JPH0564432B2 - - Google Patents

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のガルヴアーニ電池、特
に二次電池、例えば亜鉛−臭素電池に関する。

〔従来の技術〕

電解液循環式のガルヴアーニ電池では、できる
限り小容積でありかつ、その際、負極液および正
極液が独自の貯蔵部に貯蔵され、そしてこれらの
液が適切なポンプを用いて、例えば共通のモータ
を介して、系内に圧送されるようにガルヴアーニ
電池を構成することが望まれている。隔離板（セ
パレータ）も電極も、プラスチツク材料から製作
するのが有利であるということが立証されてお
り、また、その際、電極は、その内側の領域に、
プラスチツクに結合された例えばグラフアイト、
活性炭等の炭素（カーボンプラスチツク）を有し
ている。このような電極は特に双極構造の蓄電池
に好適である。

プラスチツク製の隔離板とカーボンプラスチツ
ク電極とを備えた蓄電池が既に公知である。隔離
板には凹部が形成されており、この凹部によつて
電解液の分配路が構成されている。この場合、電
極と隔離板はポリプロピレンから製作され、適当
な接着剤によつて互いに結合されている。ただし
この接着剤の適用は技術的なコントロールがきわ
めて困難である。それというのも、接着剤の少な
すぎる適用も多すぎる適用も避けなければならな
いからである。もしも接着剤の適用が不適切であ
ると、十分に密な液体の連通が得られないか、さ
もなければ、分配路が接着剤によつて閉塞されて
しまい、その結果セルへの電解液の供給が不十分
になるからである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上記したような従来の技術の問題点
を解決して、電極および（または）隔離板を互い
に液密に、例えば接着によつて結合することがで
き、かつ電解液の供給ないしは導出を障害なく実
施することができ、同時にこの供給部および導出
部の電気抵抗をガルヴアーニ電池の構成とは別個
に選択することができるガルヴアーニ電池、特に
二次電池、例えば亜鉛−臭素電池を提供しようと
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するための本発明の手段は、
電解液循環式のガルヴアーニ電池、特に二次電池
であつて、有利には双極電極構造を有していて、
特に複数のカーボンプラスチツク双極電極と複数
の隔離板とを備えており、隔離板および（また
は）電極が少なくとも外縁部の領域で直接的に互
いに液密に、例えば接着によつて結合されてい
て、これによつて正極室と負極室とが構成されて
おり、また正極室もしくは負極室がそれぞれ正極
室もしくは負極室内の電解液の分配路を介して互
いに液体を導くように接続されており、そして前
記分配路が有利には電極の縁部および（または）
隔離板の縁部の領域に設けられた凹部によつて構
成されている形式のものであり、そして電解液を
正極室もしくは負極室へ供給するためにもしくは
これらの室から導出するために、各正極室および
各負極室は、少なくとも１つの電解液供給用開口
８および／または電解液導出用開口８を有し、ま
た、各正極室および各負極室を構成する電極１お
よび隔離板２とは別個に構成され前記各開口８に
対応する流路１３の開口を備える供給片１１を有
しており、前記各正極室および各負極室の開口８
は該対応する係合片１１の開口と相互に液密に接
続されていることを特徴とするガルヴアーニ電池
である。

本発明によれば、上述のように構成したことに
よつて、電解液の供給もしくは導出を特に流動技
術的に確実に保証することが可能であるガルヴア
ーニ電池が供給される。このガルヴアーニ電池
は、同時に、とりわけ小さな空間を使用し、かつ
きわめて簡単かつ確実な技法でガルヴアーニ電池
を製作することができる。

各開口は供給片の流路に連通しており、また、
かかる液路は、それぞれ、電解液供給もしくは導
出用の本管に開口しているので、特に小さな流動
抵抗を持ち、そのために、補助エネルギーを特に
僅かしか消費しない構成が得られる。

