JP2964659B2 - 積層電池の集電電極の製造方法 - Google Patents
積層電池の集電電極の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、バイポーラ方式であ
る二次電池の集電電極部製造方法に係り、特に枠付け工
程である射出成形の前工程であるプレス成形工程（カー
ボンプラスチックと金属メッシュを貼り合わせる）に関
する。
る二次電池の集電電極部製造方法に係り、特に枠付け工
程である射出成形の前工程であるプレス成形工程（カー
ボンプラスチックと金属メッシュを貼り合わせる）に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近時、電池電力貯蔵システムの開発が促
進されており、その一環として亜鉛−臭素電池，亜鉛−
塩素電池，レドックスフロー電池等が開発されている。
このうち亜鉛−臭素電池は、亜鉛と臭素の酸化還元反応
を利用した二次電池であり、常温作動、電解液循環型構
造であり、電極、セパレータ、枠部、配管、タンク等の
構成材料の殆どがプラスチックでできていることが特徴
である。亜鉛−臭素電池の電圧は開路電圧で１．８Ｖあ
り、電気的直列積層構成を採ることにより高い電圧を取
り出すことができる。本電池はバイポーラ方式を採用し
ており、例えば図３のように構成されている。
進されており、その一環として亜鉛−臭素電池，亜鉛−
塩素電池，レドックスフロー電池等が開発されている。
このうち亜鉛−臭素電池は、亜鉛と臭素の酸化還元反応
を利用した二次電池であり、常温作動、電解液循環型構
造であり、電極、セパレータ、枠部、配管、タンク等の
構成材料の殆どがプラスチックでできていることが特徴
である。亜鉛−臭素電池の電圧は開路電圧で１．８Ｖあ
り、電気的直列積層構成を採ることにより高い電圧を取
り出すことができる。本電池はバイポーラ方式を採用し
ており、例えば図３のように構成されている。
【０００３】図３において、６は絶縁性の枠体がセパレ
ータ１１の外周に一体に形成されたセパレータ板、８は
絶縁枠体が導電性部材（電極）の外周に一体に形成され
たバイポーラ形の中間電極板である。この中間電極板８
間にセパレータ板６を挾んで両側にスペーサメッシュ７
およびパッキン５を重ねて、単セルを構成し、この単セ
ルを複数、例えば、３０セル積層し、最後に両端に夫
々、集電電極（電極端板）３，積層端板２及び締付端板
１を重ねて、ボルトおよびナットで締めつけて一体に構
成している。
ータ１１の外周に一体に形成されたセパレータ板、８は
絶縁枠体が導電性部材（電極）の外周に一体に形成され
たバイポーラ形の中間電極板である。この中間電極板８
間にセパレータ板６を挾んで両側にスペーサメッシュ７
およびパッキン５を重ねて、単セルを構成し、この単セ
ルを複数、例えば、３０セル積層し、最後に両端に夫
々、集電電極（電極端板）３，積層端板２及び締付端板
１を重ねて、ボルトおよびナットで締めつけて一体に構
成している。
【０００４】このように構成した電池本体内に電解液
は、中間電極板８，セパレータ板６の枠体およびパッキ
ン５の四隅角部に形成した正極マニホールド９と負極マ
ニホールド１０、さらにチャンネルおよびマイクロチャ
ンネルから成るＭＣ形成部１３の電解液流路を介して流
入流出する。
は、中間電極板８，セパレータ板６の枠体およびパッキ
ン５の四隅角部に形成した正極マニホールド９と負極マ
ニホールド１０、さらにチャンネルおよびマイクロチャ
ンネルから成るＭＣ形成部１３の電解液流路を介して流
入流出する。
【０００５】中間電極板８の導電性部材（電極）はプラ
スチックにカーボンなどの導電性物質を混練して形成し
たカーボンプラスチック製薄板から形成され、セパレー
タ板６のセパレータ部分は微細多孔質膜より成り、中間
電極板８およびセパレータ板６の枠体はポリエチレンな
どのポリオレフィン系樹脂から構成されている。
スチックにカーボンなどの導電性物質を混練して形成し
たカーボンプラスチック製薄板から形成され、セパレー
タ板６のセパレータ部分は微細多孔質膜より成り、中間
電極板８およびセパレータ板６の枠体はポリエチレンな
