JPH10270097A

JPH10270097A - バイポーラ充電式バッテリ

Info

Publication number: JPH10270097A
Application number: JP10050744A
Authority: JP
Inventors: John C Hall; シー．ホールジョン
Original assignee: Space Systems Loral LLC; Loral Space Systems Inc
Current assignee: Maxar Space LLC
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 1998-10-09
Also published as: EP0863565A2; US5821009A; EP0863565A3

Abstract

(57)【要約】電極活性物質としてのガスを貯蔵する内部領域及び絶縁
ライナーを備えた容器を有するバイポーラ充電式バッテ
リ。容器内に複数のセルが重ねられ、各セルは、円形ベ
ース、及びベースから離れるに従い広がった切頭円錐形
状で絶縁された疎水性の起立した集成側壁を有する金属
のバイポーラカップを備えている。また固体陽極がベー
スに重ねられている。誘電体セパレータが陽極を分離
し、ガス陰極はセルのバイポーラベースと隣接するセル
のベースとの間を電解液が通過できるように構成されて
いる。各セルの起立した側壁は各セルからバルクガス貯
蔵領域へガスが通過できるような向きに置かれている。
隣接したセルの起立した側壁は、隣接したセル間、およ
び各セルとバルクガス貯蔵領域との間のガスの伝達を可
能にするギャップを相互に画定する。１つの実施例で
は、陰極と隣接したセルのバイポーラベースとの間にガ
ススクリーンはない。他の実施例では、セパレータの多
孔度よりは大きいが、微細な多孔性を有したガススクリ
ーンを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル水素およ
び亜鉛酸素のようなガス減極充電式バッテリ(gasdepola
rized rechargeable batteries)のバイポーラセルの設
計に関する。特に本発明は、凝結体電極(condensed ele
ctrode)／セパレータ側から対向するガス電極のガス側
に不可逆的に電解液が失われることによる充電式ガス減
極バイポーラバッテリの故障を防ぐ。本発明は、漏出し
た電解液をセルの凝結体電極／セパレータ領域に戻す手
段を提供する。更に、好ましい実施例のうちの1つにお
いてはガススクリーンの除去によりセル重量を減少させ
る。また本発明は、ガス電極中の小さな欠陥に対して許
容度の高い、より一層高信頼度のバッテリ設計に結びつ
く。また、ガス電極の耐湿性を向上させる設計と比較し
て、バッテリ質量およびコストを低減することができ
る。

【０００２】

【従来の技術】前述のような、凝結体電極／セパレータ
から対向する電極のガス側に不可逆的に電解液が失われ
ることによる充電式ガス減極バイポーラバッテリの故障
に対しては、通常、電解液の浸透を防ぎガス側を分離す
るというガス電極の過重な設計に向けられるが、この場
合では重量が重くなり、また１００％の信頼度が得られ
るわけではない。

【０００３】充電式バッテリのガス拡散電極について
は、1997年7月29日発行の「ガス減極バッテリのバイポ
ーラ設計(Bipolar Design for a Gas Depolarized Batt
ery )」と題する米国特許第5,652,073号に開示されてい
るようなニッケル水素バッテリ20を図１に示す。複数の
セル３６が、特に中央シリンダ２２内に重ねた状態で、
圧力容器内に適切にマウントされている。各セル３６
は、計量された所定量の電解液を含んでおり、ベース４
０およびベースを囲む起立した集成側壁４２を有する金
属のバイポーラカップ３８を備えている。起立した側壁
はベースから離れるに従い広がった切頭円錐形状が好ま
しいが、ベース４０と実質的に共面(コプレーナ)の形状
でもよい。絶縁部材４４は起立した側壁４２を覆ってい
る。

【０００４】金属のバイポーラカップ３８はニッケル、
ニッケルめっきしたアルミニウム、ステンレス鋼、金属
コーティングを施した黒鉛合成物およびチタンなどの様
々な材料から作られる。側壁コーティングは商品名テフ
ロンのような疎水性のフルオロカーボンが好ましい。凝
結体電極４６はベース近傍に位置する。本発明に用いら
れる凝結体電極は通常、多孔度(porosity)84%で0.1cm厚
の焼結ニッケルをニッケルスクリーンに保持し、１.０
乃至２.５g/cm³のボイド体積の活性Ｎi(ＯＨ)₂を電気化
学的にロードしてある。様々なニッケル陽極を使用する
ことができるが、これは標準の航空宇宙用陽極である。
特に、バイポーラバッテリ内の電導には必要がないの
で、保持スクリーンのない焼結ニッケル電極が好まし
い。

【０００５】ガス状活性物質に対する凝結体電流コレク
タを有するガス電極４８が凝結体電極４６に重ねられて
いる。ガス電極は通常、テフロンにプラチナパウダある
いは白金めっきした炭素パウダを凝着し、炭素布あるい
はエキスパンドメタルに保持させたものである。ガス電
極はその厚さ方向において導電的でなくてはならず、こ
のため疎水性の耐湿多孔性テフロン層は用いない。また
後述するように、電解液が入ってきてガススクリーン５
４の障害とならないように裏側の疎水性が要求される。
これは、疎水性の炭素コーティングの所有権を持つベン
ダのコーティングをガス電極のガス側に用いたガス電極
４８によって得られる。ガス電極４８はガス状活性物質
に対する固体電流コレクタであり、凝結体電極４６で生
成されたいかなるガスもガス電極を通過してセル３６を
抜け出られるように側壁４２に丁度はまり合う大きさに
なっており、生成ガスと活性ガスとをセル内で再結合さ
せる。

【０００６】ガス電極４８および凝結体電極４６の中間
には誘電体セパレータ５０がある。本発明の目的のため
に用いられるセパレータの1つとしては、およそ８０％
の多孔度で厚さ0.05cmのＺrＯ₂織布がある。しかし、同
様な結果を得るために他の適切な材料を用いることがで
きる。セパレータは対向する電極を電気的に絶縁するよ
うに作用するが、セパレータの気孔(pore)を満たす電解
液を介して電極間のイオン電導は可能である。

【０００７】隣接したセル３６の起立した側壁４２は、
バッテリ２０内の隣接したセル間、および各セルと内部
ガス領域３４との間のガス伝達を可能にする間隙５２を
相互に画定するような方向を向いている。前述したよう
に、絶縁ライナー２４が容器の内部表面に備えられ、完
全な流体性を確保する。セル３６の構成の最後の部分に
は、燃料ガス貯蔵容積からガス電極４８にガス導管を提
供する導電性の多孔不活性材料のガススクリーン５４が
ある。このガススクリーン５４はニッケルスクリーン、
多孔性のニッケルフェルト、ニッケルコートしたプラス
チックなどの多孔性の導電性で不活性な材料でよい。本
開示では以下において、特にこの材料を「フェルト状ニ
ッケルファイバー(felted nickelfibers)」と呼ぶ。こ
れは、ガス電極の全面へＨ₂が行き渡り、隣接したセル
間の導電性を得るのに役立つ。

【０００８】各セル３６は、図１に示す順序で金属のバ
イポーラカップに各コンポーネントを積み重ねることに
よって組み立てられる。凝結体電極４６および誘電体セ
パレータ５０を配置し、凝結体電極およびセパレータの
多孔性容積の６０％乃至１００％の間の十分な量の電解
液をカップに導入する。このバッテリの電解液は通常、
重量比率で１５％乃至４５％のＫＯＨおよび０％乃至２
０％のＬiＯＨの混合水溶液である。電解液導入の後、
金属カップにガス電極４８およびガススクリーン５４を
積むことによってアセンブリは完成する。バッテリアセ
ンブリは、所望のセル数およびバッテリ電圧を得るよう
反復してセルを積み重ねることから成る。積み重ねられ
たセルは、中央シリンダ２２とエンドキャップ(図示し
ていない)によって画定される圧力容器に設計スタック
高さに詰め込まれて入れられ、また、電極６０,４０か
らそれぞれバスリード５６(陰極)および５８(陽極)がバ
ッテリ端部に取り付けられ、容器は閉じられる。

【０００９】この設計の重要な特徴は次のとおりであ
る。・電気化学的セルとガス貯蔵部との間で活性物質を輸送
することが可能な、ガス電極後方のガスダクト。・以下の機能を備えた拡散ガス電極。 (a)触媒的な酸化およびガス状活性物質の低減 (b)気
体、電解液および導電性固体の緊密な表面接触が可能
な、部分的に疎水性の内部構造 (c)ガスダクトとのイン
タフェースで、電解液の漏出は防ぐが、ガスのアクセス
を許す完全に疎水性の導電多孔性障壁。

【００１０】上記の実施例では、(c)が重大な要素であ
ることが実験によって分かった。この実施例のバイポー
ラバッテリをテストし、ガス電極がガスダクトに貫通す
るピンホ−ルを有している場合、電解液はそのピンホ−
ルを通って漏出しガススクリーン中に小滴として蓄積す
ることが分かった。テスト後の検討およびバッテリサイ
クルにより明らかとなる放電電圧特性(図２参照)から、
電解液の損失が、(i)セパレータの乾燥、(ii)放電が進
むにつれて抵抗が高くなり実質的な電圧損失に結びつく
ことがわかった。図２の曲線に示すバッテリのテスト後
の検討から、4個の動作セルのうち２つがそれぞれ３８
％および２２％程度のセパレータからガススクリーンへ
の電解液損失が生じていた。

【００１１】図２に示すように、放電が進むとともに明
確となる電圧振動は、陽極の活性物質(固体のＮi0Ｈ_X)
の密度変化によることが推測される。メカニズムの詳細
にかかわらず、ガス電極を通じた電解液の漏出は設計故
障を表わし、この結果、許容しがたい放電電圧損失が観
測される。故障の頻度は、例えば電極のガス側へ多孔性
の疎水性材料を付加しガス側の疎水性を改善することに
よって低減することができる。しかし、この場合ではバ
ッテリの質量を増し、故障の可能性を単に低減するのみ
である。結局故障は、バッテリが開回路状態になり、こ
れは最も重大な性能故障カテゴリ(すなわち、機能の浸
食に対して完全な機能損失)を意味する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従って、ニッケル水素
および亜鉛酸素などのガス減極充電式バッテリ用として
改善されたバイポーラセルを提供することが本発明の主
要な目的である。本発明の他の目的は、凝結体電極／セ
パレータから対向する電極のガス側に不可逆的に電解液
が失われることによる充電式ガス減極バイポーラバッテ
リの故障を防ぐよう構成された、ガス減極充電式バッテ
リの改善されたバイポーラセルを提供することである。

【００１３】更に本発明の他の目的は、漏出した電解液
をセルの凝結体電極／セパレータ領域に戻すガス減極バ
ッテリを提供することである。更に本発明の他の目的
は、好ましい実施例の１つにおいてガススクリーンを除
去しセル重量を低減したガス減極バッテリを提供するこ
とである。更に本発明の目的は、(a)隣接セルからセル
を分離し、(b)セル間の電解液の交換を妨げるよう作用
する絶縁された疎水性の円錐形側壁を備えた導電性カッ
プ、に基づいたガス減極バッテリのバイポーラ電極構造
を提供することである。

【００１４】また本発明の目的は、円錐形あるいはカッ
プ状の電極を重ねて組み立てたバイポーラバッテリを提
供することである。更に本発明の目的は、セルのバイポ
ーラベースとそれに隣接するセルのベースとの間で電解
液の通過を許すよう構成されたガス電極を有するバイポ
ーラバッテリを提供することである。

【００１５】なお本発明の他の目的は、前述の概念をニ
ッケル水素、水素化銀、亜鉛酸素、カドミウム酸素およ
び酸化鉄を含む充電式ガス減極バッテリに適用すること
である。更に本発明の目的は、金属カップは好ましくは
ニッケル、場合によってはチタン、絶縁体は例えばテフ
ロンなどの疎水性の絶縁体である、バイポーラカップ構
造を有するバッテリ構造を提供することである。

【００１６】なお本発明の他の目的は、活性物質の拡散
が枯渇しないようガス組成が純粋な活性物質となる設計
に応じて、ガススクリーンを微細な多孔性の疎水性陰極
のガス側で置き換えた、バイポーラガス減極充電式セル
を構成する方法を提供することである。なお本発明の他
の目的は、(a)漏出した電解液の薄膜で覆われる親水性
のバイポーラプレート材料を選択し、(b)バイポーラプ
レートを局所的に直接セパレータに接触させ漏出した電
解液を戻す経路を設けることにより、前述のバイポーラ
ガス減極充電式セルの電解液漏出の補償を提供すること
である。

【００１７】更に本発明の目的は、再結合触媒をガスス
クリーンあるいはバイポーラプレート上のアクセス位置
に置くことによって、接触場所からのＯ₂の流出を防ぐ
バイポーラバッテリ構成を提供することである。更に本
発明の目的は、セパレータよりわずかに大きな(少なく
とも２０％)気孔サイズを持ち、親水性で、局所的にセ
パレータと直接接触するガススクリーンを有するガス減
極充電式バイポーラセルを提供することである。この例
では、ガススクリーンはセパレータから陰極の後部側に
漏れる電解液を戻す導管の役割をする。

