RU2575480C1 - Layered element, assembled battery, including layered element, and method of assembling layered element - Google Patents
Layered element, assembled battery, including layered element, and method of assembling layered element Download PDFInfo
- Publication number
- RU2575480C1 RU2575480C1 RU2014129868/07A RU2014129868A RU2575480C1 RU 2575480 C1 RU2575480 C1 RU 2575480C1 RU 2014129868/07 A RU2014129868/07 A RU 2014129868/07A RU 2014129868 A RU2014129868 A RU 2014129868A RU 2575480 C1 RU2575480 C1 RU 2575480C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- separator
- outer casing
- collector
- negative electrode
- Prior art date
Links
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 claims abstract description 22
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 45
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 45
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 37
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 33
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N Manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 19
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 13
- -1 alloy alloy Chemical class 0.000 claims description 12
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000011530 conductive current collector Substances 0.000 abstract 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 7
- 239000002585 base Substances 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 5
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 4
- IPJKJLXEVHOKSE-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mn+2] IPJKJLXEVHOKSE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- OSOVKCSKTAIGGF-UHFFFAOYSA-N [Ni].OOO Chemical compound [Ni].OOO OSOVKCSKTAIGGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000483 nickel oxide hydroxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002829 reduced Effects 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- 229910002640 NiOOH Inorganic materials 0.000 description 2
- RTBHLGSMKCPLCQ-UHFFFAOYSA-N [Mn].OOO Chemical compound [Mn].OOO RTBHLGSMKCPLCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000002427 irreversible Effects 0.000 description 2
- 239000012260 resinous material Substances 0.000 description 2
- 230000036633 rest Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K Lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910003174 MnOOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L Nickel(II) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241001646071 Prioneris Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K [O-]P([O-])([O-])=O Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000004059 degradation Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- GLUCAHCCJMJHGV-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(oxo)titanium Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Ti]([O-])=O GLUCAHCCJMJHGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N manganese(II) oxide Inorganic materials [Mn]=O VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036961 partial Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M potassium hydroxide Inorganic materials [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000012261 resinous substance Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003021 water soluble solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 150000003752 zinc compounds Chemical class 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
[0001] Настоящее изобретение относится к слоистому элементу. В частности, настоящее изобретение относится к слоистому элементу с улучшенными характеристиками охлаждения, к собранной батарее, включающей слоистый элемент, и к способу сборки слоистого элемента.[0001] The present invention relates to a laminate. In particular, the present invention relates to a laminated cell with improved cooling characteristics, to an assembled battery including a laminated cell, and to a method for assembling a laminated cell.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
[0002] Конструкции электродов вторичного элемента (т.е. вторичного химического источника тока или аккумулятора) обычно разделяют на два типа, т.e. типа спиральной намотки и слоистого типа. В элементе, имеющем конструкцию электродов типа спиральной намотки (спирально-намотанный элемент; относится, например, к патентному документу 1), положительный электрод и отрицательный электрод, спирально намотанные с проложенным между ними сепаратором, помещены в кожух элемента. В элементе, имеющем слоистый тип конструкции электродов (слоистом элементе), группа электродов, включающая положительный электрод и отрицательный электрод, которые поочередно уложены стопкой с проложенным между ними сепаратором, помещены в кожух элемента. В патентном документе 2 раскрыт элемент цилиндрического типа, в котором дискообразные электроды уложены стопкой. В патентном документе 3 раскрыт элемент прямоугольного типа, в котором стопкой уложены электроды в форме прямоугольного листа.[0002] Electrode designs of a secondary cell (ie, a secondary chemical current source or battery) are generally divided into two types, i.e. type of spiral winding and layered type. In an element having a design of spiral-wound electrodes (spiral-wound element; relates, for example, to Patent Document 1), a positive electrode and a negative electrode spirally wound with a separator laid between them are placed in the element casing. In an element having a layered type of construction of the electrodes (layered element), a group of electrodes including a positive electrode and a negative electrode, which are alternately stacked with a separator laid between them, are placed in the element casing.
ПЕРЕЧЕНЬ ЦИТАТLIST OF QUOTES
[0003] ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА[0003] PATENT LITERATURE
Патентный документ 1: JP 2002-198044 APatent Document 1: JP 2002-198044 A
Патентный документ 2: JP 2000-48854 APatent Document 2: JP 2000-48854 A
Патентный документ 3: WO 2008/099609 APatent Document 3: WO 2008/099609 A
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
ТЕХНИЧЕСКСАЯ ЗАДАЧАTECHNICAL PROBLEM
[0004] Что касается спирально-намотанного элемента, то между поверхностью и центром элемента в многослойном виде предусмотрен сепаратор с низкой теплопроводностью. В результате этого, даже когда температура поверхности кожуха элемента близка к комнатной температуре, температура части около центра спирально-намотанного элемента становится достаточно высокой.[0004] As for the spiral wound element, a separator with low thermal conductivity is provided in a multilayer form between the surface and the center of the element. As a result of this, even when the surface temperature of the casing of the element is close to room temperature, the temperature of the part near the center of the spiral-wound element becomes quite high.
[0005] Слоистый элемент цилиндрического типа, раскрытый в патентном документе 2, обладает конструкцией, позволяющей накапливать электричество таким образом, чтобы уложенные стопкой электроды входили в контакт с соответствующими выводами. Следовательно, в ходе сборки слоистого элемента цилиндрического типа возникает вероятность отказов в начальный период эксплуатации, вызванных коротким замыканием между положительным электродом и отрицательным электродом. Кроме того, при повторении зарядки и разрядки электрод многократно сжимается и расширяется. В результате этого возникает вероятность постоянных сбоев, вызванных деформацией и смещением электрода и коротким замыканием между положительным электродом и отрицательным электродом.[0005] The cylindrical layered element disclosed in
[0006] Настоящее изобретение было разработано для решения описанных выше проблем, и его задачей является сдерживание роста температуры внутри элемента и предотвращение короткого замыкания между электродами.[0006] The present invention was developed to solve the problems described above, and its object is to suppress the temperature rise inside the cell and to prevent short circuit between the electrodes.
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫSOLUTION
[0007] Для решения описанной выше задачи слоистый элемент согласно настоящему изобретению включает в себя: трубчатый внешний кожух; положительный электрод; отрицательный электрод; сепаратор, расположенный между положительным электродом и отрицательным электродом; и электропроводящий токоотвод, проходящий через положительный электрод, отрицательный электрод и сепаратор в осевом направлении внешнего кожуха. При этом положительный электрод, отрицательный электрод и сепаратор уложены стопкой в осевом направлении внешнего кожуха. Первый электрод, который представляет собой один из положительного и отрицательного электродов, входит в контакт с внутренней поверхностью внешнего кожуха с тем, чтобы быть электрически соединенным с внутренней поверхностью внешнего кожуха, но не находится в контакте с токоотводом. Второй электрод, который является другим из положительного и отрицательного электродов, не находится в контакте с внутренней поверхностью внешнего кожуха, но входит в контакт с токоотводом с тем, чтобы быть электрически соединенным с токоотводом. Внешняя кромка второго электрода накрыта сепаратором. Периферийная кромка отверстия, через которую проходит токоотвод, в первом электроде накрыта сепаратором.[0007] To solve the above problem, the layered element according to the present invention includes: a tubular outer casing; positive electrode; negative electrode; a separator located between the positive electrode and the negative electrode; and an electrically conductive down conductor passing through the positive electrode, the negative electrode and the separator in the axial direction of the outer casing. In this case, the positive electrode, the negative electrode and the separator are stacked in the axial direction of the outer casing. The first electrode, which is one of the positive and negative electrodes, comes into contact with the inner surface of the outer casing in order to be electrically connected to the inner surface of the outer casing, but is not in contact with the down conductor. The second electrode, which is the other of the positive and negative electrodes, is not in contact with the inner surface of the outer casing, but comes in contact with the down conductor in order to be electrically connected to the down conductor. The outer edge of the second electrode is covered by a separator. The peripheral edge of the hole through which the collector passes is covered in the first electrode by a separator.
[0008] Согласно этой конфигурации, внешний кожух выполнен из металла и служит в качестве токоотводящего вывода первого электрода. Внешний размер первого электрода является чуть большим, чем внутренний размер трубчатого внешнего кожуха, так что вся внешняя периферия первого электрода или часть его внешней периферии находится в контакте с внутренней поверхностью внешнего кожуха. Когда первый электрод помещают во внешний кожух под давлением, первый электрод плотно входит в контакт с внешним кожухом. Таким образом, первый электрод соединен с внешним кожухом с малым термическим сопротивлением. Поэтому эта конфигурация эффективно действует на охлаждение первого электрода.[0008] According to this configuration, the outer casing is made of metal and serves as the collector terminal of the first electrode. The outer dimension of the first electrode is slightly larger than the inner dimension of the tubular outer casing, so that the entire outer periphery of the first electrode or part of its outer periphery is in contact with the inner surface of the outer casing. When the first electrode is placed in the outer casing under pressure, the first electrode tightly comes into contact with the outer casing. Thus, the first electrode is connected to the outer casing with low thermal resistance. Therefore, this configuration is effective in cooling the first electrode.
[0009] При этом внешний размер электрода относится к размеру от графического центра до внешней периферии листообразного электрода. В случае дискообразного электрода внешний размер называется внешним диаметром. Аналогично, внутренний размер внешнего кожуха относится к размеру между графическим центром на вертикальном сечении трубчатого внешнего кожуха в осевом направлении и внутренней поверхностью внешнего кожуха. В случае цилиндрического внешнего кожуха внутренний размер называется внутренним диаметром.[0009] In this case, the external size of the electrode refers to the size from the graphic center to the outer periphery of the sheet-like electrode. In the case of a disk-shaped electrode, the outer dimension is called the outer diameter. Similarly, the inner dimension of the outer casing refers to the size between the graphical center on the vertical section of the tubular outer casing in the axial direction and the inner surface of the outer casing. In the case of a cylindrical outer casing, the inner dimension is called the inner diameter.
[0010] Внешний размер второго электрода является меньшим, чем внутренний размер трубчатого внешнего кожуха, так что второй электрод не входит в контакт с внешним кожухом. Следовательно, второй электрод изолирован от внешнего кожуха.[0010] The outer dimension of the second electrode is smaller than the inner dimension of the tubular outer casing, so that the second electrode does not come into contact with the outer casing. Therefore, the second electrode is isolated from the outer casing.
[0011] Тепло, выделяющееся из первого электрода, передается непосредственно внешнему кожуху. Тепло, выделяющееся из второго электрода, передается первому электроду через сепаратор.[0011] Heat generated from the first electrode is transferred directly to the outer casing. The heat released from the second electrode is transferred to the first electrode through a separator.
[0012] Общий коэффициент теплопередачи (U1) спирально-намотанного элемента представлен математической формулой 1, которая будет описана ниже. С другой стороны, общий коэффициент теплопередачи (U2) слоистого элемента согласно настоящему изобретению представлен математической формулой 2. Из сопоставления между двумя коэффициентами следует, что между ними существует большая разница с точки зрения члена числа витков n. В спирально-намотанном элементе с ростом числа витков n общий коэффициент теплопередачи становится меньше. Подробное описание с использованием подстановки конкретных численных значений будет приведено в нижеследующих вариантах воплощения.[0012] The overall heat transfer coefficient (U1) of the helically wound element is represented by
[0013] В слоистом элементе согласно настоящему изобретению, как описано выше, нет необходимости в трубопроводе или теплоотводе для подачи охладителя в элемент для ограничения температуры внутри элемента. Следовательно, конструкция слоистого элемента согласно настоящему изобретению является компактной. Более того, в слоистом элементе согласно настоящему изобретению можно легко сдерживать рост температуры внутри элемента за счет охлаждения поверхности внешнего кожуха.[0013] In the laminate element according to the present invention, as described above, there is no need for a conduit or heat sink to supply cooler to the element to limit the temperature inside the element. Therefore, the structure of the laminate according to the present invention is compact. Moreover, in the laminate element according to the present invention, it is easy to suppress the temperature rise within the element by cooling the surface of the outer casing.
[0014] Каждый из положительного электрода, отрицательного электрода и сепаратора имеет сформированное в его центре отверстие для обеспечения возможности прохождения через него токоотвода. Через эти отверстия проходит стержневой токоотвод. Диаметр отверстия первого электрода больше, чем внешний размер стержневого токоотвода. Поэтому первый электрод не входит в контакт с токоотводом. Диаметр отверстия второго электрода меньше, чем внешний размер стержневого токоотвода. Поэтому второй электрод входит в контакт с токоотводом и электрически соединяется с токоотводом. Токоотвод выполнен из металла и служит в качестве токоотводящего вывода второго электрода. Более того, токоотвод предпочтительно представляет собой круглый стержень, но он может быть прямоугольным стержнем.[0014] Each of the positive electrode, negative electrode and separator has an opening formed in its center to allow the passage of the collector through it. A rod down conductor passes through these openings. The hole diameter of the first electrode is larger than the external size of the rod down conductor. Therefore, the first electrode does not come into contact with the down conductor. The hole diameter of the second electrode is smaller than the external size of the rod down conductor. Therefore, the second electrode comes into contact with the down conductor and is electrically connected to the down conductor. The collector is made of metal and serves as the collector of the second electrode. Moreover, the collector is preferably a round rod, but it can be a rectangular rod.
[0015] Кроме того, что касается слоистого элемента согласно настоящему изобретению, в состоянии, при котором электроды и сепаратор уложены стопкой, внешняя кромка второго электрода накрыта сепаратором, и периферийная кромка отверстия, через которое проходит токоотвод, в первом электроде накрыта сепаратором. Поэтому первый электрод и второй электрод с надежностью отделены друг от друга сепаратором у внешней кромки второго электрода и периферийной кромки отверстия в первом электроде. Следовательно, электроды не входят в контакт друг с другом на внешней кромке одного из электродов и на периферийной кромке отверстия в другом электроде из-за деформации электродов. В случае дискообразного электрода внешний диаметр сепаратора больше, чем внешний диаметр второго электрода. Более того, в случае, когда токоотвод представляет собой круглый стержень, диаметр отверстия сепаратора меньше, чем диаметр отверстия первого электрода.[0015] In addition, with respect to the layered element according to the present invention, in a state in which the electrodes and the separator are stacked, the outer edge of the second electrode is covered by the separator, and the peripheral edge of the hole through which the collector passes in the first electrode is covered by the separator. Therefore, the first electrode and the second electrode are reliably separated from each other by a separator at the outer edge of the second electrode and the peripheral edge of the hole in the first electrode. Therefore, the electrodes do not come into contact with each other on the outer edge of one of the electrodes and on the peripheral edge of the hole in the other electrode due to deformation of the electrodes. In the case of a disk-shaped electrode, the outer diameter of the separator is larger than the outer diameter of the second electrode. Moreover, in the case where the collector is a round rod, the diameter of the hole of the separator is smaller than the diameter of the hole of the first electrode.
