JPS61501352A - ニッケル−水素２極電池 - 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】 本発明はニッケルー水素電池に関し、さらに特定すれば２極構遣のニッケルー水 素電池に関する。

２、　従来技術の説明 従来のニッケルー水素電池は水素ガスが充填された圧力容器内に１個または一対 のセルを収容した構造をなしている。

各セルはニッケル陽極と水素陰極とを互いに離間して配置して構成ざれている。

そして、これらニッケル陽極と水素陰極との間にはセパレータが介在されている 。これらのセパレータは、上記の電極の間に短絡が生じないように充分な厚さを 有しているっそして、これらのセパレータ内には電解液が保持され、このセル内 で電気化学的な反応が生じるよう・に構成されている。一般的には、この電解液 はアルカリ水溶液、好ましくは水酸化カリウム溶液が使用される。

通常の充電の際、および過充電の際には、電解液の水分の電解によって各セルか ら酸素が発生する。この酸素は上記圧力容器内の水素と再結合して水となり、各 セルに戻され、圧力容器内にこの酸素の圧が蓄積されるのを防止し、またセパレ ータが乾燥するのが防止される。この酸素圧が蓄積されると、この圧力容器が破 損することがある。また、上記のセパレータが乾燥するとセルの性能が低下し、 またセルの寿命が汚くなる。

また、一般に複数対のセルが設けられている場合には、ニッケル陽極は互いに背 向して配置される。このような構成は、ｖａｎ　Ｑｍｍｅｒｉｎｃ）他の米国特 許Ｎｏ．４．１１５。

６７３、および｝−１０ｌｌｅｃｋの．米国特許Ｎｏ．４．１２７。

７０３に図示されている。上記のｖａｎ　ＯｍｍｅｉｎＱ他の米国特許はには、 一対のセルから構成された複数のモジュールが積重ねられ、これらのモジュール の間はセパレータで分離された構成が開示されている。このモジュールセパレー タは隣接するモジュール間とこの隣接するモジュール内のセルの間の接触を防止 する。また、上記の｝−１ｏ１１ｅｃｋ米国特許のものは、電解液のリザーバと 、互いに背向する電極の間に介在された多孔性の疎水性摸を備えている。この膜 は、ガスや蒸気は透過するが、液状の電解液は透過しないように構成されている 。また、これらセルが互いに背向して配置されているので、充電および放電の際 に水の交換および分配がなされる。この水の交換および分配は、電解および酸素 −水素結合の際に生じる。

また、上記のＨｏｌｌｅＣｋの米国特許には、セルを１個ずつ積重ねてセルスタ ックを形成した構成が開示ざれている。

このように構成することによって、あるセルで発生した酸素がＰＲ接するセルま で移動され、そこで再結合する。このような構成では、酸素ガスの移動が一方向 になる。このＨｏｌｌｅｃｋの米国特許に開示されているものは、酸素が一端部 から導管を介して他端部まで戻され、この他端部で酸素と水素が再結合する。こ の酸素を戻す構成のものは、セルスタック内で水が不均一の蓄積されるのを防止 する。したがって、このようにセルを１個ずつ積層しても、これらセル間で水の 交換がなされる。

また、ＷａｒｎＯＣｋの米国特許Ｎｏ．３．３９５，２１０には、対をなした複 数のセルが１個の圧力容器内に収容ざれたものが開示されている。これら対をな すセルは、各封目に別々の区画すなわちモジュール内に収容ざれた状態で上記の 圧力容器内に収容されている。これらモジュールは、水素ガスの流通は許容する が、電解液の流出は制限するように構成されている。したがって、このモジュー ルからの電解液や水の損失が少なくなる。しかし、このようなものは、各モジ上 述した従来のものは、ニッケルｔｉが並列に接続されている。また、水素電極も 並列に接続されている。これらニッケル電極および水素電極にはそれぞれタブが 形成され、これらのタブを介して母線に接続されている。しかし、これらのタブ および母線によって電池の重量が増加する不具合があった。

また、２極セルを備えたニッケルー水素電池は、電極に接続用のタブを形成した り母線を設ける必要がない。このように、タブや母線の必要がないと相当の１珊 が軽減され、大規模な電池システムを構成できる。

このような２極セルのものは、複数の独立したセルが積石され、第１のセルのニ ッケル電極が隣接する第２のセルの水素電極に電気的に接続されている。したが って、このような電池の充電および放電時にはこのセルスタックの軸方向に電流 が流れる。

