JP2002246061A - レドックスフロー２次電池用セルフレーム構造およびその製造方法 - Google Patents
レドックスフロー２次電池用セルフレーム構造およびその製造方法Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造性や電解液の漏洩などに対して信頼性に
優れ、かつ双極板上での酸化還元反応による双極板の劣
化が抑制できるレドックスフロー2次電池用セルフレー
ム構造とその製造方法とを提供する。 【解決手段】 双極板21と、その外周部に枠状に形成さ
れるセルフレーム22とを具えるレドックスフロー2次電
池用セルフレーム構造である。このセルフレーム22の外
面に電解液の流通部24A（24A-1、24A-2）を形成する。
このようなセルフレーム構造は、双極板21を中子として
成型機にセットし、双極板21の外周に樹脂を枠状に射出
して、外面に電解液の流通部24Aを有するセルフレーム2
2を形成することにより、容易に得ることができる。
優れ、かつ双極板上での酸化還元反応による双極板の劣
化が抑制できるレドックスフロー2次電池用セルフレー
ム構造とその製造方法とを提供する。 【解決手段】 双極板21と、その外周部に枠状に形成さ
れるセルフレーム22とを具えるレドックスフロー2次電
池用セルフレーム構造である。このセルフレーム22の外
面に電解液の流通部24A（24A-1、24A-2）を形成する。
このようなセルフレーム構造は、双極板21を中子として
成型機にセットし、双極板21の外周に樹脂を枠状に射出
して、外面に電解液の流通部24Aを有するセルフレーム2
2を形成することにより、容易に得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レドックスフロー
2次電池のセルフレーム構造に関するものである。特
に、電解液の漏れに対して信頼性が高く、製造性に優れ
るセルフレーム構造に関するものである。
2次電池のセルフレーム構造に関するものである。特
に、電解液の漏れに対して信頼性が高く、製造性に優れ
るセルフレーム構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来のレドックスフロー2次電池
の動作原理を示す説明図である。この電池は、イオン交
換膜からなる隔膜４で正極セル1Aと負極セル1Bとに分離
されたセル1を具える。正極セル1Aと負極セル1Bの各々
には正極５と負極６とを内蔵している。正極セル1Aには
正極電解液を導入・排出するための正極用タンク２が導
管７，８を介して接続されている。負極セル1Bにも負極
用電解液を導入・排出する負極タンク３が同様に導管1
0、11を介して接続されている。各電解液にはバナジウ
ムイオンなど原子価が変化するイオンの水溶液を用い、
ポンプ9、12で循環させ、正負極（電極）５，６におけ
るイオンの価数変化反応に伴って充放電を行う。
の動作原理を示す説明図である。この電池は、イオン交
換膜からなる隔膜４で正極セル1Aと負極セル1Bとに分離
されたセル1を具える。正極セル1Aと負極セル1Bの各々
には正極５と負極６とを内蔵している。正極セル1Aには
正極電解液を導入・排出するための正極用タンク２が導
管７，８を介して接続されている。負極セル1Bにも負極
用電解液を導入・排出する負極タンク３が同様に導管1
0、11を介して接続されている。各電解液にはバナジウ
ムイオンなど原子価が変化するイオンの水溶液を用い、
ポンプ9、12で循環させ、正負極（電極）５，６におけ
るイオンの価数変化反応に伴って充放電を行う。
【０００３】図６は、上記の電池に用いるセルスタック
の概略構成図である。通常、上記の電池には、複数のセ
ルが積層されたセルスタック100と呼ばれる構成が利用
される。各セルは、隔膜4の両側にカーボンフェルト製
の正極5および負極6を具える。そして、正極5と負極6の
各々の外側には、セルフレーム構造20が配置される。
の概略構成図である。通常、上記の電池には、複数のセ
ルが積層されたセルスタック100と呼ばれる構成が利用
される。各セルは、隔膜4の両側にカーボンフェルト製
の正極5および負極6を具える。そして、正極5と負極6の
各々の外側には、セルフレーム構造20が配置される。
【０００４】セルフレーム構造20は、プラスチックカー
ボン製の双極板21と、その外周に形成されるセルフレー
ム22とを具える。このセルフレーム構造は、一対のセル
フレーム22の間に双極板21を挟み、接着剤で貼り合わせ
ることにより製作される。
ボン製の双極板21と、その外周に形成されるセルフレー
ム22とを具える。このセルフレーム構造は、一対のセル
