JP2000357523A - レドックスフロー電池用炭素電極材 - Google Patents
レドックスフロー電池用炭素電極材Info
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 炭素電極材の表面特性を維持しつつ、炭素電
極材自体の導電性を高めてセル抵抗を小さくすること
で、電池のエネルギー効率を高くすることができるレド
ックスフロー電池用炭素電極材を提供する。 【解決手段】 水溶液系電解液を使用するレドックスフ
ロー電池用の炭素電極材であって、Ｘ線広角解析より求
めた＜００２＞回折のピーク強度に基づく積層構造比が
０．５０〜０．９０である擬黒鉛結晶構造を有し、ＸＰ
Ｓ表面分析より求めた表面酸性官能基量が全表面炭素原
子数の０．２〜１．２％であることを特徴とする。
極材自体の導電性を高めてセル抵抗を小さくすること
で、電池のエネルギー効率を高くすることができるレド
ックスフロー電池用炭素電極材を提供する。 【解決手段】 水溶液系電解液を使用するレドックスフ
ロー電池用の炭素電極材であって、Ｘ線広角解析より求
めた＜００２＞回折のピーク強度に基づく積層構造比が
０．５０〜０．９０である擬黒鉛結晶構造を有し、ＸＰ
Ｓ表面分析より求めた表面酸性官能基量が全表面炭素原
子数の０．２〜１．２％であることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水溶液系電解液を
使用するレドックスフロー電池用の炭素電極材に関する
ものであり、特に、バナジウム系レドックスフロー電池
に有用である。
使用するレドックスフロー電池用の炭素電極材に関する
ものであり、特に、バナジウム系レドックスフロー電池
に有用である。
【０００２】
【従来の技術】従来より、電極は電池の性能を左右する
ものとして重点的に開発されている。電極には、それ自
体が活物質とならず、活物質の電気化学的反応を促進さ
せる反応場として働くタイプのものがあり、このタイプ
には導電性や耐薬品性などから炭素材料がよく用いられ
る。特に電力貯蔵用に開発が盛んなレドックスフロー電
池の電極には、耐薬品性があり、導電性を有し、かつ通
液性のある炭素繊維集合体が用いられている。
ものとして重点的に開発されている。電極には、それ自
体が活物質とならず、活物質の電気化学的反応を促進さ
せる反応場として働くタイプのものがあり、このタイプ
には導電性や耐薬品性などから炭素材料がよく用いられ
る。特に電力貯蔵用に開発が盛んなレドックスフロー電
池の電極には、耐薬品性があり、導電性を有し、かつ通
液性のある炭素繊維集合体が用いられている。
【０００３】レドックスフロー電池は、正極に鉄の塩酸
水溶液、負極にクロムの塩酸水溶液を用いたタイプか
ら、起電力の高いバナジウムの硫酸水溶液を両極に用い
るタイプに替わり、高エネルギー密度化されたが、最近
さらに活物質濃度を高める開発が進み、一段と高エネル
ギー密度化が進んでいる。
水溶液、負極にクロムの塩酸水溶液を用いたタイプか
ら、起電力の高いバナジウムの硫酸水溶液を両極に用い
るタイプに替わり、高エネルギー密度化されたが、最近
さらに活物質濃度を高める開発が進み、一段と高エネル
ギー密度化が進んでいる。
【０００４】レドックスフロー型電池の主な構成は、図
１に示すように電解液を貯える外部タンク６，７と電解
槽ＥＣからなり、ポンプ８，９にて活物質を含む電解液
を外部タンク６，７から電解槽ＥＣに送りながら、電解
槽ＥＣに組み込まれた電極上で電気化学的なエネルギー
変換、すなわち充放電が行われる。
１に示すように電解液を貯える外部タンク６，７と電解
槽ＥＣからなり、ポンプ８，９にて活物質を含む電解液
を外部タンク６，７から電解槽ＥＣに送りながら、電解
槽ＥＣに組み込まれた電極上で電気化学的なエネルギー
変換、すなわち充放電が行われる。
【０００５】一般に、充放電の際には、電解液を外部タ
ンクと電解槽との間で循環させるため、電解槽は図１に
示すような液流通型構造をとる。該液流通型電解槽を単
セルと称し、これを最小単位として単独もしくは多段積
層して用いられる。液流通型電解槽における電気化学反
応は、電極表面で起こる不均一相反応であるため、一般
的には二次元的な電解反応場を伴うことになる。電解反
応場が二次元的であると、電解槽の単位体積当たりの反
応量が小さいという難点がある。
ンクと電解槽との間で循環させるため、電解槽は図１に
示すような液流通型構造をとる。該液流通型電解槽を単
セルと称し、これを最小単位として単独もしくは多段積
層して用いられる。液流通型電解槽における電気化学反
応は、電極表面で起こる不均一相反応であるため、一般
的には二次元的な電解反応場を伴うことになる。電解反
応場が二次元的であると、電解槽の単位体積当たりの反
応量が小さいという難点がある。
【０００６】そこで、単位面積当りの反応量、すなわち
電流密度を増すために電気化学反応場の三次元化が行わ
れるようになった。図２は、三次元電極を有する液流通
型電解槽の分解斜視図である。該電解槽では、相対する
二枚の集電板１，１間にイオン交換膜３が配設され、イ
オン交換膜３の両側にスペーサ２によって集電板１，１
の内面に沿った電解液の流路４ａ，４ｂが形成されてい
る。該流通路４ａ，４ｂの少なくとも一方には炭素繊維
集合体等の電極材５が配設されており、このようにして
三次元電極が構成されている。なお、集電板１には、電
解液の液流入口１０と液流出口１１とが設けられてい
る。
電流密度を増すために電気化学反応場の三次元化が行わ
れるようになった。図２は、三次元電極を有する液流通
型電解槽の分解斜視図である。該電解槽では、相対する
二枚の集電板１，１間にイオン交換膜３が配設され、イ
オン交換膜３の両側にスペーサ２によって集電板１，１
の内面に沿った電解液の流路４ａ，４ｂが形成されてい
る。該流通路４ａ，４ｂの少なくとも一方には炭素繊維
集合体等の電極材５が配設されており、このようにして
三次元電極が構成されている。なお、集電板１には、電
解液の液流入口１０と液流出口１１とが設けられてい
る。
【０００７】正極電解液にオキシ硫酸バナジウム、負極
電解液に硫酸バナジウムの各々硫酸酸性水溶液を用いた
