JPH03182065A - 積層電池の製造方法 - 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】 Ａ　産業上の利用分野 この発明は、導電性部材の外周に合成樹脂の絶縁枠体を
形成した電極板、セパレータの外周に合成樹脂の枠体を
形成したセパレータ板などの電池摺成部材の枠体部材を
相互に溶若一体化する積層電池の製造方法に関する。

Ｂ９発明の概要 本発明は、平板状の電極板とセパレータ板とを交互に積
層し、一体化して成る積層電池の製造方法において、 電極板を、矩形平板状の電極と、電極の外周縁部に一体
に形成された合成樹脂の絶縁枠体と、電極の外周縁部に
沿って、絶縁枠体上に形成された、高さｆ１横幅すの溶
着リブと、で形成し、セパレータ板を矩形平板状のセパ
レータと、セパレータの外周縁部に一体に形成された合
成樹脂の枠体と、枠体の対抗する一方の両辺に各々設け
た一対の電解液流路と、電解液流路の外側でかつ電極の
外周縁部に沿って、枠体上に形成された、高さｄ、横幅
すの溶着リブと、枠体の溶着リブの両側に接して、枠体
に形成された、深さｅｚｍ幅すの逃げ溝と、で形成し、
電極板およびセパレータ板の溶着リブの高さｆ及びｄ１
横幅ｂ１さらに逃げ溝の深さｅ、溝幅ａの寸法を下式を
満足する関係に形成し、５／７　　≦ｂ　　（ｆ＋ｄ）
　　≦　３／２（２ａｅ）ａ　≧　２７３　ｂ 電極板の間に、セパレータ板を挟んで電極板を複数積層
し且つ、相対向する各電極板およびセパレータ板の溶着
リブを加熱溶融すると共に、圧着一体化して、電極と絶
縁枠体と枠体とで囲まれ、且つセパレータで二つに区分
された部分に電池反応室を形成することにより、 電池反応室内に、電解液を枠体に形成した電解液流路を
介して、循環して威る積層電池の製造方法。

Ｃ０従来の技術 近時、電池１Ｅ力貯蔵ノステムの開発が促進されており
、その−環として亜鉛−臭素：Ｅ池、亜鉛塩Ｊｓ？’ｔ
ｉ池、レドックスフロー重池等が開発されている。

これらは、高い電圧を取り出すため、電気的直列積層構
成を採っている。亜鉛−臭素電池を例にとって、その構
成概略を説明する。

この亜鉛−臭素電池は、主に電解液循環形であって電池
本体と、電解液貯蔵槽と、これらの間に電解液を循環さ
せる配管系とから構成されている。

従来、電池本体は、第３図に例示するように電極をバイ
ポーラ形とし、これを積層して電気的に直列で構成され
ている。

第１図において、６は絶縁性の枠体がセパレータの外周
に一体に形成されたセパレータ板、８は絶縁枠体が導電
性部材の外周に一体に形成されたバイポーラ形の電極板
である。

この電極板８間にセパレータ板６を挟んで両側にスペー
サメツシュアおよびパツキン５を重ねて、単セルを構成
し、この単セルを複数、例えば、３０セル積層し、最後
に両端に夫々、集電型棒３゜積層端板２及び締付端板ｌ
を重ねて、ボルトおよびナツトで締めつけて一体に構成
している。

このように構成した電池本体内に電解液は、電極板８．
セパレータ板６の枠体およびパツキン５の四隅角部に形
成した正極マニホールド９と０株マニホールド１０、さ
らにチャンネル１３．マイクロチャンネル１３ａの電解
液流路を介して流入流出する。

？Ｔｉｉ板８の導電性部材は、プラスチックにカーボン
などの導電姓物質を混練して形成したカーボンプラスデ
ック製薄板から形成され、セパレータ板６のセパレータ
部分は、微多孔質膜より成り電極板８およびセパレータ
板６の枠体は、ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹
脂から構成されている。

