JP2993069B2 - 密閉形集合電池 - Google Patents
密閉形集合電池Info
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- JP2993069B2 JP2993069B2 JP2202798A JP20279890A JP2993069B2 JP 2993069 B2 JP2993069 B2 JP 2993069B2 JP 2202798 A JP2202798 A JP 2202798A JP 20279890 A JP20279890 A JP 20279890A JP 2993069 B2 JP2993069 B2 JP 2993069B2
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- cell
- sealed
- battery
- negative electrode
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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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、密閉形集合電池とくに、内部圧力が上昇す
る可能性のある電池系における密閉形集合電池に関する
ものである。
る可能性のある電池系における密閉形集合電池に関する
ものである。
従来の技術 従来、複数のセルにより集合電池を製造する方法とし
て、（１）自動車用鉛蓄電池のように、複数の室を設け
た電槽の各室に発電要素を収納して電気的に接続する方
法 （２）ニッケル・カドミウム電池のように、密閉形
単電池を集合して電気的に接続してパッケージに収納す
る方法 （３）積層形燃料電池のように、バイポーラプ
レートを介して多数の発電要素を積層する方法 （４）
高圧形ニッケル・水素電池のように、セパレータに電解
液を含浸した複数の発電要素を電気的に接続したものを
耐圧容器に収納したもの等がある。
て、（１）自動車用鉛蓄電池のように、複数の室を設け
た電槽の各室に発電要素を収納して電気的に接続する方
法 （２）ニッケル・カドミウム電池のように、密閉形
単電池を集合して電気的に接続してパッケージに収納す
る方法 （３）積層形燃料電池のように、バイポーラプ
レートを介して多数の発電要素を積層する方法 （４）
高圧形ニッケル・水素電池のように、セパレータに電解
液を含浸した複数の発電要素を電気的に接続したものを
耐圧容器に収納したもの等がある。
これらの中で、内部圧力が上昇する可能性のある電池
系における集合電池の耐圧構造としては、円筒形単電池
を使用する前記（２）の方法が一般的であり、宇宙用な
ど特殊な用途では前記（４）の方法が採用される場合も
ある。
系における集合電池の耐圧構造としては、円筒形単電池
を使用する前記（２）の方法が一般的であり、宇宙用な
ど特殊な用途では前記（４）の方法が採用される場合も
ある。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、一般的な方法である前記（２）の方法
では、円筒形の単電池を矩形のパッケージに収納するた
め、デッドスペースが大きく、結果的に体積エネルギー
密度が小さくなるという問題があり、また、それぞれが
耐圧容器である円筒形電池缶が単電池の数と同数あるこ
とから、重量エネルギー密度においても無駄が多いとい
う問題がある。上記の問題を解決するため、複数セル集
合体をエネルギー密度の高いバイポーラプレートによる
積層構造とし、該複数セル集合体を単一の耐圧容器に収
納する方法が考えられる。しかしながら、バイポーラプ
レートによる積層構造は本来各セルの内圧上昇に対する
耐圧性に乏しく、特に、各セル間に内圧のバラツキが生
じた場合には容易に変形が生じ、集合電池としての機能
が損なわれる結果となる。また、各セル間の内圧のバラ
ツキの発生を避げるため各セルにガス流通孔を設けた場
合、液短絡が生じる可能性があり、その場合に発生する
電池の損傷は通常の集合電池の場合にくらべ極めて大き
いものとなる。
では、円筒形の単電池を矩形のパッケージに収納するた
め、デッドスペースが大きく、結果的に体積エネルギー
密度が小さくなるという問題があり、また、それぞれが
耐圧容器である円筒形電池缶が単電池の数と同数あるこ
とから、重量エネルギー密度においても無駄が多いとい
う問題がある。上記の問題を解決するため、複数セル集
合体をエネルギー密度の高いバイポーラプレートによる
積層構造とし、該複数セル集合体を単一の耐圧容器に収
納する方法が考えられる。しかしながら、バイポーラプ
レートによる積層構造は本来各セルの内圧上昇に対する
耐圧性に乏しく、特に、各セル間に内圧のバラツキが生
じた場合には容易に変形が生じ、集合電池としての機能