[0016] В слоистом элементе согласно настоящему изобретению первый электрод окружен мешковидным первым сепаратором в состоянии, при котором внешняя кромка первого электрода выступает наружу из первого сепаратора, а второй электрод окружен мешковидным вторым сепаратором в состоянии, при котором периферийная кромка отверстия, через которое проходит токоотвод, во втором электроде выступает наружу из второго сепаратора. Согласно этой конфигурации, поскольку сепараторы имеют мешковидную форму, сепараторы предотвращают возникновение короткого замыканиями между электродами вследствие пыли или инородных веществ, происходящих из электродов.[0016] In the laminate according to the present invention, the first electrode is surrounded by a bag-like first separator in a state in which the outer edge of the first electrode protrudes outward from the first separator, and the second electrode is surrounded by a bag-shaped second separator in a state in which the peripheral edge of the hole through which the collector passes , in the second electrode protrudes outward from the second separator. According to this configuration, since the separators are bag-shaped, the separators prevent short circuits between the electrodes due to dust or foreign matter originating from the electrodes.
[0017] В слоистом элементе согласно настоящему изобретению токоотвод имеет боковую поверхность, на которой сформирован паз, причем диаметр самой узкой части токоотвода является большим, чем диаметр отверстия, через которое проходит токоотвод, во втором электроде, а диаметр самой толстой части токоотвода является меньшим, чем диаметр отверстия, через которое проходит токоотвод, в первом электроде.[0017] In the laminate according to the present invention, the collector has a side surface on which a groove is formed, the diameter of the narrowest part of the collector being larger than the diameter of the hole through which the collector passes in the second electrode, and the diameter of the thickest part of the collector is smaller, than the diameter of the hole through which the collector passes in the first electrode.
[0018] Существует вероятность того, что во время сборки электродов связь между токоотводом и электродом ослабевает и затрудняется тесный контакт между токоотводом и электродом. Для решения этой проблемы слоистый элемент согласно настоящему изобретению включает в себя токоотвод, на котором сформирована винтовая канавка. Согласно этой конфигурации становится возможным сохранять состояние, при котором второй электрод плотно вставляется в токоотвод по винтовой канавке, образованной на токоотводе. Эта конфигурация предотвращает ослабевание связи между электродом и токоотводом во время работ по сборке слоистого элемента.[0018] There is a possibility that during assembly of the electrodes, the connection between the collector and the electrode weakens and the close contact between the collector and the electrode is impeded. To solve this problem, the layered element according to the present invention includes a down conductor on which a helical groove is formed. According to this configuration, it becomes possible to maintain a state in which the second electrode is tightly inserted into the down conductor along a helical groove formed on the down conductor. This configuration prevents loosening of the connection between the electrode and the collector during assembly of the laminate.
[0019] В слоистом элементе согласно настоящему изобретению отрицательный электрод содержит сплав-аккумулятор водорода. Кроме того, в слоистом элементе согласно настоящему изобретению каждый из положительного и отрицательного электродов представляет собой электрод, который заряжается и разряжается, а также представляет собой электрод, который обеспечивает электролиз удерживаемого в слоистом элементе электролита подаваемым снаружи электрическим током. Согласно этой конфигурации каждый из положительного и отрицательного электродов играет роль электрода, который заряжается и разряжается во вторичном элементе (т.е. во вторичном химическом источнике тока или аккумуляторе), и роль электрода, который генерирует газообразный водород.[0019] In the laminate according to the present invention, the negative electrode comprises a hydrogen storage alloy. In addition, in the layered cell according to the present invention, each of the positive and negative electrodes is an electrode that is charged and discharged, and also is an electrode that provides electrolysis of the electric current held in the laminated cell from the outside. According to this configuration, each of the positive and negative electrodes plays the role of an electrode that is charged and discharged in a secondary element (i.e., in a secondary chemical current source or battery), and the role of an electrode that generates hydrogen gas.
[0020] В слоистом элементе согласно настоящему изобретению, предпочтительно, зарядная емкость отрицательного электрода меньше, чем зарядная емкость положительного электрода. Такой слоистый элемент представляет собой так называемый лимитируемый отрицательным электродом элемент. Здесь эти зарядные емкости в некоторых случаях просто называются соответственно емкостью положительного электрода и емкостью отрицательного электрода.[0020] In the laminate according to the present invention, preferably, the charging capacity of the negative electrode is less than the charging capacity of the positive electrode. Such a layered element is a so-called negative electrode limited element. Here, these charging capacities in some cases are simply referred to as the capacitance of the positive electrode and the capacitance of the negative electrode, respectively.
[0021] Слоистый элемент согласно настоящему изобретению дополнительно включает в себя камеру аккумулирования водорода, расположенную внутри внешнего кожуха, для хранения газообразного водорода, выделившегося из отрицательного электрода. Здесь камера аккумулирования водорода может представлять собой независимое пространство. Более того, камера аккумулирования водорода не является независимым пространством, но может быть образована на просвете в электроде и на просвете в сепараторе.[0021] The layered element according to the present invention further includes a hydrogen storage chamber located inside the outer casing for storing hydrogen gas released from the negative electrode. Here, the hydrogen storage chamber may be an independent space. Moreover, the hydrogen storage chamber is not an independent space, but can be formed on the lumen in the electrode and on the lumen in the separator.
[0022] В лимитируемом отрицательным электродом слоистом элементе по мере протекания заряда отрицательный электрод полностью заряжается перед тем, как полностью заряжается положительный электрод. При перезарядке, при которой зарядка продолжается от полностью заряженного состояния, на отрицательном электроде генерируется газообразный водород (см. формулу реакции (1)).[0022] In the negative electrode limited by the laminate, as the charge flows, the negative electrode is fully charged before the positive electrode is fully charged. When recharging, in which charging continues from a fully charged state, hydrogen gas is generated on the negative electrode (see reaction formula (1)).
H++e- → 1/2H2 (1)H + + e - → 1 / 2H 2 (1)
[0023] Газообразный водород, выделившийся из отрицательного электрода, аккумулируется в сплаве-аккумуляторе водорода отрицательного электрода, служа в качестве источника энергии во время разряда. В случае положительного электрода из оксигидроксида никеля, формула реакции во время разряда представляет собой формулу реакции (2).[0023] Gaseous hydrogen released from the negative electrode is accumulated in the hydrogen storage alloy of the negative electrode, serving as an energy source during the discharge. In the case of a positive nickel oxyhydroxide electrode, the reaction formula during the discharge is reaction formula (2).
Отрицательный электрод: 1/2H2 → H++e- Negative electrode: 1 / 2H 2 → H + + e -
Положительный электрод: NiOOH+e-+H+ → Ni(OH)2 (2)Positive electrode: NiOOH + e - + H + → Ni (OH) 2 (2)
Итого NiOOH+1/2H2 → Ni(OH)2 Total NiOOH + 1 / 2H 2 → Ni (OH) 2
[0024] Поскольку сплав-аккумулятор водорода является дорогостоящим, отрицательный электрод существенно влияет на цену элемента. В обычном лимитируемом положительным электродом вторичном элементе количество материалов для отрицательного электрода бывает в 1,5-2 раза больше, чем для положительного электрода. Однако, слоистый элемент согласно настоящему изобретению позволяет снизить количество дорогостоящих материалов для отрицательного электрода. Поэтому возможно получение недорогого слоистого элемента.[0024] Since the hydrogen storage alloy is expensive, a negative electrode substantially affects the price of the cell. In an ordinary secondary element limited by a positive electrode, the amount of materials for a negative electrode is 1.5–2 times greater than for a positive electrode. However, the laminate according to the present invention reduces the amount of expensive negative electrode materials. Therefore, it is possible to obtain an inexpensive layered element.
[0025] В слоистом элементе согласно настоящему изобретению отрицательный электрод заряжается таким образом, что содержащийся в отрицательном электроде сплав-аккумулятор водорода аккумулирует газообразный водород, накопленный в камере аккумулирования водорода. Согласно этой конфигурации отрицательный электрод заряжается газообразным водородом, генерируемым при перезарядке. Следовательно, газообразный водород эффективно утилизируется. Сплав-аккумулятор водорода, содержащийся в отрицательном электроде, действует как так называемый катализатор.[0025] In the laminate according to the present invention, the negative electrode is charged so that the hydrogen storage alloy contained in the negative electrode accumulates gaseous hydrogen stored in the hydrogen storage chamber. According to this configuration, the negative electrode is charged with hydrogen gas generated by recharging. Therefore, gaseous hydrogen is effectively disposed of. The hydrogen storage alloy contained in the negative electrode acts as a so-called catalyst.
[0026] В слоистом элементе согласно настоящему изобретению, предпочтительно, положительный электрод содержит диоксид марганца. До сих пор положительный электрод на основе диоксида марганца использовался для первичного элемента (т.е. первичного химического источника тока), известного как элемент на основе диоксида марганца и цинка, но не использовался для вторичного элемента. Причина этого состоит в следующем. А именно, когда положительный электрод на основе диоксида марганца разряжается до получения гидроксида марганца, образуется тетраоксид тримарганца Mn3O4, который не способен заряжаться снова. Однако, авторы настоящего изобретения обнаружили, что необратимый тетраоксид тримарганца не образуется при контактировании положительного электрода с кислородом. Авторы настоящего изобретения успешно применили диоксид марганца в качестве материала для положительного электрода вторичного элемента путем подачи кислорода к окружной периферии положительного электрода.[0026] In the laminate according to the present invention, preferably, the positive electrode contains manganese dioxide. So far, a positive manganese dioxide electrode has been used for a primary element (i.e., a primary chemical current source), known as a manganese dioxide and zinc element, but has not been used for a secondary element. The reason for this is as follows. Namely, when a positive electrode based on manganese dioxide is discharged to produce manganese hydroxide, trimanganese tetraoxide Mn 3 O 4 is formed , which is not able to recharge. However, the inventors of the present invention have found that irreversible tri-manganese tetroxide does not form upon contact of the positive electrode with oxygen. The inventors of the present invention have successfully used manganese dioxide as a material for the positive electrode of the secondary element by supplying oxygen to the peripheral periphery of the positive electrode.
[0027] В слоистом элементе согласно настоящему изобретению внешний кожух имеет боковую часть, образованную в цилиндрической форме. Более того, внешний кожух имеет выпуклые части, которые имеют форму купола, на его двух осевых концах, и камера аккумулирования водорода предусмотрена в каждой из выпуклых частей.[0027] In the laminate according to the present invention, the outer casing has a side portion formed in a cylindrical shape. Moreover, the outer casing has convex parts that are dome-shaped at its two axial ends, and a hydrogen storage chamber is provided in each of the convex parts.
[0028] При продолжении заряда после того, как отрицательный электрод полностью заряжен, из отрицательного электрода выделяется газообразный водород. Образовавшийся газообразный водород, накопленный в камере аккумулирования водорода, аккумулируется в отрицательном электроде во время разряда и эффективно утилизируется. Таким образом, становится возможным снизить количество дорогостоящих материалов для отрицательного электрода. Поэтому возможно изготавливать недорогой слоистый элемент. Конструкция, в которой каждый из двух концов цилиндра может выступать в форме купола, пригодна для хранения газообразного водорода высокого давления.[0028] When the charge continues after the negative electrode is fully charged, hydrogen gas is released from the negative electrode. The generated hydrogen gas accumulated in the hydrogen storage chamber is accumulated in the negative electrode during the discharge and is efficiently disposed of. Thus, it becomes possible to reduce the amount of expensive materials for the negative electrode. Therefore, it is possible to produce an inexpensive laminate. A design in which each of the two ends of the cylinder may protrude in a dome shape is suitable for storing high pressure hydrogen gas.
[0029] Собранная батарея включает в себя множество слоистых элементов согласно настоящему изобретению, и эти слоистые элементы соединены друг с другом через столбчатый металлический фитинг. При этом в каждом из слоистых элементов внешний кожух имеет цилиндрическую корпусную часть, изготовленную из металла, и крышечные части для закрывания проемов, образованных на двух осевых концах корпусной части, и токоотвод проходит через крышечные части. Металлический фитинг имеет верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, каждая из которых имеет сформированную на ней соединительную полость. Конец токоотвода в одном из слоистых элементов вставляется в соединительную полость, образованную на верхней поверхности металлического фитинга. Конец токоотвода в другом слоистом элементе, примыкающем к упомянутому слоистому элементу, вставляется в соединительную полость, образованную на нижней поверхности металлического фитинга, с изолятором, вставленным между концом и соединительной полостью. Нижняя поверхность металлического фитинга электрически соединена с внешним кожухом в другом слоистом элементе.[0029] The assembled battery includes a plurality of laminate cells according to the present invention, and these laminate cells are connected to each other via a columnar metal fitting. Moreover, in each of the laminated elements, the outer casing has a cylindrical body part made of metal and lid parts for closing openings formed at the two axial ends of the body part, and the collector passes through the lid parts. The metal fitting has an upper surface and a lower surface, each of which has a connecting cavity formed on it. The end of the collector in one of the layered elements is inserted into the connecting cavity formed on the upper surface of the metal fitting. The end of the collector in another laminate adjacent to the laminate is inserted into the connecting cavity formed on the bottom surface of the metal fitting, with an insulator inserted between the end and the connecting cavity. The lower surface of the metal fitting is electrically connected to the outer casing in another laminate.
[0030] Нижняя поверхность и верхняя поверхность металлического фитинга способны входить в поверхностный контакт с крышечными частями примыкающих слоистых элементов. Изолятор проложен между полостью, образованной на нижней поверхности металлического фитинга, и токоотводом. Поэтому в двух примыкающих друг к другу слоистых элементах токоотводы изолированы друг от друга. Токоотвод в одном из слоистых элементов и внешний кожух в соседнем слоистом элементе соединены друг с другом через металлический фитинг. В результате соседние слоистые элементы соединены последовательно через металлический фитинг.[0030] The lower surface and the upper surface of the metal fitting are able to come into surface contact with the lid portions of the adjacent laminate elements. The insulator is laid between the cavity formed on the lower surface of the metal fitting and the down conductor. Therefore, in two adjacent layered elements, the down conductors are isolated from each other. The collector in one of the laminate elements and the outer casing in the adjacent laminate element are connected to each other through a metal fitting. As a result, adjacent laminate elements are connected in series through a metal fitting.
[0031] Собранная батарея включает в себя множество слоистых элементов согласно настоящему изобретению. При этом внешний кожух в каждом из слоистых элементов имеет закрытый с одного конца контейнер, имеющий прямоугольное сечение, и крышку для закрывания проема контейнера. Слоистые элементы соединены друг с другом таким образом, что контейнер в одном из слоистых элементов и крышка в другом из слоистых элементов, примыкающем к данному слоистому элементу, находятся в поверхностном контакте друг с другом.[0031] The assembled battery includes a plurality of laminate cells according to the present invention. In this case, the outer casing in each of the laminated elements has a container closed at one end having a rectangular cross section and a lid for closing the container opening. The laminate elements are connected to each other so that the container in one of the laminate elements and the lid in the other of the laminate elements adjacent to the laminate element are in surface contact with each other.
