JPS61161676A - 軽量の双極の金属‐ガス電池 - Google Patents

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】 〔発明の分野〕 本発明は双極の金属−ガス電池、すなわち金属およびガ
スの２つの反応体を有し、正電極および負電極が１つと
して組み合わされる電池に関する。

〔従来技術〕 双極の金属−ガス電池は、宇宙船での大規模なエネルギ
ー源としてまた電力などの公益事業負荷の均等化および
電気自動車などの地球上の応用において使用できる。従
来の双極電池（第１図参照）は、通常、セル３の正電極
７と直列接続の電池スタック１における隣接セル３の負
電極５との間に配される双極プレート１１に維存してい
る。この双極プレート１１は２つの主要な機能に与り、
一つは２つの電極５．７の電気的接続であり他は隣接の
セ／Ｉ／３にある液状の電解液の物理的な分離である。

固体の負電極５および正電極７を有する電池システムに
おいては、との双極プレート１１は、セル３の環境にお
いて安定な金属から作られる簡略で相当に薄い膜とする
ことができる。電極５．７の一つがガス電極（第２図に
おける負電極５）である時は、双極プレート１１０機能
は一層複雑となる、なぜならスクリーン１５によりガス
電極５の一側へガス流路をさらに用意しなければならな
いからである。正電極７が過充電の際にガスを放出する
時は、一時的に電解液を蓄積するために、多孔性の溜め
１５が固体電極７の一側に必要とされる。このことは、
双極構造をさらに複雑化する。

さらに、２次ガスのための再結合場所が溜め１３内もし
くは溜め１３の隣りに必要とされる。このため、基本構
造は、笛１図の簡略な構造から第２図の複雑な配列へ変
化する。ガス流用のスクリーン１５および溜め１３は、
負電極５および正電極７間Ｖｃｔ気的な伝導性を付与す
るために金属性で々ければならないので、重量の超過を
招いてしまう。本発明においては、双極プレート１１を
取り除いて、重量を省く。また直列の電気的接続はセル
３自身の外側に作られる。その結果、ガス流用のスクリ
ーン１５および溜め１３０両方共金属性とする必要は力
い。このことは、軽量かつ非金属性で圧縮可能なスクリ
ーン１５および溜め１３の使用を許容する。圧縮可能特
性は、長時間の電気的サイクルを経る際の正電極７の徐
々の膨張のゆえに望ましい。

アー／Ｉ／　−工）Ｌｔ−カタルド（Ｃａｔａｌｄｏ　
、　Ｒ，Ｌ、　）。

およびジエイ・ジエイ・スミスリック （Ｓｍ１ｔｈｒｉｃｋ、　Ｊ、　Ｊ−）らの１デザイン
　オプ７３５キロワツト　バイポーラ　ニッケルーハイ
ドロジエン　バッテリ　７オー　ロー・アース・オービ
ット　アプリケーションズ（Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆａ　３
５−Ｋｉｌｏｗａｔｔ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｎ１ｅｋｅｌ
”ＨｙｄｒａｇｅｎＢａｔｔｅｒｙ　ｆｏｒ　Ｌｏｗ−
Ｅａｒｔｈ−Ｏｒｂｉｔ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　
）　”。

１９８２年８月８日付のプロシーデイングズ　オ　ブ　
ザ　セブンティーンス　アイ・イー・シ・イー・シー（
Ｐｒｏｅｅｅｄｉｎｇａ　ｏｆ　ｔｈｅ　１７　ｔｈ　
ｌＥＣＥＣ）のｐｐ、７８０〜７８５とアール・エル・
カタルド（Ｃａｔａｌｄｏ、　Ｒ，Ｌ、　）による１テ
スト　リザルトオプ　ア　テン　セル　バイポーラ　ニ
ッケルーハイドロジエン　バッテリ（Ｔｅ５ｔ　Ｒｅ５
ｕｌｔｓ　ｏｆ　ａＴｅｎ　Ｃｅ１ｌ　Ｂｉｐｏｌａｒ
　Ｎ１ｃｋｅｌ−Ｈ）’ｄｒｏｇｅｎ　Ｂａｔｔｅｒｙ
　）　”、１９８３年８月付のプ四シーデイングズ　オ
プザ　エイティーンス　アイ・イー・シー・イー・シー
（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇａ　ｏｆ　ｔｈｅ　１８　ｔｈ
　ｌＥＣＥＣ）のｐｐ、１５ｄ１〜１５６７では、金属
性の双極プレートおよび金属性の溜めを使用するニッケ
ルー水素双極電池を開示する。イー・アドラー（Ａｄｌ
ｅｒ。