レドックスフロー型電池の場合、放電時には、Ｖ2+を含
む電解液が負極側の液流路４ａに供給され、正極側の流
路４ｂにはＶ5+（実際には酸素を含むイオン）を含む電
解液が供給される。負極側の流路４ａでは、三次元電極
５内でＶ2+が電子を放出しＶ3+に酸化される。放出され
た電子は外部回路を通って正極側の三次元電極内でＶ5+
をＶ4+（実際には酸素を含むイオン）に還元する。この
酸化還元反応に伴って負極電解液中のＳＯ4 2-が不足
し、正極電解液ではＳＯ4 2-が過剰になるため、イオン
交換膜３を通ってＳＯ4 2-が正極側から負極側に移動し
電荷バランスが保たれる。あるいは、Ｈ+ がイオン交換
膜を通って負極側から正極側へ移動することによっても
電荷バランスを保つことができる。充電時には放電と逆
の反応が進行する。
電解液に硫酸バナジウムの各々硫酸酸性水溶液を用いた
レドックスフロー型電池の場合、放電時には、Ｖ2+を含
む電解液が負極側の液流路４ａに供給され、正極側の流
路４ｂにはＶ5+（実際には酸素を含むイオン）を含む電
解液が供給される。負極側の流路４ａでは、三次元電極
５内でＶ2+が電子を放出しＶ3+に酸化される。放出され
た電子は外部回路を通って正極側の三次元電極内でＶ5+
をＶ4+（実際には酸素を含むイオン）に還元する。この
酸化還元反応に伴って負極電解液中のＳＯ4 2-が不足
し、正極電解液ではＳＯ4 2-が過剰になるため、イオン
交換膜３を通ってＳＯ4 2-が正極側から負極側に移動し
電荷バランスが保たれる。あるいは、Ｈ+ がイオン交換
膜を通って負極側から正極側へ移動することによっても
電荷バランスを保つことができる。充電時には放電と逆
の反応が進行する。
【０００８】バナジウム系レドックスフロー電池用電極
材の特性としては、特に以下に示す性能が要求される。
材の特性としては、特に以下に示す性能が要求される。
【０００９】1)目的とする反応以外の副反応を起こさな
いこと（反応選択性が高いこと）、具体的には電流効率
（ηI ）が高いこと。 2)電極反応活性が高いこと、具体的にはセル抵抗（Ｒ）
が小さいこと。すなわち電圧効率（ηV ）が高いこと。 3)上記1)、2)に関連する電池エネルギー効率（ηE ）が
高いこと。 ηE ＝ηI ×ηV 4)くりかえし使用に対する劣化が小さいこと（高寿
命）、具体的には電池エネルギー効率（ηE ）の低下量
が小さいこと。
いこと（反応選択性が高いこと）、具体的には電流効率
（ηI ）が高いこと。 2)電極反応活性が高いこと、具体的にはセル抵抗（Ｒ）
が小さいこと。すなわち電圧効率（ηV ）が高いこと。 3)上記1)、2)に関連する電池エネルギー効率（ηE ）が
高いこと。 ηE ＝ηI ×ηV 4)くりかえし使用に対する劣化が小さいこと（高寿
命）、具体的には電池エネルギー効率（ηE ）の低下量
が小さいこと。
【００１０】例えば、特開昭６０−２３２６６９号公報
には、Ｘ線広角解析より求めた＜００２＞面間隔が、平
均３．７０Å以下であり、またｃ軸方向の結晶子の大き
さが平均９．０Å以上の擬黒鉛微結晶を有し、かつ全酸
性官能基量が少なくとも０．０１ｍｅｑ／ｇである炭素
質材料をレドックスフロー電池の電解槽用電極材として
用いることが提案されている。
には、Ｘ線広角解析より求めた＜００２＞面間隔が、平
均３．７０Å以下であり、またｃ軸方向の結晶子の大き
さが平均９．０Å以上の擬黒鉛微結晶を有し、かつ全酸
性官能基量が少なくとも０．０１ｍｅｑ／ｇである炭素
質材料をレドックスフロー電池の電解槽用電極材として
用いることが提案されている。
【００１１】また、特開平５−２３４６１２号公報に
は、ポリアクリロニトリル系繊維を原料とする炭素質繊
維で、Ｘ線広角解析より求めた＜００２＞面間隔が３．
５０〜３．６０Åの擬黒鉛結晶構造を有し、炭素質材料
表面の結合酸素原子数が炭素原子数の１０〜２５％とな
るような炭素質材をレドックスフロー電池の電解槽用電
極材として用いることが提案されている。
は、ポリアクリロニトリル系繊維を原料とする炭素質繊
維で、Ｘ線広角解析より求めた＜００２＞面間隔が３．
５０〜３．６０Åの擬黒鉛結晶構造を有し、炭素質材料
表面の結合酸素原子数が炭素原子数の１０〜２５％とな
るような炭素質材をレドックスフロー電池の電解槽用電
極材として用いることが提案されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６０−２３２６６９号公報、特開平５−２３４６１２号
公報では、炭素質材料表面と電解液との間に有効な濡れ
性を発現させるために、全酸性官能基量が０．０１ｍｅ
ｑ／ｇ以上か、あるいは炭素質材料表面の結合酸素原子
数が炭素原子数の１０％以上必要であったので、電極材
自体の比抵抗が高く、その結果セル抵抗が高くなり、高
いエネルギー効率を得られないことが問題であった。
６０−２３２６６９号公報、特開平５−２３４６１２号
公報では、炭素質材料表面と電解液との間に有効な濡れ
性を発現させるために、全酸性官能基量が０．０１ｍｅ
ｑ／ｇ以上か、あるいは炭素質材料表面の結合酸素原子
数が炭素原子数の１０％以上必要であったので、電極材
自体の比抵抗が高く、その結果セル抵抗が高くなり、高
いエネルギー効率を得られないことが問題であった。
【００１３】そこで、本発明の目的は、かかる事情に鑑
み、炭素電極材の表面特性を維持しつつ、炭素電極材自
体の導電性を高めてセル抵抗を小さくすることで、電池
のエネルギー効率を高くすることができるレドックスフ
ロー電池用炭素電極材を提供することにある。
み、炭素電極材の表面特性を維持しつつ、炭素電極材自
体の導電性を高めてセル抵抗を小さくすることで、電池
のエネルギー効率を高くすることができるレドックスフ
ロー電池用炭素電極材を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意研究したところ、炭素電極材の表面酸
性官能基量を従来より低く抑えつつ、Ｘ線広角解析より
求めた＜００２＞回折のピーク強度に基づく積層構造比
を特定の範囲に制御することにより、上記目的が達成で
きることを見出し、本発明を完成するに至った。
