JP6160087B2 - battery - Google Patents

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Description

本発明は、電池に関し、より詳しくは、水系電解液を流通させて充放電を行う電池に関する。   The present invention relates to a battery, and more particularly to a battery that charges and discharges by circulating an aqueous electrolyte.

の一種であるレドックス・フロー電池は、電解液中に溶解した活物質のを溶液の循環によって進行させて、とを行うである。バナジウム系、ZnBr、ZnCr電池などが実用化されている。このうち、バナジウム系の電池では、高サイクル特性等の特徴を有するが、原料が希少であり、より豊富に存在する原料を用いることが望まれている。ZnBr電池は、原料資源が自然界に比較的豊富であるが、Zn極におけるデンドライト生成の問題があり、その防止のため、定期的にフル放電を行うという操作が必要である。硫化ナトリウムなどの硫化物イオンを活物質として用いる電池は、原料資源が自然界に豊富にあり、製造のしやすさ、低コスト化といった観点で有望である。硫化物イオンを負極活物質として用いる系として、硫化ナトリウム−臭素電池が実証プラントとして検討されている。その他、フェロシアン化ナトリウム正極と組み合わせたフロー電池の報告もある。一方、硫化物イオンを正極活物質として用い、たとえば亜鉛極を負極として用いた電池も原料資源の豊富さや低コスト化など有望な電池系である。 A redox flow battery, which is a kind of the above, is a method in which an active material dissolved in an electrolytic solution is advanced by circulation of the solution. Vanadium-based, ZnBr, ZnCr batteries and the like have been put into practical use. Among these, vanadium-based batteries have characteristics such as high cycle characteristics, but the raw materials are scarce and it is desired to use raw materials that are more abundant. Although the ZnBr battery has relatively abundant raw material resources in nature, there is a problem of dendrite generation at the Zn electrode, and in order to prevent this, an operation of periodically performing full discharge is necessary. A battery using sulfide ions such as sodium sulfide as an active material has abundant raw material resources in nature, and is promising in terms of ease of manufacture and cost reduction. As a system using sulfide ions as a negative electrode active material, a sodium sulfide-bromine battery has been studied as a demonstration plant. There are also reports of flow batteries combined with sodium ferrocyanide cathodes. On the other hand, a battery using sulfide ions as a positive electrode active material and using, for example, a zinc electrode as a negative electrode is a promising battery system such as abundant raw material resources and cost reduction.

活物質として硫化ナトリウムなど水溶性硫化物を溶解した水系電解液を用いる電池において、充放電を行うと、Na24以上の高酸化状態(低還元状態)では高電圧、Na23−Na2Sの低酸化状態(高還元状態)では低電圧になるという、硫黄の酸化状態によって二段の放電特性を示す。このうち、低酸化状態における充放電で非常に大きな分極が発生し、充放電のエネルギー効率が低下してしまうという問題があった。例えば、これに対し、カーボンにコバルトを触媒として担持することにより過電圧を低減するものが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。 When a battery using an aqueous electrolyte solution in which a water-soluble sulfide such as sodium sulfide is dissolved as an active material is charged and discharged, a high voltage is applied in a high oxidation state (low reduction state) of Na 2 S 4 or higher, and Na 2 S 3 − A two-stage discharge characteristic is exhibited depending on the oxidation state of sulfur, that is, a low voltage in the low oxidation state (high reduction state) of Na 2 S. Among them, there is a problem that very large polarization occurs in charge and discharge in a low oxidation state, and energy efficiency of charge and discharge is lowered. For example, on the other hand, what reduces overvoltage by carrying | supporting cobalt on carbon as a catalyst is proposed (for example, refer nonpatent literature 1).

Electrochemica Acta,51,6304(2006)Electrochemica Acta, 51, 6304 (2006)

しかしながら、上述の非特許文献1の電池では、資源的に制限のあるコバルトを含む触媒を用いている点や、触媒を作成して添加しなければならないという製造上の煩雑さがあった。したがって、比較的容易な方法によってエネルギー効率をより高めることが求められていた。   However, in the battery of Non-Patent Document 1 described above, there is a point in using a catalyst containing cobalt, which is limited in terms of resources, and a manufacturing complexity that a catalyst must be prepared and added. Therefore, there has been a demand for higher energy efficiency by a relatively easy method.

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、水系電解液を用いるものにおいて、エネルギー効率をより高めることができる電池を提供することを主目的とする。   This invention is made | formed in view of such a subject, and it aims at providing the battery which can improve energy efficiency more in the thing using an aqueous electrolyte solution.

上述した目的を達成するために鋭意研究したところ、本発明者らは、水系電解液中に、カルボニル基を分子内に有する水溶性有機物質を添加するものとすると、分極が大幅に低下し、エネルギー効率が向上することができることを見いだし、本発明を完成するに至った。   As a result of diligent research to achieve the above-mentioned object, the present inventors have added a water-soluble organic substance having a carbonyl group in the molecule to the aqueous electrolyte solution. It has been found that energy efficiency can be improved, and the present invention has been completed.

即ち、本発明の電池は、
正極と、
負極と、
活物質である硫黄化合物と、アルデヒド類、ケトン類及びアミド類のうち少なくとも1以上である水溶性化合物と、を溶解した水系電解液と、
を備えたものである。
That is, the battery of the present invention is
A positive electrode;
A negative electrode,
An aqueous electrolyte solution in which a sulfur compound that is an active material and a water-soluble compound that is at least one of aldehydes, ketones, and amides are dissolved;
It is equipped with.

本発明の電池は、エネルギー効率をより高めることができる。このような効果が得られる理由は明らかではないが、以下のように推測される。例えば、カルボニル基を分子内に有する水溶性化合物と、水溶液中に存在する活物質である硫黄化合物との間で、錯体を形成するなど、何らかの相互作用を発現し、それにより、電極上での電荷のやり取りが容易に起こるようになるものと推察される。このため、硫黄還元時の電圧低下をより抑制し、エネルギー効率がより向上するものと推察される。   The battery of the present invention can further increase energy efficiency. The reason why such an effect is obtained is not clear, but is presumed as follows. For example, some interaction is expressed, such as forming a complex between a water-soluble compound having a carbonyl group in the molecule and a sulfur compound, which is an active material present in an aqueous solution, and thereby, on the electrode It is inferred that charge exchange occurs easily. For this reason, it is guessed that the voltage drop at the time of sulfur reduction | restoration is suppressed more, and energy efficiency improves more.

