JPS58165279A - 光電池 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ハロゲン化銀の光分解によって生成するハロ
ゲンと銀を活物質として起電反応させる光電池に関する
。

ハロゲン化銀が光分解することは古くから知られており
、写真やホトクロガラスに利用されている。

一方、電池においては、銀とノ・ロゲンとを活物質に利
用する試みがある。例えばＲｂＡｇ４Ｉ５　。

ムｇ３ｓＩなどの銀塩からなる固体電解質と、銀を活物
質とする負極と、ハロゲン、主にヨウ素と黒鉛との混合
物、あるいはＲｂｌ５　、　ＮＲ４Ｘ３（Ｒはアルキル
基）、又はヨウ素を含む電荷移動錯体を用いた正極とか
らなる一次電池である。しかし、−次電池とするには材
料自体が高価で、コスト当たりの出力が小さいので実用
性に乏しい。

又ムｇＩあるいはムｇＢｒの片側に透明電極、他の側に
黒鉛電極を設け、透明電極を通って入射する光によって
分解したハロゲンを黒鉛電極に吸収させるようにした二
次電池も試みられている。しかし、コスト当たりの出力
を大きくするには電解質層の厚みを１０μｍ程度以下の
薄層にしなければならず、一方この厚さでは精々数回程
度しか繰り返し使用−ができず、また黒鉛へのハロゲン
の吸着速度が遅く、しかも吸着量が少ないので量子効率
が低いという欠点があった。

最近、石油が枯渇して代替エネルギーとして太陽エネル
ギーの活用が叫ばれているが、地表でのエネルギー密度
が低い上に、季節的に、時間的に、また気象的に変動す
るので活用が難しく、現在では熱的利用が大部分で、衛
星や遠隔地の灯台などで太陽電池が二次電池と組み合わ
されて僅かに使われているに過ぎない。太陽電池はその
発電コストが高価なことが大きな障害となっている。

発明者らは、先に電解質に銀および銅の混合塩を用い、
正極として黒鉛極の代わりにノ・ロゲンと電荷移動錯体
を形成する物質を用いる方法を提案した。この構成によ
れば、電解層質層は比較的安価であり、厚さを厚くして
繰り返し寿命を延ばすことができ、しかも正極によるハ
ロゲンの吸収量も多く、光分解の量子効率を上げること
も可能である。しかし、分解したハロゲンが錯体電極に
移動するには、電解質層を通って行われるので、これを
速くするには、電解質層にスリットを入れるなどの配慮
を必要とし、この点茶都合であった。

本発明は、以上に鑑み、光によって高効率で充電できる
長寿命の二次電池を提供するものである。

以下、本発明を実施例により説明する。

第１図は本発明による電池の構成例を示す。１は鉛ガラ
スやアクリル樹脂などの透明材からなる電極支持体、２
は支持体上に被着した透明電極である。この電極は、白
金の蒸着層、またはＳｎをドープした工ｎ２０３もしく
はＩｎをドープした５ｎ０２上に白金を少量添加したも
のから構成される。

３は鉛ガラスやアクリル樹脂などの透明材からなる電極
支持体、４はその表面に被着した透明な負極集電体であ
る。この集電体は、銀の蒸着層、またはＳｎをドープし
たＩｎ２Ｏ３もしくはＩｎをドープしたＳｎＯ２上に銀
を蒸着したものから構成される。６は集電体４上に設け
たハロゲン化銀を含１：ｉ む感光層であり、：蒸着、スパッタリングあるいはｊｉ
ｌ：・ 塗布、乾燥により□形成することができる。

６．７はガラス皐樹脂の透明材からなる外装部材、８，
９は間隔板であり、これらによりセルを密閉し、透明電
極２と感光層５との間に液室１゜を構成している。液室
１ｏには感光層のハロゲン化銀を構成するハロゲンと同
種のハロゲン及びハロゲン化カリウムを含み、ｐＨを６
以下に調整した水溶液からなる電解液が収容されている
。１１は正極端子、１２は負極端子である。

この電池は、正極側、すなわち外装部材６側から感光層
６に光を照射することによって充電する。

光照射により感光層６のハロゲン化銀は光分解し、負極
集電体４上に銀が析出するとともに、生成するハロゲン
が電解液中に溶解する。次に放電すれば感光層にハロゲ
ン化銀を生成する。

図示の構造の電池は、負極側も透明材で構成しているの
で、正、負極側双方から光照射することにより、充電を
速くすることができる。

感光層は、ハロゲン化銀単独で構成してもよいが、これ
に同種のハロゲンを用いたハロゲン化銅を９０モルチ以
下の割合で加えたものにより構成するのがよい。まだ、
上記のハロゲンとしては臭素、ヨウ素が適当である。

