特表 2024-544224 電解セルを封止するための方法および封止された電解セル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-28

(54)【発明の名称】電解セルを封止するための方法および封止された電解セル

(51)【国際特許分類】

   C25B 13/08 20060101AFI20241121BHJP

   C25B 1/04 20210101ALI20241121BHJP

   C25B 1/34 20060101ALI20241121BHJP

   C25B 9/00 20210101ALI20241121BHJP

   C25B 9/19 20210101ALI20241121BHJP

【ＦＩ】

C25B13/08 305

C25B1/04

C25B1/34

C25B9/00 A

C25B9/19

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024534085

(86)(22)【出願日】2022-12-06

(85)【翻訳文提出日】2024-07-23

(86)【国際出願番号】 EP2022084645

(87)【国際公開番号】W WO2023104817

(87)【国際公開日】2023-06-15

(31)【優先権主張番号】21213033.0

(32)【優先日】2021-12-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522219939

【氏名又は名称】ティッセンクルップ・ヌセラ・アクチェンゲゼルシャフト・ウント・コンパニー・コマンディトゲゼルシャフトアウフアクチェン

(74)【代理人】

【識別番号】100114188

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100119253

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 賢教

(74)【代理人】

【識別番号】100124855

【弁理士】

【氏名又は名称】坪倉 道明

(74)【代理人】

【識別番号】100129713

【弁理士】

【氏名又は名称】重森 一輝

(74)【代理人】

【識別番号】100137213

【弁理士】

【氏名又は名称】安藤 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100183519

【弁理士】

【氏名又は名称】櫻田 芳恵

(74)【代理人】

【識別番号】100196483

【弁理士】

【氏名又は名称】川嵜 洋祐

(74)【代理人】

【識別番号】100160255

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 祐輔

(74)【代理人】

【識別番号】100219265

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 崇大

(74)【代理人】

【識別番号】100216839

【弁理士】

【氏名又は名称】大石 敏幸

(74)【代理人】

【識別番号】100228980

【弁理士】

【氏名又は名称】副島 由加里

(74)【代理人】

【識別番号】100151448

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 孝博

(74)【代理人】

【識別番号】100146318

【弁理士】

【氏名又は名称】岩瀬 吉和

(74)【代理人】

【識別番号】100127812

【弁理士】

【氏名又は名称】城山 康文

(72)【発明者】

【氏名】トロス，ペーター

(72)【発明者】

【氏名】アウステンフェルト，セバスティアン

【テーマコード（参考）】

4K021

【Ｆターム（参考）】

4K021AA01

4K021AA02

4K021AB01

4K021BA02

4K021BA03

4K021DB49

4K021DC01

4K021DC03

4K021DC15

(57)【要約】

本発明は、少なくとも２つのセル要素（４、５）によって形成されたアノードハーフセル（２）およびカソードハーフセル（３）と、ハーフセル（２、３）を互いに分離するシート状セパレータ（６）と、を備える電解セルを封止するための方法であって、方法が、２つのセル要素（４、５）およびシート状セパレータ（６）を提供することと、２つのセル要素（４、５）間にセパレータ（６）を介在させることおよびセル要素（４、５）のそれぞれのリム領域（９、１０）においてセパレータ（６）の各面と２つのセル要素（４、５）との間に封止材（７、８）の層を介在させることと、電解セル（１）を封止することであって、力（Ｆ）が、セル要素（４、５）に加えられてリム領域（９、１０）を圧縮する、封止することと、を含み、封止材（７、８）が、電気絶縁材料であり、封止するステップの間に、封止材の状態が液体状態から固体状態に変化させられて、封止材（７、８）によってセル要素（４、５）と介在させられたセパレータ（６）との間に接着結合を作り出し、力（Ｆ）が、封止材が固化した後に緩和される、方法に関する。本発明はさらに、この方法によって得ることができる封止された電解セルに関する。
【選択図】図２Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも２つのセル要素（４、５）によって形成されたアノードハーフセル（２）およびカソードハーフセル（３）と、前記ハーフセル（２、３）を互いに分離するシート状セパレータ（６）と、を備える電解セル（１）を封止するための方法であって、前記方法（１００）が、以下の
・前記２つのセル要素（４、５）および前記シート状セパレータ（６）を提供するステップ（１１０）、
・前記２つのセル要素（４、５）間に前記セパレータ（６）を介在させるステップ（１２０）および前記セル要素（４、５）のそれぞれのリム領域（９、１０）において前記セパレータ（６）の各面と前記２つのセル要素（４、５）との間に封止材（７、８）の層を介在させるステップ、
・前記電解セル（１）を封止するステップ（１３０）であって、力（Ｆ）が、前記セル要素（４、５）に加えられて前記リム領域（９、１０）を圧縮する、封止するステップ（１３０）
を含む、方法において、
前記封止材（７、８）が、電気絶縁材料であり、前記封止するステップ（１３０）の間に、前記封止材（７、８）の状態が液体状態から固体状態に変化させられて、前記封止材（７、８）によって前記セル要素（４、５）と前記介在させられたセパレータ（６）との間に接着結合を作り出し、前記力（Ｆ）が、前記封止材（７、８）が固化したときに緩和されることを特徴とする、
方法。