どのポリオレフィン系樹脂から構成されている。
【０００６】上記のように構成された亜鉛−臭素電池に
おいて、前記中間電極板８の電極の表面と裏面では正極
面と負極面が逆に構成されている。電池運転中（充電ま
たは放電）は正極マニホールド９，負極マニホールド１
０を通って電解液が正極、負極夫々の電極面を通るた
め、フレーム部分でのシールがその電池の安全性を左右
する重要なポイントとなる。従ってフレーム厚みの均一
性が高いことが必要条件となるため、中間電極板８，セ
パレータ板６の枠付け工程はインジェクション成形で行
われている（ヒートプレス成形では厚み精度に限界があ
る）。
おいて、前記中間電極板８の電極の表面と裏面では正極
面と負極面が逆に構成されている。電池運転中（充電ま
たは放電）は正極マニホールド９，負極マニホールド１
０を通って電解液が正極、負極夫々の電極面を通るた
め、フレーム部分でのシールがその電池の安全性を左右
する重要なポイントとなる。従ってフレーム厚みの均一
性が高いことが必要条件となるため、中間電極板８，セ
パレータ板６の枠付け工程はインジェクション成形で行
われている（ヒートプレス成形では厚み精度に限界があ
る）。
【０００７】ところが集電電極３は電流取り出し用の金
属メッシュ４と端子が取り付けられるため厚みが厚いの
で、枠付け工程もヒートプレス成形で行われていた。し
かし従来の集電電極ヒートプレス成形法では成形精度に
限界があり、マニホールドの穴開け工程が後加工として
必要になるので集電電極についてもインジェクション成
形が試みられてきた。
属メッシュ４と端子が取り付けられるため厚みが厚いの
で、枠付け工程もヒートプレス成形で行われていた。し
かし従来の集電電極ヒートプレス成形法では成形精度に
限界があり、マニホールドの穴開け工程が後加工として
必要になるので集電電極についてもインジェクション成
形が試みられてきた。
【０００８】即ち従来の集電電極のインジェクション成
形法は、まづ図４のように真ちゅうメッシュ（電流分配
用金網）３１の両面をカーボンプラスチック平板３２，
３３で挟み、該部材にポリエチレンシート（ＧＦ；ガラ
ス繊維入りポリエチレンシート）３４を熱圧着して一体
化し、インサート（集電電極プレス成形品）３５を製作
する。次に前記インサート３５を図５のように金型４１
内に固定し枠材３６を射出して成形する。このように従
来の集電電極のインジェクション成形法はヒートプレス
成形とインジェクション成形の２段階成形で行われてい
た。
形法は、まづ図４のように真ちゅうメッシュ（電流分配
用金網）３１の両面をカーボンプラスチック平板３２，
３３で挟み、該部材にポリエチレンシート（ＧＦ；ガラ
ス繊維入りポリエチレンシート）３４を熱圧着して一体
化し、インサート（集電電極プレス成形品）３５を製作
する。次に前記インサート３５を図５のように金型４１
内に固定し枠材３６を射出して成形する。このように従
来の集電電極のインジェクション成形法はヒートプレス
成形とインジェクション成形の２段階成形で行われてい
た。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところがインサート３
５と枠材３６の融着が不十分であるため電池に組み込ん
で使用中にインサート３５と枠材３６の界面を通って電
解液が溢れ出して、背面に付いている金属端子に接し、
これを腐食させる事例が起こった。
５と枠材３６の融着が不十分であるため電池に組み込ん
で使用中にインサート３５と枠材３６の界面を通って電
解液が溢れ出して、背面に付いている金属端子に接し、
これを腐食させる事例が起こった。
【００１０】インサート３５と枠材３６との融着強度を
増すために、ヒートプレス成形時に使う背面側のポリエ
チレンシート３４をインジェクション成形時の枠材３６
と同じ材質とすることも試された。これによると背面に
おけるポリエチレンシート３４と枠材３６の融着は良い
が、側面におけるカーボンプラスチック平板３２，３３
と枠材３６は全く融着していないことが確認された。
増すために、ヒートプレス成形時に使う背面側のポリエ
チレンシート３４をインジェクション成形時の枠材３６
