JP3474828B2 - 全バナジウムレドックスフロー電池用電極材および全バナジウムレドックスフロー電池の製造方法 - Google Patents
全バナジウムレドックスフロー電池用電極材および全バナジウムレドックスフロー電池の製造方法Info
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般に、全バナ
ジウムレドックスフロー電池用電極材（以後、電池電極
材と記す）および全バナジウムレドックスフロー電池
（以後、電気化学電池と記す）の製造方法に関するもの
であり、より特定的には、電池効率を高めることができ
るように改良された電池電極材および電気化学電池の製
造方法に関する。
ジウムレドックスフロー電池用電極材（以後、電池電極
材と記す）および全バナジウムレドックスフロー電池
（以後、電気化学電池と記す）の製造方法に関するもの
であり、より特定的には、電池効率を高めることができ
るように改良された電池電極材および電気化学電池の製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電力需要の年負荷率は年々低下
し、発電設備および送電設備の効率的な運用の必要性か
ら負荷平準化を目的とした電力貯蔵用電池への期待が高
まっている。電力貯蔵用電池として、特に、レドックス
フロー型２次電池の開発が進められている。
し、発電設備および送電設備の効率的な運用の必要性か
ら負荷平準化を目的とした電力貯蔵用電池への期待が高
まっている。電力貯蔵用電池として、特に、レドックス
フロー型２次電池の開発が進められている。
【０００３】図１は、従来の全バナジウムレドックスフ
ロー型電池の概念図である。正負極の電解液としてバナ
ジウム等の金属イオンを溶解させた酸性水溶液を用い
る。正負極の電解液は、各々のタンクに貯蔵され、電池
セルへと送液循環される。電池セル内で充放電に生じる
反応は、次式で表わされる。
ロー型電池の概念図である。正負極の電解液としてバナ
ジウム等の金属イオンを溶解させた酸性水溶液を用い
る。正負極の電解液は、各々のタンクに貯蔵され、電池
セルへと送液循環される。電池セル内で充放電に生じる
反応は、次式で表わされる。
【０００４】
【化１】
【０００５】図２は、電池セルスタックの斜視図であ
る。図２を参照して、単電池セルは、隔膜によって隔て
られた正極および負極から構成される。電極はたとえば
１ｍ×１ｍ×３ｍｍのカーボンフェルトである。高電圧
を得るため、電池セルは双極板を用いて積層することに
よって直列接続し、電池セルスタックと称する。実際の
電池システムでは、この電池セルスタックを、複数個、
直列・並列に組合せ、所要の電力を得る。
る。図２を参照して、単電池セルは、隔膜によって隔て
られた正極および負極から構成される。電極はたとえば
１ｍ×１ｍ×３ｍｍのカーボンフェルトである。高電圧
を得るため、電池セルは双極板を用いて積層することに
よって直列接続し、電池セルスタックと称する。実際の
電池システムでは、この電池セルスタックを、複数個、
直列・並列に組合せ、所要の電力を得る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】さて、従来より、電池
に使う電極材として、炭素材料、特に炭素繊維材料が検
討されている。
に使う電極材として、炭素材料、特に炭素繊維材料が検
討されている。
【０００７】特開昭６３−２２６１５号公報は、炭素繊
維を、耐炎化処理、炭素化処理、活性化処理、塩素付加
処理等によって改質する技術を提案している。しかし、
この方法によっては、電池効率が十分な電池電極材が得
られないという問題点があった。
維を、耐炎化処理、炭素化処理、活性化処理、塩素付加
処理等によって改質する技術を提案している。しかし、
この方法によっては、電池効率が十分な電池電極材が得
られないという問題点があった。
【０００８】特開平８−１３８６８号公報は、全バナジ
ウムレドックスフロー電池において、バナジウムとの反
応性の高い反応性層および高導電性層の少なくとも２層
からなる電池電極材を提案している。しかし、この方法
によっても、電池効率の十分な電池電極材は得られてい
ないというのが現状である。
ウムレドックスフロー電池において、バナジウムとの反
応性の高い反応性層および高導電性層の少なくとも２層
からなる電池電極材を提案している。しかし、この方法
