JPH1064500A - 亜鉛−臭素電池用セパレータ - Google Patents
亜鉛−臭素電池用セパレータInfo
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- JPH1064500A JPH1064500A JP8214891A JP21489196A JPH1064500A JP H1064500 A JPH1064500 A JP H1064500A JP 8214891 A JP8214891 A JP 8214891A JP 21489196 A JP21489196 A JP 21489196A JP H1064500 A JPH1064500 A JP H1064500A
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- 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
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 亜鉛−臭素電池に用いるセパレータの材質と
か厚みに起因する電池の総合効率の低下を防止して電池
の性能を高め、しかもコスト面からも有利なセパレータ
を提供することを目的とする。 【解決手段】 前記セパレータとして、高密度ポリエチ
レン樹脂に表面積が大きなシリカとジオクチルフタレー
トを加熱混練してペレット化した後にシート状に成形
し、溶媒を用いてジオクチルフタレートを抽出して得た
微多孔質膜を用いたことを特徴としている。具体的には
前記シリカの表面積を略３００（ｍ2／ｇ）とセパレー
タとする。
か厚みに起因する電池の総合効率の低下を防止して電池
の性能を高め、しかもコスト面からも有利なセパレータ
を提供することを目的とする。 【解決手段】 前記セパレータとして、高密度ポリエチ
レン樹脂に表面積が大きなシリカとジオクチルフタレー
トを加熱混練してペレット化した後にシート状に成形
し、溶媒を用いてジオクチルフタレートを抽出して得た
微多孔質膜を用いたことを特徴としている。具体的には
前記シリカの表面積を略３００（ｍ2／ｇ）とセパレー
タとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電解液循環型積層二
次電池、特に亜鉛−臭素電池の構成部材であるセパレー
タに関するものである。
次電池、特に亜鉛−臭素電池の構成部材であるセパレー
タに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】亜鉛−臭素電池は正極活物質に臭素、負
極活物質に亜鉛を用いた２次電池であり、この電池は例
えば電力の昼と夜のアンバランスを解決させるために、
電力需要が少ない夜間に電力を貯蔵して、昼間に放出さ
せるため等に使用される。
極活物質に亜鉛を用いた２次電池であり、この電池は例
えば電力の昼と夜のアンバランスを解決させるために、
電力需要が少ない夜間に電力を貯蔵して、昼間に放出さ
せるため等に使用される。
【０００３】充電時に正極電極側で発生した臭素は、電
解液に添加した臭素錯化剤と反応し、オイル状の沈殿物
となって貯蔵タンクへ戻され、放電時はポンプで単電池
内へ送り込まれ還元される。電解液の成分はＺｎＢｒ2
水溶液と、抵抗を下げるためのＮＨ4Ｃｌ等の塩と、負
極亜鉛側のデンドライトを防止し、均一な電着を促進さ
せるためのＰｂ，Ｓｎ，４級アンモニウム塩類と、臭素
錯化剤とである。正極電極と負極電極の間にはセパレー
タを介挿してあり、正極電極で発生した臭素が負極電極
へ拡散して亜鉛と反応することによる自己放電を防止し
ている。
解液に添加した臭素錯化剤と反応し、オイル状の沈殿物
となって貯蔵タンクへ戻され、放電時はポンプで単電池
内へ送り込まれ還元される。電解液の成分はＺｎＢｒ2
水溶液と、抵抗を下げるためのＮＨ4Ｃｌ等の塩と、負
極亜鉛側のデンドライトを防止し、均一な電着を促進さ
せるためのＰｂ，Ｓｎ，４級アンモニウム塩類と、臭素
錯化剤とである。正極電極と負極電極の間にはセパレー
タを介挿してあり、正極電極で発生した臭素が負極電極
へ拡散して亜鉛と反応することによる自己放電を防止し
ている。
【０００４】この亜鉛−臭素電池の化学反応は、
【０００５】
【化１】充電時……正極：２Ｂｒ-→Ｂｒ2＋２ｅ-，負
極：Ｚｎ++＋２ｅ-→Ｚｎ 放電時……正極：２Ｂｒ-←Ｂｒ2＋２ｅ-，負極：Ｚｎ
++＋２ｅ-←Ｚｎ で表される。
極：Ｚｎ++＋２ｅ-→Ｚｎ 放電時……正極：２Ｂｒ-←Ｂｒ2＋２ｅ-，負極：Ｚｎ
++＋２ｅ-←Ｚｎ で表される。
【０００６】この亜鉛−臭素電池は、主に電極をバイポ
ーラ型とし、複数個の単電池（単セル）を電気的に直列
に積層した電池本体と、電解液貯蔵槽と、これらの間に
電解液を循環させるポンプおよび配管系とで構成されて
いる。
ーラ型とし、複数個の単電池（単セル）を電気的に直列
に積層した電池本体と、電解液貯蔵槽と、これらの間に
電解液を循環させるポンプおよび配管系とで構成されて
いる。
【０００７】図３の概要図に基づいて亜鉛−臭素電池の
作動原理を説明する。図中の１は正極側貯蔵槽であって
該正極側貯蔵槽１内に正極電解液２と臭素錯化合物３と
が貯蔵されている。４は負極側貯蔵槽であって該負極側
貯蔵槽４内に負極電解液５が貯蔵されている。そして正
極電解液２は正極側ポンプ６の駆動に伴って、四方弁７
を介して図中の矢印に示した如く電池本体の正極マニホ
ールド８から正極室内を流通し、正極側貯蔵槽１に還流
する一方、負極電解液５は負極側ポンプ９の駆動に伴っ
て、電池本体の負極マニホールド１０からセパレータ１
１に隔てられた負極室内を流通して負極側貯蔵槽４に還
流する。１２は中間電極、１３は集電電極である。
作動原理を説明する。図中の１は正極側貯蔵槽であって
該正極側貯蔵槽１内に正極電解液２と臭素錯化合物３と
が貯蔵されている。４は負極側貯蔵槽であって該負極側
貯蔵槽４内に負極電解液５が貯蔵されている。そして正
極電解液２は正極側ポンプ６の駆動に伴って、四方弁７
を介して図中の矢印に示した如く電池本体の正極マニホ
ールド８から正極室内を流通し、正極側貯蔵槽１に還流
する一方、負極電解液５は負極側ポンプ９の駆動に伴っ
て、電池本体の負極マニホールド１０からセパレータ１
１に隔てられた負極室内を流通して負極側貯蔵槽４に還
流する。１２は中間電極、１３は集電電極である。
【０００８】この亜鉛−臭素電池は、充電時に正極側で
発生した臭素が電解液中に含まれる臭素錯化剤（４級ア
ンモニウム塩）と反応してオイル状の臭素コンプレック
スとして正極側貯蔵槽１の底に貯留され、コンプレック
ス化されない臭素は、Ｂｒ3 -イオンとなって電解液に溶
解し、亜鉛はカーボンプラスチック電極に電析する。カ
ーボンプラスチック電極とは、ポリエチレンとカーボン
グラファイトを混合して成形した部材であり、臭素に対
する耐腐食性を有している。
発生した臭素が電解液中に含まれる臭素錯化剤（４級ア
ンモニウム塩）と反応してオイル状の臭素コンプレック
スとして正極側貯蔵槽１の底に貯留され、コンプレック
ス化されない臭素は、Ｂｒ3 -イオンとなって電解液に溶
解し、亜鉛はカーボンプラスチック電極に電析する。カ
ーボンプラスチック電極とは、ポリエチレンとカーボン
グラファイトを混合して成形した部材であり、臭素に対
する耐腐食性を有している。
【０００９】集電電極１３の電極材料は、ポリエチレン
をバインダーとして導電性を付与するためのカーボンブ
ラック及びグラファイトを約６：３：１に溶融混合して
からシート化したカーボンプラスチック電極材料を用い
る。正極には臭素の反応過電圧を減少させるためにカー
ボンクロス又はカーボンファイバーを樹脂バインダーで
シート化したものをラミネートさせてある。
をバインダーとして導電性を付与するためのカーボンブ
ラック及びグラファイトを約６：３：１に溶融混合して
からシート化したカーボンプラスチック電極材料を用い
る。正極には臭素の反応過電圧を減少させるためにカー
ボンクロス又はカーボンファイバーを樹脂バインダーで
シート化したものをラミネートさせてある。
【００１０】上記セパレータ１１は、通常高密度ポリエ
チレン樹脂（通常ＨＤＰＥと略称される）にシリカ及び
ジオクチルフタレート（以下ＤＯＰと呼称する）を溶融
混合した後、ＤＯＰを溶媒で抽出したことにより多孔化
した微多孔質膜が用いられている。この微多孔質膜の平
均孔径は１００Å程度となっている。
チレン樹脂（通常ＨＤＰＥと略称される）にシリカ及び
ジオクチルフタレート（以下ＤＯＰと呼称する）を溶融
混合した後、ＤＯＰを溶媒で抽出したことにより多孔化
した微多孔質膜が用いられている。この微多孔質膜の平
均孔径は１００Å程度となっている。
【００１１】上記中間電極１とかセパレータ３は、中央
部分は押出成形によって所定の厚さに成形されてから設
定された形状に切断加工される。この中間電極１とセパ
レータ３は射出成形機の中央に配置されて、外側の絶縁
枠部を中央の部品と溶着するように射出成形により一体
化される。
部分は押出成形によって所定の厚さに成形されてから設
定された形状に切断加工される。この中間電極１とセパ
レータ３は射出成形機の中央に配置されて、外側の絶縁
枠部を中央の部品と溶着するように射出成形により一体
化される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】このような電力貯蔵用
亜鉛−臭素電池の効率は、インバータ効率も含めた総合
効率で８０％が必要である。従って電池本体としては約
８５％の効率が要求されるが、実際には８５％の効率が
達成されていない現状にある。その理由として、現在採
用されているセパレータの厚みの要因が考えられる。
亜鉛−臭素電池の効率は、インバータ効率も含めた総合
効率で８０％が必要である。従って電池本体としては約
８５％の効率が要求されるが、実際には８５％の効率が
達成されていない現状にある。その理由として、現在採
用されているセパレータの厚みの要因が考えられる。
【００１３】本電池の電池効率は電圧効率と電気量効率
とに区分され、電圧効率は電解液の抵抗とか反応抵抗及
び膜抵抗によって決定される一方、電気量効率は亜鉛の
自己放電損失によって決定される。これらの要因の中で
膜抵抗は抵抗損失と自己放電損失との両者に関係してお
り、電池効率を向上させるための重要な因子となってい
る。
とに区分され、電圧効率は電解液の抵抗とか反応抵抗及
び膜抵抗によって決定される一方、電気量効率は亜鉛の
自己放電損失によって決定される。これらの要因の中で
膜抵抗は抵抗損失と自己放電損失との両者に関係してお
り、電池効率を向上させるための重要な因子となってい
る。
【００１４】従来からセパレータの膜厚みに関する種々
の改良がなされてきたが、上記セパレータの厚みを変更
することは、電圧効率と電気量効率との間でトレードオ
フの関係にある。即ち、厚みを大きくすると電気量効率
が良化する反面で電圧効率は低下し、厚みを小さくする
と上記両効率の良否が逆転する。従って厚みの変更だけ
で総合効率を高めることは困難である。
の改良がなされてきたが、上記セパレータの厚みを変更
することは、電圧効率と電気量効率との間でトレードオ
フの関係にある。即ち、厚みを大きくすると電気量効率
が良化する反面で電圧効率は低下し、厚みを小さくする
と上記両効率の良否が逆転する。従って厚みの変更だけ
で総合効率を高めることは困難である。
【００１５】特に現状のセパレータはポリエチレン樹脂
にシリカ及びＤＯＰを溶融混合した後にＤＯＰを溶媒で
抽出した微多孔質膜が用いられ、該微多孔質膜の平均孔
径は１００Å程度であるのに対してイオン半径は約１Å
程度である。従って膜の特性は厚みに依存することにな
るが、厚みによる特性向上は上記の理由によって期待す
ることができない。
にシリカ及びＤＯＰを溶融混合した後にＤＯＰを溶媒で
抽出した微多孔質膜が用いられ、該微多孔質膜の平均孔
径は１００Å程度であるのに対してイオン半径は約１Å
程度である。従って膜の特性は厚みに依存することにな
るが、厚みによる特性向上は上記の理由によって期待す
ることができない。
【００１６】又、正極で発生した臭素は臭素コンプレッ
クスとして正極側タンクの底に貯留されるが、コンプレ
ックス化されない臭素はＢｒ3 -イオンとなり、電解液に
溶解する。このＢｒ3 -イオンが負極へ拡散して亜鉛を自
己放電させることが電池効率に悪影響を及ぼしているも
のと考えることが出来る。そこでセパレータに対するＢ
ｒ3 -イオンの透過を防止すれば亜鉛の自己放電がなくな
り、総合効率を高めることが可能であるものと思料され
る。
クスとして正極側タンクの底に貯留されるが、コンプレ
ックス化されない臭素はＢｒ3 -イオンとなり、電解液に
溶解する。このＢｒ3 -イオンが負極へ拡散して亜鉛を自
己放電させることが電池効率に悪影響を及ぼしているも
のと考えることが出来る。そこでセパレータに対するＢ
ｒ3 -イオンの透過を防止すれば亜鉛の自己放電がなくな
り、総合効率を高めることが可能であるものと思料され
る。
【００１７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、前記セパレータの材質とか厚みに起因する電池の
総合効率の低下を防止して電池の性能を高めることがで
きる上、コスト面からも有利な亜鉛−臭素電池のセパレ
ータを提供することを目的とするものである。
あり、前記セパレータの材質とか厚みに起因する電池の
総合効率の低下を防止して電池の性能を高めることがで
きる上、コスト面からも有利な亜鉛−臭素電池のセパレ
ータを提供することを目的とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、中間電極にセパレータを重ねて単セルを形
成し、この単セルを複数個積層して電池本体を構成する
とともに、該電池本体の両端部に一対の集電電極と締付
端板を配置して一体的に積層固定するようにした亜鉛−
臭素電池において、前記セパレータとして、高密度ポリ
エチレン樹脂に表面積が大きなシリカとジオクチルフタ
レートを加熱混練してペレット化した後にシート状に成
形し、溶媒を用いてジオクチルフタレートを抽出して得
た微多孔質膜を用いたことを特徴としている。具体的に
は前記シリカの表面積を略３００（ｍ2／ｇ）としてい
る。
するために、中間電極にセパレータを重ねて単セルを形
成し、この単セルを複数個積層して電池本体を構成する
とともに、該電池本体の両端部に一対の集電電極と締付
端板を配置して一体的に積層固定するようにした亜鉛−
臭素電池において、前記セパレータとして、高密度ポリ
エチレン樹脂に表面積が大きなシリカとジオクチルフタ
レートを加熱混練してペレット化した後にシート状に成
形し、溶媒を用いてジオクチルフタレートを抽出して得
た微多孔質膜を用いたことを特徴としている。具体的に
は前記シリカの表面積を略３００（ｍ2／ｇ）としてい
る。
【００１９】かかる表面積の大きいシリカと高高密度ポ
リエチレン及びジオクチルフタレートを加熱混練してシ
ート化し、溶媒を用いてジオクチルフタレートを抽出し
て得たセパレータを用いて電池を組み立てたところ、シ
リカの表面積が略３００（ｍ2／ｇ）という大きいシリ
カを主材料として用いることによってクーロン効率は５
％増加し、エネルギー効率は８５％となり、特にシリカ
の表面積を従来の２倍とすることで臭素の拡散定数は５
分の１となり、且つ電池の電気量効率で５％向上すると
いう良好な結果が得られ、本セパレータを用いて構成さ
れた亜鉛−臭素電池の電圧効率、電流効率、電池効率と
もに良好な亜鉛−臭素電池が得られる。
リエチレン及びジオクチルフタレートを加熱混練してシ
ート化し、溶媒を用いてジオクチルフタレートを抽出し
て得たセパレータを用いて電池を組み立てたところ、シ
リカの表面積が略３００（ｍ2／ｇ）という大きいシリ
カを主材料として用いることによってクーロン効率は５
％増加し、エネルギー効率は８５％となり、特にシリカ
の表面積を従来の２倍とすることで臭素の拡散定数は５
分の１となり、且つ電池の電気量効率で５％向上すると
いう良好な結果が得られ、本セパレータを用いて構成さ
れた亜鉛−臭素電池の電圧効率、電流効率、電池効率と
もに良好な亜鉛−臭素電池が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明に
かかる亜鉛−臭素電池のセパレータの具体的な実施例を
説明する。本実施例では、亜鉛−臭素電池の電圧効率を
高めるためにセパレータを構成するシリカの表面積を大
きくし、自己放電率を低く押さえたことが特徴となって
いる。
かかる亜鉛−臭素電池のセパレータの具体的な実施例を
説明する。本実施例では、亜鉛−臭素電池の電圧効率を
高めるためにセパレータを構成するシリカの表面積を大
きくし、自己放電率を低く押さえたことが特徴となって
いる。
【００２１】通常亜鉛−臭素電池のセパレータ膜特性
は、膜抵抗ρ（Ω・ｃｍ）と臭素透過量Ｆ（ｍｏｌ／ｈ・
ｃｍ2）によって決定される。この２つの因子は下記の
式（１）（２）によって現される。
は、膜抵抗ρ（Ω・ｃｍ）と臭素透過量Ｆ（ｍｏｌ／ｈ・
ｃｍ2）によって決定される。この２つの因子は下記の
式（１）（２）によって現される。
【００２２】ρ＝Ｒ（Ｓ／ｄ）・・・・・・・・・・・・・・・・（１） Ｓ：膜面積（ｃｍ2） ｄ：膜厚（ｃｍ） Ｆ＝Ｄ｛（Ｃ2−Ｃ1）／ｄ｝・・・・・・（２） Ｄ：拡散定数（ｃｍ2／ｓｅｃ） Ｃ2：正極液臭素濃度（ｍｏｌ／ｌ） Ｃ1：負極液臭素濃度（ｍｏｌ／ｌ） ｄ：膜厚（ｃｍ） 両因子ともイオンの移動現象によるものであるが、駆動
力としては抵抗は電気的引力、臭素透過量は濃度勾配で
ある。抵抗は時間の次元を含まないが、臭素透過量は時
間の次元を含んでいる。拡散による膜内のイオン移動は
孔の経路の複雑さとか摩擦の影響を受けやすいが、電気
的引力による移動はこれらの影響を受けにくいことが推
定される。
力としては抵抗は電気的引力、臭素透過量は濃度勾配で
ある。抵抗は時間の次元を含まないが、臭素透過量は時
間の次元を含んでいる。拡散による膜内のイオン移動は
孔の経路の複雑さとか摩擦の影響を受けやすいが、電気
的引力による移動はこれらの影響を受けにくいことが推
定される。
【００２３】上記孔の経路の複雑さが膜抵抗と臭素透過
量による影響を受けるかどうかを確認するために、２つ
の異なる多孔化方法を用いて得た試料膜の評価を行っ
た。図１は膜抵抗測定セルの構造を示し、図２は臭素透
過量測定セルの構造を示している。
量による影響を受けるかどうかを確認するために、２つ
の異なる多孔化方法を用いて得た試料膜の評価を行っ
た。図１は膜抵抗測定セルの構造を示し、図２は臭素透
過量測定セルの構造を示している。
【００２４】試料膜の膜厚は１.０ｍｍ、膜の空隙率は
ともに５０％であり、一方は延伸法で製造した比較的孔
が単純な試料であり、他方は溶媒抽出法で製造した孔の
経路が複雑な試料である。
ともに５０％であり、一方は延伸法で製造した比較的孔
が単純な試料であり、他方は溶媒抽出法で製造した孔の
経路が複雑な試料である。
【００２５】図１の膜抵抗測定セルは、中央に試料膜２
０を配置し、その両側に電圧測定端子２１，２１、電解
液２２、電流印加端子２３，２３を配置してある。図２
に示す臭素透過量測定セルの場合は、ガラス製Ｕ字管の
中央に試料膜２０を配置してゴムパッキンを介して挟み
込み、一方側に３ＭＺｎＢｒ2水溶液２４（Ａ液）を入
れ、他方側に３ＭＺｎＢｒ2＋０.２ＭＢｒ2水溶液２５
（Ｂ液）を入れて接触させ、一定時間後にＢ液をサンプ
リングして拡散した臭素濃度を測定して、臭素透過量の
傾きＦ（ｍｏｌ／ｃｍ2・ｈ）を求める。特性測定結果を
