JP3392445B2 - 金属酸化物水素電池 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】ニッケル酸化物水素電池のような
金属酸化物水素電池は、航空宇宙における応用で広く利
用されてきた。このタイプの電池は再充電可能であり、
極端に長い周期寿命を有し、全放電周期中で高い均一な
出力を生じる。ニッケル酸化物水素電池は、電池の圧力
が充電の状態の量的表示として用いられ得るという更な
る利点を有する。更に、このタイプの電池は、固有の過
充電予防手段を有する。
金属酸化物水素電池は、航空宇宙における応用で広く利
用されてきた。このタイプの電池は再充電可能であり、
極端に長い周期寿命を有し、全放電周期中で高い均一な
出力を生じる。ニッケル酸化物水素電池は、電池の圧力
が充電の状態の量的表示として用いられ得るという更な
る利点を有する。更に、このタイプの電池は、固有の過
充電予防手段を有する。
【０００２】
【従来の技術】典型的なニッケル酸化物水素電池におい
て、正極は、一般にニッケル酸化物を含浸した平らで多
孔性の焼結ニッケルプラークの形をしており、一方、負
極は、ポリテトラフルオロエチレンのような疎水性高分
子材料を通じてスクリーンの一面に結合する白金のよう
な触媒を有する薄い微細網状ニッケルスクリーンから形
成される。電池の放電の際、水素ガスは、負極板の触媒
面を囲む電解液を通じて拡散し、触媒により単原子の形
態に解離する。単原子の水素は、イオン化され、各水素
イオンを形成する過程で電子を放出すると共に、水酸化
物イオンと結合して水を形成する。
て、正極は、一般にニッケル酸化物を含浸した平らで多
孔性の焼結ニッケルプラークの形をしており、一方、負
極は、ポリテトラフルオロエチレンのような疎水性高分
子材料を通じてスクリーンの一面に結合する白金のよう
な触媒を有する薄い微細網状ニッケルスクリーンから形
成される。電池の放電の際、水素ガスは、負極板の触媒
面を囲む電解液を通じて拡散し、触媒により単原子の形
態に解離する。単原子の水素は、イオン化され、各水素
イオンを形成する過程で電子を放出すると共に、水酸化
物イオンと結合して水を形成する。
【０００３】更に、水酸化物イオンは、酸化ニッケルの
利用可能な酸素成分と水の反応により正極で形成され
る。これらの反応の結果として、電子の流れを外部回路
に生じる。再充電の際、反応は逆転し、再充電は、負極
での水素ガスの再生及び正極での水酸化ニッケルの再酸
化を特徴とする。
利用可能な酸素成分と水の反応により正極で形成され
る。これらの反応の結果として、電子の流れを外部回路
に生じる。再充電の際、反応は逆転し、再充電は、負極
での水素ガスの再生及び正極での水酸化ニッケルの再酸
化を特徴とする。
【０００４】含まれる気体の圧力により、ニッケル酸化
物水素電池は、外側の圧力容器内に収容される。典型的
な金属酸化物水素電池は、夫々が望ましくは分離層によ
り離間される一対の背合せの正極と、各正極の隣りに、
離間して配置される負極とからなる複数のセルモジュー
ルからなる。典型的に一群のセルモジュールは、単一の
容器内に収容され、このタイプの装置は、一般に「ＣＰ
Ｖ」共通圧力容器と言われる。従来のＣＰＶ装置では、
略長方形である一群のセルモジュールは、円筒形圧力容
器内に取付けられ、セルモジュールは、容器の軸に横方
向に延在する。この構造では、セルモジュールの側部及
び容器の内壁の間にはある間隙又は空間がある。ニッケ
ル酸化物水素電池では、熱は、充電及び放電周期の両方
で発生し、熱が、外側の容器に、従って周りの大気に伝
達されることが重要である。長方形のセルモジュールの
円筒形容器からの離間により、容器へ伝達される熱が最
小であり、電池の性能に悪影響を及ぼし得る。
物水素電池は、外側の圧力容器内に収容される。典型的
な金属酸化物水素電池は、夫々が望ましくは分離層によ
り離間される一対の背合せの正極と、各正極の隣りに、
離間して配置される負極とからなる複数のセルモジュー
ルからなる。典型的に一群のセルモジュールは、単一の
容器内に収容され、このタイプの装置は、一般に「ＣＰ
Ｖ」共通圧力容器と言われる。従来のＣＰＶ装置では、
略長方形である一群のセルモジュールは、円筒形圧力容
器内に取付けられ、セルモジュールは、容器の軸に横方
向に延在する。この構造では、セルモジュールの側部及
び容器の内壁の間にはある間隙又は空間がある。ニッケ
ル酸化物水素電池では、熱は、充電及び放電周期の両方
で発生し、熱が、外側の容器に、従って周りの大気に伝
達されることが重要である。長方形のセルモジュールの
円筒形容器からの離間により、容器へ伝達される熱が最
小であり、電池の性能に悪影響を及ぼし得る。
【０００５】米国特許第４９５７８３０号は、各セルモ
ジュールが半円の面形状であり、セルモジュールが並べ
て積層され、容器の内面に隣接し、曲面の周辺端部を有