を達成すべく鋭意研究したところ、炭素電極材の表面酸
性官能基量を従来より低く抑えつつ、Ｘ線広角解析より
求めた＜００２＞回折のピーク強度に基づく積層構造比
を特定の範囲に制御することにより、上記目的が達成で
きることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１５】即ち、本発明の炭素電極材は、水溶液系電
解液を使用するレドックスフロー電池用の炭素電極材で
あって、Ｘ線広角解析より求めた＜００２＞回折のピー
ク強度に基づく積層構造比が０．５０〜０．９０である
擬黒鉛結晶構造を有し、ＸＰＳ表面分析より求めた表面
酸性官能基量が全表面炭素原子数の０．２〜１．２％で
あることを特徴とする。
解液を使用するレドックスフロー電池用の炭素電極材で
あって、Ｘ線広角解析より求めた＜００２＞回折のピー
ク強度に基づく積層構造比が０．５０〜０．９０である
擬黒鉛結晶構造を有し、ＸＰＳ表面分析より求めた表面
酸性官能基量が全表面炭素原子数の０．２〜１．２％で
あることを特徴とする。
【００１６】本発明の炭素電極材によると、積層構造比
が上記の要件を満たすことにより、表面酸性官能基等の
導入のし易さを維持しつつ導電性の高い内部構造を得る
ことができる。また、表面酸性官能基量が上記の要件を
満たすことにより、電極材表面の接触抵抗を低く抑えな
がら、水溶液系電解液との濡れ性を適度に付与すること
ができる。その結果、セル抵抗を小さくして電池のエネ
ルギー効率を高くすることができる。
が上記の要件を満たすことにより、表面酸性官能基等の
導入のし易さを維持しつつ導電性の高い内部構造を得る
ことができる。また、表面酸性官能基量が上記の要件を
満たすことにより、電極材表面の接触抵抗を低く抑えな
がら、水溶液系電解液との濡れ性を適度に付与すること
ができる。その結果、セル抵抗を小さくして電池のエネ
ルギー効率を高くすることができる。
【００１７】上記において、Ｘ線広角解析より求めた＜
００２＞面間隔が３．５０Å以下で、ｃ軸方向（積層構
造の厚み方向）の結晶子の大きさが２０Å以上であるこ
とが好ましい。この場合、これらのパラメータに黒鉛相
の厚みや性質が反映されるため、それらが上記要件を満
たすことにより、より確実に導電性の高い内部構造を得
ることができる。
００２＞面間隔が３．５０Å以下で、ｃ軸方向（積層構
造の厚み方向）の結晶子の大きさが２０Å以上であるこ
とが好ましい。この場合、これらのパラメータに黒鉛相
の厚みや性質が反映されるため、それらが上記要件を満
たすことにより、より確実に導電性の高い内部構造を得
ることができる。
【００１８】また、本発明の炭素電極材は、バナジウム
系レドックスフロー電池に用いられることが好ましい。
バナジウム系のレドックスフロー電池では、上記の電解
液との濡れ性が比較的良好になるため、上記の如き作用
効果がより顕著になる。また、当該電池では電極材を構
成する繊維間や集電板に対する電極材表面の接触抵抗が
特に問題になり易いため、上記作用効果を有する本発明
の炭素電極材が特に有用なものとなる。
系レドックスフロー電池に用いられることが好ましい。
バナジウム系のレドックスフロー電池では、上記の電解
液との濡れ性が比較的良好になるため、上記の如き作用
効果がより顕著になる。また、当該電池では電極材を構
成する繊維間や集電板に対する電極材表面の接触抵抗が
特に問題になり易いため、上記作用効果を有する本発明
の炭素電極材が特に有用なものとなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明のレドックスフロー電池用
炭素電極材は、炭素質材料からなり、その組織、微細構
造等は特に限定されないが、電極表面積を大きくできる
ものが好ましい。具体的には、紡績糸、フィラメント集
束糸、不織布、編地、織地、特殊編織物（特開昭６３−
２００４６７号公報に開示されているようなもの）、あ
るいはこれらの混成組織からなる炭素質繊維集合体、又
は多孔質炭素体、炭素−炭素複合体、粒子状炭素材料等
を挙げることができる。これらのうち、炭素質繊維より
なるシート状のものが、取り扱いや加工性、製造性等の
点から好ましい。
炭素電極材は、炭素質材料からなり、その組織、微細構
造等は特に限定されないが、電極表面積を大きくできる
ものが好ましい。具体的には、紡績糸、フィラメント集
束糸、不織布、編地、織地、特殊編織物（特開昭６３−
２００４６７号公報に開示されているようなもの）、あ
るいはこれらの混成組織からなる炭素質繊維集合体、又
は多孔質炭素体、炭素−炭素複合体、粒子状炭素材料等
を挙げることができる。これらのうち、炭素質繊維より
なるシート状のものが、取り扱いや加工性、製造性等の
点から好ましい。
【００２０】シート状物等の目付量は、その組織にもよ
るが、隔膜と集電板に挟まれた充填状態の厚みを２〜３
ｍｍで使用する場合、１００〜１０００ｇ／ｍ2 、不織
布組織の場合は２００〜６００ｇ／ｍ2 が望ましい。ま
た片面に凹溝加工が施された不織布等が通液性から好ん
で用いられる。その場合の溝幅、溝深さは少なくとも
０．３ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ以上が望ましい。炭
素質繊維シートの厚みは上記充填状態の厚みより少なく
とも大きいこと、不織布等の密度の低いものでは充填状
態の厚みの１．５倍程度が望ましい。しかしながら、厚
みが厚すぎると圧縮応力で膜を突き破ってしまうので、
圧縮応力を１ｋｇｆ／ｃｍ2 以下に設計するのが好まし
い。
るが、隔膜と集電板に挟まれた充填状態の厚みを２〜３
ｍｍで使用する場合、１００〜１０００ｇ／ｍ2 、不織
布組織の場合は２００〜６００ｇ／ｍ2 が望ましい。ま
た片面に凹溝加工が施された不織布等が通液性から好ん
で用いられる。その場合の溝幅、溝深さは少なくとも
０．３ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ以上が望ましい。炭
素質繊維シートの厚みは上記充填状態の厚みより少なく
とも大きいこと、不織布等の密度の低いものでは充填状
態の厚みの１．５倍程度が望ましい。しかしながら、厚