また、このような２極セルを備えたものでは、各セル間に電解液を介在させ、こ れらセル間における電解液のブリッジングを防止する必要がある。このような電 解液のブリッジングは奇生的な分路電流を生じ、この電池の性能を低下させる。

したがって、このような２極セル形電池では、この電解液のブリッジングやセパ レータの乾燥が生じないように注意深く水を管理する必要がある。このため、充 電および放電の際に各セルにおいて水の１解によって発生した酸素ガスは同じセ ル内で再結合させる必要がある。しかし、従来はこのように各セル内の水を別々 に管理する適当な技術がなかった。

ｌ」へ」１ 本発明は、−複数のセルを２橿構造に積層したニッケルー水素電池に関するもの である。上記のセルは並列ではなく直列に接続され、完全な２極橋造の電池が構 成される。

また、上記の各独立したセルには酸素を再結合させる機構が設けられ、ニッケル 電極で発生した酸素はこの独立したセルコンパートメントから流出する前に再結 合される。この機構は、各ユニットセルに陽極およびセパレータを貫通する協同 開口を設けて構成される。この陽極およびセパレータに形成された開口によって 陽極で発生した酸素ガスが同じセルの陰極まで導かれる。そして、この陰極にお いて、上記の酸素ガスは水素ガスと再結合され、水になる。

また、各独立したセルには、隣接したセル間で電解液のブリッジングが発生する のを最少にする啜構が設けられている。

隣接するセル間にこのような電解液のブリッジングが生じると、この電池内に好 ましくない奇生的な分路電流が発生する。

この寄生的な分路電流はこの２極電池の性能、特に寿命を損う。この機構は、各 ユニットセル間に配置された電解液と濡れ性を有しない重合体のフレームを備え 、隣接するセル間に電解液のブリッジングが発生するのを防止している。

本発明は、水素ガスを充填した圧力容器を備え、この圧力容器内に複数のユニッ トセルを収容したものである。これらのユニットセルは互いにＶＡ接して積層さ れ、２橿構造を形成し、これら積層されたユニットセルを軸方向に電流が流れる 互いに離間して配置されたニッケル電極および水素電極を備えている。また、こ れらユニットセル空間内のニッケル’Ｒｈ、と水素電極の間にはセパレータが配 置されている。そして、これらユニットセル空間内の電極およびセパレータの回 りには電解液が充填されている。さらに、ニッケル電極で発生した酸素ガスを水 素電極まで導く手段が設けられている。この酸素ガスは上記水素電極において水 素ガスと再結合され、このユニットセル空間内で水に房される。

本発明の目的および長所は、ｆｒ規な構造のニッケルー水素２穫電池を提供し、 この電池は各ユニットセル内で発生した酸素ガスを同じユニットセル内の水素電 極まで導いて再結合させ、水が不均一となることを防止するものである。さらに 、このニッケルー水素２極電池は、ユニットセル間に電解液のブリッジングが発 生するのを防止し、寄生的な１ｆＲおよびイオンの移動を防止する構造を備えて いる。

さらに本発明の目的および長所は、複数のユニットセルを互いに隣接して積層し たニッケルー水素２極電池を提供するものである。この電池の各ユニットセル内 にはそれぞれ専用の電解波が収容され、これら電解液は他のユニットセルの電解 液と分離され、ガス状の水素のみが移動するように構成されている。

ざらに本発明の目的および長所は、複数のユニットセルを互いに隣接して積層し これらユニットセルを直接接続した改良されたニッケルー水素２極電池を提供す るものである。直列に積層されたユニットセルは、電極の放射方向ではなく電極 を貫通する方向に電流を流し１．これによってこの電池の電気的な効率が向上す る。

さらに本発明の目的および長所は、重層を大幅に軽減したニッケルー水素２極電 池を提供するものである。このような２極構造によれば、電池の重ｉを増加させ る電極のタブおよび母線を省略できる。電池の重量に対する条件が厳しい場合に は、従来の構造にたいしてこの２極構造が有利である。

また、本発明の別の目的および長所は、以下の明細書、請求の範囲、図面等によ って明白になる。

図面の簡単な説明 第１図は本発明のニッケルー水素２極電池セルを採用したニッケルー水素電池の 縦断面図である。

第２図は、本発明によるユニットセルを４個積層した状態の縦断面図である。

発明の詳細な説明 第１図には電池１０を示し、この電池は複数のニッケルー水素２極電池セルを備 えている。この電池１０は電池ハウジング１４内に収容され、この電池ハウジン グは圧力容器を構成し、この内部には水素を収容する空間１６が形成されている 。このハウジング１４には導線通路１８および２０が形成され、これら通路内に は陰極および陽極側の導線２２および２４がそれぞれ挿通されている。また、必 要に応じて、このけられ、これらを介して冷却材が流通され、電池セルを冷却す る。

