JPS634567A - ２次電池 - 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】 ３、発明の詳細な説１月 ［産業上の利用分野］ この発明は、電解液を電極部に供給して該電極部での電
極反応ににり充放電を行なう２次電池に関するものであ
り、特に電極部溝道の改良された２次電池に関づるらの
である。

［従来の技術］ 電解液を電極部に供給して充放電を行なう２次電池とし
ては、たとえばレドックスフロー型２次電池が知られて
いる。このレドツクスフ【】−型２次電池は、特に電力
貯蔵用２次電池として１７１発が進められており、「ｊ
′蔵容ωを高める必要があるため、単位セルを直列に接
続した多段接続型のものが提唱されている。

第５図に従来のレドックスフ［：］　−ｇ＋　２次電池
の概略構成を示寸。第５図において、単位セルは隔膜３
と該隔膜３の両側に設番ノられた正極板２４３よび負極
板４とから争１４成されており、この単位セルは双極板
１，５を介して積層され直列に接続されている。各１１
１１シセルのｉＥ　ＨＡ側には、タンク８ａに接続され
た配管６および配管７が接続されており、負極側にはタ
ンク８ｂに接続された配管９　および配管１０がそれぞ
れ接続され１いる。配管６および配管９には、電解液を
供給づるｌζめのポンプが取付けられている。

タンク８ａには正極液が蓄えられており、充放電に際し
−（、該タンク８ａ内の電解液は配管６を通り各単位セ
ルの正極側に供給され配管７から再びタンク８ａ内に戻
される。タンク８ｂ内には負極汝が蓄えられており、こ
の負極液も充ｔｌｉ電に際して正極液と同様に、配管９
を通り各単位ピルの【′！極側に供給され配管１０から
再びタンク８ｂに戻される。各１１位セルは直列に接続
されているため、高い電圧Ｃ充電し放電づることができ
る。

ｒｊ５６図は、このような従来のレドックス７０一型２
次電池の単位セル構造を示す分解斜視図である。隔Ｆ：
！３の両側には正極板２および負極板４が位置し、該正
極板２　および負極板４１．：は、それぞれ枠３２．３
３が電極を支持するため設けられている。、＋！ｌ膜３
の両端部近傍には、貫通孔１１Ｃ１１２ｃ、１３ｃ、１
４ｃが穿設されでいる。枠３２にも対応９′る位置に、
貫通孔１１ｂ、１２ｂ。

１３ｂ、１４ｂが穿設され、枠３３にも同様に、ｎ通孔
１１ｄ、１２ｄ、’＋３６，１４ｄが穿設されている。

単位セルを構成する隔膜３、正極板２　および負極板４
は、双極板１，５によって挟持されている。

各双極板１．５にも、枠３１．３４が設ジノられており
、該枠にｂ貫通孔１　’Ｉａ　、１２ａ　、１３ａ　。

１４ａおよび１１ｅ、１２ｅ、１３ｅ、１４ｅが穿設さ
れている。双極板１，５の正極側には、貫通孔１２ａに
通じる切欠２２および貫通孔１３ａに通じる切欠２３が
形成されており、負極側にはｑ通孔１１ｅに通じる切欠
２１およびＬ１通几１４０に通じる切欠２４が形成され
ている。各貫通孔は、積層された際それぞれ負極液流入
路１１、正極液流入路１２、正極液流出路１３および負
極液流出路１４を形成する。

電解液の流れについて、正極側で説明すると、正極液流
入路１２を流れる正極液は、切欠２２から単位ヒルの正
極側に供給され、電極反応後切欠２３を通りｉ［極液流
出路１３に排出される。負極側においても同様に、負極
液流入路１１から切欠２１を通り単位セルの負極側に供
給された負極液は、切欠２４を通り負極液流出路１４へ
排出される。このようにして、正極側には正極液が、負
極側には角軸シ液が流れることにより、充電またはｔＪ
！（電が行なわれる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来のこのような２次電池では、各単位
セルの電極間に電位差があり、各電極間の電解液流入路
および流出路には電解液が存在するため、電解液中をシ
ャントカレントが流れて損失を生じ、２次電池効率が低
下するという問題点を有していた。この問題は、電池が
大形化し、電極間の電位差が大きくなるにつれて顕七な
ものとなつ　１こ　。

また、従来の２次電池では、単位セル内の電極の面積が
大きならのとなるため、電極上を流れる電解液の流れが
不均一になり、また電解液の流れに対する流体抵抗が大
きくなるという問題点もあった。さらに、単位セルの各
構成材料の厚みがλ！い！こめ、積層した際各構成材料
に歪を生じたり、？Ｕ電解液漏れを生じるおそれがあり
、これを防止しようとすれば、構造が複雑になるという
問題もあった。

この発明の目的は、上述の問題点を解消し、電力貯蔵用
として好適な大容量の２次電池を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ この発明の２次電池では、電極部が束ねて組合わされる
複数の棒状の正極部および負ＭＡ部からなり、正極部の
まわりには負極部が位置し負極部のまわりに１、文正糧
部が位置するように１Ｅ極部と負極部とを交互に配置し
、該正極部と負極部との間に隔膜を設けている。

