JP3051401B1 - 電 池 - Google Patents
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- JP3051401B1 JP3051401B1 JP11085585A JP8558599A JP3051401B1 JP 3051401 B1 JP3051401 B1 JP 3051401B1 JP 11085585 A JP11085585 A JP 11085585A JP 8558599 A JP8558599 A JP 8558599A JP 3051401 B1 JP3051401 B1 JP 3051401B1
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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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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
【要約】
【課題】 スケールアップを可能とする。活物質・触媒
の劣化に対応する。電池内に伝熱面を設置する。エネル
ギー密度を大きくする。 【解決手段】 イオンが通過するフィルター１０を介し
て接続された２つの容器の陰極セル１２に陰極の粉体活
物質及び電解質溶液１６が装填され、陽極セル１４に陽
極の粉体活物質及び電解質溶液１８が装填され、２つの
容器内に活物質である粉体と接触する導電体の集電器２
０、２２が設けられ、活物質である粉体同士及び粉体と
集電器とが効率よく接触するように、２つの容器内で電
解質溶液中の活物質の粉体を流動化させるための液体又
は気体による流動化流体分散手段２４及び撹拌手段の少
なくともいずれかが、２つの容器に接続されるか、又は
２つの容器内に設けられる。
の劣化に対応する。電池内に伝熱面を設置する。エネル
ギー密度を大きくする。 【解決手段】 イオンが通過するフィルター１０を介し
て接続された２つの容器の陰極セル１２に陰極の粉体活
物質及び電解質溶液１６が装填され、陽極セル１４に陽
極の粉体活物質及び電解質溶液１８が装填され、２つの
容器内に活物質である粉体と接触する導電体の集電器２
０、２２が設けられ、活物質である粉体同士及び粉体と
集電器とが効率よく接触するように、２つの容器内で電
解質溶液中の活物質の粉体を流動化させるための液体又
は気体による流動化流体分散手段２４及び撹拌手段の少
なくともいずれかが、２つの容器に接続されるか、又は
２つの容器内に設けられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、活物質を粉体にし
て構成した大電力貯蔵が可能な電池に関するものであ
る。
て構成した大電力貯蔵が可能な電池に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、電池は活物質を板状あるいは円柱
状や円筒状にして電解質溶液に浸した構造をとってき
た。そして、カソードとアノードとの間に板状の電解質
板を挟み込み積層構造としている。また、例えば、特開
平７−１６９５１３号公報には、化石燃料の燃焼熱を利
用することにより、放電後の電池物質を熱的又は化学的
に再生して連続的に発電を行う方法及び装置が開示され
ている。
状や円筒状にして電解質溶液に浸した構造をとってき
た。そして、カソードとアノードとの間に板状の電解質
板を挟み込み積層構造としている。また、例えば、特開
平７−１６９５１３号公報には、化石燃料の燃焼熱を利
用することにより、放電後の電池物質を熱的又は化学的
に再生して連続的に発電を行う方法及び装置が開示され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の電池には下記の
ような問題点がある。 （１） スケールアップが不可能である。電池を流れる
電流は膜の面積に比例している。例えば、膜の面積が１
m2で１Wの電池があるとすると、これを１００万kWにす
るには１０億m2の面積が必要となる。これは正方形にす
ると約３２km四方となり、フランジなどをつくることは
現実的に不可能である。また、膜の枚数を増やして対応
しても、同様にスケールアップは不可能である。 （２） 活物質・触媒の劣化に対応できない。従来の電
池では、活物質・触媒などを電池の構造材に兼用してい
るので、劣化した場合は取り替えるしかないが、現実的
には取り替えは不可能で、劣化した電池は廃却されてい
る。
ような問題点がある。 （１） スケールアップが不可能である。電池を流れる
電流は膜の面積に比例している。例えば、膜の面積が１
m2で１Wの電池があるとすると、これを１００万kWにす
るには１０億m2の面積が必要となる。これは正方形にす
ると約３２km四方となり、フランジなどをつくることは
現実的に不可能である。また、膜の枚数を増やして対応
しても、同様にスケールアップは不可能である。 （２） 活物質・触媒の劣化に対応できない。従来の電
池では、活物質・触媒などを電池の構造材に兼用してい
るので、劣化した場合は取り替えるしかないが、現実的
には取り替えは不可能で、劣化した電池は廃却されてい
る。
【０００４】（３） 充放電に伴う発熱・吸熱に対応す
る伝熱面が設置できない。電池の充放電に伴って発熱、
吸熱があり、温度が高くなると電力変換効率が低下し、
逆に温度が低くなると反応速度が遅くなるという電池特
性から、電池の中に伝熱面を設ける必要がある。しか
し、従来の電池は構造が複雑なので、伝熱面は設置され
ていない。また、電池が小さく、出力に対して電池表面
積が小さいので、自然放冷、吸熱させている。また、温
度ヒューズなどを使って上限温度を設定しているが、温
度制御装置は設置されていない。 （４） エネルギー密度が小さい。従来の電池は、電流
が膜の面積に比例している。したがって、例えば、膜の
面積が１m2で１Wの電池では、１０００kWの電池をつく
る場合、膜の面積が１m2で幅０．１mの膜状電池１００
万個が必要となって、１０００００m3の大きさになり、
エネルギー密度を大きくすることはできない。
る伝熱面が設置できない。電池の充放電に伴って発熱、
吸熱があり、温度が高くなると電力変換効率が低下し、
逆に温度が低くなると反応速度が遅くなるという電池特
性から、電池の中に伝熱面を設ける必要がある。しか
し、従来の電池は構造が複雑なので、伝熱面は設置され
ていない。また、電池が小さく、出力に対して電池表面
積が小さいので、自然放冷、吸熱させている。また、温
度ヒューズなどを使って上限温度を設定しているが、温
度制御装置は設置されていない。 （４） エネルギー密度が小さい。従来の電池は、電流
が膜の面積に比例している。したがって、例えば、膜の
面積が１m2で１Wの電池では、１０００kWの電池をつく
る場合、膜の面積が１m2で幅０．１mの膜状電池１００
万個が必要となって、１０００００m3の大きさになり、
エネルギー密度を大きくすることはできない。
【０００５】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、活物質を粉体にして容器の中に粉
体を入れた電池を構成することにより、スケールアップ
が可能で、劣化した活物質・触媒の再生や取り替え等に
対応でき、電池内に伝熱面を設置することができ、しか
も、エネルギー密度を大きくすることができる電池を提
供することにある。
で、本発明の目的は、活物質を粉体にして容器の中に粉
体を入れた電池を構成することにより、スケールアップ
が可能で、劣化した活物質・触媒の再生や取り替え等に
対応でき、電池内に伝熱面を設置することができ、しか
も、エネルギー密度を大きくすることができる電池を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の電池は、イオンが通過する部材を介して
接続された２つの容器の一方の容器に電解質溶液中に懸
濁させた電子を放出する活物質の粉体が装填され、他方
の容器に電解質溶液中に懸濁させた電子を吸収する活物
質の粉体が装填され、２つの容器内に活物質である粉体
