JPH0537425Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

Ａ 産業上の利用分野 この考案は、亜鉛−臭素電池のスタツク内の正
極電解液と、負極電解液とを分離する微多孔質膜
であるセパレータの構造に関する。 Ｂ 考案の概要 本考案は、亜鉛−臭素電池のスタツク内の正極
電解液と負極電解液とを分離する微多孔質膜であ
るセパレータにおいて、 セパレータの周囲をとり巻くように不織物、平
織ネツト製等の補強材を被着し、その補強材の両
端接合部をセパレータの側辺部に配し、この状態
の補強材を被着したセパレータの周囲に枠板をイ
ンサート一体成形してセパレータ板を構成するこ
とにより、 セパレータを補強し、電池の使用中にセパレー
タの収縮によつて破断することがないようにした
ものである。 Ｃ 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、その一環として第５図乃至第７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５図の構成原理図に示すように、電
池本体１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（ZnBr₂）
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、１１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^-→Br²＋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
つて錯化物となり、陽極室側の電解液タンク１０
内に沈殿して蓄積される。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，
Br₂）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６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ツクが用いられて
いる。これは、スタツ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部材である積層端板１７，１
７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ツクの電極端板
１８の集電メツシユ１９の次にパツキン２０を介
してセパレータ板２１を重ね、所定間隔保持用の
スペーサメツシユ２２を重ね、カーボンプラスチ
ツク製平板中間電極２３を重ね、さらにパツキン
２０を重ねるといつた順序で積層し、最後に他方
のカーボンプラスチツク製電極端板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ツクには、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７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をプラスチツクの射出成形で一体成形し
て構成したもので、その両平面部上下にはそれぞ
れ表裏対称形状にマイクロチヤンネル２６を設置
して成る。この一側面の実線で示すマイクロチヤ
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ヤンネ
ル２６は、負極マニホールド２５からの電解液を
導入、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
５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。 Ｄ 考案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％でもつとも収縮し、そ
の後含液率の低下に従つて再び伸びるが、元の長
さにまでは戻らないという性質を有する。 従つて、スタツ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２１
ａ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７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破損
することがあるという問題があつた。 本考案は上述の点に鑑み、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
破損することのないようにすることを目的とす
る。 Ｅ 課題を解決するための手段 本考案の亜鉛−臭素電池のセパレータは、微多
孔質膜のセパレータの周囲をとり巻くように不織
布、平織ネツト製等の補強材を被着し、その補強
材の両端接合部をセパレータの側辺部に配し、こ
の状態の補強材を被着したセパレータの周囲に枠
板をインサート一体成形してセパレータ板を構成
したことを特徴とする。 Ｆ 作用 上述のように構成することにより、噴出成形時
