專利名稱：電池及以該電池作為部分結(jié)構(gòu)的設(shè)備或裝置以及區(qū)域分散型發(fā)電方法及其發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池及以該電池作為部分結(jié)構(gòu)的設(shè)備或裝置，以及區(qū)域分散型發(fā)電方法及其發(fā)電裝置。更詳細(xì)地講，涉及將活性物質(zhì)以粉體構(gòu)成的可貯藏大電力的三元結(jié)構(gòu)電池及以該電池作為部分結(jié)構(gòu)的設(shè)備或裝置，以及放電電壓不易降低的長(zhǎng)壽命堿性原電池和堿性二級(jí)電池，以及利用摩托車、三輪摩托車、汽車、船舶等移動(dòng)·輸送裝置動(dòng)力的區(qū)域分散型發(fā)電方法及其發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
本發(fā)明雖然與電池有關(guān)，但作為本發(fā)明所要解決的課題，從與現(xiàn)有技術(shù)的關(guān)連考慮，可大致分成以下5個(gè)課題。
即，第一個(gè)課題是提供一種改進(jìn)了現(xiàn)有電池缺點(diǎn)的電池，其結(jié)構(gòu)是將板狀或圓柱狀和圓筒狀等占有一定容積的活性物質(zhì)在電解質(zhì)溶液中浸漬、第二個(gè)課題是提供一種在現(xiàn)有電池中實(shí)際是不可能的大電力容量的三元電池、第三個(gè)課題是對(duì)作為第一或第二課題解決裝置的，三元結(jié)構(gòu)電池提供一種實(shí)際的用途、第四個(gè)課題是提供一種放電電壓不易降低的長(zhǎng)壽命堿性原電池或堿性二級(jí)電池，而第五個(gè)課題是提供一種利用三元結(jié)構(gòu)電池的區(qū)域分散型發(fā)電方法及其發(fā)電裝置。以下通過(guò)第一～第五課題與現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行比較依次進(jìn)行說(shuō)明。
1.現(xiàn)有技術(shù)和第一課題以前，電池采取的結(jié)構(gòu)是將活性物質(zhì)制成板狀或圓柱狀和圓筒狀，浸漬在電解質(zhì)溶液中。然后，將板狀的電解質(zhì)板夾持在陰極和陽(yáng)極之間形成層疊結(jié)構(gòu)。
例如，特開(kāi)平7-169513號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了一種連續(xù)進(jìn)行發(fā)電的方法和裝置，即，通過(guò)利用化石燃料的燃燒熱，將放電后的電池物質(zhì)進(jìn)行熱或化學(xué)再生。
然而，這種原有電池存在下述問(wèn)題。
(1)規(guī)模擴(kuò)大化是不可能的。
電池中流動(dòng)的電流與膜的面積成比例。例如，膜面積1m2作成1W的電池，而將它制成100萬(wàn)kW時(shí)，需要10億m2的面積。將其制成正方形時(shí)，則為約32km見(jiàn)方，制作凸緣等，這在現(xiàn)實(shí)中是不可能的。即使增加膜的數(shù)量與其對(duì)應(yīng)，規(guī)模的擴(kuò)大化同樣是不可能的。
(2)不能與活性物質(zhì)和催化劑的劣化相對(duì)應(yīng)。
在現(xiàn)有電池中，由于將活性物質(zhì)和催化劑等兼作電池的結(jié)構(gòu)材料，當(dāng)劣化時(shí)，只能將整個(gè)電池更換，但現(xiàn)實(shí)中更換是不可能的，只有將劣化的電池廢棄掉。
(3)不能設(shè)置伴隨充放電的發(fā)熱和吸熱相對(duì)應(yīng)的傳熱體。
伴隨著電池的充放電，而存在發(fā)熱、吸熱，當(dāng)溫度達(dá)到很高時(shí)，電的轉(zhuǎn)換效率會(huì)降低，反之，當(dāng)溫度達(dá)到很低時(shí)，反應(yīng)速度又會(huì)減慢，由于電池的這種特性，所以在電池中需要設(shè)置傳熱體以調(diào)節(jié)到適宜的溫度。然而，由于現(xiàn)有電池結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能設(shè)置傳熱體。另外，由于電池小，相對(duì)于功率的電池表面積也小，所以采用自然放置進(jìn)行冷卻或吸熱的方式。雖然也有使用溫度熔斷絲等設(shè)定上限溫度的實(shí)例，但是沒(méi)有設(shè)置溫度控制裝置。
(4)能量密度小。
以前的電池，電流與膜面積成比例。因此，例如，以膜面積為1m2的1W電池，制作1000kW電池時(shí)，需要100萬(wàn)個(gè)膜面積為1m2、寬0.1m的膜狀電池，大小達(dá)到100000m3，所以，增大能量密度是不可能的。
第一個(gè)發(fā)明是鑒于上述諸點(diǎn)，作為第一發(fā)明所要解決的第一個(gè)課題是提供一種電池，其結(jié)構(gòu)是通過(guò)將活性物質(zhì)制成粉體，再將粉體裝入容器中構(gòu)成電池，可使規(guī)模擴(kuò)大化，而且可與劣化的活性物質(zhì)·催化劑的再生和更換等相對(duì)應(yīng)，也可在電池內(nèi)設(shè)置傳熱體，并且能增大能量密度。
2.現(xiàn)有技術(shù)和第二課題以前的電池結(jié)構(gòu)是將活性物質(zhì)定形化，加工成板狀、圓柱狀或圓筒狀等規(guī)定的形狀，在電解質(zhì)溶液中進(jìn)行浸漬，再將電解質(zhì)板夾持在正極和負(fù)極之間形成層疊結(jié)構(gòu)，即，鎳氫電池等的層疊化如圖49所示進(jìn)行，將集電極本體431、正極432、隔離層433、負(fù)極434、集電極本體435依次貼緊。該實(shí)例，例如在特開(kāi)平9-298067號(hào)公報(bào)中已作記載。同一公報(bào)中記載的電池是將具有以氫氧化鎳為主體的正極、以吸氫合金為主體的負(fù)極、高分子無(wú)紡布形成的隔離層和由堿性水溶液形成的電解液的基本電池(單元電池)，數(shù)個(gè)串聯(lián)連接裝在金屬制成的方形容器內(nèi)，開(kāi)口部分用具有可逆性通氣孔(ベソト)封口板進(jìn)行密閉的結(jié)構(gòu)的電池。
含有上述結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有電池430是由膜結(jié)構(gòu)(二元)形成的，一般是在將電池430制成大容量時(shí)，為了減薄，如圖50那樣進(jìn)行延長(zhǎng)卷裝，如圖51那樣，將單元電池430并聯(lián)連接，或者如圖52那樣，在多個(gè)單元電池430內(nèi)夾入數(shù)個(gè)電極板436，使連接各電極板436的導(dǎo)線437伸出電池外，將這些電極與其他單元電池的極性不同的電極板438連接在一起，形成層疊結(jié)構(gòu)。
然而，圖49～52所示的現(xiàn)有電池仍存在下述不理想的問(wèn)題。
(1)規(guī)模擴(kuò)大化仍有界限。
即，原有電池由膜結(jié)構(gòu)(二元)形成，由于電池內(nèi)流動(dòng)的電流與膜面積成比例，例如，以1m2的面積產(chǎn)生1W電力時(shí)，為產(chǎn)生10kW的電力，則需要(100×100)m2的面積。另外，雖然考慮到或增加膜的數(shù)量，或?qū)⒛U(kuò)大卷成卷，但是，哪一種情況都會(huì)形成龐大的體積，難以實(shí)用。因此，必須將電池并聯(lián)連接，結(jié)果導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜。
(2)伴隨著大容量化，制造費(fèi)用也極高。
即，要想獲得大容量時(shí)，對(duì)于膜結(jié)構(gòu)電池必須成比例地增大膜面積，伴隨著電池容量的增大，制造費(fèi)用也會(huì)成比例地增加。為此，由于規(guī)模擴(kuò)大化，制造費(fèi)用也就沒(méi)有優(yōu)勢(shì)了。
(3)不能與電池的劣化相對(duì)應(yīng)。
即，活性物質(zhì)作為電池的構(gòu)成部件，被固定成板狀和圓柱狀等，所以，在劣化時(shí)，不能只更換活性物質(zhì)，而必須整個(gè)電池進(jìn)行更換。
(4)將電池串聯(lián)連接時(shí)，裝置費(fèi)用和連接部的阻抗能量損失都大。
即，例如將每個(gè)1.6V～2.0V的電池，數(shù)個(gè)進(jìn)行連接，獲得100V等高電壓時(shí)，電池間必須用導(dǎo)線等連接，由此不僅提高了成本費(fèi)用，而且由于通過(guò)連接部的電流產(chǎn)生熱損失，造成能量損失。
鑒于上述諸點(diǎn)，第二發(fā)明所要解決的第二個(gè)課題是提供一種層疊型三元電池，通過(guò)將電池結(jié)構(gòu)三元化，增大電池的容積(單元)可與增大電池容量相對(duì)應(yīng)，伴隨規(guī)模的擴(kuò)大化而形成各種優(yōu)勢(shì)。
3.現(xiàn)有技術(shù)和第三課題一般講各種設(shè)備和裝置，如以下發(fā)明實(shí)施方案中詳細(xì)說(shuō)明的那樣，設(shè)備或裝置內(nèi)的空間多數(shù)沒(méi)有得到有效利用。
因此，第三發(fā)明所要解決的第三課題是將第一或第二發(fā)明涉及的三元結(jié)構(gòu)電池作為各種設(shè)備或裝置構(gòu)成的一部分，為三元電池的實(shí)用提供一種有效的途徑。
4.現(xiàn)有技術(shù)和第四課題實(shí)用電池大致分為不能反復(fù)充放電的原電池、可反復(fù)充放電的二級(jí)電池、由物理電池(例如，太陽(yáng)能電池)和生物電池(例如，酶電池)構(gòu)成的特殊電池、以及燃料電池。
第四課題在于改進(jìn)這些實(shí)用電池中堿性原電池和堿性二級(jí)電池的缺點(diǎn)。
電池由3個(gè)主要構(gòu)成要素，即負(fù)極、正極和電解質(zhì)所構(gòu)成。這樣，放電時(shí)，在負(fù)極中，由電化學(xué)反應(yīng)向外部回路中放出電子，其自身被氧化，在正極中，由電化學(xué)反應(yīng)接收來(lái)自外部回路的電子，其自身被還原，電解質(zhì)是離子傳導(dǎo)性物質(zhì)，在電化學(xué)反應(yīng)時(shí)形成負(fù)極和正極間的離子移動(dòng)介質(zhì)。這樣，放電時(shí)，在負(fù)極上引起氧化反應(yīng)，在正極上引起還原反應(yīng)，所以，作為負(fù)極材料，可使用吸氫合金、鎘、鐵、鋅、鉛等還原物(非氧化物)，作為正極材料可使用氧化物。
例如，堿性原電池中的堿性錳電池，一般是，作為正極活性物質(zhì)，使用二氧化錳和碳，作為負(fù)極活性物質(zhì)，使用鋅，作為電解液，使用氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液。這種堿性錳電池可按以下反應(yīng)進(jìn)行。
(負(fù)極)(正極)作為代表性的堿性二級(jí)電池的鎳-鎘蓄電池，一般是，作為正極活性物質(zhì)，使用氫氧化鎳和碳，作為負(fù)極活性物質(zhì)，使用鎘，作為電解液使用氫氧化鉀溶液。這種鎳-鎘蓄電池可按以下進(jìn)行反應(yīng)。
(負(fù)極)
(正極)(整個(gè)電池)上式中，右向箭頭表示放電反應(yīng)，左向箭頭表示充電反應(yīng)。正如上式所明確的那樣，通過(guò)負(fù)極中的放電反應(yīng)，生成氫氧化鋅和氫氧化鎘等氫氧化物。作為電極所要求的功能，最重要的是具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和在使用電位區(qū)域內(nèi)的耐腐蝕性，更為重要的功能是具有優(yōu)良的導(dǎo)電性。
然而，金屬氧化物和金屬氫氧化物一般比電阻很大，導(dǎo)電性差，所以，此前，在以金屬氧化物作為活性物質(zhì)的正極材料中，將碳、鋅、鈷等導(dǎo)電性材料作為導(dǎo)電助劑加以混合使用。然而，在負(fù)極活性物質(zhì)中，為了促進(jìn)氧化反應(yīng)，由于使用金屬單體，所以，放電引起該金屬向金屬氧化物和金屬氫氧化物進(jìn)行化學(xué)變化，造成導(dǎo)電性降低。為了提高導(dǎo)電性，提出如下方法，即在負(fù)極活性物質(zhì)的鋅等金屬中，混入碳粉、鎳粉或鈷粉等導(dǎo)電性物質(zhì)，使用混合的顆粒狀物，或者，在由鋅等金屬形成的負(fù)極集電極本體上壓接上述導(dǎo)電性物質(zhì)后使用。
然而，壓接處理和用來(lái)獲得粒狀物的造粒處理，是相當(dāng)繁雜的，而且也提高了制造費(fèi)用。
鑒于上述各點(diǎn)，第四發(fā)明所要解決的第四課題是提供一種即使進(jìn)行放電也能呈現(xiàn)良好放電特性(放電電壓不易降低)、壽命長(zhǎng)、費(fèi)用低的堿性原電池和堿性二級(jí)電池。
5.現(xiàn)有技術(shù)和第五課題以前的區(qū)域分散型發(fā)電系統(tǒng)是使用發(fā)電副生的熱能，產(chǎn)生熱風(fēng)和冷風(fēng)、熱水、蒸汽，供給蒸汽能量和熱能量的固定型的共生系統(tǒng)(コ-ジエネレ-シヨソシステム)。在這種區(qū)域分散型的共生設(shè)備中，利用了太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等。
作為現(xiàn)有技術(shù)，已知有利用設(shè)置在房屋頂上的太陽(yáng)能電池，向電動(dòng)汽車的蓄電池進(jìn)行充電。
在特開(kāi)平6-225406號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了一種利用商用電源和系統(tǒng)成串運(yùn)轉(zhuǎn)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，向電動(dòng)汽車的蓄電池進(jìn)行充電的技術(shù)。
為了普及這種區(qū)域分散型共生系統(tǒng)，在各個(gè)家庭和事務(wù)所中必須設(shè)置發(fā)電設(shè)備。然而，發(fā)電設(shè)備很貴，作為家庭用而購(gòu)買時(shí)，由于和購(gòu)買電力價(jià)格的差異，需要多年才能獲得經(jīng)濟(jì)效益。這樣，為家庭用、事務(wù)所用而設(shè)置的發(fā)電設(shè)備，因設(shè)備費(fèi)用很高，當(dāng)不長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)就不合算，所以，區(qū)域分散型共生系統(tǒng)很難普及。例如，在太陽(yáng)能發(fā)電中，為了促進(jìn)普及，國(guó)家承擔(dān)了設(shè)備費(fèi)用的一半額度，即使這樣，經(jīng)濟(jì)上也是不能成立的，其結(jié)果導(dǎo)致預(yù)算額度過(guò)大。
鑒于上述諸點(diǎn)，第五發(fā)明所要解決的第五課題是提供一種區(qū)域分散型的發(fā)電方法和發(fā)電裝置，僅限于在家庭、事務(wù)所設(shè)置的固定型的發(fā)電設(shè)備，通過(guò)把原本用作移動(dòng)。輸送裝置的汽車等中設(shè)置的發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用于家庭和事務(wù)所，使輸送設(shè)備和自備發(fā)電設(shè)備成為共用的設(shè)備，可大幅度削減設(shè)備費(fèi)用，即使在家庭和事務(wù)所沒(méi)有發(fā)電設(shè)備時(shí)也能進(jìn)行蒸汽和熱的共生。
將太陽(yáng)能發(fā)電等固定型發(fā)電設(shè)備用于汽車等移動(dòng)·輸送裝置充電的技術(shù)，雖然已廣為知曉，但是還沒(méi)有見(jiàn)到將汽車等移動(dòng)·輸送裝置中產(chǎn)生的電力，在家庭等固定型發(fā)電設(shè)備中的應(yīng)用技術(shù)。
發(fā)明的公開(kāi)1.第一發(fā)明用于解決第一課題的第一發(fā)明電池，其構(gòu)成(參照

圖1)如下，即，在利用能通過(guò)離子而不能通過(guò)電子的部件進(jìn)行連接的2個(gè)容器中的一個(gè)容器內(nèi)，填充在電解質(zhì)溶液中懸浮的能釋放電子的活性物質(zhì)粉末，而在另一個(gè)容器內(nèi)，填充在電解質(zhì)溶液中懸浮的能吸收電子的活性物質(zhì)粉末，在2個(gè)容器內(nèi)設(shè)置與活性物質(zhì)粉末相接觸的導(dǎo)電體的集電裝置。
在第一發(fā)明的電池中，如后述，為使活性物質(zhì)的粉末彼此間，及活性物質(zhì)粉末和導(dǎo)電裝置的有效接觸，在2個(gè)容器內(nèi)至少設(shè)置下述中的一種裝置，即，為了使電解質(zhì)溶液中的活性物質(zhì)粉末形成流動(dòng)，利用液體或氣體產(chǎn)生流動(dòng)化的流體分散裝置和攪拌裝置，最好是與2個(gè)容器連接，或設(shè)在2個(gè)容器內(nèi)(參照?qǐng)D2～12)。
在第一發(fā)明的電池中，與活性物質(zhì)粉末接觸的集電裝置，可采用棒狀、板狀和管狀中的任何一種形狀(參照?qǐng)D1～圖4)。
在第一發(fā)明的電池中，可以使與活性物質(zhì)粉末接觸的集電裝置與下述裝置中的至少一個(gè)裝置互相兼用，即，利用液體或氣體使容器內(nèi)的活性物質(zhì)粉末形成流動(dòng)的流體分散裝置和攪拌裝置(參照?qǐng)D5、圖6)。
在這些個(gè)第一發(fā)明電池中，如后述，最好在2個(gè)容器內(nèi)設(shè)置使電池內(nèi)反應(yīng)溫度保持恒定的傳熱體。作為傳熱體，可使用與活性物質(zhì)粉末接觸的管狀集電極本體和板狀集電極本體中的一種(參照?qǐng)D8、圖9)。
在這些個(gè)第一發(fā)明電池中，如后述，最好與2個(gè)容器分別連接以下裝置，即，從容器中抽出劣化的活性物質(zhì)粉末的抽出裝置和向容器供給活性物質(zhì)粉末的供給裝置(參照?qǐng)D10、圖11)。
這時(shí)，與抽出裝置連接的至少一種下述裝置，即，使抽出的活性物質(zhì)粉末進(jìn)行再生的再生裝置和進(jìn)行活性物質(zhì)粉末補(bǔ)充的補(bǔ)充裝置，再生的或新更換的活性物質(zhì)粉末可由供給裝置供到容器內(nèi)(參照?qǐng)D10)。
抽出裝置與利用熱反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)使抽出的活性物質(zhì)粉末變成充電狀態(tài)粉末的反應(yīng)裝置連接，形成的處于充電狀態(tài)的活性物質(zhì)粉末可由供給裝置供入容器內(nèi)(參照?qǐng)D11)。
在這些個(gè)第一發(fā)明電池中，可將負(fù)極側(cè)的活性物質(zhì)粉末取為吸氫合金粉末，將正極側(cè)的活性物質(zhì)粉末取為氫氧化鎳粉末(參照?qǐng)D7)。
在這些個(gè)第一發(fā)明電池中，可將負(fù)極側(cè)的活性物質(zhì)粉末取為吸氫合金粉末，將導(dǎo)入負(fù)極側(cè)的流動(dòng)化流體分散裝置中的氣體取為氫氣，將正極側(cè)的活性物質(zhì)粉末取為氫氧化鎳粉末，將導(dǎo)入正極側(cè)流動(dòng)化流體分散裝置中的氣體取為氧氣或空氣(參照?qǐng)D12)。根據(jù)第一發(fā)明的電池，即使不使活性物質(zhì)粉末形成流動(dòng)化，或者，即使沒(méi)有使活性物質(zhì)粉末形成流動(dòng)化的設(shè)備，也具有比以前的電池更為優(yōu)良的充放電特性，關(guān)于其特有的效果，在后述的發(fā)明實(shí)施方案中作詳細(xì)地說(shuō)明，但其改進(jìn)要點(diǎn)如下所述。
(1)規(guī)模擴(kuò)大化成為可能。
電池中流動(dòng)的電流與反應(yīng)物質(zhì)的表面積成比例。將活性物質(zhì)制成粉末制造電池時(shí)，可將粉末裝入容器中構(gòu)成電池。即，將活性物質(zhì)制成粉末制造電池時(shí)，形成3元的電池結(jié)構(gòu)，例如，以1升形成1W的電池，那末以1m3可形成1kW的電池，以10m3可形成1000kW的電池，若以100m3的話，可形成100萬(wàn)kW的電池，從而使規(guī)模擴(kuò)大化成為可能。
當(dāng)將活性物質(zhì)制成粉末制造電池時(shí)，發(fā)揮了規(guī)模優(yōu)勢(shì)。例如，以前的電池，1kW需要10萬(wàn)日元的話，制作100萬(wàn)kW，要100萬(wàn)個(gè)，需要1000億日元，但在本發(fā)明的電池中，具有規(guī)模優(yōu)勢(shì)，即，當(dāng)增大規(guī)模時(shí)，發(fā)揮了減少制作單價(jià)的效果，僅以1億日元即可制成。
(2)劣化的活性物質(zhì)·催化劑的再生和更換等成為可能。
作為結(jié)構(gòu)，在活性物質(zhì)和催化劑粉末劣化時(shí)，將其抽出進(jìn)行再生，或更換成新的活性物質(zhì)和催化劑，或者利用熱反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)恢復(fù)到充電狀態(tài)，再供入。例如，將活性物質(zhì)和催化劑粉末，與電解液一起以淤漿狀用管子從容器中抽出，再將粉末與電解液分離，進(jìn)行再生或補(bǔ)充新的，再與電解液混合，形成淤漿，用淤漿泵供入電池內(nèi)。
例如，以前的電池是小型的，可充放電約500次，若是大型的，可連續(xù)工作8000小時(shí)左右，通過(guò)活性物質(zhì)和催化劑的循環(huán)再生和補(bǔ)充等，可經(jīng)常地將活性物質(zhì)和催化劑保持在最高狀態(tài)，電池的壽命成了電池設(shè)備的壽命，電池壽命獲得延長(zhǎng)50～100倍的效果。
(3)可在電池內(nèi)設(shè)置傳熱體。
所說(shuō)的將活性物質(zhì)和催化劑制成粉末，并懸浮在電解質(zhì)溶液中，是一種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，其中很容易設(shè)置傳熱體，利用經(jīng)過(guò)設(shè)置在電池內(nèi)的傳熱體傳遞的熱，可將電池內(nèi)的反應(yīng)溫度保持恒定，相對(duì)于所說(shuō)的溫度很高時(shí)電轉(zhuǎn)換效率降低，反之溫度很低時(shí)反應(yīng)速度減慢的電池特性，可將電池內(nèi)的溫度調(diào)整到適宜的溫度。通過(guò)將傳熱體回收的熱及低熱應(yīng)用于冷暖空調(diào)和發(fā)電，具有增加能量發(fā)電效率、能量利用率的效果。
