JPS60185375A - ガルヴア−ニ電池 - 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のカルウアー二電池、特に二次電
池、例えば亜鉛−臭素電池に関する。

〔従来の技術〕

電解液循環式のカルヴアー二電池では、できる限り小容
積でありかつ、その際、陰極液お。］、び陽極液が独自
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
れるようにガルヴァ−ニ電池を（１４成することが望ま
れている。隔βｌｆ板も電極も、プラスチ、り＋Ａ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
ックに結合された炭素、例えばクラファイト、活性炭等
を有している。ごのような電極は特に双極構造の蓄電池
に好適である。

プラスチック製の隔離板とプラスチックに結合された炭
素を有する電極とを備えた蓄電池が既に公知である。隔
離板には四部が形成されており、ごの凹部によって電解
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、適当な接着剤によって
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、接着剤の少なずきる適用も多ずぎる適用も避けな
けれはならないからである。もしも接着剤の適用か不適
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って閉塞されてし７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（５） に液密に、例えば接着によっ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〈実施することが
でき、同時にこの供給および導出の電気抵抗をガルヴァ
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
ァーニ電池、特に二次電池、例えば亜鉛−臭素電池を折
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
環式のガルヴァーニ電池、特に二次電池であって、有利
には双極電極構造を有していて、特にプラスチックに結
合された炭素を含んだ複数の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
よって結合されていて、これによって陽極室と陰極室と
が構成されており、また陽極室と陰極室とが陽極室もし
くは陰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）（６） 隔離板の縁＋（Ｉ；の領域に設けられた四部乙こよって
構成されている形式のものであり、そし７て電解液を陽
極室４）シ＜は陰極室へ（Ｉ（給するためにもしくＬ；
１これらの室から３ｊｒ出ずろために、各陽極室と各陰
極室とが、少なくともそれぞれ１つの電解ｄ（供給量「
］および少なくともそれぞれ１つの電解液導出開口を介
して、かつ別個の結合片のｌ′ｉ′ｌｊ記開Ｉ１乙こ互
いに対応している開「Ｉを介して、それぞれ相互に液密
に接続されてト９す、ぞして前記電解液供給量Ｌ１もし
くは電解液巧出開［］か電極および（または）隔離板の
縁部を貫ｊｆｆｌシていることを特徴とするガルヴァー
ニ電池である。

不発明乙こよれば、上述のように構成し７たことＱこよ
って、電解液の供給もしくは導出を特に流動技術的に６
育実に保証することが可能であるガルヴァーニ電池が１
に供さボ１．ろ。このガルヴァーニ電池は、同時に、と
りわしＪ小さな空間を使用し、かつきわめて簡ｊ１１か
−）確実な技法でガルヴァーニ電池を製作することかで
きろ。

各開口Ｇ３Ｉ結合片の流路に連通しており、ｌトた、か
かる液路ム３１、それぞれ、電解液供給もしくは導出用
の本管に開１−１シているので、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力會肖
費しない構成か得られる。

陽極室および（またシ：１）陰極室の電解液の（］（給
および（または）と、１出をｌ−１的として少なくとも
１つの結合片の開ＬＩが横断流路を介して電解液木管に
イ］加的に接続していると、例えば開口を寒くような不
都合な亜鉛の沈着を対抗電流の発生によって防＋、Ｉｚ
するごとかできる。

横断流路が面積の変化ずろ横断面を有し７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
増大ずろようにな、っていると、エネルギー損失を特に
小さく保つことができ、同時に供給法路内の不都合な亜
（４）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、それぞれの電解液木管との特Ｑ
こｆ１ｎ単な接続が得られる。この場合には例えは２つ
の結合片を設りればよく、それぞれ１列を陽極室に配属
しそして他力の列を陰極室乙こ配属し、か・つごれらを
それぞれ例えば電解液を（Ｊ（給もしくは導出するため
の電解液木管に接続する。

開口か方形横断１Ｔｉｉをイ］しておりかつ結合片の流
路が十記開Ｉ」に続く領域においてそれらの開Ｉ」に対
応する横１９７面を有しており、そして流路か円形楊断
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「１か電極縁部および隔離板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ァーニ電
池が得られる。それというのも、ごのカバーによって電
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）隔離板の月利からその＋
Ａ料を溶融ずイ）ことによって形成されていると、特に
簡屯にカバーを製作することがてき、かつ′４．１＋に
密な結合が得られる。

カバーが縁部を包囲する被覆体によって形成されている
と、電極もしくは隔＃板の縁部を任意に＋ｉ４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）隅Ｍｌｌ仮が互いに協働
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、ガルヴァーニ電池の竹に簡単な製造が可能であ
る。

