを意味し、とくに考えられることはスタータープレートのグリッドをより軽くすることである。結果として、性能は２つの効果によって改善する。一方で、固有電力および固有エネルギーは、ペースト重量対グリッド重量の比が増加することで増加する。他方では、プレートは、グリッドがより少ない空間を占有することで、より活性なペーストを含むことができる。特定の実施の態様では、本発明は、金属フォーム、より詳細には鉛フォームまたは鉛合金フォームに基づいて、フォームの細孔中に供給された活性ペーストによって、ペーストプレートを製造することを提案する。すなわち、グリッドは金属フォームによって形成される。金属フォームそれ自体は公知であり、通常９６％のオーダーの多孔度を有する。この提案により製造されたペーストプレートは、とくに好ましい全重量に対するペースト重量比を有する。最適化に対する他の可能性は、基板１１と基板に対してプレスされたスタータープレート１１２および１１３との間の電気的接触を改良することである。全般的にみて、述べられた試験結果が使用される部品の最適化によって、少なくとも２倍改善できることが予想される。前述のことから、電気（ハイブリッド）自動車用の加速度目的のために５００Ｗ／ｋｇの最少固有電力が既に最新の標準部品で達成できることが必要条件であるので、本発明による実際に使用可能な電池は、達成可能であろう。図３は、試験した電池の構造をより詳細に示している。図３Ａは、スペーサ２００の典型的な形態の概略透視図を示している。図３Ｂは、図３ＡのラインＢ− Ｂでとられた断面図を示している。図３Ｃは図２の電池１００の一部の縦断面を示している。スペーサ２００はＰＥで作られるが、異なる適当なプラスティックでも満足できるであろう。スペーサ２００は、通常、約５ｍｍの厚さＤ、約１３ｃｍの高さおよび約９ｃｍの幅の矩形ブロック形状である。示された具体例では、スペーサ２００は、第１主要表面（前面）２０１、第２主要表面（背面）２０２および上部表面２０３を有する。第１主要表面２０１から始めると、スペーサ２００の本体では、連絡凹部または通路２１３を介して通じている２つの実質的に矩形の凹部２１１および２１２が備えられている。２つの凹部２１１および２１２は、図示されるように等しい深さであってもよいが、これは不可欠なことではない。第２凹部２１２の底部では、寸法が第２凹部２１２の寸法よりも小さく、第２凹部２１２に対してほぼ中心に位置する実質的に矩形の穴２１４が形成される。第２凹部２１２の底部の残りの部分はフレーム状の支持エッジ２１５を構成し、約１．５ｍｍの厚さの矩形の穴２１４の周りに延びている。試験した実施例では、矩形穴２１４は６×７ｃｍ²の寸法を有し、第２凹部２１２の寸法は７×８ｃｍ²であったので、支持エッジ２１５は５ｍｍの幅を有した。さらに、第１凹部２１１の寸法は約７×２ｃｍ²であった。図３Ｃは、電池のための組み立て装置の製造法を示している。第一に、適当な支持体（図示せず）上に、第１複合基板１１₁が配置され、この上には同様に図３Ａ〜図３Ｂに示されたスペーサ２００が同様に配置されている（図３Ｃ．１）。したがって、スペーサ２００は、基板１１₁の主要表面１７にあるその背面２０２を有する。つぎに、穴２１４には、その寸法が穴２１４の寸法にほぼ一致し、その厚さが約１．７ｍｍである（図３Ｃ．２）ペーストプレートが配置される。試験した実施例では、穴２１４に設置されたペーストプレートは負極のペーストプレート１１２であった。しかしながら、穴２１４に設置されたペーストプレートも正極のペーストプレートであってもよいことが明らかである。つぎに、第２凹部２１２に、寸法が第２凹部２１２の寸法にほぼ一致する多孔性弾性絶縁セパレーター２１が設置されている（図３Ｃ．３）。試験した実施例では、セパレーター２１に関しては、各々が１．１７ｍｍの厚さを有する２つの重ねられたガラス繊維マットのシートが使用された。つぎに、第２凹部２１２では、寸法がほぼ第２凹部２１２の寸法にほぼ一致し、その厚さが約１．７ｍｍである第２ペーストプレートがセパレーター２１上に設置されている（図３Ｃ．４）。第１ペーストプレートが負極のペーストプレートであるために、ここで検討された実施例の第２ペーストプレートは正極のペーストプレート１１３である。最後に、このように形成されたスタック上に、第２複合基板１１₂が設置される（図３Ｃ．５）。ペーストプレート１１２、１１３およびセパレーター２１の厚さの合計（５．７４ｍｍ）が、スペーサ２００の厚さ（５ｍｍ）よりも大きいために、第２ペーストプレート１１３はスペーサ２００の前面２０１を越えて突き出て、第２複合基板１１₂は、図示されるように、スペーサ２００から離れている。複数のセルを有する電池を製造するために、前記工程が繰り返され、それによってスペーサ２００は第２複合基板１１₂などに配置される（図３Ｃ．６）。所定のセル数が実現される場合、最上部の複合基板１１上には、電流を得る接続部を備えるのに適しているエンドプレートが設置されている。エンドプレートは、たとえば銅プレートであってもよい。このようなエンドプレートは、図示されていないが、最上部の複合基板の下にも配置されている。つぎに、このように形成されたパッケージは圧縮され、基板１１とスペーサ２００との間の全ての自由空間が除去される（図３Ｃ．７）。したがって、スペーサー２１の厚さは、（２．３４−１．６）／２．３４＝３１．６％の圧縮に等しい２．３４ｍｍから１．６ｍｍに減少される。この工程では、連続するスペーサ２００および基板１１の周辺縁は、互いに対して整列され、互いに押しつけられ、耐液体ジョイント（シーリング）を得るために一緒に接合されうる。この目的で、たとえば、それ自体は公知である超音波溶接、熱溶接、あるいは他の方法を使用することができる。