JPH0724222B2 - プラスチック電極 - Google Patents
プラスチック電極Info
- Publication number
- JPH0724222B2 JPH0724222B2 JP62305975A JP30597587A JPH0724222B2 JP H0724222 B2 JPH0724222 B2 JP H0724222B2 JP 62305975 A JP62305975 A JP 62305975A JP 30597587 A JP30597587 A JP 30597587A JP H0724222 B2 JPH0724222 B2 JP H0724222B2
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- JP
- Japan
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- carbon black
- graphite
- electrode
- sheet
- thermoplastic resin
- Prior art date
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、二次電池に用いられるプラスチック電極の組
成の改良に関するものである。
成の改良に関するものである。
B.発明の概要 本発明では、プラスチック電極の組成（熱可塑性樹脂／
カーボンブラック／グラファイト）中のカーボンブラッ
クとして新しいタイプのケッチェンブラックを使用し、
熱可塑性樹脂／カーボンブラック＋グラファイト＝45/5
5〜50/50、カーボンブラック／グラファイト＝3/52〜10
/45とすることで、従来のカーボンブラックの添加量の7
0〜60％で、同程度の比抵抗が得られ臭素透過量を低く
抑えることができ、その結果、押し出し成形が可能にな
り、電極を大量生産することができるようになった。
カーボンブラック／グラファイト）中のカーボンブラッ
クとして新しいタイプのケッチェンブラックを使用し、
熱可塑性樹脂／カーボンブラック＋グラファイト＝45/5
5〜50/50、カーボンブラック／グラファイト＝3/52〜10
/45とすることで、従来のカーボンブラックの添加量の7
0〜60％で、同程度の比抵抗が得られ臭素透過量を低く
抑えることができ、その結果、押し出し成形が可能にな
り、電極を大量生産することができるようになった。
C.従来の技術 本発明者は以前に活物質に対する耐食性のよいプラスチ
ック電極を提案した（特願昭60−226943号）。
ック電極を提案した（特願昭60−226943号）。
この従来のプラスチック電極は、高密度の熱可塑性樹脂
のマトリックスにカーボンブラック、グラファイトほか
各種添加物を加熱混練して成るものであり、特に熱可塑
性樹脂に対するカーボンブラックおよびグラファイトの
配合重量比を100:150〜100:10とし、かつカーボンブラ
ックに対するグラファイトの配合重量比を100:190〜10
0:1000とする電極材をシートまたは板状に形成し、さら
にグラファイトとして平均粒径70μｍ以下のKish黒鉛を
採用したものであった。
のマトリックスにカーボンブラック、グラファイトほか
各種添加物を加熱混練して成るものであり、特に熱可塑
性樹脂に対するカーボンブラックおよびグラファイトの
配合重量比を100:150〜100:10とし、かつカーボンブラ
ックに対するグラファイトの配合重量比を100:190〜10
0:1000とする電極材をシートまたは板状に形成し、さら
にグラファイトとして平均粒径70μｍ以下のKish黒鉛を
採用したものであった。
これにより、臭素透過量の少ないしかも長寿命のプラス
チック電極が得られた。
チック電極が得られた。
D.発明が解決しようとする問題点 前述の従来のプラスチック電極は、プレス成形によって
成形するものと考えられたが、電極を大量生産するため
には、押し出し成形が望ましい。
成形するものと考えられたが、電極を大量生産するため
には、押し出し成形が望ましい。
そこで、従来の電極材をそのまま実際に押出し機で電極
に成形してみると、その比抵抗がプレス成形で得られて
いた1.0Ω・cm以下よりも大きく、1.2〜1.7Ω・cmにな
ってしまい、電池に組んだ後の電圧効率が小さく、これ
が原因でエネルギー効率が小さくなるという結果が得ら
れた。
