JPH11121030A - 改良された電解液保持バイポーラセル及びバッテリの製造方法 - Google Patents
改良された電解液保持バイポーラセル及びバッテリの製造方法Info
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- JPH11121030A JPH11121030A JP10217131A JP21713198A JPH11121030A JP H11121030 A JPH11121030 A JP H11121030A JP 10217131 A JP10217131 A JP 10217131A JP 21713198 A JP21713198 A JP 21713198A JP H11121030 A JPH11121030 A JP H11121030A
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- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
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- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49108—Electric battery cell making
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 複数の積重ねられ且つ入れ子になったバイポ
ーラセルを含む改善された充電式バッテリ。 【解決手段】 バイポーラカップ３８に、多孔質凝縮相
陽極４６と多孔質誘電体セパレータ５０とガス電極４８
とを挿入することによりバイポーラセル３６の各々を形
成する工程と、カップ３８に所定容量の電解質液を加え
る工程と、バッテリ端子を有する圧力容器からなるバッ
テリハウジング内に複数のセル３６を入れ子状態に積重
ねる工程と、セル３６のスタックを最大５ｐｓｉまでの
低圧力の印加にさらして、電解質液が陽極４６及びセパ
レータ５０によって吸収されることを許容せしめる工程
と、バスリードをバッテリ端子につなげて圧力容器を閉
じる工程と、バッテリを通常の充電サイクルより低いと
ころから開始して、徐々に最終の充電サイクルまで増や
して、陽極４６の膨張及び電解質液の吸収を生成せしめ
る工程と、次にセル３６のスタックを２０ｐｓｉ以上に
して、スタックの所定高さに圧縮する工程。
ーラセルを含む改善された充電式バッテリ。 【解決手段】 バイポーラカップ３８に、多孔質凝縮相
陽極４６と多孔質誘電体セパレータ５０とガス電極４８
とを挿入することによりバイポーラセル３６の各々を形
成する工程と、カップ３８に所定容量の電解質液を加え
る工程と、バッテリ端子を有する圧力容器からなるバッ
テリハウジング内に複数のセル３６を入れ子状態に積重
ねる工程と、セル３６のスタックを最大５ｐｓｉまでの
低圧力の印加にさらして、電解質液が陽極４６及びセパ
レータ５０によって吸収されることを許容せしめる工程
と、バスリードをバッテリ端子につなげて圧力容器を閉
じる工程と、バッテリを通常の充電サイクルより低いと
ころから開始して、徐々に最終の充電サイクルまで増や
して、陽極４６の膨張及び電解質液の吸収を生成せしめ
る工程と、次にセル３６のスタックを２０ｐｓｉ以上に
して、スタックの所定高さに圧縮する工程。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バイポーラセル
と、かかるセルを含むニッケル水素及び亜鉛酸素等の充
電式バッテリとの改良とその製造に関する。
と、かかるセルを含むニッケル水素及び亜鉛酸素等の充
電式バッテリとの改良とその製造に関する。
【０００２】
【従来技術】バイポーラバッテリの必要条件は、使用中
に電極の乾燥を防ぐために、各セル内に適切な容量の電
解液を含んで保持する必要性である。この必要条件は、
ガス相活性物質を備えたバッテリでは複雑である。何と
なれば、各セルと共通のガス保存空間とを連通させる必
要があるからである。このように、ガスの通風孔及び液
体分離の両方が必要であり、後者は、１のセルから隣接
セルへの電解質液の移動や漏れを防止することを狙いと
する。
に電極の乾燥を防ぐために、各セル内に適切な容量の電
解液を含んで保持する必要性である。この必要条件は、
ガス相活性物質を備えたバッテリでは複雑である。何と
なれば、各セルと共通のガス保存空間とを連通させる必
要があるからである。このように、ガスの通風孔及び液
体分離の両方が必要であり、後者は、１のセルから隣接
セルへの電解質液の移動や漏れを防止することを狙いと
する。
【０００３】同じものを含むバイポーラセル及び充電式
バッテリは、１９９６年４月３日に出願され「ガス減極
バッテリに対するバイポーラ設計」と題された米国特許
出願第０８／６２６，９９２号に開示されている。複数
のセルは、圧力容器内に、特に入れ子になっている中央
シリンダ内に、適宜取り付けられている。各セルは、計
量された所定量の電解液を含み、ベースとベースを包囲
してベースと一体の直立側壁とを有する金属バイポーラ
カップを含む。直立側壁は、好ましくは、ベースからの
距離が増加するにつれて外方に広がる先端が切られた円
錐形状であり、テフロン（登録商標）等の絶縁材料が直
立側壁をカバーする。
バッテリは、１９９６年４月３日に出願され「ガス減極
バッテリに対するバイポーラ設計」と題された米国特許
出願第０８／６２６，９９２号に開示されている。複数
のセルは、圧力容器内に、特に入れ子になっている中央
シリンダ内に、適宜取り付けられている。各セルは、計
量された所定量の電解液を含み、ベースとベースを包囲
してベースと一体の直立側壁とを有する金属バイポーラ
カップを含む。直立側壁は、好ましくは、ベースからの
距離が増加するにつれて外方に広がる先端が切られた円
錐形状であり、テフロン（登録商標）等の絶縁材料が直
立側壁をカバーする。
【０００４】本発明によるガス減極バッテリのセル部品
は、微孔凝縮相陽極と、多孔質セパレータと、ガス電極
と、からなり、場合に応じてガススクリーンを含む。凝
縮相陽極は、例えば、微孔ニッケル電極（例えばニッケ
ル水素バッテリ）あるいは微孔亜鉛電極（例えば亜鉛酸
素バッテリ）に蒸着された活性Ｎｉ（ＯＨ2）電解質か
らなる。セパレータの多くは、ＺｒＯ2布や、アスベス
ト、ガラス紙、多孔質プラスチック等の多孔質絶縁体で
あり、対向する電極を電気的に絶縁するが、セパレータ
の孔を満たす電解質溶液による電極間のイオン伝導は許
容する。
は、微孔凝縮相陽極と、多孔質セパレータと、ガス電極
と、からなり、場合に応じてガススクリーンを含む。凝
縮相陽極は、例えば、微孔ニッケル電極（例えばニッケ
ル水素バッテリ）あるいは微孔亜鉛電極（例えば亜鉛酸
素バッテリ）に蒸着された活性Ｎｉ（ＯＨ2）電解質か
らなる。セパレータの多くは、ＺｒＯ2布や、アスベス
ト、ガラス紙、多孔質プラスチック等の多孔質絶縁体で
あり、対向する電極を電気的に絶縁するが、セパレータ
の孔を満たす電解質溶液による電極間のイオン伝導は許
容する。
【０００５】各セルは、部品を議論した順に金属バイポ
ーラカップに配置することによって組立てられる。凝縮
相陽極及び誘電体多孔質セパレータが所定の場所に配置
されると、相当量の電解液がカップに導入されて、凝縮
相陽極とセパレータとの間の孔の容積の１００％を満た
す。このバッテリの電解液の多くは、ＫＯＨ及びＬｉＯ
Ｈの混合水溶液であり、ＫＯＨの重量パーセントが１５
％から４５％までとなり、ＬｉＯＨの重量パーセントが
０％から２０％までとなっている。電解液の導入後に、
アセンブリは、金属カップの内部にガス電極と、場合に
よってはガススクリーンとを配置することによって完成
する。バッテリアセンブリは、所望のセル数及びバッテ
リ電圧を得るために、反復して積み重ねたセルからな
る。積重ねられたセルは、圧力容器を構成する中央シリ
ンダ及び端部キャップによって画定された容器内に配置
され、設計スタック高さに向けて２３〜２５ｐｓｉの圧
力で圧縮され、電極からの正及び負のリード線が、バッ
テリ端子に取り付けられ、容器が閉じられる。
ーラカップに配置することによって組立てられる。凝縮
相陽極及び誘電体多孔質セパレータが所定の場所に配置
されると、相当量の電解液がカップに導入されて、凝縮
相陽極とセパレータとの間の孔の容積の１００％を満た
す。このバッテリの電解液の多くは、ＫＯＨ及びＬｉＯ
Ｈの混合水溶液であり、ＫＯＨの重量パーセントが１５
％から４５％までとなり、ＬｉＯＨの重量パーセントが
０％から２０％までとなっている。電解液の導入後に、
アセンブリは、金属カップの内部にガス電極と、場合に
よってはガススクリーンとを配置することによって完成
する。バッテリアセンブリは、所望のセル数及びバッテ
リ電圧を得るために、反復して積み重ねたセルからな
る。積重ねられたセルは、圧力容器を構成する中央シリ
ンダ及び端部キャップによって画定された容器内に配置
され、設計スタック高さに向けて２３〜２５ｐｓｉの圧
力で圧縮され、電極からの正及び負のリード線が、バッ
テリ端子に取り付けられ、容器が閉じられる。
【０００６】かかるバッテリの使用中に生じる問題の１
つは、多孔質電極が使用による電気充電・放電サイクル
中に寸法の膨張を被るときに、多孔質電極を完全に充填
する電解質液が不十分なことにより、陽極の乾燥が生じ
ることである。膨張により生じた体積は、その電気的性
能を維持するために電解液で充填されるべきである。そ
うでなければ、乾燥した陽極に、バッテリ性能及び寿命
を短縮せしめる高い電気抵抗が発現する。発明者は、セ
ルがサイクリング（cycling）中に寸法の膨張を被る場
合、２３−２５ｐｓｉ等の１０ｐｓｉより大なる圧力で
アセンブリ中で各セルから隣接セルやハウジングへ元の
電解質液の一部が押し流され、その結果、不適切な容積
が各セルに残って陽極を構成することを発見した。さら
に、発明者は、２３−２５ｐｓｉ等の２０ｐｓｉよりも
大なる圧力での電気的サイクリング中に各セルから、残
りの電解質液のさらなる容量が押し流され、その結果電
解質液の減少がさらに生じることを発見した。
つは、多孔質電極が使用による電気充電・放電サイクル
中に寸法の膨張を被るときに、多孔質電極を完全に充填
する電解質液が不十分なことにより、陽極の乾燥が生じ
ることである。膨張により生じた体積は、その電気的性
能を維持するために電解液で充填されるべきである。そ
うでなければ、乾燥した陽極に、バッテリ性能及び寿命
を短縮せしめる高い電気抵抗が発現する。発明者は、セ
ルがサイクリング（cycling）中に寸法の膨張を被る場
合、２３−２５ｐｓｉ等の１０ｐｓｉより大なる圧力で
アセンブリ中で各セルから隣接セルやハウジングへ元の
電解質液の一部が押し流され、その結果、不適切な容積
が各セルに残って陽極を構成することを発見した。さら
に、発明者は、２３−２５ｐｓｉ等の２０ｐｓｉよりも
大なる圧力での電気的サイクリング中に各セルから、残
りの電解質液のさらなる容量が押し流され、その結果電
解質液の減少がさらに生じることを発見した。
【０００７】本発明の目的は、バッテリの充電・放電サ
イクル中に寸法の膨張を被る度に、各バイポーラセルカ
ップ内の追加された電解質液の最初の容積を保持して多
孔質陽極を充填し、故に陽極の乾燥、抵抗の発現、性能
及び寿命の短縮を回避するバイポーラセルバッテリを製
造する新規な組立方法を提供することである。
イクル中に寸法の膨張を被る度に、各バイポーラセルカ
ップ内の追加された電解質液の最初の容積を保持して多
孔質陽極を充填し、故に陽極の乾燥、抵抗の発現、性能
及び寿命の短縮を回避するバイポーラセルバッテリを製
造する新規な組立方法を提供することである。
【０００８】
【発明の概要】本発明は、以下の発見に基く。すなわ
ち、この発見は、新規な方法によって、微孔凝縮相陽極
及び誘電体多孔質セパレータの液体吸収孔が使用され
て、２０〜２５ｐｓｉの高い組立圧力の作用の下で変位
に対抗して電解質液を吸収し且つシールドすることであ
る。新規な方法は、（ａ）シリンダ及び端部キャップか
らなり圧力コンテナを形成するバッテリコンテナ内にセ
ルを配置する工程と、（ｂ）最大約５ｐｓｉまでの初期
低圧力値に積重ねたセルを圧縮して、電解液を多孔質陽
極及び多孔質セパレータに吸収可能とする工程と、
（ｃ）バスリードを電極からバッテリ端子まで取り付け
て圧力容器を閉じる工程と、（ｄ）低アンペア・時間充
電または電流（動作電流の約２０％から５０％）からス
タートする複数回の充電・放電サイクル（約５〜１５）
にバッテリをさらし、徐々にフルアンペア・時間充電ま
で増加させて、多孔質陽極の膨張及び電解質液の吸収を
生成せしめる工程と、（ｅ）その後、２３〜２５ｐｓｉ
の高アセンブリ圧力にバッテリをさらす工程と、からな
る。
ち、この発見は、新規な方法によって、微孔凝縮相陽極
及び誘電体多孔質セパレータの液体吸収孔が使用され
て、２０〜２５ｐｓｉの高い組立圧力の作用の下で変位
に対抗して電解質液を吸収し且つシールドすることであ
る。新規な方法は、（ａ）シリンダ及び端部キャップか
らなり圧力コンテナを形成するバッテリコンテナ内にセ
ルを配置する工程と、（ｂ）最大約５ｐｓｉまでの初期
低圧力値に積重ねたセルを圧縮して、電解液を多孔質陽
極及び多孔質セパレータに吸収可能とする工程と、
（ｃ）バスリードを電極からバッテリ端子まで取り付け
て圧力容器を閉じる工程と、（ｄ）低アンペア・時間充
電または電流（動作電流の約２０％から５０％）からス
タートする複数回の充電・放電サイクル（約５〜１５）
にバッテリをさらし、徐々にフルアンペア・時間充電ま
で増加させて、多孔質陽極の膨張及び電解質液の吸収を
生成せしめる工程と、（ｅ）その後、２３〜２５ｐｓｉ
の高アセンブリ圧力にバッテリをさらす工程と、からな
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、例えばバイポーラニッケ
ル水素タイプのバイポーラ充電式バッテリ２０を示す。
バッテリの容器は、図２に示すように、テフロン（登録
商標）ライナ２４でコーティングされた中央シリンダ２
２と、共に引き寄せられて適宜のファスナによって中央
シリンダの対向する端部リムと堅く係合して互いに対向
する球状の端部キャップ２６，２８とによって画定され
る。中央シリンダ２２及び端部キャップ２６，２８は、
後述するように、バルクガス保存用の内部領域３４を画
定する内面３２を形成する。この構造によって、バッテ
リ２０は、収納ガスによって生成される圧力に耐えるこ
とができる。
ル水素タイプのバイポーラ充電式バッテリ２０を示す。
バッテリの容器は、図２に示すように、テフロン（登録
商標）ライナ２４でコーティングされた中央シリンダ２
