JPH01209672A - 電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気工学に関し、更に詳しくは電池に関し、
更に水性電解質を有する二次化学的電流源において使用
することができる。

〔従来技術〕

水性電解質を有する二次化学的電流源の封止を可能とす
るため、それらが充電したとき電流源の電極上で発生す
る水素および酸素の利用を加速する触媒が添加される。

電極の重なり、セパレーター、水性電解質、および触媒
から成る密封鉛−酸電池は公知である（イギリス特許１
４７１３０７）。触媒は、炭素、白金もしくはパラジウ
ムおよびフルオロエチレンポリマーの混合物から成る多
くの球体によって形成され、これは電池の下部のカバ一
体内の電解質の表面に自由に浮いている。電池を充電す
る過程で発生した酸素および水素が触媒体と接触すると
、それらは結合して水を形成し、これは電解液に再たび
戻る。

上記電池の欠点は、以下の点にある。すなわち、発生し
た気体を利用しながら、球体の触媒は電池の対重量電池
特性を損なわしめる。何故なら、触媒体の材料は、電池
の活性物質ではない。陽極および陰極、相対し°て配設
させた電極間に設けられたセパレーターマトリックス、
ゲル形のシリコーンオキシスルフィドの水性電解液およ
び水素／酸素再結合触媒から成る密封電池（特公昭５４
−２４０９６　”）も公知である。触媒は、白金族の金
属から造られたプレートによって形成され、電池の気体
空間−に配設され更に陰極に電気的に接続されている。

電池を充電する過程で発生する水素を減少させ更に陽極
で発生した酸素を吸収するため、陰極は過剰の活性物質
を含有し、すなわちそれらの重量は電池の正常な充電に
対して要求されるものを４０％超えている。

最初の形式に類似して、この電池は、特別な部材、すな
わち基本的なセル反応では含まれない触媒プレートを含
有する。これは、開口型電池に較べ複雑な電池の構成並
びに対重量の電気的特性の崩壊をもたらす。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の基本的目的は、電気の漏れ止め特性を保持しつ
つ特別な電気的特性を改良し更にその構成を簡略化する
ように設けられた水素／酸素再結合触媒を有する電池を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題は本発明の電池を提供することによって解決さ
れるが、この電池は、陽極、陰極、電極間に配設された
セパレーターマトリックス、水性電解質溶液および水素
／酸素再結合触媒を含んでなる電池であって、前記セパ
レーターマ）　ＩＪフックス三種の層から成り、更に前
記触媒がその中央層に挿入されていることを特徴とする
。

提案した電池においては、セパレーターの必須の部分で
あり、実験的に示されるように、セパレーターマトリッ
クスの厚みは、触媒含有層を添加した後に未変化のま＼
である。電池は、上記の公知の電池におけるプレートの
如き成分を有さす、これはセル反応に対し不可決でない
。従って電池の重量および体積に対する電気的特性は改
良されかつ構造が簡易化する。

本発明の好ましい態様は添付の図面を参照しつつ実施例
により更に説明する。

電池は、陽極１および陰極２；電極の各対の陽極と陰極
間に設けられたセパレーターマトリックス３を含んでな
る。電極１および電極２並びにセパレーターマ）　ＩＪ
フックスは水性電解液中に浸漬された電極アッセンブリ
ーを構成する。電極アッセンブリーをわずかな力でバッ
テリーのボディー５に挿入し、マトリックス３と電極１
．２間の締り嵌めを確保し、次いで封止する。陽極１は
、互いに接続され、陽極端子に接続されている。陰極２
は互いに接続され、陰極端子に接続されている。

端子６．７は電池のボディー５を超えて延びている。

各セパレーターマトリックスは、超薄ガラス繊維、プロ
ブレン等から造られたフェルトの如き多孔性の電気的非
伝導性材料から構成され、三種の層８，９、および１０
を含んでなる。電極１と２に接触していない中間層９内
に、微分散白金もしくは再結合反応で触媒活性を示す他
の材料によって形成された水素／酸素再結合触媒である
。触媒層９の厚さおよびその触媒材料の含有は、水素お
よび酸素に対する割合に対して要求される再結合によっ
て決定される。従って、鉛−酸電池の場合は、もし白金
を用いると、触媒層９の厚みはマトリックス３の全体の
厚みの半分以上であり更に層９の白金含量は約１ｍｇ／
ｅｎｆであることが好ましい。

各マトリックス３の外側の層８およびｌＯの厚みは、一
方では触媒層９の領域に水素および酸素の十分な供給を
与えることを意図しつつ、他方では触媒が電極１および
２に侵入することを妨げることを意図しつつ（これは、
もしそうでなければ電池が充電されるとき、電池の電極
での基本的セル反応が発生することが妨げられるであろ
う）、触媒粒子がその材料を透過する能力に応じて選ば
れる。

セパレーターマトリックス３の全体の厚みは、電池のタ
イプに依存する。

これを実証するため、鉛−酸電池に対して、マトリック
スの厚みを電解液中の硫酸の必要量により決定し、一方
銀一亜鉛貯蔵電池に対しては、マトリックス厚みの下限
はデンドライト侵入（互いに対して侵入している亜鉛お
よび銀の侵入）により設定される。触媒含有層９の挿入
は、セパレーターマトリックスの全体の厚みには加えら
れていない。と言うのは、触媒担体であるこの層は層８
およびｌＯと一緒になってセパレーターの主機能、すな
わち電極の分離を行う。

本発明の好ましい態様において、図面に示される如く、
電極アッセンブリーの製造を改良するため、隣接マトリ
ックスの外側層８およびｌＯは、各々の電極１又は２の
下端の下方で屈曲されている単一シートから造られてい
る。

セパレーターマトリックス３の中間層９に触媒を導入す
ることは、多くの方法、例えばマトリックスの孔に金属
触媒塩を分散し次いで金属への化学的還元、又はマトリ
ックスの多孔性材料で、触媒懸濁粒子をろ過すること等
により達成できる。

図面は２個の陽極１．３個の陰極２、および４個のセパ
レーターマトリックス３を示すけれども、これらの部材
の数は異っていてもよく、最も簡単な場合は、上記のタ
イプで配置された分離マトリックスを有する２つの反対
極性の電極である。加えて、電池の電解液は、図面に示
されるように固定されていない状態であるばかりでなく
、固定化された状態であってもよい。

電池の操作は次のようにして行なう。

電池を充電すると、主セル反応とは別に酸素を伴う陽極
１で副反応がおこる： ＬＯ→２Ｈ”＋’Ａ０２↑２ｅ− （酸性電解液中） 又は ２叶−→１１２０＋′Ａ０２↑２ｅ− （アルカリ性電解液中） 同様に主セル反応とは別に、陰極２で水素発生を伴う副
反応がおこる： ２Ｈ”＋　２　ｅ　−＋）（、↑ （酸性電解液中で） 又は ２Ｈ２０＋２　ｅ−→Ｈ２↑＋２０１１−（アルカリ性
電解液中で） 酸素は、セパレーターマトリックスの層ｌＯの孔を通過
して触媒層に対して拡散し、一方水素は層８の孔を通っ
て拡散する。層９内で酸素は水素と結合し水を形成する
： ２Ｈ２＋０゜→２Ｈ２０ 水は電解液４に戻る。

もしも電池を充電すると、酸素と水素が非化学量論的割
合で発生し、過剰の酸素は、それがセパレーターマトリ
ックスを通過するので陰極２の材料を酸化する。

電池が放電すると、用いられる特定の電気化学的系に対
し独得である主セル反応は電極１および２で起る。この
反応については議論しない。何故なら、本発明の目的と
は無関係だからである。電池内のセル反応の性質は、二
次電流源に関連する文献によって広くカバーされている
。

提案した電池の１つの利点は、付加的な部材、すなわち
触媒プレート（これは触媒をセパレーター内に挿入する
ことによって可能となるが、このセパレーターは任意の
電池では不可決の部材である〉の非存在のため簡単な設
計とすることができ゛　る点である。　゛ 提案した電池の容量は、セル反応を行うために必要な部
材によってのみ占領されているので、その対重量の電気
的特性は最もよい開ロタイブのバッテリーのそれに匹適
する。更に、セパレーターマ）　＋Ｊフックス厚みは、
それに添加された触媒層の結果、増加しない。実際、セ
パレーター内に触媒を有しないそのような電池に対して
要求される厚みと同じである。

〔発明の効果〕

提案された設計は、例えば鉛−酸、ニッケルーカドミニ
ウム、ニッケルー鉄等の如き、水性電解液を有する二次
直流源の電池において使用できる。

しかし、最もよい効果は、開ロタイブの電池の高い動程
を保持しな°がら、密閉型内で達成できることである。

更に本発明の密閉鉛−酸電池は、漏れ止めが鉛−カルシ
ウム電流タップ並びに酸素を通過しうるセパレーターマ
トリックスを用いることによって達成される今日存在す
る密閉鉛−酸電池よりも電気的に秀れている。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例の断面図である。 １・・・陽極、　　　　　　２・・・陰極、３・・・セ
パレーターマトリックス、 ４・・・水性電解液、　　　５・・・ボディ、６・・・
陽極端子、　　　　　７・・・陰極端子、８．１０・・
・セパレーターマトリックスの外側層、９・・・セパレ
ーターマトリックスの中間層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、陽極（１）、陰極（２）、電極（１、２）間に配設
   されたセパレーターマトリックス（３）、水性電解質溶
   液（４）および水素／酸素再結合触媒を含んでなる電池
   であって、前記セパレーターマトリックスが三種の層（
   ８、９、１０）から成り、更に前記触媒が中央層（９）
   に挿入されている、前記電池。