Ｅ、　）とエフ°ペレズ（Ｐｅｒｅｚｅ　Ｆ、　）らＫ
よる１デイベロツプメント　オフ　ア　ラージ　スケー
ル　バイポーラ　エヌアイエツテツー　バッテリ　　（
Ｄｅｖｅｌｏｐｙｎｅｎｔ　　　ｏｆ　　　ａ　　Ｌａ
ｒｇｅ　　　５ｃａｌｅ　　　ＢｉｐｏｌａｒＮｉＨｌ
　Ｂａｔｔｅｒ７　）、１９８３年８月付のプロシーデ
イングズ　オプ　ザ　エイティーンス　アイ・イー・シ
ー・イー・シー（Ｐｒｏｅｅｅｄｉｎｇ＋ｓ　ｏｆ　ｔ
ｈｅｌａ　ｔｈ　ｌＥＣＥＣ）のｐｐ、１５６８〜１５
７３では、冷却のために使用される重金属性の双極プレ
、−トを備える双極のニッケルー水素電池を開示してお
り、との双極プレートは隣接セル間に短絡を起こしやす
くしまた正電極の標準的な膨張を許容しない。

米国特許第４．０９８．９６２号明細書では、双極プレ
ートを持たない金属−ガス双極電池を開示するが、以下
の点で本発明と異なる。

（１）電解液もしくは２次ガスの閉じ込めのために何等
の手段も設けていない。

（２）　　ガススクリーン６８は導体としなければなら
ない。

（３）　　ガススクリーン６８と隣接電極との接触は加
圧接触であり溶接接触でない。

（４）何等の電解液溜めも開示されない。

米国特許第４，１１５．６５０号明細書では、金属−水
素電池を開示するけれども、第２図に示されるように、
隣接セルの反対極性の電極間の接続が、中間の接続され
ない電極を飛び越して行われることを示しており、双極
電池を開示しない。第５図および第６図に示されるタブ
９６．９日は、１つのセル内の並列接続のためのもので
あり、本発明のような多数のセルを有するスタックの隣
接セル間の直列接続のためのものではない。またこの発
明は以下の点で本発明と異危る。

（１）何等の溜めおよびスクリーンも開示されない。

（２）部材３４は単に電解液の部分的な閉じ込めを行い
、２次ガス（酸素）の閉じ込めを全く行わない。

（３）負電極へのテフロン被着は必須である（第５欄、
４５行〜５２行）、なぜなら水素の消費および酸素の再
結合がここで起こり水が負電極を充漕せしめてガスの出
入を阻止することがないよ５にすることが望ましいから
である。これに対して、本発明においては、負電極５へ
のテフロン被着くはこれとは別の他の疎水性被膜は任意
に使用される、なぜなら散票の再結合はここでは行われ
ないからである。

