JP2019067615A - Nickel hydrogen secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ニッケル水素二次電池に関する。 The present invention relates to a nickel hydrogen secondary battery.
特許文献1には、バイポーラ電池が記載されている。特許文献1に記載のバイポーラ電池は、集電体の一面に正極が設けられると共に集電体の他面に負極が設けられた複数のバイポーラ電極と、正極と負極との間に挟まれ、電解液を保持した電解質とを有している。バイポーラ電池の一端部に位置する集電体の一方の面には正極が設けられ、バイポーラ電池の他端部に位置する集電体の一方の面には負極が設けられている。また、バイポーラ電池は、正極、負極及び電解質によって構成された単電池の周囲を取り囲むように集電体の間に設けられた電解液を吸収する吸収層を有している。これにより、単電池からの電解液の漏れを防止することができる。 Patent Document 1 describes a bipolar battery. The bipolar battery described in Patent Document 1 includes a plurality of bipolar electrodes in which a positive electrode is provided on one surface of a current collector and a negative electrode is provided on the other surface of the current collector, and is interposed between the positive electrode and the negative electrode. And an electrolyte that holds the solution. The positive electrode is provided on one side of the current collector located at one end of the bipolar battery, and the negative electrode is provided on one side of the current collector located at the other end of the bipolar battery. In addition, the bipolar battery has an absorption layer for absorbing the electrolytic solution provided between the current collectors so as to surround the periphery of the unit cell constituted by the positive electrode, the negative electrode and the electrolyte. Thereby, the leak of the electrolyte solution from a cell can be prevented.
しかしながら、上記従来技術のようなバイポーラ電池をニッケル水素二次電池に適用した場合には、以下の問題点が存在する。即ち、ニッケル水素二次電池では、アルカリ性の電解液が金属箔(集電体)の表面を這い上がる現象、いわゆるアルカリクリープ現象が発生する。そのアルカリクリープ現象によって、電解液が金属箔の表面を伝って移動し、やがて金属箔とシール部材との微小な隙間から電解液が漏れ出る。その結果、電解液の液枯れを起こして、電池の出力低下を招くことがある。 However, when the bipolar battery as in the prior art is applied to a nickel hydrogen secondary battery, the following problems exist. That is, in the nickel-hydrogen secondary battery, a phenomenon in which the alkaline electrolytic solution creeps up the surface of the metal foil (current collector), a so-called alkaline creep phenomenon occurs. The alkaline creep phenomenon causes the electrolyte to move along the surface of the metal foil, and eventually leaks out from the minute gap between the metal foil and the seal member. As a result, the electrolytic solution may dry up and the output of the battery may be reduced.
本発明の目的は、電解液の液枯れを防止することができるニッケル水素二次電池を提供することである。 An object of the present invention is to provide a nickel-hydrogen secondary battery capable of preventing the liquid withering of an electrolytic solution.
本発明の一態様は、複数のバイポーラ電極がセパレータを介して積層されてなる電極積層体と、電極積層体を取り囲むように配置されたシール部材とを備えたニッケル水素二次電池において、バイポーラ電極は、ニッケルを含む集電体と、集電体の一方面に形成された正極と、集電体の他方面に形成された負極とを有し、電極積層体の一方の最外層には、集電体の一方面に正極が形成された正極側終端電極がセパレータを挟んでバイポーラ電極と対向して配置されており、電極積層体の他方の最外層には、集電体の他方面に負極が形成された負極側終端電極がセパレータを挟んでバイポーラ電極と対向して配置されており、電極積層体における積層方向に隣り合う集電体同士の間には、集電体、正極、負極、セパレータ及びシール部材によって画成された内部空間が配置されており、内部空間には、アルカリ性の電解液が注入されており、シール部材には、電解液を溜めておく液溜め部と、電極積層体の積層方向の両端に位置する2つの内部空間の何れか一方と液溜め部とを連通させる連通部とが設けられていることを特徴とする。 One embodiment of the present invention is a nickel-hydrogen secondary battery including an electrode stack body in which a plurality of bipolar electrodes are stacked via a separator, and a seal member arranged to surround the electrode stack body. Has a current collector containing nickel, a positive electrode formed on one side of the current collector, and a negative electrode formed on the other side of the current collector. The positive electrode side end electrode having the positive electrode formed on one side of the current collector is disposed to face the bipolar electrode with the separator interposed therebetween, and on the other side of the current collector on the other outermost layer of the electrode laminate. The negative electrode side end electrode on which the negative electrode is formed is disposed to face the bipolar electrode with the separator interposed therebetween, and the current collector, the positive electrode, and the negative electrode are disposed between the current collectors adjacent in the stacking direction in the electrode stack. , Separators and seal members A defined internal space is disposed, an alkaline electrolyte is injected into the internal space, and the seal member includes a liquid reservoir for storing the electrolytic solution, and a lamination direction of the electrode stack. It is characterized in that a communication portion is provided which causes one of the two internal spaces located at both ends to communicate with the liquid reservoir.
