JPS59215670A - 亜鉛−臭素電池の電極 - Google Patents

亜鉛−臭素電池の電極

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JPS59215670A
JPS59215670A JP58090046A JP9004683A JPS59215670A JP S59215670 A JPS59215670 A JP S59215670A JP 58090046 A JP58090046 A JP 58090046A JP 9004683 A JP9004683 A JP 9004683A JP S59215670 A JPS59215670 A JP S59215670A
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JP
Japan
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electrode
bromine
zinc
efficiency
improve
Prior art date
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JP58090046A
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English (en)
Inventor
Akihiko Hirota
広田 明彦
Eiichi Fujii
藤井 栄一
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/96Carbon-based electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M12/00Hybrid cells; Manufacture thereof
    • 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
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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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、亜鉛−臭素電池における電気化学反応の効率
を高めるとともにその効率を安定維持させる電極に関す
るものである。
亜鉛−臭素系の二次電池において従来がら用いられてい
る電極を材料面から大別すると、金属を使用した金属電
極、炭素自体を使用した炭素電極及びプラスチックに導
電性材料(例えばカーボン。
銀粉末など)を添加混練して導′亀性を照写したプラス
チック電極がある。
このうち、金属電極について、電池を充電する際に発生
する臭素の腐食作用を考慮すると、その材質は例えば白
金などの貴金属に限定される。これら貴金属は一般に電
気抵抗が非常に小さいので、電池の電圧効率を高め、放
電時における放電時間を長くし、かつクーロン効率を良
好ならしめる利点を有しているが、最大の欠点はその価
格が高く、結局実用には不向きである。
また、炭素電極は金属電極に次いで電気抵抗が低いもの
ではあるが、機械的強度が低く、特に価撃に対する強度
が低いので、クランクシロ化のおそれが著しく高く、機
械的強度に対する信頼性に問題がある。加つるに、炭素
電極は一般に多孔性であるので、電極自体に隔離板の機
能を持たせるバイボーラ型直列積層電池ノステムにはそ
の使用ができないという欠点を有するものである。
最後のプラスチック電極は、機械的強度については充分
満足で柱るが、その電気抵抗が^く、電池の陽極側に使
用した場合に放電々極電位が低くなり、電池の電圧効率
を低下させる。また、電極表面の抵抗も高いので電極表
面における活物質の反応性か小さく、クーロン効率にお
いても低効率に甘んじなければならないという問題が残
っている。
以上のように各月料にはそれぞれ経済性、寿命。
効率などにおいて一長一短があシ、叱鉛−臭素系の二次
1u池に′ゲ心して使用できる電極材料は未だ見出され
ていない、。
木兄り」者らは、このような情況の中で高効率。
長5kt命、廉価な電極祠料をイ替るために上記プラス
チック電極に種々検討を加えた結果、電池の′電圧効率
、クーロノ効率を比較的容易に向上させることかLIJ
o目な電極に到遅した。
すなわち、本発明はプラスチックにカーボンブラックと
金属酸化物の粉末を添加し、これらを混練して成形し、
その成形物の表面に導電性フッ素樹脂シートを積層して
なる亜鉛−臭素電池の電極を要旨とするものである。
ここで、ベースとなるプラスチックとしてはポリオレフ
ィン樹脂を使用することができる。ポリオレフィン樹脂
を使用する場合は遊離臭素ないしはイオン状態の臭素と
長時間接触する電極に耐臭素性を持たせることができる
。ポリオレフィン樹脂としては例えば高密度ポリエチレ
ン樹脂(密度0.96?/c1ft以上)を使用するこ
とができる。
カーボンブラックを添加すΣのは上記電極に電導性を照
写するためである。カーボンブラックとしては例えば表
面4fJ 1000trX/ Pのケッチェンブラック
EC(ライオンアクゾ製)を使用することができる。
金属酸化物の粉末を添加するのは上記電極の放′tiL
t極電位を向上させるだめである。金属酸化物としては
取扱い及びプラスチックへの分散性の点よシ粉末状のも
のがよく、特にアルミナ(AAt Os ) 。
チタニア(’rtot)+シリカ(Sin2)を使用す
ると良い結果な得ることができる。金属酸化物の添加k
i・はカーボッブランクの添加前の1〜50wt%、望
ましくは5〜15wtチとすることができる。
この電極は表面に4延性フツ素樹脂ノートを積層密着し
てなるが、これは電極の表面績を拡大して′l極の電位
特性を向上させ、電圧効率、クーロン効率を向上させる
ためである。導・重性フッ素樹脂シートとしては例えば
ダイキン工業(株)製のものを使用することかできるが
