JPS59158075A - 電池システム - Google Patents

電池システム

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JPS59158075A
JPS59158075A JP58032614A JP3261483A JPS59158075A JP S59158075 A JPS59158075 A JP S59158075A JP 58032614 A JP58032614 A JP 58032614A JP 3261483 A JP3261483 A JP 3261483A JP S59158075 A JPS59158075 A JP S59158075A
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JP
Japan
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film
electrolyte
battery
reaction area
battery reaction
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JP58032614A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadanobu Kato
加藤 忠信
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184Regeneration by electrochemical means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は長尺のフィルム状に形成されたC Pを電池反
応領域を走行させる時に電極としてITlいることによ
り軽量かつ高容量で急速充放電ができる極メてパワー密
度の高い電池システムに関する、。
今日、あらゆる場所で電気エネルギーが使用され、その
便利な供給源が求められている。そのような要望に答え
ようと多くの電池システムが提案されてきた。その形態
も一次電池、二次電池、燃料電池と多彩である。例えば
常温で作動する鉛蓄電池、N1−Cd電池や高温で作動
するN a −S電池などである。しかしながら、これ
ら従来の電池/ステムは体積当りのエネルギー密度、重
量当りのエネルギー密度、コスト当りのエネルギー密度
やそれぞれのパワー密度などそれぞれ独立の特性として
はかなりのレベルに達しているが、全部の特性を一つの
電池/ステムで実現できるものはない。
近年、米国のC&Dバ、テリー社がCPを電極に用いる
高分子バッテリーを開発した。この電池は電極に高分子
を用いている為に重量が著しく軽くなり、しかも高分子
の為にその表面には多数の凹凸を有して電極表面積が非
常に太きくノクワー密度の高い電池であり充放電も急速
に行える。
第1図は前記高分子バッテリーの構造を示す説明図であ
る。1 a、1 biiPAXPPP等のCPを用いた
電極で正極と負極を担っている。3は電極より外部へ電
気エネルギーを取や出す為のリード線である。2はポリ
エチレン等のセパレータであり5はポリカーボネート等
の有機溶媒にLiClO4等が溶解されている電解質で
ある。4は外界から電池系を守る為のカックーである。
電池反応は、電解質のイオン物質がCP電極にドープさ
れる時に充電され、CP電極中にドープされたイオン物
質がtM質中に放出される時に放電して行なわれる。こ
のような高分子ツク、テリーはノくクー密度と軽量さで
は素鮪しい特性を有しているか、体積当りのエネルギー
密度は低い。このような電池で電気容量を大きくするに
は系全体を非常に大きなものにしなければならない。
本発明は上記の高分子バッテリーの欠点を克服し、軽量
でかつエネルギー密度も高く、・ぐクー密度も高くしか
も大容量で低コストの電池/ステムを提供するものであ
る。
本発明の基本原理は電池反応領域と活物質収納電極の収
納場所を分離するとともに、電極を電池反応領域内を走
行させ、その間のみ電池反応に関与させている点にある
。活物質を収納した4(i極を収納する方式はCP電極
だから出来るのであり、従来の金属電極で(d不可能で
あった。しかも電池反応領域を走行烙せる為に、その走
行スピードの変化によって単位時間当りに取り出し、又
は収納するエネルギーを変化することができる。
以下、図に従って本発明の詳細な説明する。
第2図は本発明の基本構造を示す説明図である。
1a、1bげPAXPPP等のCPフィルムであり、引
っばり強さを補強する為にA1やカーボンフィルム−に
にPA、、1)PI)等を形成しても良い。
前記CPフィルムは折9だたんで収納しても良いがロー
ル6a、、6b、6c、6dに巻きつけて収納する方式
の方が構造が簡単になる。1だCPフィルムをロールに
巻きつけておくと、電池反応領域中をCPフィルムを走
行きせるのに便利である。
つまりロールを≠転させることによりCPフィルムを走
行させることができる。3a、3bはCPフィルムが電
極として作動する時、外部へ電気エイ・ルギーを取り出
す為に必要な取り出し%極であり、A1、pe等の金属
表面をAu又はPtでコートシである。CPフィルムは
取り出し電極6a16bと電気的に接続しながら電解質
5が満たされている電池反応領域を通過する。4は電池