[0032] Согласно этой конфигурации крышка в одном слоистом элементе и дно контейнера в соседнем слоистом элементе входят в контакт друг с другом, так что два слоистых элемента уложены стопкой и электрически соединены последовательно. Становится возможным повысить напряжение на выходе из собранной батареи за счет соединения большого числа слоистых элементов, как описано выше.[0032] According to this configuration, the lid in one laminate element and the bottom of the container in the adjacent laminate element come into contact with each other so that the two laminate elements are stacked and are electrically connected in series. It becomes possible to increase the voltage at the output of the assembled battery by connecting a large number of layered elements, as described above.
[0033] Способ сборки слоистого элемента согласно настоящему изобретению включает в себя: первый этап предварительного приготовления токоотвода, имеющего боковую поверхность, на которой сформирована винтовая канавка, и круглого стержня, имеющего такой же внешний диаметр, что и диаметр основания профиля винтовой канавки на токоотводе; второй этап сборки группа электродов таким образом, чтобы последовательно насаживать положительный электрод и отрицательный электрод на круглый стержень с сепаратором, проложенным между положительным электродом и отрицательным электродом, и укладывать электроды стопкой; третий этап, осуществляемый вслед за вторым этапом, размещения прижимных колодок на двух концах группы электродов для удержания группы электродов и приложения давления к прижимным колодкам для сжатия группы электродов; четвертый этап вытаскивания круглого стержня при сохранении сжатого состояния; пятый этап вталкивания токоотвода вместо круглого стержня в группу электродов при вращении токоотвода и затем ввинчивания токоотвода в винтовое отверстие, образованное в центре прижимной колодки, для сборки электродного узла при сохранении сжатого состояния группы электродов; шестой этап помещения электродного узла во внешний кожух под давлением; седьмой этап вакуумирования внешнего кожуха; восьмой этап впрыскивания электролита во внешний кожух; и девятый этап, осуществляемый вслед за восьмым этапом, прикрепления крышки к внешнему кожуху для герметизации внешнего кожуха.[0033] A method for assembling a layered element according to the present invention includes: a first step of pre-preparing a collector having a side surface on which a helical groove is formed, and a round rod having the same outer diameter as the diameter of the base of the profile of the helical groove on the collector; the second stage of the assembly is a group of electrodes in such a way as to sequentially insert a positive electrode and a negative electrode on a round rod with a separator located between the positive electrode and the negative electrode, and stack the electrodes in a stack; the third stage, carried out after the second stage, the placement of the pressure pads at the two ends of the group of electrodes to hold the group of electrodes and applying pressure to the pressure pads to compress the group of electrodes; the fourth stage of pulling a round rod while maintaining a compressed state; the fifth step of pushing the collector instead of the round rod into the group of electrodes while rotating the collector and then screwing the collector into the screw hole formed in the center of the pressure pad to assemble the electrode assembly while maintaining the compressed state of the group of electrodes; the sixth stage of placing the electrode assembly in the outer casing under pressure; the seventh stage of evacuation of the outer casing; the eighth stage of electrolyte injection into the outer casing; and a ninth step following the eighth step, attaching the cap to the outer casing to seal the outer casing.
ВЫГОДНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯFAVORABLE EFFECTS OF THE INVENTION
[0034] Согласно настоящему изобретению рост температуры внутри элемента сдерживается без необходимости в излишнем пространстве для охлаждения. Кроме того, слоистый элемент согласно настоящему изобретению позволяет предотвращать короткое замыкание между электродами.[0034] According to the present invention, the temperature rise within the cell is suppressed without the need for excessive cooling space. In addition, the laminate according to the present invention prevents short circuits between the electrodes.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0035] Фиг. 1 представляет собой рисунок, иллюстрирующий схематическую конфигурацию слоистого элемента цилиндрического типа согласно первому варианту воплощения, который, в частности, иллюстрирует осевой разрез.[0035] FIG. 1 is a drawing illustrating a schematic configuration of a cylindrical type laminate according to a first embodiment, which, in particular, illustrates an axial section.
Фиг. 2A представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий первый электрод и второй электрод, каждый из которых окружен мешковидным сепаратором.FIG. 2A is a sectional view illustrating a first electrode and a second electrode, each of which is surrounded by a bag-shaped separator.
Фиг. 2B представляет собой вид сверху, иллюстрирующий первый электрод, окруженный мешковидным сепаратором.FIG. 2B is a plan view illustrating a first electrode surrounded by a bag-shaped separator.
Фиг. 2C представляет собой вид сверху, иллюстрирующий второй электрод, окруженный мешковидным сепаратором.FIG. 2C is a plan view illustrating a second electrode surrounded by a bag-shaped separator.
Фиг. 3 представляет собой рисунок, иллюстрирующий схематическую конфигурацию слоистого элемента трубчатого типа согласно второму варианту воплощения.FIG. 3 is a drawing illustrating a schematic configuration of a tubular type laminate member according to a second embodiment.
Фиг. 4A представляет собой рисунок, иллюстрирующий схематическую конфигурацию в состоянии, при котором металлический фитинг прикреплен к слоистому элементу трубчатого типа.FIG. 4A is a drawing illustrating a schematic configuration in a state in which a metal fitting is attached to a tubular type laminate.
Фиг. 4B представляет собой рисунок, иллюстрирующий конфигурацию в случае, когда собранная батарея выполнена со слоистым элементом трубчатого типа.FIG. 4B is a drawing illustrating a configuration in the case where the assembled battery is configured with a tubular laminate.
Фиг. 5 представляет собой рисунок, иллюстрирующий схематическую конфигурацию слоистого элемента капсульного типа согласно третьему варианту воплощения.FIG. 5 is a drawing illustrating a schematic configuration of a capsule type laminate according to a third embodiment.
Фиг. 6A представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий в осевом направлении слоистый элемент прямоугольного типа согласно четвертому варианту воплощения.FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating in the axial direction a rectangular type laminate according to a fourth embodiment.
Фиг. 6B представляет собой вид сверху, иллюстрирующий слоистый элемент прямоугольного типа согласно четвертому варианту воплощения.FIG. 6B is a plan view illustrating a rectangular type laminate according to a fourth embodiment.
Фиг. 7 представляет собой рисунок, иллюстрирующий конфигурацию в случае, когда собранная батарея выполнена со слоистым элементом прямоугольного типа согласно четвертому варианту воплощения.FIG. 7 is a drawing illustrating a configuration in the case where the assembled battery is formed with a rectangular layered cell according to the fourth embodiment.
Фиг. 8 представляет собой вид в разрезе, схематически иллюстрирующий в осевом направлении слоистый элемент цилиндрического типа согласно пятому варианту воплощения настоящего изобретения.FIG. 8 is a sectional view schematically illustrating in the axial direction a cylindrical type laminate according to a fifth embodiment of the present invention.
Фиг. 9 представляет собой вид в разрезе, схематически иллюстрирующий винтовую конструкцию токоотвода.FIG. 9 is a sectional view schematically illustrating a screw structure of a collector.
Фиг. 10 представляет собой рисунок, иллюстрирующий вариант воплощения, в котором токоотвод имеет конструкцию, отличную от винтовой конструкции.FIG. 10 is a drawing illustrating an embodiment in which the collector has a structure other than a screw structure.
Фиг. 11 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий в осевом направлении способ сборки слоистого элемента.FIG. 11 is a sectional view illustrating in the axial direction a method of assembling a laminate element.
Фиг. 12 представляет собой график, показывающий результаты испытания по росту температуры на слоистом элементе.FIG. 12 is a graph showing test results of temperature increase on a laminate.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯDESCRIPTION OF EMBODIMENTS
[0036] Далее со ссылкой на чертежи будет приведено описание вариантов воплощения настоящего изобретения; однако настоящее изобретение не должно рассматриваться как ограниченное этими вариантами воплощения.[0036] Next, with reference to the drawings, a description will be given of embodiments of the present invention; however, the present invention should not be construed as limited by these embodiments.
[0037] Перед описанием соответствующих вариантов воплощения настоящего изобретения сначала будет приведено описание примера вторичного элемента (т.е. вторичного химического источника тока или аккумулятора), к которому применимо настоящее изобретение. Вторичный элемент не ограничен типами, описываемыми в соответствующих вариантах воплощения, и может представлять собой такие вторичные элементы, как никель-железный элемент, цинк-марганцевый элемент и никель-кадмиевый элемент.[0037] Before describing respective embodiments of the present invention, an example of a secondary element (ie, secondary chemical current source or battery) to which the present invention is applied will first be described. The secondary element is not limited to the types described in the respective embodiments, and may be secondary elements such as a nickel-iron element, a zinc-manganese element, and a nickel-cadmium element.
<Никель-металлогидридный элемент><Nickel Metal Hydride Element>
[0038] Отрицательный электрод содержит в качестве основного материала сплав-аккумулятор водорода, например, сплав лантан-никель. В качестве активного материала положительного электрода была использован оксигидроксид никеля. В качестве электролита, удерживаемого в сепараторе, был использован щелочной водный раствор, такой как водный раствор KOH, который обычно используется в никель-металлогидридный элементе.[0038] The negative electrode contains, as a base material, a hydrogen storage alloy, for example, a lanthanum-nickel alloy. Nickel oxyhydroxide was used as the active material of the positive electrode. As the electrolyte held in the separator, an alkaline aqueous solution was used, such as an aqueous KOH solution, which is commonly used in a nickel metal hydride cell.
[0039] Используемый в нем отрицательный электрод получают следующим образом. А именно, пасту, полученную путем добавления растворителя к сплаву-аккумулятору водорода, электропроводящему наполнителю и связующему, нанесли на подложку так, чтобы придать листовую форму, а затем отверждали. Аналогично, используемый в нем положительный электрод получают следующим образом. А именно, пасту, полученную путем добавления растворителя к активному материалу положительного электрода, электропроводящему наполнителю и связующему, нанесли на подложку так, чтобы придать листовую форму, а затем отверждали.[0039] The negative electrode used therein is obtained as follows. Namely, the paste obtained by adding a solvent to a hydrogen storage alloy, an electrically conductive filler and a binder was applied to the substrate so as to form a sheet, and then cured. Similarly, the positive electrode used in it is obtained as follows. Namely, the paste obtained by adding a solvent to the positive electrode active material, an electrically conductive filler and a binder, was applied to the substrate so as to give a sheet shape, and then cured.
[0040] Используемый здесь электропроводящий наполнитель представлял собой углеродные частицы. Используемое здесь связующее представляло собой термопластическую смолу, которая растворяется в водорастворимом растворителе. Используемая здесь подложка представляла собой вспениваемый никелевый лист. Используемый здесь сепаратор представлял собой полипропиленовое волокно.[0040] As used herein, the electrically conductive filler was carbon particles. The binder used here was a thermoplastic resin that dissolves in a water-soluble solvent. The substrate used here was an expandable nickel sheet. The separator used here was a polypropylene fiber.
<Элемент на основе диоксида марганца><Manganese Dioxide Element>
[0041] Отрицательный электрод содержит сплав-аккумулятор водорода. Положительный электрод содержит диоксид марганца в качестве активного материала. Используемые здесь положительный электрод и отрицательный электрод были получены следующим образом. А именно, пасту, полученную путем добавления растворителя к активному материалу, электропроводящему наполнителю и связующему, нанесли на никелевую подложку так, чтобы придать листовую форму, а затем отверждали. Используемые здесь электропроводящий наполнитель, связующее, сепаратор и электролит были теми же, что и в никель-металлогидридном элементе.[0041] The negative electrode contains a hydrogen storage alloy. The positive electrode contains manganese dioxide as an active material. Used here, the positive electrode and the negative electrode were obtained as follows. Namely, a paste obtained by adding a solvent to an active material, an electrically conductive filler and a binder was applied to a nickel substrate so as to give a sheet shape, and then cured. The electrically conductive filler, binder, separator and electrolyte used here were the same as in the nickel metal hydride cell.
[0042] В положительном электроде элемента на основе диоксида марганца диоксид марганца MnO2 в ходе разряда преобразуется в оксигидроксид марганца MnOOH, а затем - в гидроксид марганца Mn(OH)2. Когда положительный электрод разряжается до гидроксида марганца, образуется тетраоксид тримарганца Mn3O4, который не способен заряжаться снова. Однако, даже когда диоксид марганца подвергается окислению при разряде, контакт с кислородом позволяет оксигидроксиду марганца превращаться вновь в диоксид марганца. Таким образом, диоксид марганца не изменяется до гидроксида марганца, вследствие чего необратимый тетраоксид тримарганца не образуется. А значит, положительный электрод не содержит тетраоксида тримарганца или содержит тетраоксид тримарганца в количестве менее 5%, самое большее. Газообразный кислород, выделяющийся из положительного электрода во время перезарядки, аккумулируется в элементе и используется.[0042] In a positive electrode of an element based on manganese dioxide, manganese dioxide MnO 2 is converted to manganese oxyhydroxide MnOOH during the discharge, and then to manganese hydroxide Mn (OH) 2 . When the positive electrode is discharged to manganese hydroxide, trimanganese tetraoxide Mn 3 O 4 is formed , which is not able to recharge. However, even when manganese dioxide undergoes oxidation during discharge, contact with oxygen allows manganese oxyhydroxide to revert to manganese dioxide. Thus, manganese dioxide does not change to manganese hydroxide, as a result of which irreversible trimanganese tetraoxide is not formed. So, the positive electrode does not contain tri-manganese tetraoxide or contains tri-manganese tetraoxide in an amount of less than 5%, at most. Oxygen gas released from the positive electrode during recharging is accumulated in the cell and used.
<Литий-ионный элемент><Lithium-ion cell>
[0043] Что касается отрицательного электрода, то сначала смешали титанат лития, карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) и сажу Ketjen (КС), вследствие чего была приготовлена смесь-суспензия. Затем, эту смесь нанесли на фольгу из нержавеющей стали, временно подсушили, а затем подвергли термообработке. Таким образом получили отрицательный электрод.[0043] As for the negative electrode, lithium titanate, carboxymethyl cellulose (CMC) and Ketjen carbon black (KS) were first mixed, whereupon a suspension mixture was prepared. Then, this mixture was applied to stainless steel foil, temporarily dried, and then subjected to heat treatment. Thus, a negative electrode was obtained.
Что касается положительного электрода, то сначала смешали фосфат лития-железа, КМЦ, активированный уголь и КС, вследствие чего была приготовлена смесь-суспензия. Затем, эту смесь нанесли на фольгу из нержавеющей стали, временно подсушили, а затем подвергли термообработке. Таким образом получили положительный электрод.As for the positive electrode, lithium-iron phosphate, CMC, activated carbon and KS were first mixed, as a result of which a suspension mixture was prepared. Then, this mixture was applied to stainless steel foil, temporarily dried, and then subjected to heat treatment. Thus, a positive electrode was obtained.
Используемый здесь сепаратор представлял собой микропористую пленку, выполненную из полипропилена. Используемый здесь электролит представлял собой 1 моль/л LiPF6/EC:DEC. Используемым здесь электропроводящим агентом была КС.The separator used here was a microporous film made of polypropylene. The electrolyte used here was 1 mol / L LiPF 6 / EC: DEC. The electrically conductive agent used here was CS.