する半円筒形の積層物を提供し、同時にセルモジュール
の平坦な又は弦状の端部は、密閉され、セルモジュール
の第二の積層物における密閉された端部に対向する、改
良された金属酸化物水素電池に係る。更に、圧力容器へ
の熱伝導を改善するために、熱伝導材料から形成された
伝熱板を、容器の内面と接触する板の外側周辺端部を有
する隣接したセルモジュール間の平面に位置決めするこ
とができる。
ジュールが半円の面形状であり、セルモジュールが並べ
て積層され、容器の内面に隣接し、曲面の周辺端部を有
する半円筒形の積層物を提供し、同時にセルモジュール
の平坦な又は弦状の端部は、密閉され、セルモジュール
の第二の積層物における密閉された端部に対向する、改
良された金属酸化物水素電池に係る。更に、圧力容器へ
の熱伝導を改善するために、熱伝導材料から形成された
伝熱板を、容器の内面と接触する板の外側周辺端部を有
する隣接したセルモジュール間の平面に位置決めするこ
とができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】米国特許第４９５７８
３０号に示す構成が外側の圧力容器への熱伝導を実質的
に改善する一方、この構成は半円形の正極及び負極が帯
状の在庫品から切断され、その結果、高価な電極材料の
かなりの廃棄物が生じ、電池の全体的なコストが増す。
３０号に示す構成が外側の圧力容器への熱伝導を実質的
に改善する一方、この構成は半円形の正極及び負極が帯
状の在庫品から切断され、その結果、高価な電極材料の
かなりの廃棄物が生じ、電池の全体的なコストが増す。
【０００７】本発明は改良された再充電可能な金属酸化
物水素電池に係る。本発明は、電極材料の廃棄物を少な
くして電池のコストを実質的に減少させると共に、セル
モジュールから容器への熱伝導を一層改善して電池の動
作効率を改良し、使用寿命を長くする金属酸化物水素電
池を提供することを目的とする。
物水素電池に係る。本発明は、電極材料の廃棄物を少な
くして電池のコストを実質的に減少させると共に、セル
モジュールから容器への熱伝導を一層改善して電池の動
作効率を改良し、使用寿命を長くする金属酸化物水素電
池を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】電池は、積重ねの略長方
形セルモジュールを収容する略円筒形の外側圧力容器を
含み、セルモジュールは、容器の長手方向に延在するよ
うに方向付けられる。各セルモジュールは、分離層によ
り離間された一対の背合せの正極と、各正極に隣接して
配置され、分離層により正極から分離された疎水性面を
有する負極とから形成される。水酸化カリウム溶液のよ
うな電解液は、分離層に含浸され、正極及び負極と接触
する。
形セルモジュールを収容する略円筒形の外側圧力容器を
含み、セルモジュールは、容器の長手方向に延在するよ
うに方向付けられる。各セルモジュールは、分離層によ
り離間された一対の背合せの正極と、各正極に隣接して
配置され、分離層により正極から分離された疎水性面を
有する負極とから形成される。水酸化カリウム溶液のよ
うな電解液は、分離層に含浸され、正極及び負極と接触
する。
【０００９】各セルモジュールの分離は、高い熱伝導係
数を有する材料から形成された伝熱フィン又は板であ
る。各伝熱フィンは、隣接するセルモジュール間の平面
に配置される略平坦な本体部分と、圧力容器の内側の円
筒形面に係合する及び良く合う横方向に延在する可撓性
フランジが設けられる、各フィンの対向する又は外側の
端部と、を含む。フランジは、フィンの全長にわたって
連続的に又は断続的に延在し得る。容器が加圧されると
きに容器の直径の増加に追随することが可能であるフラ
ンジに関して、断続的に延在するフランジは、比較的可
撓性が大きい。
数を有する材料から形成された伝熱フィン又は板であ
る。各伝熱フィンは、隣接するセルモジュール間の平面
に配置される略平坦な本体部分と、圧力容器の内側の円
筒形面に係合する及び良く合う横方向に延在する可撓性
フランジが設けられる、各フィンの対向する又は外側の
端部と、を含む。フランジは、フィンの全長にわたって
連続的に又は断続的に延在し得る。容器が加圧されると
きに容器の直径の増加に追随することが可能であるフラ
ンジに関して、断続的に延在するフランジは、比較的可
撓性が大きい。
【００１０】複数の金属タブは、各セルモジュールの正
極及び負極の端部に接続され、タブは電池における所望
の電圧又は電流の出力を得るために、導体棒により接続
される。導体ロッドは、各伝熱フィンの端部の開口と、
圧力容器に取付けられる支持部材の開口を通じて延在
し、容器の軸に横方向に延在する。導体ロッドの支持部
材への取付けは、セルモジュールを安定化する、及び圧
力容器内におけるセルモジュールの長手方向の変位を防
止することに役立つ。
極及び負極の端部に接続され、タブは電池における所望
の電圧又は電流の出力を得るために、導体棒により接続
