JPH05166550A - 電解液循環型積層二次電池 - Google Patents

電解液循環型積層二次電池

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JPH05166550A
JPH05166550A JP3330314A JP33031491A JPH05166550A JP H05166550 A JPH05166550 A JP H05166550A JP 3330314 A JP3330314 A JP 3330314A JP 33031491 A JP33031491 A JP 33031491A JP H05166550 A JPH05166550 A JP H05166550A
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electrode
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Hiromichi Ito
裕通 伊藤
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/70Arrangements for stirring or circulating the electrolyte
    • H01M50/77Arrangements for stirring or circulating the electrolyte with external circulating path
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極板とセパレータ板を交互に複数積層して
成る電池スタック2に電解液を循環して充電、放電を行
う亜鉛臭素電池において、放電待機中のマニホールドを
通る漏れ電流を防いで電池効率の低下を防ぐ。 【構成】 電池スタック2の各電極板、セパレータ板の
枠体の上辺両端部に液入口マニホールド4a、液出口マ
ニホールド4bを設ける。放電待機中ポンプ5の運転を
停止した場合、戻り配管3c内の電解液をタンク1内の
空気と置換し、該空気を逆止弁6および入口側配管3a
を介して液入口マニホールド4aに流し、該空気の圧力
によって液入口、液出口マニホールド4a,4b中の電
解液をタンク1へ戻す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電解液循環型積層二次電
池に係り、特に亜鉛臭素電池の配管構造に関する。
【0002】
【従来の技術】電解液循環型積層二次電池、例えば亜鉛
臭素電池は主に電極をバイポーラ型とし、単電池(単セ
ル)を複数、電気的に直列に積層した電池本体と、電解
液貯蔵槽と、これらの間に電解液を循環させるポンプお
よび配管系とで構成されている。前記電池本体は図4に
示すように構成されている。図4において、51はバイ
ポーラ型の中間電極で、この中間電極51は電極部51
aの外周に絶縁性の枠体51bを形成してなる。52は
セパレータ板で、このセパレータ板52はセパレータ5
3の外周に枠体52aが形成されてなる。積層電池は前
記中間電極51の間にセパレータ板52および必要に応
じてパッキン54,スペーサメッシュ55を重ねて単セ
ルを構成し、この単セルを複数、例えば全体で30セル
積層して構成される。積層電池の両端部には集電メッシ
ュ56を有する集電電極57、さらに一対の締付端板6
3,63とその内側に押さえ部材である積層端板58が
配置されている。そして、締付端板63間に図示しない
ボルトを通し、このボルトを締め付けることにより、一
体に構成され、電池本体を構成する。
【0003】上記のように構成した電池本体の各単セル
内には各中間電極51およびセパレータ板52の枠体5
2aの上下2箇所の隅角部に形成した正極マニホールド
59と負極マニホールド60より、セパレータ板52の
枠体52aに設けられたチャンネル61およびマイクロ
チャンネル62を介して電解液が夫々流入排出する。こ
のように構成された亜鉛臭素電池は50KW級電池の開
発が終了し電池効率として約80%、総合エネルギー効
率として約70%が確認されている。そこで行われた自
己放電率試験(充電終了後ある一定期間放置した場合と
放置しない場合とを比べた放電時電池効率の低下量)は
1日放置で5.8%、1週間放置で7.3%の低下があ
った。この時は電池セル部分から電解液貯蔵槽へ電解液
