JP3003167B2 - 金属ハロゲン電池の正極電極 - Google Patents
金属ハロゲン電池の正極電極Info
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- JP3003167B2 JP3003167B2 JP2164385A JP16438590A JP3003167B2 JP 3003167 B2 JP3003167 B2 JP 3003167B2 JP 2164385 A JP2164385 A JP 2164385A JP 16438590 A JP16438590 A JP 16438590A JP 3003167 B2 JP3003167 B2 JP 3003167B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Hybrid Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は金属ハロゲン電池の正極電極に関し、特にハ
ロゲン保持機能を有することから、臭素がセパレーター
を通過して亜鉛極と反応することにより生ずる自己放電
を減少し、これにより放電特性に優れた金属ハロゲン電
池の正極電極に関する。
ロゲン保持機能を有することから、臭素がセパレーター
を通過して亜鉛極と反応することにより生ずる自己放電
を減少し、これにより放電特性に優れた金属ハロゲン電
池の正極電極に関する。
B.発明の概要 本発明は金属ハロゲン電池の正極電極において、 活性炭素繊維、アニオン交換繊維及びポリオレフィン
系樹脂繊維を混合してシート状に成形された正極材とカ
ーボンプラスチック基板とを一体として成形することに
より、 金属ハロゲン電池における充電により生ずるハロゲン
の保持力を向上させ、これにより自己放電を減少させ、
放電特性の向上を可能とする。
系樹脂繊維を混合してシート状に成形された正極材とカ
ーボンプラスチック基板とを一体として成形することに
より、 金属ハロゲン電池における充電により生ずるハロゲン
の保持力を向上させ、これにより自己放電を減少させ、
放電特性の向上を可能とする。
C.従来の技術 金属ハロゲン電池、例えば亜鉛臭素電池の電極におけ
る正極側は臭素と直接反応を行なわせるため種々の表面
活性化処理が必要である。
る正極側は臭素と直接反応を行なわせるため種々の表面
活性化処理が必要である。
このため近年、亜鉛臭素電池の正極材として活性炭素
繊維を用い、これを熱圧着によりカーボンプラスチック
基板へ張り付ける方法が多く利用されている。
繊維を用い、これを熱圧着によりカーボンプラスチック
基板へ張り付ける方法が多く利用されている。
この方法は正極側の活性度が未処理のものに比し、著
しく向上し、特に放電過電圧の減少が大きく、そのため
電圧効率を増加させる点で注目される。
しく向上し、特に放電過電圧の減少が大きく、そのため
電圧効率を増加させる点で注目される。
D.発明が解決しようとする課題 しかしながら、金属ハロゲン電池システムにおける総
電解液量が一定の又は液循環型に比し極めて少ない状態
の液静止型では充電により発生したハロゲン又はハロゲ
ンが、電解液中に加えられているハロゲン錯化剤と結合
して生成するハロゲンコンプレックスを電極表面に保持
させる機能が重要である。
電解液量が一定の又は液循環型に比し極めて少ない状態
の液静止型では充電により発生したハロゲン又はハロゲ
ンが、電解液中に加えられているハロゲン錯化剤と結合
して生成するハロゲンコンプレックスを電極表面に保持
させる機能が重要である。
従って、本発明はハロゲン又はハロゲンコンプレック
ス保持力をも向上させ、これにより臭素等がセパレータ
ーを通過して亜鉛極と反応することにより生ずる自己放
電を減少し、放電特性を向上させることにより、液静止
型電池システムにおける電圧効率を増加させることを可
能とする金属ハロゲン電池の正極電極を提供することを
目的とする。
ス保持力をも向上させ、これにより臭素等がセパレータ
ーを通過して亜鉛極と反応することにより生ずる自己放
電を減少し、放電特性を向上させることにより、液静止
型電池システムにおける電圧効率を増加させることを可
能とする金属ハロゲン電池の正極電極を提供することを
目的とする。
E.課題を解決するための手段 本発明者らは金属ハロゲン電池における正極側でハロ
ゲンがＸ（ハロゲンイオン）又はQ+・X-（ハロゲンイオ
ンが電解液中に加えられているハロゲン錯化剤と結合し
て生成するハロゲンコンプレックス）として存在するこ
とに着目し、鋭意研究した結果、正極材としてアニオン
交換繊維を使用することでハロゲン等を保持させること
に成功し、本発明を完成した。
ゲンがＸ（ハロゲンイオン）又はQ+・X-（ハロゲンイオ
ンが電解液中に加えられているハロゲン錯化剤と結合し
て生成するハロゲンコンプレックス）として存在するこ
とに着目し、鋭意研究した結果、正極材としてアニオン
交換繊維を使用することでハロゲン等を保持させること
に成功し、本発明を完成した。
即ち、本発明は活性炭素繊維、アニオン交換繊維及び
ポリオレフィン系樹脂繊維を混合してシート状に成形さ
れた正極材とカーボンプラスチック基板とを一体として
成形することを、その解決手段としている。
ポリオレフィン系樹脂繊維を混合してシート状に成形さ
れた正極材とカーボンプラスチック基板とを一体として
成形することを、その解決手段としている。
以下、本発明について更に詳細に説明する。
