JPH0620699A - 亜鉛−臭素電池の集電電極製造方法 - Google Patents

亜鉛−臭素電池の集電電極製造方法

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JPH0620699A
JPH0620699A JP4172632A JP17263292A JPH0620699A JP H0620699 A JPH0620699 A JP H0620699A JP 4172632 A JP4172632 A JP 4172632A JP 17263292 A JP17263292 A JP 17263292A JP H0620699 A JPH0620699 A JP H0620699A
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JP
Japan
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electrode
net
zinc
laminated
insulating frame
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JP4172632A
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English (en)
Inventor
Kazuo Fushimi
和夫 伏見
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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  • Inert Electrodes (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 集電電極のヒートプレス工程時に残存するガ
スによるボイドの発生を防止し、集電電極自体の機械的
強度とシール性を高めて亜鉛−臭素電池性能と寿命の向
上をはかることを目的とする。 【構成】 シート状絶縁枠材16a上に熱可塑性合成樹
脂材で構成されたネット18を載置し、このネット18
の上面に孔部17が中抜きされた複数枚の絶縁枠材16
bを積層して、この孔部17内で前記ネット18の上面
にカーボンプラスチック電極15a,15bと集電メッ
シュ6とをサンドイッチ状に積層して順次組み込み、予
め設定した温度と圧力条件下でのヒートプレス手段によ
り、上記の各絶縁枠材16a,16bをネット18、カ
ーボンプラスチック電極15a,15b及び集電メッシ
ュ6とともに一体化した亜鉛−臭素電池の集電電極製造
方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電解液循環型積層二次電
池、特に亜鉛−臭素電池の構成部材である集電電極の製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】亜鉛−臭素電池は正極活物質に臭素、負
極活物質に亜鉛を用いた2次電池であり、この電池は例
えば電力の昼と夜のアンバランスを解決させるために、
電力需要が少ない夜間に電力を貯蔵して、昼間に放出さ
せるため等に使用される。
【0003】充電時に正極電極側で発生した臭素は、電
解液に添加した臭素錯化剤と反応し、オイル状の沈殿物
となって貯蔵タンクへ戻され、放電時はポンプで単電池
内へ送り込まれ還元される。電解液の成分はZnBr2
水溶液と、抵抗を下げるためのNH4Cl等の塩と、負
極亜鉛側のデンドライトを防止し、均一な電着を促進さ
せるためのPb,Sn,4級アンモニウム塩類と、臭素
錯化剤とである。正極電極と負極電極の間にはセパレー
タを介挿してあり、正極電極で発生した臭素が負極電極
へ拡散して亜鉛と反応することによる自己放電を防止し
ている。
【0004】この亜鉛−臭素電池は、主に電極をバイポ
ーラ型とし、複数個の単電池(単セル)を電気的に直列
に積層した電池本体と、電解液貯蔵槽と、これらの間に
電解液を循環させるポンプおよび配管系とで構成されて
いる。
【0005】図3は上記亜鉛−臭素電池を構成する電池
本体の一例を示す分解斜視図であり、矩形平板状のバイ
