JPS6380485A - シ−ルした積層セル - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、バイポーラ型積層電池で使用するセルに関
するものであり、さらに具体的にはバイポーラ型積Ｐ！
Ｊ電池で使用するシールした積層セルに関するものであ
る。

〔発明の概要〕

この発明は、加熱溶融することの可能な合成樹脂をセパ
レータまたは電極の枠部分の両面に塗布し、パッキング
溝にパッキングをはめ込んだものを積層したのち加熱し
て溶融可能な合成樹脂を溶融合一させることによりシー
ルを形成した８１層セルに関するものである。

〔従来の技術〕

電気化学反応を行わせるセルの内で、電解液を循環させ
るタイプのものがある。

例えば、新型電池で現在注目され開発が進んでいるもの
の内で、亜鉛−臭素電池、亜鉛−塩素電池、レドックス
フロー型電池などは、それぞれ電解液を循環させるタイ
プとなっている。

このＴｈ池の代表例として亜鉛−臭素電池の原理図を第
３図に示したが、図中１は単セル、２は正極室、３は負
極室、４は隔膜、５は正極、６は負極、７は正極電解液
槽、８は負極電解液槽、′９．１０はポンプである。

また、この種の電池には第４図に示したようなバイポー
ラ型による積層方式を採用することが可能で、このよう
な構成とすることにより高電圧を発生させ得ろという利
点を有するものである。

この第４図は、バイポーラ型の８１層電池におけるセパ
レータの記載を省略した概略側頭図であり、１１はマニ
ホールド、１２はチャンネル、１３は電極、１４は絶縁
物による枠を示しているものである。

〔従来技術における問題点〕

ところで、この種電池においては、より高い電圧を得る
ために、多数のセルを直列に１１層していることから、
セルを並列接続するモノポーラ方式と比較すると、セル
間に電解液を送るマニホールドを通して流れる短絡電流
を極力小さくする事が必要であると同時に、自己放電な
どを起こさせないために各セル間の積属部分からの液も
れを防止する必要がある。

このようにバイポーラ型積層電池においては、液もれ防
止のために、シール技術が重要な技術であるが、この液
もれには、次に述べる２通りのものがある。

すなわち、電池からの外部への液もれと、セル間に電解
液を供給するマニホールドとセル内に電解液を供給、吐
出するチャンネル内での液もれである。

このうちの外部への液もれは、セル間の電気的絶縁抵抗
の低下、短絡現象をもたらし、また、電池内での液もれ
は、チャンネル内のものが主体であって、所定のチャン
ネルを通過せずマニホールドとの間の電気的抵抗が設計
値よりも減少し、短絡電流が増加し電気化学的効率の減
少、チャンネルからマニホールドを通して亜鉛の異常生
長が起こる。

このチャンネル内での液もれ現生は一般的にインナーリ
ークと呼ばれ、第５図に示すように、電気化学反応を起
こす電極（あるいはセル）１３とチャンネル１２間が完
全にシールされていない場合、電解液がチャンネル１２
を通らずに通過してしまい、その結果として、マニホー
ルド１１との間の電気的抵抗が設計値よりも減少し、短
絡電流が増加し電気化学的効率の減少、チャンネル１２
からマニホールド１１全通して亜鉛の異常生長が生ずる
ようになる。

これらの問題点を解決するためには各種のシール技術が
提案されており、一般的には、枠１４間にパッキングを
押入したり、グリースを塗布しボルトを用いて締付ける
方式などがとられている。

しかしながら、これらの従来の方法では、枠１４の加工
精度が悪かったり、枠材が剛体の場合には限界があり、
特に外部への液もれが解消してもインナーリークの解消
は困難であった。

またさらに、グリースの塗布を行った場合について見る
と、ボルトで締付けたときグリース自体がマニホールド
、チャンネル、セル内にしみ込み、電解液の流れを阻害
する弊害も起こるという別の問題をも抱えているもので
あった。

〔問題点を解決するための手段〕

これらの問題を解決するために種々検討を行った結果、
セパレータまたは電極の枠において、枠両面の周辺部分
に溶融可能な合成Ｖ！４１１１ＦＪを設けると共に、チ
ャンネルおよびマニホールド周辺に設けたパッキング溝
にグリースを入れた後パッキングをはめ込み、次いでセ
パレータおよびｆａ極を積層し加熱して自戒樹脂を溶融
接着させることによりシールした積層セル、に到達した
のである。

〔作　用〕

上述の構成を第１図を使用して説明すると、２１はセパ
レータの枠、２２はマニホールド、２３はチャンネル、
２４はパッキング溝、２５はパッキングを示した枠付き
セパレータの一部を示した平面図である。

例えば、先ず、枠材２１にパッキング溝２４を設け、そ
の他の周囲表面には、加熱することにより溶融可能な合
成樹脂材料を塗布し、前記パッキング溝２４にフッ素系
グリースを入れ、次いでここにパッキング２５をはめ込
み、このようにして用意した枠材を積層し約９０℃に設
定している恒温槽内で０．３〜１．Ｏｋｇ／ｃｄの加圧
下で約３時間保持して接着させるようにするものである
。

ここで使用する枠材２１は、絶縁物で形成することが必
要であり、このために例えば加工性のよいポリオレフィ
ン樹脂、特に軟質ポリエチレンを基体としたものを使用
することが好ましい。

このような合成樹脂材料を使用するときは、例えば電気
絶縁性の充填材の適当量を適宜混入させたものを使用し
てもよいのは言うまでもない。

この充填材は、通常、絶縁用として使用されているもの
でよく、具体的には例えば、ガラス繊維、マイカなどが
あり、通常は合成樹脂に対しておよそ４０重量％す下に
あたる景を混入使用する。

