JPH06251806A - 亜鉛−臭素電池の積層部材シール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 亜鉛−臭素電池を構成する中間電極とセパレ
ータ板間の液密下でのシール性を高め、各部材の剛性を
低くしても性能に支障が生じることがない積層部材シー
ル構造を提供することを目的とする。 【構成】 電池本体を構成する中間電極１，セパレータ
板２の外周部に位置する枠体１ｂ，２ａの両面に、積層
時に相互に対向する形状を有する凹部１ｃ，２ｄを形成
し、各凹部１ｃ，２ｄの底面に、積層時に該底面から対
向する相手側の凹部底面に対して弾性変形しながら圧接
する形状を保持したシールリップ２０，２１を突設して
ある。このシールリップ２０，２１は先端部が薄肉状に
形成された楔形の形状を有しており、積層時に相手側の
シールリップと干渉しない位置にあるように相互に位相
をずらせて複数本突設してある。該シールリップ２０，
２１は成形手段により中間電極１及びセパレータ板２と
一体に形成してある。

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、特に亜鉛−臭素電池を構成する積層部材のシール構
造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】亜鉛−臭素電池は正極活物質に臭素、負
極活物質に亜鉛を用いた２次電池であり、この電池は例
えば電力の昼と夜のアンバランスを解決させるために、
電力需要が少ない夜間に電力を貯蔵して、昼間に放出さ
せるため等に使用される。

【０００３】充電時に正極電極側で発生した臭素は電解
液に添加した臭素錯化剤と反応し、オイル状の沈殿物と
なって貯蔵タンクへ戻され、放電時はポンプで単電池内
へ送り込まれ還元される。電解液の成分はＺｎＢｒ₂水
溶液と、抵抗を下げるためのＮＨ₄Ｃｌ等の塩と、負極
亜鉛側のデンドライトを防止し、均一な電着を促進させ
るためのＰｂ，Ｓｎ，４級アンモニウム塩類と、臭素錯
化剤とである。正極電極と負極電極の間にはセパレータ
を介挿してあり、正極電極で発生した臭素が負極電極へ
拡散して亜鉛と反応することによる自己放電を防止して
いる。

【０００４】この亜鉛−臭素電池は、主に電極をバイポ
ーラ型とし、複数個の単電池（単セル）を電気的に直列
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。

【０００５】図３は上記亜鉛−臭素電池を構成する電池
本体の一例を示す分解斜視図、図４は同組付状態を示す
要部断面図であり、図３に示したように矩形平板状のバ
イポーラ型中間電極１の電極部１ａの外周に絶縁性の枠
体１ｂが配置され、同様に矩形平板状のセパレータ板２
は、セパレータ３の外周に枠体２ａが形成されている。
そして上記中間電極１にセパレータ板２及び必要に応じ
てパッキン４，スペーサメッシュ５を重ねて単セルを構
成し、この単セルを複数個積層して電池本体が構成され
ている。

【０００６】そして図４に示したように積層された電池
本体の両端部には、集電メッシュ６を有する集電電極７
と、一対の締付端板８と、その内側に位置する押さえ用
の積層端板９とが配置されている。通常締付端板８には
繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）が採用され、積層端板
９はポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）が採用される。そし
て両締付端板８，８間に複数本のボルト１４を通して、
このボルト１４を締め付けることにより一体的に積層固
定された電池本体が構成される。

【０００７】尚、図４の１５ａは一方の集電メッシュ６
から導出された正極側のブスバーであり、１５ｂは他方
の集電メッシュ６から導出された負極側のブスバーであ
る。１６，１７は電池本体内への電解液の注入排出口で
ある。

【０００８】上記のように構成された電池本体の各単セ
ル内には、図３に示したように各中間電極１及びセパレ
ータ板２の枠体２ａの上下２箇所の隅角部に形成した正
極マニホールド１０と、負極マニホールド１１より、セ
パレータ板２の枠体２ａに設けられたチャンネル１２及
びマイクロチャンネル１３を介して前記注入排出口１
６，１７から電解液が夫々流入排出される。

【０００９】図５は上記中間電極１とセパレータ板２と
のシール構造を拡大して示しており、図示したようにセ
パレータ板２を構成する枠体２ａの端縁近傍両面には凸
部２ｃが設けられていて、組付時には○で囲んだＡ部分
で示したように、凸部２ｃが中間電極１の端縁部近傍に
接触した状態にあるようにセットして、矢印Ｂ，Ｃに示
したように前記ボルト１４を強力に締付けることによ
り、この締付力によって凸部２ｃが潰れた状態に変形し
ながら中間電極１になじみ、両者のシール性が維持され
ている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の亜鉛−臭素電池の積層部材シール構造では、各
積層部材の液密下でのシール性を維持するためにボルト
による締付力を強大にすることが必要であり、それに伴
って各部材が上記締付力に耐えるための大きな剛性を持
つことが要求される。