ポーラ型中間電極1の電極部1aの外周に絶縁性の枠体
1bが配置され、同様に矩形平板状のセパレータ板2
は、セパレータ3の外周に枠体2aが形成されている。
そして上記中間電極1にセパレータ板2及び必要に応じ
てパッキン4,スペーサメッシュ5を重ねて単セルを構
成し、この単セルを複数個積層して電池本体が構成され
ている。
【0006】積層された電池本体の両端部には、集電メ
ッシュ6を有する集電電極7と、一対の締付端板8と、
その内側に位置する押さえ用の積層端板9とが配置され
ている。そして両締付端板8,8間に図示しないボルト
を通して、このボルトを締め付けることにより、一体的
に積層固定された電池本体が構成される。
【0007】上記のように構成された電池本体の各単セ
ル内には、各中間電極1及びセパレータ板2の枠体2a
の上下2箇所の隅角部に形成した正極マニホールド10
と、負極マニホールド11より、セパレータ板2の枠体
2aに設けられたチャンネル12及びマイクロチャンネ
ル13を介して電解液が夫々流入排出する。
【0008】このように構成された亜鉛−臭素電池は、
50KW級電池における電池効率として約80%、総合
エネルギー効率として約70%が確認されている。
【0009】上記の集電電極7は、図4(A)(B)に
示したように絶縁枠16にカーボンプラスチック電極1
5及び真ちゅう製の集電メッシュ6を順次重ね合わせ
て、ヒートプレス手段に基づいて一体化されて製造され
ている。
【0010】図5は上記集電電極7の具体的な製造方法
を示す分解断面図であり、図示したように略1mm厚の
シート状絶縁枠材16a上に、この絶縁枠材16aと同
一厚で孔部17が額縁状に中抜きされた複数枚の絶縁枠
材16bを積層し、この孔部17内に略1mm厚のカー
ボンプラスチック電極15aと、真ちゅう製の集電メッ
シュ6及び略3mm厚のカーボンプラスチック電極15
bとをサンドイッチ状に順次組み込み、図外の金型を利
用して所定の温度と圧力条件下でのヒートプレス手段に
基づいて一体化して製造する。
【0011】尚、電池本体への組付時には、上記集電メ
ッシュ6から図示しない電力取出用の端子片がカーボン
プラスチック15aと絶縁枠材16aを通って外方に導
出され、図外の集電ブスバーに連結されている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の亜鉛−臭素電池に用いられている集電電極の製
造方法では、図6に示したように得られた集電電極7の
内方に残存するガスによって多数個のボイド18,18
が形成され易く、このボイド18,18の存在によって
集電電極7自体の機械的強度が低減する上、電池性能と
電池寿命の低下を招いてしまうという課題があった。
【0013】上記ボイド18,18の発生は、図5に示
したシート状絶縁枠材16a上に複数枚の絶縁枠材16
bを積層し、この絶縁枠材16bの孔部17内にカーボ
ンプラスチック電極15a,集電メッシュ6及びカーボ
ンプラスチック電極15bとを順次載置した際の各構成
体の界面に存在するエアがヒートプレス工程で完全に抜
けきれずに絶縁枠16中に残存してしまうことに原因が
ある。
【0014】特に上記各構成体の界面は、本来集電電極
7の機械的強度を保持する上でのネックとなる部位でも
あり、この界面にボイド18,18が残存すると、図3
で説明したように電池本体を構成する締付端板間にボル
トを通して締め付けを行った時に、各界面に集中する応
力によってボイド18,18の近傍の絶縁枠16内にク
ラックが生じてしまい、機械的強度の低減とか電解液の
液洩れ現象が発生して、蓄えられた電力の損失が生じて
しまうという問題点を有している。
【0015】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、ヒートプレス工程時における前記ボイドの発生を
防止して、集電電極自体の機械的強度を高めることがで
きる上、電池性能と電池寿命の向上をはかることができ
る亜鉛−臭素電池の集電電極製造方法を提供することを
目的とするものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、矩形平板状の中間電極に、セパレータ板を
重ねて単セルを形成し、この単セルを複数個積層して電
