JPS6124172A - 二次電池 - Google Patents
二次電池Info
- Publication number
- JPS6124172A JPS6124172A JP59143925A JP14392584A JPS6124172A JP S6124172 A JPS6124172 A JP S6124172A JP 59143925 A JP59143925 A JP 59143925A JP 14392584 A JP14392584 A JP 14392584A JP S6124172 A JPS6124172 A JP S6124172A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active material
- negative electrode
- positive electrode
- halogen
- secondary battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
- H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
-
- Y—GENERAL 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
- 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
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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】
（発明の利用分野）
本発明は、二次電池に関し、さらに詳しくは、クロム、
ハロゲンをレドックス対とするレドックス・フロー型二
次電池の改良に関するものである。
ハロゲンをレドックス対とするレドックス・フロー型二
次電池の改良に関するものである。
（発明の背景）
レドックス・フロー型二次電池とは、電池活物質が液状
であり、正、負極の電池活物質を液透過型の電解槽に流
通せしめ、酸化還元反応を利用して充放電を行うもので
ある。従来の二次電池と比ベレドックス・フロー型二次
電池は次の利点を有する。
であり、正、負極の電池活物質を液透過型の電解槽に流
通せしめ、酸化還元反応を利用して充放電を行うもので
ある。従来の二次電池と比ベレドックス・フロー型二次
電池は次の利点を有する。
（１）蓄電容量を太き（するためには、貯蔵容器の容量
を大きくし、活物質量を増加させるだけでよく、出力を
大きくしない限り、電解槽自体はそのままでよい。
を大きくし、活物質量を増加させるだけでよく、出力を
大きくしない限り、電解槽自体はそのままでよい。
（２）正、負極活物質は容器に完全に分離して貯蔵でき
るので、活物質が電極に接しているような電池と異なり
、自己放電の可能性が小さい。
るので、活物質が電極に接しているような電池と異なり
、自己放電の可能性が小さい。
現在、実用化段階にあると見られているクロム２価、３
価対鉄２価、３価系をレドックス対とするレドックス・
フロー型二次電池は、使用目的によっては極めて性能の
すぐれた電池であるが、長期間の運転に対しては、電解
槽の隔膜を通しての鉄とクロムとの相互混合が避けられ
ず、結局、両活物質ともに鉄とクロムの混合液となり、
溶解度の制約を受けるため、濃厚溶液とすることができ
ないという欠点がある。また、クロム、鉄系の電池場合
、出力電圧は単セルあたり０．９〜１ｖ程度であるので
、この電池のエネルギー密度（すなわち放電によってと
り出し得るエネルギーを電池の体積で割った値）は３０
Ｗｈｒ／β程度にしかならない。この欠点を改善するレ
ドックス・フロー型二次電池として、クロム、塩素系の
レドックス対等を用いることが提案されているが、現在
は次の理由により、実用化が困難である。（１）クロム
、ハロゲン系のレドックス対では、特にクロム、塩素系
において、昇温しでクロムの溶解度を上げたい負極活物
質側と冷却して塩素の溶解度を上げたい正極活物質側と
の温度バランスをとるのが困難である。（２）塩素等の
貯蔵には実用上１５℃以下、好ましくは５℃以下に容器
の温度を下げておく必要があるが、このような低温系で
提案されている電池構成法では電極での活性化過電圧や
隔膜の電気抵抗に問題があり、このため電池の充放電効
率が低くなり、実用電池とするまでには解決すべき問題
が多い。
価対鉄２価、３価系をレドックス対とするレドックス・
フロー型二次電池は、使用目的によっては極めて性能の
すぐれた電池であるが、長期間の運転に対しては、電解
槽の隔膜を通しての鉄とクロムとの相互混合が避けられ
ず、結局、両活物質ともに鉄とクロムの混合液となり、
溶解度の制約を受けるため、濃厚溶液とすることができ
ないという欠点がある。また、クロム、鉄系の電池場合
、出力電圧は単セルあたり０．９〜１ｖ程度であるので
、この電池のエネルギー密度（すなわち放電によってと
り出し得るエネルギーを電池の体積で割った値）は３０
Ｗｈｒ／β程度にしかならない。この欠点を改善するレ
ドックス・フロー型二次電池として、クロム、塩素系の
レドックス対等を用いることが提案されているが、現在