(4)可以增大能量密度。
電池中流動(dòng)的電流與反應(yīng)物質(zhì)的表面積成比例。將活性物質(zhì)制成粉末制作電池。當(dāng)將活性物質(zhì)制成粉末制作電池時(shí)，表面積增加，例如，1m3的粉末，表面積可達(dá)到300000m2，從而增大能量密度。例如，此前的電池，用面積1m2的膜形成1W的電池，制作3000kW的電池時(shí)，需要300萬(wàn)個(gè)面積1m2、寬0.1m的膜狀電池，可達(dá)到300000m3大小。在本發(fā)明的電池中，與其同樣功率的電池，使用粒徑1μm的粉末，約達(dá)到10m3大小，能量密度達(dá)到30000倍，獲得了極大地增加能量密度的效果。
2.第二發(fā)明用于解決第二課題的第二發(fā)明的三元電池，其特征是，在利用能通過(guò)離子而不能通過(guò)電子的部件連接的一對(duì)電池(容器)中，在一個(gè)電池(容器)中，填充電解質(zhì)溶液。并向該電解質(zhì)溶液中加入能釋放電子的活性物質(zhì)粉末，使其懸浮，在另一個(gè)電池(容器)中，填充電解質(zhì)溶液，同時(shí)向該電解質(zhì)溶液中加入能吸收電子的活性物質(zhì)粉末，使其懸浮，將形成的單元電池?cái)?shù)組，通過(guò)兼用上述電池間的隔壁，而且使與上述粉末接觸的導(dǎo)電性集電部件介在之間，串聯(lián)連成一體，在兩端的電池中設(shè)置與粉末接觸，而且兼作正電極或負(fù)電極的集電極本體，構(gòu)成疊層型三元電池。
根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的第二發(fā)明的三元電池，通過(guò)增加一對(duì)電池的容積，可對(duì)應(yīng)增大電池的容量(電力量)。即，如果以1升的容積產(chǎn)生1W的電力，則增加1m3的容積，可獲得1kW的電力。容積增加到10m3，可得到10kW的電力。為此，通過(guò)規(guī)模擴(kuò)大化能發(fā)揮制造費(fèi)用上的優(yōu)勢(shì)。即，以前的電池，如果10W需1萬(wàn)日元的話，則10kW，將達(dá)到1000萬(wàn)日元，但本發(fā)明的電池，規(guī)模越擴(kuò)大，制造單價(jià)越減少，約為前者的1/10，即100萬(wàn)日元就能制造。
另一方面，根據(jù)向一對(duì)電池中填充的活性物質(zhì)粉末(相當(dāng)于以前的一般電極)的種類(材料)來(lái)確定電壓，例如，使用金屬鉛粉和氧化鉛粉時(shí)，因?yàn)樾纬?.4V左右的電壓，需要12V以上電壓時(shí)，只要串聯(lián)連接5～6個(gè)單元電池就可以了。然而，根據(jù)第二發(fā)明，位于中間的(除兩端外)單元電池，可以將兩極與集電部件的材質(zhì)共同，而且和以前的電池不同，因?yàn)椴恍枰O(shè)置正極和負(fù)極的電極，只要將一對(duì)電池(單元電池)間的隔壁，用導(dǎo)電性的集電部件構(gòu)成，就能在電和結(jié)構(gòu)上串聯(lián)連接。隔壁的厚度可以相當(dāng)薄(例如，0.5mm)，面積可以寬大(例如，127mm×127mm)，而且，電流沿隔壁的厚度方向流動(dòng)，所以，大電流的流動(dòng)幾乎沒(méi)有任何阻力，電力損失極小。進(jìn)而，通過(guò)隔壁可直接將2組單元電池連接(直接連接)，所以，可將數(shù)組單元電池串聯(lián)地且層疊狀地連接，可以獲得將整個(gè)電池的容積控制在最小限度的小型化。
而且，在第二發(fā)明的三元電池中，活性物質(zhì)粉末具有膜結(jié)構(gòu)中原有電池的膜(電池本體)的作用，電池中流動(dòng)的電流與活性物質(zhì)的表面積成比例，但這些粉末在電解質(zhì)溶液中形成混濁狀，由于占據(jù)了電池筒內(nèi)的幾乎全部容積，所以，能量密度變得極大。由于活性物質(zhì)粉末以懸浮狀態(tài)添加到電解質(zhì)溶液(鉛電池中為稀硫酸)中，混合后使用，所以，劣化時(shí)，通過(guò)與電解質(zhì)溶液分離或者將電解質(zhì)溶液與粉末一起進(jìn)行更換，來(lái)謀求再生，從而大幅度地延長(zhǎng)了電池的壽命(50倍～100倍)。
在第二發(fā)明的三元電池中，在需要大功率時(shí)，最好在各個(gè)電池中設(shè)置攪拌裝置，使電解質(zhì)溶液中懸浮的活性物質(zhì)粉末形成流動(dòng)化。攪拌裝置有，在電池內(nèi)裝配能自由轉(zhuǎn)動(dòng)的具有攪拌葉的旋轉(zhuǎn)軸，由馬達(dá)等驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行機(jī)械攪拌的裝置，或者用泵或鼓風(fēng)機(jī)等向電解質(zhì)溶液中供入液體或氣體，或者通過(guò)循環(huán)，使電解質(zhì)溶液中的粉末分散，而且形成流動(dòng)化的裝置。根據(jù)這種三元電池，通過(guò)利用攪拌裝置攪拌電解質(zhì)溶液中的粉體，使在電解質(zhì)溶液中擴(kuò)散，提高了活性物質(zhì)粉末間的接觸效率，同時(shí)使粉末與集電部件或集電極本體形成良好的接觸，降低接觸阻抗，提高了導(dǎo)電性，同時(shí)也增大了離子在電解質(zhì)溶液中的擴(kuò)散速度，形成大電流流動(dòng)，輸出大的功率。利用這種結(jié)構(gòu)可以擴(kuò)大各電池間的距離(串聯(lián)方向的間隔)，并能增大電池的容量。
在第二發(fā)明的三元電池中，可以從上述集電部件或上述集電極本體向各電池內(nèi)外伸設(shè)置一個(gè)整體的導(dǎo)電性接線柱(スタツド)。根據(jù)這種三元電池，可大幅度增大集電部件或集電極本體和粉末間的接觸面積，因降低了接觸阻抗，所以能擴(kuò)大各電池間的距離(串聯(lián)方向的間距)，并能大幅度增大電池的容量。
而且，在第二發(fā)明的三元電池中，為了降低由電池送出的電量，最好在上述攪拌裝置上付加一種能使粉末流動(dòng)停止的功能。像這種三元電池，通過(guò)給粉末攪拌裝置付加上使粉末流動(dòng)停止的功能，可任意地停止粉末的流動(dòng)化，結(jié)果是可減少由電池送出的電量。
而且，在第二發(fā)明的三元電池中，能釋放電子的活性物質(zhì)，可以是吸氫合金、鎘、鐵、鋅或鉛中的任何一種，這些物質(zhì)價(jià)格低可以實(shí)用，是優(yōu)選的。進(jìn)而，第二發(fā)明的三元電池中，能吸收電子的活性物質(zhì)，可以是堿式氫氧化鎳、二氧化鉛或二氧化錳中的任何一種，這些物質(zhì)價(jià)廉可以實(shí)用，是優(yōu)選的。
3.第三發(fā)明用于解決第三課題的第三發(fā)明的設(shè)備或裝置，其特征在于，利用能通過(guò)離子但不能通過(guò)電子的部件連接的2個(gè)容器中的一個(gè)容器內(nèi)，填充在電解質(zhì)溶液中懸浮的能釋放電子的活性物質(zhì)粉末，在另一個(gè)容器內(nèi)填充在電解質(zhì)溶液中懸浮的能吸收電子的活性物質(zhì)粉末，在2個(gè)容器內(nèi)設(shè)置與活性物質(zhì)粉末接觸的導(dǎo)電體的集電裝置，具有將這種三元結(jié)構(gòu)電池作為部分結(jié)構(gòu)的設(shè)備或裝置，其是具有可充放電功能的電力貯藏設(shè)備。
作為可適用于第三發(fā)明的設(shè)備或裝置，可以舉出將三元電池內(nèi)貯藏的電力作為動(dòng)力源的旋轉(zhuǎn)設(shè)備、將三元電池中貯藏的電力作為動(dòng)力源的移動(dòng)物體、將三元電池中貯藏的電力供給其他設(shè)備的電力輸送裝置、將三元電池中貯藏的電力轉(zhuǎn)換成熱能、動(dòng)能或光能的設(shè)備。關(guān)于這些設(shè)備或裝置的具體實(shí)例，在后述的發(fā)明實(shí)施方案中作詳細(xì)說(shuō)明。
對(duì)于第三發(fā)明的設(shè)備或裝置，優(yōu)選的是把利用液體或氣體使2個(gè)宣傳品內(nèi)電解質(zhì)溶液中懸浮的活性物質(zhì)粉末形成流動(dòng)化的流體分散裝置和攪拌裝置中的至少一種裝置，與2個(gè)容器連接，或設(shè)置在2個(gè)容器內(nèi)。如果具有流動(dòng)化的流體分散裝置或攪拌裝置，可提高活性物質(zhì)粉末間的接觸效率，同時(shí)能使活性物質(zhì)粉末和集電裝置形成良好的接觸，降低接觸阻抗，提高導(dǎo)電性，同時(shí)增大離子在電解質(zhì)溶液中的擴(kuò)散速度，形成大電流流動(dòng)，并能貯藏大的電力。
第三發(fā)明中，能釋放電子的活性物質(zhì)可以是吸氫合金、鎘、鐵、鋅或鉛中的任何一種，這些物質(zhì)價(jià)廉可以實(shí)用，是優(yōu)選的。而且，第三發(fā)明中，能吸收電子的活性物質(zhì)可以是堿式氫氧化鎳、二氧化鉛或二氧化錳中的任一種，這些物質(zhì)價(jià)廉可以實(shí)用，是優(yōu)選的。同樣，在第三發(fā)明中，電解質(zhì)溶液可以是氫氧化鉀溶液、氫氧化鈉溶液或者稀硫酸，這些溶液廉價(jià)，可以實(shí)用，是優(yōu)選的。
4.第四發(fā)明用于解決第四課題的第四發(fā)明的電池，是具有以下特征的堿性原電池，即，在將正極集電極本體、正極活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液、能通過(guò)離子而不能通過(guò)電子的隔離層、負(fù)極活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液及負(fù)極集電極本體，依次配置的堿性原電池中，作為負(fù)極活性物質(zhì)，使用碳化金屬或碳化金屬與該金屬的混合物；以及，是具有以下特征的堿性二級(jí)電池，即，在將正極集電極本體、正極活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液、能通過(guò)離子而不能通過(guò)電子的隔離層、負(fù)極活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液及負(fù)極集電極本體，依次配置的堿性二級(jí)電池中，作為負(fù)極活性物質(zhì)，使用碳化金屬或碳化金屬與該金屬的混合物。
根據(jù)第四發(fā)明的堿性原電池和堿性二級(jí)電池，因?yàn)樘际橇己玫膶?dǎo)電體，所以，負(fù)極活性物質(zhì)的金屬即使化學(xué)變化成氧化物和氫氧化物，也能確保良好的導(dǎo)電性，抑制放電特性劣化(放電電壓降低)，然而，作為負(fù)極活性物質(zhì)使用碳化金屬或碳化金屬與該金屬的混合物是一種簡(jiǎn)單的方法，不使用高純度碳等高價(jià)的導(dǎo)電助劑，不需要付與負(fù)極導(dǎo)電性的特殊處理，并能將制造費(fèi)用控制在很低。
同樣，正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)都是粉末的話，電池結(jié)構(gòu)形成三元的就能得到規(guī)模優(yōu)勢(shì)(當(dāng)擴(kuò)大規(guī)模時(shí)具有減少制作單價(jià)的效果)，因?yàn)榭梢栽偕透鼡Q劣化的物質(zhì)，又能在電池內(nèi)設(shè)置傳熱體，所以能夠?qū)?yīng)電池特性進(jìn)行操作，提高能量的發(fā)電效率，另外，增大表面積，使能量密度加大，能夠得到以上所說(shuō)的效果，所以是優(yōu)選的。
而且，作為金屬碳化物，例如，最好使用碳化鐵。碳化鐵是一種廉價(jià)材料，正如本申請(qǐng)人在申請(qǐng)的特開(kāi)平9-48604號(hào)公報(bào)中所公開(kāi)的那樣，使用還原氣體使部分含鐵原料進(jìn)行還原反應(yīng)，接著，使用還原和碳化氣體進(jìn)行其余原料的還原反應(yīng)和碳化反應(yīng)的方法進(jìn)行制造，由于能快速且經(jīng)濟(jì)地制造出碳化鐵，是最優(yōu)選的。
5.第五發(fā)明用于解決第五課題的第五發(fā)明的區(qū)域分散型發(fā)電方法，其構(gòu)成是使用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)等發(fā)動(dòng)機(jī)中的任何一種，作為產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的電力的裝置和、用于貯藏產(chǎn)生的電力的電池和、利用發(fā)動(dòng)機(jī)和來(lái)自電池的電力作為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力進(jìn)行移動(dòng)的摩托車、三輪摩托車、汽車及船舶中的任何一種移動(dòng)·輸送裝置，在停車或停船時(shí)，將搭載在移動(dòng)·輸送裝置上的電池與設(shè)置在住所或事務(wù)所的轉(zhuǎn)換器連接，將移動(dòng)·輸送裝置的發(fā)電機(jī)發(fā)的電力用作住所或事務(wù)所的電力負(fù)荷，將停車或停船的移動(dòng)·輸送裝置用作家庭或事務(wù)所的固定發(fā)電設(shè)備。
在上述第五發(fā)明的方法中，可以使用搭載了由燃料電池進(jìn)行發(fā)電的裝置和貯藏電力的電池的移動(dòng)·輸送裝置，來(lái)代替搭載了使用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)而產(chǎn)生電力的裝置和貯藏電力的電池的移動(dòng)·輸送裝置。
在上述第五發(fā)明的方法中，在住所或事務(wù)所設(shè)置至少一種太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，把該設(shè)備產(chǎn)生的電力加以儲(chǔ)藏的固定電池，與搭載在停車或停船的移動(dòng)·輸送裝置上的電池連接，向該固定電池充電，由轉(zhuǎn)換器將來(lái)自固定電池的電力轉(zhuǎn)換成交流，并調(diào)整電壓，作為住所或事務(wù)所的電力負(fù)荷使用。
此時(shí)，也可以使用至少一種太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的電力，向停車或停船的移動(dòng)·輸送裝置的電池進(jìn)行充電。
在這些個(gè)第五發(fā)明方法中，將停車或停船的移動(dòng)·輸送裝置產(chǎn)生的中熱或/及低熱供給住所或事務(wù)所的共生系統(tǒng)是優(yōu)選的。
在這些個(gè)第五發(fā)明的方法中，在摩托車、三輪摩托車和汽車中的任何一種移動(dòng)·輸送裝置停車時(shí)，用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)向住所或事務(wù)所供電時(shí)，為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣音量，也可在移動(dòng)·輸送裝置外安裝消音器。
同樣，在這些個(gè)第五發(fā)明方法中，使用下列三元結(jié)構(gòu)電池是優(yōu)選的，即，在利用能通過(guò)離子而不能通過(guò)電子的部件連接的2個(gè)容器中的一個(gè)容器內(nèi)，填充在電解質(zhì)溶液中懸浮的能釋放電子的活性物質(zhì)粉末，在另一個(gè)容器中填充在電解質(zhì)溶液中懸浮的能吸收電子的活性物質(zhì)粉末，并在2個(gè)容器內(nèi)設(shè)置與活性物質(zhì)粉末相接觸的導(dǎo)電體的集電裝置。這樣說(shuō)是因?yàn)椋瑢⒘踊幕钚晕镔|(zhì)粉末的一部分或全部廢棄掉，將劣化的粉末進(jìn)行再生，而且將相當(dāng)于廢棄粉末量的新粉末供于容器內(nèi)，可立即開(kāi)始充電。
用于解決第五課題的第五發(fā)明的區(qū)域分散型發(fā)電裝置，其特征在于具有以下部分即，搭載了使用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)等發(fā)動(dòng)機(jī)中任何一種產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)電力的裝置和用于貯藏產(chǎn)生的電力的電池和，用來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)和電池的電力作為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的力使摩托車、三輪摩托車、汽車及船舶中任何一種運(yùn)行的移動(dòng)·輸送裝置和，用于向住所或事務(wù)所的各負(fù)荷供給調(diào)整成交流電壓的電力而在住所或事務(wù)所設(shè)置的變流器和，將搭載在停車或停船中的移動(dòng)·輸送裝置上的電池與設(shè)置在住所或事務(wù)所的變流器進(jìn)行連接的連接器，把移動(dòng)·輸送裝置的發(fā)電機(jī)所發(fā)的電力供給住所或事務(wù)所的負(fù)荷使用。
在上述第五發(fā)明的裝置中，作為移動(dòng)·輸送裝置，可以使用搭載了由燃料電池進(jìn)行發(fā)電的裝置和貯藏電力的電池的移動(dòng)·輸送裝置。
在上述第五發(fā)明的裝置中，其構(gòu)成也可以是，在住所或事務(wù)所設(shè)置至少一種太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，將由該設(shè)備產(chǎn)生的電力貯藏在固定電池中，通過(guò)與固定電池連接的變流器，供給負(fù)荷使用，把搭載在停車或停船中移動(dòng)·輸送裝置上的電池，利用連接器與固定電池連接，將由移動(dòng)·輸送裝置的發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力供給固定電池。
此時(shí)，也可從貯藏了來(lái)自至少一種太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的電力的固定電池，往停車或停船中的移動(dòng)·輸送裝置的電池供給電力。
在這些個(gè)第五發(fā)明的裝置中，構(gòu)成共生系統(tǒng)，通過(guò)管道將移動(dòng)·輸送裝置的熱源與住所或事務(wù)所連通，將由停車或停船中的移動(dòng)·輸送裝置產(chǎn)生的中熱或/及低熱供給住所或事務(wù)所，是優(yōu)選的。
同樣，在這些個(gè)第五發(fā)明裝置中，使用下列三元結(jié)構(gòu)電池是優(yōu)選的，即，在利用能通過(guò)離子而不能通過(guò)電子的部件進(jìn)行連接的2個(gè)容器中的一個(gè)容器內(nèi)，填充在電解質(zhì)溶液中懸浮的能釋放電子的活性物質(zhì)粉末，在另一個(gè)容器內(nèi)填充在電解質(zhì)溶液中懸浮的能吸收電子的活性物質(zhì)粉末，在2個(gè)容器內(nèi)設(shè)置與活性物質(zhì)粉末相接觸的導(dǎo)電體的集電裝置。之所以這樣，是因?yàn)閷⒘踊幕钚晕镔|(zhì)粉末一部分或全部廢棄掉，將劣化的粉末進(jìn)行再生，而且將相當(dāng)于廢棄粉末量的新粉末供入容器內(nèi)，這樣可立即開(kāi)始充電。
由于本發(fā)明構(gòu)成如上所述，所以取得了如下效果。
1.根據(jù)第一發(fā)明，具有如下顯著效果。
(1)通過(guò)將活性物質(zhì)制成粉末，再將粉末裝入容器中構(gòu)成電池，電池結(jié)構(gòu)是三元的，使規(guī)模擴(kuò)大成為可能。通過(guò)將活性物質(zhì)制成粉末，構(gòu)成電池，當(dāng)增大規(guī)模時(shí)，制作單價(jià)減少，從而發(fā)揮出了規(guī)模優(yōu)勢(shì)。
(2)活性物質(zhì)和催化劑粉末劣化時(shí)，將其抽出、再生，或更換新的活性物質(zhì)和催化劑，或者以熱反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)恢復(fù)到充電狀態(tài)，再供給，通過(guò)這種構(gòu)成，可經(jīng)常保持活性物質(zhì)和催化劑處于最佳狀態(tài)，電池壽命成了電池設(shè)備的壽命，從而能大幅度延長(zhǎng)電池壽命。
(3)可以在電池內(nèi)設(shè)置傳熱體，由設(shè)置在電池內(nèi)的傳熱體可將電池內(nèi)的反應(yīng)溫度保持恒定，可與所說(shuō)的溫度增高時(shí)電力轉(zhuǎn)換效率降低、反之溫度降低時(shí)反應(yīng)速度減慢的電池特性相對(duì)應(yīng)，適當(dāng)調(diào)整電池內(nèi)的溫度。通過(guò)將回收的熱和低熱利用于冷暖空調(diào)房和發(fā)電，從而增加了能量發(fā)電效率和能量利用率。
(4)通過(guò)將活性物質(zhì)制成粉末構(gòu)成電池，增加了反應(yīng)物質(zhì)的表面積，從而極大地提高了能量密度。
(5)為使活性物質(zhì)粉末彼此之間及活性物質(zhì)粉末與集電裝置有效地進(jìn)行接觸，把利用液體或氣體使2個(gè)容器內(nèi)的電解質(zhì)溶液中的活性物質(zhì)粉末流動(dòng)的流體分散裝置和攪拌裝置中的至少一種裝置，與2個(gè)容器連接，或者設(shè)置在2個(gè)容器內(nèi)，提高了活性物質(zhì)粉末間的接觸效率，同時(shí)也使粉末與集電裝置形成良好的接觸，從而降低了接觸阻抗，提高了活性物質(zhì)與集電裝置或活性物質(zhì)彼此間的導(dǎo)電性，提高了離子在電解質(zhì)溶液中的擴(kuò)散速度，所以形成大電流流動(dòng)，與粉末不流動(dòng)的情況相比，可以輸出更大的功率。
2.根據(jù)第二發(fā)明，具有以下顯著效果。
(1)由于通過(guò)增加一對(duì)電池的容積，可對(duì)應(yīng)增大電池的容量(電力量)，所以，利用規(guī)模擴(kuò)大化可以發(fā)揮制造費(fèi)用上的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)向一對(duì)電池中填充活性物質(zhì)粉末的種類(材料)來(lái)確定電壓，需要大電壓時(shí)，需將數(shù)個(gè)單元電池串聯(lián)連接，而單元電池的兩極與集電部件的材料共同，而且，與以前的電池不同，不構(gòu)成正極和負(fù)極的電極，所以，通過(guò)用導(dǎo)電性的集電部件構(gòu)成一對(duì)電池(單元電池)間的隔壁，則能在電和結(jié)構(gòu)上形成串聯(lián)連接，由于厚度很薄，所以能將整個(gè)電池制作得很緊湊，達(dá)到小型化，由于電流沿厚度方向流動(dòng)，所以大電流幾乎沒(méi)有阻抗地流動(dòng)。
