JP2008117720A - 二次電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】安価な水を溶媒とし、水素を活物質とした資源上に問題のない二次電池を提供することを目的とする。
【解決手段】対向する負極1と正極2の間に、ピラジンと電解質を溶解した水溶液である電解液を挟んで電池部6を構成したものである。これによって、寸法形状の可逆性にすぐれ、非常に長い充放電サイクル寿命が得られるとともに、安価な水を溶媒とし、水素を活物質とした資源上に問題のない二次電池が得られるものである。
【選択図】図1
【解決手段】対向する負極1と正極2の間に、ピラジンと電解質を溶解した水溶液である電解液を挟んで電池部6を構成したものである。これによって、寸法形状の可逆性にすぐれ、非常に長い充放電サイクル寿命が得られるとともに、安価な水を溶媒とし、水素を活物質とした資源上に問題のない二次電池が得られるものである。
【選択図】図1
Description
本発明は、電力エネルギーを貯留する二次電池に関するものである。
従来、電荷の授受にあずかる活物質自体が流動する水溶液の形態で用いられ、寸法形状の可逆性にすぐれ、非常に長い充放電サイクル寿命が得られるオールバナジウムレドックスフロー電池が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−167787号公報
しかしながら、前記従来の構成では、すぐれた特長を有するものの、パナジウムのような希少な元素を使用しなければならず、資源上に問題があった。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、安価な水を溶媒とし、水素を活物質とした資源上に問題のない二次電池を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明の二次電池は、対向する負極と正極の間に、ピラジンと電解質を溶解した水溶液である電解液を挟んで電池部を構成したものである。
これによって、寸法形状の可逆性にすぐれ、非常に長い充放電サイクル寿命が得られるとともに、安価な水を溶媒とし、水素を活物質とした資源上に問題のない二次電池が得られるものである。
本発明の二次電池は、寸法形状の可逆性にすぐれ、非常に長い充放電サイクル寿命が得られるとともに、安価な水を溶媒とし、水素を活物質とした資源上に問題のない二次電池が得られる。
第1の発明は、対向する負極と正極の間に、ピラジンと電解質を溶解した水溶液である電解液を挟んで電池部を構成した二次電池とすることにより、寸法形状の可逆性にすぐれ、非常に長い充放電サイクル寿命が得られるとともに、安価な水を溶媒とし、水素を活物質とした資源上に問題のない二次電池が得られるものである。
第2の発明は、特に、第1の発明において、負極と正極を多孔質炭素材料で構成したことにより、安価な水を溶媒とし、水素を活物質とした資源上に問題のない二次電池が得られる。
第3の発明は、特に、第1または第2の発明において、対向する負極と正極の間に、ピラジンと電解質を溶解した水溶液を含浸した隔膜を設けたことにより、安価な水を溶媒とし、水素を活物質とした資源上に問題のない二次電池が得られる。
第4の発明は、特に、第1〜第3のいずれか1つの発明において、電解質が塩酸、フッ酸、臭酸、よう酸、硫酸、リン酸から選ばれた1つの酸であることにより、安価な水素イオンを溶媒とし、水素を活物質とすることができる。
第5の発明は、特に、第1〜第3のいずれか1つの発明において、電解質が水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムから選ばれた1つのアルカリであることにより、安価な水を溶媒とし、水素を活物質とすることができる。
第6の発明は、特に、第1〜第3のいずれか1つの発明において、電解質が塩化ナトリウム、塩化リチウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、フッ化ナトリウム、フッ化リチウム、フッ化カリウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、臭化ナトリウム、臭化リチウム、臭化カリウム、臭化マグネシウム、臭化カルシウム、よう化ナトリウム、よう化リチウム、よう化カリウム、よう化マグネシウム、よう化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸リチウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、リン酸ナトリウム、リン酸リチウム、リン酸カリウム、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウムから選ばれた1つの塩であることにより、安価な水素イオンと水を混合した水を溶媒とし、水素を活物質とすることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態)
図は、本発明の実施の形態における二次電池を示すものである。
図は、本発明の実施の形態における二次電池を示すものである。
図1に示すように、本実施の形態における二次電池は、多孔質炭素材料である活性炭粉末層の負極1が、同じく活性炭粉末層である正極2と多孔質連通体である隔膜(セパレータ)3を介して対向し、負極1、正極2、隔膜3は電解液を含浸している。このように、負極1と正極2は、電解液を挟んで対向し、電池部6を構成している。また、電池部6は、外部電源(図示せず)を接続する負極側の集電電極4と正極側の集電電極5を有する。
ここで、電解液は、ピラジンと電解質を溶解した水溶液であり、液体である。電解質は、水中で解離し、電解液にイオン導電性を付与する。