みが厚すぎると圧縮応力で膜を突き破ってしまうので、
圧縮応力を１ｋｇｆ／ｃｍ2 以下に設計するのが好まし
い。
【００２１】なお、上記の炭素質繊維の平均繊維径は５
〜２０μｍ程度が好ましく、平均長さは３０〜１００ｍ
ｍ程度が好ましい。
〜２０μｍ程度が好ましく、平均長さは３０〜１００ｍ
ｍ程度が好ましい。
【００２２】炭素質繊維シートは、電池の中に圧接され
て組み込まれ、その薄い隙間を電解液が流れるが、電解
液の粘度が高い場合があるため、脱落しないように引張
強度を０．１ｋｇ／ｃｍ2 以上にすることが形態保持の
ために望ましい。また集電板との接触抵抗を良くするた
めに、不織布組織では隔膜、集電板に挟まれた充填層の
密度を０．０５ｇ／ｃｍ3 以上に、電極面に対する反発
力を０．１ｋｇｆ／ｃｍ2 以上にすることが好ましい。
て組み込まれ、その薄い隙間を電解液が流れるが、電解
液の粘度が高い場合があるため、脱落しないように引張
強度を０．１ｋｇ／ｃｍ2 以上にすることが形態保持の
ために望ましい。また集電板との接触抵抗を良くするた
めに、不織布組織では隔膜、集電板に挟まれた充填層の
密度を０．０５ｇ／ｃｍ3 以上に、電極面に対する反発
力を０．１ｋｇｆ／ｃｍ2 以上にすることが好ましい。
【００２３】本発明の炭素電極材は、Ｘ線広角解析より
求めた＜００２＞回折のピーク強度に基づく積層構造比
が０．５０〜０．９０である擬黒鉛結晶構造を有する
が、好ましくは積層構造比が０．６０〜０．９０であ
り、より好ましくは積層構造比が０．７０〜０．９０で
ある。積層構造比が０．５０より小さい場合、その比抵
抗は１０-2Ω・ｃｍを越え、電池内部抵抗（セル抵抗）
の内の電極材導電抵抗成分が無視できないようになり、
その結果、セル抵抗が増加し（電圧効率が低下し）、エ
ネルギー効率が低下する。一方、積層構造比が０．９０
を超えると、表面酸化処理時に十分な表面酸性官能基を
導入するのが困難になり、また内部構造の歪による積層
構造の破壊を伴うので好ましくない。
求めた＜００２＞回折のピーク強度に基づく積層構造比
が０．５０〜０．９０である擬黒鉛結晶構造を有する
が、好ましくは積層構造比が０．６０〜０．９０であ
り、より好ましくは積層構造比が０．７０〜０．９０で
ある。積層構造比が０．５０より小さい場合、その比抵
抗は１０-2Ω・ｃｍを越え、電池内部抵抗（セル抵抗）
の内の電極材導電抵抗成分が無視できないようになり、
その結果、セル抵抗が増加し（電圧効率が低下し）、エ
ネルギー効率が低下する。一方、積層構造比が０．９０
を超えると、表面酸化処理時に十分な表面酸性官能基を
導入するのが困難になり、また内部構造の歪による積層
構造の破壊を伴うので好ましくない。
【００２４】また、上記と同様の理由より、Ｘ線広角解
析より求めた＜００２＞面間隔が３．５０Å以下で、ｃ
軸方向の結晶子の大きさが２０Å以上であるのが好まし
く、より好ましくは、＜００２＞面間隔が３．４６〜
３．４９Åで、ｃ軸方向の結晶子の大きさが２１〜３１
Åである。
析より求めた＜００２＞面間隔が３．５０Å以下で、ｃ
軸方向の結晶子の大きさが２０Å以上であるのが好まし
く、より好ましくは、＜００２＞面間隔が３．４６〜
３．４９Åで、ｃ軸方向の結晶子の大きさが２１〜３１
Åである。
【００２５】本発明の炭素電極材の表面酸性官能基量
は、全表面炭素原子数の０．２％以上であることが必要
であり、好ましくは０．３％以上である。０．２％未満
の場合には、電解液の濡れ性が悪く、セル抵抗が著しく
増加する。これは、炭素原子そのものは疎水性であるた
め、親水基の酸性官能基が少ない場合には水をはじきや
すいためと考えられる。また表面酸性官能基量は、全表
面炭素原子数の１．２％以下であることが必要であり、
好ましくは０．８％以下である。１．２％より大きい場
合には、官能基により表面の導電性が阻害され、集電板
との接触抵抗または繊維間の接触抵抗が悪くなり、セル
抵抗が著しく増加する。
は、全表面炭素原子数の０．２％以上であることが必要
であり、好ましくは０．３％以上である。０．２％未満
の場合には、電解液の濡れ性が悪く、セル抵抗が著しく
増加する。これは、炭素原子そのものは疎水性であるた
め、親水基の酸性官能基が少ない場合には水をはじきや
すいためと考えられる。また表面酸性官能基量は、全表
面炭素原子数の１．２％以下であることが必要であり、
好ましくは０．８％以下である。１．２％より大きい場
合には、官能基により表面の導電性が阻害され、集電板
との接触抵抗または繊維間の接触抵抗が悪くなり、セル
抵抗が著しく増加する。
【００２６】なお、上記の表面酸性官能基量とは、含酸
素官能基のうち硝酸銀処理によって銀イオン置換されう
る水酸基やカルボキシル基の量を意味し、ＸＰＳ表面分
析によって検出される表面銀イオン量の表面炭素原子数
に対する割合として表す。
素官能基のうち硝酸銀処理によって銀イオン置換されう
る水酸基やカルボキシル基の量を意味し、ＸＰＳ表面分
析によって検出される表面銀イオン量の表面炭素原子数
に対する割合として表す。
【００２７】上記のような優れた内部構造と濡れ性を持
った炭素電極材は、緊張下２００〜３００℃の初期空気
酸化を経たメソフェーズピッチやポリパラフェニレンベ
ンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）などの配向性の高い原
料を用いて、不活性雰囲気（又は窒素ガス）下１３００
〜１８００℃で５時間以上焼成（炭化）し、得られた擬
黒鉛結晶構造を有する炭素材料を乾式酸化処理すること
によって得られる。
った炭素電極材は、緊張下２００〜３００℃の初期空気
酸化を経たメソフェーズピッチやポリパラフェニレンベ
ンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）などの配向性の高い原
料を用いて、不活性雰囲気（又は窒素ガス）下１３００
〜１８００℃で５時間以上焼成（炭化）し、得られた擬
黒鉛結晶構造を有する炭素材料を乾式酸化処理すること
によって得られる。
【００２８】配向性の高い原料を用いないと、積層構造
が低い割合でしか形成されず、また１３００〜１８００