而且，活性物質(zhì)粉末，在膜結(jié)構(gòu)上具有以前的電池膜(電池本體)的作用，電池中流動(dòng)的電流與活性物質(zhì)的表面積成比例，但粉末在電解質(zhì)溶液中形成混濁狀時(shí)，所有粉末的總表面積，與以前的膜結(jié)構(gòu)電池相比，增加了數(shù)千倍到數(shù)萬(wàn)倍，所以能量密度也增加了數(shù)千倍到數(shù)萬(wàn)倍，同時(shí)，由于將活性物質(zhì)粉末以懸浮狀態(tài)添加到電解質(zhì)溶液(鉛電池為稀硫酸)中，進(jìn)行混合后使用，所以在劣化時(shí)，通過(guò)將電解質(zhì)溶液與粉末一起更換，可以獲得再生，從而能大幅度延長(zhǎng)電池的壽命。
(2)如在各電池中設(shè)置使電解質(zhì)溶液中懸浮的粉末形成流動(dòng)的攪拌裝置，則通過(guò)利用攪拌裝置攪拌電解質(zhì)溶液中的粉末，可防止作為電極的粉末因自重而沉降，使其在電解質(zhì)溶液中擴(kuò)散，從而提高了各粉末間的接觸效率，同時(shí)也使粉末與集電部件或集電極本體形成良好的接觸，降低了接觸阻抗，提高了電力。另外，擴(kuò)大了各電池間的距離(串聯(lián)方向的間隔)，并增大了電池的容量。
(3)從集電部件或集電極本體向各電池內(nèi)整體外伸設(shè)置一個(gè)導(dǎo)電性接線柱，大幅度增大集電部件或集電極本體與粉末間的接觸面積，減小接觸阻抗，所以，可擴(kuò)大各電池間的距離(串聯(lián)方向的間隔)，并能大幅度增大電池的容量。
(4)為了降低由電池送出的電量，如在攪拌裝置上附加一種能使粉末流動(dòng)停止的功能，則能任意停止粉末的流動(dòng)，這樣可減少由電池送出的電量。
3.根據(jù)第三發(fā)明，獲得以下顯著效果。
(1)為作為各種設(shè)備或裝置一部分的三元結(jié)構(gòu)電池提供了實(shí)用的有效用途。即，除作為該設(shè)備和裝置原本的功能外，通過(guò)附加上作為可充放電的電力貯藏設(shè)備的功能，利用空閑時(shí)間貯藏大量的電力，而且極大地提高了電力貯藏效率，并且，將伴隨著電池反應(yīng)的吸熱放熱應(yīng)用于冷暖空調(diào)房和物質(zhì)的加熱、冷卻等。
(2)在由設(shè)置了與電解質(zhì)溶液中懸浮的活性物質(zhì)粉末相接觸的導(dǎo)電體的集電裝置的2個(gè)容器構(gòu)成的三元電池中，至少把一種利用液體或氣體使2個(gè)容器內(nèi)的電解質(zhì)溶液中懸浮的活性物質(zhì)粉末形成流動(dòng)的流體分散裝置和攪拌裝置，與2個(gè)容器連接，或者設(shè)在2個(gè)容器內(nèi)，使活性物質(zhì)粉末和集電裝置形成良好的接觸，從而降低接觸阻抗，提高了導(dǎo)電性，同時(shí)增大了離子在電解質(zhì)溶液中的擴(kuò)散速度，形成大電流流動(dòng)，并能貯藏大量的電力。
(3)進(jìn)而，將貯藏在三元電池中的電力由電力輸送裝置進(jìn)行輸送，作為旋轉(zhuǎn)設(shè)備的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，或作為移動(dòng)物體的移動(dòng)動(dòng)力，也能以光能、動(dòng)能或熱能加以利用。
4.根據(jù)第四發(fā)明，具有以下顯著的效果。
(1)不往陰極活性物質(zhì)中添加高純度碳等高價(jià)導(dǎo)電助劑，不需要為付與負(fù)極導(dǎo)電性而進(jìn)行的特殊處理，就能提供放電電壓難以降低、壽命長(zhǎng)、費(fèi)用低的堿性原電池和堿性二級(jí)電池。
(2)正極的活性物質(zhì)和負(fù)極的活性物質(zhì)都是粉末的話，形成三元結(jié)構(gòu)的電池，可發(fā)揮規(guī)模優(yōu)勢(shì)(當(dāng)增大規(guī)模時(shí)，制作單價(jià)減少的效果)，劣化的活性物質(zhì)可以再生和更換，由于在電池內(nèi)設(shè)置了傳熱體，所以能對(duì)應(yīng)電池特性進(jìn)行操作，提高了能量的發(fā)電效率，另外，由于表面積增加，能量密度增大而使上述效果得到發(fā)揮，所以，是優(yōu)選的。
(3)作為碳化金屬的碳化鐵是價(jià)廉的，作為負(fù)極活性物質(zhì)是特別優(yōu)選的。
5.根據(jù)第五發(fā)明，具有以下顯著效果。
(1)通過(guò)將原本在移動(dòng)·輸送裝置的汽車等上用的發(fā)電系統(tǒng)，應(yīng)用于家庭和事務(wù)所，可大幅度削減設(shè)備費(fèi)用，即使在家庭和事務(wù)所沒(méi)有發(fā)電設(shè)備時(shí)，也能夠進(jìn)行共生。
(2)由于在經(jīng)濟(jì)上能大幅度降低發(fā)電設(shè)備費(fèi)用，所以使區(qū)域分散型共生系統(tǒng)的普及成為可能。
(3)通過(guò)使區(qū)域分散型共生設(shè)備廉價(jià)而普及，可以促進(jìn)能量的有效利用，獲得好的經(jīng)濟(jì)效果和二氧化碳產(chǎn)生量的削減效果。
(4)特別是，如用正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的活性物質(zhì)制成粉末、構(gòu)成的三元結(jié)構(gòu)電池，制成搭載在移動(dòng)裝置和輸送裝置上的電池和固定在住所或事務(wù)所中的電池，如將劣化的活性物質(zhì)粉末的一部分或全部廢棄掉，將劣化的粉末進(jìn)行再生，或者將相當(dāng)于廢棄粉末量的新粉末供入容器內(nèi)，則可立刻開(kāi)始充電。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1(a)是表示第一發(fā)明的第1實(shí)施方案電池的簡(jiǎn)要斷面結(jié)構(gòu)圖，圖1(b)是第一發(fā)明電池的放電曲線之一例的示意圖。
圖2是第一發(fā)明的第2實(shí)施方案電池的簡(jiǎn)要斷面結(jié)構(gòu)圖。
圖3是第一發(fā)明的第3實(shí)施方案電池之一例的簡(jiǎn)要斷面結(jié)構(gòu)圖。
圖4是第一發(fā)明的第3實(shí)施方案電池另一例的簡(jiǎn)要斷面結(jié)構(gòu)圖。
圖5是第一發(fā)明的第4實(shí)施方案的電池之一例的簡(jiǎn)要斷面結(jié)構(gòu)圖。
圖6是第一發(fā)明的第4實(shí)施方案電池另一例的簡(jiǎn)要斷面結(jié)構(gòu)圖。
圖7是第一發(fā)明的第5實(shí)施方案電池的簡(jiǎn)要斷面結(jié)構(gòu)圖。
圖8是第一發(fā)明的第6實(shí)施方案電池之一例的簡(jiǎn)要斷面結(jié)構(gòu)圖。
圖9是第一發(fā)明的第6實(shí)施方案電池另一例的簡(jiǎn)要斷面結(jié)構(gòu)圖。
圖10是第一發(fā)明的第7實(shí)施方案電池之一例的簡(jiǎn)要斷面結(jié)構(gòu)圖。
圖11是第一發(fā)明的第7實(shí)施方案電池另一例的簡(jiǎn)要斷面結(jié)構(gòu)圖。
圖12是第一發(fā)明的第8實(shí)施方案電池的簡(jiǎn)要斷面結(jié)構(gòu)圖。
圖13(a)是第二發(fā)明層疊型三元電池的驗(yàn)證試驗(yàn)器之一例的斜視圖，圖13(b)是同一電池的中間縱向斷面示意圖。
圖14是圖13層疊型三元電池驗(yàn)證試驗(yàn)器，組裝前(分解狀態(tài))的部分主要部件的斜視圖。
圖15是第二發(fā)明的第2實(shí)施方案層疊型三元電池的中間縱向斷面示意圖。
圖16是第二發(fā)明的第3實(shí)施方案層疊型三元電池的中間縱向斷面示意圖。
圖17是第二發(fā)明的第4實(shí)施方案層疊型三元電池的中間縱向斷面示意圖。
圖18是第二發(fā)明的第5實(shí)施方案層疊型三元電池的中間縱向斷面示意圖。
圖19是第二發(fā)明的第6實(shí)施方案層疊型三元電池的中間縱向斷面示意圖。
圖20是內(nèi)部空間具有可充放電三元電池的門縱向斷面圖。
圖21是內(nèi)部空間具有可充放電三元電池的橋墩縱向斷面圖。
圖22是內(nèi)部空間具有可充放電三元電池的堤堰斜視圖。
圖23是電子貯藏器的散熱器簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。
圖24是頂柵部分具有可充放電三元電池的房屋縱向斷面圖。
圖25是內(nèi)側(cè)具有可充放電三元電池的機(jī)罩一部分示意斷面圖。
圖26是形成可充放電三元電池的地表面附近的斷面圖。
圖27是在側(cè)面部分具有可充放電三元電池的食品容器縱向斷面圖。
圖28是具有可充放電三元電池的住宅中凹床的斷面圖。
圖29是搭載了可充放電三元電池的拖車側(cè)面圖。
圖30(a)是殼體內(nèi)組裝了可充放電三元電池的電動(dòng)機(jī)縱向斷面圖，圖30(b)是臺(tái)座中組裝了可充放電三元電池的電動(dòng)機(jī)縱向斷面圖。
圖31是殼體內(nèi)組裝了可充放電三元電池的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)縱向斷面圖。
圖32是組裝了可充放電三元電池的雙層結(jié)構(gòu)船的部分示意斜視圖。
圖33是組裝了可充放電三元電池的船的縱向部分?jǐn)嗝鎴D。
圖34是組裝了可充放電三元電池的飛機(jī)機(jī)翼斷面圖。
圖35是組裝了可充放電三元電池的壓路機(jī)輥的斷面圖。
圖36是設(shè)置在電車車體底部的可充放電三元電池簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。
圖37(a)是具有可充放電三元電池的電力機(jī)車斷面圖，圖37(b)是在應(yīng)用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，通過(guò)可充放電三元電池由發(fā)電器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)構(gòu)一實(shí)施例簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。
圖38(a)是牽引電源車的電力機(jī)車斷面圖，圖38(b)是應(yīng)用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，由發(fā)電器至可充放電三元電池的電力貯藏系統(tǒng)一實(shí)施例簡(jiǎn)要構(gòu)成。
圖39是具有可充放電三元電池的低噪音電車斷面圖。
圖40(a)是現(xiàn)有輸電線的斷面圖，圖40(b)是組裝了可充放電三元電池的輸電線斷面圖，圖40(c)是由組裝了可充放電三元電池的輸電線向終端設(shè)備輸送電力一實(shí)施例的簡(jiǎn)要流程圖。
圖41是組裝了可充放電三元電池的電桿斷面圖。
圖42是組裝了可充放電三元電池的電池?cái)嗝鎴D。
圖43是組裝了可充放電的手電筒斷面圖。
圖44(a)是在地表面附近形成的可充放電三元電池的縱向斷面圖，圖44(b)是利用導(dǎo)軌槍(レ-ルガソ)發(fā)射金屬?gòu)椡柩b置一實(shí)施例的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。
圖45是第四發(fā)明的第1實(shí)施方案堿性原電池的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。
圖46是第四發(fā)明的第2實(shí)施方案堿性二級(jí)電池的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。
圖47是第四發(fā)明堿性二級(jí)電池的放電曲線之一例的示意圖。
圖48是根據(jù)第五發(fā)明的第1實(shí)施方案，實(shí)施區(qū)域分散型發(fā)電方法的裝置系統(tǒng)簡(jiǎn)要構(gòu)成說(shuō)明圖。
圖49是以前一般膜結(jié)構(gòu)電池的中間縱向斷面概念示意圖。
圖50是以前一般膜結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)型電池中間縱向斷面概念示意圖。
圖51是以前一般膜結(jié)構(gòu)電池并聯(lián)連接狀態(tài)的中間縱向斷面概念示意圖。
圖52是以前一般膜結(jié)構(gòu)電池串聯(lián)連接狀態(tài)的中間縱向斷面概念示意圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方案以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明又不受下述實(shí)施方案的任何限制，并可以適當(dāng)變更加以實(shí)施。
1.第一發(fā)明的實(shí)施方案(第1實(shí)施方案)圖1(a)示出了第一發(fā)明的第1實(shí)施方案電池。如圖1(a)所示，通過(guò)隔離層1設(shè)置負(fù)極池2、正極池3，在負(fù)極池2中填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液4，在正極池3內(nèi)填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液5。作為負(fù)極和正極的粉末活性物質(zhì)的組合，例如可以使用吸氫合金和氫氧化鎳、鎘和氫氧化鎳的組合等。作為吸氫合金的具體實(shí)例，作為一例有La0.3(Ce，Nd)0.15Zr0.05Ni3.8Co0.8Al0.5等。作為電解質(zhì)溶液，例如使用KOH水溶液等。而，隔離層1，由于只通過(guò)離子，所以是不能通過(guò)粉末的膜，例如使用素瓷、離子交換樹(shù)脂膜、金屬纖維等。
在負(fù)極池2、正極池3中，設(shè)置由各種導(dǎo)電體形成的負(fù)極集電器6、正極集電器7，集電器6、7與負(fù)荷裝置(放電時(shí))或發(fā)電裝置(充電時(shí))8連接，10為電解液界面。
接著，對(duì)本實(shí)施方案電池的充電和放電進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
(充電)當(dāng)電池與發(fā)電裝置8連接時(shí)，由發(fā)電裝置8放出的電子到達(dá)負(fù)極集電器6上，該電子由負(fù)極集電器6與負(fù)極粉末活性物質(zhì)直接地或通過(guò)粉末活性物質(zhì)邊移動(dòng)邊進(jìn)行反應(yīng)。負(fù)極粉末活性物質(zhì)接收了電子而生成的陰離子，通過(guò)隔離層1進(jìn)入正極池3，與正極粉末活性物質(zhì)反應(yīng)，放出電子。該電子通過(guò)粉末活性物質(zhì)，或者直接移動(dòng)到正極集電器7上，供給發(fā)電裝置8。
(放電)當(dāng)電池與負(fù)荷裝置8連接時(shí)，負(fù)極集電器6向外部回路放出電子，放出的電子經(jīng)負(fù)荷裝置8到達(dá)正極集電器7，該電子由正極集電器7與正極粉末活性物質(zhì)直接地或通過(guò)粉末活性物質(zhì)邊移動(dòng)邊進(jìn)行反應(yīng)。正極粉末活性物質(zhì)接收了電子而生成的陰離子，通過(guò)隔離層1進(jìn)入負(fù)極池2，與負(fù)極粉末活性物質(zhì)反應(yīng)放出電子。該電子通過(guò)粉末活性物質(zhì)，或直接移動(dòng)到負(fù)極集電器6上，供給負(fù)荷裝置8。
圖1(b)是標(biāo)稱容量都為5Ah(安培·小時(shí))的本發(fā)明電池與現(xiàn)有電池的放電曲線比較的示意圖。在圖1(b)中，黑點(diǎn)(●)表示本發(fā)明電池的放電曲線，白點(diǎn)(○)表示現(xiàn)有電池的放電曲線。本發(fā)明的電池是在正極池中填充氫氧化鎳粉和電解質(zhì)溶液，在負(fù)極池中填充吸氫合金粉和電解質(zhì)溶液的三元結(jié)構(gòu)電池(參照?qǐng)D1(a))?，F(xiàn)有電池是使用氫氧化鎳的板狀電極作為正極，使用吸氫合金的板狀電極作為負(fù)極，將這些電極在電解質(zhì)溶液中浸漬的二元結(jié)構(gòu)電池。圖1(b)中縱軸表示端子電壓(V)，橫軸表示放電容量(Ah)。放電中的電壓變化容易受到電解液(在本比較實(shí)驗(yàn)中為氫氧化鉀溶液)濃度變化產(chǎn)生的濃度分極影響，所以本發(fā)明的電池和現(xiàn)有電池放電中的電解液都調(diào)節(jié)成相同的濃度。在電池放電時(shí)，放電繼續(xù)到一定電壓以下時(shí)，從電極劣化等方面考慮很不好，所以必定存在一個(gè)終止放電的放電終止電壓。這種放電終止電壓越低，放電時(shí)間可能越長(zhǎng)。在此點(diǎn)上，本發(fā)明的電池，由于電極活性物質(zhì)是具有三元結(jié)構(gòu)的粉末，即使粉末不形成流動(dòng)化，與板狀電極的二元結(jié)構(gòu)現(xiàn)有電池相比，能量密度有極大的提高，如圖1(b)中的“●”所示，放電電壓沒(méi)有急劇降低。
另一方面，現(xiàn)有電池，如圖1(b)中“○”所示，在約4.5小時(shí)時(shí)，放電電壓急劇降低。因此，例如，如果將放電終止電壓取為1.0V時(shí)，從保護(hù)電池設(shè)備考慮，現(xiàn)有電池必須約在4小時(shí)時(shí)終止放電，而本發(fā)明電池可繼續(xù)約5小時(shí)的放電。
(第2實(shí)施方案)圖2示出了第一發(fā)明的第2實(shí)施方案電池。圖2中表示為了提高粉末彼此間，或粉末與集電器6、7的接觸效率，可通過(guò)由氣體或液體產(chǎn)生流動(dòng)化的流體分散裝置9，使各池2，3內(nèi)的粉末形成流動(dòng)化(攪拌)的狀態(tài)。通過(guò)這種流動(dòng)化，不僅提高了活性物質(zhì)粉末彼此間的接觸效率，同時(shí)也使活性物質(zhì)粉末和集電器形成良好的接觸，從而降低了接觸阻抗，提高了活性物質(zhì)粉末和集電器或者活性物質(zhì)粉末彼此間的導(dǎo)電性，由于增大了離子在電解質(zhì)溶液中的擴(kuò)散速度，所以形成大電力流動(dòng)，與不使粉末形成流動(dòng)化的情況比較，可以輸出更大的電力。
代替流動(dòng)化流體分散裝置9，或者在設(shè)置流動(dòng)化流體分散裝置9的同時(shí)也可以在各池2、3內(nèi)設(shè)置葉片狀攪拌機(jī)等攪拌裝置，使粉末形成流動(dòng)化(攪拌)。在圖2中，雖然圖示簡(jiǎn)化，但作為流動(dòng)化流體分散裝置9，可以使用在池內(nèi)水平斷面上使氣體或液體形成均勻分散的分散板或噴嘴等裝置。作為導(dǎo)入流動(dòng)化流體分散裝置9中的氣體(或液體)，例如可用氮?dú)狻鍤?或氫氧化鉀水溶液等電解液)等。利用氣體將粉末形成流動(dòng)化時(shí)，導(dǎo)入流動(dòng)化流體分散裝置9中的氣體，從各池2、3的上部抽出。利用液體使粉末形成流動(dòng)化時(shí)，導(dǎo)入流動(dòng)化流體分散裝置9中的液體，從各池2、3的底部抽出。
除了附加流動(dòng)化裝置這一點(diǎn)外，其他結(jié)構(gòu)和作用與第1實(shí)施方案的情況相同。
(第3實(shí)施方案)圖3、圖4示出了第一發(fā)明的第3實(shí)施方案電池。圖3表示為了使集電器與活性物質(zhì)粉末具有良好的接觸效率，將負(fù)極集電器和正極集電器分別制成板狀負(fù)極集電器11、板狀正極集電器12，以增大接觸面積。圖4表示為了使集電器和活性物質(zhì)粉末具有良好的接觸效率，將負(fù)極集電器和正極集電器分別制成管狀負(fù)極集電器13、管狀正極集電器14，以增大接觸面積。若要加大集電器表面積的構(gòu)成時(shí)，也可采用除板狀或管狀外的其他形狀。
其他構(gòu)成和作用與第2實(shí)施方案的情況相同。
(第4實(shí)施方案)圖5、圖6示出了第一發(fā)明的第4實(shí)施方案電池。圖5表示將負(fù)極集電器和正極集電器分別作為利用液體或氣體形成流動(dòng)化的流體分散器。圖6表示將負(fù)極集電器和正極集電器分別作為利用馬達(dá)等(圖示省略)使其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的攪拌機(jī)。
如圖5所示，負(fù)極集電器兼分散器15、正極集電器兼分散器16是在各池2、3內(nèi)水平斷面上將氣體或液體進(jìn)行均勻分散的分散板或噴嘴等裝置。也可以在各池2、3內(nèi)設(shè)置葉片狀攪拌機(jī)等攪拌裝置。
如圖6所示，負(fù)極集電器兼攪拌機(jī)17、正極集電器兼攪拌機(jī)18，同時(shí)兼有攪拌活性物質(zhì)粉末(流動(dòng)化)和直接與粉末接觸的功能。作為負(fù)極集電器兼攪拌機(jī)17、正極集電器兼攪拌機(jī)18，雖然使用的是利用馬達(dá)等(圖示省略)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的葉片狀攪拌機(jī)等，但對(duì)攪拌裝置的構(gòu)成未作限定。圖6中，可以并用由液體或氣體形成流動(dòng)化的流體分散器19，然而，也可以采用不設(shè)置流動(dòng)化流體分散器19的構(gòu)成。
其他的構(gòu)成和作用與第2實(shí)施方案的情況相同。
(第5實(shí)施方案)圖7示出了第一發(fā)明的第5實(shí)施方案電池。本實(shí)施方案，作為活性物質(zhì)的粉末，負(fù)極側(cè)使用了吸氫合金粉末，正極側(cè)使用了氫氧化鎳粉末。如圖7所示，在負(fù)極池2內(nèi)填充吸氫合金粉末和電解質(zhì)溶液20，在正極池3內(nèi)填充氫氧化鎳粉末和電解質(zhì)溶液21。作為吸氫合金，例如使用La0.3(Ce，Nd)0.15Zr0.05Ni3.8Co0.8Al0.5等。作為電解質(zhì)溶液，例如可使用6當(dāng)量的KOH水溶液等。
對(duì)本實(shí)施方案電池的充電和放電進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
