JPS6145572A - 亜鉛−臭素電池の運転方法 - Google Patents

亜鉛−臭素電池の運転方法

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JPS6145572A
JPS6145572A JP59164752A JP16475284A JPS6145572A JP S6145572 A JPS6145572 A JP S6145572A JP 59164752 A JP59164752 A JP 59164752A JP 16475284 A JP16475284 A JP 16475284A JP S6145572 A JPS6145572 A JP S6145572A
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electrolyte
battery
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Kenichiro Jinnai
健一郎 陣内
Takashi Hashimoto
敬史 橋本
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、亜鉛−臭素電池において、運転時の電解液の
温度を適温範囲に制御することによりエネルギー効率の
向上を図る電池の運転方法忙関するものである。
〔従来の技術〕
亜鉛−臭素電池は第１図に示す如き基本植成になるもの
である。符号（１）は電池本体をなす単セル、（２）は
正イセ室、（３）は負極室で、画室は隔膜（４）で区画
され、それぞれの室に正４ｉ　（５１、負極（６）が設
けられている。正極室（２）及び負極室（３）にはそれ
ぞれ正極電解液（７）、負極電解液（８）を循環させる
ための管系な備えた正極液貯蔵！　（９１、負極液貯蔵
槽ａ■が設けられていて、ポンプ（１１）、ｆ１２１に
よりそれぞれの電解液（７）　、　ｆ８１が強制的に循
環するようにしである。
以上の構成になる亜鉛−臭素電池においては、充電時に
は負極（６）でｚｎ　＋　２ｅ−＋Ｚｎ　、正極（５）
では２Ｂｒ−＋　Ｂｒ、　＋　２ｅ　　の反応を生じ、
負極（６）上には電析されたｚｎ、が堆積し、正極（５
）では生成された臭素が分子となって電解液にまじり一
部は溶解し、大部分は正ｉ＠電解液中の錯化剤によって
錯化物となり、正極液貯蔵槽（９）内に沈殿して蓄積さ
れる。
また、放電時には、電解液が循環した状態で各電極（６
）　、　（５）では上記の反応式と逆の反応を生じ、析
出物（ｚｎ、Ｂｒ、　）が各１１　械（６１、（５１上
で消費（ｍ化。
還元）され、電気エネルギーが放出されるようになって
いる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかして、上記電池の運転時即ち充放電時には、電池の
内部抵抗によって発生するジュール熱により電解液の液
温が上昇し、この温度上昇に伴って電池の内部抵抗が変
化し、エネルギー効率を低下させてしまうという同類が
あった。
本発明は、上記の開示に鑑みてこれを解消するためにな
さねたものである。
〔問題を解決するための手段〕
従来はこのような電解液の温度上昇に伴う電池の内部抵
抗の変化に関しては、その原因を究明する試みはなされ
ていなかった。そこで発明者らは、この液温上昇に伴う
内部抵抗変化の原因を調査したところ、次の４つの因子
が相互に影響し合う結果であることを知った。即ち、液
温か上昇すると、（１）電解液抵抗が変化する。
（１１）活性化過電圧・濃度過電圧が変化する。
（１１１）臭素による亜鉛の自己放１Ｉｔｉが変化する
。
ｌｖ）　　亜鉛電析形態の変化ならびにそれに伴う密着
性の変化。
そこで発明者らは、上記の内部抵抗変化の防止のため、
電池運転時における電解液液温を、エネルギー効率のた
