JPS60249266A - 亜鉛―臭素二次電池のセパレータ - Google Patents
亜鉛―臭素二次電池のセパレータInfo
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- JPS60249266A JPS60249266A JP59102659A JP10265984A JPS60249266A JP S60249266 A JPS60249266 A JP S60249266A JP 59102659 A JP59102659 A JP 59102659A JP 10265984 A JP10265984 A JP 10265984A JP S60249266 A JPS60249266 A JP S60249266A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上利用する分野〕
本発明は、電解液循環型亜鉛／臭素二次電池において陰
極室と陽極室とを区画するためのセパレータに関し、更
に詳しくは核二次電池のエネルギー効率を高める微細多
孔質膜の厚さ及び気孔率を規定することにより、エネル
ギー効率を一層向上させると共にセパレータの耐用寿命
の処長を図るものである。
極室と陽極室とを区画するためのセパレータに関し、更
に詳しくは核二次電池のエネルギー効率を高める微細多
孔質膜の厚さ及び気孔率を規定することにより、エネル
ギー効率を一層向上させると共にセパレータの耐用寿命
の処長を図るものである。
電解液循環型亜鉛／臭素二次電池は、第１図に示すよう
な基本的構成をなすものである。図中の符号ｒｌｌ Ｉ
／ｉ電池本体をなす単セル、１２）は陽極室、（３）は
陰極室、（４）はセパレータで、前記陽極室１２１と陰
極室（３）を区画する。（５）は陽極、（６）は陰極、
（９）は陽極液貯蔵槽、ｆ１１１＋は陰極液貯蔵槽、ｆ
ｌｌ）ｆ１２１はポンプである。充電時は、ポンプ（１
υ０２を開き、電解液が矢印の方向に循環し、陰極（６
）ではＺｎ＋２ｅ −＋ Ｚｎ。
な基本的構成をなすものである。図中の符号ｒｌｌ Ｉ
／ｉ電池本体をなす単セル、１２）は陽極室、（３）は
陰極室、（４）はセパレータで、前記陽極室１２１と陰
極室（３）を区画する。（５）は陽極、（６）は陰極、
（９）は陽極液貯蔵槽、ｆ１１１＋は陰極液貯蔵槽、ｆ
ｌｌ）ｆ１２１はポンプである。充電時は、ポンプ（１
υ０２を開き、電解液が矢印の方向に循環し、陰極（６
）ではＺｎ＋２ｅ −＋ Ｚｎ。
陽極（５）では２１３ｒ−＋ Ｂｉｘ ＋２門の反応を
生じ、陽極（５）で生成された臭素は分子となって電解
液中に混じシ一部は溶解し、大部分は陽極液中の錯化剤
によって錯化物となり、陰極液貯蔵槽（９）内に沈澱し
て蓄積される。放電時は、電解液が矢印の方向に循環し
た状態で各電極ｆ６１ （５１では上記反応式と逆の反
応を生じ、析出物（７，ｎ、 Ｂｉｘ ）が各電極（６
１ｆ５１上で消費（酸化、還元〕され、電気エネルギー
が放出される。
生じ、陽極（５）で生成された臭素は分子となって電解
液中に混じシ一部は溶解し、大部分は陽極液中の錯化剤
によって錯化物となり、陰極液貯蔵槽（９）内に沈澱し
て蓄積される。放電時は、電解液が矢印の方向に循環し
た状態で各電極ｆ６１ （５１では上記反応式と逆の反
応を生じ、析出物（７，ｎ、 Ｂｉｘ ）が各電極（６
１ｆ５１上で消費（酸化、還元〕され、電気エネルギー
が放出される。
この場合、セパレータ（４）の役目即ち作用は、充電時
には亜鉛が陰極（６）の表面に析出し、陽極（５）では
臭素が発生し電解液中に拡散、溶解するので、ここで発
生した臭素が陰極側へ移動すると、亜鉛と直接反応して
亜鉛を溶解させてしまうことを防止するため隔膜として
設けらねている。このセパレータ（４）には、価格及び
耐臭素性に優れていることからポリエチレン、ポリプロ
ピレン等のポリオレフィン系プラスチックと含水シリカ
（ＳｉＯｚ・ｎ Ｈ＋ Ｏ）の混合物を生体とする多孔
質の膜を用いている。
には亜鉛が陰極（６）の表面に析出し、陽極（５）では