に成形してみると、その比抵抗がプレス成形で得られて
いた1.0Ω・cm以下よりも大きく、1.2〜1.7Ω・cmにな
ってしまい、電池に組んだ後の電圧効率が小さく、これ
が原因でエネルギー効率が小さくなるという結果が得ら
れた。
これは、プレス成形に比べて押し出し成形のほうが、か
さ比重が小さく、そのため電極の比抵抗が大きくなった
ためと考えられた。
さ比重が小さく、そのため電極の比抵抗が大きくなった
ためと考えられた。
比抵抗を小さくするために、熱可塑性樹脂に対するカー
ボンブラックおよびグラファイトの重量に基づく配合量
の比を上げる方法が考えられたが、熱可塑性樹脂の割合
を下げると、電極の寿命が短くなる。ちなみに充放電サ
イクル試験（電流密度13.5mA/cm2、1kWの充放電サイク
ル試験）の結果から、従来のプラスチック電極は、寿命
が1,000サイクル以下でしかもたなかった。
ボンブラックおよびグラファイトの重量に基づく配合量
の比を上げる方法が考えられたが、熱可塑性樹脂の割合
を下げると、電極の寿命が短くなる。ちなみに充放電サ
イクル試験（電流密度13.5mA/cm2、1kWの充放電サイク
ル試験）の結果から、従来のプラスチック電極は、寿命
が1,000サイクル以下でしかもたなかった。
そこで、本発明は、熱可塑性樹脂に対するカーボンブラ
ックおよびグラファイトの重量に基づく配合量の比を上
げることなく、比抵抗の小さい、耐臭素性の良いプラス
チック電極を得ることを目的とする。
ックおよびグラファイトの重量に基づく配合量の比を上
げることなく、比抵抗の小さい、耐臭素性の良いプラス
チック電極を得ることを目的とする。
E.問題点を解決するための手段 本発明に係わるプラスチック電極は、高密度ポリエチレ
ンまたはポリプロピレンである熱可塑性樹脂をマトリッ
クスとし、これにカーボンブラック、グラファイトほ
か、各種添加物を加熱加圧下で混練し、これをシート又
は板状に成形してなる電極において、前記熱可塑性樹脂
に対する前記カーボンブラックおよびグラファイトの重
量に基づく配合量を45:55〜50:50とし、かつ前記カーボ
ンブラックに対する前記グラファイトの重量に基づく配
合量を3:52〜10:45とし、前記カーボンブラックとして
ヨウ素吸着量1000mg/g以上、DBP吸着量450ml/100g以
上、表面積〔BET〕1200m2/g以上のケッチェンブラック
を使用したものである。
ンまたはポリプロピレンである熱可塑性樹脂をマトリッ
クスとし、これにカーボンブラック、グラファイトほ
か、各種添加物を加熱加圧下で混練し、これをシート又
は板状に成形してなる電極において、前記熱可塑性樹脂
に対する前記カーボンブラックおよびグラファイトの重
量に基づく配合量を45:55〜50:50とし、かつ前記カーボ
ンブラックに対する前記グラファイトの重量に基づく配
合量を3:52〜10:45とし、前記カーボンブラックとして
ヨウ素吸着量1000mg/g以上、DBP吸着量450ml/100g以
上、表面積〔BET〕1200m2/g以上のケッチェンブラック
を使用したものである。
F.作用 本発明では、プラスチック電極の導電付与剤の一つであ
るカーボンブラックを、粒子径が小さく、ストラクチャ
ーの高いケッチェンブラックを使用したので、押し出し
成形によっても比抵抗が小さい電極とすることができ
た。
るカーボンブラックを、粒子径が小さく、ストラクチャ
ーの高いケッチェンブラックを使用したので、押し出し
成形によっても比抵抗が小さい電極とすることができ
た。
本発明の電極に使用するケッチェンブラックの好適例
は、ライオンアクゾー社製のケッチェンブラックEC−DJ
600（商品名）が代表的である。
は、ライオンアクゾー社製のケッチェンブラックEC−DJ
600（商品名）が代表的である。
G.実施例 本発明で使用したカーボンブラック〔ケッチェンブラッ
クEC−DJ600（ライオンアクゾー製）〕（以下EC−DJ600
と略す）の性質と従来使用していたカーボンブラック
〔ケッチェンブラックEC（ライオンアクゾー製）〕（以
下ECと略す）の性質との比較を表１に示した。
クEC−DJ600（ライオンアクゾー製）〕（以下EC−DJ600
と略す）の性質と従来使用していたカーボンブラック
〔ケッチェンブラックEC（ライオンアクゾー製）〕（以
下ECと略す）の性質との比較を表１に示した。
新たに使用したEC−DJ600は、DBP吸油量が上昇している
ので、カーボンブラックのストラクチャーが高く、ヨウ