フレーム22の間に双極板21を挟み、接着剤で貼り合わせ
ることにより製作される。
【０００５】セルフレームには、マニホールド23A,23B
と呼ばれる複数の孔が形成されている。マニホールド
は、多数のセルを積層することで電解液の流路を構成す
る。また、セルフレームには、マニホールド23A,23Bを
通ってきた電解液を正極と負極に導く流通部24も形成さ
れている。この流通部24は、マニホールド23A,23Bにつ
ながって電解液を正極または負極の縁部近傍まで導く複
数のガイド溝と、ガイド溝から供給される電解液を正極
5または負極6の縁部沿いに拡散させる整流部とからな
る。ガイド溝は、その大半がセルフレーム同士の接合面
に、末端部が双極板21とセルフレーム22との接合面に形
成され、整流部は双極板21とセルフレーム22との接合面
に形成されている。
と呼ばれる複数の孔が形成されている。マニホールド
は、多数のセルを積層することで電解液の流路を構成す
る。また、セルフレームには、マニホールド23A,23Bを
通ってきた電解液を正極と負極に導く流通部24も形成さ
れている。この流通部24は、マニホールド23A,23Bにつ
ながって電解液を正極または負極の縁部近傍まで導く複
数のガイド溝と、ガイド溝から供給される電解液を正極
5または負極6の縁部沿いに拡散させる整流部とからな
る。ガイド溝は、その大半がセルフレーム同士の接合面
に、末端部が双極板21とセルフレーム22との接合面に形
成され、整流部は双極板21とセルフレーム22との接合面
に形成されている。
【０００６】図７はセルフレーム構造内の電解液の流れ
を示す模式縦断面図で、（A）は正極電界液の流れを、
（B）は負極電解液の流れを示している。図示のよう
に、正極電界液は下方のマニホールド23Aおよび流通部2
4を通って双極板21の右側に導入され、正極5に含浸され
て上方のマニホールドから排出される。一方、負極電解
液は下方のマニホールド23Bおよび流通部24を通って双
極板21の左側に導入され、負極6に含浸されて上方のマ
ニホールドから排出される。この際、整流部は双極板21
とセルフレーム22との接合面に形成されているため、電
解液は正極5・負極6に接する前に、直接双極板21に接す
ることになる。
を示す模式縦断面図で、（A）は正極電界液の流れを、
（B）は負極電解液の流れを示している。図示のよう
に、正極電界液は下方のマニホールド23Aおよび流通部2
4を通って双極板21の右側に導入され、正極5に含浸され
て上方のマニホールドから排出される。一方、負極電解
液は下方のマニホールド23Bおよび流通部24を通って双
極板21の左側に導入され、負極6に含浸されて上方のマ
ニホールドから排出される。この際、整流部は双極板21
とセルフレーム22との接合面に形成されているため、電
解液は正極5・負極6に接する前に、直接双極板21に接す
ることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のセルフ
レーム構造では次のような問題があった。
レーム構造では次のような問題があった。
【０００８】双極板とセルフレームの組み立てが煩雑
な上、信頼性の高いセルフレーム構造を得ることが難し
い。従来のセルフレーム構造では、1対のセルフレーム
を別々に製作後、双極板を間にはさんで貼り合せる必要
がある。これは、セルフレームの内側、すなわち双極板
との接合面に流通部があるため、射出成形で双極板にセ
ルフレームを一体成形することができないからである。
その結果、製造性や信頼性に関して次の問題があった。 ａ：セルフレームを片面づつ別々に作製しなければなら
ず、コストアップにつながる。 ｂ：セルフレームの貼り合わせ作業が必要とされること
も工程数の増加とコストアップの要因となる。 ｃ：貼り合わせ構造を採っているため、貼り合わせに高
い信頼性が求められ、接合が不十分な場合は電解液の漏
れを生じる。さらには、貼り合わせに用いた接着剤が電
解液に侵され、双極板とセルフレームとが剥離するシー
ル不良も起こり得る。 ｄ：貼り合わせに用いた接着剤が膨潤することにより電
解液流路の閉塞が起こり得る。
な上、信頼性の高いセルフレーム構造を得ることが難し
い。従来のセルフレーム構造では、1対のセルフレーム
を別々に製作後、双極板を間にはさんで貼り合せる必要
がある。これは、セルフレームの内側、すなわち双極板
との接合面に流通部があるため、射出成形で双極板にセ
ルフレームを一体成形することができないからである。
その結果、製造性や信頼性に関して次の問題があった。 ａ：セルフレームを片面づつ別々に作製しなければなら
ず、コストアップにつながる。 ｂ：セルフレームの貼り合わせ作業が必要とされること