と接触する導電体の集電装置が設けられ、活物質である
粉体同士及び活物質の粉体と集電装置とが効率よく接触
して、電子が粉体を介して移動し、又は電子が粉体と集
電装置との間を直接移動するように、２つの容器内で電
解質溶液中の活物質の粉体を流動化させるための液体又
は気体による流動化流体分散手段及び撹拌手段の少なく
ともいずれかが、２つの容器に接続されるか、又は２つ
の容器内に設けられてなる構成とされている（図１〜図
１１参照）。
めに、本発明の電池は、イオンが通過する部材を介して
接続された２つの容器の一方の容器に電解質溶液中に懸
濁させた電子を放出する活物質の粉体が装填され、他方
の容器に電解質溶液中に懸濁させた電子を吸収する活物
質の粉体が装填され、２つの容器内に活物質である粉体
と接触する導電体の集電装置が設けられ、活物質である
粉体同士及び活物質の粉体と集電装置とが効率よく接触
して、電子が粉体を介して移動し、又は電子が粉体と集
電装置との間を直接移動するように、２つの容器内で電
解質溶液中の活物質の粉体を流動化させるための液体又
は気体による流動化流体分散手段及び撹拌手段の少なく
ともいずれかが、２つの容器に接続されるか、又は２つ
の容器内に設けられてなる構成とされている（図１〜図
１１参照）。
【０００７】上記の本発明の電池において、活物質であ
る粉体と接触する集電装置を、棒状、板状及び管状のい
ずれかとすることができる（図１〜図３参照）。また、
上記の本発明の電池において、活物質である粉体と接触
する集電装置を、容器内の活物質である粉体を流動化さ
せる液体又は気体による流動化流体分散手段及び撹拌手
段の少なくともいずれかとすることができる（図４、図
５参照）。また、これらの本発明の電池において、２つ
の容器内に、電池内の反応温度を一定にするための伝熱
面を設けることが好ましい。伝熱面としては、活物質で
ある粉体と接触する管状の集電体及び板状の集電体のい
ずれかを用いることができる（図７、図８参照）。
る粉体と接触する集電装置を、棒状、板状及び管状のい
ずれかとすることができる（図１〜図３参照）。また、
上記の本発明の電池において、活物質である粉体と接触
する集電装置を、容器内の活物質である粉体を流動化さ
せる液体又は気体による流動化流体分散手段及び撹拌手
段の少なくともいずれかとすることができる（図４、図
５参照）。また、これらの本発明の電池において、２つ
の容器内に、電池内の反応温度を一定にするための伝熱
面を設けることが好ましい。伝熱面としては、活物質で
ある粉体と接触する管状の集電体及び板状の集電体のい
ずれかを用いることができる（図７、図８参照）。
【０００８】また、これらの本発明の電池において、２
つの容器にそれぞれ、劣化した活物質である粉体を容器
から抜き出すための抜出手段及び活物質である粉体を容
器に供給するための供給手段を接続することが好ましい
（図９、図１０参照）。この場合、抜出手段に、抜き出
した活物質である粉体を再生する再生手段及び活物質で
ある粉体の補充を行うメークアップ手段の少なくともい
ずれかを接続し、再生されるか、又は新しく取り替えら
れた活物質の粉体が供給手段から容器内に供給されるよ
うにすることができる（図９参照）。また、抜出手段
に、抜き出した活物質である粉体を熱反応又は化学反応
によって充電状態の粉体に変化させる反応手段を接続
し、充電状態となった活物質の粉体が供給手段から容器
内に供給されるようにすることができる（図１０参
照）。
つの容器にそれぞれ、劣化した活物質である粉体を容器
から抜き出すための抜出手段及び活物質である粉体を容
器に供給するための供給手段を接続することが好ましい
（図９、図１０参照）。この場合、抜出手段に、抜き出
した活物質である粉体を再生する再生手段及び活物質で
ある粉体の補充を行うメークアップ手段の少なくともい
ずれかを接続し、再生されるか、又は新しく取り替えら
れた活物質の粉体が供給手段から容器内に供給されるよ
うにすることができる（図９参照）。また、抜出手段
に、抜き出した活物質である粉体を熱反応又は化学反応
によって充電状態の粉体に変化させる反応手段を接続
し、充電状態となった活物質の粉体が供給手段から容器
内に供給されるようにすることができる（図１０参
照）。
【０００９】また、これらの本発明の電池において、陰
極側の活物質である粉体を水素吸蔵合金の粉体とし、陽
極側の活物質である粉体をニッケルの粉体とすることが
できる（図６参照）。また、これらの本発明の電池にお
いて、陰極側の活物質である粉体を水素吸蔵合金の粉体
とし、陰極側の流動化流体分散手段に導入される気体を
水素とし、陽極側の活物質である粉体をニッケルの粉体
とし、陽極側の流動化流体分散手段に導入される気体を
酸素又は空気とすることができる（図１１参照）。
極側の活物質である粉体を水素吸蔵合金の粉体とし、陽
極側の活物質である粉体をニッケルの粉体とすることが
できる（図６参照）。また、これらの本発明の電池にお
いて、陰極側の活物質である粉体を水素吸蔵合金の粉体
とし、陰極側の流動化流体分散手段に導入される気体を
水素とし、陽極側の活物質である粉体をニッケルの粉体
とし、陽極側の流動化流体分散手段に導入される気体を
酸素又は空気とすることができる（図１１参照）。
【００１０】本発明の電池における改良点のポイントは
下記の通りである。 （１） スケールアップが可能である。電池を流れる電
流は反応物質の表面積に比例している。そこで、活物質
を粉体にして電池をつくると、容器の中に粉体を入れた
電池が構成される。すなわち、活物質を粉体にして電池
をつくると、電池構造は３次元的となり、例えば、１リ
ットルで１Wの電池ならば、１m立方にすれば１kW、１０
m立方にすれば１０００kW、１００m立方にすれば１００
万kWの電池となり、スケールアップが可能となる。ま
た、活物質を粉体にして電池をつくると、スケールメリ
ットが発揮される。例えば、従来の電池が１kWで１０万
円とすれば、１００万kWとするには１００万個が必要と
なり１０００億円になるが、本発明の電池では、スケー
ルメリット、すなわち、スケールが大きくなると製作単
価が減少する効果が発揮され、１億円程度で作ることが
できる。
下記の通りである。 （１） スケールアップが可能である。電池を流れる電
流は反応物質の表面積に比例している。そこで、活物質
を粉体にして電池をつくると、容器の中に粉体を入れた
電池が構成される。すなわち、活物質を粉体にして電池
をつくると、電池構造は３次元的となり、例えば、１リ
ットルで１Wの電池ならば、１m立方にすれば１kW、１０
m立方にすれば１０００kW、１００m立方にすれば１００
万kWの電池となり、スケールアップが可能となる。ま
た、活物質を粉体にして電池をつくると、スケールメリ
ットが発揮される。例えば、従来の電池が１kWで１０万
円とすれば、１００万kWとするには１００万個が必要と
なり１０００億円になるが、本発明の電池では、スケー
ルメリット、すなわち、スケールが大きくなると製作単
価が減少する効果が発揮され、１億円程度で作ることが
できる。
【００１１】（２） 劣化した活物質・触媒の再生や取
替え等が可能である。活物質・触媒は粉体にして電解質
溶液（電解液）の中で流動化させる。そして、活物質・
触媒の粉体が劣化した場合は抜き出し、再生するか、新
しい活物質・触媒に取り替えるか、又は熱反応や化学反
応で充電状態に戻して、再び供給する構造とする。例え
ば、活物質・触媒の粉体を容器から管によって電解液と
ともにスラリーとして抜き出し、粉体を電解液と分離し
て、再生又は新品の追加等を行って再び電解液と混合
し、スラリーにしてスラリーポンプで電池に供給する。
例えば、従来の電池は、小型のもので約５００回の放充
電が可能で、大型のもので連続８０００時間程度の作動
時間であったが、活物質・触媒の循環再生やメークアッ
プ等によって、常に活物質・触媒が最高の状態に保たれ
るので、電池の寿命は電池設備の寿命となって、電池の
寿命を約５０倍から約１００倍に延ばす効果がある。
替え等が可能である。活物質・触媒は粉体にして電解質
溶液（電解液）の中で流動化させる。そして、活物質・
触媒の粉体が劣化した場合は抜き出し、再生するか、新