［作用〕 この発明の２次電池では、正極部のまわりに位置する負
極部と、負極部のまわりに位置する正極部との間で単位
ピルを構成し、各単位セルを並列に接続している。した
がって、ｌＬｉ１極の各電極間に電位差を坐じることは
なく、シ１７ントカレントが流れることはない。また、
この発明の２次Ｔｉ池の電極部は、棒状に形成されてお
り、その周囲に配置される複数の反対？！ｉ極と電極反
応することができるため、電橋反応を効率良く行なうこ
とができる。

さらに、構成単位としての１つの電極の電極面積を、従
来よりも小さくすることができるので、電解液の流れを
均一にし、流体抵抗を少なくすることができる。

［実施例］ 第１図は、この発明の一実施例の電極部を示づ断面図で
ある。この実ｈ＆例にＪ３い−（は、電極部としての正
極部および負極部の石面形状が正方形に形成されている
。ＩＥ＋ｆＡ部は、金属り体部４１の周囲にグラファイ
ト層４２を没け、該ゲラフン・イト層４２の４つの側面
に１よ、それぞれ電極としてのカーボンクロス４３ａ、
４３ｂ　、４３ｃ　、４３ｄを設けている。各カーボン
クロスが隣接するコーナ部には、スリットが設番）られ
てＪ３す、それぞれ電解ｉｎ通路４４ａ　、４４ｂ　、
４４ｃ　、４４ｄを形成している。正極部の四方には負
極部が位置し、負極、６．１＋の四方には正極部が位置
するように正極部およびＳ：正極部が交互に配置されて
いる。

負極部は、金属導体部４６の周囲にグラファイト層４７
を設ジノ、該グラファイト層４７の４つの側面に電極と
してのカーボンクロス４８Ｇ、４８ｂ、４８Ｃ，４８ｄ
を設ｉノで６１成されている。各カーボンクロスが隣接
するコーナ部には、スリットが形成されており、電解液
流通路４９ａ、４９ｂ　、４９ｃ　、４９ｄを形成して
いる。正極部と負極部との間には隔膜４５が設けられて
いる。

第２図は、第１図の実施例の電極部中の電解液の流れを
示１″断面図−Ｃある。第２図に示す矢印は、電解液の
流れをそれぞれに示しＣいる。第２図に承りように、対
向して位置づ゛る電解液流通路内を通り正極液が供給さ
れ、それぞれ隣り合う゛電解液流通路から排出される。

負極部にＪ３いてｂ同様に、対向づる電解液流通路を通
り電解液が負極部内に供給され、隣り合゛う電解液流通
路から排出される。

各電極部の金属導体部は、それぞれ同極同士ぐ互いに接
続されているため、正極部および負極部は、それぞれ四
方に位置する４つの反対電極との間で単位セルを＋、１
成づる。しｌζがって、全体として発生づる出力電圧は
、中位セルの出力電圧と同じであるが、出力電流が大き
くでき、発生する電力坦を大きくすることができる。

第３図は、第１図の実施例の１℃極部の外観を示す斜視
図である。第３図に示されるように、各電極部はケース
４０内に収められており、該ケース４０には、正極液供
給配管６、負極液供給配管９、正極液排出配管７および
負］１ｆ液排出配管１０がそれぞれ）ａ続されている。

該正極液供給配管６４３よび負極液供給配管９から供給
された電解液が、上述のようにして各電極部のカーボン
クロス内を通り、正極液排出配管７　および負極液排出
配管１０から排出される１、ケース４０の上方には、正
極の金属導体部の一方端が突ぎ出しており、正極端子４
１ａを形成し−（いる。また同様に負極部の金属導体部
の一方端も十カに突き出しており、ｆ’＋極端子４６ａ
を形成し−（いる。正極端子同１：Ｊ３よσ負極端子同
士を、たとえば接続線等で接続１°ることより、ケース
／１０内で構成されている多単位セルを並列に接続りる
ことができる。

このように、この発明の２次電池では各単位セルが並列
に接続されているため、電極部間に電位差を生じること
なく、従来のようなシトントカレントによる損失を！に
しることがない。

第４図は、この発明の他の実施例の電極部を示す断面図
′Ｃある。第４図の実ＩＡｉＶＡにおい又は、電極部の
断面形状が正三角形であり、１１唄のまわりの三方には
負極部が位置し、負極部のまわりの三方には正極部が位
置Ｊるよう正極部と負１動部を交互に配置し又いる。第
４閣におい−（、正極部は、金属導体部５１の周σ１１
にグラファイト層５２を設け、該グラファイト層５２の
３つの側面に電極としてのカーボンクロス５３ａ　、５
３１）、５３Ｇを設けて構成され工いる。負極部もβ１
様に、金属導体部５６の周Ｕｌｌにグラファイト層５７
を設置ノ、該グラファイト層５７の３つの側面に電極と
しての力−ボンクＤス５８ａ　、５８ｂ　、５８０　Ｊ
ｊ−設けて構成されている。正極部の３つの〕−す部に
は、スリットが設置１られ、それぞれ電解液流通路５４
ａ　、５４ｂ　、５４ｃを形成している。負極ＮＳにお
いても同様に３つのコーナ部にスリットが設置ノられ、
電解液流通路５９ａ　、５９ｂ　、５９ｃが形成されて
いる。各正極部および負極部の間には、隔膜５５が設け
られている。