(充電)當(dāng)電池與發(fā)電裝置8連接時(shí)，由發(fā)電裝置8放出的電子到達(dá)負(fù)極集電器6上，該電子由負(fù)極集電器6與負(fù)極粉末狀的吸氫合金直接地或通過(guò)吸氫合金粉末邊移動(dòng)邊進(jìn)行如下反應(yīng)。M為吸氫合金、MHx為氫化金屬。
由反應(yīng)產(chǎn)生的氫氧基離子通過(guò)隔離層1進(jìn)入正極池3、在此與氫氧化鎳粉末反應(yīng)，進(jìn)行如下反應(yīng)，放出電子。
產(chǎn)生的電子，通過(guò)氫氧化鎳粉末或堿式氫氧化鎳粉末，或者直接移動(dòng)到正極集電器7，供給發(fā)電裝置8。
(放電)當(dāng)電池與負(fù)荷裝置8連接時(shí)，由負(fù)極集電器6向外部回路放出電子，放出的電子經(jīng)負(fù)荷裝置8到達(dá)正極集電器7，該電子由正極集電器7移動(dòng)到堿式氫氧化鎳粉末上，通過(guò)堿式氫氧化鎳粉末，或直接移動(dòng)與水進(jìn)行反應(yīng)，生成氫氧化鎳和羥基。羥基通過(guò)隔離層1進(jìn)入負(fù)極池2，與氫化金屬反應(yīng)放出電子。該電子通過(guò)吸氫合金粉末，或直接移動(dòng)到負(fù)極集電器6上，供給負(fù)荷裝置8。
其他構(gòu)成和作用與第2實(shí)施方案的情況相同。當(dāng)然，本實(shí)施方案的電池，也可以以第3、第4實(shí)施方案以及下述的第6、第7實(shí)施方案的構(gòu)成進(jìn)行實(shí)施。
(第6實(shí)施方案)圖8、圖9示出了第一發(fā)明的第6實(shí)施方案電池。本實(shí)施方案是在電池內(nèi)設(shè)置傳熱體，同時(shí)使傳熱體兼有集電器的功能。也可以采用分別設(shè)置傳熱體和集電器的結(jié)構(gòu)。如圖8所示，在負(fù)極池2內(nèi)設(shè)有負(fù)極集電器兼?zhèn)鳠峁?2，在正極池3內(nèi)設(shè)有正極集電器兼?zhèn)鳠峁?3。如圖9所示，在負(fù)極池2內(nèi)設(shè)有負(fù)極集電器兼?zhèn)鳠岚?4，在正極池3內(nèi)設(shè)有正極集電器兼?zhèn)鳠岚?5。
一邊參照?qǐng)D8，一邊對(duì)本實(shí)施方案電池的充電和放電進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
(充電)當(dāng)電池與發(fā)電裝置8連接時(shí)，由發(fā)電裝置8放出的電子到達(dá)負(fù)極集電器22上，該電子由負(fù)極集電器22與負(fù)極的粉末活性物質(zhì)直接地或通過(guò)粉末活性物質(zhì)邊移動(dòng)邊進(jìn)行反應(yīng)。負(fù)極粉末活性物質(zhì)通過(guò)接收電子產(chǎn)生的陰離子，通過(guò)隔離層1進(jìn)入正極池3，與正極的粉末活性物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，放出電子。該電子通過(guò)粉末活性物質(zhì)，或直接移動(dòng)到正極集電器23上，供給發(fā)電裝置8。
如上所述，集電器為負(fù)極、正極，也兼用作傳熱管，通過(guò)與粉末接觸，同時(shí)傳送電子和熱。在負(fù)極集電器兼?zhèn)鳠峁?2、正極集電器兼?zhèn)鳠峁?3中使水和空氣等熱介質(zhì)流動(dòng)，進(jìn)行熱回收、熱供給。
(放電)當(dāng)電池與負(fù)荷裝置8連接時(shí)，負(fù)極集電器22向外部回路放出電子，放出的電子經(jīng)負(fù)荷裝置8到達(dá)正極集電器23上，該電子由正極集電器23與正極粉末活性物質(zhì)直接地或通過(guò)粉末活性物質(zhì)邊移動(dòng)邊進(jìn)行反應(yīng)。正極粉末活性物質(zhì)通過(guò)接收電子而產(chǎn)生陰的離子，通過(guò)隔離層1進(jìn)入負(fù)極池2，與負(fù)極粉末活性物質(zhì)反應(yīng)，放出電子。該電子通過(guò)粉末活性物質(zhì)，或直接移動(dòng)到負(fù)極集電器22上，供給負(fù)荷裝置8。
圖9的情況是集電器為負(fù)極、正極，也兼用作形成空洞的傳熱板，通過(guò)與粉末接觸，同時(shí)傳送電子和熱。在負(fù)極集電器兼?zhèn)鳠岚?4、正極集電器兼?zhèn)鳠岚?5中使水和空氣等熱介質(zhì)流動(dòng)，進(jìn)行熱回收、熱供給。充電和放電的詳細(xì)情況與圖8相同。另外，傳熱體的形狀并不限于管狀和板狀，也可采用其他形狀。
其他構(gòu)成和作用與第2實(shí)施方案的情況相同。也可以將本實(shí)施方案的構(gòu)成與第3、第4實(shí)施方案及下述的第7實(shí)施方案的構(gòu)成進(jìn)行組合。
(第7實(shí)施方案)圖10、圖11示出了第一發(fā)明的第7實(shí)施方案電池。本實(shí)施方案中設(shè)置了，將活性物質(zhì)粉末從容器中抽出的抽出裝置和將活性物質(zhì)粉末供入容器的供給裝置，還設(shè)置有將抽出的粉末進(jìn)行再生的裝置、進(jìn)行粉末補(bǔ)充的裝置、將抽出的粉末利用熱反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變成充電狀態(tài)粉末的裝置等。
首先，對(duì)本實(shí)施方案電池的充電和放電進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
(充電)當(dāng)電池與發(fā)電裝置8連接時(shí)，由發(fā)電裝置8放出的電子到達(dá)負(fù)極集電器6上，該電子由負(fù)極集電器6與負(fù)極粉末活性物質(zhì)直接地或通過(guò)粉末活性物質(zhì)邊移動(dòng)邊進(jìn)行反應(yīng)。負(fù)極粉末活性物質(zhì)通過(guò)接收電子而產(chǎn)生的陰離子，通過(guò)隔離層1進(jìn)入正極池3，與正極粉末活性物質(zhì)反應(yīng)，放出電子。該電子通過(guò)粉末活性物質(zhì)，或直接移動(dòng)到正極集電器7上，供給發(fā)電裝置8。
(放電)當(dāng)電池與負(fù)荷裝置8連接時(shí)，負(fù)極集電器6向外部回路放出電子，放出的電子經(jīng)負(fù)荷裝置8到達(dá)正極集電器7上，該電子由正極集電器7與正極粉末活性物質(zhì)直接地或通過(guò)粉末活性物質(zhì)邊移動(dòng)邊進(jìn)行反應(yīng)。正極粉末活性物質(zhì)通過(guò)接收電子而產(chǎn)生的陰離子，通過(guò)隔離層1進(jìn)入負(fù)極池2中，與負(fù)極粉末活性物質(zhì)反應(yīng)，放出電子。該電子通過(guò)粉末活性物質(zhì)，或直接移動(dòng)到負(fù)極集電器6上，供給負(fù)荷裝置8。
其他構(gòu)成和作用與第2實(shí)施方案的情況相同。
(活性物質(zhì)的再生和補(bǔ)充)接著，邊參照?qǐng)D10邊對(duì)本實(shí)施方案電池的活性物質(zhì)(催化劑)再生、補(bǔ)充進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在圖10中僅圖示了負(fù)極側(cè)的構(gòu)成，正極側(cè)也設(shè)置了同樣的裝置等。
如圖10所示，因充放電產(chǎn)生劣化的活性物質(zhì)粉末，作為與電解質(zhì)溶液(電解液)一起的淤漿由負(fù)極池2抽出，用分離機(jī)26，必要時(shí)可廢棄掉一部分或全部。電解液被分離，由分離機(jī)26供入再生機(jī)27中的粉末，在再生機(jī)27內(nèi)利用鹽酸進(jìn)行洗滌等酸處理。再將由再生機(jī)27再生處理的粉末供入混合機(jī)28，在此處，由補(bǔ)充粉末漏斗29供入相當(dāng)于分離機(jī)26廢棄掉的粉末量的新粉末。經(jīng)再生·補(bǔ)充的粉末，再在混合機(jī)28內(nèi)與電解液混合，作為淤漿由淤漿泵(圖示省略)供入負(fù)極池2。另外，進(jìn)行電解液分離·混合的構(gòu)成，圖示中省去。
邊參照?qǐng)D11，邊對(duì)本實(shí)施方案的電池利用反應(yīng)的再生、補(bǔ)充進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在圖11中，只圖示出了負(fù)極側(cè)構(gòu)成，而在正極側(cè)也設(shè)置了同樣的裝置等。
如圖11所示，由充放電生成的粉末，與電解液一起作為淤漿液從負(fù)極池2抽出，用分離機(jī)26，必要時(shí)廢棄掉一部分或全部。被分離的電解液，由分離機(jī)26供入到反應(yīng)器30中的粉末，在反應(yīng)器30中與由燃料供給管31供給的燃料進(jìn)行反應(yīng)，再次形成能放電的活性物質(zhì)。在反應(yīng)器30中形成充電狀態(tài)的粉末，供入混合機(jī)28中，在此處，由補(bǔ)充粉末漏斗29供入相當(dāng)于由分離機(jī)26廢棄掉的粉末量的新粉末。再生·補(bǔ)充的粉末在混合機(jī)28內(nèi)再次與電解液混合，作為淤漿液由淤漿泵(圖示省略)供入負(fù)極池2內(nèi)。另外，圖示中省去了對(duì)電解液進(jìn)行分離·混合的構(gòu)成。
在反應(yīng)器30內(nèi)，例如，鎳氫型電池，進(jìn)行如下反應(yīng)。
據(jù)此生成與充電時(shí)進(jìn)行以下反應(yīng)生成的MHx相同的活性物質(zhì)。
在正極反應(yīng)器中，鎳氫型電池，由氧氣或空氣進(jìn)行如下反應(yīng)。
據(jù)此生成與充電時(shí)進(jìn)行以下反應(yīng)生成的NiOOH相同的活性物質(zhì)。
另外，本實(shí)施方案的構(gòu)成也可以與第3、第4、第6實(shí)施方案的構(gòu)成進(jìn)行適當(dāng)組合。
(第8實(shí)施方案)圖12示出了第一發(fā)明的第8實(shí)施方案電池。本實(shí)施方案是將負(fù)極活性物質(zhì)粉末取為吸氫合金，將負(fù)極攪拌(流動(dòng)化)用的氣體取為氫氣和含氫氣體或烴氣或醇類或醚類，將正極活性物質(zhì)粉末取為氫氧化鎳，將正極攪拌(流動(dòng)化)用的氣體取為氧氣或空氣。如圖12所示，在負(fù)極池2中填充吸氫合金和電解質(zhì)溶液20，在正極池3中填充氫氧化鎳粉末和電解質(zhì)溶液21。利用流動(dòng)化流體分散裝置9向負(fù)極池2中供入氫氣，向正極池3中供入氧氣或空氣。作為吸氫合金，例如可以使用La0.8(Ce，Nd)0.15Zr0.05Ni3.8Co0.8Al0.5等。作為電解質(zhì)溶液，例如可用KOH水溶液等。
負(fù)極池2中，向吸氫合金粉末和電解質(zhì)溶液20中供給氫氣，產(chǎn)生如下反應(yīng)。
當(dāng)電池與負(fù)荷裝置8連接時(shí)，被吸氫合金吸收的氫，與電解質(zhì)溶液中的羥基按下式反應(yīng)，放出電子和水。
放出的電子直接或通過(guò)吸氫合金粉末移動(dòng)到負(fù)極集電器6上。電子由負(fù)極集電器6通過(guò)負(fù)荷裝置8移動(dòng)到正極集電器7上。電子由正極集電器7移動(dòng)到堿式氫氧化鎳粉末上，通過(guò)堿式氫氧化鎳，或者直接移動(dòng)，按下式進(jìn)行反應(yīng)，生成氫氧化鎳和羥基。羥基通過(guò)隔離層1進(jìn)入負(fù)極池，與氫化金屬反應(yīng)。
在正極池3中，鎳氫型電池時(shí)，由氧氣或空氣進(jìn)行如下反應(yīng)。
據(jù)此生成與充電時(shí)進(jìn)行以下反應(yīng)生成的NiOOH相同的活性物質(zhì)。
其他的構(gòu)成和作用與第2實(shí)施方案的情況相同。當(dāng)然，本實(shí)施方案的電池也可以以第3、第4、第6、第7實(shí)施方案的構(gòu)成進(jìn)行實(shí)施。
2.第二發(fā)明的實(shí)施方案(第1實(shí)施方案)圖13是第二發(fā)明的第1實(shí)施方案層疊型三元電池的驗(yàn)證試驗(yàn)器之一例的示意斜視圖和簡(jiǎn)要斷面圖。圖14是組裝前(分散狀態(tài))主要部件一部分的示意斜視圖。如圖13所示，本例的層疊型三元電池41是ソタハイ電池(鎳氫電池)，如圖14所示，在厚度方向上貫通正方形狀中央開(kāi)口部分42a設(shè)置的電池(容器)部件42，以2個(gè)為一對(duì)進(jìn)行構(gòu)成，在圖13的例中，具有二對(duì)(合計(jì)4個(gè))電池部件42。如圖14所示，在各電池部件42中的開(kāi)口部分42a的周圍形成淺(本例中深度為0.5mm)環(huán)狀的凹狀部分42b，在電池部件42、42之間，將略成正方形的耐堿性的離子透過(guò)性的隔離層(本例中為聚四氟乙烯性隔離層)43嵌裝在凹狀部42b內(nèi)。隔離層43是只能通過(guò)離子，而不能通過(guò)電極粉末n，h和電的膜狀體，除上述之外，也可以使用素瓷板、離子交換樹(shù)脂膜、玻璃等。在各電池部件42的上面，臨近開(kāi)口部分42a內(nèi)，在寬度方向上以一定間隔形成上下貫通的2個(gè)注液口42c，在各注液口42c中安裝可自由裝卸的橡膠栓44。
在各組電池部件42、42之間的凹狀部分42b中，嵌插略呈正方形的耐堿性和具有導(dǎo)電性的板狀集電部件(本例中為鎳板)45。在2組電池部件42的全組兩端，具有耐堿性的導(dǎo)電性集電極本體(本例中為鎳板)46和47。在中央部分具有與開(kāi)口部分42a相同形狀的開(kāi)口部分48a，外形與電池部件42相同的橡膠制成的墊片48，安裝在電池部件42和42之間，及電池部件42和集電極本體46、47之間。在電池部件42、墊片48和集電極本體46和47上，沿開(kāi)口部分42a和48a周圍的四周方向，以一定間隔開(kāi)設(shè)一連串在厚度方向上貫通的數(shù)個(gè)通孔42d、48d、46d、47d。這樣，在數(shù)個(gè)通孔42d、48d、46d、47d中插入一連串的非導(dǎo)電性螺栓49，在螺栓49的端部螺紋處49a緊固地?cái)Q上螺母(未圖示)。在左端(正極)和右端(負(fù)極)的集電極本體46和47的上端部，在寬度方向上以一定間隔開(kāi)設(shè)小孔46e和47e，在本例中，在左端和右端集電極本體46和47兩端的小孔46e和47e中，安裝正極端子50、負(fù)極端子51，與配線52和53的一端連接。
在各電池部件42內(nèi)，由注液口42c注入作為電解質(zhì)溶液的氫氧化鉀水溶液k，在氫氧化鉀水溶液k中，從圖13(b)的左端側(cè)電池部件42開(kāi)始，依次填入作為正極粉末活性物質(zhì)的氫氧化鎳粉n、作為負(fù)極的粉末活性物質(zhì)吸氫合金粉h、作為正極的粉末活性物質(zhì)氫氧化鎳粉n、作為負(fù)極的粉末活性物質(zhì)吸氫合金粉h，并使其懸浮。結(jié)果是，從圖13(b)的左端到右端，依次形成正極池54、負(fù)極池55、正極池54、負(fù)極池55。
如上制作，構(gòu)成層疊型三元電池41，而本例電池41是由2個(gè)串聯(lián)連接的鎳氫單元電池(二級(jí)電池)56構(gòu)成的，形成約2.4V電壓的電池。在電池41的正極端子50和負(fù)極端子51之間，利用配線52和53連接上2.4V電燈泡等負(fù)荷裝置57。在充電狀態(tài)下，放電時(shí)，與具有正極端子50的左側(cè)第1單元電池56的正極集電極本體46接觸的正極池54內(nèi)的堿式氫氧化鎳粉n，由正極集電體46接收到電子(e-)，電子(e-)與氫離子一起供給一連串接觸的堿式氫氧化鎳粉末n，形成氫氧化鎳。同樣，在負(fù)極池55內(nèi)，吸氫合金粉末h放出電子(e-)和氫離子(H+)，這些氫離子通過(guò)離子透過(guò)性隔離層43進(jìn)入正極池內(nèi)。即，在正極池54內(nèi)，進(jìn)行以下反應(yīng)，
在負(fù)極池55內(nèi)進(jìn)行以下反應(yīng)，(M吸氫合金粉)。
接著，在負(fù)極池55內(nèi)，吸氫合金粉末h放出的電子(e-)，通過(guò)吸氫合金粉末h邊移動(dòng)邊聚集(集電)在右側(cè)第2單元電池56中與正極池54構(gòu)成隔壁的集電部件45上，第2單元電池的正極池54內(nèi)的堿式氫氧化鎳粉末n從集電部件45接收電子(e-)，電子(e-)與氫離子一起供給到一連串接觸的堿式氫氧化鎳粉末n上，形成氫氧化鎳。而且，在右側(cè)第2單元電池56的負(fù)極池55內(nèi)，吸氫合金粉末h放出電子(e-)和氫離子(H+)，該氫離子通過(guò)離子透過(guò)性隔離層43進(jìn)入正極池54內(nèi)。在負(fù)極池55內(nèi)放出的電子(e-)聚集在負(fù)極集電極本體47上，從負(fù)極端子51通過(guò)配線53移動(dòng)到負(fù)荷裝置57上，再由配線52移動(dòng)到正極集電極本體46。這樣，由正極集電極本體46的正極端子50經(jīng)負(fù)荷裝置57向負(fù)極集電極本體47的負(fù)極端子51形成電流流動(dòng)。這樣產(chǎn)生1.2V×2(2.4V)的電壓(進(jìn)行放電)。
另一方面，向三元電池41充電，按以下形式進(jìn)行。利用充電器58向電池41施加規(guī)定的電壓，由負(fù)極集電極本體47的負(fù)極端子51向右側(cè)第2單位電池56的負(fù)極池55供給電子(e-)。電子(e-)一邊在吸氫合金粉末h內(nèi)移動(dòng)，一邊由此產(chǎn)生如下反應(yīng)，產(chǎn)生羥基離子。
(M吸氫合金粉)在負(fù)極池55內(nèi)產(chǎn)生的羥基離子(OH-)，通過(guò)離子透過(guò)性隔離層43移動(dòng)到左側(cè)正極池54內(nèi)，與氫氧化鎳粉末n進(jìn)行以下反應(yīng)放出電子(e-)。
在正極池54內(nèi)放出的電子(e-)聚集在集電部件45上，移動(dòng)到左鄰的負(fù)極池55內(nèi)的吸氫合金粉末h上，這樣發(fā)生上式所示的反應(yīng)，產(chǎn)生羥基離子。在負(fù)極池55內(nèi)產(chǎn)生的羥基離子(OH-)，通過(guò)離子透過(guò)性隔離層43移動(dòng)到左側(cè)第1單元電池56的正極池54內(nèi)，與氫氧化鎳粉末n進(jìn)行上式反應(yīng)，放出電子(e-)。電子(e-)聚集在正極集電極本體46的正極端子50上，送往充電器58。
(第2實(shí)施方案)圖15是第二發(fā)明的第2實(shí)施方案層疊型三元電池的中央縱向斷面概念示意圖。
如圖15所示，本例的三元電池41-1是鉛電池，由單元鉛電池56的6組串聯(lián)連接構(gòu)成。單元鉛電池56在中間部分由耐酸性的離子透過(guò)性隔離層43分開(kāi)，形成正極池54和負(fù)極池55。左端(第1組)單元電池56的正極池54左端壁和右端(第6組)單元電池56的負(fù)極池55右端壁，分別由作為集電極本體46、47的耐酸性導(dǎo)電體(鉑板或鉛板)側(cè)壁構(gòu)成，第1組單元電池56的負(fù)極池55的右側(cè)壁和第6組單元電池56的正極池54的左側(cè)壁，由作為集電部件45的耐酸性導(dǎo)電體側(cè)壁(鉑板或鉛板)構(gòu)成。位于中間的4組的單元電池56，在各組單元電池56之間，通過(guò)作為兼作隔壁的集電部件45的耐酸性導(dǎo)電體(鉑板或鉛板)形成串聯(lián)連接，同時(shí)，通過(guò)作為集電部件45的耐酸性導(dǎo)電體側(cè)壁(鉑板或鉛板)也和左端(第1組)和右端(第6組)的單元電池56形成串聯(lián)連接。
在各池54、55內(nèi)，填充稀硫酸溶液(硫酸水溶液)r作為本例中共同的電解質(zhì)溶液。而且，在正極池54內(nèi)的稀硫酸溶液中添加二氧化鉛(PbO2)粉末A，使其懸浮。另一方面，在負(fù)極池55內(nèi)的稀硫酸溶液中添加金屬鉛(Pb)粉末B，使其懸浮。
由上述結(jié)構(gòu)形成的第2實(shí)施方案的三元電池41-1，按如下方式放電。即，與左端的正極集電極本體46相接觸的正極池54，接收來(lái)自集電極本體46的電子，并將電子(e-)供給二氧化鉛粉末A，按下式進(jìn)行反應(yīng)，形成硫酸鉛(PbSO4)，并產(chǎn)生離子。
接著，正極池54內(nèi)的陰離子由離子透過(guò)性隔離層43移動(dòng)到負(fù)極池55內(nèi)，與金屬鉛粉末B按下式進(jìn)行反應(yīng)，放出電子(e-)，使其氧化，生成硫酸鉛粉。
負(fù)極池55內(nèi)的電子聚集在集電部件45上，由集電部件45將電子供給右鄰的正極池54內(nèi)的二氧化鉛粉末A，按上式進(jìn)行反應(yīng)，生成硫酸鉛(PbSO4)，并產(chǎn)生離子。而且，正極池54內(nèi)的陰離子由離子透過(guò)性隔離層43移動(dòng)到負(fù)極池55內(nèi)，與金屬鉛粉B按上式反應(yīng)，放出電子，生成硫酸鉛粉末。該電子聚集在集電部件45上。該反應(yīng)在各單元電池56中依次反復(fù)進(jìn)行，電子通過(guò)負(fù)荷裝置(未圖示)從右端的負(fù)極集電極本體47向左端的正極集電極本體46移動(dòng)，反之，電流通過(guò)負(fù)荷裝置(未圖示)從正極集電極本體46向右端的負(fù)極集電極本體47流動(dòng)。在本例的情況中，產(chǎn)生約13.6V的電壓。對(duì)于集電極本體和電極，只要是耐酸性的導(dǎo)電體，任何一種都可使用，例如也可以用碳和導(dǎo)電性聚合物。
(第3實(shí)施方案)圖16是第二發(fā)明的第3實(shí)施方案層疊型三元電池的中間縱向斷面概念示意圖。
如圖16所示，本例的三元電池41-2和圖15的第2實(shí)施方案一樣，是鉛電池，其構(gòu)成是配置貫通軸向的可自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸59，利用手動(dòng)或旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置(未圖示)使電池41-2旋轉(zhuǎn)。在與旋轉(zhuǎn)軸59上的各池54、55內(nèi)相對(duì)應(yīng)的位置，在相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸59垂直的方向上，外伸設(shè)置數(shù)個(gè)攪拌葉片59a，利用旋轉(zhuǎn)軸59的旋轉(zhuǎn)使各池54、55內(nèi)的稀硫酸溶液r與懸浮的二氧化鉛粉A或金屬鉛粉B一起進(jìn)行攪拌，而與第2實(shí)施方案的電池41-1不同。