レドックスフロー電池10の構成の概要を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of the redox flow battery 10. 実施例1〜4及び比較例1,2の充放電測定結果。The charging / discharging measurement result of Examples 1-4 and Comparative Examples 1 and 2. FIG. DMFの濃度と充電電圧と放電電圧との電圧差との関係を表す説明図。Explanatory drawing showing the relationship between the density | concentration of DMF, and the voltage difference of a charge voltage and a discharge voltage. 実施例5〜7及び比較例1,3の充放電測定結果。The charging / discharging measurement result of Examples 5-7 and Comparative Examples 1 and 3. FIG.

本発明の電池は、正極と、負極と、水系電解液と、を備えている。この水系電解液は、活物質である硫黄化合物と、アルデヒド類、ケトン類、及びアミド類のうち少なくとも1以上である水溶性化合物とを溶解している。この本発明の電池は、正極及び負極に電解液を用いるレドックスフロー電池としてもよい。この電池は、例えば、ケースを正極室と負極室とに分離するセパレータと、正極室に接続された送液部と、を備え、水系電解液は、正極に接触した状態で正極室に収容され、送液部により流通されるものとしてもよい。また、水系電解液は、負極に接触した状態で負極室に収容され、送液部により流通されるものとしてもよい。なお、ここでいう正極、負極は、2種の電極の電位差で決まるものであり、本発明の水系電解液を用いる電極が対極に対し貴な電位であれば正極、卑な電位であれば負極となる。例えば、前者の例が、亜鉛−硫化ナトリウム電池であり、後者の例が硫化ナトリウム−臭素電池である。以下、レドックスフロー電池について具体的に説明する。   The battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and an aqueous electrolyte. This aqueous electrolyte solution dissolves a sulfur compound that is an active material and a water-soluble compound that is at least one of aldehydes, ketones, and amides. The battery of the present invention may be a redox flow battery using an electrolytic solution for the positive electrode and the negative electrode. The battery includes, for example, a separator that separates the case into a positive electrode chamber and a negative electrode chamber, and a liquid feeding unit connected to the positive electrode chamber, and the aqueous electrolyte is accommodated in the positive electrode chamber in contact with the positive electrode. The liquid may be distributed by the liquid feeding unit. Further, the aqueous electrolyte solution may be accommodated in the negative electrode chamber in contact with the negative electrode and distributed through the liquid feeding unit. Here, the positive electrode and the negative electrode are determined by the potential difference between the two types of electrodes. If the electrode using the aqueous electrolyte of the present invention has a noble potential with respect to the counter electrode, the positive electrode, and if the electrode has a base potential, the negative electrode It becomes. For example, the former example is a zinc-sodium sulfide battery, and the latter example is a sodium sulfide-bromine battery. Hereinafter, the redox flow battery will be specifically described.

本発明の電池において、水系電解液は、活物質である硫黄化合物と、アルデヒド類、ケトン類、及びアミド類のうち少なくとも1以上である水溶性化合物とを溶解している。この水溶性化合物は、例えば、アルデヒド構造とケトン構造とアミド構造とのうち、少なくとも1以上の構造を有していることが好ましく、そのうち、ケトン構造を有しているもの、アミド構造を有していることがより好ましい。この水溶性化合物は、一般式、R1−C(=O)−R2で表される化合物としてもよい。但し、R1、R2は、それぞれ同じであっても異なっていてもよい官能基であり、水素、炭化水素基及び−NR34のうちいずれか1以上である。また、R3、R4は、それぞれ同じであっても異なってもよく、更に、それぞれR1及びR2のうちいずれかと同じであっても異なっていてもよく、水素及び炭化水素基のうちいずれか1以上である。炭化水素基は、直鎖としてもよく、分岐鎖や置換基を有していてもよい。また、炭化水素基としては、例えば、水への溶解性を考慮すると、炭素数3以下であることが好ましく、2以下がより好ましい。この炭化水素基としては、飽和炭化水素基(アルキル基)などが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基などが挙げられる。また、より炭素数が多くても水溶性を向上させる構造として、エーテル結合で繋がった置換基、例えば、エチレングリコール構造を用いることができ、不揮発性とし安定性確保の観点から、この構造が好ましい。水溶性化合物のうち、アルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒドやアセトアルデヒドなどのほかにブドウ糖などの糖類が挙げられる。例えば、ブドウ糖は、平衡状態で鎖状体としてアルデヒド基を有する構造をとるため、効果があり、不揮発性で長期間安定であるとの観点から、このブドウ糖は好適である。
また、ケトン類としては、アセトンやジエチルケトンなどが挙げられ、このうちアセトンが好ましい。また、アミド類としては、例えば、ジメチルホルムアミド(DMF)やジエチルホルムアミドなどが挙げられ、このうちジメチルホルムアミドが好ましい。
In the battery of the present invention, the aqueous electrolyte solution dissolves a sulfur compound that is an active material and a water-soluble compound that is at least one of aldehydes, ketones, and amides. The water-soluble compound preferably has, for example, at least one of an aldehyde structure, a ketone structure, and an amide structure, of which a ketone structure or an amide structure is included. More preferably. This water-soluble compound may be a compound represented by the general formula, R 1 —C (═O) —R 2 . However, R 1, R 2 are each optionally functional group be different even in the same, hydrogen, is any one or more of the hydrocarbon group and -NR 3 R 4. R 3 and R 4 may be the same as or different from each other, and may be the same as or different from any one of R 1 and R 2. Any one or more. The hydrocarbon group may be a straight chain, and may have a branched chain or a substituent. Moreover, as a hydrocarbon group, when the solubility to water is considered, it is preferable that it is C3 or less, and 2 or less is more preferable. The hydrocarbon group is preferably a saturated hydrocarbon group (alkyl group), and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group. In addition, as a structure that improves water solubility even when the number of carbon atoms is larger, a substituent connected by an ether bond, for example, an ethylene glycol structure can be used, and this structure is preferable from the viewpoint of non-volatility and ensuring stability. . Among water-soluble compounds, examples of aldehydes include saccharides such as glucose in addition to formaldehyde and acetaldehyde. For example, since glucose has a structure having an aldehyde group as a chain in an equilibrium state, this glucose is suitable from the viewpoint that it is effective, nonvolatile and stable for a long period of time.
Examples of ketones include acetone and diethyl ketone. Of these, acetone is preferred. Examples of amides include dimethylformamide (DMF) and diethylformamide. Among these, dimethylformamide is preferable.