しい活物質・触媒に取り替えるか、又は熱反応や化学反
応で充電状態に戻して、再び供給する構造とする。例え
ば、活物質・触媒の粉体を容器から管によって電解液と
ともにスラリーとして抜き出し、粉体を電解液と分離し
て、再生又は新品の追加等を行って再び電解液と混合
し、スラリーにしてスラリーポンプで電池に供給する。
例えば、従来の電池は、小型のもので約５００回の放充
電が可能で、大型のもので連続８０００時間程度の作動
時間であったが、活物質・触媒の循環再生やメークアッ
プ等によって、常に活物質・触媒が最高の状態に保たれ
るので、電池の寿命は電池設備の寿命となって、電池の
寿命を約５０倍から約１００倍に延ばす効果がある。
【００１２】（３） 電池内に伝熱面が設置できる。活
物質・触媒は粉体にして気体、液体又は撹拌装置で流動
化し、この中に伝熱面を設置する。電池内に設置した伝
熱面の伝熱は、粉体の流動化によって伝熱速度が速く伝
熱面積は小さくて良い。電池内に設置した伝熱面によっ
て電池内の反応温度を一定にすることができるようにな
り、温度が高くなると電力変換効率が低下し、逆に温度
が低くなると反応速度が遅くなるという電池特性に対応
できるようになる。また、回収した熱及び冷熱を冷暖房
や発電に利用することができることになり、エネルギー
発電効率、エネルギー利用率が増加する効果がある。
物質・触媒は粉体にして気体、液体又は撹拌装置で流動
化し、この中に伝熱面を設置する。電池内に設置した伝
熱面の伝熱は、粉体の流動化によって伝熱速度が速く伝
熱面積は小さくて良い。電池内に設置した伝熱面によっ
て電池内の反応温度を一定にすることができるようにな
り、温度が高くなると電力変換効率が低下し、逆に温度
が低くなると反応速度が遅くなるという電池特性に対応
できるようになる。また、回収した熱及び冷熱を冷暖房
や発電に利用することができることになり、エネルギー
発電効率、エネルギー利用率が増加する効果がある。
【００１３】（４） エネルギー密度を大きくすること
ができる。電池を流れる電流は反応物質の表面積に比例
している。そこで、活物質を粉体にして電池を作る。活
物質を粉体にして電池を作ると表面積が増えて、例え
ば、１m3の粉体で約３０００００m2の表面積になってエ
ネルギー密度が大きくなる。また、例えば、従来の電池
が膜の面積１m2で１Wであれば、３０００kWの電池をつ
くる場合、面積１m2で幅０．１mの膜状電池３００万個
が必要となって、３０００００m3の大きさになる。本発
明の電池では、これと同じ出力の電池が粒子径１μmの
粉体を使用すれば約１０m3の大きさになり、エネルギー
密度が３００００倍になって、エネルギー密度を大きく
する効果がある。
ができる。電池を流れる電流は反応物質の表面積に比例
している。そこで、活物質を粉体にして電池を作る。活
物質を粉体にして電池を作ると表面積が増えて、例え
ば、１m3の粉体で約３０００００m2の表面積になってエ
ネルギー密度が大きくなる。また、例えば、従来の電池
が膜の面積１m2で１Wであれば、３０００kWの電池をつ
くる場合、面積１m2で幅０．１mの膜状電池３００万個
が必要となって、３０００００m3の大きさになる。本発
明の電池では、これと同じ出力の電池が粒子径１μmの
粉体を使用すれば約１０m3の大きさになり、エネルギー
密度が３００００倍になって、エネルギー密度を大きく
する効果がある。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することが可能な
ものである。図１は、本発明の実施の第１形態による電
池を示している。図１に示すように、フィルター１０を
介して陰極セル１２、陽極セル１４が設けられ、陰極セ
ル１２には陰極の粉体活物質及び電解質溶液１６が装填
され、陽極セル１４には陽極の粉体活物質及び電解質溶
液１８が装填されている。陰極、陽極の粉体活物質とし
ては、例えば、水素吸蔵合金とニッケル、カドニウムと
ニッケル等を用いることができる。水素吸蔵合金の具体
例としては、一例として、Ｌａ0.3（Ｃｅ，Ｎｄ）0.15
Ｚｒ0.05Ｎｉ3.8Ｃｏ0.8Ａｌ0.5等が挙げられる。ま
た、電解質溶液としては、例えば、ＫＯＨ水溶液等が用
いられる。なお、フィルター１０は、イオンを通すため
のフィルターで、粉体は通過しない膜であり、例えば、
素焼、イオン交換樹脂膜、金属繊維等が用いられる。
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することが可能な
ものである。図１は、本発明の実施の第１形態による電
池を示している。図１に示すように、フィルター１０を
介して陰極セル１２、陽極セル１４が設けられ、陰極セ
ル１２には陰極の粉体活物質及び電解質溶液１６が装填
され、陽極セル１４には陽極の粉体活物質及び電解質溶
液１８が装填されている。陰極、陽極の粉体活物質とし
ては、例えば、水素吸蔵合金とニッケル、カドニウムと
ニッケル等を用いることができる。水素吸蔵合金の具体
例としては、一例として、Ｌａ0.3（Ｃｅ，Ｎｄ）0.15
Ｚｒ0.05Ｎｉ3.8Ｃｏ0.8Ａｌ0.5等が挙げられる。ま
た、電解質溶液としては、例えば、ＫＯＨ水溶液等が用
いられる。なお、フィルター１０は、イオンを通すため
のフィルターで、粉体は通過しない膜であり、例えば、
素焼、イオン交換樹脂膜、金属繊維等が用いられる。
【００１５】また、陰極セル１２、陽極セル１４の中に
は、それぞれ導電体からなる陰極集電器２０、陽極集電
器２２が設けられており、集電器２０、２２が負荷手段
（放電の場合）又は発電手段（充電の場合）２６と接続
される。そして、粉体どうしの、あるいは粉体と集電器
２０、２２との接触効率を上げるために、気体又は液体
による流動化流体分散手段２４により各セル１２、１４
内の粉体を流動化（撹拌）させる。流動化流体分散手段
２４の代わりに、あるいは流動化流体分散手段２４とと
もに、各セル１２、１４内に羽状の撹拌機等の撹拌手段
を設けて粉体を流動化（撹拌）することもできる。な
お、図１では図示を簡略化しているが、流動化流体分散
手段２４としては、気体又は液体をセル内水平断面にお
いて均一に分散する分散板やスプレーノズル等の装置を
用いることができる。また、流動化流体分散手段２４に
導入される気体（又は液体）としては、例えば、窒素、
アルゴン等が用いられる。気体により粉体を流動化させ
る場合、流動化流体分散手段２４に導入された気体は、
各セル１２、１４の上部から抜き出される。また、液体
により粉体を流動化させる場合、流動化流体分散手段２
４に導入された液体は、各セル１２、１４の底部から抜
き出される。なお、２８は電解液界面である。
は、それぞれ導電体からなる陰極集電器２０、陽極集電
器２２が設けられており、集電器２０、２２が負荷手段
（放電の場合）又は発電手段（充電の場合）２６と接続
される。そして、粉体どうしの、あるいは粉体と集電器
２０、２２との接触効率を上げるために、気体又は液体
による流動化流体分散手段２４により各セル１２、１４
内の粉体を流動化（撹拌）させる。流動化流体分散手段
２４の代わりに、あるいは流動化流体分散手段２４とと
もに、各セル１２、１４内に羽状の撹拌機等の撹拌手段
を設けて粉体を流動化（撹拌）することもできる。な
お、図１では図示を簡略化しているが、流動化流体分散
手段２４としては、気体又は液体をセル内水平断面にお
いて均一に分散する分散板やスプレーノズル等の装置を
用いることができる。また、流動化流体分散手段２４に
導入される気体（又は液体）としては、例えば、窒素、
アルゴン等が用いられる。気体により粉体を流動化させ
る場合、流動化流体分散手段２４に導入された気体は、
各セル１２、１４の上部から抜き出される。また、液体
により粉体を流動化させる場合、流動化流体分散手段２
４に導入された液体は、各セル１２、１４の底部から抜
き出される。なお、２８は電解液界面である。
【００１６】つぎに、本実施形態の電池について充電及
び放電の詳細を説明する。 （充電）電池に電圧をかけ、陰極集電器２０より電子を
供給する。電子は陰極集電器２０より陰極の粉体活物質
に直接又は粉体を介して移動して反応する。反応によっ
て発生したイオンはフィルター１０を通過して陽極セル
