JPH0287483A - 亜鉛−臭素電池のセパレータ - Google Patents

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】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は、亜鉛−臭素電池のスタック内の正極電解液
と、負極電解液とを分離する微多孔質膜であるセパレー
タに関する。

Ｂ１発明の概要 電解液と負極電解液とを分離する微多孔質膜であるセパ
レータにおいて、 セペレータを、微多孔質膜樹脂にガラス繊維を混入して
構成することにより、 セパレータ自体を補強し、電池の使用中にセパレータの
収縮によって破断することがないようにしたものである
。

Ｃ１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−環として第１図乃至第３図に例示する如き電解液
循環型金属ハロゲン積層二次電池が開発されている。

これは、第２図の構成原理図に示すように、電池本体Ｉ
をイオン交換膜または多孔質膜からなるセパレータ２で
陽極室３と陰極室４とに区画し、この両極室にそれぞれ
電解液を循環させるための送液管５．６と返液管７．８
により接続された電解液タンク９．１０を設け、臭化亜
鉛（ＺｎＢｒｔ）の電解液をそれぞれの電極室に循環さ
せるようにしたものである。尚、ＩＩは陽極、１２は陰
極、１３．１４は共に送液ポンプ、１５は四方弁である
。

しかして、充電時には、電解液が図の矢印の方向に循環
し、陰極１２ではＺｎ”″”＋２ｅ−＋Ｚｎ。

陽極１１では２Ｂｒ−−Ｂｒ’＋２ｅの反応を生じ、陽
極１１で生成された臭素は分子となり、電解液中に混じ
り、一部溶解し、大部分は陽極液中の錯化剤によって錯
化物となり、陽極室側の電解液タンクｌＯ内に沈澱して
蓄猜される。又、放電時には、電解液が循環した状態で
各電極１１．１２ではそれぞれ前記反応式と逆の反応を
生じ、析出物（Ｚｎ、Ｂｒｔ）　　が各電極１１．１２
上で消費（酸化、還元）され、電気エネルギーが放出さ
れるようにしたものである。

また、上述のような構成原理の亜鉛−臭素電池には、第
１図に例示するような積層電池の要素として多数のセル
積層構造のスタックが用いられている。これは、スタッ
ク全体を両側端からボルト。

ナツト等を用いて挟むように押さえるための一対の締付
端板１６．１６と、そのそれぞれの内側に配置する押さ
え印材である積層端板１７．１７との間に、例えば３０
セル積層して構成する。すなわち、一方のカーボンプラ
スチックの電極端板１８の集電メツシュＩ９の次にパツ
キン２０を介してセパレータ板２Ｉを重ね、所定間隔保
持用のスペーサメッシ：Ｌ２２を重ね、カーボンプラス
チック製平板中間電極２３を重ね、さらにパツキン２０
を重ねるといった順序で積層し、最後に他方のカーボン
プラスチック製電極端板１８を重ねて、全体で３０セル
積層する如く構成する。

このように積層構成したスタックには、その四隅角部に
流液孔である正極マニホールド２４と負極マニホールド
２５とを穿設する。

また、各セパレータ板２１は、第３図に示すように微多
孔質膜より成るセパレータ２の周囲に枠板２１ａをプラ
スチックの射出成形で一体成形して構成したもので、そ
の両手面部上下にはそれぞれ表裏対象形状にマイクロチ
ャンネル２６を設置して成る。この−側面の実線で示す
マイクロチャンネル２６は、それぞれ対角線上の正極マ
ニホールド２４から導入した電解液を均一に広げてセパ
レータ２の全面に流し、又はこれより液を回収する。ま
た、他側面の破線で示すマイクロチャンネル２６は、負
極マニホールド２５からの電解液を導入１回収するもの
である。

このようにして、各セパレータ板２１の両側面部にそれ
ぞれ配置された電極との間において、第２図に例示した
単位電池を構成するようにするものである。

Ｄ１発明が解決しようとする課題 上述のように構成した従来の亜鉛−臭素電池は、電解液
循環型であり、この電池を運転しない時は、自己放電を
少なくするため、セル内から電解液を抜いておくことが
望ましい。

しかしながら、この電池に使用するセパレータ２は、微
多孔質膜であり、これは液を吸収すると、その直後には
伸び、また乾燥するにつれて収縮し、含液率が約６０〜
７０％でもっとも収縮し、その後含液率の低下に従って
再び伸びるが、元の長さにまでは戻らないという性質を
有する。

従って、スタックに積層された状態のセパレータ板２１
は、そのセパレータ２の周囲の枠板２１ａが固定されて
変形不能な状態にあるので、電解液をセルから抜いた後
、半乾きの状態になると、セパレータ板２１の膜である
セパレータ２のみが収縮し、その結果第３図に示す如く
枠板２１ａと、セパレータ２との境目部分が切断する等
亀裂が入って破損することがあるという問題があった。

このようにして、セパレータ２に亀裂が入ると、これを
通じて陽極液中の臭素が陰極液中に入り込み、陰極１２
上に電着した亜鉛と反応して自己放電を起してしまい、
電池性能が著しく低下してしまうという問題があった。

本発明は上述の点に鑑み、電池に電解液を注入。

注出する操作を繰り返しても、セパレータが破損し、電
池効率が低下することのないようにすることを目的とす
る。

６１課題を解決するための手段 本発明の亜鉛−臭素電池のセパレータは、亜鉛−臭素電
池の各陽極室と陰極室との隔膜となる微多孔質膜である
セパレータを、微多孔質膜樹脂に約２０−４０重量パー
セントの比率でガラス繊維を混入し構成したことを特徴
とする。

Ｆ１作用 上述のように構成することにより、セパレータの湿潤と
乾燥とを繰り返すときの収縮を低減し、かつそれ自体の
強度を向上するという作用を奏する。

Ｇ、実施例 以下、本発明の亜鉛−臭素電池のセパレータの一実施例
を説明するが、本発明はセパレータの材質を改良したも
のであるので、前述した第１図及び第２図を参照しなが
ら説明するものとする。

本例では、セパレータ板２Ｉの微多孔質膜であるセパレ
ータ２を、その製造時に、微多孔質膜樹脂に約２０ル４
０ ス繊維（直径が８〜２０μｌφ．長さが１〜５３１１）
を混入して、製造するものである。

このように、ガラス繊維を混入したセパレータ２は、そ
の使用中の電解液に対する湿潤と乾燥との繰り返し時の
収縮率を約０．３％以下とできた。

従って、従来のセパレータ２では、その収縮率が１〜３
％位あったのを、大巾に低減できるものである。

また、従来セパレータ２全体の収縮が約５１肩を起える
と、亀裂を生じてしまうことが多いため、セパレータ２
を縦横３００ｘｙＸ３００ｚｘの大きさ以上にできなか
った。（なおこの場合は、３０　０ｘ　ｘ　ｘＯ．０　
２＝６ｚ度の収縮が考えられる。）しかし、本例では、
セパレータ２を縦横２０００ｉｘｘ２０００ｘｚの大型
のものまで使用可能となった。（なお、この場合には２
０００ｘｘｘＯ．００３＝６ｘｍの収縮が考えられる。

）また、セパレータ２の樹脂材にガラス繊維を混大した
ため、セパレータ２自体が硬質となる。このため、その
使用中の撓み量も小さくなり、従来、電池の使用中にセ
パレータ２の撓みによって生じていた電解液の流れの乱
れもなくなった。従って、熱伝導度が良くなり、電池自
体の温度のばらつきが低く押さえられ、電池をスムーズ
に運転できるとともに、その効率を向上できた。

Ｈ、発明の効果 以上詳述したように、本発明の亜鉛−臭素電池のセパレ
ータによれば、陽極室と陰極室との間の隔膜となる微多
孔質膜であるセパレータを、微多孔質膜樹脂に約２０ル
４０ でガラス繊維を混入したもので形成したので、その湿潤
と乾燥とを繰り返す際の収縮率を低減でき、セパレータ
の大型化を図ることができるとともに、セパレータに亀
裂が入って電池効率が低下する等の事故を防止できると
いう効果がある。

また、セパレータの強度が向上され平板として自立する
ようになるので、電解液の流れをスムーズにし、かつ、
熱伝導率を向上して、電池効率を向上できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の亜鉛−臭素電池の要素であるスタック部
分の一例を示す分解斜視図、第２図は亜鉛−臭素電池の
原理を示す概略説明線図、第３図はそのスタックの積層
セル用のセパレータ板を示す正面図である。 ！・・・電池本体、２・・・セパレータ、２Ｉ・・・セ
パレータ板。 第２図 概略説明線図 第１図 要部分解斜視図 第３図 ！　電池本体 ２　・セパレータ ２１　セパレーク板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）亜鉛−臭素電池の各陽極室と陰極室との隔膜とな
   る微多孔質膜であるセパレータを、微多孔質膜樹脂に約
   ２０−４０重量パーセントの比率でガラス繊維を混入し
   構成したことを特徴とする亜鉛−臭素電池のセパレータ
   。