JPH01239771A

JPH01239771A - セル構造体

Info

Publication number: JPH01239771A
Application number: JP63065031A
Authority: JP
Inventors: Onori Kawachi; 河内　大典; Kishio Miwa; 輝之男三輪
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1988-03-17
Filing date: 1988-03-17
Publication date: 1989-09-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、レドックスフロー型二次電池等の二次電池
や、有機化合物の電解に使用する電解槽や、電解による
合成、酸化、還元反応に使用する電解槽等を構成するの
に適したセル構造体に関する。

（従来の技術）電池、たとえばレドックスフロー型二次電池は、特開昭
６１−２８４０５７号公報ほかに記載されているように
、また、よく知られているように、セル枠とそのセル枠
内に配置された電極とからなるユニットと、イオン交換
膜と、電解液分離板とを、ユニット、イオン交換膜、ユ
ニット、電解液分離板、ユニット、イオン交換膜、ユニ
ット、電解液分離板、・・・・・・というように繰り返
し積層するとともに、その積層体を金属製の押え板を介
してボルト等で締め付（プることによって構成されてい
る。しかして、各積層間には、使用時に電解液が漏れ出
ることがないよう、シール用パツキンを介在せしめてい
る。ところが、このような構成のもの（ｊ、以下におい
て説明するような問題がおる。

すなわち、組立に際して積層間にパツキンを介在せしめ
るので、各ユニツ１〜間で締付力にばらつきがでないよ
うにするのが大変難しく、締付力を相当大きくしなけれ
ば電解液が漏れ出ることがある。そうかといって、締付
力を大きくしすぎると、機械的強度の低いイオン交換膜
が破損してしまう。

また、締付のためには、金属製の押え板やボルト等の締
付手段を必要とするので、電池重量が大きく増大すると
いう問題もめる。

電解槽においても、同様の理由から、コンパクトで大容
量のものを提供することが難しいといった問題がある。

（発明が解決しようとする課題）この発明の目的は、従来の技術の上述した問題点を解決
し、組立に際してパツキンを必要とせす、しかも積層後
の締付が全く不要であるか、あるいは、積層形態を維持
し得る程度の小さな締付力ですみ、電池や電解槽等のコ
ンパクト化、軽量化、大容量化を容易に行うことができ
るセル構造体を提供するにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、この発明においては、互い
に対向する、熱可塑性樹脂からなる一対のセル枠と、各
上記セル枠内に配置された電極と、一対の上記セル枠間
に配置されたイオン交換膜とを有し、かつ、一対の上記
セル枠は熱融着されていることを特徴とするセル構造体
が提供される。

もっとも、この発明においては、イオン交換膜に代えて
導電性電解液分離板を配置することができる。

この発明のセル構造体は、レドックスフロー型二次電池
等の電解液流通型電池を組み立てるのに使用することが
できるものである。電解液は、連続的に流されるものも
あり、間歇的に流されるものもおる。また、流さないで
、単に電池内に保持されるものもめる。いわゆる電解液
保持型二次電池と呼ばれるものでおる。また、亜鉛−臭
素型二次電池等、レドックス７０一型二次電池以外の二
次電池を組み立てるときに使用することができる。

ざらに、上述した各種の電解槽を組み立てる場合に使用
することができるものである。

この発明をざらに詳細に説明するに、セル構造体は、互
いに対向する一対のセル枠を有する。

セル枠は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フ
ッ素樹脂等の熱可塑性樹脂からなっている。なかでも、
融点が比較的低いポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹
脂、それも、後述する、熱プレス等による熱融着が容易
でおり、しかも低比重であるために電池等の重量を大き
く低減することができる、独立気泡を有する発泡ポリエ
チレン樹脂や発泡ポリプロピレン樹脂でおるのが好まし
い。もつとも、セル枠自身は独立気泡を有しないもので
あっても、熱プレス等による融着に際して、独立気泡を
有する発泡ポリエチレン樹脂や発泡ポリプロピレン樹脂
からなる薄いシー１〜を融着面に挟み込んで熱融着する
こともできる。なお、電解液流通型二次電池に供するも
のである場合には、セル枠に、ポリエチレン樹脂やポリ
プロピレン樹脂等の、やはり合成樹脂からなる、電解液
の供給管と排出管とが、好ましくはセル枠と熱融着する
ことによって設けられる。

各セル枠内には、電極が配置されている。この電極は、
たとえば、二次元的または三次元的にランダム配向ぜし
めてなる炭素短繊維を炭素で結着してなるようなものや
、炭素繊維の織物や編物、不織ｔａ　＜フェルト）等か
らなっている。そのような電極については、よく知られ
ている。

一対のセル枠間には、イオン交換膜が、導電性の電解液
分離板が配置されている。イオン交換膜としては、通常
、ポリスチレン系、ポリオレフィン系、フルオロカーボ
ン系等の陽イオン交換膜が使用される。また、電解液分
離板は、グラッシーカーボン板や、導電性粉末、たとえ
ば炭素粉末を含有せしめたプラスチック板や、炭素繊維
の織物やマット等を、好ましくはセル枠を構成している
熱可塑性樹脂と同一の熱可塑性樹脂で固めてなるプラス
チック板等で構成されている。