される。導体ロッドは、各伝熱フィンの端部の開口と、
圧力容器に取付けられる支持部材の開口を通じて延在
し、容器の軸に横方向に延在する。導体ロッドの支持部
材への取付けは、セルモジュールを安定化する、及び圧
力容器内におけるセルモジュールの長手方向の変位を防
止することに役立つ。
【００１１】本発明は、セルモジュールの電極が長方形
を有するのを可能にし、電極が最少の廃棄物と共にコイ
ルストックから切断されるのを可能にし、従って電池の
全体的なコストを減少させる。
を有するのを可能にし、電極が最少の廃棄物と共にコイ
ルストックから切断されるのを可能にし、従って電池の
全体的なコストを減少させる。
【００１２】伝熱フィンは、熱のセルモジュールから容
器壁への伝導を助けるばかりか、容器内におけるセルモ
ジュールの横方向の変位を防止することにも役立つ。
器壁への伝導を助けるばかりか、容器内におけるセルモ
ジュールの横方向の変位を防止することにも役立つ。
【００１３】伝熱フィンのフランジは、圧力容器の壁と
接触する面を増加させ、又セルモジュールの積層を安定
化することにも役立つ。
接触する面を増加させ、又セルモジュールの積層を安定
化することにも役立つ。
【００１４】
【実施例】他の目的及び利点は以下の説明から明らかに
なろう。図面は、ニッケル酸化物水素電池のような改良
された金属酸化物水素電池を示す。電池は、その端部が
ドーム型ヘッド３及び４で覆われた略円筒形殻２からな
る外側圧力容器１を含む。金属取付部５は、ヘッド３，
４の開口内に取付けられ、電池を外部回路に接続する電
気リード６は、取付部５を通って密閉された状態で外部
へ延在する。他の装置では、２つのリードは、１つの取
付部５を通って外側へ延在し得る。
なろう。図面は、ニッケル酸化物水素電池のような改良
された金属酸化物水素電池を示す。電池は、その端部が
ドーム型ヘッド３及び４で覆われた略円筒形殻２からな
る外側圧力容器１を含む。金属取付部５は、ヘッド３，
４の開口内に取付けられ、電池を外部回路に接続する電
気リード６は、取付部５を通って密閉された状態で外部
へ延在する。他の装置では、２つのリードは、１つの取
付部５を通って外側へ延在し得る。
【００１５】容器１を、ここに参考として挙げる米国特
許第４９２３７６９号に記載の様に構成してもよい。前
記特許に記載の如く、容器１は、一般に水素ガスに対し
不浸透であり、通常インコネル（登録商標）のような耐
食性金属から形成される内部の裏当て６と、金属の裏当
て６の回りに巻回され、容器１内に発生した内圧に耐え
うる繊維強化型熱硬化性樹脂の外層７とからなる。
許第４９２３７６９号に記載の様に構成してもよい。前
記特許に記載の如く、容器１は、一般に水素ガスに対し
不浸透であり、通常インコネル（登録商標）のような耐
食性金属から形成される内部の裏当て６と、金属の裏当
て６の回りに巻回され、容器１内に発生した内圧に耐え
うる繊維強化型熱硬化性樹脂の外層７とからなる。
【００１６】電池は、並べて積層される複数のセルモジ
ュール８を含む。セルモジュール８は略長方形であり、
容器１の軸に長手方向に延在する。各セルモジュール
は、米国特許第４９０７８３０号に記載の如く構成され
得ると共に、分離層により離間される一対の背中合せの
正極を含む。負極は、各正極の反対面に隣接して位置
し、分離層により正極から分離される。拡散スクリーン
は、負極の外側の面に位置する。水酸化カリウムの水溶
液の形態をとりうる電解液は、分離層に含浸される。
ュール８を含む。セルモジュール８は略長方形であり、
容器１の軸に長手方向に延在する。各セルモジュール
は、米国特許第４９０７８３０号に記載の如く構成され
得ると共に、分離層により離間される一対の背中合せの
正極を含む。負極は、各正極の反対面に隣接して位置
し、分離層により正極から分離される。拡散スクリーン
は、負極の外側の面に位置する。水酸化カリウムの水溶
液の形態をとりうる電解液は、分離層に含浸される。
【００１７】モジュール８の構成は、従来のものであ
り、それ自体、本発明の一部を構成しない。正極は、典
型的に、水酸化ニッケルが含浸された焼結ニッケルプラ
ークで形成される。プラークは、ニッケル粉末及びメチ
ルセルロースのような適切な結合剤を板状に圧縮し、次
に板を多孔にするように結合剤を焼きとばして圧縮混合
物を焼結することで、形成され得る。焼結は、望ましく
は略９００℃の範囲の適切な温度で水素雰囲気下で行な
われる。プラークを水性硝酸ニッケル溶液に浸し、次に
プラークを水性の水酸化カリウム電解液で負極化するこ
とで、プラークに水酸化ニッケルを含浸させ、それによ
って、硝酸ニッケルは、水酸化ニッケルへ負極化され
る。含浸されたプラークは、次に残留する硝酸塩を取り
除くように洗浄され、水酸化ニッケルは、水性水酸化カ
リウムのようなアルカリ電解液で陽極酸化することによ
り三価状態に酸化される。
