JPS6286671A

JPS6286671A - 電解液循環型２次電池のセル構造

Info

Publication number: JPS6286671A
Application number: JP60225544A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Mori; 森　範宏; Masayuki Hirose; 正幸廣瀬
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1985-10-09
Filing date: 1985-10-09
Publication date: 1987-04-21

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１この発明は、たとえばレドックスフロー電池のような電
解液循環型２次電池のセル構造に関し、特に複数のセル
が多段接続された一体型のセル構造に有利に適用される
、セル構造の改良に関する。

［従来の技術］電解液循環型２次電池としては、たとえば特開昭５９−
１３１５３号に開示されているレドックスフロー型２次
電池から知られている。この種のレドックスフロー型２
次電池では、流通型電解セルを用いており、電極活物質
を含む電解液が、電解液タンクと流通型電解セルとの間
を循環して充放電が行なわれる。電解液としては、たと
えば塩酸が用いられ、電極活物質としては、たとえばＦ
ｅｃｊＬｚおよびＣｒＣ１ａなどが用いられる。

レドックスフロー型２次電池は、特に電力貯蔵用２次電
池として開発が進められており、その発生電圧を高める
必要があるため、セルを直列に接続した多段接続型のも
のが提唱されている。

第３図に、多段接続型のレドックス７０−２次電池のセ
ル構造を分解斜視図で示す。正極板１と負極板２との間
には、隔膜３が設けられており、これらは、ざらに双極
板４および隣接セルの双極板５により挟持されている。

正極板１および負極板２の電極としては、たとえばカー
ボンクロスなどが用いられており、隔膜３としては、イ
オン交換膜などが用いられている。

双極板４の枠部分には、正極側に電解液とじての正極液
を供給・送出するための正極Ｆｉ流入口１Ｑａおよび正
極液流出口２０ａ、ならびに負極側に電解液としての負
極液を供給し送出するための負極液流入口３０ａおよび
負極液流出口４０ａがそれぞれ設けられている。隣接セ
ルの双極板５においても、同様に、正極液流入口１０ｅ
、正極液流出口２０ｅ、負極液流入口３０ｅおよび負極
液流出口４０ｅが、それぞれ設けられている。

正極板１．負極板２および隔膜３の枠部分には、流入口
および流出口の位置に対応して、貫通孔１０ｂ−４０ｂ
　、　１０ｃｍ４０ｃおよび１０ｄ−４０ｄが設けられ
ている。これらの貫通孔は、積層した際に、正極液流入
路１０、正極液流出路２０、負極液流入路３０．および
負極液流出路４０の一部をそれぞれ形成する。

ところで、第３図に示し正極板１、負極板２、隔膜３、
双極板４，５・・・などからなる電極部は、通常、第４
図に斜視図で示すように組立てられている。すなわち、
電極部５０は、積層された状態で、金属からなるプレー
ト５１．５２間に挟持されている。各プレート５１．５
２は、複数本のボルト５３およびナツト（図示せず）に
より連結されており、かつ電極部５０を構成する双極板
等を相互に密着させるように、ボルト５３およびナツト
により締付けられている。この場合、第３図に示されて
い−るように、正極板１、負極板２、双極板４．５など
では、周囲が、たとえばゴムよりなる枠状部材１ａ、２
ａ、４ａ、５ａにより形成されているため、それぞれの
枠状部材が相互に密着され、電解液のシールが施されて
いる。

なお、第４図に示したセル構造において、５４゜５５は
、それぞれ、電解液流入口および流出口を示す。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、第４図に示したセル構造では、電極部５
０を構成する各部材をかなりの強さで密着させるため、
たとえばゴムよりなる上記枠状部材が外側へ伸びること
が多く、その結果、電極部５０を構成する各部材の寸法
が狂いがちであった。

たとえば、第３図に示した正極板１および負極板２など
では、周囲の枠状部材１ａ、２ａが伸びる結果、正極お
よび負極を構成する電極部分が変化することがあった。

その他、双極板４，５においても同様の狂いが生じがち
であった。

したがって、第４図に示したセル構造を組立てるに際し
、当初の設定寸法からずれて、電池効率が低下したり、
電解液が円滑に流れなくなったり、あるいは電解液の漏
洩が生じたりすることがあった。

