JPS6321763A - 電解液循環形積層電池 - Google Patents
電解液循環形積層電池Info
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- JPS6321763A JPS6321763A JP61164783A JP16478386A JPS6321763A JP S6321763 A JPS6321763 A JP S6321763A JP 61164783 A JP61164783 A JP 61164783A JP 16478386 A JP16478386 A JP 16478386A JP S6321763 A JPS6321763 A JP S6321763A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
- H01M12/02—Details
-
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- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/0273—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ、産業上の利用分野
この発明は電解液循環形積層ｍ池例えば亜鉛−臭素電池
の積層に必要な枠付電極及び枠付膜の枠材構成に関する
ものである。
の積層に必要な枠付電極及び枠付膜の枠材構成に関する
ものである。
Ｂ１発明の概要
この発明は、常温作動の電解液循環形積層電池の積層主
要部をなす枠付電極及び枠付膜と、あるいはそのいずれ
かの枠材をアイオノマー（イオン架橋ポリエチレン）で
形成することにより、電解液のシール性及び液流路の塑
性変形の問題を解消するとともに、電池効率、電池寿命
及び製造工数などに対して効果の大きい電池を提供する
ものである。
要部をなす枠付電極及び枠付膜と、あるいはそのいずれ
かの枠材をアイオノマー（イオン架橋ポリエチレン）で
形成することにより、電解液のシール性及び液流路の塑
性変形の問題を解消するとともに、電池効率、電池寿命
及び製造工数などに対して効果の大きい電池を提供する
ものである。
Ｃ８従来の技術
第３図は、常温作動電解液循環形積層電池、たとえば亜
鉛−臭素電池において、従来から実施されているバイポ
ーラ構造の積層構成を示す斜視説明図である。図におい
て、１は締付端板、２は積層端板、３は電極端板、４は
バッキング、５１よＭＣ付枠付膜、６は平板枠付中間電
極、７はマニホールド（正１１６ＦＩ）、８ｔよマニホ
ールド（負極側）、９はＭＣ形成部、１０は膜、１１は
スペーサメツシュ、１２は電極、１３は集電メツシュ、
１４は締付ボルト穴である。
鉛−臭素電池において、従来から実施されているバイポ
ーラ構造の積層構成を示す斜視説明図である。図におい
て、１は締付端板、２は積層端板、３は電極端板、４は
バッキング、５１よＭＣ付枠付膜、６は平板枠付中間電
極、７はマニホールド（正１１６ＦＩ）、８ｔよマニホ
ールド（負極側）、９はＭＣ形成部、１０は膜、１１は
スペーサメツシュ、１２は電極、１３は集電メツシュ、
１４は締付ボルト穴である。
上記の電池構成において、第３図にみられろように、Ｍ
ｌｏ及び電極１２はそれぞれＭＣＣ付枠付膜及び平板枠
付中間電極６として形成され、これらを図のうよに、交
互に順次積み重ねて全体を圧着固定して、所定セル分の
電池スタックを構成している。−例として電力貯蔵用電
池で、とくにロードレベリング（ＬＬＪ用のものは数Ｍ
Ｗが最小規模であって、単セル（１，８２Ｖ）の積層数
は美大なものを必要とする。
ｌｏ及び電極１２はそれぞれＭＣＣ付枠付膜及び平板枠
付中間電極６として形成され、これらを図のうよに、交
互に順次積み重ねて全体を圧着固定して、所定セル分の
電池スタックを構成している。−例として電力貯蔵用電
池で、とくにロードレベリング（ＬＬＪ用のものは数Ｍ
Ｗが最小規模であって、単セル（１，８２Ｖ）の積層数
は美大なものを必要とする。
Ｄ０発明が解決しようとする問題点
上記のような従来の積層法を採用している積層電池にお
いて、多数のセルを積層するのは高電圧を得るために必
要なことである。この場合、電池の運転中は電解液を循
環しているので、各セル内では圧力がかかった状態にな
っており、長期間運転するとこの圧力によって枠の接合
面から電解液が漏れるという問題が生じている。この電
解液洩れは、環境上、安全上及びその漏れてくる電解液
を通して流れろ電流による効率低下という問題があるの
で、従来は、この漏れを防止するため各セル間にバッキ
