蓄電装置
電気化学セル用の構成部品が開示されており、その構成部品は、電気的に分離された導電性の２つ以上の電極が中に埋め込まれた、電気化学的に活性なペースト塊を備えている。複数の端子が、そのペースト塊から突出しており、且つ、電極に電気的に接続されている。ペースト塊は、自己支持性とすることができ、または、多孔質基板の一方面上にある層の形態にすることができる。そこでは、基板の他方側のペースト。基板の一方側のペーストを正とし、基板の反対側のペーストを負とすることができ、それによって、この構成部品は１つのセルを構成する。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置に関する。
【本発明の背景】
【０００２】
鉛蓄電池は、広く使用されている。鉛蓄電池は、高い起動電流を短期間に供給する能力が必要な自動車で使用される。鉛蓄電池はまた、予備発電機を備えるのに見合う十分な寸法はないものの、主電源が機能しなくなったときに予備電源が必要となる設備において用いられる。大量のそのような電池はまた、短い距離だけを必要とする配達車両のモータに電力供給するのに用いられてきた。鉛タイプの電池は、創出されてからずっと改良されてきたが、最初の開発以来、根本的には少しも変わっていない。
【０００３】
高電流を必要としない電子機器への電力供給などの他の目的では、リチウム鉄およびニッケルカドミウム電池が開発されてきた。
【０００４】
前述の電池はすべて、いわゆる２次タイプであり、すなわち充電することができる。
【０００５】
本発明者のＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＩＢ２００６／００２７８４号（国際公開第２００７／０４２８９２号パンフレットとして２００７年４月１９日公開）の明細書では、正および負の充電端子と正および負の放電端子とを有する蓄電池が開示されている。この電池の構造は、正および負のペーストをその上に有する基板をベースにしている。この電池は、同時に充電し且つ放電することができる。たとえば自動車に嵌合されたとき、充電端子は車両の交流発電機に接続され、放電端子は車両の電気機器に接続される。
【０００６】
本発明の目的は、新規な構造であり、且つ、前述のＰＣＴ出願に開示したものと同様に充電と放電とを同時におこなうことができる蓄電池を提供することである。
【本発明の簡単な説明】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、電極を構成する導電性の第１のトラックおよび第２のトラックを備える電気化学セル用の構成部品であって、第１のトラックおよび第２のトラックは、各トラックの接続タブを除き、電気化学的に活性な電池ペースト内に埋め込まれ、且つ、第１のトラックと第２のトラックとの間に直接的な電気的接触がないように、ペーストによって互いに物理的に分離された、構成部品が提供される。
【０００８】
各トラックが第１の電極片を備え、第１の電極片から複数の平行に離隔された第２の電極片が延び、第１のトラックの第２の電極片と第２のトラックの第２の電極片とが交互になるように、第１のトラックおよび第２のトラックの第２の電極片がかみ合うことが好ましい。
【０００９】
電気化学セルを形成するために、上に定義した構成部品が２つ使用され、一方の構成部品の電気化学的に活性なペーストは正であり、他方の構成部品の電気化学的に活性なペーストは負であり、これらの構成部品が並置され、構成部品間に多孔質の電気絶縁スペーサが存在する。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、電気化学セル用の構成部品であって、電気化学セル用の構成部品であって、電気的に分離された導電性の第１のトラックおよび第２のトラックを一方側に有する多孔質基板を備え、各トラックが、電極を構成し且つそれぞれの端子に接続され、電気化学的に活性なペースト層が第１のトラックおよび第２のトラックを覆う、構成部品が提供される。
【００１１】
トラックは、トラックを成型またはその他の方法で形成し、次いでトラックを基板に固定することによって、基板上に設けられる。この形式では、トラックは、基板内の溝の中に入れることができる。代替形式では、トラックは、基板上の金属被覆をエッチング除去して、トラックの構造を有する残留金属を残すことによって設けられる。残留金属は、耐酸性の金属で被覆することができる。さらなる方法では、トラックは、多孔質基板に電気めっきを施すことによって設けられる。
【００１２】
セルを形成するために、構成部品は、多孔質基板の他方側に、電気的に分離された導電性の第３のトラックおよび第４のトラックを有することができ、これらの第３のトラックおよび第４のトラックは電極を構成し且つそれぞれの電池端子に接続され、第３のトラックおよび第４のトラックを覆う電気化学的に活性な電池ペーストが存在し、第１のトラックおよび第２のトラックを覆うペーストは、第３のトラックおよび第４のトラックを覆うペーストとは逆の極性である。
【００１３】
電池を形成するために、第１のトラック、第２のトラック、第３のトラックおよび第４のトラックの端子それぞれは、互いに電気的に接続され、それによって、電池は２つの負端子と２つの正端子とを有する。
【００１４】
本発明の第３の態様によれば、電気化学セルであって、電気的に分離された導電性の第１のトラックおよび第２のトラックを一方側に有する多孔質基板であって、第１のトラックおよび第２のトラックが、電池電極を構成し且つそれぞれの端子に接続された、多孔質基板と、第１のトラックおよび第２のトラックを覆う電気化学的に活性な第１のペースト層であって、電気化学的に活性な第１のペースト層と第１のトラックと第２のトラックが電気化学セルのカソードを構成する、第１のペースト層と、多孔質基板の他方側にある、電気的に分離された導電性の第３のトラックおよび第４のトラックであって、それぞれの端子に接続された、第３のトラックおよび第４のトラックと、第３のトラックおよび第４のトラックを覆う第２のペースト層であって、電気化学的に活性な第２のペースト層と第３のトラックと第４のトラックとが電気化学セルのアノードを構成する、第２のペースト層とを備える、電気化学セルが提供される。
【００１５】
本発明の第４の態様によれば、電気化学セル用の構成部品であって、導電性の第１のトラックを一方側に有する基板であって、第１のトラックが第１の電池端子に接続された、基板と、第１のトラックを覆う電気化学的に活性な正ペースト層と、基板の他方側にあり、第２の電池端子に接続された導電性の第２のトラックと、第２のトラックを覆う電気化学的に活性な負ペースト層とを備える、構成部品が提供される。
【００１６】
使用される２つ以上の充電電源を利用可能にし、且つ、使用される２つ以上の電力消費装置を使用可能にするために、それぞれの充電端子および／または放電端子に接続される３つ以上のトラックが設けられる。
【００１７】
本発明の第５の態様によれば、電気化学セル用の構成部品を製造する方法であって、電気化学的に活性なペースト層を形成するステップと、ペースト層に、電気的に分離された導電性の第１の電極および第２の電極を配置するステップと、第１の電極および第２の電極をさらなるペーストで覆い、それによって第１の電極および第２の電極を埋め込むステップとを含む方法が提供される。
【００１８】
ペースト層は型枠内で形成され、第１の電極および第２の電極はペースト層上に配置され、次いでさらなるペーストによって覆われる。
【００１９】
本発明をより良く理解するために、またどのようにして同じことを実行できるかを示すために、例として、以下の添付の図面を次に参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電池筐体の絵画図である。
【図２】セル構成部品の正面図である。
【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩ上の、修正された構造を示す断面図である。
【図４】図２のセル構成部品の絵画図である。
【図５】電池セルを形成する前記構成部品のアセンブリの絵画図である。
【図６】３つの電池セルの絵画図である。
【図７】コネクタおよび端子が嵌合された図６のセルの絵画図である。
【図８】図１の電池筐体内の図７のセルを示す図である。
【図９】さらなるセル構成部品の絵画図である。