米国特許第４．１５９．５６７号明細書では、ガスケッ
トフレーム内の双極の金属−ガス電池を開示する。この
電池は以下の点で本発明と異なる。

（１）双極プレートを使用する。

（２）　　ガススクリーンは導電性でなければならない
。

（３）　　ガススクリーンは正電極の膨張に順応しない
。

（４）ガススクリーンは、負電極および双極プレートと
内側で加圧接触を行う。

（５）何等の電解液溜めも開示されない。

（６）２次ガス（Ｉ１２素）は各セル内に閉じ込められ
るが正電極近傍の場所では閉じ込められない、そのため
、セルは爆発しやすい。なぜ々ら酸素は、セパレータを
通って白金触媒が被着された負電極へ移動しなければな
ら々いからである。さらに、テフロンが裏側に塗布され
た負電極の上後の再結合場所から水を正電極の裏側へ送
り帰すための何等の手段も開示されない。

米国特許第４．５４６．１５０号明細書では、電解液が
セルからセルへと循環するが、本発明の場合のよ５に各
セル内に閉じ込められることのない電池を開示する。

米国特許第４，４２０，５４５号明細書では、軽量の金
属−ガス電池を開示するが、双極電池を開示しない。

米国特許第３，８４６，１７６．４９７９．２２４　。

４．２２５，６５４，４，３１７，８６４，４．３９へ
６０２゜４．３９ス９１７．４，４１４，２９４．４，
４１６．９５５号明細書は、反応体は２つのガスかもし
くは１つがガスでありまた１つは液体であり、双極電池
の場合のような金属とガスではない燃料セルにｒｌＡス
る。

〔発明の概要〕

本発明は、１以上のスタック（１）を備え、従来の重い
双極プレート０υが効果をもたらす様除去され、電解液
および２次（過充ｔ）ガスが効果をもたらす様各セル（
３）内に閉じ込められる双極金属−ガス電池である。反
応体ガスのスクリーンａ９および電解液溜めａ３が、軽
量の非金属性の圧縮可能表物質から作られ、正電極（７
）の膨張に適応する。負電極（５）と正電極（７）を結
合するために使用される溶接タブ（２５，２７）および
溶接部（４ηか、双極プレートα］）を使用する時に形
成される加圧接触よりも良好な電導性を付与する。

本発明のセル（３）構成部品は、各セル（３）内の電解
液閉じ込めにも寄与する誘電体のフレーム（２１゜２３
）Ｋより機械的に支持される。また、本発明では、各セ
ル内の２次（過充電）ガス閉じ込めを都合よく提供する
。さらに、（水、２次ガス、電解液の）質量バランスが
、セル（３）間で効果をもたらす様維持される。

７レーム（２１，２３）は、全セル（３）構成部品の容
易で廉価な組立ておよび自動的整合を許容せしめる様に
企図されまた形状付けられる。

本発明によれば、負電極（５）へ任意の疎水性の裏塗層
０優の使用を許容し、負電極（５）の触媒層（６）中で
の反応体ガス−電解液干渉を確実に維持する。

本発明は、電池のスタック（１）内の高圧力発生もしく
はセルーセル間シールの分離なく、正電極（７）′の継
時の必然的々多小の膨張を許容する。なぜなら、わずか
に圧縮可能な溜め（１３およびガススクリーン（Ｉ５１
は膨張に適応するからである。より硬質の金属性の構成
部品を備える従来の構造では、電池の故障という高い危
険を払うことなく、この膨張に適応することができない
。

本発明は、双極プレート（１１）Ｋ固有の熱伝導特性を
要求する極端に高いピーク電力レベルでの動作を必要と
し々い電池に適用できる。

〔好ましい実施例の詳細な説明〕

本明細書ではこの電池のニッケルー水素型を述べる。し
かし、本発明は、商業者には周知である材料の置換によ
り、他の双極金属−ガス電池に直接的に応用可能である
。ニッケルー水素電池では、反応体はニッケル（正電極
７にある）および加圧水素ガスであり、この加圧水素ガ
スはセル３のすべてに充満する。数個のセル３が少なく
とも１つのスタック１内Ｋｓｔ層される。スタック１は
、包囲圧力容器（図示せず）内に包囲される。２以上の
スタック１は圧力容器内に並べて配置できる。