このようにシール部材には、アルカリ性の電解液を溜めておく液溜め部と、電極積層体の積層方向の両端に位置する2つの内部空間の何れか一方と液溜め部とを連通させる連通部とが設けられている。このため、アルカリ性の電解液のクリープ現象(アルカリクリープ現象)によって、内部空間に注入された電解液が集電体の表面を這い上がって集電体とシール部材との微小な隙間から漏れ出ることで、電極積層体の積層方向の両端に位置する2つの内部空間の何れか一方(一方の内部空間)に存在する電解液が減少しても、液溜め部に溜められた電解液が連通部を通って一方の内部空間に供給される。つまり、アルカリクリープ現象により一方の内部空間に存在する電解液が無くなった分だけ、液溜め部から一方の内部空間に電解液が補充されることになる。これにより、電解液の液枯れが防止される。 As described above, in the seal member, the liquid reservoir portion for storing the alkaline electrolyte and the communication portion for communicating the fluid reservoir portion with either one of the two internal spaces located at both ends in the stacking direction of the electrode stack. And are provided. For this reason, the electrolyte injected into the internal space creeps up on the surface of the current collector due to the creep phenomenon (alkali creep phenomenon) of the alkaline electrolyte and leaks out from the minute gap between the current collector and the seal member. Therefore, even if the amount of the electrolyte present in one of the two inner spaces (one of the inner spaces) located at both ends in the stacking direction of the electrode stack decreases, the electrolyte stored in the liquid reservoir continues to communicate. Supply to one of the interior spaces. That is, the electrolyte solution is replenished from the liquid reservoir to the one internal space by an amount corresponding to the disappearance of the electrolyte existing in the one internal space due to the alkaline creep phenomenon. Thereby, the liquid withering of the electrolytic solution is prevented.
シール部材は、バイポーラ電極の集電体を保持する複数の第1シール枠と、正極側終端電極の集電体を保持する第2シール枠と、負極側終端電極の集電体を保持する第3シール枠と、電極積層体における積層方向に隣り合う第1シール枠同士の間に配置された少なくとも1つの第4シール枠と、第1シール枠と第2シール枠との間に配置された第5シール枠と、第1シール枠と第3シール枠との間に配置された第6シール枠とを有し、第1シール枠、第4シール枠、第5シール枠及び第6シール枠には、電極積層体の積層方向に貫通し、液溜め部の一部を形成する液溜め孔がそれぞれ設けられており、連通部は、第5シール枠または第6シール枠に設けられ、液溜め孔と繋がっていてもよい。このようにシール部材は、液溜め孔を有する第1シール枠と、第2シール枠と、第3シール枠と、液溜め孔を有する第4シール枠と、液溜め孔を有する第5シール枠と、液溜め孔を有する第6シール枠とにより構成されている。また、連通部は、第5シール枠または第6シール枠に設けられている。これにより、液溜め部及び連通部を有するシール部材を容易に作ることができる。 The seal member includes a plurality of first seal frames for holding current collectors of bipolar electrodes, a second seal frame for holding current collectors of positive electrode side end electrodes, and a current collector of negative electrode side end electrodes. 3 seal frame, and at least one fourth seal frame disposed between the first seal frames adjacent in the stacking direction of the electrode stack, and disposed between the first seal frame and the second seal frame A fifth seal frame, and a sixth seal frame disposed between the first seal frame and the third seal frame, the first seal frame, the fourth seal frame, the fifth seal frame, and the sixth seal frame Are provided with liquid reservoir holes penetrating in the laminating direction of the electrode laminate and forming a part of the liquid reservoir, and the communicating portion is provided in the fifth seal frame or the sixth seal frame, It may be connected with the reservoir hole. Thus, the seal member includes a first seal frame having a liquid storage hole, a second seal frame, a third seal frame, a fourth seal frame having a liquid storage hole, and a fifth seal frame having a liquid storage hole. And a sixth seal frame having a liquid reservoir hole. The communication portion is provided to the fifth seal frame or the sixth seal frame. Thus, the seal member having the liquid reservoir and the communication portion can be easily formed.