によっても、電池効率の十分な電池電極材は得られてい
ないというのが現状である。
【０００９】
【００１０】この発明の目的は、また、そのような電池
電極材の製造方法を提供することにある。
電極材の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【００１２】この発明のさらに他の目的は、そのような
電池電極材を用いた、電池電解質が流通式である電気化
学電池の製造方法を提供することにある。
電池電極材を用いた、電池電解質が流通式である電気化
学電池の製造方法を提供することにある。
【００１３】
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の局面に
従う電池電極材の製造方法においては、炭素繊維、黒鉛
繊維および炭素繊維／黒鉛繊維からなる群より選ばれた
繊維布を準備する。上記繊維布の表面を、光化学法によ
り処理する。上記光化学法による処理の条件は、光源、
出力、酸素圧、温度および時間の設定により、繊維が、
ラマン分光法解析により求めたＲ値が０．１〜１．２の
黒鉛化度を有するように選ばれている。さらに、光化学
法の処理に酸素を用い、その処理によって、Ｃ−Ｏ結合
の濃度が、繊維布の表面から内部へ向って徐々に減少
し、Ｘ線光電子分光法により求めた（酸素原子数）／
（炭素原子数）比が０．１〜３．０の酸化度を有するよ
うにする。
従う電池電極材の製造方法においては、炭素繊維、黒鉛
繊維および炭素繊維／黒鉛繊維からなる群より選ばれた
繊維布を準備する。上記繊維布の表面を、光化学法によ
り処理する。上記光化学法による処理の条件は、光源、
出力、酸素圧、温度および時間の設定により、繊維が、
ラマン分光法解析により求めたＲ値が０．１〜１．２の
黒鉛化度を有するように選ばれている。さらに、光化学
法の処理に酸素を用い、その処理によって、Ｃ−Ｏ結合
の濃度が、繊維布の表面から内部へ向って徐々に減少
し、Ｘ線光電子分光法により求めた（酸素原子数）／
（炭素原子数）比が０．１〜３．０の酸化度を有するよ
うにする。
【００１５】この発明の第２の局面に従う電池電極材の
製造方法においては、炭素繊維、黒鉛繊維および炭素繊
維／黒鉛繊維からなる群より選ばれた繊維布を準備す
る。上記の繊維布の表面を、イオン注入法により処理す
る。上記のイオン注入法により処理する条件は、イオン
種、加速電圧および時間の設定により、上記の繊維が、
ラマン分光法解析により求めたＲ値が０．１〜１．２の
黒鉛化度を有するように選ばれている。さらに、イオン
注入法の処理に酸素を用い、その処理によって、Ｃ−Ｏ
結合の濃度が、繊維布の表面から内部へ向って徐々に減
少し、Ｘ線光電子分光法により求めた（酸素原子数）／
（炭素原子数）比が０．１〜３．０の酸化度を有するよ
うにする。
製造方法においては、炭素繊維、黒鉛繊維および炭素繊
維／黒鉛繊維からなる群より選ばれた繊維布を準備す
る。上記の繊維布の表面を、イオン注入法により処理す
る。上記のイオン注入法により処理する条件は、イオン
種、加速電圧および時間の設定により、上記の繊維が、
ラマン分光法解析により求めたＲ値が０．１〜１．２の
黒鉛化度を有するように選ばれている。さらに、イオン
注入法の処理に酸素を用い、その処理によって、Ｃ−Ｏ
結合の濃度が、繊維布の表面から内部へ向って徐々に減
少し、Ｘ線光電子分光法により求めた（酸素原子数）／
（炭素原子数）比が０．１〜３．０の酸化度を有するよ
うにする。
【００１６】この発明の第３の局面に従う電池電極材の
製造方法においては、炭素繊維、黒鉛繊維および炭素繊
維／黒鉛繊維からなる群より選ばれた繊維布を準備す
る。上記の繊維布の表面を、プラズマ法により処理す
る。上記のプラズマ法による処理の条件は、印加電圧、
ガス種、ガス圧、温度および時間の設定により、繊維
が、ラマン分光法解析により求めたＲ値が０．１〜１．
２の黒鉛化度を有するように選ばれている。さらに、プ
ラズマ法の処理に酸素を用い、その処理によって、Ｃ−
Ｏ結合の濃度が、繊維布の表面から内部へ向って徐々に
減少し、Ｘ線光電子分光法により求めた（酸素原子数）
／（炭素原子数）比が０．１〜３．０の酸化度を有する
ようにする。
製造方法においては、炭素繊維、黒鉛繊維および炭素繊
維／黒鉛繊維からなる群より選ばれた繊維布を準備す
る。上記の繊維布の表面を、プラズマ法により処理す
る。上記のプラズマ法による処理の条件は、印加電圧、