と同じ材質とすることも試された。これによると背面に
おけるポリエチレンシート３４と枠材３６の融着は良い
が、側面におけるカーボンプラスチック平板３２，３３
と枠材３６は全く融着していないことが確認された。
【００１１】ヒートプレス成形において圧着温度は１６
０℃であり、インジェクション成形における金型温度は
４０℃であるため、ヒートプレス成形時はカーボンプラ
スチック平板３３とポリエチレンシート３４との融着は
強い。しかしインジェクション成形時は枠材３６が２６
０℃で入ってきても直ちに冷却されてしまうため、融着
力が低い。
０℃であり、インジェクション成形における金型温度は
４０℃であるため、ヒートプレス成形時はカーボンプラ
スチック平板３３とポリエチレンシート３４との融着は
強い。しかしインジェクション成形時は枠材３６が２６
０℃で入ってきても直ちに冷却されてしまうため、融着
力が低い。
【００１２】本発明は上述の点に鑑み、ヒートプレス成
形品と枠材の融着強度を上げることができる積層電池の
集電電極の製造方法を提供することを目的としている。
形品と枠材の融着強度を上げることができる積層電池の
集電電極の製造方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、電流取り出し
用の金属メッシュの両面を表側カーボンプラスチック平
板と裏側カーボンプラスチック平板で挟み、該部材と背
面絶縁シートを熱圧着して集電電極プレス成形品を製作
するヒートプレス成形工程と、前記集電電極プレス成形
品に枠材を射出成形して集電電極インジェクション成形
品を製作するインジェクション成形工程とを備えた積層
電池の集電電極の製造方法において、前記ヒートプレス
成形工程は、裏側カーボンプラスチック平板の外形寸法
か、又は前記表側および裏側のカーボンプラスチック平
板の外形寸法を前記背面絶縁シートの外形寸法よりも３
〜８ｍｍだけ小さく形成し、該表側および裏側のカーボ
ンプラスチック平板の間に金属メッシュを挟み、該部材
と背面絶縁シートを熱圧着して集電電極プレス成形品を
製作する工程であることを特徴としている。
用の金属メッシュの両面を表側カーボンプラスチック平
板と裏側カーボンプラスチック平板で挟み、該部材と背
面絶縁シートを熱圧着して集電電極プレス成形品を製作
するヒートプレス成形工程と、前記集電電極プレス成形
品に枠材を射出成形して集電電極インジェクション成形
品を製作するインジェクション成形工程とを備えた積層
電池の集電電極の製造方法において、前記ヒートプレス
成形工程は、裏側カーボンプラスチック平板の外形寸法
か、又は前記表側および裏側のカーボンプラスチック平
板の外形寸法を前記背面絶縁シートの外形寸法よりも３
〜８ｍｍだけ小さく形成し、該表側および裏側のカーボ
ンプラスチック平板の間に金属メッシュを挟み、該部材
と背面絶縁シートを熱圧着して集電電極プレス成形品を
製作する工程であることを特徴としている。
【００１４】
【作用】電流取り出し用の金属メッシュ、表側，裏側カ
ーボンプラスチック平板および背面絶縁シートは、ヒー
トプレス成形工程において熱圧着により一体化される。
このとき裏側カーボンプラスチック平板の外形寸法か、
又は表側および裏側のカーボンプラスチック平板の外形
寸法を前記背面絶縁シートの外形寸法よりも３〜８ｍｍ
だけ小さく形成しているので、背面絶縁シートの外周部
分がカーボンプラスチック平板の側面を覆うことにな
る。このためインジェクション成形工程において枠材を
射出すると、枠材とヒートプレス成形品はカーボンプラ
スチック平板の背面のみならず側面においても強く融着
する。
ーボンプラスチック平板および背面絶縁シートは、ヒー
トプレス成形工程において熱圧着により一体化される。
このとき裏側カーボンプラスチック平板の外形寸法か、
又は表側および裏側のカーボンプラスチック平板の外形
寸法を前記背面絶縁シートの外形寸法よりも３〜８ｍｍ
だけ小さく形成しているので、背面絶縁シートの外周部
分がカーボンプラスチック平板の側面を覆うことにな
る。このためインジェクション成形工程において枠材を
射出すると、枠材とヒートプレス成形品はカーボンプラ