臭素が発生し電解液中に拡散、溶解するので、ここで発
生した臭素が陰極側へ移動すると、亜鉛と直接反応して
亜鉛を溶解させてしまうことを防止するため隔膜として
設けらねている。このセパレータ（４）には、価格及び
耐臭素性に優れていることからポリエチレン、ポリプロ
ピレン等のポリオレフィン系プラスチックと含水シリカ
（ＳｉＯｚ・ｎ Ｈ＋ Ｏ）の混合物を生体とする多孔
質の膜を用いている。
しかして、発明者らのグループが先に特願昭５８−５１
８５号をもって提案したセパレータは、多孔質膜の膜厚
を変化させることによるエネルギー効率の変動を考慮し
た上で、最適の膜厚を０．４喘〜０、８ ｍとしたので
あった。ところで、その後の発明者の研究の結果から、
ポリエチレンまたはポリプロピレンと含水シリカの混合
物を生体とした多孔質膜をセパレータとして用いた場合
、該膜内に電解液が浸透し縦横両方向に伸びが生じるこ
とが判明した。この伸びは、第２図（ａ） Ｋ示す如く
セパレータ（４）の枠（７）に張られた多孔質膜（８）
に矢印で示す撓みを生じる。実用的な電池は単セルを複
数積層し、積層長さを少くするため、即ち単位体積当り
のエネルギー効率を大にするために、電極間隔を数■に
するので、多孔質Ｍ（８）が極端な場合は電極に接触し
て亜鉛が膜に付着することがある。これはセパレータ（
４）の多孔質膜（８）の厚さ不足に起因するものと考え
られ、薄いとより撓み易いということがわかった。
８５号をもって提案したセパレータは、多孔質膜の膜厚
を変化させることによるエネルギー効率の変動を考慮し
た上で、最適の膜厚を０．４喘〜０、８ ｍとしたので
あった。ところで、その後の発明者の研究の結果から、
ポリエチレンまたはポリプロピレンと含水シリカの混合
物を生体とした多孔質膜をセパレータとして用いた場合
、該膜内に電解液が浸透し縦横両方向に伸びが生じるこ
とが判明した。この伸びは、第２図（ａ） Ｋ示す如く
セパレータ（４）の枠（７）に張られた多孔質膜（８）
に矢印で示す撓みを生じる。実用的な電池は単セルを複
数積層し、積層長さを少くするため、即ち単位体積当り
のエネルギー効率を大にするために、電極間隔を数■に
するので、多孔質Ｍ（８）が極端な場合は電極に接触し
て亜鉛が膜に付着することがある。これはセパレータ（
４）の多孔質膜（８）の厚さ不足に起因するものと考え
られ、薄いとより撓み易いということがわかった。
本発明は、電解液循環型亜鉛／臭素二次電池におけるオ
レフィン系プラスチックと含水シリカを生体としたセパ
レータが、電池として充放電を繰返す間に撓みを生じる
問題に鑑みて、これを解決するためになされたものであ
シ、併せて電池のエネルギ効率の向上とセパレータの耐
用寿命の延長を図る。
レフィン系プラスチックと含水シリカを生体としたセパ
レータが、電池として充放電を繰返す間に撓みを生じる
問題に鑑みて、これを解決するためになされたものであ
シ、併せて電池のエネルギ効率の向上とセパレータの耐
用寿命の延長を図る。
〔問題点を解決するための手段及びその作用〕次に、上
記の問題点を解決するための本発明の概要を示せば、第
１図に一例として示す如き単セルを微細多孔質からなる
七ノ（レータで陰極室と陽極室に区画し、該陰極室及び
陽極室に夫々電解液を循環せしめるようにした電解液循
環亜鉛／臭素二次電池において、前記上）くレータの実
質的厚さを０．６ ｒｘｓ 〜１．６ ｗｓ好ましくけ
０．６ ｍ 〜１．４ ａｍとすることを要旨としてい
る。
記の問題点を解決するための本発明の概要を示せば、第
１図に一例として示す如き単セルを微細多孔質からなる
七ノ（レータで陰極室と陽極室に区画し、該陰極室及び
陽極室に夫々電解液を循環せしめるようにした電解液循
環亜鉛／臭素二次電池において、前記上）くレータの実
質的厚さを０．６ ｒｘｓ 〜１．６ ｗｓ好ましくけ
０．６ ｍ 〜１．４ ａｍとすることを要旨としてい
る。
また、上記セパレータの孔径範囲が５μｆｆ１〜１０−
３μｍで、かつ最大分布孔径範囲が１０−！μｍ〜１０
