JPS63140095A - 電解槽のバイポ−ラ板 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電解槽及び二次電池のバイポーラ板の構造に
関するものである。

〔従来の技術及びその問題点〕

従来用いられている電解槽又は二次電池の一般的構造を
第３図に基いて説明する。Ｎ５図μセル２個を直列につ
ないだものの例を示すもので符号１は電力を供給あるい
は取り出す几めのリード亀子、２は電解液が金属製リー
ド端子に接触するのを防止するための隔壁、３は電極、
４はイオン交換膜、５は隣り合うセル間を電気的に導通
させるためのバイポーラ（集電）板、６は電解質物及び
反応生成物を供給又は取り出す友めのマニホールド７は
容器である。

電解槽又は二次電池においては腐食性の強い媒質を用い
ることが多く、電解液と接する構造材料として金属材料
を使用し得ない場合もめる。

高い導電性が要求される隔壁２、電極５、バイポーラ板
５には炭素板、炭素繊維又は炭素粉末と樹脂との複合材
料などが用いられている。また、電極３は単位面積当り
の表面積を大きくすることが望まれるので繊維状又は多
孔質とし、電解質物又は反応物質が電極部を通るように
することが多い。これらの炭素板、炭素繊維或いは複合
材料は一般に脆弱又は軟弱であって、腐食性の強い媒質
を用いる電解槽及び二次電池の構造材料は金属材料に比
し低強度、低変形抵抗性のものとなる。

しかるに、電解槽及び二次電池においては電極部に液又
はガス状である媒質を満念ず必要があるが、バイポーラ
板５を挟む陽極側と陰極側それぞれの媒質の圧力は夫々
の媒質の性状にょシ、或いはイオン父換膜４の機能を確
保する友めの条件によって、必らずしも同一圧力にする
ことかで′＠ない場合が多い。

一般に電極３とバイポーラ板５０面積は大きいので、バ
イポーラ板を挟む両電極部の圧力差が僅かでおってもバ
イポーラ板にかかる力は大きくなる。

しかしながら前述のようにバイポーラ板は一般に高い強
度を保持していないので前起力にょつてバイポーラ板が
破損したり、変形を起こしてバイポーラ板とその両側に
接触している電極との間の接触電気抵抗を高くしてしま
うという不都合を起こし易い＠ ま九、バイポーラ板と電極との接触電気抵抗を小さくす
るために、バイポーラ板と電極との接触圧力を極端に大
とすると、電極材が例えば密度の小さいフェルト状の物
の如く軟弱なものである場合には電極材の圧縮、変形が
大きくなり、媒質の流動抵抗を高め、ひいては媒質の圧
力を大としなければならず、バイポーラ板の強度、接触
電気抵抗に悪い影響を及ぼすという悪循環を生じ、また
媒質供給用のポンプの動力を大きくすることにもなる。

〔問題点を解決する次めの手段〕

本発明は、バイポーラ板の素地を炭素粉末と熱可塑性樹
脂よりなる複合材とし、その両表面部に炭素繊維を紙状
にすいた炭素繊維ペーパを加熱加圧ｒＨＮせしめてなる
バイポーラ板であって、その強度、変形抵抗を大としバ
イポーラ板の破損を防止し、爽にバイポーラ板と電極と
の接触電気抵抗を小さく、かつ安定化させうるものであ
る。

第１図は本発明のバイポーラ板の断面構造を示す図面で
ある。

符号５″に炭素粉末と熱可塑性樹脂との混合物よりなる
素地、５″は炭素繊維を紙状に抄いた炭Ｘ愼維ベーパで
ある。素地５′の熱可塑性を利用して、素地５′と炭素
繊維ペーパ５＃を重ね合わせ次後加熱加圧融着すること
により素地５′中に埋めこんだ構造のものであって、バ
イポーラ板の両表面７１部ｆ′ｓ、繊維強化複合材の形
態となり強度が向上する。

本発明の素地として用いる熱可塑性樹脂はポリエチレン
の他側れでもよく、混合する炭素粉の量も素地に対して
６０〜９０体積−の範囲で任意に使用しうる。６０％以
下では導伝性が低くなって好ましくなく、また９０％以
上混合する場合、保形性が恋くなるので好１しくない。

以下、実施例に基いて詳しく説明する。

炭素微粉末約８０体積％を含む厚さ１■のポリエチレン
複合材を素地５′とし、高弾性炭素繊維を紙状に抄いた
厚さα１謹、密度１５９７ｍ”の炭素繊維ペーパを補強
材として、素地５′の両表面に重ね、十分な剛性ｔ−有
する鋼板で挟んで１５５℃に予熱した。素地が＃ｌぼ均
一に１５５℃に予熱された時点で鋼板面に２５　Ｋ１１
ｆ／ｃｒｒ？の圧縮荷重をかけ、この圧力で１時間保持
した後徐冷した。

出来上つ友バイポーラ板は厚さ１ｔｌＩで曲げ強さ１０
ゆｆ／−５曲げ弾性係数１４６０ゆｆ／ｌｌｌ１１２で
、基地のみの場合の曲げ強さ４．２　Ｋｇｆ／ｗ”、曲
げ弾性係数４９０　Ｖｌｆｉ■２よりその値が大巾に高
くなっており、強化効果が顕著である。

