JPH0265065A - 電池のプラスチック電極 - Google Patents

電池のプラスチック電極

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JPH0265065A
JPH0265065A JP63216004A JP21600488A JPH0265065A JP H0265065 A JPH0265065 A JP H0265065A JP 63216004 A JP63216004 A JP 63216004A JP 21600488 A JP21600488 A JP 21600488A JP H0265065 A JPH0265065 A JP H0265065A
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JP
Japan
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electrode
plastic
plate
battery
electrode plate
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JP63216004A
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English (en)
Inventor
Hiromichi Ito
裕通 伊藤
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0265065A publication Critical patent/JPH0265065A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0273Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
    • 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
    • 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
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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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】 A、産業上の利用分野 この発明は、亜鉛−臭素電池等の電解液に浸漬して使用
する電極の改良構造に関する。
B1発明の概要 本発明は、亜鉛−臭素電池等の電解液に浸漬して用いる
プラスチック電極において、 電極板の周囲に発泡材製の緩衝体を配し、さらに、この
緩衝体の外周に枠板を一体成形してプラスチック電極を
構成することにより、 枠板又は緩衝体で生ずるひずみをこの緩衝体で吸収する
ようにしたものである。
C0従来の技術 近時、電池電力貯蔵システムの開発が促進されており、
その−環として第5図乃至第7図に例示する如き電解液
循環型金属ハロゲン積層二次電池が開発されている。
これは、第5図の構成原理図に示すように、電池本体l
をイオン交換膜または多孔質膜からなるセパレータ2で
陽極室3と陰極室4とに区画し、この両極室にそれぞれ
電解液を循環させるための送液管5.6と返液管7.8
により接続された電解液タンク9.10を設け、臭化亜
鉛(ZnBrt)の電解液をそりれぞれ電極室に循環さ
せるようにしたものである。尚、11は陽極、12は陰
極、13.14は共に送液ポンプ、15は四方弁である
しかして、充電時には、電解液が図の矢印の方向に循環
し、陰極12ではZn”°+2e4Zn。
陽極Ifでは2Br−4Br”+2eの反応を生じ、陽
極11で生成された臭素は分子となり、電解液中に混じ
り、一部溶解し、大部分は陽極液中の錯化剤によって錯
化物となり、陽極室側の電解液タンク10内に沈澱して
蓄積される。又、放電時には、電解液が循環した状態で
各電極11.12ではそれぞれ前記反応式と逆の反応を
生じ、析出物(Zn、Br=)が各電極11.12上で
消費(酸化、還元)され、電気エネルギが放出されるよ
うにしたものである。
また、上述のような構成原理の亜鉛−臭素電池には、第
6図に例示するような積層電池の要素として多数のセル
積層構造のスタックが用いられている。これは、スタッ
ク全体を両側端からボルト。
ナツト等を用いて挟むように押さえるための一対の締付
端板16.16と、そのそれぞれの内側に配置する押え
部材である積層端板17、I7との間に、例えば30セ
ル積層して構成する。すなわち、一方のカーボンプラス
チックの電極端板18の集電メツシュ19の次にパツキ
ン20を介してセパレータ板21を重ね、所定間隔保持
用のスペーサメツシュ22を重ね、カーボンプラスチッ
ク製平板中間電極23を重ね、さらにパツキン20を重
ねるといった順序で積層し、最後に他方のカーボンプラ
スデック製電極端板18を重ねて、全体で30セル積層
する如く構成する。
このように積層構成したスタックには、その四隅角部に
