JP2744189B2 - Bipolar type metal-hydrogen secondary battery - Google Patents
Bipolar type metal-hydrogen secondary batteryInfo
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、バイポーラ型金属−水
素二次電池に関し、特にアノードへの反応ガス供給機構
を改良したバイポーラ型ニッケル−水素二次電池に係わ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bipolar metal-hydrogen secondary battery, and more particularly to a bipolar nickel-hydrogen secondary battery having an improved reaction gas supply mechanism to an anode.
【0002】[0002]
【従来の技術】ニッケル−水素二次電池は、発電素子の
スタック方法の違いによりIndividual Pr
essure Vessel(IPV)型セル、Com
monPressure Vessel(CPV)型セ
ル、Bipolar Battery(バイポーラ型電
池)に大別される。これらの密閉形ニッケル−水素二次
電池は、いずれも一般に電極スタック全体が円筒状の耐
圧容器内に収容されており、放電時には内部の水素ガス
が消費され、充電時には水素ガスが発生し循環使用が可
能となっている。2. Description of the Related Art Nickel-hydrogen secondary batteries are based on individual Pr.
essure Vessel (IPV) type cell, Com
monPressure Vessel (CPV) type cells and Bipolar Batteries (bipolar type batteries). In all of these sealed nickel-hydrogen secondary batteries, the entire electrode stack is generally housed in a cylindrical pressure-resistant container. The internal hydrogen gas is consumed at the time of discharging, and the hydrogen gas is generated at the time of charging and is circulated. Is possible.
【0003】上述したニッケル−水素二次電池の中で、
能動的な熱制御を行う必要を生じる大電力システムに対
しては、燃料電池の技術を取入れたバイポーラ型ニッケ
ル−水素二次電池が有利である。この電池は、IPV型
により同クラスの電池を組んだ場合、重量で25%、体
積で50%、コストで50〜70%の削減が可能とされ
る。かかるバイポーラ型ニッケル−水素二次電池として
は、従来、図3に示す構造(ここでは積層体構造のみを
示す)のものが知られている。即ち、図中の1はニッケ
ル極からなるカソードである。図中の2は、片面にニッ
ケル製網体からなる導電性メタルスクリーン3が設けら
れた多孔質触媒層からなるアノードである。このメタル
スクリーン3はフッ素化エチレン−プロピレンコポリマ
ー(FEP)のような疎水性材料を介して前記多孔質触
媒層からなるアノード2に密着されている。これらのカ
ソード1とアノード2(前記ニッケル製網体3と反対
側)の間には、液状電解質を保持したセパレータ4が介
在されている。前記アノード2の網体3側には、通気
性、導電性をもつメタルスペーサ5が電気的に接続して
配置されている。前記メタルスペーサ5は、例えばニッ
ケル、ステンレス鋼などの可撓性、弾性を有する波形メ
タルシートに複数の穴を開孔した形状を有する。こうし
たカソード1、アノード2、セパレータ4及びメタルス
ペーサ5により単位セル6を構成している。前記単位セ
ル6は、無孔質導電性プレート7を介して複数積層され
ている。このプレート7は、前記単位セル6より面積が
大きく、かつその周縁は前記単位セル6の周縁から外部
に延出されている。また、前記アノード2とメタルスペ
ーサ5の間には中空リング状のプレート8が介在され、
後述するガスケットの通路を通して供給される水素ガス
を前記メタルスペーサ5に供給できるようになってい
る。そして、前記単位セル6の周辺には中空リング状ガ
スケット9が各プレート7、8の延出部を覆うようにそ
れぞれ設けられ、各プレート7間の単位セル6を密閉し
ている。前記ガスケット9は、ゴム、エポキシ樹脂−ガ
ラス積層物のような電解質抵抗性プラスチックのような
適宜な材料からなり、垂直に積重ねられた接触面を接着
剤で封着されている。また、前記単位セル6のメタルス
ペーサ5に対応する前記ガスケット9部分には、水素ガ
スを前記メタルスペーサ5に供給するための通路10が
水平方向に開口されている。[0003] Among the above nickel-hydrogen secondary batteries,
For high power systems that require active thermal control, bipolar nickel-hydrogen rechargeable batteries incorporating fuel cell technology are advantageous. This battery can be reduced by 25% in weight, 50% in volume, and 50 to 70% in cost when assembled in the same class by IPV type. As such a bipolar nickel-hydrogen secondary battery, one having a structure shown in FIG. 3 (here, only a laminated structure is shown) is conventionally known. That is, reference numeral 1 in the figure denotes a cathode formed of a nickel electrode. Reference numeral 2 in the figure denotes an anode composed