池本体を構成するとともに、該電池本体の両端部に、集
電メッシュを有する集電電極と、押え用の積層端板及び
一対の締付端板とを配置し、両締付端板間をボルト締め
することによって一体的に積層固定するようにした亜鉛
−臭素電池の集電電極製造方法において、シート状絶縁
枠材上に、熱可塑性合成樹脂材で構成されたネットを載
置し、このネットの上面に、孔部が中抜きされた複数枚
の絶縁枠材を積層して、この孔部内で前記ネットの上面
にカーボンプラスチック電極と集電メッシュとをサンド
イッチ状に積層して順次組み込み、予め設定した温度と
圧力条件下でのヒートプレス手段により、上記の各絶縁
枠材をネット,カーボンプラスチック電極及び集電メッ
シュとともに一体化した亜鉛−臭素電池の集電電極製造
方法を提供する。
【0017】上記ネットは、熱可塑性樹脂であるポリエ
チレン製の経糸と緯糸とを網目状に圧着した繊維状部材
として構成してある。
【0018】
【作用】かかる集電電極製造方法によれば、シート状絶
縁枠材上に熱可塑性合成樹脂材で構成されたネットを載
置してから複数枚の中抜きされた絶縁枠材とともにサン
ドイッチ状に積層されたカーボンプラスチック電極と集
電メッシュとをヒートプレス手段によって一体化するこ
とにより集電電極が得られる。上記ネットは、熱可塑性
樹脂であるポリエチレン製の経糸と緯糸とを網目状に圧
着した繊維状部材として構成してあるため、該ネットの
周辺部に微小なガス抜き用の通路が形成される。従って
ヒートプレスの段階で集電電極の各構成体の界面に存在
するガスがネットに沿う通路を通って外方に抜け、その
結果、得られた集電電極の内方にはエアの残存がなく、
ボイドが発生しないという作用がもたらされる。
【0019】従ってボイドの存在に起因する集電電極自
体の機械的強度の低減がなく、且つクラック等による集
電電極からの液洩れを防止して電解液のシール性が充分
に保持され、電池としての性能を高めることができる。
【0020】
【実施例】以下図面を参照しながら本発明にかかる亜鉛
−臭素電池の集電電極製造方法の一実施例を、前記従来
の構成部分と同一の構成部分に同一の符号を付して詳述
する。
【0021】図1は本実施例における集電電極製造方法
を概略的に説明するための分解断面図であり、図中の1
6aは略1mm厚のシート状絶縁枠材であって、該シー
ト状絶縁枠材16a上に、ポリエチレン等の熱可塑性合
成樹脂材で構成されたネット18を載置する。
【0022】次に上記ネット18の上面に、略1mm厚
を有しているとともに孔部17が額縁状に中抜きされた
複数枚(図示例では4枚)の絶縁枠材16bを積層し、
この孔部17内で前記ネット18の上面に、略1mm厚
のカーボンプラスチック電極15aと、真ちゅう製の集
電メッシュ6及び略3mm厚のカーボンプラスチック電
極15bとを順次組み込む。
【0023】そして図外の金型を利用して、予め設定し
た温度と圧力条件下でのヒートプレス手段により、上記
シート状絶縁枠材16aと絶縁枠材16bとをネット1
8,カーボンプラスチック電極15a,15bとともに
一体化して集電電極7を製造する。又、得られた集電電
極7を電池本体へ組付ける場合には、上記集電電極7の
3枚を正極集電電極,他の3枚を負極集電電極とし、前
記図3に示した積層端板9を6枚、締付端板8を2枚、
セパレータ3を90枚、中間電極1を87枚使用し、且
つ締付ボルト18本を用いて上記締付端板8を締付固定
して電池ユニットを製造した。尚、締付ボルトの締付ト
ルクは9〜14トン/cmとした。
【0024】上記のネット18は、図2の部分的平面図
に示したように、熱可塑性樹脂であるポリエチレン製の
経糸19と緯糸20とを網目状に圧着した繊維状部材と
して構成されている。従ってこのようなネット18をシ
ート状の絶縁枠材16aとカーボンプラスチック15a
との間に介在させることにより、該ネット18の周辺部
には微小なガス抜き用の通路が形成される。
【0025】それに伴って前記ヒートプレスの段階で、
集電電極7の各構成体の界面に存在するガスが図1の矢
印aに示したようにネット18に沿う微小なガス抜き用
の通路を通って外方に抜けるので、得られた集電電極7
の内方にはエアの残存がなく、当然ボイドが発生するこ
とがない。