が損なわれる結果となる。また、各セル間の内圧のバラ
ツキの発生を避げるため各セルにガス流通孔を設けた場
合、液短絡が生じる可能性があり、その場合に発生する
電池の損傷は通常の集合電池の場合にくらべ極めて大き
いものとなる。
課題を解決するための手段 上記の課題を解決するため、本発明においては、バイ
ポーラプレートを介して積層された集合電池の各セルの
周縁部に電解液不透過性で且ガス透過性の部分を設ける
ことにより液短絡を防止しつつ内圧のバラツキが生じる
ことを防止しようとするものである。ここで、絶縁性粉
末とフッ素樹脂粉末を混合・混練して熱処理したもの
は、揆水性を有する多孔質体となるため電解液不透過性
を有する通気孔とすることができる。
ポーラプレートを介して積層された集合電池の各セルの
周縁部に電解液不透過性で且ガス透過性の部分を設ける
ことにより液短絡を防止しつつ内圧のバラツキが生じる
ことを防止しようとするものである。ここで、絶縁性粉
末とフッ素樹脂粉末を混合・混練して熱処理したもの
は、揆水性を有する多孔質体となるため電解液不透過性
を有する通気孔とすることができる。
さらに、積層構造の電池は、積層方向に加圧してセル
部材間の接触抵抗を低減するのが普通であるが、上記耐
圧容器に、耐圧を増すためのリブまたは波状部を設け、
該リブまたは波状部を上記積層方向に加圧するための押
圧部とするとともに、上記積層構造の複数セル集合体端
部において接触させて電気的導通をもたせ、上記耐圧容
器を正・負極端子とするものである。
部材間の接触抵抗を低減するのが普通であるが、上記耐
圧容器に、耐圧を増すためのリブまたは波状部を設け、
該リブまたは波状部を上記積層方向に加圧するための押
圧部とするとともに、上記積層構造の複数セル集合体端
部において接触させて電気的導通をもたせ、上記耐圧容
器を正・負極端子とするものである。
作 用 セル間の液短絡や内圧の偏りが生じることなく複数セ
ル集合体を単一の耐圧容器に収納するため、集合電池の
信頼性を損なうことなくエネルギー密度が向上し、しか
もさらに積層構造の加圧および電池外部への電流の取出
しの構造が簡略化される。
ル集合体を単一の耐圧容器に収納するため、集合電池の
信頼性を損なうことなくエネルギー密度が向上し、しか
もさらに積層構造の加圧および電池外部への電流の取出
しの構造が簡略化される。
実施例 本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第１図
は、本発明による５セルによる集合電池の断面図を示し
たものである。オキシ水酸化ニッケルを主成分とする正
極11、12、13、14、15、水素吸蔵合金を主成分とする負
極21、22、23、24、25およびアルカリ電解液を含浸した
セパレータ31、32、33、34、35よりなる５セル分の発電
要素が、ニッケル箔よりなるバイポーラプレート41、4
2、43、44を介して積層されており、上下の積層端には
上記バイポーラプレート41、42、43、44と同等の材質で
やや厚いニッケル板よりなる端板45、46が当接されてい
る。各発電要素の周縁部は接着性絶縁体50、51、52、5
3、54、55、56、57、58、59が配置されており、各発電
要素を液密に封じている。
は、本発明による５セルによる集合電池の断面図を示し
たものである。オキシ水酸化ニッケルを主成分とする正
極11、12、13、14、15、水素吸蔵合金を主成分とする負
極21、22、23、24、25およびアルカリ電解液を含浸した
セパレータ31、32、33、34、35よりなる５セル分の発電
要素が、ニッケル箔よりなるバイポーラプレート41、4
2、43、44を介して積層されており、上下の積層端には
上記バイポーラプレート41、42、43、44と同等の材質で
やや厚いニッケル板よりなる端板45、46が当接されてい
る。各発電要素の周縁部は接着性絶縁体50、51、52、5
3、54、55、56、57、58、59が配置されており、各発電
要素を液密に封じている。
このようにして積層された５セルよりなる集合体６
は、耐圧を増すために波状部71、72を設けた電池缶81に
納められ、波状部73、74を設けた上蓋82をかぶせた後か
しめられて密封されている。波状部71、72、73、74は端
板45、46に接触して電気的導通を得るとともに、積層さ
れた集合体６を積層方向に加圧する機能を有している。
電池缶18および上蓋82は、それぞれ、正極端子および負
極端子の機能を有するが、両者はかしめ部材91、92によ
って絶縁されている。
は、耐圧を増すために波状部71、72を設けた電池缶81に
納められ、波状部73、74を設けた上蓋82をかぶせた後か
しめられて密封されている。波状部71、72、73、74は端
板45、46に接触して電気的導通を得るとともに、積層さ
れた集合体６を積層方向に加圧する機能を有している。
電池缶18および上蓋82は、それぞれ、正極端子および負