【請求項2】

前記封止材（７、８）が、化学硬化性接着剤または溶剤系接着剤であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記封止材（７、８）が、熱可塑性材料であり、前記電解セル（１）を前記封止するステップ（１３０）が、
・前記封止材（７、８）にエネルギーを入力して前記封止材（７、８）を熱可塑性状態にすること（１４０）と、
・前記封止材（７、８）が前記熱可塑性状態にある間に、前記セル要素（４、５）と前記介在させられたセパレータ（６）とを結合すること（１５０）と、
・前記封止材（７、８）の温度を低下させて前記封止材（７、８）を固化させること（１６０）と、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記エネルギーが、加熱または超音波によって入力されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記封止材（７、８）が、ポリプロピレン（ＰＰ）および／またはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含有することを特徴とする、請求項３または４に記載の方法。

【請求項6】

前記封止するステップ（１３０）が、
・前記セル要素（４、５）の前記リム領域（９、１０）を片側に向かって後方に折り畳むこと（１７０）
をさらに含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記セル要素（４、５）が、０．８ｍｍ以下、特に０．２ｍｍ以下の厚さを有する金属シートで作製されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

少なくとも２つのセル要素（４、５）によって形成されたアノードハーフセル（２）およびカソードハーフセル（３）と、前記ハーフセル（２、３）を互いに分離するシート状セパレータ（６）と、を備える封止された電解セル（１）であって、前記セル要素（４、５）が各々、リム領域（９、１０）を有し、かつ前記セパレータ（６）の各面と前記２つのセル要素（４、５）との間に封止材７、８の層を介在させて、電気的に絶縁され封止された様式で前記リム領域（９、１０）において互いに取り付けられている、封止された電解セル（１）において、前記封止材（７、８）が、前記セル要素（４、５）間に接着結合を形成し、かつ前記セル要素（４、５）の電気的絶縁および封止を提供する、固化した液体材料であることを特徴とする、封止された電解セル（１）。

【請求項9】

前記封止材（７、８）が、化学硬化型接着剤または乾燥した溶剤系接着剤であることを特徴とする、請求項８に記載の封止された電解セル。

【請求項10】

前記封止材（７、８）が、熱可塑性材料であることを特徴とする、請求項８に記載の封止された電解セル。

【請求項11】

前記封止材（７、８）が、ポリプロピレン（ＰＰ）および／またはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含有することを特徴とする、請求項１０に記載の封止された電解セル。

【請求項12】

前記シート状セパレータ（６）の縁部（１１）が、前記固化した封止材（７、８）内に埋められていることを特徴とする、請求項８から１１のいずれか一項に記載の封止された電解セル。

【請求項13】

前記セル要素（４、５）の前記リム領域（９、１０）が、片側に向かって後方に折り畳まれていることを特徴とする、請求項８から１２のいずれか一項に記載の封止された電解セル。

【請求項14】

前記セル要素（４、５）が、０．８ｍｍ以下、特に０．２ｍｍ以下の厚さを有する金属シートで作製されていることを特徴とする、請求項８から１３のいずれか一項に記載の封止された電解セル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の前文に記載の電解セルを封止するための方法および請求項７の前文に記載の封止された電解セルに関する。

【背景技術】

【0002】

水素および／または塩素の大規模生産（すなわち、メガワット範囲）のためのバイポーラ電解槽は、２つの主要な設計カテゴリ、すなわちフィルタプレス設計および単一要素設計に分類することができる。

