JPS6158159A - 二次電池 - Google Patents

二次電池

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Publication number
JPS6158159A
JPS6158159A JP59178222A JP17822284A JPS6158159A JP S6158159 A JPS6158159 A JP S6158159A JP 59178222 A JP59178222 A JP 59178222A JP 17822284 A JP17822284 A JP 17822284A JP S6158159 A JPS6158159 A JP S6158159A
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JP
Japan
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electrode
frame
diaphragm
insulating frame
insulating
Prior art date
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Pending
Application number
JP59178222A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Yamamoto
暁 山本
Toshinori Fujii
藤井 利宣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • H01M10/0418Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes with bipolar electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/365Zinc-halogen accumulators
    • 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
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Separators (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属−ハロゲン(例えばzn−Brよ)電解
液循環型積層二次電池に関し、具体的には1kW以上の
該積層二次電池の纏成上重要な部材であるカーボンプラ
スチック電極板(反応面積1600i)81、びプラス
チック多孔質隔膜の成形手段を改良することKより、寸
法精度が高くかつそれにより液洩れ等のない二次電池を
提供するものである。
〔従来の技術〕
金属−へロゲン電解液循環型積層二次電池例えば亜鉛−
臭素電池は、隔膜によって区画された正、負極室内に夫
々正、負極が配置され、前記両極室に夫々電解液が循環
させられた状襲で、充電時には負極ではzn+2e−+
zn1正極では2 B r’−B r。
+2eの反応を生じ、放電時には上記と逆の反応(酸化
、還元)が生じる。
したがって、各TB、極及び9A膜は、先ず活物質に対
し腐食等の恐れがなく、かつ電極においては導電性を有
し、隔膜罠おいてはエネルギー効率が低下しないことと
、低コストであることから、微細多孔質膜であることが
必要である。
斯かる観点より、従来から電極板の材質として活物質の
ハロゲンに対して耐食性を有するポリエチレン、ポリプ
ロピレン等のプラスチック60〜80(重量)%と導電
性を有するカーボンブラッり、グラファイト等の炭素質
物質20〜40(爪ユ)%を混合・混練・板状成形した
カーボンプラスチックからなる電極素材が用いられ、さ
らに電極板を活性化しエネルギー効率を向上させるため
、該電極板の表面に炭素繊維からなる多孔性、導電性の
シート例えばカーボンクロスを熱圧着(バッキング)す
ることも行われている。
又、隔膜の材質として安価でしかも活物質のハロゲンに
耐食性を有するポリエチレン等のプラスチックからなる
多孔質膜が用いられる。
第1図はこの種の金属−ハロゲン二次電池を代表する一
例として亜鉛−臭素電解液循環バイポーラ型積層二次電
池の構成を示し、図中の符号(1)は締付端板、(2)
は積層端板、(3ンは左右方向両端に集電メツシュαj
を備えた電極端板、(4)は中央部にスペーサーメツシ
ュを備えたバッキング、(5)は中央部の隔膜部、(1
1と一体成形された絶縁枠(51)を有する枠付隔膜で
あり、該絶縁枠(51)に陽極マニホールド(力と、陰
極マニホールド(8)が夫々穿設され、この陽極マニホ
ールド(力と前記隔膜部α1との間にマイクロチャンネ
ル(9)が形成されている。
(r;)は中央部の電極部0のと一体成形された絶縁枠
(6′)を有する枠付中間電極であって、このような中
間電極が柳徴板夫々の間に前記バッキング(4)及び枠
付隔膜(5)を介在させて積層電池を構成する。(14
)は締付F目ボルトを挿通する穴であり、ここに締付ポ
