JP6346913B2 - バナジウム空気電池 - Google Patents
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Description
正極活物質として酸素又は空気が供給される正極と、
負極活物質として2価バナジウムを含有する液体が供給される負極と、
前記正極と前記負極との間に設けられた隔膜又はスペーサーとを備え、
前記正極は、櫛歯状に並設された複数の集電壁間の間隙に酸素又は空気が流通可能に充填された集電材により構成されていることを特徴とするバナジウム空気電池。
2.
前記集電壁間の間隙は5mm以下であることを特徴とする前記1記載のバナジウム空気電池。
3.
前記集電壁の側縁と前記隔膜とを直接接触させていることを特徴とする前記1又は2記載のバナジウム空気電池。
4.
前記集電壁の側縁と前記隔膜との間に炭素繊維フェルトを介在させていることを特徴とする前記1又は2記載のバナジウム空気電池。
5.
前記集電材は、粒状若しくは繊維状のグラファイト質炭素集合体であるか、又は、粒状及び繊維状の混合物からなるグラファイト質炭素集合体であることを特徴とする前記1〜4の何れかに記載のバナジウム空気電池。
6.
前記グラファイト質炭素集合体は、表面の顕微ラマン分光分析におけるラマンシフト1590cm−1のピーク高さ(P1)と1350cm−1のピーク高さ(P2)の比(P2/P1)が1以下であり、窒素ガスを用いて測定されるBET比表面積が1m2/g以上である活性炭を含むことを特徴とする前記5記載のバナジウム空気電池。
7.
前記負極は、櫛歯状に並設された複数の集電壁間の間隙に2価バナジウムを含有する液体が流通可能に充填された集電材により構成されていることを特徴とする前記1〜6の何れかに記載のバナジウム空気電池。
8.
前記正極の集電壁と前記負極の集電壁とが複極式仕切板構造により接続されることによって、前記正極及び前記負極からなるセル単位が複数積層されていることを特徴とする前記7記載のバナジウム空気電池。
負極反応: V2+(2価)→ V3+(3価) + e−
負極反応: V3+(3価)+ e− → V2+(2価)
1.バナジウム空気電池の作製
まず、図8に示すバナジウム空気電池(シングルセル)を作製した。図8(a)はバナジウム空気電池の平面図であり、図8(b)は断面図である。
上記バナジウム空気電池として、正極1の幅W=3mm、長さL=50mmに設定したものを用い、正極ガス及び負極液を供給して放電を行い、出力1.0Vにおける電流密度を測定した。結果を表1に示す。
実施例1において、バナジウム空気電池における正極1の長さL=25mmに設定したものを用いたこと以外は、実施例1と同様の試験を行って電流密度を測定した。結果を表1に示す。
実施例1において、バナジウム空気電池における正極1の長さL=10mmに設定したものを用いたこと以外は、実施例1と同様の試験を行って電流密度を測定した。結果を表1に示す。
実施例1において、バナジウム空気電池における正極1の長さL=5mmに設定したものを用いたこと以外は、実施例1と同様の試験を行って電流密度を測定した。結果を表1に示す。
実施例3において、バナジウム空気電池における正極1の幅W=5mmに設定したものを用いたこと以外は、実施例3と同様の試験を行って電流密度を測定した。結果を表1に示す。
表1より、実施例1〜5の何れにおいても良好な電流密度が達成されることがわかる。特に、幅Wを小さくする、及び又は、長さLを大きくすることによって、電流密度を更に向上できることがわかる。
2:負極
3:隔膜
10、11:集電壁
Claims (8)
- 正極活物質として酸素又は空気が供給される正極と、
負極活物質として2価バナジウムを含有する液体が供給される負極と、
前記正極と前記負極との間に設けられた隔膜又はスペーサーとを備え、
前記正極は、櫛歯状に並設された複数の集電壁間の間隙に酸素又は空気が流通可能に充填された集電材により構成されていることを特徴とするバナジウム空気電池。 - 前記集電壁間の間隙は5mm以下であることを特徴とする請求項1記載のバナジウム空気電池。
- 前記集電壁の側縁と前記隔膜とを直接接触させていることを特徴とする請求項1又は2記載のバナジウム空気電池。
- 前記集電壁の側縁と前記隔膜との間に炭素繊維フェルトを介在させていることを特徴とする請求項1又は2記載のバナジウム空気電池。
- 前記集電材は、粒状若しくは繊維状のグラファイト質炭素集合体であるか、又は、粒状及び繊維状の混合物からなるグラファイト質炭素集合体であることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のバナジウム空気電池。
- 前記グラファイト質炭素集合体は、表面の顕微ラマン分光分析におけるラマンシフト1590cm−1のピーク高さ(P1)と1350cm−1のピーク高さ(P2)の比(P2/P1)が1以下であり、窒素ガスを用いて測定されるBET比表面積が1m2/g以上である活性炭を含むことを特徴とする請求項5記載のバナジウム空気電池。
- 前記負極は、櫛歯状に並設された複数の集電壁間の間隙に2価バナジウムを含有する液体が流通可能に充填された集電材により構成されていることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載のバナジウム空気電池。
- 前記正極の集電壁と前記負極の集電壁とが複極式仕切板構造により接続されることによって、前記正極及び前記負極からなるセル単位が複数積層されていることを特徴とする請求項7記載のバナジウム空気電池。
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