素吸着量と表面積の値が上昇しているので、粒子径が小
さいカーボンブラックであることが判る。
ので、カーボンブラックのストラクチャーが高く、ヨウ
素吸着量と表面積の値が上昇しているので、粒子径が小
さいカーボンブラックであることが判る。
このカーボンブラックを導電付与剤の一つとして用い、
次の電極を作成した。
次の電極を作成した。
（実施例１） カーボンブラックとしてケッチェンブラックEC−DJ600
（ライオンアクゾー製）（以下EC−DJ600と略す）を、
ポリエチレンとして密度0.963g/cm3、M.F.R.（メルト・
フロー・レイト）5.3g/10minの高密度ポリエチレン（以
下PEと略す）を、グラファイトとしてキッシュグラファ
イトKNC−Ｓ（光和製鉱製）（以下Ｇと略す）を使い、 PE/EC−DJ600/G＝45/5/50（重量比） の組成を加圧ニーダーで混練し、その後、押し出し成形
して厚さｔ＝1.0mmのシート状電極に成形した。
（ライオンアクゾー製）（以下EC−DJ600と略す）を、
ポリエチレンとして密度0.963g/cm3、M.F.R.（メルト・
フロー・レイト）5.3g/10minの高密度ポリエチレン（以
下PEと略す）を、グラファイトとしてキッシュグラファ
イトKNC−Ｓ（光和製鉱製）（以下Ｇと略す）を使い、 PE/EC−DJ600/G＝45/5/50（重量比） の組成を加圧ニーダーで混練し、その後、押し出し成形
して厚さｔ＝1.0mmのシート状電極に成形した。
（実施例２） PE/EC−DJ600/G＝45/7/48（重量比） の組成を加圧ニーダーで混練し、その後押し出し成形し
て厚さｔ＝1.0mmのシート状電極に成形した。
て厚さｔ＝1.0mmのシート状電極に成形した。
（実施例３） PE/EC−DJ600/G＝50/15/35（重量比） の組成を加圧ニーダーで混練し、その後押し出し成形し
て厚さｔ＝1.0mmのシート状電極に成形した。
て厚さｔ＝1.0mmのシート状電極に成形した。
（実施例４） 実施例１の組成のものをプレス機にて、厚さｔ＝1.0mm
のシート状電極に成形した。
のシート状電極に成形した。
（実施例５） 実施例３の組成のものをプレス機にて、厚さｔ＝1.0mm
のシート状電極に成形した。
のシート状電極に成形した。
（実施例６） 実施例５の組成のものをプレス機にて、厚さｔ＝1.0mm
のシート状電極に成形した。
のシート状電極に成形した。
（比較例１） 従来使用していたカーボンブラック〔ケッチェンブラッ
クEC（ライオンアクゾー製）〕（以下ECと略す）を用い
て PE/EC/G＝45/5/50（重量比） の組成を加圧ニーダーで混練し、その後押し出し成形し
て厚さｔ＝1.0mmのシート状電極に成形した。
クEC（ライオンアクゾー製）〕（以下ECと略す）を用い
て PE/EC/G＝45/5/50（重量比） の組成を加圧ニーダーで混練し、その後押し出し成形し
て厚さｔ＝1.0mmのシート状電極に成形した。
（比較例２） PE/EC/G＝45/7/48（重量比） の組成を加圧ニーダーで混練し、その後押し出し成形し
て厚さｔ＝1.0mmのシート状電極に成形した。
て厚さｔ＝1.0mmのシート状電極に成形した。
（比較例３） PE/EC/G＝50/15/35（重量比） の組成を加圧ニーダーで混練し、その後押し出し成形し
て厚さｔ＝1.0mmのシート状電極に成形した。
て厚さｔ＝1.0mmのシート状電極に成形した。
（実施例７） 実施例１〜６、比較例１〜３で得た各シート状電極の比
抵抗を測定し表２に示した。
抵抗を測定し表２に示した。
なお、表中（PE/CB/G）は、（高密度ポリエチレン／カ
ーボンブラック／グラファイト）の重量割合を示す。
ーボンブラック／グラファイト）の重量割合を示す。
表２によると、新しいカーボンブラックを使用した本発
明のものは、カーボンブラックの添加量が同量の従来品
に比べて比抵抗が約1/3〜1/2になっている。またプレス
成形したものは、押出しシート成形のものに比べて、比
抵抗が2/3となって小さいことがわかった。
明のものは、カーボンブラックの添加量が同量の従来品
に比べて比抵抗が約1/3〜1/2になっている。またプレス
成形したものは、押出しシート成形のものに比べて、比
抵抗が2/3となって小さいことがわかった。
（実施例８） 押し出し成形された実施例１〜３の電極と押し出し成形
による比較例１〜３の電極とについて、第２図に示す臭