【００１１】通常、電池本体を構成する各積層部材の剛
性は、ボルトによる締付力に耐える程度に大きく設定さ
れており、従ってこれら積層部材間のシール性を高める
ためには、前記ボルト１４による締付力を強力にしなけ
ればならない。しかし中間電極１とか集電電極７のよう
に導電性を問題にする部材は、構成材料中に多くの炭素
が含まれており、この炭素によって部材の剛性が高くな
る反面で、大きな外力に対しては脆くなる傾向がある。
従ってシール性を維持するために過大な締付力を加える
ことによって部材の破損を生じる惧れが発生する。

【００１２】又、図５に示したように、セパレータ板２
を構成する枠体２ａの端縁近傍両面に凸部２ｃを設けた
例では、このセパレータ板２の材質が比較的硬いポリエ
チレンである上、凸部２ｃの中間電極１との接触面が平
坦で且つ数ミリから数十ミリの幅があるため、ボルト１
４の締付荷重としてかなり大きな力を必要とする。特に
上記の接触面は平滑であることが要求されるものであっ
て、仮に該接触面が平滑でなかった場合には、ボルト１
４による締付力を如何に大きくしても液漏れを生じてし
まう惧れがある。

【００１３】更に外気の温度とか電解液の液温が上昇も
しくは下降した際には、熱応力によってセパレータ板２
を構成するポリエチレン樹脂が塑性変形することがあ
り、このような変形に伴ってボルト１４の締付力が初期
の状態から徐々に変化して、シール効果が悪化する懸念
がある。又、各部材の剛性が大きいことにより、ボルト
１４による締付に伴う凸部２ｃの変形によって維持され
ているシール性が低下した場合には、シール部分から洩
れた電解液が直ちに外部に流出して蓄えられた電力の損
失が生じてしまうという問題点を有している。

【００１４】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、簡易な構成を持つシール部材を採用することによ
って各積層部材間の液密下でのシール性を高め、且つ各
部材の剛性を低くしても電池の組付性及び性能に支障が
生じることがない亜鉛−臭素電池の積層部材シール構造
を提供することを目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、矩形平板状の中間電極にセパレータ板を重
ねて単セルを形成し、この単セルを複数個積層して電池
本体を構成するとともに、該電池本体の両端部に、集電
メッシュを有する集電電極と一対の締付端板とを配置
し、両締付端板間をボルト締めすることによって各積層
部材間を液密下にシールするようにした亜鉛−臭素電池
の積層部材シール構造において、上記中間電極とセパレ
ータ板の外周部に位置する枠体の両面に、夫々中間電極
の電極部とセパレータとを囲繞しているとともに積層時
に相互に対向する形状を有する凹部を形成し、各凹部の
底面に、積層時に該底面から対向する相手側の凹部底面
に対して弾性変形しながら圧接する形状を保持するシー
ルリップを突設した亜鉛−臭素電池の積層部材シール構
造を提供する。

【００１６】前記シールリップは、先端部が薄肉状に形
成された楔形の形状を有しており、積層時に相手側のシ
ールリップと干渉しない位置にあるように相互に位相を
ずらせて複数本突設してある。又、このシールリップは
それぞれ中間電極及びセパレータ板を構成する材料と同
一の材料で成り、成形手段に基づいて該中間電極及びセ
パレータ板と一体に形成してある。

【００１７】

【作用】かかる積層部材のシール構造によれば、中間電
極の枠体とセパレータ板の枠体とを積層した際に、枠体
の両面に形成された凹部の底面に突設された各シールリ
ップの先端部に形成された薄肉部が、それぞれ相手側の
凹部底面に弾性変形しながら密着し、該底面になじむこ
とによって液密下でのシール作用が得られる。

【００１８】上記各シールリップの位相をずらせて突設
したことにより、積層時には該シールリップが相手側の
シールリップと相互に干渉しない位置にあり、結果的に
２重のシール作用が得られる。又、このシールリップは
薄肉の先端部が相手側の凹部底面に弾性変形しながら圧
接しているので、急激な熱変形にも容易に追従可能であ
り、塑性変形に起因する電解液の液漏れが生じる惧れが
ない。