は次の理由により、実用化が困難である。（１）クロム
、ハロゲン系のレドックス対では、特にクロム、塩素系
において、昇温しでクロムの溶解度を上げたい負極活物
質側と冷却して塩素の溶解度を上げたい正極活物質側と
の温度バランスをとるのが困難である。（２）塩素等の
貯蔵には実用上１５℃以下、好ましくは５℃以下に容器
の温度を下げておく必要があるが、このような低温系で
提案されている電池構成法では電極での活性化過電圧や
隔膜の電気抵抗に問題があり、このため電池の充放電効
率が低くなり、実用電池とするまでには解決すべき問題
が多い。
（発明の目的）
本発明の目的は、上記従来技術に鑑み、クロム、ハロゲ
ン系のレドックス対を用いた二次電池において、電極で
の活性化過電圧の上昇等を抑制し、電池の充放電効率を
向上させることができる二次電池を提供することにある
。
ン系のレドックス対を用いた二次電池において、電極で
の活性化過電圧の上昇等を抑制し、電池の充放電効率を
向上させることができる二次電池を提供することにある
。
（発明の概要）
本発明は、以上の問題を次の方法によって改善し、高性
能二次電池として実用化の見通しをつけたものである。
能二次電池として実用化の見通しをつけたものである。
すなわち、本発明は、正極活物質（好ましくは塩素系）
に臭素、臭素イオン、ヨウ素、ヨウ素イオンの少なくと
も一種を０．１モル／Ｅから８モル／ｌの範囲内で共存
させ、正極における電池反応に臭素および／またはヨウ
素を関与せしめ、電池反応を速やかに進行せしめるよう
にしたものである。正極活物質の主体が臭素系、ヨウ素
系である場合は、塩素系に比べて、起電力は低下するが
、電池反応の過電圧は小さくなり、かつ電池活物質の貯
蔵が容易になる。しかし、活物質であるハロゲンのすべ
てを臭素または／およびヨウ素として。
に臭素、臭素イオン、ヨウ素、ヨウ素イオンの少なくと
も一種を０．１モル／Ｅから８モル／ｌの範囲内で共存
させ、正極における電池反応に臭素および／またはヨウ
素を関与せしめ、電池反応を速やかに進行せしめるよう
にしたものである。正極活物質の主体が臭素系、ヨウ素
系である場合は、塩素系に比べて、起電力は低下するが
、電池反応の過電圧は小さくなり、かつ電池活物質の貯
蔵が容易になる。しかし、活物質であるハロゲンのすべ
てを臭素または／およびヨウ素として。
多量の臭素または／およびヨウ素を使用することは経済
性および溶解度の点で得策でなく、できる限り塩酸（０
，ＩＮ以上）と共用すること力乏好ましい。
性および溶解度の点で得策でなく、できる限り塩酸（０
，ＩＮ以上）と共用すること力乏好ましい。
本電池系においては、ハロゲン水素性ハロゲン化クロム
液を電池活物質とすることができる。
液を電池活物質とすることができる。
本発明における液透過型電解槽は、正極室と負極室とが
陽イオン交換能を有する隔膜で分離されている構造のも
のが好ましく用いられる。従来の鉄−クロム系電池に用
いているハロゲンイオン選択過膜等のイオン交換膜や亜
鉛−ハロゲン系電池に用いている隔膜では、電気型導度
、イオン選択透過性が不十分である。電気型導度は、電
池の充放電における電圧効率に影響し、またイオン選択
透過性は、電解槽θで隔膜を通しての両電池活物質の混
合防止度に関係し、充放電クーロン効率に影響を与える
。すなわち、両活物質の隔膜を通しての混合は、電池の
自己放電の主原因の一つとなる。本発明においては、隔
膜のイオン交換容量１ミリ当量／ｍｇ隔膜の陽イオン交
換基を有する陽イオン交換膜を用いることにより、電気
型導度およびイオン選択透過性を十分な値に高め、効率
よく電池を作動させることができる。
陽イオン交換能を有する隔膜で分離されている構造のも
のが好ましく用いられる。従来の鉄−クロム系電池に用
いているハロゲンイオン選択過膜等のイオン交換膜や亜
鉛−ハロゲン系電池に用いている隔膜では、電気型導度
、イオン選択透過性が不十分である。電気型導度は、電
池の充放電における電圧効率に影響し、またイオン選択
透過性は、電解槽θで隔膜を通しての両電池活物質の混
合防止度に関係し、充放電クーロン効率に影響を与える
。すなわち、両活物質の隔膜を通しての混合は、電池の
自己放電の主原因の一つとなる。本発明においては、隔
膜のイオン交換容量１ミリ当量／ｍｇ隔膜の陽イオン交
換基を有する陽イオン交換膜を用いることにより、電気
型導度およびイオン選択透過性を十分な値に高め、効率
よく電池を作動させることができる。
本発明における電池の電解槽は、耐酸性、高電導性であ
り、かつ従来の亜鉛−ハロゲン系電池と異なり、実質的
な表面積がきわめて大きい電極でなければならず、具体
的にはカーボンクロスやカーボンフェルトのような液透
過型炭素多孔質電極（空隙率８５％以下）を用いること
により、好結果を得ることができる。
り、かつ従来の亜鉛−ハロゲン系電池と異なり、実質的
な表面積がきわめて大きい電極でなければならず、具体
的にはカーボンクロスやカーボンフェルトのような液透
過型炭素多孔質電極（空隙率８５％以下）を用いること
により、好結果を得ることができる。
本電池反応は、活Ｐ／Ｊ質の貯蔵（溶解性）も考慮に入
れると、少なくとも充電中は負極側を３０〜６０℃、正
極側は１０〜２０℃程度で運転−することが効率上好ま
しく、これを最も能率的に行うには、ヒートポンプを用
