JPH0141159Y2 - - Google Patents

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JPH0141159Y2
JPH0141159Y2 JP1983153441U JP15344183U JPH0141159Y2 JP H0141159 Y2 JPH0141159 Y2 JP H0141159Y2 JP 1983153441 U JP1983153441 U JP 1983153441U JP 15344183 U JP15344183 U JP 15344183U JP H0141159 Y2 JPH0141159 Y2 JP H0141159Y2
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/26Cells without oxidising active material, e.g. Volta cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M12/00Hybrid cells; Manufacture thereof
    • H01M12/04Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は電気化学的バツテリー、特に、反応性
金属アノード−水性電解液の電気化学的バツテリ
ーに関する。
電気化学的バツテリーは当該技術において周知
であり、このようなセルは水性電解液と強く反応
する反応性金属アノードを用い、このアノードは
水の存在下で自然にその表面に生成する電気的に
絶縁性の膜によつてカソードから離隔されてい
る。この薄い膜はカソードがアノードと直接接触
する状態に置くことを可能にする。このことによ
りアノード・カソード間の間隔は前記薄い膜の厚
さよりも大きくない距離にまで減少され、その結
果I2R損失が非常に減少することになるが、もし
そうでないとこの損失が現れて電力の出力とエネ
ルギー密度を増大させる結果となる。アノードと
カソードは、有益な電気化学的反応を維持する水
性電解液内で作用する。
しかしながら、水性電解液もアノードの非作用
面との寄生化学反応を持続させるものであり、こ
の寄生化学反応はアノードの大きさを減少せしめ
従つてセルのエネルギー効率を減少させる。この
ような寄生損失は無用な化学反応を生じ、アノー
ドの非作用面の面積が作用面の面積に比較して大
きい場合に特に重大である。
本考案は寄生損失を最小にするためのバツテリ
ーの構成に向けられている。更に詳しく云うと、
かような寄生損失は、アノードの非作用面が水性
電解液にさらされるのを防止してアノードの非作
用面の有害なエロージヨンを防ぐことによつて最
小にされる。
本考案によれば、反応性金属アノード−水性電
解液の電気化学的バツテリーであつて、前記アノ
ードがバツテリーケーシング内に装架されている
と共にその表面に水の存在下で絶縁性保護膜を自
然に生成する前記電気化学的バツテリーにおい
て:(A)前記絶縁性保護膜はその少くとも一部分に
反応性表面から成る部分を有していること、(B)カ
ソードが実質的に全反応性表面と直接に接触して
いること、(C)前記電解液が前記反応性表面以外の
前記アノードの部分と接触するのを防止する手段
が備えられており、それによつて前記電解液の非
電力発生区域に於ける前記電解液による前記アノ
ードの有害なエロージヨンを最小にせしめ、こゝ
に於いて前記防止手段は前記バツテリーケーシン
グを包含し、該バツテリーケーシングは前記アノ
ードの前記反応性表面以外の全表面部と密接且つ
不動に直接接触していること、及び(D)前記アノー
ドが消耗するにつれて前記カソードを前記アノー
ドと直接接触させ続ける手段が備えられており、
前記カソードは前記反応性表面と前記カソードと
の間の直接接触を維持するために後退するアノー
ドの反応性表面と共にそれに追従して自由に移動
すること、を特徴とする、反応性金属アノード−
水性電解液の電気化学的バツテリーが提供され
る。
本考案の一実施例においては、アノードの非作
用面がバツテリーのケーシングと密接且つ不動の
関係に維持されており、かくて電解液は実質的に
アノードの所望の作用面に局限されている。アノ
ードの作用面は電解液で覆われており且つアノー
ドの作用面を覆つている絶縁性の膜と接触してい
る自由に移動するカソードを備えている。
本考案の別の実施例においては、アノードがバ
ツテリーケーシングに関して自由に移動し、絶縁
性の膜を備えたアノードの作用面は電解液で覆わ
れており且つ固定したカソードと接触している。
電解液は、バツテリーケーシングとアノード作用
面の周囲との間に在る柔軟なシールによつて実質
的にアノードの所望の作用面に局限されている。