２と、共に引き寄せられて適宜のファスナによって中央
シリンダの対向する端部リムと堅く係合して互いに対向
する球状の端部キャップ２６，２８とによって画定され
る。中央シリンダ２２及び端部キャップ２６，２８は、
後述するように、バルクガス保存用の内部領域３４を画
定する内面３２を形成する。この構造によって、バッテ
リ２０は、収納ガスによって生成される圧力に耐えるこ
とができる。
【００１０】図１及び図２に示すように、複数のセル３
６が、容器内に、特に入れ子状態になって中央シリンダ
２２内に適宜取り付けられている。各セル３６は、計量
された所定量の電解液を含み、ベース４０と、ベース４
０を一体に包囲するとともに直立して上方且つ外方にテ
ーパが付された側壁４２と、を有する金属製バイポーラ
カップの皿３８を含む。直立側壁は、ベースからの距離
が増加するにつれて拡大する、先端が切られた円錐形状
である。
６が、容器内に、特に入れ子状態になって中央シリンダ
２２内に適宜取り付けられている。各セル３６は、計量
された所定量の電解液を含み、ベース４０と、ベース４
０を一体に包囲するとともに直立して上方且つ外方にテ
ーパが付された側壁４２と、を有する金属製バイポーラ
カップの皿３８を含む。直立側壁は、ベースからの距離
が増加するにつれて拡大する、先端が切られた円錐形状
である。
【００１１】疎水性絶縁シーリングコーティング４４
は、図２に示すように、周辺のリムを含む各皿３８のテ
ーパが付された壁４２の内面及び外面をカバーするの
で、皿３８を含むセル３６が入れ子状態になって互いに
接触してバッテリ２０を形成する時、バイポーラ金属皿
３８の各々の壁４２を互いに絶縁する。テフロン（登録
商標）等の、好ましくはハロゲン化されたオレフィンポ
リマからなる絶縁コーティング４４は、金属製のテーパ
が付された壁４２に頑丈に接着され、バッテリ２０内部
の条件の下で、すなわち高腐食性の電解液（ＫＯＨ，ｐ
Ｈ＝１４＋）且つ電気化学的かつ熱的応力の下で、使用
寿命が延長しても強く接着した状態を維持する。
は、図２に示すように、周辺のリムを含む各皿３８のテ
ーパが付された壁４２の内面及び外面をカバーするの
で、皿３８を含むセル３６が入れ子状態になって互いに
接触してバッテリ２０を形成する時、バイポーラ金属皿
３８の各々の壁４２を互いに絶縁する。テフロン（登録
商標）等の、好ましくはハロゲン化されたオレフィンポ
リマからなる絶縁コーティング４４は、金属製のテーパ
が付された壁４２に頑丈に接着され、バッテリ２０内部
の条件の下で、すなわち高腐食性の電解液（ＫＯＨ，ｐ
Ｈ＝１４＋）且つ電気化学的かつ熱的応力の下で、使用
寿命が延長しても強く接着した状態を維持する。
【００１２】金属製のバイポーラカップ３８は、ニッケ
ルと、ニッケルでめっきされたアルミニウムと、ステン
レス鋼と、金属でコーティングされたグラファイト複合
材料と、チタンとを含む様々な材料から組立てられる。
多孔質凝縮相陽極４６が、各カップ３８のベース近傍に
位置する。本発明の目的のために使用される凝縮相電極
の多くは、８４％の多孔質で０．１ｃｍ厚みの焼結ニッ
ケルであり、ニッケルスクリーン上に支持され、活性Ｎ
ｉ（ＯＨ）2により１．０−２．５ｇ／ｃｍ3の無効体積
の間に電気化学的にロードされている。様々なニッケル
陽極を使用できることが理解されるが、これは、標準の
航空宇宙陽極である。特に、スクリーンはバイポーラバ
ッテリの電流伝導には必要でないので、支持スクリーン
のない焼結ニッケル電極が好ましい。
ルと、ニッケルでめっきされたアルミニウムと、ステン
レス鋼と、金属でコーティングされたグラファイト複合
材料と、チタンとを含む様々な材料から組立てられる。
多孔質凝縮相陽極４６が、各カップ３８のベース近傍に
位置する。本発明の目的のために使用される凝縮相電極
の多くは、８４％の多孔質で０．１ｃｍ厚みの焼結ニッ
ケルであり、ニッケルスクリーン上に支持され、活性Ｎ
ｉ（ＯＨ）2により１．０−２．５ｇ／ｃｍ3の無効体積
の間に電気化学的にロードされている。様々なニッケル
陽極を使用できることが理解されるが、これは、標準の
航空宇宙陽極である。特に、スクリーンはバイポーラバ
ッテリの電流伝導には必要でないので、支持スクリーン
のない焼結ニッケル電極が好ましい。
【００１３】凝縮相電極４６及びセパレータ５０に、ガ
スの活性物質に対する凝縮集電体を含むガス電極４８が
重ねられている。ガス電極の多くは、炭素布あるいはエ
キスパンディッドメタルの上に支持されるとともにテフ
ロン（登録商標）が接着された白金めっきされた炭素粉
末のプラチナ粉末である。ガス電極は、厚み方向に伝導
性を呈する必要があり、このため、疎水性且つ防水性の
多孔質テフロン（登録商標）層を持たない。しかし、後
方の疎水性は、電解液があふれないようにしてガススク
リーン５０を遮断するために、後述するように必要とさ
れる。これは、電極のガス側に独自の疎水性炭素コーテ