電解質には、(1)塩酸、フッ酸、臭酸、よう酸、硫酸、リン酸などの酸、また(2)水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどのアルカリ、さらに(3)塩化ナトリウム、塩化リチウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、フッ化ナトリウム、フッ化リチウム、フッ化カリウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、臭化ナトリウム、臭化リチウム、臭化カリウム、臭化マグネシウム、臭化カルシウム、よう化ナトリウム、よう化リチウム、よう化カリウム、よう化マグネシウム、よう化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸リチウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、リン酸ナトリウム、リン酸リチウム、リン酸カリウム、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウムなどの塩が利用できる。
ピラジンは、(化1)に示すように二つの窒素を有し、この部分が、2重結合の遷移で反応しやすい分子構造を有する。
充電時に、外部電源(図示せず)を負極側の集電電極4と正極側の集電電極5に接続し、負極側の集電電極4に負電圧を、正極側の集電電極5に正電圧を印加する。従って、これらの集電電極4、5に接する活性炭粉末層の負極1が負に印加され、正極2が正に印加される。
この時、負極1の活性炭粉末層の内部表面では、(化2)あるいは(化3)に従って、ピラジンの水素付加が起こると同時に、ピラジンの水素付加物の中に負電荷が蓄積される。
その化合物は(化10)のXがHの場合である。
(化2)に従って水素イオンが利用されるか、(化3)に従って溶媒の水が利用されるかは、電解液の水素イオン濃度によるもので、塩酸、フッ酸、臭酸、よう酸、硫酸、リン酸などの酸の場合は、水素イオンが利用され、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどのアルカリの場合は溶媒の水が利用され、多数の塩類の場合は、混合して利用される。
同じ充電時、正極2の活性炭粉末層の内部表面でも、ピラジンへの付加反応が起こる。
水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどのアルカリでは、(化4)に従って水酸基が付加して負電荷が除かれ、結果的には正電荷が付加物中に蓄積した状態となる。
硫酸、リン酸などの酸では、(化5)に従って水酸基が付加する。
塩酸、フッ酸、臭酸、よう酸などの酸では、(化6)〜(化9)にそれぞれ示す反応により付加反応がおき電荷の蓄積が起こる。
多数の塩類では水酸イオンの濃度とその他の陰イオンの濃度により(化4)〜(化9)の反応が混合して起こる。
以上の充電の過程を通して、水素ガス、酸素ガス、塩素ガス、フッ素ガス、臭素ガス、よう素ガスなどの気体は発生しない。
次の放電時に、外部負荷(図示せず)が負極側の集電電極4と正極側の集電電極5に接続し、負極側の集電電極4から負電圧を受け、正極側の集電電極5から正電圧を受ける。このときの反応は、充電時の反応の逆反応であり、(化11)〜(化18)のように進行し、外部負荷に電荷を流し、元の状態に戻る。
充放電の過程は以上のようであるが、この間、電解液は液状を保ち、析出して寸法形状的な変化を引き起こすことがない。
図2は、実験に用いた電池部6の構成を示す。図に示すように、間隙11と間隙12には、電解液を含浸した活性炭を塗りつけ、フッ素樹脂のメンブレンフィルター13(図1の隔膜3)厚み有り姿0.07ミリメートルを挟み、ポリエチレン製の枠16、17とともに、グラファイトカーボンを熱硬化樹脂で固めた集電電極14、15(図1の集電電極4、5)で挟みつけると圧密され、余剰の電解液を含浸した活性炭は、集電電極14、15に設けた穴19、20より電池部6外に排出され、電解液を含浸した活性炭を含む間隙11と間隙12の厚みが一定に保たれる。なお、メンブレンフィルター13の周囲にはシールフィルム18が施されている。
以下の実験は、この間隙11と間隙12の面積を4平方センチメートルにとり、間隙11と間隙12の厚みを1ミリメートルとして行った。
図3に電解液として、6規定塩酸とピラジンの等重量混合液を用いた結果を示す。図中aの区間は2ボルト定電圧で外部電源から充電した区間、図中bの区間は外部電源を外し開回路とした区間、図中cの区間は10オームの外部負荷を接続した区間である。約1.6ボルトの開放起電力が得られ、0.14アンペアから0.12アンペアの放電電流が得られた。
図4に電解液として、1規定水酸化ナトリウム溶液とピラジンの等重量混合液を用いた結果を示す。約1.4ボルトの開放起電力が得られ、0.12アンペアから0.1アンペアの放電電流が得られた。
このように、本実施の形態では、対向する負極と正極の間に、ピラジンと電解質を溶解した水溶液である電解液を挟んで電池部を構成したことにより、寸法形状の可逆性にすぐれ、非常に長い充放電サイクル寿命が得られるとともに、安価な水を溶媒とし、水素を活物質とした資源上に問題のない二次電池が得られるものである。
以上のように、本発明にかかる二次電池は、寸法形状の可逆性にすぐれ、非常に長い充放電サイクル寿命が得られるとともに、安価な水を溶媒とし、水素を活物質とした資源上に問題のない二次電池が得られるので、電池部を複数集合配置することで各種機器や装置に適用することができるものである。
1 負極
2 正極
3 隔膜
4 負極側の集電電極
5 正極側の集電電極
6 電池部
2 正極
3 隔膜
4 負極側の集電電極
5 正極側の集電電極
6 電池部
Claims (6)
- 対向する負極と正極の間に、ピラジンと電解質を溶解した水溶液である電解液を挟んで電池部を構成した二次電池。
- 負極と正極を多孔質炭素材料で構成した請求項1に記載の二次電池。
- 対向する負極と正極の間に、ピラジンと電解質を溶解した水溶液を含浸した隔膜を設けた請求項1または2に記載の二次電池。
- 電解質が塩酸、フッ酸、臭酸、よう酸、硫酸、リン酸から選ばれた1つの酸である請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池。