さて、互いに対向する一対のセル枠は、熱プレスや、誘
導加熱や、セル枠自身に埋設したニクロムヒーターによ
る加熱等によって熱融着されてぃる。このとき、セル間
に上述したイオン交換膜または電解液分離板が介在せし
められ、セル枠の熱融着に伴ってセル枠間に配置される
。しかして、熱融着は、いわゆるスポット融着ではなく
、セル枠の外縁に沿って枠状に、あるいはセル枠の対向
する全面にわたって施されるものである。なお、セル枠
同士の熱融着に際して、使用材料によっては、イオン交
換膜や電解液分離板をもセル枠と熱融着することができ
る。

（実施態様）第１図および第２図は、電解液流通型二次電池を構成す
る場合に使用するセル構造体を示すもので、互いに対向
する、熱可塑性樹脂からなる一対のセル枠１．２が、熱
融着されている。このセル枠１には電解液の供給管８と
排出管９とが設けられ、同様に、セル枠２にも電解液の
供給管１０と排出管１１とが設けられている。これらの
供給管や排出管もまた、熱可塑性樹脂からなり、セル枠
と熱融着されている。また、セル枠１．２間には、やは
りセル枠１．２に熱融着されたイオン交換膜３が配置さ
れている。ざらに、セル枠１．２内には、それぞれ電極
４．５が配置されている。セル構造体は、このように、
セル枠１．２と、イオン交換膜３と、電極４．５とから
なっており、このようなセル構造体を、電解液分離板６
．７を介して多数積層することによって上述した二次電
池を構成することができるものでおる。しかして、積層
に際しては、隣接するセル構造体間においても、やはり
セル枠同士が熱融着されるものでおる。

第３図は、別のセル構造体を上記第２図に対応して示す
もので、セル枠１．２間には、第２図に示したものにお
けるイオン交換膜に代えて、セル枠１．２に熱融着され
た導電性電解液分離板１２が配置されている。このよう
な態様のセル構造体は、イオン交換膜１３．１４を介し
て多数積層することによって上述した二次電池を構成す
ることができるものである。なお、電解液分離板が上述
したプラスチック板のようなものからなる場合には、そ
れと電極とを加熱、圧着することによって、電解液分離
板の各面に電極をその一部を埋め込むように担持するこ
とができる。

第４図は、第１図および第２図、または、第３図に示し
たセル構造体を多数積層して構成した電解液流通型二次
電池を示すもので、ｎ個の、上）ホしたセル構造体１５
１〜１５ｎについて、各セル構造体が並列をなすように
、陽極用の電解液タンク１６と循環ポンプ１７とを有す
る配管系に電解液の供給管８と排出管９とを接続し、同
様に、陰極用の電解液タンク１８と循環ポンプ１９とを
有する配管系に電解液の供給管１０と排出管１１とを接
続し、各セル構造体の、第２図や第３図に示した電極４
（５）に循環ポンプ１７（１９）によって電解液タンク
１６（１８）の電解液を循環、接触させながら充放電を
行わせるようにしたものである。セル構造体１５１〜１
５ｎは、電気的には直列に接続されている。電解液とし
ては、陽極用には塩化鉄の塩酸溶液等が、陰極用には塩
化クロムの塩酸溶液等がそれぞれ使用される。

（発明の効果〉この発明のセル構造体は、セル枠が熱可塑［生樹脂から
なり、かつ対向するセル枠同士を熱融着によって一体化
しているから、それを積層するとき、隣接するセル構造
体間で同様にセル枠同士を熱融着することによって、パ
ツキンを使用しなくても、また、積層したセル枠の締付
をあえて行わなくても電池等を構成することができるよ
うになる。しかも、熱融着によるから電解液が容易に漏
れ出ることもないし、締付手段を必要としないから電池
等のコンパクト化、軽量化、人容徂化も容易に達成でき
るようになる。また、信頼性も向上するし、低コスト化
も実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、この発明のセル構造体の一実施
態様を示す概略図で、第１図は斜視図、第２図は第１図
のＡ−Ａ断面図、第３図は、この発明のセル構造体の別
の実施態様を上記第２図に対応して示す概略断面図、第
４図は、上記第１図および第２図、または、第３図に示
したセル構）盾体を使用した電解液流通型二次電池を示
す概略フロー図でおる。１：セル枠２：セル枠３：イオン交換膜４：電極５：電極６：電解液分離板７：電解液分離板８：電解液供給管９：電解液排出管１０：電解液供給管１１：電解液排出管１２：電解液分離板１３：イオン交換膜１４：イオン交換膜１５１〜１５ｎ：セル構造体１６；電解液タンク１７：循環ポンプ１８：電解液タンク１９：循環ポンプ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）互いに対向する、熱可塑性樹脂からなる一対のセ
ル枠と、各前記セル枠内に配置された電極と、一対の前
記セル枠間に配置されたイオン交換膜とを有し、かつ、
一対の前記セル枠は熱融着されていることを特徴とする
セル構造体。
（２）互いに対向する、熱可塑性樹脂からなる一対のセ
ル枠と、各前記セル枠内に配置された電極と、一対の前
記セル枠間に配置された導電性電解液分離板とを有し、
かつ、一対の前記セル枠は熱融着されていることを特徴
とするセル構造体。
（３）請求項（１）または（２）記載のセル構造体を有
する電解液流通型二次電池。
（４）請求項（１）または（２）記載のセル構造体を有
するレドックスフロー型二次電池。