、これに限定されるものではなく、導電性のフッ素樹脂
シートであれは任意に選択することができるが′電極面
表に密着しても導電性の良好なものが望ましく、またシ
ート状のものを使用する場合は熱圧着によ多積層密着さ
せることができるので、耐熱プレス性のものが好い。熱
圧着によれば比較的容易に積層密着できるので、電極製
造工程上有利である。熱圧着のだめのプレス圧、温度、
保持時間は導電性フッ素樹脂が強固に積層密着できる条
件を任意に選択することができる。導電性フッ素樹脂を
積層密着させる方法は熱圧着に限定されるものでI′i
なく、強固に積層密着させることができる方法であれば
任意に選択することができる。
本発明は以上説明したように寺′重性フッ素樹脂/−ト
を槓ノー密着して反応面積を大とし、活物質との反応を
良好ならしめたので奄IAt効率を向上させることがで
きる。また、フッ素樹脂は曲1臭素性が大きいので電池
の身命を篩めることかできる。
また金属酸化9勿の粉末を混在させてなるので、電極の
比抵抗を小ちくでき、電圧効率を向上させることができ
る。
しかして、この電極は即鉛−臭素電池に使用した場合、
従来のものと比較してその比抵抗を小さくでき、ま/ζ
その放゛亀々極゛′亀位(陽極側)を高めることができ
、亜鉛−芙素′龜池の′電圧効率を旨めることができる
以下、実施例によって本%明の構tM・効果を具体的に
説明する。
各実施例において使用する各種14L極は次の条件で製
造した。まず、密度0.96y−/cr/lの高密度ポ
ツェナレノ1Uo郡と表面(lt 1000 m’/f
fのケラチェノブラックEC5[J部全バフバリーて混
線する。バンバリーは容量1.61のB型バ/バリーを
使用し、混線は、投入%i: p 1.(J ” (約
113 ) + フラノンヤー圧: 2.8 K9/ 
cri (ラム圧)1回転速度;/7〜114rpm、
回転比;1:1.3.混練開始温1ai ; 50 ℃
、冷却開始温度;130〜1is℃で行なった。
原料は、バンバリーの運転開始後、全量をバンバリー内
に投入し、4分径プランジャー周辺を掃除し、8〜12
分後排出する。排出したものは2本ロールにかけるが、
この茶汁は、回転速度;24〜36 rpm (回転比
1:1.41)、ロール温度;120〜160℃とする
。ペレタイザーにかけられるようにスラブ状に切り出し
、これをベレットにした。次に、このベレットを用いて
プレス成形を行った。前処理として、このベレットを7
0 ’C。
20 wn117で6時間乾に¥6略せた。プレス成形
の条件としては、成形温度; 16o〜220T;、グ
レヒートブv ス; 2 K9/ crlテ10分間、
成型; 5 D Kg/7の圧力で1分間、冷却は加圧
下で速やかに行なう。
この場合の成型は冷却プレスを用いた。
上記の方法によシ試料を作成した。金属酸化物は原料を
B型バンバリーに投入する際にカーボンブラックととも
に添加した。金属酸化物は前述の6種をそれぞれ使用し
、カーボンブラックの添加量に対して各々5w%、10
w%添加した。これらは、はぼ同様の結果を示した。
導電性フッ素樹脂シートは熱圧着によってカーボンプラ
スチック素地に密着させた。使用した導電性フッ素樹脂
シートはダイキン工業(株)製ノものである。
〈実施例1〉 比較例として高密度ポリエチレン100部に対してケッ
チェンブラックECを常法により50部混練し、これを
成形した電極(以下、ECP)と、前述したチタニア(
TiO2)を更に常温によりカーボンブラックの際加用
−の5wt%混糾し、成型した電極(以下、T、C)、
更にTCの表面上に導電性フッ素樹脂ノー) (FR)
を密着させた本発明の寛@1(以]・、Ftt、1゛c
)の6種類で比較した。
まず、亜鉛−臭素を池(以下、Z B B )の陽極と
しての九亀々極を位を測矩比較した。測定条件は次の辿
りである。Eしが(液;5mo石/看ZnBr1浴液に
Br2を混入し、Nrt(lklj4=が0.5 mo
−I3/ 43になる様に調整した液。測置試料;直径
5 Q rran 、厚み1ffill10極IUI距
離;、51Jw+。測定温度;25+1℃。これらの光
電々位特性を第1図に示す。この結果、ECPに対して
T、C,FR,TCの順に充電々光密度に7・」するt
位が小さくなっている。
〈実施例2〉 亜鉛−臭素電池の陽極として実施例1で用いた上記34
1+1の電極を用い、その放電々′極′亀位を測定した
。ここで、4114液; 3 mo、g/、eZ n 
B rfi +B r2散、BrtmL O,5、1,
0、2,0、3,0mo−6/−gの4J1kを使用。
測定tli流密ii ; open 〜80 mA/c
I/L、側内温度;25±1℃、極間距離; 3[JW
。20mA/cIILにおける放電4位特性を第2図に
示す。この結果。
ECPに対して、T、 C、FR,TCは放゛屯々位が
高く、!侍にFIt、TCはこのZBB用電極電極て適
している事が判る 〈実施例6〉 上記実施例1の試料をZBBの陽極に用いて電圧効率を
比較した。このZBBの条Vトは以下の辿りである。電
極間距離; 21111m 、隔膜;ポリエチレン製の
機紐多孔膜(厚み1fi)、充・放′亀々流密度: 2
0 mA /CIl+ h極廟効面積+、 41J 0
ffl 、電解液;3 mo−eZ−eの臭化亜鉛g液
、電+vt液々fffl:500cc。
充電深度;80チ、陰極側電極;ECP使用。この結果
、クーロン効率においては各電極とも差はなかつだが、
電圧効率においてはECP65%。
T、C74チ、FR,TC80チとなった。
以上の結果からT、C#′i従来のECPと比較して電
圧効率が向上し、FR,TCはT、Cと比較して更に電
圧効率が向上し、ZHBに有効であることが確認できた
。なお、他の金夙酸化物(hpt os 、 s t 
oJを添加したものもT、Cと同様にFRをイ;]看さ
せることによって特性が向上した。
【図面の簡単な説明】
第1図は充’+tt方向の電流W[iに対する充電々極
電位の関係を示すグラフ、第2図は放電方向の電流密度
に対する放電々(a電位の関係を示すグラフである。 代理人 弁理士 木 村 三 朗

