JPH0556627B2 - - Google Patents

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JPH0556627B2
JPH0556627B2 JP58010572A JP1057283A JPH0556627B2 JP H0556627 B2 JPH0556627 B2 JP H0556627B2 JP 58010572 A JP58010572 A JP 58010572A JP 1057283 A JP1057283 A JP 1057283A JP H0556627 B2 JPH0556627 B2 JP H0556627B2
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plastic
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Koichi Tsunakawa
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は金属−ハロゲンを活物質とする金属−
ハロゲン電池のプラスチツク電極に係り、更に詳
しくは該電極がプラスチツク、カーボンブラツ
ク、グラフアイト及び活性炭からなる新規のプラ
スチツク電極に関するものである。 近年エネルギー有効利用の観点から金属−ハロ
ゲンを活物質とする電池が注目され開発されてい
る。例えば金属−ハロゲンを活物質とする電池の
例として、第１図に金属−ハロゲン電解液循環型
積層二次電池の積層構成を示す分解斜視図を示
す。第１図において各電極１及びセパレータ２は
図示するように積層されアルミ締付端板１１によ
つて両側から挾まれ、締付ボルト１２、締付ナツ
ト１３で全体が一体に構成される。電解液は、マ
ニホルド１４からチヤネル１５及びマイクロチヤ
ネル１９を通つて、電極部の表面に供給され、ま
た図示されない循環装置によつて循環するように
なつている。１６は樹脂締付端板、１７は電極端
板、１８は金属ネツトで構成された端子である。 上記した金属−ハロゲンを活物質とする電池に
は金属として一価のアルカリ金属例えばLi、Na、
Ｋ或は二価の金属Zn、Cd、Ni、Co、Fe等がま
たハロゲンとしてはCl、Br、Ｉ等が使用され、
更に電解液としては非水溶性液、水溶液の何れも
用いられている。また上記の金属−ハロゲンを活
物質とする電池用の電極としてはカーボンプラス
チツク電極が成形性に富み種々の形状が容易に作
れ、耐ハロゲン性が良好で更に低コストで製造し
うる利点を有するために好ましいために使用され
てきたものである。然しながら従来のカーボンプ
ラスチツク電極は長期間の使用により電極板を通
してハロゲンが電極の一方から他方に拡散し自己
放電して電池としての機能を失う欠点を有する。
即ちハロゲンが電極を透過すると、(イ)電池を構成
する外側の電池ケースが腐食する。(ロ)透過したハ
ロゲン量に比例して電池のエネルギー効率が低下
する。(ハ)特にバイポーラ型の電池ではハロゲンの
透過により自己放電する。(ニ)電極中にハロゲンが
拡散すると電極を劣化せしめる等の問題を生ず
る。 本発明は、叙上の如く金属−ハロゲンを活物質
とし電極としてカーボンプラスチツク電極を使用
した場合の従来の欠点に鑑み発明されたものであ
り、特に活物質のハロゲンが透過し難いカーボン
プラスチツク電極を提供することを目的とするも
のである。 本発明の要旨は高密度ポリエチレン、直鎖型低
密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレ
ン−ポリプロピレン共重合体から選ばれた１種よ
り成るプラスチツク、カーボンブラツク及びグラ
フアイトよりなる組成物にハロゲン吸着性を有す
る活性炭を添加し、加熱、加圧成形してなること
を特徴とする金属−ハロゲン電池のプラスチツク
電極であり、更に添加する活性炭としては造粒
炭、破砕炭、顆粒炭、球形炭、薬品賦活炭、水蒸
気賦活炭等の粉末状および粒状の活性炭を使用す
るものである。 本発明者等は金属−ハロゲンを活物質とした電
池用電極としてカーボンプラスチツク電極を使用
した場合の前述の如き欠点を解決するため電極組
成について種々研究の結果、電池の電極板に、ハ
