JPH0515320U

JPH0515320U - 積層型二次電池

Info

Publication number: JPH0515320U
Application number: JP060337U
Authority: JP
Inventors: 克己藤谷
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1991-07-31
Filing date: 1991-07-31
Publication date: 1993-02-26

Abstract

(57)【要約】【目的】相対的に小さい締めつけ力によってもガスケ
ットによる水密を確実に保持することができ、それによ
って双極板等の歪みの発生が抑制され、かつその相互間
隔を適正に保つことができる構造を有するレドックスフ
ロー電池等の積層型二次電池を提供する。【構成】外周部にフレーム１５ａ、１５ｂが設けられ
た対向する１対の双極板１３、１４と、１対の双極板１
３、１４の間に設けられる隔膜１０と、隔膜１０と双極
板１３、１４の間にそれぞれ設けられる１対の電極１
１、１２と、電極１１、１２のそれぞれの外周に設けら
れ、フレーム１５ａ、１５ｂおよび隔膜１０に締めつけ
によって密着させられる１対のガスケット６ａ、６ｂと
を備えるセル１が、複数個重ねられてなる積層型二次電
池において、ガスケット６ａ、６ｂのそれぞれの面に、
１本または２本以上の環状の突起部６ｃが形成されてい
ることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この発明は、電力貯蔵用のレドックスフロー型電池、および亜鉛−ハロゲン電池等の電解液を用いた積層型二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】

電力貯蔵用電池として、たとえばレドックスフロー型電池は、図５に示すようなシステム構成を有する。隔膜（たとえば陽イオン交換膜）１０によって仕切られた電解層２０には、正電極１２を有する正極室２２および負電極１１を有する負極室２１が設けられる。正極室２２には、タンク２３ａに貯蔵された正電解液がポンプ２４ａによって連続的に供給される。同様に負極室２１には、タンク２３ｂに貯蔵された負電解液がポンプ２４ｂによって連続的に供給される。正電解液として、たとえば鉄イオンを含む水溶液、負電解液として、たとえばクロムイオンを含む水溶液を用いれば、Ｆｅ^{3 +}のＦｅ^{2 +}への還元（正極）とＣｒ^{2 +} のＣｒ^{3 +}への酸化（負極）により放電が行なわれ、その逆反応により充電が行なわれる。このとき、両極の間に設けられた隔膜１０を水素イオンが通過する。両極にそれぞれ起こる電池反応を改めて示すと下記のとおりである。

【０００３】

【化１】

【０００４】上記原理に従って作動するレドックスフロー電池は、たとえば図６に示すセルが複数個積層された構造を有する。図に示すように、セル１では、双極板１３、負電極１１、隔膜１０、正電極１２、および双極板１４の構成要素が順に配列される。双極板１３および１４の外周には、フレーム１５ａおよび１５ｂがそれぞれ設けられる。また、負電極１１および正電極１２のそれぞれの外周には、ゴム製のガスケット１６ａおよび１６ｂがそれぞれ設けられる。また、これらのフレーム、ガスケットおよび隔膜にはセル内部に電解液を供給するための通路として働くマニホールド２７が形成される。これらの構成要素は、重ねられた後、双極板１３、負電極１１および隔膜１０で形成される負極室に負電解液が充填され、双極板１４、正電極１２および隔膜１０で形成される正極室に正電解液が充填される。電解液を充填するに際し、ガスケット１６ａおよび１６ｂは、締めつけられて電解液を外に漏らさないよう隔膜およびフレームにそれぞれ密着する。従来、このガスケットは平板状のものが多く使用されてきている。

【０００５】以上のように構成されるセル１は、多数積層されて図７に示すようなセルスタックを構成する。セルスタック３０において、セル１は多数重ねられ、１対の端板１７ａおよび１７ｂの間に挟まれてボルト１８によって締めつけられている。セルスタック３０の側面には、電解液の導入口１９ａおよび排出口１９ｂを有する電解液給配板９ｃが設けられている。電力貯蔵用には、このようなセルスタックが適当数用いられる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上述したレドックスフロー型電池において、ガスケットは双極板と隔膜との間隔を保持しながら電解液の漏れを防止する。このとき、ガスケットは温度変化による緩みおよびクリープ等の発生を考慮して締めつけられる。このような締めつけは、上述したようなボルトによって行なわれるが、従来の平板状ガスケットでは、相当数のボルトを用いてガスケット全体にわたり均等に締めつけを行なうことが困難であった。このため、電解液の漏れを生じるおそれがあった。そこで、水密を確実にするため、非常に強い力で締めつけを行なう必要があった。その圧力は、ガスケットが数％〜２０％変形するまでに達した。しかしながら、不均等なまま強い締めつけが行なわれると、双極板等に歪みが生じ、この歪みが大きい場合、双極板が破損するおそれがあった。

【０００７】この考案の目的は、従来より弱い締めつけによってもガスケットによる水密の保持を確実に行なうことができ、それによって双極板等の歪みの発生が抑制される積層型二次電池を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

この考案に従う積層型二次電池は、外周部にフレームが設けられた対向する１対の双極板と、１対の双極板の間に設けられる隔膜と、隔膜と双極板の間にそれぞれ設けられる１対の電極と、１対の電極のそれぞれの周辺に設けられ、双極板のフレームおよび隔膜に締めつけによって密着させられる１対のガスケットとを備えるセルが、複数個重ねられてなるものにおいて、ガスケットは、フレームおよび隔膜に密着させられるそれぞれの面に、電極を囲むよう環状に形成された１本または２本以上の連続する突起部を有することを特徴としている。

