JP2018098133A - 空気二次電池 - Google Patents
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Abstract
Description
放電:O2+2H2O+4e−→4OH−・・・(I)
充電:4OH−→O2+2H2O+4e−・・・(II)
得られた電極群20には、更に、空気極23の上に撥水層50を載置することが好ましい。この撥水層50は、空気は透過し、アルカリ電解液の透過は防止する機能を有しているものであれば特に限定されるものではない。このような撥水層50としては、例えば、フッ素樹脂多孔膜を用いることが好ましい。より好ましくは、PTFE多孔膜を用いる。更に、撥水層50として、フッ素樹脂多孔膜に不織布拡散紙を重ね合わせた複合体を用いることが好ましい。
また、図1においては、吸引ポンプ74の図示を省略している。
[実施例]
(実施例1)
(1)触媒合成
Bi(NO3)3・5H2O及びRuCl3・3H2Oを所定量準備し、これらBi(NO3)3・5H2O及びRuCl3・3H2Oが同じ濃度となるように75℃の蒸留水中に投入し、撹拌してBi(NO3)3・5H2O及びRuCl3・3H2Oの混合水溶液を調製した。そして、この混合水溶液に、2mol%/lのNaOH水溶液を加えた。この際の浴温度は75℃とし、酸素バブリングを行いながら1日間撹拌した。この操作によって生じた沈殿物を含む溶液を85℃に保持して水分の一部を蒸発させてペーストを形成した。このペーストを蒸発皿に移し、120℃に加熱し、その状態で3時間保持して乾燥させ、ペーストの乾燥物を得た。そして、この乾燥物を乳鉢に入れ乳棒ですりつぶして粉砕し、粉末を得た。得られた粉末を空気雰囲気下で600℃に加熱し、1時間保持することにより焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物中に含まれる副生成物を除去するため、斯かる焼成物を70℃の蒸留水を用いて吸引濾過した。これにより、パイクロア型のビスマスルテニウム酸化物を単離した。更に、単離したビスマスルテニウム酸化物を、120℃に加熱し、3時間保持して乾燥させた後、乳鉢に入れて乳棒ですりつぶして粉砕し、ビスマスルテニウム酸化物の粉末を得た。
粒径が10〜20μmのニッケル粒子からなるニッケル粉末及び平均粒径が0.2μmのPTFEの粒子からなるPTFE粉末を準備した。
Nd、Zr、Mg、Ni、Alの各金属材料を所定のモル比となるように混合した後、高周波誘導溶解炉に投入しアルゴンガス雰囲気下にて溶解させ、これを冷却してインゴットを作製した。
得られた空気極23及び活性化処理及び充電が済んだ負極21を、これらの間にセパレータ22を挟んだ状態で重ね合わせ、電極群20を作製した。この電極群20の作製に使用したセパレータ22はスルホン基を有するポリプロピレン繊維製の不織布から成る。ここで、セパレータ22の寸法は、縦が50mm、横が50mm、厚みが0.1mmであった。また、セパレータ22の目付量は53g/m2であった。
得られた電池1を温度が21℃、湿度が60%RHの環境下で1時間静置させ、電極群20にアルカリ電解液32を十分に吸収させた後、負極容量の50%まで空気極端子及び負極端子を介して160mAの電流を流して充電した。その後、30分間休止した。
実施例1と同様にして水素空気二次電池を製造した。得られた電池について、通気路60内の空気の流量が53.3ml/minとなるように吸引ポンプ74を調節して駆動し、充電電圧を測定した。そして、充電電圧差を求め、その結果を表1に示した。
実施例1と同様にして水素空気二次電池を製造した。得られた電池について、通気路60内の空気の流量が13.3ml/minとなるように吸引ポンプ74を調節して駆動し、充電電圧を測定した。そして、充電電圧差を求め、その結果を表1に示した。
実施例1と同様にして水素空気二次電池を製造した。得られた電池について、吸引ポンプ74を止め、通気路内の空気を吸引しない状態で、充電を行い充電電圧を測定した。
第1通気口61に吸引ポンプ74を取り付けず、第2通気口62に排出ポンプを取り付けたことを除いては、実施例1と同様にして水素空気二次電池を製造した。得られた電池について、通気路内の空気の流量が266ml/minとなるように排出ポンプを調節して駆動し、空気を通気路60内に押し込む態様で充電を行い、充電電圧を測定した。そして、充電電圧差を求め、その結果を表1に示した。
(1)実施例1〜3は、比較例1の電池に比べ、充電電圧が低く、充電特性が改善されていることがわかる。実施例3、実施例2、実施例1の順に充電電圧が低くなっており、実施例1が最も充電電圧が低く充電特性が良好である。比較例2は、比較例1よりも充電電圧が高く、実施例1〜3及び比較例1に比べ充電特性が劣っているといえる。
10 電池ケース
20 電極群
21 負極
22 セパレータ
23 空気極
30 電解液貯蔵部
50 撥水層
60 通気路
61 第1通気口
62 第2通気口
63 凹溝
74 吸引ポンプ
Claims (7)
- セパレータを介して重ね合わされた空気極及び負極を含む電極群と、
前記電極群をアルカリ電解液と共に内部に収容している筐体と、を備え、
前記筐体は、前記空気極が外部と連通するように設けられた通気路を有しており、
前記通気路は、前記空気極に向かって開口している空気極側開口部と、前記空気極側開口部と連通しているとともに前記外部側に開口している第1通気口及び第2通気口とを含み、
前記第1通気口には空気を吸引する吸引装置が取り付けられている、
空気二次電池。 - 前記筐体は、前記空気極と対向する空気極対向壁を有しており、
前記通気路は、前記空気極側開口部が、前記空気極対向壁における前記空気極側の内壁面に設けられた凹溝からなり、前記第1通気口が、前記凹溝の一方端に設けられており、前記第2通気口が、前記凹溝の他方端に設けられている、
請求項1に記載の空気二次電池。 - 前記吸引装置は、50ml/min以上、300ml/min以下で空気を吸引する、請求項1又は2に記載の空気二次電池。
- 前記空気極と前記空気極側開口部との間に配設され、空気は透過し、前記アルカリ電解液の透過は防止できる撥水層を備えている、請求項1〜3の何れかに記載の空気二次電池。
- 前記撥水層は、一方側が前記空気極に接し、前記一方側とは反対側の他方側が前記空気極側開口部を前記筐体の内部から覆うように配設されている、請求項4に記載の空気二次電池。
- 前記筐体と連通しており、充電時に増加する前記アルカリ電解液を貯蔵し、放電時に減少する前記アルカリ電解液を供給する電解液貯蔵部を備え、
前記電解液貯蔵部における前記アルカリ電解液の液面高さが前記空気極の最上面よりも高い位置に位置付けられている、請求項1〜5の何れかに記載の空気二次電池。 - 前記負極は、水素吸蔵合金を含んでいる、請求項1〜6の何れかに記載の空気二次電池。
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