【図１０】図９の構成部品を含む電池を示す図である。
【図１１】さらなる形式のセル構成部品の絵画図である。
【図１２】電池電極の一部および位置決め部材の一部を示す図である。
【図１３】図１１の構成部品の作製を示す断面図である。
【図１４】さらなる構成部品の側面図である。
【図１５】図８または図１０に示す電池を含む設備を示す図である。
【図１６】図８または図１０に示す電池を含む設備を示す図である。
【図１７】燃料電池を示す図である。
【図面に沿っての詳細な説明】
【００２１】
まず図１を参照すると、図示の電池筐体１０は、内部に２つの垂直な隔壁１４を有する基部１２と、中に７つの孔を有する蓋１６とを備える。１列の孔１８は、電池に電解液が充填された後、栓（図示せず）によって閉じられる。孔２０からは、電池の４つの端子が突出する。
【００２２】
セル（下記）が、隔壁１４および筐体１０の壁によって画定される隔室内に配置された後、蓋１６は、基部１２に加熱封止される。
【００２３】
次に図２に移ると、図示の構造体は、非導電材料の基板２２を備える。この基板は、たとえば、プリント回路基板（「Ｖｉｒｏｂｏａｒｄ」と呼ばれる）が製造される材料のものとすることができる。そのような材料は、薄板状で入手可能であり、中に多数の小さな孔を有する。それらの孔により、電解液は材料内に入ることができ、したがって、本発明の目的のために、この材料は多孔質と見なすことができる。また、毛細管現象を呈し、中を通って電解液を移動させる材料を使用することも可能である。基板は方形であり、この基板から、４つの一体型タブ２４、２６、２８、および３０が突出する。以下の説明から理解されるように、図２では基板２２のわずかな部分のみを示す。
【００２４】
それぞれ電池電極を構成する２つの導電トラック３２および３４が、基板２２の見える面上に設けられる。図を簡単にするために、トラック３２には一方向に網目状の陰影をつけ、トラック３４には他方向に網目状の陰影をつけ、基板２２の見える部分は無地のままとした。
【００２５】
トラック３２は、タブ２４の大部分を覆い、且つ一方の垂直縁部および基板２２の下側の水平縁部に沿って延びる。トラック３２の電極片（ｓｔｒｉｐｓ）３６は、トラック３２のうちの基板の下側の縁部に沿って延びる部分から垂直に上方へ突出する。
【００２６】
トラック３４は、タブ２６を覆い、且つ基板２２の上縁部の幅のほぼ全体にわたって延びる。片３８は、トラック３４のうちの基板の上縁部に沿って延びる部分から下方へ延びる。電極片３６および３８は、かみ合うが接触しない。この意味では、トラックは、互いに電気的に分離されている。
【００２７】
基板の反対側には、同一の構成のトラックが存在し、これらのトラックは、タブ２８および３０で終端する。これらのトラックの小さい部分は、図４の４０および４２で見ることができる。
【００２８】
トラック３２、３４、４０、および４２は、両側に薄い銅層を有する基板を使用して作製することができる。これらの層は、銅のうちの保持すべき領域を保護するようにマスキングされ、露出した銅は、エッチング除去される。マスクが除去された後、残りの銅は、鉛、カドミウム、リチウム、若しくはニッケルなどの耐酸性の金属、または耐酸性の金属水素化物でめっきされる。可能であれば、使用の際、残りの銅は浸食されるが、耐酸性の金属は残る。
【００２９】
次いで基板の両面は、電気化学的に活性な酸化物ペーストで被覆される。このペーストは、たとえば、酸化鉛、酸化カドミウム、酸化リチウム、または酸化ニッケルとすることができる。鉛が使用される場合、中にカーボンブラックを有し「エキスパンダ（Ｅｘｐａｎｄｅｒ）」と呼ばれる酸化鉛を、電気化学的に活性な負ペーストとして使用することができ、炭素をもたない酸化鉛を、電気化学的に活性な正ペーストとして使用することができる。
【００３０】
これらのペーストは、トラックがタブ２４、２６、２８、および３０上の部分を除いてペースト内に埋め込まれるように、基板の両面を完全に覆う。これらのトラックは、板の電極を構成する。
【００３１】
したがって、電極と正および負の電気化学的に活性なペーストとの両方を有する図２、３、および４の構成部品は、アノードとカソードの両方を有し、且つ低電圧を生成するセルとして働く。
【００３２】
図３の形式では、基板はその両面に溝４４を有し、溝４４内にトラックが入れられる。図３のトラックは、鋳造またはその他の方法で形成し、次いで溝４４内に圧入することができる。トラックを定位置に固定するための、溝とトラックの連動部品などの適切な手段を設けることができる。
【００３３】
基板内の溝が基板の上縁部および下縁部まで延びる場合、トラックは、圧入するのではなく、溝の中へ滑り込ませることができる。この目的のため必然的に、トラック３２のうちのタブ２４の部分は、トラックを滑り込ませるとき互いに干渉するのを防止するために、タブ２４を横切って延びる図示の破線で終端しなければならない。
【００３４】
さらなる製造方法によれば、トラックは、鋳造または成型され、次いで射出金型の空洞内に配置される。金型が閉じられた後、トラック間の狭い間隙内にプラスチック材料が射出されて、薄い基板２２を形成する。成型された基板のプラスチック材料は、電解液を中へ浸透させるために多孔質である。
【００３５】
トラック３２、３４、４０、４２の電極片３６、３８がかみ合う構成により、ペーストの体積の大部分が、確実にトラックに近接するようにする。この構成は、簡単に実現できるものであるが、２つのペースト塊の大部分をトラックに隣接させる任意の他のトラック構成を利用することもできる。
【００３６】
多孔質の合成プラスチック材料の薄い基板上に耐酸性の金属で電気めっきを施し、それによってトラックを形成することも可能である。
【００３７】
図５は、図２、３、および４に示した構成部品が５つ互いに並置され、これらの構成部品間に４つの多孔質で耐酸性のセパレータ４６が配置されることを示す。図５の構造体が１つのセルを構成する。このセルという用語は、従来使用される通りである。
【００３８】
図６は図５に類似しているが、３つのセルＣ１、Ｃ２、およびＣ３を示し、これらのセルがともに１つの電池を構成する。
【００３９】
図７でも、セルはＣ１、Ｃ２、およびＣ３と呼ばれる。Ｃ１およびＣ２と呼ばれるセルのタブ２４上へ延びるトラック３２は、ブリッジ４８によって相互接続され、また同様に、セルＣ１およびＣ２のタブ２６で終端するトラック３４は、ブリッジ５０によって相互接続されている。
【００４０】
セルＣ１のタブ２８上へ延びるトラック４０は、ブリッジ５２によって接続され、ブリッジ５２からは、端子５４が突出する。同様に、タブ３０上へ延びるトラック４２は、ブリッジ５６によって相互接続され、ブリッジ５６からは、端子５８が突出する。
【００４１】
ブリッジ６０および６２は、セルＣ３の正トラックを接続し、ブリッジ６０および６２からは、端子６４および６６が突出する。ブリッジ６８および７０は、セルＣ２の正トラックをセルＣ３の負トラックに接合する。構成部品の極性を示すために、符号＋およびを図７に挿入した。
【００４２】
端子６４および６６は、正の充電端子および正の放電端子であり、端子５４および５８は、負の放電端子および充電端子である。充電に使用される電極トラックを形成する材料は、放電に使用されるトラックを構成する導電材料より導電性の大きいものとすることができる。
【００４３】
図８では、３つのセルＣ１、Ｃ２、およびＣ３は、基部１２の隔室内にある。基部に蓋１６が圧入されると、孔２０から端子５４、５８、６４、および６６が突出する。電解液が注入され、充填孔１８内に栓（図示せず）が挿入される。
【００４４】
トラックを覆う電解活性ペーストは多孔質であり、このペーストに電解液が浸透する。基板２２には孔が開けられ、またはその他の方法で多孔質であることから、電解液は最終的に、２つのペースト層同士の間を埋める。この理由で、負と正のペースト材料をどちらも有し、それらの両方に電解液が接触している図２の構成部品自体がセルを構成すると前述した。
【００４５】
前の段落で説明したセルが、同時に充電し且つ放電することが可能なものではない場合、トラック３２および３４は、互いに電気的に接続し、且つ単一の端子に電気的に接続することができる。同様にトラック４０、４２も、互いに電気的に接続し、且つ単一の端子に電気的に接続することができる。
【００４６】