に、補強材の繊維が枠板内に混入固化してその補
強をするよう作用するとともに、この補強材がス
ペーサとして働き、セパレータの端側部を枠板の
断面中央部に位置せしめるよう作用する。 Ｇ 実施例 以下、本考案の亜鉛−臭素電池のセパレータの
実施例を第１図乃至第４図によつて説明する。な
お、この第１図乃至第４図において、前述した第
５図乃至第７図に示す従来例に対応する部分には
同一符号を付すこととし、その詳細な説明を省略
する。 第１図は電池のセパレータ板の縦断面図であ
り、２はセパレータ、２７は補強材である。 このセパレータ２は旭化製株式会社の商品名
HIPORE・FD−120、厚さ1.2mmの微多孔質膜で
ある。 また第３図にも示すように、このセパレータ２
にはそのマイクロチヤンネルを付ける両側部を含
む全周を取り巻くように一条の補強材２７を被着
する。さらに、この補強材２７の両端部２７ａ
を、第２図に示すように、セパレータ２の一方の
側辺部２ａ上で接合して無端状になるように構成
する。そしてこのセパレータ２に補強材２７を被
着した状態のものを、図示しない金型に入れ、そ
の周囲に、高密度ポリエチレンにガラス繊維が40
％入つたもの、アイオノマー又はポリフツ化ビニ
リデンにガラス繊維が20％（重量）入つた素材を
射出成形して、第３図に一点鎖線で示すような枠
板２１ａを一体成形して、セパレータ板２１を構
成するようにする。 このように使用される補強材２７の素材は、第
１実施例として、芯材をポリプロピレン、地材を
ポリエチレンの二重構造の繊維を用いて作つた不
織布で、この不織布の中心には、この繊維で形成
したネツト状の織布が含まれているもの（チツソ
株式会社の商品名ライトロンネツト：300デニル、
目付8g／m²、不織布：目付60g／m²）を二枚重ね
にしたものを用いる。 このようにして、枠板２１ａをインジエクシヨ
ン成形で成形した場合、図示しない金型内におい
て、溶融した樹脂が、セパレータ２の端側近傍部
２７ａの所へ流れてきたとき、この補強材２７が
スペーサの役目をして、セパレータ２の端側部が
枠板２１ａの断面中央にくるようにする。さら
に、この際、不織布である補強材２７は溶けて、
枠板２１ａと一体化するが、このとき補強材２７
を構成するネツト状の繊維（芯材がポリプロピレ
ン、鞘材がポリエチレンのもの）も枠板２１ａ内
に混入して固化することになり、その補強材とな
る。 なお、セパレータ２の端側部に枠板２１ａを射
出成形した際、従来はセパレータ２の端側部が枠
板２１ａの断面中央部に位置するようになるとは
限らず、射出成形時に高温高圧でプラスチツク素
材を充填する際、セパレータ２の端側部が片側に
押しやられ片寄つた状態に成形されてしまうこと
が多々あつた。しかし、本例では、前述したよう
に補強材２７の作用でセパレータ２の端側部が枠
板２１ａの中央部に位置することが多くなる。 また、セパレータ２の端側部が、枠板２１ａの
中央部にきたときには、その部分の強度は大き
い。しかし、枠板２１ａに片寄つて成形された場
合は、その部分の強度が、枠板２１ａの中央部に
位置するものに比べて半分以下になつてしまい、
さらに、セパレータ２が電解液で湿潤され、次に
乾燥されるときに収縮されたとき、必ずこのセパ
レータ２と枠板２１ａとの境目で切断してしまう
ものであつた。 このことからも、本例のようにセパレータ２の
端側部が枠板２１ａの断面中央部に位置するよう
にする構成は、その強度を高く維持できるもので
あることが解る。 次に、本考案の第２実施例について説明する
と、これはセパレータ２の周囲をとり巻くよう
に、上述した第１実施例と同等な不織布より成る
一枚の補強材２７を被せた状態で枠板２１ａを一
体に射出成形して成るものである。 次に、第３実施例としては、セパレータ２の周
囲をとり巻くようにそれぞれライトロン入り不織
布（ライトロンネツト：300デニール、目付8g／
m²、不織布：目付34g／m²）を２枚重ねにした補
強材２７を被せた状態で枠板２１ａを一体に射出
成形して構成する。 次に、第４実施例として、補強材２７を、平織
ネツトで構成するものである。 すなわち、この平織ネツトは、芯材がポリプロ
ピレン、さや材がポリエチレンの二重構造の繊維
を平織して形成したもので、原糸：300デニール
ｄ／ｆ、強度4.4g／ｄ、伸度15％、平織ネツト：
メツシユ17本／17本（インチ）、目付28g／m²、
張力18.6Kg、強度664g／目付、伸度27％、接着
強度137gであつて、これを２枚重ねにしたもの
を補強材２７とし、これをセパレータ２の周囲を
とり巻くように被せ、枠板２１ａを射出成形して
セパレータ板２１を構成するものである。このよ
うに構成した場合、射出成形時に平織ネツトがス
ペーサとして作用し、セパレータ２の端側部を枠
板２１ａの中央に導くとともに、この平織ネツト
表面のポリエチレンが溶けて枠板２１ａと一体化
し、さらにさや材のポリプロピレンが補強材とな
る。 次に、第５実施例として、上述の第４実施例と
同材質の平織ネツトを一枚のままで帯体２７と
し、これをスペーサ２の周囲をとり巻くように被
