(57)【要約】【課題】コストの低減を図ることができると共に、電池性能の低下を抑制することができるバイポーラ型電池を提供する。【解決手段】バイポーラ型電池１は、積層された複数のバイポーラ電極板１０と、電解液とを備えたバイポーラ型電池であって、電解液は、アルカリ溶液であり、バイポーラ電極板１０は、集電板１１と、正極合材層１２と、負極合材層１３とを含み、集電板１１は、集電板１１の厚さ方向に配列する第１面１５および第２面１６を含み、正極合材層１２は、第１面１５に形成されており、負極合材層１３は、第２面１６に形成されており、集電板１１は、ステンレス鋼板と、ステンレス鋼板を被覆するニッケル被膜とから形成された。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数のバイポーラ電極板と、電解液とを備えたバイポーラ型電池であって、
前記電解液は、アルカリ溶液であり、
前記バイポーラ電極板は、集電板と、正極合材層と、負極合材層とを含み、
前記集電板は、前記集電板の厚さ方向に配列する第１面および第２面を含み、
前記正極合材層は、前記第１面に形成されており、
前記負極合材層は、前記第２面に形成されており、
前記集電板は、ステンレス鋼鈑から形成され、または、ステンレス鋼板および前記ステンレス鋼板を被覆するニッケル被膜から形成された、バイポーラ型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、バイポーラ型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バイポーラ型電池について各種提案されている。たとえば、特開平６−３１４５６７号公報に記載されたバイポーラ型電池は、積層された複数のバイポーラ電池板と、各バイポーラ電池板間に配置されたセパレータと、電解液とを備える。
【０００３】
バイポーラ電池板は、集電板と、正極活物質シートと、負極活物質シートとを含む。集電板はニッケル金属板であり、集電板の表面には複数のこぶ状突起が形成されている。負極電極シートは集電板の上面に形成されており、正極電極シートは集電板の下面に形成されている。電解液は、水酸化カリウムなどのアルカリ溶液である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３１４５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のバイポーラ型電池において、集電板としてニッケルが採用されている。その一方で、ニッケルは、希少金属であるため、ニッケルで集電板を製造したとすると、集電板のコストが高くなる。
【０００６】
そこで、ニッケルよりもコストの安い鉄板や鉄箔にニッケルメッキを施した集電板を採用するが考えられる。
【０００７】
しかし、たとえば、鉄板などの表面粗さが粗い場合や、鉄板の製造過程に使用された薬剤が鉄板表面に残留している場合などにおいては、ニッケル被膜にピンホールが生じたり、鉄板などの端部の一部がニッケルから露出したりする場合が生じる。
【０００８】
その結果、鉄板などがアルカリ溶液に曝されることがある。鉄板や鉄箔がアルカリ溶液に露出すると、鉄が腐食する。特に、鉄は正極電位では安定的ではなく、鉄板や鉄箔の腐食が進行しやすい。
【０００９】
そして、本願発明者等は、集電板の鉄板などの腐食が進行すると、酸素過電圧の低下などのように電池性能の低下が生じることを確認している。
【００１０】
本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、コストの低減を図ることができると共に、電池性能の低下を抑制することができるバイポーラ型電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
バイポーラ型電池は、積層された複数のバイポーラ電極板と、電解液とを備えたバイポーラ型電池である。上記電解液は、アルカリ溶液であり、バイポーラ電池板は、集電板と、正極合材層と、負極合材層とを含み、集電板は、集電板の厚さ方向に配列する第１面および第２面を含み、正極合材層は、第１面に形成されており、負極合材層は、第２面に形成されており、集電板は、ステンレス鋼鈑から形成され、または、ステンレス鋼板および前記ステンレス鋼板を被覆するニッケル被膜から形成された。
【００１２】
上記のバイポーラ型電池において、集電板がステンレス鋼の表面を被覆するニッケル被膜が形成された場合においては、ステンレス鋼は鉄よりもアルカリ溶液に対する耐食性が高いため、仮に、ステンレス鋼がニッケル被膜から露出して、ステンレス鋼が電解液に曝されたとしても、ステンレス鋼は腐食し難い。これに伴い、酸素過電圧の低下などのような電池性能の低下を抑制することができる。さらに、ステンレス鋼は、ニッケルよりも価格が安いため、集電板をニッケルで形成した場合と比較して、集電板のコストが高くなることを抑制することができる。