を戻して行っていた。しかし実際の電池適用を考えた場
合、電解液がセル部分に無ければ電気は取り出せない。
電気を取り出すにはポンプを作動し電解液貯蔵槽内の電
解液をセル中に戻さねば成らず、時間として2〜3分か
かる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこでセル中に電解液
を満たしたまま放置することが考えられる。この場合充
電後放置中、電池は開路状態に置かれるが積層電池内部
では電解液がセル内からチャンネルを通りマニホールド
を経由し、さらに別のチャンネルを通って他のセルに通
じている。従って図5の矢印に示されるように電圧の高
い方のセルから低い方のセルヘマニホールドを経由し漏
れ電流が流れる。このため貯えられた電力は損失してし
まう。特に負極において、電着した亜鉛が電圧の高い方
で溶解し(亜鉛イオンとなり)、低い方では亜鉛が析出
する。これにより積層セル内の電着亜鉛量が各セルで異
なり、低い電位のセルではチャンネル方向への亜鉛の析
出でチャンネルがふさがれ電解液の循環を妨げてしま
う。
【0005】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、充電待機中のマニホールドを通る漏れ電流
を防いで電池効率の低下を防止することができる電解液
循環型積層二次電池を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は矩形平板状のセ
パレータおよび該セパレータの外周縁部に一体に形成さ
れた絶縁枠体と、該枠体の上辺の両端部に各々設けられ
た液入口、液出口マニホールドと、該各マニホールドお
よびセパレータの両端を結ぶ部位の枠体に各々設けられ
た電解液流路とから成るセパレータ板と、矩形平板状の
電極および該電極の外周縁部に一体に形成された絶縁枠
体と、該枠体の上辺の両端部であって前記各マニホール
ドと対応する部位に各々設けられた液入口、液出口マニ
ホールドとから成る電極板とを有し、前記電極板の間に
前記セパレータ板を挟んで該電極板を複数積層し圧着一
体化して電池積層部を構成し、前記電池積層部の液入口
マニホールドは入口側配管およびポンプを介して電解液
貯蔵槽の電解液内に導入し、前記電池積層部の液出口マ
ニホールドは出口側配管および戻り側配管を介して前記
電解液貯蔵槽内の液面より上方に導入し、前記入口側配
管と出口側配管の間に逆止弁を配設したことを特徴とし
ている。
【0007】
【作用】通常の運転時(ポンプ運転時)は逆止弁が閉じ
られて電解液貯蔵槽の電解液は、ポンプ、入口側配管、
電池積層部の液入口マニホールド、電解液流路、電極と
セパレータと絶縁枠体で囲まれた電池反応室、電解液流
路、液出口マニホールド、出口側配管、戻り側配管を順
次通って電解液貯蔵槽に戻される。
【0008】自己放電率試験のため充電終了後放置する
場合はポンプを停止させる。すると戻り側配管内の電解
液が電解液貯蔵槽内の空気と置換され、同時にその空気
は逆止弁を通って入口側配管にも侵入する。この空気の
圧力によって電池積層部の各マニホールド内の電解液は
戻り側配管を介して電解液貯蔵槽へ戻される。このよう
に各マニホールド中の電解液を抜くことができるので、
充電後の放置中に電池積層部の電圧の高い側から低い側
へマニホールドを経由して漏れ電流が流れることは無
い。このため電池積層部の各部位で電着亜鉛量が異なる
ことを防止できる。
【0009】
【実施例】以下図面を参照しながら本発明の一実施例を
説明する。図1において1は電解液貯蔵タンク、2は図
4のように電極およびセパレータを複数積層して成る電
池スタックである。3aは一端が後述の液入口マニホー
ルド4aに連結された入口側配管である。この入口側配
管3aの他端はポンプ5を介して電解液貯蔵タンク1の
電解液中に導入されている。3bは一端が後述の液出口
マニホールド4bに連結された出口側配管である。この
出口側配管3bの他端と入口側配管3aは逆止弁6によ
って3aから3bに液が流れないように連結されてい
る。3cは一端が前記出口側配管3bに連結され、他端
が電解液貯蔵タンク1内の液面上部の空気1a中に導入
された戻り側配管である。
【0010】前記液入口マニホールド4a、液出口マニ
ホールド4bは電池スタック2の各電極板、セパレータ
板の絶縁枠体に図2、図3のようにして設けられてい
る。図2は電解液流路であるマイクロチャンネル11、
12が電極の左右端に設けられた場合のセパレータ板