Используемым здесь связующим была КМЦ. Используемый здесь токоотвод представлял собой нержавеющую сталь.The binder used here was CMC. The down conductor used here was stainless steel.
<Никель-цинковый элемент><Nickel-zinc element>
[0044] Никель-цинковый элемент включает в себя: отрицательный электрод, содержащий цинк или соединение цинка; положительный электрод, содержащий оксид никеля, гидроксид никеля или оксигидроксид никеля; и электролит, содержащий фосфат в диапазоне от 0,025 M до 0,25 M и свободную щелочь в диапазоне от 4 M до 9 M.[0044] The nickel-zinc cell includes: a negative electrode comprising zinc or a zinc compound; a positive electrode comprising nickel oxide, nickel hydroxide or nickel oxyhydroxide; and an electrolyte containing phosphate in the range from 0.025 M to 0.25 M and free alkali in the range from 4 M to 9 M.
<Первый вариант воплощения><First Embodiment>
[0045] Фиг. 1 представляет собой вид в разрезе, схематически иллюстрирующий в осевом направлении слоистый элемент цилиндрического типа (здесь и далее просто называемый слоистым элементом) согласно первому варианту воплощения настоящего изобретения. Как проиллюстрировано на Фиг. 1, слоистый элемент 11 включает в себя в качестве основных составляющих элементов внешний кожух 15, токоотвод 17 и электродные блоки 13, каждый из которых заключен во внешнем кожухе. Внешний кожух 15 выполнен с закрытой с одного конца цилиндрической банкой 12 и дискообразной крышкой 16, закрепленной на проеме 12c цилиндрической банки. Каждая из цилиндрической банки 12 и крышки 16 изготовлена из железа, но может быть изготовлена из другого металла. Внешний диаметр крышки 16 несколько больше, чем внутренний диаметр проема 12c цилиндрической банки. После того как электродные блоки 13 заключены во внешнем кожухе 15, крышку 16 устанавливают с плотной посадкой в проеме 12c цилиндрической банки.[0045] FIG. 1 is a sectional view schematically in the axial direction of a cylindrical type laminate (hereinafter simply referred to as a laminate) according to a first embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 1, the layered element 11 includes, as main constituent elements, an
[0046] Каждый из электродных блоков 13 выполнен с положительным электродом 13a, содержащим активный материал положительного электрода, отрицательным электродом 13b, содержащим сплав-аккумулятор водорода, и сепаратором 13c, расположенным между положительным электродом 13a и отрицательным электродом 13b, чтобы позволить ионам проходить через него, но предотвращая прохождение через него электронов. Электродные блоки 13 уложены стопкой в осевом направлении (в направлении X на Фиг. 1) цилиндрической банки 12 и заключены во внешний кожух 15. При этом электролит (не проиллюстрирован) удерживается в сепараторе 13c. Каждый из положительного электрода 13a, отрицательного электрода 13b и сепаратора 13c имеет форму диска с образованным в центре отверстием. Внешний диаметр отрицательного электрода 13b является меньшим, чем внутренний диаметр цилиндрической банки 12, так что внешняя кромка 13bb отрицательного электрода не находится в контакте с внутренней поверхностью 12a цилиндрической банки. С другой стороны, внешний диаметр положительного электрода 13a является большим, чем внутренний диаметр цилиндрической банки 12, так что внешняя кромка 13ab положительного электрода находится в контакте с внутренней поверхностью 12a цилиндрической банки, и положительный электрод 13a оказывается электрически соединенным с цилиндрической банкой 12. Предпочтительно, внешний диаметр положительного электрода 13a на 100 мкм больше, чем внутренний диаметр цилиндрической банки 12.[0046] Each of the electrode blocks 13 is made with a positive electrode 13a containing the active material of the positive electrode, a negative electrode 13b containing a hydrogen storage alloy, and a separator 13c located between the positive electrode 13a and the negative electrode 13b to allow ions to pass through it but preventing the passage of electrons through it. The electrode blocks 13 are stacked axially (in the X direction in FIG. 1) of the cylindrical can 12 and are enclosed in an
[0047] Токоотвод 17 выполнен из никелированного железа и имеет выполненную в форме стержня штоковую часть 17a и удерживающую часть 17b, образованную на одном конце штоковой части 17a. Обработка никелированием предотвращает корродирование токоотвода 17 под действием электролита, содержащегося в сепараторе 13c. Штоковая часть 17a токоотвода проходит через центр электродного блока 13, включающего положительный электрод 13a, отрицательный электрод 13b и сепаратор 13c, в осевом направлении (направлении X на Фиг. 1) внешнего кожуха 15. Диаметр отверстия, образованного в центре отрицательного электрода 13b, является меньшим, чем внешний диаметр штоковой части 17a. Следовательно, периферийная кромка l3ba отверстия отрицательного электрода входит в контакт с штоковой частью 17a, так что отрицательный электрод 13b электрически соединен с токоотводом 17. С другой стороны, диаметр отверстия, образованного в центре положительного электрода 13a, является большим, чем внешний диаметр штоковой части 17a. Следовательно, периферийная кромка l3aa отверстия положительного электрода не входит в контакт со штоковой частью 17a, так что положительный электрод 13a электрически изолирован от токоотвода 17.[0047] The
[0048] Электродные блоки 13 располагают последовательно уложенными стопкой на удерживающей части 17b токоотвода. Удерживающая часть 17b не дает электродному блоку 13 свалиться с конца токоотвода 17 в ходе сборки. Удерживающая часть 17b имеет форму диска. Удерживающая часть 17b расположена на дне 12b цилиндрической банки со вставленной между удерживающей частью 17b и дном 12b изоляционной пластиной 14. Изоляционная пластина 14 предотвращает электрическое короткое замыкание, вызываемое непосредственным контактом токоотвода 17 с цилиндрической банкой 12. Противоположный удерживающей части 17b конец штоковой части 17a опирается на опору 18 штока, обеспеченную в центре крышки 16. Опора 18 штока выполнена из изолирующего материала для предотвращения электрического короткого замыкания между крышкой 16 и штоковой частью 17a. Штоковая часть, выступающая из крышки 16, служит в качестве вывода 17c положительного электрода. Цилиндрическая банка 12 служит в качестве вывода отрицательного электрода.[0048] The electrode blocks 13 are stacked sequentially on a holding portion 17b of the collector. The holding portion 17b prevents the
[0049] Далее будет приведено описание соотношения между размерами положительного электрода 13a, отрицательного электрода 13b и сепаратора 13c и размерами внешнего кожуха 15 и токоотвода 17. Внешняя кромка сепаратора 13c накрыта положительным электродом 13a (первым электродом), а внешняя кромка отрицательного электрода 13b (второго электрода) накрыта сепаратором 13c. Более того, периферийная кромка отверстия, через которое проходит токоотвод 17, в положительном электроде 13a накрыта сепаратором 13c, а периферийная кромка отверстия, через которое проходит токоотвод 17, в сепараторе 13c накрыта отрицательным электродом 13b.[0049] Next, a description will be made of the relationship between the dimensions of the positive electrode 13a, the negative electrode 13b and the separator 13c and the dimensions of the
[0050] Иными словами, внешний диаметр сепаратора 13c больше, чем внешний диаметр отрицательного электрода 13b (второго электрода). Поэтому положительный электрод 13a и отрицательный электрод 13b полностью отделены друг от друга сепаратором 13c поблизости от внутренней периферийной поверхности внешнего кожуха 15. Таким образом, электроды не приходят в контакт друг с другом, даже будучи деформированными. Кроме того, диаметр отверстия, образованного в центре сепаратора 13c, является меньшим, чем диаметр отверстия, образованного в центре положительного электрода 13a. Поэтому положительный электрод 13a и отрицательный электрод 13b полностью отделены друг от друга сепаратором 13c поблизости от внешней периферийной поверхности токоотвода 17. Таким образом, электроды не приходят в контакт друг с другом, даже будучи деформированными. Более того, внешний диаметр сепаратора 13c является меньшим, чем внешний диаметр положительного электрода 13a (первого электрода). Поэтому сепаратор 13c не проложен между положительным электродом 13a и цилиндрической банкой 12. Кроме того, диаметр отверстия, образованного в центре сепаратора 13c, является большим, чем диаметр отверстия, образованного в центре отрицательного электрода 13b. Поэтому сепаратор 13c не проложен между отрицательным электродом 13b и токоотводом 17.[0050] In other words, the outer diameter of the separator 13c is larger than the outer diameter of the negative electrode 13b (second electrode). Therefore, the positive electrode 13a and the negative electrode 13b are completely separated from each other by a separator 13c in the vicinity of the inner peripheral surface of the
[0051] Внешняя кромка положительного электрода 13a приведена в контакт с внутренней поверхностью, которая служит в качестве вывода токоотвода, внешнего кожуха 15, так что электричество и тепло, генерируемые на положительном электроде 13a, могут передаваться внешнему кожуху 15 с хорошей эффективностью. Аналогично, периферийная кромка отверстия, через которое проходит токоотвод, в отрицательном электроде 13b приведена в контакт с токоотводом 17, служащим в качестве вывода токоотвода, так что электричество, генерируемое на отрицательном электроде 13b, может быть передано токоотводу 17 с хорошей эффективностью.[0051] The outer edge of the positive electrode 13a is brought into contact with the inner surface, which serves as the output of the collector, of the
[0052] Авторы настоящего изобретения приняли в качестве электродной структуры цилиндрический элемент с пакетированной структурой. Таким образом, авторы настоящего изобретения обеспечили возможность передавать генерируемые на электродах электричество и тепло внешнему кожуху и токоотводу с хорошей эффективностью. Тем самым авторы настоящего изобретения реализовали слоистый элемент с улучшенными характеристиками охлаждения и характеристиками токоотведения.[0052] The authors of the present invention have adopted a stacked cylindrical element as an electrode structure. Thus, the authors of the present invention have made it possible to transmit the electricity and heat generated by the electrodes to the outer casing and the collector with good efficiency. Thus, the authors of the present invention have realized a layered element with improved cooling characteristics and current-carrying characteristics.
[0053] Далее будет приведено описание функций и эффектов конструкции охлаждения в первом варианте воплощения.[0053] Next, a description will be given of the functions and effects of the cooling structure in the first embodiment.
Внешняя кромка 13ab положительного электрода плотно прижата к внутренней поверхности 12a цилиндрической банки и входит в плотный контакт с внутренней поверхностью 12a цилиндрической банки. Тепло, выделяющееся из положительного электрода 13a, передается непосредственно цилиндрической банке 12. Более того, тепло, выделяющееся из отрицательного электрода 13b, передается положительному электроду 13a через сепаратор 13c. Тонкий и одиночный сепаратор 13c не столь сильно препятствует переносу тепла. Как описано выше, тепло, выделяющееся из каждого из электродов 13a и 13b, передается цилиндрической банке 12 при низком тепловом сопротивлении, так что рост температуры внутри слоистого элемента сдерживается.The outer edge 13ab of the positive electrode is tightly pressed against the inner surface 12a of the cylindrical can and comes into tight contact with the inner surface 12a of the cylindrical can. The heat generated from the positive electrode 13a is transferred directly to the cylindrical can 12. Moreover, the heat generated from the negative electrode 13b is transferred to the positive electrode 13a through the separator 13c. The thin and single separator 13c does not interfere so much with heat transfer. As described above, the heat generated from each of the electrodes 13a and 13b is transferred to the cylindrical can 12 at a low thermal resistance, so that the temperature increase inside the laminate is suppressed.
[0054] Здесь будет приведено описание различия в росте температуры между слоистым элементом согласно варианту воплощения настоящего изобретения и стандартным спирально-намотанным элементом, исходя из примера расчета. В спирально-намотанном элементе общий коэффициент теплопередачи (U1) выражен математической формулой 1. С другой стороны, в слоистом элементе общий коэффициент теплопередачи (U2) выражен математической формулой 2.[0054] Here, a description will be given of the difference in temperature increase between the laminate element according to an embodiment of the present invention and a standard helically wound element, based on an example calculation. In a spiral wound element, the total heat transfer coefficient (U1) is expressed by
[0055] [Математическая формула 1][0055] [Mathematical formula 1]
здесь n - число витков; k, k+, k-, ks - теплопроводность; t, t+, t-, ts - толщина; h0, h1 - ламинарный слой.here n is the number of turns; k, k + , k - , k s - thermal conductivity; t, t + , t - , t s - thickness; h 0 , h 1 - laminar layer.
[0056] [Математическая формула 2][0056] [Mathematical formula 2]
здесь k, k* - теплопроводность; t, t* - толщина; h0, h1 - ламинарный слой.here k, k * is the thermal conductivity; t, t * is the thickness; h 0 , h 1 - laminar layer.
[0057] При этом вычисление сделано применительно к элементу типа 18650, используемому в качестве примера. Спирально-намотанный элемент имеет следующие параметры.[0057] In this case, the calculation is made in relation to the element type 18650, used as an example. The spiral wound element has the following parameters.
t=0,5 мм, t+=t-=ts=10 мкм, k=k+=k-=40 Вт·м-2·градус-1 t = 0.5 mm, t + = t - = t s = 10 μm, k = k + = k - = 40 W · m -2 · degree -1
h0=100 Вт·м-2·градус-1, h1=1 Вт·м-2·градус-1, ks=1 Вт·м-2·градус-1,h 0 = 100 W · m -2 · degree -1 , h 1 = 1 W · m -2 · degree -1 , k s = 1 W · m -2 · degree -1 ,
n=9/0,03=300n = 9 / 0.03 = 300
Математическая формула 1, в которую подставлены эти значения, дает U1=0,0011 Вт·м-2·градус-1.
[0058] С другой стороны, слоистый элемент согласно этому варианту воплощения имеет следующие параметры.[0058] On the other hand, the laminate according to this embodiment has the following parameters.
h0=100 Вт·м-2·градус-1, t=0,5 мм, k=40 Вт·м-2·градус-1 h 0 = 100 W · m -2 · degree -1 , t = 0.5 mm, k = 40 W · m -2 · degree -1
h1=10000 Вт·м-2·градус-1, t*=0,009 м, k*=40 Вт·м-2·градус-1 h 1 = 10000 W · m -2 · degree -1 , t * = 0.009 m, k * = 40 W · m -2 · degree -1
Поэтому математическая формула 2, в которую подставлены эти значения, дает U2=100 Вт·м-2·градус-1.Therefore,
[0059] Сопоставление между этими двумя примерами указывает на то, что слоистый элемент согласно варианту воплощения настоящего изобретения превосходит по теплопередаче примерно в 100000 раз стандартный спирально-намотанный элемент.[0059] A comparison between the two examples indicates that the laminate according to an embodiment of the present invention excels in heat transfer by about 100,000 times the standard spiral wound element.
[0060] Далее будет приведено описание модифицированного примера первого варианта воплощения. В частности, в этом модифицированном примере принят мешковидный сепаратор.[0060] A description will now be made of a modified example of the first embodiment. In particular, in this modified example, a bag-shaped separator is adopted.
Фиг. 2A представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий электроды, окруженные мешковидным сепаратором. Для простоты, Фиг. 2A иллюстрирует один положительный электрод 13a и один отрицательный электрод 13b. Положительный электрод 13a окружен мешковидным сепаратором l3ca, за исключением внешней кромки. Более того, отрицательный электрод 13b окружен мешковидным сепаратором 13cb, за исключением периферийной кромки отверстия, через которое проходит токоотвод.FIG. 2A is a sectional view illustrating electrodes surrounded by a bag-shaped separator. For simplicity, FIG. 2A illustrates one positive electrode 13a and one negative electrode 13b. The positive electrode 13a is surrounded by a bag-shaped separator l3ca, with the exception of the outer edge. Moreover, the negative electrode 13b is surrounded by a bag-shaped separator 13cb, with the exception of the peripheral edge of the hole through which the collector passes.
[0061] Фиг. 2B представляет собой вид сверху, иллюстрирующий положительный электрод 13a (первый электрод), окруженный мешковидным сепаратором. Фиг. 2C представляет собой вид сверху, иллюстрирующий отрицательный электрод 13b (второй электрод), окруженный мешковидным сепаратором.[0061] FIG. 2B is a plan view illustrating a positive electrode 13a (first electrode) surrounded by a bag-shaped separator. FIG. 2C is a plan view illustrating a negative electrode 13b (second electrode) surrounded by a bag-shaped separator.
[0062] Положительный электрод 13a помещают между двумя сепараторами, каждый из которых имеет внешний диаметр, который является меньшим, чем внешний диаметр положительного электрода 13a, и диаметр отверстия, который является большим, чем диаметр отверстия положительного электрода 13a, а перекрывающиеся части в двух сепараторах (края отверстий) соединяют друг с другом термической сваркой. Таким образом, образуется положительный электрод 13a, окруженный мешковидным сепаратором 13ca. Отрицательный электрод 13b помещают между двумя сепараторами, каждый из которых имеет внешний диаметр, который является большим, чем внешний диаметр отрицательного электрода 13b, и диаметр отверстия, который является меньшим, чем диаметр отверстия отрицательного электрода 13b, а перекрывающиеся части в двух сепараторах (внешние периферийные части) соединяют друг с другом путем термической сварки. Таким образом, образуется отрицательный электрод 13b, окруженный мешковидным сепаратором 13cb.[0062] The positive electrode 13a is placed between two separators, each of which has an outer diameter that is smaller than the outer diameter of the positive electrode 13a, and a hole diameter that is larger than the diameter of the hole of the positive electrode 13a, and overlapping parts in the two separators (the edges of the holes) are connected to each other by heat welding. Thus, a positive electrode 13a is formed, surrounded by a bag-shaped separator 13ca. The negative electrode 13b is placed between two separators, each of which has an outer diameter that is larger than the outer diameter of the negative electrode 13b, and a hole diameter that is smaller than the diameter of the hole of the negative electrode 13b, and overlapping parts in the two separators (external peripheral parts) are connected to each other by thermal welding. Thus, a negative electrode 13b is formed, surrounded by a bag-shaped separator 13cb.
[0063] Пыль или инородные вещества, образующиеся из электродов в ходе транспортировки элемента и в ходе сборки элемента, улавливаются внутри мешковидного сепаратора. Мешковидный сепаратор предотвращает попадание пыли или инородных веществ, происходящих из электродов, между электродами и между электродом и выводом токоотвода. Поэтому внутреннее короткое замыкание не возникает. Кроме того, мешковидный сепаратор предохраняют от попадания между положительным электродом 13a и цилиндрической банкой 12 и между отрицательным электродом 13b и токоотводом 17 вследствие расположения сепараторов вне правильного местоположения.[0063] Dust or foreign matter generated from the electrodes during transport of the cell and during assembly of the cell is trapped inside the bag-shaped separator. A bag-shaped separator prevents the ingress of dust or foreign matter originating from the electrodes between the electrodes and between the electrode and the collector terminal. Therefore, an internal short circuit does not occur. In addition, the bag-shaped separator is prevented from getting between the positive electrode 13a and the cylindrical can 12 and between the negative electrode 13b and the
<Второй вариант воплощения><Second embodiment>
[0064] Фиг. 3 представляет собой вид в разрезе, схематически иллюстрирующий в осевом направлении слоистый элемент трубчатого типа (здесь и далее просто называемый слоистым элементом) согласно второму варианту воплощения настоящего изобретения. Как проиллюстрировано на Фиг. 3, слоистый элемент 21 имеет почти ту же конструкцию, что и у слоистого элемента 11, проиллюстрированного на Фиг. 1, за исключением части внешнего кожуха и части токоотвода. В частности, внешний кожух 25 выполнен с круглой трубой 22 и дискообразными крышками 26, закрепленными на проемах 22b, образованных на двух концах круглой трубы 22. Токоотвод 27 проходит через крышку 26 и опирается на крышку 26. Здесь и далее будет в основном приведено описание различия между слоистым элементом 21 и слоистым элементом 11.[0064] FIG. 3 is a sectional view schematically in the axial direction of a tubular type laminate element (hereinafter simply referred to as a laminate element) according to a second embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 3, the
[0065] Электродные блоки 23, каждый из которых выполнен с положительным электродом 23a, отрицательным электродом 23b и сепаратором 23c, последовательно уложены стопкой в таком состоянии, что через них проходит штоковая часть 27a токоотвода. Токоотвод 27 опирается на опоры 28 штока, образованные в центрах крышек 26, соответственно, на двух его концах 27b. Каждая из опор 28 штока изготовлена из изоляционного материала для предотвращения электрического короткого замыкания между крышкой 26 и токоотводом 27. Каждый из концов 27b токоотвода 23, выступающих из крышек 26, служит в качестве вывода отрицательного электрода. Круглая труба 22 служит в качестве вывода положительного электрода.[0065] The electrode blocks 23, each of which is provided with a positive electrode 23a, a negative electrode 23b and a separator 23c, are successively stacked in such a state that the stem portion 27a of the collector passes through them. The
[0066] Далее будет приведено описание собранной батареи, включающей слоистый элемент 21. Фиг. 4A иллюстрирует состояние, при котором к слоистому элементу 21 прикреплен металлический фитинг 29. Металлический фитинг 29 расположен между слоистым элементом 21 и соседним слоистым элементом 21′ так, чтобы быть приведенным в поверхностный контакт с крышкой 26 слоистого элемента 21. Металлический фитинг 29 изготавливают из металла столбчатой формы, но он может быть изготовлен из металла в форме призмы. Осевое направление металлического фитинга 29 соответствует осевому направлению (направлению X на Фиг. 4A) токоотвода 27. Металлический фитинг 29 имеет верхнюю поверхность 29a (левая сторона на фигуре), и в центре верхней поверхности 29a в вертикальном направлении к верхней поверхности 29a образована полость 29aa. Полость 29aa позволяет входить в нее токоотводу 27′ соседнего слоистого элемента 21'. Металлический фитинг 29 также имеет нижнюю поверхность 29b (правая сторона на фигуре), и в центре нижней поверхности 29b в вертикальном направлении к нижней поверхности 29b образована полость 29ba. Полость 29ba позволяет входить в нее изолирующей детали 24. Более того, в центре изолирующей детали 24 в вертикальном направлении к нижней поверхности 29b образована полость 24a. Полость 29a позволяет входить в нее штоковой части 27b токоотвода в слоистом элементе 21. Нижняя поверхность 29b металлического фитинга входит в поверхностный контакт с крышкой 26 слоистого элемента, так что слоистый элемент 21 и соседний слоистый элемент 21′ оказываются электрически соединенными друг с другом через металлический фитинг 29. При этом изолирующая деталь 24 предотвращает электрическое короткое замыкание, вызываемое контактом токоотвода 27 с внешним кожухом 25.[0066] Next, a description will be given of an assembled battery including a laminate 21. FIG. 4A illustrates a state in which a
[0067] Как проиллюстрировано на Фиг. 4B, можно получить собранную батарею 20, в которой слоистые элементы соединены последовательно, путем соединения соседних слоистых элементов 21 друг с другом с использованием металлического фитинга 29.[0067] As illustrated in FIG. 4B, it is possible to obtain an assembled
<Третий вариант воплощения><Third Embodiment>
[0068] Фиг.5 представляет собой вид в разрезе, схематически иллюстрирующий в осевом направлении слоистый элемент капсульного типа (здесь и далее просто называемый слоистым элементом) согласно третьему варианту воплощения настоящего изобретения. Слоистый элемент 31 включает в себя в качестве основных составляющих элементов внешний кожух 35, токоотвод 37 и электродные блоки 33, каждый из которых заключен во внешнем кожухе. Внешний кожух 35 выполнен с закрытым с одного конца цилиндрическим внешним конструктивным узлом 32 и крышкой 36, закрепленной на проеме 32c внешнего конструктивного узла 32. И внешний конструктивный узел 32, и крышка 36 выполнены из никелированного железа, но могут быть изготовлены из металла, такого как алюминий или титан.[0068] FIG. 5 is a sectional view schematically in the axial direction of a capsule type laminate (hereinafter simply referred to as a laminate) according to a third embodiment of the present invention. Layered element 31 includes, as main constituent elements, an
[0069] Внешний конструктивный узел 32 имеет трубчатую боковую часть 32a и выпуклую часть 32b, которая выпячивается в форме купола у ее дна, а крышка 36 также имеет трубчатую боковую часть 36a и выпуклую часть 36b, которая выпячивается в форме купола у ее дна. Внешний диаметр боковой части 36a крышки меньше, чем внутренний диаметр отверстия 32c внешнего конструктивного узла 32. Проем 32c закрывается крышкой 36 в таком направлении, чтобы выпуклая часть 36b выпячивалась наружу из проема 32c внешнего конструктивного узла. Крышка 36 связана с внешним конструктивным узлом 32 посредством изолирующей уплотнительной детали 38. Изолирующая уплотнительная деталь 38 играет роль электроизоляции внешнего конструктивного узла 32 от крышки 36, а также играет роль формирования герметизированного пространства внутри внешнего кожуха 35 за счет герметизации связанной части. Изолирующая уплотнительная деталь 38 изготовлена из материала, обладающего изолирующими свойствами и свойством уплотнения, такого как асфальто-смолистые вещества.[0069] The external
[0070] Каждый из электродных блоков 33 выполнен с положительным электродом 33a, содержащим активный материал положительного электрода, отрицательным электродом 33b, содержащим сплав-аккумулятор водорода, и сепаратором 33c, расположенным между положительным электродом 33a и отрицательным электродом 33b, чтобы позволить ионам проходить через него, но предотвратить прохождение через него электронов. Более того, электродные блоки 33 уложены стопкой в осевом направлении (направлении X на Фиг.5) внешнего конструктивного узла 32 и заключены во внешнем кожухе 35. При этом электролит удерживается в сепараторе 33c. Каждый из положительного электрода 33a, отрицательного электрода 33b и сепаратора 33c имеет форму диска с образованным в центре отверстием. Более того, внешний диаметр положительного электрода 33a меньше, чем внутренний диаметр внешнего конструктивного узла 32, так что внешняя кромка 33aa положительного электрода не находится в контакте с внутренней поверхностью 32aa внешнего конструктивного узла. С другой стороны, внешний диаметр отрицательного электрода 33b больше, чем внутренний диаметр внешнего конструктивного узла 32, так что внешняя кромка 33ba отрицательного электрода находится в контакте с внутренней поверхностью 32aa внешнего конструктивного узла 32, и, таким образом, отрицательный электрод 33b электрически соединен с внешним конструктивным узлом 32. Предпочтительно, внешний диаметр отрицательного электрода 33b на 100 мкм больше, чем внутренний диаметр внешнего конструктивного узла 32.[0070] Each of the electrode blocks 33 is made with a positive electrode 33a containing the active material of the positive electrode, a negative electrode 33b containing a hydrogen storage alloy, and a separator 33c located between the positive electrode 33a and the negative electrode 33b to allow ions to pass through it but prevent the passage of electrons through it. Moreover, the electrode blocks 33 are stacked in the axial direction (X direction in FIG. 5) of the external
[0071] Токоотвод 37 изготовлен из электропроводящего никелированного железа и имеет стержневидную штоковую часть 37a и удерживающую часть 37b, прикрепленную к одному концу штоковой части 37a. Штоковая часть 37a токоотвода 37 проходит через центр электродного блока 33, выполненного с положительным электродом 33a, отрицательным электродом 33b и сепаратором 33c, в осевом направлении (направлении X на Фиг. 5) внешнего кожуха 35. Диаметр отверстия, образованного в центре положительного электрода 33a, является меньшим, чем внешний диаметр штоковой части 37a. Следовательно, периферийная кромка 33ab отверстия положительного электрода входит в контакт со штоковой частью 37a, так что положительный электрод 33a электрически соединен с токоотводом 37. С другой стороны, диаметр отверстия, образованного в центре отрицательного электрода 33b, является большим, чем внешний диаметр штоковой части 37a. Следовательно, периферийная кромка 33bb отверстия отрицательного электрода не находится в контакте со штоковой частью 37a.[0071] The
[0072] Электродные блоки 33 расположены последовательно уложенными стопкой на удерживающей части 37b токоотвода. Здесь удерживающая часть 37b не дает электродному блоку 33 спадать с конца токоотвода 37. Прижимные колодки 34a, каждая из которые изготовлена из изолирующего материала, расположены на двух концах уложенных стопкой электродных блоков 33 и предохраняют электродные блоки 33 от повреждения при укладке электродных блоков 33 друг на другу и их сжатии (подпрессовывании). Прижимная колодка 34a предпочтительно изготовлена из материала, который соответствующим образом используется в качестве изолирующего материала и конструкционного материала, и изготовлена из полипропилена. Удерживающая часть 37b имеет форму диска. Удерживающая часть 37b не находится в контакте с выпуклой частью 32b на дне внешнего конструктивного узла. Поэтому, удерживающая часть 37b и внешний конструктивный узел 32a электрически изолированы друг от друга. Противоположный удерживающей части 37b конец 37c штоковой части проходит через отверстие 36c, образованное в центре крышки 36, и выступает наружу (направление вправо на фигуре) из крышки 36. Конец 37c, выступающий из крышки 36, служит в качестве вывода положительного электрода. Внешний конструктивный узел 32 служит в качестве вывода отрицательного электрода.[0072] The electrode blocks 33 are arranged in series in a stack on the holding portion 37b of the collector. Here, the holding portion 37b prevents the
[0073] Камеры 39 аккумулирования водорода обеспечены во внутренних пространствах выпуклых частей 32b и 36b. Конкретнее, камера 39 аккумулирования водорода расположена в пространстве, которое образовано внутренней поверхностью 32ba, 36ba выпуклой части и электродным блоком 33, во внешнем кожухе.[0073]
[0074] Отрицательный электрод 33b содержит сплав-аккумулятор водорода. Зарядная емкость отрицательного электрода 33b является меньшей, чем зарядная емкость положительного электрода 33a. Газообразный водород, выделяющийся из отрицательного электрода из-за перезарядки, накапливается в камере 39 аккумулирования водорода. Газообразный водород, накопленный в камере 39 аккумулирования водорода, аккумулируется сплавом-аккумулятором водорода, вследствие чего отрицательный электрод 33b заряжается.[0074] The negative electrode 33b comprises a hydrogen storage alloy. The charging capacity of the negative electrode 33b is smaller than the charging capacity of the positive electrode 33a. Hydrogen gas released from the negative electrode due to recharging accumulates in the
<Количество активного материала><Amount of active material>
[0075] В слоистом элементе согласно этому варианту воплощения настоящего изобретения емкость положительного электрода составляет 1000 мА·ч. Емкость отрицательного электрода соответствует 80% от емкости положительного электрода.[0075] In the laminate according to this embodiment of the present invention, the capacity of the positive electrode is 1000 mAh. The capacity of the negative electrode corresponds to 80% of the capacity of the positive electrode.
