JP6127254B2 - アルカリ電池用電解質及びアルカリ電池 - Google Patents

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Description

本発明は、アルカリ電池用電解質及びアルカリ電池に関する。更に詳細には、本発明は、例えば、空気−亜鉛二次電池やニッケル−亜鉛二次電池などのアルカリ二次電池に代表されるアルカリ電池に適用されるアルカリ電池用電解質に関する。
従来、負極表面での水素ガス発生が抑制された耐漏液性に優れるアルカリ亜鉛電池及び耐漏液性に優れるとともに負極における亜鉛析出形態が均一化されサイクル寿命に優れたアルカリ亜鉛電池が提案されている(特許文献1参照。)。
このアルカリ亜鉛電池は、負極活物質として亜鉛あるいは亜鉛合金を含有する負極と、正極と、セパレータと、アルカリ電解液とを備える。そして、このアルカリ亜鉛電池においては、アルカリ電解液が、10重量%〜30重量%の水酸化カリウム水溶液にカチオン性有機物を含有させたものである。また、カチオン性有機物の好ましい形態として、第四級アンモニウム塩、第四級ホスホニウム塩、第三級スルホニウム塩が開示されており、更に、好ましい形態として、鎖状のオニウム塩が開示されている。
特開2003−297375号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載されたアルカリ亜鉛電池にあっては、負極の亜鉛の放電生成物のアルカリ電解液への溶解を制御する効果が少なく、充放電によって負極の構造が変化するため充放電サイクル特性が低下するという問題点があった。また、上記特許文献1に記載されたアルカリ亜鉛電池にあっては、カチオン性有機物の対アニオンに関する好ましい形態の記載は無い。
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明は、優れた充放電サイクル特性を実現し得るアルカリ電池用電解質及びアルカリ電池を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。そして、その結果、水酸化物イオン伝導性を有する塩と、水と、添加剤としての、環状オニウム塩とを含む構成とすることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のアルカリ電池用電解質は、水酸化物イオン伝導性を有する塩と、水と、添加剤としての、環状オニウム塩とを含み、環状オニウム塩のカチオンが、イミダゾリウム誘導体カチオン、ピリジニウム誘導体カチオン及びピペリジニウム誘導体カチオンからなる群より選ばれる少なくとも1種のカチオンであり、環状オニウム塩の濃度が、水に対して20〜40質量%である
また、本発明のアルカリ電池は、正極と、負極と、アルカリ電池用電解質とを備え、アルカリ電池用電解質が、水酸化物イオン伝導性を有する塩と、水と、添加剤としての、環状オニウム塩とを含み、環状オニウム塩のカチオンが、イミダゾリウム誘導体カチオン、ピリジニウム誘導体カチオン及びピペリジニウム誘導体カチオンからなる群より選ばれる少なくとも1種のカチオンであり、環状オニウム塩の濃度が、水に対して20〜40質量%である
本発明によれば、水酸化物イオン伝導性を有する塩と、水と、添加剤としての、環状オニウム塩とを含み、環状オニウム塩のカチオンが、イミダゾリウム誘導体カチオン、ピリジニウム誘導体カチオン及びピペリジニウム誘導体カチオンからなる群より選ばれる少なくとも1種のカチオンであり、環状オニウム塩の濃度が、水に対して20〜40質量%である構成とした。そのため、優れた充放電サイクル特性を実現し得るアルカリ電池用電解質及びアルカリ電池を提供することができる。
各例の試験セル又は電池を模式的に示す断面図である。 各例の亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を示すグラフである。 各例の亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を示すグラフである。 各例の亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を示すグラフである。 各例における充放電試験前後の亜鉛負極の形状変化を示す走査型電子顕微鏡写真である。
以下、本発明の一形態に係るアルカリ電池用電解質及びこれを用いたアルカリ電池について説明する。
まず、本発明の一形態に係るアルカリ電池用電解質について詳細に説明する。本形態のアルカリ電池用電解質は、水酸化物イオン伝導性を有する塩と、水と、添加剤としての、環状オニウム塩とを含むものである。例えば、詳しくは後述する空気−亜鉛二次電池やニッケル−亜鉛二次電池などのアルカリ電池に、本発明のアルカリ電池用電解質を適用したとき、本発明のアルカリ電池用電解質は、亜鉛放電生成物の溶解性を抑制することが可能となるため、充放電による負極の構造変化を抑制することができる。その結果、アルカリ電池は、優れた充放電サイクル特性を実現し得る。
現時点においては、以下のようなメカニズムにより、その効果が得られていると考えている。
添加剤としての環状オニウム塩がアルカリ電解液中でカチオンとアニオンとに解離し、カチオンとアニオンのそれぞれに水分子が水和し、アルカリ電解液中に存在する自由水の量が減少する。これにより、亜鉛放電生成物である亜鉛イオンへ配位可能な水分子が減少し亜鉛イオンの溶解度が制御されたためと考えられる。
但し、上記のメカニズムはあくまでも推測に基づくものである。従って、上記のメカニズム以外のメカニズムにより上述のような効果が得られていたとしても、本発明の範囲に含まれることは言うまでない。
また、本形態のアルカリ電池用電解質における環状オニウム塩のカチオンの好適例としては、イミダゾリウム誘導体カチオン、ピリジニウム誘導体カチオン若しくはピペリジニウム誘導体カチオン又はこれらの任意の組み合わせに係るカチオンを挙げることができる。これらのカチオンを含む有機オニウム塩は、環状オニウム塩の中でも、より放電生成物の溶解を抑制することが可能なので、充放電サイクルによる形状変化を抑制して充放電サイクル特性を向上させることができる。また、水酸化カリウム水溶液中への溶解度が高く、任意の割合でオニウム塩を添加することが可能であることから、所望とする亜鉛イオンの溶解度を有する電解液を調製することができる。
ここで、イミダゾリウム誘導体カチオンは、下記一般式(1)で表すことができる。
Figure 0006127254
(式中のR1及びR3は、それぞれ同一であっても異なってもよい、アルキル基及びフルオロアルキル基の少なくとも一方を示し、R2、R4及びR5は、それぞれ同一であっても異なってもよい、水素、アルキル基及びフルオロアルキル基からなる群より選ばれる少なくとも1種を示す。)
このようなカチオンは、アルカリ電池用電解質中での分解作用に対する耐久性が高く、アルカリ電池の長期の充放電サイクル特性が向上する。なお、R4及びR5は、溶解性の観点から、水素であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
なお、アルキル基及びフルオロアルキル基は、それぞれ炭素数1〜21のものを挙げることができ、アルキル基及びフルオロアルキル基の好適例としては、炭素数1〜6のものを挙げることができる。
また、ピリジニウム誘導体カチオンは、下記一般式(2)で表すことができる。
Figure 0006127254
(式中のR6は、アルキル基及びフルオロアルキル基の一方を示し、R7〜R11は、それぞれ同一であっても異なってもよい、水素、アルキル基及びフルオロアルキル基からなる群より選ばれる少なくとも1種を示す。)
なお、アルキル基及びフルオロアルキル基は、それぞれ炭素数1〜21のものを挙げることができ、アルキル基及びフルオロアルキル基の好適例としては、炭素数1〜6のものを挙げることができる。
更に、ピペリジニウム誘導体カチオンは、下記一般式(3)で表すことができる。
Figure 0006127254
(式中のR12及びR13は、それぞれ同一であっても異なってもよい、アルキル基及びフルオロアルキル基の少なくとも一方を示し、R14〜R18は、それぞれ同一であっても異なってもよい、水素、アルキル基及びフルオロアルキル基からなる群より選ばれる少なくとも1種を示す。)
なお、アルキル基及びフルオロアルキル基は、それぞれ炭素数1〜21のものを挙げることができ、アルキル基及びフルオロアルキル基の好適例としては、炭素数1〜6のものを挙げることができる。
更に、本形態のアルカリ電池用電解質における環状オニウム塩のアニオンの好適例としては、非フッ素系アニオンを挙げることができる。非フッ素系アニオンとすることで、アルカリ電解液中への有機オニウム塩の添加量を増加させることができるため、放電生成物の溶解をより抑制することができる。
更にまた、本形態のアルカリ電池用電解質における環状オニウム塩の濃度が、水に対して5質量%以上であるか、飽和量以下であることが好ましい。5質量%以上の濃度とすることによって、放電生成物の溶解性を抑制することができる。また、飽和量を超えて添加しても、溶解性の抑制を更に向上させることはできない。
次に、本発明の一形態に係るアルカリ電池について、アルカリ電池としてアルカリ二次電池を例に挙げて詳細に説明する。本形態のアルカリ二次電池は、正極と、負極と、上述した電解質とを備えるものである。このような構成にすると、例えば、空気−亜鉛二次電池やニッケル−亜鉛二次電池などのアルカリ二次電池に適用したとき、アルカリ電池用電解質が、亜鉛放電生成物の溶解性を抑制するため、充放電による負極の構造変化を抑制することができる。その結果、アルカリ電池は、優れた充放電サイクル特性を実現し得る。なお、電解質は、液体の状態であっても、液体を保持し得る高分子材料に含浸されて形成される、いわゆるゲル体の状態であってもよく、いずれの場合も本発明の範囲に含まれる。
以下、上述した電解質以外の各構成要素について詳細に説明する。
正極としては、炭素材料と酸素還元触媒と結着剤で構成された空気極や、オキシ水酸化ニッケルを主たる成分とする金属水酸化物と発泡ニッケルなどの集電体とで構成されたニッケル極などを好適例として挙げることができる。しかしながら、これらに限定されるものではなく、アルカリ二次電池の正極として用いられる従来公知の材料を適宜用いることができる。
負極としては、エネルギー密度や充放電効率、サイクル寿命を考慮すると、亜鉛及び亜鉛化合物(例えば酸化亜鉛など。)のいずれか一方又は双方を負極活物質として含むものであることが良い。しかしながら、これらに限定されるものではなく、アルカリ二次電池の負極として用いられる従来公知の材料を適宜用いることができる。
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明する。
参考例1)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムメタンスルホネート(1−Butyl−3−methylimidazolium methanesulfonate)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムメタンスルホネート水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムメタンスルホネート及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムメタンスルホネート水溶液)>
まず、作用極を作製した。亜鉛板(厚さ:1mm)を所定の大きさに切り出し、表面をエタノールで洗浄して、本例で用いる作用極とした。次いで、対極を作製した。発泡ニッケルを集電体とし、これにオキシ水酸化ニッケルペーストを定着させ、成型して、本例で用いる対極とした。なお、Hg/HgO電極を参照電極とした。しかる後、これらを用いて、図1に示すような本例の試験セルを作製した。
すなわち、図1は試験セルを模式的に示した断面図である。1は作用極であり、2は対極であり、3は電解液であり、4は参照電極である。試験セルは、円筒形の躯体5の底部に作用極1を配置し、底部ホルダー6を締め付けて装着した。次いで、作用極1を装着した円筒形の躯体5の内部に電解液3を満たし、対極2と参照電極4を装着した蓋7を円筒形の躯体5に回転させ、装着し、組み立てた。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
亜鉛のアノード反応(放電反応)は、反応時にZn(OH) 2−が中間可溶成分として生成し(下式[1])、反応の進行に伴い電極表面のZn(OH) 2−の濃度が上昇、飽和することによって、ZnOとして電極表面に析出する(式[2])溶解析出反応である。そこで、亜鉛の放電生成物の溶解性の評価は、定電流アノード分極試験を行うことによって、下式[1]の反応時間を測定し、その時間を亜鉛放電生成物の溶解性として評価した。
Zn+4OH=Zn(OH) 2−+2e(E=−1.25V)・・・[1]
Zn(OH) 2−=ZnO+HO+2OH・・・[2]
具体的なアノード分極試験は、試験セルの開回路電圧が安定するのを待って、電気化学測定システムを用い、1mAの定電流でアノード分極を行い、作用極の電位が−1.18V(対Hg/HgO)となった時点で試験を終了し、その時点までの時間を測定した。比較例1の電解液でのアノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性を1とした場合の、本例の亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図2に示す。
(実施例2)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムメタンスルホネート(1−Butyl−3−methylimidazolium methanesulfonate)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムメタンスルホネート水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムメタンスルホネート及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムメタンスルホネート水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図2に示す。
<電池の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムメタンスルホネート水溶液)>
まず、正極を作製した。発泡ニッケルを集電体とし、これにオキシ水酸化ニッケルペーストを定着させ、成型して、本例で用いる正極とした。次いで、負極を作製した。負極活物質としての亜鉛板(厚さ:1mm)を所定の大きさに切り出し、表面をエタノールで洗浄して、本例で用いる負極とした。なお、Hg/HgO電極を参照電極とした。しかる後、これらを用いて、図1に示すような本例の電池を作製した。
すなわち、図1は電池を模式的に示した断面図である。1は負極であり、2は正極であり、3は電解液であり、4は参照電極である。試験セルは、円筒形の躯体5の底部に負極1を配置し、底部ホルダー6を締め付けて装着した。次いで、負極1を装着した円筒形の躯体5の内部に電解液3を満たし、正極2と参照電極4を装着した蓋7を円筒形の躯体5に回転させ、装着し、組み立てた。
[充放電試験]
充放電試験は、電池の開回路電圧が安定するのを待って、電気化学測定システムを用い、−1.18V(対Hg/HgO、以下同様。)〜−1.46Vの電圧範囲、1mA/cmの電流値で10分間の休止をはさみ、室温下、放電から開始して充放電試験を行った。8サイクルの充放電試験の後、亜鉛負極を取り出し、イオン交換水で洗浄し、乾燥し、走査型電子顕微鏡を使用して、亜鉛負極の形状の変化を観察した。8サイクル後の亜鉛負極の走査型電子顕微鏡写真を図5(b)に示す。また、図5(a)には、充放電試験前の亜鉛負極の走査型電子顕微鏡写真を示す。
(実施例3)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムメタンスルホネート(1−Butyl−3−methylimidazolium methanesulfonate)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムメタンスルホネート水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムメタンスルホネート及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムメタンスルホネート水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図2に示す。
(実施例4)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+40質量% 1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムメタンスルホネート(1−Butyl−3−methylimidazolium methanesulfonate)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+40質量% 1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムメタンスルホネート水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムメタンスルホネート及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+40質量% 1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムメタンスルホネート水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図2に示す。
<電池の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+40質量% 1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムメタンスルホネート水溶液)>
実施例2の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、実施例2と同様のセル構成とした。
[充放電試験]
実施例2と同様の方法で充放電試験を実施した。15サイクルの充放電試験後に亜鉛負極を取り出し、実施例2と同様の方法で洗浄、乾燥した後、走査電子顕微鏡を使用して、亜鉛負極の形状の変化を観察した。15サイクル後の亜鉛負極の走査型電子顕微鏡写真を図5(c)に示す。
参考例5)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムブロマイド(1−Butyl−methylimidazolium bromide)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムブロマイド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−ブチル−メチルイミダゾリウムブロマイド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムブロマイド(1−Butyl−methylimidazolium bromide)水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図2〜4に示す。
(実施例6)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムブロマイド(1−Butyl−methylimidazolium bromide)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムブロマイド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−ブチル−メチルイミダゾリウムブロマイド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムブロマイド水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図2〜4に示す。
(実施例7)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムブロマイド(1−Butyl−methylimidazolium bromide)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムブロマイド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−ブチル−メチルイミダゾリウムブロマイド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムブロマイド水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図2〜4に示す。
参考例8)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムクロライド(1−Butyl−methylimidazolium chloride)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムクロライド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−ブチル−メチルイミダゾリウムクロライド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムクロライド水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図2に示す。
(実施例9)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムクロライド(1−Butyl−methylimidazolium chloride)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムクロライド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−ブチル−メチルイミダゾリウムクロライド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムクロライド水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図2に示す。
(実施例10)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムクロライド(1−Butyl−methylimidazolium chloride)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムクロライド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−ブチル−メチルイミダゾリウムクロライド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムクロライド水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図2に示す。