また、この電池１０は第１図に示す如くスタックアセンブリ２７を備え、このス タックアセンブリは、複数のユニットセルを互いに隣接するように積層して構成 した複数のアセンブリから構成され、通しポルト２９および３１等のボルトによ って固定して構成されている。これらのアセンブリのうちのひとつのアセンブリ ３０を第１図に示し、その詳細を第２図に示す。

これらの各アセンブリは、この電池の作動中に発熱する。

したがって、必要に応じてこれらのアセンブリおよびこの電池全体を冷却する手 段が設けられる。この冷却手段は各スタックアセンブリの間に配置された冷却板 を備え、この冷却板には冷却材管を介して冷却材が流通される。したがって、各 隣接するアセンブリは上記の冷却板によって分離され、これらの冷却板３２およ び３４はアセンブリ３０とこれに隣接するアセンブリ３０との間に配置される。

これらの冷却板は各アセンブリの上端から下端までの間にわたって配置される。

これら冷却板内には冷却材通路が形成され、これらの冷却材通路は冷却材管２６ および２８に接続されている。そして、各アセンブリのユニットセル内で発生し た熱は、冷却材管２６、冷却板３２および３４等の冷」板、および冷却材管２８ を介して流通される冷却材によってこの電池の外部に搬応してこの他の熱除去手 段が採用される。また、上記の冷却板３２Ｆ３よび３４等の冷却板には電位差が 生じるので、上記の冷」材管はこれら冷却板から電気的に絶縁され、各冷却板の 間で電気的な短絡が生じるのを防止する。このため、上記の冷却材管は絶縁性の 管の部分を有し、あるいはその他従来公知の絶縁手段が採用される。さらに、こ の冷却材も電気絶縁性のものを使用し、冷却板間の絶縁を確保しＪこれら冷却板 間で短絡が生じるのを防止する。

また、スタックアセンブリ２７において、このスタックアセンブリ２７の上面に 配置された第１の端板アセンブリは上板アセンブリ３６を構成し、この上板アセ ンブリはこの電池のｊＳ　Ｉ側のコレクタとして作用する。また、この上板アセ ンブリ３６には陰極側の４線２２が電気的に接続されている。

また同様に、このスタックアセンブリ２７の底面に配置されている第２の端板ア センブリは下板アセンブリ３８を構成し、この下板アセンブリは陽極側のコレク タとして作用する。そして、この下板アセンブリ３８には陰極側の導線２４が電 気的に接続されている。通しボルト２９および３１、およびこれらのアセンブリ のユニットセルに接触する部分には電気絶縁性材料が使用され、短絡を防止する ように構成されている。

また、上記の上板アセンブリ３６および下板アセンブリ３８は冷却板として構成 され、アセンブリの冷却をなすように構成されている。

また、第２図に示すように、上記のアセンブリ３０は複数のユニットセル１１． １２．１３および１５から構成され、これらの上面が互いに積層されている。こ れらの４個のユニットセルは第２図に示すように冷却板３２および３４の間に積 重されている。このアセンブリ３０内に積層されているユニットセルの数は、こ のアセンブリの冷却の条件に対応して設定されている。この冷却の条件がより緩 やかな場合には、このアセンブリ３０内の冷却Ｆｆｉ３２および＄４のあいだに より多くのユニットセルを積層できる。また、この冷却の条件がより厳しい場合 には、このアセンブリ３０の冷却板３２および３４の間に積層できるユニットセ ルの数はより少なくなる。

１個のユニットセルたとえばユニットセル１２の内部の構造は、水素電極４０、 ニッケル電極４４およびこれらを分離するセパレータ４２とから構成されている 。このニッケル電１ｊ４４Ｉ５よびセパレータ４２には、互いに対応する開口が これらの軸方向に貫通して形成されている。さらに、上記の水素電極４０の上に はガススクリーン４６が配置され、またニッケル電極の下には多孔性導体４８が 配置されている。これらのユニットセル要素は第１および第２の端板の間に収容 され、これら端板はそれぞれこのユニットセルの上端板５ｏおよび下端板５２を 構成している。