ィングを使用するガス電極４８の供給によって行われ
る。なお、ガス電極４８は、ガス活性物質に対する集電
体であり、側壁４２と係合するように大きさが決められ
て、凝縮相電極４６で生成されたガスが、セル３６を抜
けるためにガス電極を通過しなければならず、故に、生
成されたガスがセル内の活性物質ガスと再結合する。
スの活性物質に対する凝縮集電体を含むガス電極４８が
重ねられている。ガス電極の多くは、炭素布あるいはエ
キスパンディッドメタルの上に支持されるとともにテフ
ロン（登録商標）が接着された白金めっきされた炭素粉
末のプラチナ粉末である。ガス電極は、厚み方向に伝導
性を呈する必要があり、このため、疎水性且つ防水性の
多孔質テフロン（登録商標）層を持たない。しかし、後
方の疎水性は、電解液があふれないようにしてガススク
リーン５０を遮断するために、後述するように必要とさ
れる。これは、電極のガス側に独自の疎水性炭素コーテ
ィングを使用するガス電極４８の供給によって行われ
る。なお、ガス電極４８は、ガス活性物質に対する集電
体であり、側壁４２と係合するように大きさが決められ
て、凝縮相電極４６で生成されたガスが、セル３６を抜
けるためにガス電極を通過しなければならず、故に、生
成されたガスがセル内の活性物質ガスと再結合する。
【００１４】ガス電極４８と凝縮相電極４６との間に、
多孔質誘電セパレータ５０が存在する。本発明の目的に
対するセパレータの１つの形態は、およそ８０％の多孔
性且つ厚みが０．０５ｃｍのＺｒＯ2織布である。しか
しながら、他の適切な材料を、類似した結果を得るため
に使用することもできる。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、セパレータの孔
を満たす液体電解液による電極間のイオン伝導は許容す
る。
多孔質誘電セパレータ５０が存在する。本発明の目的に
対するセパレータの１つの形態は、およそ８０％の多孔
性且つ厚みが０．０５ｃｍのＺｒＯ2織布である。しか
しながら、他の適切な材料を、類似した結果を得るため
に使用することもできる。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、セパレータの孔
を満たす液体電解液による電極間のイオン伝導は許容す
る。
【００１５】隣接したセル３６の直立側壁４２は、図２
に示すように、バッテリ２０内の隣接したセルの間で、
さらに各セルと内部バルクガス領域３４との間でのガス
の移動を可能とする間隙５２を画定する。前述の如く、
絶縁ライナ２４が、容器の内面に設けられて、流動の完
全性を保証する。セル３６の構造は、バッテリ２０の１
つのセルと隣接するセルとの間に界面を形成するため
に、ガス電極の近傍で多孔質伝導性不活性材料からなる
オプションのガススクリーン５４に丸みを付けている。
ガススクリーン５４は、ニッケルスクリーンや、多孔質
ニッケルフェルト、ニッケルコートプラスチックスクリ
ーン等の多孔質伝導性不活性材料である。それは、ガス
電極の全面への共有のＨ2アクセスを許容する目的を果
たし、隣接セル間の電気伝導性を設ける。
に示すように、バッテリ２０内の隣接したセルの間で、
さらに各セルと内部バルクガス領域３４との間でのガス
の移動を可能とする間隙５２を画定する。前述の如く、
絶縁ライナ２４が、容器の内面に設けられて、流動の完
全性を保証する。セル３６の構造は、バッテリ２０の１
つのセルと隣接するセルとの間に界面を形成するため
に、ガス電極の近傍で多孔質伝導性不活性材料からなる
オプションのガススクリーン５４に丸みを付けている。
ガススクリーン５４は、ニッケルスクリーンや、多孔質
ニッケルフェルト、ニッケルコートプラスチックスクリ
ーン等の多孔質伝導性不活性材料である。それは、ガス
電極の全面への共有のＨ2アクセスを許容する目的を果
たし、隣接セル間の電気伝導性を設ける。
【００１６】各セルは、図１及び図２で示された順序で
部品を金属バイポーラカップ内に配置することによって
組立てられる。凝縮相電極４６及び誘電セパレータ５０
が適所に配置されると、十分な電解液がカップに導入さ
れて、凝縮相電極及びセパレータの孔の容積の６０％か
ら１００％までを充填する。このバッテリの電解液の多
くは、ＫＯＨ及びＬｉＯＨの混合水溶液であり、ＫＯＨ
が重量パーセントで１５％から４５％までとなり、Ｌｉ
ＯＨが重量パーセントで０％から２０％までとなる。電
解液の導入後に、アセンブリは、金属カップにガス電極
４８及びガススクリーン５４を配置することによって完
成される。バッテリアセンブリは、所望のセル数及びバ
ッテリ電圧を得るために、繰り返し直列に積層されたセ
ルからなる。積重ねられたセルは、圧力容器を構成する
中央シリンダ２２と端部キャップ２６，２８とによって
画定された容器内に配置され、最大５ｐｓｉの所定初期
低圧力値に圧縮される。この低圧力によって、積重ねら
れたセルは安定して、電解質液は、多孔質凝縮相電極４
６と多孔質セパレータ５０とに流れることができる。