も工程数の増加とコストアップの要因となる。 ｃ：貼り合わせ構造を採っているため、貼り合わせに高
い信頼性が求められ、接合が不十分な場合は電解液の漏
れを生じる。さらには、貼り合わせに用いた接着剤が電
解液に侵され、双極板とセルフレームとが剥離するシー
ル不良も起こり得る。 ｄ：貼り合わせに用いた接着剤が膨潤することにより電
解液流路の閉塞が起こり得る。
【０００９】電極に覆われない双極板上での酸化還元
反応により双極板の劣化が生じる。レドックスフロー電
池の充放電時における酸化還元反応は、単位体積当たり
の表面積が大きく、かつ電極反応に適した表面処理を施
したカーボンフェルト電極を媒体として行われている。
しかし、従来のセルフレーム構造では、整流部内の電解
液は電極に接する前に直接双極板に接触することにな
る。双極板のこの個所は単位体積当たりの表面積が電極
に比べて小さく、かつ電極反応に適した表面処理が行わ
れていない。それにも関わらず、双極板の表面で酸化還
元反応が生じるため、電池効率の低下、双極板の劣化、
電解液の劣化などを引き起こす可能性がある。
反応により双極板の劣化が生じる。レドックスフロー電
池の充放電時における酸化還元反応は、単位体積当たり
の表面積が大きく、かつ電極反応に適した表面処理を施
したカーボンフェルト電極を媒体として行われている。
しかし、従来のセルフレーム構造では、整流部内の電解
液は電極に接する前に直接双極板に接触することにな
る。双極板のこの個所は単位体積当たりの表面積が電極
に比べて小さく、かつ電極反応に適した表面処理が行わ
れていない。それにも関わらず、双極板の表面で酸化還
元反応が生じるため、電池効率の低下、双極板の劣化、
電解液の劣化などを引き起こす可能性がある。
【００１０】従って、本発明の主目的は、製造性と電解
液漏れなどに対する信頼性に優れ、かつ双極板上での酸
化還元反応による双極板の劣化が抑制できるレドックス
フロー2次電池用セルフレーム構造とその製造方法とを
提供することにある。
液漏れなどに対する信頼性に優れ、かつ双極板上での酸
化還元反応による双極板の劣化が抑制できるレドックス
フロー2次電池用セルフレーム構造とその製造方法とを
提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明セルフレーム構造
は、電解液の流通部をセルフレームの外面に形成するこ
とで上記の目的を達成する。
は、電解液の流通部をセルフレームの外面に形成するこ
とで上記の目的を達成する。
【００１２】すなわち、本発明セルフレーム構造は、双
極板と、その外周部に枠状に形成されるセルフレームと
を具えるレドックスフロー2次電池用セルフレーム構造
であって、前記セルフレームの外面に電解液の流通部を
形成したことを特徴とする。
極板と、その外周部に枠状に形成されるセルフレームと
を具えるレドックスフロー2次電池用セルフレーム構造
であって、前記セルフレームの外面に電解液の流通部を
形成したことを特徴とする。
【００１３】本発明のセルフレーム構造は、マニホール
ドや流通部を有する点で従来構造と共通しているが、流
通部を設ける位置が従来構造と異なっている。セルフレ
ームの外面に電解液の流通部を形成することで、射出成
形により双極板にセルフレームを一体に成形することが
できる。そのため、セルフレームは一体構造であり、従
来のように予め一対のセルフレームを別々に作製してお
き、双極板をはさんで接着剤で貼り合わせた構造ではな
い。この一体構造により、部品点数の削減によるコスト
低減はもとより、電解液の漏れを防止して信頼性の高い
セルフレーム構造とでき、双極板とセルフレームとの剥
離や、接着剤が膨潤することによる電解液流路の閉塞と
言った問題が一挙に解消される。
ドや流通部を有する点で従来構造と共通しているが、流
通部を設ける位置が従来構造と異なっている。セルフレ
ームの外面に電解液の流通部を形成することで、射出成
形により双極板にセルフレームを一体に成形することが
できる。そのため、セルフレームは一体構造であり、従
来のように予め一対のセルフレームを別々に作製してお
き、双極板をはさんで接着剤で貼り合わせた構造ではな
い。この一体構造により、部品点数の削減によるコスト
低減はもとより、電解液の漏れを防止して信頼性の高い
セルフレーム構造とでき、双極板とセルフレームとの剥
離や、接着剤が膨潤することによる電解液流路の閉塞と
言った問題が一挙に解消される。
【００１４】流通部は、双極板と流通部の電解液とが非
接触となるように形成する。この流通部は、マニホール
ドにつながって電解液を正極または負極の縁部近傍まで
導く複数のガイド溝と、ガイド溝から供給される電解液
を正極または負極の縁部沿いに拡散させる整流部とを具