り、それ自体、本発明の一部を構成しない。正極は、典
型的に、水酸化ニッケルが含浸された焼結ニッケルプラ
ークで形成される。プラークは、ニッケル粉末及びメチ
ルセルロースのような適切な結合剤を板状に圧縮し、次
に板を多孔にするように結合剤を焼きとばして圧縮混合
物を焼結することで、形成され得る。焼結は、望ましく
は略９００℃の範囲の適切な温度で水素雰囲気下で行な
われる。プラークを水性硝酸ニッケル溶液に浸し、次に
プラークを水性の水酸化カリウム電解液で負極化するこ
とで、プラークに水酸化ニッケルを含浸させ、それによ
って、硝酸ニッケルは、水酸化ニッケルへ負極化され
る。含浸されたプラークは、次に残留する硝酸塩を取り
除くように洗浄され、水酸化ニッケルは、水性水酸化カ
リウムのようなアルカリ電解液で陽極酸化することによ
り三価状態に酸化される。
【００１８】負極は、典型的に、テフロン（登録商標）
（ポリテトラフルオロエチレン）のような適切な疎水性
プラスチックの基質の材料と混合及び結合した白金の層
で一 側面を被覆した比較的薄いニッケルスクリーンで構
成される。疎水性高分子の裏当ては、充電中、負極によ
って生成する水素ガスにおける電解液の同伴による電解
液の損失を避ける。
（ポリテトラフルオロエチレン）のような適切な疎水性
プラスチックの基質の材料と混合及び結合した白金の層
で一 側面を被覆した比較的薄いニッケルスクリーンで構
成される。疎水性高分子の裏当ては、充電中、負極によ
って生成する水素ガスにおける電解液の同伴による電解
液の損失を避ける。
【００１９】分離層は、ポリプロピレンマットのような
多孔性高分子材料から形成されるか、或いは燃料電池級
の石綿又はチタン酸カリウムが用いられ得る。金属タブ
９は、各正極の端部にスポット溶接又は固定され、同様
にタブ１０は、負極の対応する端部に固定される。タブ
９及び１０は、図１に示す如くヘッド４に向って延在
し、以下に記載の如く電気的回路に接続される。
多孔性高分子材料から形成されるか、或いは燃料電池級
の石綿又はチタン酸カリウムが用いられ得る。金属タブ
９は、各正極の端部にスポット溶接又は固定され、同様
にタブ１０は、負極の対応する端部に固定される。タブ
９及び１０は、図１に示す如くヘッド４に向って延在
し、以下に記載の如く電気的回路に接続される。
【００２０】金属酸化物水素電池では、熱は、充電及び
放電周期の両方で発生する。熱をセルモジュール８から
圧力容器１に伝導させるために、伝熱フィン１１が各一
対のセルモジュール間に位置決めされる。伝熱フィン
は、高い熱伝導係数を有する材料から形成され、アルミ
ニウム、銅、ベリリウム銅又は電解液に反応しない同様
な金属から形成され得ると共に、又はカーボン繊維のよ
うな非金属材料から形成され得る。
放電周期の両方で発生する。熱をセルモジュール８から
圧力容器１に伝導させるために、伝熱フィン１１が各一
対のセルモジュール間に位置決めされる。伝熱フィン
は、高い熱伝導係数を有する材料から形成され、アルミ
ニウム、銅、ベリリウム銅又は電解液に反応しない同様
な金属から形成され得ると共に、又はカーボン繊維のよ
うな非金属材料から形成され得る。
【００２１】各フィン１１は、隣接するセルモジュール
８間の平面に位置する平坦な本体部分１２を含み、本体
部分１２の対向する端部は、複数の横方向に延在するフ
ランジ又はタブ１３で形成される。図３に最も良く示す
如く、フランジ１３は、本体１２の各端から反対方向に
延在し、フィンの縦に沿って離間している。フランジ１
３は、殻２の内面の形状に柔軟に適合し、断続的なフラ
ンジは、わずかに円形からずれてもよい殻にフランジが
適合することを可能にするために、比較的可撓性が大き
い。更に、各フィン１１の側面の端部は、孔付タブ１１
ａが設けられる。
８間の平面に位置する平坦な本体部分１２を含み、本体
部分１２の対向する端部は、複数の横方向に延在するフ
ランジ又はタブ１３で形成される。図３に最も良く示す
如く、フランジ１３は、本体１２の各端から反対方向に
延在し、フィンの縦に沿って離間している。フランジ１
３は、殻２の内面の形状に柔軟に適合し、断続的なフラ
ンジは、わずかに円形からずれてもよい殻にフランジが
適合することを可能にするために、比較的可撓性が大き
い。更に、各フィン１１の側面の端部は、孔付タブ１１
ａが設けられる。
【００２２】フィン１１が容器に挿入される時、フラン
ジ１３は、内側に屈曲し、反り返って容器壁としっかり
と係合する傾向にある。フランジの可撓性は、容器が加
圧され、それによりフランジ及び容器間で面の接触を維
持するとき、フランジが容器の直径の膨張に追従するこ
とを可能にする。各セルモジュールは、望ましくは熱可
塑性樹脂から形成される柔軟な密閉されたバッグ１５内
に収容され得る。バッグ１５は、電解液の通過に対し不
浸透であり、電解液が１つのセルモジュールから隣接す
るセルモジュールへ移行して、それによってセルを橋絡