酸素ガスが、過充電中に正電極７に発生する。この過充
電ガスはここでは＠２次ガス１と呼称する。

液体の水酸化カリウム（ＫＯＨ）の電解液が各セル３に
充満し、イオン移動のための媒質を構成する。

各セル３を画然する活性の構成部品の配列は第３図に例
示され、この配列は、疎水性のバリヤー２９、ガス拡散
スクリーン１５、負電極（陰極）５、セパレータ９、ニ
ッケルの正電極（陽極）７、電解液溜め１３、酸素再結
合層１７、疎水性のバリヤー２９である。各セル３の境
界は、第３図で破線により示される。セル５は、単位電
圧の発生器として定義できる。電気的に直列接続の数個
のセル３は電圧が増加する。

ガス拡散スクリーン１５は金属とすることができるが、
好ましくは、ニッケルの正電極７の長時間膨張に適応す
るために圧縮性の物質、たとえば軽量のプラスチックか
ら作られる。ガス拡散スクリーン１５は多孔性でありま
た通路を提供し、この通路を通って反応体の水素（Ｈ２
）ガスが、フレーム部材２１．２３の外部領域から焦電
′Ｉ！ｉＬ５へ到達できる。

反応体の水素ガスは、電池が放電している時には負電極
５で消費され、電池が充電している時に　′は負電極５
で発生する。各負電極５は好ましくは、セパレータ９に
対面する表面は焼結された白金の触媒６が被着されホト
エツチングされた孔あきニッケルグリッド基板４を備え
る（第５図）。この基板４は、好ましくは負のタブ２５
の溶接が行われる領域では孔をあけない。多孔性の疎水
層３９（好ましくはテフロンから加工される）が、任意
に基板４の上に配置されるかもしくは基板４の一部分と
して配置される。またこの糧の疎水層３９は、タブ２５
が負電極５へ溶接される領域には配置されない。触媒層
６および疎水層３９は、スクリーン印刷技術の使用によ
りもしくは予じめ加工された触媒層６・疎水層３９を基
板４へ付加することにより作られる。ガススクリーン１
５に対面するタブ２５の領域は、電解液の付着を防止す
るためにテフロン加工される。

疎水層３９は、電解液がガススクリーン１５へ移動する
ことを阻止し同時に水素（Ｈ３）ガスを触媒層６へ通す
ことにより、適当な場所（触媒層６）で適当な水素ガス
／電解液バランスを確実に維持する。この種の疎水層３
９は、双極プレート１１を使用する従来の電池には使用
できないことに注意されたい。なぜならこの種の電池で
は、電気的接触がガススクリーン１５および負電極５間
に形成されねば々らないので誘電体を挿入できないから
である。その結果、この種の従来の電池では、電解液が
、ガススクリーン１５に対面する負電極５０表面に充満
するという問題に出合うこととなる。この充満により、
水素ガスは負電極５へ到達できない。

セパレータ９は、電解液は通過できるが酸素ガス（０，
）は通過できない高いバブル圧力を有する物質から作ら
れる。セパレータ９に関して適当な物質はアスベストで
ある。

正電極７は、ここに例示されるニッケルー水素電池では
ニッケルである。オキシ水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）
が充電中に正電極７に形成され、電池が放電している時
に減ぜられて水酸化ニッケル＜ｒｉ　）　〔Ｎｔ（ｏＨ
）ｔ　）となる。

電解液溜め１３は金属とすることができるが好ましくは
水酸化カリウム（ＫＯＨ）電解液の破壊作用に耐えるこ
とができ、低いバブル圧力をもち、軽量で圧縮性があり
吸水性がある多孔性物質から作られる。電解液溜め１３
は正電極７の下側に接触して配置される。電解液溜め１
３として適当な物質はポリプロピレンのフェルトであり
、これは、標準的な充放電サイクル時間中に望まれるよ
うに、その電解液量の大半を正電極７へ容易に付与せし
める細孔の大きさ分布をもつ。過充電中には、電解液溜
め１５は、酸素ガス放出により、正電極７から排除され
る電解液を吸収・保有する。セパレータ９、および電解
液溜め１３の細孔の相対的大。