実験的な研究では、太陽光パネルから充電電流が導出されると、電池は「自己調整」し、太陽光エネルギーが失われる夕暮れには電池は完全に充電されることがわかっている。実験的な研究ではさらに、充電および放電電流を調整することによって、太陽光エネルギーまたは別の源を使用して充電電流を生成するとき、「過充電」が可能であることもわかっている。この結果、水素ガスおよび酸素ガスが生成されて気泡となり、このガスを収集することができる。
【００４７】
さらなるセル構成部品７２を図９に示す。板７２の基板は、薄く、可撓性があり、且つ多孔質であり、丸めて円筒形にすることができる。図２のセル構成部品と図９の構成部品との主な違いは、構成部品７２が細長い方形（実質上正方形とは対照的）であること、並びに７４、７６、７８、および８０と呼ばれるタブが異なる形で位置決めされることである。これらのタブは、すべて同じ縁部から突出する図２のタブとは対照的に、基板の対向する長い方の縁部からそれぞれ２つずつ突出する。
【００４８】
図１０の電池は、８４と呼ばれる端子構造体によって一方の端部で閉じられた円筒形の筐体８２を備える。構造体８４は、２つの端子８６、８８を備え、端子８６、８８は、９０および９２と呼ばれるセパレータによって互いに且つ筐体の残りの部分から絶縁される。
【００４９】
筐体の他方の端部は、９４と呼ばれるさらなる端子構造体によって閉じられる。構造体９４もまた、９６および９８と呼ばれる２つの端子を提供し、端子９６および９８は、セパレータ１００および１０２によって互いに且つ筐体から電気的に分離される。
【００５０】
タブ７４、７６、７８、および８０は、端子８６、８８、９６、および９８のうちのそれぞれ１つに接続される。これにより、筐体の一方の端部では、負の充電および放電端子が提供され、筐体の他方の端部では、正の充電および放電端子が提供される。
【００５１】
図１１に示すセル構成部品１０４は、以下に図１３を参照して説明するように作製される、電気化学的に活性な電池ペーストの方形の塊１０６を備える。
【００５２】
ペースト内には、図２に示した形の２つのトラック１０８、１１０が埋め込まれる。これらのトラックは、トラックが互いに物理的に分離され、したがって直接電気的に接触しないような形で、電池ペースト塊内に位置決めされる。トラックの接続タブ１１２、１１４は、ペースト塊の上縁部から突出する。
【００５３】
トラックは、溶接されまたはその他の方法でともに固定された個々の構成部品から、鋳造若しくは成型、または製作することができる。電池をより小さくする場合、トラックは、薄い片状（ストリップ状）の導電材料から構成することができる。電池をより大きくする場合、トラックは、横断面が方形または円形のより太い棒状のものとすることができる。埋め込まれたトラックはそれぞれ、１つの電極を構成する。
【００５４】
トラック間に直接的な電気的接触が全くないようにするために、位置決め部材を使用することができる。図１２では、丸い棒１１６、１１８が１つのトラックの一部を形成し、棒１２０が別のトラックの一部を形成する。図示の位置決め部材１２２は、これらの棒を受けるための輪１２４と、輪１２４を接合するストラップ１２６とを備える。部材１２２は、部材１２２が露出する電池ペーストおよび電解液による腐食に耐性のある電気絶縁材料からなる。
【００５５】
図１１の構成部品は、図１３に示すものなどの方形の型枠１２８内に作製することができる。この型枠は、下部壁部分１３２と緩い上部壁部分１３４とを含む基部１３０を有する。
【００５６】
初めに、型枠内にペースト層が配置さる。この層は、完成した電池板を構成する塊の厚さの約２分の１であり、下部壁部分１３２の上縁部と同じ高さにスクラップ（ｓｃｒａｐｐｅｄ ｏｆｆ）される。
【００５７】
次いでペースト層上に、２つのトラックが配置され、トラック間に直接接触がないように位置決めされる。タブ１１２、１１４は、壁部分１３２を越えて突出する。部分１３２上に部分１３４が配置され、次いで、部分１３４の壁の上縁部の高さまで型枠にペーストが充填され、それによってペースト内にトラックを埋め込む。部分１３４は、突出するタブ１１２、１１４の周りに嵌合するように構成される。
【００５８】
予備電力を供給するために使用されるものなどのより大きな電池は、たとえば自動車用の電池より大きな構造を有することが、理解されるであろう。上記の実施形態では、電極を構成するトラックは、同じ平面にある。しかし、より大きな電池では、板を構成するペースト塊は、塊の厚さの方向にトラックを隔置するのに十分なほど厚い。図１４では、電気化学的に活性なペースト塊１４０内に、電気的に分離された電極１３６、１３８を並べて示す。
【００５９】
電池の耐用年数の終わりは、電極の腐食のために到達することが多い。電池を通る電流が常に設計値を超えていたのでない限り、ペーストは通常、依然として使用可能な状態である。
【００６０】
本発明によれば、腐食した場合に交換できる電極を提供することが可能である。これを実現するには、プラスチックまたは金属の形成型の周りにペースト塊が鋳造される。この型は、ペーストが硬化した後、ペーストから容易に引き抜くことができるような形で先細りしている。これにより、ペースト内には先細りした空洞が残り、これらの空洞内に、金属電極を挿入することができる。これらの電極は、必要な場合、交換のために引き抜くことができる。
【００６１】
前述のセル構成部品のすべての形式では、各ペースト塊内に２つの電極が存在する。しかし、各ペースト塊内に３つ以上の電極を組み込み、それに比例して端子の数を増やすことが可能である。
【００６２】
充電に関する限り、２つの充電電極を有することで、充電する目的で２つ以上の電源を電池に接続することができる。放電の面では、これらの電極を使用して、異なる電力出力を供給することができる。
【００６３】
別の製造方法によれば、網状の多孔質基板を２つのローラ間に下方へ送ることができる。各ローラは、その面に、基板上に必要なトラックを複製した溝のパターンを有する。基板の両側のローラ間の間隙内にペーストが送られる。ローラは、ペーストが接着しない材料からなり、基板は、ペーストが接着する材料からなる。ローラが回転するにつれ、ペーストが溝を充填し、基板の両面に転写される。
【００６４】
次に図１５に移ると、次のように、前述の電池を組み込んだ設備を示す。電池はＢで示されている。
【００６５】
参照番号１４２は、１２ボルトの直流充電電源を示している。これは、整流器と必要なら変圧器とを有する交流発電機とすることができる。交流発電機本体は、接地されないが、交流発電機が取り付けられる下部構造体１４４から分離されるように固定される。絶縁パッドを１４６で示す。下部構造体は、自動車の金属製車体とすることができる。直流充電電源１４２の正端子および負端子は、それぞれ電池端子６４および５８に接続される。
【００６６】
電力消費手段は、全体として１４８と呼び、たとえば、電力を消費する自動車のすべての装置とすることができる。車両のエンジンが動作しているときには、燃料ポンプが主に電力を消費し、夜間は、照明もまた相当な電力を消費する。手段１４８は、電池端子６６と５４の間に接続される。
【００６７】
図示の設備では、電力消費手段１４８には、電池Ｂから供給され、電源１４２からは直接供給されないことが、理解されるであろう。
【００６８】
実験的な研究では、図１５に示すような電気設備を有する自動車は、電源１４２から直接電力を取り込み、電池は、エンジンが切られて電源１４２が発電していない間に始動モータへの電力および車両の他の電気機器への「予備」電力を供給するだけである従来の構成を有する自動車に比べて、走行１００Ｋｍ当たりより少ない燃料を消費することがわかっている。
【００６９】
図１５では、電源１４２は、太陽光発電パネルとすることができ、電池Ｂは、リチウム鉄またはニッケルカドミウムタイプとすることができ、手段１２８は、携帯電話などの電子機器とすることができる。太陽光パネルは、携帯電話筐体の外側の表面に取り付けることができ、光に当たると、電池Ｂに充電電流を供給する。
【００７０】
図１６の設備では、直列に接続され、約３６ボルトの電圧を供給する３つの電池Ｂ１、Ｂ２、およびＢ３が存在する。参照番号１５０は、ガソリンまたはディーゼルエンジンを指し、このエンジンは、発電機または交流発電機とすることができる直流充電電源１５２を駆動する。電源１５２の出力端子は、電池Ｂ１、Ｂ２、およびＢ３の充電端子間に接続される。