スチック平板の背面のみならず側面においても強く融着
する。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。なお、図１および図２において前述した図
４，図５に対応する部分には同一符号を附すこととし、
その詳細な説明を省略する。
ら説明する。なお、図１および図２において前述した図
４，図５に対応する部分には同一符号を附すこととし、
その詳細な説明を省略する。
【００１６】まづ図４のヒートプレス成形工程における
裏側カーボンプラスチック平板３３の外周５ｍｍを削っ
て、図１のように裏側カーボンプラスチック平板５１を
形成する。そして図４の場合と同様に真空メッシュ３１
の両面をカーボンプラスチック平板３２，５１で挟み、
該部材にポリエチレンシート３４を熱圧着して一体化す
る。するとポリエチレンシート３４の外周部分が裏側カ
ーボンプラスチック平板５１の側面に回り込み、図示の
ようなインサート（集電電極プレス成形品）５２が製作
される。このようにインサート５２は、裏側カーボンプ
ラスチック平板５１の背面のみならず側面もポリエチレ
ンシート３４で覆われるので、次にインサート５２を図
５と同じ方法で金型４１内に固定し枠材３６を射出して
成形した場合、枠材３６とインサート５２は裏側カーボ
ンプラスチック平板５１の背面のみならず側面において
も強く融着する。このため完成した集電電極を電池に組
み込んで使用したとき、インサートと枠の界面を通って
電解液が溢れ出すようなことはない。
裏側カーボンプラスチック平板３３の外周５ｍｍを削っ
て、図１のように裏側カーボンプラスチック平板５１を
形成する。そして図４の場合と同様に真空メッシュ３１
の両面をカーボンプラスチック平板３２，５１で挟み、
該部材にポリエチレンシート３４を熱圧着して一体化す
る。するとポリエチレンシート３４の外周部分が裏側カ
ーボンプラスチック平板５１の側面に回り込み、図示の
ようなインサート（集電電極プレス成形品）５２が製作
される。このようにインサート５２は、裏側カーボンプ
ラスチック平板５１の背面のみならず側面もポリエチレ
ンシート３４で覆われるので、次にインサート５２を図
５と同じ方法で金型４１内に固定し枠材３６を射出して
成形した場合、枠材３６とインサート５２は裏側カーボ
ンプラスチック平板５１の背面のみならず側面において
も強く融着する。このため完成した集電電極を電池に組
み込んで使用したとき、インサートと枠の界面を通って
電解液が溢れ出すようなことはない。
【００１７】具体例として次のような条件で製造を行っ
た結果大きな融着強度が得られる集電電極プレス成形品
が完成した。即ち、表側カーボンプラスチック平板３２
として厚さ０．６ｍｍ（４００×４００）のカーボンプ
ラスチックシートを３枚、真ちゅうメッシュ３１に集電
端子が半田溶接されたものを１枚、裏側カーボンプラス
チック平板５１として厚さ０．６ｍｍ（３９０×３９
０）のカーボンプラスチックシートを２枚、背面ポリエ
チレンシート３４としては厚さ０．６ｍｍ（４００×４
００，マイカ入りポリエチレン）のタッパー１枚と厚さ
１．０ｍｍ（４００×４００）のガラス繊維入りポリエ
チレンシート、を順次重ねて、（１６０℃，５０kgf／c
m2，５分間ヒートプレス後冷却）のヒートプレス条件で
行った。
た結果大きな融着強度が得られる集電電極プレス成形品
が完成した。即ち、表側カーボンプラスチック平板３２
として厚さ０．６ｍｍ（４００×４００）のカーボンプ
ラスチックシートを３枚、真ちゅうメッシュ３１に集電
端子が半田溶接されたものを１枚、裏側カーボンプラス
チック平板５１として厚さ０．６ｍｍ（３９０×３９
０）のカーボンプラスチックシートを２枚、背面ポリエ
チレンシート３４としては厚さ０．６ｍｍ（４００×４
００，マイカ入りポリエチレン）のタッパー１枚と厚さ
１．０ｍｍ（４００×４００）のガラス繊維入りポリエ
チレンシート、を順次重ねて、（１６０℃，５０kgf／c
m2，５分間ヒートプレス後冷却）のヒートプレス条件で
行った。
【００１８】上記実施例は裏側カーボンプラスチック平
板の外周５ｍｍ幅を削っているが、外周１０ｍｍ幅を削