【0003】

従来のフィルタプレス電解槽では、すべての電解セルを一度に封止するために、シート状セパレータおよびガスケットを隣接する要素間に介在させて複数の要素を積み重ね、スタック全体を圧縮することによって、セルラック内に電解セルのスタックが形成されている。フィルタプレス設計の電解槽では、各セル要素は、１つの電解セルのアノードハーフセルおよび隣接する電解セルのカソードハーフセルをスタック内に形成する。すべてのセルのための封止力は、スタックに沿って延在するタイロッドによって提供されている。

【0004】

単一要素設計の電解槽では、各電解セルは別個に封止されたユニットである。各電解セルは、ハーフシェルの形態の２つのセル要素を備え、２つのセル要素は、セパレータおよびガスケットを間に介在させて、２つのセル要素のリム領域においてボルト締めされている。したがって、各セル要素は電解セルの１つのハーフセルを形成し、ハーフセルはセパレータによって分離されている。電解セルを封止するための封止力は、セル要素のリム領域に沿って円周方向に分配された複数のボルトによって提供されている。

【0005】

両方の設計オプションにおいて、セパレータは、電解槽の意図された目的に応じて、イオン交換膜または多孔質隔膜であり得る。さらに、両方の設計オプションにおいて、各電解セルを形成する２つのセル要素間の短絡は確実に防止されるべきであり、そのため、ガスケットに加えて、通常、電気絶縁材料の少なくとも１つの層を封止前にリム領域内に介在させる。

【0006】

米国特許出願公開第２０１１／０２５９７３５号明細書は、バイポーラ電解槽のフィルタプレス設計および単一要素設計の例を示している。

【0007】

既知のタイプのバイポーラ電解槽は、セルを封止するために組立てに多大な労力がかかるという欠点を有する。フィルタプレス電解槽では、すべてのセルのための封止力は同じ組のタイロッドによって提供されるが、すべてのセパレータ、ガスケット、および絶縁層が一度に正確に位置決めされる必要があるため、セルスタックの封止は複雑で時間がかかる。単一要素電解槽は、動作中に漏れを安全に防止するために、各要素に対して多数のボルト締め接続部を必要とする。さらに、封止力を提供するために必要な構造要素の空間要件は、セル容積に利用可能な空間を減少させ、特に単一要素設計では、従来の封止構成体は各要素の厚さに対して下限を設定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１１／０２５９７３５号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の目的は、組立て労力がより少なく、かつ封止構成体の空間要件が低減された、電解セルを封止するための方法および封止された電解セルを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この目的は、請求項１の特徴による電解セルを封止するための方法、および請求項７の特徴を有する封止された電解セルによって達成される。

【0011】

本明細書では、少なくとも２つのセル要素によって形成されたアノードハーフセルおよびカソードハーフセルと、ハーフセルを互いに分離するシート状セパレータと、を備える電解セルを封止するための方法が提供され、方法は、以下の
・２つのセル要素およびシート状セパレータを提供するステップ、
・２つのセル要素間にセパレータを介在させるステップおよびセル要素のそれぞれのリム領域においてセパレータの各面と２つのセル要素との間に封止材の層を介在させるステップ、
・電解セルを封止するステップであって、力が、セル要素に加えられてリム領域を圧縮する、封止するステップ
を含む。

【0012】

本発明によれば、封止材は、電気絶縁材料であり、封止するステップの間に、封止材の状態が液体状態から固体状態に変化させられて、封止材によってセル要素と介在させられたセパレータとの間に接着結合を作り出す。力は、封止材が固化した後に緩和される。

【0013】

セル要素の接着結合を用いて電解セルを封止することにより、もはやボルトを配置して締結する必要がなくなるため、セルの組立てが簡素化される。さらに、接着剤の電気的絶縁特性により、別個の絶縁層を省くことができる。本発明による方法は、電解セルの自動化された製造に特によく適している。加えて、本発明による封止力は封止材とセル要素との間の接着結合によって提供されるため、フィルタプレスタイプの電解槽をセルごとに組み立てることが可能になる。したがって、セルを封止するためにスタックを圧縮する外力はもはや必要とされない。さらに、封止力を維持するための外部構造要素はもはや必要とされないため、本発明の封止構成体の空間要件は特に低く、セルの厚さのさらなる低減を可能にする。