ルトを通し、ナツトを締めることにより一体化されて積
層電池となる。
併して、従来は上記枠付隔膜(5)及び枠付中間電極(
6)をヒートプレス法忙より第9図に示す手順で夫々の
絶縁枠(5’)、(6’)と一体成形する方法が採られ
ており、マイクロチャンネルは枠付中間電極の方に形成
させ、枠付隔膜(5)の絶縁枠(5′)は平担な面をな
していた。このヒートプレス法によって成形された枠付
隔膜及びマイクロチャンネル付枠付中間電極、特に後者
は成形後の絶縁枠の厚さに 。
ヒートプレス法固有のバラツキがあり、角部が最小厚さ
となる傾向があった。このバラツキは10セル程度の規
模の積層電池では問題にはならないけれども、電池容量
を大きくするため積層数を増するに従って積層後の電池
全体の形状が第10図に示す如く太鼓型になるという問
題があった。第10図中、(社)は積層電池本体、■は
締付端板である。積層電池の形状がこのような太鼓型に
なると、局部的な締付が行われることになり、電池運転
中に電解液洩れ等の事故が生じたりする。また、これを
防止するために全体の締付力を増加すると枠の一部に過
大な締付力がかかるので、その影填によって結局電池本
体の破損を誘発するという問題があった。
〔発明が解決しようとする問題〕
このよ5に従来の!Ii層二次電池の枠付中間電極や枠
付隔膜が寸法精度上特に厚さにバラツキがあるため m
池運転中電解液洩れが生じたり、電池本体が破損したり
する事故を防止することを目的として本発明がなされた
訳である。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明においては、従来の枠付中間電極や枠付隔膜かヒ
ートプレス法によって絶縁枠と電極部もしくは絶縁枠と
隔膜部とが一体成形されていたために、絶縁枠の寸法精
度特に厚さにバラツキを生じていたのを心得するため、
それらをいずれもインジェクションモールド法によって
一体成形するもので、このインジェクションモールド法
による成形に際し、電極部又は隔膜部と融合する部分の
片側絶縁枠の厚さを0.2mm以上とし、かつ電極部又
は隔膜部と一体成形される絶縁枠部との間の融合部分K
O15〜5.0順の範囲の重なりを有することを具体的
な要旨とするものである。
〔作用〕
本領明によれは、電極部及び隔膜部をいずれも絶縁枠と
一体にインジェクションモールド法により成形するので
、成形された電極及び隔膜の絶縁枠は寸法精度特に厚さ
精度が従来のヒートプレス法によるものよりも優れてい
るので、例えば電極部面積1600cnLの1 kW以
上の積層電池においても電解液洩れが発生せず、締付力
を適正にすることが可能なため、枠部に局部的に過大な
ムn付カのかかる恐れかないから、従って電池本体が破
損することも解消される。
〔発明の実施例〕
次に1本発明の実施例を示し、さらに本発明の詳細な説
明する。第2図は絶縁枠付隔膜又は絶縁枠付電極を本発
明の特徴とするインジェクションモールド法により第7
図及び第8図に示す手順によって成型したもので、(a
)図は正面図、(b)図は(a)図のB−B 、C−C
の拡大断面図である。図中の符号CDは?l!極部又は
@膜部、(2りは絶縁枠部を示す。
そQで、積層電池は上記の絶縁枠付隔膜又は絶縁枠付電
極と枠部にマイクロチャンネルが形成された絶縁枠付隔
膜又は絶縁枠付電極とのいずれかの組合せにより前述の
如く措成される。第6図はマイクロチャンネルを枠部に
形成可能なインジェクションモールド法に用いる固定側
金型のキャビティ部分の正面図であり、図中の符号c2
4)は電極部又は隔膜部素材のインサート用キャビティ
、(ハ)は位置決めピンを夫々示す。第4図は電極又は
隔膜の素材の金型インサート前の形状を示す正面図であ
り、図中の符号翰はインサート素材、曽は位置決め穴を
夫々示す。なお、当然のことながら、このインサート素
材QQは電極の場合は既述のカーボンプラスチックから
なる電極素材であり、隔膜の場合は既述の多孔質プラス
チックからなる隔[+素材が用いられる。第5図は前記
インサート素材126)を固定側金型12増に固定する
方法を示−f説明図であり、金型(2)の位置決めピン
C9にインサート素材Q(jの位置決め穴(5)を嵌合
させ、l1空吸引孔(イ)から図示を省略しである真空
装置の吸引により、インサート素材(20か金型α脅に
密着する。
次に、成型手PtIKついて説明する。第7図、第8図
のブロック図に一例を示す如く、先ず固定側金型(ハ)
に、′FrLFr用インサート素材又は隔膜部用インサ
ート素材を既述の手段により固定し、次いで図示を省略
しである他方の金型(例えば移動金型)が移動して来て
固定側金型(ハ)に嵌合もしくは合致して型締めが行わ
れる。一方、第8図に示す如く絶縁枠を形成させるため
の枠素材(例えばポリエチレンペレット)が成形機ホッ
パーに供給され、前記型締めの完了している金型内へ射
出成形される。このようにすると、前記インサート素材
と枠素材とが溶着し、第6図(a)に示す如く絶縁枠部
のと電極又は隔膜のインサート素材(至)が適当に重な
り部分を持つ一体融合された枠付電析又は枠付ri4膜
が金型内で形成されるものである。
本発明では、この成形の場合、融合部分での電極部又は