いて負極側を冷却、正極側を加熱することが好ましい。
れると、少なくとも充電中は負極側を３０〜６０℃、正
極側は１０〜２０℃程度で運転−することが効率上好ま
しく、これを最も能率的に行うには、ヒートポンプを用
いて負極側を冷却、正極側を加熱することが好ましい。
（発明の実施例）
本発明の二次電池（単電池）の一実施例を示す装置を第
１図に示す。電池本体１は、隔膜４の両側に設けられた
カーボンクロス電極（正極および負極）３Ａ、３Ｂと、
さらにその外側に設けられたエンドプレート２Ａ、２Ｂ
とからなり、正極液および負極液は、それぞれライン６
Ａおよび６Ｂならびに正極液タンク５Ａおよび負極液タ
ンク５Ｂを通ってポンプ７Ａおよび７Ｂにより正極３Ａ
および３Ｂに流通されるようになっている。また上記タ
ンク内の正極液および負極液は、ヒートポンプ装置８に
連結された熱交換チューブ９Ａ、９Ｂにより負極液側３
０〜６０℃、正極液側１０〜２０℃に温度が保持される
。
１図に示す。電池本体１は、隔膜４の両側に設けられた
カーボンクロス電極（正極および負極）３Ａ、３Ｂと、
さらにその外側に設けられたエンドプレート２Ａ、２Ｂ
とからなり、正極液および負極液は、それぞれライン６
Ａおよび６Ｂならびに正極液タンク５Ａおよび負極液タ
ンク５Ｂを通ってポンプ７Ａおよび７Ｂにより正極３Ａ
および３Ｂに流通されるようになっている。また上記タ
ンク内の正極液および負極液は、ヒートポンプ装置８に
連結された熱交換チューブ９Ａ、９Ｂにより負極液側３
０〜６０℃、正極液側１０〜２０℃に温度が保持される
。
以下、第１図の装置を用いて充放電実験を行った実施例
を述べる。
を述べる。
実施例１
４規定臭酸酸性１モル／β臭化クロム水熔液を電池活物
質とし、正、負極をカーボンクロス（空隙率的５０％）
、隔膜をイオン交換容量約３ミリ当量／ｍｇ隔膜とする
単電池電解槽を用いて充放電試験を行った。環境温度は
２０℃であり、充電時には、負極液タンク内を約３５℃
、正極液タンク内を約１０℃に冷却した。その結果、平
均放電電圧は約１．２ｖ、電解槽本体の充放電エネルギ
ー効率はくポンプや昇温、冷却に要するエネルギーを考
慮しない）８８％（電解槽における電圧効率×充放電ク
ーロン効率）であった。
質とし、正、負極をカーボンクロス（空隙率的５０％）
、隔膜をイオン交換容量約３ミリ当量／ｍｇ隔膜とする
単電池電解槽を用いて充放電試験を行った。環境温度は
２０℃であり、充電時には、負極液タンク内を約３５℃
、正極液タンク内を約１０℃に冷却した。その結果、平
均放電電圧は約１．２ｖ、電解槽本体の充放電エネルギ
ー効率はくポンプや昇温、冷却に要するエネルギーを考
慮しない）８８％（電解槽における電圧効率×充放電ク
ーロン効率）であった。
実施例２〜６、比較例１〜２
実施例１に用いた実施例システムを基本として第１表に
示す各種条件にて検討を行った。次表にそれらの条件と
結果を示す。
示す各種条件にて検討を行った。次表にそれらの条件と
結果を示す。
第１表（１）
以下余白
第１表（２）
（発明の効果）
以上、本発明によれば、臭素、ヨウ素系の活物質を塩酸
酸性系活物質に混入し、かつ空隙率８５％以下のカーボ
ン多孔質電極を用いることにより、電池反応における過
電圧等を抑制し、高い充放電効率を得ることができる。
酸性系活物質に混入し、かつ空隙率８５％以下のカーボ
ン多孔質電極を用いることにより、電池反応における過
電圧等を抑制し、高い充放電効率を得ることができる。
第１図は、本発明の一実施例を示す二次電池装置の系統
図である。 １・・・単電池本体、２Ａ、２Ｂ・・・正、負極エンド
７”Ｌ／−ト、３Ａ、３ Ｂ 中正負極カーボンクロス
電極、４・・・隔膜、５Ａ、５Ｂ・・・正負極液タンク
、６Ａ、６Ｂ・・・正、負極液ライン、７Ａ、７Ｂ・・
・ボン・ ブ、８・・・ヒートポンプ装置、９Ａ、９Ｂ
・・・熱交換用チューブ。
図である。 １・・・単電池本体、２Ａ、２Ｂ・・・正、負極エンド
７”Ｌ／−ト、３Ａ、３ Ｂ 中正負極カーボンクロス
電極、４・・・隔膜、５Ａ、５Ｂ・・・正負極液タンク
、６Ａ、６Ｂ・・・正、負極液ライン、７Ａ、７Ｂ・・
・ボン・ ブ、８・・・ヒートポンプ装置、９Ａ、９Ｂ
・・・熱交換用チューブ。
Claims (4)
- （１）負極側のガスの活物質をクロム２価、３価の溶液
、正極側の活物質をハロゲン、ハロゲンイオンの溶液と
するレドックス対を液透過型の電解槽に送液して充放電
を行う二次電池において、負極として空隙率８５％以下
の液透過型炭素多孔質電極を用い、かつ該正極側活物質
のハロゲン、ハロゲンイオンの溶液として臭素、臭素イ
オン、ヨウ素、ヨウ素イオンの少なくとも一種を０．１
〜８モル／ｌ含有する溶液を用いることを特徴とする二
次電池。 - （２）特許請求の範囲（１）において、負極活物質に塩
酸を０．１規定以上共存させることを特徴とする二次電
池。 - （３）特許請求の範囲（１）において、液透過型電解槽
が正極室と負極室とを有し、該両室を分離する隔膜がイ
オン交換容量１ミリ当量／ｍｇ以上の陽イオン交換基を
有する膜であることを特徴とする二次電池。 - （４）特許請求の範囲（１）において、負極活物質と正
極活物質とをそれぞれ貯蔵する容器間に熱の移動を行わ
しめる装置を設け、少なくとも充電の一期間中は該熱移
動装置を稼働し、正極活物質より負極活物質へ熱を移動