極端子の機能を有するが、両者はかしめ部材91、92によ
って絶縁されている。
次に、接着性絶縁体について説明する。第２図は、絶
縁性粉末とフッ素樹脂を用いて各セルを液密に封じる方
法を示したものである。第２図におけるａに示すよう
に、負極421を上面に配した端板446の周縁部には、絶縁
性粉末をフッ素樹脂粉末またはフッ素樹脂ディスパージ
ョンとともに混合・混練したペーストにより絶縁性外周
壁451が形成されている。ペーストの材質としては、シ
リカ粉末をPTFEディスパージョンと混合し、熱処理温度
より低い温度で仮焼したのち粉砕した粉末を、さらにPT
FEディスパージョンと混練したものが良いが、たとえば
アルミナ粉末やシリコンカーバイド粉末を用いてもよ
く、PTFEのかわりに他のフッ素樹脂粉末を用いてもよ
い。また、場合によっては必ずしも仮焼の必要はなく、
ディスパージョンの代わりに微粉末を用いても良く。ま
た、ペーストによる絶縁性外周壁451の形成方法として
は、ペーストをノズルから押出しながらノズルを移動さ
せて塗布する方法、絶縁性外周壁451に相当する形状の
スリットからペーストを押出して塗布する方法、スクリ
ーン印刷によって塗布する方法などのいずれでもよい。
次に、、第２図におけるｂに示すように、端板446に、
アルカリ電解液を含浸したセパレータ431が重ねられ、
さらに上面に負極422、下面に正極411を一体に配された
バイポーラプレート441が重ねられる。さらに第２図に
おけるｃに示すように、固定治具401に固定され、上方
から加熱治具402および冷却治具403より加圧されるとと
もに、絶縁性外周壁451を熱処理する。このとき、発電
要素404は冷却治具403により冷却され、加熱の影響を受
けない。また、絶縁性外周壁451は、加圧時に上下の端
板446およびバイポーラプレート441の両方に密着し、熱
処理により端板446およびバイポーラプレート441に接着
されるとともに、揆水性が付与された多孔質体となる。
第２図におけるｄは、上記のごとく液密に封じられた第
１セルを示したもので、発電要素404は端板446およびバ
イポーラプレート441に挟まれ、絶縁性外周壁451から形
成された揆水性を有する多孔質体である封止体405によ
って封じられている。封止体405はその揆水性によって
電解液の漏洩を防止しており、また、その多孔質体であ
ることによって内部のガスが自由に透過することができ
る。第２図におけるｄに示された第１セルの上にさらに
第２図におけるａで示したと同様に絶縁性外周壁451を
形成し、さらに第２図におけるｂと同様に発電要素とバ
イポーラプレートを重ねて第２図におけるｃと同様に熱
処理することにより第２セルが液密に封じられる。
縁性粉末とフッ素樹脂を用いて各セルを液密に封じる方
法を示したものである。第２図におけるａに示すよう
に、負極421を上面に配した端板446の周縁部には、絶縁
性粉末をフッ素樹脂粉末またはフッ素樹脂ディスパージ
ョンとともに混合・混練したペーストにより絶縁性外周
壁451が形成されている。ペーストの材質としては、シ
リカ粉末をPTFEディスパージョンと混合し、熱処理温度
より低い温度で仮焼したのち粉砕した粉末を、さらにPT
FEディスパージョンと混練したものが良いが、たとえば
アルミナ粉末やシリコンカーバイド粉末を用いてもよ
く、PTFEのかわりに他のフッ素樹脂粉末を用いてもよ
い。また、場合によっては必ずしも仮焼の必要はなく、
ディスパージョンの代わりに微粉末を用いても良く。ま
た、ペーストによる絶縁性外周壁451の形成方法として
は、ペーストをノズルから押出しながらノズルを移動さ
せて塗布する方法、絶縁性外周壁451に相当する形状の
スリットからペーストを押出して塗布する方法、スクリ
ーン印刷によって塗布する方法などのいずれでもよい。
次に、、第２図におけるｂに示すように、端板446に、
アルカリ電解液を含浸したセパレータ431が重ねられ、
さらに上面に負極422、下面に正極411を一体に配された
バイポーラプレート441が重ねられる。さらに第２図に
おけるｃに示すように、固定治具401に固定され、上方
から加熱治具402および冷却治具403より加圧されるとと
もに、絶縁性外周壁451を熱処理する。このとき、発電
要素404は冷却治具403により冷却され、加熱の影響を受
けない。また、絶縁性外周壁451は、加圧時に上下の端
板446およびバイポーラプレート441の両方に密着し、熱
処理により端板446およびバイポーラプレート441に接着
されるとともに、揆水性が付与された多孔質体となる。
第２図におけるｄは、上記のごとく液密に封じられた第
１セルを示したもので、発電要素404は端板446およびバ
イポーラプレート441に挟まれ、絶縁性外周壁451から形
成された揆水性を有する多孔質体である封止体405によ
って封じられている。封止体405はその揆水性によって
電解液の漏洩を防止しており、また、その多孔質体であ
