JP2503786B2 - 亜鉛ハロゲン電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は亜鉛ハロゲン電池、特に
電解液を循環して充放電反応を行う亜鉛ハロゲン電池に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は典型的な循環式亜鉛ハロゲン電池
の構成を示した図である。

【０００３】この亜鉛ハロゲン電池は反応室１０と電解
液タンク１４とこれらを結ぶ配管１７によって構成され
ており、電解液の循環はポンプ１５によって行われてい
る。この中で、反応室１０はセパレータ１１によって正
極側反応室１０ａと負極側反応室１０ｂとに分離されて
いる。この内、負極側反応室１０ｂには負極１３ｂが収
納されており、この中を負極側電解液１２ｂが循環して
いる。一方、正極側反応室１０ａには正極１３ａが収納
されており、この中を正極側電解液１２ａとハロゲン錯
体１８とが循環している。ここでは、ハロゲンと錯体を
形成する錯化剤を水溶液中に加えることによって、電解
液中に生成したハロゲンを直ちに水に不溶のハロゲン錯
体１８にしている。そして、正極側電解液タンク１４ａ
の中にはハロゲン錯体収納室１９が設置されており、バ
ルブ２０を制御することにより適宜必要な量のハロゲン
錯体１８が正極側反応室１０ａに送られることとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この種の亜鉛ハロゲン
電池が充電状態で保存される場合には、正極側反応室内
の電解液あるいはハロゲン錯体中に存在するハロゲンが
電解液中を拡散しながらセパレータ膜を透過し、負極側
反応室に移動するため負極上に析出している金属亜鉛と
直接反応して電池に充電された電気エネルギーが自己放
電によって失われてしまう。

【０００５】また負極上に金属亜鉛が析出した状態で負
極側反応室内に電解液が存在すると以下に示すような水
素イオンの還元反応が起こり水素ガスが発生する。

【０００６】Ｚｎ＋２Ｈ⁺ →Ｚｎ²⁺＋Ｈ₂ ↑− このため、水素ガスの発生による電池の破損などを招く
ことがあった。

【０００７】以上の理由により亜鉛ハロゲン電池が充電
状態で保存される場合には、正極側、負極側両反応室内
の電解液がすべて抜かれて保存されている。

【０００８】一方、図３及び図４は、この種の循環式亜
鉛ハロゲン電池の従来における外形を示したものであ
り、このうち図３は平面図であり、図４は正面図であ
る。この図から明らかなように、負極側電解液タンク１
４ｂと正極側電解液タンク１４ａは隣合って配置されて
おり、その上に反応室１０が設置されている。このよう
な従来型の循環式亜鉛ハロゲン電池においては、正極側
電解液タンク１４ａ中の正極側電解液は正極側ポンプ１
５ａにより正極側配管１７ａを介して正極側反応室１０
ａへ、一方、負極側電解液タンク１４ｂ中の負極側電解
液は負極側ポンプ１５ｂにより負極側配管１７ｂを介し
て負極側反応室１０ｂへ汲み上げられることになる。

【０００９】そして、図３及び図４に示されるような従
来型の外形をとった亜鉛ハロゲン電池においては、反応
室１０内の電解液を収納するスペースを余分にとる必要
があり、このため電池全体の体積が増加し単位体積あた
りに出力できるエネルギーの量すなわち体積エネルギー
密度が減少してしまうという問題があった。更に、電解
液タンクの体積を増加させるために電解液タンクの高さ
を高くした場合には、電池全体の縦横のアンバランスが
生じてしまうというような問題もあった。

【００１０】本発明は以上のような問題を鑑みてなされ
たものであり、その目的は電池全体の形態がコンパクト
にまとまるような反応室及び電解液タンク及び配管の配
置を有した亜鉛ハロゲン電池を提供することにある。

【００１１】以上のような課題を解決するために、亜鉛
ハロゲン電池においては電解液中のハロゲンの拡散と水
素ガスの発生を防止する目的で電解液を抜いて保存する
必要があるのは負極側反応室の負極側電解液のみで充分
であることと、内部に電解液のみを貯蔵している負極側
電解液タンクは、ハロゲン錯体と電解液とを同時に貯蔵
している正極側電解液タンクよりもタンクの形状、例え
ばタンクの縦横比に融通性を持たせることができるとい
う事実に着目し、亜鉛ハロゲン電池の各構成要素の配置
を以下のように構成した。