１４に入り、ここで陽極の粉体活物質と反応して電子を
放出する。この電子は粉体を介して、あるいは直接、陽
極集電器２２に移動して発電手段２６に送られる。 （放電）電池に負荷をかけ、陰極集電器２０より電子が
供給される。電子は陰極セル１２内で陽イオン化した活
物質が放出し、陰極集電器２０に直接又は粉体を介して
移動する。反応によって発生したイオンはフィルター１
０を通過して陽極セル１４に入り、ここで陽極の粉体活
物質及び電子と反応する。電子は粉体を介して、あるい
は直接、陽極集電器２２に移動して負荷手段２６に供給
される。
び放電の詳細を説明する。 （充電）電池に電圧をかけ、陰極集電器２０より電子を
供給する。電子は陰極集電器２０より陰極の粉体活物質
に直接又は粉体を介して移動して反応する。反応によっ
て発生したイオンはフィルター１０を通過して陽極セル
１４に入り、ここで陽極の粉体活物質と反応して電子を
放出する。この電子は粉体を介して、あるいは直接、陽
極集電器２２に移動して発電手段２６に送られる。 （放電）電池に負荷をかけ、陰極集電器２０より電子が
供給される。電子は陰極セル１２内で陽イオン化した活
物質が放出し、陰極集電器２０に直接又は粉体を介して
移動する。反応によって発生したイオンはフィルター１
０を通過して陽極セル１４に入り、ここで陽極の粉体活
物質及び電子と反応する。電子は粉体を介して、あるい
は直接、陽極集電器２２に移動して負荷手段２６に供給
される。
【００１７】図２、図３は、本発明の実施の第２形態に
よる電池を示している。図２は、集電器と活物質の粉体
との接触効率を良くするために、陰極集電器及び陽極集
電器を、それぞれ、板状陰極集電器３０、板状陽極集電
器３２として接触面積を大きくしたものである。また、
図３は、集電器と活物質の粉体との接触効率を良くする
ために、陰極集電器及び陽極集電器を、それぞれ、管状
陰極集電器３４、管状陽極集電器３６として接触面積を
大きくしたものである。なお、集電器の表面積が大きく
なる構成であれば、板状及び管状以外の形状を採用する
ことも可能である。他の構成及び作用は、実施の第１形
態の場合と同様である。
よる電池を示している。図２は、集電器と活物質の粉体
との接触効率を良くするために、陰極集電器及び陽極集
電器を、それぞれ、板状陰極集電器３０、板状陽極集電
器３２として接触面積を大きくしたものである。また、
図３は、集電器と活物質の粉体との接触効率を良くする
ために、陰極集電器及び陽極集電器を、それぞれ、管状
陰極集電器３４、管状陽極集電器３６として接触面積を
大きくしたものである。なお、集電器の表面積が大きく
なる構成であれば、板状及び管状以外の形状を採用する
ことも可能である。他の構成及び作用は、実施の第１形
態の場合と同様である。
【００１８】図４、図５は、本発明の実施の第３形態に
よる電池を示している。図４は、陰極集電器及び陽極集
電器を、それぞれ、液体又は気体による流動化流体分散
器としたものである。また、図５は、陰極集電器及び陽
極集電器を、それぞれ、モータ等（図示略）により回転
駆動される撹拌機としたものである。図４に示すよう
に、陰極集電器兼分散器３８、陽極集電器兼分散器４０
は、気体又は液体を各セル１２、１４内水平断面におい
て均一に分散する分散板やスプレーノズル等の装置であ
る。なお、各セル１２、１４内に羽状の撹拌機等の撹拌
手段を設けることも可能である。また、図５に示すよう
に、陰極集電器兼撹拌機４２、陽極集電器兼撹拌機４４
は、活物質の粉体を撹拌（流動化）するとともに粉体と
直流的に接触する機能を兼ねている。陰極集電器兼撹拌
機４２、陽極集電器兼撹拌機４４としては、モータ等
（図示略）により回転駆動される羽状の撹拌機等が用い
られるが、撹拌手段の構成は限定されるものではない。
なお、図５では、液体又は気体による流動化流体分散器
４６も併用しているが、流動化流体分散器４６を設けな
い構成とすることも可能である。他の構成及び作用は、
実施の第１形態の場合と同様である。
よる電池を示している。図４は、陰極集電器及び陽極集
電器を、それぞれ、液体又は気体による流動化流体分散
器としたものである。また、図５は、陰極集電器及び陽
極集電器を、それぞれ、モータ等（図示略）により回転
駆動される撹拌機としたものである。図４に示すよう
に、陰極集電器兼分散器３８、陽極集電器兼分散器４０
は、気体又は液体を各セル１２、１４内水平断面におい
て均一に分散する分散板やスプレーノズル等の装置であ
る。なお、各セル１２、１４内に羽状の撹拌機等の撹拌
手段を設けることも可能である。また、図５に示すよう
に、陰極集電器兼撹拌機４２、陽極集電器兼撹拌機４４
は、活物質の粉体を撹拌（流動化）するとともに粉体と
直流的に接触する機能を兼ねている。陰極集電器兼撹拌
機４２、陽極集電器兼撹拌機４４としては、モータ等
（図示略）により回転駆動される羽状の撹拌機等が用い
られるが、撹拌手段の構成は限定されるものではない。
なお、図５では、液体又は気体による流動化流体分散器
４６も併用しているが、流動化流体分散器４６を設けな
い構成とすることも可能である。他の構成及び作用は、
実施の第１形態の場合と同様である。
【００１９】図６は、本発明の実施の第４形態による電
池を示している。本実施の形態は、活物質である粉体と
して、陰極側に水素吸蔵合金、陽極側にニッケルを用い
たものである。図６に示すように、陰極セル１２には水
素吸蔵合金粉及び電解質溶液４８が装填され、陽極セル
１４にはニッケル粉及び電解質溶液５０が装填されてい
る。水素吸蔵合金としては、例えば、Ｌａ0.3（Ｃｅ，
Ｎｄ）0.15Ｚｒ0.05Ｎｉ3.8Ｃｏ0.8Ａｌ0.5等が用いら
れる。また、電解質溶液としては、例えば、ＫＯＨ水溶
液等が用いられる。本実施形態の電池について充電及び
放電の詳細を説明する。 （充電）電池に電圧をかけ、陰極集電器２０より電子を
供給する。電子は陰極集電器２０より陰極の粉体状の水
素吸蔵合金に直接又は粉体を介して移動して次の反応が
起こる。Ｍは水素吸蔵合金である。 Ｍ＋ｘＨ2Ｏ＋ｘｅ-→ＭＨx＋ｘＯＨ- 反応によって発生した水酸基イオンはフィルター１０を
通過して陽極セル１４に入り、ここでニッケル粉と反応
して次の反応が起こり電子を放出する。 Ｎｉ（ＯＨ）2＋ＯＨ-→ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2Ｏ＋ｅ- 発生した電子は粉体を介して、あるいは直接、陽極集電
器２２に移動して発電手段２６に送られる。
池を示している。本実施の形態は、活物質である粉体と
して、陰極側に水素吸蔵合金、陽極側にニッケルを用い
たものである。図６に示すように、陰極セル１２には水
素吸蔵合金粉及び電解質溶液４８が装填され、陽極セル
１４にはニッケル粉及び電解質溶液５０が装填されてい
る。水素吸蔵合金としては、例えば、Ｌａ0.3（Ｃｅ，
Ｎｄ）0.15Ｚｒ0.05Ｎｉ3.8Ｃｏ0.8Ａｌ0.5等が用いら
れる。また、電解質溶液としては、例えば、ＫＯＨ水溶
液等が用いられる。本実施形態の電池について充電及び
放電の詳細を説明する。 （充電）電池に電圧をかけ、陰極集電器２０より電子を
供給する。電子は陰極集電器２０より陰極の粉体状の水
素吸蔵合金に直接又は粉体を介して移動して次の反応が
起こる。Ｍは水素吸蔵合金である。 Ｍ＋ｘＨ2Ｏ＋ｘｅ-→ＭＨx＋ｘＯＨ- 反応によって発生した水酸基イオンはフィルター１０を
通過して陽極セル１４に入り、ここでニッケル粉と反応
して次の反応が起こり電子を放出する。 Ｎｉ（ＯＨ）2＋ＯＨ-→ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2Ｏ＋ｅ- 発生した電子は粉体を介して、あるいは直接、陽極集電
器２２に移動して発電手段２６に送られる。
【００２０】（放電）電池に負荷をかけ、陰極集電器２
０より電子が供給される。電子は陰極セル１２内で水素
化金属と水酸基が反応して放出され、陰極集電器２０に
直接又は水素吸蔵合金粉を介して移動する。電子は陽極
集電器２２からニッケル粉に移動し、ニッケル粉を介し
て、又は直接移動して水と反応し、水酸化ニッケルと水
酸基が生成される。水酸基はフィルター１０を通過して
陰極セル１２に導かれ、水素化金属と反応する。他の構