することを防止する。バッグ１５は、望ましくはポリエ
チレンの外層間に挟まれたナイロンフィルムの中央層か
らなる多重層構造である。ナイロンフィルムは、バッグ
に強度を与え、一方ポリエチレン層は、密閉された構造
を提供するためにバッグを熱シールすることを助ける。
ジ１３は、内側に屈曲し、反り返って容器壁としっかり
と係合する傾向にある。フランジの可撓性は、容器が加
圧され、それによりフランジ及び容器間で面の接触を維
持するとき、フランジが容器の直径の膨張に追従するこ
とを可能にする。各セルモジュールは、望ましくは熱可
塑性樹脂から形成される柔軟な密閉されたバッグ１５内
に収容され得る。バッグ１５は、電解液の通過に対し不
浸透であり、電解液が１つのセルモジュールから隣接す
るセルモジュールへ移行して、それによってセルを橋絡
することを防止する。バッグ１５は、望ましくはポリエ
チレンの外層間に挟まれたナイロンフィルムの中央層か
らなる多重層構造である。ナイロンフィルムは、バッグ
に強度を与え、一方ポリエチレン層は、密閉された構造
を提供するためにバッグを熱シールすることを助ける。
【００２３】セルモジュール及び圧力容器１の内部間に
ガスの流れを可能とするため、各バッグ１５は、図示し
ない１つ又はそれ以上の通気口が設けられる。通気口
は、ガスの流れに対し浸透性であるが、電解液が通気口
を通ってバッグの外部に流れないように電解液の流れに
対して不浸透である。セルモジュール８を互いに接続す
るように、一対の導体１６及び１７は、各セルモジュー
ルと関係付けられる。各導体１６，１７は、フィン１１
のタブ１１ａの孔とバッグ１５の孔とを通って延在する
円筒形スリーブ部１８と、スリーブから半径方向に延在
し、バッグ内に位置するフランジ１９と、を含む。アー
ム２０は、各導体１６のフランジ１９から半径方向に延
在し、各セルモジュール８の正極の端部から外側に延在
するタブ９に接続される櫛部２１を担持する。同様に、
アーム２２は各導体１７のフランジ１９から突出し、セ
ルモジュールの負極のタブ１０に接続される櫛部２３を
担持する。
ガスの流れを可能とするため、各バッグ１５は、図示し
ない１つ又はそれ以上の通気口が設けられる。通気口
は、ガスの流れに対し浸透性であるが、電解液が通気口
を通ってバッグの外部に流れないように電解液の流れに
対して不浸透である。セルモジュール８を互いに接続す
るように、一対の導体１６及び１７は、各セルモジュー
ルと関係付けられる。各導体１６，１７は、フィン１１
のタブ１１ａの孔とバッグ１５の孔とを通って延在する
円筒形スリーブ部１８と、スリーブから半径方向に延在
し、バッグ内に位置するフランジ１９と、を含む。アー
ム２０は、各導体１６のフランジ１９から半径方向に延
在し、各セルモジュール８の正極の端部から外側に延在
するタブ９に接続される櫛部２１を担持する。同様に、
アーム２２は各導体１７のフランジ１９から突出し、セ
ルモジュールの負極のタブ１０に接続される櫛部２３を
担持する。
【００２４】図３に最も良く示す如く、各セルモジュー
ルの導体１６，１７のフランジ１９は、ナイロンのよう
な電気絶縁材料から形成される内部ワッシャ２４及びセ
ラミック材料から形成され得る外部ワッシャ２５により
互いに絶縁される。剛性であるセラミックワッシャ２５
は、以下に説明する如く機構全体が軸方向に圧縮される
とき、ナイロンワッシャ２４の過剰圧縮を防ぐ。
ルの導体１６，１７のフランジ１９は、ナイロンのよう
な電気絶縁材料から形成される内部ワッシャ２４及びセ
ラミック材料から形成され得る外部ワッシャ２５により
互いに絶縁される。剛性であるセラミックワッシャ２５
は、以下に説明する如く機構全体が軸方向に圧縮される
とき、ナイロンワッシャ２４の過剰圧縮を防ぐ。
【００２５】皿ワッシャ２６は、各導体１６，１７の円
筒形スリーブ部１８の回りに配置される。各ワッシャ２
６の一方は、環状金属座部２７を支え、一方各ワッシャ
の対向端は、フィン１１のタブ１１ａ及び孔に近いバッ
グ１５の部分を各導体のフランジ１９に対して押す。各
フランジ１９の外側の面は、フランジに対してバッグ１
５を機械的に固定する傾向がある面の誤差が与えられ得
る。図３に最も良く示す如く、タイロッド２８は、導体
１６及び１７の開口と、フィン１１のタブ１１ａの孔
と、セルモジュールの積層物の端部に位置する環状支持
部３０の湾曲タブ２９の開口と、を通って延在する。タ
イロッド２８は、望ましくは中央金属コアからなり、テ
フロンのような材料から形成される外側絶縁被膜物を有
する。タイロッドに組立てられた導体１６，１７にあっ
ては、各正の導体１６の端部は次の隣接する負の導体１
７の接触する端部と電気的に接触する。
筒形スリーブ部１８の回りに配置される。各ワッシャ２
６の一方は、環状金属座部２７を支え、一方各ワッシャ
の対向端は、フィン１１のタブ１１ａ及び孔に近いバッ
グ１５の部分を各導体のフランジ１９に対して押す。各