【００１２】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明に係る亜
鉛ハロゲン電池においては、正極側電解液を貯蔵する正
極側電解液タンクと、負極側電解液を貯蔵する負極側電
解液タンクと、正極側電解液及び負極側電解液が電池反
応を行う反応室と、この反応室を正極側反応室と負極側
反応室とに分離するセパレータと、を有し電解液を循環
して充放電反応を行う亜鉛ハロゲン電池において、前記
反応室の下方に前記負極側電解液タンクを設置すると共
に、前記正極側電解液タンクを前記負極側電解液タン
クよりも鉛直方向上方に形成したこと、少なくとも前
記正極側電解液タンクの一部を前記負極側電解液タンク
の鉛直方向上方に形成したこと、または前記正極側電
解液タンクの全体を前記負極側電解液タンクの鉛直方向
上方に形成したこと、を特徴とする。このような構成を
とることにより、上記のような循環型亜鉛ハロゲン電池
において、前記反応室に前記正極側電解液を残した状態
で該反応室から前記負極側電解液を自重で液抜けさせる
ことにより前記反応室から負極側電解液だけを抜く方法
を顕在化することができる。

【００１３】

【作用】以上のようにして構成される本発明の亜鉛ハロ
ゲン電池においては、これが充電状態で保存される場合
には、負極側電解液のみが負極側反応室から負極側電解
液タンクに移動させられて保存されることとなる。この
際、負極側電解液タンクが反応室の下方に配置されてい
るため、正極側電解液を正極側反応室に残したまま、容
易に負極側電解液のみを負極側反応室から負極側電解液
タンクに回収することができる。この場合において、正
極側電解液タンクを負極側電解液タンク上方に配置する
ことにより、両タンクを並列に並べた場合よりもタンク
の占有面積を小さくすることができる。また逆に、同じ
設置面積であれば、容量がより大きい電池を設置できる
ことになる。

【００１４】

【実施例】図１及び図２は、本発明に係る亜鉛ハロゲン
電池の一実施例の外形を示した図であり、図１はこれを
真上から見た平面図であり、図２は正面図である。な
お、従来例と同一の構成要素、同一の構成部分には同一
符号を付しその説明を省略する。

【００１５】これらの図から明らかなように、反応室１
０と正極側電解液タンク１４ａは並列に対向配置されて
おり、その上部が正極側配管１７ａによって結ばれてい
る。更に、負極側電解液タンク１４ｂは、この電池の最
下部に配置されている。そして、負極側反応室１０ｂの
下部には負極側配管１７ｂが設置され、ここを介して負
極側電解液タンク１４ｂと負極側反応室１０ｂ間で負極
側電解液の授受が行われるようになっている。

【００１６】このような構成をとる本実施例の亜鉛ハロ
ゲン電池においては、これが充電状態で保存される場合
には、負極側電解液のみが回収され正極側電解液は回収
されないため、従来例と比べて電池全体の体積を小さく
押さえることができる。また、負極側電解液タンク１４
ｂを電池の最下部に配置したので、負極側電解液タンク
１４ｂの体積を増加させる時には、この横幅を長くする
ことが可能になる。これにより、電池全体の高さを押さ
えることができ、電池全体のバランスをとることが可能
となっている。

【００１７】この電池が作動しているときには、正極側
電解液タンク１４ａと正極側反応室１０ａ中の正極側電
解液は正極側配管１７ａを介して正極側ポンプ１５ａに
より電池内を循環させられる。同様にして、負極側電解
液も負極側電解液タンク１４ｂと負極側反応室１０ｂの
間を負極側配管１７ｂを介して負極側ポンプ１５ｂによ
って循環させられる。

【００１８】ここで、本実施例の亜鉛ハロゲン電池が充
電状態のまましばらく放置されるときには、ポンプ１５
ａ，１５ｂとも止められる。すると、正極側反応室１０
ａと正極側電解液タンク１４ａは高さが同等であり対向
配置されているため、正極側ポンプ１５ａが止められて
も正極側電解液が正極側反応室１０ａから正極側電解液
タンク１４ａに移動することはない。ところが、負極側
電解液タンク１４ｂは負極側反応室１０ｂの下方に配置
されており、しかも負極側配管１７ｂが負極側反応室１
０ｂの下部に設置されているため、負極側ポンプ１５ｂ
が止められると負極側電解液は負極側反応室１０ｂから
負極側電解液タンク１４ｂに直ちに移動することとな
る。このようにして、本実施例の亜鉛ハロゲン電池が以
上に示すような配置をとるために、正極側ポンプ１５ａ
と負極側ポンプ１５ｂとをストップさせた場合、容易に
負極側電解液のみを負極側電解液タンク１４ｂに回収す
ることができる。