−万電気抵抗は本発明品が５０〜５５ｍΩ／ｉであるの
に対し、素地のみのそれが２５〜３０ｍΩ／ｉと僅か１
０ｍΩ／ｉの電気抵抗の増加にとどまり実用上は全く支
障がないことが確認された０ また、電極材と本発明のバイポーラ板とを接合すること
により一体化すれば電極とバイポーラ板間の電気抵抗を
低減することが可能となる。

第２図は本発明のバイポーラ板に電極材料を一体化した
もの＼断面図を示す。前述の如くして裏遺し次素地５′
と炭素繊維ペーパ５１よりなるバイポーラ板の両面に電
極３の一部を埋め込んだものである。即ち、炭素繊維ペ
ーパ５＃を素地５′の両面に埋め込んで強化し念上に、
炭素繊維よりなるフェルト状、又は織布状′に極３ｔ７
１ｏ熱、加圧、融着し、電極の繊維の極く一部を直接バ
イポーラ板素地中に埋めこんだもので、バイポーラ板と
電極との間の接触電気抵抗を小さくしたものである。

以下、この例について更に詳しく説明する。

前記炭素繊維ペーパで補強されたバイポーラ板の両面に
厚さ５ｓｗ〜ｌ　４　ｗｍ　、密ｆｉ　４００９７ｍ”
の炭素稙維裏フェルト状電極３′ｔ−重ね十分に剛性を
有する鋼板で挟んで１５５℃に予熱し九。

全体がほぼ均一な温度になった時点で鋼板間の距離が五
〇■小さくなるように圧縮し、更に１５５℃に１時間保
持した後圧縮荷Ｘｔ−除き徐冷した。

でき上ったバイポーラ板と電極とが一体化したものは、
バイポーラ板の厚さは一体化前と同じ１ｍ＋であったが
、電極部の厚さは２．７〜五〇鱈と若干薄くなってい次
０ 電極をバイポーラ板から無理に引はがすと、電極内で炭
素繊維が切断され、バイポーラ板側に電極側の炭素繊維
が残ることから、電極側の炭素繊維がバイポーラ板の素
地と良、好に融着していることがｒ４認できた０ また、電極両外表面間の電気抵抗は、フェルト状電極に
ｃＬ２ゆｆ７’ｚ−の圧縮力をか−けた状態で測定し−
てα４５〜α５５Ω／−であり、電極材の電気抵抗がα
２〜α３Ω／−であることから、本発明−おいてはバイ
ポーラ板と電極との接触電気抵抗上はとんど０にし得九
ことがわかる０なお、本実施例においては電極材として
フェルト状炭素繊維を用いたが、炭素繊維織布も同様に
用いることができる。

なお、前記実施例ではバイポーラ板の素地用樹脂として
はポリエチレンを用いたが、本発明においては樹脂の熱
可塑性を利用して炭素繊維を融着せしめるものでｂるか
ら、熱可塑性合成樹脂であれば何れでも用い得る。

〔発明の効果〕

不発＃Ｕは、炭素粉末と熱可塑性樹脂との混合物を素地
とし、その両表面に炭素繊維ペーパを加熱加圧融着せし
めることにより埋め込んだもので、バイポーラ板の電気
抵抗は極く僅かに高くなるのみで、強度及び変形抵抗を
大巾に大とすることができ、これによって、電極部の媒
質圧力でバイポーラ板が破損したり、過度の変形によっ
てバイポーラ板と電極間の接触電気抵抗が上昇しｆｃり
、不安定になったりするのを防止できる。

また、炭素繊維紙で強化したバイポーラ板に炭素繊維電
極材を直接加熱・加圧・融着することによってバイポー
ラ板と電極間の接触′電気抵抗を殆んど０にすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のバイポーラ板を説明するための断面図
、第２図線本発明のバイポーラ板の両面に電極を融着し
た状態を説明するための断面図、７１４３図は電解槽又
は二次電池の一般的構造を説明する九めの断面図を示す
。 １・・・リード端子、２・・・隔壁、３・・・電極、４
・・・イオン又換膜、５・・・バイポーラ（集電）板、
５′・・・炭素粉末と熱可塑性合成樹脂との混合物より
なる素材、５“・・・炭素繊維ペーパ、６・・・電解質
、又は生成物供給又は取り出し用マニホルド、７・・・
容器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電極、バイポーラ板、イオン交換膜、リード端子部
   及びこれらを収納する容器からなり、電解液を電気分解
   する電解槽又は電気エネルギーを電解質の電気化学エネ
   ルギーに変換する二次電池のバイポーラ板において、炭
   素粉末と熱可塑性樹脂の混合物を板状に成形した板状体
   の両表面に炭素繊維を紙状にすいた炭素繊維ペーパを加
   熱加圧融着せしめてなるバイポーラ板。 ２、特許請求の範囲１記載のバイポーラ板の両面に、炭
   素繊維フェルト又は炭素繊維織布よりなる電極材を加熱
   加圧融着してなる電極を担持せしめてなる特許請求の範
   囲第１項記載のバイポーラ板。