フランジ１９の外側の面は、フランジに対してバッグ１
５を機械的に固定する傾向がある面の誤差が与えられ得
る。図３に最も良く示す如く、タイロッド２８は、導体
１６及び１７の開口と、フィン１１のタブ１１ａの孔
と、セルモジュールの積層物の端部に位置する環状支持
部３０の湾曲タブ２９の開口と、を通って延在する。タ
イロッド２８は、望ましくは中央金属コアからなり、テ
フロンのような材料から形成される外側絶縁被膜物を有
する。タイロッドに組立てられた導体１６，１７にあっ
ては、各正の導体１６の端部は次の隣接する負の導体１
７の接触する端部と電気的に接触する。
【００２６】各支持部３０の外周面は、溶接等により殻
２の裏当て６に取付けられる。各支持部３０には、略弦
状の支持部に延在する一対の脚部３１が設けられ、タブ
２９は、各脚部３１から横方向に延在し、支持部３０の
面に略垂直である。タイロッド２８は、支持部３０の湾
曲タブ２９の開口を通って延在し、セルモジュール８
は、容器１における軸方向の運動に対して制限される。
２の裏当て６に取付けられる。各支持部３０には、略弦
状の支持部に延在する一対の脚部３１が設けられ、タブ
２９は、各脚部３１から横方向に延在し、支持部３０の
面に略垂直である。タイロッド２８は、支持部３０の湾
曲タブ２９の開口を通って延在し、セルモジュール８
は、容器１における軸方向の運動に対して制限される。
【００２７】正及び負端子ブラケット３２及び３３は、
タイロッド２８の端部に取付けられ、ナット３４は、図
３に示す如くタイロッドの端部に螺合される。絶縁ワッ
シャ３５は、ブラケット３２，３３と、タイロッド２８
と、ナット３４を分離する。ナット３４がタイロッド２
８において下方に締められる際、皿ワッシャ２６は、圧
縮されて、バッグ１５の各穴の回りにタブ１１ａに接触
する環状領域を生成し、それによりバッグを各導体１６
及び１７のフランジ１９に堅く密閉する。この密閉する
構成により、バッグの穴を通る電解液の移行は除去さ
れ、従ってセルモジュールが乾燥することを防止し、電
池の早期故障を起こし得る分流が発生する可能性を削減
する。
タイロッド２８の端部に取付けられ、ナット３４は、図
３に示す如くタイロッドの端部に螺合される。絶縁ワッ
シャ３５は、ブラケット３２，３３と、タイロッド２８
と、ナット３４を分離する。ナット３４がタイロッド２
８において下方に締められる際、皿ワッシャ２６は、圧
縮されて、バッグ１５の各穴の回りにタブ１１ａに接触
する環状領域を生成し、それによりバッグを各導体１６
及び１７のフランジ１９に堅く密閉する。この密閉する
構成により、バッグの穴を通る電解液の移行は除去さ
れ、従ってセルモジュールが乾燥することを防止し、電
池の早期故障を起こし得る分流が発生する可能性を削減
する。
【００２８】図５は、伝熱フィンの変形例を示す。本実
施例では、第１の実施例のフィン１１と構成及び機能に
おいて同様なフィン３６は、平坦な本体３７と、本体３
７の一端から一方向に横方向に延在する一連の離間した
可撓性フランジ又はタブ３８と、本体の他端から反対方
向に横方向に延在する第二の一連の離間したフランジ３
９と、を含む。
施例では、第１の実施例のフィン１１と構成及び機能に
おいて同様なフィン３６は、平坦な本体３７と、本体３
７の一端から一方向に横方向に延在する一連の離間した
可撓性フランジ又はタブ３８と、本体の他端から反対方
向に横方向に延在する第二の一連の離間したフランジ３
９と、を含む。
【００２９】図６は、フィンの更なる変形例を示す。本
実施例では、フィン４０は、平坦な本体４１と、本体の
対向端部から同じ方向に横方向に延在する可撓性フラン
ジ４２及び４３と、を有する。本発明の使用により、長
方形電極は、セルモジュール８で使用され得ると共に、
長方形モジュールの使用は、電極材料のかなりの廃棄物
を生じる他の構成よりも電池のコストを実質的に減少さ
せる。
実施例では、フィン４０は、平坦な本体４１と、本体の
対向端部から同じ方向に横方向に延在する可撓性フラン
ジ４２及び４３と、を有する。本発明の使用により、長
方形電極は、セルモジュール８で使用され得ると共に、
長方形モジュールの使用は、電極材料のかなりの廃棄物
を生じる他の構成よりも電池のコストを実質的に減少さ
せる。
【００３０】伝熱部材１１，３６及び４０は、セルモジ
ュール８から容器１への熱伝導を改善し、それにより電
池の動作効率を改良し、使用寿命を長くする。更に、伝
熱フィンのフランジ又はタブは、熱伝導を改善するよう
に容器壁との接触面を増加させ、また容器内のセルモジ
ュールの積層を安定化することに役立つ。フランジは、
可撓性であるので、容器が水素ガスで加圧されると、フ
ランジは、容器の外向きの膨張に追随することになる。
ュール８から容器１への熱伝導を改善し、それにより電
池の動作効率を改良し、使用寿命を長くする。更に、伝
熱フィンのフランジ又はタブは、熱伝導を改善するよう
に容器壁との接触面を増加させ、また容器内のセルモジ
ュールの積層を安定化することに役立つ。フランジは、
可撓性であるので、容器が水素ガスで加圧されると、フ
ランジは、容器の外向きの膨張に追随することになる。
【図１】本発明のニッケル酸化物水素電池の部分断面を
伴う側面図である。
伴う側面図である。
【図２】図１の２−２線で切断した断面図である。
【図３】セルモジュールの接続を示す拡大部分断面図で
ある。
ある。
【図４】伝熱フィンの斜視図である。
【図５】伝熱フィンの変形例の斜視図である。
【図６】伝熱フィンの第二変形例の斜視図である。
１ 圧力容器
２ 殻
３，４ ヘッド
５ 取付部
６ リード
７ 熱可塑性樹脂
８ セルモジュール
９，１０，２９，３８ タブ
１１ 伝熱フィン
１２ 本体部分
１３，１９，３９，４２，４３ フランジ
１５ バッグ
１６，１７ 導体
１８ スリーブ部
２０，２２ アーム
２１，２３ 櫛
２４，２５，２６，３５ ワッシャ
２７ 座部
２８ タイロッド
３０ 支持部
３１ 脚部
３２，３３ 端子ブラケット
３４ ナット
３６，４０ フィン
３７，４１ 平坦な本体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 実開 昭58−134869（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 12/08
Claims (17)
- 【請求項１】 略円筒形の殻を含む外側圧力容器と、 前記殻内に配置され、略長方形であり、前記殻の軸の長
手方向に延在し、正極及び負極を含む、少なくとも１つ
のセルモジュールと、 前記セルモジュールのいずれかの側の平面に配置され、
前記略円筒形の殻の内面と面接触する対向端部を有し、
前記セルモジュールから前記殻へ熱伝導する熱伝導材料
からなる熱伝導手段と、を含む金属酸化物水素電池。 - 【請求項２】 前記熱伝導手段の前記対向端部は、可撓
性フランジを含み、各々の前記可撓性フランジは、前記
殻の内面と接触する請求項１記載の電池。 - 【請求項３】 前記対向端部の各々は、一対の前記可撓
性フランジを含み、各々の前記端部の前記可撓性フランジは、反対方向に延
在する 請求項２記載の電池。 - 【請求項４】 前記熱伝達手段は、平坦な本体部分と、前記 本体部分の対向端部に配置されたフランジと、から
なり、各々の前記 端部の前記フランジは、前記本体部分に対し
て反対方向に延在し、前記殻の内面と付勢接触する請求
項１記載の電池。 - 【請求項５】 各々の前記可撓性フランジは、前記可撓
性フランジを複数のフランジ部分に分割するように少な
くとも１つの断続部分を設けられ、前記フランジ部分は、 可撓性であり、前記殻の直径の変
化に追随することができることを特徴とする請求項２記
載の電池。 - 【請求項６】 前記正極及び前記負極を電気的回路に接
続する電気的接続手段を含む請求項１記載の電池。 - 【請求項７】 前記殻内における前記セルモジュールの
長手方向の変位を防止する手段を含む請求項１記載の電
池。 - 【請求項８】 前記長手方向の変位を防止する手段は、
前記セルモジュールの端部に配置される支持部からな
り、前記 支持部は、前記殻に固定された周辺部分と、前記セ
ルモジュールに固定された弦状部分と、を有する請求項
７記載の電池。 - 【請求項９】 略円筒形の殻を含む外側圧力容器と、前記殻内に並べると共に積層して 配置され、略長方形で
あり、前記殻の長手方向に延在し、各々正極と負極を含
む複数のセルモジュールと、前記積層における隣接する セルモジュール間の平面に配
置され、各々が一対の対向端部を有する伝熱フィンと、
前記殻の内面と接触する各々の前記伝熱フィンの前記対
向端部における各々の略可撓性フランジと、前記正極及
び前記負極を電気的回路に接続する電気的接続手段と、
からなる金属酸化物水素電池。 - 【請求項１０】 前記殻内における前記セルモジュール
の長手方向の変位を防止する手段を含む請求項９記載の
電池。 - 【請求項１１】 前記対向端部の各々は、一対の前記可
撓性フランジを有し、第一の前記一対の略可撓性フランジは、前記対向端部 か
ら一方向に延在し、第二の前記一対の略可撓性フランジは、前記対向端部 か
ら前記一方向と逆の方向に延在する請求項９記載の電
池。 - 【請求項１２】 前記対向端部の前記略可撓性フランジ
は、前記伝熱フィンから同方向に延在する請求項９記載
の電池。 - 【請求項１３】 各々の前記略可撓性フランジは、複数
の離間したフランジ部分からなり、前記フランジ部分は、 可撓性であり、付勢されて前記殻
の内面と接触し、前記略可撓性 フランジは、前記殻が加圧されるとき、前
記殻の直径の膨張に追随する能力を有する請求項９記載
の電池。 - 【請求項１４】 前記積層における前記セルモジュール
の長手方向の変位を防止する手段は、前記積層の一端に
隣接する支持部からなり、前記支持部は、 前記殻の内面に固定された周辺部分を有
し、前記積層に対して固定された第二の部分を有する請
求項１０記載の電池。 - 【請求項１５】 前記電気的接続手段は、前記正極及び
負極に接続されたタイロッドを含み、前記支持部におけ
る前記第二の部分の開口を通って延在する請求項１４記
載の電池。 - 【請求項１６】 略円筒形の殻を含む外側圧力容器と、前記殻内に並べると共に積層して 配置され、略長方形で
あり、前記殻の軸の長手方向に延在し、各々複数の正極
と複数の負極を含み、各々前記殻の軸に平行に延在する
一対の対向する第一の端部と前記第一の端部に接続して
前記軸の垂直方向に延在する一対の対向する第二の端部
とを有する、複数のセルモジュールと、各々が、隣接する 一対の前記セルモジュール間の平面に
配置され、前記セルモジュールの前記第一の端部を越え
て突出する対向端部を有する伝熱フィンと、前記伝熱 フィンの各々の前記端部に接続され、前記円筒
形殻の内面と係合する可撓性フランジと、各々の前記 セルモジュールの正極に接続された複数の正
タブと、各々の前記 セルモジュールの負極に接続され、前記セル
モジュールの前記第二の端部を越えて突出する複数の負
タブと、前記 殻の半径方向に延在し、前記正タブ及び前記負タブ
を電気的回路に接続する電気的接続手段と、前記殻内における前記 セルモジュールの長手方向の変位
を防止するように前記電気的接続手段と前記殻を相互接
続すると共に前記電気的接続手段から絶縁される支持手
段と、を含む金属酸化物水素電池。 - 【請求項１７】 前記支持手段は、前記殻の内面と係合
する略円形外部と、弦状の前記外側の面に延在し、前記
電気的接続手段に取付けられた一対の平行脚部を有する
請求項１６記載の電池。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/783,152 US5162171A (en) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | Metal oxide-hydrogen battery having modules extending longitudinally of the pressure vessel |
| US783152 | 1991-10-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05217608A JPH05217608A (ja) | 1993-08-27 |
| JP3392445B2 true JP3392445B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=25128336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28860192A Expired - Lifetime JP3392445B2 (ja) | 1991-10-28 | 1992-10-27 | 金属酸化物水素電池 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5162171A (ja) |
| JP (1) | JP3392445B2 (ja) |
| FR (1) | FR2683094B1 (ja) |
| GB (1) | GB2261107B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6099986A (en) | 1997-07-25 | 2000-08-08 | 3M Innovative Properties Company | In-situ short circuit protection system and method for high-energy electrochemical cells |
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| KR101259757B1 (ko) * | 2009-12-04 | 2013-05-07 | 주식회사 엘지화학 | 우수한 냉각 효율성과 콤팩트한 구조의 전지모듈 및 중대형 전지팩 |
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- 1992-10-26 GB GB9222426A patent/GB2261107B/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-10-27 JP JP28860192A patent/JP3392445B2/ja not_active Expired - Lifetime
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