また、電流容重を増大させるために、電極面積を広くし
た場合、面積が大きくなればなるほど、単位面積あたり
の密着力は小さくなり、したがって周囲の枠状部材（第
３図のｌａ、２ａ、４ａ。

５ａで示すもの）間から空気が入りやすくなる。

よって、長期的に使用した場合、電極部５０の各電極部
分に、空気中の酸素が侵入し、電解液が酸化し、電池容
量が低下するという問題もあった。

それゆえに、この発明の目的は、組立てに際し、電極部
を構成する各部材の寸法・位置にずれが生じにくく、か
つ電極部内の電極部分に酸素が侵入しにくい構造を備え
た、電解液循環型２次電池のセル構造を提供することに
ある。

［問題点を解決するための手段］この発明では、電解液を流入・流出させる流入口および
流出口を備え、内部に反応電極および隔膜等を含む電極
部が構成されている、電解液循環型２次電池のセル構造
が提供される。

この発明のセル構造では、電極部を囲む枠体と、この枠
体の内部に配置された電極部と、枠体の両開口を封止す
るように、枠体の両側に固定された１対の封止板とが備
えられている。この封止板には、上述した電解液流入口
および流出口が形成されている。

［作用Ｊこの発明では、電極部は、該電極部を囲む枠体内に配置
され、１対の封止板が、この枠体の両開口を封止するよ
うに両側に固定されている。したがって、電極部は、完
全に周囲の空気と遮断され、電解液に空気中の酸素が侵
入することはなく、よって電解液の酸化に基づく電池容
量の低下が防止される。

また、１４止は、１対の封止板が、枠体の両開口を封止
するように、枠体の両側に固定されることにより行なわ
れる。したがって、枠体内に配置される電極部を構成す
る、正極板もしくは負極板等の電極部構成部材が、セル
構造を組立てるに際し変形したり、ずれることはない。

よって、電解液は円滑に電極部を流れ、また電解液の漏
洩等も生じず、したがって電池効率の低下も生じない。

［実施例の説明］第１図は、この発明の一実施例のセル構造の分解斜視図
であり、第２図は組み上げた状態の部分切欠き断面図で
ある。

この実施例のセル構造では、正極板、負極板、隔膜およ
び双極板等の？１極部構成部材が積層されて電極部６０
が構成されている。この電極部６０は、第４図に示した
従来のセル構造における電極部５０と同一の構造を有す
るものである。

電極部６ｏは、金属材料よりなる枠体６１内に配置され
る。この枠体６１は、電極部６０を内部に配置し得る開
口６２を有している。

そして、電極部６０が内部に配置された枠体６１の両側
から、１対の封止板６３．６４が、枠体６１の間口６２
を開成するように、該枠体６１に固定される。封止板６
３，６４は、たとえばステンレスなどの金属材料よりな
り、複数の貫通孔７０．７１がその周囲に形成されてい
る。他方、枠体６１の周囲にも、貫通孔７２が形成され
ており、これらの貫通孔７０．７１．７２は、封止板６
３゜６４および枠体６１を重ね合わせた際に、中心がほ
ぼ一致するように、それぞれ、形成されている。

この実施例のセル構造では、一方の封止板６４上に枠体
６１を配置し、該枠体６１内に電極部６０を収納し、さ
らに他方の封止板６３を枠体６１上に重ね合わせ、次に
、第２図に示すように、ボルト７５を挿通させ、ナツト
７６を締め付けることにより、封止板６３．６４を、枠
体６１に密着させて一体化される。さらに、第２図から
は明瞭ではないが、組立てられた後、封止板６３．６４
と、枠体６１は、その周囲において相互に溶接により固
定される。この溶接により、封止板６３゜６４と、枠体
６１とのシールが施されることになる。よって、外部の
空気中の酸素の電極部６０への侵入を防止することが可
能とされている。

なお、第１図および第２図において、６７は電解液流入
口、６８は電解液流出口を、それぞれ示し、８１．８２
は電解液流入口および電解液流出口に設けられたボート
を示す。