この電池１０は第１図および第２図に示す如く、円筒状をなしている。上記のユ ニットセルは絶縁性の制限リングを備え、この制限リングはユニットセルの上端 板と下端板の間に積層されている。これらの制限リング５４は円筒状をなし、こ れらのユニットセル１２を保持するフレームとして作用す１３および１５の周囲 に配置されている。これらのリングには内側および外側の径方向の壁が形成され ている。これらのリングは電気絶縁性の材料で形成され、これらは積層され前記 の電気絶縁性の通しボルト２９および３１によって保持されている。このユニッ トセルの上端板および下端板５０および５２はそれぞれこれら制限リング５４の 上方および下方に配置されている。そして、これらの部材が積層されて固定され 、上記のアセンブリ３０が構成され、これらユニットセルの上端板および下端板 ５０および５２と制限リング５４とによって各ユニットセル内の空間を区画する 壁が形成される。

また、上記のユニットセル１２において、上記の制限リング５４を貫通して水素 通路５６が形成され、この水素通路は前記の水素が充填される空間１６に面した この制限リングの外面からこの制限リング内面の上記ガススクリーン４６に近接 した位置に開口している。

そして、各ユニットセルにおいて、上記の制限リング５４によってこれら円形の ユニットセル内に円筒状のユニットセル空間が形成される。この円柱状のアセン ブリは一例であって、これらはその他の形状にすることができる。

上記のニッケル電極４４はニッケル酸化物または過当な水酸化活性物質で形成さ れている。このニッケル電極４４にはその上面から下面に貫通する開口、たとえ ば第２図に示す開口５８が形成されている。この開口の径は、酸素ガスを効率的 に透過するように１０μｍから３ｍｍの範囲に設定されて−・）てる。したがっ て、このニッケル電極の多孔性導体４８側で発生した酸素ガスはセパレータ４２ および水素電極４ｏまで透過し、この水素電極４４において水素ガスと再結合さ れる。

上記のセパレータ４２は織物またはマット状の構造をなし、その材料は電解液中 のアルカリに対して安定な材料が使用されている。このセパレータ４２の材料は 、重合体で補強された酸化ジルコニウムの布で形成されている。この酸化ジルコ ニラムノ布トシテハ、Ｚ　ＩＲＣＡＲ（、Ｚ　ＩＲＣＡＲＬｔ商［で、ニューヨ ーク州、フロツグのｚ；ｒｃａｒ　ｚｏｒｐ。

製の酸化ジルコニウムの布である）を使用することが好ましい。また、このセパ レータの材料例としては、＋、Ｓ、Ｌ＋ｍの米国特許Ｎｏ、４，２３３，３４７ 、Ｈ，Ｈ，Ｒｏｇｅｒｓの米国特許Ｎｏ、４，２６２，０６１、Ｈ，Ｓ、ｌ　ｉ ｍおよびＳ、Ａ、Ｖｅｒｚｗｙｖｅ　ｌ　ｔの米国特許Ｎｏ、４゜２６９．９１ ３、およびＳ、Ａ、Ｖｅｒｚｗｙｖｅ　ｌ　ｔの米国特許Ｎｏ、４，３０８．３ ２５に開示されているものがある。このセパレータ４２にはその上面から下面を 貫通する間口が形成され、このような開口５８は第２図に示されており、この開 口を介して酸素ガスが上記のニッケル電極４４から水素電極４０まで通過する。

この開口の寸法は、酸素ガスを効寧的に透過させるためには約１０ないし１００ μｍであることが好ましい。また、このセパレータ４２は多孔性材料で形成して もよく、この場合にはセパレータに開口を形成しなくてもこれを通過してａｉガ スがニッケル電極４４から水素電１４４０まで通過することができる。

また、上記の水素電極４０は多孔性材料で形成され、その電解液に接触する側に は白金の加媒４１が設けられ、またこのＮ解液に接触しない多孔性の側には水素 ガスが接触するように構成されている。この水素電極４０には、たとえば黒鉛材 料が使用される。この水素電極４０の電解液に接触する測は上記セパレータ４２ に対向し、また電解液の接触しない側は上記のガススクリーン４６に対向してい る。