【0014】

いくつかの実施形態では、封止材は、化学硬化性接着剤または溶剤系接着剤である。化学硬化性および溶剤系接着剤は、高温および／または過酷な化学薬品に耐えることができる特に強力な接着結合であるという利点を有する。封止材として接着剤を使用する場合、封止材の層は、粘性の液体状態の接着剤を両方のセル要素のリム領域に適用することによって介在されることが好ましい。

【0015】

他の実施形態では、封止材は、熱可塑性材料であり、電解セルを封止するステップは、
・封止材にエネルギーを入力して封止材を熱可塑性状態にすることと、
・封止材が熱可塑性状態にある間に、セル要素と介在させられたセパレータとを結合することと、
・封止材の温度を低下させて封止材を固化させることと、
を含む。

【0016】

熱可塑性材料は、容易かつ非破壊的な方法で電解セルを開放および再封止する可能性をもたらすという利点を有する。メンテナンス、例えばセパレータの交換のために、熱可塑性材料が再び熱可塑性状態になり、セル要素を分離できるようになるまで、リム領域を加熱することができる。

【0017】

熱可塑性材料が封止材として使用される場合、接着結合は、封止材の層が最初にセル要素に結合され、次いで封止材の２つの層が封止ステップにおいて互いにおよびセパレータに結合される、２ステッププロセスで作り出され得る。第１の結合は、例えば、２つのセル要素が提供されたときに、既に存在していてもよく、すなわちセル要素には、それらのリム領域内に熱可塑性材料のコーティングが設けられている。あるいは、第１の結合は、封止材を介在させるステップの間に、または封止するステップの間に作り出されてもよい。

【0018】

熱可塑性材料は、異なるタイプのエネルギー供給によって熱可塑性状態にすることができる。最も単純な場合、エネルギーはリム領域の加熱によって入力される。エネルギーを入力する別の可能な方法は、超音波による封止材の層の熱溶着である。

【0019】

電解セルを封止するために特に好ましいのは、ポリプロピレン（ＰＰ）、特にアタクチックポリプロピレン（ＰＰ－Ｒ）、および／またはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含有する熱可塑性材料である。

【0020】

好ましくは、封止するステップは、セル要素のリム領域を片側に向かって後方に折り畳むことをさらに含む。両方のリム領域を同じ側に向かって、例えば１２０°～１８０°だけ後方に折り畳むことにより、セルの封止をさらに支持するセル要素の機械的な絡み合いが達成される。特に、折り目は形状ロックによって接着結合を圧力から解放するため、折り目は上昇した内圧で動作させられる電解セルにおいて有利である。

【0021】

好ましい実施形態では、セル要素は、０．８ｍｍ以下の厚さを有する金属シートで作製されている。好ましい金属は、ニッケルおよび／またはチタンである。本発明による封止概念により、０．２ｍｍ以下の厚さを有する金属箔から電解セルを製造することさえ考えられる。

【0022】

問題は、少なくとも２つのセル要素によって形成されたアノードハーフセルおよびカソードハーフセルと、ハーフセルを互いに分離するシート状セパレータと、を備える封止された電解セルによってさらに解決される。セル要素は各々、リム領域を有し、かつセパレータの各面と２つのセル要素との間に封止材の層を介在させて、電気的に絶縁され封止された様式でリム領域において互いに取り付けられている。本発明によれば、封止材は、セル要素間に接着結合を形成し、かつセル要素の電気的絶縁および封止を提供する、固化した液体材料である。

【0023】

本発明の封止された電解セルの主な利点は、封止力が接着結合によって提供され、封止力を維持するための外部構造要素を省くことができることである。したがって、このタイプの電解セルを使用する電解槽は、利用可能な空間をより有効に使用し、セルをより低い機械的応力下で動作させることができる。さらに、封止構成体は厚さが低減された電解セルを設計する可能性をもはや制限しない。

【0024】

特定の実施形態では、封止材は、化学硬化型接着剤または乾燥した溶剤系接着剤である。

【0025】

他の実施形態では、封止材は、熱可塑性材料である。特に、封止材は、ポリプロピレン（ＰＰ）および／またはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含有することが好ましい。

【0026】

好ましい実施形態では、シート状セパレータの縁部は、固化した封止材内に埋められている。したがって、セパレータの毛細管効果による漏れのリスクも回避することができる。これは、多孔質隔膜がセパレータとして使用される場合、多孔質隔膜は、多孔質隔膜がセル要素のリム領域間をセルの外部まで延在する場合に毛細管力によって漏れの問題を引き起こすことが知られているため、特に有利である。