ガス種、ガス圧、温度および時間の設定により、繊維
が、ラマン分光法解析により求めたＲ値が０．１〜１．
２の黒鉛化度を有するように選ばれている。さらに、プ
ラズマ法の処理に酸素を用い、その処理によって、Ｃ−
Ｏ結合の濃度が、繊維布の表面から内部へ向って徐々に
減少し、Ｘ線光電子分光法により求めた（酸素原子数）
／（炭素原子数）比が０．１〜３．０の酸化度を有する
ようにする。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【発明の実施の形態】実施の形態１
炭素繊維、黒鉛繊維または炭素繊維／黒鉛繊維（複合繊
維）からなる、繊維布を準備する。繊維布の表面を、プ
ラズマ処理、光化学処理、またはイオン注入処理する。
維）からなる、繊維布を準備する。繊維布の表面を、プ
ラズマ処理、光化学処理、またはイオン注入処理する。
【００２２】繊維布のプラズマ処理は、印加電圧２００
Ｗ，ガス種酸素，ガス圧１０Ｐａ，温度常温，時間５分
で行なった。
Ｗ，ガス種酸素，ガス圧１０Ｐａ，温度常温，時間５分
で行なった。
【００２３】光化学法による処理は、光源として低圧水
銀ランプ（メインピークで、２５４μｍ）を用い、出力
５００Ｗ，ガス種大気雰囲気（大気圧），温度常温，時
間５分で行なった。
銀ランプ（メインピークで、２５４μｍ）を用い、出力
５００Ｗ，ガス種大気雰囲気（大気圧），温度常温，時
間５分で行なった。
【００２４】光化学法による処理は、光源としてＹＡＧ
レーザを用い、出力１００Ｗ，ガス種酸素，ガス圧１０
Ｐａ，温度常温，時間５分で行なった。
レーザを用い、出力１００Ｗ，ガス種酸素，ガス圧１０
Ｐａ，温度常温，時間５分で行なった。
【００２５】イオン注入法による処理は、イオン種に酸
素を選び、加速電圧３６０ｋｅＶ，時間５分で行なっ
た。
素を選び、加速電圧３６０ｋｅＶ，時間５分で行なっ
た。
【００２６】また、ガス種として、酸素以外にも、窒
素，塩素、ホウ素、アルミニウム、イオウ、リンを用い
ての処理も行なった。
素，塩素、ホウ素、アルミニウム、イオウ、リンを用い
ての処理も行なった。
【００２７】このような処理によって、繊維布の表面
に、Ｃ−Ｏ結合、Ｃ−Ｎ結合、Ｃ−Ｃｌ結合、Ｃ−Ｂ結
合、Ｃ−Ａｌ結合、Ｃ−Ｓ結合またはＣ−Ｐ結合を導入
することができた。これらの結合の濃度は、繊維布の表
面から内部に向かって、徐々に減少していることもわか
った。この点で、全体が酸化される熱処理品と異なって
いた。
に、Ｃ−Ｏ結合、Ｃ−Ｎ結合、Ｃ−Ｃｌ結合、Ｃ−Ｂ結
合、Ｃ−Ａｌ結合、Ｃ−Ｓ結合またはＣ−Ｐ結合を導入
することができた。これらの結合の濃度は、繊維布の表
面から内部に向かって、徐々に減少していることもわか
った。この点で、全体が酸化される熱処理品と異なって
いた。
【００２８】得られた繊維布を電極として用い、全バナ
ジウムレドックスフロー電池を構成し、電池効率を測定
した。結果を表１に示す。
ジウムレドックスフロー電池を構成し、電池効率を測定
した。結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】本発明によると、表１から明らかなよう
に、電池効率の高められた電池電極材が得られる。ま
た、この発明によれば、従来、電池効率が低い、内部抵
抗が大きいという理由で、使用ができなかった黒鉛繊維
を、電極材に用いることができる。また、従来の熱処理
と比べ、酸化度を上げることができた。したがって、酸
化度を上げにくく、使用できなかった黒鉛繊維にも使用
できるようになるのである。また、繊維の表面だけを短
時間で処理できる。繊維に微妙なクラックが生じ、実効
的な反応表面積を増やすこともできるという効果も奏す
る。
に、電池効率の高められた電池電極材が得られる。ま
た、この発明によれば、従来、電池効率が低い、内部抵
抗が大きいという理由で、使用ができなかった黒鉛繊維
を、電極材に用いることができる。また、従来の熱処理
と比べ、酸化度を上げることができた。したがって、酸
化度を上げにくく、使用できなかった黒鉛繊維にも使用
できるようになるのである。また、繊維の表面だけを短
時間で処理できる。繊維に微妙なクラックが生じ、実効
的な反応表面積を増やすこともできるという効果も奏す
る。
【００３１】実施の形態２
従来、黒鉛化度はＸ線解析で求めていた。しかしこの方
法では、不正確であった。なぜなら、この方法は、電極
全体のバルク分析法であり、電極は繊維表面と内部で構