【００１８】更に本発明の目的は、再結合触媒をアクセ
ス位置のバイポーラプレート上に置くことによって、接
触場所からのＯ₂の流出を防ぐガス減極充電式バイポー
ラセルを提供することである。他の、また更なる本発明
の特徴、利点および利益は以下の図面および説明におい
て明白になる。また、前述の一般的な説明および下記の
詳細な説明は例および説明的なものであって本発明を限
定するものと解してはならない。本発明の一部をなし添
付した図面は本説明と共に、概括的に本発明の原理を説
明する。本開示に亘って同じ参照符号は同じ部品を意味
する。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記によって本発明は理
解されるが、以下に本発明の実際について述べる。バイ
ポーラ充電式バッテリは、電極活性物質としてのガスを
貯蔵する内部領域及び絶縁ライナーを備えた容器を有す
る。容器内に複数のセルが重ねられ、各セルは、円形ベ
ース、及びベースから離れるに従い広がった切頭円錐形
状で絶縁された疎水性の起立した集成側壁を有する金属
のバイポーラカップを備えている。また固体陽極がベー
スに重ねられている。誘電体セパレータが陽極を分離
し、ガス陰極はセルのバイポーラベースと隣接するセル
のベースとの間を電解液が通過できるように構成されて
いる。各セルの起立した側壁は各セルからバルクガス貯
蔵領域へガスが通過できるような向きに置かれている。
隣接したセルの起立した側壁は、隣接したセル間、およ
び各セルとバルクガス貯蔵領域との間のガスの伝達を可
能にするギャップを相互に画定する。１つの実施例で
は、陰極と隣接したセルのバイポーラベースとの間にガ
ススクリーンはない。他の実施例では、セパレータの多
孔度よりは大きいが、微細な多孔性を有したガススクリ
ーンを備えている。

【００２０】前節で述べたように従来のバイポーラセル
設計では、ガスダクト中の電解液をバイポーラセルの固
体電極／セパレータ領域に戻す手段がないため、ガス電
極の電解液漏出は故障に結びつく。それは(a)ガススク
リーンに分離された電解液を固体電極に戻す排出作用が
ないこと、および(b)ガスクリーン／ダクト領域と固体
電極／セパレータ領域との間のアクセス経路がないこ
と、による結果である。後者の点については、従来のバ
イポーラバッテリ設計を示す図１により説明される。図
１に示すように、ガス電極は固体電極／セパレータ領域
からガスダクト領域を効果的に密閉している。したがっ
て、電解液がガススクリーンから排出されても、固体電
極／セパレータ領域へ戻る経路はない。

【００２１】この分析に基づいて、失われた電解液を固
体電極／セパレータ・セル領域に戻す２つの実施例を示
し、より強固なフォールトトレラント設計が実現できる
ことを示す。１つの例は、既知のバッテリのセル・コン
ポーネントであるガススクリーンを除去したものであ
る。他の例では、粗いガススクリーンをニッケルファイ
バー金属のような微細多孔性の親水性ガススクリーンで
置き換え、一方でガス電極を小さくし上部のバイポーラ
プレートを下部のセパレータに露出させている。

【００２２】

【発明の実施の形態】前述したように、既存のバイポー
ラ充電式バッテリの故障歴の分析に基づいて開発した、
漏出した電解液を固体電極／セパレータ・セル領域に戻
す２つの実施例を示し、より強固なフォールトトレラン
ト設計が実現できることを示す。第１の実施例を図３に
示す。この実施例では、セル・コンポーネントとしての
ガススクリーンを除去し、ガス電極の局所領域の大きさ
を縮小して、上部のバイポーラプレートを下部のセパレ
ータに露出させている。この実施例の原理は、ガススク
リーンの除去により、(a)漏出した電解液が蓄積できる
体積を制限し、または(b)漏出した電解液が疎水性のガ
ス電極膜によって上部の親水性のバイポーラ表面に押し
やられる、または(c)漏出した電解液が露出したアクセ
スエリアを通って毛管作用によって固体電極／セパレー
タ領域に戻される、ことである。