〔実施例〕

次に誰何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、本来のガルヴァーニ
電池によって構成されている。すなわち、このガルヴァ
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
して主としてプラス千ツクに結合された炭素物質から成
っている。電極の片面ば、その電極が双極電極の構成で
あるために、陽極（臭素電極）として働き、もう−力の
面は陰極（電極）として働く。隔離板は、比較的１ｆｆ
ｉＶ　＜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８）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。ガルウ
アー二電池の第２の主要構成要素は、電解液、すなわち
、亜鉛−臭素水液液と元素状臭素を結合するだめの有機
ｌｊ化剤とで構成されている電解液である。電解液は、
ガルウアー二電池内を２つの互いに分離された循環系で
循環せしめられろ。電解液をν１ｒｉ環させるため、本
ガルウアー二電池の第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、生した臭素が有機臭素錯体の形成ドに反応する
。この臭素↑１を体は第２の液相として臭素の蓄積を行
なう。この臭素に冨んだ相は、密度が比較的高いために
、陰極液用の貯蔵器内で他の溶液から分Ｊ１１［する。

したがって、充電状態では陽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
。したがって、自然放電による電圧）４失か１１［Ｉ市
され、よって、この電池を保守を−ｌ）ずに長１す１間
保存することができる。

（陽極液では、充電中に亜鉛か裁少し１、二の亜鉛が金
属の形て陰極Ｑこ沈清ずろ。） 放電中、陽極の臭素に冨んだイｊ機相に循環電解液か供
給され、他方、陰極では曲釦か電解液に溶解ずろ。この
系に内在ずろその他の特性として、直列の双極電極配置
によって牛しる漏れ、または寄生電流を挙りるごとかで
きる。この電流しり、準セルに平行に、」（通の１つの
供給木管を介して行なわれる電解液の供給の結果とし７
て発生ずるものであり、工不ルキーＩ員失および不均一
・な亜ふ１）枕着く（３１枝状突起の形成）をもたらづ
０ごのよう／；（影響は、１１′Ｌセルの故の増加とと
もに増大し、そして、亜鉛蓄積について７）だ場合、電
ｊ１・１″液イ」（給のときに双極電池フロ２９０戸り
出Ｉザ３１φの近＜−（：ｉ：透も頭片である。市常な
電解液のｉＪ＋’＋環が々力りられ、そし７てｒｊｔセ
ル内の亜鉛沈着かイミ均一となる結果、最終的に（、’
、ｊｐセル間の互いに離反した挙動か蓄電池の機能不全
をもたらずごとになる。

寄生電流を除］、するだめの有効な手段としては、電解
液う、９−管で電池電圧にほぼ等し２い大きさの、漏れ
電流を補償する対向電圧をかけ得るような電気回１路か
有利であることか判明した。この漏れ電流防１）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Ｇ：［蓄電池の出力から直接取り出され
る。

第１図６コはカルヴアー二電池か部分断面斜視図で示さ
れている。図示のカルウアー二電池は、電極１、そして
隔ｉ８！ｉ＋ｌＱ２から構成されている。電極１および
隔離板２ば電極および隔離板の材料を）容部ずろことに
よっ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は四部をイｊしており、この
四部によって分配路４及び５か（１，１成されている。

中央の而Ｉ〔ｊには種々の大きさの流入［ｊ旧−１７が
設けられていて、そのために、電解液の均一な分配か陽
極室もしくは陰極室への供給のときにもまたごれらの室
からの導出のときにも保証される。電極は、ｉ；Ａ離板
に似た構成とするか、さもなｃｌれシ、ｌ、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、この空間が電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はな
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１
ユニットは、隔離板を貫通してなる分配路４の開口８を
有している。このガルウアー二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１
１ば、第１図から判るように、畦に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
によって陽極室または陰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。各間［１８には流路１３
が付属しており、また、流路１３　（第５図参照）は電
解液の供給もしくば専用のための流路１４に開口してお
り、また、流路１４自体は貯蔵器とポンプ（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１１には横
断流路１５を設けることができる。横断流路１５ば、そ
の両端部でＯリング１６及びグラフアイｌ−板７によっ
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　Ｌｅｔ、その横断面の面積を場所によって異に
しており、この横断面積！４横断流路の中央までＧ」凍
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は拡大して方形イ＆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。この方形横断面ば次いで
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っ
て規定され、そしてこの流路の全長によって電気抵抗を
調節することができる。

