JPH0131664B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ：産業上の利用分野 本発明は、金属（例えばZn）−ハロゲン（例え
ばBr）電池等の電解液循環型の電池に用いられ
る枠付電極の構造とその製造方法に関するもので
ある。

Ｂ：発明の概要 本願の第１の発明は、電極板上に電池反応室を
形成する絶縁枠と電極板との電池反応室での接合
部、特に電池反応室への電解液通路を具備しない
辺における対向する両側内壁部と電極板面との接
合部において、絶縁枠側に凹溝を設けて枠付電極
を構成したものである。

本願の第２の発明は、第１の発明に係る枠付電
極を製造するにあたり、絶縁枠の前記流通路を具
備しない側の対向する両辺部内壁間寸法より大き
い幅寸法を有し、且つ電極板と絶縁枠との両部材
と融着しない材料で形成した樹脂薄膜を、電極板
と絶縁枠との間に介在させ、電極板と絶縁枠とを
加熱圧縮して一体成形した後に、前記樹脂薄膜を
除去して、絶縁枠の内壁と電極板面との接合部に
おける絶縁枠側に凹溝を有する枠付電極を形成す
るようにしたものである。

Ｃ：従来の技術 第１図は、電解液循環型電池の原理説明図であ
り、図のものは、セパレータ５を挟んで両側に電
極１，３を配置して単位セルを構成している。な
お、第１図の場合に、電極１は負極を、電極３は
正極を示している。

そして、電極１（負極）とセパレータ５との間
の電池反応室（負極室２）に、負極液貯蔵槽６か
ら負極液を供給、循環し、一方、電極３（正極）
とセパレータ５との間の電池反応室（正極室４）
に、正極液貯蔵槽７から正極液を供給、循環する
ように構成している。

尚、９ａ，９ｂは液循環用のポンプ、１０ａ，
１０ｂはバルブである。

第２図は、第１図のような電極とセパレータと
からなる単位セルを多数積層して所用の電解液循
環型の電池を構成した場合の分解斜視図である。

この図において、１１はアルミニウムから成る
締付端板、１２は樹脂締付端板、１３はパツキ
ン、１４は電極端板、１５は金網等で構成した端
子、である。

そして電池は、電極１とセパレータ５とを交互
に重ね合わせで積層し、積層方向両側に締付端板
１１を配置し、ボルト１６、ナツト１７によつて
全体を締付けて構成している。

この種の電極１は、電極板の周囲に絶縁枠を一
体に具備しており、電極板の両面に電池反応室
（正極室、負極室）を形成するように絶縁枠の厚
み方向の中間部に電極板を設けて、いわゆる枠付
電極を構成している。

また、この絶縁枠には電解液を通流するマニホ
ールド１８、このマニホールド１８と電池反応室
との間を流通する流通路２０が設けてある。この
流通路２０はチヤンネル１９ａとマイクロチヤン
ネル１９ｂとで形成している。

ところで、電極の絶縁枠には絶縁性及び耐薬品
性が要求されることから、この枠は、ポリオレフ
イン（例えばポリエチレン）系の合成樹脂で形成
している。

一方電極板は、ポリオレフイン（例えばポリエ
チレン）系の合成樹脂をベースポリマーとした導
電性樹脂（例えばカーボンプラスチツク）で形成
している。

そして、電極板と絶縁枠との一体化は、矩形状
の電極板の両面に額縁状に形成した枠部材を配置
すると共に両者を重ね合わせて金型内に挿入し、
そして加熱圧縮して行ない、これによつて枠付電
極を得ている。

一方、電解液（例えば正極液）は、締付端板１
１、電極１の絶縁枠部、セパレータ５の枠部を積
層方向に貫通するマニホールド１８を流通し、そ
して各電極１の枠部の一方の面側に設けている流
通路２０のチヤンネル１９ａにて各電池反応室
（正極室）に導かれ、更に絶縁枠部の一方の側辺
部のマイクロチヤンネル１９ｂにて整流され、そ
して電極板全面に沿つて通流する。

各電極の電池反応室にて電極板に沿つて流れた
この電解液は、電極の絶縁枠の他方の側辺部に形
成している流通路（マイクロチヤンネル、チヤン
ネル、図示省略）を介して他のマニホールドに導
かれて正極液貯蔵槽（第１図符号７参照）に還流
する。

なお、負極液は、正極液とは異なつた流路ルー
トにて各電極の電極板の他方の面側に形成してい
る電池反応室（負極室）に通流するものである
が、流路の構成は正極液の場合と同様なものであ
るから、その説明は省略する。

Ｄ：発明が解決しようとする課題 前述したような、電極板と絶縁枠とを一体化し
た従来の枠付電極にあつては、電極板に枠内壁が
直接接触しているので、電極板と絶縁枠との境界
部では電解液の流れがスムーズではなく、電極室
（正極室、負極室）内部における電解液の最大流
速に比較して無視できない程の流速の低下が生じ
る。このため、枠近傍において気泡が生じると共
に残留し、一層流れが悪化する問題がある。

Ｅ：課題を解決するための手段 本願の第１の発明は、矩形状の電極板と、合成
樹脂からなる絶縁枠と、絶縁枠の対向する一方の
両辺部に設けた一対の流通路とを備え、前記電極
板の少なくとも一方の表面の周囲に前記絶縁枠を
設けて電極板面上に絶縁枠で囲まれた電池反応室
を形成し、前記流通路の一方から電解液を電池反
応室に流入させ、他方から電解液を流出させるよ
うに構成した枠付電極において、 前記絶縁枠の前記流通路を具備しない側の対向
する絶縁枠内壁と電極板面との接合部における絶
縁枠側に凹溝を設けたものである。

また、本願の第２の発明は、第１の発明に係る
枠付電極を製造するにあたり、絶縁枠の前記流通
路を具備しない側の対向する両辺部内壁間寸法よ
り大きい幅寸法を有し、且つ電極板と絶縁枠との
両部材と融着しない材料で形成した樹脂薄膜を、
電極板と絶縁枠との間に介在させ、電極板と絶縁
枠とを加熱圧縮して一体成形した後に、前記樹脂
薄膜を除去して枠付電極を製造するものである。

なお、樹脂薄膜は、例えばカプトン、テフロ
ン、マイラ（いずれも商標）にて形成するもので
ある。

Ｆ：作 用 本発明の枠付電極では、絶縁枠の内壁と電極板
面との接合部における絶縁枠側に凹溝が設けられ
ているから、電極板の有効電極面の縁は凹溝内部
に画定され、実質的に電極面の範囲を枠内壁の開
口の寸法によつて設計値通りに定めることが可能
となる。また有効電極面の縁が絶縁枠内に入り込
んで形成され、しかも電解液が凹溝内にも達する
ため、電極面と枠との境界面周縁部での電流密度
の撹乱も防止される。この凹溝の形成は非融着性
の薄膜を配置しておいて加圧成形したのち、この
薄膜を剥離除去すすばよいので、凹溝の形成は極
めて容易である。

Ｇ：実施例 次に本発明を図面に示す実施例に基づき詳細に
説明する。

第３図は、電極板の両面に電池反応室を有する
一つの枠付電極を製作する場合に必要な構成部材
を示す。また第４図は各部材の重ね合わせ状態を
示すものであり、電解液の流通路を形成するマイ
クロチヤンネル部を有しない絶縁枠の側辺部を示
す。

これらの図中において、２１は外枠で、熱可塑
性の樹脂絶縁物で形成されており、その中央部に
は、電極板２５が表れる打ち抜き２２が設けてあ
り、全体として額縁状に形成している。

２３は、流通路（マイクロチヤンネル）を形成
する中枠であり、外枠２１と同一材料で形成して
いる。

この中枠２３は、外枠２１と外形が同じで、且
つその中央部には電極板２５が表れる打ち抜き２
３ａが設けてあり、全体として外枠２１と同様に
額縁状に形成している。ただこの中枠２３の短辺
部側の幅d2は、外枠２１の短辺部の幅ｄ１より、
流通路２０を形成する部分に相当する分だけ大き
くなつている。

２４は、厚みが0.3mm以下の厚さの樹脂薄膜で
ある。この樹脂薄膜２４は、中枠２３及び電極板
２５と融着しない材料からなるもので、例えばカ
プトンシート、テフロンシート、マイラシート等
の材料にて形成する。

またこの樹脂薄膜２４の短辺の寸法ｄ３は、前
記中枠２３の打ち抜き２３ａの短辺の寸法ｄ４よ
りも両側でｄ５寸法ずつ大きくなるように形成し
ている。

２５は、カーボンプラスチツクからなる電極板
で外形は前記外枠２１とほぼ同じである。

以上のように形成した各部材は、電極板２５を
中心にし、この電極板２５の両側に第３図のよう
に、樹脂薄膜２４、中枠２３、外枠２１の順序に
重ね合わせて金型に装着し、そして加熱圧縮して
外枠２１、中枠２３、電極板２５の三者を融着成
形一体化する。

第５図は、前述の三者融着成形状態に加工した
後に樹脂薄膜２４を除去した、流通路を具備しな
い部分の絶縁枠２６の断面図である。なお、絶縁
枠２６は、外枠２１と中枠２３とが融着一体化し
て形成されたものである。

この第５図から明らかなように、絶縁枠２６と
電極板２５との接合部は、絶縁枠２６側が樹脂薄
膜２４が存在した分だけ切り欠かれて、凹溝２７
が形成されている。

また、第６図は、電流密度を従来の電極と比較
したものであり、第６図ロの従来の電極に比較し
て、イ図の本発明の電極あつては、絶縁枠２６の
内壁近傍における電流密度の局部的な集中がない
ことが判る。

なお、前述の樹脂薄膜２４は、その一方の表面
（電極板２５側となる面）を、化学的またはその
他の処理によつて、粗く形成しておけば、その状
態が電極板２５の表面に転写されるので、電極板
２５の表面を任意の表面粗さにすることでき、こ
れにより電極表面積を増大することでき、一層の
電池効率の向上を図ることができる。

またこの実施例における電極製造方法にあつて
は、電極板と絶縁枠との間に樹脂薄膜を介在させ
て加熱圧縮一体成形し、成形後に樹脂薄膜を除去
するものであるから、加熱加圧成形時に絶縁枠２
６（中枠２３、外枠２１）の材料の一部が打抜き
部内方へ溶融流出しても、電極板面上には樹脂薄
膜２４が存在するので、電極板２５の表面に絶縁
被膜が付着形成されることは皆無であり、その後
に樹脂薄膜を除去することにより、絶縁枠２６の
内壁部と電極板２５との接合部における絶縁枠２
６側に凹溝２７が形成されるのと同時に余分な流
出樹脂が一緒に剥離されるものである。

Ｈ：発明の効果 本発明による枠付電極では、絶縁枠の電池反応
室への電解液流通路を具備しない側の辺部におけ
る内壁部と電極板との接合部において絶縁枠側に
凹溝を設けているので、以下のような種々の効果
がある。

凹溝の存在する絶縁枠内壁近傍における電解
液の流れがスムーズとなり、これにより、絶縁
枠近傍における電流密度の撹乱、局部的な集中
を緩和することができる。

この結果、絶縁枠近傍におけるデンドライト
（電着金属の樹枝状結晶）の発生を効果的に抑
制でき、引いては電池効率を大幅に向上でき
る。

絶縁枠の内壁部に凹溝を形成したことから、
電極板の表面積がその分増大するので、電池効
率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電解液循環型電池の原理説明図、第
２図は、単位セルを多数積層した従来の電解液循
環型積層電池の分解斜視図、第３図は本発明に係
る枠付電極を製造する際の構成部材を示す説明
図、第４図は、電解液の流通路を有しない絶縁枠
の部分の各部材の重ね合わせ状態を示す断面図、
第５図は、完成品における絶縁枠と電極板と空間
部との関係を示す断面図、第６図イ，ロは、電極
面における電流密度の説明図である。 １，３は電極、２は負極室（電池反応室）、４
は正極室（電池反応室）、１９ａはチヤンネル、
１９ｂはマイクロチヤンネル、２０は流通路、２
１は外枠、２３は中枠、２４樹脂薄膜、２５は電
極板、２６は絶縁枠、２７は凹溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 矩形状の電極板と、合成樹脂からなる絶縁枠
   と、絶縁枠の対向する一方の両辺部に設けた一対
   の流通路とを備え、前記電極板の少なくとも一方
   の表面の周囲に前記絶縁枠を設けて電極板面上に
   絶縁枠で囲まれた電池反応室を形成し、前記流通
   路の一方から電解液を電池反応室に流入させ、他
   方から電解液を流出させるように構成した枠付電
   極において、 前記絶縁枠の前記流通路を具備しない側の対向
   する絶縁枠内壁と電極板面との接合部における絶
   縁枠側に凹溝を設けたことを特徴とする枠付電
   極。 ２ 矩形状の電極板と、合成樹脂からなる絶縁枠
   と、絶縁枠の対向する一方の両辺部に設けた一対
   の流通路とを備え、前記電極板の少なくとも一方
   の表面の周囲に前記絶縁枠を設けて電極板面上に
   絶縁枠で囲まれた電池反応室を形成し、前記流通
   路の一方から電解液を電池反応室に流入させ、他
   方から電解液を流出させるように構成した枠付電
   極の製造方法において、 前記絶縁枠の前記流通路を具備しない側の対向
   する内壁間寸法より大きい幅寸法を有し、且つ電
   極板と絶縁枠との両部材と融着しない材料で形成
   した樹脂薄膜を、電極板と絶縁枠との間に介在さ
   せ、電極板と絶縁枠とを加熱圧縮して一体形成し
   た後に、前記樹脂薄膜を除去して前記絶縁枠の前
   記内壁と電極板面との接合部における絶縁枠側に
   凹溝を形成することを特徴とする枠付電極の製造
   方法。 ３ 電極板面に接する側の前記樹脂薄膜の表面を
   予め粗面にしておき、成形時にこの粗面形状を電
   極板面に転写する特許請求の範囲第２項に記載の
   枠付電極の製造方法。