JPH0622134B2 - Carbon plastic electrode - Google Patents
Carbon plastic electrodeInfo
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- JPH0622134B2 JPH0622134B2 JP62288379A JP28837987A JPH0622134B2 JP H0622134 B2 JPH0622134 B2 JP H0622134B2 JP 62288379 A JP62288379 A JP 62288379A JP 28837987 A JP28837987 A JP 28837987A JP H0622134 B2 JPH0622134 B2 JP H0622134B2
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
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Description
【発明の詳細な説明】 Ａ．産業上の利用分野 この発明は、亜鉛−臭素積層電池の端部電極の間のいわ
ゆる中間電極として使用されているカーボンプラスチッ
ク電極にかかるものであり、特にその構造の改良に関す
るものである。Detailed Description of the Invention A. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon plastic electrode used as a so-called intermediate electrode between end electrodes of a zinc-bromine stack battery, and particularly to an improvement in its structure.
Ｂ．発明の概要 この発明は、亜鉛−臭素積層電池の端部電極の間の中間
電極として使用されるカーボンプラスチック電極におい
て発生するワーページを低減しようとするものである。B. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention seeks to reduce warpage that occurs in carbon plastic electrodes used as intermediate electrodes between the end electrodes of zinc-bromine stack batteries.
この発明によれば、電極は、カーボンプラスチックの間
に、ポリエチレン含浸の炭素繊維からなるシート（以
下、カーボンクロスという）が装入された構造となる。According to the present invention, the electrode has a structure in which a sheet made of carbon fiber impregnated with polyethylene (hereinafter referred to as carbon cloth) is inserted between carbon plastics.
カーボンクロスの作用により、ワーページの発生低減さ
れ、電池の寿命が長くなる。Due to the action of carbon cloth, the occurrence of warpage is reduced and the battery life is extended.
Ｃ．従来の技術 亜鉛−臭素電池の電極としては、高密度ポリエチレン、
カーボンブラックおよびグラファイトを、例えば重量比
５０：５：４５で混練加熱加圧して成形したカーボンプ
ラスチック（以下「ＣＰ」という）の電極が使用されて
いる。C. Conventional technology As electrodes for zinc-bromine batteries, high density polyethylene,
An electrode of carbon plastic (hereinafter referred to as “CP”) formed by kneading, heating and pressing carbon black and graphite at a weight ratio of 50: 5: 45, for example, is used.
ところで、一般に電池の特性の重要なファクタとしてそ
の寿命があるが、亜鉛−臭素電池の寿命を決定している
ものとして、ＣＰ電極の劣化が考えられている。By the way, generally, the life of a battery is an important factor for its characteristics, but deterioration of the CP electrode is considered to determine the life of the zinc-bromine battery.
Ｄ．発明が解決しようとする問題点 ＣＰ電極の劣化の原因としては、臭素による化学的な劣
化と、ワーページ(warpage)によるクラック劣化があ
る。ワーページとは、後述するように、波を打ったよう
に電極に凹凸ができることである。D. Problems to be Solved by the Invention Causes of CP electrode deterioration include chemical deterioration due to bromine and crack deterioration due to warpage. The warpage means that the electrode has irregularities like a wave, as will be described later.
このようなワーページの発生は、ＣＰの熱膨張による伸
びが原因であると考えられている。電池の運転時、電池
の内部は、通常３０℃〜４０℃の温度となっている。こ
のため、電池は、その線膨張率分だけ伸びることとな
る。The occurrence of such warpage is considered to be caused by elongation of CP due to thermal expansion. When the battery is operating, the temperature inside the battery is usually 30 to 40 ° C. Therefore, the battery is extended by the linear expansion coefficient.
ところで、亜鉛−ハロゲン電池は、一般に電極とセパレ
ーターとを交互に重ね合わせ、集電用端子を持った端部
電極で挟んだ積層構造となっており、該電極及びセパレ
ーターの周囲に形成した絶縁フレームをボルトなどの手
段によって積層方向に締め付けて一体に固定している。By the way, a zinc-halogen battery generally has a laminated structure in which electrodes and separators are alternately stacked and sandwiched between end electrodes having terminals for current collection, and an insulating frame formed around the electrodes and the separator. Are fixed together by tightening in the stacking direction by means of bolts or the like.
