JPH03501427A - 蓄電池用双極型電極 - 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】 蓄電池用双極型電極 技術の分野 本発明は電気工学の分野において、特に化学エネルギーを電気エネルギーに直接 変換するように設計された装置に関する。この発明は、蓄電池、主として密閉型 鉛蓄電池および密閉型ニッケルーカドミウム蓄電池において最良の利点のあげら れるように使用することが可能である。

発明の背景 現在の所、上記蓄電池の発展に引続いて上記蓄電池に具備され、その目的が有効 寿命を増大することにある双極型（バイポーラ）電極の設計上の改良を導入する 方法が見出される。

従来蓄電池用の双極型（バイポーラ）電極は知られており、双極型電極は、ベー ス板の対向する側面にそれぞれ設けられた一方が正、一方が負の活性化物質に対 する重合体材料の有孔ベース板を具備するものであった。

有孔部内に固定されたモール部は、その端縁がそれぞれの活性化材料（米国特許 Ｎα４．５４２．０８２）に接触している鉛または鉛合金の導体要素である。

この従来技術の、双極型電極の一つの不利益な点は、各導体要素と活性化材料と の間の接触面積が狭少なことであり、これにより相当数の導体要素を必要とする ものである。

導体要素の数を増加することは電流漏洩量を増加させることになり、ベース（基 板）の開孔部内における取付は部で密封状態でなくなり、それにより電極の有効 寿命を減少させることになる。

また、この従来技術の電極においては活性化物質がいずれもベース板に固定され ていないので、ベース板表面を流出せしめその結果、再び電極がより短い有効寿 命となるという活性化材料の潜在的な危険が存在する。

蓄電池用の双極型電極について知られているが、このバイポーラ電極は、内部に 開孔を設けるとともに、非導電材料のベース板を、ベース板の対向する側面上に それぞれ設置された、一方が正、一方が負の、２個の活性化材料と同様、非導電 材料のベース板および導体要素とを具備するものである。

導体要素は、ベース板内に設けられた開孔内にシール材で固定されたピンを備え たプレートの形状を有している（日本公開特許昭６Ｏ−２０７２６５）、このよ うにして、導体要素のプレート表面は、ベース板の一方の側面上の活性化材料と 接触しており、之に反してベース板の開孔内に固定されたピンの端部は、ベース 板の他方の側面上の活性化材料と接触している。

上記従来技術のバイポーラ電極の一つの不都合な点は導体要素のピン端部と活性 化材料のそれとの間の微少な接触面積にある。このことはピンの数の増加を必要 とするが、これは順次ベース板内の開口内のピンの嵌合が密封形でなくなる潜在 的な電流の漏洩量を増加することになり、その結果バイポーラ電極からの自己放 電を増加させ、電極寿命を減少させることになる。

発明の開示 本発明は蓄電池用の下記バイポーラ電極を付与する目的に基いているものであり 、該バイポーラ電極において、ベース板に設けられた開孔の寸法は、導体要素− ベース板組立部内の腐食のプロセスが阻止されるように、かつベース板開口内の 導体要素の嵌合が密封形でなくなり、それによって電極の有効寿命を増大させる 場合に、電流漏洩量が減少されるように選択されることが可能となるものである 。

上記したような目的は、蓄電池用のバイポーラ電極を付与することにより達成さ れるものであり、該バイポーラ電極は、非導電材料より形成され、内部に開口を 設置させたベース板を備え、該ベース板はその対向する側面上に一方が正で一方 が負の２個の活性化材料をそれぞれ付着させたものであり、また該ベース板開口 内に固定され、それぞれの活性化材料と接触するその対向する側面を有する導体 要素シールを更に備えるものであり、本発明によれば、ベース板開口の直径対ベ ース板周囲長の比は、０．０１ないし０．１の範囲にあり、ベース板間ロ直径対 開ロ帯のベース板厚さの比は１ないしｌＯの範囲にあることを特徴とする。