−！μｍで、気孔率が３０〜７０％であることが本発明
の効果を高める上で好ましい。
３μｍで、かつ最大分布孔径範囲が１０−！μｍ〜１０
−！μｍで、気孔率が３０〜７０％であることが本発明
の効果を高める上で好ましい。
セパレータの構成を上記の通シに規制することによシ、
電池内における七ノ（レータの撓みは解消し、電池のエ
ネルギー効率の上昇、七）くレータの耐用寿命の延長が
図られる。
電池内における七ノ（レータの撓みは解消し、電池のエ
ネルギー効率の上昇、七）くレータの耐用寿命の延長が
図られる。
次に、本発明の実施例を示す。次の第１表は電解液循環
型亜鉛／臭素二次電池を電池として充放電を繰返した場
合のセパレータ（４）を構成する多孔質Ｈ！Ｘｆ８１の
撓みの発生度を示す。１３．４ｍＡ／−の電流密度で８
時間放電を５０サイクル行った結果である。
型亜鉛／臭素二次電池を電池として充放電を繰返した場
合のセパレータ（４）を構成する多孔質Ｈ！Ｘｆ８１の
撓みの発生度を示す。１３．４ｍＡ／−の電流密度で８
時間放電を５０サイクル行った結果である。
上記第１表の内容から明らかなように、多孔質膜（８）
の厚さが０．２ ｍ 、 ０．４ ｗＩのように薄い場
合は、吸水（電解液）して膨張し、大きな撓みが発生し
、かつこの撓みが第２図（ａ）の如く一ケ所へ集中し易
い傾向がみられる。しかし、本発明の規制する０、 ６
ａｓ以上の膜厚の有する場合は、第２図（ｈ）に示す
如く外見上ｄ′撓みがみられず、併みが分散され、電池
としての作用、性能上影響のないことを確認した。また
、膜厚が１．６ ｍｍを超えると、次の第３図の説明で
明らかにするように、電圧効率、エネルギー効率が低下
するので、これを上限とした。
の厚さが０．２ ｍ 、 ０．４ ｗＩのように薄い場
合は、吸水（電解液）して膨張し、大きな撓みが発生し
、かつこの撓みが第２図（ａ）の如く一ケ所へ集中し易
い傾向がみられる。しかし、本発明の規制する０、 ６
ａｓ以上の膜厚の有する場合は、第２図（ｈ）に示す
如く外見上ｄ′撓みがみられず、併みが分散され、電池
としての作用、性能上影響のないことを確認した。また
、膜厚が１．６ ｍｍを超えると、次の第３図の説明で
明らかにするように、電圧効率、エネルギー効率が低下
するので、これを上限とした。
なお、本発明釦おいてセパレータ（４）のオレフィン系
プラスチックと含水シリカの混合物を生体とした多孔質
Ｊ［ｉ （８）の孔径範囲を５μｍ〜１０−〜．とじ、
かつ最大分布孔径範囲を１０−２μｍ〜１０−１ ｔｏ
ｎとし、気孔率を６０〜７０チとしたのは、それらの下
限未満では本発明の効果が得らねず、また上限を超えた
場合も同様に本発明の効果が得られないことを確認した
結果による。
プラスチックと含水シリカの混合物を生体とした多孔質
Ｊ［ｉ （８）の孔径範囲を５μｍ〜１０−〜．とじ、
かつ最大分布孔径範囲を１０−２μｍ〜１０−１ ｔｏ
ｎとし、気孔率を６０〜７０チとしたのは、それらの下
限未満では本発明の効果が得らねず、また上限を超えた
場合も同様に本発明の効果が得られないことを確認した
結果による。
第３図ｉｔ３”０１／ＺｎＢｇｓ ４ｍｏしｔ ＮＨ４
Ｃｚ＋Ｂｒｇ錯体形成剤１ｍｏｌ／ からなる電解液を
用いて８時間充放電した場合の多孔質膜の膜厚と電池効
率の関係を示したグラフである。この第３図から明らか
なように、膜厚が０．４■〜０．８■の場合に電池効率
が最大となるが、０．４ｍ＋では充放電サイクルを重ね
ると膜の撓みで亜鉛が膜に付着する等のことがあシ好ま
しくなく、また１、 ６ ｗａａ付近でクーロン効率が
飽和するので、それを超える厚さでは電圧効率の低下の
みで生じるだけである。よって膜厚は０．６〜１．６鵡
の範囲好ましくは０．６〜１．４■の範囲とすることが
必要である。
Ｃｚ＋Ｂｒｇ錯体形成剤１ｍｏｌ／ からなる電解液を
用いて８時間充放電した場合の多孔質膜の膜厚と電池効
率の関係を示したグラフである。この第３図から明らか
なように、膜厚が０．４■〜０．８■の場合に電池効率
が最大となるが、０．４ｍ＋では充放電サイクルを重ね