せしめるように構成したことを特徴とする二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59143925A JPS6124172A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59143925A JPS6124172A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6124172A true JPS6124172A (ja) | 1986-02-01 |
| JPH0546063B2 JPH0546063B2 (ja) | 1993-07-12 |
Family
ID=15350281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59143925A Granted JPS6124172A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6124172A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62216176A (ja) * | 1986-03-15 | 1987-09-22 | Agency Of Ind Science & Technol | レドツクス電池用電解液 |
| US4797566A (en) * | 1986-02-27 | 1989-01-10 | Agency Of Industrial Science And Technology | Energy storing apparatus |
| WO2018016594A1 (ja) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | 日立化成株式会社 | 二次電池システム、発電システム及び二次電池 |
| WO2018020586A1 (ja) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | 日立化成株式会社 | フロー電池システム及び発電システム |
| WO2019012714A1 (ja) * | 2017-07-13 | 2019-01-17 | 日立化成株式会社 | 冷却装置、冷却システム及び車両 |
| WO2019111325A1 (ja) * | 2017-12-05 | 2019-06-13 | 日立化成株式会社 | 加温装置及び加温システム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS579072A (en) * | 1980-06-17 | 1982-01-18 | Agency Of Ind Science & Technol | Redox battery |
-
1984
- 1984-07-11 JP JP59143925A patent/JPS6124172A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS579072A (en) * | 1980-06-17 | 1982-01-18 | Agency Of Ind Science & Technol | Redox battery |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4797566A (en) * | 1986-02-27 | 1989-01-10 | Agency Of Industrial Science And Technology | Energy storing apparatus |
| JPS62216176A (ja) * | 1986-03-15 | 1987-09-22 | Agency Of Ind Science & Technol | レドツクス電池用電解液 |
| JPH0437551B2 (ja) * | 1986-03-15 | 1992-06-19 | Kogyo Gijutsu Incho | |
| WO2018016594A1 (ja) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | 日立化成株式会社 | 二次電池システム、発電システム及び二次電池 |
| WO2018020586A1 (ja) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | 日立化成株式会社 | フロー電池システム及び発電システム |
| WO2019012714A1 (ja) * | 2017-07-13 | 2019-01-17 | 日立化成株式会社 | 冷却装置、冷却システム及び車両 |
| WO2019111325A1 (ja) * | 2017-12-05 | 2019-06-13 | 日立化成株式会社 | 加温装置及び加温システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0546063B2 (ja) | 1993-07-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |