JPH0834110B2 - 亜鉛―臭素電池の運転方法 - Google Patents

亜鉛―臭素電池の運転方法

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JPH0834110B2
JPH0834110B2 JP1091234A JP9123489A JPH0834110B2 JP H0834110 B2 JPH0834110 B2 JP H0834110B2 JP 1091234 A JP1091234 A JP 1091234A JP 9123489 A JP9123489 A JP 9123489A JP H0834110 B2 JPH0834110 B2 JP H0834110B2
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    • H01M12/08Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of a fuel-cell type and a half-cell of the secondary-cell type
    • H01M12/085Zinc-halogen cells or batteries
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    • H01M50/77Arrangements for stirring or circulating the electrolyte with external circulating path
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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 この発明は亜鉛−臭素電池の運転方法に関する。
B.発明の概要 この発明は亜鉛−臭素電池の運転方法において、 1つの電解液システムに対し、2つの亜鉛−臭素電池
本体システムを設けて、この2つの電池本体を交互に充
放電させるようにしたことにより、 亜鉛のデンドライトを抑制することができるととも
に、電池本体の寿命を飛躍的に向上させることができる
ようにしたものである。
C.従来の技術 亜鉛−臭素電池の基本構成を第5図に示す。図中、1
はセル(電池本体)、2はこのセル1内を正極(陽極)
側と負極(陰極)側に仕切るセパレータで、正極側には
正極電極3を設けるとともに、ZnBr2−Br2の水溶液から
なる正極電解液4を収納し、負極側には負極電極5を設
けるとともに、ZnBr2の水溶液からなる正極電解液6を
収納する。7は正極電解液4を貯蔵する貯蔵槽、8は負
極電解液6を貯蔵する貯蔵槽、9は前記セル1の正極側
と貯蔵槽7との間に設けた循環路、10は前記セル1の負
極側と貯蔵槽8との間に設けた循環路、11は正極側の循
環路9に設けたポンプ、12は負極側の循環路10に設けた
ポンプ、13は正極端子、14は負極端子である。
上記の亜鉛−臭素電池は電解液循環型であり、充放電
時に正極電解液4、負極電解液6がポンプ11,12によっ
てセル1内へ送り込まれると、 正極:2BrBr2+2e 負極:Zn2+2eZn の反応が生じる。この反応により正極で発生した臭素が
負極に拡散すると亜鉛と自己放電を起こす。このため、
正極電極3と負極電極5の間にセパレータ2を設置し
て、臭素の負極への拡散は防止している。セパレータ2
としては、ポリエチレンやシリコンからなる多孔質の膜
が用いられいる。
正極で発生した臭素は、電解液中の臭素錯化剤と反応
してオイル状の錯化物となり、槽の底に貯蔵される。ま
た、負極の亜鉛は電極に密着される。なお、電解液に
は、正,負極の活物質としてのZnBr2の他、伝導度向上
剤としてNH4Clが添加される。
第6図はバイポーラ接地電池本体を示すもので、セパ
レータ2の周辺の枠2Aにチャンネル15を形成し、これが
中間電極16のマニホールド17と連通するようにセパレー
タ2を中間電極16、端板電極18などと組み合わせ、これ
らを押さえ板19で挾持した積層構造としている。電解液
は、マニホールド17からチャンネル15を通して送り込ま
れ、セパレータ2、中間電極16の部分を通過した後、上
部マニホールドから貯蔵槽へ戻る。
D.発明が解決しようとする課題 第5図に示した亜鉛−臭素電池における問題点の1つ
として、充電時に発生する亜鉛のデンドライト抑制があ
る。このデンドライトが発生するとセパレータ2を損傷
させたり、あるいはそれが正極まで延びると短絡を起
し、電池効率を著しく低下させてしまう。このため、こ
れらの原因により亜鉛−臭素電池の寿命が短くさせてし
まう問題が発生した。これを解決させる為に、電解液に
抑制剤を添加したりしているが、未だ解決されるには至
っていない。
また、デンドライトは充電後、次の充電を行う時に発
生し易いことが判っているため、放電後、電極に残った
亜鉛は電気的に溶融させ、次の充電の時は全く亜鉛が密
着していない電極で電池の運転を行っている。
しかし、放電と次の充電に移行する間に上述のような
過程があると電池の使用範囲が狭くなる問題が新たに生
じる。
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、亜鉛
のデンドライトを抑制するために、2つの電池本体を用
いてそれを交互に充放電させるように動作させた亜鉛−
臭素電池の運転方法を提供することを目的とする。
E.課題を解決するための手段 この発明は亜鉛−臭素電池本体を2個設け、両電池本
体に供給する亜鉛臭素電解液を同一電解液タンクから充
放電時ポンプで循環させるとともに両電池本体を交互に
充放電させて、一方の電池本体が充放電しているとき、
他方のそれは完全充電を行い、その完全放電中の電池の
電解液は循環させないようにしたものである。
F.作用 電池本体の一方が放電を終了した時点で、他方の電池
本体は充電を行う。この他方の電池が充電を始めしかる
後に充電を行っている間に一方の電池本体は完全放電を
行う。この動作を以後繰り返し行う。
G.実施例 以下この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図において、11,12は第5図および第6図に示し
た亜鉛−臭素(ZnBr2)電池本体、13は正極電解液タン
ク、14は負極電解液タンクである。ZnBr2電池本体11の
正極側の入口,出口には電磁弁15a,15bを介して循環路1
6a,16bの一端が接続される。循環路16aの他端は正極電
解液タンク13の上部に連通され、循環路16bの他端はポ
ンプ17を介して正極電解液タンク13の下部に連通され
る。
また、電池本体11の負極側の入口,出口には電磁弁18
a,18bを介して循環路19a,19bの一端が接続される。循環
路19aの他端は負極電解液タンク14の上部に連通され、
循環路19bの他端はポンプ20を介して負極電解液タンク1
4の下部に連通される。
一方、ZnBr2電池本体12の正極側の入口,出口にも電
磁弁21a,21bを設けて、その電磁弁21a,21bは循環路16a,
16bの途中から分枝された循環路22a,22bに接続される。
同様にZnBr2電池本体12の負極側の入口,出口にも電磁
弁23a,23bを設けて、その電磁弁23a,23bは循環路19a,19
bの途中から分枝された循環路24a,24bに接続される。
次に上記のように構成された実施例の動作を述べる。
ZnBr2電池本体11が充電をし、しかる後に放電を初めて
いるとする。この放電が終了した時点(第2図のt1
で、電池本体12の充電を開始する。この充電開始前に、
電池本体11では電解液を本体内に残したままポンプ17,2
0を停止し、電池本体11内の電解液がタンク13,14内に戻
らないようにさせるために電磁弁15a,15bおよび18a,18b
を閉じる。そして、図示しない外部の抵抗によって電池
本体11の電荷を放電させる(完全放電)ことによって電
極に残った亜鉛を溶かす。この動作が電池本体11で始ま
ったならポンプ17,20を動かして、電池本体12が充放電
を行い、電池本体12の放電が第2図の時点t2で終了した
時、前記と同様にポンプ17,20を停止し、電磁弁21a,21b
および24a,24bを閉じる。なお、電池本体11の充電開始
時には電磁弁15a,15bおよび18a,18bを開ける。第2図は
上記動作の電圧挙動特性図である。
次に、第1図の実施例を用いた電池充放電試験例につ
いて記する。電池本体としては800cm2、10セルで、電流
密度10mA/cm2、8時間充電し、10mA/cm2で放電した。こ
のときの放電終止電圧は1.0V/セルとし、この時点で電
池本体11と電池本体12を切り替えた。第3図に示す曲線
Aはこの発明の実施例の寿命試験結果であり、曲線Bは
電池本体が1個のときのものである。曲線Bの電池本体
は完全放電を行わないでサイクルを繰り返した場合、デ
ンドライトが成長して電池寿命を著しく低下するため、
曲線Bに示すように100サイクル程度で効率が低下して
しまうが、この実施例による運転を行えば、毎回完全放
電を行った時と同程度の寿命となる。
第1図に示した実施例の電池は電池本体を2個持った
ことによるエネルギー密度、すなわち電池が重く、大き
くなってしまうことである。そこで、現状の電池の厚み
を半分にし、大きさをそのまま半分にした電池を製作し
た。なお、重量は電池本体を締め付けるボルト、押さえ
板等が2台分かかるため、半分まで低減できない。電極
の厚みを半分にすると耐臭素性が低下するため、寿命が
半分になってしまう。
しかしながら、この実施例のように電池本体を交互に
使用するため、1台の電池本体のサイクル数は2台の半
分ですむと予測できる。その試験結果を第4図に示す。
第4図において、曲線Aがこの実施例を1/2の大きさに
構成したときの充放電特性であり、曲線Bは従来の1台
の電池の場合のものであるが、第3図の曲線Bを求めた
ときの運転方法とは異なるために図示のような曲線にな
った。このことから、電池寿命は、従来の厚み2倍の電
池とほぼ同等の結果が得られた。すなわち、厚みを半分
にした電池を2台用いて交互に充放電を行うことで、寿
命は従来と同等のものが得られた。
H.発明の効果 以上述べたように、この発明によれば、ZnBr2電池本
体を2個設けて一方の電池本体が放電終了した時点で、
他方の電池本体の充電を始め、他方の電池本体が充放電
している間に前記一方の電池本体を完全放電させるよう
に運転動作を行うようにしたので、亜鉛のデンドライト
を確実に抑制できるようになる。また、この発明のよう
に電池を運転させることにより、電池の寿命を従来の約
倍にできる。さらに電池本体の形状を半分にしても寿命
も従来と同等となる等の種々の利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例を示す電池システムの系
統図、第2図は第1図の実施例の電圧挙動特性図、第3
図および第4図は充放電試験特性図、第5図は亜鉛−臭
素電池の基本構成説明図、第6図はバイポーラ接続電池
本体の斜視図であるる。 11,12……Zn−Br2電池本体、13……正極電解液タンク、
14……負極電解液タンク、15a,15b,18a,18b,21a,21b,23
a,23b……電磁弁、17,20……ポンプ、16a,16b,19a,19b,
22a,22b,24a,24b……循環路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】亜鉛−臭素電池本体を2個設け、両電池本
    体に供給する亜鉛臭素電解液を同一電解液タンクから充
    放電時ポンプで循環させるとともに両電池本体を交互に
    充放電させて、一方の電池本体が充放電しているとき、
    他方の電池本体は完全放電を行い、その完全放電中の電
    池の電解液は循環させないようにした亜鉛−臭素電池の
    運転方法。
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