部品を金属バイポーラカップ内に配置することによって
組立てられる。凝縮相電極４６及び誘電セパレータ５０
が適所に配置されると、十分な電解液がカップに導入さ
れて、凝縮相電極及びセパレータの孔の容積の６０％か
ら１００％までを充填する。このバッテリの電解液の多
くは、ＫＯＨ及びＬｉＯＨの混合水溶液であり、ＫＯＨ
が重量パーセントで１５％から４５％までとなり、Ｌｉ
ＯＨが重量パーセントで０％から２０％までとなる。電
解液の導入後に、アセンブリは、金属カップにガス電極
４８及びガススクリーン５４を配置することによって完
成される。バッテリアセンブリは、所望のセル数及びバ
ッテリ電圧を得るために、繰り返し直列に積層されたセ
ルからなる。積重ねられたセルは、圧力容器を構成する
中央シリンダ２２と端部キャップ２６，２８とによって
画定された容器内に配置され、最大５ｐｓｉの所定初期
低圧力値に圧縮される。この低圧力によって、積重ねら
れたセルは安定して、電解質液は、多孔質凝縮相電極４
６と多孔質セパレータ５０とに流れることができる。
【００１７】次に、電極４０，６０からのバスリード５
６（負極）、５８（陽極）が、それぞれバッテリ端子に
取り付けられ、容器が閉じられる。次に、バッテリは、
完全通常充電電流の約２０−５０％のサイクルで始ま
る、約１０回の充電・放電サイクルを被り、フル充電電
流での最終サイクルに向けて各サイクルの充電を徐々に
増加させて、電解質液の完全吸収の膨張を生成させる。
最終的に、バッテリは、セルから電解質液を少しも排出
せずに、およそ２０ｐｓｉを越える、通常は２３〜２５
ｐｓｉの高アセンブリ圧力を被る。
６（負極）、５８（陽極）が、それぞれバッテリ端子に
取り付けられ、容器が閉じられる。次に、バッテリは、
完全通常充電電流の約２０−５０％のサイクルで始ま
る、約１０回の充電・放電サイクルを被り、フル充電電
流での最終サイクルに向けて各サイクルの充電を徐々に
増加させて、電解質液の完全吸収の膨張を生成させる。
最終的に、バッテリは、セルから電解質液を少しも排出
せずに、およそ２０ｐｓｉを越える、通常は２３〜２５
ｐｓｉの高アセンブリ圧力を被る。
【００１８】本発明の本質的な新規性は、セルの各々に
供給された電解質液の主たる容量を、低圧力の初期の印
加と後に続く低電流サイクリング（cycling）とによっ
て、各セルの多孔質電極４６と多孔質セパレータ５０と
に吸収せしめる２重圧力組立方法に関する。最初の低圧
力は、好ましくは約５ｐｓｉであり、最も好ましくは３
ｐｓｉである。この低圧力は、電極４６あるいはセパレ
ータ５０を圧縮したり、そこから、または１つのセルか
ら隣接するセルに電解液を染み出させるのには不十分な
圧力である。
供給された電解質液の主たる容量を、低圧力の初期の印
加と後に続く低電流サイクリング（cycling）とによっ
て、各セルの多孔質電極４６と多孔質セパレータ５０と
に吸収せしめる２重圧力組立方法に関する。最初の低圧
力は、好ましくは約５ｐｓｉであり、最も好ましくは３
ｐｓｉである。この低圧力は、電極４６あるいはセパレ
ータ５０を圧縮したり、そこから、または１つのセルか
ら隣接するセルに電解液を染み出させるのには不十分な
圧力である。
【００１９】そのあと、積重ねられたセルは、約２０ｐ
ｓｉよりも大なる従来の高アセンブリ圧力に、一般的に
は約２３及び２５ｐｓｉの圧力にさらされ、積重ねられ
たセルを互いに取り付けて密閉し、スタックをバッテリ
容器やハウジング内の必要な高さへ圧縮する。多孔質凝
縮相電極４６及び多孔質セパレータ５０内の電解質液の
遮蔽の結果、各バイポーラカップ３８にて、バルク形式
の電解質液は、殆どまたは全く存在せず、また、２０ｐ
ｓｉよりも大なる高いアセンブリ圧力でセルから放出さ
れる電解質液は存在しない。
ｓｉよりも大なる従来の高アセンブリ圧力に、一般的に
は約２３及び２５ｐｓｉの圧力にさらされ、積重ねられ
たセルを互いに取り付けて密閉し、スタックをバッテリ
容器やハウジング内の必要な高さへ圧縮する。多孔質凝
縮相電極４６及び多孔質セパレータ５０内の電解質液の
遮蔽の結果、各バイポーラカップ３８にて、バルク形式
の電解質液は、殆どまたは全く存在せず、また、２０ｐ
ｓｉよりも大なる高いアセンブリ圧力でセルから放出さ
れる電解質液は存在しない。
【００２０】電極４６が使用の電気的充電・放電サイク
ル中に寸法的な膨張を被る度に、各セルカップ３８内で
の水溶性ＫＯＨ等の電解質液の最初の体積の維持は、凝
縮相電極４６の孔の内部に吸収される電解液の適切な貯
蔵場所を提供する。これによって、膨張した電極４６の
孔は、常時電解質液で満たされ、故に、乾いた電極と、
多孔質電極の乾燥領域無いの高抵抗の発現と、バッテリ
２０の電気的性能の徐々の低下とを回避できることが保
証される。
ル中に寸法的な膨張を被る度に、各セルカップ３８内で
の水溶性ＫＯＨ等の電解質液の最初の体積の維持は、凝
縮相電極４６の孔の内部に吸収される電解液の適切な貯