充放電に際しては、第１図の実施例と同様にして、電解
液流通路から、電解液が供給され排出される。なＪ３、
この実施例ぐは１つの電極部に３つの電解液流通路があ
るが、これらの電解液流通路のう１５１つまたは２つか
ら電解液が供給され、他の残りの電解液供給路から電解
液が排出される。

以上の実施例では、電極部の断面形状とし−（、正方形
および正三角形を例示したが、この発明におい−（は電
極部の断面形状が限定されるものではない。たとえば、
長方形や二等辺三角形等の形状ぐもｉｌ能Ｃあるし、そ
の他の形状でら可能である。

さらに、正極部と負極部が異なる形状であってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の２次電池では、正極部
のまわりにｉ、ｔ　ｆｌ極ｎｌが位置し負極部のまわり
には正極部が位置づるように正極部と負極部とを交互に
配置し、構成される各単位セルを並列に接ｖｔするもの
であるｌこめ、各電極間の電位差によつ℃生じるシ１？
ントカレントによる損失がなく、電解液の流れを均一に
することができるので、２次電池としての効率を従来よ
りも著しく向上させることができる。

また、電解液の流れる電極上の流通距離を従来よりら短
くづることができるので、電解液が流れる際に生じる流
体抵抗を少なく覆ることができ、ポンプ等の負担を軽減
づることができる。

従来の積りされた多段接続型の２次電池で電極面積を大
きくしようとづる場合には、構成＋ＩＳ材全体を大形化
しなければならず、構成部材に歪を生じたり、電解液の
流れが不均一になったりするが、この発明の２次電池で
は、電極部の放間を」【９やすことににり電極面積を増
加させることができるので、従来のような問題を生じな
い。

この発明の２次電池では、電気的に接続づ゛る正極部お
よび負極部の数を変えて、並列に接続づる単位セルの数
を増減し、電池容ωを調整づることも可能である。また
、正極部および負極部を、大きさや形状の異なるしのと
取替えることによっても、電池容量を調整することがで
きる。

なお、実Ｍ例においては、レドックスフ［］−型２次電
池を例示して説明したが、この発明は電解液を電極部に
供給して充放電を行なう２次電池であれば、その他のら
のにも応用され！！？るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の電極部を承り断面図で
ある。第２図は、第１図の実施例の電極部中の電解液の
流れを承り断面図である。第３図は、第゛１図の実施例
の電極部の外観を示す斜視図である。第４図は、この発
明の他の実／ｌｌ！例の電極部を示す断面図である。第
５図は、従来のレドックスフロー型２次電池を示９′Ｉ
！！絡構成図である。 第６図は、従来のレドックスフロー型２次電池の！Ｉｊ
位セルｈ）造を示Ｊ分解斜祝図である。 図に４３い−（，４１，４６，５１，５６は金属導体部
、４２．４７．５２．５７はグラファイト層、４３ａ−
４３ｄ　、４８ａ　・・４８ｄ　、５３ａ　・５３Ｇ、
５８ａ・・・５８ｃは電極としてのカーボンクロス、４
４ａ−４４ｄ　、４９ａ−４９ｄ　、５４ａ　−・・５
４　ｃ　、　５９　ａ　−５９０ｉ；ｔ　？ｉｉ解液流
液流通路５゜５５は隔膜を示す。 （ほか２名） 第７図 債４９Ｃ婬〇 第２図 第３図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）電解液を電極部に供給して該電極部での電極反応
   により充放電を行なう２次電池において、 前記電極部が、束ねて組合わされる複数の棒状の正極部
   および負極部からなり、 正極部のまわりには負極部が位置し負極部のまわりには
   正極部が位置するように正極部と負極部とを交互に配置
   し、該正極部と負極部との間に隔膜を設けたことを特徴
   とする、２次電池。
2. （２）前記正極部および負極部が、金属導体部の周囲に
   グラファイト層を設け、該グラファイト層の周囲にカー
   ボンクロスを配置して構成されていることを特徴とする
   、特許請求の範囲第１項記載の２次電池。
3. （３）前記正極部および負極部の角部分に、電解液流通
   路が形成されていることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項または第２項記載の２次電池。
4. （４）前記各正極部の電位と各負極部の電位とがそれぞ
   れ同一になるよう各正極部同士および各負極部同士を電
   気的に接続したことを特徴とする、特許請求の範囲第１
   、２または３項に記載の２次電池。
5. （５）２次電池がレドックスフロー型２次電池であるこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１〜４項のいずれか
   １項に記載の２次電池。