【００７１】
モータ１５４は、電池Ｂ１、Ｂ２、およびＢ３によって駆動され、放電端子間に接続される。図１６に示す設備は、自動車に電力供給するのに適している。
【００７２】
図１７では、参照番号１５６は燃料電池を指し、この燃料電池は、そこに供給される水素および酸素から発電するために、若しくはそこに電力が供給されたときに水素および酸素を生成するために使用することができ、または可逆性であり、両方の目的で使用することができる。
【００７３】
燃料電池１５６は、図１〜４を参照して説明した電池板１６０または図９を参照して説明した電池板を受けるのに十分な寸法の隔室を間に画定する主壁１５８を有する筐体を備える。狭い端壁１６２は、垂直に延びるリブ１６４をその上に有し、リブ１６４内に、板１６０の垂直な縁部を滑り込ませる。リブ１６４および垂直な縁部は協働して、ガスがこれらの空間相互間を流動できないように、板１６０の片側の空間を反対側の空間から封止する。
【００７４】
筐体の上端部は、中に２つのガス入口および出口ポート１６８を有するぴったりと嵌合しまたは封止する蓋１６６によって閉じられる。蓋１６６および板１６０の上縁部は、封止を形成し、それによって前記空間を分離する。
【００７５】
各ポート１６８は、ポートをさらに分割する垂直な隔壁を内部に有する。ポート１６８の区域はそれぞれ、前記空間のうちの１つと別々に連通し、隔壁は、ポートの区域内のガスが混合するのを防止する。蓋は、内部に２つの流路を有し、各流路は、ポート１６８の区域のうちの１つにつながる。
【００７６】
板の両面は、アノードおよびカソードとして働き、電流が流れている間は水素および酸素が発生する。発生したガスは、筐体からポート１６８の区域を介して流路内に流入する。
【００７７】
図１７に示すものなどの複数のセル１５６は、図１７に示すような複数の平行な壁１５８を提供する筐体内に収容することができる。これにより、複数の隔室が提供される。蓋が移され、且つ流路を備える。この流路により、発生した酸素を共通の出口へ導き、且つ発生した水素を別の共通の出口へ導くことができる。
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置に関する。
【本発明の背景】
【０００２】
鉛蓄電池は、広く使用されている。鉛蓄電池は、高い起動電流を短期間に供給する能力が必要な自動車で使用される。鉛蓄電池はまた、予備発電機を備えるのに見合う十分な寸法はないものの、主電源が機能しなくなったときに予備電源が必要となる設備において用いられる。大量のそのような電池はまた、短い距離だけを必要とする配達車両のモータに電力供給するのに用いられてきた。鉛タイプの電池は、創出されてからずっと改良されてきたが、最初の開発以来、根本的には少しも変わっていない。
【０００３】
高電流を必要としない電子機器への電力供給などの他の目的では、リチウム鉄およびニッケルカドミウム電池が開発されてきた。
【０００４】
前述の電池はすべて、いわゆる２次タイプであり、すなわち充電することができる。
【０００５】
本発明者のＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＩＢ２００６／００２７８４号（国際公開第２００７／０４２８９２号パンフレットとして２００７年４月１９日公開）の明細書では、正および負の充電端子と正および負の放電端子とを有する蓄電池が開示されている。この電池の構造は、正および負のペーストをその上に有する基板をベースにしている。この電池は、同時に充電し且つ放電することができる。たとえば自動車に嵌合されたとき、充電端子は車両の交流発電機に接続され、放電端子は車両の電気機器に接続される。
【０００６】
本発明の目的は、新規な構造であり、且つ、前述のＰＣＴ出願に開示したものと同様に充電と放電とを同時におこなうことができる蓄電池を提供することである。
【本発明の簡単な説明】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、電極を構成する導電性の第１のトラックおよび第２のトラックを備える電気化学セル用の構成部品であって、第１のトラックおよび第２のトラックは、各トラックの接続タブを除き、電気化学的に活性な電池ペースト内に埋め込まれ、且つ、第１のトラックと第２のトラックとの間に直接的な電気的接触がないように、ペーストによって互いに物理的に分離された、構成部品が提供される。
【０００８】
各トラックが第１の電極片を備え、第１の電極片から複数の平行に離隔された第２の電極片が延び、第１のトラックの第２の電極片と第２のトラックの第２の電極片とが交互になるように、第１のトラックおよび第２のトラックの第２の電極片がかみ合うことが好ましい。
【０００９】
電気化学セルを形成するために、上に定義した構成部品が２つ使用され、一方の構成部品の電気化学的に活性なペーストは正であり、他方の構成部品の電気化学的に活性なペーストは負であり、これらの構成部品が並置され、構成部品間に多孔質の電気絶縁スペーサが存在する。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、電気化学セル用の構成部品であって、電気化学セル用の構成部品であって、電気的に分離された導電性の第１のトラックおよび第２のトラックを一方側に有する多孔質基板を備え、各トラックが、電極を構成し且つそれぞれの端子に接続され、電気化学的に活性なペースト層が第１のトラックおよび第２のトラックを覆う、構成部品が提供される。
【００１１】
トラックは、トラックを成型またはその他の方法で形成し、次いでトラックを基板に固定することによって、基板上に設けられる。この形式では、トラックは、基板内の溝の中に入れることができる。代替形式では、トラックは、基板上の金属被覆をエッチング除去して、トラックの構造を有する残留金属を残すことによって設けられる。残留金属は、耐酸性の金属で被覆することができる。さらなる方法では、トラックは、多孔質基板に電気めっきを施すことによって設けられる。
【００１２】
セルを形成するために、構成部品は、多孔質基板の他方側に、電気的に分離された導電性の第３のトラックおよび第４のトラックを有することができ、これらの第３のトラックおよび第４のトラックは電極を構成し且つそれぞれの電池端子に接続され、第３のトラックおよび第４のトラックを覆う電気化学的に活性な電池ペーストが存在し、第１のトラックおよび第２のトラックを覆うペーストは、第３のトラックおよび第４のトラックを覆うペーストとは逆の極性である。
【００１３】
電池を形成するために、第１のトラック、第２のトラック、第３のトラックおよび第４のトラックの端子それぞれは、互いに電気的に接続され、それによって、電池は２つの負端子と２つの正端子とを有する。
【００１４】
本発明の第３の態様によれば、電気化学セルであって、電気的に分離された導電性の第１のトラックおよび第２のトラックを一方側に有する多孔質基板であって、第１のトラックおよび第２のトラックが、電池電極を構成し且つそれぞれの端子に接続された、多孔質基板と、第１のトラックおよび第２のトラックを覆う電気化学的に活性な第１のペースト層であって、電気化学的に活性な第１のペースト層と第１のトラックと第２のトラックが電気化学セルのカソードを構成する、第１のペースト層と、多孔質基板の他方側にある、電気的に分離された導電性の第３のトラックおよび第４のトラックであって、それぞれの端子に接続された、第３のトラックおよび第４のトラックと、第３のトラックおよび第４のトラックを覆う第２のペースト層であって、電気化学的に活性な第２のペースト層と第３のトラックと第４のトラックとが電気化学セルのアノードを構成する、第２のペースト層とを備える、電気化学セルが提供される。
【００１５】
本発明の第４の態様によれば、電気化学セル用の構成部品であって、導電性の第１のトラックを一方側に有する基板であって、第１のトラックが第１の電池端子に接続された、基板と、第１のトラックを覆う電気化学的に活性な正ペースト層と、基板の他方側にあり、第２の電池端子に接続された導電性の第２のトラックと、第２のトラックを覆う電気化学的に活性な負ペースト層とを備える、構成部品が提供される。
【００１６】
使用される２つ以上の充電電源を利用可能にし、且つ、使用される２つ以上の電力消費装置を使用可能にするために、それぞれの充電端子および／または放電端子に接続される３つ以上のトラックが設けられる。