本発明の電池において、水系電解液は、水溶性化合物の溶解量としては、特に限定されないが、水系電解液に対して10体積%以上の範囲とすることが好ましく、15体積%以上とすることがより好ましい。水系電解液に溶解した水溶性化合物がジメチルホルムアミド(DMF)であるときには、DMFの溶解量としては、水系電解液に対して15体積%以上であることが好ましく、20体積%以上がより好ましい。この範囲では、エネルギー効率をより高めることができる。また、DMFの溶解量としては、水系電解液に対して50体積%以下であることが好ましい。この範囲では、導電率の低下をより抑制することができ、好ましい。水系電解液に溶解した水溶性化合物がアセトンであるときには、アセトンの溶解量としては、水系電解液に対して10体積%以上であることが好ましく、15体積%以上がより好ましい。10体積%以上では、エネルギー効率をより高めることができる。また、アセトンの溶解量としては、水系電解液に対して30体積%以下であることが好ましく20体積%以下であることがより好ましい。30体積%以下では、水とアセトンとの2層分離をより抑制することができ、好ましい。水系電解液に溶解した水溶性化合物がブドウ糖であるときには、ブドウ糖の溶解量としては、水系電解液に対し10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましい。この範囲では、エネルギー効率をより高めることができる。また、この溶解量としては、50質量%以下であることが好ましい。この範囲では、導電率の低下をより抑制することができる。   In the battery of the present invention, the amount of water-soluble compound dissolved in the aqueous electrolyte is not particularly limited, but is preferably in the range of 10% by volume or more, and 15% by volume or more with respect to the aqueous electrolyte. Is more preferable. When the water-soluble compound dissolved in the aqueous electrolyte is dimethylformamide (DMF), the amount of DMF dissolved is preferably 15% by volume or more, more preferably 20% by volume or more with respect to the aqueous electrolyte. In this range, energy efficiency can be further increased. The amount of DMF dissolved is preferably 50% by volume or less with respect to the aqueous electrolyte. Within this range, the decrease in conductivity can be further suppressed, which is preferable. When the water-soluble compound dissolved in the aqueous electrolyte is acetone, the amount of acetone dissolved is preferably 10% by volume or more, more preferably 15% by volume or more with respect to the aqueous electrolyte. If it is 10 volume% or more, energy efficiency can be improved more. The amount of acetone dissolved is preferably 30% by volume or less, more preferably 20% by volume or less, based on the aqueous electrolyte. When it is 30% by volume or less, two-layer separation between water and acetone can be further suppressed, which is preferable. When the water-soluble compound dissolved in the aqueous electrolyte is glucose, the amount of glucose dissolved is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more based on the aqueous electrolyte. In this range, energy efficiency can be further increased. Moreover, as this dissolution amount, it is preferable that it is 50 mass% or less. In this range, the decrease in conductivity can be further suppressed.

本発明の電池において、水系電解液に溶解する活物質としての硫黄化合物は、例えば、アルカリ金属硫化物及びアルカリ金属ポリ硫化物のうちいずれか1以上であることが好ましい。アルカリ金属硫化物としては、例えば、硫化ナトリウム、硫化リチウム、硫化カリウムなどのうち1以上が挙げられる。また、アルカリ金属ポリ硫化物としては、多硫化ナトリウム、多硫化リチウム及び多硫化カリウムのうち1以上が挙げられる。このうち、ナトリウムを含む硫化物がより好ましい。この硫黄化合物は、水溶性であるが、そのすべてが水系電解液に溶解している必要はなく、飽和状態で一部析出した状態で使用することも可能である。水系電解液に含まれる硫黄化合物の量としては、例えば、水溶液に対して1質量%以上20質量%以下の範囲とすることが好ましく、5質量%以上15質量%以下の範囲とすることがより好ましい。   In the battery of the present invention, the sulfur compound as an active material dissolved in the aqueous electrolyte is preferably, for example, one or more of an alkali metal sulfide and an alkali metal polysulfide. Examples of the alkali metal sulfide include one or more of sodium sulfide, lithium sulfide, potassium sulfide, and the like. Examples of the alkali metal polysulfide include one or more of sodium polysulfide, lithium polysulfide, and potassium polysulfide. Of these, a sulfide containing sodium is more preferable. This sulfur compound is water-soluble, but it is not necessary that all of the sulfur compound is dissolved in the aqueous electrolyte solution, and it can also be used in a partially precipitated state in a saturated state. The amount of the sulfur compound contained in the aqueous electrolyte is, for example, preferably in the range of 1% by mass to 20% by mass and more preferably in the range of 5% by mass to 15% by mass with respect to the aqueous solution. preferable.

本発明の電池において、水系電解液は、中性及びアルカリ性であることが好ましく、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ溶液を溶解するものとしてもよいし、緩衝液を用いてpHを中性からアルカリ域に制御してもよい。水系電解液が酸性であると、硫化水素の発生が懸念されるため、好ましくない。この水系電解液のpHは、9以上の範囲であることが好ましい。水系電解液は、例えば、0.1N以上4N以下の水酸化アルカリ溶液とすることが好ましい。   In the battery of the present invention, the aqueous electrolyte is preferably neutral and alkaline, and may dissolve an alkaline solution such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, or the pH may be neutral using a buffer solution. The alkali range may be controlled. It is not preferable that the aqueous electrolyte is acidic because generation of hydrogen sulfide is a concern. The aqueous electrolyte solution preferably has a pH of 9 or more. The aqueous electrolyte is preferably an alkali hydroxide solution of 0.1 N or more and 4 N or less, for example.

本発明の電池において、電極は、水系電解液に接触する電極集電体を備えている。電極集電体としては、活物質(硫黄化合物)と電子の授受が可能であれば特に限定されないが、例えば、ケッチェンブラックやアセチレンブラック等のカーボンブラック類、鱗片状黒鉛のような天然黒鉛や人造黒鉛、膨張黒鉛などのグラファイト類、炭素繊維や金属繊維などの導電性繊維類を含むものとしてもよい。また、電極集電体は、白金、銅や銀、ニッケル、アルミニウムなどの金属類でもよいし、ポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料などとしてもよい。また、電極集電体に水系電解液を透過可能な孔を設け、この孔を介して電極集電体と水系電解液との間で電子の授受が行われるようにしてもよい。   In the battery of the present invention, the electrode includes an electrode current collector that contacts the aqueous electrolyte. The electrode current collector is not particularly limited as long as it can exchange electrons with an active material (sulfur compound). For example, carbon blacks such as ketjen black and acetylene black, natural graphite such as flaky graphite, It may include graphite such as artificial graphite and expanded graphite, and conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber. The electrode current collector may be a metal such as platinum, copper, silver, nickel, or aluminum, or may be an organic conductive material such as a polyphenylene derivative. Alternatively, a hole through which the aqueous electrolyte solution can permeate may be provided in the electrode current collector, and electrons may be exchanged between the electrode current collector and the aqueous electrolyte solution through this hole.