素透過量測定装置を用いて、活物質臭素の透過量を測定
した。第２図において、（Ａ）は臭素透過量測定装置の
全体構成説明図であり、図の中央部に、試料（13）とし
ての直径35mmψの実施例および比較例の試料シート状電
極を取付け、これを隔膜とし、これを図示のように両側
からはさむ左右のパイプ容器に、亜鉛−臭素電極の正極
用および負極用の電解液をそれぞれ等量25mlづつ満た
し、試料の電解液と接する径20mmψの部分を通して拡散
する臭素Br2の透過量を測定した。すなわち、図の左側
のパイプ容器（斜線部）には、正極用の電解液と同様な
ZnBr23mol/l＋3mol/lBr2の電解液を25ml採り入れ、全体
を40℃の雰囲気中で、最大約500時間までの範囲で、左
側から右側へシート膜を通して拡散移動する臭素すなわ
ちBr2の量を測定するものである。第２図（Ｂ）に試料
（13）すなわち電極用シートの取付け固定部分を示した
が、取付固定部分はとくに気密性を保ち、かつ臭素や電
解液に対して不活性な材料を用い、図のように、ガラス
（14）、ゴムパッキン（15）およびグリース（16）等で
シート膜と左右パイプをシールし、（Ａ）に示すよう
に、ガラス部を金属板とネジで押圧固定してある。
による比較例１〜３の電極とについて、第２図に示す臭
素透過量測定装置を用いて、活物質臭素の透過量を測定
した。第２図において、（Ａ）は臭素透過量測定装置の
全体構成説明図であり、図の中央部に、試料（13）とし
ての直径35mmψの実施例および比較例の試料シート状電
極を取付け、これを隔膜とし、これを図示のように両側
からはさむ左右のパイプ容器に、亜鉛−臭素電極の正極
用および負極用の電解液をそれぞれ等量25mlづつ満た
し、試料の電解液と接する径20mmψの部分を通して拡散
する臭素Br2の透過量を測定した。すなわち、図の左側
のパイプ容器（斜線部）には、正極用の電解液と同様な
ZnBr23mol/l＋3mol/lBr2の電解液を25ml採り入れ、全体
を40℃の雰囲気中で、最大約500時間までの範囲で、左
側から右側へシート膜を通して拡散移動する臭素すなわ
ちBr2の量を測定するものである。第２図（Ｂ）に試料
（13）すなわち電極用シートの取付け固定部分を示した
が、取付固定部分はとくに気密性を保ち、かつ臭素や電
解液に対して不活性な材料を用い、図のように、ガラス
（14）、ゴムパッキン（15）およびグリース（16）等で
シート膜と左右パイプをシールし、（Ａ）に示すよう
に、ガラス部を金属板とネジで押圧固定してある。
第１図は、上記の臭素透過量測定装置により、実施例１
〜３および比較例１〜３の電極について活物質臭素の透
過量を測定した結果を示す。
〜３および比較例１〜３の電極について活物質臭素の透
過量を測定した結果を示す。
同じ組成であると、新しいカーボンブラックの添加によ
っては、臭素透過量にそれほど変化がないことがわか
る。
っては、臭素透過量にそれほど変化がないことがわか
る。
そこで、実施例２の電極を使用することにより、比較例
３程度の低い比抵抗で、比較例１なみの臭素透過量の低
いプラスチック電極ができた。これにより、押し出し成
形で電圧効率の低下の少ない、耐臭素性の良いプラスチ
ック電極を得ることができた。また、比抵抗が小さいの
で組成中の熱可塑性樹脂の割合を上げることにより、電
極の寿命を長くすることも期待できる。
３程度の低い比抵抗で、比較例１なみの臭素透過量の低
いプラスチック電極ができた。これにより、押し出し成
形で電圧効率の低下の少ない、耐臭素性の良いプラスチ
ック電極を得ることができた。また、比抵抗が小さいの
で組成中の熱可塑性樹脂の割合を上げることにより、電
極の寿命を長くすることも期待できる。
H.発明の効果 本発明は以上説明した通り、電圧効率の低下の少ない、
耐臭素性の良いプラスチック電極を得られる効果があ
る。さらに、押し出し成形で大量に生産することができ
る効果がある。また、比抵抗が小さいので組成中の熱可
塑性樹脂の割合を上げることにより、電極の寿命を長く
することも期待できる。
耐臭素性の良いプラスチック電極を得られる効果があ
る。さらに、押し出し成形で大量に生産することができ
る効果がある。また、比抵抗が小さいので組成中の熱可
塑性樹脂の割合を上げることにより、電極の寿命を長く
することも期待できる。
第１図は本発明の実施例および比較例について臭素透過
特性を比較した測定結果図、第２図は本発明の効果を試