える。そして、ガイド溝や整流部を、セルフレームの外
面から双極板に達しない程度の深さに形成することで、
双極板と流通部の電解液とを非接触とすることができ
る。この構成により、整流部内の電解液は双極板に接触
することなく電極に導かれ、双極板自体が酸化還元反応
に関与することで生じる電池効率の低下、双極板の劣
化、電解液の劣化と言った問題を解消することができ
る。
接触となるように形成する。この流通部は、マニホール
ドにつながって電解液を正極または負極の縁部近傍まで
導く複数のガイド溝と、ガイド溝から供給される電解液
を正極または負極の縁部沿いに拡散させる整流部とを具
える。そして、ガイド溝や整流部を、セルフレームの外
面から双極板に達しない程度の深さに形成することで、
双極板と流通部の電解液とを非接触とすることができ
る。この構成により、整流部内の電解液は双極板に接触
することなく電極に導かれ、双極板自体が酸化還元反応
に関与することで生じる電池効率の低下、双極板の劣
化、電解液の劣化と言った問題を解消することができ
る。
【００１５】さらに、流通部の表面を保護板で被覆して
も良い。このようなセルスタック構造を採った場合、隣
接するセルフレーム同士の間には隔膜が挟み込まれるこ
とになる。その際、凹凸を有する流通部の上に隔膜が配
置されると、隔膜が損傷するおそれがあるため、保護板
を設けることが望ましい。保護板は、各種プラスチック
板が好適である。この保護板と流通部とで囲まれる空間
内が電解液の流路となる。
も良い。このようなセルスタック構造を採った場合、隣
接するセルフレーム同士の間には隔膜が挟み込まれるこ
とになる。その際、凹凸を有する流通部の上に隔膜が配
置されると、隔膜が損傷するおそれがあるため、保護板
を設けることが望ましい。保護板は、各種プラスチック
板が好適である。この保護板と流通部とで囲まれる空間
内が電解液の流路となる。
【００１６】また、本発明セルフレームの製造方法は、
射出成形を利用することで電解液の漏れに対する信頼性
の向上や製造性の改善によるコスト低減を実現する。
射出成形を利用することで電解液の漏れに対する信頼性
の向上や製造性の改善によるコスト低減を実現する。
【００１７】すなわち、本発明セルフレームの製造方法
は、セルフレームの少なくとも一部を射出成形して双極
板と一体に構成し、電解液の流通部をセルフレームの外
面に形成することを特徴とする。
は、セルフレームの少なくとも一部を射出成形して双極
板と一体に構成し、電解液の流通部をセルフレームの外
面に形成することを特徴とする。
【００１８】最も好ましいのは、双極板を中子として成
型機にセットする工程と、双極板の外周に樹脂を枠状に
射出して、外面に電解液の流通部を有するセルフレーム
を形成する工程とを具えることにより、セルフレーム全
体を一括で成形する方法である。
型機にセットする工程と、双極板の外周に樹脂を枠状に
射出して、外面に電解液の流通部を有するセルフレーム
を形成する工程とを具えることにより、セルフレーム全
体を一括で成形する方法である。
【００１９】ただし、双極板とセルフレームを構成する
各材料の線膨張係数の差が大きい場合、双極板とセルフ
レーム全体の一体成形が困難な場合もある。その場合
は、セルフレームを複数のパーツに分けて、一部のパー
ツを射出成形して双極板に一体化することが好ましい。
例えば、セルフレームを「双極板を覆う部分の一面側」
と「残部」の２つのパーツに分ける。この残部を予め成
形しておき、残部に双極板をセットし、続いて双極板を
覆う部分の一面側を追加射出成形することでセルフレー
ムと双極板を一体化することなどが挙げられる。
各材料の線膨張係数の差が大きい場合、双極板とセルフ
レーム全体の一体成形が困難な場合もある。その場合
は、セルフレームを複数のパーツに分けて、一部のパー
ツを射出成形して双極板に一体化することが好ましい。
例えば、セルフレームを「双極板を覆う部分の一面側」
と「残部」の２つのパーツに分ける。この残部を予め成
形しておき、残部に双極板をセットし、続いて双極板を
覆う部分の一面側を追加射出成形することでセルフレー
ムと双極板を一体化することなどが挙げられる。
【００２０】射出成形により双極板にセルフレームを一
体に成形することで、従来必要とされていた一対のセル
フレームを製造することや双極板との貼り合わせ工程が
不用となり、製造性や電解液の漏れなどに対する信頼性
を格段に改善することができる。
体に成形することで、従来必要とされていた一対のセル
フレームを製造することや双極板との貼り合わせ工程が
不用となり、製造性や電解液の漏れなどに対する信頼性