ることによって内部のガスが自由に透過することができ
る。第２図におけるｄに示された第１セルの上にさらに
第２図におけるａで示したと同様に絶縁性外周壁451を
形成し、さらに第２図におけるｂと同様に発電要素とバ
イポーラプレートを重ねて第２図におけるｃと同様に熱
処理することにより第２セルが液密に封じられる。
このようにして形成された５セルからなる積層電池で
は急速充電により内圧が上昇しても、各セル間に内圧の
偏りは生じず、しかも、５セルからなる積層電池の外部
に相当する耐圧容器内と５セルからなる積層電池の各セ
ルの内圧が等しいため、５セルからなる積層電池が変形
・損傷することはない。これにたいし、たとえば直径0.
5mm程度の細い通気孔を有する積層型集合電池では、1C
・５時間程度の過充電により通気孔が電解液ミストによ
り閉塞し、各セル間に内圧のバラツキが生じて積層電池
が変形・損傷する。
は急速充電により内圧が上昇しても、各セル間に内圧の
偏りは生じず、しかも、５セルからなる積層電池の外部
に相当する耐圧容器内と５セルからなる積層電池の各セ
ルの内圧が等しいため、５セルからなる積層電池が変形
・損傷することはない。これにたいし、たとえば直径0.
5mm程度の細い通気孔を有する積層型集合電池では、1C
・５時間程度の過充電により通気孔が電解液ミストによ
り閉塞し、各セル間に内圧のバラツキが生じて積層電池
が変形・損傷する。
発明の効果 上述のごとく、本発明によれば、セル間の液短絡や内
圧の偏りが生じることなく複数セル集合体を単一の耐圧
容器に収納するため、集合電池の信頼性を損なうことな
くエネルギー密度が向上し、しかし、さらに積層構造の
加圧および電池外部への電流の取出しの構造が簡略化さ
れる等工業的価値甚だ大なるものである。
圧の偏りが生じることなく複数セル集合体を単一の耐圧
容器に収納するため、集合電池の信頼性を損なうことな
くエネルギー密度が向上し、しかし、さらに積層構造の
加圧および電池外部への電流の取出しの構造が簡略化さ
れる等工業的価値甚だ大なるものである。
第１図は、本発明による５セルからなる集合電池の断面
図、第２図は絶縁性粉末とフッ素樹脂粉末を用いて各セ
ルを液密に封じる方法を示した説明図である。11、12、
13、14、15、411は正極、21、22、23、24、25、421、42
2は負極、31、32、33、34、35、431はセパレータ、41、
42、43、44、441はバイポーラプレート、45、46、446は
端板、404は発電要素、451は絶縁性外周壁、50、51、5
2、53、54、55、56、57、58、59は接着性絶縁体、６は
集合体、71、72、73、74は波状部、81は電電池缶、82は
上蓋
図、第２図は絶縁性粉末とフッ素樹脂粉末を用いて各セ
ルを液密に封じる方法を示した説明図である。11、12、
13、14、15、411は正極、21、22、23、24、25、421、42
2は負極、31、32、33、34、35、431はセパレータ、41、
42、43、44、441はバイポーラプレート、45、46、446は
端板、404は発電要素、451は絶縁性外周壁、50、51、5
2、53、54、55、56、57、58、59は接着性絶縁体、６は
集合体、71、72、73、74は波状部、81は電電池缶、82は
上蓋
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 2/02 H01M 2/16
Claims (5)
- 【請求項１】複数の発電要素をバイポーラプレートを介
して積層し、各セルの周縁部を液密に封じた複数セル集
合体を耐圧容器に収納してなる密閉形集合電池におい
て、前記液密に封じた各セルの周縁部に、電解液不透過
性で且ガス透過性の部分を設けることを特徴とする密閉
形集合電池。 - 【請求項２】前記バイポーラプレート間に、絶縁性粉末
とフッ素樹脂粉末を混合・混練したペーストを介在さ
せ、加熱処理して揆水性と通気性を付与した特許請求の
範囲第１項記載の密閉形集合電池。 - 【請求項３】前記耐圧容器が耐圧を増すためのリブまた
は波状部を有する金属缶であり、前記リブまたは波状部
が前記複数セル集合体を積層方向に加圧するよう当接さ
れている特許請求の範囲第１項記載の密閉形集合電池。 - 【請求項４】前記複数セル集合体の積層方向の端部が前
記バイポーラプレートと実質的に同等の部材よりなり、
前記耐圧容器が絶縁体を介して組合わされた複数の金属
部材から構成されており、該金属部材の一方が、前記複
数セル集合体の積層方向の正極側の端部に当接されてい
ることにより正極端子となり、前記金属部材の他方が、
前記複数セル集合体の積層方向の負極側の端部に当接さ
れていることにより負極端子となっている特許請求の範
囲第３項記載の密閉形集合電池。 - 【請求項５】前記発電要素のうち負極部材が水素吸蔵合
金を主成分とするものであり、負極活物質が水素である