【0027】

さらに、セル要素のリム領域は、セル要素間に機械的形態のロックを提供するように、片側に向かって後方に折り畳まれていることが好ましい。

【0028】

セル要素は、好ましくは、０．８ｍｍ以下、特に０．２ｍｍ以下の厚さを有する金属シートで作製されている。好ましい金属は、ニッケルおよび／またはチタンである。

【0029】

特に、本発明は、工業規模の電解セルに関する。したがって、本発明による電解セルのセパレータは、好ましくは０．５ｍ^２～４ｍ^２の面積を有する。さらに、電解セルは、好ましくは少なくとも３ｋＡ／ｍ^２の電流密度に構成されている。

【0030】

本発明のさらなる利点は、添付の図面に示された実施形態に関して以下に記載される。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】電解セルを封止するための本発明の方法を示すフロー図を概略的に示す。

【図2A】本発明による単一要素タイプの封止された電解セルの製作の一段階を概略的に示す。

【図2B】本発明による単一要素タイプの封止された電解セルの製作の別の段階を概略的に示す。

【図2C】本発明による単一要素タイプの封止された電解セルの製作のさらに別の段階を概略的に示す。

【図3A】本発明によるフィルタプレスタイプの封止された電解セルの製作の一段階を概略的に示す。

【図3B】本発明によるフィルタプレスタイプの封止された電解セルの製作の別の段階を概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0032】

図面において、同じ部分は一貫して同じ参照符号によって識別され、したがって、一般には一度だけ記載され参照される。

【0033】

図１には、電解セルを封止するための方法１００のフロー図が示されており、ステップの順序を抽象的な方法で示している。図２Ａは、方法の封止ステップ前の状態の電解セルを示しており、図２Ｂは、封止された電解セル１の一実施形態を示している。図２Ｃは、後方に折り畳まれたリム領域を有する封止された電解セル１の異なる実施形態を示している。方法ステップは、図１および図２Ａから図２Ｃを参照して以下に説明される。

【0034】

ステップ１１０の本発明の方法によれば、２つのセル要素４、５およびシート状セパレータ６が提供される。ステップ１２０において、セパレータ６は、２つのセル要素４、５間に介在させられ、封止材７、８の層は、セル要素４、５のそれぞれのリム領域９、１０においてセパレータ６の各面と２つのセル要素４、５との間に介在させられる。図２Ａは、ステップ１２０後の組立て段階における電解セルを示している。

【0035】

ステップ１３０において、電解セル１が封止され、ここでは力Ｆがセル要素４、５に加えられてリム領域９、１０を圧縮する。封止材７、８は電気絶縁材料であり、封止ステップ１３０の間、封止材７、８の状態は液体状態から固体状態に変化させられて、封止材７、８によってセル要素４、５と介在させられたセパレータ６との接着結合を作り出す。力Ｆは、封止材７、８が固化した後に緩和される。図２Ｂは、ステップ１３０後の封止された電解セル１を示している。

【0036】

封止材７、８は化学硬化性接着剤であってもよいし、溶剤系接着剤であってもよい。

【0037】

図１に示す方法では、封止材７、８は熱可塑性材料である。したがって、電解セル１を封止するステップ１３０は、エネルギーをリム領域９、１０に入力して封止材７、８を熱可塑性状態にするステップ１４０と、封止材７、８が熱可塑性状態にある間にセル要素４、５と介在させられたセパレータ６とを結合するステップ１５０と、封止材７、８の温度を低下させて封止材７、８を固化させるステップ１６０と、をさらに含む。好ましくは、封止材７、８は、ポリプロピレン（ＰＰ）および／またはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含有する。

【0038】

例えば、エネルギーは、封止材がその熱可塑性状態にある温度までリム領域９、１０を加熱することによって入力され得る。封止材７、８の温度を低下させることは、例えば、温度を周囲温度に安定させることによって、またはリム領域９、１０の能動的冷却によって達成され得る。

【0039】

好ましくは、図１に示すように、封止するステップ１３０は、セル要素４、５のリム領域９、１０をセパレータの片面に対して後方に折り畳むこと１７０をさらに含む。折り畳むこと１７０は、封止材が固化した後、またはその前のいずれかに実行され得る。特に、化学硬化性接着剤または溶剤系接着剤を使用する場合、折り畳むこと１７０は、接着剤が固化する前に実行されることが好ましい。図２Ｃは、折り畳むステップ１７０後の封止されたセル１の一実施形態を示している。