表１に示す。
０を配置し、その両側に電圧測定端子２１，２１、電解
液２２、電流印加端子２３，２３を配置してある。図２
に示す臭素透過量測定セルの場合は、ガラス製Ｕ字管の
中央に試料膜２０を配置してゴムパッキンを介して挟み
込み、一方側に３ＭＺｎＢｒ2水溶液２４（Ａ液）を入
れ、他方側に３ＭＺｎＢｒ2＋０.２ＭＢｒ2水溶液２５
（Ｂ液）を入れて接触させ、一定時間後にＢ液をサンプ
リングして拡散した臭素濃度を測定して、臭素透過量の
傾きＦ（ｍｏｌ／ｃｍ2・ｈ）を求める。特性測定結果を
表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】表１によれば両試料膜とも抵抗値に大きな
差がみられないが、拡散定数は溶媒抽出方法による方が
小さい値を示している。従って空隙率と膜抵抗は同じで
も拡散定数は孔の経路の複雑さに依存していることが判
明した。
差がみられないが、拡散定数は溶媒抽出方法による方が
小さい値を示している。従って空隙率と膜抵抗は同じで
も拡散定数は孔の経路の複雑さに依存していることが判
明した。
【００２８】以上の結果に鑑みて、本実施例ではセパレ
ータ１１の膜特性を向上させるために以下のような対策
を講じた。即ち、現在使用している膜は溶媒抽出法によ
り製造しており、孔の構造はオイル吸収体であるシリカ
の構造に依存している。これはシリカ粒子間にオイルを
吸収させ、オイルを抽出することで多孔化構造を形成し
ているので、シリカの表面積が大きいほど複雑な孔構造
となり、換言すればシリカの表面積によって孔の複雑さ
は影響を受ける。
ータ１１の膜特性を向上させるために以下のような対策
を講じた。即ち、現在使用している膜は溶媒抽出法によ
り製造しており、孔の構造はオイル吸収体であるシリカ
の構造に依存している。これはシリカ粒子間にオイルを
吸収させ、オイルを抽出することで多孔化構造を形成し
ているので、シリカの表面積が大きいほど複雑な孔構造
となり、換言すればシリカの表面積によって孔の複雑さ
は影響を受ける。
【００２９】そこで表面積の異なるシリカを用いて膜を
試作し、その特性を測定した。表２は試作した膜材料の
組成を示している。試料ＮＯ１，２，３で示した膜材料
の主成分は、高分子量高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）
と表面積の異なるシリカ及びジオクチルフタレート（Ｄ
ＯＰ）である。シリカ表面積はそれぞれ１７０，２０
０，３００（ｍ2／ｇ）とした。
試作し、その特性を測定した。表２は試作した膜材料の
組成を示している。試料ＮＯ１，２，３で示した膜材料
の主成分は、高分子量高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）
と表面積の異なるシリカ及びジオクチルフタレート（Ｄ
ＯＰ）である。シリカ表面積はそれぞれ１７０，２０
０，３００（ｍ2／ｇ）とした。
【００３０】
【表２】
【００３１】次に表３により上記の試料Ｎｏ１，２，３
について膜抵抗ρ（Ω・ｃｍ）と拡散定数（ｃｍ2／ｓｅ
ｃ）×１０-5を測定した結果を示す。
について膜抵抗ρ（Ω・ｃｍ）と拡散定数（ｃｍ2／ｓｅ
ｃ）×１０-5を測定した結果を示す。
【００３２】
【表３】
【００３３】表３の結果から膜抵抗はシリカの表面積に
ほとんど依存しないが、拡散定数はシリカの表面積が大
きくなるほど小さくなることが判明した。
ほとんど依存しないが、拡散定数はシリカの表面積が大
きくなるほど小さくなることが判明した。
【００３４】この測定結果から表面積の大きいシリカと
高高密度ポリエチレン及びジオクチルフタレートを加熱
混練してペレット化した後に押出成形によりシート状に
成形し、溶媒を用いてジオクチルフタレートを抽出して
微多孔質膜のセパレータを作成し、このセパレータを用
いて電池を組み立てて該電池の特性評価を行った。上記