【００１７】
本発明の第５の態様によれば、電気化学セル用の構成部品を製造する方法であって、電気化学的に活性なペースト層を形成するステップと、ペースト層に、電気的に分離された導電性の第１の電極および第２の電極を配置するステップと、第１の電極および第２の電極をさらなるペーストで覆い、それによって第１の電極および第２の電極を埋め込むステップとを含む方法が提供される。
【００１８】
ペースト層は型枠内で形成され、第１の電極および第２の電極はペースト層上に配置され、次いでさらなるペーストによって覆われる。
【００１９】
本発明をより良く理解するために、またどのようにして同じことを実行できるかを示すために、例として、以下の添付の図面を次に参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電池筐体の絵画図である。
【図２】セル構成部品の正面図である。
【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩ上の、修正された構造を示す断面図である。
【図４】図２のセル構成部品の絵画図である。
【図５】電池セルを形成する前記構成部品のアセンブリの絵画図である。
【図６】３つの電池セルの絵画図である。
【図７】コネクタおよび端子が嵌合された図６のセルの絵画図である。
【図８】図１の電池筐体内の図７のセルを示す図である。
【図９】さらなるセル構成部品の絵画図である。
【図１０】図９の構成部品を含む電池を示す図である。
【図１１】さらなる形式のセル構成部品の絵画図である。
【図１２】電池電極の一部および位置決め部材の一部を示す図である。
【図１３】図１１の構成部品の作製を示す断面図である。
【図１４】さらなる構成部品の側面図である。
【図１５】図８または図１０に示す電池を含む設備を示す図である。
【図１６】図８または図１０に示す電池を含む設備を示す図である。
【図１７】燃料電池を示す図である。
【図面に沿っての詳細な説明】
【００２１】
まず図１を参照すると、図示の電池筐体１０は、内部に２つの垂直な隔壁１４を有する基部１２と、中に７つの孔を有する蓋１６とを備える。１列の孔１８は、電池に電解液が充填された後、栓（図示せず）によって閉じられる。孔２０からは、電池の４つの端子が突出する。
【００２２】
セル（下記）が、隔壁１４および筐体１０の壁によって画定される隔室内に配置された後、蓋１６は、基部１２に加熱封止される。
【００２３】
次に図２に移ると、図示の構造体は、非導電材料の基板２２を備える。この基板は、たとえば、プリント回路基板（「Ｖｉｒｏｂｏａｒｄ」と呼ばれる）が製造される材料のものとすることができる。そのような材料は、薄板状で入手可能であり、中に多数の小さな孔を有する。それらの孔により、電解液は材料内に入ることができ、したがって、本発明の目的のために、この材料は多孔質と見なすことができる。また、毛細管現象を呈し、中を通って電解液を移動させる材料を使用することも可能である。基板は方形であり、この基板から、４つの一体型タブ２４、２６、２８、および３０が突出する。以下の説明から理解されるように、図２では基板２２のわずかな部分のみを示す。
【００２４】
それぞれ電池電極を構成する２つの導電トラック３２および３４が、基板２２の見える面上に設けられる。図を簡単にするために、トラック３２には一方向に網目状の陰影をつけ、トラック３４には他方向に網目状の陰影をつけ、基板２２の見える部分は無地のままとした。
【００２５】
トラック３２は、タブ２４の大部分を覆い、且つ一方の垂直縁部および基板２２の下側の水平縁部に沿って延びる。トラック３２の電極片（ｓｔｒｉｐｓ）３６は、トラック３２のうちの基板の下側の縁部に沿って延びる部分から垂直に上方へ突出する。
【００２６】
トラック３４は、タブ２６を覆い、且つ基板２２の上縁部の幅のほぼ全体にわたって延びる。片３８は、トラック３４のうちの基板の上縁部に沿って延びる部分から下方へ延びる。電極片３６および３８は、かみ合うが接触しない。この意味では、トラックは、互いに電気的に分離されている。
【００２７】
基板の反対側には、同一の構成のトラックが存在し、これらのトラックは、タブ２８および３０で終端する。これらのトラックの小さい部分は、図４の４０および４２で見ることができる。
【００２８】
トラック３２、３４、４０、および４２は、両側に薄い銅層を有する基板を使用して作製することができる。これらの層は、銅のうちの保持すべき領域を保護するようにマスキングされ、露出した銅は、エッチング除去される。マスクが除去された後、残りの銅は、鉛、カドミウム、リチウム、若しくはニッケルなどの耐酸性の金属、または耐酸性の金属水素化物でめっきされる。可能であれば、使用の際、残りの銅は浸食されるが、耐酸性の金属は残る。
【００２９】
次いで基板の両面は、電気化学的に活性な酸化物ペーストで被覆される。このペーストは、たとえば、酸化鉛、酸化カドミウム、酸化リチウム、または酸化ニッケルとすることができる。鉛が使用される場合、中にカーボンブラックを有し「エキスパンダ（Ｅｘｐａｎｄｅｒ）」と呼ばれる酸化鉛を、電気化学的に活性な負ペーストとして使用することができ、炭素をもたない酸化鉛を、電気化学的に活性な正ペーストとして使用することができる。
【００３０】
これらのペーストは、トラックがタブ２４、２６、２８、および３０上の部分を除いてペースト内に埋め込まれるように、基板の両面を完全に覆う。これらのトラックは、板の電極を構成する。
【００３１】
したがって、電極と正および負の電気化学的に活性なペーストとの両方を有する図２、３、および４の構成部品は、アノードとカソードの両方を有し、且つ低電圧を生成するセルとして働く。
【００３２】
図３の形式では、基板はその両面に溝４４を有し、溝４４内にトラックが入れられる。図３のトラックは、鋳造またはその他の方法で形成し、次いで溝４４内に圧入することができる。トラックを定位置に固定するための、溝とトラックの連動部品などの適切な手段を設けることができる。
【００３３】
基板内の溝が基板の上縁部および下縁部まで延びる場合、トラックは、圧入するのではなく、溝の中へ滑り込ませることができる。この目的のため必然的に、トラック３２のうちのタブ２４の部分は、トラックを滑り込ませるとき互いに干渉するのを防止するために、タブ２４を横切って延びる図示の破線で終端しなければならない。
【００３４】
さらなる製造方法によれば、トラックは、鋳造または成型され、次いで射出金型の空洞内に配置される。金型が閉じられた後、トラック間の狭い間隙内にプラスチック材料が射出されて、薄い基板２２を形成する。成型された基板のプラスチック材料は、電解液を中へ浸透させるために多孔質である。
【００３５】
トラック３２、３４、４０、４２の電極片３６、３８がかみ合う構成により、ペーストの体積の大部分が、確実にトラックに近接するようにする。この構成は、簡単に実現できるものであるが、２つのペースト塊の大部分をトラックに隣接させる任意の他のトラック構成を利用することもできる。
【００３６】
多孔質の合成プラスチック材料の薄い基板上に耐酸性の金属で電気めっきを施し、それによってトラックを形成することも可能である。
【００３７】
図５は、図２、３、および４に示した構成部品が５つ互いに並置され、これらの構成部品間に４つの多孔質で耐酸性のセパレータ４６が配置されることを示す。図５の構造体が１つのセルを構成する。このセルという用語は、従来使用される通りである。
【００３８】
図６は図５に類似しているが、３つのセルＣ１、Ｃ２、およびＣ３を示し、これらのセルがともに１つの電池を構成する。
【００３９】
図７でも、セルはＣ１、Ｃ２、およびＣ３と呼ばれる。Ｃ１およびＣ２と呼ばれるセルのタブ２４上へ延びるトラック３２は、ブリッジ４８によって相互接続され、また同様に、セルＣ１およびＣ２のタブ２６で終端するトラック３４は、ブリッジ５０によって相互接続されている。
【００４０】
セルＣ１のタブ２８上へ延びるトラック４０は、ブリッジ５２によって接続され、ブリッジ５２からは、端子５４が突出する。同様に、タブ３０上へ延びるトラック４２は、ブリッジ５６によって相互接続され、ブリッジ５６からは、端子５８が突出する。
【００４１】