ングや接着剤あるいはシーラントを適用していた。第２
図の断面説明図によって、具体的に従来とられてきたバ
ッキング構造にフッ素グリースを塗った場合の積層構成
法を示す。第２図において、５，６，１０及び１２は第
３図に示したものと同一であり、１５及び１６はＭＣＣ
付枠付膜の膜枠体５ａに穿設されたチャンネル（液流路
）である。図のように膜１０の膜枠体５ａと電極１２の
電極枠体６ａの間にバッキング４を挿入して積層されて
いる。バッキング４には低密度ポリエチレン（以下ＬＤ
ＰＥとする）シートを、また、枠材５ａ及び６ａにはガ
ラス繊維入り高密度ポリエチレン（以下ＨＤＰＥ）を使
用している。
いて、多数のセルを積層するのは高電圧を得るために必
要なことである。この場合、電池の運転中は電解液を循
環しているので、各セル内では圧力がかかった状態にな
っており、長期間運転するとこの圧力によって枠の接合
面から電解液が漏れるという問題が生じている。この電
解液洩れは、環境上、安全上及びその漏れてくる電解液
を通して流れろ電流による効率低下という問題があるの
で、従来は、この漏れを防止するため各セル間にバッキ
ングや接着剤あるいはシーラントを適用していた。第２
図の断面説明図によって、具体的に従来とられてきたバ
ッキング構造にフッ素グリースを塗った場合の積層構成
法を示す。第２図において、５，６，１０及び１２は第
３図に示したものと同一であり、１５及び１６はＭＣＣ
付枠付膜の膜枠体５ａに穿設されたチャンネル（液流路
）である。図のように膜１０の膜枠体５ａと電極１２の
電極枠体６ａの間にバッキング４を挿入して積層されて
いる。バッキング４には低密度ポリエチレン（以下ＬＤ
ＰＥとする）シートを、また、枠材５ａ及び６ａにはガ
ラス繊維入り高密度ポリエチレン（以下ＨＤＰＥ）を使
用している。
上記のＬＤＰＥバッキング４は組立直後は電解液の漏れ
のないシール状態を示すが、１年、２年と経つにつれて
、応力緩和がおこゆ、漏れが発生するという問題点があ
った。
のないシール状態を示すが、１年、２年と経つにつれて
、応力緩和がおこゆ、漏れが発生するという問題点があ
った。
この外、圧縮弾性率の低いゴムをバッキング４に使用し
た場合は、いわゆる腰が弱く扱いにくいのに加えて、枠
に穿設されているチャンネル（液流路）１５又は１６に
めり込み、電解液の流れを妨げろ問題点があった。
た場合は、いわゆる腰が弱く扱いにくいのに加えて、枠
に穿設されているチャンネル（液流路）１５又は１６に
めり込み、電解液の流れを妨げろ問題点があった。
さらに、バッキング４（よ、その材質を問わずバッキン
グ構造そのものが、組立時の部品点数を増やすこととな
るとともに、積層工程を増やすことになるのてコス）−
的に大きな問題があった。
グ構造そのものが、組立時の部品点数を増やすこととな
るとともに、積層工程を増やすことになるのてコス）−
的に大きな問題があった。
Ｅ０問題点を解決するための手段
この発明は、上記の問題点を解消するためになされたも
のであり、電極枠及び膜枠、あるいはそのいずれかの枠
体にアイオノマーを使用して、バッキングやグリースの
不要な２ピース構造とし、シール面がバッキング使用時
の磯となるよう構成したものである。
のであり、電極枠及び膜枠、あるいはそのいずれかの枠
体にアイオノマーを使用して、バッキングやグリースの
不要な２ピース構造とし、シール面がバッキング使用時
の磯となるよう構成したものである。
Ｆ０作用
この発明においては、電極枠及び膜枠の両方共、あるい
はその片方の枠材にアイオノマーを使用したので、使用
した枠体の性質がゴムのバッキング材と同様の弾力性を
もっとともに、ポリエチレン（以下ＰＥとする）並の強
靭性を備えているので、上記枠同志のみの接合で十分な
接合面の密着性が得られる。また、上記枠材とも塑性変
形をおこすことがなくなるので、シール性の向上が得ら
れる。
はその片方の枠材にアイオノマーを使用したので、使用
した枠体の性質がゴムのバッキング材と同様の弾力性を
もっとともに、ポリエチレン（以下ＰＥとする）並の強
靭性を備えているので、上記枠同志のみの接合で十分な
接合面の密着性が得られる。また、上記枠材とも塑性変
形をおこすことがなくなるので、シール性の向上が得ら
れる。
その上、従来用いたゴムのバッキングが不要となるため
、積層セルスタック長がその分だけ短縮されろ。なお、
上記電極枠と膜枠のどちらか一方には、液流路が設けら
れているが、この液流路と電極面の周囲に連続した突起
ライン（以下リブとする）が周設されている。このリブ
は積層後の締付圧を集中的にこの部分で受けてシールを
確実にさせるようになっている。
、積層セルスタック長がその分だけ短縮されろ。なお、