連通部は、第5シール枠に設けられ、液溜め孔と繋がっていてもよい。ニッケル水素二次電池に電流が流れると、プラスに帯電したアルカリ性の電解液がアルカリクリープ現象により集電体の表面を這い上がるため、正極側終端電極の側から負極側終端電極の側へ電解液が漏れやすくなる。このため、正極側終端電極に対応する内部空間に存在する電解液が無くなりやすくなる。そこで、バイポーラ電極の集電体を保持する第1シール枠と正極側終端電極の集電体を保持する第2シール枠との間に配置された第5シール枠に連通部を設けることにより、液溜め部から正極側終端電極に対応する内部空間に電解液が補充されるようになる。これにより、正極側終端電極に対応する内部空間における電解液の液枯れが確実に防止される。 The communication portion may be provided in the fifth seal frame and connected to the liquid reservoir hole. When a current flows in the nickel-hydrogen secondary battery, the positively charged alkaline electrolyte creeps up on the surface of the current collector due to the alkaline creep phenomenon, so the electrolyte from the positive side termination electrode to the negative side termination electrode Is more likely to leak. For this reason, the electrolyte solution existing in the internal space corresponding to the positive electrode side termination electrode is easily eliminated. Therefore, by providing a communication part in the fifth seal frame disposed between the first seal frame for holding the current collector of the bipolar electrode and the second seal frame for holding the current collector of the positive electrode side end electrode, The electrolytic solution is replenished from the liquid reservoir to the internal space corresponding to the positive electrode side end electrode. Thereby, the liquid withering of the electrolytic solution in the internal space corresponding to the positive electrode side terminal electrode is reliably prevented.
正極側終端電極は、電極積層体の最下層に配置されており、第2シール枠は、シール部材の最下層に配置されていてもよい。このような構成では、アルカリクリープ現象によって正極側終端電極に対応する内部空間に存在する電解液が減少すると、重力により液溜め部から正極側終端電極に対応する内部空間に電解液が供給される。従って、正極側終端電極に対応する内部空間への電解液の補充が単純に且つ確実に行われる。 The positive electrode side end electrode may be disposed in the lowermost layer of the electrode stack, and the second seal frame may be disposed in the lowermost layer of the sealing member. In such a configuration, when the amount of the electrolyte present in the internal space corresponding to the positive electrode side end electrode decreases due to the alkaline creep phenomenon, the electrolyte is supplied from the liquid reservoir to the internal space corresponding to the positive electrode side terminal electrode by gravity. . Therefore, replenishment of the electrolytic solution to the internal space corresponding to the positive electrode side end electrode is performed simply and reliably.
