JPS61285664A - 電池構造 - 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 この発明は、たとえばレドックスフロー電池のような２
次電池の電池構造に関し、特に集電極の構造が改良され
１ｃ電池構造に関する。

従来の技術 第２図は既存の電池構造を形成するセルを模式的に示し
た斜視図である。セル１は、隔Ｉ１％２によって正極側
と負極側とに分けられ、隔膜２を挾んで両極側に反応電
極３ａ、３ｂが配置されている。

さらに反応電極３ａ　、３ｂの外側には集電極４ａ。

４ｂが配置されている。

反応電極３ａ、３ｂおよび集電極４ａ　、４ｂは、それ
ぞれ枠５ａ、５ｂ、（３ａ、５ｂに固定され、隔膜２を
挾んで締付は固定される。枠５ａ　、　５ｂ　。

５ａ　、　６ｂの上部に設けられた電解液導入孔７ａ。

７ｂ　、８ａ　、８ｂからセル内に電解液が供給され、
枠５ａ、５ｂ、５ａ、６ｂの下部に設けられた電解液排
出孔９ａ、９ｂ、１０ａ、１Ｑｂから排出される。この
電解液の酸化還元反応によって充放電が行なわれる。

この種の電池構造に用いられる電解液には、塩酸などの
強酸が含まれるため、反応電極３ａ、３ｂおよび集電極
４ａ　、４ｂは、耐腐蝕性の材料により構成する必要が
ある。さらに、反応電極３ａ。

３ｂは電解液を自由に通過させ、集電極４ａ、４ｂは電
解液を漏洩させてはならない。したがって、通常、反応
電極３ａ、３ｂは炭素繊維、集電極４ａ、４ｂはグラフ
ァイト板で構成されている。また、隔膜２は通常、イオ
ン交換膜、多孔質膜などで構成されている。

発明が解決しようとする問題点 従来の電池構造では、集電極がグラファイト板で構成さ
れていたため、集電極が衝撃に弱かった。

そのため集電極の製造時や、電池セルを組立てて締付は
固定するとぎに、集電極が割れる場合があった。

集電極が割れると、電池セルから電解液が漏れ、電池の
機能に支障を来たすおそれがあった。電解液の漏洩が甚
しい場合には、電解液に含まれる強酸の腐蝕作用により
、集電極以外の部分にも故障が起こるおそれもあった。

したがって、この発明の目的は、集電極が割れにくく、
電解液の漏れによる電池機能の障害の起こりにくい電池
構造を提供することである。

問題点を解決するための手段 この発明は、正極と負極とを分ける隔膜と、この隔膜の
両側に配置される１対の反応電極と、さらにその反応電
極の外側に配置される集電極とを備える電池構造におい
て、その集電極として、樹脂１００重量部に対して金属
粉２０ないし２００重量部を混合した導電性樹脂が用い
られている。

作用 この発明による電池構造では、集電極が、樹脂に金属粉
が混合された導電性樹脂で構成されているため、グラフ
ァイト板を集電極に用いた電池構造よりも衝撃に強い。

実施例 実施例１ 第１図には、この発明による電池構造に備えられる集電
極の断面図が示されている。この集電極１１は、加熱溶
融した１００重量部のポリエチレン樹脂１２に、粒径１
０ａｍの銅粉１３を５０重量部、混合し、これを熱プレ
スして厚さ３ｍｍのシート状に成形したものである。

実施例２ エポキシ樹脂１００重量部に、実施例１と同じ銅粉１０
０重量部を混合し、硬化剤を加えて厚さ３＋ａｍのシー
ト状の集電極を作製した。

実施例１と実施例２との集電極および、厚さ３ｍｌｌ１
のグラファイト板について、それぞれ１０回ずつ、５ｋ
ｌＪの鉄球を１ｍ上方から落ず試験を行なった。その結
果、グラファイト板には１０回中型回、割れが生じたが
、実施例１、実施例２の集電極には、共に、１０回中型
回も割れは生じなかった。

次に実施例１、実施例２の集電極を用いて、それぞれ第
２図のセルを５層重ねた電池を作成した。

これらの電池で充放電を行なって電池効率を調べたとこ
ろ、実施例１と実施例２のどちらの集電極を用いた電池
でも、グラファイト板の集電極を用いた電池と同等の電
池効率が得られた。

充放電を交互に３０分間ずつ、１００回繰返した後、セ
ルを解体して調べたところ、実施例１・実施例２のどち
らの集電極にも、腐蝕や劣化は全く見られなかった。

以上のことから、ポリエチレン樹脂１００重量部に銅粉
５０重量部を混合した導電性樹脂のシート、エポキシ樹
脂１００重量部に銅粉１００重量部を混合した導電性樹
脂のシートは、共にグラファイト板より割れにくいばか
りでなく、集電極としての機能についてもグラファイト
板に劣らないことが明らかになった。

実施例では、金属粉として銅粉が用いられたが、これは
銅は電気抵抗が小さく、また材料費が安いためである。

必要に応じて、他の金属あるいは合金の粉末を用いても
よい。

樹脂と金属粉との混合割合は、実施例では樹脂１００重
量部に対して、金属粉５０重量部または１００重量部で
あったが、これにさられれるものではなく、樹脂１００
重屋部に対して金属粉２０ないし２００重量部の範囲で
選べばよい。この範囲よりも金属粉の割合が少なければ
、集電極の導電性が不十分であり、この範囲より金属粉
の割合が多くなると、樹脂と金属粉との混合が困難であ
る。

樹脂として、実施例ではポリエチレン樹脂およびエポキ
シ樹脂が用いられているが、その他の樹脂を用いてもよ
い。その樹脂は、熱可塑性樹脂でも硬化性樹脂でもよい
が、集電極が変形するとセル内の電解液が均一に流れな
くなるので、樹脂は硬質のものを用い、集電極をヤング
率１０’Ｎ１０１以上の材質とするのが好ましい。

なお集電極の厚みは３ｍｍに限られるものではないが、
集電極が厚くなると電気抵抗が高くなるため、あまり集
電極を厚くするのは好ましくない。

発明の効果 以上のように、この発明による電池構造では、集電極が
、樹脂に金属粉が混合された導電性樹脂で構成されてい
るため、集電極が割れにくい。したがって、集電極の損
傷のために電解液が漏れて電池機能に支障を来たしたり
、また、電解液の漏洩が甚しい場合に、電解液中の酸の
腐蝕作用によって集電極以外の部分にまで故障が起こる
のを防ぐことができる。

このような集電極を備えた電池構造は、著しく信頼性を
高めた電池構造として、レドックスフロー電池の他、各
種の２次電池に有利に利用され得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による電池構造に備えられる集電極
の断面図である。第２図は、従来の電池構造のセルの構
成を示す模式的斜？Ｒ図である。 図において、１１は集電極、１２はポリエチレン樹脂、
１３は銅粉を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）正極と負極とを分ける隔膜と、前記隔膜の両側に
   配置される１対の反応電極と、前記反応電極の外側に配
   置される集電極とを備える電池構造において、 前記集電極が、樹脂１００重量部に対して金属粉２０な
   いし２００重量部が混合された導電性樹脂で構成されて
   いることを特徴とする電池構造。
2. （２）前記導電性樹脂は、ヤング率が１０＾４Ｎ／ｃｍ
   ＾２以上の材質であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の電池構造。
3. （３）前記金属粉として銅粉が用いられることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第２項に記載の電池構
   造。