Ｄ７発明が解決しようとする課題 上述のように従来の積層電池は、積層電池の両端から締
付けて各電極板およびセパレータ板の枠体等を圧接して
、各単セルおよび電解液流路を形成しているので、電池
構成部材の各枠体が電解液の作用等でクリープを生じ、
あるいは、電池が同かれた環境の変化による枠体の収縮
膨張により力が弱まり、隣接する各枠体間に隙間が生じ
その隙間から液漏れを生ずるという問題がある。

そこで、隣接する電極板およびセパレータ体の各枠体等
同志を熱融着して一体化することが試みられた。この枠
体同志を熱融着させるためには、各枠体に溶着リブを立
て、これを溶融して相互に圧接し溶着せしめるので、圧
接の際この溶融した溶着リブの樹脂が、枠体の側面に沿
ってマニホールドあるいはチャネル内等に入り、電解液
流路を閉塞してしまい、電解液の流れを妨げるという問
題があった。

本発明は」二連の点に鑑み、電極板およびセパレータ板
の枠部分を熱融着しても、チャネル等の電解液流路をば
つが塞ぐことのないよう良好に積層一体化できる積層電
池の製造方法を新たに提供することを目的とする。

Ｅ６課題を解決するための手段 本発明の積ｆ１ｍ池の製造方法は、電極板、セパレータ
などの相溶前する一方の枠体の結合部分に枠体表面から
の高をｆ、横幅すの断面矩形状の溶着リブを設け、他方
の枠体の結合部分には、枠体表面からの高さがｄ、横幅
がｂの断面矩形状の溶着リブを設けるとともに、その溶
着チブの両横側部に枠体表面からの深さがｅで溝幅がａ
の断面矩形状の逃げ溝を形成し、さらに相互に溶着する
溶着リブ断面積ｂ　（ｆ＋ｄ）が、両側の逃げ湾の断面
積の和（２ａｅ）の１．５倍以上の断面積となるように
設定し、逃げ溝の溝幅ａが、溶着リブの横幅すの２／３
倍以上となるように設定し、次に、熱板ヒータ型によっ
て相対向する溶着リブを加熱溶融し、次に、結合すべき
枠体同志を圧着し、溶融した溶着リブを相互に溶着して
積層一体化したことを特徴とする。

１１作用 上述のような手段により、熱板溶着の際、溶融した溶着
リブより生ずるぼりは、全て逃げ溝内に入り、溢れ出る
ことなく各枠体同志が一体化する。

従って、チャネル等の電解液流路をばりが閉塞するよう
なことをなくすという作用を奏する。

なお、上述の作用は、本発明を亜鉛−臭素電池に適用し
た場合ばかりでなく、亜鉛−塩素電池。

レドックスフロー電池等の積層電池に適用した場合にも
同様の作用を奏する。

Ｇ、実施例 実施例１ 以下、本発明の積層電極の製造方法の一実施例を第１図
及び第２図によって説明する。

なお、この第１図及び第２図において、前述した第３図
に対応する部分には同一符号を附すこととし、その詳細
な説明を省略する。

第１図の要部縦断面図で、８ｂは、電極板の電極部の外
周に設けた、熱板溶着法で積層一体化前の枠体、１２は
セパレータの外周に設けた、熱板溶着法で積層一体化前
の枠体である。

この電極板の枠体８ｂには、その両面部に表裏対称状に
断面矩形状の溶着リブ１４を２本荘列に突設する。そし
て、各溶着リブ１４の高さをｆとし、その横幅をｂとす
る。

また、セパレータ板の枠体１２は、電極板の枠体８ｂよ
りも肉厚に形成したもので、はぼ中央に電解液の流路と
なる断面矩形状の溝から構成されたチャネルが形成され
ている。セパレータ板の枠体１２の表裏には、チャネル
１３を挟んで両側に、電極板の枠体８ｂに重ね合わせた
とき、その溶着リブ１４と対応する位置に溶着リブ１５
を突設する。また、溶着リブ１５の両横側部には、熱板
溶着時に生ずるばりを逃がし溜めるための断面矩形状の
逃げ溝１６を穿設する。そして、溶着リブ１５の枠体１
２の表面からの高さを、ｄとし、その横幅をｂとする。