本発明によれば、電解液の液枯れを防止することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the liquid withering of the electrolytic solution.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係るニッケル水素二次電池を備えた蓄電装置を示す概略断面図である。図1において、蓄電装置1は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の車両のバッテリとして使用される。蓄電装置1は、複数(ここでは3つ)の蓄電モジュールとしてのニッケル水素二次電池2を備えている。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a power storage device provided with a nickel-hydrogen secondary battery according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, power storage device 1 is used as a battery of a vehicle such as, for example, a forklift, a hybrid car, and an electric car. The storage device 1 includes a nickel-hydrogen
複数のニッケル水素二次電池2は、金属製の導電板3を介して積層されている。蓄電装置1の上下方向は、ニッケル水素二次電池2の積層方向(Z軸方向)に一致している。ニッケル水素二次電池2及び導電板3は、例えば積層方向から見て矩形状(平面視矩形状)を呈している。導電板3は、上端及び下端に位置するニッケル水素二次電池2の外側にも配置されている。導電板3は、隣り合うニッケル水素二次電池2と電気的に接続されている。これにより、複数のニッケル水素二次電池2が積層方向に直列に接続されている。ニッケル水素二次電池2については、後で詳述する。
The plurality of nickel-hydrogen
最も下側に位置する導電板3には、正極端子4が接続されている。最も上側に位置する導電板3には、負極端子5が接続されている。正極端子4及び負極端子5は、積層方向に垂直な方向(X軸方向)に延在している。このような正極端子4及び負極端子5を設けることにより、蓄電装置1の充放電を実施することができる。
The positive electrode terminal 4 is connected to the lowermost
導電板3は、ニッケル水素二次電池2において発生した熱を放出するための放熱板としても機能し得る。導電板3には、積層方向と正極端子4及び負極端子5の延在方向とに垂直な方向(Y軸方向)に延在する複数の空隙3aが設けられている。これらの空隙3aを空気等の冷媒が通過することにより、ニッケル水素二次電池2からの熱を効率的に外部に放出することができる。
The
また、蓄電装置1は、交互に積層されたニッケル水素二次電池2及び導電板3を積層方向に拘束させる拘束ユニット6を備えている。拘束ユニット6は、ニッケル水素二次電池2及び導電板3を積層方向に挟む1対の拘束プレート7と、これらの拘束プレート7同士を締結させる複数組のボルト8及びナット9とを有している。
The storage device 1 further includes a
拘束プレート7は、鉄等の金属からなっている。各拘束プレート7と導電板3との間には、樹脂フィルム等の絶縁フィルム10がそれぞれ配置されている。拘束プレート7及び絶縁フィルム10は、例えば平面視矩形状を呈している。拘束プレート7は、積層方向から見てニッケル水素二次電池2、導電板3及び絶縁フィルム10よりも大きい。
The
拘束プレート7の縁部には、ボルト8の軸部8aを挿通させる複数の挿通孔7aが設けられている。ボルト8の軸部8aが各拘束プレート7の挿通孔7aを挿通した状態で、軸部8aの先端部にナット9が螺合することで、ニッケル水素二次電池2、導電板3及び絶縁フィルム10が1対の拘束プレート7に挟持される。これにより、ニッケル水素二次電池2、導電板3及び絶縁フィルム10に積層方向の拘束荷重が付与される。
At the edge portion of the
図2は、ニッケル水素二次電池2の概略断面図である。図2において、ニッケル水素二次電池2は、複数のバイポーラ電極11がセパレータ12を介して積層されてなる電極積層体13と、この電極積層体13を取り囲む枠体14とを備えている。電極積層体13の上下方向は、電極積層体13の積層方向(Z軸方向)と一致している。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the nickel-hydrogen
バイポーラ電極11及びセパレータ12は、例えば平面視矩形状を呈している。セパレータ12は、積層方向に隣り合うバイポーラ電極11同士の間に配置されている。バイポーラ電極11は、集電体であるニッケル箔15と、このニッケル箔15の上面15a(一方面)に形成された正極16と、ニッケル箔15の下面15b(他方面)に形成された負極17とを有している。正極16及び負極17の厚みは、ニッケル箔15の厚みと同じでもよいし、ニッケル箔15の厚みと異なっていてもよい。
The
バイポーラ電極11の正極16は、セパレータ12を挟んで積層方向に隣り合う一方のバイポーラ電極11の負極17と対向している。バイポーラ電極11の負極17は、セパレータ12を挟んで積層方向に隣り合う他方のバイポーラ電極11の正極16と対向している。
The
電極積層体13の最下層(一方の最外層)には、正極側終端電極18が配置されている。つまり、正極側終端電極18は、電極積層体13における重力方向の最も下側で且つ電極積層体13における積層方向の最外層に位置している電極である。正極側終端電極18は、ニッケル箔15と、このニッケル箔15の上面15a(一方面)に形成された正極16とを有している。電極積層体13の最上層(他方の最外層)には、負極側終端電極19が配置されている。つまり、負極側終端電極19は、電極積層体13における重力方向の最も上側で且つ電極積層体13における積層方向の最外層に位置している電極である。負極側終端電極19は、ニッケル箔15と、このニッケル箔15の下面15b(他方面)に形成された負極17とを有している。正極側終端電極18の正極16は、セパレータ12を挟んで最下層のバイポーラ電極11の負極17と対向している。負極側終端電極19の負極17は、セパレータ12を挟んで最上層のバイポーラ電極11の正極16と対向している。正極側終端電極18及び負極側終端電極19のニッケル箔15は、積層方向に隣り合う導電板3(図1参照)に接続されている。