【００１３】
さらに、集電板をステンレス鋼で形成した場合には、ステンレス鋼は、ステンレス鋼は鉄よりもアルカリ溶液に対する耐食性が高いため、ステンレス鋼がアルカリ溶液に曝されたとしても、腐食し難い。これにより、酸素過電圧の低下などのような電池性能の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本開示に係るバイポーラ型電池によれば、コストの低減を図ることができると共に、電池性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】バイポーラ型電池１を示す断面図である。
【図２】バイポーラ型電池１の一部を断面視した斜視図である。
【図３】集電板１１を示す断面図である。
【図４】集電板１１をステンレス鋼板３０で形成した場合における集電板１１の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１から図４を用いて、本実施の形態に係るバイポーラ型電池１について説明する。図１から図４に示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。なお、実施の形態の構成のうち請求項に記載された構成と対応する構成においては、括弧書きで請求項の構成を併記する場合がある。
【００１７】
図１は、バイポーラ型電池１を示す断面図であり、図２は、バイポーラ型電池１の一部を断面視した斜視図である。
【００１８】
バイポーラ型電池１は、拘束板２，３と、複数の締結部材４と、電池本体５と、冷却板６，７とを備える。
【００１９】
拘束板２はバイポーラ型電池１の上面に設けられており、拘束板３はバイポーラ型電池１の下面に設けられている。拘束板２および拘束板３は、導電性の金属材料によって形成されている。
【００２０】
締結部材４は、拘束板２および拘束板３の外周縁部に沿って間隔をあけて複数設けられている。締結部材４は、ボルト８およびナット９を含み、ボルト８およびナット９によって拘束板２および拘束板３は締結されている。なお、拘束板２および締結部材４の間には絶縁部材が設けられており、拘束板３および締結部材４の間にも絶縁部材が設けられており、拘束板２および拘束板３の短絡が防止されている。
【００２１】
冷却板６は拘束板２の下面および電池本体５の上面の間に配置されており、冷却板７は拘束板３の上面および電池本体５の下面の間に配置されている。
【００２２】
電池本体５と、冷却板６，７とは、拘束板２および拘束板３の間に配置されており、締結部材４の締結力によって拘束板２および拘束板３に間に挟み込まれている。冷却板６および冷却板７は、金属板である。
【００２３】
電池本体５は、積層された複数のバイポーラ電極板１０と、各バイポーラ電極板１０の間に配置されたセパレータ１４と、複数のシール部材２０とを含む。
【００２４】
複数のバイポーラ電極板１０は、上下方向に積層されている。各バイポーラ電極板１０は、集電板１１と、正極合材層１２と、負極合材層１３とを含む。
【００２５】
集電板１１は、板状に形成されており、集電板１１は、下面（第１面）１５と、上面（第２面）１６とを含む。下面１５および上面１６は、集電板１１の厚さ方向に配列しており、この図１においては、下面１５および上面１６は上下方向に配列している。なお、集電板１１の具体的な構成については後述する。
【００２６】
正極合材層１２は、集電板１１の下面１５に形成されている。正極合材層１２は、正極活物質の他、導電材およびバインダを含有してもよい。正極合材層１２は、たとえば、０．５〜１０ｍａｓｓ％程度の導電材を含有してもよい。導電材は、たとえば、酸化コバルト（ＣｏＯ）、水酸化コバルト（Ｃｏ（ＯＨ）2）等でよい。正極合材層１２は、たとえば、０．５〜１０ｍａｓｓ％程度のバインダを含有してもよい。バインダは、たとえば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等でよい。
【００２７】
負極合材層１３は、集電板１１の上面１６に形成されている。負極合材層１３は、水素吸蔵合金を含む。水素吸蔵合金は、負極活物質である。水素吸蔵合金は、たとえば、ＡＢ５型合金等でよい。ＡＢ５型合金としては、たとえば、ＬａＮｉ5、ＭｍＮｉ5等が挙げられる。ここで「Ｍｍ」はミッシュメタルと称される希土類金属の混合物を示している。負極合材層１３は、水素吸蔵合金の成形体であってもよいし、水素吸蔵合金が基材に保持されたものであってもよい。基材としては、たとえば、パンチングメタル等が挙げられる。
【００２８】
セパレータ１４は、たとえば、ポリオレフィン製の不織布等でである。セパレータ１４には、アルカリ溶液である電解液が含浸されている。アルカリ溶液は、たとえば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等である。
【００２９】
シール部材２０は、環状に形成されており、集電板１１の外周縁部に設けられている。複数のシール部材２０が上下方向に積層されており、積層された複数のシール部材２０は、締結部材４からの締結力によって、拘束板２および拘束板３の間に挟み込まれている。
【００３０】
上下方向に隣り合う２つのシール部材２０同士が密着することで、上下に隣り合う集電板１１の間に、正極合材層１２と、負極合材層１３と、セパレータ１４とを収容する収容空間が形成されている。
【００３１】
そして、シール部材２０同士が密着することで、電解液であるアルカリ溶液が外部に漏れることが抑制されている。
【００３２】
次に、集電板１１の構成について詳細に説明する。図３は、集電板１１を示す断面図である。
【００３３】
集電板１１は、ステンレス鋼板３０と、ニッケル被膜３１とを含む。ステンレス鋼板３０は、板状に形成されている。ステンレス鋼板３０は、オーステナイト系ステンレス鋼によって形成されており、好ましくは、オーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３１６Ｌである。
【００３４】
ニッケル被膜３１は、ニッケルから形成されている。ニッケル被膜３１は、ステンレス鋼板３０の表面を覆うように形成されている。
【００３５】
ニッケル被膜３１をステンレス鋼板３０に形成する場合には、たとえば、無電解ニッケルめっき加工処理などで形成することが考えられる。
【００３６】
ニッケル被膜３１をステンレス鋼板３０の表面に形成する際に、ステンレス鋼板３０の表面粗さが大きい場合や、ステンレス鋼板３０の製造工程で使用された薬剤がステンレス鋼板３０に残留している場合などがある。この場合には、ニッケル被膜３１にピンホールが形成されたり、ニッケル被膜３１の端部の一部にニッケル被膜３１が形成されず、ステンレス鋼板３０の一部がニッケル被膜３１から露出する場合がある。
【００３７】
その結果、ステンレス鋼板３０のうちニッケル被膜３１から露出する部分が、アルカリ溶液に曝される場合がある。
【００３８】
ステンレス鋼は、鉄よりもアルカリ溶液の耐食性が高いため、ステンレス鋼板３０がアルカリ溶液に曝されたとしてもステンレス鋼板３０は腐食され難い。これにより、酸素過電圧が低下することを抑制することができ、バイポーラ型電池１の電池性能が低下することを抑制することができる。
【００３９】
特に、ステンレス鋼板３０をオーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３１６Ｌで形成した場合には、アルカリ溶液に対する耐食性を向上させることができると共に、水素脆性に対する耐性を向上させることができる。
【００４０】
図１に戻って、上記のように構成されたバイポーラ型電池１において、電池本体５の上端部に位置する集電板１１が総正極であり、下端部に位置する集電板１１が総負極である。各集電板１１には、１．４Ｖ程度の電圧が印加されている。電池本体５から外部に電気を放電などする際には、各集電板１１の下面１５および上面１６を通るように電流を流れる。
【００４１】
このため、電流が流れる方向における集電板１１の厚さは薄く、さらに、電流が流れる面積は広い。その結果、ステンレス鋼の電気抵抗がニッケルの電気抵抗よりも高くても、ステンレス鋼の電気抵抗による影響は小さい。そして、ステンレス鋼は、ニッケルよりも安く、集電板１１およびバイポーラ型電池１のコストを低く抑えることができる。
【００４２】
上記の実施の形態においては、集電板１１は、ステンレス鋼板３０と、ステンレス鋼板３０の表面を被覆するニッケル被膜３１とで形成した場合について説明したが、図４に示すように、集電板１１をステンレス鋼板３０で形成するようにしてもよい。なお、図４は、集電板１１をステンレス鋼板３０で形成した場合における集電板１１の断面図である。
【００４３】
この場合には、ステンレス鋼板３０はアルカリ溶液に曝されることになるが、ステンレス鋼板３０は、鉄よりもアルカリ溶液に対する耐食性が高く、腐食され難い。そのため、集電板１１をステンレス鋼板３０で形成したとしても、電池性能に影響は出ることを抑制することができる。さらに、ニッケルを使用せずに集電板１１を形成することができ、集電板１１のコストを低く抑えることができる。
【００４４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４５】
１  バイポーラ型電池、２，３  拘束板、４  締結部材、５  電池本体、６  冷却板、６，７  冷却板、８  ボルト、９  ナット、１０  バイポーラ電極板、１１  板、１２  正極合材層、１３  負極合材層、１４  セパレータ、１５  下面、１６  上面、２０  シール部材、３０  ステンレス鋼板、３１  ニッケル被膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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