上記のガススクリーン４６はニッケルの金網等、導電性を有し、かつガス状の水 素を等かする材料で形成されている。

このガススクリーン４６が配置されているユニットセルの上端板５０と水素電極 ４０との間はこのユニットセルの水素電極の電解液に、接触しない側および上端 板５０の両方に物理的に接触している。このガススクリーン４６は水素ガスを透 過し、水素通路５６の外側の水素空間１６とこのユニットセル内の水素空間との 間の流通をなす。また、このガススクリーン４６は水素電極４ｏとこのユニット セルの上端板５０との間の電気的接触をなす。

また、上記のニッケル電極４４は多孔性導体４８によってこのユニットセルの下 端板５２から分離されている。この多孔性導体４８はニッケルフェルトまたはニ ッケルメツシュ等の電気導電性材料で形成されている。また、この多孔性導体４ ８はニッケル電極４４とユニットセルの下端板５２に接触し、これらの間の電気 的接触をなしている。また、この多孔性導体４８はｉｉｓ液のリザーバとして作 用し、このユニットセル内の余分の電解液を保持するように構成されている。こ の余分の電解液とは、電極およびセパレータの孔内に保持される以上の電解液で ある。上記のニッケル電極はそのサイクル中に膨張し、このニッケル電極の孔内 に充填される電解液が余分求必要になるので、上記のように余分の電解液が保持 されていることによってこのセルの寿命が長くなる。また、この多孔性導体４８ はニッケル電極４４で発生した酸素ガスをこのニッケル電極から離れた開口５８ まで透過させる通路を形成する。上記の水素電極４４とユニットセルの下端板５ ２との間に設けられたユニットセル空間内には電解液が収容され、この空間はこ の電解液のリザーバとして作用する。

また、ユニットセルの上端板および下端板５ｏおよび５２は導電性材料で形成さ れ、隣接するユニットセル間に軸方向に電流を流す。これら端板の材料はニッケ ルが使用されている。アセンブリの端部に位置したユニットセルの上端板および 下端板はこれらユニットセルの端板として作用するともにこのアセンブリの冷却 板としても作用するように構成されている。たとえば、冷却板３２および３４は ユニットセルの端板として作用するとともにこのアセンブリの冷却装置としても 作用する。これら冷却板３２および３４は導電性および熱伝導性の材料で形成さ れている。また、前述したように、この冷」板には冷却材管が設けられ、この冷 却材管はこの冷却板と電気的に絶縁されている。この冷却板はニッケルで形成さ れ、絶縁性材料で冷却材管と絶縁されている。

本発明の電池の重要な特徴は、酸素を同じユニットセルのニッケル電極４４から 水素Ｎ極４０まで導く手段が設けられていることである。このような作用を達成 するひとつの手段として、多孔性導体４８からニッケル電極４４およびセパレー ク４２を介して水素電極、４′０まで達する開口を形成したことである。このよ うな開口、たとえば図示する間口５８は、セパレータ４２およびニッケル電極４ ４を横断して設けられている。なお、ガス透過性のセパレータを使用した場合に は、このセパレータ４２を貫通する開口５８は必要ない。この開口５８の目的は 、ニッケル電極４４がら酸素を水素電極４０まで戻す経路を形成するもので、こ の水素Ｎｈにおいて白金の触媒によってガス状の酸素を再結合させる。そして、 この酸素と水素との再結合によって水が生成される。これによって、このユニッ トセル内の水がこのユニットセルから他のユツトセルに移動するのを防止する。

この水があるユニットセルから他のユニットセルに移動すると、このユニットセ ルの電解液が乾燥し、電気化学的な電池の作用によってこのユニットセルが破壊 される。また、このＭ素と水素の再結合によって、酸素が水素空間１６に浸入す るのを防止する。

上記のセパレータ４２内、ニッケル？４１１ｊ４４内およびその周囲、多孔性導 体４８内に存在している電解液は、水酸化カリウムＫＯＨであることが好ましい 。

このニッケル電極４４において生じる電気化学的反応は以下の通りである。

このような化学反応によって電子が生じ、このニッケル電、極４４の水酸化ニッ ケルの原子価が２６よび３の状態の間で変化する。また、水素Ｎ極で生じる電気 化学的反応は以下の通りである。