正極室および（または）負極室の電解液の供給
および（または）導出を目的として少なくとも１
つの結合片の開口が横断流路を介して電解液本管
に付加的に接続していると、例えば開口を塞ぐよ
うに不都合な亜鉛の沈着を対向電流の発生によつ
て防止することができる。

横断流路が面積の変化する横断面を有してお
り、そして特に横断面積が横断流路の中央までは
減少し、次いで増大するようになつていると、エ
ネルギー損失を特に小さく保つことができ、同時
に供給流路内の不都合な亜鉛沈着を防止すること
ができる。

結合片の流路が整列されており、そして特に２
列にずらして配置されていると、それぞれの電解
液本管との特に簡単な接続が得られる。この場合
には例えば２つの結合片を設ければよく、それぞ
れ１列を正極室に配属しそして他方の列を負極室
に配属し、かつこれらをそれぞれ例えば電解液を
供給もしくは導出するための電解液本管に接続す
る。

開口が方形横断面を有しておりかつ結合片の流
路が上記開口に続く領域においてそれらの開口に
対応する横断面を有しており、そして流路が円形
横断面に変化していると、電解液の特に有利な供
給と導出とが可能になる。

開口が電極縁部および隔離板外縁部を包囲して
いるカバーを貫通していると、特に簡単な構造の
ガルヴアーニ電池が得られる。それというのも、
このカバーによつて電極と隔離板との液密な結合
が得られるからである。

カバーが電極および（または）隔離板の材料か
らその材料を溶融することによつて形成されてい
ると、特に簡単にカバーを製作することができ、
かつ特に密な結合が得られる。

カバーが外縁部を包囲する被覆体によつて形成
されていると、電極もしくは隔離板の縁部を任意
に構成することができ、例えばその部分に炭素を
充填することができ、しかも付加的な障害の危
険、例えば蓄電池の短絡等はない。

結合片、電極および（または）隔離板が互いに
協働する面にガイド部材、特に溝と差し込み突起
とを有していると、ガルヴアーニ電池の特に簡単
な製造が可能である。

〔実施例〕

次に添付の図面を参照しながら本発明を説明す
る。

以下に記載する亜鉛−臭素電池は、基本的に３
つの主要構成要素から成る。中央の部分は、本来
のガルヴアーニ電池によつて構成されている。す
なわち、このガルヴアーニ電池は、複数の相互に
液密に結合された電極と隔離板とから成る。電極
は、双極電極の構成で設けられ、そして主として
カーボンプラスチツクから成つている。電極と片
面は、その電極が双極電極の構成であるために、
正極（臭素極）として働き、もう一方の面は負極
（亜鉛極）として働く。隔離板は、比較的薄く構
成されているので、その電気抵抗が特に低く保た
れ、しかも同時にダイヤフラムとして働く。すな
わち、隔離板は、臭素の亜鉛電極への不都合な移
送を防止する有効な遮断部材（バリヤー）として
働く。ガルヴアーニ電池の第２の主要構成要素
は、電解液、すなわち、臭化亜鉛水溶液と元素状
臭素を結合するための有機錯化剤とで構成されて
いる電解液である。電解液は、ガルヴアーニ電池
内と２つの互いに分離された循環系で循環せしめ
られる。電解液を循環させるため、本ガルヴアー
ニ電池の第３の構成要素が設けられており、これ
は、ポンプならびに電解液の貯蔵容器である。