ブリッジ６０および６２は、セルＣ３の正トラックを接続し、ブリッジ６０および６２からは、端子６４および６６が突出する。ブリッジ６８および７０は、セルＣ２の正トラックをセルＣ３の負トラックに接合する。構成部品の極性を示すために、符号＋およびを図７に挿入した。
【００４２】
端子６４および６６は、正の充電端子および正の放電端子であり、端子５４および５８は、負の放電端子および充電端子である。充電に使用される電極トラックを形成する材料は、放電に使用されるトラックを構成する導電材料より導電性の大きいものとすることができる。
【００４３】
図８では、３つのセルＣ１、Ｃ２、およびＣ３は、基部１２の隔室内にある。基部に蓋１６が圧入されると、孔２０から端子５４、５８、６４、および６６が突出する。電解液が注入され、充填孔１８内に栓（図示せず）が挿入される。
【００４４】
トラックを覆う電解活性ペーストは多孔質であり、このペーストに電解液が浸透する。基板２２には孔が開けられ、またはその他の方法で多孔質であることから、電解液は最終的に、２つのペースト層同士の間を埋める。この理由で、負と正のペースト材料をどちらも有し、それらの両方に電解液が接触している図２の構成部品自体がセルを構成すると前述した。
【００４５】
前の段落で説明したセルが、同時に充電し且つ放電することが可能なものではない場合、トラック３２および３４は、互いに電気的に接続し、且つ単一の端子に電気的に接続することができる。同様にトラック４０、４２も、互いに電気的に接続し、且つ単一の端子に電気的に接続することができる。
【００４６】
実験的な研究では、太陽光パネルから充電電流が導出されると、電池は「自己調整」し、太陽光エネルギーが失われる夕暮れには電池は完全に充電されることがわかっている。実験的な研究ではさらに、充電および放電電流を調整することによって、太陽光エネルギーまたは別の源を使用して充電電流を生成するとき、「過充電」が可能であることもわかっている。この結果、水素ガスおよび酸素ガスが生成されて気泡となり、このガスを収集することができる。
【００４７】
さらなるセル構成部品７２を図９に示す。板７２の基板は、薄く、可撓性があり、且つ多孔質であり、丸めて円筒形にすることができる。図２のセル構成部品と図９の構成部品との主な違いは、構成部品７２が細長い方形（実質上正方形とは対照的）であること、並びに７４、７６、７８、および８０と呼ばれるタブが異なる形で位置決めされることである。これらのタブは、すべて同じ縁部から突出する図２のタブとは対照的に、基板の対向する長い方の縁部からそれぞれ２つずつ突出する。
【００４８】
図１０の電池は、８４と呼ばれる端子構造体によって一方の端部で閉じられた円筒形の筐体８２を備える。構造体８４は、２つの端子８６、８８を備え、端子８６、８８は、９０および９２と呼ばれるセパレータによって互いに且つ筐体の残りの部分から絶縁される。
【００４９】
筐体の他方の端部は、９４と呼ばれるさらなる端子構造体によって閉じられる。構造体９４もまた、９６および９８と呼ばれる２つの端子を提供し、端子９６および９８は、セパレータ１００および１０２によって互いに且つ筐体から電気的に分離される。
【００５０】
タブ７４、７６、７８、および８０は、端子８６、８８、９６、および９８のうちのそれぞれ１つに接続される。これにより、筐体の一方の端部では、負の充電および放電端子が提供され、筐体の他方の端部では、正の充電および放電端子が提供される。
【００５１】
図１１に示すセル構成部品１０４は、以下に図１３を参照して説明するように作製される、電気化学的に活性な電池ペーストの方形の塊１０６を備える。
【００５２】
ペースト内には、図２に示した形の２つのトラック１０８、１１０が埋め込まれる。これらのトラックは、トラックが互いに物理的に分離され、したがって直接電気的に接触しないような形で、電池ペースト塊内に位置決めされる。トラックの接続タブ１１２、１１４は、ペースト塊の上縁部から突出する。
【００５３】
トラックは、溶接されまたはその他の方法でともに固定された個々の構成部品から、鋳造若しくは成型、または製作することができる。電池をより小さくする場合、トラックは、薄い片状（ストリップ状）の導電材料から構成することができる。電池をより大きくする場合、トラックは、横断面が方形または円形のより太い棒状のものとすることができる。埋め込まれたトラックはそれぞれ、１つの電極を構成する。
【００５４】
トラック間に直接的な電気的接触が全くないようにするために、位置決め部材を使用することができる。図１２では、丸い棒１１６、１１８が１つのトラックの一部を形成し、棒１２０が別のトラックの一部を形成する。図示の位置決め部材１２２は、これらの棒を受けるための輪１２４と、輪１２４を接合するストラップ１２６とを備える。部材１２２は、部材１２２が露出する電池ペーストおよび電解液による腐食に耐性のある電気絶縁材料からなる。
【００５５】
図１１の構成部品は、図１３に示すものなどの方形の型枠１２８内に作製することができる。この型枠は、下部壁部分１３２と緩い上部壁部分１３４とを含む基部１３０を有する。
【００５６】
初めに、型枠内にペースト層が配置さる。この層は、完成した電池板を構成する塊の厚さの約２分の１であり、下部壁部分１３２の上縁部と同じ高さにスクラップ（ｓｃｒａｐｐｅｄ ｏｆｆ）される。
【００５７】
次いでペースト層上に、２つのトラックが配置され、トラック間に直接接触がないように位置決めされる。タブ１１２、１１４は、壁部分１３２を越えて突出する。部分１３２上に部分１３４が配置され、次いで、部分１３４の壁の上縁部の高さまで型枠にペーストが充填され、それによってペースト内にトラックを埋め込む。部分１３４は、突出するタブ１１２、１１４の周りに嵌合するように構成される。
【００５８】
予備電力を供給するために使用されるものなどのより大きな電池は、たとえば自動車用の電池より大きな構造を有することが、理解されるであろう。上記の実施形態では、電極を構成するトラックは、同じ平面にある。しかし、より大きな電池では、板を構成するペースト塊は、塊の厚さの方向にトラックを隔置するのに十分なほど厚い。図１４では、電気化学的に活性なペースト塊１４０内に、電気的に分離された電極１３６、１３８を並べて示す。
【００５９】
電池の耐用年数の終わりは、電極の腐食のために到達することが多い。電池を通る電流が常に設計値を超えていたのでない限り、ペーストは通常、依然として使用可能な状態である。
【００６０】
本発明によれば、腐食した場合に交換できる電極を提供することが可能である。これを実現するには、プラスチックまたは金属の形成型の周りにペースト塊が鋳造される。この型は、ペーストが硬化した後、ペーストから容易に引き抜くことができるような形で先細りしている。これにより、ペースト内には先細りした空洞が残り、これらの空洞内に、金属電極を挿入することができる。これらの電極は、必要な場合、交換のために引き抜くことができる。
【００６１】
前述のセル構成部品のすべての形式では、各ペースト塊内に２つの電極が存在する。しかし、各ペースト塊内に３つ以上の電極を組み込み、それに比例して端子の数を増やすことが可能である。
【００６２】
充電に関する限り、２つの充電電極を有することで、充電する目的で２つ以上の電源を電池に接続することができる。放電の面では、これらの電極を使用して、異なる電力出力を供給することができる。
【００６３】
別の製造方法によれば、網状の多孔質基板を２つのローラ間に下方へ送ることができる。各ローラは、その面に、基板上に必要なトラックを複製した溝のパターンを有する。基板の両側のローラ間の間隙内にペーストが送られる。ローラは、ペーストが接着しない材料からなり、基板は、ペーストが接着する材料からなる。ローラが回転するにつれ、ペーストが溝を充填し、基板の両面に転写される。
【００６４】
次に図１５に移ると、次のように、前述の電池を組み込んだ設備を示す。電池はＢで示されている。
【００６５】
参照番号１４２は、１２ボルトの直流充電電源を示している。これは、整流器と必要なら変圧器とを有する交流発電機とすることができる。交流発電機本体は、接地されないが、交流発電機が取り付けられる下部構造体１４４から分離されるように固定される。絶縁パッドを１４６で示す。下部構造体は、自動車の金属製車体とすることができる。直流充電電源１４２の正端子および負端子は、それぞれ電池端子６４および５８に接続される。
【００６６】