【0026】上記の製造方法によって得られた集電電極
7を軟X線透過写真及び光透過法によって検査したとこ
ろ、該集電電極7の内部、特に集電電極7を構成する各
構成体の界面にもボイドが全く存在しないことが確認さ
れた。
【0027】尚、使用したネット18は熱可塑性樹脂で
あるため、ヒートプレス工程の継続に伴って次第に溶融
してシート状絶縁枠材16aと一体化され、得られた集
電電極7の特性面での影響がないことが確認された。
【0028】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる集電電極製造方法によれば、シート状絶縁枠材上に
熱可塑性合成樹脂材で構成されたネットを載置してから
複数枚の中抜きされた絶縁枠材とともにサンドイッチ状
に積層されたカーボンプラスチック電極と集電メッシュ
とをヒートプレス手段によって一体化することによって
目的とする集電電極を得ることができる。上記のヒート
プレス時に、ネットの周辺部に微小なガス抜き用の通路
が形成され、各構成体の界面に存在するガスが該通路を
通って外方に抜けるので、得られた集電電極の内方にガ
スが残存せず、これらのガスによるボイドの発生を防止
することができる。
【0029】従って集電電極自体の機械的強度が高めら
れ、電池本体の締付端板間をボルトによる締め付けを行
った際に、各構成体の界面に集中する応力によってボイ
ドの残存に起因するクラックの発生がなく、電解液の液
洩れ現象等の原因をなくして電池性能と電池寿命の向上
をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の集電電極製造方法を概略的に説明する
ための分解断面図。
【図2】本発明で採用したネットの構造を示す部分的平
面図。
【図3】亜鉛臭素電池の電池本体を示す要部分解斜視
図。
【図4】図4(A)は従来の集電電極の構造を示す平面
図、同図(B)は同図(A)のb−b線に沿う断面図。
【図5】従来の集電電極製造方法を概略的に説明するた
めの分解断面図。
【図6】従来の集電電極の内部構造を説明するための要
部断面図。
【符号の説明】
1…中間電極 1a…電極部 1b…枠体 3…セパレータ 4…パッキン 5…スペーサメッシュ 6…集電メッシュ 7…集電電極 8…締付端板 9…積層端板 10…正極マニホールド 11…負極マニホールド 12…チャンネル 13…マイクロチャンネル 15a,15b…カーボンプラスチック電極 16aシート状…絶縁枠材 16b…絶縁枠材 17…孔部 18…ネット 19…経糸 20…緯糸

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 矩形平板状の中間電極に、セパレータ板
    を重ねて単セルを形成し、この単セルを複数個積層して
    電池本体を構成するとともに、該電池本体の両端部に、
    集電メッシュを有する集電電極と、押え用の積層端板及
    び一対の締付端板とを配置し、両締付端板間をボルト締
    めすることによって一体的に積層固定するようにした亜
    鉛−臭素電池の集電電極製造方法において、 シート状絶縁枠材上に、熱可塑性合成樹脂材で構成され
    たネットを載置し、このネットの上面に、孔部が中抜き
    された複数枚の絶縁枠材を積層して、この孔部内で前記
    ネットの上面にカーボンプラスチック電極と集電メッシ
    ュとをサンドイッチ状に積層して順次組み込み、予め設
    定した温度と圧力条件下でのヒートプレス手段により、
    上記の各絶縁枠材をネット,カーボンプラスチック電極
    及び集電メッシュとともに一体化したことを特徴とする
    亜鉛−臭素電池の集電電極製造方法。
  2. 【請求項2】 前記ネットは、熱可塑性樹脂であるポリ
    エチレン製の経糸と緯糸とを網目状に圧着した繊維状部
    材として構成されて成る請求項1記載の亜鉛−臭素電池
    の集電電極製造方法。
JP4172632A 1992-06-30 1992-06-30 亜鉛−臭素電池の集電電極製造方法 Pending JPH0620699A (ja)

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