充電中、生じた臭素は有機錯化剤と反応して有
機臭素錯体を形成する。この臭素錯体は第２の液
相として臭素の蓄積を行う。この臭素に富んだ相
は、密度が比較的高いために、正極液用の貯蔵器
内で他の溶液から分離する。したがつて、充電状
態では正極の反応成分は電気化学セルの外部で貯
蔵され、しかも亜鉛との反応は起こらない。した
がつて、自己放電による損失が阻止され、よつ
て、この電池を保守をせずに長期間保存すること
ができる。（負極液では、充電中に亜鉛が減少し、
この亜鉛が金属の形で負極に沈着する。） 放電中、正極に臭素に富んだ有機相が循環電解
液と共に供給され、他方、負極では亜鉛が電解液
に溶解する。この系に内在するその他の特性とし
て、直列の双極電極配置によつて生じる漏れ電
流、または寄生電流を挙げることができる。この
電流は、単セルに並列に、共通の１つの供給本管
を介して行われる電解液の供給の結果として発生
するものであり、エネルギー損失および不均一な
亜鉛沈着（樹枝状成長）をもたらす。このような
影響は、単セルの数の増加とともに増大し、そし
て、亜鉛蓄積についてみた場合、双極電池ブロツ
クの負極端子付近の電解液供給口で最も顕著であ
る。正常な電解液の循環が妨げられ、そして単セ
ル内の亜鉛沈着が不均一となる結果、最終的には
単セル間の互いに離反した挙動が蓄電池の機能不
全をもたらすことになる。

寄生電流を除去するための有効な手段として
は、電解液導管で電池電圧にほぼ等しい大きさ
の、漏れ電流を補償する逆電圧をかけ得るような
電気回路が有利であることが判明した。この漏れ
電流防止手段は僅かなエネルギーの使用を必要と
するにすぎず、また、このエネルギーは蓄電池の
出力から直接取り出される。

第１図にはガルヴアーニ電池が部分断面斜視図
で示されている。図示のガルヴアーニ電池は、電
極１、そして隔離板２から構成されている。電極
１および隔離板２は電極および隔離板の材料を溶
融することによつて形成された共通のカバー３を
有している。第２図から判るように、隔離板２は
凹部を有しており、この凹部によつて分配路４及
び５が構成されている。中央の面６には種々の大
きさの流入開口７が設けられていて、そのため
に、電解液の均一な分配が正極室もしくは負極室
への供給のときにもまたこれらの室からの導出の
ときにも保証される。電極は、隔離板に似た構成
とするか、さもなければ、隔離板をほぼ扁平に
し、そして電極だけを図示せるように構成するこ
ともできる。いずれの場合にも、隔離板と電極と
の間に空間が形成され、この空間が分解液の流入
および電気化学反応の展開に十分であることが保
証されなければならない。

第１図に示されるように、電極１と隔離板２か
ら成るスタツクは、隔離板を貫通してなる分配路
４の開口８を有している。このガルヴアーニ電池
には角柱形の切欠き９が形成されており、また、
この切欠きには溝１０がある。この角柱形の切欠
き９には差し込み突起１２を備えた結合片１１を
液密に嵌め込むことができる。結合片１１は、第
１図から判るように、単に２つの電解液室をそれ
ぞれ接続するために構成することができ、この結
合片によつて正極室または負極室への電解液の供
給またはそれらの室からの電解液の導出を行なう
ことができる。結合片１１は、構造に応じて少な
くとも４つまたは少なくとも２つ設けることがで
きる。各開口８には流路１３が付属しており、ま
た、流路１３（第５図参照）は電解液の供給もし
くは導出のための流路１４に開口しており、ま
た、流路１４自体は貯蔵容器とポンプ（いずれも
図示せず）に液密に接続されている。

特に第３図と第４図から判るように、結合片１
１には横断流路１５を設けることができる。横断
流路１５は、その両端部でＯリング１６及びグラ
フアイト板１７によつて閉塞されている。特に第
４図から判るように、横断流路１５は、その横断
面の面積を場所によつて異にしており、この横断
面積は横断流路の中央までは減少し、その後再び
増大する。

第４図に示されているように、流路１３はずら
して配置することができる。第６図に示した断面
から判るように、結合片１１内の流路１３は拡大
して方形横断面を形成し、またこの場合の横断面
は隔離板２もしくは電極１の開口８の横断面に対
応する。この方形横断面は次いで円形に変化す
る。ここで、流路の全長は例えば付加されたホー
ス等によつて規定され、そしてこの流路の全長に
よつて電気抵抗を調節することができる。