℃で５時間以上保持しないと、積層構造の成長が十分に
進まないためである。
が低い割合でしか形成されず、また１３００〜１８００
℃で５時間以上保持しないと、積層構造の成長が十分に
進まないためである。
【００２９】乾式酸化処理は、上述の炭素材料を酸素濃
度１〜２５％のガス雰囲気下で重量収率にして９０〜９
９％、好ましくは９３〜９９％の範囲になるように実施
される。処理温度は５００〜９００℃、さらに好ましく
は６５０〜７５０℃がよい。しかし処理法はこれに限定
されるものではなく、例えばこの乾式酸化処理の代わり
に電解酸化をおこなっても同様な効果が得られる。な
お、表面酸性官能基量は、黒鉛化の程度にもよるが、乾
式酸化処理の酸素濃度等を調製することで制御できる。
度１〜２５％のガス雰囲気下で重量収率にして９０〜９
９％、好ましくは９３〜９９％の範囲になるように実施
される。処理温度は５００〜９００℃、さらに好ましく
は６５０〜７５０℃がよい。しかし処理法はこれに限定
されるものではなく、例えばこの乾式酸化処理の代わり
に電解酸化をおこなっても同様な効果が得られる。な
お、表面酸性官能基量は、黒鉛化の程度にもよるが、乾
式酸化処理の酸素濃度等を調製することで制御できる。
【００３０】次に、本発明において採用されるＸ線広角
解析（積層構造比、＜００２＞面間隔、ｃ軸方向の結晶
子の大きさ）、ＸＰＳ表面分析（全酸性官能基量）、単
繊維の比抵抗、電極性能の各測定法について説明する。
解析（積層構造比、＜００２＞面間隔、ｃ軸方向の結晶
子の大きさ）、ＸＰＳ表面分析（全酸性官能基量）、単
繊維の比抵抗、電極性能の各測定法について説明する。
【００３１】１．Ｘ線広角解析 電極材をメノウ乳鉢で、粒径１０μｍ程度になるまで粉
砕し、試料に対して約５重量％のＸ線標準用高純度シリ
コン粉末を内部標準物質として混合し、試料セルに詰
め、ＣｕＫα線を線源として、ディフラクトメーター法
によって広角Ｘ線を測定する。
砕し、試料に対して約５重量％のＸ線標準用高純度シリ
コン粉末を内部標準物質として混合し、試料セルに詰
め、ＣｕＫα線を線源として、ディフラクトメーター法
によって広角Ｘ線を測定する。
【００３２】曲線の補正には、いわゆるローレンツ因
子、偏光因子、吸収因子、原子散乱因子等に関する補正
を行わず、次の簡便法を用いる。即ち、＜００２＞回折
に相当するピークのベースラインからの実質強度をプロ
ットし直して＜００２＞補正強度曲線を得る。この曲線
のピーク高さの２／３の高さに引いた角度軸に平行な線
が補正強度曲線と交わる線分の中点を求め、中点の角度
を内部標準で補正し、これを回折角の２倍とし、ＣｕＫ
αの波長λとから数式１のＢｒａｇｇの式によって＜０
０２＞面間隔を求める。
子、偏光因子、吸収因子、原子散乱因子等に関する補正
を行わず、次の簡便法を用いる。即ち、＜００２＞回折
に相当するピークのベースラインからの実質強度をプロ
ットし直して＜００２＞補正強度曲線を得る。この曲線
のピーク高さの２／３の高さに引いた角度軸に平行な線
が補正強度曲線と交わる線分の中点を求め、中点の角度
を内部標準で補正し、これを回折角の２倍とし、ＣｕＫ
αの波長λとから数式１のＢｒａｇｇの式によって＜０
０２＞面間隔を求める。
【００３３】
【数１】 ここで、波長λ＝１．５４１８Å、θは＜００２＞回折
角を示す。
角を示す。
【００３４】さらに、ピーク高さの１／２の高さに引い
た角度軸に平行な線が、補正強度曲線と交わる線分の長
さ（半値幅β）から、数式２によってｃ軸方向の結晶子
の大きさＬｃを求める。
た角度軸に平行な線が、補正強度曲線と交わる線分の長
さ（半値幅β）から、数式２によってｃ軸方向の結晶子
の大きさＬｃを求める。
【００３５】
【数２】 ここで、波長λ＝１．５４１８Å、構造係数ｋ１＝０．
９、θは＜００２＞回折角を、βは＜００２＞回折ピー
クの半値幅を示す。
９、θは＜００２＞回折角を、βは＜００２＞回折ピー
クの半値幅を示す。
【００３６】また、積層構造比については、上記の補正
された曲線の＜００２＞回折のピーク強度とベースライ
ンの強度から求める。具体的には、＜００２＞回折のピ
ーク強度Ｉm と＜００２＞回折のピークの平均ベースラ
イン強度Ｉa とから、相対強度ＳＩ（＝（Ｉm −Ｉa ）
／Ｉm ）を求め、さらに＜００２＞回折のピークのバッ
クグランドを含まない強度Ｉsp（＝０．０６０６×ｄ
002 ×Ｌｃ）とから、積層構造比Ｐｓ（＝ＳＩ／（ＳＩ
（１−Ｉsp）＋Ｉsp）を求める（詳細は、白石ら、日本
化学会誌、１９７６、（１）、ｐ．１５３参照）。
された曲線の＜００２＞回折のピーク強度とベースライ
ンの強度から求める。具体的には、＜００２＞回折のピ
ーク強度Ｉm と＜００２＞回折のピークの平均ベースラ
イン強度Ｉa とから、相対強度ＳＩ（＝（Ｉm −Ｉa ）
／Ｉm ）を求め、さらに＜００２＞回折のピークのバッ
クグランドを含まない強度Ｉsp（＝０．０６０６×ｄ
002 ×Ｌｃ）とから、積層構造比Ｐｓ（＝ＳＩ／（ＳＩ
（１−Ｉsp）＋Ｉsp）を求める（詳細は、白石ら、日本
化学会誌、１９７６、（１）、ｐ．１５３参照）。
【００３７】２．ＸＰＳ表面分析 ＥＳＣＡあるいはＸＰＳと略称されているＸ線光電子分
光法の測定に用いる装置は島津ＥＳＣＡ７５０で、解析
にはＥＳＣＡＰＡＣ７６０を用いる。
光法の測定に用いる装置は島津ＥＳＣＡ７５０で、解析
にはＥＳＣＡＰＡＣ７６０を用いる。
【００３８】各試料を硝酸銀のアセトン溶液に浸漬し、
酸性官能基のプロトンを完全に銀置換し、アセトン及び
水でそれぞれ洗浄後、６ｍｍ径に打ち抜き、導電性ペー
ストにより加熱式試料台に貼り付け、分析に供する。予
め、測定前に試料を１２Ｏ℃に加熱し、３時間以上真空
脱気する。線源にはＭｇＫα線（１２５３．６ｅＶ）を
用い、装置内真空度は１０-7ｔｏｒｒとする。
酸性官能基のプロトンを完全に銀置換し、アセトン及び
水でそれぞれ洗浄後、６ｍｍ径に打ち抜き、導電性ペー
ストにより加熱式試料台に貼り付け、分析に供する。予
め、測定前に試料を１２Ｏ℃に加熱し、３時間以上真空
脱気する。線源にはＭｇＫα線（１２５３．６ｅＶ）を
用い、装置内真空度は１０-7ｔｏｒｒとする。