（１５） 結合片ｊ１は、固定部材１６及び１７によるかまたＤＪ
本来の機械的な締付は具（図示せず）によって電極／隔
離板ユニットと液密に結合することができろ。

比較的に大きな容量がめられる場合には、必要乙こ応じ
て電解液室ことに複数の隅角１（板を配置することかで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガルヴァ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■−■Ｉにそ
った断面図、第４図は結合片の正面図、第５図は第４（
８ａの結合片の平面図、そして第６図し４第４図のｆｌ
Ｊｊ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１析面平面図である。 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、（１６
） １３・・・流路、　１４・・・流路、１５・・・横断流
路、１６・・・０リング、そして１７・・・グラフアイ
ｌ−４反。 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士西舘和之 弁理士　内　Ｈ］　幸　男 弁理士　山　口　昭　之 方理士西山雅也 （１７） 第４図 ■叫 −１ 手続補正害ｃ方式） ％式％［１ ■、　事件の表示 昭和５９年特許側第２６６４．９５号 ２、　発明の名称 ガルウアー二電池 ３、補正をする五 事イ！１との関係　ｑ鴇１′１出願人 名称　（３２０）　ｌ−；：＋夕自動中株代会社４、代
理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０司５、
　補正命令の［］付 ６、補正の対象 （１１ｆｌ−ｆｆ書の１発明者の住所及び氏名−１の欄
（２）図面 ７、補正の内容 （１）　＋ＡＩＩ　ｆＩＥのと４゛ンリ（２）図面の浄
書（内容に変更なし） ８、添付書類の１］１録 （１）訂正願書　１ｉ［ｎ （２）浄書図面　１ｉｆｆｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　複数の双極電極と複数の隔離板とを備えており、
   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
   れによって陽極室と陰極室とか構成されており、また、
   前記陽極室と陰極室とは陽極室もしくは陰極室内の電解
   液の分配路を介して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縁部および（または）隔
   １ＢＩＩ板の縁部の領域に設けられた四部によって構成
   されている電解液１７＾環式のガルヴァーニ電池におい
   て、各陽極室と各陰極室とが、少なくともそれぞれ１つ
   の電解液供給の、および少なくともそれぞれ１つの電解
   ？（ｊｊ　ｕｒ出の開口（８）を介して、そして別個の
   結合片（ｊｌ）の、Ａｉｉ記開し１（８）に互いに対応
   している開りを介して、それぞれ相互Ｇ、二二液−接続
   されており、そして前記間ｆｉｌ　（８１が電４ｂｔＸ
   ）および（または）隔離板（２）の縁部を貫通している
   ことを特徴とするガルヴァーニ電池。 ２、　各開口（８）かそれぞれ結合片（１１）の流路（
   １３）に連通しており、そして流路（１３）かそれぞれ
   電解液供給もしくは電解液導出用木管（１４）に開口し
   ている、特許請求の範囲第１項に記載のガルヴァーニ電
   池。 ３、少なくとも１個の結合片（１１）か電解液の陽極室
   および（または）陰極室への供給もしくはこれらの室か
   らの導出のための開口（８）のために、横断流路（］５
   ）を介して電解液用本管（１４０こ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２項に記載のガル
   ヴァーニ電池。 ４、横断流路（１５）がいろいろな面積の横断面を有し
   ている、特許請求の範囲第３項に記載のガルヴァーニ電
   池。 ５、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４項に記載
   のガルヴァーニ電池。 ６、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５項のいずれか１項
   に記載のカルウアー二電池。 ７、　１ｉｉＪＬ旧８）が方形横断面を有しており、そ
   して結合片（１１）の流路（１３）か上記間ｌ」に続く
   領域において上記間１−１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６項のいずれか１項に記載のガルヴァーニ電池
   。 ８、開［’ｌ　（８）が電極（１）および隔離板（２）
   の縁部を取り囲むカバー（３）を貫１１１Ｉしている、
   特許請求の範囲第１項〜第７項のいずれか１項に記載の
   ガルウアー二電ン也。 ９、　カバー（３）か電極＋１１および（または）隔離
   板（２）の＋Ａ料からその材料を溶融させることによっ
   て形成されている、特許請求の範囲第８項に記載のガル
   ヴァーニ電池。 １０、カバー（３）か縁部の被覆体によって形成されて
   いる、特許請求の範囲第１項または第９項に記載のカル
   ウアー二電池。 １１、結合片（１１）、電極（１）および（または）隔
   離板（２）かそれらの協動面にガイド部）Ａを有してい
   る、特許請求の範囲第１項〜第１０Ｔ、！Ｔのいずれか
   １項に記載のガルヴァーニ電池。 １２、前記ガイ１部＋Ａが／１４（１０）および差し込
   め突起（１２）である、特許請求の範囲第１１項に記載
   のガルヴァーニ電池。