【００２３】この実施例における関心は、外部ガス貯蔵
領域とガス電極との間のガスフローを維持するのに、陰
極上部の疎水性領域の多孔度が十分かどうかである。こ
れには、電極の放電電流を制限するガス電極中の拡散ゾ
ーンの拡がりを防ぐために、高い多孔度のガス電極およ
びバッテリ内の気体が純粋な活性物質(例えば、ニッケ
ル水素バッテリでは純粋な水素ガス)であることが必要
である。

【００２４】第２の実施例を図４に示すが、従来の粗い
ガススクリーンをフェルト状ニッケルファイバーのよう
な微細な親水性ガススクリーン５４Ａと置き換えてい
る。第１の実施例のように、ガス電極の局所領域はセパ
レータにガススクリーンを露出するために除去してい
る。この実施例をうまく実行するには、セパレータより
は大きいが微細な多孔性のガススクリーンが必要であ
る。ガススクリーンの気孔がセパレータより微細な場合
には、セパレータから電解液を汲み出すよう作用するの
で、開回路セルの故障に結びつく。実際、厚さ0.063mm
(0.025インチ)で90%の多孔性フェルト状ニッケルファイ
バー及び85%の多孔性ＺrＯ₂フェルトセパレータが腐食
性の電解液ニッケル水素バッテリの中でうまく動作する
ことがわかった。

【００２５】第１の実施例については、４セルのニッケ
ル水素バッテリBPNH53、および８セルのニッケル水素バ
ッテリBPNH55として実行された。これらの両者に従来の
適当な市販のガス電極を用いた場合では、およそ25%の
時間で漏出により故障することがわかった。この電極は
最悪評価を表わすものとして選択され、また最も軽い
(すなわち最も高性能な)設計オプションを表わすもので
ある。これらのバッテリでは焼結したニッケル基板(1.8
g/cm3のボイド体積、84%多孔性基板、厚さ0.089mm(0.03
5インチ))のニッケル酸化物電極、２重ＺrＯ₂フェルト
セパレータおよび0.025mm(0.001インチ)のニッケルバイ
ポーラ構造を用いた。最終的なセル重量は、より重いガ
ス電極およびガススクリーンを備えた従来例より７g軽
い、およそ５８gだった。バッテリBPNH55の動作につい
て図５に示すが、図２に示した例と異なり完全に動作し
ている。

【００２６】第２の実施例については、４セルのニッケ
ル水素バッテリBPNH52として実行された。陽極、セパレ
ータ、電解液およびバイポーラ構造は、第１の実施例の
バッテリの中で使用されるものと同一である。バッテリ
BPNH52では微細な多孔性フェルト状ニッケルファイバー
のガススクリーンおよび故障しやすいSPE電極を用い
た。従来の平均質量65gと比較して、4個のセルの平均質
量は63gであった。従って平均質量は第１の実施例の方
が小さい。バッテリは、現在まで１０サイクルの試験を
行っているが電解液漏出による故障は見られていない。

【００２７】本発明の好ましい実施例について詳細に示
したが、当業者であれば本請求の範囲及び明細書に記載
の範囲から逸脱せずに様々な変形が可能であることは理
解できるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のバイポーラガス減極セルを有するバッテ
リに用いられる、複数のバイポーラセルの構成を説明す
る、一部を分解して示した断面図である。