これらの式を互いに合計して整理すると以下の通りになるっそして、充電中に、 このニッケル電極４４で電解水溶成の水の電解によって発生した酸素は、制御す なわちこのような２！ｆ！電池では同じユニットセル内で再結合されなければな らない。このように、同じユニットセル内で酸素と水素を再結合することは、ユ ニットセル間で水の配分が不均一となり、ユニットセル間で特性が不均一となる のを防止するために必要である。図示するものでは、ユニットセル１２内のニッ ケル電極４４で発生した酸素はすべてこのニッケル電極４４およびセパレータ４ ２に形成された開口４８内に集められ、これを通過して水素電極４０に導かれる 。そして、上記の白金の触媒４１を備えた水素電極４ｏによってこのユニットセ ル内で酸素がガス状の水素と効率的に再結合される。よって、全ての酸素は水素 通路５６に遼する前に再結合される。

このように、ユニットセル内に酸素が閉込められ再結合されることによって、こ れらのセルの寿命が長くなる。もし、この酸素がこのユニットセルの外に放出さ れ、他の部分で再結合されると、水がこのユニットセルから他のユニットセルに 移動してしまう。このようにユニットセル間で水の移動が生じると、あるユニッ トセルでは水が過剰となり、また他のユニットセルでは水が不足する等、電解液 の管理上の問題を生じる。もし、あるユニットセルで水が所定の量より不定する と、このセルが乾燥し、所定の電気化学的反応を維持できなくなる。

また、本発明の他の特徴は、隣接するユニットセル間で電解液のブリッジングが 生じるのを防止する制限リング５４が設けられていることにある。この制限リン グ５４は疎水性材料、たとえば少なくとも一部がフッ素化された炭化水素重合体 で形成されている。この制限リング５４は好ましくは過フッ化炭化水素の重合体 、たとえばポリテトラフルオロエチレンで形成され、これらユニットセル間での 電解液のブリッジングを防止するように構成されている。これらの制限リングの 接触部５９．６０．６１．６２は圧着されてシールが維持されているので、接触 部５９（υ１限リング５３と５４の間）、接触部６１（制限リング５３とユニッ トセルの上端板５０の間〉、接触部６０（制限リング５４と５５の間）、および 接触部６２（制限リング５４とユニットセルの下端板５２との間）において隣接 するユニットセル間で電解液のブリッジンこのアセンブリ３０内の各ユニットセ ルは軸方向に流れる電流の向きに対応して配置されている。この軸方向のＮ流は 、電極、セパレータ、スクリーン、ユニットセルの端板、および冷却板が設けら れている場合にはこの冷却板を通して流れる。電極の径方向に電流が流れるセル では、この径方向の電圧降下によって電極の寸法と厚さが制限される。しかし、 ユニットセルの軸方向に電流が流れるものでは、電極に径方向の電流が流れない ので、この電極の寸法が制限されない。

このように、ユニットセルを積層し、共通の端板を設けてこれらユニットセルを 直列に接続することによって２橿溝造が構成される。このような構造は、大規模 なシステムを構成しても、電極タブや導線を必要とせず、軽量にできるので。

径方向に電流が流れる形式の電池より優れている。

上記のような４個のユニットセルを備えた２極ニツケルー水素電池を製作して試 験した結果、この電池は常温で８０％の充放電をおこなった場合に４．０００サ イクルを超える寿命が得られた。この電池は４個の小形のユニットセル（面積３ ０Ｃｍ２、容１０，７２アンペア時）を喝え、冷却板は備−えていない。これら のユニットセルはベント孔を有するテフロン製のフレームを備え（「テフロン」 は［）　ｅ　ｒｗａ　ｒ　ｅＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎのＤｕＰｏｎｔ　Ｃｈｅｍｉ ｃａｌＣ○、のポリテトラフルオロエチレン材料の商標名）内に収容され、２ａ ｌの２極ニツケル板または１＠の２極ニツケル板と１個の端板とを備えている。

また、このセルは、ニッケルの金網からなるガススクリーンと、多孔性導体と、 焼結材料から形成され２ｍｍの孔を有するニッケル電極と、酸化ジルコニウムの 布からなるセパレータと、水素電極（＠空宇宙用ニッケルー水素電池の標準形の もの）と、３１％（重量％）のＫＯＨ水溶液からなる電解液とを備えている。そ して、この電池は、１７．５分間にその定格容口（０，７２アンペア時）の８０ ％の放電と、２７．５分間に１１０％の充電を繰返した結果、放電線時に電圧低 下が４ｖになるまでに４、○○○サイクルの寿命が得られた。

本発明（ユ上記の現在において最良と思われる実流例について説明したが、当業 者であれば本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の改造をおこなうことができる ことは明白である。