きさは、セパレータ９が、電解液溜め１３よりも非常に
有効なガスバリヤ−を形成するような大きさである。そ
の結果、第５図に例示されるように、酸素ガスは電解液
溜め１３へ押し込められ、電解液溜め１３を通過せしめ
られて、ここで、疎水性のバリヤー２９を通過してきた
水素（Ｈ３）ガスと結合して、水（Ｈ，Ｏ）を形成し、
この水は正電極７へ流動せしめられる。また、電解液溜
め１３は、継時のニッケル正電極７の細孔の大きさ変化
に適応する。

全セル３の電りｔ滞留量は、過充電時間中は電解液溜め
３は部分的にしか電解液で満たされないよう、また酸素
ガスは酸素再結層１７への通筋で相当に容易に電解液溜
め１３を通過するよう、また過充電の際に正電極７から
排除される電解液が電解液溜め１３を完全に充満するこ
となく電解液溜め１３に流入できるよう選択される。酸
素再結合層１７は金属スクリーンもしくは白金粉末が分
散して被着された孔あきの金属シートとすることができ
る。代替例としては、白金が含浸された溜めタイプの誘
電体が使用できる。酸素が先に説明した機構により、酸
素を発生したセル３に閉じ込められるという事実は非常
に望ましい、なぜなら、もしそうでなければ、セル３は
完全に水を失い、このセルの正電極７の動作を損なうか
らである。

さらに、過度の水が別のセ／ＬＩ３へ移動し、このセル
の負電極５を充満せしめ、この電極で水素の消費を妨害
するからである。

疎水性のバリヤー２９は各セルの上部および下部の輪郭
を画然し、薄いのが好ましく、テフロンから加工される
。この雰のバリヤー２９はガスを透過せしめて、水素を
ガススクリーン１５から再結合の場所１７へ到達せしめ
、同時に隣接のセル３間に電解液のバリヤーを形成する
。このよ５に電解液を各セル３内に閉じ込めることは、
セル−セル間の短絡回路を回避するためには非常に好ま
しい。

誘電性のセルフレーム２１，２５は、例示される実施例
ではくり抜かれた断面が矩形の角柱形状に形成される。

なぜならセル３の構成部品は矩形であるからである。セ
ルフレーム２１．２５は高さＨ１長さＬおよび幅Ｗを有
する（第３図、第４図）。第４図の平面で、セルフレー
ム２１．２３の周囲は矩形であり、この周囲がセル３の
構成部品を取り囲む。第３図ではフレーム２１．２３の
前面は、セル３の構成部品が見られるよう、取り除いて
いる。フレーム２１．２３は、個々のセル５構成部品に
対して機械的な支持を行う。

第３図および第６図に例示されるように、各セ／Ｌ−３
は、これに関連される２つのフレーム部材２１．２３を
各々有する。フレーム部材２１は負電極５、ガススクリ
ーン１５、バリヤー２９、再、結合層１７および溜め１
３を包囲する。フレーム部材２３は、正電極７とセパレ
ータ９を包囲する。

金属性のタブ２５．２７にッケルから加工されるのが好
ましい）が、フレーム部材２１．２３＃！造中に、フレ
ーム部材２１．２３の所定の位置に成形される。タブ２
５．２７は、スタック１０組立て後に、７レ一ム部材２
１．２３の外側でタブ２５．２７を一緒に溶接して隣接
のセル３間に双極接続を形成するために使用される。７
レ一ム部材２１の穴５５が、水素ガス（標準的には数百
ｐ８１へ加圧される）がフレーム部材２１．２５の外側
からガススクリーン１５へ流入するたメツ入口を提供す
る（第４図）。