of a porous catalyst layer provided on one side with a conductive metal screen 3 composed of a nickel mesh. The metal screen 3 is adhered to the anode 2 made of the porous catalyst layer via a hydrophobic material such as a fluorinated ethylene-propylene copolymer (FEP). A separator 4 holding a liquid electrolyte is interposed between the cathode 1 and the anode 2 (the side opposite to the nickel mesh 3). A metal spacer 5 having air permeability and conductivity is electrically connected to the anode 2 on the side of the mesh body 3. The metal spacer 5 has a shape in which a plurality of holes are formed in a flexible and elastic corrugated metal sheet made of, for example, nickel or stainless steel. The cathode 1, anode 2, separator 4, and metal spacer 5 constitute a unit cell 6. The plurality of unit cells 6 are stacked via a nonporous conductive plate 7. The plate 7 has an area larger than that of the unit cell 6, and the periphery thereof extends to the outside from the periphery of the unit cell 6. A hollow ring-shaped plate 8 is interposed between the anode 2 and the metal spacer 5,
A hydrogen gas supplied through a gasket passage described later can be supplied to the metal spacer 5. A hollow ring-shaped gasket 9 is provided around the unit cells 6 so as to cover the extending portions of the plates 7 and 8, respectively, to seal the unit cells 6 between the plates 7. The gasket 9 is made of a suitable material such as rubber or an electrolyte-resistant plastic such as an epoxy resin-glass laminate, and has vertically stacked contact surfaces sealed with an adhesive. In the gasket 9 corresponding to the metal spacer 5 of the unit cell 6, a passage 10 for supplying hydrogen gas to the metal spacer 5 is opened in the horizontal direction.
【0004】しかしながら、上述した図3の積層構造の
バイポーラ型ニッケル−水素二次電池にあっては、アノ
ード2に反応ガスを供給する目的で導電性メタルスクリ
ーン3と無孔質プレート7の間に通気性、導電性のメタ
ルスペーサ5を設置した構造を有するため、次のような
問題があった。即ち、電池の積層時においてメタルスペ
ーサ5の波状部とアノード2との接点に圧力が加わるた
め、アノード2の変形、更に破損を生じる。また、メタ
ルスペーサ5の厚さや平面度の不均一性に伴って積層体
の締付けの不均一化が起り、各コンポーネント間の接触
不良が生じる。その結果、アノード2の分極特性の劣化
や水素ガスのカソード2側へのリークによる自己放電の
増大、内部インピーダンスの増大、これらによるセル特
性の低下が生じるため、電池全体としてのサイクル寿命
の低下を招く問題があった。However, in the above-described bipolar nickel-hydrogen secondary battery having the laminated structure shown in FIG. 3, the conductive metal screen 3 and the nonporous plate 7 are provided between the conductive metal screen 3 and the non-porous plate 7 in order to supply the anode 2 with a reactive gas. Because of the structure in which the air-permeable and conductive metal spacers 5 are provided, there are the following problems. That is, since pressure is applied to the contact between the corrugated portion of the metal spacer 5 and the anode 2 when the batteries are stacked, the anode 2 is deformed and further damaged. In addition, unevenness in the tightening of the laminate occurs due to the unevenness in the thickness and the flatness of the metal spacers 5, resulting in poor contact between components. As a result, the self-discharge increases due to the deterioration of the polarization characteristics of the anode 2 and the leakage of hydrogen gas to the cathode 2 side, the internal impedance increases, and the cell characteristics deteriorate due to these. As a result, the cycle life of the entire battery decreases. There was a problem to invite.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