【0040】

本発明の方法に従って製造された封止された電解セル１が図２Ｂに示されている。封止された電解セル１は、少なくとも２つのセル要素４、５によって形成されたアノードハーフセル２およびカソードハーフセル３と、ハーフセル２、３を互いに分離するシート状セパレータ６と、を備える。

【0041】

アノードハーフセル２およびカソードハーフセル３は、それぞれアノードおよびカソードを包有する（図示されていない）。アノードおよびカソードは、それぞれのセル要素４、５に一体に接合されてもよく、または別個の構成要素として構成されてもよい。

【0042】

セル要素４、５は各々、リム領域９、１０を有し、かつセパレータ６の各面と２つのセル要素４、５との間に封止材７、８の層を介在させて、電気的に絶縁され封止された様式でリム領域９、１０において互いに取り付けられている。封止されたセル１の封止材７、８は、セル要素４、５間に接着結合を形成し、かつセル要素４、５の電気的絶縁および封止を提供する、固化した液体材料である。

【0043】

固化した封止材は、化学硬化型接着剤または乾燥した溶剤系接着剤である。あるいは、封止材は、熱可塑性材料であり得る。特に、封止材は、ポリプロピレン（ＰＰ）および／またはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含有し得る。

【0044】

図２Ｂに示すように、シート状セパレータ６の縁部１１は、固化した封止材内に埋められていることが好ましい。したがって、シート状セパレータ６は、リム領域９、１０を通ってセルの外部に延在するのではなく、セル要素４、５間の接着結合内に形状嵌合様式で閉じ込められている。

【0045】

セル要素４、５は、好ましくは、０．８ｍｍ以下の厚さを有する金属シートで作製される。特に、セル要素は、０．１ｍｍ以下の厚さを有する金属箔で作製されることが考えられる。好ましい金属は、ニッケルおよびチタンである。

【0046】

電解セル１は、アルカリ水電解またはクロルアルカリ電解用に構成されることが好ましい。

【0047】

図２Ｃは、封止された電解セル１１の一実施形態を示しており、ここではセル要素４、５のリム領域９、１０は片側に向かって後方に折り畳まれている。したがって、他のすべての点で、図２Ａに示す実施形態の説明は、図２Ｂに示す実施形態に適用可能である。

【0048】

図２Ｂおよび図２Ｃの実施形態は、単一要素設計の電解セル１に関する。電解セル１は別個のユニットとして構成されており、セル要素４、５の裏面を隣接するセルに当接させることによって電気的に直列に接続することができる。これにより、電解セル１のスタックを構築し、スタックの最も外側のセルの外側上に電源を設けることができる。

【0049】

図３Ａおよび図３Ｂは、フィルタプレスタイプの方法および封止されたセル１の一実施形態を示している。各セル要素４、５は、隣接するセルのアノードハーフセル２およびカソードハーフセル３を提供する。複数のセル要素４、５は、フィルタプレスタイプの電解セル１のスタックに対して各々１つのセパレータ６を介在させて互いに１つずつ封止され得る。

【0050】

したがって、他のすべての点で、図２Ａおよび図２Ｂに示す実施形態の説明は、図３Ａおよび図３Ｂに示す実施形態に適用可能である。

【符号の説明】

【0051】

１ 電解セル
２ アノードハーフセル
３ カソードハーフセル
４、５ セル要素
６ セパレータ
７、８ 封止材
９、１０ リム領域
１１ セパレータの縁部
１００ 電解セルを封止するための方法
１１０ セル要素およびセパレータを提供する
１２０ セル要素間にセパレータおよび封止材を介在させる
１３０ 電解セルを封止する
１４０ リム領域にエネルギーを入力する
１５０ セル要素とセパレータとを結合する
１６０ リム領域の温度を下げる
１７０ リム領域を折り畳む
Ｆ 圧縮力