造が違う。電池は表面反応に基づいているという理由か
ら、上記方法は不正確であった。本実施の形態では、表
面分析法であるラマン分析法で、黒鉛化度を測定した。
法では、不正確であった。なぜなら、この方法は、電極
全体のバルク分析法であり、電極は繊維表面と内部で構
造が違う。電池は表面反応に基づいているという理由か
ら、上記方法は不正確であった。本実施の形態では、表
面分析法であるラマン分析法で、黒鉛化度を測定した。
【００３２】カーボンのラマンスペクトルはその結晶構
造によって、およそ２タイプに分かれることが報告され
ている。１６００ｃｍ-1に現われるピークは黒鉛（グラ
ファイト）構造に、１３００ｃｍ-1に現われるピークは
黒鉛構造の乱れ（未組織炭素構造）に起因するものであ
る。電極に用いる炭素材料は、黒鉛と未組織炭素が混在
した状態であり、原材料、黒鉛化焼成条件によって決ま
る。
造によって、およそ２タイプに分かれることが報告され
ている。１６００ｃｍ-1に現われるピークは黒鉛（グラ
ファイト）構造に、１３００ｃｍ-1に現われるピークは
黒鉛構造の乱れ（未組織炭素構造）に起因するものであ
る。電極に用いる炭素材料は、黒鉛と未組織炭素が混在
した状態であり、原材料、黒鉛化焼成条件によって決ま
る。
【００３３】図３および図４は、本発明によって得られ
た電池電極材のラマン分析結果を示す図である。図３の
ラマンスペクトルを示す資料は、Ｒ値（Ｉ1360／
Ｉ1580）が１．２１のものである。
た電池電極材のラマン分析結果を示す図である。図３の
ラマンスペクトルを示す資料は、Ｒ値（Ｉ1360／
Ｉ1580）が１．２１のものである。
【００３４】図４に示すラマンスペクトルを与えた資料
は、Ｒ値が０．３５の値を示すものである。
は、Ｒ値が０．３５の値を示すものである。
【００３５】０．１〜１．２の範囲のものは、電池使用
開始後の、電池効率の低下率が低い。電池効率の低下
は、電極の結晶構造が崩れるとともに酸素等が脱離する
ためである。そこで、炭素間結合が強い黒鉛構造の比率
を上げることにより効率低下を抑えることができること
がわかった。
開始後の、電池効率の低下率が低い。電池効率の低下
は、電極の結晶構造が崩れるとともに酸素等が脱離する
ためである。そこで、炭素間結合が強い黒鉛構造の比率
を上げることにより効率低下を抑えることができること
がわかった。
【００３６】表２に、Ｒ値と電池効率との間の見いださ
れた関係を整理する。
れた関係を整理する。
【００３７】
【表２】
【００３８】実施の形態３
上記処理を行なって、種々の酸化度を有する電池電極材
を用いて、全バナジウムレドックスフロー電池を構成
し、電池効率を求めた。
を用いて、全バナジウムレドックスフロー電池を構成
し、電池効率を求めた。
【００３９】結果を表３に示す。
【００４０】
【表３】
【００４１】実施の形態４
繊維布の、片面だけを、上記プラズマ処理、光化学処
理、またはイオン注入処理し、親水化した電池電極材を
作った。酸化面を隔膜側に配置し、非酸化面を双極板側
に配置した。このようにすると、電池効率が上がること
が見いだされた。また、２枚重ねでないので、製造コス
トが下がるという効果も奏する。
理、またはイオン注入処理し、親水化した電池電極材を
作った。酸化面を隔膜側に配置し、非酸化面を双極板側
に配置した。このようにすると、電池効率が上がること
が見いだされた。また、２枚重ねでないので、製造コス
トが下がるという効果も奏する。
【００４２】実施の形態５
本実施の形態に用いる電池電極材は、繊維布の、一方の
面を、親水化処理し、他方の面を、フッ素含有するプラ
ズマで処理し、フッ化面とした。非フッ化面を隔膜側に
配置し、フッ化面を双極板側に配置し、全バナジウムレ
ドックスフロー電池を構成し、電池効率を測定した。結
果を表４に示す。
面を、親水化処理し、他方の面を、フッ素含有するプラ
ズマで処理し、フッ化面とした。非フッ化面を隔膜側に
配置し、フッ化面を双極板側に配置し、全バナジウムレ
ドックスフロー電池を構成し、電池効率を測定した。結
果を表４に示す。
【００４３】
【表４】
【００４４】表４から明らかなように、このような処理
を行なうことにより、電池効率が向上するという効果を
奏した。また、２枚重ねでないので、コストを安くし
て、製造できるという利点もある。
を行なうことにより、電池効率が向上するという効果を
奏した。また、２枚重ねでないので、コストを安くし