課題を解決するためになされたもので、積層時における
アノードの変形を抑制でき、かつ厚さや平面度の均一な
反応ガス供給層を備えたバイポーラ型ニッケル−水素二
次電池を提供しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and it is possible to suppress the deformation of the anode at the time of lamination and provide a reaction gas supply layer having a uniform thickness and flatness. It is intended to provide a bipolar nickel-hydrogen secondary battery provided with such a battery.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、カソードとア
ノードのバイポーラ型電極を液状電解質を含有するセパ
レータを介して互いに隣接させ、かつアノード側に反応
ガス供給部材を配置して単位セルを構成し、更に前記単
位セルを無孔質導電性プレートを介在して複数積層する
と共に周辺をガスケット部材で密閉した構造のバイポー
ラ型金属−水素二次電池において、前記反応ガス供給部
材を空隙内が撥水処理された三次元網目状の金属多孔体
からなる反応ガス供給層により形成し、かつ前記反応ガ
ス供給層の片面に少なくとも触媒を含む多孔質のアノー
ドを前記アノードの中の少なくとも触媒が前記反応ガス
供給層の多孔体中に充填されるように一体的に設けたこ
とを特徴とするバイポーラ型金属−水素二次電池であ
る。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a unit cell is constructed in which bipolar electrodes of a cathode and an anode are adjacent to each other via a separator containing a liquid electrolyte, and a reaction gas supply member is arranged on the anode side. Further, in a bipolar metal-hydrogen secondary battery having a structure in which a plurality of the unit cells are stacked with a non-porous conductive plate interposed therebetween and the periphery thereof is sealed with a gasket member, the reaction gas supply member is repelled in the void. A porous anode formed of a water-treated three-dimensional mesh-like metal porous body made of a metal porous body and containing at least a catalyst on one surface of the reaction gas supply layer is formed by reacting at least the catalyst in the anode with the catalyst. A bipolar metal-hydrogen secondary battery, which is provided integrally so as to be filled in a porous body of a gas supply layer.
【0007】前記反応ガス供給層に用いる三次元網目状
の金属多孔体としては、例えば多孔度が90%以上のス
ポンジ状金属多孔体を用いることができる。具体的に
は、住友電気工業社製商品名のセルメット(気孔率;9
5±3%程度)が使用できる。また、このスポンジ状多
孔体を用いることにより、二次元構造の多孔体に比べて
多孔体内への反応ガス供給を均一化でき、アノードへの
反応ガス供給も均一にすることができるため、セル特性
の向上を図ることが可能となる。[0007] As the three-dimensional mesh-like metal porous body used for the reaction gas supply layer, for example, a sponge-like metal porous body having a porosity of 90% or more can be used. Specifically, Celmet (porosity: 9) manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd.
About 5 ± 3%) can be used. In addition, by using this sponge-like porous body, the reaction gas supply to the porous body can be made more uniform and the reaction gas supply to the anode can be made more uniform than in a two-dimensional porous body. Can be improved.
【0008】次に、本発明に係わるバイポーラ型金属−
水素二次電池の積層構造を図1を参照して詳細に説明す
る。図中の11はニッケル極からなるカソードである。
図中の12は、少なくとも触媒を含み、かつ前記カソー
ド11より面積の大きい多孔質触媒層からなるアノード
である。これらのカソード11とアノード12の間に
は、液状電解質を保持した前記カソード11とほぼ同様
な面積を有するセパレータ13が介在されている。この
セパレータ13と反対側の前記アノード12には、三次
元網目状の金属多孔体からなり、空隙内を撥水処理した
反応ガス供給層14が一体的に設けられている。具体的
には、金属多孔体からなる反応ガス供給層14の片面に
前記多孔質触媒層からなるアノード12を前記アノード
12中の少なくとも触媒が前記反応ガス供給層14の多
孔体中に充填されるように一体的に設けられ、その充填
部15を除く多孔体部分を反応ガス供給層として利用し
ている。なお、前記反応ガス供給層14はアノード12
の集電体をも兼ねる。こうしたカソード11、アノード
12、セパレータ13及び前記アノード12と一体化さ
れた反応ガス供給層14により単位セル16を構成して
いる。前記単位セル16は、無孔質導電性プレート17
を介して複数積層されている。前記プレート17は、前
記アノード12より面積が僅かに小さくなっている。そ
して、前記アノード12と反応ガス供給層14側の導電
性プレート17の間の周辺に中空リング状ガスケット1
8をシール部19を介してそれぞれ封着することにより
前記プレート17間の各単位セル16を構成するアノー
ド12、カソード11及びセパレータ13を密閉してい
る。前記ガスケット18は、ゴム、エポキシ樹脂−ガラ
ス積層物のような電解質抵抗性プラスチックから形成さ
れている。なお、かかる構造の積層体は図示しない圧力
容器に収納され、前記圧力容器に連結された反応ガス供
給管から反応ガスを供給することにより積層体の側面に
露出した前記反応ガス供給層14を通してアノード12
に反応ガスが供給される構成になっている。Next, the bipolar metal according to the present invention
The laminated structure of the hydrogen secondary battery will be described in detail with reference to FIG. In the figure, reference numeral 11 denotes a cathode made of a nickel electrode.
Reference numeral 12 in the drawing denotes an anode comprising a porous catalyst layer containing at least a catalyst and having a larger area than the cathode 11. Between the cathode 11 and the anode 12, a separator 13 having a substantially similar area as the cathode 11 holding the liquid electrolyte is interposed. The anode 12 opposite to the separator 13 is integrally provided with a reactive gas supply layer 14 made of a three-dimensional mesh-like metal porous body and having a water-repellent treatment in the gap. Specifically, the anode 12 made of the porous catalyst layer is filled on one surface of the reaction gas supply layer 14 made of a porous metal body with at least the catalyst in the anode 12 filled in the porous body of the reaction gas supply layer 14. The porous body portion except for the filling portion 15 is used as a reaction gas supply layer. The reaction gas supply layer 14 is provided on the anode 12
Doubles as a current collector. The cathode 11, the anode 12, the separator 13, and the reaction gas supply layer 14 integrated with the anode 12 constitute a unit cell 16. The unit cell 16 includes a non-porous conductive plate 17.
Are laminated. The area of the plate 17 is slightly smaller than that of the anode 12. A hollow ring-shaped gasket 1 is provided around the anode 12 and the conductive plate 17 on the reactive gas supply layer 14 side.
The anode 12, the cathode 11, and the separator 13, which constitute each unit cell 16 between the plates 17, are hermetically sealed by respectively sealing 8 through a seal portion 19. The gasket 18 is formed from rubber, an electrolyte resistant plastic such as an epoxy resin-glass laminate. The laminate having such a structure is housed in a pressure vessel (not shown), and the reaction gas is supplied from a reaction gas supply pipe connected to the pressure vessel, so that the anode passes through the reaction gas supply layer 14 exposed on the side surface of the laminate. 12
Is supplied with a reaction gas.
【0009】[0009]
【作用】本発明によれば、反応ガス供給部材を空隙内が
撥水処理された三次元網目状の金属多孔体からなる反応
ガス供給層により形成し、かつ前記反応ガス供給層の片
面に少なくとも触媒を含む多孔質のアノードを前記アノ
ードの中の少なくとも触媒が前記反応ガス供給層の多孔
体中に充填されるように一体的に設けることによって、
次のような作用をなすものである。According to the present invention, the reactive gas supply member is formed by a reactive gas supply layer made of a three-dimensional mesh-like porous metal body having a water-repellent inside of the gap, and at least one surface of the reactive gas supply layer is provided on the one side of the reactive gas supply layer. By integrally providing a porous anode containing a catalyst so that at least the catalyst in the anode is filled in the porous body of the reaction gas supply layer,
The following operations are performed.
【0010】すなわち、前記反応ガス供給層は従来の波
形のメタルスペーサと異なり表面が平坦であり、しかも
アノードが前記反応ガス供給層に対して一体的に設けら
れているため、積層時に前記反応ガス供給層からアノー
ドに局所的な圧力が加わるのを解消でき、アノードの変
形、破損等を防止できる。また、前記構造の反応ガス供
給層は厚さや平面度が均一であるため、積層時に単位セ
ルの構成部材や無孔質導電性プレートの間の締付けを均
一化することができ、各部材間の接触性を向上できる。
しかも、前記反応ガス供給層を構成する多孔体の空隙内
は撥水処理されているため、電池の放電時に水素ガスが
アノードで反応する過程で生成される水がそれらの界面
に液膜として形成されず、粒となって分散でき、反応ガ
スのアノードへの供給を円滑に行なうことができる。更
に、前記アノードをその中の少なくとも触媒が前記反応
ガス供給層の多孔体中に充填されるように一体的に設け
ることによって、前記アノードの集電体としても機能す
る前記反応ガス供給層との接触抵抗も低減できる。That is, unlike the conventional corrugated metal spacer, the surface of the reaction gas supply layer is flat and the anode is provided integrally with the reaction gas supply layer. The application of local pressure from the supply layer to the anode can be prevented, and deformation, breakage, and the like of the anode can be prevented. In addition, since the reaction gas supply layer having the above-described structure has a uniform thickness and flatness, it is possible to uniformize the tightening between the constituent members of the unit cell and the non-porous conductive plate at the time of lamination, and to reduce the gap between the members. The contact property can be improved.
Moreover, since the inside of the voids of the porous body constituting the reaction gas supply layer is water-repellent, water generated during the reaction of the hydrogen gas at the anode during battery discharge forms a liquid film on the interface between them. Instead, they can be dispersed as particles and the reaction gas can be smoothly supplied to the anode. Further, by integrally providing the anode so that at least the catalyst therein is filled in the porous body of the reaction gas supply layer, the anode and the reaction gas supply layer also function as a current collector of the anode. Contact resistance can also be reduced.
【0011】したがって、前記アノードの分極特性の改
善、水素ガスのカソードへのリーク、内部インピーダン
スの増大を改善できるため、優れたセル特性を有すると
共にサイクル寿命の長いバイポーラ形金属−水素二次電
池を得ることができる。Therefore, since the polarization characteristics of the anode, the leakage of hydrogen gas to the cathode, and the increase in internal impedance can be improved, a bipolar metal-hydrogen secondary battery having excellent cell characteristics and a long cycle life can be provided. Obtainable.
【0012】[0012]
【実施例】以下、本発明をアルカリ電解液を用いたバイ
ポーラ型ニッケル−水素二次電池に適用した例について
説明する。 実施例1 触媒担持炭素粒子としての白金10wt%添加カーボン
ブラック60重量部と疎水性結合剤としてのポリテトラ
フロロエチレン(PTFE)のディスパージョン40重
量部に対して水を前記ディスパージョンの約10倍量添
加し、混合した後、ろ過、乾燥して触媒担持炭素粒子と
疎水性混合剤の均一混合物を調製した。つづいて、前記
混合物を均一に混合し、混練して前記PTFEを繊維化
せしめた後、ローラーでシート化することによりシート
状多孔質触媒層を作製した。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an example in which the present invention is applied to a bipolar type nickel-hydrogen secondary battery using an alkaline electrolyte will be described. Example 1 Water was added about 10 times the dispersion to 60 parts by weight of carbon black added with 10 wt% of platinum as catalyst-supporting carbon particles and 40 parts by weight of a dispersion of polytetrafluoroethylene (PTFE) as a hydrophobic binder. After adding and mixing, the mixture was filtered and dried to prepare a homogeneous mixture of the catalyst-supporting carbon particles and the hydrophobic admixture. Subsequently, the mixture was uniformly mixed, kneaded to form the PTFE into fibers, and then formed into a sheet with a roller to produce a sheet-like porous catalyst layer.