ロゲン活物質が拡散することを防止するため吸着
特性の良好な活性炭をプラスチツク及びカーボン
ブラツク及びグラフアイトよりなる基本組成物に
添加することによつて得られる電極がハロゲン拡
散量を著しく減少せしめ、かつ電極比抵抗も無添
加ものに比べてそれ程高くなく、電池のエネルギ
ー効率を著しく向上せしめることを知見した。 吸着特性が良好でかつ比抵抗が小さい吸着剤と
して活性炭を用いこの活性炭をベースポリマー
（マトリツクス）としてポリオレフイン即ち高密
度ポリエチレン、直鎖型低密度ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリエチレン−ポリプロピレン共
重合体及び一般的にポリオレフインと云われるプ
ラスチツク素材とカーボンブラツク、及びグラフ
アイトからなるカーボンプラスチツク組成物に１
〜30％の範囲で添加し電極組成物を得る。これら
組成物を加圧ニーダで加熱（開始温度180℃）混
練を充分にし次で150〜170℃に予熱し約100Kg／
cm2にて加熱プレスを用い電極を成形する。得られ
た電極の臭素拡散量を測定するために第２図に示
す如き臭素拡散測定装置によつて臭素拡散量を測
定した結果活性炭をカーボンプラスチツクに配合
することによつて通常のカーボンプラスチツク電
極により優れた特性を有することを発明したもの
である。第２図は臭素拡散測定装置の模式図であ
る。第２図において２１は被測定のカーボンプラ
スチツクシート試料で液接触面積は径20mm厚さは
１mmである。２３は無臭素電解液２７
（ZnBr23mol／水溶液）を25ml収容した無臭素
電解液容器で、２４は臭素含有電解液２６
（ZnBr23mol／＋Br23mol／水溶液）を25ml
収容した臭素含有電解液容器で、２２はパツキン
グ、２５は締付ボルト、２８は電解液蒸発防止蓋
である。次に本測定装置の測定法のついて述べ
る。カーボンプラスチツク電極シート２１を無臭
素電解液容器２３に入れパツキング２２により臭
素含有電解液容器２４を締付ボルト２５で液洩れ
がない様に締めつける。次で臭素含有電解液２６
と無臭素電解液２７を同一レベル（水頭差をなく
す）になる様に入れ一定時間後の臭素含有電解液
２６中の臭素Br2が無臭素電解液２７中へ拡散し
た量をヨウ素滴定法で求めるものである。 本発明によるカーボンプラスチツクに活性炭を
添加した電極は後述の実施例にも明らかな様に電
極特性としての比抵抗は0.1〜0.11Ωcmを示し無
添加電極に比して60％程度であり引張り強度は
370〜375Kg／cm2で無添加電極に比して25％程度強
度が強く、更に95％臭素液中に常温500時間浸漬
后の変化率において引張り強度は３〜４％の減少
率又比抵抗は３〜６％の増加率しか示さない。更
に本発明の目的である臭素拡散量の防止のため前
記臭素拡散測定装置を用いて求めた成績は第３図
に示す如く活性炭無添加に比して著しく少なくプ
ラスチツク電極として優れたものである。 吸着剤としての活性炭の添加量はカーボンプラ
スチツク電極としての導電性ならびに電極の成形
加工性強度の点から１〜30％の範囲内配合するこ
とが望ましく、この添加量に相当する板だけグラ
フアイト量を増減すればよい。又活性炭は粉末状
および粒状の何れでもよい。また造粒炭、破砕
炭、顆粒炭、球形炭、薬品賦活炭、水蒸気賦活炭
等も使用できる。 本発明により活性炭添加のカーボンプラスチツ
ク電極は (1) プラスチツク、カーボンブラツク、グラフア
イト及び活性炭からなり成形されているので活
物質であるハロゲン例えば臭素の拡散を抑制す
ることができ電池のエネルギー効率を一段と向
上することができる。 (2) カーボンプラスチツク電極板中に拡散するハ
ロゲン（臭素等）を低減することができるので
電極板の腐食がなくなり長期間の使用が可能と
なる。 (3) 前記(2)の項の理由により電極端板及び電池を
構成する外側ケースについても同様の効果があ
る。 (4) 低コストで製造することができ、臭素−亜鉛
電池、塩素−亜鉛電池等の金属ハロゲン電池の
ほかにも一般に導電性プラスチツクを電極とす
る凡ての電池及び電気化学反応用電極に適用可
能な有用なプラスチツク電極である。 次に本発明を実施例に基いて更に説明する。 実施例 １ ベースポリマー（マトリツクス）として高密度