したがって、本発明は以下の請求の範囲によって限定される。

国際調査報告 ’　”’　ＰＣ？’１０Ｓ　８５１００３１６；５−４ＮＥＸ　ＴＯτ五三　： Ｎτ三：’ｕＮＡＴＺＯＮＡＩ−５ＥＡＲＣＨＲＥ？ＣＲＴ　ＯＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ニッケルー水素電池において： （ａ）水素ガスを収容した圧力容器と；（ｂ）上記の圧力容器内に収容され、互 いに隣接して積層され軸方向に電流が流れるように構成された複数のユニットセ ルを備え、これらの各ユニットセルは：（１）ユニットセル空間を形成する壁と ；（２）上記のセル空間内に設けられたニツケル電極と；（３）上記のセル空間 内に設けられた水素電極と；（４）上記セル空間内の上記ニッケル電極と水素電 極との間に設けられたセパレータと； （５）上記セル空間内の上記ニッケル電極、水素電極およびセパレータの周囲に 収容され、上記のニッケル電極と水素電極との間で電気化学的反応を生じさせる 電解液と；（６）上記のニッケル電極で発生した酸素ガスを水素電極まで導き、 この酸素ガスを水素ガスと再結合させて同じユニットセル内で水に戻す手段とを 備えたことを特徴とするニッケルー水素電池。 ２．前記の酸素を再結合させる手段は、前記のニッケル電極にその上面から下面 までを貫通して形成された少なくとも１個の開口と、前記のセパレータにその上 面から下面までを貫通して形成された少なくとも１個の開口とを備え、これらニ ッケル電極の開口およびセパレータの開口は互いに連通し、前記のニッケル電極 で発生した酸素ガスをこれらニッケル電極の開口およびセパレータの開口を通し て前記の水素電極まで導くものであることを特徴とする前記請求の範囲第１項記 載のニッケルー水素電池。 ３．前記水素電極は多孔性の黒鉛材料から形成され、その一面には多孔性の白金 被覆が施され、この多孔性の白金被覆は前記のセパレータに対向し、この水素電 極によってこの水素電極の上記多孔性の白金被覆を施した面側に前記のユニツト セル空間から電解液貯溜空間を分離し、またこの水素電極の上記多孔性の白金被 覆を施した側とは反対側には前記ユニツトセル空間から水素ガス空間が分離され ていることを特徴とする前記請求の範囲第２項記載のニッケルー水素電池。 ４．前記ユニットセル空間の水素ガス空間内には導電性のガススクリーンが配置 されていることを特徴とする前記請求の範囲第３項記載のニッケルー水素電池。 ５．前記ニッケル電極は焼結ニッケル電極であることを特徴とする前記請求の範 囲第２項記載のニッケルー水素電池。 ６．前記ユニットセルを形成する壁は：内側および外側の半径方向の壁を有する 疎水性のリングと；上記の疎水性のリングの上面および下面に密封をもって密着 され上壁および下壁を形成する第１および第２の端板とを備え、この疎水性のリ ングの内側の半径方向の壁と上記の上壁および下壁とによってユニットセル空間 が形成され、このユニットセルの上記第１および第２の端板は導電性材料で形成 され、これら第１および第２の端板は前記の水素電極に前記ガススクリーンを介 して電気的に接触し、前記ガススクリーンは前記水素電極および前記ユニットセ ルの第１の端板の両方に電気的に接触し、これら複数のユニットセルが互いに隣 接して積層された場合に、このユニットセルおよび前記第１および第２の端板の 周囲は疎水性のリングで囲まれ、ユニットセルの第１および第２の端板がこの疎 水性のリングの外側からシールされていることを特徴とする前記請求の範囲第２ 項記載のニッケルー水素電池。 ７．前記のニッケル電極とユニットセルの第２の端板との間には多孔性導体が配 置され、この多孔性導体は前記のニッケル電極とユニットセルの第２の端板とに 電気的に接触し、前記電解液のリザーバとして作用することを特徴とする前記請 求の範囲第６項記載のニッケルー水素電池。 ８．前記疎水性のリングにはユニットセルの内外を連通する連通路が形成され、 このユニットセル内の水素ガス空間とユニットセル外部との間を水素ガスが流通 するように構成されていることを特徴とする前記請求の範囲第８項記載のニッケ ルー水素電池。 ９．前記疎水性のリングは少なくとも一部がフッ素化された炭化水素重合体で形 成されていることを特徴とする前記請求の範囲第８項記載のニッケルー水素電池 。 １０．