このため、端部電極の間の電極は、その温度上昇があっ
ても外側に伸びることができない。Therefore, the electrodes between the end electrodes cannot extend outward even if the temperature rises.
そこで、電極自体がたわむことによって伸びを吸収する
こととなり、これがワーページとなる。他方、電池が冷
却されて電極の温度が下がった場合には、温度の低下に
対応して電極は縮もうとするが、高温時の電解液の侵入
によって膨潤が生じているため、ワーページは元には戻
らない。Therefore, the electrode itself bends to absorb the elongation, which becomes the warpage. On the other hand, when the battery cools and the temperature of the electrode drops, the electrode tries to shrink in response to the decrease in temperature, but since the electrolyte swells at high temperature, swelling occurs, so the warpage I can't go back.
以上のようなワーページが相当量生じると、凹凸部分電
極にクラックが生じ、電気の自己放電が生じる可能性が
ある。If a considerable amount of warpage as described above occurs, cracks may occur in the uneven electrode and self-discharge of electricity may occur.
特に、夜間の余剰電力を充電し、昼間の電量使用料のピ
ーク時に放電するロードレベリング用の電池において
は、その規模が実用的には数10MW程度となり、電極面積
1600cm2の単セルを多数に直列に組合わせて使用するの
で、上述したワーページの発生防止は重要な技術的課題
である。In particular, in the case of a battery for load leveling that charges surplus power at night and discharges at the peak of daytime electricity usage charges, the scale is practically about several tens of MW, and the electrode area
Since a large number of 1600 cm 2 single cells are combined in series, prevention of the above-mentioned warpage is an important technical issue.
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、電極の
ワーページの発生の低減を図り、電池の長寿命化を図る
ことができるＣＰ電極を提供することをその目的とする
ものである。The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a CP electrode capable of reducing the occurrence of warpage of the electrode and prolonging the life of the battery.
Ｅ．問題点を解決するための手段 この発明は、ポリエチレンとカーボンブラツク及びグラ
フアイトを混練加熱加圧して成型した亜鉛−臭素電池の
カーボンプラスチック電極であって、電極板の全周縁を
該電極板より大なる厚みの絶縁枠で囲んでなり、互いに
積層した時に電極板表面と絶縁枠内周面とによって亜鉛
−臭素電池の電池反応室を両側に形成するものにおい
て、 前記電極板が、ポリエチレン樹脂を含浸したシート状の
炭素繊維の表裏面に、シート状のカーボンプラスチック
をそれぞれ積層し、加熱加圧により一体化されてなるこ
とによってＣＰ電極の中にカーボンクロスを装入するよ
うにしたことを特徴とするものである。E. Means for Solving the Problems The present invention relates to a carbon plastic electrode for a zinc-bromine battery, which is formed by kneading, heating and pressurizing polyethylene, carbon black, and graphite, and the entire periphery of the electrode plate is larger than the electrode plate. In a structure in which a battery reaction chamber of a zinc-bromine battery is formed on both sides by an electrode plate surface and an insulating frame inner peripheral surface when they are laminated with each other, the electrode plate is impregnated with polyethylene resin. The sheet-shaped carbon plastics are laminated on the front and back surfaces of the sheet-shaped carbon fiber, respectively, and are integrated by heating and pressing so that the carbon cloth is inserted into the CP electrode. To do.
Ｆ．作用 この発明によれば、カーボンクロスが装入されているた
め、熱的な変形が生じにくくなり、ワーページの発生は
良好に低減される。F. Effect According to the present invention, since carbon cloth is charged, thermal deformation is less likely to occur, and the occurrence of warpage is satisfactorily reduced.
カーボンクロスには、ポリエチレン含浸されているた
め、カーボンクロスとカーボンプラスチックとの密着性
は良好に保持される。Since the carbon cloth is impregnated with polyethylene, good adhesion is maintained between the carbon cloth and the carbon plastic.