ると削り幅が大きすぎて、成形品のその部分にひけがで
き具合が悪い。また前記削り幅を２ｍｍにした場合は削
り幅が小さすぎて、ポリエチレンシート３４が裏側カー
ボンプラスチック平板５１に回り込まず、これも具合が
悪い。従って所定の外形寸法（金型寸法）よりも外周幅
で３〜８ｍｍ小さめの裏側カーボンプラスチック平板５
１を使用するのがベストである。
板の外周５ｍｍ幅を削っているが、外周１０ｍｍ幅を削
ると削り幅が大きすぎて、成形品のその部分にひけがで
き具合が悪い。また前記削り幅を２ｍｍにした場合は削
り幅が小さすぎて、ポリエチレンシート３４が裏側カー
ボンプラスチック平板５１に回り込まず、これも具合が
悪い。従って所定の外形寸法（金型寸法）よりも外周幅
で３〜８ｍｍ小さめの裏側カーボンプラスチック平板５
１を使用するのがベストである。
【００１９】また、枠材との融着強度が強い集電電極プ
レス成形品を製造する他の実施例として、裏側カーボン
プラスチック平板５１のみならず表側カーボンプラスチ
ック平板３２の外周も前記平板５１の場合と同一幅だけ
削ってもよい。このようにするとヒートプレス成形を行
った際ポリエチレンシート３４の外周は、図２のインサ
ート５３のように裏側カーボンプラスチック平板５１お
よび表側カーボンプラスチック平板３２の側面に回り込
み、これら平板３２，５１の側面を覆う。このため図２
の集電電極プレス成形品を図５の方法でインジェクショ
ン成形を行った場合、枠材３６との融着強度はより一層
強くなる。
レス成形品を製造する他の実施例として、裏側カーボン
プラスチック平板５１のみならず表側カーボンプラスチ
ック平板３２の外周も前記平板５１の場合と同一幅だけ
削ってもよい。このようにするとヒートプレス成形を行
った際ポリエチレンシート３４の外周は、図２のインサ
ート５３のように裏側カーボンプラスチック平板５１お
よび表側カーボンプラスチック平板３２の側面に回り込
み、これら平板３２，５１の側面を覆う。このため図２
の集電電極プレス成形品を図５の方法でインジェクショ
ン成形を行った場合、枠材３６との融着強度はより一層
強くなる。
【００２０】尚、前記実施例では本発明を亜鉛−臭素電
池に適用した場合について述べたが、これに限らず電解
液循環型の他の積層電池に適用しても前記同様の作用、
効果を奏する。
池に適用した場合について述べたが、これに限らず電解
液循環型の他の積層電池に適用しても前記同様の作用、
効果を奏する。
【００２１】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、裏
側カーボンプラスチック平板の外形寸法か、又は表側お
よび裏側のカーボンプラスチック平板の外形寸法を背面
絶縁シートの外形寸法よりも３〜８ｍｍだけ小さく形成
しヒートプレス成形を行うようにしたので、枠材とヒー
トプレス成形品はカーボンプラスチック平板の背面のみ
ならず側面においても強く融着することができる。この
ため完成した集電電極を電池に組み込んで使用したと
き、ヒートプレス成形品と枠の界面を通って電解液が溢
れ出すようなことはなく、安全が保たれるとともに電池
の長寿命化を図ることができる。
側カーボンプラスチック平板の外形寸法か、又は表側お
よび裏側のカーボンプラスチック平板の外形寸法を背面
絶縁シートの外形寸法よりも３〜８ｍｍだけ小さく形成
しヒートプレス成形を行うようにしたので、枠材とヒー
トプレス成形品はカーボンプラスチック平板の背面のみ
ならず側面においても強く融着することができる。この
ため完成した集電電極を電池に組み込んで使用したと
き、ヒートプレス成形品と枠の界面を通って電解液が溢
れ出すようなことはなく、安全が保たれるとともに電池
の長寿命化を図ることができる。
【図１】本発明の製造方法の一実施例を示す説明図。
【図２】本発明の製造方法の他の実施例を示す説明図。
【図３】従来の積層電池の一つである亜鉛−臭素電池の
電池本体を例示する要部分解斜視図。
電池本体を例示する要部分解斜視図。
【図４】従来のヒートプレス成形工程を示す説明図。
【図５】従来のインジェクション成形工程を示す説明
図。
図。