て、製造できるという利点もある。
【００４５】実施の形態６
光化学処理として、０．１〜３８μｍの範囲内の波長を
含む光を用いて、電池電極材を製造した。また、光源と
して波長０．１〜０．６μｍの範囲内の波長を含む水銀
ランプを用いて、光化学処理を行なった。さらに、波長
０．１〜３８μｍの範囲内の波長を含むレーザ光を用い
て、光化学処理を行なった。いずれの場合も、光子エネ
ルギが大きくなり、電池効率のよい電池電極材を与え
た。
含む光を用いて、電池電極材を製造した。また、光源と
して波長０．１〜０．６μｍの範囲内の波長を含む水銀
ランプを用いて、光化学処理を行なった。さらに、波長
０．１〜３８μｍの範囲内の波長を含むレーザ光を用い
て、光化学処理を行なった。いずれの場合も、光子エネ
ルギが大きくなり、電池効率のよい電池電極材を与え
た。
【００４６】実施の形態７
本実施の形態では、繊維布を、光化学処理する光とし
て、０．２〜３８μｍの範囲内の波長を含む自由電子レ
ーザ光を用いた。この実施の形態によれば、自由電子レ
ーザの短パルス（数ＰＳ）効果で、酸化度が、短時間で
上がるという効果を奏する。
て、０．２〜３８μｍの範囲内の波長を含む自由電子レ
ーザ光を用いた。この実施の形態によれば、自由電子レ
ーザの短パルス（数ＰＳ）効果で、酸化度が、短時間で
上がるという効果を奏する。
【００４７】実施の形態８
本実施の形態では、繊維布の上記処理を、５〜１２μｍ
の範囲内の波長を含む自由電子レーザ光を用いた。自由
電子レーザの波長選択制御に、炭素結合振動モードを励
起することによって、さらに、酸化度を上げることがで
きるという効果を奏した。
の範囲内の波長を含む自由電子レーザ光を用いた。自由
電子レーザの波長選択制御に、炭素結合振動モードを励
起することによって、さらに、酸化度を上げることがで
きるという効果を奏した。
【００４８】実施の形態９
本実施の形態では、繊維布の上記処理を、処理後の繊維
径／処理前の繊維径が０．５〜０．９の範囲になるよう
に、上記処理を行なった。繊維径は、電子顕微鏡による
測定により求めた。
径／処理前の繊維径が０．５〜０．９の範囲になるよう
に、上記処理を行なった。繊維径は、電子顕微鏡による
測定により求めた。
【００４９】繊維径が小さくなることにより、電解液の
流れがよくなり、ポンプの動力の損失を低減できるとい
う効果を奏した。
流れがよくなり、ポンプの動力の損失を低減できるとい
う効果を奏した。
【００５０】実施の形態１０
繊維布の上記処理により、一方の面を酸化面とし、反対
面をフッ化面になるように処理を行なった。両面での反
応度を、片面処理よりもさらに大きく変えることがで
き、ひいては電池効率をさらに上げることができた。つ
ぎに、フッ化度を種々変えて、電池効率を測定した。結
果を表５に示す。
面をフッ化面になるように処理を行なった。両面での反
応度を、片面処理よりもさらに大きく変えることがで
き、ひいては電池効率をさらに上げることができた。つ
ぎに、フッ化度を種々変えて、電池効率を測定した。結
果を表５に示す。
【００５１】
【表５】
【００５２】実施の形態１１
本実施の形態によれば、上記処理を行なって繊維布の、
少なくとも片面に、図５に示すような、溝２を形成し
た。繊維布１に溝２を形成することにより、電解液の流
れがよくなり、ポンプ動力の損失を低減できるという効
果を奏した。
少なくとも片面に、図５に示すような、溝２を形成し
た。繊維布１に溝２を形成することにより、電解液の流
れがよくなり、ポンプ動力の損失を低減できるという効
果を奏した。
【００５３】処理前後の繊維径比を変えた場合と、溝を
有するものと有しないものとの、それぞれの圧力損失を
求めた結果を表６にまとめる。
有するものと有しないものとの、それぞれの圧力損失を
求めた結果を表６にまとめる。
【００５４】
【表６】
【００５５】なお、上記実施例では、本発明を、全バナ
ジウムレドックスフロー電池に適用する場合を例示した
が、この発明はこれに限られるものではなく、その他の
電気化学的電池、流通式（フロー式）電池に適用できる
ことは言うまでもない。本発明を適用することにより、
従来電池より、電池効率をさらに一層高めることができ
る。
ジウムレドックスフロー電池に適用する場合を例示した
が、この発明はこれに限られるものではなく、その他の
電気化学的電池、流通式（フロー式）電池に適用できる
ことは言うまでもない。本発明を適用することにより、