を格段に改善することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明セルフレーム構造の組み立て斜視図
である。
する。図１は本発明セルフレーム構造の組み立て斜視図
である。
【００２２】（セルフレーム構造）本発明セルフレーム
構造は、図５、６に示すレドックスフロー電池に用いら
れる。従って、レドックスフロー電池の動作原理や全体
構造の説明は省略し、以下の説明はセルフレーム構造を
主体に行う。このセルフレーム構造20は、図１に示すよ
うに、双極板21と、その外周に形成されたセルフレーム
22とを具えている。
構造は、図５、６に示すレドックスフロー電池に用いら
れる。従って、レドックスフロー電池の動作原理や全体
構造の説明は省略し、以下の説明はセルフレーム構造を
主体に行う。このセルフレーム構造20は、図１に示すよ
うに、双極板21と、その外周に形成されたセルフレーム
22とを具えている。
【００２３】双極板21は、プラスチックカーボン製の矩
形板で、その表面に正極5が、裏面に負極が配置され
る。通常、正（負）極5にはカーボンフェルトが用いら
れる。正負極の大きさは、セルフレーム内に形成される
矩形空間に対応したサイズとする。図１では、双極板21
の表面側の正極5のみ示し、裏面側の負極の図示を省略
している。
形板で、その表面に正極5が、裏面に負極が配置され
る。通常、正（負）極5にはカーボンフェルトが用いら
れる。正負極の大きさは、セルフレーム内に形成される
矩形空間に対応したサイズとする。図１では、双極板21
の表面側の正極5のみ示し、裏面側の負極の図示を省略
している。
【００２４】セルフレーム22は、このような双極板21の
外周部に一体に成形されたプラスチック枠である。本例
では、塩化ビニルによりセルフレームを構成した。セル
フレーム22の長辺には、複数のマニホールド23A、23Bが
形成されている。複数のセルフレーム構造を積層した
際、マニホールド23A、23Bは積層方向に伸びる電解液の
流路となる。本例では、セルフレーム22の長辺方向に並
ぶマニホールドを交互に正極電解液用マニホールド23
A、負極電解液用マニホールド23Bとして利用する。さら
に、図１に示すように、セルフレームの一方の長辺と他
方の長辺における流通部24A-1、24A-2の配置を点対称と
した。この配置により、セルフレームの一方の長辺と他
方の長辺のいずれを上向きにしても流通部は同じ向きの
配置となり、セルフレーム構造の上下方向を気にするこ
となくセルスタックの積層作業が行える。
外周部に一体に成形されたプラスチック枠である。本例
では、塩化ビニルによりセルフレームを構成した。セル
フレーム22の長辺には、複数のマニホールド23A、23Bが
形成されている。複数のセルフレーム構造を積層した
際、マニホールド23A、23Bは積層方向に伸びる電解液の
流路となる。本例では、セルフレーム22の長辺方向に並
ぶマニホールドを交互に正極電解液用マニホールド23
A、負極電解液用マニホールド23Bとして利用する。さら
に、図１に示すように、セルフレームの一方の長辺と他
方の長辺における流通部24A-1、24A-2の配置を点対称と
した。この配置により、セルフレームの一方の長辺と他
方の長辺のいずれを上向きにしても流通部は同じ向きの
配置となり、セルフレーム構造の上下方向を気にするこ
となくセルスタックの積層作業が行える。
【００２５】このセルフレーム構造を図２と図３に基づ
いてより詳細に説明する。図２は本発明セルフレーム構
造の部分拡大平面図、図３は図２のIII-III断面図であ
る。
いてより詳細に説明する。図２は本発明セルフレーム構
造の部分拡大平面図、図３は図２のIII-III断面図であ
る。
【００２６】このセルフレーム22は、外面に電解液の流
通部24Aを具えている。流通部24Aは、マニホールド23A
の直上に伸びる電解液のガイド溝24A-1と、ガイド溝24A
-1から供給される電解液を正極5の縁部沿いに拡散させ
る整流部24A-2とからなる。整流部24A-2は、セルフレー
ムの長辺沿いに形成された矩形の凹凸部で（図２，
３）、この凹部を通って電解液が正極5へと導かれる。
負極へと電解液を導く整流部（24B-2）は裏面にあるた
め、図２では図示を省略している。ガイド溝24A-1も整
流部24A-2も、本例の形状や数に限定されるわけではな
い。
通部24Aを具えている。流通部24Aは、マニホールド23A
の直上に伸びる電解液のガイド溝24A-1と、ガイド溝24A
-1から供給される電解液を正極5の縁部沿いに拡散させ
る整流部24A-2とからなる。整流部24A-2は、セルフレー
ムの長辺沿いに形成された矩形の凹凸部で（図２，
３）、この凹部を通って電解液が正極5へと導かれる。