本発明の電池において、硫黄化合物及び水溶性化合物を溶解した水系電解液を正極に用いる場合の負極は、使用する負極活物質が充放電するときの電位範囲において電気化学的に安定な材質を用いることが好ましく、例えば、亜鉛の金属板などが挙げられる。このとき、負極の水系電解液は、負極の材質に応じた水溶液とすることができ、例えば、亜鉛イオンが含まれるものとしてもよい。負極や負極の水系電解液は、電池の性能を考慮して適宜、選択するものとしてもよい。   In the battery of the present invention, when using an aqueous electrolyte solution in which a sulfur compound and a water-soluble compound are dissolved as a positive electrode, a material that is electrochemically stable in the potential range when the negative electrode active material used is charged and discharged is used. For example, a zinc metal plate may be used. At this time, the aqueous electrolyte solution of the negative electrode may be an aqueous solution according to the material of the negative electrode, and may include, for example, zinc ions. The negative electrode and the aqueous electrolyte solution for the negative electrode may be appropriately selected in consideration of battery performance.

本発明の電池において、セパレータは、この電池の使用条件に耐えうる組成であれば特に限定されないが、例えば、イオンを伝導可能なイオン伝導性高分子膜や、イオン伝導性固体電解質膜とすることができる。イオン伝導性高分子膜としては、例えば、炭素-フッ素からなる疎水性テトラフルオロエチレン骨格とスルホン酸基を持つパーフルオロ側鎖から構成されるパーフルオロカーボン材料(テトラフルオロエチレン−パーフルオロビニル共重合体)などが挙げられる。また、イオン伝導性固体電解質膜としては、例えば、カチオン伝導性ガラス(酸化物系ガラス)が挙げられる。   In the battery of the present invention, the separator is not particularly limited as long as it has a composition that can withstand the use conditions of the battery. For example, an ion conductive polymer film that can conduct ions or an ion conductive solid electrolyte film is used. Can do. Examples of the ion conductive polymer membrane include a perfluorocarbon material (tetrafluoroethylene-perfluorovinyl copolymer) composed of a hydrophobic tetrafluoroethylene skeleton composed of carbon-fluorine and a perfluoro side chain having a sulfonic acid group. ) And the like. Examples of the ion conductive solid electrolyte membrane include cation conductive glass (oxide glass).

本発明の電池において、送液部は例えば、送液ポンプとしてもよい。正極及び負極の水系電解液は、送液ポンプを用いて所定量、流通させればよく、その所定流量は、電池スケールにあわせて適宜設定することができる。また、送液部は、正極室、送液ポンプ、電解液タンクに接続された循環経路を備え、正極の水系電解液を循環させるものとしてもよい。また、送液部は、負極室、送液ポンプ、電解液タンクに接続された循環経路を備え、負極の水系電解液を循環させるものとしてもよい。   In the battery of the present invention, the liquid feeding unit may be a liquid feeding pump, for example. The aqueous electrolyte solution for the positive electrode and the negative electrode may be circulated in a predetermined amount using a liquid feed pump, and the predetermined flow rate can be appropriately set according to the battery scale. In addition, the liquid feeding unit may include a circulation path connected to the positive electrode chamber, the liquid feeding pump, and the electrolytic solution tank, and circulate the positive aqueous electrolyte solution. In addition, the liquid feeding unit may include a circulation path connected to the negative electrode chamber, the liquid feeding pump, and the electrolyte tank, and circulate the aqueous electrolyte solution of the negative electrode.

図1は、レドックスフロー電池10の構成の概要を示す説明図である。レドックスフロー電池10は、ケース12と、このケース12の内部を正極室14と負極室16とに分離するセパレータ18と、正極室14に配置された正極集電板20と、負極室16に配置された負極集電板22とを備えたものとした。このレドックスフロー電池10では、正極室14と正極の水系電解液を貯蔵する正極水系電解液タンク24との間に正極側循環経路26を設け、この正極側循環経路26の途中に正極側循環ポンプ28が取り付けられている。一方、負極室16と負極の水系電解液を貯蔵する負極水系電解液タンク30との間に負極側循環経路32を設け、この負極側循環経路32の途中に負極側循環ポンプ34が取り付けられている。このレドックスフロー電池10で、硫黄化合物及び水溶性化合物を溶解した水系電解液を正極に用いる場合を例にとって説明すれば、正極の水系電解液には、活物質である硫黄化合物と、アルデヒド類、ケトン類、及びアミド類のうち少なくとも1以上である水溶性化合物とが溶解されている。そして、正極側循環ポンプ28により正極の水系電解液を循環すると共に、負極側循環ポンプ34により負極の水系電解液を循環しながら、充放電を行う。なお、臭素系電解液を用いるなど、より貴な電極と組み合わせる場合は、本発明の水系電解液を負極電解液とした、同様の構成のレドックスフロー電池を用いることができる。   FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of the redox flow battery 10. The redox flow battery 10 includes a case 12, a separator 18 that separates the inside of the case 12 into a positive electrode chamber 14 and a negative electrode chamber 16, a positive current collector 20 disposed in the positive electrode chamber 14, and a negative electrode chamber 16. The negative electrode current collector plate 22 was provided. In the redox flow battery 10, a positive electrode side circulation path 26 is provided between the positive electrode chamber 14 and a positive electrode aqueous electrolyte tank 24 that stores the positive electrode aqueous electrolyte, and a positive electrode side circulation pump is provided in the middle of the positive electrode side circulation path 26. 28 is attached. On the other hand, a negative electrode side circulation path 32 is provided between the negative electrode chamber 16 and the negative electrode aqueous electrolyte solution tank 30 for storing the negative electrode aqueous electrolyte solution, and a negative electrode side circulation pump 34 is attached in the middle of the negative electrode side circulation path 32. Yes. In this redox flow battery 10, a case where an aqueous electrolyte solution in which a sulfur compound and a water-soluble compound are dissolved is used as a positive electrode will be described as an example. The positive electrode aqueous electrolyte solution includes a sulfur compound as an active material, an aldehyde, A water-soluble compound which is at least one of ketones and amides is dissolved. The positive electrode-side circulation pump 28 circulates the positive electrode aqueous electrolyte and the negative electrode-side circulation pump 34 circulates the negative electrode aqueous electrolyte so that charging and discharging are performed. In addition, when combining with a more noble electrode such as using a bromine-based electrolyte, a redox flow battery having the same configuration in which the aqueous electrolyte of the present invention is used as a negative electrode electrolyte can be used.