流液孔である正極マニホールド24と負極マニホールド
25とを穿設する。
また、各セパレータ板2Iは、微多孔質膜より成るセパ
レータ2の周囲に枠板21aをプラスチックの射出成形
で一体成形して構成したもので、その両軍面部上下には
それぞれ表裏対称形状にマイクロチャンネル26を設置
して成る。この−側面の実線で示すマイクロチャンネル
26は、それぞれ対角線上の正極マニホールド24から
導入した電解液を均一に広げてセパレータ2の全面に流
し、又はこれより液を回収する。また、他側面の破線で
示すマイクロチャンネル26は、負極マニホールド25
からの電解液を導入9回収するものである。
このようにして、各セパレータ板21の両側面部にそれ
ぞれ配置された電極との間において、第5図に例示した
単位電池を構成するようにするものである。
D1発明が解決しようとする課題 上述のように構成した従来の亜鉛−臭素電池等では、例
えばプラスチック電極23についてみると、これは、カ
ーボンプラスチック製の電極板23aをインサートとし
てあらかじめ射出成形金型にセットしておき、電極板2
3aで使われているベース樹脂と同種類のプラスチック
材を射出成形して、電極板23aの周囲に枠状の絶縁枠
板21aを一体成形して、第7図に例示するように構成
するものであるので、この成形後、プラスチック材が冷
却される時おこる収縮により、インサートされた電極板
23aは、外周側から押し込まれるような力を受け、湾
曲したり、割れ(クラック)を生じたりすることがある
という問題があった。
さらに、インサート成形時に枠板21aの冷却収縮率を
下げるため、そのプラスチック材の中にガラスファイバ
ーを30%程度混入する対策を取った場合でも、その収
縮は避けられず、電極板23aが湾曲してしまうという
問題があった。
また、電池のスタックは、上述のような湾曲したプラス
チック電極23を含めてこれを多数積層し、湾曲を修正
するように両端からボルトで強く締め付けて組み立てス
タックを構成していたため、歪が残留することを避けら
れず、電池の運転中に、このプラスチック電極23の絶
縁枠板21aの接合部付近で、割れを起こし、電池性能
を極端に落とすことがあるという問題があった。
加えて、この積層構造のスタックに組み込まれたプラス
チック電極は、実際にある一定期間電池を運転している
と、電解液によって、カーボンプラスチックの電極板2
3aが膨潤するために、これが撓んで、さらには亀裂を
生じ電池性能を低下させることがあるという問題があっ
た。
本発明は萌述の点に鑑み、プラスチック電極のインサー
ト成形時に歪や湾曲を生ずることなく、平面的に形成で
き、しかも、組立及び使用時にも歪や亀裂を生ずること
のないプラスチック電極を新たに提供することを目的と
する。
91課題を解決するための手段 本発明の電池のプラスチック電極は、電極板の周囲に発
泡プラスチック製の緩衝体を配し、さらにその緩衝体の
外周部に枠体をインジェクション一体成形して構成した
ことを特徴とする。
F1作用 上述のように構成することにより、インジェクション成
形時に枠板が冷却収縮した際のひずみを、この緩衝体で
吸収し、かつ、電池運転時に電解液によって電極板が膨
潤した際にも、この膨潤によるひずみを緩衝体で吸収し
、電極板に過度な応力が加わらないようにするという作
用を奏する。
G 実施例 以下、本発明の電池のプラスチック電極の一実施例を第
1図乃至第4図によって説明する。なお、この第1図乃
至第4図において、第5図乃至第7図に対応する部分に
は同一符号を付すこととし、その詳細な説明を省略する
第1図は、本発明のプラスチック電極の正面図で、23
aはカーボンプラスチック製の電極板であり、この周囲
には緩衝体27を介して枠板21aを一体成形し、1枚
のプラスチック電極23を構成する。
このプラスチック電極23の製作は、次のように行う。
まず、第2図の断面図に示すように、電極板23aの周
端部に気泡が連通していない発泡ポリエチレン製の緩衝
体27を設置する。すなわち、緩衝体27を、その横中
方向中央から2つに折り、その両自由端部分27aを、
各々電極板23aの側端上下面部に熱融着する。これと
ともに、緩衝体27の中央折り合わせff127bを、
その面相互を突き合わせて熱融着して緩衝体27を設置
するものである。
次に、第3図に示す如く、電極板23aに緩衝体27を
付けたものを、枠板射出成形用の金型28の電極板用空
間29内に置き、この金型28の突分離壁部28aが、
緩衝体27の中央折り合わせ部27bの中間部を所定間
隔挟圧状態で気密を保つように保持するようにするとと
もに、中央折り合わせ部自由端部27cが枠板成形用空
間30内に突出する状態とする。そして、この枠板成形
用空間30内に溶隔ガラスファイバ30%入りポリエチ
レンを射出して、枠板21aを一体成形する。
この後、金型28を外すと、第4図の断面図に示す如く
、中央折り合わせ部27bが弾性形状復帰12て、プラ
スチック電極23が、全体一体構成に完成されるもので
ある。
なお、本実施例では特に、カーボンプラスチック製の電
極板のベース樹脂をポリエチレンとし、緩衝体27の素
材を発泡ポリエチレンとし、さらに、枠板21aの素材
をガラスファイバ人ポリエチレンとして、同種類の樹脂
を素材とするものであるので、これらの熱融着及び射出
成形時の融着をより強固にするようにしである。
また、このプラスチック電極23に用いた、発泡ポリエ
チレン製の緩衝体27は、これに対する締付力と変形の
間で、変形が増しても締付は力はさほど大きくならない
という特殊な性質をもっている。
すなわち、外部から枠板21aが収縮しても、この中間
に介在する緩衝体27で吸収して電極板23aに過大な
応力を与えず、かつ内部から電極板23aが膨潤しても
、中間に介在する緩衝体27で吸収して枠板21との間
に、過大な応力が生ずるのを防止できるものである。
従って、枠板21aを射出成形した際、この枠板21a
が冷えて内側に収縮したひずみが緩衝体27の変形によ
って吸収されるので、電極板23aに応力が加わること
なく、その平面性を維持できた。
さらに、本例のプラスチック電極を用いて、第6図に例
示する如きスタックを具備する電池を組み、臭化亜鉛水
溶液を電解液として、8時間づつ定電流充電と、定電流
放電をすることを1サイクルとして、これを500サイ
クル行う充放電サイクル試験を行った。
この後、スタックの解体調査を行ったところ、このプラ
スチック電極の電極板23aは、わずかに膨潤していた
が、それ自体たわみは生じておらず、この膨潤による伸
びは、緩衝体27にうまく吸収されており、この後も長
期に亘り使用可能な状態にあった。
そこで、このプラスチック電極を用いて再度スタックを
組み上げ、その電池の充放電サイクル試験を行ったが、
極端な性能低下は生ぜず十分に使用可能なことが確かめ
られた。
なお、従来の構成のプラスチック電池は、充放電サイク
ル試験の結果、約500サイクルで電極板23aにクラ
ックを生じ使用寿命が尽きるものであったのに比し、十
分にその使用寿命を延ばせることが確認できた。
H1発明の効果 以上詳述したように本発明の電池のプラスチック電極は
、電極板の周囲に配した緩衝体を介して枠板を一体成形
することにより構成したので、その枠板部分のインジェ
クション成形時に、この枠板成形収縮ひずみを緩衝体で
吸収し、その電極板に応力をかけないようにして、電極
板をたわみのない平板な状態にできるという効果がある
さらに、このプラスチック電極を用いた電池で(よ、そ
の長期に亘る運転使用によって、プラスチック電極の電
極板が電解液の作用で膨潤しても、これを枠板との間の
緩衝体が吸収し、電極板に過度の応力が働かないように
して、そのたわみやクラックの発生を防止し、電池の効
率の低下を防ぎ、使用寿命の長期化を図ることができる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の電池のプラスデック電極の一実施例を
示す全体正面図、第2図はその製造途中での要部縦断面
図、第3図はその射出成形の製造上程での要部縦断面図
、第4図は第1図IV−IV線断面図、第5図は従来の
亜鉛−臭素電池の原理を説明する概略説明線図、第6図
はその電池に用いるスタック部分の分解斜視図、第7図
はそのプラスチック電極を取り出して示す斜視図である
。 ■・・・電池本体、23・・・平板中間電極、23a・
・・電極板、27・・・緩衝体、28・・・金型。 要部拡大断面図 第1図IV−IV線拡大断面図 1 ・電池本体 2・・セパレータ 16・・締付端板 17・・・積層端板 18・・電極端板 19・・集電メツシュ 20 パツキン 21 セパレータ仮 2+a・・枠板 22・・・スベーサメッンユ 23・・平板中間電極 23a・・・電極板 27 ・緩衝体 28・・金型 第5図 概略説明線図 第1図 正面図 第2図 要部拡大断面図 第6図 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)カーボンプラスチック製電極板の周囲に発泡プラ
    スチック製の緩衝体を固着して配し、当該緩衝体の周囲
    に枠板を、インジェクション一体成形して配して成るこ
    とを特徴とする電池のプラスチック電極。
JP63216004A 1988-08-30 1988-08-30 電池のプラスチック電極 Pending JPH0265065A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102969518A (zh) * 2012-12-10 2013-03-13 青海百能汇通新能源科技有限公司 散热一体化电堆
JP2014531721A (ja) * 2011-09-28 2014-11-27 ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイションUnited Technologies Corporation 二相貯蔵部を有するフロー電池

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JPS61163565A (ja) * 1985-01-11 1986-07-24 Toyota Motor Corp 金属・ハロゲン電池の電極歪み防止構造

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