【００３９】測定はＣｌｓ，Ａｇ３ｄピークに対して行
い、各ピークをＥＳＣＡＰＡＣ７６０（Ｊ．Ｈ．Ｓｃｏ
ｆｉｅｌｄによる補正法に基づく）を用いて補正解析
し、各ピーク面積を求める。得られた面積にＣｌｓにつ
いては１．００、Ａｇ３ｄについては１０．６８の相対
強度を乗じたものの比が原子数比であり、全表面炭素原
子数に対する表面酸性官能基量は（表面銀原子数／表面
炭素原子数）比を百分率（％）で算出する。
い、各ピークをＥＳＣＡＰＡＣ７６０（Ｊ．Ｈ．Ｓｃｏ
ｆｉｅｌｄによる補正法に基づく）を用いて補正解析
し、各ピーク面積を求める。得られた面積にＣｌｓにつ
いては１．００、Ａｇ３ｄについては１０．６８の相対
強度を乗じたものの比が原子数比であり、全表面炭素原
子数に対する表面酸性官能基量は（表面銀原子数／表面
炭素原子数）比を百分率（％）で算出する。
【００４０】３．単繊維の比抵抗 ＪＩＳ Ｒ７６０１（１９８６）に記載の「６．７体積
抵抗率」に従って測定する。
抵抗率」に従って測定する。
【００４１】４．電極性能 上下方向（通液方向）に１ｃｍ、幅方向に１０ｃｍの電
極面積１０ｃｍ2 を有する小型のセルを作り、定電流密
度で充放電を繰り返し、電極性能のテストを行う。正極
電解液には２ｍｏｌ／ｌのオキシ硫酸バナジウムの３ｍ
ｏｌ／ｌ硫酸水溶液を用い、負極電解液には２ｍｏｌ／
ｌの硫酸バナジウムの３ｍｏｌ／ｌ硫酸溶液を用いる。
電解液量はセル、配管に対して大過剰とした．液流量は
毎分６．２ｍｌとし、３０℃で測定を行う。
極面積１０ｃｍ2 を有する小型のセルを作り、定電流密
度で充放電を繰り返し、電極性能のテストを行う。正極
電解液には２ｍｏｌ／ｌのオキシ硫酸バナジウムの３ｍ
ｏｌ／ｌ硫酸水溶液を用い、負極電解液には２ｍｏｌ／
ｌの硫酸バナジウムの３ｍｏｌ／ｌ硫酸溶液を用いる。
電解液量はセル、配管に対して大過剰とした．液流量は
毎分６．２ｍｌとし、３０℃で測定を行う。
【００４２】（ａ）電流効率：ηI 充電に始まり、放電で終わる１サイクルのテストにおい
て、電流密度を電極幾何面積当たり４０ｍＡ／ｃｍ2
（４００ｍＡ）として、１．７Ｖまでの充電に要した電
気量をＱ1 クーロン、１．０Ｖまでの定電流放電、およ
びこれに続く１．２Ｖでの定電圧放電で取りだした電気
量をそれぞれＱ2 、Ｑ3 クーロンとし、数式３で電流効
率ηI を求める。
て、電流密度を電極幾何面積当たり４０ｍＡ／ｃｍ2
（４００ｍＡ）として、１．７Ｖまでの充電に要した電
気量をＱ1 クーロン、１．０Ｖまでの定電流放電、およ
びこれに続く１．２Ｖでの定電圧放電で取りだした電気
量をそれぞれＱ2 、Ｑ3 クーロンとし、数式３で電流効
率ηI を求める。
【００４３】
【数３】 （ｂ）セル抵抗：Ｒ 負極液中のＶ3+をＶ2+に完全に還元するのに必要な理論
電気量Ｑthに対して、放電により取りだした電気量の比
を充電率とし、数式４で充電率を求める。
電気量Ｑthに対して、放電により取りだした電気量の比
を充電率とし、数式４で充電率を求める。
【００４４】
【数４】 充電率が５０％のときの電気量に対応する充電電圧Ｖ
C50 、放電電圧ＶD50 を電気量−電圧曲線からそれぞれ
求め、数式５より電極幾何面積に対するセル抵抗Ｒ（Ω
・ｃｍ2 ）を求める。
C50 、放電電圧ＶD50 を電気量−電圧曲線からそれぞれ
求め、数式５より電極幾何面積に対するセル抵抗Ｒ（Ω
・ｃｍ2 ）を求める。
【００４５】
【数５】 ここで、Ｉは定電流充放電における電流値０．４Ａであ
る。
る。
【００４６】（ｃ）電圧効率：ηV 上記の方法で求めたセル抵抗Ｒを用いて数式６の簡便法
により電圧効率ηV を求める。
により電圧効率ηV を求める。
【００４７】
【数６】 ここで、Ｅは充電率５０％のときのセル開回路電圧１．
４３２Ｖ（実測値）、Ｉは定電流充放電における電流値
０．４Ａである。
４３２Ｖ（実測値）、Ｉは定電流充放電における電流値
０．４Ａである。
【００４８】（ｄ）エネルギー効率：ηE 前述の電流効率ηI と電圧効率ηV を用いて、数式７に
よりエネルギー効率η E を求める。
よりエネルギー効率η E を求める。
【００４９】
【数７】 電流効率、電圧効率が高くなる程、エネルギー効率は高
くなり、従つて充放電におけるエネルギーロスが小さ
く、優れた電極であると判断される。
くなり、従つて充放電におけるエネルギーロスが小さ
く、優れた電極であると判断される。
【００５０】本発明の炭素電極材は、水溶液系電解液を
使用するレドックスフロー電池に用いられるものであ
る。当該レドックスフロー電池は、前述のように、例え
ば間隙を介した状態で対向して配設された一対の集電板
間に隔膜が配設され、該集電板と隔膜との間に少なくと
も一方に電極材が配設され、電極材は活物質を含んだ水
溶液からなる電解液を含んだ構造を有する電解槽を備え
る。
使用するレドックスフロー電池に用いられるものであ
る。当該レドックスフロー電池は、前述のように、例え
ば間隙を介した状態で対向して配設された一対の集電板
間に隔膜が配設され、該集電板と隔膜との間に少なくと
も一方に電極材が配設され、電極材は活物質を含んだ水
溶液からなる電解液を含んだ構造を有する電解槽を備え
る。
【００５１】水溶液系電解液としては、前述の如きバナ
ジウム系電解液の他、鉄−クロム系、マンガン−クロム
系、クロム−クロム系、鉄−チタン系などが挙げられる
が、バナジウム系電解液が好ましい。本発明の炭素電極
材は、特に、粘度が２５℃にて０．００５Ｐａ・ｓ以上
であるバナジウム系電解液、あるいは１．５ｍｏｌ／ｌ
以上のバナジウムイオンを含むバナジウム系電解液を使
用するレドックスフロー電池に用いるのが有用である。
ジウム系電解液の他、鉄−クロム系、マンガン−クロム
系、クロム−クロム系、鉄−チタン系などが挙げられる
が、バナジウム系電解液が好ましい。本発明の炭素電極
材は、特に、粘度が２５℃にて０．００５Ｐａ・ｓ以上
であるバナジウム系電解液、あるいは１．５ｍｏｌ／ｌ
以上のバナジウムイオンを含むバナジウム系電解液を使
用するレドックスフロー電池に用いるのが有用である。
【００５２】
【実施例】以下、本発明の構成及び効果を具体的に示
す、実施例等について説明する。
す、実施例等について説明する。
【００５３】（実施例１）平均繊維径１３μｍのメソフ
ェーズピッチ繊維を空気中２５０〜３５０℃で不融化し
た後、該不融化繊維の短繊維（長さ約８０ｍｍ）を用い
てフェルト化して目付量３５０ｇ／ｍ2 、厚み４．０ｍ
ｍの不織布を作成した。該不織布を窒素ガス中で１０℃
／分の昇温速度で１３００℃まで昇温し、この温度で８
時間保持し炭化を行って冷却し、続いて空気中７００℃
で重量収率９３％になるまで処理し炭素質繊維不織布を
得た。Ｘ線広角解析結果、ＸＰＳ表面分析結果、単繊維
の比抵抗および電極性能を表１に示す。
ェーズピッチ繊維を空気中２５０〜３５０℃で不融化し
た後、該不融化繊維の短繊維（長さ約８０ｍｍ）を用い
てフェルト化して目付量３５０ｇ／ｍ2 、厚み４．０ｍ
ｍの不織布を作成した。該不織布を窒素ガス中で１０℃
／分の昇温速度で１３００℃まで昇温し、この温度で８
時間保持し炭化を行って冷却し、続いて空気中７００℃
で重量収率９３％になるまで処理し炭素質繊維不織布を
得た。Ｘ線広角解析結果、ＸＰＳ表面分析結果、単繊維
の比抵抗および電極性能を表１に示す。
【００５４】（実施例２）平均繊維径１３μｍのメソフ
ェーズピッチ繊維を空気中２５０〜３５０℃で不融化し
た後、該不融化繊維の短繊維（長さ約８０ｍｍ）を用い
てフェルト化して目付量３５０ｇ／ｍ2 、厚み４．０ｍ
ｍの不織布を作成した。該不織布を窒素ガス中で１０℃
／分の昇温速度で１５００℃まで昇温し、この温度で５
時間保持し炭化を行って冷却し、続いて空気中７００℃
で重量収率９３％になるまで処理し炭素質繊維不織布を
得た。Ｘ線広角解析結果、ＸＰＳ表面分析結果、単繊維
の比抵抗および電極性能を表１に示す。
ェーズピッチ繊維を空気中２５０〜３５０℃で不融化し
た後、該不融化繊維の短繊維（長さ約８０ｍｍ）を用い
てフェルト化して目付量３５０ｇ／ｍ2 、厚み４．０ｍ
ｍの不織布を作成した。該不織布を窒素ガス中で１０℃
／分の昇温速度で１５００℃まで昇温し、この温度で５
時間保持し炭化を行って冷却し、続いて空気中７００℃
で重量収率９３％になるまで処理し炭素質繊維不織布を
得た。Ｘ線広角解析結果、ＸＰＳ表面分析結果、単繊維
の比抵抗および電極性能を表１に示す。
【００５５】（比較例１）平均繊維径１３μｍのメソフ
ェーズピッチ繊維を空気中２５０〜３５０℃で不融化し
た後、該不融化繊維の短繊維（長さ約８０ｍｍ）を用い
てフェルト化して目付量３５０ｇ／ｍ2 、厚み４．０ｍ
ｍの不織布を作成した。該不織布を窒素ガス中で１０℃
／分の昇温速度で１０００℃まで昇温し、この温度で１
時間保持し炭化を行って冷却し、続いて空気中７００℃
で重量収率９３％になるまで処理し炭素質繊維不織布を
得た。Ｘ線広角解析結果、ＸＰＳ表面分析結果、単繊維
の比抵抗および電極性能を表１に示す。
ェーズピッチ繊維を空気中２５０〜３５０℃で不融化し
た後、該不融化繊維の短繊維（長さ約８０ｍｍ）を用い
てフェルト化して目付量３５０ｇ／ｍ2 、厚み４．０ｍ
ｍの不織布を作成した。該不織布を窒素ガス中で１０℃
／分の昇温速度で１０００℃まで昇温し、この温度で１
時間保持し炭化を行って冷却し、続いて空気中７００℃
で重量収率９３％になるまで処理し炭素質繊維不織布を
得た。Ｘ線広角解析結果、ＸＰＳ表面分析結果、単繊維
の比抵抗および電極性能を表１に示す。
【００５６】（比較例２）平均繊維径２０μｍの再生セ
ルロース短繊維（長さ約８０ｍｍ）をフェルト化して目
付量５００ｇ／ｍ2 、厚み５．０ｍｍの不織布を作成
し、不活性ガス中２００〜３００℃で耐炎化し、耐炎化
フェルトを得た。これを窒素ガス中で１０℃／分の昇温
速度で２７００℃まで昇温し、この温度で１時間保持し
炭化を行って冷却し、続いて空気中７００℃で重量収率
９３％になるまで処理し炭素質繊維不織布を得た。Ｘ線
広角解析結果、ＸＰＳ表面分析結果、単繊維の比抵抗お
よび電極性能を表１に示す。
ルロース短繊維（長さ約８０ｍｍ）をフェルト化して目
付量５００ｇ／ｍ2 、厚み５．０ｍｍの不織布を作成
し、不活性ガス中２００〜３００℃で耐炎化し、耐炎化
フェルトを得た。これを窒素ガス中で１０℃／分の昇温
速度で２７００℃まで昇温し、この温度で１時間保持し
炭化を行って冷却し、続いて空気中７００℃で重量収率
９３％になるまで処理し炭素質繊維不織布を得た。Ｘ線
広角解析結果、ＸＰＳ表面分析結果、単繊維の比抵抗お
よび電極性能を表１に示す。
【００５７】（比較例３）平均繊維径１３μｍのメソフ
ェーズピッチ繊維を空気中２５０〜３５０℃で不融化し
た後、該不融化繊維の短繊維（長さ約８０ｍｍ）を用い
てフェルト化して目付量３５０ｇ／ｍ2 、厚み４．０ｍ
ｍの不織布を作成した。該不織布を窒素ガス中で１０℃
／分の昇温速度で２０００℃まで昇温し、この温度で５
時間保持し炭化を行って冷却し、続いて空気中７００℃
で重量収率９３％になるまで処理し炭素質繊維不織布を
得た。Ｘ線広角解析結果、ＸＰＳ表面分析結果、単繊維
の比抵抗および電極性能を表１に示す。
ェーズピッチ繊維を空気中２５０〜３５０℃で不融化し
た後、該不融化繊維の短繊維（長さ約８０ｍｍ）を用い
てフェルト化して目付量３５０ｇ／ｍ2 、厚み４．０ｍ
ｍの不織布を作成した。該不織布を窒素ガス中で１０℃
／分の昇温速度で２０００℃まで昇温し、この温度で５
時間保持し炭化を行って冷却し、続いて空気中７００℃
で重量収率９３％になるまで処理し炭素質繊維不織布を
得た。Ｘ線広角解析結果、ＸＰＳ表面分析結果、単繊維
の比抵抗および電極性能を表１に示す。
【００５８】（比較例４）平均繊維径１３μｍのメソフ
ェーズピッチ繊維を空気中２５０〜３５０℃で不融化し
た後、該不融化繊維の短繊維（長さ約８０ｍｍ）を用い
てフェルト化して目付量３５０ｇ／ｍ2 、厚み４．０ｍ
ｍの不織布を作成した。該不織布を窒素ガス中で１０℃
／分の昇温速度で１１００℃まで昇温し、この温度で２
時間保持し炭化を行って冷却し、続いて空気中７００℃
で重量収率８０％になるまで処理し炭素質繊維不織布を
得た。Ｘ線広角解析結果、ＸＰＳ表面分析結果、単繊維
の比抵抗および電極性能を表１に示す。
ェーズピッチ繊維を空気中２５０〜３５０℃で不融化し