【０００９】

【作用】

この考案に従う積層型二次電池において、電極の周辺に設けられるガスケットは、締めつけによって双極板外周部のフレームおよび隔膜に密着させられる。この密着にあたり、まず、ガスケットの面に環状に形成された突起部が、上記フレームおよび隔膜にそれぞれ当てられる。次いで締めつけによって、この突起部が潰れるようにして上記フレームおよび隔膜に密着させられる。突起部はごく小さいものであるため、その変形には従来に比べて大きな力を要さない。しかも、比較的小さい力によって突起部全体にわたり均等に変形をおこすことができる。このため、締めつけが弱くても容易に突起部を密着させることができ、確実に水密を保持することができる。このように突起部を潰すようにして水密を保持すれば、双極板等に歪みを生じさせることも防止される。

【００１０】

【実施例】

以下、この考案の一具体例を図について説明する。図１は、この考案に従う積層型二次電池のセルを示す。セル１は、従来と同様、双極板１３、負電極１１、隔膜１０、正電極１２および双極板１４の構成要素が順に配列される。双極板１３および１４はガラス状カーボンから形成され、負電極１１および正電極１２はカーボンクロスから形成される。双極板１３および１４の外周には、ポリ塩化ビニル製のフレーム１５ａおよび１５ｂがそれぞれ設けられる。また、負電極１１および正電極１２のそれぞれの外周には、ゴム製のガスケット６ａおよび６ｂが設けられる。また、上記フレーム、ガスケットおよび隔膜には、従来と同様マニホールド２７が形成される。ガスケット６ａにおいて、フレーム１５ａに対する面（図に現われず）および隔膜１０に対する面には、それぞれ負電極１１を囲むように２本の山脈状の突起部６ｃが形成されている。同様にガスケット６ｂにおいても、フレーム１５ｂに対する面および隔膜１０に対する面（図に現われず）に突起部６ｃが形成されている。図２は、ガスケット６ａおよび６ｂの断面図である。これらのガスケットの断面は、ともに図に示すような形状であり、双極板およびフレームに接すべき面にそれぞれ山型の突起部６ｃが２つずつ形成されている。図に示すように、ガスケット主要部の厚み（ｄ）を０．８とし、これに対し突起部６ｃの高さ（ｈ）を０．２とすることができる。以上のように構成されるセルは、従来と同様、積層されてセルスタックとなる。セルスタックを構成するに際し、構成要素は図３（ａ）に示すように重ねられ、従来と同様ボルト（図示せず）によって締めつけられる。その結果、図３（ｂ）に示すように、ガスケット６ａおよび６ｂの突起部６ｃが潰され、水密が完了する。このとき、フレームと隔膜との間は、双極板等に歪みを発生させることなく、ガスケットの厚み（ｄ）約０．８に保持される。

【００１１】一方、従来の平板状ガスケットを用い、同様にしてセルの構成要素を重ねて締めつける場合、ガスケットの厚みは０．９（図４（ａ）ｆ₁）から０．８（図４（ｂ）ｆ₂）に圧縮される。このようにガスケットを圧縮して水密を保持する場合、締めつけを均等に行なうことが困難であり、双極板等に歪みを生じさせる。

【００１２】なお、この考案に従う突起部の形状および数は、上記実施例に限定されるものではない。突起部の数は、ガスケットの主要面につき、１本または３本以上としてもよい。また、突起部の形状も上述した山型以外の他の形状とすることができる。

【００１３】以上レドックスフロー型電池につき説明を行なってきたが、この考案は同電池に限定されず、電解液を用いた積層型二次電池、特に亜鉛−ハロゲン電池等の電力貯蔵用電池に広く利用することができる。

【００１４】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案に従ってガスケットに突起部を形成したことより、従来に比べ相対的に小さい力でガスケット全体にわたり均等に圧縮歪みを与えることが可能となった。このため、積層型二次電池において、水密の信頼性が非常に向上した。また、小さな力で均等にガスケットの突起部を潰して水密が保持されるので、ガスケットの締めつけの際、双極板等を歪ませるおそれも非常に少なくなった。さらに、ガスケットへの締めつけ力を適当に選ぶことにより、双極板と隔膜との間隔は容易に所定の値とすることが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に従う積層型二次電池のセルを示す斜
視図である。

【図２】図１に示されるガスケットの断面図である。

【図３】図１に示すセルの締めつけについて説明する断
面図である。

【図４】従来の積層型二次電池のセルについて締めつけ
を説明する断面図である。

【図５】レドックスフロー電池のシステム構成を示す模
式図である。

【図６】従来の積層型二次電池のセルを示す斜視図であ
る。

【図７】レドックスフロー電池のセルスタックを示す斜
視図である。

【符号の説明】

１０隔膜１１負電極１２正電極１３、１４双極板１５ａ、１５ｂフレーム６ａ、６ｂ、１６ａ、１６ｂガスケット６ｃ突起部

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】外周部にフレームが設けられた対向する
１対の双極板と、前記１対の双極板の間に設けられる隔膜と、前記隔膜と前記双極板の間にそれぞれ設けられる１対の
電極と、前記１対の電極のそれぞれの周辺に設けられ、前記双極
板のフレームおよび前記隔膜に締めつけによって密着さ
せられる１対のガスケットとを備えるセルが、複数個重ねられてなる積層型二次電池において、前記ガスケットは、前記フレームおよび前記隔膜に密着
させられるそれぞれの面に、前記電極を囲むよう環状に
形成された１本または２本以上の連続する突起部を有す
ることを特徴とする、積層型二次電池。