JPS63500835A - 電極及び電気化学的電池 - 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】 電極及び電気化学的電池 この発明は、電気化学的電池の電極に関し、また、少なくとも１つの電極を備え た電気化学的電池に関する。

電気化学的電池では、電解質と電極との間の接触面が増大するほど、電池の出力 が増大することは良く知られている。

例えば、酸性鉛電池では、特別な活物質（バステ）が改良されることにより、電 池の出力が増大されている。例えば、板状の電極では、コンパクトなフレームと 、活物質を支持する集電板との間の接触面には、溝が設けられ、この溝によって この接触面の面積が増大され、電池の出力が増大されている。

コンパクトなフレームに設けられたこのような電極は、非常に重い。活物質のキ ャリア及び集電板として、格子又はメツシュが用いられることによって、重量が 減少されうる。しかしながら、このような格子によっては、電池の重量はそれ程 減少されない。さらに、このような板状の電極には、特別なセパレータが必要と され、この板状の電極は、粉砕し易い。

即ち、活物質の粒子が分離し易い。このようなことは、セパレータを電極板のた めのポケットとして構成することによって、妨げられている。所謂管状の電極で は、活物質は、多孔質の管即ちホースに収容されている。例えば、編まれたガラ ス、合成の繊維、である。（ＵＳ−Ａ−４，５３７，８４２参照）。

このような管即ちホースは、内径が４ｍｍ以下の物しか製造されていない。さら に、ホースが多孔性であるため、充填されている活物質の部分は、活物質が充填 ／吐出の間に膨張するとき、ホースから細孔を通して排出される。また、この膨 張のとき、ホースが破裂することがよくある。

この発明によれば、固体の活物質は、中空のファイバーに閉込められている。こ の中空のファイバーは、電解液を浸透可能な多孔性の周壁を備えており、活物質 を支持し、セパレータとして働く。１つの電極には、数千の中空のファイバーが 設けられている。中空のファイバーは、熱可塑性の樹脂から形成され、限界ろ過 技術の分野で良く知られている。このような樹脂製の中空のファイバーには、軽 く、弾性があり、少なくとも可撓性があるという利点がある。これにより、活物 質の膨張によってファイバーは所望の形状に変形させられる。中空のファイバー が弾性的であると、中空のファイバーでは、充填／吐出の間に容積が変動し、活 物質の粒子を保持するという利点がある。

この発明は、固体の活物質を有する陽極及び陰極に適用される。さらに、この発 明は、通常の温度で作動するあらゆる電気化学的電池に適用される。例えば、リ チウム電池、酸性鉛電池、アルカリニッケル電池である。中空のファイバーの物 質としては、電解質に抵抗力があるような物質が選択されている（例えば、酸性 電解質のためのポリスルホン、アルカリ電解質のためのボリアミード）。中空の ファイバーの特性、例えば、内径、壁の厚さ、多孔の孔径、及び多孔性によって 、中空のファイバーに充填された活物質が適切に活用され、さらに、電池の反応 が適切に促進される。径は、３ｍｍ以下であって、壁の厚さは、３００μｍ以下 であって、多孔の孔径は、２０μｍ以下であって、多孔性は、５０％以とである ことが好ましい。中空のファイバーの断面は、円形以外でも良い。

以下、この発明の実施例が図面を参照して詳細に説明されている。この実施例は 、酸性鉛電池に関する。

一方の電極には、二酸化鉛粉が充填された複数の中空のファイバー１からなる第 １の束Ａが備えられている。他方の電極には、可撓性の複数の中空のファイバー ２からなる第２の束Ｂが備えられている。中空のファイバー２には、電解液（硫 酸）が浸透されているとともに、海綿状の鉛が充填されている。中空のファイバ ー１の一端１′、及び中空のファイバー２の一端２′は、シールされている。中 空のファイバー１の一端１′、及び中空のファイバー２の一端２′が互いに係合 されて離間されて、束Ａ及び束Ｂがアッセンブリされている。中空のファイバー １，２の各々の他端１’、２’は、ファイバー１，２内の活物質（二酸化物及び 海綿状鉛）に電気的に接触しながら、鉛体３，４に連結されている。船体３゜４ は、電池のポールを規定している。電池は、硫酸を収容した容器５からなる。ポ ールと容器５との間は、適切にシールされている。例えば、中空のファイバー１ ，２は、商業的に利用される耐酸性のポリスルホンから形成されており、限界ろ 過の分野における中空のファイバーであり、直径は２００μｍ１厚さは４０μｍ である。

電極に、中空のファイバー及び活物質が充填されると、活物質の懸濁液、即ち前 駆物質がポンプによって開放された端部を通して中空のファイバーに導入される 。中空のファイバーの他端は、このとき、例えば溶解によって閉塞されている。

懸濁液がファイバーの細孔を通して排出されるとき、ファイバーの内部は、活物 質で徐々に充満される。ファイバーの内部が活物質で充満、された後、束の開放 された端部は、ポールを形成している溶融鉛に浸される。これに代えて、ポール は、ファイバーの内部に挿入された薄いメタルワイヤ（集電板）に接続されたバ スバーからなっても良い。チタニウムワイヤが酸性鉛電池に用いられても良い。

図面では、束Ａの中空のファイバー１と、束Ｂの中空のファイバー２とは、交互 に配置されている。しかし、この交互に配置されていることは、絶対的に必要な ことではない。束Ａ、Ｂには、複数の中空のファイバーが設けられているため、 束Ａ、Ｂを組立てるのに正確さが必ずしも必要とされない。

国際調査報告　ＰＣＴ／ＳＥ８６１００３１１４

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．固体の活物質を備える、電気化学的電池の電極において、電解質を浸透しう る物質からなる複数の中空のファイバーに、固体の活物質が収容されていること を特徴とする、電気化学的電池の電極。
2. ２．複数の中空のファイバーは、束を形成していることを特徴とする請求の範囲 第１項に記載の電気化学的電池の電極。
3. ３．中空のファイバーは、樹脂からなることを特徴とする請求の範囲第１項又は 第２項に記載の電気化学的電池の電極。
4. ４．中空のファイバーは、可撓性の物質からなることを特徴とする請求の範囲第 １項乃至第３項のいずれか１つの項に記載の電気化学的電池の電極。
5. ５．電気化学的電池において、これの電極が請求の範囲第１項乃至第４項のいず れか１つの項に記載の電極であることを特徴とする、電気化学的電池。
6. ６．請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１つの項に記載の２つの電極を備え 、この２つの電極は、極性が互いに反対である、請求の範囲第５項に記載の電気 化学的電池において、電極の中空の束が互いに挿入されていることを特徴とする 、請求の範囲第５項に記載の電気化学的電池。
7. ７．請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１つの項に記載の、１又は２以上の 電極が用いられていることを特徴とする、酸性鉛電池。