The positive electrode
ニッケル箔15は、ニッケル(Ni)を主成分とする金属箔である。ニッケル箔15は、Niのみからなっていてもよいし、或いはNiに僅かな添加剤等が含まれていてもよい。ニッケル箔15は、圧延加工によってNiを薄紙状に打ち延ばして形成されている。
The
正極16は、ニッケル箔15の一方面に正極活物質を塗工することにより形成されている。正極活物質としては、例えばコバルト(Co)酸化物コートが施された水酸化ニッケルが用いられる。負極17は、ニッケル箔15の他方面に負極活物質を塗工することにより形成されている。負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が用いられる。
The
ニッケル箔15の縁部15cは、正極活物質及び負極活物質が塗工されない未塗工領域となっている。ニッケル箔15の下面15bにおける負極活物質の塗工領域(負極17の形成領域)は、ニッケル箔15の上面15aにおける正極活物質の塗工領域(正極16の形成領域)よりも大きい。
The
セパレータ12は、正極16と負極17との間に配置され、正極16と負極17とを隔離する。セパレータ12は、積層方向から見てニッケル箔15よりも小さく且つ正極16及び負極17よりも大きい。セパレータ12は、例えばシート状に形成されている。セパレータ12は、ポリエチレン(PE)またはポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、もしくはPE、PP、ポリエチレンテレフタレート(PET)またはメチルセルロース等からなる不織布または織布等で形成されている。また、セパレータ12は、フッ化ビニリデン樹脂化合物等で補強されていてもよい。なお、セパレータ12の形状としては、特にシート状に限られず、袋状であってもよい。
The
枠体14は、電極積層体13を取り囲むように配置された一次シール部材20(シール部材)と、この一次シール部材20の周囲に配置された二次シール部材21とを有している。一次シール部材20及び二次シール部材21は、例えばポリプロピレン(PP)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)または変性ポリフェニレンエーテル(変性PPE)等の樹脂で形成されている。
The
電極積層体13における積層方向に隣り合うニッケル箔15同士の間には、ニッケル箔15、正極16、負極17、セパレータ12及び一次シール部材20によって画成された内部空間Vが配置されている。内部空間Vは、液密に形成されている。内部空間Vには、アルカリ性の電解液Fが注入されている。アルカリ性の電解液Fとしては、例えば水酸化カリウム水溶液等を含むアルカリ溶液が用いられている。
An internal space V defined by the
一次シール部材20は、内部空間Vを封止する。一次シール部材20は、平面視矩形状の角筒状を呈している。一次シール部材20は、側壁20aと、この側壁20aと対向する側壁20bと、側壁20a,20bの対向方向に垂直な方向に対向する1対の側壁20cとから構成されている。側壁20aの幅は、側壁20b,20cの幅よりも大きい。
The
一次シール部材20の側壁20aには、電解液Fを溜めておく液溜め部22と、電極積層体13の積層方向の下端に位置する内部空間Vと液溜め部22とを連通させる連通部23とが設けられている。液溜め部22は、積層方向に延在するように側壁20aに設けられている。液溜め部22は、電極積層体13の積層方向に垂直に切った断面で矩形状(断面矩形状)を呈している。電極積層体13の積層方向の下端に位置する内部空間Vは、正極側終端電極18に対応する内部空間Vである。
In the
一次シール部材20は、図3にも示されるように、バイポーラ電極11のニッケル箔15の縁部15cを保持する複数のシール枠24(第1シール枠)と、正極側終端電極18のニッケル箔15の縁部15cを保持するシール枠25(第2シール枠)と、負極側終端電極19のニッケル箔15の縁部15cを保持するシール枠26(第3シール枠)と、電極積層体13における積層方向に隣り合うシール枠24同士の間に配置された複数のシール枠27(第4シール枠)と、最下層のシール枠24とシール枠25との間に配置されたシール枠28(第5シール枠)と、最上層のシール枠24とシール枠26との間に配置されたシール枠29(第6シール枠)とを有している。
As also shown in FIG. 3, the
シール枠24,27同士は溶着され、シール枠24,28同士は溶着され、シール枠24,29同士は溶着され、シール枠25,28同士は溶着され、シール枠26,29同士は溶着されている。また、シール枠24〜29は、ニッケル箔15の縁部15cに溶着されている。
The seal frames 24 and 27 are welded, the seal frames 24 and 28 are welded, the seal frames 24 and 29 are welded, the seal frames 25 and 28 are welded, and the seal frames 26 and 29 are welded. There is. The seal frames 24 to 29 are welded to the