また、逃げ溝１６の枠体１２の表面からの深さをｅとし
、その溝幅をａとする。そして、チャンネル１３の横幅
をＧとし、その両側部から、それぞれ距離Ｃだけ隔てて
逃げ溝１６が位置するように構成する。

これとともに各出寸法が下式を満足するように構成する
。

ｂ　（ｆ＋ｄ）≦３／２　（２ａｅ）−■ａ≧２／３（
ｂ）　　　　　　　　　・・・０５５０．８ｍｍ　　　
　　　　　　　・・・■次に、上述のように構成した電
極板の枠体８ｂとセパレータ板の枠体１２とを、熱板溶
着法で積重一体化する方法を説明する。

まず、第１図に鎖線で示すように熱板ヒータ型１７によ
って、各溶着リブ１４，１５の先端部を溶融する。次に
、第２図に示す如く圧着して溶着する。

この溶着の際、各溶着リブ１４，１５のばりが逃げ溝Ｉ
６に入り込んで、これを満足し、チャンネル１３内に入
り込まないようになって溶着する。

なお、前述べた■、■及び■式を満足しない寸法構成に
よる場合には、各溶着リブ１４，１５のぼりが、マイク
ロチャンネル１３内に流れ込み、これを閉塞するように
なる。

例えば、本実施例の構成として、上述の■、■。

■式を満足する数値として、ａ＝３ｍｍ、ｂ＝１５ｍｍ
、ｄ＝　ｌ　、Ｏｍｍ、ｅ＝０．５ｍｍ、ｆ＝　１０ｍ
ｍとし、Ｃをできるだけ小さな値となるように設定した
のものを１０組用意し、熱板溶着してテストした結果、
１０組中９組が良好に溶着され、チャンネル１３をばり
が塞ぐようなことはなかった。

しかし、本実施例と比較のため、ａ＝１．５ｍｍ、　ｅ
　＝　０．３　ｍｍ他を本実施例と同じ寸法であるｂ−
＝１．５ｍｍ、ｄ＝１．Ｏｍｍ、ｆ＝１．Ｏｍｍとして
、１０組用意し、熱板溶着してテストした結果、１０組
中９組までがチャンネル１３内にばりが入ってこれを閉
塞してしまっていた。

ただ、上述のような逃げ清１６の形状でも、この遥げｉ
Ｍ　ｌ　６とチャンネル１３との間の距離Ｃを極めて大
きくすると、チャンネル１３へのぼりの侵入を防止でき
るが、これでは、枠体８ｂ、１２をそれだけ大きくせね
ばならず、電池本体が大型化するので、実現できない。

実施例２ 溶着リブの膜面積　：　　ｂ　（ｆ＋ｄ）逃げ膚の段面
　　　；　　２ａｅ の比を変化させたものを各々１０組用意し、熱板溶着し
てテストし、チャネルなどをばつが塞ぐこなお、膜面積
の比が１．６以上になると、逃げ溝の膜面積が大きく成
り過ぎて枠体部分に凹部が生じてしまった。

また、逃げ満の溝幅ａは、溶着リブの横幅すの２／３以
上であればよい。溝幅ａが、溶着リブの横幅すの２／３
より小さくなると、溶着リブの樹脂が逃げ溝内を埋めず
に、逃げ溝内に空間が生じてしまい、溶着が不十分とな
る。