成及び作用は、実施の第１形態の場合と同様である。な
お、本実施形態の電池は、実施の第２、第３形態及び後
述する実施の第５、第６形態の構成で実施することも勿
論可能である。
０より電子が供給される。電子は陰極セル１２内で水素
化金属と水酸基が反応して放出され、陰極集電器２０に
直接又は水素吸蔵合金粉を介して移動する。電子は陽極
集電器２２からニッケル粉に移動し、ニッケル粉を介し
て、又は直接移動して水と反応し、水酸化ニッケルと水
酸基が生成される。水酸基はフィルター１０を通過して
陰極セル１２に導かれ、水素化金属と反応する。他の構
成及び作用は、実施の第１形態の場合と同様である。な
お、本実施形態の電池は、実施の第２、第３形態及び後
述する実施の第５、第６形態の構成で実施することも勿
論可能である。
【００２１】図７、図８は、本発明の実施の第５形態に
よる電池を示している。本実施の形態は、電池内に伝熱
面を設置するとともに、伝熱面が集電器の機能を兼ねる
ようにしたものである。なお、伝熱面と集電器とを別個
に設ける構成とすることも可能である。図７に示すよう
に、陰極セル１２内には陰極集電器兼伝熱管５２が設け
られ、陽極セル１４内には陽極集電器兼伝熱管５４が設
けられる。また、図８に示すように、陰極セル１２内に
は陰極集電器兼伝熱板５６が設けられ、陽極セル１４内
には陽極集電器兼伝熱板５８が設けられる。図７を参照
しながら、本実施形態の電池について充電及び放電の詳
細を説明する。 （充電）電池に電圧をかけ、陰極集電器（兼伝熱管）５
２より電子を供給する。電子は陰極集電器５２より陰極
の粉体活物質に直接又は粉体を介して移動して反応す
る。反応によって発生したイオンはフィルター１０を通
過して陽極セル１４に入り、ここで陽極の粉体活物質と
反応して電子を放出する。この電子は粉体を介して、あ
るいは直接、陽極集電器（兼伝熱管）５４に移動して発
電手段２６に送られる。上述したように、集電器は陰
極、陽極とも伝熱管と兼用であり、粉体の接触によって
電子と熱を同時に伝達する。陰極集電器兼伝熱管５２、
陽極集電器兼伝熱管５４には水や空気等の熱媒体が流さ
れ、熱回収、熱供給が行われる。
よる電池を示している。本実施の形態は、電池内に伝熱
面を設置するとともに、伝熱面が集電器の機能を兼ねる
ようにしたものである。なお、伝熱面と集電器とを別個
に設ける構成とすることも可能である。図７に示すよう
に、陰極セル１２内には陰極集電器兼伝熱管５２が設け
られ、陽極セル１４内には陽極集電器兼伝熱管５４が設
けられる。また、図８に示すように、陰極セル１２内に
は陰極集電器兼伝熱板５６が設けられ、陽極セル１４内
には陽極集電器兼伝熱板５８が設けられる。図７を参照
しながら、本実施形態の電池について充電及び放電の詳
細を説明する。 （充電）電池に電圧をかけ、陰極集電器（兼伝熱管）５
２より電子を供給する。電子は陰極集電器５２より陰極
の粉体活物質に直接又は粉体を介して移動して反応す
る。反応によって発生したイオンはフィルター１０を通
過して陽極セル１４に入り、ここで陽極の粉体活物質と
反応して電子を放出する。この電子は粉体を介して、あ
るいは直接、陽極集電器（兼伝熱管）５４に移動して発
電手段２６に送られる。上述したように、集電器は陰
極、陽極とも伝熱管と兼用であり、粉体の接触によって
電子と熱を同時に伝達する。陰極集電器兼伝熱管５２、
陽極集電器兼伝熱管５４には水や空気等の熱媒体が流さ
れ、熱回収、熱供給が行われる。
【００２２】（放電）電池に負荷をかけ、陰極集電器５
２より電子が供給される。電子は陰極セル１２内で陽イ
オン化した活物質が放出し、陰極集電器５２に直接又は
粉体を介して移動する。反応によって発生したイオンは
フィルター１０を通過して陽極セル１４に入り、ここで
陽極の粉体活物質及び電子と反応する。電子は粉体を介
して、あるいは直接、陽極集電器５４に移動して負荷手
段２６に供給される。図８の場合は、集電器が陰極、陽
極とも中が空洞になった伝熱板と兼用であり、粉体の接
触によって電子と熱を同時に伝達する。陰極集電器兼伝
熱板５６、陽極集電器兼伝熱板５８には水や空気等の熱
媒体が流され、熱回収、熱供給が行われる。充電及び放
電の詳細は図７と同じである。なお、伝熱面の形状は管
状及び板状に限定されるものではなく、他の形状を採用
しても良い。他の構成及び作用は、実施の第１形態の場
合と同様である。なお、本実施形態の構成を、実施の第
２、第３形態及び後述する実施の第６形態の構成と組み
合わせることも可能である。
２より電子が供給される。電子は陰極セル１２内で陽イ
オン化した活物質が放出し、陰極集電器５２に直接又は
粉体を介して移動する。反応によって発生したイオンは
フィルター１０を通過して陽極セル１４に入り、ここで
陽極の粉体活物質及び電子と反応する。電子は粉体を介
して、あるいは直接、陽極集電器５４に移動して負荷手
段２６に供給される。図８の場合は、集電器が陰極、陽
極とも中が空洞になった伝熱板と兼用であり、粉体の接
触によって電子と熱を同時に伝達する。陰極集電器兼伝
熱板５６、陽極集電器兼伝熱板５８には水や空気等の熱
媒体が流され、熱回収、熱供給が行われる。充電及び放
電の詳細は図７と同じである。なお、伝熱面の形状は管
状及び板状に限定されるものではなく、他の形状を採用
しても良い。他の構成及び作用は、実施の第１形態の場
合と同様である。なお、本実施形態の構成を、実施の第
２、第３形態及び後述する実施の第６形態の構成と組み
合わせることも可能である。
【００２３】図９、図１０は、本発明の実施の第６形態
による電池を示している。本実施の形態は、活物質であ
る粉体を容器から抜き出す抜出装置及び活物質である粉
体を容器に供給する供給装置を設け、さらに、抜き出し
た粉体を再生する装置、粉体のメークアップ（補充）を
行う装置、抜き出した粉体を熱反応又は化学反応によっ
て充電状態の粉体に変化させる装置等を設けたものであ
る。まず、本実施形態の電池について充電及び放電の詳
細を説明する。 （充電）電池に電圧をかけ、陰極集電器２０より電子を
供給する。電子は陰極集電器２０より陰極の粉体活物質
に直接又は粉体を介して移動して反応する。反応によっ
て発生したイオンはフィルター１０を通過して陽極セル
１４に入り、ここで陽極の粉体活物質と反応して電子を
放出する。この電子は粉体を介して、あるいは直接、陽
極集電器２２に移動して発電手段２６に送られる。 （放電）電池に負荷をかけ、陰極集電器２０より電子が
供給される。電子は陰極セル１２内で陽イオン化した活
物質が放出し、陰極集電器２０に直接又は粉体を介して
移動する。反応によって発生したイオンはフィルター１
０を通過して陽極セル１４に入り、ここで陽極の粉体活
物質及び電子と反応する。電子は粉体を介して、あるい
は直接、陽極集電器２２に移動して負荷手段２６に供給
される。他の構成及び作用は、実施の第１形態の場合と
同様である。
による電池を示している。本実施の形態は、活物質であ
る粉体を容器から抜き出す抜出装置及び活物質である粉
体を容器に供給する供給装置を設け、さらに、抜き出し
た粉体を再生する装置、粉体のメークアップ（補充）を
行う装置、抜き出した粉体を熱反応又は化学反応によっ
て充電状態の粉体に変化させる装置等を設けたものであ
る。まず、本実施形態の電池について充電及び放電の詳
細を説明する。 （充電）電池に電圧をかけ、陰極集電器２０より電子を
供給する。電子は陰極集電器２０より陰極の粉体活物質
に直接又は粉体を介して移動して反応する。反応によっ
て発生したイオンはフィルター１０を通過して陽極セル
１４に入り、ここで陽極の粉体活物質と反応して電子を
放出する。この電子は粉体を介して、あるいは直接、陽
極集電器２２に移動して発電手段２６に送られる。 （放電）電池に負荷をかけ、陰極集電器２０より電子が
供給される。電子は陰極セル１２内で陽イオン化した活
物質が放出し、陰極集電器２０に直接又は粉体を介して
移動する。反応によって発生したイオンはフィルター１
０を通過して陽極セル１４に入り、ここで陽極の粉体活
物質及び電子と反応する。電子は粉体を介して、あるい
は直接、陽極集電器２２に移動して負荷手段２６に供給
される。他の構成及び作用は、実施の第１形態の場合と