シール枠24は、液溜め部22が形成される液溜め形成領域24aを有している。液溜め形成領域24aの幅は、シール枠24における他の領域の幅よりも大きい。液溜め形成領域24aには、電極積層体13の積層方向に貫通し、液溜め部22の一部を形成する液溜め孔30が設けられている。液溜め孔30は、例えばY軸方向に延びるような平面視矩形状を呈している。
The
シール枠25,26は、シール枠24の液溜め形成領域24aに対応する領域25a,26aをそれぞれ有している。
The seal frames 25 and 26 respectively have
シール枠27は、シール枠24の液溜め形成領域24aに対応して、液溜め部22が形成される液溜め形成領域27aを有している。液溜め形成領域27aには、電極積層体13の積層方向に貫通し、液溜め部22の一部を形成する液溜め孔31が設けられている。液溜め孔31の形状及び寸法は、液溜め孔30と同様である。
The
シール枠28は、シール枠24の液溜め形成領域24aに対応して、液溜め部22が形成される液溜め形成領域28aを有している。液溜め形成領域28aには、電極積層体13の積層方向に貫通し、液溜め部22の一部を形成する液溜め孔32が設けられている。液溜め孔32の形状及び寸法は、液溜め孔30と同様である。また、液溜め形成領域28aには、上記の連通部23が設けられている。連通部23は、液溜め孔32と繋がっている。
The
シール枠29は、シール枠24の液溜め形成領域24aに対応して、液溜め部22が形成される液溜め形成領域29aを有している。液溜め形成領域29aには、電極積層体13の積層方向に貫通し、液溜め部22の一部を形成する液溜め孔33が設けられている。液溜め孔33の形状及び寸法は、液溜め孔30と同様である。
The
二次シール部材21は、角筒状を有している。二次シール部材21は、一次シール部材20を取り囲んでおり、内部空間Vを更に封止する。二次シール部材21は、一次シール部材20の外側面、上面及び下面に溶着されている。
The
以上のようなニッケル水素二次電池2では、電流が流れると、アルカリ性の電解液Fのクリープ現象(アルカリクリープ現象)が発生する。アルカリクリープ現象とは、アルカリ性の電解液Fがニッケル箔15の表面を這い上がる現象である。ニッケル箔15の表面を這い上がった電解液Fは、ニッケル箔15と一次シール部材20との接合界面から漏れ出る。このようなアルカリクリープ現象による電解液Fの漏れは、ニッケル箔15と一次シール部材20とのシール性に関わらず起きてしまい、電気化学的に避けられない。
In the nickel hydrogen
このとき、プラスに帯電したアルカリ性の電解液Fがニッケル箔15の表面を這い上がるため、正極側(正極側終端電極18の側)から負極側(負極側終端電極19の側)へ電解液Fが漏れやすくなる。このため、負極側終端電極19に対応する内部空間Vに存在する電解液Fは、ニッケル水素二次電池2の外部に漏れ出る。ただし、負極側終端電極19に対応する内部空間Vには、下側に隣接する内部空間Vから漏れ出た電解液Fが入り込むため、結果的に電解液Fが足りなくなることはない。しかし、正極側終端電極18に対応する内部空間Vに存在する電解液Fは、上側に隣接する内部空間Vに漏れ出るだけである。その結果、正極側終端電極18に対応する内部空間Vに存在する電解液Fが足りなくなる。
At this time, since the positively charged alkaline electrolyte F creeps up on the surface of the
そのような不具合に対し、本実施形態では、一次シール部材20には、アルカリ性の電解液Fを溜めておく液溜め部22と、電極積層体13の積層方向の下端に位置する内部空間V(正極側終端電極18に対応する内部空間V)と液溜め部22とを連通させる連通部23とが設けられている。このため、アルカリクリープ現象によって、正極側終端電極18に対応する内部空間Vに注入された電解液Fがニッケル箔15の表面を這い上がってニッケル箔15と一次シール部材20との微小な隙間から漏れ出ることで、正極側終端電極18に対応する内部空間Vに存在する電解液Fが減少しても、液溜め部22に溜められた電解液Fが連通部23を通って正極側終端電極18に対応する内部空間Vに供給される。つまり、アルカリクリープ現象により正極側終端電極18に対応する内部空間Vに存在する電解液Fが無くなった分だけ、液溜め部22から正極側終端電極18に対応する内部空間Vに電解液Fが補充されることになる。これにより、正極側終端電極18に対応する内部空間Vにおける電解液Fの液枯れが防止される。その結果、ニッケル水素二次電池2の出力低下を防ぐことができる。
With respect to such a defect, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、一次シール部材20は、液溜め孔30を有するシール枠24と、シール枠25と、シール枠26と、液溜め孔31を有するシール枠27と、液溜め孔32及び連通部23を有するシール枠28と、液溜め孔33を有するシール枠29とにより構成されている。これにより、液溜め部22及び連通部23を有する一次シール部材20を容易に作ることができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、正極側終端電極18は、電極積層体13の最下層に配置されており、正極側終端電極18のニッケル箔15を保持するシール枠25は、一次シール部材20の最下層に配置されている。このような構成では、アルカリクリープ現象によって正極側終端電極18に対応する内部空間Vに存在する電解液が減少すると、重力により液溜め部22から正極側終端電極18に対応する内部空間Vに電解液Fが供給される。従って、正極側終端電極18に対応する内部空間Vへの電解液Fの補充が単純に且つ確実に行われる。