結合片１１は、固定部材１６及び１７によるか
または本来の機械的な締付け具（図示せず）によ
つて電極／隔離板ユニツトと液密に結合すること
ができる。

比較的に大きな容量が求められる場合には、必
要に応じて電解液室ごとに複数の隔離板を配置す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガルヴアーニ電池の本体
の好ましい一例を示した部分断面斜視図、第２図
は隔離板の平面図、第３図は第４図に示した結合
片の線分−にそつた断面図、第４図は結合片
の正面図、第５図は第４図の結合片の平面図、そ
して第６図は第４図の結合片を第１図の電池本体
に嵌合した時の状態を示した部分断面平面図であ
る。 図中、１……電極、２……隔離板、３……カバ
ー、４及び５……分配路、６……中央面、７……
流入開口、８……開口、９……切欠き、１０……
溝、１１……結合片、１２……差し込み突起、１
３……結合片の流路、１４……電解液供給または
電解液導出用本管、１５……横断流路、１６……
Ｏリング、そして１７……グラフアイト板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の双極電極および複数の隔離板を備えて
   おり、前記電極および／または隔離板は少なくと
   も外縁部の領域において直接的に互いに液密に結
   合されていて、これによつて正極室および負極室
   が構成されており、前記正極室は正極室内の電解
   液の分配路を介して、また前記負極室は負極室内
   の電解液の分配路を介してそれぞれ互いに液体流
   動可能に接続されており、そして前記分配路は、
   電極の外縁部および／または隔離板の外縁部の領
   域に設けられた凹部によつて構成されている電解
   液循環式のガルヴアーニ電池において、 各正極室および各負極室は、少なくとも１つの
   電解液供給用開口８および／または電解液導出用
   開口８を有し、また、各正極室および各負極室を
   構成する電極１および隔離板２とは別個に構成さ
   れ前記各開口８に対応する流路１３の開口を備え
   る結合片１１を有しており、前記各正極室および
   各負極室の開口８は該対応する係合片１１の開口
   と相互に液密に接続されていることを特徴とする
   ガルヴアーニ電池。 ２ 少なくとも１個の結合片１１が電解液の正極
   室および／または負極室への供給またはこれらの
   室からの導出のための開口８のために、横断流路
   １５を介して電解液用本管１４に付加的に接続さ
   れている、特許請求の範囲第１項または第１項に
   記載のガルヴアーニ電池。 ３ 横断流路１５が面積の変化する横断面を有し
   ている、特許請求の範囲第２項に記載のガルヴア
   ーニ電池。 ４ 横断面積が横断流路１５の中央まで減少し、
   次いで再び増大している、特許請求の範囲第３項
   に記載のガルヴアーニ電池。 ５ 結合片１１の流路１３が整列して配置されて
   いる、特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか
   １項に記載のガルヴアーニ電池。 ６ 開口８が方形横断面を有しており、そして結
   合片１１の流路１３が上記開口に続く領域におい
   て上記開口に対応する横断面を有しており、ま
   た、円形流路に変形している、特許請求の範囲第
   １項〜第５項のいずれか１項に記載のガルヴアー
   ニ電池。 ７ 開口８が電極１および隔離板２の外縁部を取
   り囲むカバー３を貫通している、特許請求の範囲
   第１項〜第６項のいずれか１項に記載のガルヴア
   ーニ電池。 ８ カバー３が電極１および／または隔離板２の
   材料からその材料を溶融させることによつて形成
   されている、特許請求の範囲第７項に記載のガル
   ヴアーニ電池。 ９ カバー３が外縁部の被覆体によつて形成され
   ている、特許請求の範囲第１項または第８項に記
   載のガルヴアーニ電池。 １０ 結合片１１、電極１および／または隔離板
   ２がそれらの協働面にガイド部材を有する、特許
   請求の範囲第１項〜第９項のいずれか１項に記載
   のガルヴアーニ電池。 １１ 前記ガイド部材が溝１０および差し込み突
   起１２である、特許請求の範囲第１０項に記載の
   ガルヴアーニ電池。