Ｇ．実施例 以下、この発明の実施例を、添付図面を参照しながら詳
細に説明する。G. Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
製造方法 まず、第１図および第２図を参照しながら、この発明に
かかるＣＰ電極の製造方法の一例について説明する。Manufacturing Method First, an example of a method for manufacturing the CP electrode according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
まず、第一図(A) に示すように、カーボンクロス１０の
表裏に、ポリエチレンシート１２が各々サンドイッチ状
に積層される。First, as shown in FIG. 1 (A), polyethylene sheets 12 are laminated in a sandwich shape on the front and back of the carbon cloth 10.
次に、以上のような積層物に対してヒートプレス加工が
施されると、ポリエチレンシートの一部１２′がカーボ
ンクロス１０に含浸することとなり、ポリエチレン含浸
カーボンクロス１４が、同図(B) に示すように形成され
る。Next, when the above laminate is subjected to heat pressing, a part 12 'of the polyethylene sheet impregnates the carbon cloth 10, and the polyethylene-impregnated carbon cloth 14 is shown in FIG. Is formed as shown in FIG.
次に、以上のようなポリエチレン含浸カーボンクロス１
４の表裏に対し、同図(C) に示すように、ＣＰ１６が各
々サンドイッチ状に積層された後、再びヒートプレス加
工が施される。これによって、同図(D) に示すようにＣ
Ｐ電極１８が形成されることとなる。Next, polyethylene impregnated carbon cloth 1 as described above
As shown in FIG. 6C, CP16 is laminated on the front and back of No. 4 in a sandwich shape, and then heat-pressed again. As a result, as shown in FIG.
The P electrode 18 will be formed.
以上のような工程によって製造する理由は、カーボンク
ロスとＣＰとの密着性が悪いためである。The reason for manufacturing by the above process is that the adhesion between carbon cloth and CP is poor.
例えば、第２図(A) に示すように、カーボンクロス１０
に対してＣＰ１６を直接積層させ、これにヒートプレス
加工を施しても、同図(B) 似示すように、ＣＰ１６がカ
ーボンクロス１０から剥れてしまう。For example, as shown in FIG. 2 (A), carbon cloth 10
On the other hand, when CP16 is directly laminated and subjected to heat press working, CP16 comes off from the carbon cloth 10 as shown in FIG.
次に、この発明の実施例について説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described.
第１実施例 カーボンクロス１０として、次のものを使用した。First Example The following was used as the carbon cloth 10.
シート形体；平織、 体積低効率；1.5 ×10-3Ωcm、 使用原糸、タテ糸；1000F、ヨコ糸；1000F、密度（本／
ｍ）、タテ糸；906、ヨコ糸；906、重さ；125 g/m2、 厚さ；0.16 mm。Sheet form; plain weave, low volume efficiency; 1.5 × 10 -3 Ωcm, used yarn, warp yarn; 1000F, weft yarn; 1000F, density (book /
m), warp thread; 906, weft thread; 906, weight: 125 g / m 2 , thickness: 0.16 mm.
（東邦レーヨン(株)製 W-1103 ；商標） 以上のようなカーボンクロス１０に対し、厚さ５０μｍ
のポリエチレンシート１２をサンドイッチ状に積層し、
ヒートプレスによってポリエチレン含浸カーボンクロス
１４を形成した。(Toho Rayon Co., Ltd. W-1103; trademark) The carbon cloth 10 as described above has a thickness of 50 μm.
The polyethylene sheets 12 of are laminated in a sandwich form,
The polyethylene-impregnated carbon cloth 14 was formed by heat pressing.
次に、このポリエチレン含浸カーボンクロス１４に対
し、比抵抗 0.3 Ωcm、厚さ 0.6 mmのＣＰをサンドイ
ッチ状に積層し、ヒートプレスによって全体の厚さが1.
0 mm となるように形成した。Next, CP having a specific resistance of 0.3 Ωcm and a thickness of 0.6 mm was laminated in a sandwich shape on the polyethylene-impregnated carbon cloth 14, and the whole thickness was 1.