(実施例11)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+40質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムクロライド(1−Butyl−methylimidazolium chloride)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+40質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムクロライド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−ブチル−メチルイミダゾリウムクロライド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+40質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムクロライド水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図2に示す。
参考例12)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムトリフルオロアセテート(1−Butyl−methylimidazolium trifluoroacetate)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムトリフルオロアセテート水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−ブチル−メチルイミダゾリウムトリフルオロアセテート及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムトリフルオロアセテート(1−Butyl−methylimidazolium trifluoroacetate)水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図2に示す。
(実施例13)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムトリフルオロアセテート(1−Butyl−methylimidazolium trifluoroacetate)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムトリフルオロアセテート水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−ブチル−メチルイミダゾリウムトリフルオロアセテート及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムトリフルオロアセテート水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図2に示す。
(実施例14)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムトリフルオロアセテート(1−Butyl−methylimidazolium trifluoroacetate)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムトリフルオロアセテート水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−ブチル−メチルイミダゾリウムトリフルオロアセテート及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−ブチル−メチルイミダゾリウムトリフルオロアセテート水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図2に示す。
参考例15)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムブロマイド(1−Ethyl−methylimidazolium bromide)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムブロマイド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−エチル−メチルイミダゾリウムブロマイド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムブロマイド(1−Ethyl−methylimidazolium bromide)水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図3、図4に示す。
(実施例16)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムブロマイド(1−Ethyl−methylimidazolium bromide)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムブロマイド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−エチル−メチルイミダゾリウムブロマイド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムブロマイド水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図3、図4に示す。
(実施例17)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムブロマイド(1−Ethyl−methylimidazolium bromide)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムブロマイド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−エチル−メチルイミダゾリウムブロマイド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムブロマイド水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図3、図4に示す。
(実施例18)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+40質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムブロマイド(1−Ethyl−methylimidazolium bromide)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+40質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムブロマイド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−エチル−メチルイミダゾリウムブロマイド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+40質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムブロマイド水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図3、図4に示す。