同様である。
【００２４】つぎに、図９を参照しながら、本実施形態
の電池について活物質（触媒）の再生、メークアップの
詳細を説明する。なお、図９では、陰極側の構成のみを
図示しているが、同様の装置等が陽極側にも設置されて
いる。図９に示すように、充放電によって劣化した活物
質である粉体は、電解質溶液（電解液）とともにスラリ
ーとして陰極セル１２から抜き出され、セパレーター６
０で、必要な場合は一部又は全部が廃棄される。電解液
が分離され、セパレーター６０から再生機６２に供給さ
れた粉体は、再生機６２で塩酸による洗浄等の酸処理な
どが行われる。再生機６２で再生処理された粉体は、混
合機６４に供給されて、ここでセパレーター６０から廃
棄された粉体分に相当する量の新しい粉体がメークアッ
プ用粉体ホッパー６６から供給される。再生・メークア
ップされた粉体は、混合機６４で再び電解液と混合さ
れ、スラリーとしてスラリーポンプ（図示略）から陰極
セル１２に供給される。なお、電解液を分離・混合する
構成は、図示を省略している。
の電池について活物質（触媒）の再生、メークアップの
詳細を説明する。なお、図９では、陰極側の構成のみを
図示しているが、同様の装置等が陽極側にも設置されて
いる。図９に示すように、充放電によって劣化した活物
質である粉体は、電解質溶液（電解液）とともにスラリ
ーとして陰極セル１２から抜き出され、セパレーター６
０で、必要な場合は一部又は全部が廃棄される。電解液
が分離され、セパレーター６０から再生機６２に供給さ
れた粉体は、再生機６２で塩酸による洗浄等の酸処理な
どが行われる。再生機６２で再生処理された粉体は、混
合機６４に供給されて、ここでセパレーター６０から廃
棄された粉体分に相当する量の新しい粉体がメークアッ
プ用粉体ホッパー６６から供給される。再生・メークア
ップされた粉体は、混合機６４で再び電解液と混合さ
れ、スラリーとしてスラリーポンプ（図示略）から陰極
セル１２に供給される。なお、電解液を分離・混合する
構成は、図示を省略している。
【００２５】また、図１０を参照しながら、本実施形態
の電池について反応による再生、メークアップの詳細を
説明する。なお、図１０では、陰極側の構成のみを図示
しているが、同様の装置等が陽極側にも設置されてい
る。図１０に示すように、充放電によって生成された粉
体は電解液とともにスラリーとして陰極セル１２から抜
き出され、セパレーター６０で、必要な場合は一部又は
全部が廃棄される。電解液が分離され、セパレーター６
０から反応器６８に供給された粉体は、反応器６８で、
燃料供給管７０から供給された燃料と反応して、再び放
電できる活物質となる。反応器６８で充電状態となった
粉体は、混合機６４に供給されて、ここでセパレーター
６０から廃棄された粉体分に相当する量の新しい粉体が
メークアップ用粉体ホッパー６６から供給される。再生
・メークアップされた粉体は、混合機６４で再び電解液
と混合され、スラリーとしてスラリーポンプ（図示略）
から陰極セル１２に供給される。なお、電解液を分離・
混合する構成は、図示を省略している。
の電池について反応による再生、メークアップの詳細を
説明する。なお、図１０では、陰極側の構成のみを図示
しているが、同様の装置等が陽極側にも設置されてい
る。図１０に示すように、充放電によって生成された粉
体は電解液とともにスラリーとして陰極セル１２から抜
き出され、セパレーター６０で、必要な場合は一部又は
全部が廃棄される。電解液が分離され、セパレーター６
０から反応器６８に供給された粉体は、反応器６８で、
燃料供給管７０から供給された燃料と反応して、再び放
電できる活物質となる。反応器６８で充電状態となった
粉体は、混合機６４に供給されて、ここでセパレーター
６０から廃棄された粉体分に相当する量の新しい粉体が
メークアップ用粉体ホッパー６６から供給される。再生
・メークアップされた粉体は、混合機６４で再び電解液
と混合され、スラリーとしてスラリーポンプ（図示略）
から陰極セル１２に供給される。なお、電解液を分離・
混合する構成は、図示を省略している。
【００２６】反応器６８では、例えば、ニッケル水素型
電池の場合、次の反応が行われる。 Ｍ＋ｘ／２Ｈ2→ＭＨx これによって充電時に行われる以下の反応で生成される
ＭＨxと同じ活物質が生成される。 Ｍ＋ｘＨ2Ｏ＋ｘｅ-→ＭＨx＋ｘＯＨ- 陽極の反応器では、ニッケル水素型電池の場合、酸素又
は空気により次の反応が行われる。 Ｎｉ（ＯＨ）2＋１／４Ｏ2→ＮｉＯＯＨ＋１／２Ｈ2Ｏ これによって充電時に行われる以下の反応で生成される
ＮｉＯＯＨと同じ活物質が生成される。 Ｎｉ（ＯＨ）2＋ＯＨ-→ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2Ｏ＋ｅ- なお、本実施形態の構成を、実施の第２、第３、第５形
態の構成と適宜組み合わせることも可能である。
電池の場合、次の反応が行われる。 Ｍ＋ｘ／２Ｈ2→ＭＨx これによって充電時に行われる以下の反応で生成される
ＭＨxと同じ活物質が生成される。 Ｍ＋ｘＨ2Ｏ＋ｘｅ-→ＭＨx＋ｘＯＨ- 陽極の反応器では、ニッケル水素型電池の場合、酸素又
は空気により次の反応が行われる。 Ｎｉ（ＯＨ）2＋１／４Ｏ2→ＮｉＯＯＨ＋１／２Ｈ2Ｏ これによって充電時に行われる以下の反応で生成される
ＮｉＯＯＨと同じ活物質が生成される。 Ｎｉ（ＯＨ）2＋ＯＨ-→ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2Ｏ＋ｅ- なお、本実施形態の構成を、実施の第２、第３、第５形
態の構成と適宜組み合わせることも可能である。
【００２７】図１１は、本発明の実施の第７形態による
電池を示している。本実施の形態は、陰極の活物質であ
る粉体を水素吸蔵合金とし、陰極の撹拌（流動化）用気
体を水素とし、陽極の活物質である粉体をニッケルと
し、陽極の撹拌（流動化）用気体を酸素又は空気とした
ものである。図１１に示すように、陰極セル１２には水
素吸蔵合金粉及び電解質溶液４８が装填され、陽極セル
１４にはニッケル粉及び電解質溶液５０が装填されてい
る。また、流動化流体分散手段２４により、陰極セル１
２には水素が供給され、陽極セル１４には酸素又は空気
が供給されている。なお、水素吸蔵合金としては、例え
ば、Ｌａ0.3（Ｃｅ，Ｎｄ）0.15Ｚｒ0.05Ｎｉ3.8Ｃｏ
0.8Ａｌ0.5等が用いられる。また、電解質溶液として
は、例えば、ＫＯＨ水溶液等が用いられる。
電池を示している。本実施の形態は、陰極の活物質であ
る粉体を水素吸蔵合金とし、陰極の撹拌（流動化）用気
体を水素とし、陽極の活物質である粉体をニッケルと
し、陽極の撹拌（流動化）用気体を酸素又は空気とした
ものである。図１１に示すように、陰極セル１２には水
素吸蔵合金粉及び電解質溶液４８が装填され、陽極セル
１４にはニッケル粉及び電解質溶液５０が装填されてい
る。また、流動化流体分散手段２４により、陰極セル１
２には水素が供給され、陽極セル１４には酸素又は空気
が供給されている。なお、水素吸蔵合金としては、例え
ば、Ｌａ0.3（Ｃｅ，Ｎｄ）0.15Ｚｒ0.05Ｎｉ3.8Ｃｏ
0.8Ａｌ0.5等が用いられる。また、電解質溶液として
は、例えば、ＫＯＨ水溶液等が用いられる。
【００２８】陰極セル１２では、水素吸蔵合金粉及び電
解質溶液４８の中に水素が供給されて次の反応が起こ
る。 Ｍ＋ｘ／２Ｈ2→ＭＨx 負荷手段２６の負荷をかけると、水素吸蔵合金に吸蔵さ
れている水素は、電解質溶液中の水酸基と反応して電子
と水を放出する。 ＭＨx＋ｘＯＨ-→Ｍ＋ｘＨ2Ｏ＋ｘｅ- 放出された電子は、陰極集電器２０に直接又は水素吸蔵
合金粉を介して移動する。電子は陰極集電器２０より負
荷手段２６を通り、陽極集電器２２に移動する。電子
は、陽極集電器２２からニッケル粉に移動し、ニッケル
粉を介して、又は直接移動して水と反応し、水酸化ニッ
ケルと水酸基が生成される。水酸基はフィルター１０を
通過して陰極セル１２に導かれ、水素化金属と反応す
る。 ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2Ｏ＋ｅ-→Ｎｉ（ＯＨ）2＋ＯＨ- 陽極セル１４では、ニッケル水素型電池の場合、酸素又