前記疎水性のリングはポリテトラフルオロエチレンで形成されていること を特徴とする前記請求の範囲第９項記載のニッケルー水素電池。 １１．前記隣接するユニットセルは共通の第１および第２の端板を共有し、複数 のこれらユニットセルがユニットセルのアセンブリを構成することを特徴とする 前記請求の範囲第６項記載のニッケルー水素電池。 １２．各アセンブリに設けられた冷却板と：上記の冷却板に接続された冷却材管 とを備え、上記の冷却板を冷却材が循環して上記のアセンブリから前記各セルの 電気化学反応によって発生した熱を除去することを特徴とする前記請求の範囲第 ８項記載のニッケルー水素電池。 １３．ニッケルー水素２極電池であって：（ａ）内部に水素ガスが充填され、導 線通路を形成したバッテリハウジングと： （ｂ）複数のアセンブリが積層されてスタックアセンブリが形成され、このスタ ックアセンブリには第１および第２の金属端板が設けられ、これら第１および第 ２の端板は上記のスタックアセンブりから集電し、またこれらには上記のハウシ ングの導線通路を通って外部に導出された導線との接続部が形成され、上記のア センブリは複数のユニットセルを互いに隣接して積層して構成され、これらユニ ットセルを通して上記の第１および第２の金属端板に軸方向に電流が流れ、上記 接続部およびハウジングの導線通路とを介してこの電流が外部に取出され、上記 のユニットセルは：（１）上記のユニットセルに接続されこれらから集電すると ユニットセルの第１および第２の金属端板と、これら端板は内面および外面を有 する疎水性および絶縁性の部材で離間され、この疎水性および絶縁性の部材は上 記のユニットセルの端板の両方に嵌合してこれらを互いに所定の関係に離間し、 これによってこれら端板の間にユニットセル空間を形成し、この疎水性および絶 縁性の部材にはその内外を連通する開口が形成され、このユニットセル空間とこ の疎水性および絶縁性の部材の外部との間を水素ガスが流通するように構成され 、上記の隣接するユニットセル間では上記のユニットセルの第１および第２の端 板が共通の端板に形成され：（２）上記の第２の端板に接触した多孔性導体が設 けられ； （３）上記の多孔性導体に接触した焼結ニッケル電極が設けられ； （４）上記のニッケル電極に接触したセパレータが設けられ、上記の多孔性導体 、ニッケル電極およびセパレータ内の一部には電解液が含まれており； （５）一面に多孔性の白金被覆が施された多孔性の水素電極を備え、この一面が 上記のセパレータに接触し、これらの間に導電性のガススクリーンが設けられ、 上記水素電極とユニットセルの第１の端板とを電気的に接触し、このユニットセ ル内の水素空間の上記白金被覆とユニットセルの第１の端板との間に水素ガスが 存在し、また上記白金被覆とユニットセルの第２の端板との間には電解液が存在 し、上記ニッケル電極にはこれを貫通した少なくとも１個の開口が形成され、ま た上記のセパレータにはこれを貫通した少なくとも１個の開口が形成され、この 開口は上記ニッケル電極の開口と連通し、上記ニッケル電極において電解液の水 溶液が電解して発生する酸素ガスが流通され、この酸素ガスは上記の白金被覆さ れた水素電極まで移動して再結合されて水が生成されこの水は同じユニットセル 内の電解液内に戻され、これによって上記の水素空間に酸素が漏れるのを防止す ることを特徴とするニッケルー水素２極電池。 １４．前記のユニットセルのアセンブリ内において、少なくとも１個のユニット セルの第１または第２の端板は冷却板を構成し、この冷却板には冷却材が流通さ れ上記ユニットセルのアセンブリで発生する熱を除去する手段が設けられている ことを特徴とする前記請求の範囲第１３項記載のニッケルー水素２極電池。 １５．前記冷却材を流通させる手段は、金属板と、この金属板内に挿通された電 気絶縁性の冷却材流通管とから構成されていることを特徴とする前記請求の範囲 第１４項記載のニッケルー水素２極電池。 １６．前記の電解液は水酸化カリウムの水溶液であることを特徴とする前記請求 の範囲第１３項記載のニッケルー水素２極電池。 １７．前記焼結ニッケル電極は、水酸化活性物質で形成されていることを特徴と する前記請求の範囲第１３項記載のニッケルー水素２極電池。 １８．前記焼結ニッケル電極は、酸化ニッケル活性物質で形成されていることを 特徴とする前記請求の範囲第１３項記載のニッケルー水素２極電池。