ると膜の撓みで亜鉛が膜に付着する等のことがあシ好ま
しくなく、また１、 ６ ｗａａ付近でクーロン効率が
飽和するので、それを超える厚さでは電圧効率の低下の
みで生じるだけである。よって膜厚は０．６〜１．６鵡
の範囲好ましくは０．６〜１．４■の範囲とすることが
必要である。
以上説明したように、本発明によれば次の効果が得られ
る。
る。
（１１高いエネルギー効率を得ることができる。
ｒ２１セパレータの多孔質膜の撓みが一ケ所へ集中せず
、セパレータの耐用寿命を延長させることができる。
、セパレータの耐用寿命を延長させることができる。
第１図は電解液循環型亜鉛／臭素二次電池の模式的縦断
面図、第２図はセパレータの模式的横断面図で、（ａ）
＃′ｉ膜厚０．４−以下のもの、（ｂ）は膜厚０、６
ａｓ以上のもの、第３図はセパレータの膜厚と電池効
率の関係を示すグラフである。 （１１・・・単セル、（２）・・・陽極室、（３）・・
・陰極室、（４）・・・セパレータ、（５１・・・陽ｍ
、（６１・・・陰極、（７）・・・セパレータの枠、（
８）・・・セパレータの多孔質膜、（９）・・・陽極液
貯蔵槽、（ＩＩ・・・陰極液貯蔵槽、０υα２・・・ポ
ンプ。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 同 同 佐々木 宗 治 第１図 Ｏ（舖１１１） ■ Ｚｎ”＋２ｅ Ｚｎ ２Ｂｒ−Ｂｒ２十２ｅ、Ｂｒ２＋
Ｂｒ Ｂｒ５ＺｎＢｒｚ Ｚｎ＋ Ｂｒｚ
面図、第２図はセパレータの模式的横断面図で、（ａ）
＃′ｉ膜厚０．４−以下のもの、（ｂ）は膜厚０、６
ａｓ以上のもの、第３図はセパレータの膜厚と電池効
率の関係を示すグラフである。 （１１・・・単セル、（２）・・・陽極室、（３）・・
・陰極室、（４）・・・セパレータ、（５１・・・陽ｍ
、（６１・・・陰極、（７）・・・セパレータの枠、（
８）・・・セパレータの多孔質膜、（９）・・・陽極液
貯蔵槽、（ＩＩ・・・陰極液貯蔵槽、０υα２・・・ポ
ンプ。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 同 同 佐々木 宗 治 第１図 Ｏ（舖１１１） ■ Ｚｎ”＋２ｅ Ｚｎ ２Ｂｒ−Ｂｒ２十２ｅ、Ｂｒ２＋
Ｂｒ Ｂｒ５ＺｎＢｒｚ Ｚｎ＋ Ｂｒｚ
Claims (2)
- （１）単セルをオレフィン系プラスチックと含水シリカ
の混合物を生体とした微細多孔質からなるセパレータで
陰極室と陽極室に区画し、該陰極室及び陽極室に夫々電
解液を循環せしめるようにした電解液循環型亜鉛／臭素
二次電池において、前記セパレータの実質的厚さを０．
６ ｔａ〜１．６■の範囲としたことを特徴とする亜鉛
／臭素電池のセパレータ。 - （２）上記セパレータの孔径範囲が５μｍ〜１０−ｓμ
ｍで、かつ最大分布孔径範囲が１０−２μｍ〜１０−１
μｍで、気孔率が３０〜７０％である特許請求の範囲第
１項記載の亜鉛／臭素電池のセパレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59102659A JPS60249266A (ja) | 1984-05-23 | 1984-05-23 | 亜鉛―臭素二次電池のセパレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59102659A JPS60249266A (ja) | 1984-05-23 | 1984-05-23 | 亜鉛―臭素二次電池のセパレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60249266A true JPS60249266A (ja) | 1985-12-09 |
| JPH0527233B2 JPH0527233B2 (ja) | 1993-04-20 |
Family