- 電解質が水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムから選ばれた1つのアルカリである請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池。
- 電解質が塩化ナトリウム、塩化リチウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、フッ化ナトリウム、フッ化リチウム、フッ化カリウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、臭化ナトリウム、臭化リチウム、臭化カリウム、臭化マグネシウム、臭化カルシウム、よう化ナトリウム、よう化リチウム、よう化カリウム、よう化マグネシウム、よう化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸リチウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、リン酸ナトリウム、リン酸リチウム、リン酸カリウム、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウムから選ばれた1つの塩である請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池。
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JP2006302338A JP2008117720A (ja) | 2006-11-08 | 2006-11-08 | 二次電池 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107078330A (zh) * | 2014-10-06 | 2017-08-18 | 巴特尔纪念研究院 | 全硫酸钒酸氧化还原液流电池系统 |
US20180277876A1 (en) * | 2016-08-31 | 2018-09-27 | Korea Institute Of Energy Research | Electrolyte solution for redox flow battery containing organic active material and redox flow battery using the same |
CN113140791A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-07-20 | 复旦大学 | 一种锂空气电池的吡嗪类电解液 |
JP2021180166A (ja) * | 2020-05-11 | 2021-11-18 | 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 | 二次電池正極安定化剤、その生産方法、その化合物を用いる正極材安定化方法、及びその化合物を含む電解液 |
-
2006
- 2006-11-08 JP JP2006302338A patent/JP2008117720A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107078330A (zh) * | 2014-10-06 | 2017-08-18 | 巴特尔纪念研究院 | 全硫酸钒酸氧化还原液流电池系统 |
EP3204976A4 (en) * | 2014-10-06 | 2018-03-14 | Battelle Memorial Institute | All-vanadium sulfate acid redox flow battery system |
CN107078330B (zh) * | 2014-10-06 | 2021-03-23 | 巴特尔纪念研究院 | 全硫酸钒酸氧化还原液流电池系统 |
US20180277876A1 (en) * | 2016-08-31 | 2018-09-27 | Korea Institute Of Energy Research | Electrolyte solution for redox flow battery containing organic active material and redox flow battery using the same |
US10522863B2 (en) * | 2016-08-31 | 2019-12-31 | Korea Institute Of Energy Research | Electrolyte solution for redox flow battery containing organic active material and redox flow battery using the same |
JP2021180166A (ja) * | 2020-05-11 | 2021-11-18 | 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 | 二次電池正極安定化剤、その生産方法、その化合物を用いる正極材安定化方法、及びその化合物を含む電解液 |
JP7435976B2 (ja) | 2020-05-11 | 2024-02-21 | 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 | 二次電池正極安定化剤、その生産方法、その化合物を用いる正極材安定化方法、及びその化合物を含む電解液 |
CN113140791A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-07-20 | 复旦大学 | 一种锂空气电池的吡嗪类电解液 |
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