JPS59111278A - 亜鉛−ハロゲン二次電池 - Google Patents

亜鉛−ハロゲン二次電池

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JPS59111278A
JPS59111278A JP57218387A JP21838782A JPS59111278A JP S59111278 A JPS59111278 A JP S59111278A JP 57218387 A JP57218387 A JP 57218387A JP 21838782 A JP21838782 A JP 21838782A JP S59111278 A JPS59111278 A JP S59111278A
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catholyte
zinc
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anolyte
secondary battery
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Takashi Hashimoto
敬史 橋本
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/365Zinc-halogen accumulators
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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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】 本発明は隔j模を用いた亜鉛−ハロゲン二次電池詳しく
はハロゲンとして、臭素、塩素を適用した能鉛−ハロゲ
ンニ仄電池に関するものである。
一般に亜鉛−ハロゲン二次電池にしては!11L釦−臭
素二次電池や亜鉛−塩素二次電池が知られている。なお
実用二次電池においては単電池を必要に応じて多数直列
および並列接続して実用電圧と電流な得る。またバイポ
ーラ型積層電池として使用されることが多い。本発明を
亜鉛−ハロゲン二次電池特に亜鉛−臭素二次電池に例を
とり以下説明する。
亜鉛−臭素二次電池はエネルキー密度か高い観点から近
年この実用化が研究されている。例えば第1図は′電解
液循環型の亜鉛−臭素二次電池の基本的構成を示すもの
で、図中1は単電池、2は陽極室、6は陰極室、4は隔
膜(セパレータ)、5は陽極、6は陰極、7は陽極数、
8は陰極液、9は陽極液貯槽、1oは陰極液貯槽、11
および12はポンプである。これら亜鉛−臭素二次電池
にお×100%)の向上か望まれていた。
一般に亜鉛−臭素電池の電圧効率を向上せしめるために
は、陽陰極間の距離を短かくし電圧損失を小さく1−ろ
か、又は使用する電解液中に′屯導度を向上せしめる添
加剤を添加すること等の手段により電圧効率は通常問題
とならない程高効率を維持しうる。然しなから亜鉛−臭
素二次電池のエネルギー効率は、上述の電流効率と電圧
効率との積で表わされる為にいくら電圧効率が高くても
、電流効率か低いと結局エネルギー効率は悪くなるので
亜鉛−臭素二次電池における低い電流効率の向上が従来
からの課題であった。
従来亜鉛−臭素二次電池の電流効率の向上に関する因子
としては、隔膜、電極、電解数の組成。
隔膜−電極間の距離、電流密度、充電深度等が考えられ
ている。
先ず隔膜の作用は、充電時発生する陽極室の臭素を対極
の陰極室に拡散させない機能を有し隔膜としてイオン交
換膜、多孔質膜か使用されている。
イオン交換膜は臭素などの陽極で発生したノ・ロゲン分
士の)広f1.なかなり、抑制し、陰極上の析出亜鉛と
の自己放電をおさえるため、電池性能として高い90〜
99%の′電流効率ケ与えるか、しかし電解液中での膜
電気抵抗が扁いため電圧効率を低下させる。これに対し
て多孔質膜はイオン交換膜に比べて膜電気抵抗が小さく
電圧効率の低下は少ないが前述の臭素(Brz)拡散は
イオン交換膜程おさえることが出来ず、電流効率として
は70〜85%と低い。
また電極としては、特に陽極側での放電4位の高いもの
程亀流効率も良くなるので、放電4位向上の為に電極に
特殊な工夫をこらす必要があり、経済上有利ではない。
電解液の組成としては種々の添加剤による組成の提案か
あり、夫々成る程度の効果をあげているか、種々の条件
によってその組成4−変化し、末だ本問題を解決する組
成は見出されていない。以上述べた以外の残りの隔膜−
電極間の距離、電流密度、充電深度等の因子は、′電流
効率の向上のみで法定される訳ではな(、それ以上に亜
鉛−臭素二次電池全体のエネルキー密度の点からも検討
される内容であり一般的に電流効率の向上のためのみに
よっては11N単に決定されない因子である。この様に
亜鉛−臭素二次電池の電流効率向上対策としてけ他の方
法で改善する必要が従来から望まねていた。
即ち本発明の目的は亜鉛−ハロゲン二次電池特に亜鉛−
臭素二次電池の電流効率を向上せしめにある。
本発明の要旨は、陽1a室と陰極室とを隔膜により、分
離し、陽極室内の陽極液および陰極室内の陰極液を循環
せしめる亜鉛−ハロゲン二次電池において、陰極室内の
陰極液圧を陽極室内の陽極液圧より大とし、陰極液ケ多
孔質膜を通して陽極室内に移動せしめ、陽極上で発生し
たハロゲン分子例えば臭素分子(Br2)か隔膜を通し
て陰極上に拡散し、陰極上に析出した亜鉛と自己放電を