(電極板)の構成を示し、図3はマイクロチャンネル1
1、12が電極の上下端に設けられた場合のセパレータ
板(電極板)の構成を示している。図2、図3のどちら
の場合もセパレータ板(電極板)の絶縁枠体の上辺の両
端部に、正極液入口マニホールド4a,正極液出口マニ
ホールド4b,負極液入口マニホールド4aa,負極液
出口マニホールド4bbが設けられている。尚図中13
は電極表面、14は電解液流路であるチャンネルを示し
ている。また図中の矢印は電解液の流れる方向を示し、
破線は背面のチャンネルを示している。
【0011】上記のように構成された装置において、通
常の運転時(ポンプ運転時)は逆止弁6が閉じられて電
解液貯蔵タンク1の電解液は、ポンプ5、入口側配管3
a、電池スタック2の液入口マニホールド4a、チャン
ネル14(マイクロチャンネル)、電極とセパレータと
絶縁枠体で囲まれた電池反応室、チャンネル14(マイ
クロチャンネル)、液出口マニホールド4b、出口側配
管3b、戻り側配管3cを順次通って電解液貯蔵タンク
1に戻される。
【0012】自己放電率試験のため充電終了後放置する
場合はポンプ5を停止させる。すると戻り側配管3c内
の電解液が電解液貯蔵タンク1内の空気と置換され、同
時にその空気は逆止弁6を通って入口側配管3aにも侵
入する。この空気の圧力によってスタック2の各マニホ
ールド4a,4b内の電解液は戻り側配管3cを介して
電解液貯蔵タンク1へ戻される。このように各マニホー
ルド4a,4b中の電解液を抜くことができるので、充
電後の放置中にスタック2の電圧の高い側から低い側へ
マニホールド4a,4bを経由して漏れ電流が流れるこ
とは無い。このためスタック2の各部位で電着亜鉛量が
異なることを防止できる。
【0013】
【発明の効果】以上のように本発明によれば液入口、液
出口マニホールドを電極板、セパレータ板の上側に配設
するとともに、入口側配管と出口側配管との間に逆止弁
を設け、且つ戻り側配管の端部を電解液貯蔵槽内の液面
より上部に導入したので、放電待機中のマニホールドを
通る漏れ電流を防ぐことができ、セル間の電着亜鉛のア
ンバランスを防いで電池効率の低下を防ぐことができ
る。また特願平2−213534号の装置に比べて電池
背面の配管が不要となって配管の簡素化が図れるととも
に、逆止弁の個数も半分で済む。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略構成図。
【図2】本発明の一実施例を示す要部構成図。
【図3】本発明の他の実施例を示す要部構成図。
【図4】従来の亜鉛臭素電池の電池本体を示す要部分解
斜視図。
【図5】電池の放電待機中に漏れ電流が流れる様子を示
す説明図。
【符号の説明】
1…電解液貯蔵タンク、2…電池スタック、3a,3
b,3c…配管、4a,4aa,4b,4bb…マニホ
ールド、5…ポンプ、6…逆止弁、11,12…マイク
ロチャンネル、13…電極表面、14…チャンネル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 矩形平板状のセパレータおよび該セパレ
    ータの外周縁部に一体に形成された絶縁枠体と、該枠体
    の上辺の両端部に各々設けられた液入口、液出口マニホ
    ールドと、該各マニホールドおよびセパレータの両端を
    結ぶ部位の枠体に各々設けられた電解液流路とから成る
    セパレータ板と、 矩形平板状の電極および該電極の外周縁部に一体に形成
    された絶縁枠体と、該枠体の上辺の両端部であって前記
    各マニホールドと対応する部位に各々設けられた液入
    口、液出口マニホールドとから成る電極板とを有し、 前記電極板の間に前記セパレータ板を挟んで該電極板を
    複数積層し圧着一体化して電池積層部を構成し、前記電
    池積層部の液入口マニホールドは入口側配管およびポン
    プを介して電解液貯蔵槽の電解液内に導入し、前記電池
    積層部の液出口マニホールドは出口側配管および戻り側
    配管を介して前記電解液貯蔵槽内の液面より上方に導入
    し、前記入口側配管と出口側配管の間に逆止弁を配設し
    たことを特徴とする電解液循環型積層二次電池。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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