負極へと電解液を導く整流部（24B-2）は裏面にあるた
め、図２では図示を省略している。ガイド溝24A-1も整
流部24A-2も、本例の形状や数に限定されるわけではな
い。
【００２７】図２において、実線のガイド溝24A-1はセ
ルフレーム22の表面に形成されており、破線のガイド溝
24B-1はセルフレーム22の裏面に形成されている。すな
わち、左側のマニホールドが正極電解液用マニホールド
23Aで、そこから実線のガイド溝24A-1を通った正極電解
液は双極板21の表面側に配置された正極5に導かれる。
また、右側のマニホールドが負極電解液用マニホールド
23Bで、そこから破線のガイド溝24B-1を通った負極電解
液は双極板21の裏面側に配置された負極（図示せず）に
導かれる。
ルフレーム22の表面に形成されており、破線のガイド溝
24B-1はセルフレーム22の裏面に形成されている。すな
わち、左側のマニホールドが正極電解液用マニホールド
23Aで、そこから実線のガイド溝24A-1を通った正極電解
液は双極板21の表面側に配置された正極5に導かれる。
また、右側のマニホールドが負極電解液用マニホールド
23Bで、そこから破線のガイド溝24B-1を通った負極電解
液は双極板21の裏面側に配置された負極（図示せず）に
導かれる。
【００２８】双極板21の外縁はA、B、Cで示される破線
上に位置する。整流部24A-2が形成されている個所は双
極板21の表裏を被覆した状態になっており、ガイド溝24
A-1や整流部24A-2内に位置する電解液が直接双極板21に
接することはない。正極（負極）は、丁度整流部24A-2
の上縁に沿って配置される。
上に位置する。整流部24A-2が形成されている個所は双
極板21の表裏を被覆した状態になっており、ガイド溝24
A-1や整流部24A-2内に位置する電解液が直接双極板21に
接することはない。正極（負極）は、丁度整流部24A-2
の上縁に沿って配置される。
【００２９】このようなガイド溝24A-1と整流部24A-2
は、プラスチック製の保護板25で覆われている。この保
護板25はマニホールド23Aに対応する位置に円孔が形成
され、ガイド溝24A-1および整流部24A-2の全面と、整流
部24A-2の若干上部までを覆う大きさを有する。セルス
タック構造にした場合、セルフレーム構造の両面には隔
膜が配置される。保護板25を用いたのは、凹凸のあるガ
イド溝24A-1や整流部24A-2が隔膜に接触すると、薄い隔
膜に破れが生じることを防止するためである。また、保
護板25を整流部24A-1の若干上部まで覆う大きさとした
のは、保護板25で正極5（負極6）の上下端を双極板21と
の間に挟み込み、押さえとしての機能を持たせることで
組立作業性の向上を図るためである。保護板25の厚みは
0.1〜0.3mm程度である。保護板25が装着される位置に
は、その外縁形状に対応した凹部26がセルフレーム22に
形成されており（図３）、保護板25の位置合わせは容易
に行える。
は、プラスチック製の保護板25で覆われている。この保
護板25はマニホールド23Aに対応する位置に円孔が形成
され、ガイド溝24A-1および整流部24A-2の全面と、整流
部24A-2の若干上部までを覆う大きさを有する。セルス
タック構造にした場合、セルフレーム構造の両面には隔
膜が配置される。保護板25を用いたのは、凹凸のあるガ
イド溝24A-1や整流部24A-2が隔膜に接触すると、薄い隔
膜に破れが生じることを防止するためである。また、保
護板25を整流部24A-1の若干上部まで覆う大きさとした
のは、保護板25で正極5（負極6）の上下端を双極板21と
の間に挟み込み、押さえとしての機能を持たせることで
組立作業性の向上を図るためである。保護板25の厚みは
0.1〜0.3mm程度である。保護板25が装着される位置に
は、その外縁形状に対応した凹部26がセルフレーム22に
形成されており（図３）、保護板25の位置合わせは容易
に行える。
【００３０】なお、マニホールド周辺に形成されている
円溝28（図２）およびセルフレーム外周に沿って形成さ
れている枠溝29には、セルフレーム構造を積層した際に
各セルフレーム構造間をシールするOリングおよびセル
フレーム外部への電解液のもれを防止するOリングがは
め込まれる。
円溝28（図２）およびセルフレーム外周に沿って形成さ
れている枠溝29には、セルフレーム構造を積層した際に
各セルフレーム構造間をシールするOリングおよびセル
フレーム外部への電解液のもれを防止するOリングがは
め込まれる。
【００３１】（製造手順）以上のようなセルフレーム構
造は、射出成形におけるインサート成形により容易に実