まず本発明に使用する活性炭素繊維としては例えばフ
ェノール系，アクリル系,PVA系及びピッチ系などが挙げ
られ、好ましくはフェノール系活性炭素繊維、より好ま
しくは比表面積1500〜2000m2/gのフェノール系活性炭素
繊維を用いる。これにより活性炭素が有するミクロポア
を反応活性点として電解液中で有効に作用して過電圧を
減少できる。
ェノール系，アクリル系,PVA系及びピッチ系などが挙げ
られ、好ましくはフェノール系活性炭素繊維、より好ま
しくは比表面積1500〜2000m2/gのフェノール系活性炭素
繊維を用いる。これにより活性炭素が有するミクロポア
を反応活性点として電解液中で有効に作用して過電圧を
減少できる。
次に、本発明において最も特徴をなすアニオン交換繊
維としては、活性物質であるハロゲンを保持できる機能
を有するものであればいずれの材料を用いても良いが、
好ましくは四級アミンの官能基を有するアニオン交換繊
維を用いる。これにより充電時に形成されたハロゲンを
電極表面で保持することができる。このことはハロゲン
がセパレーターを通過して亜鉛極と反応することにより
生ずる自己放電を減少し、これにより放電特性を向上さ
せることができることを意味する。
維としては、活性物質であるハロゲンを保持できる機能
を有するものであればいずれの材料を用いても良いが、
好ましくは四級アミンの官能基を有するアニオン交換繊
維を用いる。これにより充電時に形成されたハロゲンを
電極表面で保持することができる。このことはハロゲン
がセパレーターを通過して亜鉛極と反応することにより
生ずる自己放電を減少し、これにより放電特性を向上さ
せることができることを意味する。
更に、本発明ではポリオレフィン系樹脂、例えばポリ
エチレン繊維，チョップ又はポリプロピレン繊維，チョ
ップ，好ましくはポリエチレン繊維を上記活性炭素繊維
とアニオン交換繊維を混合し、シート状に固めるための
バインダーとして用いる。これによりアニオン交換繊維
やポリオレフィン繊維で形成されたトランジショナルポ
アが電解液中で有効に作用し、従来の正極材に比し充放
電特性がより一層向上できる。
エチレン繊維，チョップ又はポリプロピレン繊維，チョ
ップ，好ましくはポリエチレン繊維を上記活性炭素繊維
とアニオン交換繊維を混合し、シート状に固めるための
バインダーとして用いる。これによりアニオン交換繊維
やポリオレフィン繊維で形成されたトランジショナルポ
アが電解液中で有効に作用し、従来の正極材に比し充放
電特性がより一層向上できる。
以上の活性炭素繊維，カチオン交換繊維及びポリオレ
フィン系繊維を適当な重合比、好ましくはそれぞれ5:2:
3の割合で混合分散させ、70〜300℃好ましくは130℃で
圧着してシート状に成形し、正極材とする。この正極材
は、シート状であればよく、例えば、編物，織物，不織
布あるいは抄紙状のものを使用することが出来る。この
場合、編物，織物，不織布あるいは抄紙を構成する各繊
維は、ファイバ状あるいは、チョップ状等から任意に選
択することが出来る。
フィン系繊維を適当な重合比、好ましくはそれぞれ5:2:
3の割合で混合分散させ、70〜300℃好ましくは130℃で
圧着してシート状に成形し、正極材とする。この正極材
は、シート状であればよく、例えば、編物，織物，不織
布あるいは抄紙状のものを使用することが出来る。この
場合、編物，織物，不織布あるいは抄紙を構成する各繊
維は、ファイバ状あるいは、チョップ状等から任意に選
択することが出来る。
こうして得られるシート状にした正極材をカーボンプ
ラスチック電極基板に熱圧着して一体成形し、金属ハロ
ゲン電池、例えば亜鉛臭素電池などの正極電極として用
いる。
ラスチック電極基板に熱圧着して一体成形し、金属ハロ
ゲン電池、例えば亜鉛臭素電池などの正極電極として用
いる。
F.実施例 以下、本発明に係る金属ハロゲン電池の正極電極の詳
細を実施例に基づいて説明する。
細を実施例に基づいて説明する。
実施例１ 比表面積1500〜2000m2/gのフェノール系活性炭素繊維
（日本カイノール製、ファイバー形態）、アニオン交換
繊維（ニチビ製、チョップ形態）、及びポリエチレン繊
維（昭和電工製、ファイバー形態）をそれぞれ5:2:3の
割合で混合分散させたものを抄紙状に成形してシートを
得た。
（日本カイノール製、ファイバー形態）、アニオン交換
繊維（ニチビ製、チョップ形態）、及びポリエチレン繊
維（昭和電工製、ファイバー形態）をそれぞれ5:2:3の
割合で混合分散させたものを抄紙状に成形してシートを
得た。
次に得られたシートをカーボンプラスチック電極基板
に熱圧着させ本発明に係る金属ハロゲン電池の正極電極
（Ａ）とした。
に熱圧着させ本発明に係る金属ハロゲン電池の正極電極
（Ａ）とした。
更に比表面積1500〜2000m2/gのフェノール系活性炭素
繊維のみを同様にシート状とし、これをカーボンプラス
チック基板に熱圧着した正極電極（Ｂ）を比較例として
用いた。
繊維のみを同様にシート状とし、これをカーボンプラス
チック基板に熱圧着した正極電極（Ｂ）を比較例として
用いた。
このようにして得られた本発明に係る正極電極（Ａ）
と従来の正極電極（Ｂ）を用いて、それぞれ単セル
（Ａ）及び（Ｂ）を構成し、液静止型電池として充放電
特性を検討した。
と従来の正極電極（Ｂ）を用いて、それぞれ単セル
（Ａ）及び（Ｂ）を構成し、液静止型電池として充放電
特性を検討した。
その結果を第１図に示す。
第１図に示すように本発明に係る正極電極（Ａ）を用
いた単セル（Ａ）の方が従来の正極電極（Ｂ）に比し充
放電特性が優れていることがわかる。このことはアニオ
ン交換繊維を有する正極電極（Ａ）は臭素保持力がよく
そのため正極活性層内部及びその近傍に発生臭素を保
ち、これにより臭素の拡散による自己放電を防止できる
ためである。
いた単セル（Ａ）の方が従来の正極電極（Ｂ）に比し充
放電特性が優れていることがわかる。このことはアニオ
ン交換繊維を有する正極電極（Ａ）は臭素保持力がよく
そのため正極活性層内部及びその近傍に発生臭素を保
ち、これにより臭素の拡散による自己放電を防止できる
ためである。
これは、アニオン交換繊維を有する正極電極（Ａ）
は、臭素イオンを選択的に通過させ、陽イオンを通さな
いフィルタ的な存在であるので、当然ながら電極基板と
活性層の間は、臭素濃度が高くなり、濃度過電圧が減少
するので、放電特性が向上することになる。
は、臭素イオンを選択的に通過させ、陽イオンを通さな
いフィルタ的な存在であるので、当然ながら電極基板と
活性層の間は、臭素濃度が高くなり、濃度過電圧が減少
するので、放電特性が向上することになる。
なお、亜鉛臭素電池の電解液量は200cc,セパレーター
は多孔質膜を用い、負極に亜鉛板を用い、その電極面積
を30cm2とした。また、第１図に示した充放電特性は初
期の電解液濃度が3M/ZnBr2と0.1M/Br2で10mA/cm2の
電流密度で25℃,4時間充電したときの測定値である。
は多孔質膜を用い、負極に亜鉛板を用い、その電極面積
を30cm2とした。また、第１図に示した充放電特性は初
期の電解液濃度が3M/ZnBr2と0.1M/Br2で10mA/cm2の
電流密度で25℃,4時間充電したときの測定値である。
G.発明の効果 本発明は上述のように構成することにより、ハロゲン
保持能力を向上でき、そのため正極側で発生したハロゲ
ンがセパレーターを通過して負極側の亜鉛と反応するこ
とにより生ずる自己放電を減少でき、これにより金属ハ
ロゲン電池の充放電特性の向上を可能とする。
保持能力を向上でき、そのため正極側で発生したハロゲ
ンがセパレーターを通過して負極側の亜鉛と反応するこ
とにより生ずる自己放電を減少でき、これにより金属ハ
ロゲン電池の充放電特性の向上を可能とする。
従って本発明に係る金属ハロゲン電池の正極電極を使
用した金属ハロゲン電池によれば、電池システムにおけ
る総電解液量が一定の又は液循環型に比し極めて少ない
状態の液静止型でも高い電圧効率を得ることができる。
用した金属ハロゲン電池によれば、電池システムにおけ
る総電解液量が一定の又は液循環型に比し極めて少ない
状態の液静止型でも高い電圧効率を得ることができる。
第１図は本発明に係る正極電極（Ａ）と従来の正極電極
（Ｂ）との充放電特性を示すグラフである。
（Ｂ）との充放電特性を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】活性炭素繊維、アニオン交換繊維及びポリ
オレフィン系樹脂繊維を混合してシート状に成形された
正極材とカーボンプラスチック基板とを一体として成形
することを特徴とする金属ハロゲン電池の正極電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2164385A JP3003167B2 (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 金属ハロゲン電池の正極電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2164385A JP3003167B2 (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 金属ハロゲン電池の正極電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0456068A JPH0456068A (ja) | 1992-02-24 |
| JP3003167B2 true JP3003167B2 (ja) | 2000-01-24 |
Family
ID=15792126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2164385A Expired - Fee Related JP3003167B2 (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 金属ハロゲン電池の正極電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3003167B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6399234A (ja) * | 1986-06-02 | 1988-04-30 | Toray Ind Inc | ポリイミドコ−テイング剤組成物 |
-
1990
- 1990-06-22 JP JP2164385A patent/JP3003167B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0456068A (ja) | 1992-02-24 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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