参考例19)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムジメチルホスフェート(1−Ethyl−methylimidazolium dimethylphosphate)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムジメチルホスフェート水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−エチル−メチルイミダゾリウムジメチルホスフェート及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムジメチルホスフェート水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図3に示す。
(実施例20)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムジメチルホスフェート(1−Ethyl−methylimidazolium dimethylphosphate)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムジメチルホスフェート水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−エチル−メチルイミダゾリウムジメチルホスフェート及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムジメチルホスフェート水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図3に示す。
(実施例21)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムジメチルホスフェート(1−Ethyl−methylimidazolium dimethylphosphate)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムジメチルホスフェート水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−エチル−メチルイミダゾリウムジメチルホスフェート及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムジメチルホスフェート水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図3に示す。
(実施例22)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+40質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムジメチルホスフェート(1−Ethyl−methylimidazolium dimethylphosphate)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+40質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムジメチルホスフェート水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−エチル−メチルイミダゾリウムジメチルホスフェート及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+40質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウムジメチルホスフェート水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図3に示す。
参考例23)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウム 2−(2−メトキシエトキシ)エチルスルフェート(1−Ethyl−methylimidazolium 2−(2−methoxyethoxy)ethylsulfate)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウム 2−(2−メトキシエトキシ)エチルスルフェート水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−エチル−メチルイミダゾリウム 2−(2−メトキシエトキシ)エチルスルフェート及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウム 2−(2−メトキシエトキシ)エチルスルフェート水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図3に示す。
(実施例24)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウム 2−(2−メトキシエトキシ)エチルスルフェート(1−Ethyl−methylimidazolium 2−(2−methoxyethoxy)ethylsulfate)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウム 2−(2−メトキシエトキシ)エチルスルフェート及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウム 2−(2−メトキシエトキシ)エチルスルフェート水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図3に示す。
(実施例25)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウム 2−(2−メトキシエトキシ)エチルスルフェート(1−Ethyl−methylimidazolium 2−(2−methoxyethoxy)ethylsulfate)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウム 2−(2−メトキシエトキシ)エチルスルフェート水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−エチル−メチルイミダゾリウム 2−(2−メトキシエトキシ)エチルスルフェート及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウム 2−(2−メトキシエトキシ)エチルスルフェート水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図3に示す。
(実施例26)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+40質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウム 2−(2−メトキシエトキシ)エチルスルフェート(1−Ethyl−methylimidazolium 2−(2−methoxyethoxy)ethylsulfate)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+40質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウム 2−(2−メトキシエトキシ)エチルスルフェート水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−エチル−メチルイミダゾリウム 2−(2−メトキシエトキシ)エチルスルフェート及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+40質量% 1−エチル−メチルイミダゾリウム 2−(2−メトキシエトキシ)エチルスルフェート水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図3に示す。
参考例27)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−アリール−メチルイミダゾリウムブロマイド(1−Allyl−methylimidazolium bromide)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)と、10質量% 1−アリール−メチルイミダゾリウムブロマイド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−アリール−メチルイミダゾリウムブロマイド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本願の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−アリール−メチルイミダゾリウムブロマイド水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図4に示す。
(実施例28)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−アリール−メチルイミダゾリウムブロマイド(1−Allyl−methylimidazolium bromide)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−アリール−メチルイミダゾリウムブロマイド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)、1−アリール−メチルイミダゾリウムブロマイド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−アリール−メチルイミダゾリウムブロマイド水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図4に示す。
(実施例29)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−アリール−メチルイミダゾリウムブロマイド(1−Allyl−methylimidazolium bromide)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−アリール−メチルイミダゾリウムブロマイド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−アリール−メチルイミダゾリウムブロマイド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−アリール−メチルイミダゾリウムブロマイド水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図4に示す。
(実施例30)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+40質量% 1−アリール−メチルイミダゾリウムブロマイド(1−Allyl−methylimidazolium bromide)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+40質量% 1−アリール−メチルイミダゾリウムブロマイド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−アリール−メチルイミダゾリウムブロマイド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+40質量% 1−アリール−メチルイミダゾリウムブロマイド水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図4に示す。
参考例31)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−メチル−1−プロピルピペリジニウムブロマイド(1−methyl−1−propylpiperidinium bromide)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−メチル−1−プロピルピペリジニウムブロマイド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−メチル−1−プロピルピペリジニウムブロマイド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−メチル−1−プロピルピペリジニウムブロマイド水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図4に示す。
(実施例32)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−メチル−1−プロピルピペリジニウムブロマイド(1−methyl−1−propylpiperidinium bromide)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−メチル−1−プロピルピペリジニウムブロマイド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−メチル−1−プロピルピペリジニウムブロマイド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−メチル−1−プロピルピペリジニウムブロマイド水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図4に示す。
(実施例33)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−メチル−1−プロピルピペリジニウムブロマイド(1−methyl−1−propylpiperidinium bromide)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−メチル−1−プロピルピペリジニウムブロマイド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−メチル−1−プロピルピペリジニウムブロマイド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−メチル−1−プロピルピペリジニウムブロマイド水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図4に示す。
参考例34)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−ブチル−3−メチルピペリジニウムブロマイド(1−butyl−3−metylpiperidinium bromide)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)と、10質量% 1−ブチル−3−メチルピペリジニウムブロマイドの混合水溶液となるように、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−ブチル−3−メチルピペリジニウムブロマイド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% 1−ブチル−3−メチルピペリジニウムブロマイド水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図4に示す。