現することができる。まず、成形機に双極板を中子とし
てセットする。この成形機は、丁度セルフレームに対応
し、外面に電解液の流通部が形成できるような型枠を有
している。この型枠内に樹脂を射出することで、双極板
にセルフレームが一体化された構造を容易に実現するこ
とができる。
造は、射出成形におけるインサート成形により容易に実
現することができる。まず、成形機に双極板を中子とし
てセットする。この成形機は、丁度セルフレームに対応
し、外面に電解液の流通部が形成できるような型枠を有
している。この型枠内に樹脂を射出することで、双極板
にセルフレームが一体化された構造を容易に実現するこ
とができる。
【００３２】本発明製造方法では、一対のセルフレーム
を予め製造する必要もなく、さらに両セルフレームの間
に双極板を挟んで接着剤で貼り合わせると言った面倒な
工程を省略することができる。これにより、部品点数の
削減による製造コストの削減はもとより、電解液の漏れ
に対して信頼性の高いセルフレーム構造を得ることがで
き、セルフレームの剥離や接着剤による電解液流路の閉
塞と言った問題も解消できる。
を予め製造する必要もなく、さらに両セルフレームの間
に双極板を挟んで接着剤で貼り合わせると言った面倒な
工程を省略することができる。これにより、部品点数の
削減による製造コストの削減はもとより、電解液の漏れ
に対して信頼性の高いセルフレーム構造を得ることがで
き、セルフレームの剥離や接着剤による電解液流路の閉
塞と言った問題も解消できる。
【００３３】（電解液の流れ）上記のセルフレーム構造
における電解液の流れを図４に基づいて説明する。図４
（A）は正極電界液の流れを、同（B）は負極電解液の流
れを示している。
における電解液の流れを図４に基づいて説明する。図４
（A）は正極電界液の流れを、同（B）は負極電解液の流
れを示している。
【００３４】（A）図に示すように、正極電界液は下方
のマニホールド23A、ガイド溝24A-1、整流部24A-2を通
って双極板21の右側に導入され、正極5に含浸されて上
方のマニホールドから排出される。一方、負極電解液
は、（B）図に示すように、下方のマニホールド23B、ガ
イド溝24B-1、整流部24B-2を通って双極板21の左側に導
入され、負極6に含浸されて上方のマニホールドから排
出される。このとき、双極板21の外周部は全てセルフレ
ーム22に覆われており、直接電解液と接触することがな
い。そのため、導入される電解液は、直ちに正極・負極
へと導入され、双極板21が酸化還元反応に関与すること
に伴う電池効率の低下、双極板の劣化、電解液の劣化と
言った問題を全て解消することができる。
のマニホールド23A、ガイド溝24A-1、整流部24A-2を通
って双極板21の右側に導入され、正極5に含浸されて上
方のマニホールドから排出される。一方、負極電解液
は、（B）図に示すように、下方のマニホールド23B、ガ
イド溝24B-1、整流部24B-2を通って双極板21の左側に導
入され、負極6に含浸されて上方のマニホールドから排
出される。このとき、双極板21の外周部は全てセルフレ
ーム22に覆われており、直接電解液と接触することがな
い。そのため、導入される電解液は、直ちに正極・負極
へと導入され、双極板21が酸化還元反応に関与すること
に伴う電池効率の低下、双極板の劣化、電解液の劣化と
言った問題を全て解消することができる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明セルフレー
ム構造によれば、電解液の流通部をセルフレームの外面
に形成することで、射出成形により容易に双極板と一体
化することができる。そのため、従来行われていた一対
のセルフレームの製造と、これらセルフレームと双極板
との貼り合わせ工程が不用となり、電解液の漏れを防止
して信頼性を高めると共に、製造性を格段に改善するこ
とができる。また、接着剤で貼り合わせた構造でないた
め、双極板とセルフレームとの剥離や、接着剤が膨潤す
ることによる電解液流路の閉塞と言った問題も解消され
る。
ム構造によれば、電解液の流通部をセルフレームの外面
に形成することで、射出成形により容易に双極板と一体
化することができる。そのため、従来行われていた一対
のセルフレームの製造と、これらセルフレームと双極板
との貼り合わせ工程が不用となり、電解液の漏れを防止
して信頼性を高めると共に、製造性を格段に改善するこ
とができる。また、接着剤で貼り合わせた構造でないた
め、双極板とセルフレームとの剥離や、接着剤が膨潤す
ることによる電解液流路の閉塞と言った問題も解消され
る。
【００３６】さらに、流通部内の電解液は双極板に接触