【0013】一方、5%濃度のPTFEディスパージョ
ンに浸漬後340℃で熱処理することにより撥水処理し
た多孔度96%、孔径0.4〜2.0mm、厚さ0.4
mmのスポンジ状ニッケル多孔体を作製した。On the other hand, after immersion in a PTFE dispersion having a concentration of 5% and heat treatment at 340 ° C., a porosity of 96%, a pore diameter of 0.4 to 2.0 mm, and a thickness of 0.4 were obtained.
mm sponge-like nickel porous body was produced.
【0014】次いで、前記多孔体の片側に前記シート状
多孔質触媒層をローラで圧着一体化した。こうして一体
化された構造材は、図2に示すようにシート状多孔質触
媒層からなるアノード12と、空隙部が撥水処理された
反応ガス供給層14と、この反応ガス供給層14の多孔
体の片面側に前記アノード12中の触媒担持炭素粒子と
疎水性結合剤粒子が充填された充填部15とから構成さ
れる。この後、一体構造材を窒素ガス雰囲気中330℃
で熱処理した。Next, the sheet-like porous catalyst layer was pressure-bonded and integrated on one side of the porous body with a roller. As shown in FIG. 2, the structural material integrated in this manner includes an anode 12 made of a sheet-like porous catalyst layer, a reaction gas supply layer 14 in which voids have been subjected to a water-repellent treatment, and a porous material of the reaction gas supply layer 14. One side of the body is composed of a catalyst-carrying carbon particle in the anode 12 and a filling portion 15 filled with hydrophobic binder particles. Thereafter, the integrated structural material is heated to 330 ° C. in a nitrogen gas atmosphere.
Was heat-treated.
【0015】得られたアノード12及び空隙部が撥水処
理された反応ガス供給層14を備えた一体構造材を用い
て、前述した図1に示すバイポーラ型ニッケル−水素二
次電池を組立てた。なお、セパレータ13にはアルカリ
電解液を含有するアスベストを用いた。The above-described bipolar nickel-hydrogen secondary battery shown in FIG. 1 was assembled using the integrated structure material provided with the obtained anode 12 and the reaction gas supply layer 14 in which the voids were subjected to a water-repellent treatment. Note that as the separator 13, asbestos containing an alkaline electrolyte was used.
【0016】比較例 実施例1と同様なシート状多孔質触媒層を線径0.20
mm、50メッシュのニッケル製網体にローラで圧着し
た後、窒素ガス雰囲気中、330℃で熱処理することに
よりアノードを作製した。Comparative Example A sheet-like porous catalyst layer similar to that of Example 1 was prepared with a wire diameter of 0.20.
After being press-bonded to a 50 mm mesh nickel mesh body with a roller, heat treatment was performed at 330 ° C. in a nitrogen gas atmosphere to produce an anode.
【0017】得られたアノードを用いて、前述した図3
に示すバイポーラ型ニッケル−水素二次電池(波形のメ
タルスペーサを使用)を組立てた。なお、セパレータ4
にはアルカリ電解液を含有するアスベストを用いた。Using the obtained anode, FIG.
Was assembled (using a corrugated metal spacer). The separator 4
Asbestos containing an alkaline electrolyte was used.
