JPH0131667B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明は、電解液循環型二次電池に用いられる
枠付電極に関するものである。

Ｂ 発明の概要 本発明は、電解液の圧力損失を増加させずに電
池反応室の電極面に均一な流れとして供給するこ
とのできる電解液循環型電池用電極を得るため、
電解液流通路の整流機構への出口部近傍を幅広の
曲路に形成し、前記幅広曲路内のほぼ中央部に沿
つて電解液を分流する案内翼を設け、前記出口部
の開口幅より幅広の突起を出口部に対面して設
け、前記案内翼の端部を前記出口部で前記突起に
滑らかに一体に連結させた電解液循環型電池用電
極に関するものである。

Ｃ 従来の技術 第１図は本発明に係る電極が使用される電池の
ひとつである金属−ハロゲン電池の基本構成図で
ある。この電池は、単セル１を隔膜（セパレー
タ）２によつて仕切つてその両側に正極室３と負
極室４とを形成し、正極室３内には正極５を配置
し、負極室４内に負極６を配置して構成されてい
る。正極室３には、正極液貯蔵槽７から正極液が
ポンプ９によつて循環し、また、負極室４には、
負極液貯蔵槽８から負極液がポンプ１０によつて
循環している。なお、１１，１２はバルブで、充
放電時に開かれる。

第２図は、このような電池をバイポーラ型の積
層構成とした場合の一例を示す分解斜視図であ
る。各電極５，６は、例えば右面が正極５に、裏
面すなわち左面側が負極６となるように構成され
ており、この正極５と負極６とは単体ではそれぞ
れ同形状になされているけれども、一対として組
合せた場合は、電解液通路がオフセツト状態（例
えば相互に180゜回転された対称位置の状態）とな
るように構成されている。各電極５，６及びセパ
レータ２は、いずれも枠３１，２１によつて保持
されており、端板１３ａ，１３ｂによつて両側か
ら挾まれ積層され、各枠に設けたボルト孔３９に
ボルト１４を貫通し、締付けることによつて、全
体を一体に構成している。

一方端板１３ａには正極液流入口１５ａと負極
液流入口１５ｂが設けられ、また、他方の端板１
３ｂには正極液流出口１６ａと負極液流出口１６
ｂが設けられている。いま、正極液のみの通路を
示すと、正極液流入口１５ａから入つた正極電解
液は、各枠２１，３１に設けられた下側のマニホ
ールド２２，３２を通つて、電解液の流入路であ
るチヤンネル３５に分流され、更に下側の電解液
を整流するマイクロチヤンネル３６を通つて整流
され、ここから電極部３０の表面に平行流となつ
て供給される。次いで正極電解液は、上側のマイ
クロチヤンネル３６を経て電解液の流出路である
チヤンネル３４に集り、上側のマニホールド３２
に流出され、上側マニホールド２２，３２を通つ
て正極液流出口１６ａに至る。

Ｄ 発明が解決しようとする課題 ところで、このように電解液が対角線上に流れ
るように構成された従来の電極においては、電極
部３０の面積が小さい場合は良いが、電極面積が
大きいものに対しては電極部表面での電解液の均
一分布が難しく、マイクロチヤンネル３６での圧
力損失が高いものとなつていた。

単セル内で、電解液が不均一に流れると、金属
（例えば亜鉛）−ハロゲン（例えば臭素）電池の場
合、濃度不均一が起こり、電着が不均一となり、
この結果電流密度が不均一となつて、電池効率が
低下する。また、圧力損失が高くなると、同じ量
の電解液を流すのにポンプ動力を増す必要があ
り、電池効率を下げることとなる。

ここにおいて、本発明は、このような問題を解
決することを目的としてなされたものである。

Ｅ 課題を解決するための手段 本発明に係る電解液循環型電池用電極では、矩
形状の電極板と；該電極板の少なくとも一方の表
面の周囲に設けた合成樹脂性絶縁枠と；該絶縁枠
の略対角線上に穿設された電解液流通口と；該電
解液流通口から連通して設け、該絶縁枠の対向す
る一方の両辺部中央に各々開口する一対の電解液
流通路と；該両辺部に沿い且つ各電解液流通路の
出口部に隣接して設けた一対の整流機構とを備え
た枠付電極であつて：該枠付電極の電極板上に前
記絶縁枠で囲まれた電池反応室を形成し；該電池
反応室内に前記一方の流通路から前記整流機構の
一方を介して電解液を流入させ；他方の整流機構
を介して他方の流通路から電解液を流出させるよ
うに構成した電解液循環型電池用電極において、 前記電解液流通路の整流機構への出口部近傍を
幅広の曲路に形成し、前記幅広曲路内に該曲路中
央部に沿つて電解液を分流する案内翼を設け、前
記整流機構の前記流通路出口部に隣接する部分
に、前記出口部の開口幅より幅広の突起を前記出
口部に対面して設け、さらに前記案内翼の端部を
出口部で前記突起に滑らかに一体に連ならせるこ
とにより、前述の課題を達成するものである。

Ｆ 作 用 本発明においては、電解液を電極板表面に流通
させる電解液流通路の電解液整流機構への出口を
上・底辺部の中央に設けた枠付電極を提供するも
のであり、特にこの電解液流通路の整流機構への
出口部近傍を幅広の曲路に形成し、前記幅広曲路
内に電解液を分流するため案内翼を設け、前記出
口部の開口幅より幅広の突起を出口部に対面して
設け、前記案内翼を前記幅広曲路近傍のほぼ中央
に沿つて設けると共に出口部で前記突記に滑らか
に一体に連ならせたものであり、ここで電極板上
に流出する電解液を２つに分流させるようにした
点に特徴がある。

更に付言すると本発明は、単に電解液流通路出
口と反応室との間に整流機構（マイクロチヤンネ
ル）を設けたものではなく、電解液を電解液流通
路内から分流させるため、流通路を分路させてお
り、換言すれば電解液流通路内と整流機構との間
に互つて案内翼を配した点に特徴がある。

つまり従来、角隔部にある電解液流通口（マニ
ホールド）から、絶縁枠上下辺部の中央部に絶縁
枠の電解液流通路を導く場合には、電解液流通路
の電池反応室の開口部近傍が湾曲したものとな
り、出口部では左右で流量、流速が変化すること
となつていた。この結果として、出口部以降の整
流機構にて整流分散をしても、電解液の流れ分布
の不均一さはもはや解消できないものとなつてい
た。

しかし、本発明のように曲つた電解液流通路の
時点から分流させておけば、上記の問題は解消で
きるものである。電解液を分流するための案内翼
と電解液流通路の出口に対面配置した突起（整流
機構の一部を構成するものであつてもよい）とを
一体に形成した場合、突起の左右に別れて流れる
電解液の各流量は、これが存在しない場合に比較
して著しく均一化することができるものである。

更に、マニホールドから直接、方向を異にして
複数に分流させると各分流量には差異を生じやす
くなるが、本発明では、マニホールドからは一つ
の電解液流通路で取り出し、整流機構（マイクロ
チヤンネル）の近くにおいて、始めは同一方向
に、その後徐々に相反する方向に分流させるもの
であり、分流させる方向も曲壁に沿つて滑らかに
分流させるものである。

Ｇ 実施例 第３図は本発明に係る電極の一実施例を示す構
成平面図で、背面側も同一構造（互いに180゜回転
した関係）となつている。第４図は第３図におけ
る−断面図である。これらの図において、マ
ニホールド３２から電極部３０上に電解液を導入
させる導入チヤンネル３５は、一端がマニホール
ド３２に連絡し、出口は底辺部中央において開口
するように枠部３１に設けられている。また、こ
の導入チヤンネル３５内にあつて、出口付近に
は、Ｌ字形状の局部を有する案内翼３７が設けて
ある。

マニホールド３２から導入チヤンネル３５を通
つて導かれた電解液は、案内翼３７によつて図示
する矢印に示すように２つに分けられ、底辺中央
部付近から、マイクロチヤンネル３６ａ，３６ｂ
を通つて電極部３０の表面に流入する。また、電
極部３０の表面を通つた電解液は、上方のマイク
ロチヤンネル３６ａ，３６ｂ導出チヤンネル３４
と通つて上辺中央部付近から導出する。

マイクロチヤンネル３６ａ及び３６ｂは、いず
れも左右対称形状であつて、３６ａは、少なくと
も２列の突起部で、また、３６ｂは少なくとも２
列、好ましくは３列の複数個の突起部で構成され
る。これらのマイクロチヤンネルは、電極部３０
の表面に流量、流速分布が均一な平行流を流す役
目をしている。

このように構成された電極によれば、電解液が
電極板上に底部中間等２つに分流し、マイクロチ
ヤンネルを通つて供給されるので、電解液の分配
が均等に行なえる。従つて、従来の電極に比べ
て、比較的疎なマイクロチヤンネルの構成で、均
一な平行流の電解液を電極部に供給することがで
きる。なお、この実施例においては、電解液が通
るマニホールド３２を両側辺に設けた場合を示し
たが、上辺、下辺に設けてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、次のよ
うな作用効果のある電極を実現できる。

(1) 電極液の圧力損失が下がり、電池効率が向上
する。これは疎な構成のマイクロチヤンネル
と、チヤンネル内の案内翼に起因するもので、
実測によつても、800cm²の電極面積、流量240
ml／minで電解液（動粘度6cp）を流した場合、
従来のものに比べて水柱で0.57ｍの圧力損失低
下が認められた。

(2) マイクロチヤンネルの構成を疎にでき、全体
として構成が簡単となる。

(3) 電極板上での電解液が底部から上方部に向つ
て均一に供給され、均一電着をもたらし、デン
ドライト生成防止が行われ、電池性能が向上す
る。という効果がある。

Ｈ 発明の効果 本発明は以上説明したように、電解液の圧力損
失が増加せず、電池効率が向上する。またマイク
ロチヤンネルの構成を疎にでき、全体として構成
が簡単となる。更に電極板上での電解液が底部か
ら上方部に向つて均一に供給され、均一電着をも
たらし、デンドライト生成防止が行われ、電池性
能が向上する等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電極が使用される金属−
ハロゲン電池の基本構成図、第２図はこのような
電池をバイポーラ型の積層構成とした場合の一例
を示す分解斜視図、第３図は本発明に係る電極の
実施例を示す構成平面図、第４図は第３図におけ
る−断面図である。 ３０……電極部、３１……枠部、３２……マニ
ホールド、３４……導出チヤンネル、３５……導
入チヤンネル、３６ａ，３６ｂ……マイクロチヤ
ンネル、３７……案内翼。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 矩形状の電極板と；該電極板の少なくとも一
   方の表面の周囲に設けた合成樹脂性絶縁枠と：該
   絶縁枠の略対角線上に穿設された電解液流通口
   と；該電解液流通口から連通して設け、該絶縁枠
   の対向する一方の両辺部中央に各々開口する一対
   の電解液流通路と；該両辺部に沿い且つ各電解液
   流通路の出口部に隣接して設けた一対の整流機構
   とを備えた枠付電極であつて：該枠付電極の電極
   板上に前記絶縁枠で囲まれた電池反応室を形成
   し；該電池反応室内に前記一方の流通路から前記
   整流機構の一方を介して電解液を流入させ；他方
   の整流機構を介して他方の流通路から電解液を流
   出させるように構成した電解液循環型電池用電極
   において、 前記電解液流通路の整流機構への出口部近傍が
   幅広の曲路に形成され、 前記幅広曲路内に該曲路中央部に沿つて電解液
   を分流する案内翼が設けられ、 前記整流機構の前記流通路出口部に隣接する部
   分に、前記出口部の開口幅より幅広の突起が前記
   出口部に対面して設けられ、 前記案内翼の端部が出口部で前記突起に滑らか
   に一体に連なつていることを特徴とする電解液循
   環型電池用電極。