セルフレーム２１．２３のための物質は、電気的に絶縁
性でなければならない、また各セル３内の電解液の閉じ
込めを強化するためにまた電解液の妨害および漏れなく
確実に水素ガス流入用の穴３５の維持を図るために疎水
性であることが好ましい。セルフレーム２３は疎水性で
ある必要はない、なぜなら水素ガス用の穴３５はセルフ
レーム２３にはないからである。゛したがって、適尚な
材料選択としては、フレーム部材２１に関してはテアｏ
ンまたフレーム部材２５に関してはポリスルホンもしく
はすべてのフレーム部材２１．２３に関してテフロンで
ある。材料の選択に影響を与える動機には、構造剛性、
水酸化カリウム（ＫＯＨ）との適合性、もし種々の材料
がフレーム部材２１．２５１Ｃ関して選択されるならば
熱膨張係数を同等とする必要性、熱伝導率および加工費
用がある。

電解液閉じ込めの企ての重要な一様相であるフレーム部
材２１．２３間の確実外シールは、第６図に例示される
ように、タング４３−溝４１の配列により、各タング４
３の高さをその嵌合する溝４１の深さよりもわずかに長
くして実現するのが好ましい。タング４３および溝４１
は、フレーム部材２１．２３の長さＬ−＠Ｗ−長さＬ−
幅ｗの全周囲に広がることが好ましい。嵌合するタング
４５と溝４１との硬さは、隣接のフレーム部材２１．２
３間の圧縮シールの形成を促進するためｋは相違するこ
とが好ましい。タング４３と溝４１が提供する整列に加
えて、フレーム部材２１．２Ｓには、スタック整合ロッ
ド３４が貫通できる穴３３を用意する（第４図）。穴３
３は、フレーム部材２１．２３のＬおよびＷ寸法に沿っ
て数インチごとに位置付けられる。スタック１の構成部
品を一緒に圧縮しまたタング４３と溝４１とのシールに
必要とされる圧縮力を提供する端部プレート（図示せず
）を受容するために整合ロッド３４の端部はねじ山が切
られている。第４図および第８図において、底部の端部
プレートは取り除かれている。

フレーム部材２１．２３は、成形もしくは機械加工によ
り製造でき、前者の方法は、大量生産により適している
。ポリスルホン等の熱可重性樹脂は容易に射出成形もし
くは圧縮成形できる（圧縮成形は大きな部品により適し
ている）。テフロンは成形に適した材料ではないので、
粉末状のテフロンを出発物質とする場合の焼結法が、テ
フロンのフレーム部材２１．２３を製造するために使用
できる。

本発明の重要な一特徴は、スタック１が確実・簡単番廉
価壜方法で組み立てられることである。

作業は、正電極７を７レ一ム部材２３に配置することか
ら出発し、フレーム部材２３が形成する周辺部に突き出
るタブ２７へ正電極７を溶接する。

正電極７は、電極／タブ溶接部５１を強固にするために
、タブ２７位置に付合する型押領域々いし圧縮領域１９
を有することが好ましい。屋押領域１９０面積は、正電
極７の活性面積をできるだけ大きくするために、小さく
している。次にセパレータ９がフレーム部材２３′に配
置される。このフレーム部材２３は、酸素ガスの閉じ込
めを強化するために、セパレータ９の直下に張り出てい
ることが好ましい。

同様に負電極５がフレーム部材２１内へ結合され、ここ
でタブ２５は、白金の触ｓ６および任意の疎水性物質３
９と接触しない負電極の基板４の領域へ溶接される。所
定の位置に負電極５を備えた各フレーム部材２１は、ガ
ススクリーン１５と疎水性のバリヤー２９と再結合層１
７と溜め１３のための受は器を形成し、これらは適当な
大きさに切断され、フレーム部材２１に配置される。フ
レーム部材２１は自動的にこれらの構成部品を整列させ
る。フレーム部材２１は、疎水性のバリヤー２９の電解
液閉じ込め力を強めるために、疎水性のバリヤー２９の
直下に張り出していることに注意されたい（第３図）。