、　　写真においては可視光全域に感光領域を拡げるた
めに、例えばムｇＢｒにムｇＩを加えたり、ハロゲン化
銀よりバンドギャップの低い色素を増感剤として用いる
ことが行われている。例えばムｇＢｒにｏ、ｓ％程度の
増感色素を添加すると、吸収波長端がｓ　ｏ　ｏ　ｎｍ
からｓ　ｓ　ｏ　ｎｍに移ることが知られている。また
、一般に、ハロゲン化銀のノ・ロゲンがＣ／　−＋　Ｂ
ｒ　＋　Ｉと変わると吸収端も４１５−５００−＋５８
Ｑｎｌｎと長波長に移るが、ムｇ／ムｇＢｒ／Ｂｒ２電
池の起電力は室温で１．ｏｌｖ、ムｇ／ムｇＩ／Ｉ２電
池の起電力は０，７ｖと低くなることが分かつている。

次に、感光物質としてムｇＢｒを基本にし、これに増感
色素３，３′−ジエチル−４，５，４’、６’　−ジベ
ンゾチアカルボシアニンプロマイ）”ｌ）’ＣｕＢｒを
加えた例について説明する。前記色素の吸収光波長は６
３０〜６９０　ｎ１ｌｌで、６４０　ｎＨにピークを有
する。

電池は第１図のような構成とし、透明電極２は白金の蒸
着層、負極４は銀の蒸着層を用い、厚さ約２０人、電極
面積１　ｃＡとした。感光層５は約１０１ｍの厚さの蒸
着層で構成し、その表面に上記増感光色素の０．１−Ｃ
，ｔＬ／ｌの水溶液を約Ｑ、１０ｃスプレーによって塗
布し、乾燥した。電解液は０．１８〆ｌのＫＢｒと０．
１モル／ｌのＢｒ２を含む水溶液で、ＨＢｒによってｐ
Ｈを２に調整した。

上記のようにして作った電池は、暗所で一度ＳＯＯμム
の電流で０，８ｖまで予備放電した後、正極から６ｏｃ
ＩｒＬの距離の５００Ｗのキセノンランプで１分間照射
し、次に６００μムで終止電圧ｏ、ｓＶまで放電した。

第２図は感光層におけるｋｇＢｒとｃｕｎｒとの混合割
合と放電持続時間との関係を示す。なお、感光層には増
感色素が加えである。ＣｕＢｒの添加効果は９０モル％
まで認められる。

第３図はｃｕＢｒの添加割合を８０モルチとし、増感色
素を添加したもの（Ａｌ、及び添加しないものＣＢ＋に
ついての放電特性を示す↑−，Ｃは比較例で、ムｇＢｒ
の固体電解質層の片面に銀の集電体を被着し、他側に黒
鉛正極を圧着して構成した電池についての同様の特性を
表す。この電池Ｃについては光は負極側から照射した。

図から明らかなように、増感色素を用いる効果及び電解
液層を設ける効果は明らかである。

第４図は光照射による充電と放電を繰り返しだ場合の放
電持続時間の変化を示している。Ａ、Ｂ。

Ｃは第３図の場合と同様の構成の電池の特性を表し、Ｄ
は感光層をムｇＢｒと増感色素により構成した電池の特
性を表す。

図からＣｕＢｒの添加及び増感色素を用いる効果は長期
間にわたって持続され、また電解液を用いる効果は長寿
命化に著しく役立っていることが認められる。

次に、上記ムの構成の電池について、正極側から（ム１
）、負極側から（ムク１．正負両極袖からＣム５）それ
ぞれ光照射した場合の照射時間と量子効率の関係を第６
図に示す。Ｃは□前記の比較例の電池の特性を示す。本
発明のものは、照射初期の効率が著し１ く高いことが分かる。” 以上のように、本発明によれば、光によって効率よく充
電できる二次電池を得ることができる。

まだ、感光層にハロゲン化銅を加えることにより、安価
にできるばかりでなく、放電特性も向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による電池の構成を示す縦断面図、第２
図は感光層におけるＣｕＢｒの添加割合と放電持続時間
との関係を示す図、第３図は増感色素を用いたものと用
いないものの放電特性の比較を示す図、第４図は充放電
に伴う放電持続時間の変化を比較した図、第６図は光照
射時間と量子効率の関係を比較した図である。 １．３・・・・・・電極支持体、２・・・・・・透明電
極（正極）、４・・・・・・負極、１ｏ・・・・・・電
解液室。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名草１
図 第２図 ＣａＢｐ　（モル勢） ３図 絞ｆｉ１ｍコ（づＤｉ） （【ρン　ｍ−Ｎ’＊　　喜 区　　　（勺市ｐｓｉ去

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）銀よりなる集電体にノ・ロゲン化銀を含む感光層
   を設けた負極と、透明電極からなる正極と、前記両電極
   間に介在し、前記ノ・ロゲン化銀を構成するハロゲンと
   同種のノ・ロゲン及びノ・ロゲン化カリウムを含むｐＨ
   ６以下の水溶液からなる電解液とを備え、光により充電
   するように構成した光電池。
2. （２）　　前記感光層が、ハロゲン化銀を構成するノ・
   ロゲンと同種のハロゲンを用いたハロゲン化銅を含む特
   許請求の範囲第１項記載の光電池。