上述した実施例では、封止板６３．６４と、枠体６１を
組立てるに際し、単に、ボルト７６およびナツト７７に
より組立てたが、この組立てに際し、封止板６３あるい
は６４と、枠体６１との間に、たとえば弾性材料よりな
るパツキンを介在させておいてもよく、それによって枠
体６１と、封止板６３．６４とのシールをより確実なも
のとすることができる。

なお、枠体６１において、長期的な電解液による腐蝕が
問題となる場合には、たとえば第１Ａ図に示すように、
枠体６１を二重構造に構成すればよい。すなわら、ここ
では、枠体６１は、内周部が耐腐蝕性に優れる樹脂部６
１ａからなり、他方、外周の環状部分６１ｂが金属材料
により構成されている。したがって、電解液に接触する
内周部が樹脂により構成されているので、長期間使用し
ても、電解液による腐蝕の問題が生じないことがわかる
。なお、外側を、金属材料で構成するのは、上述したよ
うに、封止板６３，６４と溶接し、シールをより確実な
ものとするためである。

上記説明から明らかなように、枠体６１と、封止板６３
．６４とは、好ましくは溶接により完全にシールされる
ように構成されるものであるため、金属材料により形成
することが好ましいが、樹脂等の他の任意の材料により
構成することもできる。

また、枠体６１の平面形状についても、図示のような矩
形のものに限らず、電極部６０の外径に合わせ、適宜の
形状にされ得る。

［発明の効果］この発明では、電極部が枠体内に配置され、この枠体の
両開口を封止するように、１対の封止板が固定されてい
る。したがって、外部の空気が、セル構造内の電極部に
侵入することがなく、よって空気中の酸素による電解液
の酸化は生じず、したがって電池容量の低下を確実に防
止することができる。さらに、電極部は、枠体内に配置
され、この枠体に封止板が固定されているため、電唄部
が積層方向に過剰に圧縮されることはなく、よって電極
部を構成する各部材の形状・位置にずれ等は生じない。

したがって、電解液は円滑に電極部内を流れ、設定どお
りの電池効率を達成することができる。のみならず、こ
の発明のセル構造では、枠体が電極部組立てのガイドの
役割をも果たすため、セル構造の組立作業をも飛躍的に
能率的に行ない得るという効果も期待される。

この発明は、上述したようなレドックスフロー型２次電
池に限らず、電解液循環型２次電池一般に適用されるも
のであることを指摘しておく。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例のセル構造の分解斜視図
であり、第１Ａ図は枠体の他の例を示す斜視図、第２図
は第１図に示したセル構造の組立てた状態の部分切欠き
断面図である。第３図は、従来のセル構造の分解斜視図
、第４図は組立てた状態の従来のセル構造の一例を示す
斜視図である。図において、６０は電極部、６１は枠体、６２は枠体の
開口、６３．６４は封止板を示す。箔４図゛

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電解液を流入・流出させる流入口および流出口を
備え、内部に反応電極および隔膜を含む電極部が構成さ
れている、電解液循環型２次電池のセル構造であって、前記電極部を囲む枠体と、前記枠体内に配置された電極部と、前記枠体の両開口を封止するように、前記枠体の両側に
固定された１対の封止板とを備え、前記封止板に流入口
および流出口が形成されていることを特徴とする、電解
液循環型２次電池のセル構造。
（２）前記封止板および枠体には、重ね合わせたときに
中心がほぼ一致する貫通孔が、それぞれ、形成されてお
り、各貫通孔を挿通するボルトおよびナットにより、前記封
止板が枠体の両開口を封止するように固定されている、
特許請求の範囲第１項記載の電解液循環型２次電池のセ
ル構造。
（３）前記枠体は、環状の金属部分を有し、前記封止板
は金属材料よりなり、前記枠体の金属部分と、封止板とが、溶接により相互に
固定されている、特許請求の範囲第２項記載の電解液循
環型２次電池のセル構造。
（４）前記枠体および封止板は金属材料よりなり、溶接
により相互に固定されている、特許請求の範囲第２項記
載の電解液循環型２次電池のセル構造。