JPH02192672A - 液循環式亜鉛―臭素電池 - Google Patents
液循環式亜鉛―臭素電池Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
- H01M12/08—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of a fuel-cell type and a half-cell of the secondary-cell type
- H01M12/085—Zinc-halogen cells or batteries
-
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-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は液循環式亜鉛−臭素電池、特に充電期間中に負
極側反応槽で生じる電解液のｐＨ上昇に対処可能な液循
環式亜鉛−臭素電池に関する。
極側反応槽で生じる電解液のｐＨ上昇に対処可能な液循
環式亜鉛−臭素電池に関する。
［従来の技術］
電解液への溶解度が高く電極反応特性の優れた臭素を正
極活物質とし、亜鉛を負極活物質とする亜鉛−臭素電池
が開発されており、貯蔵・取扱いの容易性や高エネルギ
ー密度等多くの利点から例えば電気自動車用駆動源とし
ての期待を集めている。
極活物質とし、亜鉛を負極活物質とする亜鉛−臭素電池
が開発されており、貯蔵・取扱いの容易性や高エネルギ
ー密度等多くの利点から例えば電気自動車用駆動源とし
ての期待を集めている。
第２図に特開昭５７−１９９１６７号公報に開示されて
いる一般的な亜鉛−臭素電池の原理構成を示す。
いる一般的な亜鉛−臭素電池の原理構成を示す。
図示例における負極側金属には亜鉛が用いられており、
正極１０及び負極１２がそれぞれ配設された正極側反応
槽１４及び負極側反応槽１６間で電解液１８を介して次
式で示される電気化学反応が行われる。
正極１０及び負極１２がそれぞれ配設された正極側反応
槽１４及び負極側反応槽１６間で電解液１８を介して次
式で示される電気化学反応が行われる。
（正極） ２ Ｂ ｒ −＝Ｂ ｒ ２ ＋’ｌ ｅ（
負極）Ｚｎ”＋２ ｅ−＝ Ｚｎ −（１）（全体
）Ｚｎ”＋２Ｂｒ−＝ Ｚｎ＋Ｂｒ２（−二充電作用、
−二放電作用、をそれぞれ表す）このような亜鉛−臭素
電池では電解液１８として臭化亜鉛ＺｎＢｒ２水溶液が
用いられ、必要に応じて電導変向上剤、臭素錯化剤、デ
ンドライト抑制剤等が添加される。
負極）Ｚｎ”＋２ ｅ−＝ Ｚｎ −（１）（全体
）Ｚｎ”＋２Ｂｒ−＝ Ｚｎ＋Ｂｒ２（−二充電作用、
−二放電作用、をそれぞれ表す）このような亜鉛−臭素
電池では電解液１８として臭化亜鉛ＺｎＢｒ２水溶液が
用いられ、必要に応じて電導変向上剤、臭素錯化剤、デ
ンドライト抑制剤等が添加される。
充電時には反応槽１４．１６内において前記第１式に−
で示す充電反応が行われ正極１０側では臭素Ｂｒ２が生
成され電解液１８内に溶解し、他方負極１２側では亜鉛
Ｚｎが析出し負極１２上に亜鉛の析出層が形成されてい
く。
で示す充電反応が行われ正極１０側では臭素Ｂｒ２が生
成され電解液１８内に溶解し、他方負極１２側では亜鉛
Ｚｎが析出し負極１２上に亜鉛の析出層が形成されてい
く。
また、放電時には−で示す前記充電時と逆の反応が行わ
れ、正極１０側では臭素Ｂｒ２が還元されて臭素イオン
Ｂ「−となって電解液１８中に溶解し、負極１２側では
亜鉛の析出層が酸化されて亜鉛イオンＺｎ２＋となって
電解液１８中に溶解する。
れ、正極１０側では臭素Ｂｒ２が還元されて臭素イオン
Ｂ「−となって電解液１８中に溶解し、負極１２側では
亜鉛の析出層が酸化されて亜鉛イオンＺｎ２＋となって
電解液１８中に溶解する。
このような電気反応か行イつれる反応槽１４゜１６内は
充電時に生成する臭素Ｂｒ、により自己放電を招くこと
がないようその内部がセパレータ膜２０により分離され
ている。
充電時に生成する臭素Ｂｒ、により自己放電を招くこと
がないようその内部がセパレータ膜２０により分離され
ている。
このセパレータ膜２０は自己放電を防止するために電解
液１８中の各種イオンは通すがこれに溶解している臭素
Ｂ「２の透過は阻止するものである。セパレータ膜２０
としては、一般にイオン交換膜あるいは多孔質膜が用い
られるが、電池の内部抵抗を少なくするという観点から
は多孔質膜が望ましい。
液１８中の各種イオンは通すがこれに溶解している臭素
Ｂ「２の透過は阻止するものである。セパレータ膜２０
としては、一般にイオン交換膜あるいは多孔質膜が用い
られるが、電池の内部抵抗を少なくするという観点から
は多孔質膜が望ましい。
そして、電解液循環型の電池では、充電時における化学
反応によって得たエネルギーを貯蔵するための正極側電
解液貯蔵槽２２と負極側電解液貯蔵ｔ！２４とを含む。
反応によって得たエネルギーを貯蔵するための正極側電
解液貯蔵槽２２と負極側電解液貯蔵ｔ！２４とを含む。
前記正極側電解液貯蔵ｌｌｌ５２２は正極側反応槽１４
との間で配管２６．２８を介して電解液循環経路を形成
しており、循環経路に設けたポンプ３０により正極側反
応槽１４内において反応した正極側電解液１８ａを貯蔵
槽２２へ送り出し、貯蔵槽２２内の電解液１８ａを反応
槽１４に供給している。
との間で配管２６．２８を介して電解液循環経路を形成
しており、循環経路に設けたポンプ３０により正極側反
応槽１４内において反応した正極側電解液１８ａを貯蔵
槽２２へ送り出し、貯蔵槽２２内の電解液１８ａを反応
槽１４に供給している。
ここにおいて、電解液１８内に臭素錯化剤か添加されて
いる場合には、充電時に発生した臭素Ｂｒｚは錯体化さ
れ、電解液１８に不溶な錯体化合物３２となって析出し
、該錯体化合物３２は貯蔵槽２２の底部を錯体貯蔵部３
４として順次沈澱して貯蔵されていく。
いる場合には、充電時に発生した臭素Ｂｒｚは錯体化さ
れ、電解液１８に不溶な錯体化合物３２となって析出し
、該錯体化合物３２は貯蔵槽２２の底部を錯体貯蔵部３
４として順次沈澱して貯蔵されていく。
また、この錯体貯蔵部３４と配管２８との間はバルブ３
６を有する錯体供給管３８により連絡されている。そし
て、このバルブ３６は通常解放されており、錯体貯蔵部
３４に沈澱した錯体化合物３２を配管２８を介して正極
側反応槽１４に向けて放電用に送り出す。
６を有する錯体供給管３８により連絡されている。そし
て、このバルブ３６は通常解放されており、錯体貯蔵部
３４に沈澱した錯体化合物３２を配管２８を介して正極
側反応槽１４に向けて放電用に送り出す。
また、前記負極側電解液貯蔵槽２４は、同様にして負極
側反応槽１６との間で配管４０．４２を介して電解液循
環経路を形成しており、循環経路に設けたポンプ４４を
用い負極側反応槽１６内にて反応した負極側電解液１８
ｂを貯蔵槽２４へ向は送り出し貯蔵Ｗｊ２４から新たな
電解液１８ｂを反応槽１６に向は供給している。
側反応槽１６との間で配管４０．４２を介して電解液循
環経路を形成しており、循環経路に設けたポンプ４４を
用い負極側反応槽１６内にて反応した負極側電解液１８
ｂを貯蔵槽２４へ向は送り出し貯蔵Ｗｊ２４から新たな
電解液１８ｂを反応槽１６に向は供給している。
このように、この亜鉛−臭素電池は、貯蔵槽２２．２４
内に電解液１８を充分に貯蔵し、該貯蔵電解液１８を用
いて充電時には前記第１式に示す充電反応を行い、錯体
貯蔵部３４に臭素の錯体化合物を貯蔵し負極１２上に亜
鉛の析出層を形成して電力を貯蔵することができる。
内に電解液１８を充分に貯蔵し、該貯蔵電解液１８を用
いて充電時には前記第１式に示す充電反応を行い、錯体
貯蔵部３４に臭素の錯体化合物を貯蔵し負極１２上に亜
鉛の析出層を形成して電力を貯蔵することができる。
また、放電時には錯体貯蔵部３４に貯蔵されている臭素
の錯体化合物３２を正極側反応槽１４に向は送り出し、
該錯体化合物３２と負極１２上に形成されている亜鉛の
析出層とを用いて、前記第１式に示す放電反応を行いそ
の充電電力を放出することができる。
の錯体化合物３２を正極側反応槽１４に向は送り出し、
該錯体化合物３２と負極１２上に形成されている亜鉛の
析出層とを用いて、前記第１式に示す放電反応を行いそ
の充電電力を放出することができる。
［発明が解決しようとする課題］
ところが、上記のように構成される従来の亜鉛−臭素電
池では、充放電を繰り返すうちに充電末期の電圧上昇あ
るいは充電状態での放置時などにおける水素ガス発生そ
の他の理由により、電解液のｐＨが緩慢ながら不必要に
上昇してしまうという問題があった。
池では、充放電を繰り返すうちに充電末期の電圧上昇あ
るいは充電状態での放置時などにおける水素ガス発生そ
の他の理由により、電解液のｐＨが緩慢ながら不必要に
上昇してしまうという問題があった。
電解液中のｐＨが所定値（通常３）を越えると亜鉛酸化
物の不溶物が発生し始め、これが電極面を覆うなどして
電池性能の大幅な低下を引き起こす。
物の不溶物が発生し始め、これが電極面を覆うなどして
電池性能の大幅な低下を引き起こす。
このため、従来では定期的にＨ，Ｂｒなどの酸を添加す
ることでｐＨ上昇の抑制を試みていた。しかし、酸を加
えると、Ｂｒ−イオン等の増大を伴う結果、電解液中の
遊離臭素濃度が上昇してエネルギー効率が著しく低下し
てしまうという弊害をさけられず、無条件に使用できな
かった。
ることでｐＨ上昇の抑制を試みていた。しかし、酸を加
えると、Ｂｒ−イオン等の増大を伴う結果、電解液中の
遊離臭素濃度が上昇してエネルギー効率が著しく低下し
てしまうという弊害をさけられず、無条件に使用できな
かった。
また、こうした電池を特に電気自動車などに搭載した状
態で頻繁に酸を補給するという手間は使用者にとって負
担が大きい。
態で頻繁に酸を補給するという手間は使用者にとって負
担が大きい。
本発明は上記従来の課題に鑑み成されたものであり、そ
の目的は簡単な構成で新たな添加物を投入するなどの面
倒な手間を要することなく、効果的に充電期間中におけ
る電解液のｐＨ上昇を抑制し得る液循環式亜鉛−臭素電
池を提供することにある。
の目的は簡単な構成で新たな添加物を投入するなどの面
倒な手間を要することなく、効果的に充電期間中におけ
る電解液のｐＨ上昇を抑制し得る液循環式亜鉛−臭素電
池を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するために本発明は、正及び負極側反応
槽にそれぞれ正及び負極側電解液を循環させて所定の充
放電反応を行う液循環式亜鉛−臭素電池において、充電
期間中に正極側電解液の循環を所定時間停止させるよう
に構成したことを特徴とする。
槽にそれぞれ正及び負極側電解液を循環させて所定の充
放電反応を行う液循環式亜鉛−臭素電池において、充電
期間中に正極側電解液の循環を所定時間停止させるよう
に構成したことを特徴とする。
［作用］
以上のごとく構成される本発明によれば、充電期間中に
所定時間正極側電解液の循環を停止させることで、正極
側反応槽内の臭素イオンＢｒ−が欠乏状態となり、これ
に伴う所定の化学反応によって電解液中の水素イオン濃
度が増大してｐＨが低下する。
所定時間正極側電解液の循環を停止させることで、正極
側反応槽内の臭素イオンＢｒ−が欠乏状態となり、これ
に伴う所定の化学反応によって電解液中の水素イオン濃
度が増大してｐＨが低下する。
ｐＨの低下率の調整は、正極側電解液の循環停止時間を
制御することで容易に達成できる。
制御することで容易に達成できる。
［実施例］
以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を説明する。
既に説明したように、前記第２図に示すような亜鉛−臭
素電池では、充電時に正極側電解／（ｌ及び負極側電解
液共に循環状態に置かれている。このため、反応物質で
ある亜鉛イオンＺｎ”及び臭素イオンＢｒ−は容易に負
極あるいは正極に発生し、前記（１）式に示す反応が行
われる。
素電池では、充電時に正極側電解／（ｌ及び負極側電解
液共に循環状態に置かれている。このため、反応物質で
ある亜鉛イオンＺｎ”及び臭素イオンＢｒ−は容易に負
極あるいは正極に発生し、前記（１）式に示す反応が行
われる。
そして、こうした充放電を繰り返していくうちに、充電
末期における電圧上昇や充電状態での放置時における水
素ガス発生などに起因して電解液のｐＨが許容範囲を越
えて上昇してしまい、これは電池性能の著しい低下をも
たらすという問題があった。
末期における電圧上昇や充電状態での放置時における水
素ガス発生などに起因して電解液のｐＨが許容範囲を越
えて上昇してしまい、これは電池性能の著しい低下をも
たらすという問題があった。
本発明において特徴的なことは、充電期間中の所定時間
正極側電解液の循環を停止、すなわち正極側のポンプ３
０をオフ制御することによってｐＨの上昇そのものを防
止可能に構成したことである。
正極側電解液の循環を停止、すなわち正極側のポンプ３
０をオフ制御することによってｐＨの上昇そのものを防
止可能に構成したことである。
充電期間中正極側ポンプ３０を停止して正極側電解液１
８ａを非循環状態に置くと、次式の反応が起こる。
８ａを非循環状態に置くと、次式の反応が起こる。
（負極）Ｚｎ”＋２ ｅ−−”Ｚｎ
（正極） Ｈ２０−２Ｈ＋＋ １／２０２ ＋２ ｅこ
の結果、電解液中の水素イオン濃度が増大し、ｐＨ（＝
−１ｏｇ ［Ｈ”］）が低下する。こうして、充電時に
適当な時間正極側ポンプ３０を停止することによって電
解液１８ａのｐＨの低下調整が可能になることが理解さ
れる。
の結果、電解液中の水素イオン濃度が増大し、ｐＨ（＝
−１ｏｇ ［Ｈ”］）が低下する。こうして、充電時に
適当な時間正極側ポンプ３０を停止することによって電
解液１８ａのｐＨの低下調整が可能になることが理解さ
れる。
操作の一例として、正極側ポンプ３０の停止時間の目安
を第１図に示すごとく電池電圧が２，２Ｖ以上に到達し
た時点に置くことが好適である。
を第１図に示すごとく電池電圧が２，２Ｖ以上に到達し
た時点に置くことが好適である。
これは充電終期に正極側電解液１．８ Ｈの循環停止を
実施した場合を示し、電圧は２．２Ｖ以降急上昇し、こ
の結果正極側反応槽１４から酸素ガスが発生する。そし
て、実施例の装置において電解液ｐＨを３から正常値で
ある１、５にまで低下させるには、この状態で数分間充
電を続ければ良い。
実施した場合を示し、電圧は２．２Ｖ以降急上昇し、こ
の結果正極側反応槽１４から酸素ガスが発生する。そし
て、実施例の装置において電解液ｐＨを３から正常値で
ある１、５にまで低下させるには、この状態で数分間充
電を続ければ良い。
なお、一般にポンプをオフする時間は電解液のｐＨある
いは電池の充電状態（ＳＯＣ）により変わるが、電池の
充電状態が高いほど短時間で凛ますことができる。
いは電池の充電状態（ＳＯＣ）により変わるが、電池の
充電状態が高いほど短時間で凛ますことができる。