It was formed to be 0 mm.
以上のようにして得られたＣＰ電極１８に対し、通常の
インジェクション成形を行って第３図(A) に示すように
前縁枠２２を設け、この電極を用いて電池を構成した。The CP electrode 18 obtained as described above was subjected to normal injection molding to provide a front edge frame 22 as shown in FIG. 3 (A), and a battery was constructed using this electrode.
第２実施例 カーボンクロス１０として、次のものを使用した。Second Example As the carbon cloth 10, the following was used.
シート形体；平織、 体積低効率；1.5 ×10-3Ωcm、 使用原糸、タテ糸；3000F、ヨコ糸；3000F、密度（本／
ｍ）、タテ糸；492、ヨコ糸；492、重さ；200 g/m2、 厚さ；0.25 mm。Sheet form; plain weave, low volume efficiency; 1.5 × 10 -3 Ωcm, used yarn, warp yarn; 3000F, weft yarn; 3000F, density (book /
m), warp yarn; 492, weft yarn; 492, weight; 200 g / m 2 , thickness; 0.25 mm.
（東邦レーヨン(株)製 W-1104 ；商標） その他は上述した第１実施例と同様である。(W-1104 manufactured by Toho Rayon Co., Ltd .; trademark) Others are the same as in the first embodiment described above.
実施例の作用 次に、以上のような実施例のＣＰ電極１８の作用につい
て、比較例との比較を行いつつ説明する。Operation of Example Next, the operation of the CP electrode 18 of the above example will be described while making a comparison with a comparative example.
まず、比較例として、全体の熱さが1.0mm となるように
カーボンプラスチックのみで成形したものに、同様の絶
縁枠２２（第３図参照）を設け、電池を構成した。First, as a comparative example, a battery was constructed by providing a similar insulating frame 22 (see FIG. 3) on a carbon plastic molded product having a total heat of 1.0 mm.
各電池の構成は、電極面積800cm2、10セルとし、実施例
の電池と、比較例の電池の各々に対して、各々充放電試
験を行った。この試験は、電流密度26mA/cm2、８時間充
電で、200 サイクル充放電を繰り返すことによって行っ
た。The structure of each battery was 10 cells with an electrode area of 800 cm 2 , and a charge / discharge test was performed on each of the battery of the example and the battery of the comparative example. This test was carried out by repeating charging and discharging for 200 cycles with charging at a current density of 26 mA / cm 2 for 8 hours.
そして、かかる試験後、各電池を解体して各電極のワー
ページを調べたところ、第３図に示すようになった。After the test, each battery was disassembled and the warpage of each electrode was examined. The result was as shown in FIG.
すなわち、上述した第１及び第２実施例にかかるＣＰ電
極１８の場合は、同図(A) に示すように、ワーページの
発生はほとんどなかった。That is, in the case of the CP electrode 18 according to the above-mentioned first and second embodiments, there was almost no occurrence of warpage as shown in FIG.
これに対し、従来の比較例にかかるＣＰ電極の場合は、
同図(B) に示すように、ワーページが発生しこの時発生
したワーページの量Ｗは、Ｗ＝8.0mm であった。On the other hand, in the case of the CP electrode according to the conventional comparative example,
As shown in FIG. 7B, the warpage occurred and the amount W of the warpage generated at this time was W = 8.0 mm.
更に、実施例にかかるＣＰ電極１８においては、第２図
に示したようなＣＰとカーボンクロスとの剥がれもな
く、カーボンクロス１０に含浸したポリエチレンによる
高抵抗化も見られず、その体積抵抗値は従来のＣＰ電極
と同様であった。Further, in the CP electrode 18 according to the example, the CP and the carbon cloth as shown in FIG. 2 were not separated, and the resistance of the carbon cloth 10 impregnated with polyethylene was not increased. Was similar to the conventional CP electrode.