ID=14333355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59102659A Granted JPS60249266A (ja) | 1984-05-23 | 1984-05-23 | 亜鉛―臭素二次電池のセパレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60249266A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0235444A2 (en) * | 1986-03-03 | 1987-09-09 | Exxon Research And Engineering Company | Metal halogen electrochemical cell |
| WO2003078300A1 (en) * | 2002-03-18 | 2003-09-25 | Ki Bang Lee | Microbattery and systems using microbattery |
| WO2012096059A1 (ja) | 2011-01-13 | 2012-07-19 | 株式会社村田製作所 | 蓄電デバイス用セパレータおよび蓄電デバイス |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3948762B2 (ja) * | 1996-02-21 | 2007-07-25 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | 亜鉛臭素２次電池用セパレーター |
| US7129004B2 (en) | 2000-05-22 | 2006-10-31 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Separator for zinc/bromine secondary batteries and production process thereof |
| WO2001093351A1 (en) * | 2000-05-30 | 2001-12-06 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Separator for metal halogen cell |
-
1984
- 1984-05-23 JP JP59102659A patent/JPS60249266A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0235444A2 (en) * | 1986-03-03 | 1987-09-09 | Exxon Research And Engineering Company | Metal halogen electrochemical cell |
| WO2003078300A1 (en) * | 2002-03-18 | 2003-09-25 | Ki Bang Lee | Microbattery and systems using microbattery |
| WO2012096059A1 (ja) | 2011-01-13 | 2012-07-19 | 株式会社村田製作所 | 蓄電デバイス用セパレータおよび蓄電デバイス |
| CN103299452A (zh) * | 2011-01-13 | 2013-09-11 | 株式会社村田制作所 | 蓄电设备用分隔物及蓄电设备 |
| US9368293B2 (en) | 2011-01-13 | 2016-06-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Separator for power storage device and power storage device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0527233B2 (ja) | 1993-04-20 |
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