また、本実施例におけるｐ Ｈ調整では水が消費される
ことになるがその量はごく仔かにすぎない。
ことになるがその量はごく仔かにすぎない。
例えば１０ｋｗｈ級の電池では一回の調整で消費量は数
ｍｌ程度にとどまるからほとんど無視できると考えてよ
い。
ｍｌ程度にとどまるからほとんど無視できると考えてよ
い。
［発明の効果コ
以上説明したように本発明によれば、何ら新たな手段の
配設や薬剤の投入を要することなく既存のポンプをオン
オフするだけで電解液のｐ Ｈ調整を実行でき、ｐＨ上
昇による電池性能の低下を未然に回避できる。
配設や薬剤の投入を要することなく既存のポンプをオン
オフするだけで電解液のｐ Ｈ調整を実行でき、ｐＨ上
昇による電池性能の低下を未然に回避できる。
また、電解液の成分は水が少し減る程度に過ぎず、添加
による場合のような特定イオンが増大するなどの弊害も
全く生じない。
による場合のような特定イオンが増大するなどの弊害も
全く生じない。
第１図は本発明の一実施例における電池電圧の経時変化
を示すグラフ図、 第２図は一般的な亜鉛−臭素電池の原理構成図である。 １０ ・・・ 正極 １２ ・・・ 負極 １４ ・・・ 正極側反応槽 １６ ・・・ 負極側反応槽 １８ ・・・ 電解液 ２０ ・・・ セパレータ膜 ２２ ・・・ 正極側電解液貯蔵槽 ２４ ・・・ 負極側電解液貯蔵槽 ３０ ・・・ 正極側ポンプ
を示すグラフ図、 第２図は一般的な亜鉛−臭素電池の原理構成図である。 １０ ・・・ 正極 １２ ・・・ 負極 １４ ・・・ 正極側反応槽 １６ ・・・ 負極側反応槽 １８ ・・・ 電解液 ２０ ・・・ セパレータ膜 ２２ ・・・ 正極側電解液貯蔵槽 ２４ ・・・ 負極側電解液貯蔵槽 ３０ ・・・ 正極側ポンプ
Claims (1)
- （１）正及び負極側反応槽にそれぞれ正及び負極側電解
液を循環させて所定の充放電反応を行う液循環式亜鉛−
臭素電池において、 充電期間中に正極側電解液の循環を所定時間停止させる
ように構成したことを特徴とする液循環式亜鉛−臭素電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1011493A JPH02192672A (ja) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | 液循環式亜鉛―臭素電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1011493A JPH02192672A (ja) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | 液循環式亜鉛―臭素電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02192672A true JPH02192672A (ja) | 1990-07-30 |
Family
ID=11779564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1011493A Pending JPH02192672A (ja) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | 液循環式亜鉛―臭素電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02192672A (ja) |
-
1989
- 1989-01-19 JP JP1011493A patent/JPH02192672A/ja active Pending
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