Further, in the present embodiment, the positive electrode
なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、一次シール部材20の側壁20aに液溜め部22が1つ設けられているが、特にその形態には限られず、一次シール部材20の側壁20aに液溜め部22が2つ以上設けられていてもよい。また、上記実施形態では、一次シール部材20の側壁20aのみに液溜め部22が設けられているが、特にその形態には限られず、一次シール部材20の側壁20b,20cにも液溜め部22が設けられていてもよい。この場合には、側壁20b,20cの幅は、側壁20aの幅と同じであってもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, one
また、上記実施形態では、液溜め部22は断面矩形状を呈しているが、液溜め部22の形状としては、特に断面矩形状に限られず、断面長円形状または断面真円形状等であってもよい。また、液溜め部22の幅寸法及び高さ寸法も、特に限定されない。
Further, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、電極積層体13の上下方向は、電極積層体13の積層方向(Z軸方向)と一致しているが、特にその形態には限られず、電極積層体13の上下方向は、X軸方向またはY軸方向と一致していてもよい。
Further, in the above embodiment, the vertical direction of the
さらに、上記実施形態では、連通部23は、電極積層体13の積層方向の下端に位置する内部空間V(正極側終端電極18に対応する内部空間)と液溜め部22とを連通させているが、特にその形態には限られない。例えば電極積層体13の上下方向がX軸方向またはY軸方向と一致している場合には、連通部23は、シール枠28に設けられ、電極積層体13の積層方向の両端に位置する2つの内部空間Vの一方である正極側終端電極18に対応する内部空間Vと液溜め部22とを連通させてもよいし、或いはシール枠29に設けられ、電極積層体13の積層方向の両端に位置する2つの内部空間Vの他方である負極側終端電極19に対応する内部空間Vと液溜め部22とを連通させてもよい。
Furthermore, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、一次シール部材20は、複数のシール枠24と複数のシール枠27とを有しているが、シール枠24,27の数としては、特にそれには限られない。例えば、シール枠24の数が2つであり、シール枠27の数が1つであってもよい。
In the above-mentioned embodiment, although
また、上記実施形態では、枠体14は、一次シール部材20の周囲に配置された二次シール部材21を有しているが、そのような二次シール部材21は特に無くてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
さらに、上記実施形態では、集電体としてニッケル箔15を用いたが、集電体としては特にニッケル箔15には限られず、例えば薄板状の鋼板にニッケルめっきを施したニッケルめっき鋼板であってもよい。
Furthermore, although the
2…ニッケル水素二次電池、11…バイポーラ電極、12…セパレータ、13…電極積層体、15…ニッケル箔(集電体)、15a…上面(一方面)、15b…下面(他方面)、16…正極、17…負極、18…正極側終端電極、19…負極側終端電極、20…一次シール部材(シール部材)、22…液溜め部、23…連通部、24…シール枠(第1シール枠)、25…シール枠(第2シール枠)、26…シール枠(第3シール枠)、27…シール枠(第4シール枠)、28…シール枠(第5シール枠)、29…シール枠(第6シール枠)、30…液溜め孔、31…液溜め孔、32…液溜め孔、33…液溜め孔、F…電解液、V…内部空間。 2 ... nickel hydrogen secondary battery, 11 ... bipolar electrode, 12 ... separator, 13 ... electrode laminate, 15 ... nickel foil (current collector), 15a ... top surface (one surface), 15b ... bottom surface (other surface), 16 ... Positive electrode, 17 ... Negative electrode, 18 ... Positive electrode side terminal electrode, 19 ... Negative electrode side terminal electrode, 20 ... Primary seal member (seal member), 22 ... Liquid storage part, 23 ... Communication part, 24 ... Seal frame (1st seal Frames, 25: seal frame (second seal frame), 26: seal frame (third seal frame), 27: seal frame (fourth seal frame), 28: seal frame (fifth seal frame), 29: seal Frame (sixth seal frame), 30: liquid reservoir hole, 31: liquid reservoir hole, 32: liquid reservoir hole, 33: liquid reservoir hole, F: electrolyte solution, V: internal space.
Claims (4)
前記バイポーラ電極は、ニッケルを含む集電体と、前記集電体の一方面に形成された正極と、前記集電体の他方面に形成された負極とを有し、
前記電極積層体の一方の最外層には、前記集電体の一方面に前記正極が形成された正極側終端電極が前記セパレータを挟んで前記バイポーラ電極と対向して配置されており、
前記電極積層体の他方の最外層には、前記集電体の他方面に前記負極が形成された負極側終端電極が前記セパレータを挟んで前記バイポーラ電極と対向して配置されており、
前記電極積層体における積層方向に隣り合う前記集電体同士の間には、前記集電体、前記正極、前記負極、前記セパレータ及び前記シール部材によって画成された内部空間が配置されており、
前記内部空間には、アルカリ性の電解液が注入されており、
前記シール部材には、前記電解液を溜めておく液溜め部と、前記電極積層体の積層方向の両端に位置する2つの前記内部空間の何れか一方と前記液溜め部とを連通させる連通部とが設けられていることを特徴とするニッケル水素二次電池。 In a nickel-hydrogen secondary battery, comprising: an electrode stack in which a plurality of bipolar electrodes are stacked via a separator; and a seal member arranged to surround the electrode stack.
The bipolar electrode includes a current collector containing nickel, a positive electrode formed on one side of the current collector, and a negative electrode formed on the other side of the current collector.
In one outermost layer of the electrode stack, a positive electrode side end electrode having the positive electrode formed on one surface of the current collector is disposed to face the bipolar electrode with the separator interposed therebetween.
In the other outermost layer of the electrode laminate, a negative electrode-side terminal electrode having the negative electrode formed on the other surface of the current collector is disposed to face the bipolar electrode with the separator interposed therebetween.
An internal space defined by the current collector, the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the seal member is disposed between the current collectors adjacent in the stacking direction in the electrode stack.
An alkaline electrolyte is injected into the internal space,
The seal member includes a liquid reservoir for storing the electrolytic solution, and a communication portion for communicating one of the two internal spaces located at both ends in the stacking direction of the electrode stack with the liquid reservoir. And a nickel hydrogen secondary battery characterized by being provided.
前記第1シール枠、前記第4シール枠、前記第5シール枠及び前記第6シール枠には、前記電極積層体の積層方向に貫通し、前記液溜め部の一部を形成する液溜め孔がそれぞれ設けられており、
前記連通部は、前記第5シール枠または前記第6シール枠に設けられ、前記液溜め孔と繋がっていることを特徴とする請求項1記載のニッケル水素二次電池。 The seal member includes a plurality of first seal frames for holding the current collector of the bipolar electrode, a second seal frame for holding the current collector of the positive electrode side terminal electrode, and the negative electrode side terminal electrode A third seal frame for holding a current collector, at least one fourth seal frame disposed between the first seal frames adjacent to each other in the stacking direction of the electrode stack, the first seal frame, and A fifth seal frame disposed between the second seal frame and a sixth seal frame disposed between the first seal frame and the third seal frame;
A liquid reservoir hole which penetrates through the first seal frame, the fourth seal frame, the fifth seal frame, and the sixth seal frame in the laminating direction of the electrode stack and forms a part of the liquid reservoir portion Are provided respectively,
The nickel hydrogen secondary battery according to claim 1, wherein the communication portion is provided in the fifth seal frame or the sixth seal frame, and is connected to the liquid reservoir hole.
前記第2シール枠は、前記シール部材の最下層に配置されていることを特徴とする請求項3記載のニッケル水素二次電池。 The positive electrode side end electrode is disposed in the lowermost layer of the electrode stack,
The nickel hydrogen secondary battery according to claim 3, wherein the second seal frame is disposed in the lowermost layer of the seal member.
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