せて枠板２１ａを一体射出成形して構成する。 次に第６実施例として、平織ネツトを、原糸：
250デニールｄ／ｆ、強度4.3g／ｄ、伸度27％、
平織ネツト：メツシユ18本／18本（インチ）、目
付39.88g／m²、張力25.6Kg、強度643g／目付、
伸度30％、接着強度80gのものとし、これを２枚
に重ねて補強材２７を形成し、これをセパレータ
２の周囲をとり巻くように被せ、枠板２１ａを一
体射出成形して構成する。 次に、前述した各実施例の強度テストの為、比
較例として従来の構成であるセパレータ２の周側
部に、補強材２７なしで直接枠板２１ａを射出成
形したものを用意した。 そして、前述した第１乃至第６実施例のものに
ついて、それぞれ電極面積1600cm²で24セルの１ス
タツク電池を組み、電解液を充填して８時間充電
（電流密度13.6mA／cm²）を行い、その後電解液を
抜き、16時間放置し、その後電解液を充填して約
８時間放電を行うことを１サイクルとし、これを
30サイクル繰り返した後、１週間放置し、解体検
査したところ、セパレータ板２１で損傷を受けて
いるものは、一つもなかつた。 また、比較例のセパレータ板２１で、上述と同
じ条件の電池を組み、上述と同じ運転サイクルを
５サイクル繰り返した後、解体検査したところ、
24枚のセパレータ板２１のうち16枚がセパレータ
２と枠板２１ａとの境目で切断していた。 このことから、本例のセパレータ板２１の強度
が極めて高いことが実証された。 次に、補強材２７及びセパレータ２と枠板２１
ａとの間の近辺の引張強度をテストした。 まず、前述した第１乃至第６実施例及び比較例
からそれぞれ第４図に示すように、幅30.0mmの試
料片を切り出した。 そして、この各試料片を、その枠板２１ａと補
強材２７及びセパレータ２との各端部をそれぞれ
チヤツク寸法10mmで引張試験機に固定し、引張ス
ピード50mm／minで引張テストを行つたところ下
記表に示す如き結果を得た。

【表】 上記表の項目において、「片寄り」とあるのは、
枠板２１ａの断面片側にセパレータ２の端側部が
片寄つて存在する場合の試料片についてテストを
した場合を示す。 さらに、「かみつき部切れ」とは、枠板２１ａ
とセパレータ２との境界線部分で引張破断したこ
とを意味し、その欄の1/10の表示は、その試料片
全てがこの境界線以外の部分で破断したことを意
味する。 また、この表の引張強度は、幅30.0mmのものに
おける破断強度を意味する。 この表の結果より、第１乃至第６実施例のもの
は、比較例に比較して、かみつき部切れを生ぜ
ず、かつ引張強度及び破断伸びが共に向上してい
るこが解る。さらに、セパレータ２の特定箇所の
みで切断することもないことが解つた。 また、セパレータ２の周囲をとり巻くように補
強材２７を被せた状態で金型に入れ、インサート
成形する際、この補強材２７を被せたセパレータ
２は、金型によつてその両平面部を圧接支持され
ることになる。このとき、補強材２７の両端部の
接合部がセパレータ２の側辺部上に位置するよう
にしたので、この接合部の出張りが、セパレータ
２の平面部に凹凸の跡を残すこともない。かつ、
セパレータ２の平面部全体を補強材２７で覆うの
で、補強材２７の端部がセパレータ２の平面部に
凹凸の跡を残すこともないことは勿論である。従
つて、セパレータ２の平面部特定位置上に凹凸が
でき、この部分に応力が集中して、この部分でセ
パレータ２が切れる等破損することを防止できる
ものである。 Ｈ 考案の効果 以上詳述したように本考案の亜鉛−臭素電池の
セパレータによれば、セパレータの周囲をとり巻
くように不織布、平織ネツト製等の補強材を被着
し、その補強材の両端接合部をセパレータの側辺
部に配し、この状態の補強を被着したセパレータ
の周囲に枠板をインサート一体成形してセパレー
タ板を構成したので、このセパレータと枠板との
境界を補強でき、しかもセパレータ表面に凹凸が
できないので、セパレータの凹凸部分に応力が集
中して切断するようなことを防止できるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の亜鉛−臭素電池のセパレータ
の実施例を示す縦断面図、第２図はその要部拡大
縦断面図、第３図はその平面図、第４図は引張試
験片の形状を示す要部平面図、第５図は従来の電
池の原理を示す概略説明線図、第６図はその電池
の要素であるスタツク部分の分解斜視図、第７図
はそのスタツクの積層セル用のセパレータ板を示
す正面図である。 １……電池本体、２……セパレータ、２１……
セパレータ板、２１ａ……枠板、２７……補強
材。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 正極電解液と負極電解液とを微多孔質膜である
   セパレータで分離するようにした亜鉛−臭素電池
   のセパレータにおいて、 上記セパレータの周囲をとり巻くようにシート
   状の補強材を被着し、 当該補強材の両端接合部を前記セパレータの側
   辺部に配し、 前記補強材を被着したセパレータの周囲に枠板
   を一体に設けてセパレータ板を構成することを特
   徴とする亜鉛−臭素電池のセパレータ。