以上詳述した本発明の電池では、活物質である硫黄化合物と、アルデヒド類、ケトン類、及びアミド類のうち少なくとも1以上である水溶性化合物を溶解している水系電解液を備えるため、エネルギー効率をより高めることができる。このような効果が得られる理由は、例えば、カルボニル基を分子内に有する水溶性化合物と、水溶液中に存在する活物質である硫黄化合物との間で、錯体を形成するなど、何らかの相互作用が起き、それにより、電極上での電荷のやり取りが容易に起こるようになるため、硫黄還元時の電圧低下をより抑制し、エネルギー効率がより向上するものと推察される。   The battery of the present invention described in detail above includes an aqueous electrolyte solution in which a sulfur compound as an active material and a water-soluble compound that is at least one of aldehydes, ketones, and amides are dissolved. Efficiency can be further increased. The reason why such an effect is obtained is that, for example, there is some interaction such as forming a complex between a water-soluble compound having a carbonyl group in the molecule and a sulfur compound which is an active material present in the aqueous solution. It is assumed that the charge exchange on the electrode occurs easily, thereby suppressing the voltage drop during sulfur reduction and further improving the energy efficiency.

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes as long as it belongs to the technical scope of the present invention.

例えば上述した実施形態では、レドックスフロー電池として説明したが、特にこれに限定されず、電解液を流通させないものとしてもよい。こうしても、水系電解液には、活物質である硫黄化合物と、水溶性化合物とを含むため、エネルギー効率をより高めることができる。   For example, in the above-described embodiment, the redox flow battery has been described. However, the present invention is not particularly limited thereto, and the electrolytic solution may not be circulated. Even in this case, since the aqueous electrolyte contains a sulfur compound that is an active material and a water-soluble compound, energy efficiency can be further improved.

以下には、本発明のレドックスフロー電池を具体的に作製した例を実施例として説明する。   Below, the example which produced the redox flow battery of this invention concretely is demonstrated as an Example.

[評価セル]
図1に示すレドックスフローセルを作製した。セルの構成を以下説明する。負極として亜鉛金属板、負極の水系電解液として酸化亜鉛を懸濁し飽和した0.5Nの水酸化ナトリウム水溶液を用いた。正極集電体としてカーボン含浸カーボンフェルトを用い、正極の水系電解液として10質量%の硫化ナトリウムを含む0.5Nの水酸化ナトリウム水溶液を用いた。電極は2.5cm角とした。正極の水系電解液と負極の水系電解液を隔てる隔膜には、陽イオン交換膜ナフィオンN324(登録商標)を用いた。図1のレドックスフローセルを用い、正負極電解液をそれぞれローラーポンプを用いて5.5ml/分の速さで流しながら、電流を50mA,20mA,10mA,5mA,2mA,1mAの順に変化させ、15分間充電、休止30秒、15分間放電を繰り返し、充電および放電波形を測定した。なお、図1では、集電体の表面を水系電解液が流通するものとしたが、本実験では、カーボンフェルトを水系電解液が透過するように水系電解液を流通させた。また、今回は硫化物電解液に対する水溶性化合物の添加効果を検討するため、負極は電位が一定となるよう亜鉛金属板を用い評価したが、それ以外の負極を用いることができるし、対極として、臭化物水溶液などを正極電解液に用いた正極とし、硫化物及び水溶性化合物を溶解した水系電解液を負極電解液とする構成にすることもできる。
[Evaluation cell]
The redox flow cell shown in FIG. 1 was produced. The configuration of the cell will be described below. A zinc metal plate was used as the negative electrode, and a 0.5N sodium hydroxide aqueous solution in which zinc oxide was suspended and saturated was used as the aqueous electrolyte solution for the negative electrode. A carbon-impregnated carbon felt was used as the positive electrode current collector, and a 0.5N sodium hydroxide aqueous solution containing 10% by mass of sodium sulfide was used as the aqueous electrolyte solution of the positive electrode. The electrode was 2.5 cm square. A cation exchange membrane Nafion N324 (registered trademark) was used as a diaphragm separating the aqueous electrolyte solution of the positive electrode and the aqueous electrolyte solution of the negative electrode. Using the redox flow cell of FIG. 1, the positive and negative electrode electrolytes were respectively flowed at a rate of 5.5 ml / min using a roller pump, and the current was changed in the order of 50 mA, 20 mA, 10 mA, 5 mA, 2 mA, 1 mA, and 15 Charging for 30 minutes, discharging for 30 seconds and discharging for 15 minutes were repeated, and charging and discharging waveforms were measured. In FIG. 1, the aqueous electrolyte solution flows through the surface of the current collector. However, in this experiment, the aqueous electrolyte solution was circulated so that the aqueous electrolyte solution passed through the carbon felt. In addition, this time, in order to examine the effect of adding a water-soluble compound to the sulfide electrolyte, the negative electrode was evaluated using a zinc metal plate so that the potential was constant. However, other negative electrodes can be used as a counter electrode. Alternatively, an aqueous bromide solution or the like may be used as the positive electrode electrolyte, and an aqueous electrolyte solution in which sulfides and water-soluble compounds are dissolved may be used as the negative electrode electrolyte solution.

[実施例1〜4]
水溶性化合物として、ジメチルホルムアミド(DMF)を用い、このDMFの濃度が、それぞれ15体積%、20体積%、35体積%、50体積%になるように、上記正極の水系電解液(10質量%硫化ナトリウム/0.5N水酸化ナトリウム水溶液)にDMFを所定量加え混合した。この正極の水系電解液を用いたレドックスフローセルをそれぞれ実施例1〜4とした。
[Examples 1 to 4]
Dimethylformamide (DMF) was used as a water-soluble compound, and the aqueous electrolyte solution (10% by mass) of the positive electrode was adjusted so that the DMF concentrations were 15% by volume, 20% by volume, 35% by volume, and 50% by volume, respectively. A predetermined amount of DMF was added to and mixed with sodium sulfide / 0.5N aqueous sodium hydroxide solution). The redox flow cells using this positive electrode aqueous electrolyte were designated as Examples 1 to 4, respectively.