蔵場所を提供する。これによって、膨張した電極４６の
孔は、常時電解質液で満たされ、故に、乾いた電極と、
多孔質電極の乾燥領域無いの高抵抗の発現と、バッテリ
２０の電気的性能の徐々の低下とを回避できることが保
証される。
【００２１】好ましい実施例を詳細に開示したが、当業
者においては、本発明の請求項から逸脱せずに、様々な
変形例が説明した実施例に対して形成されることを理解
すべきである。従って、本発明は、従属する請求項の範
囲内にある、代替例、適用例、変形例のすべてを包含す
るものである。
者においては、本発明の請求項から逸脱せずに、様々な
変形例が説明した実施例に対して形成されることを理解
すべきである。従って、本発明は、従属する請求項の範
囲内にある、代替例、適用例、変形例のすべてを包含す
るものである。
【図１】本発明を具体化したバッテリの分解斜視図であ
る。
る。
【図２】図１のバッテリにおいて利用される複数のバイ
ポーラセルの構成を示す、一部分解断面図である。
ポーラセルの構成を示す、一部分解断面図である。
２０ ガス減極充電式バッテリ ３６ バイポーラセル ３８ バイポーラカップ ４６ 多孔質凝縮相陽極 ４８ ガス電極 ５０ 多孔質誘電体セパレータ ５６，５８ バスリード
Claims (6)
- 【請求項１】 積重ねられ且つ入れ子になっているバイ
ポーラセルの複数を含むガス減極充電式バッテリの製造
方法であって、（ａ） バイポーラカップに多孔質凝縮
相陽極と多孔質誘電体セパレータとガス電極とを挿入す
ることによりバイポーラセルの各々を形成する工程と、
（ｂ） 前記バイポーラセルカップに所定容量の電解質
液を加える工程と、（ｃ） バッテリ端子を有する圧力
容器からなるバッテリハウジング内に複数の前記バイポ
ーラセルカップを入れ子状態に積重ねる工程と、（ｄ）
バイポーラセルカップのスタックを最大５ｐｓｉまで
の低圧力の印加にさらして、電解質液が多孔質凝縮相陽
極及び多孔質セパレータによって吸収されることを許容
せしめる工程と、（ｅ） バスリードをバッテリ端子に
つなげて圧力容器を閉じる工程と、（ｆ） バッテリを
複数の充電・放電サイクルにさらし、通常のアンペア・
時間充電サイクルよりも低いところから開始して、徐々
に各サイクルの充電を最終のフルアンペア・時間充電サ
イクルまで増やして、多孔質陽極の膨張及び電解質液の
吸収を生成せしめる工程と、（ｇ） 次に、バイポーラ
セルカップのスタックを２０ｐｓｉよりも大なる高圧力
の印加にさらして、カップを互いに取り付けて封止し、
スタックを所定高さに圧縮する工程と、からなることを
特徴とする製造方法。 - 【請求項２】 前記工程（ｄ）の圧力は最大３ｐｓｉで
あることを特徴とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項３】 サイクル数は５から１５までであること
を特徴とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項４】 サイクル数は１０であることを特徴とす
る請求項３記載の製造方法。 - 【請求項５】 通常の充電よりも低い開始は、通常動作
充電の約２０％であることを特徴とする請求項１記載の
製造方法。 - 【請求項６】 前記工程（ｇ）の圧力は、２３〜２５ｐ
ｓｉであることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/904,492 US5752987A (en) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | Method for producing improved electrolyte-retention bipolar cells and batteries |
| US08/904492 | 1997-08-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11121030A true JPH11121030A (ja) | 1999-04-30 |
Family
ID=25419252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10217131A Pending JPH11121030A (ja) | 1997-08-01 | 1998-07-31 | 改良された電解液保持バイポーラセル及びバッテリの製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5752987A (ja) |
| JP (1) | JPH11121030A (ja) |
| FR (1) | FR2766971A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100733894B1 (ko) | 2006-02-13 | 2007-07-02 | 국방과학연구소 | 비축형 단위 전지 |