■１発明の効果 以上詳述したように、本発明の積層電池の製造方法によ
れば、電極板および七ノ（レータ板などの電池構成部材
の相溶着する一方の枠体の結合部分に１′：ζＪをｒ、
横幅すの断面矩形の溶着リブを設け、他方の枠体の結合
部分には溶着リブの両横側部にそれぞれ逃げ詩を設け、
高さがｄで、横幅がｂの断面矩形状の溶着リブを設ける
とともに、その両横側部に深さＣで溝幅ａの断面矩形状
の逃げ溝を設け、しかも相溶着する溶着リブの断面積ｂ
（ｆ−＋−ｄ）が、逃げ詩の断面積の和（２ａｅ）の１
゜５倍以上となるように、また、逃げ溝の横幅ａが、溶
着リブの横幅すの２／３以上となるように設定し、次に
、熱板ヒータ型によって相対向する溶着リブを加熱溶融
し、次に、結合すべき枠体同志を圧着し、より生ずるば
りを、全て逃げ溝内に納めることができ、チャネル内に
ばりが入り込まない良好な溶着をすることができるとい
う効果がある。

また、上述の手段によれば、溶着リブの溶融結合部が浮
き上がることもなく、全体に亘って確実に溶着できるの
で、積層電池の良好な液漏れ防止シールを、長期に亘っ
て維持できるという効果がある。

さらに、上述のような手段で、一体化して電池本体を造
るので、ボルト、ナツト等の締結部材を使って電池本体
の両端部から締め付けて一体化するための締付端板が不
用となるので、電池本体の重ｉｌを軽減できるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の積層電池の製造方法の一実施例を説明
するための枠体要部の縦断面図、第２図はその枠体の溶
着状態を示す要部の縦断面図、第３図は従来の積層電池
の一つである亜鉛−臭累市池の電池本体を例示する要部
分解斜視図である。 ８　・電極板、８ａ・・・電極部、８ｂ・・枠体、１４
・・・溶着リブ、１５・・・溶着リプ、１６・・・逃げ
溝。 外′ｌ！、る 第１図 枠体要部の縦断面図 ｂ ６　・セパレータ板 ８　中間電極 ８ａ　電極板部 １２　枠体 １３　チャンネル １４　溶着リブ ５　溶層リプ １６・遣げ溝 １７・執板ヒータ型 第２図 積層した枠体要部の縦断面図 第３図 要部分解斜視図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）平板状の電極板とセパレータ板とを交互に積層し
   、一体化して成る積層電池の製造方法において、 前記電極板を、矩形平板状の電極と、該電極の外周縁部
   に一体に形成された合成樹脂の絶縁枠体と、該電極の外
   周縁部に沿って、該絶縁枠体上に形成された、高さｆ、
   横幅ｂの溶着リブと、で形成し、 前記セパレータ板を矩形平板状のセパレータと、該セパ
   レータの外周縁部に一体に形成された合成樹脂の枠体と
   、該枠体の対抗する一方の両辺に各々設けた一対の電解
   液流路と、該電解液流路の外側でかつ前記電極の外周縁
   部に沿って、前記枠体上に形成された、高さｄ、横幅ｂ
   の溶着リブと、前記枠体の溶着リブの両側に接して、前
   記枠体に形成された、深さｅ、溝幅ｂの逃げ溝と、で形
   成し、 前記電極板およびセパレータ板の溶着リブの高さｆ及び
   ｄ、横幅ｂ、さらに逃げ溝の深さｅ、溝幅ａの寸法を下
   式を満足する関係に形成し、５／７≦ｂ（ｆ＋ｄ）≦３
   ／２（２ａｅ） ａ≧２／３ｂ 前記電極板の間に、前記セパレータ板を挟んで該電極板
   を複数積層し且つ、相対向する各電極板およびセパレー
   タ板の溶着リブを加熱溶融すると共に、圧着一体化して
   、前記電極と絶縁枠体と枠体とで囲まれ、且つ前記セパ
   レータで二つに区分された部分に電池反応室を形成し、 該電池反応室内に、電解液を前記枠体に形成した電解液
   流路を介して、循環して成る積層電池の製造方法。