高密度ポリエチレンに代えてポリフッ化ビニリデンを用
いることもできる。
高高密度ポリエチレン及びジオクチルフタレートを加熱
混練してペレット化した後に押出成形によりシート状に
成形し、溶媒を用いてジオクチルフタレートを抽出して
微多孔質膜のセパレータを作成し、このセパレータを用
いて電池を組み立てて該電池の特性評価を行った。上記
高密度ポリエチレンに代えてポリフッ化ビニリデンを用
いることもできる。
【００３５】電池は１６００（ｃｍ2）の１０セル構造
とし、運転条件は充電１１（ｍＡ／ｃｍ2），８時間，
放電２０（ｍＡ／ｃｍ2）で１Ｖ／セル，液温３０℃と
した。この電池特性の測定結果を表４に示す。表４中の
ＬＰはシリカ表面積が１７０（ｍ2／ｇ），Ｅ−１５０
Ｋはシリカ表面積が２００（ｍ2／ｇ），ＨＤ−２はシ
リカ表面積が３００（ｍ2／ｇ）のセパレータ膜を使用
した電池である。
とし、運転条件は充電１１（ｍＡ／ｃｍ2），８時間，
放電２０（ｍＡ／ｃｍ2）で１Ｖ／セル，液温３０℃と
した。この電池特性の測定結果を表４に示す。表４中の
ＬＰはシリカ表面積が１７０（ｍ2／ｇ），Ｅ−１５０
Ｋはシリカ表面積が２００（ｍ2／ｇ），ＨＤ−２はシ
リカ表面積が３００（ｍ2／ｇ）のセパレータ膜を使用
した電池である。
【００３６】
【表４】
【００３７】表４によれば、表面積の大きいシリカを主
材料として用いることにより、クーロン効率は５％増加
し、エネルギー効率は８５％と良好な結果が得られた。
具体的にはシリカの表面積を従来の２倍とすることで臭
素の拡散定数は５分の１となり、且つ電池の電気量効率
で５％向上することが判明した。
材料として用いることにより、クーロン効率は５％増加
し、エネルギー効率は８５％と良好な結果が得られた。
具体的にはシリカの表面積を従来の２倍とすることで臭
素の拡散定数は５分の１となり、且つ電池の電気量効率
で５％向上することが判明した。
【００３８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる亜鉛−臭素電池のセパレータによれば、従来用いら
れているシリカよりも表面積の大きいシリカを採用し
て、このシリカと高密度ポリエチレン及びジオクチルフ
タレートを加熱混練してシート化し、ジオクチルフタレ
ートを抽出して得たセパレータを用いることにより、得
られた電池のクーロン効率、エネルギー効率は８５％が
向上し、特にシリカの表面積を従来の２倍とすることで
臭素の拡散定数は５分の１となり、且つ電池の電気量効
率で５％向上するととともに自己放電率は小さいまま維
持して電圧効率、電流効率、電池効率ともに良好な亜鉛
−臭素電池が得られる。
かる亜鉛−臭素電池のセパレータによれば、従来用いら
れているシリカよりも表面積の大きいシリカを採用し
て、このシリカと高密度ポリエチレン及びジオクチルフ
タレートを加熱混練してシート化し、ジオクチルフタレ
ートを抽出して得たセパレータを用いることにより、得
られた電池のクーロン効率、エネルギー効率は８５％が
向上し、特にシリカの表面積を従来の２倍とすることで
臭素の拡散定数は５分の１となり、且つ電池の電気量効
率で５％向上するととともに自己放電率は小さいまま維
持して電圧効率、電流効率、電池効率ともに良好な亜鉛
−臭素電池が得られる。
【００３９】従ってセパレータの材質とか厚みに起因す
る電池の総合効率の低下を防止して電池の性能を高める
ことができる上、格別高価な処理設備を必要としないた
め、コスト面からも有利な亜鉛−臭素電池のセパレータ
を提供することができる。
る電池の総合効率の低下を防止して電池の性能を高める
ことができる上、格別高価な処理設備を必要としないた
め、コスト面からも有利な亜鉛−臭素電池のセパレータ
を提供することができる。
【図１】膜抵抗測定セルの構造を示す概要図。
【図２】臭素透過量測定セルの構造を示す概要図。
【図３】亜鉛−臭素電池の作動原理を説明する概要図。