従来電池より、電池効率をさらに一層高めることができ
る。
【００５６】以上、具体的な実施例を挙げてこの発明に
ついて説明したが、本発明は、その精神または主要な特
徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施する
ことができる。それゆえ、前述の実施例はあらゆる点で
単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本
発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであっ
て、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請
求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、すべて本発
明の範囲内のものである。
ついて説明したが、本発明は、その精神または主要な特
徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施する
ことができる。それゆえ、前述の実施例はあらゆる点で
単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本
発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであっ
て、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請
求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、すべて本発
明の範囲内のものである。
【図１】 レドックスフロー型２次電池の構成を示す図
である。
である。
【図２】 電池セルスタックの構成を示す図である。
【図３】 ラマン分光法解析により、黒鉛化度を求める
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図４】 ラマン分光法解析により、黒鉛化度を求める
方法を示す、他の図である。
方法を示す、他の図である。
【図５】 その表面に溝を有する電池電極材の断面図で
ある。
ある。
１ 繊維布、２ 溝。
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(56)参考文献 特開 平８−287938（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−281564（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−52861（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−67873（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−239767（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−195650（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−231984（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−287923（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 4/86 - 4/98
Claims (15)
- 【請求項１】 炭素繊維、黒鉛繊維および炭素繊維／黒
鉛繊維からなる群より選ばれた繊維布を準備する工程
と、 前記繊維布の表面を光化学法により処理する工程と、を
備え、 前記光化学法による処理の条件は、光源、出力、ガス
種、ガス圧、温度および時間の設定により、 前記繊維が、ラマン分光法解析により求めたＲ値が０．
１〜１．２の黒鉛化度を有するように選ばれており、 前記光化学法の処理に酸素を用い、その処理によって、
Ｃ−Ｏ結合の濃度が、前記繊維布の表面から内部へ向っ
て徐々に減少し、Ｘ線光電子分光法により求めた（酸素
原子数）／（炭素原子数）比が０．１〜３．０の酸化度
を有するようにする、 全バナジウムレドックスフロー電
池用電極材の製造方法。 - 【請求項２】 前記光化学処理を、０．１〜３８μｍの