シーリング工程は、一緒に全て接合される部品はプラスティックを含むために、本発明の独創的な概念によりかなり簡単な方法で行うことができる。プレート表面に垂直な力を取り除くのに少なくとも適しているパッケージが、次に、ハウジング２に設置される。プレートは、上方に面しているそのそれぞれの最上部表面２０３に対して垂直方向に配置されている。電池は、次にアキュムレータ酸（accumulator acid）のような適当な電解液で充填することができる。その目的で、各最上部表面２０３において、第１凹部２１１とつながっている注入オリフィス２０４が形成される。注入オリフィス２０４、第１凹部２１１および通路２１３を介して、電解液は、当のスペーサ２００の第２凹部２１２によって規定される電解液空間に達する。各電解液空間２１２に供給された電解液量は、液体レベルが通路２１３に丁度達するほどのものである。充填中、結果として上に膨張する傾向がある電解液は、セパレーター２１の中に吸収されるので、ペーストプレート１１２、１１３は、隣接する基板１１₁、１２₂にこれらのペーストプレートを押しつける加圧力を受ける。ハウジング２は、これらの加圧力、ならびに放電時の活性質量の体積膨張によって引き起こされる力を取り除くことができなければならない。検討された概念において、短絡回路がスペーサ２００内部のペーストプレート１１２、１１３間に生じることは事実上不可能である。おおむねペーストプレートのエッジに生じるかもしれない短絡回路は、スペーサー２１がペーストプレート１１２のいずれかよりも大きい点で検討概念では避けられる。電池は、このようにして基本的に完成される。使用中、電解液は、暖まり、膨張する可能性があり、および／またはガス気泡を形成する可能性がある。これらの現象を問題なく受け入れることができるように、第１凹部２１１は膨張空間として機能する。電解液が注入オリフィス２０４を通って外側に飛び散ることを防止するために、注入オリフィスの位置は、図示されるように通路２１３の位置に対してずれていることが好ましい。注入オリフィス２０４は、それの中にプラグを固定することによって閉じることができるが、圧力リリースバルブ（図示せず）を注入オリフィス２０４に設置することもできる。通常の状況下では、この圧力リリースバルブが閉じられるので、電解液は全く蒸発せず、電池は補給される必要がない（保守の必要なし）。図４は、本発明により、内部冷却部が備えられている電池１００’の詳細を示している。図３を参照して検討された方法に相当する方法において、この電池１００’は、スペーサ２００間の基板１１を有するスペーサ２００のスタックを備えているのに対して、スペーサ２００において、ペーストプレート１１２、１１３およびスペーサー２１のサンドイッチが設置されている。２つの隣接するスペーサ２００間で電池１００’の１つあるいはそれ以上の位置に配置されているのは、基板間の導電冷却プレート３００に対する２つの基板１１のサンドイッチである。冷却プレート３００は、たとえアルミニウムまたはチタンから製造できる。冷却プレート３００において、電池１００’で発生された熱を消散するために、空気のような冷却媒体または好ましくは水を流すことができるような通路（明らかなため図示せず）を備えることができる。再度図１Ａを参照する。前述で検討されるように、本発明のバイポラープレートは、プレート状の基板１１の主要表面１７および１８に対して単極ペーストプレート１１２および１１３を設置することによって形成される。ここで重要な態様は、プレート状の基板１１とペーストプレート１１２、１１３との間に適切な接触、すなわち可能な限り小さな境界抵抗（transition resistance）が考えられる。その理由のためにプレート状の基板１１の主要表面１７、１８は、好ましくは金属被覆され、より好ましくは鉛メッキされる。参照番号１１は、適切な複合基板、すなわちカーボン繊維フェルト１４とポリマー１６との配合物が使用されるのに対して、鉛メッキ基板、すなわち適切な基板１１および鉛フィルム３１および３２の配合物は参照番号３０によって下記に示される。鉛フィルム３１および３２は、プレート状の基板１１とペーストプレート１１２および１１３のそれぞれの間の適切な接触のために備えられている。本発明の特定の態様は、基板１１とこの金属フィルムとの間に良好な機械的および電気的接触を生じるために、基板１１上に金属フィルムを提供する方法に関するものである。本発明のこの態様は鉛フィルム３１および３２の場合に対してより詳細に下記に説明するが、本発明が鉛のフィルムに限定されないことは明らかである。基板１１上に備えられる鉛フィルム３１，３２はいろいろな要件を満たさなければならない。たとえば、各鉛フィルム３１、３２は、基板１１に対して適切な粘着力を示すことが望ましい。この各鉛フィルム３１、３２は均一の閉鎖フィルムであり、この各々の鉛フィルム３１、３２は比較的薄い。先行技術では、これらの要求を同時に実現する手段が示されていない。前記かなり以前の日付のオランダ特許出願１０．０３３４０は、ガルバニックフルオレートバス（galvanic f luorate bath）を通って約１００μｍの鉛フィルムが基板に塗布される鉛メッキ基板を製造する方法を開示し、その後、鉛メッキ基板は、連続的な統一体を形成するためにフッ化エラストマーが溶解できるように圧縮される。ここで問題は、基板のフッ化ポリマーが疎水性特性を有しているのに対して、金属、とくに鉛が親水性であるということである。したがって、鉛メッキ中、鉛は、いわば鉛のアイランドに成長する各核を有する付着核として機能する。ガルバーニ鉛メッキ後の熱プレス中、これらの鉛アイランドはわずかに圧縮される。