することを防止することにより電流効率を向上セしめた
、亜鉛−ハロゲン二次電池を提供するにある。
本発明者は、前述の陽極上に発生した臭素を比較的電圧
効率の高い多孔質膜を隔膜として用いた亜鉛−臭素二次
電池において、@極室内の陰極液圧と陽極室内の陽極液
圧とを変動せしめた場合の多孔質膜を通過する電解液の
移動量と電流効率との関係ケ実験研究した結果、ψその
間((有意差かあることを兇出し本発明に至ったもので
ある。
第2図は本発明による亜鉛−臭素電池の基本的構成を示
すもので図中の数字のうち第1図と同じものは同一のも
のを表わすものであり、その説明を省略する。第2図に
おいて単電池1内部の陽極室2と陰極室6との間に圧力
差を生じさせ、多孔質膜よりなる隔膜4を通して、陰極
室内の圧力が陽極室内より大なるように調節することに
より陰極室6から陰極液8か陽極室2に移動するため、
陽極液Z中における臭素(Br2)の陰極室6中への拡
散を抑制御1、自己放電をおさえ、電流効率が、圧力差
を付加しない状態に比して著しく向上せしめうろもので
ある。
即ち多孔質膜よりなる隔膜4を通しての単位時間、層単
位面積当りの平均電解液移動量(mt/cit、わと単
電池充放電時の電流効率との関係は第6図に示すものと
なる。本第3図において横軸は平均電解液移動量を、縦
軸は単電池電流効率(%)を示すもので、横軸中止の場
合陰極室6より隔膜4を通して陰極液8が陽極室2に流
れ込み陽極液7より陰極液8への臭素(Br2)拡散が
抑制さねる。この場合の電流効率は液移動が行なわれな
い場合の82%に対して0.04フルt/cri、、L
σ)場合95%と著しく向上する。また負の場合は、陽
極室2より陰極室3へ陽陰i7か流れ込み陽惨液Z中の
臭素が陰極i8中へ拡散し陰極に析出した亜鉛と自己放
電を起し電流効率を低F七しめる場合である。以上より
電流効率の向上のため陰極室内の陰1愼液を圧加iるこ
とか有効であることが判った。
陰極液1多動を生せしめるための圧力差は次の様な手段
によって用能となる。
第1には陰極液8の循環系路(陰極室6→出ロ配管14
→陰極液貯槽10→人ロ配管16→ポンプ129陰極室
6)の配管抵抗損失を陽極液7の循環系路(陽極室2→
出ロ配肯16→陽極液貯槽9→人口配−#15→ポンプ
11→陽億室2)の配管抵抗損失より小さくする方法で
あり、具体的には配管14.16の断面積または長さを
配管13゜150断面積fたは長さをより小さくしたり
長くする方法、或は陰極室出口配管14に、弁17を設
は陰極室6内の液圧を上昇せしめろ。
次に、第2としては陰極液8の循環量を陽極液7の循環
量より大とする方法であり、そのためには陰極液用ポン
プ12の出力を陽極液用ポンプ11の出力より大とする
以上の如く、陰極室3内の陰極液8を圧加することによ
り陰極液を陽極室2内に移動せしめ亜鉛−臭素電池の充
放電を行なう場合陽極液貯槽9中の陽極液7は移動電解
液のため増加し続ける。前記陽極液貯槽9中に増加した
液を陽極液貯槽に戻すには陰極欣貯槽間の共通配管18
中の弁19を介して竹に充′1シ初期または放電末期に
おける臭素含有着の少ない陽極液7を徐々に陰極液貯槽
10に戻す2かまたは、充放電の後一般に洗いと百われ
る完全放’に’+行なった後に弁19を開くことにより
陰極液貯槽10と陽極液貯槽9の間に設けた共通配管1
8fX′経由して電解液を戻す。
次に本発明の実施例について述べろ。
実施例 添付第2図に示す如き曲鉛−臭素二次電池において、多
孔質膜として市販の厚み04鯖の膜(旭化成(沫)製F
P膜)を・使用し電解液として6モル/lの臭化亜鉛(
Z n B r2 )溶液に1モル/lの錯化剤(メチ
ル、エチル、モルホリニウムブロマイド)を添加l−だ
溶液を用い、史に陽極液中に02モル/1の臭素(Br
v)を添加した。
液循環系路での圧力損失差は陰極液配管出口14中の弁
17により管径を調節し陰極室6内の電解液8の圧力と
陽極室2内の電解液7の圧力とに圧力差(0,08kg
/a!以下)を生せしめ平均電解液移動量(−nt/f
f1. L )を測5j:Lだ。尚充電の電流密度は2
0ynA/cfflで充電は6時間行ない、放電は電池
電圧か1ボルトに低−ドするまで行なうた。充放電中は
移動した電解液を陽、陰画極液貯槽9.10に夫々貯蔵
した。即ち1瀘極室6より陽極室2に電解液か移動した
場合陽極液貯槽9中の陽極iM7は充放電中は増加1−
続ける。そして前記陽極室2に移動した軍JIII液は
、充放電の陵で先金放電を行なった後共逼配看18の弁
19を開は陰極液貯mi。
に戻した。この間の夫々の液移動量に対応fろ電流効率
を測定した。
以上の結果を第6図に示す。第6図に示す如く平均膜中
篭1I11液移動1か負の場合電気量効率は低(陽極室
2−\隔膜4を通L7て液移動させた方が電気量効率が
向上する結果か得られた。
本発明は、亜鉛−臭素二次電池ばかりでなく陽極に於て
生成するハロゲン分子が陰極上の亜鉛の自己放tを促進
せしめる様な亜鉛−ハロゲン二次′区池に適用して、電
気量効率を向上せしめろ有用な電池である。
【図面の簡単な説明】
第1図は電解液循環型の亜鉛−臭素二次電池の基本的構
成を示す模式図、第2図は本発明による電解液循環型の
亜鉛−ハロゲンニ久電池の基本的構成を示す模式図、第
6図は単邂池′亀気量効率と平均膜中電解a移動量との
関係を示すグラフである。 1:単電池、2:陽極室、6 陰極室、4゛隔膜、5 
陽也、6.陰極、7:陽極液、8:陰極液、9.@極液
貯槽、10:陰極液貯槽、11゜12:ポンプ、1ろ、
14:出口配管、15.16=入ロ配管、17.19:
弁。 代理人 弁理士  木 村 三 朗