３…集電電極 ４…金属メッシュ ６…セパレータ板 ８…中間電極板 １３…ＭＣ形成部 ３１…真ちゅうメッシュ ３２…表側カーボンプラスチック平板 ３３，５１…裏側カーボンプラスチック平板 ３４…ポリエチレンシート ３５，５２，５３…インサート ３６…枠材 ４１…金型
Claims (1)
- 【請求項１】 電流取り出し用の金属メッシュの両面を
表側カーボンプラスチック平板と裏側カーボンプラスチ
ック平板で挟み、該部材と背面絶縁シートを熱圧着して
集電電極プレス成形品を製作するヒートプレス成形工程
と、前記集電電極プレス成形品に枠材を射出成形して集
電電極インジェクション成形品を製作するインジェクシ
ョン成形工程とを備えた積層電池の集電電極の製造方法
において、前記ヒートプレス成形工程は、裏側カーボン
プラスチック平板の外形寸法か、又は前記表側および裏
側のカーボンプラスチック平板の外形寸法を前記背面絶
縁シートの外形寸法よりも３〜８ｍｍだけ小さく形成
し、該表側および裏側のカーボンプラスチック平板の間
に金属メッシュを挟み、該部材と背面絶縁シートを熱圧
着して集電電極プレス成形品を製作する工程であること
を特徴とする積層電池の集電電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3025948A JP2964659B2 (ja) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | 積層電池の集電電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3025948A JP2964659B2 (ja) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | 積層電池の集電電極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04264372A JPH04264372A (ja) | 1992-09-21 |
| JP2964659B2 true JP2964659B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=12179981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3025948A Expired - Fee Related JP2964659B2 (ja) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | 積層電池の集電電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2964659B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2869374A1 (en) * | 2012-07-02 | 2015-05-06 | Nissan Motor Co., Ltd | Transfer method for catalyst layer and jig used in said method |
-
1991
- 1991-02-20 JP JP3025948A patent/JP2964659B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2869374A1 (en) * | 2012-07-02 | 2015-05-06 | Nissan Motor Co., Ltd | Transfer method for catalyst layer and jig used in said method |
| EP2869374A4 (en) * | 2012-07-02 | 2016-03-30 | Nissan Motor | TRANSMISSION METHOD FOR A CATALYST LAYER AND DEVICE USED IN THIS METHOD |
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