電力消費手段は、全体として１４８と呼び、たとえば、電力を消費する自動車のすべての装置とすることができる。車両のエンジンが動作しているときには、燃料ポンプが主に電力を消費し、夜間は、照明もまた相当な電力を消費する。手段１４８は、電池端子６６と５４の間に接続される。
【００６７】
図示の設備では、電力消費手段１４８には、電池Ｂから供給され、電源１４２からは直接供給されないことが、理解されるであろう。
【００６８】
実験的な研究では、図１５に示すような電気設備を有する自動車は、電源１４２から直接電力を取り込み、電池は、エンジンが切られて電源１４２が発電していない間に始動モータへの電力および車両の他の電気機器への「予備」電力を供給するだけである従来の構成を有する自動車に比べて、走行１００Ｋｍ当たりより少ない燃料を消費することがわかっている。
【００６９】
図１５では、電源１４２は、太陽光発電パネルとすることができ、電池Ｂは、リチウム鉄またはニッケルカドミウムタイプとすることができ、手段１２８は、携帯電話などの電子機器とすることができる。太陽光パネルは、携帯電話筐体の外側の表面に取り付けることができ、光に当たると、電池Ｂに充電電流を供給する。
【００７０】
図１６の設備では、直列に接続され、約３６ボルトの電圧を供給する３つの電池Ｂ１、Ｂ２、およびＢ３が存在する。参照番号１５０は、ガソリンまたはディーゼルエンジンを指し、このエンジンは、発電機または交流発電機とすることができる直流充電電源１５２を駆動する。電源１５２の出力端子は、電池Ｂ１、Ｂ２、およびＢ３の充電端子間に接続される。
【００７１】
モータ１５４は、電池Ｂ１、Ｂ２、およびＢ３によって駆動され、放電端子間に接続される。図１６に示す設備は、自動車に電力供給するのに適している。
【００７２】
図１７では、参照番号１５６は燃料電池を指し、この燃料電池は、そこに供給される水素および酸素から発電するために、若しくはそこに電力が供給されたときに水素および酸素を生成するために使用することができ、または可逆性であり、両方の目的で使用することができる。
【００７３】
燃料電池１５６は、図１〜４を参照して説明した電池板１６０または図９を参照して説明した電池板を受けるのに十分な寸法の隔室を間に画定する主壁１５８を有する筐体を備える。狭い端壁１６２は、垂直に延びるリブ１６４をその上に有し、リブ１６４内に、板１６０の垂直な縁部を滑り込ませる。リブ１６４および垂直な縁部は協働して、ガスがこれらの空間相互間を流動できないように、板１６０の片側の空間を反対側の空間から封止する。
【００７４】
筐体の上端部は、中に２つのガス入口および出口ポート１６８を有するぴったりと嵌合しまたは封止する蓋１６６によって閉じられる。蓋１６６および板１６０の上縁部は、封止を形成し、それによって前記空間を分離する。
【００７５】
各ポート１６８は、ポートをさらに分割する垂直な隔壁を内部に有する。ポート１６８の区域はそれぞれ、前記空間のうちの１つと別々に連通し、隔壁は、ポートの区域内のガスが混合するのを防止する。蓋は、内部に２つの流路を有し、各流路は、ポート１６８の区域のうちの１つにつながる。
【００７６】
板の両面は、アノードおよびカソードとして働き、電流が流れている間は水素および酸素が発生する。発生したガスは、筐体からポート１６８の区域を介して流路内に流入する。
【００７７】
図１７に示すものなどの複数のセル１５６は、図１７に示すような複数の平行な壁１５８を提供する筐体内に収容することができる。これにより、複数の隔室が提供される。蓋が移され、且つ流路を備える。この流路により、発生した酸素を共通の出口へ導き、且つ発生した水素を別の共通の出口へ導くことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を構成する導電性の第１のトラックおよび第２のトラックを備える電気化学セル用の構成部品であって、
前記第１のトラックおよび前記第２のトラックは、各トラックの接続タブを除き、電気化学的に活性な電池ペースト内に埋め込まれ、且つ、前記第１のトラックと前記第２のトラックとの間に直接的な電気的接触がないように、前記ペーストによって互いに物理的に分離されている、構成部品。
【請求項２】
前記各トラックが第１の電極片を備え、前記第１の電極片から複数の平行に離隔された第２の電極片が延び、前記第１のトラックの前記第２の電極片と前記第２のトラックの前記第２の電極片とが交互になるように、前記第１のトラックの前記第２の電極片と前記第２のトラックの前記第２の電極片とがかみ合う、請求項１に記載の構成部品。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の構成部品を２つ備え、
一方の構成部品の前記電気化学的に活性なペーストが正であり、他方の電池板の前記電気化学的に活性なペーストが負であり、前記電池板が並置され、これらの電池板間に多孔質で電気絶縁のスペーサが存在する、電気化学セル。
【請求項４】
電気化学セル用の構成部品であって、
電気的に分離された導電性の第１のトラックおよび第２のトラックを一方側に有する多孔質基板を備え、
前記各トラックが、電極を構成し且つそれぞれの端子に接続され、
電気化学的に活性なペースト層が前記第１のトラックおよび前記第２のトラックを覆う、構成部品。
【請求項５】
前記トラックを成型またはその他の方法で形成し、次いで前記トラックを前記基板に固定することによって、前記トラックは前記基板上に設けられる、請求項４に記載の構成部品。
【請求項６】
前記トラックが、前記基板内の溝の中にある、請求項５に記載の構成部品。
【請求項７】
前記トラックが、前記基板上の金属被覆をエッチング除去して、前記トラックの構造を有する残留金属を残すことによって設けられる、請求項４に記載の構成部品。
【請求項８】
前記残留金属が、耐酸性の金属で被覆される、請求項７に記載の構成部品。
【請求項９】
前記トラックが、前記多孔質基板に電気めっきを施すことによって設けられる、請求項４に記載の構成部品。
【請求項１０】
前記多孔質基板の他方側に、電気的に分離された導電性の第３のトラックおよび第４のトラックを有し、
前記第３のトラックおよび前記第４のトラックが電極を構成し且つそれぞれの電池端子に接続され、前記第３のトラックおよび前記第４のトラックを覆う電気化学的に活性な電池ペーストが存在し、
前記第１のトラックおよび前記第２のトラックを覆う前記ペーストが、前記第３のトラックおよび前記第４のトラックを覆う前記ペーストとは逆の極性である、請求項４〜９のいずれか一項に記載の構成部品。
【請求項１１】
請求項１０に記載の構成部品を複数備える電池であって、
前記第１のトラック、前記第２のトラック、前記第３のトラックおよび前記第４のトラックの前記端子それぞれが、互いに電気的に接続され、それによって、当該電池が２つの負端子と２つの正端子とを有する、電池。
【請求項１２】
電気化学セルであって、
電気的に分離された導電性の第１のトラックおよび第２のトラックを一方側に有する多孔質基板であって、前記第１のトラックおよび前記第２のトラックが、電池電極を構成し且つそれぞれの端子に接続された、多孔質基板と、
前記第１のトラックおよび前記第２のトラックを覆う電気化学的に活性な第１のペースト層であって、前記電気化学的に活性な第１のペースト層と前記第１のトラックと前記第２のトラックが前記電気化学セルのカソードを構成する、第１のペースト層と、
前記多孔質基板の他方側にある、電気的に分離された導電性の第３のトラックおよび第４のトラックであって、それぞれの端子に接続された、第３のトラックおよび第４のトラックと、
前記第３のトラックおよび第４のトラックを覆う第２のペースト層であって、電気化学的に活性な前記第２のペースト層と前記第３のトラックと第４のトラックとが前記電気化学セルのアノードを構成する、第２のペースト層と
を備える、電気化学セル。
【請求項１３】
電気化学セル用の構成部品であって、
導電性の第１のトラックを一方側に有する基板であって、前記第１のトラックが第１の電池端子に接続された、基板と、
前記第１のトラックを覆う電気化学的に活性な正ペースト層と、
前記基板の他方側にあり、第２の電池端子に接続された導電性の第２のトラックと、
前記第２のトラックを覆う電気化学的に活性な負ペースト層と
を備える、構成部品。
【請求項１４】