| WO2012035968A1 (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-22 | 学校法人同志社 | 水素／空気二次電池 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5858574A (en) * | 1997-07-25 | 1999-01-12 | Space Systems/Loral, Inc. | Cells and gas depolarized batteries and method for producing same |
| US7794877B2 (en) * | 2005-05-03 | 2010-09-14 | Randy Ogg | Bi-polar rechargeable electrochemical battery |
| PT2518790E (pt) * | 2007-02-12 | 2015-03-26 | G4 Synergetics Inc | Construções empilhadas para baterias electroquímicas |
| US8632901B2 (en) * | 2007-10-26 | 2014-01-21 | G4 Synergetics, Inc. | Dish shaped and pressure equalizing electrodes for electrochemical batteries |
| CA2750164C (en) * | 2009-01-27 | 2015-06-30 | G4 Synergetics, Inc. | Variable volume containment for energy storage devices |
| KR20120016252A (ko) * | 2009-04-24 | 2012-02-23 | 지4 시너제틱스 인크. | 직렬 및 병렬로 전기적으로 결합된 단극 및 쌍극 셀을 갖는 에너지 저장 장치 |
| CN106033823B (zh) * | 2015-03-11 | 2018-11-13 | 北京好风光储能技术有限公司 | 一种注液量可控的高电压动力电池及其制备方法 |
| US20240072338A1 (en) * | 2022-08-29 | 2024-02-29 | EnerVenue Inc. | Nickel-Hydrogen Battery Configurations for Grid-Scale Energy Storage |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4872957A (en) * | 1988-07-20 | 1989-10-10 | H-D Tech Inc. | Electrochemical cell having dual purpose electrode |
| US5652073A (en) * | 1996-04-03 | 1997-07-29 | Space Systems/Loral, Inc. | Bipolar cell design for a gas depolarized battery |
-
1997
- 1997-08-01 US US08/904,492 patent/US5752987A/en not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-07-23 FR FR9809418A patent/FR2766971A1/fr not_active Withdrawn
- 1998-07-31 JP JP10217131A patent/JPH11121030A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100733894B1 (ko) | 2006-02-13 | 2007-07-02 | 국방과학연구소 | 비축형 단위 전지 |
| WO2012035968A1 (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-22 | 学校法人同志社 | 水素／空気二次電池 |
| JP2012064477A (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Doshisha | 水素／空気二次電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5752987A (en) | 1998-05-19 |
| FR2766971A1 (fr) | 1999-02-05 |
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