[比較例1、2]
DMFの濃度を、それぞれ0体積%、10体積%とした以外は、実施例1と同様の工程を経て得られたセルをそれぞれ、比較例1,2とした。
[Comparative Examples 1 and 2]
The cells obtained through the same steps as in Example 1 except that the concentration of DMF was 0% by volume and 10% by volume were used as Comparative Examples 1 and 2, respectively.

[実施例5〜7]
添加剤としてジメチルホルムアミドの代わりにアセトンを用い、濃度をそれぞれ10体積%、15体積%、20体積%になるように、上記正極の水系電解液(10質量%硫化ナトリウム/0.5N水酸化ナトリウム水溶液)にアセトンを所定量加え混合した以外は、実施例1と同様の工程を経て得られたセルをそれぞれ実施例5〜7とした。
[Examples 5 to 7]
Acetone was used instead of dimethylformamide as an additive, and the aqueous electrolyte solution of the positive electrode (10% by mass sodium sulfide / 0.5N sodium hydroxide) was adjusted so that the concentrations were 10% by volume, 15% by volume, and 20% by volume, respectively. The cells obtained through the same steps as in Example 1 except that a predetermined amount of acetone was added to the aqueous solution) and mixed were designated as Examples 5 to 7, respectively.

[実施例8,9]
添加剤としてジメチルホルムアミドの代わりにブドウ糖を用い、濃度をそれぞれ10質量%、20質量%になるように、上記正極の水系電解液(10質量%硫化ナトリウム/0.5N水酸化ナトリウム水溶液)にブドウ糖を所定量、混合した以外は、実施例1と同様の工程を経て得られたセルをそれぞれ実施例8,9とした。
[Examples 8 and 9]
Glucose is used as an additive in place of dimethylformamide, and glucose is added to the aqueous electrolyte solution (10% by mass sodium sulfide / 0.5N sodium hydroxide aqueous solution) of the positive electrode so that the concentration becomes 10% by mass and 20% by mass, respectively. A cell obtained through the same steps as in Example 1 except that a predetermined amount was mixed was designated as Examples 8 and 9, respectively.

[比較例3]
添加剤としてジメチルホルムアミドの代わりにアセトンを用い、濃度を5体積%になるように上記正極の水系電解液(10質量%硫化ナトリウム/0.5N水酸化ナトリウム水溶液)にアセトンを所定量加え混合した以外は、実施例1と同様の工程を経て得られたセルを比較例3とした。
[Comparative Example 3]
Acetone was used in place of dimethylformamide as an additive, and a predetermined amount of acetone was added to the positive electrode aqueous electrolyte solution (10 mass% sodium sulfide / 0.5N sodium hydroxide aqueous solution) and mixed so that the concentration became 5% by volume. A cell obtained through the same steps as in Example 1 was used as Comparative Example 3 except for the above.

[比較例4〜8]
水溶性化合物として、イソプロピルアルコール(i−PrOH)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホラン(SUL)を20体積%、又は、蟻酸ナトリウム(FOR)、酢酸ナトリウム(Ac)を20質量%添加した以外は実施例1と同様の工程を経て得られたセルをそれぞれ比較例4〜8とした。
[Comparative Examples 4 to 8]
Implemented except that 20% by volume of isopropyl alcohol (i-PrOH), dimethyl sulfoxide (DMSO), sulfolane (SUL) or 20% by mass of sodium formate (FOR) and sodium acetate (Ac) were added as water-soluble compounds. Cells obtained through the same steps as in Example 1 were designated as Comparative Examples 4 to 8, respectively.

(測定結果)
上述した実施例1〜4、比較例1,2の非水電解液を用い、上記条件で充放電波形を測定した。図2は、実施例1〜4及び比較例1,2のレドックスフロー電池を用い、電流値を1mAとしたときの充放電測定結果である。また、図3は、DMFの濃度と充電電圧と放電電圧との電圧差との関係を表す説明図である。図3に示すように、比較例1,2(DMFの無添加および低濃度)では、低電流にしても、100〜200mVもの分極が発生することがわかった。この時の充電電圧は0.7V付近であるから、エネルギー効率の点で15〜30%ものロスをしていることがわかった。一方、DMFが15体積%、さらに好ましくは20体積%以上になると、1mAではわずか20mVと、分極は無添加に比べ1/10近くに大幅に低下する。したがって、DMFを添加すると、エネルギー効率の向上に効果があることがわかった。なお、ナトリウム硫化物を含む水溶液にDMFを添加すると、溶液の色が変化したため、水溶液中に存在するアルカリ金属硫化物とDMFとの間で、錯体を形成するなど、何らかの相互作用が起き、それにより、電極上での電荷のやり取りが容易に起こるようになるものと推察された。このDMF濃度に関し、1mAの分極低減に関しては、50体積%が効果的ではあるが、50mAで測定した図示省略した結果によると、充電電圧の増大と放電電圧の低下が観察された。これは、DMFの高濃度化に伴い、電解液の導電率が低下したためと予想された。DMFの濃度は、大電流が求められる用途に関しては低濃度のほうが良好であることがわかった。したがって、水溶性化合物の添加剤濃度は、15体積%以上50体積%以下がより好ましいことがわかった。
(Measurement result)
Using the non-aqueous electrolytes of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 described above, charge / discharge waveforms were measured under the above conditions. FIG. 2 shows the charge / discharge measurement results when the redox flow batteries of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were used and the current value was 1 mA. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the DMF concentration and the voltage difference between the charge voltage and the discharge voltage. As shown in FIG. 3, it was found that in Comparative Examples 1 and 2 (no DMF added and low concentration), polarization of 100 to 200 mV occurred even at a low current. Since the charging voltage at this time is around 0.7V, it was found that a loss of 15 to 30% was lost in terms of energy efficiency. On the other hand, when DMF is 15% by volume, more preferably 20% by volume or more, the polarization is drastically reduced to about 1/10 compared to the case of no addition, with only 20 mV at 1 mA. Therefore, it was found that the addition of DMF is effective in improving energy efficiency. In addition, when DMF was added to an aqueous solution containing sodium sulfide, the color of the solution changed, and some interaction occurred, such as forming a complex between the alkali metal sulfide present in the aqueous solution and DMF. Therefore, it is assumed that charge exchange on the electrode occurs easily. With respect to this DMF concentration, 50% by volume is effective for reducing the polarization of 1 mA, but according to the results of measurement omitted at 50 mA, an increase in charge voltage and a decrease in discharge voltage were observed. This was presumably because the conductivity of the electrolyte decreased with increasing DMF concentration. As for the density | concentration of DMF, it turned out that a lower density | concentration is more favorable about the use for which a big current is calculated | required. Therefore, it was found that the additive concentration of the water-soluble compound is more preferably 15% by volume or more and 50% by volume or less.

図4は、実施例5〜7及び比較例1,3のレドックスフロー電池を用い、電流値を1mAとしたときの充放電測定結果である。アセトンを用いた場合には10体積%で分極低減効果を発現することがわかった。ただし、高濃度側に関しては、20体積%ではアセトンが均一に溶解するものの、50体積%では溶解せず2層に分離した。このため、アセトンを水系電解液に溶解させる場合、30体積を最大とし、より好ましくは20体積%以下とすることがより好ましいことがわかった。   FIG. 4 shows charge / discharge measurement results when the redox flow batteries of Examples 5 to 7 and Comparative Examples 1 and 3 were used and the current value was 1 mA. It was found that when acetone was used, a polarization reduction effect was exhibited at 10% by volume. However, on the high concentration side, acetone was uniformly dissolved at 20% by volume, but was not dissolved at 50% by volume and was separated into two layers. For this reason, when dissolving acetone in aqueous electrolyte solution, it turned out that it is more preferable to make 30 volume into the maximum, More preferably, it shall be 20 volume% or less.

種々の水溶性化合物の添加効果を評価した結果を表1に示す。各実施例および比較例の20体積%もしくは20質量%における電流値2mA時の充放電電圧差を表1に示す。表1に示すように、アセトン、DMF、ブドウ糖を除く比較例では、いずれも分極低減効果がないかあったとしても小さいことがわかった。なお、「分極低減効果がある」とは、分極が0になることを示すものではなく、水溶性化合物の無添加時の低電流(例えば2mA)での充放電電圧差を「1」とした場合に、これよりも小さい値を示すことをいい、例えば少なくとも半分以下(0.5以下)に抑えられている状態がより好ましい。   The results of evaluating the effect of adding various water-soluble compounds are shown in Table 1. Table 1 shows the charge / discharge voltage difference at a current value of 2 mA at 20% by volume or 20% by mass of each of the examples and comparative examples. As shown in Table 1, it was found that all the comparative examples except acetone, DMF, and glucose had a small polarization reduction effect. Note that “there is a polarization reduction effect” does not indicate that the polarization is zero, and the charge / discharge voltage difference at a low current (for example, 2 mA) when no water-soluble compound is added is “1”. In this case, it means that the value is smaller than this. For example, a state in which the value is suppressed to at least half (0.5 or less) is more preferable.

Figure 0006160087
Figure 0006160087

添加剤としてブドウ糖を10質量%添加した実施例8では、電流2mA時の充放電電圧差は133mVであり、無添加の比較例1の370mVに比して0.36Vの電圧差となった。このことから、ブドウ糖の濃度は、10質量%以上で分極低減効果を示すことがわかった。また、20質量%の添加では、実施例9に示すように、分極低減効果が高く、更に小さい充放電電圧差0.60mVとなった。ブドウ糖の濃度は、15質量%以上であるとより好ましいことがわかった。   In Example 8 in which 10% by mass of glucose was added as an additive, the charge / discharge voltage difference at a current of 2 mA was 133 mV, which was 0.36 V compared to 370 mV in Comparative Example 1 without addition. From this, it was found that the concentration of glucose showed a polarization reduction effect at 10% by mass or more. Moreover, when 20 mass% was added, as shown in Example 9, the polarization reduction effect was high, and the charge / discharge voltage difference was 0.60 mV. It was found that the glucose concentration was more preferably 15% by mass or more.

以上の実験結果から、添加する水溶性化合物に関しては、カルボニル基を有する有機物、具体的には、アセトンなどのケトン類、ジメチルホルムアミドなどのアミド類、ブドウ糖などのアルデヒド類であり、且つ、支持塩や硫化物活物質が溶解した水溶液中に10体積%以上溶解することが好ましいことがわかった。また、水への溶解性を考慮すると、炭素鎖が短い化合物(例えば炭素数6以下など)であることが好ましいと推察された。アセトンの還元体であるイソプロピルアルコールなどのアルコール類では効果はなく、酸化体である、酢酸ナトリウムや蟻酸ナトリウムも効果がなかった。また、酸素二重結合を有する、ジメチルスルホキシドやスルホランも効果がなく、ケトンなどのカルボニル構造に特異的な効果と考えられた。濃度に関しては、10体積%以上が好ましく、また上限に関して水溶性化合物と水とが均一に混ざる範囲が好ましい。高濃度では、電解液自体の抵抗が高くなるため、抵抗に伴う電圧損が発生することから、50体積%が上限と考えられた。   From the above experimental results, the water-soluble compounds to be added are organic substances having a carbonyl group, specifically, ketones such as acetone, amides such as dimethylformamide, aldehydes such as glucose, and supporting salts. It was found that it is preferable to dissolve at least 10% by volume in an aqueous solution in which the sulfide active material is dissolved. In consideration of solubility in water, it was presumed that a compound having a short carbon chain (for example, having 6 or less carbon atoms) was preferable. Alcohols such as isopropyl alcohol which is a reduced form of acetone have no effect, and oxidants such as sodium acetate and sodium formate have no effect. Further, dimethyl sulfoxide and sulfolane having an oxygen double bond were not effective, and were considered to be specific effects for carbonyl structures such as ketones. The concentration is preferably 10% by volume or more, and the upper limit is preferably a range in which the water-soluble compound and water are uniformly mixed. At a high concentration, the resistance of the electrolytic solution itself increases, and voltage loss due to the resistance occurs, so 50% by volume was considered the upper limit.

本発明は、電池産業に利用可能である。   The present invention is applicable to the battery industry.

10 レドックスフロー電池、12 ケース、14 正極室、16 負極室、18 セパレータ、20 正極集電板、22 負極集電板、24 正極水系電解液タンク、26 正極側循環経路、28 正極側循環ポンプ、30 負極水系電解液タンク、32 負極側循環経路、34 負極側循環ポンプ。 10 redox flow battery, 12 case, 14 positive electrode chamber, 16 negative electrode chamber, 18 separator, 20 positive electrode current collector plate, 22 negative electrode current collector plate, 24 positive electrode aqueous electrolyte tank, 26 positive electrode side circulation path, 28 positive electrode side circulation pump, 30 negative electrode aqueous electrolyte tank, 32 negative electrode side circulation path, 34 negative electrode side circulation pump.

Claims (5)

正極と、
負極と、
正極室と負極室とに分離するセパレータと、
アルカリ金属硫化物及びアルカリ金属ポリ硫化物のうちいずれか1以上であり活物質である硫黄化合物と、アルデヒド類、ケトン類及びアミド類のうち少なくとも1以上である水溶性化合物と、を溶解した水系電解液と、を備え、
前記水溶性化合物がアミド類である場合は、該水系電解液中の該アミド類の含有量が15体積%以上であり、
前記水溶性化合物がアルデヒド類である場合は、該水系電解液中の該アルデヒド類の含有量が10質量%以上であり、
前記水溶性化合物がケトン類である場合は、該水系電解液中の該ケトン類の含有量が10体積%以上であり、
前記正極室に接続された送液部を備え、前記水系電解液は、前記正極に接触した状態で正極室に収容され、前記送液部により流通されるか、及び、前記負極室に接続された送液部を備え、前記水系電解液は、前記負極に接触した状態で負極室に収容され、前記送液部により流通されるか、のうち1以上である、電池。
A positive electrode;
A negative electrode,
A separator that separates into a positive electrode chamber and a negative electrode chamber;
An aqueous system in which a sulfur compound which is one or more of alkali metal sulfides and alkali metal polysulfides and which is an active material and a water-soluble compound which is at least one of aldehydes, ketones and amides are dissolved An electrolyte solution,
When the water-soluble compound is an amide, the content of the amide in the aqueous electrolyte is 15% by volume or more,
When the water-soluble compound is an aldehyde, the content of the aldehyde in the aqueous electrolyte is 10% by mass or more,
Wherein when the water-soluble compound is a ketone state, and are the content of the ketones of the water-based electrolytic solution is more than 10% by volume,
A liquid feeding part connected to the positive electrode chamber, wherein the aqueous electrolyte solution is accommodated in the positive electrode chamber in contact with the positive electrode and circulated by the liquid feeding part, or connected to the negative electrode chamber; The battery is provided with a liquid feeding section, and the aqueous electrolyte is contained in the negative electrode chamber in contact with the negative electrode and is distributed by the liquid feeding section .
前記水溶性化合物がアミド類である場合は、該水系電解液中の該アミド類の含有量が50体積%以下であり、
前記水溶性化合物がアルデヒド類である場合は、該水系電解液中の該アルデヒド類の含有量が50質量%以下であり、
前記水溶性化合物がケトン類である場合は、該水系電解液中の該ケトン類の含有量が30体積%以下である、請求項1に記載の電池。
When the water-soluble compound is an amide, the content of the amide in the aqueous electrolyte is 50% by volume or less,
When the water-soluble compound is an aldehyde, the content of the aldehyde in the aqueous electrolyte is 50% by mass or less,
2. The battery according to claim 1, wherein when the water-soluble compound is a ketone, the content of the ketone in the aqueous electrolyte is 30% by volume or less.
前記水系電解液は、前記水溶性化合物として、R1−C(=O)−R2(但しR1、R2は、同じであっても異なっていてもよく、水素、炭化水素基及び−NR34のうちいずれか(但しR3、R4はそれぞれ同じであっても異なってもよく、更に、それぞれR1及びR2のうちいずれかと同じであっても異なっていてもよく、水素及び炭化水素基のうちいずれか))を溶解している、請求項1又は2に記載の電池。 The water-based electrolyte includes R 1 —C (═O) —R 2 (wherein R 1 and R 2 may be the same as or different from each other, hydrogen, hydrocarbon group and — Any one of NR 3 R 4 (provided that R 3 and R 4 may be the same or different, and each may be the same or different from either R 1 or R 2 , The battery according to claim 1 or 2, wherein any one of hydrogen and hydrocarbon groups)) is dissolved. 前記アルデヒド類には、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド及びブドウ糖を含む糖類のうち1以上が含まれ、
前記アミド類には、ジメチルホルムアミド及びジエチルホルムアミドのうち1以上が含まれ、
前記ケトン類には、アセトン及びジエチルケトンのうち1以上が含まれる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電池。
The aldehydes include one or more sugars including formaldehyde, acetaldehyde and glucose,
The amides include one or more of dimethylformamide and diethylformamide,
The battery according to claim 1, wherein the ketones include one or more of acetone and diethyl ketone.
前記電池は、亜鉛−硫化ナトリウム電池であり、前記水系電解液は正極に存在するか、
前記電池は、硫化ナトリウム−臭素電池であり、前記水系電解液は負極に存在するか、のいずれかである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電池。
The battery is a zinc-sodium sulfide battery, and the aqueous electrolyte is present in the positive electrode,
The battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the battery is a sodium sulfide-bromine battery, and the aqueous electrolyte solution is present in a negative electrode.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7321916B2 (en) 2014-03-28 2023-08-07 インテュイティブ サージカル オペレーションズ, インコーポレイテッド Quantitative 3D imaging of surgical scenes
WO2023170548A1 (en) * 2022-03-07 2023-09-14 King Abdullah University Of Science And Technology End-capping of h-bonds in battery electrolyte and method of making

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018016594A1 (en) * 2016-07-21 2018-01-25 日立化成株式会社 Secondary battery system, power generation system, and secondary battery
CN109346755A (en) * 2018-10-25 2019-02-15 中盐金坛盐化有限责任公司 Organic flow battery, control method and its application containing additive based on salt cave
CN118040092A (en) * 2024-03-19 2024-05-14 江苏贾儒科技有限公司 High-performance water-based zinc ion battery

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5612148A (en) * 1994-04-13 1997-03-18 National Power Plc Process for energy storage and/or power delivery with means for restoring electrolyte balance
JP2000311684A (en) * 1999-04-26 2000-11-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Lithium secondary battery and manufacture of its positive electrode
GB9928344D0 (en) * 1999-07-02 2000-01-26 Nat Power Plc Electrolyte rebalancing system
JP3731042B2 (en) * 2001-03-14 2006-01-05 独立行政法人産業技術総合研究所 Mutual interchange of thermal energy storage capacity and electrical energy storage capacity
KR100502357B1 (en) * 2003-08-29 2005-07-20 삼성에스디아이 주식회사 Positive electrode having polymer film and lithium-sulfer battery employing the positive electrode

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7321916B2 (en) 2014-03-28 2023-08-07 インテュイティブ サージカル オペレーションズ, インコーポレイテッド Quantitative 3D imaging of surgical scenes
WO2023170548A1 (en) * 2022-03-07 2023-09-14 King Abdullah University Of Science And Technology End-capping of h-bonds in battery electrolyte and method of making

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