上記せる第1の実施例においては、カソード
は、アノードが消耗するにつれて後退して行くア
ノードの作用面に追従して行く。第2の実施例に
おいては、アノードはそれ自体が消耗するにつれ
て固定カソードとの接触を維持するために前進す
る。
本考案の種々の特徴及び作用効果は好適実施例
を示す添付図を参照しての下記の説明により明ら
かとなるであろう。
第1図には本考案による単一の端部反応バツテ
リーの一実施例が示されている。反応性金属のア
ノード1は、バツテリーケーシング2と密接して
それに固定された関係にある様に配置されてい
る。水の存在下で反応性アノードの上に自然に生
成する絶縁性の膜である層3は、前記関係を維持
し且つ電解液を実質的にアノードの作用面に局限
する。代替的には、層3は電解液に溶けず且つそ
れと反応しないエポキシセメント或いは他の適当
な接着剤であつてもよい。例えば強度及び放熱に
対する必要性の為金属製であるのでケーシング2
が導電性である場合には、層3は絶縁性の膜を備
えており、この膜とケーシングとの間には別の接
着剤がある場合もない場合もある。ケーシングが
非導電性である場合には、層3は絶縁性の膜或い
は適当な接着剤である。
アノードコネクター4がアノード1の中に埋め
込まれており、電気がバツテリーからターミナル
5を経て導き出されるのを可能にしている。スク
リーンカソード6は、バツテリーの電気化学的反
応を電解液8と共に維持するアノード1の作用面
上の絶縁性の膜7と接触している。カソード6は
柔軟なコネクタ10によつて正のターミナル9に
接続されており、このコネクタは電解液8によつ
てアノードの作用面が消耗するにつれてカソード
6が、後退してゆく前記作用面に追従して行くの
を可能ならしめている。水と電解液は、流入口1
1からバツテリーに導入され、過剰の電解液はベ
ント12から排出される。
カソード6は、実質的にアノードの全作用面上
にあるアノード膜7と接触する様に形成されてい
る網状金属スクリーンである。このスクリーンの
材料は、電解液と非反応性で且つバツテリーの作
動中に電解液の電気化学的還元を可能ならしめる
導電性の材料であるならば、どんな材料でもよ
い。一般に、鉄及びニツケルがスクリーンの材料
として用いられる。アノード1は、ナトリウムや
リチウムの如き反応性金属及びこの様な金属の合
金及び化合物から成り、これらは水に対して高度
に反応性であつて水の存在下でそれらの表面上に
絶縁性保護膜を自然に生成する。電解液8はアル
カリ金属水酸化物の如き反応性金属塩の水に溶け
た水性溶液であり、この溶液は冷水環境に対して
電解液の凍結点を一段と低下させるためのエチレ
ングリコールの如き任意の公認された凍結防止剤
を含有しいることが望ましい。
実例として、下記の特性を有する第1図による
バツテリーが作動された: 小型バツテリー:1.0ボルト;種々の負荷に対
して20〜120ミリアンペアで一辺0.025イン
チ長さ3インチの角形セルの稼動時間−
250〜330時間 大型バツテリー:1.0ボルト;毎平方インチ当
り1〜1.5アンペアで直径1.5インチ長さ14
インチの丸形セルの稼動時間−35時間 第2図には本考案による別の単一の端部反応バ
ツテリーが示されている。アノード20はバツテ
リーケーシング21の中に装架されていてこのケ
ーシング21に関して自由に移動する。アノード
コネクタ22はアノード20の中に埋め込まれて
おり、電気がバツテリーからスタツド23及び柔
軟なコネクタ24を経てターミナル25へ導き出
されるのを可能にしている。柔軟なコネクタ24
は、アノードの作用面が電解液27によつて消耗
されるのにつれてアノードを下方に移動させるこ
とによつてアノード20をカソード26に対して
しつかりと保持させるのにも役立つ。アノード2
0とカソード26間の電気的短絡は、アノード2
0上に自然に生成する絶縁性の膜28によつて防
止される。電解液27は入口29からバツテリー
に流入してベント30から流出する。電解液27
がアノード20とケーシング21との間にあるキ
ヤビテイ31の中へ進入することは、電解液に対
して不活性なゴムの如き材料で製造された柔軟な
シール32によつて防止される。カソードコネク
タ33はバツテリーの正のターミナルとなつてい
る。
実例として、下記の特性を有する第2図による
バツテリーが作動された: ・ 1セル、1ボルト ・ 2セル、2ボルト ・ 10平方インチのアノード ・ 42平方インチのアノード ・ 10〜20アンペア ・ 150アンペアまで ・ 平均60アンペアにおいて21時間まで 第3図には、本考案による多数のバツテリーが
この実施例では直列に接続されて成るバツテリー
システムが示されている。ここに図示されていな
い別の実施例に対しては、多数のバツテリーを並
列や直−並列の配置にて電気的に接続することも
できる。循環流動する電解液41は、ポンプ43
によつてマニホルド42から一連のバツテリー4
0内に流入し、バツテリーからマニホルド45を
経て熱交換器44へと流出する。その給水流量4
6はバルブ47で制御され、このバルブは全セル
電圧によつて制御される。過剰の電解液と水素ガ
スはパイプ48から排出される。
バツテリーの作動中に電解液のモル濃度は発生
電力の低下に伴つて上昇するから、所望の発生電
力を維持するために制御された量の水をバツテリ
ーの作動中に添加することが望ましい。熱交換器
44はバツテリーシステムの作動中に発生する過
剰な熱を除去するもので、このようにしないとバ
ツテリーシステムの効率の損失を招くことにな
る。
実例として、下記の特性を有する第3図による
バツテリーシステムが作動された: 12セル−12ボルト 6.5×6.5インチのアノード 種々の負荷で50〜100アンペア 15時間作動
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案による単一の端部反応バツテリ
ーの縦断側面図で、こゝにおいてアノードの作用
面を除いたアノードの全表面はバツテリーケーシ
ングと密接してそれに固定された関係にあること
によつて腐食性電解液から保護されている。第2
図は本考案による単一の端部反応バツテリーの縦
断側面図で、こゝにおいてアノードはバツテリー
ケーシングに関して自由に移動し且つアノードの
全非作用面は柔軟なシールによつて腐食性電解液
から保護されている。第3図は、第1図及び第2
図に示されているバツテリーを多数個電気接続し
て成る本考案によるバツテリーシステムの側面
図。 1,20……アノード、2,31……バツテリ
ーケーシング、6,26……カソード、7,28
……絶縁性の膜、8,27……電解液。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 反応性金属アノード−水性電解液の電気化学的
    バツテリーであつて、前記アノードがバツテリー
    ケーシング内に装架されていると共にその表面に
    水の存在下で絶縁性保護膜を自然に生成する前記
    電気化学的バツテリーにおいて: (A) 前記絶縁性保護膜はその少くとも一部分に反
    応性表面から成る部分を有していること、 (B) カソードが実質的に全反応性表面と直接に接
    触していること、 (C) 前記電解液が前記反応性表面以外の前記アノ
    ードの部分と接触するのを防止する手段が備え
    られており、それによつて前記電解液の非電力
    発生区域に於ける前記電解液による前記アノー
    ドの有害なエロージヨンを最小にせしめ、ここ
    に於いて前記防止手段は前記バツテリーケーシ
    ングを包含し、該バツテリーケーシングは前記
    アノードの前記反応性表面以外の全表面部分と
    密接且つ不動に直接接触していること、及び (D) 前記アノードが消耗するにつれて前記カソー
    ドを前記アノードの前記反応性表面と直接接触
    させ続ける手段が備えられており、前記カソー
    ドは前記反応性表面と前記カソードとの間の直
    接接触を維持するために後退するアノードの反
    応性表面と共にそれに追従して自由に移動する
    こと、 を特徴とする、反応性金属アノード−水性電解液
    の電気化学的バツテリー。
JP1983153441U 1974-05-15 1983-10-04 反応性金属アノ−ド−水性電解液の電気化学的バツテリ− Granted JPS59115572U (ja)

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US05/470,132 US4053685A (en) 1974-05-15 1974-05-15 End-reacting electrochemical battery
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JPS59115572U JPS59115572U (ja) 1984-08-04
JPH0141159Y2 true JPH0141159Y2 (ja) 1989-12-06

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JP50057176A Pending JPS5130324A (ja) 1974-05-15 1975-05-14
JP1983153441U Granted JPS59115572U (ja) 1974-05-15 1983-10-04 反応性金属アノ−ド−水性電解液の電気化学的バツテリ−

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