因此，根據(jù)本例的三元電池41-2，通過(guò)攪拌作為電極粉末的二氧化鉛粉A和金屬鉛粉B，使各電極粉體A、B和集電極本體46、47或集電部件45形成良好的接觸，所以，能增大各池54、55(池部件42參照?qǐng)D13)的容量，并獲得電量的增大。通過(guò)攪拌作為電極粉末的二氧化鉛粉A和金屬鉛粉B，可防止硫酸鉛粒子在集電極本體和集電部件上的附著，所以，能將鉛板用作集電極本體46、47和集電部件45。除了具有攪拌裝置59這一點(diǎn)以外，由于與第2實(shí)施方案的電池41-1相同，所以，與第2實(shí)施方案相同的部件采用相同的符號(hào)表示而省去說(shuō)明。
(第4實(shí)施方案)圖17是第二發(fā)明的第4實(shí)施方案層疊型三元電池的中間縱向斷面概念示意圖。
如圖17所示，本例的三元電池41-3是和圖16的第3實(shí)施方案相同的具有攪拌裝置的鉛電池，但是，攪拌裝置與第3實(shí)施方案的電池41-2不同。即，本例的攪拌裝置由正極池54用的攪拌裝置60和負(fù)極池55用的攪拌裝置61構(gòu)成，各攪拌裝置60、61具有循環(huán)泵62、63，在硫酸水溶液r的循環(huán)管64、65注入口處安裝有分散噴嘴66、67，抽出口處安裝有電極粉末A、B的過(guò)濾器68、69，以使硫酸水溶液r形成循環(huán)。在本例的電池41-3中，分別由分散噴嘴66、67向正極池54或負(fù)極池55中噴射硫酸水溶液r，攪拌電極粉末A、B。另外，泵與電解質(zhì)溶液間采用回水彎管(trap)等加以隔離。
通過(guò)攪拌作為本例三元電池41-3的電極粉末二氧化鉛粉末A和金屬鉛粉B，使各電極粉末A、B和集電極本體46、47或集電部件45形成良好的接觸，所以，能增大各池54、55(池部件42參照?qǐng)D13)的容量，在獲得電量增大的同時(shí)，能防止硫酸鉛粒子向集電極本體和集電部件附著，所以，能將鉛板用作集電極本體46、47和集電部件45。只是攪拌裝置不同，其他部分與第3實(shí)施方案電池41-2相同，所以，與第3實(shí)施方案相同的部分采用相同的符號(hào)表示而省去說(shuō)明。
(第5實(shí)施方案)圖18是第二發(fā)明的第5實(shí)施方案層疊型三元電池的中間縱向斷面概念示意圖。
如圖18所示，本例的三元電池41-4是具有與圖17的第4實(shí)施方案相同結(jié)構(gòu)攪拌裝置的鉛電池，然而，攪拌裝置與第4實(shí)施方案的電池41-3不同。即，本例的攪拌裝置是利用鼓風(fēng)機(jī)71、72通過(guò)配管73、74從惰性氣體源70，由分散噴嘴75、76將氮?dú)狻鍤獾榷栊詺怏w供入正極電池54和負(fù)極池55中的氫氧化鉀水溶液k中，攪拌電極粉末n、h，使形成流動(dòng)化。另一方面，向正極池54和負(fù)極池55中供給氮?dú)?、氬氣等惰性氣體，通過(guò)過(guò)濾器79、80由另外的配管77、78向大氣中開(kāi)放抽出。
對(duì)于本例的三元電池41-4，分別將氫氧化鎳粉末n裝入正極池54內(nèi)，將吸氫合金粉末h裝入負(fù)極池55內(nèi)，使在作為電解質(zhì)溶液的氫氧化鉀水溶液k中懸浮，構(gòu)成鎳氫型三元二級(jí)電池。正極池54的流動(dòng)化攪拌氣體，使用氧氣或空氣，負(fù)極池55的流動(dòng)化攪拌氣體，使用氫氣。此時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)。即，負(fù)極池55中，吸氫合金粉末h與氫發(fā)生下列反應(yīng)
當(dāng)電池與負(fù)荷裝置57(參照?qǐng)D13)連接時(shí)，被吸氫合金粉末h吸留的氫氣，與電解質(zhì)溶液k中的羥基離子進(jìn)行反應(yīng)，按下式放出電子和水。
放出的電子聚集在負(fù)極集電極本體47上，通過(guò)負(fù)荷裝置57(參照?qǐng)D13)向正極集電極本體46移動(dòng)，在正極池46內(nèi)移動(dòng)到堿式氫氧化鎳粉末n上，按下式與水反應(yīng)，生成氫氧化鎳和羥基離子。
羥基離子透過(guò)隔離層43向負(fù)極池55移動(dòng)，與氫化金屬反應(yīng)，放出電子和水。
另一方面，在正極池54內(nèi)，由于供入氧氣或空氣，產(chǎn)生以下反應(yīng)。
結(jié)果是，通過(guò)充電時(shí)按下式進(jìn)行的反應(yīng)生成NiOOH而進(jìn)行發(fā)電。
(第6實(shí)施方案)圖19是第二發(fā)明的第6實(shí)施方案層疊型三元電池的中間縱向斷面概念示意圖。
如圖19所示，本例的三元電池41-5和圖13的第1實(shí)施方案相同，是由鎳氫二級(jí)電池構(gòu)成，但是，正極池54和負(fù)極池55的容量相當(dāng)大。取而代之的是，從集電極本體46、47和集電部件45向正極池54或負(fù)極池55內(nèi)，分別以一定間隔外伸設(shè)置多個(gè)接線柱81、82、83。在本例的情況下，對(duì)于集電極本體46、47和集電部件45，由于使用了鎳板，所以接線柱81、82、83也可以與鎳板形成一個(gè)整體。在本例的電池41-5中，大幅度擴(kuò)大了各池54、55的容積，而電極粉末n、h與集電極本體46、47和集電部件形成可靠的接觸，所以，能充分的傳送電(電子和電流)。在本例的電池41-5中也可以使用第3實(shí)施方案或第4實(shí)施方案的攪拌裝置59，或把60和61組合使用。
(其他的實(shí)施方案)以上說(shuō)明了第二發(fā)明的三元電池實(shí)施方案，但也可以按下述實(shí)施。
①作為正極和負(fù)極的活性物質(zhì)粉末，除上述以外，例如，可使用氫氧化鎳和鎘，或氫氧化鎳和氫氧化鐵。
②在上述實(shí)施方案中，雖然講述的結(jié)構(gòu)是通過(guò)導(dǎo)電性(耐酸性或耐堿性)的導(dǎo)電部件45將2～6個(gè)單元二級(jí)電池56進(jìn)行串聯(lián)連接，但也可以按照所要求的電壓，以任意個(gè)進(jìn)行串聯(lián)連結(jié)。
③關(guān)于電池的容量，可根據(jù)所要求的電力容量，增大電池部件42的容積，也可根據(jù)需要，設(shè)置攪拌裝置和接線柱。
3.第三發(fā)明的實(shí)施方案以下對(duì)第三發(fā)明的實(shí)施方案以具體實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，即，以三元結(jié)構(gòu)電池(三元電池)作為結(jié)構(gòu)的一部分的，具有作為可充放電的電力貯藏設(shè)備功能的設(shè)備或裝置、以三元電池中貯藏的電力作為動(dòng)力源的旋轉(zhuǎn)機(jī)器、以三元電池中貯藏的電力作為動(dòng)力源的移動(dòng)物體、以三元電池中貯藏的電力供給其他設(shè)備的電力輸送裝置和將三元電池中貯藏的電力轉(zhuǎn)變成光能、動(dòng)能、或熱能的設(shè)備。
(門)建筑物的門和汽車的門等各種門，為了隔熱和提高強(qiáng)度，大多采用雙層結(jié)構(gòu)，但是其內(nèi)部空間卻沒(méi)有有效利用。
因此，可將門的內(nèi)部空間作為可充放電的三元電池的池使用。
即，以上述機(jī)構(gòu)對(duì)三元電池進(jìn)行充電，將門的內(nèi)部空間用作電力貯藏庫(kù)。
其結(jié)果是，將本實(shí)施例用于建筑物的門時(shí)，在由商用電源停電引起事故中，即使停止供電，貯藏在門內(nèi)的三元電池的電力用作應(yīng)急電源，而在用于汽車門時(shí)，不需要另外搭載蓄電池。而且，電池活性物質(zhì)主要是金屬粒子，所具有的特征是在汽車發(fā)生事故時(shí)耐沖擊性強(qiáng)，而且具有吸音作用，隔音性很優(yōu)良。
圖20是內(nèi)部空間具有可充放電的三元電池的門縱向斷面圖。在圖20中，91是門的外殼、92是利用鉸鏈的正極端子、93是利用鉸鏈的負(fù)極端子、94是導(dǎo)電性的集電部件，用集電部件94和非導(dǎo)電性的隔離層95分割形成為數(shù)個(gè)池，各個(gè)池由離子透過(guò)性隔離層96分割成2部分，在分割后的一側(cè)池中，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液97，而在分割后的另一側(cè)池中，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液98。99為鍵裝置、100為旋鈕。
(橋墩)橋墩多數(shù)是鋼制的或混凝土制的，鋼制橋墩多數(shù)是中空結(jié)構(gòu)，但是，中空的內(nèi)部空間沒(méi)有有效利用。
因此，可將中空鋼制橋墩的內(nèi)部用作可充放電三元電池的池。
即，以上述機(jī)構(gòu)向三元電池進(jìn)行充電，將橋墩的內(nèi)部空間用作電力貯藏庫(kù)。
其結(jié)果是，通過(guò)在橋墩空洞部分內(nèi)填充作為活性物質(zhì)的鐵粉等，增強(qiáng)了底座受破壞的強(qiáng)度，另一方面，例如，如橋墩靠近海洋附近時(shí)，可貯藏利用海水溫差發(fā)的電力或利用潮汐發(fā)的電力，也可貯藏風(fēng)力發(fā)的電力。
圖21是內(nèi)部空間具有可充放電三元電池的橋墩縱向斷面圖。圖21中，101是橋墩塊料(ブロツク)，102是分支凸緣(フラソジ)、103是導(dǎo)電性集電部件，由集電部件103分割的各池，由離子透過(guò)性隔離層104分割成2部分，分割后的一側(cè)池中填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液105，而在分割后的另一側(cè)池中，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液106。
例如，將20m方形、5m高的塊，疊成80層以4個(gè)橋墩形成橋梁，橋墩塊料101以鐵合金制成，內(nèi)部施以鍍鎳，隔離層104使用氧化金屬燒結(jié)體等絕緣體強(qiáng)度高的材料，作為正極粉末活性物質(zhì)，使用在氫氧化鎳粉末中混合了金屬鎳粉的活性物質(zhì)，作為負(fù)極粉末活性物質(zhì)，使用氫氧化鐵粉和金屬鎳粉混合的活性物質(zhì)，作為電解質(zhì)溶液，使用6當(dāng)量的氫氧化鉀溶液時(shí)，可貯藏700億kWhr的電力，該電力是日本全國(guó)商業(yè)用電約1個(gè)月的電力。
(大壩)大壩，一般是填充混凝土構(gòu)筑成的巨大建造物，但是，這種巨大容積僅用作將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)變成電力的設(shè)備。
因此，作為鋼制外殼的大壩，可將其內(nèi)部空間用作可充放電三元電池的巨大的池。
即，不僅將大壩作為將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)變成電力的設(shè)備，而且以上述機(jī)構(gòu)向三元電池充電，將大壩的內(nèi)部空間用作電力貯藏庫(kù)。
其結(jié)果是，與揚(yáng)水發(fā)電效率為60％比較，電力貯藏效率高達(dá)95％。
圖22是內(nèi)部空間具有可充放電三元電池的大壩側(cè)視圖。圖22中，111是正極集電極本體、112是負(fù)極集電極本體、113是導(dǎo)電性集電部件，由集電部件113分割的各池，由離子透過(guò)性隔離層114分割成2個(gè)部分，分割后的池中，靠近正極集電極本體的池部分內(nèi)，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液115，在分割后的池中，靠近負(fù)極集電極本體的池部分內(nèi)，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液116。
(散熱器)液冷式散熱器，作為冷卻介質(zhì)使用水和油，但這種冷卻介質(zhì)向燃料等的轉(zhuǎn)用是困難的，僅作為冷卻劑使用。
因此，用可充放電的三元電池構(gòu)成散熱器時(shí)，將電解液作為冷卻介質(zhì)。
即，電池充放電時(shí)，通過(guò)電解液接受必要的熱而將散熱器用作電力貯藏器。
其結(jié)果是，例如，不需要在汽車上搭載蓄電池，也可提高電池的電力貯藏效率。特別是外界氣溫低時(shí)，電池的反應(yīng)速度可通過(guò)加熱電解液進(jìn)行促進(jìn)。
圖23是作為電力貯藏器的散熱器簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。在圖23中，121是散熱器本體、122是葉片，散熱器本體121由離子透過(guò)性隔離層123分割成2部分，在分割后的一側(cè)中，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液124，而在分割后的另一側(cè)中，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液125。126是正極集電極本體、127是負(fù)極集電極本體。128a、128b是用于再生活性物質(zhì)的分離活性物質(zhì)過(guò)濾器，分離活性物質(zhì)過(guò)濾器128b與熱源相通。把來(lái)自熱源的熱傳給散熱器本體121。
(屋頂)一般在住宅的屋頂上使用隔熱性和斥水性優(yōu)良的瓦、茅草、陶瓷等，但是屋頂自身沒(méi)有能量轉(zhuǎn)換功能，可以說(shuō)屋頂和頂棚之間的很大空間也是白白浪費(fèi)的。
因此，利用屋頂和頂棚的空間形成了可充放電的三元電池。
即，作為不把兼作隔熱材料的土封入屋頂里，代之封入的是三元電池的粉末活性物質(zhì)，將屋頂里用作電力貯藏庫(kù)。
其結(jié)果是，例如，把設(shè)在屋頂上的太陽(yáng)能電池和風(fēng)力發(fā)電得到的電力貯藏在三元電池內(nèi)，而且，若三元電池具有熱交換功能的話，在夏季，抽吸室內(nèi)的熱風(fēng)用于三元電池的電池反應(yīng)，冬季時(shí)，將三元電池的反應(yīng)生成熱向室內(nèi)釋放，使室內(nèi)形成冬暖夏涼。三元電池不僅用作電力貯藏裝置，而且也可用作空調(diào)設(shè)備。在汽車的頂棚部分也設(shè)置具有熱交換功能的三元電池，同樣可獲得空調(diào)效果。
圖24是在頂棚部分具有可充放電三元電池的房屋縱向斷面圖。圖24中，131是屋頂、132a、132b是墻壁，在由屋頂131和墻壁132a、132b和梁133圍成的頂棚部分內(nèi)，由一個(gè)壁132a向另一個(gè)壁132b配置數(shù)個(gè)集電部件134，用集電部件134分割的各池，再由離子透過(guò)性隔離層135分割成2部分，在分割后的池中靠近正極集電極本體136部分內(nèi)，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液137，而在分割后的池中靠近負(fù)極集電極本體138部分內(nèi)，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液139。
(汽車的機(jī)罩和行李箱蓋)汽車的機(jī)罩和行李箱蓋，雖然用來(lái)覆蓋發(fā)動(dòng)機(jī)以及其他內(nèi)裝物和用作強(qiáng)度部件，但其內(nèi)面部分沒(méi)有利用。
因此，將機(jī)罩和行李箱蓋用作三元電池的殼體，在機(jī)罩和行李箱蓋的內(nèi)側(cè)形成可充放電的三元電池。
即，機(jī)罩和行李箱蓋上具有電池功能。
其結(jié)果是，迄今已不需要在機(jī)罩內(nèi)搭載蓄電池，而且，三元電池發(fā)揮了強(qiáng)度部件的功能，增強(qiáng)了機(jī)罩和行李箱蓋的強(qiáng)度。
圖25是內(nèi)側(cè)具有可充放電三元電池的部分機(jī)罩的示意斷面圖。圖25中，141是機(jī)罩、142是導(dǎo)電性的集電部件，由集電部件142分割的各池，再用離子透過(guò)性隔離層143分割成2部分，分割后的一側(cè)池中，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液144，分割后的另一側(cè)池中，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液145。
(道路)一般講，道路施工時(shí)，下層鋪設(shè)路基材料，在下層路基材料上鋪設(shè)上層路基材料，表層部分鋪設(shè)瀝青，路基材料除了用作道路基礎(chǔ)外，未特別加以利用。
因此，使用粉末活性物質(zhì)取代現(xiàn)在一般使用的路基材料，在靠近地表面附近形成可充放電的三元電池。
即，利用上述機(jī)構(gòu)對(duì)三元電池充電，在道路中貯藏大量電力。
其結(jié)果是，利用伴隨著電池反應(yīng)的發(fā)熱可防止道路凍結(jié)，通過(guò)粉末活性物質(zhì)的再生，可使路基材料再循環(huán)。
圖26是形成可充放電三元電池的地表面附近的斷面圖。圖26中，151是鋪設(shè)的瀝青、152是正極集電極本體、153是負(fù)極集電極本體、154是導(dǎo)電性集電部件，由集電部件154分割的池，再用離子透過(guò)性隔離層155分割成2部分，分割后的池中靠近正極集電極本體的池部分中，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液156，而在分割后的池中靠近負(fù)極集電極本體的池部分內(nèi)，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液157。
(食品器具)一般講，為了使食品器具具有很好的保溫性，多數(shù)使用隔熱性高的陶器和金屬制成的雙層結(jié)構(gòu)的器具。然而，由于隔熱性高、熱容量大，所以在向食品器具裝入食品之前，為使與該食品溫度調(diào)和，或預(yù)先將容器加熱，或冷卻，因此，需要確保良好的保溫性。
因此，將食品器具的底部或側(cè)部制成雙層結(jié)構(gòu)，利用該雙層結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間形成能充放電的三元電池，在其內(nèi)部空間內(nèi)埋設(shè)發(fā)熱元件或冷卻元件。
即，將該三元電池內(nèi)貯藏的電力作為電源，啟動(dòng)發(fā)熱元件或冷卻元件，加熱保存熱的食品，或冷卻保存冷的食品。
其結(jié)果是，在將熱的食品裝入食品器具之前不必加熱食品器具，也不必將該食品放涼。另外，在將冷的食品放入食品器具之前，不必將食品器具進(jìn)行冷卻，也不必對(duì)該食品加溫。
圖27是側(cè)部具有可充放電三元電池的食品器具縱向斷面圖。圖27中，161是食品器具把手，食品器具本體162形成具有內(nèi)部空間的雙層結(jié)構(gòu)。食品器具本體162側(cè)面的內(nèi)部空間，由離子透過(guò)性隔離層163分割成2部分，分割后的一個(gè)空間內(nèi)，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液164，而分割后的另一個(gè)空間內(nèi)，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液165。在食品器具底部埋設(shè)發(fā)熱元件(或冷卻元件)166。167是電源開(kāi)關(guān)、168是充電插座。由充電插座168向上述結(jié)構(gòu)的食品器具側(cè)面三元電池進(jìn)行充電，在將食品裝入食品器具中時(shí)，啟動(dòng)電源開(kāi)關(guān)167，用側(cè)面三元電池中充的電力啟動(dòng)發(fā)熱元件(或冷卻元件)166，以加熱保持或冷卻保持食品器具內(nèi)的食品。
(平衡錘)動(dòng)力鏟、叉式起重車、吊車等起重機(jī)，為了與提取的重物保持平衡，一般將平衡錘作為必須的附屬物，這種平衡錘為金屬塊，除了用作重量平衡外，沒(méi)有其他利用。
因此，在平衡錘的內(nèi)部具有正極集電極本體和負(fù)極集電極本體，在該正極集電極本體和負(fù)極集電極本體之間裝有離子透過(guò)性隔離層，在正極集電極本體和離子透過(guò)性隔離層之間填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液，在負(fù)極集電極本體和離子透過(guò)性隔離層之間填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液，形成可充放電的三元電池。
即，不僅將平衡錘作為單一的重物，而且可用作電力貯藏器。
其結(jié)果是，可以將內(nèi)藏的三元電池的電力用作動(dòng)力鏟、叉式起重車、吊車等起重機(jī)的工作電源。
(凹床)根據(jù)住宅，有時(shí)向凹床下通入高溫燃燒排氣，或通過(guò)設(shè)置電加熱器，用作室內(nèi)供暖裝置的熱源。然而，將這種熱難以應(yīng)用于冷氣機(jī)，所以還不能說(shuō)充分利用了凹床下的空間。
因此，可在凹床下形成可充放電的三元電池。
即，將凹床下形成電力貯藏庫(kù)，因充放電時(shí)，一種電極進(jìn)行放熱，另一種電極進(jìn)行吸熱，故可用于室內(nèi)冷暖空調(diào)房。
這樣，由于作為冷暖空調(diào)房電源的電池吸放熱可直接利用，所以與利用壓縮性傳熱介質(zhì)的膨脹、壓縮產(chǎn)生的氣化熱和發(fā)散熱進(jìn)行冷暖空調(diào)房間的一般空調(diào)器比較，提高了能量轉(zhuǎn)換效率。
圖28是具有可充放電三元電池的住宅凹床斷面圖。圖28中，171是凹床、172是正極、173是負(fù)極、174是導(dǎo)電性集電部件，利用由正極向負(fù)極配置的集電部件174分割的各池，再由離子透過(guò)性隔離層175分割成2部分，分割后的池中靠近正極的池部分中，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液176，而在分割后的池中靠近負(fù)極的池部分中，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液177。178是供給熱介質(zhì)的冷暖切換器、179是回收熱介質(zhì)的冷暖切換器。由供給熱介質(zhì)的冷暖切換器178，通過(guò)凹床下熱介質(zhì)流通空間180的熱介質(zhì)，由回收熱介質(zhì)冷暖切換器179回收，由正極熱交換器熱介質(zhì)供給泵181供給各正極池內(nèi)熱交換器182，經(jīng)過(guò)正極熱交換器熱介質(zhì)排出泵183，送至熱介質(zhì)的冷暖切換器178。由回收熱介質(zhì)冷暖切換器179回收的熱介質(zhì)，由負(fù)極熱交換器熱介質(zhì)供給泵184供給各負(fù)極池內(nèi)熱交換器185，經(jīng)負(fù)極熱交換器熱介質(zhì)排出泵186，送至供給熱介質(zhì)的冷暖切換器178。因此，通過(guò)將供給熱介質(zhì)的冷暖切換器178和回收熱介質(zhì)的冷暖切換器179，切換到冷氣機(jī)或供暖機(jī)，可以將充放電時(shí)電池反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)熱用作冷氣機(jī)冷源，或用作供暖熱源。
(床)一般講，床的隔熱性很好，冬天暖和，夏天熱。
因此，利用床表面下安裝彈簧體等彈性裝置的部分，在床內(nèi)形成可充放電的三元電池。
即，將床形成電力貯藏器，充放電時(shí)，由于一個(gè)電極放熱，另一個(gè)電極吸熱，所以將其放熱反應(yīng)用于供暖房，將其吸熱反應(yīng)用于冷氣機(jī)。
這樣，作為空調(diào)房間的電力源，由于直接利用了電池的吸放熱，所以與利用伴隨壓縮性傳熱介質(zhì)膨脹、壓縮產(chǎn)生的氣化熱和發(fā)散熱進(jìn)行空調(diào)房間的一般空調(diào)器比較，提高了能量轉(zhuǎn)換效率。
具體的圖示例，因和圖28一樣，所以省去(也可以用凹床171代替床表面)。
(工程用電源)作為各種工程用電源，一般在不能用商用電源的場(chǎng)所，雖然可利用發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電設(shè)備，但是，會(huì)產(chǎn)生所謂噪音和排氣的公害。
因此，將可充放電的三元電池搭載在車輛上，設(shè)置在工程現(xiàn)場(chǎng)。這樣，在工程需要時(shí)，可由該三元電池供給電力。
這樣可提供低噪音、低排氣的電源供給裝置。特別是在住宅密集區(qū)和隧道等狹窄空間內(nèi)需要工程用電源時(shí)，其效果很大。
圖29是搭載可充放電三元電池的拖車側(cè)面圖。圖29中，191是動(dòng)力車、192是搭載三元電池的拖車。
(電動(dòng)機(jī))一般講，電動(dòng)機(jī)當(dāng)不能由外部電源供給電力時(shí)，就不能工作，還存在起動(dòng)時(shí)有額定以上電流流動(dòng)的缺點(diǎn)。
因此，將電動(dòng)機(jī)的殼體或臺(tái)座作為電池外殼，形成可充放電的三元電池。
即，通過(guò)在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部裝有電力貯藏裝置，即使外部電源不能供給電力，電動(dòng)機(jī)仍能工作。
這樣，將電動(dòng)機(jī)和電池組合在一起，減小了裝置的總?cè)莘e。起動(dòng)時(shí)，除了由外部電源，也可由三元電池供給電力，不需要過(guò)大的供電設(shè)備，并能控制外部電力的用量。而且，在電動(dòng)機(jī)的通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，只由三元電池供給電力，無(wú)需外部電力，即使停電時(shí)，電動(dòng)機(jī)仍能工作。
圖30(a)是殼體內(nèi)組裝了可充放電三元電池的電動(dòng)機(jī)縱向斷面圖。圖30(a)中，201是旋轉(zhuǎn)軸、202是轉(zhuǎn)子、203是磁線圈、204是正極集電極本體、205是離子透過(guò)性隔離層，206是負(fù)極集電極本體。在正極集電極本體204和離子透過(guò)性隔離層205之間，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液207，而在負(fù)極集電極本體206和離子透過(guò)性隔離層205之間，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液208。圖30(a)中，電池雖是一個(gè)，假如沿著圓周方向進(jìn)行疊層，或者在縱軸方向進(jìn)行疊層，則可得到高電壓。負(fù)極集電極本體206，雖然以圓形示出，若以矩形在縱軸方向上疊層，則能提高電動(dòng)機(jī)的體積效率。
圖30(b)是在臺(tái)座中組裝了可充放電三元電池的電動(dòng)機(jī)縱向斷面圖。圖30(b)中，209是電動(dòng)機(jī)215的臺(tái)座，210是正極集電極本體、211是離子透過(guò)性隔離層、212是負(fù)極集電極本體。在正極集電極本體210和隔離層211之間，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液213，而在負(fù)極集電極本體212和隔離層211之間，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液214。
用小型電動(dòng)機(jī)使本發(fā)明三元電池進(jìn)行工作的物品，例如，如在便攜式磁帶錄音機(jī)中使用時(shí)，則現(xiàn)在使用的電池空間可以省略，由于只有電動(dòng)機(jī)稍大，所以作為便攜式磁帶錄音機(jī)整體可以小型化。假如在大型電動(dòng)機(jī)中采用本發(fā)明的三元電池，也可以由三元電池供給電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)所需要的大電流，因此由于不需要只在起動(dòng)時(shí)需要的過(guò)大電源裝置，所以，外部電力用量也能大幅度地降低。
(發(fā)動(dòng)機(jī))一般講，在活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)等發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體內(nèi)，附設(shè)有使冷卻介質(zhì)流通的外套，啟動(dòng)這種發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)需要電動(dòng)機(jī)，在啟動(dòng)該電動(dòng)機(jī)時(shí)，又必須從外部電源供給電力。
因此，將發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體作為電池殼體，形成可充放電的三元電池。
即，形成電池的殼體，吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量，有效地轉(zhuǎn)換成電力，并將電力貯藏在發(fā)動(dòng)機(jī)殼體外側(cè)。
這樣，由于發(fā)動(dòng)機(jī)具有了蓄電作用，所以也就不需要外部電源了。通過(guò)利用發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量進(jìn)行蓄電，由于將以前廢棄到外部的熱能轉(zhuǎn)換成電能貯藏起來(lái)，所以提高了總體能量效率。
圖31是在殼體內(nèi)組裝了可充放電三元電池的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)縱向斷面圖。圖31中，221是旋轉(zhuǎn)軸、222是渦輪機(jī)、223是殼體、224是正極集電極本體、225是離子透過(guò)性隔離層、226是負(fù)極集電極本體。在正極集電極本體224和隔離層225之間，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液227，在負(fù)極集電極本體226和隔離層225之間，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液228。
圖31中所示的電池結(jié)構(gòu)，加上發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度，采用以比較高的溫度進(jìn)行工作的電池結(jié)構(gòu)(例如，將碳酸鋰、碳酸鉀等碳酸鹽作為電解質(zhì)，以約650℃左右的高溫工作的熔融碳酸鹽型燃料電池)，最好將由于充電而吸熱的電極與殼體223共用。圖31中，雖然示出了渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的情況，但活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的情況，可以將汽缸外周的冷卻雙層夾套作為電池的殼體。

(雙層結(jié)構(gòu)船)油輪等是泄漏時(shí)能污染海水液體的運(yùn)輸船，為了不使該液體因事故等而流入海洋，多數(shù)都采用雙層結(jié)構(gòu)，但是，這雙層結(jié)構(gòu)部分沒(méi)有得到有效利用。
因此，在雙層結(jié)構(gòu)部分內(nèi)，將海水和堿等作為電解液，形成可充放電的三元電池。
即，將船的雙層結(jié)構(gòu)部分用作電力貯藏庫(kù)。
其結(jié)果是，可以將貯藏的電力用作船在航行中的動(dòng)力源。
圖32是組裝了可充放電三元電池的雙層結(jié)構(gòu)船的部分示意側(cè)視圖。圖32中，231是作為正極集電極本體的油罐壁、232是離子透過(guò)性隔離層、233是作為負(fù)極集電極本體的船外壁。在正極集電極本體231和隔離層232之間，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液234，在負(fù)極集電極本體233和隔離層232之間，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液235。本實(shí)施例的情況，作為電解液也可以利用海水。這樣，通過(guò)將雙層結(jié)構(gòu)船的雙層結(jié)構(gòu)部分有效用作三元電池，例如，將100萬(wàn)噸油輪重量中的5％部分用作電池時(shí)，以10萬(wàn)馬力的功率可航行60小時(shí)。
(船)作為能源的石油、天然氣、核燃料和煤等，為了降低運(yùn)輸費(fèi)用，雖然可利用大排水量的大型船只進(jìn)行大量運(yùn)輸，但是沒(méi)有直接輸送電力的裝置。
因此，可將船倉(cāng)的一部分或全部作為可充放電三元電池的池。
即，將船倉(cāng)用作電力貯藏庫(kù)。
其結(jié)果是，可將貯藏的電力用作船在航行中的動(dòng)力源。
圖33是組裝了可充放電三元電池的船的縱向部分?jǐn)嗝鎴D。圖33中，241是作為正極集電極本體的船隔壁、242是作為負(fù)極集電極本體的船外壁。在正極集電極本體241和負(fù)極集電極本體242之間有兼作隔壁的數(shù)個(gè)導(dǎo)電性集電部件243，由集電部件243分割的各池，再由離子透過(guò)性隔離層244分割成2部分，在分割后的池中靠近正極集電極本體的池部分內(nèi)，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液245，在分割后的池中靠近負(fù)極集電極本體的池部分內(nèi)，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液246。
假設(shè)，用100萬(wàn)噸排水量的船制作三元電池時(shí)，可以貯藏1億kWhr的電力。如果1kWhr單價(jià)為10日元的話，可以運(yùn)輸相當(dāng)于10億日元的電力，與運(yùn)輸天然氣和煤比較，提高了運(yùn)輸效率，是優(yōu)選的。
(飛機(jī))飛機(jī)的機(jī)體與耐壓有關(guān)，而機(jī)翼與強(qiáng)度有關(guān)，所以形成雙重結(jié)構(gòu)，在機(jī)翼的一部分內(nèi)部空間中裝入燃料，其余的內(nèi)部空間卻沒(méi)有有效利用。
因此，利用機(jī)翼的內(nèi)部空間形成可充放電三元電池的池。
即，將機(jī)翼內(nèi)三元電池貯藏的電力用作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電力和航行中中機(jī)內(nèi)用電源。
其結(jié)果是，也就不需要電力用氣體渦輪機(jī)和專用蓄電池了，從而減輕了飛機(jī)的總重量。
圖34是組裝了可充放電三元電池的飛機(jī)機(jī)翼斷面圖。圖34中，251是作為正極集電極本體的機(jī)翼內(nèi)隔壁、252是作為負(fù)極集電極本體的機(jī)翼外壁。把兼作隔壁的導(dǎo)電性的數(shù)個(gè)集電部件253插在正極集電極本體251和負(fù)極集電極本體252之間，由集電部件253分割的各池，再由離子透過(guò)性隔離層254分割成2部分，在分割后的池中靠近正極集電極本體的池部分中，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液255，而在分割后的池中靠近負(fù)極集電極本體的池部分中，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液256。
(壓路機(jī))壓路機(jī)的壓路輥?zhàn)蛹却笥种?，壓路輥以重量發(fā)揮作用，因此，在輥?zhàn)觾?nèi)部填充大量鐵塊作為重物，但填充物沒(méi)有得到有效利用。
因此，以活性物質(zhì)粉末代替壓路機(jī)輥?zhàn)觾?nèi)部的鐵塊，形成可充放電的三元電池。
即，將壓路機(jī)的輥?zhàn)佑米饕苿?dòng)用電源。
其結(jié)果是，壓路輥除了作為重物外，也有效用作移動(dòng)電源。
圖35是組裝了可充放電三元電池的壓路機(jī)輥?zhàn)拥臄嗝鎴D。圖35中，261是作為正極集電極本體的旋轉(zhuǎn)軸、262是作為負(fù)極集電極本體的外壁。把兼作隔壁的導(dǎo)電性集電部件263插在正極集電極本體261和負(fù)極集電極本體262之間，由集電部件263分割的各池，再由離子透過(guò)性隔離層264分割成2部分，在分割后的池中靠近正極集電極本體的池部分內(nèi)，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液265，而在分割后的池中靠近負(fù)極集電極本體的池部分內(nèi)，填充負(fù)極粉體活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液266。
(電車)電車，一般通過(guò)導(dǎo)電弓由送電線供給電力，然而，架線既花費(fèi)用又花時(shí)間，導(dǎo)電弓和送電線的摩擦也是產(chǎn)生噪音的原因。
因此，將電車的車體底部作為可充放電三元電池的池。
即，在車體底部貯藏三元電池的電力，用作行走時(shí)的電力。
其結(jié)果是，也就不需要架線了。
圖36是在電車車體底部設(shè)置的可充放電三元電池的斷面結(jié)構(gòu)圖。圖36中，271是正極集電極本體、272是負(fù)極集電極本體，把兼作隔壁的數(shù)個(gè)導(dǎo)電性集電部件273插在正極集電極本體271和負(fù)極集電極本體272之間，由集電部件273分割的各池，再由離子透過(guò)性隔離層274分割成2部分，在分割后的池中靠近正極集電極本體的池部分中，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液275，在分割后的池中靠近負(fù)極集電極本體的池部分中，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液276。
例如，制作1噸三元電池時(shí)，貯藏100kWhr的電力，以這種貯藏的電力，在城市近郊行駛的電車，可以行駛數(shù)十分鐘，在停車時(shí)的暫短時(shí)間(數(shù)分鐘)內(nèi)也可以充電。然而，在新干線行駛的16輛車，最大需要15000kW的電力，當(dāng)各車輛沒(méi)有搭載4噸的三元電池時(shí)，不能行駛2小時(shí)，所以，容量小于2噸的三元電池，最好同時(shí)搭載發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電器和燃料電池。
(電力機(jī)車)電力機(jī)車以發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電器發(fā)電，雖然可以以此電力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)行駛，但是，由于對(duì)于負(fù)荷變動(dòng)的隨動(dòng)性很差，所以，必須搭載飛輪。而且，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電器的能量貯藏量少，所以，角動(dòng)量的變動(dòng)對(duì)行駛性能也產(chǎn)生惡劣影響。
因此，在發(fā)電器和電動(dòng)機(jī)之間設(shè)置可充放電的三元電池。
即，以三元電池貯藏的電力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，用作行駛用的電力。
其結(jié)果是，對(duì)于負(fù)荷變動(dòng)的隨動(dòng)性變好，由于提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，所以，增加了最大輸出功率，同時(shí)還有減少公害物質(zhì)排出量的優(yōu)點(diǎn)。
圖37(a)是具有可充放電三元電池的電力機(jī)車斷面圖。圖37(a)中，281是駕駛室、282是發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電器、283是三元電池、284是電動(dòng)機(jī)、285是控制裝置、286是驅(qū)動(dòng)輪。圖37(b)是在適用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，由發(fā)電器通過(guò)可充放電三元電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)構(gòu)一實(shí)施例的簡(jiǎn)要圖，287是壓縮機(jī)、288是燃料箱、289是燃燒器，由外部送入的空氣290用壓縮機(jī)287進(jìn)行壓縮，這種高壓空氣和燃料箱288內(nèi)的燃料由燃燒器289使其燃燒，生成高溫高壓氣體，將這種高溫高壓氣體的動(dòng)能經(jīng)膨脹機(jī)291、發(fā)電器292供給三元電池293，轉(zhuǎn)變成電力貯藏起來(lái)，再將這種電力經(jīng)控制裝置294供給電動(dòng)機(jī)295。
(電源車)電力機(jī)車和電車一般通過(guò)導(dǎo)電弓從送電線供給電力，所以沒(méi)有電氣化的路線不能行駛，停電時(shí)也不能行駛。所以要牽引上電源車，這種電源車是搭載了發(fā)電器和可充放電三元電池的車輛，或者只搭載可充放電三元電池的車輛。
即，以電源車的電力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，用作電力機(jī)車和電車行駛用的電力。
其結(jié)果是，即使在非電氣化線路上，電力機(jī)車和電車也能行駛。
圖38(a)是牽引電源車的電力機(jī)車斷面圖，圖38(b)是適用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，由發(fā)電器至可充放電三元電池的電力貯藏系統(tǒng)一實(shí)施例的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。在圖38(a)中，301是電力機(jī)車、302是電源車，對(duì)于與圖37相同的構(gòu)成元件，附以相同的編號(hào)，說(shuō)明省略。圖38(b)與圖37(b)不同之處是不含有圖37(b)中的控制裝置294和電動(dòng)機(jī)295。
(低噪聲電車)電車一般是通過(guò)導(dǎo)電弓從送電線供給電力，所以導(dǎo)電弓和送電線的摩擦?xí)a(chǎn)生噪音。為此，當(dāng)行駛在住宅密集區(qū)時(shí)，為了降低噪音，有時(shí)只能低速行駛。而且，作為高速輸送裝置的電車緩慢行駛也會(huì)造成大量時(shí)間的損失，不能準(zhǔn)時(shí)到達(dá)目的地。
因此，作為搭載了發(fā)電器和可充放電三元電池或只搭載可充放電三元電池的車輛構(gòu)成的電源車的牽引電源，可在各種車輛上搭載三元電池。
即，在高速行駛時(shí)將導(dǎo)電弓收起，仍能以三元電池貯藏的電力行駛。
其結(jié)果是，可以降低高速行駛時(shí)的噪音。
圖39是具有可充放電三元電池的低噪聲電車斷面圖，與圖38(a)的電力機(jī)車301不同點(diǎn)是在該電力機(jī)車301上附加了導(dǎo)電弓311。
(電線)以前，高頻電力輸送使用同軸電纜，低頻電力輸送使用平行型電纜，然而，當(dāng)來(lái)自電源的電力發(fā)生短暫停電或短期停電時(shí)，電力則停止供應(yīng)，所以，不允許瞬時(shí)停止工作的機(jī)器就會(huì)發(fā)生重大的事故。
因此，將送電線作為集電極本體，在其周圍填充粉末活性物質(zhì)，使送電線也具有可充放電三元電池的功能。
即，形成三元電池，使電力適應(yīng)于必須的機(jī)器電壓，在短時(shí)間內(nèi)供給三元電池內(nèi)貯藏的電力。
其結(jié)果是，在以較小的直流電工作的設(shè)備中，在短暫的停電時(shí)，由三元電池可供給需要的電力，即使在商用電源暫時(shí)停電，或電源切換時(shí)，或電源插頭拔掉時(shí)，電器設(shè)備也不會(huì)停止工作。特別是對(duì)個(gè)人計(jì)算機(jī)和電鐘等以小電力工作的設(shè)備，能充分適應(yīng)它們的電故障。
圖40(a)是現(xiàn)有的送電線斷面圖，圖40(b)是組裝了可充放電三元電池的送電線斷面圖，圖40(c)是從組裝了可充放電三元電池的送電線向終端設(shè)備供應(yīng)電力的一實(shí)施例概略流程圖。
圖40(a)中，321、322是送電線。圖40(b)中，323是作為正極集電極本體的電線，324是作為負(fù)極集電極本體的電線。在正極集電極本體323和負(fù)極集電極本體324之間插入數(shù)個(gè)導(dǎo)電性的集電部件325，形成數(shù)個(gè)池，各池再由離子透過(guò)性隔離層326分割成2部分，在分割后的池中靠近正極集電極本體的池部分內(nèi)，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液327，而在分割后的池中靠近負(fù)極集電極本體的池部分中，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液328。
圖40(c)中，329是交流100伏電源、330是交流100伏送電線，331是整流器、332是內(nèi)裝三元電池的送電線、333是個(gè)人計(jì)算機(jī)。例如，如在送電線332中封裝10克(gr)粉末活性物質(zhì)，則在鎳氫電池的場(chǎng)合，可以以7.2V、1A的直流電供電400秒鐘。
(電桿)為了輸送電力，雖然在電桿的高處裝配有電纜，但是，電桿構(gòu)造物自身卻沒(méi)能有效利用。
因此，將電桿形成可充放電三元電池的構(gòu)造。
即，通常由商用電源供給電力，停電時(shí)由電桿的三元電池供給電力。
其結(jié)果是，即使商用電源停電時(shí)，也不會(huì)中斷而繼續(xù)供電。
圖41是裝入了可充放電三元電池的電桿斷面圖。圖41中，341是地表面、342是正極、343是負(fù)極，這些正極和負(fù)極之間插入數(shù)個(gè)集電部件344，用集電部件344分割的各池，再由離子透過(guò)性隔離層345分割成2部分，在分割后的池中靠近正極的池部分內(nèi)，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液346，而在分割后的池中靠近負(fù)極的池部分內(nèi)，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液347。
(電燈泡)一般是，電燈泡是在金屬容器上連接玻璃容器，在該玻璃容器中配置燈絲，經(jīng)金屬容器向燈絲供電，使燈發(fā)光。這樣，在使電燈泡發(fā)光時(shí)，必須用外部電源。
因此，在電燈泡的金屬容器部分內(nèi)填充粉末活性物質(zhì)，形成可充放電的三元電池。
即，使三元電池的端子和電燈泡的燈絲端子形成短路，即可發(fā)光。
其結(jié)果是，在沒(méi)有外部電源時(shí)，仍可以使電燈泡發(fā)光。
圖42是裝入了可充放電三元電池的電燈泡斷面圖。圖42中，351是正極集電極本體、352是負(fù)極集電極本體，353是離子透過(guò)性隔離層，在正極集電極本體351和隔離層353之間，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液354，而在負(fù)極集電極本體352和隔離層353之間，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液355。356是燈絲、357是燈絲端子、358是電池正極端子、359是充電插座。燈絲356的一端和電池的負(fù)極集電極本體352在內(nèi)部進(jìn)行連接，所以，燈絲端子357和電池正極端子358形成短路，即可使電燈泡發(fā)光。
(手電筒)手電筒一般是在帶有電源開(kāi)關(guān)的筒狀容器中裝入電池，使電燈泡發(fā)光，但是，在手電筒的容器中再裝入電池容器的所謂雙層容器結(jié)構(gòu)，其重量大。
因此，將手電筒的容器用作集電極本體，在容器內(nèi)裝入粉末活性物質(zhì)和電解液，形成可充放電的三元電池。
即，將手電筒的容器用作三元電池的殼體。
其結(jié)果是，由于不需要向現(xiàn)有手電筒中裝入電池，所以，能使手電筒重量減輕和小型化。
圖43是裝入了可充放電三元電池的手電筒斷面圖。圖43中，361是電燈泡、362是開(kāi)關(guān)、363是正極集電極本體、364是負(fù)極集電極本體，365是離子透過(guò)性隔離層，在正極集電極本體363和隔離層365之間，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液366，而在負(fù)極集電極本體364和隔離層365之間，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液367。
(巨大隕石軌道變更裝置)
作為巨大隕石軌道的變更裝置，是將鉛蓄電池的電力作為能量，把配置在2個(gè)軌道上的金屬?gòu)椡柽M(jìn)行發(fā)射，將該金屬?gòu)椡璐蛉刖薮箅E石中，改變隕石軌道，雖然已提出了這種方法，但是，打入隕石的能量卻不能滿足。
因此，在地表面附近，以大電流形成可充放電的三元電池。
即，將三元電池中貯藏的電流轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，大幅度增加由導(dǎo)軌槍(レ-ルガソ)發(fā)射金屬?gòu)椡璐蛉腚E石中的能量。
圖44(a)是在地表面附近形成的可充放電的三元電池縱向斷面圖。圖44(a)中，371是地表面、372是正極、373是負(fù)極，在正極371和負(fù)極372之間插入數(shù)個(gè)導(dǎo)電性集電部件374，由集電部件374分割的各池，再由離子透過(guò)性隔離層375分割成2部分，在分割后的池中靠近正極部分內(nèi)，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液376，而在分割后的池中靠近負(fù)極的池部分內(nèi)，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液377。
圖44(b)是利用導(dǎo)軌槍發(fā)射金屬?gòu)椡柩b置一實(shí)施例的構(gòu)成圖。圖44(b)中，378是可充放電的三元電池、379是金屬?gòu)椡琛?80是作為正極的H型鋼的電刷(ブラシ)、381是作為負(fù)極的H型鋼的電刷。例如，圖44(a)所示結(jié)構(gòu)的三元電池，當(dāng)形成10km見(jiàn)方時(shí)，可以貯藏105伏×1013安培的電力。利用這種電力，從天空向地面形成0.5×1018瓦特的磁場(chǎng)，將該電磁力付與金屬?gòu)椡?。即，在由電?80和381構(gòu)成的10m寬的導(dǎo)軌上，施加1035N的力，將直徑50m、長(zhǎng)度100m的鎳制彈丸，加速至光速的1/10000左右進(jìn)行發(fā)射，可以擊落幾乎所有的隕石。
(熔融裝置)在熔融各種物質(zhì)的熔融爐中設(shè)置大電力供電設(shè)備，從而增大了供電設(shè)備的設(shè)備費(fèi)用。
因此，在熔融爐內(nèi)設(shè)置高輸出功率、低容量、可充放電的三元電池。
即，以適當(dāng)?shù)陌l(fā)電裝置向三元電池充電，在物質(zhì)熔融時(shí)，將三元電池貯藏的高輸出功率、低容量的電力供給熔融爐，將其電能轉(zhuǎn)變成熱能而熔融物質(zhì)。
這樣以較小的供電設(shè)備使物質(zhì)熔融。
4.第四發(fā)明的實(shí)施方案(第1實(shí)施方案)圖45是第四發(fā)明的第1實(shí)施方案的堿性原電池的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。如圖45所示，通過(guò)離子透過(guò)性隔離層391設(shè)置負(fù)極池392、正極池393，在負(fù)極池392中，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液394，而在正極池393中，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液395。作為負(fù)極粉末活性物質(zhì)，可使用碳化鐵粉末，然而，也可使用碳化鐵和鐵的粉末混合物。所謂碳化鐵，意指該碳化鐵制品，至少一部分具有Fe3C的化學(xué)組成。這種碳化鐵，例如，如上所述，可以本申請(qǐng)人申請(qǐng)的在特開(kāi)平9-48604號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的方法進(jìn)行制造，然而，在將含鐵原料進(jìn)行還原和碳化得到碳化鐵時(shí)，沒(méi)有必要將全部含鐵原料轉(zhuǎn)化成碳化鐵。之所以這樣講，是因?yàn)殡m然碳化鐵中碳化部分形成的越多，導(dǎo)電性越好，另一方面，碳化部分越多，高轉(zhuǎn)化率的碳化鐵制品的制造費(fèi)用也越高。就此點(diǎn)考慮，碳化鐵制品的Fe3C組成，若含鐵量在5原子％以上時(shí)，作為負(fù)極粉末活性物質(zhì)必要的導(dǎo)電性就可以確保，而且，制造費(fèi)用也能控制得比較低。
作為正極粉末活性物質(zhì)，可以使用二氧化錳和碳的粉末混合物。負(fù)極池392和正極池393中的電解質(zhì)溶液，都使用氫氧化鉀水溶液。
隔離層391是可通過(guò)離子，但不通過(guò)粉末的膜，例如，可使用素瓷、離子交換樹(shù)脂膜、金屬纖維和無(wú)紡布等。在負(fù)極池392、正極池393中，分別設(shè)置由導(dǎo)電體構(gòu)成的負(fù)極集電器396、正極集電器397，這些集電器396、397與負(fù)荷裝置398連接。集電器396、397最好是不被堿溶液所腐蝕的金屬，例如，可使用鍍鎳的碳鋼板。
以下，對(duì)第四發(fā)明的第1實(shí)施方案堿性原電池的放電進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
當(dāng)電池與負(fù)荷裝置398連接時(shí)，負(fù)極集電器396向外部回路放出電子，放出的電子由負(fù)極集電器396通過(guò)負(fù)荷裝置398到達(dá)正極集電器397。電子由正極集電器397與正極粉末活性物質(zhì)直接或通過(guò)粉末活性物質(zhì)一邊移動(dòng)一邊進(jìn)行反應(yīng)。正極粉末活性物質(zhì)通過(guò)接收電子而生成的陰離子，通過(guò)隔離層391進(jìn)入負(fù)極池392，在此處與負(fù)極粉末活性物質(zhì)反應(yīng)，放出電子。該電子通過(guò)粉末，或者，直接移動(dòng)到負(fù)極集電器396，供給負(fù)荷裝置398。以上循環(huán)反復(fù)進(jìn)行。
將以上放電反應(yīng)，分成負(fù)極側(cè)和正極側(cè)，以化學(xué)式表示時(shí)，可表示如下。
(負(fù)極)(正極)圖45僅表示堿性原電池的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖，其可采用圓筒型和層疊型等各種結(jié)構(gòu)。
(第2實(shí)施方案)圖46是第四發(fā)明的第2實(shí)施方案堿性二級(jí)電池的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。對(duì)于與圖45相同的構(gòu)成，附以相同的編號(hào)而省去說(shuō)明。與圖45不同點(diǎn)是，在圖46中，作為正極粉末活性物質(zhì)，使用氫氧化鎳和碳的粉末混合物，并具有流動(dòng)化流體分散裝置399、400。另外，可設(shè)置負(fù)荷裝置(放電時(shí))或發(fā)電裝置(充電時(shí))401代替負(fù)荷裝置398。
為了提高負(fù)極池392和正極池393內(nèi)粉末彼此間或者粉末和集電器396、397的接觸效率，利用流動(dòng)化流體分散裝置399、400向各池392、393內(nèi)供給氣體或液體。可以與流動(dòng)化流體分散裝置399、400一起，在各池392、393內(nèi)同時(shí)設(shè)置葉片狀攪拌機(jī)等攪拌裝置，代替流動(dòng)化流體分散裝置399、400，也可使粉末形成流動(dòng)化。
在第四發(fā)明的第2實(shí)施方案堿性二級(jí)電池的充電和放電中，因?yàn)榉烹姺磻?yīng)與對(duì)堿性原電池的說(shuō)明相同，所以說(shuō)明省去。對(duì)于充電反應(yīng)作以下說(shuō)明。
當(dāng)電池與發(fā)電裝置401連接時(shí)，由發(fā)電裝置401放出的電子到達(dá)負(fù)極集電器396，該電子由負(fù)極集電器396與負(fù)極粉末活性物質(zhì)直接或者向粉末活性物質(zhì)內(nèi)邊移動(dòng)邊進(jìn)行反應(yīng)。負(fù)極粉末活性物質(zhì)通過(guò)接收電子而產(chǎn)生的陰離子，通過(guò)隔離層391進(jìn)入正極池393，與正極粉末活性物質(zhì)反應(yīng)，放出電子。該電子通過(guò)粉末，或者，直接移動(dòng)到正極集電器397，供給發(fā)電裝置401。以上循環(huán)反復(fù)進(jìn)行。
將以上放電反應(yīng)和充電反應(yīng)，分成負(fù)極側(cè)、正極側(cè)和整個(gè)電池，以化學(xué)式表示時(shí)，表示如下。
(負(fù)極)(正極)(整個(gè)電池)上式中，右向箭頭表示放電反應(yīng)，左向箭頭表示充電反應(yīng)。
圖46只示出了堿性二級(jí)電池的簡(jiǎn)要構(gòu)成，其可采用圓筒型和層疊形等各種結(jié)構(gòu)。
(放電曲線)圖47示出了第四發(fā)明的堿性二級(jí)電池(標(biāo)稱容量為3Ah)的放電曲線之一例。圖47中縱軸表示端子電壓(V)、橫軸表示電容量(Ah)。該堿性二級(jí)電池，作為負(fù)極活性物質(zhì)使用了碳化鐵(含鐵量約為30原子％的碳化鐵)粉末，作為正極活性物質(zhì)使用了氫氧化鎳和碳的粉末混合物。這時(shí)，由流動(dòng)化流體分散裝置399、400向池內(nèi)通入氮?dú)?。正如圖47明確的那樣，沒(méi)有見(jiàn)到放電電壓急劇降低的趨勢(shì)，顯示出良好的放電特性。
5.第五發(fā)明的實(shí)施方案圖48是根據(jù)第五發(fā)明的第1實(shí)施方案實(shí)施區(qū)域分散型發(fā)電方法的裝置簡(jiǎn)要構(gòu)成。圖48中，汽車411具有汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、氣體渦輪機(jī)等發(fā)動(dòng)機(jī)412、發(fā)電機(jī)413、貯藏電力用的移動(dòng)源電池(蓄電池)414、電動(dòng)機(jī)(馬達(dá))415。汽車411使用發(fā)動(dòng)機(jī)412啟動(dòng)發(fā)電機(jī)413產(chǎn)生電力，將該電力貯藏在移動(dòng)源電池414內(nèi)。汽車411按原本的目的行駛時(shí)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)412和電池414的電力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)415，當(dāng)行駛負(fù)荷小時(shí)，只利用電動(dòng)機(jī)415就可行駛。
停車時(shí)，可將上述構(gòu)成的汽車等用作家庭、事務(wù)所的固定發(fā)電系統(tǒng)，其是第五發(fā)明的方法和裝置。代替用發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力的裝置，也可以使用搭載了由燃料電池進(jìn)行發(fā)電的裝置的汽車等。不僅僅是汽車，只要是具備同樣功能的即可，也可以利用摩托車、三輪摩托車、船舶等。
如圖48所示，將汽車411停放在住所416的車庫(kù)時(shí)，利用連接器417將住所416中設(shè)置的固定電池(蓄電池)418與搭載在汽車411上的移動(dòng)源電池414連接，由發(fā)動(dòng)機(jī)412驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)413，將發(fā)出的電力供給固定電池418，進(jìn)行充電。來(lái)自固定電池418的電力由變流器419變成交流，調(diào)整電壓，可用于負(fù)荷420。商用電源，雖然圖中沒(méi)有示出，但可以在變流器419到各負(fù)荷420之間連接。也可以將固定電池418與用直流的負(fù)荷直接連接使用。
當(dāng)移動(dòng)源電池414的電池容量減少時(shí)，可啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)412驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)413進(jìn)行充電。這時(shí)，為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣聲音，也可在汽車411的排氣管外安裝消音器。
如圖48所示，在住所416設(shè)有風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備時(shí)，即，利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)421和太陽(yáng)能電池422發(fā)出的電力供給固定電池418時(shí)，與來(lái)自移動(dòng)源電池414的電力一起用于負(fù)荷420。將風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備單獨(dú)或加以組合設(shè)置在住所時(shí)，需要大容量蓄電池(電池)，增高了設(shè)備費(fèi)用，但是，通過(guò)由搭載在汽車等上的蓄電池(電池)供給電力，可將設(shè)置在住所的蓄電池(固定電池418)小型化，以大幅度削減設(shè)備費(fèi)用。
移動(dòng)源電池414的電池容量小，并且當(dāng)負(fù)荷420的耗電量大于風(fēng)力發(fā)電機(jī)421和太陽(yáng)能電池422產(chǎn)生的發(fā)電量時(shí)，可用固定電池418貯藏的電力對(duì)移動(dòng)源電池414進(jìn)行充電。
在本實(shí)施方案中，雖然對(duì)住所416設(shè)置風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是，風(fēng)力和太陽(yáng)能的利用是可以選擇的，當(dāng)然不用說(shuō)，不設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機(jī)421、太陽(yáng)能電池422和固定電池418的構(gòu)成也是可以的。即，最低限度，最好是設(shè)置變流器419，通過(guò)用連接器417將變流器419和移動(dòng)源電池414連接，可將汽車的電力應(yīng)用于家庭。
在本實(shí)施方案中，雖然只說(shuō)明了電力系統(tǒng)，但是，把汽車等的空調(diào)器和散熱器等產(chǎn)生的熱能應(yīng)用于家庭，可進(jìn)行共生。例如，把汽車等的空調(diào)器和散熱器等釋放的熱風(fēng)、冷風(fēng)等，通過(guò)管道供給住所用于家庭中的空調(diào)。雖然不是共生，但是，把汽車等空調(diào)器和散熱器等產(chǎn)生的熱能，在帳蓬和別墅等外出地點(diǎn)，也可以利用。
如上所述，以前的家庭用共生設(shè)備費(fèi)用很高，若長(zhǎng)時(shí)間不用，很不劃算，在太陽(yáng)能發(fā)電中，雖然設(shè)備費(fèi)用的一半由國(guó)家負(fù)擔(dān)，進(jìn)行補(bǔ)貼，即使這樣，從經(jīng)濟(jì)上也是不能成立的，結(jié)果是造成預(yù)算額過(guò)多。因此，也就停止了單獨(dú)設(shè)置以前的共生設(shè)備，把原本作為移動(dòng)·輸送裝置就存在的汽車等產(chǎn)生的電能用于家庭，可大幅度削減家庭用設(shè)備費(fèi)，并能促進(jìn)分散型發(fā)電。
使用發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)使其發(fā)電的裝置，或利用燃料電池進(jìn)行發(fā)電的裝置，與貯藏電力用的電池一起搭載在汽車等之中時(shí)，由電池供給的電量為數(shù)十KWhr，能夠供給剛好一個(gè)家庭的消費(fèi)的電力。外出時(shí)，多數(shù)使用汽車，可將移動(dòng)用和固定用分開(kāi)，即，把移動(dòng)時(shí)供電和停車時(shí)供電按時(shí)間分開(kāi)。
例如，購(gòu)入300萬(wàn)日元的家用發(fā)電設(shè)備，從與電力的購(gòu)買價(jià)格差考慮，在經(jīng)濟(jì)上是不能成立的，但是，若是300萬(wàn)日元的汽車，不僅作為發(fā)電設(shè)備，而且也作為原本目的的移動(dòng)·輸送裝置，這在經(jīng)濟(jì)上也就成立了。
移動(dòng)源電池414和固定電池418，例如，如圖1～圖12所示，可以將正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的活性物質(zhì)取為粉末構(gòu)成三元結(jié)構(gòu)的電池。這樣，若是三元結(jié)構(gòu)的電池，可以將劣化的活性物質(zhì)粉末一部分或全部廢棄掉，例如，根據(jù)第一發(fā)明的第7實(shí)施方案，只要用圖10的再生機(jī)27將劣化的粉末進(jìn)行再生，而且能向容器內(nèi)供給相當(dāng)于廢棄粉末量的新粉末，就能立刻開(kāi)始充電，由于具有上述效果，所以，是理想的。
本實(shí)施方案，雖然只對(duì)家庭使用的作了說(shuō)明，但事務(wù)所使用的情況也是一樣。
產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用的可能性本發(fā)明是由以上說(shuō)明構(gòu)成的，其將活性物質(zhì)制成粉末，構(gòu)成可貯藏大量電力的三元結(jié)構(gòu)電池，及以該電池作為部分結(jié)構(gòu)的設(shè)備或裝置，以及放電電壓難以降低，壽命長(zhǎng)的堿性原電池和堿性二級(jí)電池，以及適于利用摩托車、三輪摩托車、汽車、船舶等移動(dòng)·輸送裝置動(dòng)力的區(qū)域分散型發(fā)電裝置。