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)陽極室2に陰極室6とを隔膜により分離し、陽極室
    2内の陽極液7および陰極室5内の陰極液8を循環せし
    める亜鉛−ハロゲン二次電池において、陰極室ろ内の陰
    極液8の液圧を陽極室2内の陽極液7の液圧より大とし
    前記陰極液8を前記隔膜を通して陽極室2内に移動せし
    めるようにしたことを%徴とする亜鉛−ハロゲン二次電
    池。 2)前記隔膜か多孔質膜であることを特徴とする特許請
    求の題囲第1項記載の亜鉛−ハロゲン二次電池。 6)陰極液循環系路の陰極室出口14からポンプ12間
    の配管抵抗損失を、陽極液循環系路の陽極室出口13か
    らポンプ11間の配管抵抗損失より小さくし陰極液圧を
    陽極液圧より大とすることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の亜鉛−ハロゲン二次電池。 4)陰極液循環系路の配管断面積な陽極液循環系路の配
    管断面積より小さくしたことを特徴とする特許請求の範
    囲第6項記載の亜鉛−ハロゲン二次電池。 5)陰極液循環系路の配管長さを陽極液循環系路の配管
    長さより長くしたことを特徴とする特許請求の範囲第6
    項記載の亜鉛−ハロゲン二次電池。 6)陰極液循環系路中の陰極室液出口14側配管断面積
    を弁17にて絞りたことを特徴とする特許請求の範囲第
    6項記載の亜鉛−・・ロゲン二次電池。 7)陰極液の循環量を陽極液の循環量より大とし陰極液
    圧を陽極液圧より大とすることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の亜鉛−ハロゲン二次電池。
JP57218387A 1982-12-15 1982-12-15 亜鉛−ハロゲン二次電池 Granted JPS59111278A (ja)

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JPS59111278A true JPS59111278A (ja) 1984-06-27
JPH0367308B2 JPH0367308B2 (ja) 1991-10-22

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0165000A2 (en) * 1984-06-06 1985-12-18 Kabushiki Kaisha Meidensha Metal-halogen secondary battery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0165000A2 (en) * 1984-06-06 1985-12-18 Kabushiki Kaisha Meidensha Metal-halogen secondary battery

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JPH0367308B2 (ja) 1991-10-22

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