特許請求の範囲第１項記載の密閉形集合電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2202798A JP2993069B2 (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 密閉形集合電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2202798A JP2993069B2 (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 密閉形集合電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0495341A JPH0495341A (ja) | 1992-03-27 |
| JP2993069B2 true JP2993069B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=16463369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2202798A Expired - Lifetime JP2993069B2 (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 密閉形集合電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2993069B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE519958C2 (sv) | 2001-09-20 | 2003-04-29 | Nilar Europ Ab | Ett bipolärt batteri och en biplåtsammansättning |
| JP3815774B2 (ja) | 2001-10-12 | 2006-08-30 | 松下電器産業株式会社 | 電解質を含む電気化学素子 |
| AU2003276794A1 (en) * | 2002-11-29 | 2004-06-23 | Nilar International Ab | A bipolar battery and a method for manufacturing a bipolar battery |
| AU2003296207A1 (en) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Yaoqing Yu | High-voltage power accumulator |
| JP2005174844A (ja) * | 2003-12-15 | 2005-06-30 | Nissan Motor Co Ltd | バイポーラ電池 |
| JP4956777B2 (ja) * | 2005-10-24 | 2012-06-20 | 日産自動車株式会社 | バイポーラ電池、組電池及びそれらの電池を搭載した車両 |
| US8859132B2 (en) | 2009-01-27 | 2014-10-14 | G4 Synergetics, Inc. | Variable volume containment for energy storage devices |
| JP2020064702A (ja) * | 2017-02-09 | 2020-04-23 | 株式会社豊田自動織機 | ニッケル水素電池 |
| WO2019194288A1 (ja) * | 2018-04-05 | 2019-10-10 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電モジュール |
| JP6833771B2 (ja) * | 2018-04-05 | 2021-02-24 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電モジュール |
| WO2020039987A1 (ja) * | 2018-08-22 | 2020-02-27 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電モジュール |
| JP7340060B1 (ja) * | 2022-03-31 | 2023-09-06 | 東洋製罐グループホールディングス株式会社 | 電池容器 |
-
1990
- 1990-07-31 JP JP2202798A patent/JP2993069B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0495341A (ja) | 1992-03-27 |
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