ポリエチレンを用いこれにカーボンブラツク及び
グラフアイトを添加したものをプラスチツク電極
の基本組成としこれに活性炭として粉末状のもの
を添加し、第１表に示す如き組成とし、該プラス
チツク電極組成物を加圧ニーダで開始温度180℃
にて60回転３分次で90回転12分の混練条件にて組
成物を充分に混練せしめてから、加熱プレスの金
型に混練物試料を挾み150〜170℃にて５分間予熱
しその後100Kg／cm2の加圧条件にて５分間加圧プ
レスし１mm厚のプラスチツク電極シートを成形し
た。
【表】 次で上記成形プラスチツク電極を用いた代表的
な二池電池として臭素−亜鉛電池の活物質である
臭素の拡散量を第２図に示す如き臭素拡散測定装
置にて拡散量を前述の如き測定法にて測定し第３
図に示す結果が得られた。 第３図に示す如く、臭素拡散量は、活性炭を添
加したものと、しないものでは著しい差を生じ、
添加活性炭の種類毎では白鷺Ａ（No.１）→白鷺Ｍ
（No.２）→No.３（カルボラフイン）の順にて臭素拡
散量が少ないことが明らかである。 実施例 ２ 次に95％臭素液中に前記試験No.１〜４の電極試
料を常温で500時間浸漬して引張り強度と比抵抗
の変化を測定した。その結果を次の第２表に示
す。
【表】 第２表に示す如く活性炭を添加したものは無添
加に比して引張り強度の減少率及び比抵抗の増加
率において著しく差があり引張り強度そのものも
強く又は比抵抗は少ない優れた電極であることは
明らかである。
【図面の簡単な説明】
第１図は金属−ハロゲン電解液循環型積層二次
電池の積層構成を示す分解斜視図、第２図は臭素
拡散測定装置の模式図、第３図は実施例に基くプ
ラスチツク電極の時間−臭素拡散量との関係を示
すグラフである。 １：電極、２：セパレータ、１７：電極端板、
２１：測定試料、２３：無臭素電解液容器、２
４：臭素含有電解液容器、２６：臭素含有電解
液、２７：無臭素電解液。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 高密度ポリエチレン、直鎖型低密度ポリエチ
    レン、ポリプロピレン、ポリエチレン−ポリプロ
    ピレン共重合体から選ばれた１種より成るプラス
    チツク、カーボンブラツク及びグラフアイトより
    なる組成物にハロゲン吸着性を有する活性炭を１
    〜30％添加し、加熱、加圧成形してなることを特
    徴とする金属−ハロゲン電池のプラスチツク電
    極。 ２ 前記活性炭として造粒炭、破砕炭、顆粒炭、
    球形炭、薬品賦活炭、水蒸気賦活炭等の粉末状お
    よび粒状の活性炭を添加することを特徴とする特
    許請求の範囲第１項記載の金属−ハロゲン電池の
    プラスチツク電極。
JP58010572A 1982-11-17 1983-01-27 金属−ハロゲン電池のプラスチツク電極 Granted JPS59138067A (ja)

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DE8383306986T DE3381727D1 (de) 1982-11-17 1983-11-15 Elektrisch leitfaehiger zusammengesetzter kunststoff.
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DE8686102167T DE3382280D1 (de) 1982-11-17 1983-11-15 Elektrisch leitfaehiger kunststoff.
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EP86102167A EP0190772B1 (en) 1982-11-17 1983-11-15 Electrically conductive plastics material
EP83306986A EP0109824B1 (en) 1982-11-17 1983-11-15 Electrically conductive plastic complex material
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