符號(hào)說(shuō)明1、43、96、104、114、123、135、143、155、163、175、205、211、225、232、244、254、264、274、326、345、353、365、375、391-離子透過(guò)性隔離層；2、55、392-負(fù)極池；3、54、393-正極池；4、98、106、116、125、139、145、157、165、177、208、214、228、235、246、256、266、276、328、347、355、367、377、394-負(fù)極粉末活性物質(zhì)及電解質(zhì)溶液；5、97、105、115、124、137、144、156、164、176、207、213、227、234、245、255、265、275、327、346、354、366、376、395-正極粉末活性物質(zhì)及電解質(zhì)溶液；6、396-負(fù)極集電器；7、397-正極集電器；8-負(fù)荷裝置或發(fā)電裝置；9、399、400-流動(dòng)化流體分散裝置；10-電解液界面；11-板狀負(fù)極集電器；12-板狀正極集電器；13-管狀負(fù)極集電器；14-管狀正極集電器；15-負(fù)極集電器兼分散器；16-正極集電器兼分散器；17-負(fù)極集電器兼攪拌機(jī)；18-正極集電器兼攪拌機(jī)；19-流動(dòng)化流體分散器；20-吸氫合金粉及電解質(zhì)溶液；21-氫氧化鎳粉及電解質(zhì)溶液；22-負(fù)極集電器兼?zhèn)鳠峁埽?3-正極集電器兼?zhèn)鳠峁埽?4-負(fù)極集電器兼?zhèn)鳠岚澹?5-正極集電器兼?zhèn)鳠岚澹?6-分離機(jī)；27-再生機(jī)；28-混合機(jī)；29-補(bǔ)充粉末漏斗；30-反應(yīng)器；31-燃料供給管；41、41-1～41-5-層疊型三元電池；42-池部件；45、94、103、113、134、142、154、156、174、243、253、263、273、325、344、347-集電部件；46、111、126、136、152、204、210、224、231、241、251、261、271、323、351、363-正極集電極本體；47、112、127、138、153、206、212、226、233、242、252、262、272、324、352、364-負(fù)極集電極本體；48-墊片；49-螺栓；56-單元電池；57、398-負(fù)荷裝置；58-充電器；59、60、61-攪拌裝置；n、h、A、B-粉末(活性物質(zhì))；κ、r-電解質(zhì)溶液；71、72-鼓風(fēng)機(jī)；81、82、83-接線柱；91-門的外殼；92-正極端子；93-負(fù)極端子；101-橋墩塊料；121-散熱器本體；131-屋頂；141-機(jī)罩；151-鋪設(shè)的瀝青；162-食品器具本體；166-發(fā)熱元件(或冷卻元件)；171-凹床；172、342、372、380-正極；173、343、373、381-負(fù)極；182-正極池內(nèi)熱交換器；185-負(fù)極池內(nèi)熱交換器；192-拖車；282-發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電器；283、293、378-三元電池；284、295-電動(dòng)機(jī)；292-發(fā)電器；301-電力機(jī)車；302-電源車；311-導(dǎo)電弓；321、322-送電線；332-內(nèi)藏三元電池的送電線；341-地表面；356-燈絲；357-燈絲端子；358-電池正極端子；361-電燈泡；379-金屬?gòu)椡瑁?98-負(fù)荷裝置；401-發(fā)電裝置；411-汽車；412-發(fā)動(dòng)機(jī)；413-發(fā)電機(jī)；414-移動(dòng)源電池；415-電動(dòng)機(jī)；416-住所；417-連接器；418-固定電池；419-變流器；420-負(fù)荷；421-風(fēng)力發(fā)電機(jī)；422-太陽(yáng)能電池。
權(quán)利要求
1.一種電池，其特征是，在利用離子可通過(guò)而電子不能通過(guò)的部件進(jìn)行連接的2個(gè)容器中的一個(gè)容器內(nèi)，填充在電解質(zhì)溶液中懸浮的能放出電子的活性物質(zhì)粉末，而在另一個(gè)容器內(nèi)，填充在電解質(zhì)溶液中懸浮的能吸收電子的活性物質(zhì)粉末，并在2個(gè)容器內(nèi)設(shè)置與活性物質(zhì)粉末相接觸的導(dǎo)電體集電裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征是，為了使活性物質(zhì)粉末彼此間，以及活性物質(zhì)粉末與集電裝置的有效接觸，把利用液體或氣體使2個(gè)容器內(nèi)電解質(zhì)溶液中的活性物質(zhì)粉末形成流動(dòng)化的流體分散裝置和攪拌裝置中的至少一個(gè)裝置，與2個(gè)容器連接、或設(shè)置在2個(gè)容器內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池，其特征是，與活性物質(zhì)粉末相接觸的集電裝置是棒狀、板狀和管狀中的任何一種形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3中所述的電池，其特征是，與活性物質(zhì)粉末接觸的集電裝置，兼用作利用液體或氣體使容器內(nèi)活性物質(zhì)粉末形成流動(dòng)化的流體分散裝置和攪拌裝置中的至少一種裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4中所述的電池，其特征是，在2個(gè)容器內(nèi)，設(shè)置用于保持電池內(nèi)反應(yīng)溫度恒定的傳熱體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池，其特征是，傳熱體是與活性物質(zhì)粉末相接觸的管狀集電體和板狀集電體中的任何一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的電池，其特征是，2個(gè)容器分別與從容器抽出劣化的活性物質(zhì)粉末的抽出裝置和向容器內(nèi)供給活性物質(zhì)粉末的供給裝置進(jìn)行連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池，其特征是，抽出裝置與對(duì)抽出的活性物質(zhì)粉末進(jìn)行再生的再生裝置和進(jìn)行補(bǔ)充活性物質(zhì)粉末的補(bǔ)充裝置中的至少一個(gè)裝置連接，由供給裝置把再生的，或新更換的活性物質(zhì)粉末，向容器內(nèi)供入。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的電池，其特征是，把抽出的活性物質(zhì)粉末通過(guò)熱反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)使之變成充電狀態(tài)粉末的反應(yīng)裝置與抽出裝置連接，將變成充電狀態(tài)的活性物質(zhì)粉末由供給裝置供入容器內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)所述的電池，其特征是，負(fù)極側(cè)的活性物質(zhì)粉末為吸氫合金粉末，正極側(cè)的活性物質(zhì)粉末為氫氧化鎳粉末。
11.根據(jù)權(quán)利要求2～9中任一項(xiàng)所述的電池，其特征是，負(fù)極側(cè)的活性物質(zhì)粉末是吸氫合金粉末，通入負(fù)極側(cè)流動(dòng)化流體分散裝置中的氣體是氫氣，正極側(cè)的活性物質(zhì)粉末是氫氧化鎳粉末，通入正極側(cè)流動(dòng)化流體分散裝置中的氣體是氧氣或空氣。
12.一種三元電池，其特征是，在利用能通過(guò)離子而不能通過(guò)電子的部件連接的一對(duì)池中，在一個(gè)池內(nèi)填充電解質(zhì)溶液，同時(shí)在該電解質(zhì)溶液中添加能放出電子的活性物質(zhì)粉末，形成懸浮液，而在另一個(gè)池中填充電解質(zhì)溶液，同時(shí)在該電解質(zhì)溶液中添加能吸收電子的活性物質(zhì)粉末，形成懸浮液，將這樣形成的數(shù)組單元電池，通過(guò)兼作上述池間隔壁且與上述粉末接觸的導(dǎo)電性集電部件串聯(lián)連接成一體，在兩端的池內(nèi)設(shè)置與粉末接觸且兼作正極電極和負(fù)極電極的集電極本體，構(gòu)成層疊型三元電池。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的三元電池，其特征是，在上述各池中設(shè)置使電解質(zhì)溶液中懸浮的活性物質(zhì)粉末形成流動(dòng)化的攪拌裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的三元電池，其特征是，從上述集電部件或上述集電極本體向各池內(nèi)外伸設(shè)置形成一體的導(dǎo)電性接線柱。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的三元電池，其特征是，為了降低從電池送出的電量，在上述攪拌裝置中附加停止上述粉末流動(dòng)化的功能。
16.根據(jù)權(quán)利要求12～15中任一項(xiàng)所述的三元電池，其特征是，放出電子的活性物質(zhì)是吸氫合金、鎘、鐵、鋅或鉛。
17.根據(jù)權(quán)利要求12～15中任一項(xiàng)所述的三元電池，其特征是，吸收電子的活性物質(zhì)是堿式氫氧化鎳、二氧化鉛或二氧化錳。
18.一種設(shè)備或裝置，其是將以下形成的三元結(jié)構(gòu)電池作為部分結(jié)構(gòu)的設(shè)備或裝置，其特征是具有可充放的電力貯藏設(shè)備的功能，即，在利用只能通過(guò)離子不能通過(guò)電子的部件進(jìn)行連接的2個(gè)容器的一個(gè)容器中，填充在電解質(zhì)溶液中懸浮的能放出電子的活性物質(zhì)粉末，在另一個(gè)容器中填充在電解質(zhì)溶液中懸浮的能吸收電子的活性物質(zhì)粉末，在2個(gè)容器內(nèi)設(shè)置與活性物質(zhì)粉末接觸的導(dǎo)電體集電裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備或裝置，其把用液體或氣體使2個(gè)容器內(nèi)電解質(zhì)溶液中懸浮的活性物質(zhì)粉末形成流動(dòng)化的流體分散裝置和攪拌裝置中的至少一種裝置，與2個(gè)容器連接，或設(shè)置在2個(gè)容器內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19中所述的設(shè)備或裝置，其特征是，該設(shè)備或裝置是將電池貯藏的電力作為動(dòng)力源的旋轉(zhuǎn)設(shè)備。
21.根據(jù)權(quán)利要求18或19中所述的設(shè)備或裝置，其特征是，該設(shè)備或裝置是將電池貯藏的電力作為動(dòng)力源的移動(dòng)物體。
22.根據(jù)權(quán)利要求18或19中所述的設(shè)備或裝置，其特征是，該設(shè)備或裝置是將電池貯藏的電力供給其他設(shè)備的電力輸送裝置。
23.根據(jù)權(quán)利要求18或19中所述的設(shè)備或裝置，其特征是，該設(shè)備或裝置是將電池貯藏的電力轉(zhuǎn)換成光能、動(dòng)能或熱能的設(shè)備。
24.根據(jù)權(quán)利要求18～23中任一項(xiàng)所述的設(shè)備或裝置，其特征是，其中能放出電子的活性物質(zhì)是吸氫合金、鎘、鐵、鋅或鉛。
25.根據(jù)權(quán)利要求18～24中任一項(xiàng)所述的設(shè)備或裝置，其特征是，其中能吸收電子的活性物質(zhì)是堿式氫氧化鎳、二氧化鉛或二氧化錳。
26.根據(jù)權(quán)利要求18～25中任一項(xiàng)所述的設(shè)備或裝置，其特征是，其中電解質(zhì)溶液是氫氧化鉀溶液、氫氧化鈉溶液或稀硫酸。
27.一種堿性原電池，其特征是，在將正極集電極本體、正極活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液、能通過(guò)離子但不能通過(guò)電子的隔離層、負(fù)極活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液、和負(fù)極集電極本體，依次配置的堿性原電池中，作為負(fù)極活性物質(zhì)，使用的是碳化金屬或碳化金屬和該金屬的混合物。
28.一種堿性二級(jí)電池，其特征是，在將正極集電極本體、正極活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液、能通過(guò)離子但不能通過(guò)電子的隔離層、負(fù)極活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液、和負(fù)極集電極本體，依次配置的堿性二級(jí)電池中，作為負(fù)極活性物質(zhì)，使用的是碳化金屬或碳化金屬和該金屬的混合物。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的堿性原電池，其中，正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)都是粉末。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的堿性二級(jí)電池，其中，正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)都是粉末。
31.根據(jù)權(quán)利要求27或29所述的堿性原電池，其中，金屬為鐵、碳化金屬為碳化鐵。
32.根據(jù)權(quán)利要求28或30所述的堿性二級(jí)電池，其中，金屬為鐵、碳化金屬為碳化鐵。
33.一種區(qū)域分散型發(fā)電方法，其特征是，搭載了使用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和氣輪機(jī)等發(fā)動(dòng)機(jī)中任一種使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力的裝置和、用于貯藏產(chǎn)生的電力的電池，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)和電池的電力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的力行駛的摩托車、三輪摩托車、汽車及船舶中的任何一種移動(dòng)·輸送裝置，在停車或停船時(shí)，將搭載在移動(dòng)·輸送裝置上的電池與設(shè)置在住所或事務(wù)所的變流器連接，把移動(dòng)·輸送裝置的發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力用于住所或事務(wù)所的負(fù)荷，將停車或停船的移動(dòng)·輸送裝置用作家庭或事務(wù)所的固定發(fā)電設(shè)備。
34.根據(jù)權(quán)利要求33中所述的區(qū)域分散型發(fā)電方法，其中，使用搭載了由燃料電池進(jìn)行發(fā)電的裝置和貯藏電力的電池的移動(dòng)·輸送裝置，代替搭載了使用發(fā)動(dòng)機(jī)使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力的裝置和貯藏電力的電池的移動(dòng)·輸送裝置。
35.根據(jù)權(quán)利要求33或34中所述的區(qū)域分散型發(fā)電方法，其中，在住所或事務(wù)所處設(shè)置太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的至少一種設(shè)備，使貯藏該設(shè)備發(fā)出電力的固定電池，與搭載在停車或停船的移動(dòng)·輸送裝置上的電池連接，向固定電池進(jìn)行充電，由變流器將來(lái)自固定電池的電力變成交流，調(diào)整電壓，供住所或事務(wù)所的負(fù)荷使用。
36.根據(jù)權(quán)利要求35中所述的區(qū)域分散型發(fā)電方法，其中，使用由太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的至少一種設(shè)備產(chǎn)生的電力，向停車或停船的移動(dòng)·輸送裝置的電池進(jìn)行充電。
37.根據(jù)權(quán)利要求33、34或35中所述的區(qū)域分散型發(fā)電方法，其中，將由停車或停船的移動(dòng)·輸送裝置產(chǎn)生的中熱或/及低熱供給住所或事務(wù)所，進(jìn)行共生。
38.根據(jù)權(quán)利要求33、34、35或37中所述的區(qū)域分散型發(fā)電方法，其中，在摩托車、三輪摩托車和汽車的任何一種移動(dòng)·輸送裝置停車時(shí)，用發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)向住所或事務(wù)所供給電力時(shí)，為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣聲音，可在移動(dòng)·輸送裝置的外部安裝消音器。
39.根據(jù)權(quán)利要求33、34、35、36、37或38中所述的區(qū)域分散型發(fā)電方法，其中，使用有以下構(gòu)成的三元結(jié)構(gòu)電池，即，在利用能通過(guò)離子而不能通過(guò)電子的部件進(jìn)行連接的2個(gè)容器中的一個(gè)容器內(nèi)，填充在電解質(zhì)溶液中懸浮的能放出電子的活性物質(zhì)粉末，而在另一個(gè)容器內(nèi)，填充在電解質(zhì)溶液中懸浮的能吸收電子的活性物質(zhì)粉末，并在2個(gè)容器內(nèi)設(shè)置與活性物質(zhì)粉末相接觸的導(dǎo)電體集電裝置。
40.一種區(qū)域分散型發(fā)電裝置，其特征是包括以下部分，即，搭載了使用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和氣輪機(jī)等發(fā)動(dòng)機(jī)中任何一種，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力的裝置和、用于貯藏發(fā)出的電力的電池，利用發(fā)動(dòng)機(jī)和來(lái)自電池的電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的力進(jìn)行行駛的摩托車、三輪摩托車、汽車和船舶中的任何一種移動(dòng)·輸送裝置，和為向住所或事務(wù)所的各負(fù)荷供給交流的調(diào)整過(guò)電壓的電力而設(shè)置在住所或事務(wù)所處的變流器，和將停車或停船時(shí)的移動(dòng)·輸送裝置上搭載的電池與住所或事務(wù)所處設(shè)置的變流器進(jìn)行連接的連接器，和以移動(dòng)·輸送裝置的發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力，供給住所或事務(wù)所的負(fù)荷使用。
41.根據(jù)權(quán)利要求40中所述的區(qū)域分散型發(fā)電裝置，其中，移動(dòng)·輸送裝置是搭載了由燃料電池進(jìn)行發(fā)電的裝置和用于貯藏電力的電池的移動(dòng)·輸送裝置。
42.根據(jù)權(quán)利要求40或41中所述的區(qū)域分散型發(fā)電裝置，其中，在住所或事務(wù)所處設(shè)置太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電中的至少一種設(shè)備，將該設(shè)備發(fā)生的電力貯藏在固定電池中，通過(guò)與固定電池連接的變流器，由負(fù)荷使用，搭載在停車或停船時(shí)的移動(dòng)·輸送裝置上的電池和固定電池利用連接器連接，將移動(dòng)·輸送裝置的發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力供給固定電池。
43.根據(jù)權(quán)利要求42中所述的區(qū)域分散型發(fā)電裝置，其中，由貯藏太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的任何一種設(shè)備發(fā)出的電力的固定電池，向停車或停船時(shí)的移動(dòng)·輸送裝置中的電池供給電力。
44.根據(jù)權(quán)利要求40、41或42中所述的區(qū)域分散型發(fā)電裝置，其中，通過(guò)管道將移動(dòng)·輸送裝置的熱源與住所或事務(wù)所連通，將停車或停船中的移動(dòng)·輸送裝置產(chǎn)生的中熱或/及低熱供給住所或事務(wù)所，構(gòu)成共生系統(tǒng)。
45.根據(jù)權(quán)利要求40、41、42、43或44中所述的區(qū)域分散型發(fā)電裝置，其中，使用具有以下構(gòu)成的三元結(jié)構(gòu)電池，即，在利用能通過(guò)離子而不能通過(guò)電子的部件進(jìn)行連接的2個(gè)容器的一個(gè)容器中，填充在電解質(zhì)溶液中懸浮的能放出電子的活性物質(zhì)粉末，而在另一個(gè)容器中，填充在電解質(zhì)溶液中懸浮的能吸收電子的活性物質(zhì)粉末，并在2個(gè)容器中設(shè)置與活性物質(zhì)粉末相接觸的導(dǎo)電體集電裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及將活性物質(zhì)制成粉末而構(gòu)成可貯藏大量電力的電池，和將該電池作為部分結(jié)構(gòu)的設(shè)備或裝置。為此，在利用能通過(guò)離子的隔離層(1)連接的2個(gè)容器中的負(fù)極池(2)內(nèi)，填充負(fù)極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液(4)，在正極池(3)中，填充正極粉末活性物質(zhì)和電解質(zhì)溶液(5)，并在2個(gè)容器內(nèi)設(shè)置與活性物質(zhì)粉末相接觸的導(dǎo)電體集電器(6)、(7)。
文檔編號(hào)H01M14/00GK1697234SQ20051005267
公開(kāi)日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2000年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月29日
發(fā)明者堤香津雄, 熱田稔雄, 熊谷親德, 岸本充晴, 堤敦司 申請(qǐng)人:川崎重工業(yè)株式會(huì)社