【００１９】更に稼働時の外気温度の変動もしくは放電
時の発熱等によって電解液の液温が上昇して内圧が高く
なっても、この圧力によって各シールリップの先端部が
相手側部材の凹部底面に強固に接触して、シール効果は
逆に高められるという作用が得られる。

【００２０】

【実施例】以下図面を参照しながら本発明にかかる亜鉛
−臭素電池の積層部材シール構造の一実施例を、前記従
来の構成部分と同一の構成部分に同一の符号を付して詳
述する。

【００２１】図１は本実施例を適用したシール構造を概
略的に説明するための要部断面図であって、図中の１は
矩形平板状のバイポーラ型中間電極であり、この中間電
極１の外周部に位置する枠体１ｂの両面には、凹部１
ｃ，１ｃが形成されている。

【００２２】２は平板状のセパレータ板であり、該セパ
レータ板２は積層した際に中間電極１に隣接して配置さ
れ、このセパレータ板２の外周部に位置する枠体２ａの
両面で前記凹部１ｃ，１ｃに対応する部位に凹部２ｄ，
２ｄが形成されている。

【００２３】そして中間電極１の凹部１ｃ，１ｃの底面
には、相手側部材であるセパレータ板２の凹部２ｄ，２
ｄに向けてシールリップ２０，２０が突設されており、
更にセパレータ板２の凹部２ｄ，２ｄの底面には、同様
に相手側部材である中間電極１の凹部１ｃ，１ｃに向け
てシールリップ２１，２１が突設されている。

【００２４】上記のシールリップ２０，２１は先端部が
薄肉状に形成された楔形の形状を有しており、特に積層
時に相手側のシールリップと干渉しない位置にあるよう
に、相互に位相をずらせて複数本、図示例では２本突設
されている。

【００２５】これらシールリップ２０，２１は、フリー
の状態で凹部１ｃ及び凹部２ｄの深さ方向の距離よりも
長くなるように設定されている。即ち、各シールリップ
２０，２１は、中間電極１とセパレータ板２を積層して
ボルトを用いて固定した際に、薄肉状の先端部が相手側
の凹部底面に弾性変形しながら圧接することが可能な大
きさを保有している。

【００２６】図２は上記セパレータ板２の枠体２ａに設
けた前記凹部２ｄとシールリップ２１の位置を示してお
り、図示したように凹部２ｄとシールリップ２１はセパ
レータ板２の外周部分を囲繞する形状を有して形成され
ている。尚、中間電極１における凹部１ｃとシールリッ
プ２０の位置もセパレータ板２の場合と略同一となって
いて、凹部１ｃは中間電極１の電極部を囲繞する形状を
有している。図１における１７は電解液の貯留部であ
る。

【００２７】上記シールリップ２０とシールリップ２１
はそれぞれ中間電極１及びセパレータ板２を構成するプ
ラスチックと同一の材料で成り、これら中間電極１とセ
パレータ板２の製作時に、成形手段によってこれらシー
ルリップ２０とシールリップ２１とを容易に設けること
が可能である。

【００２８】又、亜鉛−臭素電池を構成する他の部材
は、前記図３に示した構成例と同一であって、同図に示
されているように電池本体の両端部に配置された集電メ
ッシュ６を有する集電電極７と、一対の締付端板８と、
その内側に位置する押さえ用の積層端板９等から構成さ
れている（図１では図示を省略）。

【００２９】かかる積層部材シール構造によれば、中間
電極１の枠体１ｂとセパレータ板２の枠体２ａとを積層
した際に、図１のＡ部分に示したように、シールリップ
２０とシールリップ２１の各先端部に形成された薄肉部
が、それぞれ相手側の凹部２ｄと凹部１ｃの底面に弾性
変形しながら密着する。従って各楔形のシールリップ２
０，２１の先端部が相手側の凹部２ｄ，１ｃの底面にな
じむことによって液密下でのシール作用が得られる。

【００３０】このシールリップ２０，２１は、前記した
位相のずれによって相手側のシールリップに干渉しない
位置にあるため、結果的に２重のシール作用が得られる
ことになる。又、各シールリップ２０，２１は薄肉の先
端部が相手側の凹部底面に弾性変形しながら圧接してい
るので、急激な熱変形にも容易に追従可能であり、塑性
変形に起因する電解液の液漏れが生じる惧れがない。

【００３１】そして亜鉛−臭素電池の稼働時に、外気温
度の変動もしくは放電時の発熱等によって貯留部１７に
貯留されている電解液の液温が上昇して内圧が高くなっ
ても、この圧力によって各シールリップ２０，２１の先
端部が逆に相手側部材の凹部底面に強固に接触するた
め、シール効果は逆に高められるという作用がある。

【００３２】以上の説明で明らかなように、本発明によ
れば中間電極１とセパレータ板２との双方にそれぞれ凹
部１ｃ，２ｄを設けて、この凹部１ｃ，２ｄ内にシール
リップ２０，２１を設けたことが構造上の特徴となって
おり、所期のシール特性を発揮することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる亜鉛−臭素電池の積層部材シール構造によれば、中
間電極とセパレータ板とを積層した際に、各枠体の両面
に形成された凹部底面に突設された各シールリップが相
手側の凹部底面に弾性変形しながら密接してなじむこと
によって液密下でのシール作用を得ることが出来る。従
って積層時における液密下でのシール性を維持するため
に、ボルトによる締付力を格別強力にする必要がなくな
り、この締付力によって構成部材が破損する惧れがない
上、各部材に上記締付力に耐えるための大きな剛性が要
求されないので、材料費が低廉化されるという効果があ
る。

【００３４】更に本発明では、上記各シールリップの位
相をずらせて突設したことにより、積層時にシールリッ
プが相手側のシールリップと相互に干渉することがない
ため、２重のシール効果が得られる。このシールリップ
は薄肉の先端部が相手側の凹部底面に弾性変形しながら
圧接しているので、急激な熱変形にも容易に追従可能で
あり、稼働時の外気温度の変動もしくは放電時の発熱等
による材料の塑性変形による電解液の液漏れが生じる惧
れがない。特に電解液の液温が上昇して内圧が高くなっ
ても、この圧力によって各シールリップの先端部が相手
側部材の凹部底面に強固に接触するため、逆にシール効
果が高められるという効果が得られる。

【００３５】従って本発明によれば、簡易な構成を持つ
シールリップを採用したことによって各積層部材間の液
密下でのシール性を高め、且つ各部材の剛性を低くして
も電池の組付性及び性能に支障が生じることがない亜鉛
−臭素電池の積層部材シール構造を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる積層部材のシール構造の一実施
例を示す要部断面図。

【図２】本発明で採用したセパレータ板の平面図。

【図３】亜鉛臭素電池の電池本体を示す要部分解斜視
図。

【図４】従来の積層部材のシール構造の一例を示す要部
断面図。

【図５】従来の積層部材のシール構造例を示す要部拡大
断面図。

【符号の説明】

１…中間電極 １ａ…電極部 １ｂ…枠体 １ｃ…凹部 ２…セパレータ板 ２ａ…枠体 ２ｄ…凹部 ６…集電メッシュ ７…集電電極 ８…締付端板 １０…正極マニホールド １１…負極マニホールド １２…チャンネル １３…マイクロチャンネル １４…ボルト １５ａ，１５ｂ…ブスバー １７…貯留部 ２０，２１…シールリップ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 矩形平板状の中間電極にセパレータ板を
   重ねて単セルを形成し、この単セルを複数個積層して電
   池本体を構成するとともに、該電池本体の両端部に、集
   電メッシュを有する集電電極と一対の締付端板とを配置
   し、両締付端板間をボルト締めすることによって各積層
   部材間を液密下にシールするようにした亜鉛−臭素電池
   の積層部材シール構造において、 上記中間電極とセパレータ板の外周部に位置する枠体の
   両面に、夫々中間電極の電極部とセパレータとを囲繞し
   ているとともに積層時に相互に対向する形状を有する凹
   部を形成し、各凹部の底面に、積層時に該底面から対向
   する相手側の凹部底面に対して弾性変形しながら圧接す
   る形状を保持するシールリップを突設したことを特徴と
   する亜鉛−臭素電池の積層部材シール構造。
2. 【請求項２】 前記シールリップは、先端部が薄肉状に
   形成された楔形の形状を有する請求項１記載の亜鉛−臭
   素電池の積層部材シール構造。
3. 【請求項３】 前記シールリップは、積層時に相手側の
   シールリップと干渉しない位置にあるように相互に位相
   をずらせて複数本突設したことを特徴とする請求項１，
   ２記載の亜鉛−臭素電池の積層部材シール構造。
4. 【請求項４】 前記シールリップは、それぞれ中間電極
   及びセパレータ板を構成する材料と同一の材料で成り、
   成形手段に基づいて該中間電極及びセパレータ板と一体
   に形成した請求項１，２，３記載の亜鉛−臭素電池の積
   層部材シール構造。