１…正極側貯蔵槽 ２…正極電解液 ３…臭素錯化合物 ４…負極側貯蔵槽 ５…負極電解液 ６…正極側ポンプ ７…四方弁 ８…正極マニホールド ９…負極マニホールド １１…セパレータ １２…中間電極 １３…集電電極 ２０…試料膜 ２１…電圧測定端子 ２２…電解液 ２３…電流印加端子 ２４…３ＭＺｎＢｒ2水溶液（Ａ液） ２５…３ＭＺｎＢｒ2＋０.２ＭＢｒ2水溶液
Claims (2)
- 【請求項１】 中間電極にセパレータを重ねて単セルを
形成し、この単セルを複数個積層して電池本体を構成す
るとともに、該電池本体の両端部に一対の集電電極と締
付端板を配置して一体的に積層固定するようにした亜鉛
−臭素電池において、 前記セパレータとして、高密度ポリエチレン樹脂に表面
積が大きなシリカとジオクチルフタレートを加熱混練し
てペレット化した後にシート状に成形し、溶媒を用いて
ジオクチルフタレートを抽出して得た微多孔質膜を用い
たことを特徴とする亜鉛−臭素電池用セパレータ。 - 【請求項２】 前記シリカの表面積を略３００（ｍ2／
ｇ）とした請求項１記載の亜鉛−臭素電池用セパレー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8214891A JPH1064500A (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | 亜鉛−臭素電池用セパレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8214891A JPH1064500A (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | 亜鉛−臭素電池用セパレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1064500A true JPH1064500A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=16663284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8214891A Pending JPH1064500A (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | 亜鉛−臭素電池用セパレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1064500A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4901050B2 (ja) * | 2000-05-30 | 2012-03-21 | 旭化成イーマテリアルズ株式会社 | 金属ハロゲン電池用セパレータ |
| AU2009211726B2 (en) * | 2008-02-06 | 2012-12-06 | Asahi Kasei E-Materials Corporation | Separator for metal halogen battery |
-
1996
- 1996-08-15 JP JP8214891A patent/JPH1064500A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4901050B2 (ja) * | 2000-05-30 | 2012-03-21 | 旭化成イーマテリアルズ株式会社 | 金属ハロゲン電池用セパレータ |
| AU2009211726B2 (en) * | 2008-02-06 | 2012-12-06 | Asahi Kasei E-Materials Corporation | Separator for metal halogen battery |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |