JPH0265072A - 電解液循環式金属−ハロゲン電池 - 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］ 本発明は電解液循環式金属−ハロゲン電池、特に電解液
を循環させて充放電反応を行う反応槽（反応セル）内に
設けられている正極及び負極の構成の改良に関するもの
である。

［従来の技術］ 電解液循環式の金属−ハロゲン電池が蓄積エネルギの大
きい二次電池として電気自動車の電源用などに用いられ
ている。

第４図には、従来の金属−臭素電池の概要が示されてお
り、反応セル１０には負極１２ａ及び正極１２ｂが、こ
の両極の間にはセパレータ１４が設けられ、このセパレ
ータ１４により負極室１６と正極室１８とが分離形成さ
れている。

そして、この負極室１６には負極液貯蔵槽２０から負極
液がポンプ２４により循環され、正極室１８には正極液
貯蔵槽２２から正極液がポンプ２６により循環されてい
る。また、正極液貯蔵槽２２内には、臭素錯化合物貯蔵
槽２８が設けられており、この臭素錯化合物はバルブ３
０により必要な時期に正極電解液に混合される。

このような金属−臭素電池として、例えば亜鉛（Ｚ　ｎ
）−臭素（Ｂ　ｒ）が用いられ、正極電解液には四級ア
ンモニウム塩等の錯化剤が加えられており、この錯化剤
は臭素と反応して電解液に不溶でかつ電解液よりも比重
の大きい臭素錯化合物を形成する役割をする。

このような構成によれば、充電時には図中の負極１２ａ
にＺｎが、正極１２ｂにＢｒが生成し、次のような反応
が行われる。

正極　２Ｂｒ−１−＊　　Ｂｒ２＋’ｌｅ負極　Ｚｎ２
”＋２ｅ　　−４２ｎ そして、正極１２ｂで生成された臭素は前記錯化剤と反
応して臭素錯化合物を形成し、この臭素錯化合物は図示
１００のように反応セル１０から臭素錯化合物貯蔵槽２
８に供給され沈澱することになる。一方、負極１２ａで
生成した亜鉛は負極１２ａの電極板上に電解析出（電析
）することになる。

従って、放電時には各電極において前記反応式と逆の反
応が行われ、これにより電極間から所定の電流が取り出
される。

このような電解液循環式電池は、例えば特開昭５７−１
９９１６７号公報に示されるバイポーラ型電池として用
いられており、これを第５図に基づいて説明する。

バイポーラ型電池は、電極ユニット３４とセパレータユ
ニット３８を交互に積層配置することにより構成され、
前記電極ユニット３４はカーボン含釘の導電性プラスチ
ックから成る電極１２を絶縁プラスチックから成る外枠
３４ａで保持する。

この電極ユニット３４の電極１２は、米国特許Ｎｏ４１
６９８１６に示される共押出し成型あるいはインサート
・インジェクション等によって外枠３４ａに接続形成さ
れており、その表裏の面で負極１２ａ及び正ｔｆｆｉ１
２ｂの両極の役目（一方は別の反応セルの電極となる）
をする構成となっている。また、セパレータユニット３
８はセパレータ１４を所定の厚さを有するセパレータ枠
３８ａで保持し、このセパレータ枠３８ａには電解液流
路４０が形成される。

このような電極ユニット３４とセパレータユニット３８
を積層すると、一方の電極ユニット３４の負極１２ａと
セパレータ１４との間に第４図の負極室１６が、他方の
電極ユニット３４の正極１２ｂとセパレータ１４との間
に正極室１８が形成され、この負極室１６及び正極室１
８には前記電解液流路４０から電解液が供給される。な
お、セパレータ１４には整流器４２が形成されており、
これにより電解液の流れを良好にすることができる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、従来の電極ユニット３４では負極１２ａの周
縁部に金属（Ｚｎ等）が集中して電析するという問題が
あった。すなわち、第６図に示されるように、従来では
負極１２ａと正極１２ｂの面積はほぼ同一となっており
、充電時において電流が周縁部に集中することから、負
極１２ａの周縁部に図示Ａのような電析した金属（Ｚｎ
等）の不均一な盛り上がりが生じる。

このような電析不良が生じると、セパレータ１４と電極
１２との距離が１ｍｍ程度しかないこともあり、電析し
た金属がセパレータを損傷し、電池性能及び電池寿命を
低下させてしまう。

発明の目的 本発明は前記従来の問題点を解決することを課題として
なされたものであり、その目的は、負極に電析する金属
の厚さを均一にすることのできる電解液循環式金属−ハ
ロゲン電池を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明に係る電解液循環式
金属−ハロゲン電池は、正極及び負極が対向して設けら
れた反応槽内に電解液を循環させる電解液循環式金属−
ハロゲン電池において、負極の面積を正極の面積よりも
大きくしたことを特徴とする。

［作用］ 以上の構成によれば、正極と負極との間に生じる電流に
おいて、電極端部において密集する電流分布が負極側で
は面積が広いので均一となり、金属は負極板上に均一に
電析することになる。

従って、放電時の電解反応もスムーズに行われ、電池性
能を低下させることもなくなる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。

第１図には、本発明に係る電解液循環式金属−ハロゲン
電池の電極ユニット４４の第１実施例が示されており、
この第１実施例は、第５図で示したように、電極ユニッ
トとセパレータユニットを交互に積層して反応セルを複
数個設ける電池に関するものである。

本発明において特徴的なことは、不均一な電析をなくす
ために対向する電極において負極の面積を正極の面積よ
りも大きくしたことである。

従って、第１実施例では、電極ユニット４４の電極１２
における外枠４４ａとの接続部４６を斜めにカッティン
グし、この外枠４４ａとの接続は、超音波溶着あるいは
インサート・インジェクション等によって行う。実施例
の場合、前記１枚の電極１２にて別個の反応セルに亘る
負極及び正極の両極の役目を行わせているから、図のよ
うに斜めにカッティングされた電極１２の広い方の面を
負極１２ａ１狭い方の而を正極１２ｂとする。このよう
に、積層タイプのバイポーラ型電池においては、−枚の
電極板を斜めにカッティングするだけで、異なる面積の
正負の２つの電極を容易に製作することができる。

また、電極１２の厚さが約ｌｌ１ｆｌｌであれば、カッ
チラング面の長さは約３ｆｆｌＩ１１程度とすることが
でき、これによれば電極１２と外枠４４ａとの接触面積
が広くなるので、電極１２の保持強度が増すという利点
が生じる。

第２図には、第１実施例の場合の充電時における電流分
布が示されており、図のように電極端においては正極１
２ｂから負極１２ａに流れる電流が負極１２ａにおいて
は集中せずばらつくことになる。従って、図示Ｂのよう
に、充電時に生じる金属（例えばＺｎ）は負極１２ａに
均一に析出することになる。

次に、第３図には本発明の第２実施例が示されており、
第２実施例は電極１２の接続部４６を階段状にカッティ
ングしたことを特徴とする。もちろん、負ｈ　１２　ａ
の面を広くし、正極１２ｂの面を狭くすることは第１実
施例と同様である。

また、前記階段は第３図のように１段ではなく、複数段
にすることができ、このような段差を設けることにより
、外枠４４ａとの接触面積を多くして、接続部４６の強
度を高めることができる。

このように、実施例によれば、負極での電流密度を低く
することができるので、金属（Ｚｎ等）を均一に電析す
ることができる。また、異なる反応セルにおいて電極を
共用する実施例のバイポーラ型電池では、１枚の電極板
を表裏面において異なる広さとなるようにカッティング
すればよく、これにより電極ユニットにおいて電極と外
枠の接続部の強度を高めることができるという利点があ
る。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、反応槽内に設け
られた正極及び負極において、負極の面積を正極の面積
よりも大きくしたので、負極での電流集中が改善され、
負極板に析出する金属は均一の厚さになり、これにより
金属の電析状態が改善される。従って、性能が良く寿命
の長い電解液循環式電池を提供可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電解液循環式金属−ハロゲン７ｕ
池の電極ユニットを示す第１実施例の一部断面図、 第２図は第１図の電極ユニットを用いた反応セル内の充
電時の電流分布を示す図、 第３図は本発明に係る電極ユニットを示す第２実施例の
一部断面図、 第４図は金属−臭素電池の概要を示す説明図、第５図は
従来のバイポーラ電池の構成を示す説明図 第６図は従来装置において反応セル内で対向する電極間
の電流分布を示す説明図である。 １０　・・・　反応セル １２ａ　　・・・　負極 １２ｂ　　・・・　正極 セパレータ 電極ユニット ４ａ 外枠 セパレータユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）正極及び負極が対向して設けられた反応槽内に電
   解液を循環させる電解液循環式金属−ハロゲン電池にお
   いて、負極の面積を正極の面積よりも大きくしたことを
   特徴とする電解液循環式金属−ハロゲン電池。