[0076] В лимитируемом отрицательным электродом элементе на отрицательном электроде в состоянии перезарядки генерируется газообразный водород. Иными словами, заряд до 800 мА·ч или более вызывает выделение газообразного водорода из отрицательного электрода (см. формулу реакции (1)). Выделившийся газообразный водород аккумулируется в отрицательном электроде. Газообразный водород, который не аккумулируется в отрицательном электроде, аккумулируется в зазоре, образованном внутри элемента. Обеспечение камеры аккумулирования газообразного водорода в элементе позволяет элементу накапливать и аккумулировать газообразный водород в большем количестве. Когда газообразный водород генерируется в большом количестве, давление в элементе возрастает. Каждый из слоистых элементов согласно первому - третьему вариантам воплощения обладает герметичной конструкцией. Поэтому, накопленный газообразный водород не утекает из элемента.[0076] In the negative electrode limited element on the negative electrode, gaseous hydrogen is generated in the charge state. In other words, a charge of up to 800 mAh or more causes the release of gaseous hydrogen from the negative electrode (see reaction formula (1)). The released gaseous hydrogen accumulates in the negative electrode. Hydrogen gas that does not accumulate in the negative electrode accumulates in the gap formed inside the cell. Providing a hydrogen gas storage chamber in the element allows the element to accumulate and accumulate hydrogen gas in a larger amount. When gaseous hydrogen is generated in large quantities, the pressure in the cell increases. Each of the laminated elements according to the first to third embodiments has a sealed structure. Therefore, the accumulated gaseous hydrogen does not leak from the element.
[0077] Что касается разряда слоистого элемента, то накапливаемый в отрицательном электроде водород «разряжается» из сплава-аккумулятора водорода в виде ионов водорода и электронов. Однако газообразный водород, накопленный и аккумулированный в слоистом элементе, накапливается в сплаве-аккумуляторе водорода, вследствие чего поддерживается заряженное состояние отрицательного электрода (см. формулу реакции (2) во время разряда). Как описано выше, газообразный водород не является бесполезным, поскольку газообразный водород используется в качестве источника энергии во время разряда. Сплав-аккумулятор водорода действует как так называемый катализатор. Поэтому, изменение объема отрицательного электрода при заряде и разряде достаточно мало. Это приводит к предотвращению деградации отрицательного электрода и к продлению срока службы элемента.[0077] As for the discharge of the layered element, the hydrogen accumulated in the negative electrode is "discharged" from the hydrogen storage alloy in the form of hydrogen ions and electrons. However, gaseous hydrogen accumulated and accumulated in the layered element accumulates in the hydrogen storage alloy, whereby the charged state of the negative electrode is maintained (see reaction formula (2) during discharge). As described above, hydrogen gas is not useless since hydrogen gas is used as an energy source during discharge. The hydrogen storage alloy acts as a so-called catalyst. Therefore, the change in the volume of the negative electrode during charge and discharge is quite small. This leads to preventing degradation of the negative electrode and to prolonging the life of the cell.
[0078] Здесь электрод играет роль электрода, который заряжается и разряжается в стандартном вторичном элементе (аккумуляторе). В дополнение, электрод также играет роль электрода, который обеспечивает электролиз воды, содержащейся в электролите, с образованием газообразного водорода.[0078] Here, the electrode plays the role of an electrode that is charged and discharged in a standard secondary cell (battery). In addition, the electrode also plays the role of an electrode that electrolyzes the water contained in the electrolyte to form hydrogen gas.
[0079] Цена отрицательного электрода, который является дорогостоящим, составляет 80% от общей цены электродов. Лимитируемый положительным электродом элемент требует отрицательных электродов, которые в 1,7 раза больше положительных электродов. Однако, согласно настоящему изобретению количество отрицательных электродов снижено до 80% относительно количества положительных электродов. Таким образом, становится возможным наполовину снизить цену электродов. Даже когда количество отрицательных электродов снижено, при использовании газообразного водорода, накапливаемого при перезаряде, емкость элемента не снижается.[0079] The price of the negative electrode, which is expensive, is 80% of the total price of the electrodes. The element limited by the positive electrode requires negative electrodes, which are 1.7 times larger than the positive electrodes. However, according to the present invention, the number of negative electrodes is reduced to 80% relative to the number of positive electrodes. Thus, it becomes possible to halve the price of the electrodes. Even when the number of negative electrodes is reduced, when using the gaseous hydrogen accumulated during recharging, the capacity of the cell does not decrease.
<Четвертый вариант воплощения><Fourth Embodiment>
[0080] Со ссылкой на вид в осевом разрезе по Фиг. 6A будет приведено описание слоистого элемента прямоугольного типа (здесь и далее просто называемого слоистым элементом) согласно четвертому варианту воплощения настоящего изобретения. Слоистый элемент 71 включает в себя в качестве основных составляющих элементов внешний кожух 75, токоотводы 77 и электродные блоки 74, каждый из которых заключен во внешнем кожухе. Внешний кожух 75 выполнен с корпусной деталью 72 и деталью-крышкой 73. Корпусная деталь 72 представляет собой закрытый с одного конца прямоугольный контейнер. Проем 72c корпусной детали 72 закрывается крышкой 73, так что внутри корпусной детали 72 может быть образовано герметизированное пространство. Каждая из корпусной детали 72 и крышки 73 изготовлена из железа. Как проиллюстрировано на виде сверху по Фиг. 6B, слоистый элемент 71 в целом имеет прямоугольную форму.[0080] With reference to an axial sectional view of FIG. 6A, a rectangular type laminate (hereinafter simply referred to as a laminate) will be described according to a fourth embodiment of the present invention.
[0081] Каждый из электродных блоков 74 выполнен с положительным электродом 74a, содержащим активный материал положительного электрода, отрицательным электродом 74b, содержащим сплав-аккумулятор водорода, и сепаратором 74c, расположенным между положительным электродом 74a и отрицательным электродом 74b, чтобы позволить ионам проходить через него, но предотвращая прохождение через него электронов. Сепаратор 74c играет роль предотвращения короткого замыкания между положительным электродом 74a и отрицательным электродом 74b и роль удержания электролита. Положительный электрод 74a и отрицательный электрод 74b уложены стопкой в осевом направлении (направлении Y на Фиг. 6A) корпусной детали 72 с проложенным между ними сепаратором 74c и заключены во внешний кожух 75. Каждый из положительного электрода 74a, отрицательного электрода 74b и сепаратора 74c имеет форму листа. Внешний размер отрицательного электрода 74b является меньшим, чем внутренний размер корпусной детали 72, так что внешняя кромка 74bb отрицательного электрода не находится в контакте с внутренней поверхностью 72a корпусной детали. С другой стороны, внешний размер положительного электрода 74a является большим, чем внутренний размер корпусной детали 72, так что внешняя кромка 74ab положительного электрода находится в контакте с внутренней поверхностью 72a корпусной детали 72 под давлением, и, таким образом, положительный электрод 74a электрически соединен с корпусной деталью 72. Поэтому, поскольку выделяющееся из электродного блока 74 тепло передается корпусной детали 72 с небольшим температурным градиентом, рост температуры электродного блока 74 сдерживается. Предпочтительно, внешний размер положительного электрода 74a больше на 100 мкм, чем внутренний размер корпусной детали 72.[0081] Each of the electrode blocks 74 is provided with a positive electrode 74a containing the active material of the positive electrode, a negative electrode 74b containing the hydrogen storage alloy, and a separator 74c located between the positive electrode 74a and the negative electrode 74b to allow ions to pass through it but preventing the passage of electrons through it. The separator 74c plays the role of preventing a short circuit between the positive electrode 74a and the negative electrode 74b and the role of electrolyte retention. The positive electrode 74a and the negative electrode 74b are stacked in the axial direction (Y direction in FIG. 6A) of the
[0082] Каждый из токоотводов 77 изготовлен из электропроводящего никелированного железа. Более того, токоотвод 77 имеет часть с потайной головкой 77b в форме перевернутого конуса и штоковую часть 77a, следующую за частью с потайной головкой 77b, и в целом принимает форму винта с потайной головкой.[0082] Each of the
[0083] Электроды 74b и 74a имеют соответственно отверстия 74ba и 74aa, через которые проходит штоковая часть 77a токоотвода 77. Диаметр отверстия 74ba, образованного на отрицательном электроде 74b, является меньшим, чем внешний диаметр штоковой части 77a, так что отрицательный электрод 74b входит в контакт со штоковой частью 77a, и, таким образом, отрицательный электрод 74b оказывается электрически соединенным с токоотводом 77. С другой стороны, диаметр отверстия 74aa, образованного на положительном электроде 74a, является большим, чем внешний диаметр штоковой части 77a, так что положительный электрод 74a не входит в контакт со штоковой частью 77a.[0083] The electrodes 74b and 74a respectively have holes 74ba and 74aa through which the stem portion 77a of the
[0084] Четыре токоотвода 77 (см. Фиг. 6B) соединены друг с другом через соединительную плиту 77d, расположенную под электродными блоками 74. Иными словами, винтовая часть 77c, образованная на нижнем конце 77ca токоотвода, ввинчивается в винтовое отверстие 77da, образованное на соединительной плите 77d, так что токоотвод 77 соединяется с соединительной плитой 77d. Электродные блоки 74 размещены последовательно уложенными на соединительную плиту 77d, и соединительная плита 77d не дает электродным блокам 74 спадать с конца токоотвода 77. Между дном 72b корпусной детали и соединительной плитой 77d расположена изоляционная пластина 76b для предотвращения электрического короткого замыкания между токоотводом 77 и корпусной деталью 72 из-за контакта соединительной плиты 77d с дном 72b корпусной детали. В частности, соединительная плита 77d окружена изоляционной пластиной 76b, изготовленной из полипропилена.[0084] Four down conductors 77 (see FIG. 6B) are connected to each other via a connection plate 77d located under the electrode blocks 74. In other words, the screw portion 77c formed at the lower end 77ca of the down conductor is screwed into the screw hole 77da formed on the connection plate 77d, so that the
[0085] Крышка 73 имеет часть-плоскую пластину 73a и изогнутую часть 73b, которая изогнута под прямым углом к части-плоской пластине. Внутри изогнутой части 73b и на проеме 72c корпусной детали расположена изоляционная пластина 76a. Изоляционная пластина 76a предотвращает электрическое короткое замыкание между самым верхним электродным блоком 74 и крышкой 73. На противоположной крышке 73 поверхности изоляционной пластины 76a образован паз 76aa таким образом, чтобы внешняя кромка проема корпусной детали 72 входила в него. Между пазом 76aa и внешней кромкой проема корпусной детали 72 расположена уплотнительная деталь 80, изготовленная из асфальто-смолистых веществ, с тем чтобы поддерживать герметичность внутри внешнего кожуха 75. Для простоты, изготовленная из асфальто-смолистых веществ уплотнительная деталь 80 также расположена на отверстии, через которое проходит штоковая часть 77a токоотвода, в изоляционной пластине 76a.[0085] The cover 73 has a partly flat plate 73a and a curved part 73b that is curved at right angles to the partly flat plate. Inside the curved portion 73b and on the opening 72c of the body part, an insulating plate 76a is arranged. The insulating plate 76a prevents electrical short circuits between the
[0086] Крышка 73 соединена с соединительной плитой 77d токоотводом 77, действующим как винт с потайной головкой. Корпусная деталь 72 служит в качестве вывода положительного электрода, а крышка 73 служит в качестве вывода отрицательного электрода.[0086] The cover 73 is connected to the connection plate 77d by a
<Собранная батарея><Assembled Battery>
[0087] Фиг. 7 представляет собой рисунок, иллюстрирующий схематическую конфигурацию в случае, когда собранная батарея 70 выполнена с множеством слоистых элементов 71. Эти слоистые элементы 71 соединены последовательно таким образом, что образующая плоскую пластину часть 73a крышки в одном из слоистых элементов 71 находится напротив и приведена в поверхностный контакт с дном 72b корпусной детали в соседнем слоистом элементе. Соединенные последовательно слоистые элементы 71 помещены между панелью 78a вывода положительного электрода и панелью 78b вывода отрицательного электрода с образованием собранной батареи 70. Точнее, панель 78a вывода положительного электрода, которая входит в поверхностный контакт с корпусной деталью 72, и панель 78b вывода отрицательного электрода, которая входит в поверхностный контакт с крышкой 73, располагают внутри корпуса 70a. Затем множество слоистых элементов 71 заключают между панелью 78a вывода положительного электрода и панелью 78b вывода отрицательного электрода с образованием собранной батареи 70. В корпус 70a подают внешний холодный воздух всасывающим вентилятором 79a и вытяжным вентилятором 79b для охлаждения собранной батареи 70. Выходную мощность из собранной батареи 70 отводят из панели 78a вывода положительного электрода и панели 78b вывода отрицательного электрода наружу посредством кабеля (не проиллюстрирован).[0087] FIG. 7 is a drawing illustrating a schematic configuration in the case where the assembled
<Пятый вариант воплощения><Fifth Embodiment>
[0088] Фиг. 8 представляет собой вид в разрезе, схематически иллюстрирующий в осевом направлении слоистый элемент цилиндрического типа (здесь и далее просто называемый слоистым элементом) согласно пятому варианту воплощения. Слоистый элемент 90 включает в себя в качестве основных составляющих элементов цилиндрическую банку 92, токоотвод 17 и электродные блоки 93, каждый из которых заключен в цилиндрической банке. Каждый из электродных блоков 93 выполнен с положительным электродом 93a, отрицательным электродом 93b и сепаратором 93c, расположенным между положительным электродом 93a и отрицательным электродом 93b. Электродные блоки 93 расположены последовательно уложенными друг поверх друга на прижимной колодке 98b, размещенной под токоотводом 97, и прижимная колодка 98b не дает электродным блокам 93 спадать с конца токоотвода 97. Прижимная колодка 98b представляет собой пластину из никелированной стали, имеющую форму диска. На самом верхнем из уложенных стопкой электродных блоков 93 расположена прижимная колодка 98a, и электродные блоки 93 могут быть сжаты прижимными колодками 98a и 98b.[0088] FIG. 8 is a sectional view schematically illustrating in the axial direction a cylindrical type laminate element (hereinafter simply referred to as the laminate element) according to the fifth embodiment.
[0089] Электродные блоки 93 вставляют в цилиндрическую банку 92 в осевом направлении (направлении X на Фиг. 8) цилиндрической банки 92. Внешний диаметр положительного электрода 93a является меньшим, чем внутренний диаметр цилиндрической банки 92, так что внешняя кромка 93ab положительного электрода не входит в контакт с внутренней поверхностью 92a цилиндрической банки. С другой стороны, внешний диаметр отрицательного электрода 93b является большим, чем внутренний диаметр цилиндрической банки 92, так что внешняя периферия 93bb отрицательного электрода входит в контакт с внутренней поверхностью 92a цилиндрической банки 92, и отрицательный электрод 93b оказывается электрически соединенным с цилиндрической банкой 92. Верхний проем цилиндрической банки 92 закрывается крышкой 96. Между крышкой 96 и цилиндрической банкой 92 расположена изолирующая деталь 99 для предотвращения электрического короткого замыкания, вызываемого контактом крышки 96 с цилиндрической банкой 92.[0089] The electrode blocks 93 are inserted into the
[0090] На дне 92b цилиндрической банки расположен изолирующий лист 94 для предотвращения возникновения электрического короткого замыкания между токоотводом 97 и цилиндрической банкой 92 из-за вхождения одного конца 97b токоотвода в непосредственный контакт с дном 92b цилиндрической банки. К другому концу 97a токоотвода прикреплена соединительная тарелка 91, которая имеет форму выгнутой вниз и изготовленной из упругого материала пластины. Конец 91a соединительной тарелки входит в контакт с нижней поверхностью 96b крышки и прижимается вниз крышкой 96. Таким образом, токоотвод 97 и крышка 96 электрически соединены друг с другом через соединительную тарелку 91. Выступ 96a, образованный в центре крышки 96, служит в качестве вывода положительного электрода. Кроме того, цилиндрическая банка 92 служит в качестве вывода отрицательного электрода.[0090] At the bottom 92b of the cylindrical can, an insulating
[0091] Этот вариант воплощения отличен от каждого из вышеупомянутых вариантов воплощения в отношении части конструкции токоотвода. Здесь будет приведено описание различия. Фиг. 9 представляет собой частичный вид в разрезе, схематически иллюстрирующий соотношение между токоотводом 97 и электродным блоком 93. Как проиллюстрировано на Фиг. 9, токоотвод 97 имеет боковую поверхность, образованную в виде винтовой части 97c, которая имеет винтовые канавки, у которых основание профиля имеет диаметр d, а вершина профиля имеет диаметр D (d<D).[0091] This embodiment is different from each of the above embodiments with respect to a portion of the collector design. A distinction will be made here. FIG. 9 is a partial sectional view schematically illustrating the relationship between the
[0092] Как проиллюстрировано на Фиг. 9, диаметр отверстия 93aa, образованного на положительном электроде 93a, меньше, чем диаметр (d) основания профиля винтовой части 97c, так что положительный электрод 93a ввинчивается в штоковую часть 97a токоотвода и плотно входит в контакт с токоотводом 97. Таким образом, положительный электрод 93a электрически соединяется с токоотводом 97. С другой стороны, диаметр отверстия 93ba, образованного на отрицательном электроде 93b, больше, чем диаметр (D) вершины профиля винтовой части 97c, так что отрицательный электрод 93b не входит в контакт со штоковой частью 97a токоотвода. Таким образом, отрицательный электрод 93b электрически изолирован от токоотвода 97.[0092] As illustrated in FIG. 9, the diameter of the hole 93aa formed on the
[0093] Становится возможным удовлетворительным образом гарантировать контакт между положительным электродом 93a и токоотводом 97 за счет того, что диаметр отверстия, образованного на положительном электроде 93a, сделан меньшим, чем внешний диаметр основания профиля винтовой части токоотвода 97. Винтовые канавки, образованные на токоотводе 97, предотвращают ослабление связи между токоотводом и электродом во время сборки электрода и обеспечивают плотный контакт между токоотводом и электродом. То есть, плотно пригнанное состояние поддерживается таким образом, что положительный электрод 93a устанавливается по винтовой части, образованной на токоотводе 97. Таким образом, становится возможным гарантировать состояние контакта электрода с токоотвод, даже когда электрод становится деформированным при заряде и разряде. При этом, в дополнение к данному варианту воплощения, токоотвод с винтовыми канавками также применим в первом - четвертом вариантах воплощения.[0093] It becomes possible to satisfactorily guarantee contact between the
[0094] Фиг. 10 представляет собой вид сверху (левая сторона на Фиг. 10) и вид сбоку (правая сторона на Фиг. 10), иллюстрирующий токоотвод согласно другому варианту воплощения. Токоотвод 97′ имеет боковую поверхность, на которой в осевом направлении целиком по всей окружности образованы V-образные канавки, и их сечение имеет форму зуба пилы. Поскольку сечение токоотвода имеет форму зубьев пилы, площадь контакта токоотвода с электродом становится большой. При приведении электрода в плотный контакт с токоотводом в осевом направлении под давлением, электрод скользит вдоль образованных на токоотводе канавок. В результате этого менее склонен возникать ненадлежащий контакт между электродом и токоотводом. Даже когда электрод становится деформированным в ходе заряда и разряда, электрод не повреждается, поскольку электрод скользит вдоль канавок токоотвода.[0094] FIG. 10 is a plan view (left side of FIG. 10) and a side view (right side of FIG. 10) illustrating a collector according to another embodiment. The down
[0095] Применительно к Фиг. 11, далее будет приведено описание способа сборки слоистого элемента согласно настоящему изобретению. Электродные блоки 93 укладывают стопкой таким образом, чтобы положительный электрод 93a и отрицательный электрод 93b были последовательно, с проложенным между ними сепаратором 93c, надеты на круглый стержень 95 с внешним диаметром (d′), который является слегка меньшим, чем основание профиля каждой из винтовых канавок, образованных на боковой поверхности токоотвода 97. Затем электродные блоки 93 укладывают стопкой в заданные наборы (пакеты), а прижимные колодки 98a и 98b помещают соответственно за двумя концами электродных блоков 93 для удерживания группы электродов, в результате чего собирают электродный комплект A (см. левую сторону на Фиг. 11).[0095] With reference to FIG. 11, a description will now be made of a method for assembling a laminate according to the present invention. The electrode blocks 93 are stacked so that the
[0096] Затем группу электродов сжимают прижимными колодками 98a и 98b, а круглый стержень 95 вытягивают, при сохранении сжатого состояния. Вместо круглого стержня 95 в группу электродов вталкивают токоотвод 97, который удерживается прижимными колодками 98a и 98b и к которому прикладывают давление, вращая его. Затем прижимные колодки 98a и 98b навинчивают на токоотвод 97 и собирают электродный узел B в состоянии, при котором группа электродов сплошь сжата (правая сторона на Фиг. 11). Затем, электродный узел B помещают в цилиндрическую банку 92 под давлением, цилиндрическую банку 92 подвергают удалению воздуха и впрыскивают электролит в цилиндрическую банку 92. После впрыскивания электролита крышку 96 закрепляют на проеме цилиндрической банки 92 и таким образом затыкают проем цилиндрической банки 92, вследствие чего слоистый элемент становится герметично закрытым.[0096] Then, the group of electrodes is compressed by the
<Результаты испытания><Test Results>
[0097] Слоистый элемент согласно пятому варианту воплощения настоящего изобретения заряжали током от 0,5C до 8C, а после полного заряда измеряли внутреннюю температуру и температуру поверхности слоистого элемента. Что касается способа измерения температуры, то внутреннюю температуру измеряли с помощью термопары, прикрепленной к центру токоотвода. Кроме того, температуру поверхности измеряли с помощью термопары, прикрепленной к поверхности внешнего кожуха слоистого элемента. При этом измерение выполняли в состоянии, при котором комнатная температура задана на уровне 15°C, а слоистый элемент обдувают посредством вентилятора воздухом со скоростью 1 м/с.[0097] The laminate according to the fifth embodiment of the present invention was charged with a current of 0.5C to 8C, and after full charge, the internal temperature and the surface temperature of the laminate were measured. As for the method of measuring temperature, the internal temperature was measured using a thermocouple attached to the center of the collector. In addition, the surface temperature was measured using a thermocouple attached to the surface of the outer casing of the layered element. The measurement was carried out in a state in which the room temperature was set at 15 ° C, and the layered element was blown by means of a fan with air at a speed of 1 m / s.
[0098] В Таблице 1 показаны результаты измерения температуры элемента после того, как слоистый элемент был заряжен таким образом, чтобы состояние заряда составляло 100% при каждом зарядном токе (0,5C, 1C, 2C, 5C, 8C). В Таблице 1 левый столбец показывает наибольшую величину разности между температурой поверхности элемента и комнатной температурой (= измеренная температура - комнатная температура), а правый столбец показывает наибольшее значение разности между внутренней температурой элемента и комнатной температурой (= температура сердцевины - комнатная температура). При каждом из зарядных токов разница между температурой элемента и комнатной температурой быстро возрастала, когда состояние заряда превышает 80%. При зарядном токе 2C или менее каждая из разностей в температурах элемента (измеренная температура - комнатная температура, температура сердцевины - комнатная температура) составляла менее 5°C. При зарядном токе 8C каждая из этих разностей температур составляла менее 30°C.[0098] Table 1 shows the results of measuring the temperature of the cell after the laminate has been charged so that the state of charge is 100% for each charging current (0.5C, 1C, 2C, 5C, 8C). In Table 1, the left column shows the largest difference between the surface temperature of the element and room temperature (= measured temperature - room temperature), and the right column shows the largest difference between the internal temperature of the element and room temperature (= core temperature - room temperature). At each of the charging currents, the difference between the temperature of the cell and room temperature rapidly increased when the state of charge exceeds 80%. At a charging current of 2C or less, each of the differences in the cell temperatures (measured temperature - room temperature, core temperature - room temperature) was less than 5 ° C. At a charging current of 8C, each of these temperature differences was less than 30 ° C.
[0099][0099]
[0100] Фиг. 12 представляет собой график, иллюстрирующий разность между внутренней температурой элемента после заряда и комнатной температурой, со значениями соответствующих зарядных токов, взятых в качестве параметров. На Фиг. 12 по вертикальной оси отложена разность температур, взятая по шкале градусов Цельсия, а по вертикальной оси отложено истекшее время, взятое в масштабе минут. Из графика видно, что разность между внутренней температурой элемента и комнатной температурой (рост температуры) при зарядном токе 2C или менее составляет 4°C или менее, что довольно мало. Причина этого считается заключающейся в следующем. А именно, в элементе не накапливается тепло, поскольку тепловыделение при заряде и рассеивание тепла хорошо сбалансированы.[0100] FIG. 12 is a graph illustrating the difference between the internal temperature of an element after a charge and room temperature, with the values of the respective charging currents taken as parameters. In FIG. 12, the vertical axis represents the temperature difference, taken on a scale of degrees Celsius, and the vertical axis represents the elapsed time taken in minutes. It can be seen from the graph that the difference between the internal temperature of the element and room temperature (temperature increase) at a charging current of 2C or less is 4 ° C or less, which is quite small. The reason for this is considered to be as follows. Namely, the heat does not accumulate in the element, since heat emission during charge and heat dissipation are well balanced.
[0101] Следует отметить, что существует разность между внутренней температурой элемента и комнатной температурой при зарядном токе 5C и зарядном токе 8C. Однако разность между внутренней температурой элемента и комнатной температурой снижается до менее чем 5°C менее, чем за 20 минут. Из этого результата следует, что элемент обладает достаточно превосходными теплорассеивающими свойствами.[0101] It should be noted that there is a difference between the internal temperature of the cell and room temperature at a charging current of 5C and a charging current of 8C. However, the difference between the internal temperature of the element and room temperature is reduced to less than 5 ° C in less than 20 minutes. From this result it follows that the element has quite excellent heat dissipating properties.
[0102] Из результатов испытания было очевидно, что слоистый элемент согласно настоящему изобретению обладает большой внутренней теплопроводностью, и внутренняя температура элемента понижается за короткое время, даже когда температура возрастает из-за заряда.[0102] From the test results, it was obvious that the laminate according to the present invention has a large internal thermal conductivity, and the internal temperature of the element decreases in a short time, even when the temperature rises due to charge.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY
[0103] Слоистый элемент согласно настоящему изобретению может быть подходящим образом использован в качестве потребительского прибора аккумулирования электроэнергии, в дополнение к промышленному прибору аккумулирования электроэнергии.[0103] The laminate element according to the present invention can be suitably used as a consumer power storage device, in addition to an industrial power storage device.
[0104] СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ[0104] LIST OF REFERENCES
11 - Слоистый элемент цилиндрического типа11 - Layer element of a cylindrical type
12 - Цилиндрическая банка (a: внутренняя поверхность боковой части)12 - Cylindrical can (a: inner surface of the side)
13 - Электродный блок (a: положительный электрод, b: отрицательный электрод, c: сепаратор)13 - Electrode block (a: positive electrode, b: negative electrode, c: separator)
14 - Изоляционная пластина14 - Insulation plate
15 - Внешний кожух15 - External casing
16 - Крышка16 - Cover
17 - Токоотвод (a: штоковая часть, b: удерживающая часть, c: вывод положительного электрода)17 - Down conductor (a: rod part, b: holding part, c: positive electrode terminal)
19 - Камера аккумулирования водорода19 - The hydrogen storage chamber
20 - Собранная батарея20 - Assembled battery
21 - Слоистый элемент трубчатого типа21 - The layered element of the tubular type
22 - Круглая труба22 - Round pipe
23 - Электродный блок23 - Electrode block
24 - Изолирующая деталь24 - Insulating part
25 - Внешний кожух25 - External casing
26 - Крышка26 - Cover
27 - Токоотвод27 - Down conductor
29 - Металлический фитинг29 - Metal fitting
31 - Элемент капсульного типа31 - element capsule type
32 - Внешний конструктивный узел (a: боковая часть, b: выпуклая часть)32 - External structural unit (a: side part, b: convex part)
33 - Электродный блок (a: положительный электрод, b: отрицательный электрод, c: сепаратор)33 - Electrode block (a: positive electrode, b: negative electrode, c: separator)
35 - Внешний кожух35 - External casing
36 - Крышка36 - Cover
37 - Токоотвод (a: штоковая часть, b: удерживающая часть, c: конец)37 - Down conductor (a: stem part, b: retaining part, c: end)
38 - Изолирующая уплотнительная деталь38 - Insulating sealing part
39 - Камера аккумулирования водорода39 - hydrogen storage chamber
70 - Собранная батарея70 - Assembled Battery
71 - Слоистый элемент прямоугольного типа71 - Laminate element of a rectangular type
72 - Корпусная деталь72 - Body part
73 - Крышка73 - Cover
74 - Электродный блок74 - Electrode block
75 - Внешний кожух75 - External casing
76 - Изоляционная пластина76 - Insulation plate
77 - Токоотвод77 - Down conductor
79 - Вентилятор79 - Fan
91 - Соединительная тарелка91 - Connecting plate
92 - Цилиндрическая банка92 - Cylindrical can
93 - Электродный блок93 - Electrode block
94 - Изолирующий лист94 - Insulating sheet
95 - Круглый стержень95 - Round rod
96 - Крышка96 - Cover
97 - Токоотвод97 - Down conductor
98 - Прижимная колодка98 - Pressure block
99 - Изолирующая деталь.99 - Insulating part.
Claims (15)
трубчатый внешний кожух;
положительный электрод;
отрицательный электрод;
сепаратор, расположенный между положительным электродом и отрицательным электродом; и
электропроводящий токоотвод, проходящий через положительный электрод, отрицательный электрод и сепаратор в осевом направлении внешнего кожуха, при этом
положительный электрод, отрицательный электрод и сепаратор уложены стопкой в осевом направлении внешнего кожуха,
первый электрод, который представляет собой один из положительного и отрицательного электродов, входит в контакт с внутренней поверхностью внешнего кожуха с тем, чтобы быть электрически соединенным с внутренней поверхностью внешнего кожуха, но не находится в контакте с токоотводом,
второй электрод, который представляет собой другой из положительного и отрицательного электродов, не находится в контакте с внутренней поверхностью внешнего кожуха, но входит в контакт с токоотводом с тем, чтобы быть электрически соединенным с токоотводом,
внешняя кромка сепаратора накрыта первым электродом,
периферийная кромка отверстия, через которое проходит токоотвод, в сепараторе накрыта вторым электродом,
внешняя кромка второго электрода накрыта сепаратором, и
периферийная кромка отверстия, через которое проходит токоотвод, в первом электроде накрыта сепаратором.1. A layered element containing:
tubular outer casing;
positive electrode;
negative electrode;
a separator located between the positive electrode and the negative electrode; and
an electrically conductive down conductor passing through the positive electrode, the negative electrode and the separator in the axial direction of the outer casing, while
the positive electrode, the negative electrode and the separator are stacked in the axial direction of the outer casing,
the first electrode, which is one of the positive and negative electrodes, comes into contact with the inner surface of the outer casing so as to be electrically connected to the inner surface of the outer casing, but is not in contact with the down conductor,
the second electrode, which is the other of the positive and negative electrodes, is not in contact with the inner surface of the outer casing, but comes into contact with the down conductor in order to be electrically connected to the down conductor,
the outer edge of the separator is covered by the first electrode,
the peripheral edge of the hole through which the collector passes, in the separator is covered by a second electrode,
the outer edge of the second electrode is covered by a separator, and
The peripheral edge of the hole through which the collector passes is covered in the first electrode by a separator.
первый электрод окружен мешковидным первым сепаратором в состоянии, при котором внешняя кромка первого электрода выступает наружу из первого сепаратора, и
второй электрод окружен мешковидным вторым сепаратором в состоянии, при котором периферийная кромка отверстия, через которое проходит токоотвод, во втором электроде выступает наружу из второго сепаратора.2. The layered element according to claim 1, wherein
the first electrode is surrounded by a bag-like first separator in a state in which the outer edge of the first electrode protrudes outward from the first separator, and
the second electrode is surrounded by a bag-shaped second separator in a state in which the peripheral edge of the hole through which the collector passes in the second electrode protrudes outward from the second separator.
токоотвод имеет боковую поверхность, на которой сформирована канавка,
диаметр самой узкой части токоотвода является большим, чем диаметр отверстия, через которое проходит токоотвод, во втором электроде, а
диаметр самой толстой части токоотвода является меньшим, чем диаметр отверстия, через которое проходит токоотвод, в первом электроде.3. The layered element according to claim 1, wherein
the down conductor has a lateral surface on which a groove is formed,
the diameter of the narrowest part of the collector is larger than the diameter of the hole through which the collector passes in the second electrode, and
the diameter of the thickest part of the collector is smaller than the diameter of the hole through which the collector passes in the first electrode.
отрицательный электрод содержит сплав-аккумулятор водорода.4. The layered element according to claim 1, wherein
the negative electrode contains a hydrogen storage alloy.
каждый из положительного и отрицательного электродов представляет собой электрод, который заряжается и разряжается, а также представляет собой электрод, который обеспечивает электролиз удерживаемого в слоистом элементе электролита, подаваемый снаружи электрическим током.5. The layered element according to claim 4, wherein
each of the positive and negative electrodes is an electrode that is charged and discharged, and also represents an electrode that provides electrolysis of the electrolyte held in the laminate element, supplied externally by an electric current.
зарядная емкость отрицательного электрода является меньшей, чем зарядная емкость положительного электрода.6. The layered element according to any one of paragraphs. 4 and 5, while
the charge capacity of the negative electrode is less than the charge capacity of the positive electrode.
камеру аккумулирования водорода, расположенную внутри внешнего кожуха, для хранения газообразного водорода, выделившегося из отрицательного электрода.7. The layered element according to claim 6, further comprising:
a hydrogen storage chamber located inside the outer casing for storing hydrogen gas released from the negative electrode.
отрицательный электрод заряжается таким образом, что содержащийся в отрицательном электроде сплав-аккумулятор водорода аккумулирует газообразный водород, накопленный в камере аккумулирования водорода.8. The layered element of claim 7, wherein
the negative electrode is charged in such a way that the hydrogen storage alloy alloy contained in the negative electrode accumulates hydrogen gas accumulated in the hydrogen storage chamber.
положительный электрод содержит диоксид марганца.9. The layered element according to any one of paragraphs. 4 and 5, while
the positive electrode contains manganese dioxide.
внешний кожух имеет боковую часть, образованную с цилиндрической формой,
внешний кожух имеет выпуклые части, которые имеют форму купола, на его двух осевых концах, и
камера аккумулирования водорода предусмотрена в каждой из выпуклых частей.10. The layered element of claim 7, wherein
the outer casing has a side portion formed with a cylindrical shape,
the outer casing has convex parts that are dome-shaped at its two axial ends, and
a hydrogen storage chamber is provided in each of the convex parts.
в каждом из слоистых элементов внешний кожух имеет цилиндрическую корпусную часть, изготовленную из металла, и крышечные части для закрывания проемов, образованных на двух осевых концах корпусной части, и токоотвод проходит через крышечные части,
металлические фитинги имеют верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, каждая из которых имеет сформированную на ней соединительную полость,
конец токоотвода в одном из слоистых элементов вставляется в соединительную полость, сформированную на верхней поверхности металлического фитинга,
конец токоотвода в другом из слоистых элементов, примыкающем к данному слоистому элементу, вставляется в соединительную полость, сформированную на нижней поверхности металлического фитинга, с проложенным между концом и соединительной полостью изолятором, и
нижняя поверхность металлического фитинга электрически соединена с внешним кожухом в другом слоистом элементе.11. An assembled battery containing a plurality of laminated cells according to claim 1, connected to each other through a columnar metal fitting, wherein
in each of the laminated elements, the outer casing has a cylindrical body part made of metal and lid parts for closing openings formed at the two axial ends of the body part, and the collector passes through the lid parts,
metal fittings have an upper surface and a lower surface, each of which has a connecting cavity formed on it,
the end of the collector in one of the layered elements is inserted into the connecting cavity formed on the upper surface of the metal fitting,
the end of the collector in another of the laminate elements adjacent to the laminate element is inserted into the connecting cavity formed on the lower surface of the metal fitting, with an insulator laid between the end and the connecting cavity, and
the bottom surface of the metal fitting is electrically connected to the outer casing in another laminate.
внешний кожух в каждом из слоистых элементов имеет закрытый с одного конца контейнер, имеющий прямоугольное сечение, и крышку для закрывания проема контейнера, и
слоистые элементы соединены друг с другом таким образом, что контейнер в одном из слоистых элементов и крышка в другом из слоистых элементов, примыкающем к упомянутому слоистому элементу, находятся в поверхностном контакте друг с другом.12. An assembled battery containing a plurality of laminated cells according to claim 1, wherein
the outer casing in each of the laminate elements has a container closed at one end having a rectangular cross section and a lid for closing the container opening, and
the laminate elements are connected to each other so that the container in one of the laminate elements and the lid in another of the laminate elements adjacent to the laminate element are in surface contact with each other.
первый этап предварительного приготовления токоотвода, имеющего боковую поверхность, на которой сформирована винтовая канавка, и круглого стержня, имеющего меньший внешний диаметр, чем диаметр основания профиля винтовой канавки на токоотводе;
второй этап сборки группы электродов таким образом, чтобы последовательно насаживать положительный электрод и отрицательный электрод на круглый стержень с проложенным между положительным электродом и отрицательным электродом сепаратором и укладывать электроды стопкой;
третий этап, осуществляемый вслед за вторым этапом, размещения прижимных колодок на двух концах группы электродов для удержания группы электродов и приложения давления к прижимным колодкам для сжатия группы электродов;
четвертый этап вытаскивания круглого стержня при сохранении сжатого состояния;
пятый этап вталкивания токоотвода вместо круглого стержня в группу электродов при вращении токоотвода, а затем ввинчивания токоотвода в винтовое отверстие, образованное в центре прижимной колодки, для сборки электродного узла при сохранении сжатого состояния группы электродов;
шестой этап помещения электродного узла во внешний кожух под давлением;
седьмой этап удаления воздуха из внешнего кожуха;
восьмой этап впрыскивания раствора электролита во внешний кожух; и
девятый этап, осуществляемый вслед за восьмым этапом, прикрепления крышки к внешнему кожуху для герметизации внешнего кожуха.13. A method of assembling a layered element, comprising:
the first stage of preliminary preparation of the down conductor having a side surface on which a helical groove is formed, and a round rod having a smaller outer diameter than the diameter of the base of the profile of the helical groove on the down conductor;
the second stage of assembling the group of electrodes in such a way as to sequentially insert a positive electrode and a negative electrode on a round rod with a separator laid between the positive electrode and the negative electrode and stack the electrodes in a stack;
the third stage, carried out after the second stage, the placement of the pressure pads at the two ends of the group of electrodes to hold the group of electrodes and applying pressure to the pressure pads to compress the group of electrodes;
the fourth stage of pulling a round rod while maintaining a compressed state;
the fifth stage of pushing the collector instead of a round rod into the group of electrodes when rotating the collector, and then screwing the collector into the screw hole formed in the center of the pressure pad to assemble the electrode assembly while maintaining the compressed state of the group of electrodes;
the sixth stage of placing the electrode assembly in the outer casing under pressure;
the seventh stage of removing air from the outer casing;
the eighth step of injecting the electrolyte solution into the outer casing; and
the ninth stage, carried out after the eighth stage, attaching the cover to the outer casing to seal the outer casing.
первый электрод окружен мешковидным первым сепаратором в состоянии, при котором внешняя кромка первого электрода выступает наружу из первого сепаратора.14. The layered element according to claim 1, wherein
the first electrode is surrounded by a bag-like first separator in a state in which the outer edge of the first electrode protrudes outward from the first separator.
второй электрод окружен мешковидным вторым сепаратором в состоянии, при котором периферийная кромка отверстия, через которое проходит токоотвод, во втором электроде выступает наружу из второго сепаратора. 15. The layered element according to claim 1, wherein
the second electrode is surrounded by a bag-shaped second separator in a state in which the peripheral edge of the hole through which the collector passes in the second electrode protrudes outward from the second separator.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011-276586 | 2011-12-19 | ||
JP2011276586 | 2011-12-19 | ||
PCT/JP2012/081004 WO2013094383A1 (en) | 2011-12-19 | 2012-11-29 | Layer cell, assembled battery including layer cell, and method for assembling layer cell |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014129868A RU2014129868A (en) | 2016-02-20 |
RU2575480C1 true RU2575480C1 (en) | 2016-02-20 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2660491C1 (en) * | 2016-09-09 | 2018-07-06 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Sealant storage battery |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02230660A (en) * | 1989-03-03 | 1990-09-13 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | Secondary battery |
US5173376A (en) * | 1991-10-28 | 1992-12-22 | Globe-Union Inc. | Metal oxide hydrogen battery having sealed cell modules with electrolyte containment and hydrogen venting |
JPH05190166A (en) * | 1992-01-14 | 1993-07-30 | Hitachi Maxell Ltd | Sealed type alkaline storage battery |
JPH06140032A (en) * | 1992-10-21 | 1994-05-20 | Sanyo Electric Co Ltd | Hydrogen storage alloy electrode for metal hydride secondary battery |
RU2126193C1 (en) * | 1993-04-20 | 1999-02-10 | Бэттери Текнолоджиз Инк. | Rechargeable electrochemical cell |
JP2000268854A (en) * | 1999-03-19 | 2000-09-29 | Toyota Motor Corp | Nickel-hydrogen battery |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02230660A (en) * | 1989-03-03 | 1990-09-13 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | Secondary battery |
US5173376A (en) * | 1991-10-28 | 1992-12-22 | Globe-Union Inc. | Metal oxide hydrogen battery having sealed cell modules with electrolyte containment and hydrogen venting |
JPH05190166A (en) * | 1992-01-14 | 1993-07-30 | Hitachi Maxell Ltd | Sealed type alkaline storage battery |
JPH06140032A (en) * | 1992-10-21 | 1994-05-20 | Sanyo Electric Co Ltd | Hydrogen storage alloy electrode for metal hydride secondary battery |
RU2126193C1 (en) * | 1993-04-20 | 1999-02-10 | Бэттери Текнолоджиз Инк. | Rechargeable electrochemical cell |
JP2000268854A (en) * | 1999-03-19 | 2000-09-29 | Toyota Motor Corp | Nickel-hydrogen battery |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2660491C1 (en) * | 2016-09-09 | 2018-07-06 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Sealant storage battery |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10381676B2 (en) | Layer cell, assembled battery including layer cell, and method for assembling layer cell | |
JP5531220B2 (en) | Stacked battery and stacked battery system | |
JP2004273229A (en) | Sealed storage battery | |
JP3972804B2 (en) | Alkaline storage battery and manufacturing method thereof | |
WO2017090219A1 (en) | Cylindrical battery | |
JP5417579B1 (en) | Laminated battery | |
KR101264425B1 (en) | Cap assembly and rechargeable battery using the same | |
US6309775B1 (en) | Prismatic electrochemical cell | |
KR20080087345A (en) | Rechargeable battery | |
KR20080032911A (en) | Rechargeable battery | |
RU2575480C1 (en) | Layered element, assembled battery, including layered element, and method of assembling layered element | |
KR100572223B1 (en) | Sealed battery | |
CN114300759B (en) | Method for manufacturing nickel-hydrogen storage battery | |
JP4736326B2 (en) | Sealed alkaline storage battery | |
CN117083764A (en) | Sealed battery and battery pack using same | |
JP2022052959A (en) | Secondary battery | |
JP2020087514A (en) | Battery pack | |
JP2005166324A (en) | Sealed storage battery | |
JP2003187859A (en) | Square-shape battery and manufacturing method therefor |