溶融可能な合成樹脂の層を枠材に設けるときには、その
樹脂が比較的高濃度含有している溶液を塗布し、次いで
溶媒を乾燥させればよく、例えばＥＶＡをトリクロルエ
タンで溶解したものを使用することができる。

また、この発明で使用するグリースとしては、その本来
の目的・機能を全うするものであれば何でもよいが、具
体的には例えばフッ素樹脂系のものを使用することが好
ましい。

以上のように準備した枠材を積属して加熱、圧着すると
きには、およそ０．３〜１．０ｋｇ／ｃ−の加圧下で９
０層程度に数時間（具体的には、およそ３時間）保持し
ておくことにより密着が完了する。

〔実施例〕

以下、具体的に実施例を示し、本発明の構成および効果
をさらに説明する。

まず０．６ｍ厚さのカーボンプラスチックＴ４　ｊＮに
活性炭繊維シート（日本カイノール製、ＡＣＣ５０７−
２０，平織り、目付１１５ｇ／ｃｄ、厚さ０．５閣、比
表面積２０００ｍ’／ｇ）を１４０℃に加熱しである金
型を用いて７０　ｋｇ　／　ｃｄで１分間放置しそのま
＼の状態で１１０℃まで冷却する工程からなるヒートプ
レスを行った。

この電極に対して、軟質ポリエチレンに４０重１％のガ
ラスチップを配合したものをインジェクションにより枠
材として取り付けた。

一方、セパレータは、１．２１１１１１厚みとし上記と
同質の枠材をインジェクションにより取り付け、この厚
み２．４ｍｍの枠材に、前述のチャンネルおよびチャン
ネルをシールするためのパッキング溝を第１図に示した
ように設けた。

これは電極の枠厚が、１１ｍ１でチャンネルおよびパッ
キング溝の加工が不可能であるためである。

上記の電極、セパレータを８１層する前に、セパレータ
枠において第１図（Ａ）部分にトリクロルエタンで希釈
したホットメルト用接着剤ＥＶＡ　（セキスイ化学製）
を塗布したのちこれを乾燥し、その後、パッキング溝と
同じ模様に打ち抜いたフッ素系パッキングをはめ込んだ
。

パッキング溝とパッキングの寸法断面図は第２図に示し
ている通ゆであるが、この寸法は、２０％弾性圧縮を想
定しているものであり、枠の成形精度が±０．１ｍ、パ
ッキングの成形精度は０゜５〜０．６閣であった。

また、パッキングをはめ込む前に、パッキング溝にフッ
素ｖＩ４脂系グリースを溝深さの１７２程度塗布してか
ら、パッキングをはめ込むことを行った。

以上の操作を行った後、１３セルの積層を行い約９０℃
恒温槽中で約０．３〜１．０ｋｇ／ｃｄの圧力をパッキ
ングにかけながら約３時間加圧・加温して冷却し、１３
セルのブロックを５個ｖｉ層し、合計６５セルのバイポ
ーラ積層電池を組立てた。

また、ブロック積層の時も通しボルトでほぼ同様の圧力
で締付け、また、同様な方法で１０セル積層電池を組立
てた。

これら２組の電池を試験した結果は、以下に示した表の
通りとなった。

平均充電電圧　　Ｖ　　　　１９．１１　　１２８．７
５充電Ｍ　ＰＩＥＡ　　　　１０．２　　　１０　、０
充電時間　　ｈ　　　　　ｓ　　　　　１平均放電電圧
　　Ｖ　　　　１Ｂ、３３　　１１６．０電流　　Ａ　
　　　１５．７　　　１０．０電圧効率　　％　　　８
５．５　　　９１．５電流効率　　％　　　８９．５　
　　８４．１エネルギー効率　％　　　７６．５　　　
７７．０〔発明の効果〕 本発明に従って実施した場合の積層電池には、前述の表
のデータからも読取れるように各項目において十分満足
する結果が得られるものである。

また、充・放電の繰り返し運転期間中の電解液の外部リ
ークは一切認められず、試験後電池を解体した結果から
確認した事実であるが、内部リークの形跡なども何ら認
められないという優れた効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従い形成した枠付きセパレータの一部
を示した平面図、第２図はパッキング溝とパッキングの
寸法を示した一部断面図、第３図は亜鉛−臭素電池の原
理図、第４図はバイポーラ型による積層方式を示した電
解液循環型電池の概略図、第５図はインナーリークを説
明する平面図である。 １　・単セル、２　正極室、３　負極室、４　隔膜、５
　正極、６・・負極、７　正極電解液槽、８・負８ｉｉ
電解液槽、９．１０　ボユ／ブ、１１　マニホールド、
１２　チャンネル、１３・・・正極、１４　・絶縁物に
よる枠、２１　セパレータの枠、２２　マニホールド、
２３　・チャンネル、２４　パッキング溝、２５　パッ
キング。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）セパレータまたは電極の枠において、枠両面の周
   辺部分に溶融可能な合成樹樹脂を設けると共に、チャン
   ネルおよびマニホールド周辺に設けたパッキング溝にグ
   リースを入れた後パッキングをはめ込み、次いでセパレ
   ータおよび電極を積層し加熱して合成樹脂を溶融接着さ
   せることによりシールした積層セル。
2. （２）溶融可能な合成樹脂としてＥＶＡを使用する特許
   請求の範囲第１項に記載の積層セル。
3. （３）グリースとしてフッ素系グリースを使用する特許
   請求の範囲第１項に記載の積層セル。