JPH067156U - 亜鉛−臭素電池の集電電極構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 集電電極の熱歪みとか反り現象を防止して組
付精度の低下に起因する特性不良を防止し、電池の性能
を高めることができる亜鉛−臭素電池の集電電極構造を
提供することを目的とする。 【構成】 集電メッシュ６の一方側表面に、集電端子１
７を中心として左右，上下方向に対称的なパターン形状
を有する薄層導電体で成る集電ブスバー１６を一体的に
固着してコレクタリード２０を構成し、このコレクタリ
ード２０を用いて集電電極を構成した亜鉛−臭素電池の
集電電極構造を提供する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は電解液循環型積層二次電池、特に亜鉛−臭素電池の構成部材である集 電電極の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２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であり 、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】 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。そして両締付端板８，８間に図示しないボルトを通して、このボルトを締め 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】 上記のように構成された電池本体の各単セル内には、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を介して電解液が夫々流入排出する。

【０００８】 このように構成された亜鉛−臭素電池は、５０ＫＷ級電池における電池効率と 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。

【０００９】 一方、上記の集電電極７は、図３に示したように反応面側のカーボンプラスチ ック電極１５と、前記集電メッシュ６と、該集電メッシュ６の一方側表面に固着 された導電体で成る集電ブスバー１６と、該集電ブスバー１６の略中心部分から 背面方向に突出する集電端子１７と、中心孔１８ａが形成された背面側カーボン プラスチック電極１８及び中心孔１９ａが形成された絶縁用シート１９から成り 、これらを図示した状態に重ね合わせて図外の金型を利用して加圧しながら所定 の温度，時間条件下で加熱する所謂ヒートプレス手段によって一体化して構成さ れる。

【００１０】 通常、集電メッシュ６は真ちゅう製であり、該集電メッシュ６と集電ブスバー １６及び集電端子１７とは、ハンダ付けもしくはロウ付け等の手段によって一体 に固着されてコレクタリード２０を構成している。

【００１１】 上記のコレクタリード２０は、例えば図４（Ａ）に示したように、集電メッシ ュ６の表面に単一の長片部材で成る集電ブスバー１６を固着して、その中心位置 に集電端子１７を設ける構造とするか、又は同図（Ｂ）（Ｃ）に示したように、 集電メッシュ６に２本の集電ブスバー１６ａ，１６ｂを交又した形状に固着して 、その中心位置に集電端子１７を設ける構造が採用されている。尚、集電メッシ ュ６と集電ブスバー間の固定強度を維持するため、これら集電ブスバー１６，１ ６ａ，１６ｂは厚さが略１ｍｍ，幅が略２０ｍｍとなっている。

【００１２】

【考案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−臭素電池に用いられている集電電極７に 着目すると、前記ヒートプレスを行う際の加熱によって該集電電極７に熱歪みと か「反り」現象が発生し易く、組付精度の低下による特性不良を招来してしまう ことがあるという課題があった。

【００１３】 即ち、従来の集電電極７は、構成部材であるカーボンプラスチック電極１５， １８、集電メッシュ６及び絶縁用シート１９との厚み方向での熱膨張係数がそれ ぞれ異なっているため、ヒートプレス手段による一体成形後に各構成部材の熱膨 張係数の差によって集電電極７に「反り」が発生し易い状態になっている。この ような「反り」は前記ヒートプレスの条件を変えたり、アニール等による平滑化 手段を併用することによってある程度まで防止することが可能であるが、このよ うな手段には自ずから精度上の限界があって必ずしも満足する結果が得られない という難点を有している。

【００１４】 本考案は上記の点に鑑みてなされたものであって、集電電極の熱歪みとか反り 現象を防止することにより、組付精度の低下に起因する特性不良をなくして電池 の性能を高めることができる亜鉛−臭素電池の集電電極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】

本考案は上記目的を達成するために、中間電極間にセパレータ板を重ねて形成 した単セルを複数個積層して電池本体を構成し、該電池本体の両端部に、集電メ ッシュと集電ブスバー及び集電端子とが一体化されたコレクタリードを介在させ た集電電極と、電池本体の締付固定用の締付端板とを配置して、この締付端板間 をボルト締めすることによって一体的に積層固定するようにした電解液循環型の 亜鉛−臭素電池において、上記集電メッシュの一方側表面に、集電端子を中心と して左右，上下方向に対称的なパターン形状を有する薄層導電体で成る集電ブス バーを一体的に固着してコレクタリードを構成してある。

【００１６】

【作用】

かかる集電電極構造によれば、集電メッシュの一方側表面に集電端子を中心と して対称的なパターン形状を有する薄層導電体で成る集電ブスバーを一体的に固 着したコレクタリードを、カーボンプラスチック電極及び絶縁用シート等に重ね 合わせ、ヒートプレス手段によって一体化して集電電極が構成される。

【００１７】 そして集電ブスバーを上記形状としたことにより、コレクタリードを構成する 集電メッシュと集電ブスバー間の固定強度が高められとともに該コレクタリード 自体の熱変形が最小限に抑えられ、該集電電極の厚み方向での熱膨張係数の相違 に起因する集電電極の熱歪みとか「反り」の発生が抑制される。

【００１８】

【実施例】

以下図面を参照しながら本考案にかかる亜鉛−臭素電池の集電電極構造の各種 実施例を説明する。

【００１９】 図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）は本実施例における各種コレクタリード ２０の構造例を示す平面図であり、各コレクタリード２０は、真ちゅうを用いた 集電メッシュ６と、該集電メッシュ６の一方側表面にハンダ付けもしくはロウ付 け等の手段によって固着されたパターン形状を有する集電ブスバー１６と、該集 電ブスバー１６の中心位置から垂直方向に突出する集電端子１７とから構成され ている。

【００２０】 上記の集電ブスバー１６は、厚さが略０．３ｍｍ，幅が略３ｍｍの薄層導電体 で構成されており、且つ集電メッシュ６のほぼ全域に広げられたパターン形状を 有している。図示例の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）では、各集電ブスバー１６が集電端子 １７を中心として放射状に延長した形状を有し、同図（Ｄ）は集電ブスバー１６ が対称的な４ブロックを構成しており、同図（Ｅ）は集電ブスバー１６が左右方 向の中心線から上下方向に延長した形状を有して構成されている。上記いづれの 実施例でも集電ブスバー１６は、左右，上下方向に対称的な形状をもって構成さ れている。

【００２１】 上記コレクタリード２０を、前記図３に示したように反応面側のカーボンプラ スチック電極１５と背面側カーボンプラスチック電極１８との間に挟み込み、絶 縁用シート１９とともに重ね合わせ、図外の金型を利用して加圧しながら所定の 温度，時間条件下で加熱するヒートプレス工程を実施することによって本実施例 にかかる集電電極７が得られる。

【００２２】 上記したように本実施例にかかるコレクタリード２０は、集電メッシュ６の一 方側表面に、左右，上下方向に対称的な形状を持ち、厚みと幅寸法が従来の集電 ブスバーよりも小さな導電部材で構成されたパターン状の集電ブスバー１６を一 体的に固着したことを特徴としている。これに伴ってコレクタリード２０を構成 する集電メッシュ６と集電ブスバー１６間の固定強度が高められ、しかも該コレ クタリード２０自体の熱変形を最小限を抑えることが出来る。

【００２３】 従って得られたコレクタリード２０を前記カーボンプラスチック電極１５，１ ８及び絶縁用シート１９とともに重ね合わせて、金型を利用したヒートプレス手 段によって一体化した際に、厚み方向での熱膨張係数の相違に起因する集電電極 の熱歪みとか「反り」の発生を抑制することが可能となり、且つ前記ヒートプレ スの条件の変更とかアニール等による平滑化手段の効果が高められ、製品として の集電電極７自体に前記「反り」が発生することを防止することが出来る。

【００２４】

【考案の効果】

以上詳細に説明したように、本考案にかかる集電電極構造によれば、集電メッ シュの一方側表面に左右，上下方向に対称的な形状を持つ薄層導電体で成るパタ ーン状の集電ブスバーを一体的に固着したことにより、コレクタリードを構成す る集電メッシュと集電ブスバー間の固定強度を高めることができるとともに該コ レクタリード自体の熱変形を最小限を抑えることが出来る。

【００２５】 従って得られたコレクタリードをカーボンプラスチック及び絶縁用シートに重 ね合わせてヒートプレス手段によって一体化した際に、厚み方向での熱膨張係数 の相違に起因する集電電極の熱歪みとか「反り」の発生が抑制され、且つヒート プレスの条件の変更又はアニール等による平滑化手段の効果を高めることが出来 て、得られた集電電極の組付精度の低下に起因する特性不良をなくして電池の性 能を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）は本考案
の各種実施例であるコレクタリードの構造例を示す平面
図。

【図２】亜鉛−臭素電池の電池本体を示す要部分解斜視
図。

【図３】従来の集電電極の構造例を示す分解斜視図。

【図４】図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は従来のコレクタリー
ドの構造例を示す平面図。

【符号の説明】

１…中間電極 １ａ…電極部 １ｂ…枠体 ３…セパレータ ４…パッキン ５…スペーサメッシュ ６…集電メッシュ ７…集電電極 ８…締付端板 ９…積層端板 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 １５，１８…カーボンプラスチック電極 １６…集電ブスバー １７…集電端子 １９…絶縁用シート ２０…コレクタリード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 並木 康晴 東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式会 社明電舎内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 中間電極間にセパレータ板を重ねて形成
   した単セルを複数個積層して電池本体を構成し、該電池
   本体の両端部に、集電メッシュと集電ブスバー及び集電
   端子とが一体化されたコレクタリードを介在させた集電
   電極と、電池本体の締付固定用の締付端板とを配置し
   て、この締付端板間をボルト締めすることによって一体
   的に積層固定するようにした電解液循環型の亜鉛−臭素
   電池において、 上記集電メッシュの一方側表面に、集電端子を中心とし
   て左右，上下方向に対称的なパターン形状を有する薄層
   導電体で成る集電ブスバーを一体的に固着してコレクタ
   リードを構成したことを特徴とする亜鉛−臭素電池の集
   電電極構造。