た後、該不融化繊維の短繊維（長さ約８０ｍｍ）を用い
てフェルト化して目付量３５０ｇ／ｍ2 、厚み４．０ｍ
ｍの不織布を作成した。該不織布を窒素ガス中で１０℃
／分の昇温速度で１１００℃まで昇温し、この温度で２
時間保持し炭化を行って冷却し、続いて空気中７００℃
で重量収率８０％になるまで処理し炭素質繊維不織布を
得た。Ｘ線広角解析結果、ＸＰＳ表面分析結果、単繊維
の比抵抗および電極性能を表１に示す。
【００５９】
【表１】
【発明の効果】本発明によると、炭素電極材の比抵抗が
小さくなり、しかも表面酸性官能基等の導入のし易さが
維持されているので、適度な官能基が付与され電極活性
は極めて良好である。その結果、導電性と電極活性が反
映されるセル抵抗が減少し、即ち電圧効率が向上し、エ
ネルギー効率は大幅に向上する。
小さくなり、しかも表面酸性官能基等の導入のし易さが
維持されているので、適度な官能基が付与され電極活性
は極めて良好である。その結果、導電性と電極活性が反
映されるセル抵抗が減少し、即ち電圧効率が向上し、エ
ネルギー効率は大幅に向上する。
【図１】バナジウム系レドックスフロー電池の概略図
【図２】三次元電極を有するバナジウム系レドックスフ
ロー電池の電解槽の分解斜図
ロー電池の電解槽の分解斜図
【符号の説明】 １ 集電板 ２ スペーサ ３ イオン交換膜 ４ａ，４ｂ 通液路 ５ 電極材 ６ 外部液タンク（正極側） ７ 外部液タンク（負極側） ８，９ ポンプ １０ 液流入口 １１ 液流出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高瀬 敏 滋賀県大津市堅田二丁目１番１号 東洋紡 績株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 5H018 AA08 AS07 CC06 DD06 DD08 EE05 HH03 HH05 5H026 AA10 CX03 CX04 CX05 EE05 EE18 HH03 HH05 RR01
Claims (3)
- 【請求項１】 水溶液系電解液を使用するレドックスフ
ロー電池用の炭素電極材であって、Ｘ線広角解析より求
めた＜００２＞回折のピーク強度に基づく積層構造比が
０．５０〜０．９０である擬黒鉛結晶構造を有し、ＸＰ
Ｓ表面分析より求めた表面酸性官能基量が全表面炭素原
子数の０．２〜１．２％であることを特徴とする炭素電
極材。 - 【請求項２】 Ｘ線広角解析より求めた＜００２＞面間
隔が３．５０Å以下で、ｃ軸方向の結晶子の大きさが２
０Å以上である請求項１記載の炭素電極材。 - 【請求項３】 バナジウム系レドックスフロー電池に用
いられる請求項１又は２記載の炭素電極材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11165649A JP2000357523A (ja) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | レドックスフロー電池用炭素電極材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11165649A JP2000357523A (ja) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | レドックスフロー電池用炭素電極材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000357523A true JP2000357523A (ja) | 2000-12-26 |
Family
ID=15816383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11165649A Withdrawn JP2000357523A (ja) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | レドックスフロー電池用炭素電極材 |
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110504419A (zh) * | 2018-06-13 | 2019-11-26 | 住友大阪水泥股份有限公司 | 电极材料及其制造方法 |
| CN113544885A (zh) * | 2019-03-13 | 2021-10-22 | 东洋纺株式会社 | 锰/钛系氧化还原液流电池用碳电极材料 |
-
1999
- 1999-06-11 JP JP11165649A patent/JP2000357523A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110504419A (zh) * | 2018-06-13 | 2019-11-26 | 住友大阪水泥股份有限公司 | 电极材料及其制造方法 |
| US20190386290A1 (en) * | 2018-06-13 | 2019-12-19 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Electrode material and method for manufacturing the same |
| CN110504419B (zh) * | 2018-06-13 | 2021-04-23 | 住友大阪水泥股份有限公司 | 电极材料及其制造方法 |
| US11171321B2 (en) * | 2018-06-13 | 2021-11-09 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Electrode material and method for manufacturing the same |
| CN113544885A (zh) * | 2019-03-13 | 2021-10-22 | 东洋纺株式会社 | 锰/钛系氧化还原液流电池用碳电极材料 |
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