は空気により次の反応が行われる。 Ｎｉ（ＯＨ）2＋１／４Ｏ2→ＮｉＯＯＨ＋１／２Ｈ2Ｏ これによって充電時に行われる以下の反応で生成される
ＮｉＯＯＨと同じ活物質が生成される。 Ｎｉ（ＯＨ）2＋ＯＨ-→ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2Ｏ＋ｅ- 他の構成及び作用は、実施の第１形態の場合と同様であ
る。なお、本実施形態の電池は、実施の第２、第３、第
５、第６形態の構成で実施することも勿論可能である。
解質溶液４８の中に水素が供給されて次の反応が起こ
る。 Ｍ＋ｘ／２Ｈ2→ＭＨx 負荷手段２６の負荷をかけると、水素吸蔵合金に吸蔵さ
れている水素は、電解質溶液中の水酸基と反応して電子
と水を放出する。 ＭＨx＋ｘＯＨ-→Ｍ＋ｘＨ2Ｏ＋ｘｅ- 放出された電子は、陰極集電器２０に直接又は水素吸蔵
合金粉を介して移動する。電子は陰極集電器２０より負
荷手段２６を通り、陽極集電器２２に移動する。電子
は、陽極集電器２２からニッケル粉に移動し、ニッケル
粉を介して、又は直接移動して水と反応し、水酸化ニッ
ケルと水酸基が生成される。水酸基はフィルター１０を
通過して陰極セル１２に導かれ、水素化金属と反応す
る。 ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2Ｏ＋ｅ-→Ｎｉ（ＯＨ）2＋ＯＨ- 陽極セル１４では、ニッケル水素型電池の場合、酸素又
は空気により次の反応が行われる。 Ｎｉ（ＯＨ）2＋１／４Ｏ2→ＮｉＯＯＨ＋１／２Ｈ2Ｏ これによって充電時に行われる以下の反応で生成される
ＮｉＯＯＨと同じ活物質が生成される。 Ｎｉ（ＯＨ）2＋ＯＨ-→ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2Ｏ＋ｅ- 他の構成及び作用は、実施の第１形態の場合と同様であ
る。なお、本実施形態の電池は、実施の第２、第３、第
５、第６形態の構成で実施することも勿論可能である。
【００２９】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 活物質を粉体にして容器の中に粉体を入れた電
池を構成することにより、電池構造は３次元的となり、
スケールアップが可能になる。また、活物質を粉体にし
て電池を構成することにより、スケールが大きくなると
製作単価が減少することになり、スケールメリットが発
揮される。 （２） 活物質・触媒の粉体が劣化した場合は抜き出
し、再生するか、新しい活物質・触媒に取り替えるか、
又は熱反応や化学反応で充電状態に戻して、再び供給す
る構成とすることにより、常に活物質・触媒が最高の状
態に保たれるので、電池の寿命は電池設備の寿命となっ
て、電池寿命を大幅に延ばすことができる。 （３） 電池内に伝熱面を設置することができ、電池内
に設置した伝熱面によって電池内の反応温度を一定にす
ることができるようになり、温度が高くなると電力変換
効率が低下し、逆に温度が低くなると反応速度が遅くな
るという電池特性に対応できるようになる。また、回収
した熱及び冷熱を冷暖房や発電に利用することができる
ことになり、エネルギー発電効率、エネルギー利用率が
増加する。 （４） 活物質を粉体にして電池を構成することによ
り、反応物質の表面積が増えてエネルギー密度が大きく
なる。
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 活物質を粉体にして容器の中に粉体を入れた電
池を構成することにより、電池構造は３次元的となり、
スケールアップが可能になる。また、活物質を粉体にし
て電池を構成することにより、スケールが大きくなると
製作単価が減少することになり、スケールメリットが発
揮される。 （２） 活物質・触媒の粉体が劣化した場合は抜き出
し、再生するか、新しい活物質・触媒に取り替えるか、
又は熱反応や化学反応で充電状態に戻して、再び供給す
る構成とすることにより、常に活物質・触媒が最高の状
態に保たれるので、電池の寿命は電池設備の寿命となっ
て、電池寿命を大幅に延ばすことができる。 （３） 電池内に伝熱面を設置することができ、電池内
に設置した伝熱面によって電池内の反応温度を一定にす
ることができるようになり、温度が高くなると電力変換
効率が低下し、逆に温度が低くなると反応速度が遅くな
るという電池特性に対応できるようになる。また、回収
した熱及び冷熱を冷暖房や発電に利用することができる
ことになり、エネルギー発電効率、エネルギー利用率が
増加する。 （４） 活物質を粉体にして電池を構成することによ
り、反応物質の表面積が増えてエネルギー密度が大きく
なる。
【図１】本発明の実施の第１形態による電池を示す概略
断面構成図である。
断面構成図である。
【図２】本発明の実施の第２形態による電池の一例を示
す概略断面構成図である。
す概略断面構成図である。
【図３】本発明の実施の第２形態による電池の他の例を
示す概略断面構成図である。
示す概略断面構成図である。
【図４】本発明の実施の第３形態による電池の一例を示
す概略断面構成図である。
す概略断面構成図である。
【図５】本発明の実施の第３形態による電池の他の例を
示す概略断面構成図である。
示す概略断面構成図である。
【図６】本発明の実施の第４形態による電池を示す概略
断面構成図である。
断面構成図である。
【図７】本発明の実施の第５形態による電池の一例を示
す概略断面構成図である。
す概略断面構成図である。
【図８】本発明の実施の第５形態による電池の他の例を
示す概略断面構成図である。
示す概略断面構成図である。
【図９】本発明の実施の第６形態による電池の一例を示
す概略断面構成図である。
す概略断面構成図である。
【図１０】本発明の実施の第６形態による電池の他の例
を示す概略断面構成図である。
を示す概略断面構成図である。
【図１１】本発明の実施の第７形態による電池を示す概
略断面構成図である。
略断面構成図である。
１０ フィルター １２ 陰極セル １４ 陽極セル １６ 陰極の粉体活物質及び電解質溶液 １８ 陽極の粉体活物質及び電解質溶液 ２０ 陰極集電器 ２２ 陽極集電器 ２４ 流動化流体分散手段 ２６ 負荷手段又は発電手段 ２８ 電解液界面 ３０ 板状陰極集電器 ３２ 板状陽極集電器 ３４ 管状陰極集電器 ３６ 管状陽極集電器 ３８ 陰極集電器兼分散器 ４０ 陽極集電器兼分散器 ４２ 陰極集電器兼撹拌機 ４４ 陽極集電器兼撹拌機 ４６ 流動化流体分散器 ４８ 水素吸蔵合金粉及び電解質溶液 ５０ ニッケル粉及び電解質溶液 ５２ 陰極集電器兼伝熱管 ５４ 陽極集電器兼伝熱管 ５６ 陰極集電器兼伝熱板 ５８ 陽極集電器兼伝熱板 ６０ セパレーター ６２ 再生機 ６４ 混合機 ６６ メークアップ用粉体ホッパー ６８ 反応器 ７０ 燃料供給管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｍ 10/30 Ｈ０１Ｍ 10/30 Ｚ (56)参考文献 特開 昭50−48422（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−144076（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−92302（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 4/00 - 4/26 H01M 6/00 - 6/38 H01M 10/00 - 10/40 H01M 12/00 - 14/00
Claims (10)
- 【請求項１】 イオンが通過する部材を介して接続され
た２つの容器の一方の容器に電解質溶液中に懸濁させた
電子を放出する活物質の粉体が装填され、他方の容器に
電解質溶液中に懸濁させた電子を吸収する活物質の粉体
が装填され、２つの容器内に活物質である粉体と接触す
る導電体の集電装置が設けられ、活物質である粉体同士
及び活物質の粉体と集電装置とが効率よく接触して、電
子が粉体を介して移動し、又は電子が粉体と集電装置と
の間を直接移動するように、２つの容器内で電解質溶液
中の活物質の粉体を流動化させるための液体又は気体に