【図２】図１に示す従来のバッテリの動作を説明するグ
ラフである。

【図３】本発明の１つの実施例を説明する、複数のバイ
ポーラセルの構成を示す、図１同様に一部を分解して示
した断面図である。

【図４】本発明の他の実施例を説明する、図３同様の断
面図である。

【図５】本発明の実施例によるバッテリの動作を説明す
るグラフである。

【符号の説明】

２０バッテリ２２中央シリンダ２４絶縁ライナ３４内部ガス領域３６セル３８バイポーラカップ４０ベース４２側壁４４絶縁部材４６凝結体電極４８ガス電極５０セパレータ５２間隙５４，５４Ａガススクリーン５６バスリード(陰極) ５８バスリード(陽極)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バッテリ容器内に積み重ねた隣接する複
数のセルを有するガス減極充電式バッテリのバイポーラ
セルであって、周辺エッジを有する導電性バイポーラベースと、前記周辺エッジに取り付けた疎水性絶縁部材と、前記ベース近傍に凝結体電極(condensed phase electro
de)と、前記バイポーラベース及び隣接するセルのバイポーラベ
ースの間で電解液を通過させるように構成され、ガス状
活性物質に対する凝結体電流コレクタを有する多孔性ガ
ス電極と、前記凝結体電極及び前記ガス電極の間に設けられた多孔
性誘電体セパレータと、からなり、前記絶縁部材は、隣接したセルを通過した前記セルから
バッテリ内のバルクガス貯蔵領域へガスを通過させるこ
とができる向きに設けられていることを特徴とするバイ
ポーラセル。
【請求項２】請求項１記載のバイポーラセルであっ
て、前記セパレータより大きな多孔度を有し、前記ガス電極
の近傍に、前記セル及び隣接するセルの間のインタフェ
ースを提供する導電性の多孔不活性材料からなるガスス
クリーンを有することを特徴とするバイポーラセル。
【請求項３】請求項２記載のバイポーラセルであっ
て、前記ガススクリーンがフェルト状ニッケルファイバー(f
elted nickel fibers)からなることを特徴とするバイポ
ーラセル。
【請求項４】請求項２記載のバイポーラセルであっ
て、前記ガススクリーンが0.00254乃至0.000254mm(0.0001乃
至0.00001インチ)の範囲の厚さ、及び５％乃至９５％の
範囲の多孔度を有することを特徴とするバイポーラセ
ル。
【請求項５】バイポーラ充電式バッテリであって、バルクガス貯蔵のための内部領域を画定する内部面を有
する容器と、それぞれが計量した所定量の電解液を有し
前記容器内に積み重ねてマウントされた複数のセルと、
を備えたバイポーラ充電式バッテリであって、前記セルのそれぞれが、周辺エッジを有する導電性バイポーラベースと、前記周辺エッジに取り付けた疎水性絶縁部材と、前記ベース近傍に凝結体電極と、前記バイポーラベース及び隣接するセルのバイポーラベ
ースの間で電解液を通過させるように構成され、ガス状
活性物質に対する凝結体電流コレクタを有する多孔性ガ
ス電極と、前記凝結体電極及び前記ガス電極の間に設けられた誘電
体セパレータと、からなり、前記複数のセルの前記絶縁部材は、前記セルのそれぞれ
からバッテリ内のバルクガス貯蔵領域へガスを通過させ
ることができる向きに設けられていることを特徴とする
バイポーラ充電式バッテリ。
【請求項６】請求項５記載のバイポーラ充電式バッテ
リであって、前記容器の壁を介して電解液が前記セル間を越えるのを
防ぐ、前記容器の前記内部面上に設けた絶縁ライナを有
することを特徴とするバイポーラ充電式バッテリ。
【請求項７】請求項５記載のバイポーラセルであっ
て、前記セパレータより大きな多孔度を有し、前記ガス電極
の近傍に、前記セル及び隣接するセルの間のインタフェ
ースを提供する導電性の多孔不活性材料からなるガスス
クリーンを有することを特徴とするバイポーラセル。
【請求項８】請求項７記載のバイポーラセルであっ
て、前記ガススクリーンがフェルト状ニッケルファイバーか
らなることを特徴とするバイポーラセル。
【請求項９】請求項７記載のバイポーラセルであっ
て、前記ガススクリーンが0.00254乃至0.000254mm(0.0001乃
至0.00001インチ)の範囲の厚さ、及び５％乃至９５％の
範囲の多孔度を有することを特徴とするバイポーラセ
ル。
【請求項１０】バッテリ容器内に積み重ねた隣接する
複数のセルを有するガス減極充電式バッテリのバイポー
ラセルであって、ベースおよび前記ベースを囲む集成の起立側壁を有する
金属のバイポーラカップと、前記起立側壁を覆う疎水性の絶縁材料と、前記ベースに重なる凝結体電極と、前記バイポーラベース及び隣接するセルのバイポーラベ
ースの間で電解液を通過させるように構成され、ガス状
活性物質に対する凝結体電流コレクタを有する多孔性ガ
ス電極と、前記凝結体電極及び前記ガス電極の間に設けられた誘電
体セパレータと、からなり、前記起立側壁は、隣接したセルを通過した前記セルから
バッテリ内のバルクガス貯蔵領域へガスを通過させるこ
とができる向きに設けられていることを特徴とするバイ
ポーラセル。
【請求項１１】請求項１０記載のバイポーラセルであ
って、前記起立側壁はベースから離れるに従い広がった切頭円
錐形状であり、前記セルの前記起立側壁及び隣接セルの
起立側壁が共に、前記セルと前記隣接セル間、前記セル
と前記隣接セルのそれぞれとバッテリ内のバルクガス貯
蔵領域間のガス伝達を可能にする間隙を画定することを
特徴とするバイポーラセル。
【請求項１２】請求項１０記載のバイポーラ充電式バ
ッテリであって、前記容器の壁を介して電解液が前記セル間を越えるのを
防ぐ、前記容器の前記内部面上に設けた絶縁ライナを有
することを特徴とするバイポーラ充電式バッテリ。
【請求項１３】請求項１０記載のバイポーラセルであ
って、前記セパレータより大きな多孔度を有し、前記ガス電極
の近傍に、前記セル及び隣接するセルの間のインタフェ
ースを提供する導電性の多孔不活性材料からなるガスス
クリーンを有することを特徴とするバイポーラセル。
【請求項１４】請求項１３記載のバイポーラセルであ
って、前記ガススクリーンがフェルト状ニッケルファイバーか
らなることを特徴とするバイポーラセル。
【請求項１５】請求項１３記載のバイポーラセルであ
って、前記ガススクリーンが0.00254乃至0.000254mm(0.0001乃
至0.00001インチ)の範囲の厚さ、及び５％乃至９５％の
範囲の多孔度を有することを特徴とするバイポーラセ
ル。
【請求項１６】バイポーラ充電式バッテリであって、バルクガス貯蔵のための内部領域を画定する内部面を有
する容器と、それぞれが計量した所定量の電解液を有し
前記容器内に積み重ねてマウントされた複数のセルと、
を備えたバイポーラ充電式バッテリであって、前記セルのそれぞれが、ベースおよび前記ベースを囲む集成の起立側壁を有する
金属のバイポーラカップと、前記起立側壁を覆う絶縁材料と、前記ベース近傍に凝結体電極と、前記バイポーラベース及び隣接するセルのバイポーラベ
ースの間で電解液を通過させるように構成され、ガス状
活性物質に対する凝結体電流コレクタを有する多孔性ガ
ス電極と、前記凝結体電極及び前記ガス電極の間に設けられた誘電
体セパレータと、からなり、前記複数のセルの前記起立側壁は、前記セルのそれぞれ
からバッテリ内のバルクガス貯蔵領域へガスを通過させ
ることができる向きに設けられていることを特徴とする
バイポーラ充電式バッテリ。
【請求項１７】請求項１６記載のバイポーラ充電式バ
ッテリであって、前記容器の前記内部面上に設けた、完全な流体性を確保
するための絶縁ライナを有することを特徴とするバイポ
ーラ充電式バッテリ。
【請求項１８】請求項１６記載のバイポーラ充電式バ
ッテリであって、前記起立側壁のそれぞれがベースから離れるに従い広が
った切頭円錐形状であり、前記セルの隣接セルの前記起
立側壁が相互に、前記隣接セル間、及び前記セルのそれ
ぞれと前記容器の内部領域間のガス伝達を可能にする間
隙を画定することを特徴とするバイポーラ充電式バッテ
リ。
【請求項１９】請求項１６記載のバイポーラ充電式バ
ッテリであって、前記バッテリがニッケル水素バッテリであり、前記容器
が圧力容器であることを特徴とするバイポーラ充電式バ
ッテリ。
【請求項２０】請求項１６記載のバイポーラ充電式バ
ッテリであって、前記容器の壁を介して電解液が前記セル間を越えるのを
防ぐ、前記容器の前記内部面上に設けた絶縁ライナを有
することを特徴とするバイポーラ充電式バッテリ。
【請求項２１】請求項１６記載のバイポーラセルであ
って、前記セパレータより大きな多孔度を有し、前記ガス電極
の近傍に、前記セル及び隣接するセルの間のインタフェ
ースを提供する導電性の多孔不活性材料からなるガスス
クリーンを有することを特徴とするバイポーラセル。
【請求項２２】請求項２１記載のバイポーラセルであ
って、前記ガススクリーンがフェルト状ニッケルファイバーか
らなることを特徴とするバイポーラセル。
【請求項２３】請求項２１記載のバイポーラセルであ
って、前記ガススクリーンが0.00254乃至0.000254mm(0.0001乃
至0.00001インチ)の範囲の厚さ、及び５％乃至９５％の
範囲の多孔度を有することを特徴とするバイポーラセ
ル。