これらのフレーム部材２１．２３は交互に積み重ねられ
、整合ロッド３４およびタング４３と溝４１との嵌合に
より整合される。電解液は、スタック１０組立て中にセ
ルととに付与することが好ましい。電解液がセル３の構
成部品の組立て後にスタック１に導入される代替例にお
いて、電解液の賦活用の出入口を提供するために、複数
の穴（図示せず）がフレーム部材２１．２３にあけられ
る。

次に積み重ねられたフレーム部材２１．２３の外側のタ
ブ２５．２７の領域は、双極接続を形成するために溶接
部４７で一緒に溶接される（第７図）。冷却もしくはこ
れとは別の目的のために、スタック１の外側表面の滑ら
かさが必要とされるならば、フレーム部材２１．２３の
外側表面に装着される側部プレート４５に凹所形成する
チャネル４９内へ溶接されたタブ２５．２７を屈曲させ
ることもできる。次にチャネル４９は、滑らかな絶縁表
面を提供するためにエポキシ樹脂が充填され、冷却シス
テムとの良好な熱接触を保証する。

このことＫついては１アクテイブ　クーリングシステム
　フォー　エレクトロケミカル　セル（Ａｃｔｉｖｅ　
Ｃｏｏｌｉｎｇ　ＳＳ７５ｔｅ　ｆｏｒ　Ｅｌｅｅｔｒ
ｏｃｈｅｍｉｅａｌＣｅｌｌｇ　）　”と題された１９
８４年１０月５日出願の米国特許出願第６５８，０１５
号明細書を参照されたい。タブ２５．２７の突出部分の
長さはセル３の厚みよりも長いので、溶接を容易にする
ために、フレーム部材２１．２５は、交互のタブ２５／
２７接続が互い違いに配列されるよう企図される（第８
図、第９図）。これは、タブ２５／２７がチャネル４９
へ屈曲された後にタブ２５／２７間で隣接のセル３から
の妨害（接触）を回避させる。第９図は、タブ２５／２
７がチャネル４９へ屈曲される前のタブ２５／２７接続
を示す。

正・負電極７．５およびこれらとは別の他のスタック１
構成部品は、必要な形状および寸法へ打ち抜くことがで
きる。ニッケルの正電極７０寸法は、長期間にわたるニ
ッケル正電極７の避けられない非平面的な小さな膨張を
許容するために、フレーム部材２３内に設定される空間
よりもわずかに小さい。電流密度に応じ標準的にはフレ
ーム部材２３の長さＬに沿って約５．１ｃＩＩＬ（２ｉ
ｎ）ごとに１つある溶接タブ２７が、各正電極７および
対応するフレーム部材２３に対して使用されることが好
ましい。このことは、長さＬＩ沿って正電極７の分離を
可能ＫＬ（第４図）、さらに正電極７の大きさＫおける
継時の増加に適応する。

取扱いの容易さのために、基板４への白金の触媒６の焼
結およびバリヤー３９の形成に先だって、各負電極５を
そのフレーム部材２１に装着すると便利である。

疎水性のバリヤー２９は、その両端部で（す々わちフレ
ーム部材２１で）良好なシールとその表面領域にわたる
適当な支持を必要とする。ガススクリーン１５は、この
支持提供を助ける。端部のシールと支持の両方を強化す
るためｋは、端部シールを強化する複合の連続境界領域
でバリヤー２９は、（負電極５のために基板４として用
いられたのと同様の）金属性のブリッド（図示せず）に
接着することも可能である。この場合の金属性グリッド
は再結合層１７をも支持する。この構成に関して、負電
極５は、再結合層１７および疎水性のバリヤー２９とし
ても使用される。

第１図は従来の簡素化された双極電池の正面図であ、る
。第２図は、従来の金属−ガス双極電池の正面図である
。第５図は、フレーム２１．２３の前面が除去された本
発明による金属−ガス双極電池のスタック１の正面図で
ある。第４図は、第３図のスタック１の底面図である。