発明者が実験によって見出したことは、ベース板の開ロ直径対ベース板周囲長の 比を０．０１ないし０．１の範囲に維持し、およびベース板開口直径対、その開 口帯（ｚｏｎｅ）即ち開口近傍のベース板領域におけるベース板厚みの比を１な いし１０の範囲内に維持することは、ベース板開口内の導体要素の取付は部が密 封状態でなくなり、その結果電極に関する有効寿命が増加される場合には、導体 要素−ベース板組立部内部における腐食のプロセスを遅延させ、導体要素−ベー ス板組立部を通る電流漏洩量を最小にする、ということであった。

ベース板間ロ直径対ベース板周囲長の比が０．０１より小さいものに対して、導 体要素を流れる電流が存在する場合には大きな電圧損失が発生することになり、 導体要素に大きな電流負荷を生じて、腐食の発生を増加せしめる。その結果はベ ース板開口における導体要素の取付けの密封を解放することになり導体要素−ベ ース板組立部を通って電流の漏洩を生じ、電極に関して有効寿命を短縮させるこ とになる。

ベース板間ロ直径対ベース板周囲長の比が０．１より大きいものに対して、本発 明の電極を用いる蓄電池は、より低い特定の特性値、特に特定の重量エネルギー をより低下させ、その結果は蓄電池容量を低下させる。

１より小さい、ベース板間ロ直径対開ロ帯におけるベース板直径の厚みの比に対 して、特定の蓄電池特性における上記減少が観察可能であり、結果的に蓄電池容 量の減少を招くことになる。

１０より大きなベース板間ロ直径対ベース板厚みの比に対して、先に説明したよ うに、該導体要素への腐食を増大せしめるように、該導体要素を通って流れる電 流がある場合には、大きな電圧損失が導体要素に発生することになり、この導体 要素のベース板開口における導体要素の取付けが結果的に密封部において失敗す ることになり、したがって電極に対して、および全体の蓄電池に対して有効寿命 の短縮をもたらすことになる。

図面の簡単な説明 以下において、添付の図面を適切に参照して本発明の実際の実施例の詳細な説明 により本発明は完全に明瞭にされることになる。即ち： 第１図は小形円筒状蓄電池用の蓄電池双極型電極の断面図を示す： 第２図は第１図と同様の、より小さな活性化材料の上面図を示す： 第３図は蓄電池用双極型電極のベース板の断面図を示す；第４図は矩形断面のプ リズム状蓄電池用の蓄電池双極型電極の断面図を示す： 第５図は、第４図と同様に、より小さな活性化材料の上面図を示す； 第６図は三角形の断面のプリズム状蓄電池用蓄電池電極の断面図を示す： 第７図は、第５図と同様により小さな活性化材料の上面図を示す。

発明を行うための最良の方式 蓄電池用の本発明に係るバイポーラ電極は例えば、ポリスチレンのような非導電 材料から成り、内部に設けた開口２（第３図）を有するベース板１　（第１，４ 、および６図）を具備している。ベース板１の対向する側面上には、正の活性化 材料３と、負の活性化材料４とが設置されている。ベース板１の開口２に密封固 定されたのは導体要素５であり、その対向する側面６と７とは、それぞれ、正の 活性化材料３と負の活性化材料４とに接触している。

バイポーラ電極のベース板１における開口２は、ベース板１における開口２の直 径対ベース板１の周囲長の比が０．０１ないし０．１の範囲内にあり、一方、ベ ース板１における開口２の直径対開口２の帯域内のベース板１の厚みが１ないし １０の範囲内にあることになるように設置されている。

このように、設置されたベース板の開口に対して、万一ベース板の開口内の導体 要素の取付は部内で密封の事故が発生すれば導体要素−ベース板組立部内部の腐 食のプロセスが遅延されることになり導体要素−ベース板組立部を通る電流漏洩 量が最小化され、その結果バイポーラ電極の有効寿命が増加されることになる。

次に本発明に係る蓄電池のバイポーラ電極の３個の実用上の実施例を述べる。

例１．バイポーラ電極であって、ベース板開口の直径は４ｆ［１Ｉ１１であり、 ベース板の周囲長は４０髄であり、開口帯におけるベース板厚みは１．５Ｍであ って、ベース板間ロ直径対ベース板周囲長の比は０．１であり、ベース板間ロ直 径対開ロ帯におけるベース板厚みの比は３に等しいもの。