よる流動化流体分散手段及び撹拌手段の少なくともいず
れかが、２つの容器に接続されるか、又は２つの容器内
に設けられてなることを特徴とする電池。 - 【請求項２】 活物質である粉体と接触する集電装置
が、棒状、板状及び管状のいずれかである請求項１記載
の電池。 - 【請求項３】 活物質である粉体と接触する集電装置
が、容器内の活物質である粉体を流動化させる液体又は
気体による流動化流体分散手段及び撹拌手段の少なくと
もいずれかである請求項１記載の電池。 - 【請求項４】 ２つの容器内に、電池内の反応温度を一
定にするための伝熱面を設けた請求項１、２又は３記載
の電池。 - 【請求項５】 伝熱面が、活物質である粉体と接触する
管状の集電体及び板状の集電体のいずれかである請求項
４記載の電池。 - 【請求項６】 ２つの容器にそれぞれ、劣化した活物質
である粉体を容器から抜き出すための抜出手段及び活物
質である粉体を容器に供給するための供給手段を接続し
た請求項１〜５のいずれかに記載の電池。 - 【請求項７】 抜出手段に、抜き出した活物質である粉
体を再生する再生手段及び活物質である粉体の補充を行
うメークアップ手段の少なくともいずれかを接続し、再
生されるか、又は新しく取り替えられた活物質の粉体が
供給手段から容器内に供給されるようにした請求項６記
載の電池。 - 【請求項８】 抜出手段に、抜き出した活物質である粉
体を熱反応又は化学反応によって充電状態の粉体に変化
させる反応手段を接続し、充電状態となった活物質の粉
体が供給手段から容器内に供給されるようにした請求項
６又は７記載の電池。 - 【請求項９】 陰極側の活物質である粉体が水素吸蔵合
金の粉体であり、陽極側の活物質である粉体がニッケル
の粉体である請求項１〜８のいずれかに記載の電池。 - 【請求項１０】 陰極側の活物質である粉体が水素吸蔵
合金の粉体で、陰極側の流動化流体分散手段に導入され
る気体が水素であり、陽極側の活物質である粉体がニッ
ケルの粉体で、陽極側の流動化流体分散手段に導入され
る気体が酸素又は空気である請求項１〜９のいずれかに
記載の電池。
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| CA002509536A CA2509536A1 (en) | 1999-03-29 | 2000-03-27 | Three-dimensional battery |
| RU2001128887A RU2216076C2 (ru) | 1999-03-29 | 2000-03-27 | Аккумуляторная батарея, устройство, содержащее аккумуляторную батарею, способ локально-распределенной выработки электроэнергии и устройство выработки электроэнергии указанным способом |
| AU33288/00A AU762009B2 (en) | 1999-03-29 | 2000-03-27 | Battery and equipment or device having the battery as part of structure and locally distributed power generation method and power generation device therefor |
| CNA2005100526681A CN1697231A (zh) | 1999-03-29 | 2000-03-27 | 电池及以该电池作为部分结构的设备或装置以及区域分散型发电方法及其发电装置 |
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| CNA2005100526709A CN1697233A (zh) | 1999-03-29 | 2000-03-27 | 电池及以该电池作为部分结构的设备或装置以及区域分散型发电方法及其发电装置 |
| EP00911378A EP1174939A4 (en) | 1999-03-29 | 2000-03-27 | BATTERY AND DEVICE OR DEVICE WHERE THE BATTERY IS A PART OF THE STRUCTURE AND LOCALLY DISTRIBUTED FORCING PROCESS AND DEVICE THEREFOR |
| PCT/JP2000/001860 WO2000059062A1 (fr) | 1999-03-29 | 2000-03-27 | Accumulateur et equipement ou dispositif integrant cet accumulateur dans sa structure, et procede de generation d'energie repartie localement et procede de generation d'energie utilise |
| CA002508672A CA2508672A1 (en) | 1999-03-29 | 2000-03-27 | Alkali primary battery |
| CNB00805763XA CN1266797C (zh) | 1999-03-29 | 2000-03-27 | 电池 |
| CA002363401A CA2363401A1 (en) | 1999-03-29 | 2000-03-27 | Battery and equipment or device having the battery as part of structure and locally distributed power generation method and power generation device therefor |
| CNA2005100526696A CN1697232A (zh) | 1999-03-29 | 2000-03-27 | 电池及以该电池作为部分结构的设备或装置以及区域分散型发电方法及其发电装置 |
| ID20012184A ID30457A (id) | 1999-03-29 | 2000-03-27 | Baterai dan peralatan atau piranti yang mempunyai baterai sebagai bagian strukturnya, dan metode pembangkitan daya yang didistribusikan secara lokal dan piranti pembangkit daya untuk itu |
| CNA2005100526728A CN1697235A (zh) | 1999-03-29 | 2000-03-27 | 电池及以该电池作为部分结构的设备或装置以及区域分散型发电方法及其发电装置 |
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| US09/937,688 US6689507B1 (en) | 1999-03-29 | 2000-09-27 | Battery and equipment or device having the battery as part of structure and locally distributed power generation method and power generation device therefor |
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|---|---|
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| JP2012523103A (ja) * | 2009-04-06 | 2012-09-27 | ２４エム・テクノロジーズ・インコーポレイテッド | レドックスフロー電池を使用した燃料システム |
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