【0018】本実施例1及び比較例のバイポーラ型ニッ
ケル−水素二次電池について充放電サイクル試験を行っ
た。その結果、図4に示す特性図を得た。この試験は、
充電1C、放電0.5C、放電深度30%、C/D比=
1.05、温度20℃の条件で行なった。なお、図4中
のAは本実施例1の電池の特性線、Bは比較例の電池の
特性線を示す。A charge / discharge cycle test was performed on the bipolar nickel-hydrogen secondary batteries of Example 1 and Comparative Example. As a result, a characteristic diagram shown in FIG. 4 was obtained. This exam is
Charge 1C, discharge 0.5C, discharge depth 30%, C / D ratio =
The test was performed under the conditions of 1.05 and a temperature of 20 ° C. In addition, A in FIG. 4 shows a characteristic line of the battery of Example 1 and B shows a characteristic line of the battery of Comparative Example.
【0019】図4から明らかなように、本実施例1の電
池は、放電電圧が高く、かつ充放電サイクルによる特性
劣化も小さい良好な特性を示す。また、本実施例1の電
池では比較例の電池に比べて10%の軽量化を達成する
ことができた。As is apparent from FIG. 4, the battery of Example 1 has good characteristics with a high discharge voltage and little deterioration in characteristics due to charge / discharge cycles. Further, the battery of Example 1 was able to achieve a weight reduction of 10% as compared with the battery of the comparative example.
【0020】実施例2 実施例1と同様な方法により作製したシート状多孔質触
媒層を集電体としての線径0.20mm、50メッシュ
のニッケル製網体にローラで圧着一体化後、窒素ガス雰
囲気中330℃で熱処理することにより、アノードを作
製した。Example 2 A sheet-like porous catalyst layer prepared in the same manner as in Example 1 was pressure-bonded and integrated with a nickel mesh of 0.20 mm in wire diameter and 50 mesh as a current collector using a roller. An anode was produced by heat treatment at 330 ° C. in a gas atmosphere.
【0021】一方、5%濃度のPTFEディスバージョ
ンに浸漬した後、340℃で熱処理することにより撥水
処理した多孔度96%、孔径0.4〜2.0mm、厚さ
0.4mmのスポンジ状ニッケル多孔体からなる反応ガ
ス供給層を作製し、前記アノードと前記反応ガス供給層
を用いて前述した図1に示すバイポーラ型ニッケル−水
素二次電池(但し、アノード中の触媒担持炭素粒子等が
反応ガス供給層に充填されず、単に積層して配置されて
いる)を組立てた。なお、セパレータ13にはアルカリ
電解液を含有するアスベストを用いた。On the other hand, a sponge having a porosity of 96%, a pore diameter of 0.4 to 2.0 mm, and a thickness of 0.4 mm, which was immersed in a 5% PTFE dispersion and then heat-treated at 340 ° C. A reaction gas supply layer made of a nickel porous body was prepared, and the above-mentioned bipolar nickel-hydrogen secondary battery shown in FIG. 1 was used using the anode and the reaction gas supply layer. (Which is not filled in the reaction gas supply layer and is merely arranged in a stacked state). Note that as the separator 13, asbestos containing an alkaline electrolyte was used.
【0022】本実施例2のバイポーラ型ニッケル−水素
二次電池について実施例1と同様な条件で充放電サイク
ル試験を行ったところ、放電電圧が高く、かつ充放電サ
イクルによる特性劣化も小さい良好な特性を示すことが
確認された。When a charge / discharge cycle test was performed on the bipolar nickel-hydrogen secondary battery of Example 2 under the same conditions as in Example 1, it was found that the discharge voltage was high and the characteristic deterioration due to the charge / discharge cycle was small. It was confirmed that it exhibited characteristics.
【0023】[0023]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば積
層時でのアノードの変形を抑制でき、かつ厚さや平面度
の均一な反応ガス供給層を備え、優れたセル特性を有す
ると共にサイクル寿命の長いバイポーラ型ニッケル−水
素二次電池を提供できる。As described in detail above, according to the present invention, it is possible to suppress the deformation of the anode at the time of lamination, to provide a reaction gas supply layer having a uniform thickness and flatness, and to have excellent cell characteristics. A bipolar nickel-hydrogen secondary battery having a long cycle life can be provided.