【００１９】一方、この電池の運転を再開する場合に
は、正極側ポンプ１５ａと負極側ポンプ１５ｂとを作動
させることにより正極側電解液はそのまま循環させら
れ、一方、負極側電解液は負極側反応室の下部から順次
満たされていくために負極及びセパレータに気泡が付着
する可能性が少なくなる。これにより、電池の運転再開
時においても反応室内に気泡が残留して電解液と電極と
の化学変化がスムーズに行われなくなるというような事
態をも防止することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明に係る亜鉛ハロゲン
電池においては、負極側電解液タンクを反応室の下部に
配置し、それに伴って正極側電解液タンクを適当な位置
に配置するだけで、従来例と比較して電池全体の形をコ
ンパクトにまとめることができ、安定性を増大させるこ
ともできる。それによって、電池全体を小型に押さえる
ことが可能となり、単位体積あたりのエネルギー密度を
増加させることができる。 また、負極側電解液タンク
を反応室の下部に配置するというだけで、充電状態で電
池を保存するときには負極側電解液だけの回収をスムー
ズに行うことができる。同時に、運転再開時に負極側電
解液を注入する際には、これが反応室の下部から注入さ
れるために反応室内に気泡が残留することを防止するこ
ともでき、運転再開時にもスムーズに電池を作動させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る亜鉛ハロゲン電池の外形を示し
た平面図である。

【図２】本実施例に係る亜鉛ハロゲン電池の外形を示し
た正面図である。

【図３】従来例にかかる亜鉛ハロゲン電池の外形を示し
た平面図である。

【図４】従来例にかかる亜鉛ハロゲン電池の外形を示し
た正面図である。

【図５】代表的な亜鉛ハロゲン電池の構成を具体的に示
した図である。

【符号の説明】

１０ 反応室 １０ａ 正極側反応室 １０ｂ 負極側反応室 １１ セパレータ １２ａ 正極側電解液 １２ｂ 負極側電解液 １４ａ 正極側電解液タンク １４ｂ 負極側電解液タンク １５ａ 正極側ポンプ １５ｂ 負極側ポンプ １７ａ 正極側配管 １７ｂ 負極側配管

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正極側電解液を貯蔵する正極側電解液タ
   ンクと、負極側電解液を貯蔵する負極側電解液タンク
   と、正極側電解液及び負極側電解液が電池反応を行う反
   応室と、この反応室を正極側反応室と負極側反応室とに
   分離するセパレータと、を有し、電解液を循環して充放
   電反応を行う亜鉛ハロゲン電池において、前記反応室から負極側電解液が自重で液抜けできるよう
   に 前記反応室の下方に前記負極側電解液タンクを設置す
   ると共に、前記正極側電解液タンクを前記負極側電解液
   タンクよりも鉛直方向上方に形成したことを特徴とする
   亜鉛ハロゲン電池。
2. 【請求項２】 正極側電解液を貯蔵する正極側電解液タ
   ンクと、負極側電解液を貯蔵する負極側電解液タンク
   と、正極側電解液及び負極側電解液が電池反応を行う反
   応室と、この反応室を正極側反応室と負極側反応室とに
   分離するセパレータと、を有し、電解液を循環して充放
   電反応を行う亜鉛ハロゲン電池において、 前記反応室から負極側電解液が自重で液抜けできるよう
   に前記反応室の下方に前記負極側電解液タンクを設置す
   ると共に、少なくとも前記正極側電解液タンクの一部を
   前記負極側電解液タンクの鉛直方向上方に形成したこと
   を特徴とする亜鉛ハロゲン電池。
3. 【請求項３】 正極側電解液を貯蔵する正極側電解液タ
   ンクと、負極側電解液を貯蔵する負極側電解液タンク
   と、正極側電解液及び負極側電解液が電池反応を行う反
   応室と、この反応室を正極側反応室と負極側反応室とに
   分離するセパレータと、を有し、電解液を循環して充放
   電反応を行う亜鉛ハロゲン電池において、 前記反応室から負極側電解液が自重で液抜けできるよう
   に前記反応室の下方に前記負極側電解液タンクを設置す
   ると共に、前記正極側電解液タンクの全体を前記負極側
   電解液タンクの鉛直方向上方に形成したことを特徴とす
   る亜鉛ハロゲン電池。
4. 【請求項４】 正極側電解液を貯蔵する正極側電解液タ
   ンクと、負極側電解液を貯蔵する負極側電解液タンク
   と、正極側電解液及び負極側電解液が電池反応を行う反
   応室と、この反応室を正極側反応室と負極側反応室とに
   分離するセパレータと、を有し、電解液を循環して充放
   電反応を行う亜鉛ハロゲン電池において、 前記反応室に
   前記正極側電解液を残した状態で該反応室から前記負極
   側電解液を自重で液抜けさせることにより前記反応室か
   ら負極側電解液だけを抜く方法。