隔膜部上は枠部の厚さを片側0,2絹以上で、かつこの
電極部又は隔膜部と一体成形された絶縁枠部との間の融
合部分に0.5〜5.0絹の範囲の重なり長さを有する
ことを発明の要旨としている。そこで、このことについ
て第6図忙より説明する。ここで融合部分の重なり長さ
というのは第6図(a>に示すlのことであり、tは前
記片側の枠部の厚さである。
tが0,2絹未満では電極部、隔膜部のいずれの場合も
枠部と電極部又は隔膜部との密着強度が不十分で、界面
での剥れを、生ずるため、その下限を0.2mmとした
lを0.5〜6.Onの範囲としたのは、0.5朋未満
即ち第6図(c)の如く接合面積が少な過ぎて良好な密
着が得られないからであり、3.0mmを超えると第6
図中)に示す如く極端な場合には融合部分でインサート
素材が枠部の片側に寄り、枠部の表面に露出して枠部の
絶縁性及び電解液不浸透性が保てなくなることがあるか
らである。
電極部素材厚さTは0.8〜1.2屑な、隔膜部繋材厚
さTは0.6〜1.2 mである。
尚、tの実用上好ましい範囲は0.4〜2.0葭であり
、lの実用上好ましい範囲は2.0〜2.5 tnrt
である。
又、インサート素材がvL極部用である場合は、陽極側
表面の活性化処理としてカーボンプラスチック電極の片
面にカーボンクロスなどの多孔性導電性シートが熱圧着
(バッキング)されているので、インサート素材を固定
金型内へ固定する際、この面と真空吸引面にしない配慮
が必要でカ)る。
上述の融合型なり長さ部分にこのカーボンクロス熱圧着
した部分が含まれていても上記の寸法限定を守った場合
、強度上、作用上の支障は全く起らなてことが確認され
ている。
〔発明の効果〕
本発明は、以上の構成になるものであるから、次の効果
を奏することができろ。
(1)枠付電極、枠付隔膜の各部材の厚さ不均一が解消
されたため、1反り“の発生な略完全に抑えることがで
きる。
(11)そのため、従来と比較し積層数を大巾に増すこ
とが可能である。
Oi[1インサート素材と枠部樹脂との重なり部分を適
当としたことにより両者の密着性の良い電極、隔膜成形
品を得ることができた。
((V)電極の活性化処理面積を、特願昭58−198
248号に比べてより広い面積とすることができた。
M 寸法精度の大巾向上(1桁以上)と、正負両iiw
室内の電解液流が均一となり、電極面全体に亘り有効反
応面積を確保でき、かつ均一な反応、電流密度が得られ
、全体として高出力、高効率の電池を実現し得た。
【図面の簡単な説明】
第1図は亜鉛−臭素積層二次電池の構成を示す説明図で
ある。第2図は絶縁枠付電極又は絶縁枠付隔膜を示し、
(a)は正面図、(b)は(a)図のB−B 。 C−Cの拡大断面図である。第3図は固定金型キャビテ
ィを示す平面図である。第4図はインサート素材の平面
図である。第5図はインサート素材の固定金型への固定
方法を示す斜視図である。第6図は絶縁枠部と電極部又
は隔膜部の融合型なり長さ部分を示す詳細図で、(a)
は好ましい例、(b)及び(e)は不良例である。第7
図は本発明によるインジェクションモールド法の手Ma
を示すブロック図である。第8図は同じく本発明による
インジェクションモールド法の概要を示すブロック図で
ある。 第9図は従来のヒートプレス法忙よる手順を示すブロッ
ク図、第10図は従来の二次電池の締付後の状態を示す
説明図である。 (1)・・・締付端板、(2)・・・積層端板、(3)
・・・電極端板、(4)・・・バッキング、(5)・・
・枠付隔膜、(5’)・・・絶縁枠、(6)・・・枠付
I!!極、(6’)・・・絶縁枠、(7)・・・陽極マ
ニホール)’、(81・・・陰極マニホールド、(9)
・・・マイクロチャンネル、(11・・・隔膜、(11
1・・・スペーサーメツシュ、0.7J・・・電極、6
階・・・集電メツシュ、(14)・・・締付ボルト穴、
Qυ・・・電極部又は隔膜部、@・・・絶縁枠部、轍・
・・固定型金型、Q4)・・・キャピテイ、[有]・・
・位置決めビン、(至)・・・インサート素材、翰・・
・位置決め穴、(氷・・・真空吸引孔、器・・・積層電
池本体、(至)・・・締付端板。 代理人 弁理士  木 村 三 朗 第2図 (b) 第3図 第6図 第7図 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. カーボンプラスチックからなる電極間にプラスチックか
    らなる隔膜を配置して構成された金属−ハロゲン積層二
    次電池であって、前記電極又は隔膜の少くとも一方がそ
    れの絶縁枠部と一体にインジェクションモールド法によ
    る成形条件として、上記電極部又は隔膜部上の枠部の厚
    さが片側0.2mm以上で、かつ前記電極又は隔膜の板
    部と一体成形されている絶縁枠部との間の融合部分に0
    .5〜3.0mmの範囲の重なり長さを有することを特
    徴とする二次電池。
JP59178222A 1984-08-29 1984-08-29 二次電池 Pending JPS6158159A (ja)

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