第５図は、酸素および水の流れを示す本発明のセル３の
正面図である。第６図は、本発明のフレーム部材２３．
２１の断面図である。第７図は第６図に例示のフレーム
部材２３．２１の側面図である。第８図は互い違いに配
列された溶接タブ２７を図示する本発明のスタック１の
底面図である。第９図は第８図のスタック１の側面図で
ある。

図中の各番号が示す部位の名称を下記に示す。

なお同一番号は同一部位を示すものとする。

１　　ニスタック ３　：セル ４　：基板 ５　：負電極 ６　；触媒（層） ７　：正電極 ９　　：セパレータ １１：双極プレート １Ｓ　＝　（［消液）溜め １５：ガス（拡散）スクリーン １７　：　（？１２素）再結合層 １８：間隙 １９：型押領域 ２０：間隙 ２１．２３：フレーム部材（セルクレーム）２５：（負
の）タブ ２７：溶接タブ ２９：（疎水性の）バリヤー ３１：電極／タブ溶接部 ３３：整合穴 ３４：（スタック）整合ロッド ３５：穴 ３９：（多孔性の）疎水層 ４１：溝 ４３：タンク ４５：側部プレート ４７：溶接部 ４９：チャネル ＦＩＧ、２

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）１つの負電極および１つの正電極を各々有する電
   気的に直列接続の積層された数個のセルと、電解液を各
   セル内に閉じ込めるための手段と、正電極の近傍の領域
   で過充電ガスを各セル内に閉じ込めるための手段と、 を備え、 隣接のセルの反対極性の電極間の前記直列接続はセルの
   外部に形成される双極の金属−ガス電池のセル積層体。
2. （２）隣接のセルの反対極性の電極間の直列接続は、金
   属性のタブを電極へ溶接し、これらのタブを互いに溶接
   することにより形成される特許請求の範囲第１項記載の
   双極の金属−ガス電池のセル積層体。
3. （３）電解液およびガスを各セル内に閉じ込めるために
   、一対の隣接セルの正電極および負電極間に各々疎水性
   のバリヤーを備える特許請求の範囲第１項記載の双極の
   金属−ガス電池のセル積層体。
4. （４）各負電極は、触媒が被着されまた一側に疎水性物
   質が被着されたガス透過性の金属性のスクリーンを備え
   る特許請求の範囲第１項記載の双極の金属−ガス電池の
   セル積層体。
5. （５）前記電気的接続は、セル積層体を囲包しまたセル
   積層体を機械的に支持する誘電性のフレームに形成され
   る特許請求の範囲第１項記載の双極の金属−ガス電池の
   セル積層体。
6. （６）前記フレームの少なくとも一部分は、疎水性の物
   質で加工される特許請求の範囲第５項記載の双極の金属
   −ガス電池のセル積層体。
7. （７）フレームは、セルごとに２つの部材を有し、第１
   の部材は、負電極のための溶接タブを包囲し、第２の部
   材は、正電極のための溶接タブを包囲する特許請求の範
   囲第５項記載の双極の金属−ガス電池のセル積層体。
8. （８）前記の各フレーム部材の一側は溝が設けられ、他
   側はトングが設けられ、一つのフレーム部材のトングは
   、隣接のフレーム部材の溝に嵌合する特許請求の範囲第
   ５項記載の双極の金属−ガス電池のセル積層体。
9. （９）フレーム部材を整列させまた押し付けるためのロ
   ッドを収容するために、各フレーム部材には穴があけら
   れる特許請求の範囲第５項記載の双極の金属−ガス電池
   のセル積層体。
10. （１０）一対の隣接セルは、各々数個の溶接タブを有し
    、隣接の数対のセルからの溶接タブは、互いの望ましく
    ない電気的接触を回避するために、互い違いに配列され
    ている特許請求の範囲第５項記載の双極の金属−ガス電
    池のセル積層体。