３つ以上のトラックを含み、それによって、それぞれの充電端子および／または放電端子が接続される３つ以上の充電電源および／または３つ以上の電力消費装置を利用することができる、請求項１、２、４〜１０および１３のいずれか一項に記載の構成部品。
【請求項１５】
電気化学セル用の構成部品を製造する方法であって、
電気化学的に活性なペースト層を形成するステップと、
前記ペースト層に、電気的に分離された導電性の第１の電極および第２の電極を配置するステップと、
前記第１の電極および前記第２の電極をさらなるペーストで覆い、それによって前記第１の電極および前記第２の電極を埋め込むステップと
を含む方法。
【請求項１６】
前記ペースト層は型枠内で形成され、前記第１の電極および前記第２の電極は前記ペースト層上に配置され、次いでさらなるペーストによって覆われる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
水素および酸素が供給されると発電することができ、且つ電流が中を流れると水素および酸素を生成する燃料電池であって、請求項１、２、４〜１０および１３のいずれか一項に記載の構成部品を用いて構成された、燃料電池。
【請求項１】
電極を構成する導電性の第１のトラックおよび第２のトラックを備える電気化学セル用の構成部品であって、
前記第１のトラックおよび前記第２のトラックは、各トラックの接続タブを除き、電気化学的に活性な電池ペースト内に埋め込まれ、且つ、前記第１のトラックと前記第２のトラックとの間に直接的な電気的接触がないように、前記ペーストによって互いに物理的に分離されている、構成部品。
【請求項２】
前記各トラックが第１の電極片を備え、前記第１の電極片から複数の平行に離隔された第２の電極片が延び、前記第１のトラックの前記第２の電極片と前記第２のトラックの前記第２の電極片とが交互になるように、前記第１のトラックの前記第２の電極片と前記第２のトラックの前記第２の電極片とがかみ合う、請求項１に記載の構成部品。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の構成部品を２つ備え、
一方の構成部品の前記電気化学的に活性なペーストが正であり、他方の電池板の前記電気化学的に活性なペーストが負であり、前記電池板が並置され、これらの電池板間に多孔質で電気絶縁のスペーサが存在する、電気化学セル。
【請求項４】
電気化学セル用の構成部品であって、
電気的に分離された導電性の第１のトラックおよび第２のトラックを一方側に有する多孔質基板を備え、
前記各トラックが、電極を構成し且つそれぞれの端子に接続され、
電気化学的に活性なペースト層が前記第１のトラックおよび前記第２のトラックを覆う、構成部品。
【請求項５】
前記トラックを成型またはその他の方法で形成し、次いで前記トラックを前記基板に固定することによって、前記トラックは前記基板上に設けられる、請求項４に記載の構成部品。
【請求項６】
前記トラックが、前記基板内の溝の中にある、請求項５に記載の構成部品。
【請求項７】
前記トラックが、前記基板上の金属被覆をエッチング除去して、前記トラックの構造を有する残留金属を残すことによって設けられる、請求項４に記載の構成部品。
【請求項８】
前記残留金属が、耐酸性の金属で被覆される、請求項７に記載の構成部品。
【請求項９】
前記トラックが、前記多孔質基板に電気めっきを施すことによって設けられる、請求項４に記載の構成部品。
【請求項１０】
前記多孔質基板の他方側に、電気的に分離された導電性の第３のトラックおよび第４のトラックを有し、
前記第３のトラックおよび前記第４のトラックが電極を構成し且つそれぞれの電池端子に接続され、前記第３のトラックおよび前記第４のトラックを覆う電気化学的に活性な電池ペーストが存在し、
前記第１のトラックおよび前記第２のトラックを覆う前記ペーストが、前記第３のトラックおよび前記第４のトラックを覆う前記ペーストとは逆の極性である、請求項４〜９のいずれか一項に記載の構成部品。
【請求項１１】
請求項１０に記載の構成部品を複数備える電池であって、
前記第１のトラック、前記第２のトラック、前記第３のトラックおよび前記第４のトラックの前記端子それぞれが、互いに電気的に接続され、それによって、当該電池が２つの負端子と２つの正端子とを有する、電池。
【請求項１２】
電気化学セルであって、
電気的に分離された導電性の第１のトラックおよび第２のトラックを一方側に有する多孔質基板であって、前記第１のトラックおよび前記第２のトラックが、電池電極を構成し且つそれぞれの端子に接続された、多孔質基板と、
前記第１のトラックおよび前記第２のトラックを覆う電気化学的に活性な第１のペースト層であって、前記電気化学的に活性な第１のペースト層と前記第１のトラックと前記第２のトラックが前記電気化学セルのカソードを構成する、第１のペースト層と、
前記多孔質基板の他方側にある、電気的に分離された導電性の第３のトラックおよび第４のトラックであって、それぞれの端子に接続された、第３のトラックおよび第４のトラックと、
前記第３のトラックおよび第４のトラックを覆う第２のペースト層であって、電気化学的に活性な前記第２のペースト層と前記第３のトラックと第４のトラックとが前記電気化学セルのアノードを構成する、第２のペースト層と
を備える、電気化学セル。
【請求項１３】
電気化学セル用の構成部品であって、
導電性の第１のトラックを一方側に有する基板であって、前記第１のトラックが第１の電池端子に接続された、基板と、
前記第１のトラックを覆う電気化学的に活性な正ペースト層と、
前記基板の他方側にあり、第２の電池端子に接続された導電性の第２のトラックと、
前記第２のトラックを覆う電気化学的に活性な負ペースト層と
を備える、構成部品。
【請求項１４】
３つ以上のトラックを含み、それによって、それぞれの充電端子および／または放電端子が接続される３つ以上の充電電源および／または３つ以上の電力消費装置を利用することができる、請求項１、２、４〜１０および１３のいずれか一項に記載の構成部品。
【請求項１５】
電気化学セル用の構成部品を製造する方法であって、
電気化学的に活性なペースト層を形成するステップと、
前記ペースト層に、電気的に分離された導電性の第１の電極および第２の電極を配置するステップと、
前記第１の電極および前記第２の電極をさらなるペーストで覆い、それによって前記第１の電極および前記第２の電極を埋め込むステップと
を含む方法。
【請求項１６】
前記ペースト層は型枠内で形成され、前記第１の電極および前記第２の電極は前記ペースト層上に配置され、次いでさらなるペーストによって覆われる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
水素および酸素が供給されると発電することができ、且つ電流が中を流れると水素および酸素を生成する燃料電池であって、請求項１、２、４〜１０および１３のいずれか一項に記載の構成部品を用いて構成された、燃料電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公表番号】特表２０１１−５０３７６９（Ｐ２０１１−５０３７６９Ａ）
【公表日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５４２３８６（Ｐ２００９−５４２３８６）
【出願日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００７／０５５２７４
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０７５３１７
【国際公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【出願人】（５０６２５７８９２）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００７／０５５２７４
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０７５３１７
【国際公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【出願人】（５０６２５７８９２）
【Ｆターム（参考）】
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