系を守る為のカバーであり、ガラス等で形成されており
その内側にL i C104やA 1. C13等のイ
オンに解離し易い物質がプロピレンカーボネートやアセ
ト二l−IJル等の有機溶媒に溶解した電解aが満たさ
れているとともに、取り出し電極の設けられた電池反応
領域を形成す′る。7はCPフィルムを走行させる為の
パルスモータ−でヘルド8を介してCPフィルムが巻き
付けられているロール6a。
6’o、、6c、6dを回転させてCPフィルムを走行
させる。手で走行させても良い。外部負荷とはり一ド3
を介して接続される。
第6図A、Bは本発明の電池/ステムにおける充電と放
電の説明図である。第3図7■において、ロール6b、
6dに巻き取られていたCPフィルム1a、1bはロー
ルの回転駆動により7L行してカバー4内の電池反応領
域に入る。外部電源11によって取り出し電極5a、ろ
bに正を負の電圧が印加されると6aに電気的に接続さ
れている電池反応領域内の1aは強制的に電子を取り出
される為に電気的に正に帯電し、電解質中の負イオン9
を1a中に取り込んで電気的に安定になる。一方1b側
には強制的に電子が送り込1れる為に、電気的に負に帯
電し、電解質中の正イオン10を1b中に取り込んで電
気的に安定になる。正;負のイオンを取り込んで安定に
なっている1a11bはロール6a、、6cの駆動によ
って電池反応領域外のCPフィルム収納域で巻き取られ
て保存される。この時、1a、Ibとも電解質に接して
いない為に内部に取り込んだ正シ負のイオンを外部に放
出すること(佳できない。このようにして効率良く太芥
量の充電を行いし)・も自己放電なく電気エネルギーを
貯えることができるのである。急速充電を行うには外部
電源の電流を増大させ、CPフィルムの走行スピードを
上げれば実現できる。
第ろ図Bにおいて、負イオンをドープしながらロール6
aに巻き取られている1a−正イオンをドープしながら
ロール6Cに巻き取られている1bを充電時と逆方向に
走行させて電池反応領域に入ると、外部負荷12が接続
されている取り出し電極3aX 3bと電気的に接続さ
れながら通過する。この時、CPフィルム1a、、、I
b中にドープされていた負イオンと正イオンは電解質と
接触することにより電解質中へ溶解する1、この為、C
Pフィルム1aには電気的な安定を得る為に外部回路よ
り電子が取り込丑れ、CPフィルム1bでは電子を放出
する。こうして外部負荷12を介して電子の流れができ
放電される。そして放電を終ったCPフィルムはロール
6b、6dに巻き取られ、次の充電を待つ。大出力を得
たい場合はCJ)フィルムの走行を早めれば良い。以上
が本発明の電池ンステムの基本作動である。しかしなか
ら、現実には、充電の場合は↑…電解質中のイオン物質
の供給、放電時には電解質中へのイオン物質の溶解を確
実にする為に、電解質中のイオン物質の濃度制御が必要
である。その方式と構造が特許請求の範囲第6項記載に
述べられており、その説明1:Aが第5図である。第4
図は第6図A1Bで示した電池の外観の破断図である。
第5図は前記したよう(・こ、電解質の濃度調整を極め
て自然に行う電解質調整部I4a、、14bを設けた本
発明の詳細な説明図である1、全CPフィルムにトープ
させるだけのイオン物質をボリカーボ不−1・等の翁機
溶媒中に混ぜ入れた電解質を保持している電解質調整部
i4aとイオン物質をほとんど溶解していない電解質を
保持している電解質調整部141〕が設けられている3
、電解質調整部+48ではイオン物質は過飽和状態で下
の方に沈澱している。CPフィルム1a、il)は充電
時には、イオン物質が十分に存在している電解質中を通
過する時に、それぞれの表面にイオン物質を溶解した電
解質をトラップして、カバー4内の電池反応領域に入る
。ここではポリエチレン等のセパレータ13にJ:って
CP組電極7ヨートシないように分離されながらも、取
り出し電極3a15bに押し付けられるようになってい
る為に非常に狭い空間を通過する。その為必要電解質量
は、電解g調整部14aでそれぞれのCPフィルムがト
ラップしてきた量で十分である。この電池反応領域てイ
オン物質をCPフィルム中にドープした電解質は電解質
調整部141)を通過してCPフイルノ・から取り除か
れる6、この為電解質調整部141)はイオン物質を余
り含捷ない電解質が貯蔵さ、jlでいる。一方放電時(
tこは、イオン物質がトープさ、!したCPフィルム1
a、、1bがイオン1勿質を、−とんど溶解していない
電解質を貯蔵している電角I!T↓調整部141)を通
過する時にそれぞれの表向に電M、 I’iをトラップ
して、電池反応領域に人ってくる。、この時、電解質中
にはイオン物質はほとんど人っていない為に、CPフィ
ルム中にドープされていたイオン物質は非常に早く、容
易に電解質中pCC方角(する。この為、高パワー密既
の放電が用油となる。。
また電池反応領域中で電解質中に放出さ第1たイオン物
質は、、C1)フィルムの走行に伴って電/1i14反
応領域の直近にある電解質調整部143を通過する時に
放出され、CPフィルムはイオン物a1電解質ともに放
出してロール6F)、6dに巻き取られる。
第6図は、CPフィルムの巻き取りを2つの゛コ−ル6
a、6bで済壕せた場合の説明図である。
この場合、CI)フィルム表面上の電解質を完全に除去
する為にテフロン端の電解質除去部18を設ける。正−
負両方のCPフィルムを同一ロールに巻き取る場合、少