波長を含む光を用いて行なう、請求項１に記載の全バナ
ジウムレドックスフロー電池用電極材の製造方法。 - 【請求項３】 前記光化学処理を、０．１〜０．６μｍ
の波長を含む水銀ランプを用いて行なう、請求項２に記
載の全バナジウムレドックスフロー電池用電極材の製造
方法。 - 【請求項４】 前記光化学処理を、０．１〜３８μｍの
波長を含むレーザ光を用いて行なう、請求項２に記載の
全バナジウムレドックスフロー電池用電極材の製造方
法。 - 【請求項５】 前記レーザ光に、５〜１２μｍの波長を
含む自由電子レーザ光を用いる、請求項４に記載の全バ
ナジウムレドックスフロー電池用電極材の製造方法。 - 【請求項６】 前記繊維布の片面または両面が、酸素を
用いて、光化学処理されている、請求項１〜５のいずれ
かに記載の全バナジウムレドックスフロー電池用電極材
の製造方法。 - 【請求項７】 炭素繊維、黒鉛繊維および炭素繊維／黒
鉛繊維からなる群より選ばれた繊維布を準備する工程
と、 前記繊維布の表面をイオン注入法により処理する工程
と、を備え、 前記イオン注入法により処理する条件は、イオン種、加
速電圧および時間の設定により、 前記繊維が、ラマン分光法解析により求めたＲ値が０．
１〜１．２の黒鉛化度を有するように選ばれており、 前記イオン注入法の処理に酸素を用い、その処理によっ
て、Ｃ−Ｏ結合の濃度が、前記繊維布の表面から内部へ
向って徐々に減少し、Ｘ線光電子分光法により求めた
（酸素原子数）／（炭素原子数）比が０．１〜３．０の
酸化度を有するようにする、 全バナジウムレドックスフ
ロー電池用電極材の製造方法。 - 【請求項８】 前記イオン注入を、注入エネルギを１０
０ｋｅＶ〜２ＭｅＶで行なう、請求項７に記載の全バナ
ジウムレドックスフロー電池用電極材の製造方法。 - 【請求項９】 前記繊維布の片面または両面が、酸素を
用いて、イオン注入法により処理されている、請求項７
または８に記載の全バナジウムレドックスフロー電池用
電極材の製造方法。 - 【請求項１０】 炭素繊維、黒鉛繊維および炭素繊維／
黒鉛繊維からなる群より選ばれた繊維布を準備する工程
と、 前記繊維布の表面を、酸素を用いるプラズマ法により処
理する工程と、を備え、 前記プラズマ法による処理の条件は、印加電圧、ガス
種、ガス圧、温度および時間の設定により、 前記繊維が、ラマン分光法解析により求めたＲ値が０．
１〜１．２の黒鉛化度を有するように選ばれており、 前記プラズマ法の処理に酸素を用い、その処理によっ
て、Ｃ−Ｏ結合の濃度が、前記繊維布の表面から内部へ
向って徐々に減少し、Ｘ線光電子分光法により求めた
（酸素原子数）／（炭素原子数）比が０．１〜３．０の
酸化度を有するようにする、 全バナジウムレドックスフ
ロー電池用電極材の製造方法。 - 【請求項１１】 前記繊維布の片面または両面が、酸素
を含有するプラズマで処理されている、請求項１０に記
載の全バナジウムレドックスフロー電池用電極材の製造
方法。 - 【請求項１２】 前記処理に酸素を用い、その処理によ
って、Ｃ−Ｏ結合の濃度が、前記繊維布の表面から内部
へ向って徐々に減少し、Ｘ線光電子分光法により求めた
（酸素原子数）／（炭素原子数）比が０．１〜３．０の
酸化度を有するようにする、請求項１〜１１のいずれか
に記載の全バナジウムレドックスフロー電池用電極材の
製造方法。 - 【請求項１３】 前記繊維布の一方の面に溝が形成され
ているものを用いる、請求項１〜１２のいずれかに記載
の全バナジウムレドックスフロー電池用電極材の製造方
法。 - 【請求項１４】 前記処理後の繊維の径を分子とし、前
記処理前の繊維の径を分母とする比が０．５〜０．９で
あるように、前記処理を行なう、請求項１〜１３のいず
れかに記載の全バナジウムレドックスフロー電池用電極
材の製造方法。 - 【請求項１５】 全バナジウムレドックスフロー電池用
電極材を備え、電池電解質が流通式である全バナジウム
レドックスフロー電池の製造方法であって、 前記その全バナジウムレドックスフロー電池用電極材の
製造に、請求項１〜１４のいずれかに記載の全バナジウ
ムレドックスフロー電池用電極材の製造方法を用いる全
バナジウムレドックスフロー電池の製造方法。
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-
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