各アイランドはカーボン繊維に対して良好な粘着性を示し、結局は、鉛フィルムとフェルトとの間の良好な粘着性が得られる。とくにガルバーニ鉛メッキ中フェルトから突き出る多数の炭素繊維端に対して、フェルト表面は比較的粗いからである。しかしながら、このような処理で鉛フィルムを完全に閉鎖することを確実にすることは困難である。鉛フィルムが完全に閉鎖されていない場合には、基板をなす材料、とくにグラファイトが電池の実際の寿命を制限する腐食によって冒され得る。それにもかかわらず、閉鎖された鉛フィルムを得る１つの可能性は、鉛フィルムにより大きい厚さを与えることにある。試験において、６００μｍの厚さの鉛フィルムが、基板に供給された。このフィルムが閉鎖されているとわかった場合、このような鉛フィルムの大きな厚さは、このような鉛メッキ基板で製造された電池の固有電気特性（重量の単位当たりの電気性能で示される）は比較的低いという欠点を有する。本発明は、本発明による方法において、複合基板１１が最初に熱プレスされ、それから加圧された複合基板１１に対する鉛メッキだけが、電気メッキ(electro plating process)が行われる前に、表面活性化処理を受けるというこれらの問題に対する解決策を提供する。好適であるとわかった実施の形態では、複合基板１１は、フッ化エラストマーを塗布し、乾燥させる第２工程の後、約１５０℃の温度で約２００ｋｇ／ｃｍ² の圧力で約１０分間圧縮された。結果として、フッ化エラストマーは、閉鎖された統一体、すなわちカーボンフェルトの細孔の耐液体フィルアップ(flll-up)を形成するために溶解する。プレス温度は、この実験では約１１０℃であったが、フッ化エラストマーの溶融温度よりも高く、本実験では約４００℃であったが、使用されたフッ化エラストマーの減成温度よりも低くなるように選択される。熱プレス処理の後、基板１１の外部表面は、フッ化ポリマー１６からほぼ完全に成り、疎水性をこの外部表面に与えるので、鉛はおおむね基板１１のこのような外部表面にうまく固着しない。したがって、鉛メッキの前に熱プレスを実行することは明白でない。前記表面活性化処理は、外部表面の疎水性を親水性に変え、鉛の粘着を改善するのに役立つ。その目的で、表面活性化処理は、疎水性を決定するＣＦ群のような所定のプラスティック材料の群の機能性を、適当な方法で修飾できるべきである。以下において、このような２つの表面活性化処理の２つの実施例が検討される。このような表面活性化処理の第１の実施例は、コロナ放電を利用する。コロナを使用する表面活性化処理を実行する装置４００が、図５に概略的に示されている。プラットホーム４０１上には、処理される（加圧）基板１１がある。プラットホーム４０１は矢印Ｐによって示されるように移動可能である。基板１１の上に高圧電極４０２が設置され、試験装置ではその中に金属導体を有する長さ約１５ｃｍおよび直径約２ｃｍの酸化アルミニウムの丸いシリンダの形であった。この高圧電極４０２には、高圧ＨＶが印加され、その結果として、連続ガス放電４０３が対向電極としての機能するプラットホーム４０１で発生する。このガス放電（コロナ）４０３では、基板１１の表面を“分解”するとくに反応性酸素ラジカルが形成される。試験では、２２ｋＶの交流が高圧電極４０２に印加され、１０Ｗ／ｃｍ²の放電が起きる。ガス雰囲気は空気であり、基板１１の表面上に吹き飛ばされ（圧縮空気）、新鮮な空気を供給し、冷却効果を達成する。噴霧器４０２と処理される基板１１との間の距離は約１〜２ｍｍであった。この基板１１は、前述の方法で製造され、プレスされた。ポリマーは５０％グラファイト粉末を含有した。プラットホーム４０１は０．５ｍｍ／秒の速度で前進した。このように処理された基板１１は、コロナ処理の完了後、標準のフルオロホウ酸塩バスでの電気メッキ操作を直接に受け、鉛フィルム３１を付着させる。それとは別に、たとえば標準の鉛スルホン酸バスを使用してもよい。プレートバスの温度は約２２℃に維持された。メッキバスは脈動方法で操作された。３０秒間、１２．５ｍＡ／ｃｍ²の電流が印加され、その後、０．１秒間、等しい方向に３７．５ｍＡ／ｃｍ²の電流が印加された。この処理は３５分間継続されたので、付着鉛フィルム３１は２５μｍの厚さを得た。形成された鉛フィルム３１の分析は、この鉛フィルム３１が良好な均質性を示し、事実上完全に閉鎖された（９９％以上）ことを示した。この結果は、基板が熱プレスされる前に鉛メッキが生じる場合の結果よりも、かなり良好である。したがって、鉛フィルムは確かに１０％程度開いている。鉛フィルム３１の接着は、図６を参照して下記に記載されているピーリング試験によって試験された。このフィルムはこの試験に影響を及ぼされないように耐えた。このピーリング試験において、鉛フィルム３１は、脱脂された後、粘着テープのストリップを鉛フィルムに塗布させた。このテープ４０の端部４１はゆるく引っ張られ、このテープ４０の固定されていない端部４１は、図６に概略するように基板表面に対して約９０°の角度を形成する。このテープ４０の固定されていない端部に張力Ｆが加えられ、同様に基板表面に垂直に加えられ、したがってテープ４０はゆるく引っ張られる。使用されるテープ４０はタイプＴＥＳＡ４５４１のものであり、ドイツのハンブルグのバイヤスドルフＡＧ社（Beiersdorf AG ）によって製造されている。５ｃｍのテープ幅を与えられると、鉛フィルム３１を分離してテープ４０を引っ張るのに、５６６Ｎの張力が必要であった。本発明により処理された表面に塗布された鉛フィルム３１は、ピーリング試験に影響を及ぼされないように耐えた。このことは、鉛フィルムのいかなる部分もテープにくっつけられないということを意味する。比較のために：基板が前記表面処理なしで鉛メッキされた場合、ピーリング試験において、鉛フィルムの大部分（５０％をこえるほど）は基板を分離して引っ張った。適当な表面活性化処理の第２の例は、プラズマを利用する。プラズマによる表面活性化処理を行う装置５００は図７に概略的に示されている。処理室５１０では、処理される（加圧）基板１１は支持体５０１上に載っている。この処理室５１０には、処理室５１０から大気を吸い出す真空ポンプ５１１およびガスシリンダが所定圧力の大気および処理室５１０の組成を設定するために接続できるガス入口接続部が装備されている。処理室５１０には、２４５０Ｍの周波数および６００Ｗの電力（マイクロ波オーブン放射線に匹敵する）の電磁放射線を発生する手段５２０が装備されているので、処理室５１０のガスは少なくとも基板１１の近くでイオン化する。このような手段５２０はそれ自体公知であるので、これ以上論議されない。実際のテストでは、処理室５１０において、約１ミルバールの圧力およびほぼ９５％Ｏ₂および５％ＣＦ₄の組成のガス大気が設定された。基板１１は、前述の方法で製造され、プレスされた。ポリマーは５０％グラファイト粉末を含有した。基板１１は、生成プラズマに２分間さらされた。その後、前述の方法に匹敵する方法で、電気メッキバスにおいて、約２５μｍの厚さの鉛フィルム３１が塗布された。この鉛フィルム３１は、完全に（１００％）閉鎖され、優れた均質性を有し、前述のピーリング試験に影響を及ぼされないように耐えることがわかった。両方の表面活性化方法は、それ自体の長所を有している。コロナ法の重要な長所は、必要な装置が比較的簡単で、比較的安価であるということである。さらに、コロナは腐食性の働きを有するので、微小の凹凸を生じる。しかしながら、プラズマ法はコロナ法よりも多くの長所を有する。述べられる１つの長所は、プラズマ法が高電圧を全然必要ないという点で本質的に安全である。プラズマ法の処理技術的長所は、 − 処理室５１０が処理中閉鎖されるので、大気汚染が排除され、処理の再生可能性が高い − 処理時間がかなり短い − エネルギー消費が比較的低い − この処理は、基板のバッチ方法の加圧処理と完全にリンクするバッチ式処理を可能にする − 処理が平たい表面に限定されないということを含んでいる。それ自体、コロナ処理が簡単である長所を有するけれども、この処理を“通常 ”（ordinary）周囲の大気で行うことができ、達成された最終結果（鉛メッキ基板）は、プラズマ処理でより優れた品質、すなわち鉛フィルムの１００％被覆率を有する。コロナ処理による活性化後の鉛フィルムは、空気中のちり粒子に帰せられる微小多孔性を有するということがわかった。この微小多孔性は非常にわずか（１％未満）であるけれども、それは電池の寿命の減少をさらに意味し得る。このような微小多孔性がコロナ処理で使用される空気を濾過することによって避けることができると予想されるが、そのとき、必要とされる濾過装置は、前述のコロナ処理の単純さを損なう。比較すれば、プラズマ処理の閉鎖された処理室の使用は、使用されるガス大気の組成が正確に設定できるという長所を提供する。論議された実施例では、ＣＦ₄ はガスに添加された。結果として、プラズマ処理による活性化が数カ月、多分処理後さらに１年以上有効であることがわかった。コロナ処理の活性化は、処理後約５０時間まで有効であることがわかる。活性化処理の直後メッキを実行しないで、たとえば、一方では活性化および他方ではメッキが地理的に別個の位置で行われるために、２つの動作の間で若干の時間の経過を可能にすることが望ましいならば、これは重要なデータであり得る。コロナ処理は大気状態の下で生じるので、ＣＦ₄はとくに反応性が高いので、コロナ処理でＣＦ₄を使用することができない。プラズマ処理でＣＦ₄の使用は必須でないということが、注目されことである。しかしながら、１００％Ｏ₂を使用する場合、達成された活性化は限られた時間（約５０時間）だけ有効である。前述の長所に鑑み、とくに鉛フィルム３１、３２は、確実に閉鎖されるために、したがって、基板１１にあるグラファイトにより優れた保護を与えるプラズマによる活性化が好ましい。結果として、基板１１のグラファイトの濃度をより高くするように選択することもできる。ここでパラメータとして規定されるのは、溶媒中のポリマー粉末の重量百分率としてのグラファイト粉末の重量である（実験中、１００グラムのポリマー粉末が５００ｍｌのアセトンで溶解された）。常に良好な結果を生じた試験は、４０％、５０％および６０％のグラファイト濃度で行われた。より高い百分率もまた可能であろう。このような高い百分率の利点は、２要素のあるものである。第一に、グラファイト粉末は基板の導電率の一因になる。そのグラファイト濃度が４０％および５０％であった基板に関する試験において、約０．０４Ωｃｍ²の表面固有抵抗が測定されたのに対して、そのグラファイト濃度が６０％であった基板に関する試験において、約０．０２Ωｃｍ²の表面固有抵抗が測定された。第二に、熱プレス後、基板に隣接して置かれたグラファイト粒子は鉛付着処理に対する核形成としての機能を果たすことができる。好ましい実施の形態では、本発明による鉛メッキされた基板３０は、相互に異なる厚さの２つの鉛フィルム３１、３２を有する。たとえば、一方の鉛フィルム３１の厚さが約４０μｍであるのに対して、他方の鉛フィルム３２の厚さは約２０μｍである。より厚いフィルム３１は以後の電池では正極であり、電解液によって正極腐食されるのに対して、より薄いフィルム３２は、以後の電池では負極であり、電解液によって正極的に保護される。この関連性において、鉛フィルム３１、３２の厚さが、寿命（より大きな厚さはより長い寿命を与える）と固有性能（より大きな厚さはより大きい非生産的な重量を意味する）との間の妥協であることが注目される。実施例試験例として、図１Ｂに示された構造を有する４Ｖのバイポラー電池１が組み立てられた。容器２では、連続して正極の単極プレート４、バイポラープレート１０および負極の単極プレート５が直列に配置され、これらのプレート４、１０、および５は、２つのガラス繊維セパレーター２１および２２によって互いに分離された。負極の単極プレート５および正極のプレート４に関しては、２つの予め形成された従来の１．７ｍｍの厚さのスタータープレートが使用された。バイポラープレート１０は図１Ａを参照して議論された構造体を有した。バイポラープレート１０は、鉛メッキ複合基板３０、約２５μｍの厚さを有する鉛フィルム３１および３２を備えた。負極プレート１１２に関しては、負極の単極プレートと同一である予め形成されたスタータープレートが使用された。圧縮前、２つのガラス繊維セパレーター２１および２２の各々は２．３４ｍｍの厚さを有し、図１Ｂに示された形状を組み立てるための容器２に配置する際に約３２％だけ圧縮された。プレート４、１０および５の有効面は、約４０ｃｍ²であり、（完全充電）電池１の内部抵抗は約０．０２オームであった。このように構成された試験電池１は、放電電流密度の関数として測定された。結果は付録１の表に示されている。５ｗｈ／ｋｇの固有エネルギーで、固有電力は５００Ｗ／ｋｇであることがわかった。最後に述べられた数字は、３６秒の放電時間、すなわち、Ｃ−割合１００Ｗ／Ｗｈ（固有電力／固有エネルギーの比）に一致する。したがって、本発明は、優れた性能のバイポラープレートの製造を可能にする優れた特性を有する基板を提供することを示した。論議された試験において、本発明によって提供された基板は、標準の使用可能なスタータープレート４、５、１１２、１１３と組み合わされる。これらに関しては、既に５００Ｗ／ｋｇの固有電力は簡単な方法で達成された。しかしながら、プレートは自立しており、電流が上部エッジに沿って得られるこれらの標準の使用可能なスタータープレートは、その電流印加、すなわち、単極使用に対して最適化され、その理由のために、プレートのグリッドはある程度厚く、強度のある設計でなければならない。グリッドがあまり重くないプレートの使用によって、重量の単位当たりの性能は非常に増加する。請求の範囲によって規定される本発明の保護の範囲は、図面に示され、論議された実施例に限定されないが、本発明の概念の範囲内の本発明による方法の示された実施例を変更あるいは修飾することができることが明らかである。したがって、たとえば、電池の特定された構成要素の寸法は重要でない。さらに、バイポラープレートは、排他的にはバイポラープレート電池で使用するのには適していない。バイポラープレートは、たとえば、前述で論議されたのと同じ長所を提供するバイポラーコンデンサあるいは燃料電池で使用することもできる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１１年６月１１日（１９９９．６．１１）【補正内容】請求の範囲（請求の範囲第１項、第６項、第７項、第９項、第１０項、第１１項、第１２項、第１３項、第１５項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第２２項、第２３項、第２４項、第２５項、第２６項、第２７項、第２８項、第２９項、第３０項、第３１項および第３２項を補正。請求の範囲第２項、第３項、第４項、第５項、第８項、第１４項および第１６項を削除。） 1. たとえばバイポラー電池のバイポラープレート１０への使用に適した金属被覆複合基板３０の製造方法であって、プレート状の複合基板１１に、主要表面１７，１８を電気伝導キャリア材料１５の状態で供給する工程、マトリックスの細孔空間に熱可塑性樹脂材料１６を塗布して、キャリア材料１５と熱可塑性材料１６の配合物を熱プレス工程に供給する工程、つぎにキャリア材料１５と熱可塑性材料１６の配合物の主要表面１７，１８を表面活性化処理に供給する工程、およびたとえば鉛フィルムのような金属フィルム３１，３２を基板の主要表面１７、１８に塗布する工程からなり、キャリア材料が、全方向に対して電気電導性を有し、黒鉛化された炭素繊維構造のマトリックスで形成され、乾燥状態での表面活性化処理を、たとえばコロナ放電またはプラズマによって行うことを特徴とする製造方法。 2. 前記表面活性化処理が、１〜２ミリバールのオーダーの圧力の実質的に酸素の雰囲気で生成させたプラズマを用いて実行することを特徴とする請求の範囲第１項記載の製造方法。 3. 前記雰囲気にＣＦ₄を、好ましくは約５％の量、添加することを特徴とする請求の範囲第２項記載の製造方法。 4. 重量基準でのグラファイト粉末の量が、樹脂材料１６の２０％をこえる量、好ましくは４０％以上、より好ましくは６０％以上である請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の製造方法。 5. 金属被覆複合基板３０の主要表面１７，１８が、特定の粗さ、好ましくは約１０〜２０μｍ以上であることを保証する請求の範囲第１項、第２項、第３項または第４項記載の製造方法。 6. 請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項または第５項記載の方法によって製造された、バイポラープレート１０への使用に適した金属被覆複合基板３０であって、キャリア材料のマトリックス１５は全方向に電気電導性を有し、前記キャリアは、熱可塑性樹脂材料１６とマトリックス１５の細孔空間に供給されたグラファイト粉末の混合物からなる黒鉛化した炭素繊維１４からなり、熱可塑性樹脂材料１６中のグラファイト粉末の量が、２０％以上、好ましくは４０％以上、さらに好ましくは５０％以上であって、好ましくは鉛フィルムである金属フィルム３１，３２は、複合基板３０の主要表面１７，１８に接着させ、金属フィルム３１，３２の厚さは最大１００μｍ、好ましくは最大４０μｍであって、前記金属フィルム３１，３２は実質的に均一であり、完全に閉鎖されており、固有表面抵抗は約０．０５Ωｃｍ²以上、好ましくは約１．０２５Ωｃｍ²以上であり、金属フィルム３１，３２の複合基板３０の主要表面１７，１８に対する機械的接着力は良好であって、接着ストリップ４０の固定されていない端部４１が、表面に対して水直方向に力（Ｆ）が加えられる剥離試験において、接着強度がストリップ幅１１３Ｎ／ｃｍである接着ストリップ４０で剥離試験を行っても影響されないことが保証される金属被覆複合基板。 7. 第１金属フィルム３１の厚さが約４０μｍであって、第２金属フィルム３２の厚さが約２０μｍである請求の範囲第６項記載の金属被覆複合基板。 8. たとえばバイポラー電池のためのバイポラープレート１０の製造方法であって、請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項または第５項記載の製造方法によって適当なプレート状基板１１、３０を製造する工程、適当なペースト１２１を金属グリッド１２０に供給することによって、負極ペーストプレート１１２を製造する工程、適当なペースト１２３を金属グリッド１２２に供給することによって、正極ペーストプレート１１３を製造する工程、および基板１１に対して両側に二つのペーストプレート１１２、１１３を取り付けて、向かい合う基板の主要表面とそれぞれのペーストプレートとの間で電気電導性を達成する工程からなる製造方法。 9. ２つの圧縮ガラス繊維マット２１の間にプレート１１２、１１３を固定することによって、主要表面１７、１８に対してペーストプレート１１２、１１３をプレスすることを保証する請求の範囲第８項記載の製造方法。 10．プレート１１２、１１３と基板１１，３０のそれぞれの表面１７，１８の間での化学的接合を達成する請求の範囲第８項または第９項記載の製造方法。 11．ペースト１２１，１２３をそれぞれのグリッド１２０，１２２に供給した直後に、基板１１，３０に対してプレート１１２，１１３を取り付け、プレート１１２、１１３が基板１１、３０に対して取り付けられた後に加熱工程行うことにより、前記化学的接合が達成される請求の範囲第８項、第９項または第１０項記載の製造方法。 12．金属グリッド１２０、１２２が金属フォームであって、好ましくは鉛フォームまたは鉛合金フォームである請求の範囲第８項、第９項、第１０項または第１１項記載の製造方法。 13．適当なペースト１２１，１２３が塗布された、金属フォーム、好ましくは鉛フォームまたは鉛合金フォームから作製されたグリッド１２０，１２２からなる請求の範囲第８項、第９項、第１０項、第１１項または第１２項記載の製造方法で使用するペーストプレート１１２、１１３。 14．ペーストとグリッドの重量比が３：１以上、好ましくは１０：１以上である請求の範囲第１３項記載のペーストプレート。 15．請求の範囲第６項または第７項記載の金属被覆複合基板３０、好ましくは請求の範囲第２０項または第２１項記載の方法によって供給される金属グリッド１２０とペースト１２１からなる複合基板３０の第１主要表面１７に対して配置した負極ペーストプレート１１２、好ましくは請求の範囲第２０項または第２１項記載の方法によって供給される金属グリッド１２２とペースト１２３からなる複合基板３０の第２主要表面１８に対して配置した正極ペーストプレート１１３、からなる請求の範囲第８項、第９項、第１０項、第１１項または第１２項記載の製造方法によって製造される、たとえばバイポラー電池のためのバイポラープレート１０。 16．容器２の中に、一連の（ａ）単一極性正極ペーストプレート４、（ｂ）負極プレート１１２、請求の範囲第６項または第７項記載の金属被覆複合基板３０、および正極プレート１１３からなる少なくとも１つのバイポラーシステム１０、および（ｃ）単一極性負極ペーストプレート５が配置され、単一極性正極ペーストプレート４と近接のバイポラーシステム１０との間、単一極性負極ペーストプレート５と近接のバイポラーシステム１０との間、およびバイポラーシステム１０相互間に、もし１つより多く存在するのであれば、適当な電解液で満たされたガラス繊維セパレーター２１が位置し、ガラス繊維セパレーター２１は設置後約３０〜３５％圧縮されるようにその厚さが選択されているバイポラー電池の製造方法。 17．前記バイポラーシステム１０において、請求の範囲２２記載のバイポラープレート１０を使用する請求の範囲第１６項記載の製造方法。 18．単一極性負極ペーストプレート５が、バイポラーシステム１０の負極プレート１１２と同一であって、単一極性正極ペーストプレート４が、バイポラーシステムの正極プレート１１３と同一である請求の範囲第１６項または第１７項記載の製造方法。 19．連続的な第１ペーストプレート１１２、好ましくはガラス繊維から製造されたセパレーター２１および第２ペーストプレート１１３の積み重ねが、フレーム状のプラスチックスペーサー２００中の凹部２１４、２１２に供給される請求の範囲第１６項、第１７項または第１８項記載の製造方法。 20．前記積み重ねの厚さが、スペーサーの厚さよりも大きい請求の範囲第１９項記載の製造方法。 21．少なくとも１つの基板１１，３０が、連続するスペーサー２００の間に供給される請求の範囲第１９項または第２０項記載の製造方法。 22．基板１１，３０の大きさが、スペーサー２００の大きさと実質的に等しい請求の範囲第２１項記載の製造方法。 23．スペーサー２００と基板１１、３０がお互いに接触するように、一連のスペーサー２００と基板１１、３０が圧縮されており、それによってセパレーター２１は好ましくは約３０〜３５％圧縮され、スペーサー２００の外周エッジおよび基板１１が、耐液体的に接合されている請求の範囲第２２項記載の製造方法。 24．連続したスペーサー２００の間に、２つの基板１１、３０を配置し、これら２つの連続する基板１１，３０の間に、冷却要素が配置されている請求の範囲第２１項記載の製造方法。 25．固有エネルギー５Ｗ／ｋｇにおいて、固有出力が少なくとも約５００Ｗ／ｋｇである請求の範囲第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第２２項、第２３項または第２４項記載の製造方法によって製造されたバイポラー電池１，１００。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ファンランドスホート、ニッテオランダ国、エヌエル―3135 エルエルフラールジンヘン、ヨハンデウィッツストラート 52セー (72)発明者コルケルト、ウィレムヨハネスオランダ国、エヌエル―2622 エルアーデルフト、ソウェトストラート 24 (72)発明者スフマル、ディックオランダ国、エヌエル―2264 ベーエーレイドスヘンダム、コニンヒンユリアナウェフ 124

Claims

【特許請求の範囲】 1. たとえばバイポラー電池のバイポラープレート１０への使用に適した金属被覆複合基板３０の製造方法であって、プレート状の複合基板１１に、主要表面１７，１８を、好ましくは黒鉛化した炭素繊維１４のマトリックス１５の状態で供給する工程、マトリックスの細孔空間に熱可塑性樹脂材料１６を塗布する工程、たとえば鉛フィルムのような金属フィルム３１，３２を基板１１の主要表面１７、１８に塗布する工程からなり、炭素繊維１４のマトリックス１５とマトリックス１５の細孔空間に供給された熱可塑性樹脂材料１６の配合物を、基板１１の主要表面１７，１８に金属フィルム３１，３２を供給する前に、熱プレス工程に供給し、基板１１の主要表面１７，１８の金属被覆の前に、熱プレス工程を完了させ、プレスされた複合基板１１を表面活性化処理する製造方法。 2. 前記表面活性化処理が、適切な方法で樹脂材料１６の特別なグループの機能を修飾する請求の範囲第１項記載の製造方法。 3. 前記表面活性化処理が樹脂材料１６の疎水性を親水性に変化させ、金属の接着性を向上させる請求の範囲第２項記載の製造方法。 4. 前記表面活性化処理がコロナ放電４０３によって実行される請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の製造方法。 5. 前記表面活性化処理がプラズマによって実行される請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の製造方法。 6. プラズマが、１〜２ミリバールのオーダーの圧力の実質的に酸素の雰囲気で生成される請求の範囲第５項記載の製造方法。 7. ＣＦ₄を、好ましくは約５％の量、雰囲気に添加する請求の範囲第６項記載の製造方法。 8. グラファイト粉末が、マトリックス１５の細孔空間に供給されるように樹脂材料１６に添加される請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項または第７項記載の製造方法。 9. 重量基準でのグラファイト粉末の量が、樹脂材料１６の２０％をこえる量、好ましくは４０％以上、より好ましくは６０％以上である請求の範囲第８項記載の製造方法。 10．金属被覆複合基板３０の主要表面１７，１８が、特定の粗さ、好ましくは約１０〜２０μｍ以上であることを保証する請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項または第９項記載の製造方法。 11．たとえば請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項または第１０項記載の方法によって製造された、たとえばバイポラー電池のバイポラープレート１０への使用に適した金属被覆複合基板３０であって、熱可塑性樹脂材料１６とマトリックス１５の細孔空間に供給されたグラファイト粉末の混合物からなる黒鉛化した炭素繊維１４のマトリックス１５からなり、熱可塑性樹脂材料１６中のグラファイト粉末の量が、２０％以上、好ましくは４０％以上、さらに好ましくは５０％以上であって、複合基板３０の主要表面１７，１８に接着させた好ましくは鉛フィルムである金属フィルム３１，３２からなり、金属フィルム３１，３２の厚さは最大１００ μｍ、好ましくは最大４０μｍであって、前記金属フィルム３１，３２は実質的に均一であり、完全に閉鎖されており、固有表面抵抗は約０．０５Ωｃｍ²以上、好ましくは約１．０２５Ωｃｍ²以上であり、金属フィルム３１，３２の複合基板３０の主要表面１７，１８に対する機械的接着力は良好であって、接着ストリップ４０の固定されていない端部４１が、表面に対して水直方向に力（Ｆ）が加えられる剥離試験において、接着強度がストリップ幅１１３Ｎ／ｃｍである接着ストリップ４０で剥離試験を行っても影響されないことが保証される金属被覆複合基板。 12．第１金属フィルム３１の厚さが約４０μｍであって、第２金属フィルム３２の厚さが約２０μｍである請求の範囲第１１項記載の複合基板。 13．たとえばバイポラー電池のためのバイポラープレート１０の製造方法であって、適当なプレート状基板１１、３０を製造する工程、適当なペースト１２１を金属グリッド１２０に供給することによって、負極ペーストプレート１１２を製造する工程、適当なペースト１２３を金属グリッド１２２に供給することによって、正極ペーストプレート１１３を製造する工程、および基板１１に対して両側に二つのペーストプレート１１２、１１３を取り付けて、向かい合う基板の主要表面とそれぞれのペーストプレートとの間で電気電導性を達成する工程からなる製造方法。 14．基板３０が請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項または第１０項記載の製造方法によって製造される請求の範囲第１３項記載の製造方法。 15．プレート１１２、１１３を前記表面１７、１８に対してある力でプレスすることを保証する請求の範囲第１３項または第１４項記載の製造方法。 16．所定量のプレスが、２つの圧縮ガラス繊維マット２１の間にプレートを固定することによって達成される請求の範囲第１５項記載の製造方法。 17．プレート１１２、１１３と基板１１，３０のそれぞれの表面１７，１８の間での化学的接合を達成する請求の範囲第１３項、第１４項、第１５項または第１６項記載の製造方法。 18．ペースト１２１，１２３をそれぞれのグリッド１２０，１２２に供給した直後に、基板１１，３０に対してプレート１１２，１１３を取り付け、プレート１１２、１１３が基板１１、３０に対して取り付けられた後に加熱工程行うことにより、前記化学的接合が達成される請求の範囲第１７項記載の製造方法。 19．金属グリッド１２０、１２２が金属フォームであって、好ましくは鉛フォームまたは鉛合金フォームである請求の範囲第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項または第１８項記載の製造方法。 20．適当なペースト１２１，１２３が塗布された、金属フォーム、好ましくは鉛フォームまたは鉛合金フォームから作製されたグリッド１２０，１２２からなる請求の範囲第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項または第１９項記載の製造方法で使用するペーストプレート１１２、１１３。 21．ペーストとグリッドの重量比が３：１以上、好ましくは１０：１以上である請求の範囲第２０項記載のペーストプレート。 22．たとえばバイポラー電池のためのバイポラープレートであって、請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０、第１１項または第１２項記載の金属被覆複合基板３０、好ましくは請求の範囲第２０項または第２１項記載の方法によって供給される金属グリッド１２０とペースト１２１からなる複合基板３０の第１主要表面１７に対して配置した負極ペーストプレート１１２、好ましくは請求の範囲第２０項または第２１項記載の方法によって供給される金属グリッド１２２とペースト１２３からなる複合基板３０の第２主要表面１８に対して配置した正極ペーストプレート１１３、からなるプレート。 23．容器２の中に、一連の（ａ）単一極性正極ペーストプレート４、（ｂ）負極プレート１１２、基板３０、および正極プレート１１３からなる少なくとも１つのバイポラーシステム１０、および（ｃ）単一極性負極ペーストプレート５が配置され、単一極性正極ペーストプレート４と近接のバイポラーシステム１０との間、単一極性負極ペーストプレート５と近接のバイポラーシステム１０との間、およびバイポラーシステム１０相互間に、もし１つより多く存在するのであれば、適当な電解液で満たされたガラス繊維セパレーター２１が位置し、ガラス繊維セパレーター２１は設置後約３０〜３５％圧縮されるようにその厚さが選択されているバイポラー電池の製造方法。 24．前記バイポラーシステム１０において、請求の範囲２２記載のバイポラープレート１０を使用する請求の範囲第２３項記載の製造方法。 25．単一極性負極ペーストプレート５が、バイポラーシステム１０の負極プレート１１２と同一であって、単一極性正極ペーストプレート４が、バイポラーシステムの正極プレート１１３と同一である請求の範囲第２３項または第２４項記載の製造方法。 26．連続的な第１ペーストプレート１１２、好ましくはガラス繊維から製造されたセパレーター２１および第２ペーストプレート１１３の積み重ねが、フレーム状のプラスチックスペーサー２００中の凹部２１４、２１２に供給される請求の範囲第２３項、第２４項または第２５項記載の製造方法。 27．前記積み重ねの厚さが、スペーサーの厚さよりも大きい請求の範囲第２６項記載の製造方法。 28．少なくとも１つの基板１１，３０が、連続するスペーサー２００の間に供給される請求の範囲第２６項または第２７項記載の製造方法。 29．基板１１，３０の大きさが、スペーサー２００の大きさと実質的に等しい請求の範囲第２８項記載の製造方法。 30．スペーサー２００と基板１１、３０がお互いに接触するように、一連のスペーサー２００と基板１１、３０が圧縮されており、それによってセパレーター２１は好ましくは約３０〜３５％圧縮され、スペーサー２００の外周エッジおよび基板１１が、耐液体的に接合されている請求の範囲第２９項記載の製造方法。 31．連続したスペーサー２００の間に、２つの基板１１、３０を配置し、これら２つの連続する基板１１，３０の間に、冷却要素が配置されている請求の範囲第２８項記載の製造方法。 32．固有エネルギー５Ｗ／ｋｇにおいて、固有出力が少なくとも約５００Ｗ／ｋｇである請求の範囲第２３項、第２４項、第２５項、第２６項、第２７項、第２８項、第２９項、第３０項または第３１項記載の製造方法によって製造されたバイポラー電池１，１００。