しでも電解質が付着していると自己放電して、電気エネ
ルギーの保存の役割を果さない為に、十分注意する必要
がある。
第7図は本発明の電池を積層して高出力の電池システム
を構成した場合の説明図で特許請求の範囲第2項の記載
事項に対応する。CPフィルム1B、1t)、1c、、
id&:Hセパレータ13a、13bと取り出し電極3
a、3b、、3Cによってサンドイッチ状に積層されて
電池反応領域を通過するように構成される。この場合、
電解質及びイオン物質をセパレークがトラップして電池
反応の進行を妨げないようにする為に、CPフィルムと
一緒に走行させて、巻き取るのが良好である。勿論、電
解質調整部の出口では完全に電解質を除去して、少数の
ロールに一緒に巻き取ればロール構造は筒中になる。
図である。16は電解質補充用のフタであり15a、、
15bは外部への電気取り出し部である。
17は全体を収納するカバーであり、特に■−120の
浸入を妨ぐ為に接続部はノ・−メチ、クンールがなされ
ている。
上記のように本発明は軽量で人容五区 しかも全体積も
小さくてかつ高パワーを取り出せ、しかも充電時間も飛
躍的に短かくできる電池システムである。この為、本発
明の%池ノステムは本格的な電気自動車のバッテリーと
して最適でちり、家庭用の補助電源としても適している
。ま/こ構成をよりコンパクトにしあげれば、屋外利用
の携帯用電気製品用のバッテリーとして利用可能である
3゜以上のように本発明はその工業的・文化的意義の非
常に大きい電池7ステムを提供するものであ不。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の高分子バッテリーの説明図第2図は本発
明の基本構造の説明図 第3図AXBは本発明の充電、放電の説明図第4図は本
発明の1実施例の外観図 第5図は電解質調整部を設けた本発明の説明図第6図は
両極CPフィルムを一緒のロールに巻き取る例の説明図 1a、ibはCPフィルム 2.16はセパレーク 3
a、3b、3cは取り出し電極4はカバー 5は電解質
 6は巻き付はロール7はパルスモータ−9,10はイ
オン物質11は外部電源 12は外部負荷 14a、14bは電解質調整部 特許出願人 加 藤 忠 信 第1口 什3目A 斗3卯B 過1月図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ポリアセチレン(以下PAと称す)、ポリバラフェ
    ニレン(以下PPPと称す)、ポリチアジル等の導電性
    高分子(以下CPと称す)を電極として用いる高分子バ
    ッテリーにおいて、長尺のフィルム状に形成したCPフ
    ィルムをロール巻き付は等の収納部と、CPフィルムを
    モーターや手等で走行させる機構とを有し、前記CPフ
    ィルムが正、負のイオンを溶解ないしは含浸した電解質
    の満たされた領域(以下電池反応領域と称す)を通過す
    る時に電極の役割を果し、充電はCPフィルムを一方向
    に走行させ電池反応領域で電解質中の正−負のイオンを
    対応するCPフィルムにドープさせて電池反応領域外の
    収納部に保持し、放電はCI)フィルムを充電と逆方向
    に走行させ、正二負イオンがドープされているCPフィ
    ルムが電池反応領域を通過する時に、該正遥負イオンを
    電解質中に放出することにより行う電池システム。 2 正二負電極用CPフィルムの間にポリエチレン等の
    セパレータを介し、前記電池反応領域を積層化して高出
    力を得ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    電池システム。 3 電池反応領域と近接した位置に電池反応領域を通過
    する直前のCPフィルムを通過させ電解質を供給又は排
    除する為の電解質調整部を設けた特許請求の範囲第1項
    、第2項記載の電池システム。
JP58032614A 1983-02-28 1983-02-28 電池システム Pending JPS59158075A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107210480A (zh) * 2015-12-08 2017-09-26 香港中文大学 高能量密度和低成本液流电化学装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107210480A (zh) * 2015-12-08 2017-09-26 香港中文大学 高能量密度和低成本液流电化学装置
JP2019506700A (ja) * 2015-12-08 2019-03-07 ザ チャイニーズ ユニバーシティー オブ ホンコン 高エネルギー密度かつ低コストのフロー電気化学装置
US11784341B2 (en) 2015-12-08 2023-10-10 The Chinese University Of Hong Kong High-energy density and low-cost flow electrochemical devices with moving rechargeable anode and cathode belts

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