(実施例35)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−ブチル−3−メチルピペリジニウムブロマイド(1−butyl−3−metylpiperidinium bromide)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−ブチル−3−メチルピペリジニウムブロマイド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−ブチル−3−メチルピペリジニウムブロマイド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+20質量% 1−ブチル−3−メチルピペリジニウムブロマイド水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図4に示す。
(実施例36)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−ブチル−3−メチルピペリジニウムブロマイド(1−butyl−3−metylpiperidinium bromide)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−ブチル−3−メチルピペリジニウムブロマイド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、1−ブチル−3−メチルピペリジニウムブロマイド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+30質量% 1−ブチル−3−メチルピペリジニウムブロマイド水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図4に示す。
(比較例1)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)水溶液を電解液として使用した。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図2〜図4に示す。
<電池の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)水溶液)>
実施例2の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、実施例2と同様のセル構成とした。
[充放電試験]
実施例2と同様の方法で充放電試験を実施した。5サイクルの充放電試験後に亜鉛負極を取り出し、実施例2と同様の方法で洗浄、乾燥した後、走査型電子顕微鏡を使用して、亜鉛負極の形状の変化を観察した。5サイクル後の亜鉛負極の走査型電子顕微鏡写真を図5(d)に示す。
(比較例2)
<電解液の作製(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% テトラ−n−ブチルアンモニウムブロマイド(tetra−n−butylammonium bromide)水溶液)>
2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% テトラ−n−アンモニウムブロマイド水溶液の調製は、4M 水酸化カリウム(KOH)水溶液、テトラ−n−アンモニウムブロマイド及びイオン交換水を、計量、メスフラスコ中で混合し、本例の電解液を得た。
<電気化学測定セルの組み付け(2M 水酸化カリウム(KOH)+10質量% テトラ−n−ブチルアンモニウムブロマイド水溶液)>
参考例1の電解液に代えて、この電解液を使用した以外は、参考例1と同様のセル構成とした。
[アノード分極試験(亜鉛放電生成物の溶解性評価)]
参考例1と同様の方法でアノード分極試験を実施した。アノード分極試験から算出した亜鉛放電生成物の溶解性の評価結果を図4に示す。
図2〜4のアノード分極試験による亜鉛放電生成物の溶解性評価の結果から、本発明の範囲に属する実施例2〜4、6、7、9〜11、13、14、16〜18、20〜22、24〜26、28〜30、32、33、35、36の電解質は、本発明外の比較例1の電解質に比べて亜鉛放電生成物の溶解性を効果的に制御していることが分かる。更に、本発明の範囲に属する実施例2〜4、6、7、9〜11、13、14、16〜18、20〜22、24〜26、28〜30、32、33、35、36の電解質は、鎖状構造を有する有機オニウム塩を適用した本発明外の比較例2の電解質に比べても亜鉛放電生成物の溶解性を効果的に制御していることが分かる。
このように、放電生成物の溶解性が効果的に抑制されている本発明の範囲に属する実施例2〜4、6、7、9〜11、13、14、16〜18、20〜22、24〜26、28〜30、32、33、35、36は、本発明外の比較例1及び2に比べて、負極の亜鉛の放電生成物がアルカリ電解液に溶解し難く、充放電によって負極の構造が変化せず、充電時に亜鉛の負極での再配置が阻害されず、充放電サイクル特性が向上すると考えられる。
なお、図示しないが、比較例2の鎖状構造を有する有機オニウム塩は、10質量%より高い濃度の添加が困難であることから、上記のように高濃度に添加することによる亜鉛放電生成物の溶解抑制を行うことはできない。つまり、鎖状オニウム塩を添加することにより得られる効果は小さく限定的なものである。
また、同様に図示しないが、フッ素系アニオンである、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、テトラフルオロボレートアニオン、ビス(トリフルオロメチル)スルホニルアミドアニオンのそれぞれのアニオンと1−ブチル−メチルイミダゾリウムカチオンからなる有機オニウム塩では、10質量%より高い濃度の添加が困難であることから、上記のように高濃度に添加することによる亜鉛放電生成物の溶解抑制を行うことはできない。
更に、図5の走査型電子顕微鏡による充放電試験後の亜鉛負極表面の観察結果から、本発明の電解質は、充放電試験による亜鉛負極表面の形状の変化を効果的に抑制していることが分かる。
以上、本発明を若干の形態及び実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、上述した実施例においては、アルカリ電池として、ニッケル−亜鉛二次電池を例に挙げて説明したが、空気−亜鉛二次電池などに本発明を適用することもできる。
また、例えば、上述した各形態や実施例に記載した構成は、各形態や実施例毎に限定されるものではなく、例えば、各実施形態の構成を上述した各実施形態以外の組み合わせにしたり、正極、負極、電解液などの細部を変更したりすることができる。
1 作用極(又は負極)
2 対極(又は正極)
3 電解液
4 参照電極
5 躯体
6 底部ホルダー
7 蓋

Claims (3)

  1. 水酸化物イオン伝導性を有する塩と、
    水と、
    添加剤としての、環状オニウム塩とを含み、
    上記環状オニウム塩のカチオンが、イミダゾリウム誘導体カチオン、ピリジニウム誘導体カチオン及びピペリジニウム誘導体カチオンからなる群より選ばれる少なくとも1種のカチオンであり、
    上記環状オニウム塩の濃度が、水に対して20〜40質量%である
    ことを特徴とするアルカリ電池用電解質。
  2. 上記環状オニウム塩のアニオンが、非フッ素系アニオンであることを特徴とする請求項1に記載のアルカリ電池用電解質。
  3. 正極と、負極と、アルカリ電池用電解質とを備え、
    上記アルカリ電池用電解質が、水酸化物イオン伝導性を有する塩と、水と、添加剤としての、環状オニウム塩とを含み、
    上記環状オニウム塩のカチオンが、イミダゾリウム誘導体カチオン、ピリジニウム誘導体カチオン及びピペリジニウム誘導体カチオンからなる群より選ばれる少なくとも1種のカチオンであり、
    上記環状オニウム塩の濃度が、水に対して20〜40質量%である
    ことを特徴とするアルカリ電池。
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