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)プラスチックにカーボンブラックと金属酸化物の
    粉末を添加し、これらを混練して成形し、その成形物の
    表面に411L性フツ素樹脂シートを積層してなる亜鉛
    −臭素電池の電極、
  2. (2)金属酸化物の添加量がカーボンブラックの添加量
    の1〜sowtチである特許請求の範囲第1項記載の亜
    鉛−臭素電池の電極。
  3. (3)金属酸化物がTiO2,A40.父は810.の
    1 f!if又は2種以上から成る% W+ h求の範
    囲第1項記載のりL鉛−臭素電池の電極。
  4. (4)プラスチックがポリオレフィン樹脂である特許8
    ij求の範囲第1項記載の亜鉛−臭素電池の電極。
JP58090046A 1983-05-24 1983-05-24 亜鉛−臭素電池の電極 Pending JPS59215670A (ja)

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS48104039A (ja) * 1971-08-31 1973-12-26
JPS5034730A (ja) * 1973-07-31 1975-04-03
JPS57119462A (en) * 1981-01-19 1982-07-24 Meidensha Electric Mfg Co Ltd Electrode for metal-bromine battery and its manufacture
JPS57121158A (en) * 1981-01-20 1982-07-28 Meidensha Electric Mfg Co Ltd Electrode of metal-bromine battery
JPS57121157A (en) * 1981-01-20 1982-07-28 Meidensha Electric Mfg Co Ltd Electrode of metal-bromine battery

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