JP2002141104A - 電 池 - Google Patents
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構成でスケールアップを可能とする。
活物質・触媒の劣化に対応する。電池内に伝熱面を設置
する。エネルギー密度を大きくする。 【解決手段】 イオンが通過するフィルター１０を介し
て接続された２つの容器の陰極セル１２に陰極の粉体活
物質及び電解質溶液１６が装填され、陽極セル１４に陽
極の粉体活物質及び電解質溶液１８が装填され、２つの
容器内に活物質である粉体と接触する導電体の集電器２
０、２２が設けられる。粉体活物質は固定層を形成す
る。
活物質・触媒の劣化に対応する。電池内に伝熱面を設置
する。エネルギー密度を大きくする。 【解決手段】 イオンが通過するフィルター１０を介し
て接続された２つの容器の陰極セル１２に陰極の粉体活
物質及び電解質溶液１６が装填され、陽極セル１４に陽
極の粉体活物質及び電解質溶液１８が装填され、２つの
容器内に活物質である粉体と接触する導電体の集電器２
０、２２が設けられる。粉体活物質は固定層を形成す
る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、活物質を粉体にし
て構成した大電力貯蔵が可能で、かつ簡素化を図ること
ができる固定層式の電池に関するものである。
て構成した大電力貯蔵が可能で、かつ簡素化を図ること
ができる固定層式の電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、電池は活物質を板状あるいは円柱
状や円筒状にして電解質溶液に浸した構造をとってき
た。そして、カソードとアノードとの間に板状の電解質
板を挟み込み積層構造としている。また、例えば、特開
平７−１６９５１３号公報には、化石燃料の燃焼熱を利
用することにより、放電後の電池物質を熱的又は化学的
に再生して連続的に発電を行う方法及び装置が開示され
ている。また、特許第３０５１４０１号公報には、流動
層式の３次元電池が記載されているが、この公報記載の
電池では、高出力が得られるものの、設備が複雑とな
る。
状や円筒状にして電解質溶液に浸した構造をとってき
た。そして、カソードとアノードとの間に板状の電解質
板を挟み込み積層構造としている。また、例えば、特開
平７−１６９５１３号公報には、化石燃料の燃焼熱を利
用することにより、放電後の電池物質を熱的又は化学的
に再生して連続的に発電を行う方法及び装置が開示され
ている。また、特許第３０５１４０１号公報には、流動
層式の３次元電池が記載されているが、この公報記載の
電池では、高出力が得られるものの、設備が複雑とな
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の電池には下記の
ような問題点がある。 （１） スケールアップが不可能である。電池を流れる
電流は膜の面積に比例している。例えば、膜の面積が１
m2で１Wの電池があるとすると、これを１００万kWにす
るには１０億m2の面積が必要となる。これは正方形にす
ると約３２km四方となり、フランジなどをつくることは
現実的に不可能である。また、膜の枚数を増やして対応
しても、同様にスケールアップは不可能である。 （２） 活物質・触媒の劣化に対応できない。従来の電
池では、活物質・触媒などを電池の構造材に兼用してい
るので、劣化した場合は取り替えるしかないが、現実的
には取り替えは不可能で、劣化した電池は廃却されてい
る。
ような問題点がある。 （１） スケールアップが不可能である。電池を流れる
電流は膜の面積に比例している。例えば、膜の面積が１
m2で１Wの電池があるとすると、これを１００万kWにす
るには１０億m2の面積が必要となる。これは正方形にす
ると約３２km四方となり、フランジなどをつくることは
現実的に不可能である。また、膜の枚数を増やして対応
しても、同様にスケールアップは不可能である。 （２） 活物質・触媒の劣化に対応できない。従来の電
池では、活物質・触媒などを電池の構造材に兼用してい
るので、劣化した場合は取り替えるしかないが、現実的
には取り替えは不可能で、劣化した電池は廃却されてい
る。
【０００４】（３） 充放電に伴う発熱・吸熱に対応す
る伝熱面が設置できない。電池の充放電に伴って発熱、
吸熱があり、温度が高くなると電力変換効率が低下し、
逆に温度が低くなると反応速度が遅くなるという電池特
性から、電池の中に伝熱面を設ける必要がある。しか
し、従来の電池は構造が複雑なので、伝熱面は設置され
ていない。また、電池が小さく、出力に対して電池表面
積が小さいので、自然放冷、吸熱されている。また、温
度ヒューズなどを使って上限温度を設定しているが、温
度制御装置は設置されていない。 （４） エネルギー密度が小さい。従来の電池は、電流
が膜の面積に比例している。したがって、例えば、膜の
面積が１m2で１W の電池では、１０００kWの電池をつく
る場合、膜の面積が１m2で幅０．１m の膜状電池１００
万個が必要となって、１０００００m3の大きさになり、
エネルギー密度を大きくすることはできない。
る伝熱面が設置できない。電池の充放電に伴って発熱、
吸熱があり、温度が高くなると電力変換効率が低下し、
逆に温度が低くなると反応速度が遅くなるという電池特
性から、電池の中に伝熱面を設ける必要がある。しか
し、従来の電池は構造が複雑なので、伝熱面は設置され
ていない。また、電池が小さく、出力に対して電池表面
積が小さいので、自然放冷、吸熱されている。また、温
度ヒューズなどを使って上限温度を設定しているが、温
度制御装置は設置されていない。 （４） エネルギー密度が小さい。従来の電池は、電流
が膜の面積に比例している。したがって、例えば、膜の
面積が１m2で１W の電池では、１０００kWの電池をつく
る場合、膜の面積が１m2で幅０．１m の膜状電池１００
万個が必要となって、１０００００m3の大きさになり、
エネルギー密度を大きくすることはできない。
【０００５】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、活物質を粉体にして容器の中に粉
体を入れた固定層式の電池を構成することにより、設備
が簡単となり、スケールアップが可能で、劣化した活物
質・触媒の再生や取り替え等に対応でき、電池内に伝熱
面を設置することができ、しかも、エネルギー密度を大
きくすることができる電池を提供することにある。
で、本発明の目的は、活物質を粉体にして容器の中に粉
体を入れた固定層式の電池を構成することにより、設備
が簡単となり、スケールアップが可能で、劣化した活物
質・触媒の再生や取り替え等に対応でき、電池内に伝熱
面を設置することができ、しかも、エネルギー密度を大
きくすることができる電池を提供することにある。
【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、本発明の電池は、イオンが通過する部材を介して
接続された２つの容器（セル）の一方の容器内の電解質
溶液中に電子を放出する活物質の粉体が固定層として装
填され、他方の容器内の電解質溶液中に電子を吸収する
活物質の粉体が固定層として装填され、２つの容器内に
活物質である粉体と接触する導電体の集電装置が設けら
れて構成されている（図１〜図１２参照）。
めに、本発明の電池は、イオンが通過する部材を介して
接続された２つの容器（セル）の一方の容器内の電解質
溶液中に電子を放出する活物質の粉体が固定層として装
填され、他方の容器内の電解質溶液中に電子を吸収する
活物質の粉体が固定層として装填され、２つの容器内に
活物質である粉体と接触する導電体の集電装置が設けら
れて構成されている（図１〜図１２参照）。
【０００７】また、本発明の電池は、容器（セル）内に
電解質溶液を満たし、この電解質溶液中に電子を放出す
る活物質の粉体を固定層として収納した多孔体、及び電
子を吸収する活物質の粉体を固定層として収納した多孔
体を設け、これらの多孔体に活物質の粉体と接触する導
電体の集電装置が設けられたことを特徴としている（図
１３参照）。
電解質溶液を満たし、この電解質溶液中に電子を放出す
る活物質の粉体を固定層として収納した多孔体、及び電
子を吸収する活物質の粉体を固定層として収納した多孔
体を設け、これらの多孔体に活物質の粉体と接触する導
電体の集電装置が設けられたことを特徴としている（図
１３参照）。
【０００８】これらの電池において、活物質の粉体とし
て、電子伝導性の低い物質（例えば、水酸化ニッケル）
に電子伝導性の高い物質を混合又はコーティングしたも
のを用いることが好ましい。このようにすることによ
り、固定層の電子伝導性が良くなり、高い出力で放電さ
せることができる。電子伝導性の高い物質として、炭
素、金属ニッケルを挙げることができる。
て、電子伝導性の低い物質（例えば、水酸化ニッケル）
に電子伝導性の高い物質を混合又はコーティングしたも
のを用いることが好ましい。このようにすることによ
り、固定層の電子伝導性が良くなり、高い出力で放電さ
せることができる。電子伝導性の高い物質として、炭
素、金属ニッケルを挙げることができる。
【０００９】上記の本発明の電池において、活物質であ
る粉体と接触する集電装置を、棒状、板状及び管状のい
ずれかとすることができる（図１〜図３参照）。また、
これらの本発明の電池において、容器内に、電池内の反
応温度を一定にするための伝熱面を設けることが好まし
い。伝熱面としては、活物質である粉体と接触する管状
の集電体及び板状の集電体のいずれかを用いることがで
きる（図７、図８参照）。
る粉体と接触する集電装置を、棒状、板状及び管状のい
ずれかとすることができる（図１〜図３参照）。また、
これらの本発明の電池において、容器内に、電池内の反
応温度を一定にするための伝熱面を設けることが好まし
い。伝熱面としては、活物質である粉体と接触する管状
の集電体及び板状の集電体のいずれかを用いることがで
きる（図７、図８参照）。
【００１０】また、これらの本発明の電池において、容
器にそれぞれ、劣化した活物質である粉体を容器から抜
き出すための抜出手段及び活物質である粉体を容器に供
給するための供給手段を接続することが好ましい（図
９、図１０参照）。この場合、抜出手段に、抜き出した
活物質である粉体を再生する再生手段及び活物質である
粉体の補充を行うメークアップ手段の少なくともいずれ
かを接続し、再生されるか、又は新しく取り替えられた
活物質の粉体が供給手段から容器内に供給されるように
することができる（図９参照）。また、抜出手段に、抜
き出した活物質である粉体を熱反応又は化学反応によっ
て充電状態の粉体に変化させる反応手段を接続し、充電
状態となった活物質の粉体が供給手段から容器内に供給
されるようにすることができる（図１０参照）。
器にそれぞれ、劣化した活物質である粉体を容器から抜
き出すための抜出手段及び活物質である粉体を容器に供
給するための供給手段を接続することが好ましい（図
９、図１０参照）。この場合、抜出手段に、抜き出した
活物質である粉体を再生する再生手段及び活物質である
粉体の補充を行うメークアップ手段の少なくともいずれ
かを接続し、再生されるか、又は新しく取り替えられた
活物質の粉体が供給手段から容器内に供給されるように
することができる（図９参照）。また、抜出手段に、抜
き出した活物質である粉体を熱反応又は化学反応によっ
て充電状態の粉体に変化させる反応手段を接続し、充電
状態となった活物質の粉体が供給手段から容器内に供給
されるようにすることができる（図１０参照）。
【００１１】また、これらの本発明の電池において、陰
極側の活物質である粉体を水素吸蔵合金の粉体とし、陽
極側の活物質である粉体をニッケルの粉体とすることが
できる（図６参照）。また、これらの本発明の電池にお
いて、陰極側の活物質である粉体を水素吸蔵合金の粉体
とし、陰極側に導入される気体を水素とし、陽極側の活
物質である粉体をニッケルの粉体とし、陽極側に導入さ
れる気体を酸素又は空気とすることができる（図１１参
照）。
極側の活物質である粉体を水素吸蔵合金の粉体とし、陽
極側の活物質である粉体をニッケルの粉体とすることが
できる（図６参照）。また、これらの本発明の電池にお
いて、陰極側の活物質である粉体を水素吸蔵合金の粉体
とし、陰極側に導入される気体を水素とし、陽極側の活
物質である粉体をニッケルの粉体とし、陽極側に導入さ
れる気体を酸素又は空気とすることができる（図１１参
照）。
【００１２】本発明の電池における改良点のポイントは
下記の通りである。 （１） スケールアップが可能である。電池を流れる電
流は反応物質の表面積に比例している。そこで、活物質
を粉体にして電池をつくると、容器の中に粉体を入れた
電池が構成される。すなわち、活物質を粉体にして電池
をつくると、電池構造は３次元的となり、例えば、１リ
ットルで１W の電池ならば、１m 立方にすれば１kW、１
０m 立方にすれば１０００kW、１００m 立方にすれば１
００万kWの電池となり、スケールアップが可能となる。
また、活物質を粉体にして電池をつくると、スケールメ
リットが発揮される。例えば、従来の電池が１kWで１０
万円とすれば、１００万kWとするには１００万個が必要
となり１０００億円になるが、本発明の電池では、スケ
ールメリット、すなわち、スケールが大きくなると製作
単価が減少する効果が発揮され、１億円程度で作ること
ができる。
下記の通りである。 （１） スケールアップが可能である。電池を流れる電
流は反応物質の表面積に比例している。そこで、活物質
を粉体にして電池をつくると、容器の中に粉体を入れた
電池が構成される。すなわち、活物質を粉体にして電池
をつくると、電池構造は３次元的となり、例えば、１リ
ットルで１W の電池ならば、１m 立方にすれば１kW、１
０m 立方にすれば１０００kW、１００m 立方にすれば１
００万kWの電池となり、スケールアップが可能となる。
また、活物質を粉体にして電池をつくると、スケールメ
リットが発揮される。例えば、従来の電池が１kWで１０
万円とすれば、１００万kWとするには１００万個が必要
となり１０００億円になるが、本発明の電池では、スケ
ールメリット、すなわち、スケールが大きくなると製作
単価が減少する効果が発揮され、１億円程度で作ること
ができる。
【００１３】（２） 劣化した活物質・触媒の再生や取
替え等が可能である。活物質・触媒は粉体にして電解質
溶液（電解液）の中に固定層として装填する。そして、
活物質・触媒の粉体が劣化した場合は抜き出し、再生す
るか、新しい活物質・触媒に取り替えるか、又は熱反応
や化学反応で充電状態に戻して、再び供給する構造とす
る。例えば、活物質・触媒の粉体を容器から管によって
電解液とともにスラリーとして抜き出し、粉体を電解液
と分離して、再生又は新品の追加等を行って再び電解液
と混合し、スラリーにしてスラリーポンプで電池に供給
する。例えば、従来の電池は、小型のもので約５００回
の放充電が可能で、大型のもので連続８０００時間程度
の作動時間であったが、活物質・触媒の循環再生やメー
クアップ等によって、常に活物質・触媒が最高の状態に
保たれるので、電池の寿命は電池設備の寿命となって、
電池の寿命を約５０倍から約１００倍に延ばす効果があ
る。
替え等が可能である。活物質・触媒は粉体にして電解質
溶液（電解液）の中に固定層として装填する。そして、
活物質・触媒の粉体が劣化した場合は抜き出し、再生す
るか、新しい活物質・触媒に取り替えるか、又は熱反応
や化学反応で充電状態に戻して、再び供給する構造とす
る。例えば、活物質・触媒の粉体を容器から管によって
電解液とともにスラリーとして抜き出し、粉体を電解液
と分離して、再生又は新品の追加等を行って再び電解液
と混合し、スラリーにしてスラリーポンプで電池に供給
する。例えば、従来の電池は、小型のもので約５００回
の放充電が可能で、大型のもので連続８０００時間程度
の作動時間であったが、活物質・触媒の循環再生やメー
クアップ等によって、常に活物質・触媒が最高の状態に
保たれるので、電池の寿命は電池設備の寿命となって、
電池の寿命を約５０倍から約１００倍に延ばす効果があ
る。
【００１４】（３） 電池内に伝熱面が設置できる。活
物質・触媒は粉体にして固定層とし、この中に伝熱面を
設置する。電池内に設置した伝熱面の伝熱は、粉体と３
次元的に接触するので、伝熱面積は小さくて良い。電池
内に設置した伝熱面によって電池内の反応温度を一定に
することができるようになり、温度が高くなると電力変
換効率が低下し、逆に温度が低くなると反応速度が遅く
なるという電池特性に対応できるようになる。また、回
収した熱及び冷熱を冷暖房や発電に利用することができ
ることになり、エネルギー発電効率、エネルギー利用率
が増加する効果がある。
物質・触媒は粉体にして固定層とし、この中に伝熱面を
設置する。電池内に設置した伝熱面の伝熱は、粉体と３
次元的に接触するので、伝熱面積は小さくて良い。電池
内に設置した伝熱面によって電池内の反応温度を一定に
することができるようになり、温度が高くなると電力変
換効率が低下し、逆に温度が低くなると反応速度が遅く
なるという電池特性に対応できるようになる。また、回
収した熱及び冷熱を冷暖房や発電に利用することができ
ることになり、エネルギー発電効率、エネルギー利用率
が増加する効果がある。
【００１５】（４） エネルギー密度を大きくすること
ができる。電池を流れる電流は反応物質の表面積に比例
している。そこで、活物質を粉体にして電池を作る。活
物質を粉体にして電池を作ると表面積が増えて、例え
ば、１m3の粉体で約３０００００m2の表面積になってエ
ネルギー密度が大きくなる。また、例えば、従来の電池
が膜の面積１m2で１W であれば、３０００kWの電池をつ
くる場合、面積１m2で幅０．１m の膜状電池３００万個
が必要となって、３０００００m3の大きさになる。本発
明の電池では、これと同じ出力の電池が粒子径１μm の
粉体を使用すれば約１０m3の大きさになり、エネルギー
密度が３００００倍になって、エネルギー密度を大きく
する効果がある。
ができる。電池を流れる電流は反応物質の表面積に比例
している。そこで、活物質を粉体にして電池を作る。活
物質を粉体にして電池を作ると表面積が増えて、例え
ば、１m3の粉体で約３０００００m2の表面積になってエ
ネルギー密度が大きくなる。また、例えば、従来の電池
が膜の面積１m2で１W であれば、３０００kWの電池をつ
くる場合、面積１m2で幅０．１m の膜状電池３００万個
が必要となって、３０００００m3の大きさになる。本発
明の電池では、これと同じ出力の電池が粒子径１μm の
粉体を使用すれば約１０m3の大きさになり、エネルギー
密度が３００００倍になって、エネルギー密度を大きく
する効果がある。
【００１６】
【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は、本発明の実施の第１形態による電
池を示している。図１に示すように、イオン透過性フィ
ルター（セパレーター）１０を介して陰極セル１２、陽
極セル１４が設けられ、陰極セル１２には陰極の粉体活
物質及び電解質溶液１６が装填され、陽極セル１４には
陽極の粉体活物質及び電解質溶液１８が装填されてい
る。粉体活物質は電解質溶液中に固定層として存在して
いる。陰極、陽極の粉体活物質としては、例えば、水素
吸蔵合金とニッケル、カドニウムとニッケル等を用いる
ことができる。水素吸蔵合金の具体例としては、一例と
して、Ｌａ0.3 （Ｃｅ，Ｎｄ）0.15Ｚｒ0.05Ｎｉ3.8 Ｃ
ｏ0.8 Ａｌ0.5 等が挙げられる。また、電解質溶液とし
ては、例えば、ＫＯＨ水溶液等が用いられる。なお、フ
ィルター１０は、イオンを通すためのフィルターで、粉
体は通過しない膜であり、例えば、素焼、イオン交換樹
脂膜、金属繊維等が用いられる。
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は、本発明の実施の第１形態による電
池を示している。図１に示すように、イオン透過性フィ
ルター（セパレーター）１０を介して陰極セル１２、陽
極セル１４が設けられ、陰極セル１２には陰極の粉体活
物質及び電解質溶液１６が装填され、陽極セル１４には
陽極の粉体活物質及び電解質溶液１８が装填されてい
る。粉体活物質は電解質溶液中に固定層として存在して
いる。陰極、陽極の粉体活物質としては、例えば、水素
吸蔵合金とニッケル、カドニウムとニッケル等を用いる
ことができる。水素吸蔵合金の具体例としては、一例と
して、Ｌａ0.3 （Ｃｅ，Ｎｄ）0.15Ｚｒ0.05Ｎｉ3.8 Ｃ
ｏ0.8 Ａｌ0.5 等が挙げられる。また、電解質溶液とし
ては、例えば、ＫＯＨ水溶液等が用いられる。なお、フ
ィルター１０は、イオンを通すためのフィルターで、粉
体は通過しない膜であり、例えば、素焼、イオン交換樹
脂膜、金属繊維等が用いられる。
【００１７】また、陰極セル１２、陽極セル１４の中に
は、それぞれ導電体からなる陰極集電器（体）２０、陽
極集電器（体）２２が設けられており、集電器２０、２
２が負荷手段（放電の場合）又は発電手段（充電の場
合）２６と接続される。なお、２８は電解液界面であ
る。
は、それぞれ導電体からなる陰極集電器（体）２０、陽
極集電器（体）２２が設けられており、集電器２０、２
２が負荷手段（放電の場合）又は発電手段（充電の場
合）２６と接続される。なお、２８は電解液界面であ
る。
【００１８】つぎに、本実施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、陰極集電器２０より電子を
供給する。電子は陰極集電器２０より陰極の粉体活物質
に直接又は粉体を介して移動して反応する。反応によっ
て発生したイオンはフィルター１０を通過して陽極セル
１４に入り、ここで陽極の粉体活物質と反応して電子を
放出する。この電子は粉体を介して、あるいは直接、陽
極集電器２２に移動して発電手段２６に送られる。 （放電）電池に負荷をかけ、陰極集電器２０より電子が
供給される。電子は陰極セル１２内で陽イオン化した活
物質が放出し、陰極集電器２０に直接又は粉体を介して
移動する。反応によって発生したイオンはフィルター１
０を通過して陽極セル１４に入り、ここで陽極の粉体活
物質及び電子と反応する。電子は粉体を介して、あるい
は直接、陽極集電器２２に移動して負荷手段２６に供給
される。
び放電の詳細を説明する。 （充電）電池に電圧をかけ、陰極集電器２０より電子を
供給する。電子は陰極集電器２０より陰極の粉体活物質
に直接又は粉体を介して移動して反応する。反応によっ
て発生したイオンはフィルター１０を通過して陽極セル
１４に入り、ここで陽極の粉体活物質と反応して電子を
放出する。この電子は粉体を介して、あるいは直接、陽
極集電器２２に移動して発電手段２６に送られる。 （放電）電池に負荷をかけ、陰極集電器２０より電子が
供給される。電子は陰極セル１２内で陽イオン化した活
物質が放出し、陰極集電器２０に直接又は粉体を介して
移動する。反応によって発生したイオンはフィルター１
０を通過して陽極セル１４に入り、ここで陽極の粉体活
物質及び電子と反応する。電子は粉体を介して、あるい
は直接、陽極集電器２２に移動して負荷手段２６に供給
される。
【００１９】図２、図３は、本発明の実施の第２形態に
よる電池を示している。図２は、集電器と活物質の粉体
との接触効率を良くするために、陰極集電器及び陽極集
電器を、それぞれ、板状陰極集電器３０、板状陽極集電
器３２として接触面積を大きくしたものである。また、
図３は、集電器と活物質の粉体との接触効率を良くする
ために、陰極集電器及び陽極集電器を、それぞれ、管状
陰極集電器３４、管状陽極集電器３６として接触面積を
大きくしたものである。なお、集電器の表面積が大きく
なる構成であれば、板状及び管状以外の形状を採用する
ことも可能である。他の構成及び作用は、実施の第１形
態の場合と同様である。
よる電池を示している。図２は、集電器と活物質の粉体
との接触効率を良くするために、陰極集電器及び陽極集
電器を、それぞれ、板状陰極集電器３０、板状陽極集電
器３２として接触面積を大きくしたものである。また、
図３は、集電器と活物質の粉体との接触効率を良くする
ために、陰極集電器及び陽極集電器を、それぞれ、管状
陰極集電器３４、管状陽極集電器３６として接触面積を
大きくしたものである。なお、集電器の表面積が大きく
なる構成であれば、板状及び管状以外の形状を採用する
ことも可能である。他の構成及び作用は、実施の第１形
態の場合と同様である。
【００２０】図４、図５は、本発明の実施の第３形態に
よる電池を示している。図４は、陰極集電器及び陽極集
電器を固定層内に設けたものである。また、図５は、陰
極集電器及び陽極集電器を、それぞれ、モータ等（図示
略）により回転駆動される攪拌機としたものである。図
４において、各セル１２、１４内に羽状の攪拌機等の攪
拌手段を設けることも可能である。また、図５に示すよ
うに、陰極集電器兼攪拌機４２、陽極集電器兼攪拌機４
４は、活物質の粉体を攪拌するとともに粉体と直流的に
接触する機能を兼ねている。陰極集電器兼攪拌機４２、
陽極集電器兼攪拌機４４としては、モータ等（図示略）
により回転駆動される羽状の攪拌機等が用いられるが、
攪拌手段の構成は限定されるものではない。他の構成及
び作用は、実施の第１形態の場合と同様である。
よる電池を示している。図４は、陰極集電器及び陽極集
電器を固定層内に設けたものである。また、図５は、陰
極集電器及び陽極集電器を、それぞれ、モータ等（図示
略）により回転駆動される攪拌機としたものである。図
４において、各セル１２、１４内に羽状の攪拌機等の攪
拌手段を設けることも可能である。また、図５に示すよ
うに、陰極集電器兼攪拌機４２、陽極集電器兼攪拌機４
４は、活物質の粉体を攪拌するとともに粉体と直流的に
接触する機能を兼ねている。陰極集電器兼攪拌機４２、
陽極集電器兼攪拌機４４としては、モータ等（図示略）
により回転駆動される羽状の攪拌機等が用いられるが、
攪拌手段の構成は限定されるものではない。他の構成及
び作用は、実施の第１形態の場合と同様である。
【００２１】図６は、本発明の実施の第４形態による電
池を示している。本実施の形態は、活物質である粉体と
して、陰極側に水素吸蔵合金、陽極側にニッケルを用い
たものである。図６に示すように、陰極セル１２には水
素吸蔵合金粉及び電解質溶液４８が装填され、陽極セル
１４にはニッケル粉及び電解質溶液５０が装填されてい
る。水素吸蔵合金としては、例えば、Ｌａ0.3 （Ｃｅ，
Ｎｄ）0.15Ｚｒ0.05Ｎｉ3.8 Ｃｏ0.8 Ａｌ0.5 等が用い
られる。また、電解質溶液としては、例えば、ＫＯＨ水
溶液等が用いられる。本実施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、陰極集電器２０より電子を
供給する。電子は陰極集電器２０より陰極の粉体状の水
素吸蔵合金に直接又は粉体を介して移動して次の反応が
起こる。Ｍは水素吸蔵合金である。 Ｍ＋ｘＨ2 Ｏ＋ｘｅ- →ＭＨｘ＋ｘＯＨ- 反応によって発生した水酸基イオンはフィルター１０を
通過して陽極セル１４に入り、ここでニッケル粉と反応
して次の反応が起こり電子を放出する。Ｎｉ（ＯＨ）2
＋ＯＨ- →ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2 Ｏ＋ｅ-発生した電子は粉
体を介して、あるいは直接、陽極集電器２２に移動して
発電手段２６に送られる。
池を示している。本実施の形態は、活物質である粉体と
して、陰極側に水素吸蔵合金、陽極側にニッケルを用い
たものである。図６に示すように、陰極セル１２には水
素吸蔵合金粉及び電解質溶液４８が装填され、陽極セル
１４にはニッケル粉及び電解質溶液５０が装填されてい
る。水素吸蔵合金としては、例えば、Ｌａ0.3 （Ｃｅ，
Ｎｄ）0.15Ｚｒ0.05Ｎｉ3.8 Ｃｏ0.8 Ａｌ0.5 等が用い
られる。また、電解質溶液としては、例えば、ＫＯＨ水
溶液等が用いられる。本実施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、陰極集電器２０より電子を
供給する。電子は陰極集電器２０より陰極の粉体状の水
素吸蔵合金に直接又は粉体を介して移動して次の反応が
起こる。Ｍは水素吸蔵合金である。 Ｍ＋ｘＨ2 Ｏ＋ｘｅ- →ＭＨｘ＋ｘＯＨ- 反応によって発生した水酸基イオンはフィルター１０を
通過して陽極セル１４に入り、ここでニッケル粉と反応
して次の反応が起こり電子を放出する。Ｎｉ（ＯＨ）2
＋ＯＨ- →ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2 Ｏ＋ｅ-発生した電子は粉
体を介して、あるいは直接、陽極集電器２２に移動して
発電手段２６に送られる。
【００２２】（放電）電池に負荷をかけ、陰極集電器２
０より電子が供給される。電子は陰極セル１２内で水素
化金属と水酸基が反応して放出され、陰極集電器２０に
直接又は水素吸蔵合金粉を介して移動する。電子は陽極
集電器２２からニッケル粉に移動し、ニッケル粉を介し
て、又は直接移動して水と反応し、水酸化ニッケルと水
酸基が生成される。水酸基はフィルター１０を通過して
陰極セル１２に導かれ、水素化金属と反応する。他の構
成及び作用は、実施の第１形態の場合と同様である。な
お、本実施形態の電池は、実施の第２、第３形態及び後
述する実施の第５、第６形態の構成で実施することも勿
論可能である。
０より電子が供給される。電子は陰極セル１２内で水素
化金属と水酸基が反応して放出され、陰極集電器２０に
直接又は水素吸蔵合金粉を介して移動する。電子は陽極
集電器２２からニッケル粉に移動し、ニッケル粉を介し
て、又は直接移動して水と反応し、水酸化ニッケルと水
酸基が生成される。水酸基はフィルター１０を通過して
陰極セル１２に導かれ、水素化金属と反応する。他の構
成及び作用は、実施の第１形態の場合と同様である。な
お、本実施形態の電池は、実施の第２、第３形態及び後
述する実施の第５、第６形態の構成で実施することも勿
論可能である。
【００２３】図７、図８は、本発明の実施の第５形態に
よる電池を示している。本実施の形態は、電池内に伝熱
面を設置するとともに、伝熱面が集電器の機能を兼ねる
ようにしたものである。なお、伝熱面と集電器とを別個
に設ける構成とすることも可能である。図７に示すよう
に、陰極セル１２内には陰極集電器兼伝熱管５２が設け
られ、陽極セル１４内には陽極集電器兼伝熱管５４が設
けられる。また、図８に示すように、陰極セル１２内に
は陰極集電器兼伝熱板５６が設けられ、陽極セル１４内
には陽極集電器兼伝熱板５８が設けられる。図７を参照
しながら、本実施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、陰極集電器（兼伝熱管）５
２より電子を供給する。電子は陰極集電器５２より陰極
の粉体活物質に直接又は粉体を介して移動して反応す
る。反応によって発生したイオンはフィルター１０を通
過して陽極セル１４に入り、ここで陽極の粉体活物質と
反応して電子を放出する。この電子は粉体を介して、あ
るいは直接、陽極集電器（兼伝熱管）５４に移動して発
電手段２６に送られる。上述したように、集電器は陰
極、陽極とも伝熱管と兼用であり、粉体の接触によって
電子と熱を同時に伝達する。陰極集電器兼伝熱管５２、
陽極集電器兼伝熱管５４には水や空気等の熱媒体が流さ
れ、熱回収、熱供給が行われる。
よる電池を示している。本実施の形態は、電池内に伝熱
面を設置するとともに、伝熱面が集電器の機能を兼ねる
ようにしたものである。なお、伝熱面と集電器とを別個
に設ける構成とすることも可能である。図７に示すよう
に、陰極セル１２内には陰極集電器兼伝熱管５２が設け
られ、陽極セル１４内には陽極集電器兼伝熱管５４が設
けられる。また、図８に示すように、陰極セル１２内に
は陰極集電器兼伝熱板５６が設けられ、陽極セル１４内
には陽極集電器兼伝熱板５８が設けられる。図７を参照
しながら、本実施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、陰極集電器（兼伝熱管）５
２より電子を供給する。電子は陰極集電器５２より陰極
の粉体活物質に直接又は粉体を介して移動して反応す
る。反応によって発生したイオンはフィルター１０を通
過して陽極セル１４に入り、ここで陽極の粉体活物質と
反応して電子を放出する。この電子は粉体を介して、あ
るいは直接、陽極集電器（兼伝熱管）５４に移動して発
電手段２６に送られる。上述したように、集電器は陰
極、陽極とも伝熱管と兼用であり、粉体の接触によって
電子と熱を同時に伝達する。陰極集電器兼伝熱管５２、
陽極集電器兼伝熱管５４には水や空気等の熱媒体が流さ
れ、熱回収、熱供給が行われる。
【００２４】（放電）電池に負荷をかけ、陰極集電器５
２より電子が供給される。電子は陰極セル１２内で陽イ
オン化した活物質が放出し、陰極集電器５２に直接又は
粉体を介して移動する。反応によって発生したイオンは
フィルター１０を通過して陽極セル１４に入り、ここで
陽極の粉体活物質及び電子と反応する。電子は粉体を介
して、あるいは直接、陽極集電器５４に移動して負荷手
段２６に供給される。図８の場合は、集電器が陰極、陽
極とも中が空洞になった伝熱板と兼用であり、粉体の接
触によって電子と熱を同時に伝達する。陰極集電器兼伝
熱板５６、陽極集電器兼伝熱板５８には水や空気等の熱
媒体が流され、熱回収、熱供給が行われる。充電及び放
電の詳細は図７と同じである。なお、伝熱面の形状は管
状及び板状に限定されるものではなく、他の形状を採用
しても良い。他の構成及び作用は、実施の第１形態の場
合と同様である。なお、本実施形態の構成を、実施の第
２、第３形態及び後述する実施の第６形態の構成と組み
合わせることも可能である。
２より電子が供給される。電子は陰極セル１２内で陽イ
オン化した活物質が放出し、陰極集電器５２に直接又は
粉体を介して移動する。反応によって発生したイオンは
フィルター１０を通過して陽極セル１４に入り、ここで
陽極の粉体活物質及び電子と反応する。電子は粉体を介
して、あるいは直接、陽極集電器５４に移動して負荷手
段２６に供給される。図８の場合は、集電器が陰極、陽
極とも中が空洞になった伝熱板と兼用であり、粉体の接
触によって電子と熱を同時に伝達する。陰極集電器兼伝
熱板５６、陽極集電器兼伝熱板５８には水や空気等の熱
媒体が流され、熱回収、熱供給が行われる。充電及び放
電の詳細は図７と同じである。なお、伝熱面の形状は管
状及び板状に限定されるものではなく、他の形状を採用
しても良い。他の構成及び作用は、実施の第１形態の場
合と同様である。なお、本実施形態の構成を、実施の第
２、第３形態及び後述する実施の第６形態の構成と組み
合わせることも可能である。
【００２５】図９、図１０は、本発明の実施の第６形態
による電池を示している。本実施の形態は、活物質であ
る粉体を容器から抜き出す抜出装置及び活物質である粉
体を容器に供給する供給装置を設け、さらに、抜き出し
た粉体を再生する装置、粉体のメークアップ（補充）を
行う装置、抜き出した粉体を熱反応又は化学反応によっ
て充電状態の粉体に変化させる装置等を設けたものであ
る。まず、本実施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、陰極集電器２０より電子を
供給する。電子は陰極集電器２０より陰極の粉体活物質
に直接又は粉体を介して移動して反応する。反応によっ
て発生したイオンはフィルター１０を通過して陽極セル
１４に入り、ここで陽極の粉体活物質と反応して電子を
放出する。この電子は粉体を介して、あるいは直接、陽
極集電器２２に移動して発電手段２６に送られる。 （放電）電池に負荷をかけ、陰極集電器２０より電子が
供給される。電子は陰極セル１２内で陽イオン化した活
物質が放出し、陰極集電器２０に直接又は粉体を介して
移動する。反応によって発生したイオンはフィルター１
０を通過して陽極セル１４に入り、ここで陽極の粉体活
物質及び電子と反応する。電子は粉体を介して、あるい
は直接、陽極集電器２２に移動して負荷手段２６に供給
される。他の構成及び作用は、実施の第１形態の場合と
同様である。
による電池を示している。本実施の形態は、活物質であ
る粉体を容器から抜き出す抜出装置及び活物質である粉
体を容器に供給する供給装置を設け、さらに、抜き出し
た粉体を再生する装置、粉体のメークアップ（補充）を
行う装置、抜き出した粉体を熱反応又は化学反応によっ
て充電状態の粉体に変化させる装置等を設けたものであ
る。まず、本実施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、陰極集電器２０より電子を
供給する。電子は陰極集電器２０より陰極の粉体活物質
に直接又は粉体を介して移動して反応する。反応によっ
て発生したイオンはフィルター１０を通過して陽極セル
１４に入り、ここで陽極の粉体活物質と反応して電子を
放出する。この電子は粉体を介して、あるいは直接、陽
極集電器２２に移動して発電手段２６に送られる。 （放電）電池に負荷をかけ、陰極集電器２０より電子が
供給される。電子は陰極セル１２内で陽イオン化した活
物質が放出し、陰極集電器２０に直接又は粉体を介して
移動する。反応によって発生したイオンはフィルター１
０を通過して陽極セル１４に入り、ここで陽極の粉体活
物質及び電子と反応する。電子は粉体を介して、あるい
は直接、陽極集電器２２に移動して負荷手段２６に供給
される。他の構成及び作用は、実施の第１形態の場合と
同様である。
【００２６】つぎに、図９を参照しながら、本実施形態
の電池について活物質（触媒）の再生、メークアップの
詳細を説明する。なお、図９では、陰極側の構成のみを
図示しているが、同様の装置等が陽極側にも設置されて
いる。図９に示すように、充放電によって劣化した活物
質である粉体は、電解質溶液（電解液）とともにスラリ
ーとして陰極セル１２から抜き出され、セパレーター６
０で、必要な場合は一部又は全部が廃棄される。電解液
が分離され、セパレーター６０から再生機６２に供給さ
れた粉体は、再生機６２で塩酸による洗浄等の酸処理な
どが行われる。再生機６２で再生処理された粉体は、混
合機６４に供給されて、ここでセパレーター６０から廃
棄された粉体分に相当する量の新しい粉体がメークアッ
プ用粉体ホッパー６６から供給される。再生・メークア
ップされた粉体は、混合機６４で再び電解液と混合さ
れ、スラリーとしてスラリーポンプ（図示略）から陰極
セル１２に供給される。なお、電解液を分離・混合する
構成は、図示を省略している。
の電池について活物質（触媒）の再生、メークアップの
詳細を説明する。なお、図９では、陰極側の構成のみを
図示しているが、同様の装置等が陽極側にも設置されて
いる。図９に示すように、充放電によって劣化した活物
質である粉体は、電解質溶液（電解液）とともにスラリ
ーとして陰極セル１２から抜き出され、セパレーター６
０で、必要な場合は一部又は全部が廃棄される。電解液
が分離され、セパレーター６０から再生機６２に供給さ
れた粉体は、再生機６２で塩酸による洗浄等の酸処理な
どが行われる。再生機６２で再生処理された粉体は、混
合機６４に供給されて、ここでセパレーター６０から廃
棄された粉体分に相当する量の新しい粉体がメークアッ
プ用粉体ホッパー６６から供給される。再生・メークア
ップされた粉体は、混合機６４で再び電解液と混合さ
れ、スラリーとしてスラリーポンプ（図示略）から陰極
セル１２に供給される。なお、電解液を分離・混合する
構成は、図示を省略している。
【００２７】また、図１０を参照しながら、本実施形態
の電池について反応による再生、メークアップの詳細を
説明する。なお、図１０では、陰極側の構成のみを図示
しているが、同様の装置等が陽極側にも設置されてい
る。図１０に示すように、充放電によって生成された粉
体は電解液とともにスラリーとして陰極セル１２から抜
き出され、セパレーター６０で、必要な場合は一部又は
全部が廃棄される。電解液が分離され、セパレーター６
０から反応器６８に供給された粉体は、反応器６８で、
燃料供給管７０から供給された燃料と反応して、再び放
電できる活物質となる。反応器６８で充電状態となった
粉体は、混合機６４に供給されて、ここでセパレーター
６０から廃棄された粉体分に相当する量の新しい粉体が
メークアップ用粉体ホッパー６６から供給される。再生
・メークアップされた粉体は、混合機６４で再び電解液
と混合され、スラリーとしてスラリーポンプ（図示略）
から陰極セル１２に供給される。なお、電解液を分離・
混合する構成は、図示を省略している。
の電池について反応による再生、メークアップの詳細を
説明する。なお、図１０では、陰極側の構成のみを図示
しているが、同様の装置等が陽極側にも設置されてい
る。図１０に示すように、充放電によって生成された粉
体は電解液とともにスラリーとして陰極セル１２から抜
き出され、セパレーター６０で、必要な場合は一部又は
全部が廃棄される。電解液が分離され、セパレーター６
０から反応器６８に供給された粉体は、反応器６８で、
燃料供給管７０から供給された燃料と反応して、再び放
電できる活物質となる。反応器６８で充電状態となった
粉体は、混合機６４に供給されて、ここでセパレーター
６０から廃棄された粉体分に相当する量の新しい粉体が
メークアップ用粉体ホッパー６６から供給される。再生
・メークアップされた粉体は、混合機６４で再び電解液
と混合され、スラリーとしてスラリーポンプ（図示略）
から陰極セル１２に供給される。なお、電解液を分離・
混合する構成は、図示を省略している。
【００２８】反応器６８では、例えば、ニッケル水素型
電池の場合、次の反応が行われる。 Ｍ＋ｘ／２Ｈ2 →ＭＨｘ これによって充電時に行われる以下の反応で生成される
ＭＨｘと同じ活物質が生成される。 Ｍ＋ｘＨ2 Ｏ＋ｘｅ- →ＭＨｘ＋ｘＯＨ- 陽極の反応器では、ニッケル水素型電池の場合、酸素又
は空気により次の反応が行われる。 Ｎｉ（ＯＨ）2 ＋１／４Ｏ2 →ＮｉＯＯＨ＋１／２Ｈ2
Ｏ これによって充電時に行われる以下の反応で生成される
ＮｉＯＯＨと同じ活物質が生成される。 Ｎｉ（ＯＨ）2 ＋ＯＨ- →ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2 Ｏ＋ｅ- なお、本実施形態の構成を、実施の第２、第３、第５形
態の構成と適宜組み合わせることも可能である。
電池の場合、次の反応が行われる。 Ｍ＋ｘ／２Ｈ2 →ＭＨｘ これによって充電時に行われる以下の反応で生成される
ＭＨｘと同じ活物質が生成される。 Ｍ＋ｘＨ2 Ｏ＋ｘｅ- →ＭＨｘ＋ｘＯＨ- 陽極の反応器では、ニッケル水素型電池の場合、酸素又
は空気により次の反応が行われる。 Ｎｉ（ＯＨ）2 ＋１／４Ｏ2 →ＮｉＯＯＨ＋１／２Ｈ2
Ｏ これによって充電時に行われる以下の反応で生成される
ＮｉＯＯＨと同じ活物質が生成される。 Ｎｉ（ＯＨ）2 ＋ＯＨ- →ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2 Ｏ＋ｅ- なお、本実施形態の構成を、実施の第２、第３、第５形
態の構成と適宜組み合わせることも可能である。
【００２９】図１１は、本発明の実施の第７形態による
電池を示している。本実施の形態は、陰極の活物質であ
る粉体を水素吸蔵合金とし、陰極の攪拌用気体を水素と
し、陽極の活物質である粉体をニッケルとし、陽極の攪
拌用気体を酸素又は空気としたものである。図１１に示
すように、陰極セル１２には水素吸蔵合金粉及び電解質
溶液４８が装填され、陽極セル１４にはニッケル粉及び
電解質溶液５０が装填されている。７２は気体供給管で
ある。この気体供給管７２により、陰極セル１２には水
素が供給され、陽極セル１４には酸素又は空気が供給さ
れている。なお、水素吸蔵合金としては、例えば、Ｌａ
0.3 （Ｃｅ，Ｎｄ）0.15Ｚｒ0.05Ｎｉ3. 8 Ｃｏ0.8 Ａｌ
0.5 等が用いられる。また、電解質溶液としては、例え
ば、ＫＯＨ水溶液等が用いられる。
電池を示している。本実施の形態は、陰極の活物質であ
る粉体を水素吸蔵合金とし、陰極の攪拌用気体を水素と
し、陽極の活物質である粉体をニッケルとし、陽極の攪
拌用気体を酸素又は空気としたものである。図１１に示
すように、陰極セル１２には水素吸蔵合金粉及び電解質
溶液４８が装填され、陽極セル１４にはニッケル粉及び
電解質溶液５０が装填されている。７２は気体供給管で
ある。この気体供給管７２により、陰極セル１２には水
素が供給され、陽極セル１４には酸素又は空気が供給さ
れている。なお、水素吸蔵合金としては、例えば、Ｌａ
0.3 （Ｃｅ，Ｎｄ）0.15Ｚｒ0.05Ｎｉ3. 8 Ｃｏ0.8 Ａｌ
0.5 等が用いられる。また、電解質溶液としては、例え
ば、ＫＯＨ水溶液等が用いられる。
【００３０】陰極セル１２では、水素吸蔵合金粉及び電
解質溶液４８の中に水素が供給されて次の反応が起こ
る。 Ｍ＋ｘ／２Ｈ2 →ＭＨｘ 負荷手段２６の負荷をかけると、水素吸蔵合金に吸蔵さ
れている水素は、電解質溶液中の水酸基と反応して電子
と水を放出する。 ＭＨｘ＋ｘＯＨ- →Ｍ＋ｘＨ2 Ｏ＋ｘｅ- 放出された電子は、陰極集電器２０に直接又は水素吸蔵
合金粉を介して移動する。電子は陰極集電器２０より負
荷手段２６を通り、陽極集電器２２に移動する。電子
は、陽極集電器２２からニッケル粉に移動し、ニッケル
粉を介して、又は直接移動して水と反応し、水酸化ニッ
ケルと水酸基が生成される。水酸基はフィルター１０を
通過して陰極セル１２に導かれ、水素化金属と反応す
る。 ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2 Ｏ＋ｅ- →Ｎｉ（ＯＨ）2 ＋ＯＨ- 陽極セル１４では、ニッケル水素型電池の場合、酸素又
は空気により次の反応が行われる。 Ｎｉ（ＯＨ）2 ＋１／４Ｏ2 →ＮｉＯＯＨ＋１／２Ｈ2
Ｏ これによって充電時に行われる以下の反応で生成される
ＮｉＯＯＨと同じ活物質が生成される。 Ｎｉ（ＯＨ）2 ＋ＯＨ- →ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2 Ｏ＋ｅ- 他の構成及び作用は、実施の第１形態の場合と同様であ
る。なお、本実施形態の電池は、実施の第２、第３、第
５、第６形態の構成で実施することも勿論可能である。
解質溶液４８の中に水素が供給されて次の反応が起こ
る。 Ｍ＋ｘ／２Ｈ2 →ＭＨｘ 負荷手段２６の負荷をかけると、水素吸蔵合金に吸蔵さ
れている水素は、電解質溶液中の水酸基と反応して電子
と水を放出する。 ＭＨｘ＋ｘＯＨ- →Ｍ＋ｘＨ2 Ｏ＋ｘｅ- 放出された電子は、陰極集電器２０に直接又は水素吸蔵
合金粉を介して移動する。電子は陰極集電器２０より負
荷手段２６を通り、陽極集電器２２に移動する。電子
は、陽極集電器２２からニッケル粉に移動し、ニッケル
粉を介して、又は直接移動して水と反応し、水酸化ニッ
ケルと水酸基が生成される。水酸基はフィルター１０を
通過して陰極セル１２に導かれ、水素化金属と反応す
る。 ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2 Ｏ＋ｅ- →Ｎｉ（ＯＨ）2 ＋ＯＨ- 陽極セル１４では、ニッケル水素型電池の場合、酸素又
は空気により次の反応が行われる。 Ｎｉ（ＯＨ）2 ＋１／４Ｏ2 →ＮｉＯＯＨ＋１／２Ｈ2
Ｏ これによって充電時に行われる以下の反応で生成される
ＮｉＯＯＨと同じ活物質が生成される。 Ｎｉ（ＯＨ）2 ＋ＯＨ- →ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2 Ｏ＋ｅ- 他の構成及び作用は、実施の第１形態の場合と同様であ
る。なお、本実施形態の電池は、実施の第２、第３、第
５、第６形態の構成で実施することも勿論可能である。
【００３１】図１２は本発明の実施の第８形態による電
池を示している。本実施形態は、容器をイオン透過性フ
ィルター（セパレーター）で完全に仕切ることなく、容
器内の上部をあけた状態のイオン透過性フィルター（セ
パレーター）１０ａで仕切って構成されたものである。
他の構成及び作用は実施の第１〜第７形態の場合と同様
である。
池を示している。本実施形態は、容器をイオン透過性フ
ィルター（セパレーター）で完全に仕切ることなく、容
器内の上部をあけた状態のイオン透過性フィルター（セ
パレーター）１０ａで仕切って構成されたものである。
他の構成及び作用は実施の第１〜第７形態の場合と同様
である。
【００３２】図１３は本発明の実施の第９形態による電
池を示している。本実施形態は、容器７４を仕切ること
なく、容器内に電解質溶液７６を満たし、この電解質溶
液７６中に電子を放出する活物質の粉体を固定層として
収納した多孔体からなる袋７８、及び電子を吸収する活
物質の粉体を固定層として収納した多孔体からなる袋８
０を設け、これらの袋７８、８０に活物質の粉体と接触
する導電体の集電装置、すなわち、陰極集電器８２、陽
極集電器８４が設けられたものである。袋の代りに容器
状のもの等を用いることもでき、その形状は問わない。
多孔体としては、発泡ニッケルシートを挙げることがで
きる。他の構成及び作用は、実施の第１〜第７形態の場
合と同様である。
池を示している。本実施形態は、容器７４を仕切ること
なく、容器内に電解質溶液７６を満たし、この電解質溶
液７６中に電子を放出する活物質の粉体を固定層として
収納した多孔体からなる袋７８、及び電子を吸収する活
物質の粉体を固定層として収納した多孔体からなる袋８
０を設け、これらの袋７８、８０に活物質の粉体と接触
する導電体の集電装置、すなわち、陰極集電器８２、陽
極集電器８４が設けられたものである。袋の代りに容器
状のもの等を用いることもでき、その形状は問わない。
多孔体としては、発泡ニッケルシートを挙げることがで
きる。他の構成及び作用は、実施の第１〜第７形態の場
合と同様である。
【００３３】
【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） 活物質を粉体にして容器の中に粉体を入れた固
定層式の電池を構成することにより、簡単な構成で電池
構造は３次元的となり、スケールアップが可能になる。
また、活物質を粉体にして電池を構成することにより、
スケールが大きくなると製作単価が減少することにな
り、スケールメリットが発揮される。 （２） 活物質・触媒の粉体が劣化した場合は抜き出
し、再生するか、新しい活物質・触媒に取り替えるか、
又は熱反応や化学反応で充電状態に戻して、再び供給す
る構成とすることにより、常に活物質・触媒が最高の状
態に保たれるので、電池の寿命は電池設備の寿命となっ
て、電池寿命を大幅に延ばすことができる。 （３） 電池内に伝熱面を設置することができ、電池内
に設置した伝熱面によって電池内の反応温度を一定にす
ることができるようになり、温度が高くなると電力変換
効率が低下し、逆に温度が低くなると反応速度が遅くな
るという電池特性に対応できるようになる。また、回収
した熱及び冷熱を冷暖房や発電に利用することができる
ことになり、エネルギー発電効率、エネルギー利用率が
増加する。 （４） 活物質を粉体にして電池を構成することによ
り、反応物質の表面積が増えてエネルギー密度が大きく
なる。
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 活物質を粉体にして容器の中に粉体を入れた固
定層式の電池を構成することにより、簡単な構成で電池
構造は３次元的となり、スケールアップが可能になる。
また、活物質を粉体にして電池を構成することにより、
スケールが大きくなると製作単価が減少することにな
り、スケールメリットが発揮される。 （２） 活物質・触媒の粉体が劣化した場合は抜き出
し、再生するか、新しい活物質・触媒に取り替えるか、
又は熱反応や化学反応で充電状態に戻して、再び供給す
る構成とすることにより、常に活物質・触媒が最高の状
態に保たれるので、電池の寿命は電池設備の寿命となっ
て、電池寿命を大幅に延ばすことができる。 （３） 電池内に伝熱面を設置することができ、電池内
に設置した伝熱面によって電池内の反応温度を一定にす
ることができるようになり、温度が高くなると電力変換
効率が低下し、逆に温度が低くなると反応速度が遅くな
るという電池特性に対応できるようになる。また、回収
した熱及び冷熱を冷暖房や発電に利用することができる
ことになり、エネルギー発電効率、エネルギー利用率が
増加する。 （４） 活物質を粉体にして電池を構成することによ
り、反応物質の表面積が増えてエネルギー密度が大きく
なる。
【図１】本発明の実施の第１形態による電池を示す概略
断面構成図である。
断面構成図である。
【図２】本発明の実施の第２形態による電池の一例を示
す概略断面構成図である。
す概略断面構成図である。
【図３】本発明の実施の第２形態による電池の他の例を
示す概略断面構成図である。
示す概略断面構成図である。
【図４】本発明の実施の第３形態による電池の一例を示
す概略断面構成図である。
す概略断面構成図である。
【図５】本発明の実施の第３形態による電池の他の例を
示す概略断面構成図である。
示す概略断面構成図である。
【図６】本発明の実施の第４形態による電池を示す概略
断面構成図である。
断面構成図である。
【図７】本発明の実施の第５形態による電池の一例を示
す概略断面構成図である。
す概略断面構成図である。
【図８】本発明の実施の第５形態による電池の他の例を
示す概略断面構成図である。
示す概略断面構成図である。
【図９】本発明の実施の第６形態による電池の一例を示
す概略断面構成図である。
す概略断面構成図である。
【図１０】本発明の実施の第６形態による電池の他の例
を示す概略断面構成図である。
を示す概略断面構成図である。
【図１１】本発明の実施の第７形態による電池を示す概
略断面構成図である。
略断面構成図である。
【図１２】本発明の実施の第８形態による電池を示す概
略断面構成図である。
略断面構成図である。
【図１３】本発明の実施の第９形態による電池を示す概
略断面構成図である。
略断面構成図である。
１０、１０ａ イオン透過性フィルター（セパレータ
ー） １２ 陰極セル １４ 陽極セル １６ 陰極の粉体活物質及び電解質溶液 １８ 陽極の粉体活物質及び電解質溶液 ２０、８２ 陰極集電器（陰極集電体） ２２、８４ 陽極集電器（陽極集電体） ２６ 負荷手段又は発電手段 ２８ 電解液界面 ３０ 板状陰極集電器 ３２ 板状陽極集電器 ３４ 管状陰極集電器 ３６ 管状陽極集電器 ３８ 陰極集電器 ４０ 陽極集電器 ４２ 陰極集電器兼攪拌機 ４４ 陽極集電器兼攪拌機 ４８ 水素吸蔵合金粉及び電解質溶液 ５０ ニッケル粉及び電解質溶液 ５２ 陰極集電器兼伝熱管 ５４ 陽極集電器兼伝熱管 ５６ 陰極集電器兼伝熱板 ５８ 陽極集電器兼伝熱板 ６０ セパレーター ６２ 再生機 ６４ 混合機 ６６ メークアップ用粉体ホッパー ６８ 反応器 ７０ 燃料供給管 ７２ 気体供給管 ７４ 容器 ７６ 電解質溶液 ７８、８０ 多孔体からなる袋
ー） １２ 陰極セル １４ 陽極セル １６ 陰極の粉体活物質及び電解質溶液 １８ 陽極の粉体活物質及び電解質溶液 ２０、８２ 陰極集電器（陰極集電体） ２２、８４ 陽極集電器（陽極集電体） ２６ 負荷手段又は発電手段 ２８ 電解液界面 ３０ 板状陰極集電器 ３２ 板状陽極集電器 ３４ 管状陰極集電器 ３６ 管状陽極集電器 ３８ 陰極集電器 ４０ 陽極集電器 ４２ 陰極集電器兼攪拌機 ４４ 陽極集電器兼攪拌機 ４８ 水素吸蔵合金粉及び電解質溶液 ５０ ニッケル粉及び電解質溶液 ５２ 陰極集電器兼伝熱管 ５４ 陽極集電器兼伝熱管 ５６ 陰極集電器兼伝熱板 ５８ 陽極集電器兼伝熱板 ６０ セパレーター ６２ 再生機 ６４ 混合機 ６６ メークアップ用粉体ホッパー ６８ 反応器 ７０ 燃料供給管 ７２ 気体供給管 ７４ 容器 ７６ 電解質溶液 ７８、８０ 多孔体からなる袋
───────────────────────────────────────────────────── 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 12/08 Ｈ０１Ｍ 12/08 Ｓ (72)発明者 堤 敦司 東京都練馬区西大泉４丁目３番45号 Ｆターム(参考） 5H017 AA02 AS02 CC03 CC14 CC21 5H028 AA05 AA06 EE01 5H032 AA01 AA05 AS01 CC02 CC06 CC11 CC23
Claims (11)
- 【請求項１】 イオンが通過する部材を介して接続され
た２つの容器の一方の容器内の電解質溶液中に電子を放
出する活物質の粉体が固定層として装填され、他方の容
器内の電解質溶液中に電子を吸収する活物質の粉体が固
定層として装填され、２つの容器内に活物質である粉体
と接触する導電体の集電装置が設けられたことを特徴と
する電池。 - 【請求項２】 容器内に電解質溶液を満たし、この電解
質溶液中に電子を放出する活物質の粉体を固定層として
収納した多孔体、及び電子を吸収する活物質の粉体を固
定層として収納した多孔体を設け、これらの多孔体に活
物質の粉体と接触する導電体の集電装置が設けられたこ
とを特徴とする電池。 - 【請求項３】 活物質の粉体が、電子伝導性の低い物質
に電子伝導性の高い物質を混合又はコーティングしたも
のである請求項１又は２記載の電池。 - 【請求項４】 活物質である粉体と接触する集電装置
が、棒状、板状及び管状のいずれかである請求項１、２
又は３記載の電池。 - 【請求項５】 容器内に、電池内の反応温度を一定にす
るための伝熱面を設けた請求項１〜４のいずれかに記載
の電池。 - 【請求項６】 伝熱面が、活物質である粉体と接触する
管状の集電体及び板状の集電体のいずれかである請求項
５記載の電池。 - 【請求項７】 容器にそれぞれ、劣化した活物質である
粉体を容器から抜き出すための抜出手段及び活物質であ
る粉体を容器に供給するための供給手段を接続した請求
項１〜６のいずれかに記載の電池。 - 【請求項８】 抜出手段に、抜き出した活物質である粉
体を再生する再生手段及び活物質である粉体の補充を行
うメークアップ手段の少なくともいずれかを接続し、再
生されるか、又は新しく取り替えられた活物質の粉体が
供給手段から容器内に供給されるようにした請求項７記
載の電池。 - 【請求項９】 抜出手段に、抜き出した活物質である粉
体を熱反応又は化学反応によって充電状態の粉体に変化
させる反応手段を接続し、充電状態となった活物質の粉
体が供給手段から容器内に供給されるようにした請求項
７又は８記載の電池。 - 【請求項１０】 陰極側の活物質である粉体が水素吸蔵
合金の粉体であり、陽極側の活物質である粉体がニッケ
ルの粉体である請求項１〜９のいずれかに記載の電池。 - 【請求項１１】 陰極側の活物質である粉体が水素吸蔵
合金の粉体で、陰極側に導入される気体が水素であり、
陽極側の活物質である粉体がニッケルの粉体で、陽極側
に導入される気体が酸素又は空気である請求項１〜１０
のいずれかに記載の電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000332281A JP3510581B2 (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 電 池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000332281A JP3510581B2 (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 電 池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002141104A true JP2002141104A (ja) | 2002-05-17 |
| JP3510581B2 JP3510581B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=18808508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000332281A Expired - Fee Related JP3510581B2 (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 電 池 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3510581B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1947711A2 (en) | 2001-09-19 | 2008-07-23 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Three-dimensional battery and its electrode structure and method for producing electrode material of three-dimensional battery |
| JP2014002941A (ja) * | 2012-06-19 | 2014-01-09 | Sharp Corp | 電池 |
-
2000
- 2000-10-31 JP JP2000332281A patent/JP3510581B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2014002941A (ja) * | 2012-06-19 | 2014-01-09 | Sharp Corp | 電池 |
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| Publication number | Publication date |
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| JP3510581B2 (ja) | 2004-03-29 |
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