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【手続補正書】

【提出日】2024-07-23

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも２つのセル要素（４、５）によって形成されたアノードハーフセル（２）およびカソードハーフセル（３）と、前記ハーフセル（２、３）を互いに分離するシート状セパレータ（６）と、を備える電解セル（１）を封止するための方法であって、前記方法（１００）が、以下の
・前記２つのセル要素（４、５）および前記シート状セパレータ（６）を提供するステップ（１１０）、
・前記２つのセル要素（４、５）間に前記セパレータ（６）を介在させるステップ（１２０）および前記セル要素（４、５）のそれぞれのリム領域（９、１０）において前記セパレータ（６）の各面と前記２つのセル要素（４、５）との間に封止材（７、８）の層を介在させるステップ、
・前記電解セル（１）を封止するステップ（１３０）であって、力（Ｆ）が、前記セル要素（４、５）に加えられて前記リム領域（９、１０）を圧縮する、封止するステップ（１３０）
を含む、方法において、
前記封止材（７、８）が、電気絶縁材料であり、前記封止するステップ（１３０）の間に、前記封止材（７、８）の状態が液体状態から固体状態に変化させられて、前記封止材（７、８）によって前記セル要素（４、５）と前記介在させられたセパレータ（６）との間に接着結合を作り出し、前記力（Ｆ）が、前記封止材（７、８）が固化したときに緩和されることを特徴とする、
方法。

【請求項2】

前記封止材（７、８）が、化学硬化性接着剤または溶剤系接着剤であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記封止材（７、８）が、熱可塑性材料であり、前記電解セル（１）を前記封止するステップ（１３０）が、
・前記封止材（７、８）にエネルギーを入力して前記封止材（７、８）を熱可塑性状態にすること（１４０）と、
・前記封止材（７、８）が前記熱可塑性状態にある間に、前記セル要素（４、５）と前記介在させられたセパレータ（６）とを結合すること（１５０）と、
・前記封止材（７、８）の温度を低下させて前記封止材（７、８）を固化させること（１６０）と、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記エネルギーが、加熱または超音波によって入力されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記封止材（７、８）が、ポリプロピレン（ＰＰ）および／またはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含有することを特徴とする、請求項３に記載の方法。

【請求項6】

前記封止するステップ（１３０）が、
・前記セル要素（４、５）の前記リム領域（９、１０）を片側に向かって後方に折り畳むこと（１７０）
をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記セル要素（４、５）が、０．８ｍｍ以下の厚さを有する金属シートで作製されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記セル要素（４、５）が、０．２ｍｍ以下の厚さを有する金属シートで作製されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

少なくとも２つのセル要素（４、５）によって形成されたアノードハーフセル（２）およびカソードハーフセル（３）と、前記ハーフセル（２、３）を互いに分離するシート状セパレータ（６）と、を備える封止された電解セル（１）であって、前記セル要素（４、５）が各々、リム領域（９、１０）を有し、かつ前記セパレータ（６）の各面と前記２つのセル要素（４、５）との間に封止材７、８の層を介在させて、電気的に絶縁され封止された様式で前記リム領域（９、１０）において互いに取り付けられている、封止された電解セル（１）において、前記封止材（７、８）が、前記セル要素（４、５）間に接着結合を形成し、かつ前記セル要素（４、５）の電気的絶縁および封止を提供する、固化した液体材料であることを特徴とする、封止された電解セル（１）。

【請求項10】

前記封止材（７、８）が、化学硬化型接着剤または乾燥した溶剤系接着剤であることを特徴とする、請求項９に記載の封止された電解セル。

【請求項11】

前記封止材（７、８）が、熱可塑性材料であることを特徴とする、請求項９に記載の封止された電解セル。

【請求項12】

前記封止材（７、８）が、ポリプロピレン（ＰＰ）および／またはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含有することを特徴とする、請求項１１に記載の封止された電解セル。

【請求項13】

前記シート状セパレータ（６）の縁部（１１）が、前記固化した封止材（７、８）内に埋められていることを特徴とする、請求項９に記載の封止された電解セル。

【請求項14】

前記セル要素（４、５）の前記リム領域（９、１０）が、片側に向かって後方に折り畳まれていることを特徴とする、請求項９に記載の封止された電解セル。

【請求項15】

前記セル要素（４、５）が、０．８ｍｍ以下の厚さを有する金属シートで作製されていることを特徴とする、請求項９から１４のいずれか一項に記載の封止された電解セル。

【請求項16】

前記セル要素（４、５）が、０．２ｍｍ以下の厚さを有する金属シートで作製されていることを特徴とする、請求項９から１４のいずれか一項に記載の封止された電解セル。

【国際調査報告】