このバイポーラ電極は小型の密封型鉛蓄電池に使用可能である。この蓄電池は３ 個の双極極板と２個の双極極板（一番外の電極）から組立てられており、８Ｖの 電圧を発生し、０、１５Ａｈの定格容量を有する。この蓄電池は小型無線装置用 の電源として使用可能であり、空気−亜鉛型乾電池に相当するものである。

例２．双極型（バイポーラ）電極であって、ベース板開口の直径が６．０　ｔｒ ｍであり、ベース板の周囲長が１２０ｏｕｎであり、開口帯のベース板厚みが０ ．６　ｎｕｎであり、ベース板の開ロ直径対開ロ帯におけるベース板厚みの比が ０．０２であり、ベース板間ロ直径対開ロ帯におけるベース板厚みの比が１０で あるもの。

この双極型電極は定格電圧８，１０、または１２Ｖをもつ小型密封型鉛蓄電池に おいて使用可能である。上記電池の定格容量は約０．８　Ａ　−ｈである。これ らの電池は電子装置、電気式玩具、照明装置用、およびコンピュータのメモリ保 護用の電源として使用可能である。

例３．双極型電極であって、ベース板開口の直径が４．０ｍｍであり、ベース板 の周囲長が４００胴であり、開口帯のベース板厚みが４．０　ｍｍであり、ベー ス板の開ロ直径対ベース板周囲長の比が０．０１であり、ベース板間ロ直径対開 ロ帯におけるベース板厚みの比が１に等しい値を有するもの。

この双極型電極は密封型鉛蓄電池において使用可能である。

電池の定格容量は約７Ａ−ｈである。例２に記入した応用製品とは別に、問題に している電池はまた起動器の電流源としても使用可能である。

以下に示す表は既知の双極型電極のパラメータと、上記３実施例における本発明 に係る双極型電極のパラメータおよび本発明において規定されたベース板開口パ ラメータ用の特定された限界を超える双極型電極の実施例のパラメータとを示し ている。

この表から知り得ることは、本発明に係るベース板開口の提供された双極型電極 における設備品は既知の電極の寿命に比較して、与えられた電極に対し、相当に 長い有効寿命に寄与するものであることであり、一方（例４の）本発明の開口パ ラメータに対し特定された限界を超えた段階は再び電極の有効寿命の劇的な減少 を招くということである。

次の方法は蓄電池と提案された双極型電極を組立てるのに採用される。

分離器により中間を距てられた双極型電極と２個の外部単極電極とは重合体のベ ース板の周辺上に結合されるか熱密閉される。それから電極と分離器とは電解質 で滲透される。

蓄電池は次のように動作する。

充電プロセスにおいて、正の活性化材料が二酸化鉛に変換され、−力負の活性化 材料はスポンジ状鉛金属に変換される。

放電プロセスにおいては、正の活性化材料の二酸化鉛と蓄電池における負の活性 化材料の海綿状鉛とは硫酸塩鉛に変換される。

産業上の応用可能性 本発明は蓄電池における最良の利点の得られる用途に使用可能で、主として密封 型鉛電池および密封型ニッケル・カドミウム電池において使用可能である。

Ｆ／（ｉ、７ 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 ＰＣＴ／ＳＵ８９１００１６４ ２、発明の名称 蓄電池用双極型電極 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号静光虎ノ門ビル　電話５０４ −０７２１５、補正命令の日付 ６、補正の対象 明細書及び請求の範囲の翻訳文 ７、補正の内容 明細書、請求の範囲の翻訳文の浄書（内容に変更なし） ８、添附書類の目録 明細書及び請求の範囲の翻訳文　各　１　通国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 非導電性材料より形成され、内部に設けられた開口（２）を有するベース板（１ ）と、それぞれベース板（１）の対向する側面上に配置された一方が正（３）で 、一方が負（４）である２個の活性化材料と、該ベース板（１）の開口（２）内 に密閉材で固定され、かつそれぞれの活性化材料（３）と（４）に接触するその 対向する側面（６）と（７）とを有する導体要素（５）とを具備し、ベース板（ １）における開口（２）対ベース板（１）の周囲長の比か０．０１ないし０．１ の範囲内にあり、一方、ベース板（１）における開口（２）の直径対該開口帯に おけるベース板（１）の厚みの比が１ないし１０の範囲にあることを特徴とする 、蓄電池用双極型電極。