上記電極枠と膜枠のどちらか一方には、液流路が設けら
れているが、この液流路と電極面の周囲に連続した突起
ライン（以下リブとする）が周設されている。このリブ
は積層後の締付圧を集中的にこの部分で受けてシールを
確実にさせるようになっている。
ここで、この発明で使用したアイオノマーについて、簡
単に説明する。アイオノマーはイオン架橋性ＰＥであり
、ＰＥの分子鎖にカルボン酸基の側鎖をもち、このカル
ボン酸基の一部が金属陽イオン（例丸ばＺ、、＋＋）に
よって分子鎖間で架橋されている。第１表に、アイオノ
マーとＰＥとの特性比較を示した。
単に説明する。アイオノマーはイオン架橋性ＰＥであり
、ＰＥの分子鎖にカルボン酸基の側鎖をもち、このカル
ボン酸基の一部が金属陽イオン（例丸ばＺ、、＋＋）に
よって分子鎖間で架橋されている。第１表に、アイオノ
マーとＰＥとの特性比較を示した。
第１表から明らかなように、アイオノマーはＰＥに比べ
、かなりの弾力性（ゴムに近い性質）と強靭性を備えて
いる。また架橋程度により体積抵抗率がかわるが、ここ
で使用するものは架橋程度が小さく、体積抵抗率が１０
１６Ω・ｃＩａ程度以上のもの（ＰＲと同等のもの）と
した。
、かなりの弾力性（ゴムに近い性質）と強靭性を備えて
いる。また架橋程度により体積抵抗率がかわるが、ここ
で使用するものは架橋程度が小さく、体積抵抗率が１０
１６Ω・ｃＩａ程度以上のもの（ＰＲと同等のもの）と
した。
Ｇ０発明の実施例
第１図は、本発明の一実施例を示すもので、膜枠及びＴ
ｉ橿枠の部分の積層構成の一部を示す部分断面説明図で
ある。図において部品符号は第２図及び第３図で示した
ものと同一である。
ｉ橿枠の部分の積層構成の一部を示す部分断面説明図で
ある。図において部品符号は第２図及び第３図で示した
ものと同一である。
第１図の構成において、ＭＣ付枠付膜５の膜枠体５ａ及
び平板枠付中間電極６の電極枠体６ａを上記アイオノマ
ーで作製し、第２図の従来使用していたバッキング４を
使用することなく、図のように、直接枠付膜５及び平板
枠付中間電極６を交互に積み重ねて積層するものである
。
び平板枠付中間電極６の電極枠体６ａを上記アイオノマ
ーで作製し、第２図の従来使用していたバッキング４を
使用することなく、図のように、直接枠付膜５及び平板
枠付中間電極６を交互に積み重ねて積層するものである
。
上記の積層方法にしたがって、下記のような電池を組立
てて、各種試験を実施し、その効果を調べた。すなわち
この電池は１６（ｌＱｃｊの有効電極面積をもつセル（
枠付径寸法は６３０■Ｘ ５２０ ｍ）の３０セルを第
１図に示した積層方式と材料を用いて、第３図のように
積層し、両端を厚さ１５■のＦＲＰ （締付端板）１で
支え、締付ボルト穴によってスタッドボルト（Ｍ１２）
１８本で締め込み試験電池を組み立てた。電池仕様はＩ
Ｈ／８ ＫＷｈとなる。
てて、各種試験を実施し、その効果を調べた。すなわち
この電池は１６（ｌＱｃｊの有効電極面積をもつセル（
枠付径寸法は６３０■Ｘ ５２０ ｍ）の３０セルを第
１図に示した積層方式と材料を用いて、第３図のように
積層し、両端を厚さ１５■のＦＲＰ （締付端板）１で
支え、締付ボルト穴によってスタッドボルト（Ｍ１２）
１８本で締め込み試験電池を組み立てた。電池仕様はＩ
Ｈ／８ ＫＷｈとなる。
上記のアイオノマーＷ！！脂を使用した膜の枠付は射出
成形で行った。この枠付作業による枠付膜の製造条件を
下記する。材料はＺｎ”＋系のハイミラン＃１８５５
（商標：三井デュポンポリケミカル社）とニュークレル
＃Ｎ１３５（商標：三井デュポンポリケミカル社）を３
： ２に配合しものを使用した。ノズル温度は２２０℃
、金型潤度は４０℃、射出圧力は９００ｋｇ／ｃ：ｄ程
度で成形した。なお、上記ニュークレルは金属イオンで
架橋する前の樹脂材で、上記ハイミランに添加して配合
することにより架橋の度合いを下げろことのできる材料
である。
成形で行った。この枠付作業による枠付膜の製造条件を
下記する。材料はＺｎ”＋系のハイミラン＃１８５５
（商標：三井デュポンポリケミカル社）とニュークレル
＃Ｎ１３５（商標：三井デュポンポリケミカル社）を３
： ２に配合しものを使用した。ノズル温度は２２０℃
、金型潤度は４０℃、射出圧力は９００ｋｇ／ｃ：ｄ程
度で成形した。なお、上記ニュークレルは金属イオンで
架橋する前の樹脂材で、上記ハイミランに添加して配合
することにより架橋の度合いを下げろことのできる材料
である。
上記試作電池の試験結果（よ、電解液を通常運転時の流
量で循環（圧力０．５ｋｇ／ｃｊ） シて電池の充・放
電試験を行ったが、電解液の漏れは全くなかった。その
後３００サイクル以上の充・放電を！！過しても漏れは
認められずサイクル性は十分であることが確認された。
量で循環（圧力０．５ｋｇ／ｃｊ） シて電池の充・放
電試験を行ったが、電解液の漏れは全くなかった。その
後３００サイクル以上の充・放電を！！過しても漏れは
認められずサイクル性は十分であることが確認された。
また、エネルギ効率も８０％を超えろもので、サイクル
中この値を下ることなく、電池の諸効率に対して、悪影
響を与丸ないことが判明した。
中この値を下ることなく、電池の諸効率に対して、悪影
響を与丸ないことが判明した。
なお、上記実施例においては、電場枠及び膜枠にアイオ
ノマー（ハイミラン＃１８５５）を使用した例について
説明したが、この外、電極枠にＧＦ（グラスファイバ）
入りＨＤＰＥ、膜枠にはアイオノマーを使用したハイブ
リッド構造のものについても試験を行ったが、実施例と
同様の結果が得られた。第２表に、従来の方式による積
層電池を比較例として加えて、上記実施例と上記ハイブ
リッド構造例の３１１！Ｉの電池による３０セル積層ス
タックの仕様及び性能比較をまとめて示した。
ノマー（ハイミラン＃１８５５）を使用した例について
説明したが、この外、電極枠にＧＦ（グラスファイバ）
入りＨＤＰＥ、膜枠にはアイオノマーを使用したハイブ
リッド構造のものについても試験を行ったが、実施例と
同様の結果が得られた。第２表に、従来の方式による積
層電池を比較例として加えて、上記実施例と上記ハイブ
リッド構造例の３１１！Ｉの電池による３０セル積層ス
タックの仕様及び性能比較をまとめて示した。
Ｈ０発明の効果
この発明は以上説明したとおり、積層スタックの電極枠
及び膜枠、あろい（よそのいずれかにアイオノマー１！
１ｌｌＩを採用した結果、以下に箇条書で示すような数
多くの事項が効果として挙げられろ。
及び膜枠、あろい（よそのいずれかにアイオノマー１！
１ｌｌＩを採用した結果、以下に箇条書で示すような数
多くの事項が効果として挙げられろ。
（１） バッキング、グリース、接着剤やシーラント
などの漏れ防止材（又は防止剤）が不要となり、部品点
数の減少、組立時間の短縮が達成され、総コストの低減
がはかれろ。とくに第２表に示したように材料コストで
６％の低減が認められろ。
などの漏れ防止材（又は防止剤）が不要となり、部品点
数の減少、組立時間の短縮が達成され、総コストの低減
がはかれろ。とくに第２表に示したように材料コストで
６％の低減が認められろ。
（２）積層スタック長さがバッキング不要により３０セ
ル１スタツク当たり３０ｍｍ短くなり、１２％短縮でき
る。とくに、電力貯蔵用システムを考えた場合２〜ＳＭ
Ｗ級電池においては、２０ｍ′〜３０ｒｎ’の容！Ｓ減
少となる。
ル１スタツク当たり３０ｍｍ短くなり、１２％短縮でき
る。とくに、電力貯蔵用システムを考えた場合２〜ＳＭ
Ｗ級電池においては、２０ｍ′〜３０ｒｎ’の容！Ｓ減
少となる。
（３）電極間距離が短縮されろことにより、電池内部抵
抗が下がり電池効率の上昇がはかれろ。
抗が下がり電池効率の上昇がはかれろ。
（４） アイオノマーの弾性とその長期安定性より、
増し締め等のメンテナンスが省ける。
増し締め等のメンテナンスが省ける。
（５１アイオノマー自身透明なｅｌｆであるから電池運
転中（充放電中）のマニホールド（各セルへ電解液を分
配する主管）が見通せ、臭素錯化物の供給具合や、エア
ーの巻込み等が観察出来る利点がある。
転中（充放電中）のマニホールド（各セルへ電解液を分
配する主管）が見通せ、臭素錯化物の供給具合や、エア
ーの巻込み等が観察出来る利点がある。
第１図はこの発明の一実施例を示す積層構成の一部を示
す部分断面説明図、第２図は従来の積層構成の一部を示
す部分断面説明図、第３図は従来のバイポーラ構造の積
層構成を示す斜視説明図である。
す部分断面説明図、第２図は従来の積層構成の一部を示
す部分断面説明図、第３図は従来のバイポーラ構造の積
層構成を示す斜視説明図である。
Claims (2)
- （１）枠付電極と枠付膜を所要数交互に積層してなる電
解液循環形積層電池において、上記枠付電極及び枠付膜
の枠材が曲げ弾性率３０００ｋｇ／ｃｍ＾２以下、体積
抵抗率１０＾１＾４Ω以上のアイオノマーで形成される
ことを特徴とする電解液循環形積層電池。 - （２）上記枠材は、枠付電極及び枠付膜のいずれかの枠
材が上記アイオノマーで形成されるものである特許請求
の範囲第１項記載の電解液循環形積層電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61164783A JPS6321763A (ja) | 1986-07-15 | 1986-07-15 | 電解液循環形積層電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61164783A JPS6321763A (ja) | 1986-07-15 | 1986-07-15 | 電解液循環形積層電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6321763A true JPS6321763A (ja) | 1988-01-29 |
| JPH0415990B2 JPH0415990B2 (ja) | 1992-03-19 |
Family
ID=15799864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61164783A Granted JPS6321763A (ja) | 1986-07-15 | 1986-07-15 | 電解液循環形積層電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6321763A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0270363U (ja) * | 1988-11-16 | 1990-05-29 | ||
| US6236040B1 (en) | 1997-03-17 | 2001-05-22 | Fujitsu Limited | Image forming apparatus |
| EP1465272A2 (en) * | 2003-04-02 | 2004-10-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sealing structure for a fuel cell |
| US7121721B2 (en) * | 2001-07-04 | 2006-10-17 | Robert Bosch Gmbh | Apparatus and method for measuring operating temperatures of an electrical component |
-
1986
- 1986-07-15 JP JP61164783A patent/JPS6321763A/ja active Granted
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0270363U (ja) * | 1988-11-16 | 1990-05-29 | ||
| US6236040B1 (en) | 1997-03-17 | 2001-05-22 | Fujitsu Limited | Image forming apparatus |
| US7121721B2 (en) * | 2001-07-04 | 2006-10-17 | Robert Bosch Gmbh | Apparatus and method for measuring operating temperatures of an electrical component |
| EP1465272A2 (en) * | 2003-04-02 | 2004-10-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sealing structure for a fuel cell |
| EP1465272A3 (en) * | 2003-04-02 | 2007-02-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sealing structure for a fuel cell |
| US7276310B2 (en) | 2003-04-02 | 2007-10-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrolyte membrane for a fuel cell, electrolyte membrane electrode assembly for a fuel cell, and a fuel cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0415990B2 (ja) | 1992-03-19 |
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Legal Events
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