なお、上記実施例において、ポリエチレン含浸カーボン
クロス１４の抵抗率は、1.5 × 10-3 Ωcm以下であるこ
とが好ましく、カーボンクロス１０は、電極の熱さを1m
m 以下にするとともに、ワーページを防止するためにそ
の厚さが0.25mm以下、その重さないし、目付量が 200〜
300 g/m2であることが好ましい。In the above examples, the resistivity of the polyethylene-impregnated carbon cloth 14 is preferably 1.5 × 10 −3 Ωcm or less, and the carbon cloth 10 has a heat of the electrode of 1 m.
In addition to m or less, the thickness is 0.25 mm or less to prevent warpage, the weight is not weighted, and the basis weight is 200 ~
It is preferably 300 g / m 2 .
Ｈ．発明の効果 以上説明したように、この発明によれば、亜鉛−臭素電
池の電極として使用されるＣＰ電極のＣＰ中にカーボン
クロスを装入することとしたので、ワーページの発生が
良好に低減され、電池の寿命が長くなるという効果があ
る。H. EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, since carbon cloth is charged in the CP of the CP electrode used as the electrode of the zinc-bromine battery, the occurrence of warpage is satisfactorily reduced. This has the effect of extending the life of the battery.
第１図はこの説明にかかるＣＰ電極の製造工程の一例を
示す説明図、第２図はカーボンクロスとＣＰとの接合の
剥離を示す説明図、第３図はこの発明の実施例と比較例
との充放電試験後の状態を各々示す説明図である。 １０……カーボンクロス、１２……ポリエチレンシー
ト、１４……ポリエチレン含浸カーボンクロス、１６…
…ＣＰ、１８……ＣＰ電極。FIG. 1 is an explanatory view showing an example of a manufacturing process of a CP electrode according to this explanation, FIG. 2 is an explanatory view showing peeling of a bond between carbon cloth and CP, and FIG. It is explanatory drawing which shows each state after the charging / discharging test with. 10 ... Carbon cloth, 12 ... Polyethylene sheet, 14 ... Polyethylene impregnated carbon cloth, 16 ...
... CP, 18 ... CP electrode.
Claims (1)
ファイトを混練加熱加圧して成型した亜鉛−臭素電池の
カーボンプラスチック電極であって、電極板の全周縁を
該電極板より大なる厚みの絶縁枠で囲んでなり、互いに
積層した時に電極板表面と絶縁枠内周面とによって亜鉛
−臭素電池の電池反応室を両側に形成するものにおい
て、 前記電極板が、ポリエチレン樹脂を含浸したシート状の
炭素繊維の表裏面に、シート状のカーボンプラスチック
をそれぞれ積層し、加熱加圧により一体化されてなるこ
とを特徴とするカーボンプラスチック電極。1. A carbon plastic electrode for a zinc-bromine battery, which is formed by kneading polyethylene, carbon black, and graphite by heating and pressing, and enclosing the entire periphery of the electrode plate with an insulating frame having a thickness larger than that of the electrode plate. And forming the battery reaction chambers of the zinc-bromine battery on both sides by the surface of the electrode plate and the inner peripheral surface of the insulating frame when laminated together, wherein the electrode plate is a surface of sheet-like carbon fiber impregnated with polyethylene resin. A carbon plastic electrode, characterized in that sheet-like carbon plastics are laminated on the back surface and integrated by heating and pressing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62288379A JPH0622134B2 (en) | 1987-11-17 | 1987-11-17 | Carbon plastic electrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62288379A JPH0622134B2 (en) | 1987-11-17 | 1987-11-17 | Carbon plastic electrode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01132058A JPH01132058A (en) | 1989-05-24 |
| JPH0622134B2 true JPH0622134B2 (en) | 1994-03-23 |
Family
ID=17729437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62288379A Expired - Lifetime JPH0622134B2 (en) | 1987-11-17 | 1987-11-17 | Carbon plastic electrode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0622134B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58197668A (en) * | 1982-05-11 | 1983-11-17 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | End plate electrode for laminated batteries |
-
1987
- 1987-11-17 JP JP62288379A patent/JPH0622134B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01132058A (en) | 1989-05-24 |
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