することなく電極に導かれるため、双極板自体が酸化還
元反応に関与することで生じる電池効率の低下、双極板
の劣化、電解液の劣化と言った問題を解消することがで
きる。
することなく電極に導かれるため、双極板自体が酸化還
元反応に関与することで生じる電池効率の低下、双極板
の劣化、電解液の劣化と言った問題を解消することがで
きる。
【図１】本発明セルフレーム構造の組み立て斜視図であ
る。
る。
【図２】図２は同部分拡大平面図である。
【図３】図３は図２のIII-III断面図である。
【図４】本発明セルフレーム構造内の電解液の流れを示
す模式縦断面図で、（A）は正極電界液の流れを、（B）
は負極電解液の流れを示している。
す模式縦断面図で、（A）は正極電界液の流れを、（B）
は負極電解液の流れを示している。
【図５】レドックスフロー2次電池の動作原理を示す説
明図である。
明図である。
【図６】セルスタックの概略構成図である。
【図７】従来のセルフレーム構造内の電解液の流れを示
す模式縦断面図で、（A）は正極電界液の流れを、（B）
は負極電解液の流れを示している。
す模式縦断面図で、（A）は正極電界液の流れを、（B）
は負極電解液の流れを示している。
1 セル 1A 正極セル 1B 負極セル ２ 正極用タンク ３ 負極タンク ４ 隔膜 ５ 正極 ６ 負極 ７，８ 導管 ９，12 ポンプ 10，11 導管 20 セルフレーム構造 21 双極板 22 セルフレーム 23A、23B マニホールド 24 流通部 24A-1、24B-1 ガイド溝 24A-2、24B-2 整流部 25 保護板 26 凹部 28 円溝 29 枠溝 100 セルスタック
フロントページの続き (72)発明者 徳田 信幸 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA10 BB00 BB04
Claims (4)
- 【請求項1】 双極板と、その外周部に枠状に形成され
るセルフレームとを具えるレドックスフロー2次電池用
セルフレーム構造であって、 前記セルフレームの外面に電解液の流通部を形成したこ
とを特徴とするレドックスフロー2次電池用セルフレー
ム構造。 - 【請求項2】 双極板と流通部内の電解液とが非接触と
なるように流通部を形成したことを特徴とする請求項１
に記載のレドックスフロー2次電池用セルフレーム構
造。 - 【請求項3】 さらに流通部の表面を保護板で被覆した
ことを特徴とする請求項１に記載のレドックスフロー2
次電池用セルフレーム構造。 - 【請求項4】 セルフレームの少なくとも一部を射出成
形して双極板と一体に構成し、電解液の流通部をセルフ
レームの外面に形成することを特徴とするレドックスフ
ロー2次電池用セルフレーム構造の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001039054A JP2002246061A (ja) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | レドックスフロー２次電池用セルフレーム構造およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001039054A JP2002246061A (ja) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | レドックスフロー２次電池用セルフレーム構造およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002246061A true JP2002246061A (ja) | 2002-08-30 |
Family
ID=18901921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001039054A Pending JP2002246061A (ja) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | レドックスフロー２次電池用セルフレーム構造およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002246061A (ja) |
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-
2001
- 2001-02-15 JP JP2001039054A patent/JP2002246061A/ja active Pending
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