験するためのプラスチック電極用シートの臭素透過量測
定装置の説明図である。
特性を比較した測定結果図、第２図は本発明の効果を試
験するためのプラスチック電極用シートの臭素透過量測
定装置の説明図である。
Claims (3)
- 【請求項１】高密度ポリエチレンまたはポリプロピレン
である熱可塑性樹脂をマトリックスとし、これにカーボ
ンブラック、グラファイトほか、各種添加物を加熱加圧
下で混練し、これをシート又は板状に成形してなる電極
において、前記熱可塑性樹脂に対する前記カーボンブラ
ックおよびグラファイトの重量に基づく配合量を45:55
〜50:50とし、かつ前記カーボンブラックに対する前記
グラファイトの重量に基づく配合量を3:52〜10:45と
し、前記カーボンブラックとしてヨウ素吸着量1000mg/g
以上、DBP吸着量450ml/100g以上、表面積〔BET〕1200m2
/g以上のケッチェンブラックを使用したことを特徴とす
るプラスチック電極。 - 【請求項２】グラファイトの混練配合において使用した
グラファイトが平均粒径60μｍのKish黒鉛であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラスチック電
極。 - 【請求項３】高密度ポリエチレンとカーボンブラックと
グラファイトの重量に基づく配合量が45:7:48であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラスチッ
ク電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62305975A JPH0724222B2 (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | プラスチック電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62305975A JPH0724222B2 (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | プラスチック電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01149370A JPH01149370A (ja) | 1989-06-12 |
| JPH0724222B2 true JPH0724222B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=17951554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62305975A Expired - Lifetime JPH0724222B2 (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | プラスチック電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0724222B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1240152C (zh) * | 1997-03-11 | 2006-02-01 | 松下电器产业株式会社 | 二次电池 |
| JP6184056B2 (ja) | 2012-04-09 | 2017-08-23 | リケンテクノス株式会社 | 樹脂組成物 |
| EP3045497B1 (en) | 2013-09-10 | 2020-03-25 | Riken Technos Corporation | Electrically conductive resin composition, and film produced from same |
| JP6453026B2 (ja) | 2014-10-09 | 2019-01-16 | リケンテクノス株式会社 | 熱可塑性樹脂組成物フィルムの製造方法 |
-
1987
- 1987-12-04 JP JP62305975A patent/JPH0724222B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01149370A (ja) | 1989-06-12 |
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