【図1】本発明に係るバイポーラ型ニッケル−水素二次
電池の積層構造を示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a stacked structure of a bipolar nickel-hydrogen secondary battery according to the present invention.
【図2】実施例1で用いたアノード及び空隙部が撥水処
理された反応ガス供給層を備えた一体構造材を示す断面
図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an integrated structural material provided with an anode and a reaction gas supply layer in which a void portion has been subjected to a water-repellent treatment in Example 1.
【図3】従来のバイポーラ型ニッケル−水素二次電池の
積層構造を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a stacked structure of a conventional bipolar nickel-hydrogen secondary battery.
【図4】実施例1及び比較例のバイポーラ型ニッケル−
水素二次電池における充放電サイクルを示す特性図。FIG. 4 shows bipolar nickel of Example 1 and Comparative Example.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a charge / discharge cycle in a hydrogen secondary battery.
11…カソード、12…アノード、13…セパレータ、
14…反応ガス供給層 16…単位セル、17…導電性メタルプレート、18…
ガスケット。11 ... cathode, 12 ... anode, 13 ... separator,
14: reactive gas supply layer 16: unit cell, 17: conductive metal plate, 18 ...
gasket.
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 信和 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 城上 保 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝研究開発センター内 (56)参考文献 特開 昭63−228569(JP,A)Continued on the front page (72) Inventor Nobukazu Suzuki 1 Toshiba-cho, Komukai, Koyuki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Tamotsu Jojo 1-Toshiba-cho, Komukai-shi, Kochi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Toshiba Research and Development Center Co., Ltd. (56) References JP-A-63-228569 (JP, A)
Claims (1)
を液状電解質を含有するセパレータを介して互いに隣接
させ、かつアノード側に反応ガス供給部材を配置して単
位セルを構成し、更に前記単位セルを無孔質導電性プレ
ートを介在して複数積層すると共に周辺をガスケット部
材で密閉した構造のバイポーラ型金属−水素二次電池に
おいて、前記反応ガス供給部材を空隙内が撥水処理され
た三次元網目状の金属多孔体からなる反応ガス供給層に
より形成し、かつ前記反応ガス供給層の片面に少なくと
も触媒を含む多孔質のアノードを前記アノードの中の少
なくとも触媒が前記反応ガス供給層の多孔体中に充填さ
れるように一体的に設けたことを特徴とするバイポーラ
型金属−水素二次電池。1. A unit cell comprising a bipolar electrode of a cathode and an anode adjacent to each other via a separator containing a liquid electrolyte, and a reaction gas supply member disposed on the anode side to form a unit cell. In a bipolar metal-hydrogen secondary battery having a structure in which a plurality of porous conductive plates are interposed and the periphery of which is sealed with a gasket member, the reaction gas supply member is formed in a three-dimensional mesh having a water-repellent inside of a void. A porous anode including at least a catalyst on one surface of the reaction gas supply layer, wherein at least the catalyst in the anode is in the porous body of the reaction gas supply layer. A bipolar metal-hydrogen secondary battery, which is provided integrally so as to be filled.
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---|---|---|---|
JP5153373A JP2744189B2 (en) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | Bipolar type metal-hydrogen secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
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JP5153373A JP2744189B2 (en) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | Bipolar type metal-hydrogen secondary battery |
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JPH0714618A JPH0714618A (en) | 1995-01-17 |
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Country | Link |
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JP6534975B2 (en) * | 2016-08-16 | 2019-06-26 | トヨタ自動車株式会社 | Bipolar battery |
-
1993
- 1993-06-24 JP JP5153373A patent/JP2744189B2/en not_active Expired - Fee Related
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---|---|
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