め最適な２０〜４０℃の温度範囲に制御することに着眼
した。
しかして、この電解液の温度制御の手段は、第１図に示
す負極液貯蔵Ｐ？１００１もしくはこれと正極液貯蔵Ｗ
Ｊ（９）に、通常液体の温度制御圧用いられている冷却
・加熱システムを設置することによって行われる。
また、本発明に用いる電極は、マトリックスとして耐臭
素性の良好な密度０．９４以上のポリエチレンか又はテ
ア０ン８０〜６０（ｆｔｆｉＬ）％と導電性付与剤とし
てカーボンブラック、グラフ了イトのいずれか又は混合
物２０〜４０（ｆｉｌｌ）％を混合・混練・板状成形し
た栖板の表面に炭素繊維シートをパツキングしたもので
ある。炭素繊維は、シート状に織ったものが取扱いに便
利であり、織り方には例えばクロス状に織ったものがあ
る。本発明においてこのような炭素繊維シートをパツキ
ングしたカーピンプラスチックｉ！極を用いる理由は、
活性化された表面を有するＴ！：ｂ極を得るためであり
、更に炭素１４列維をパツキングすることにより、電極
表面積を増大させろことができる。
〔作用〕
本発明においては、亜鉛−臭素電池の運転時に、電解液
の温度を所定の湿度範囲内圧制御するものであり、これ
により従来は困ヴσＣとされていた内部抵抗変化を防止
し、その結果として電池効率の向上が図られるものであ
る。
〔発明の実施例〕
次に、本発明の実施例を示すと共に、併せて本発明を詳
約１に脱ｔＩ１１−する。第２〜５図は、それぞわ電４
１へ面Ｉ′１ｆ４００　ｃｒｌの単セルを１０セル直列
に積層した亜鉛−臭素電池から得たクーロン効率、電圧
効率、エネルギー効率と電池運転時の電解液液温の関係
を示すグラフで、第２，６図は正相のみにクロス状炭享
繊ｈ（ｋシートのパツキングを加（シた電極圧用いた例
であり、第４，５図は正金両極にクロス状炭Ｎ　繊ＩＦ
シートのパツキングを施した例であり、電流１０Ａ、充
放電８ｈ、充電深度５ＯＣ６７％、で行った。
これらの各図から明らかなように、クーロン効ン（；と
電圧効率のｔｌで示すエネルギー効率はｊＴ！　４２０
〜４０℃の範囲内で最高値を示し４０℃を超えると急激
に減少を示して箋、・る。クーロン効率（？−６０℃付
近から減少傾向を示し、４０’Ｃ以上で色激に減少して
いる。電圧効率１家４０″Ｃ心を近で緩やカイ上昇する
が、４０℃以上では減少の傾向を示している。
次に、この液温罠よる効率変化の原因を、クーロン効率
及び電圧効率のそれぞれにつ（・て検討したところ、こ
の効率変化は主に負極亜鉛の挙即１と電解液抵抗にある
ことがわかった。そこで、Ｚｎ−２ｎ電池をつくζ電解
液液温とクーロン効率の関係を調べた。この結果を第６
図に示す。この図カ）ら液温４０℃以上ではクーロン効
率力″−減少して℃・ることかわかる。第７図の写真は
、液温とｚｎの電析形部の関係を示した顕微鏡写真で、
（ａ）＆ま液温ろ０°ｃ　、　（ｂ）は液温５０℃の場
合である。これらの写真から明らかなように、液温の上
昇をま析出反応速度を小さくさせ、亜鉛の結晶粒を大き
くして℃・ることかわかる。従って、カーボンプラスチ
ック極板と析出亜鉛の密着性が低下する。すなわち、液
温４０℃を超えた場合は、亜鉛の密着性低下が°　クー
コンク１１率を急激に減少させるものである。
また、次の第１表は、臭素を２．２６　ｘ　１０−３ｍ
１　／　ｌ含む３　ｍａｔ　／　ｌ　ＺｎＢｒ２水溶液
で得た液温の亜鉛自己放電訃に及ぼす影響を示す。
第１表 自己放電量＝自己放電後亜鉛重止／初期重合×１００ この第１表から明らかなように、液温４０℃と５０℃と
の間の自己放電量の増加は、約０．６％／１日で、これ
は上述のクーロン効率の低下に比べて小さく、このこと
からも液温上昇によるクーロン効率低下（−１１、亜鉛
１１７（析形郭の変化に起因する密着性の低下からくる
ものであることが理解される。
次に、電圧効率について検討すると、液温の上昇は電解
液抵抗及び電極反応過電圧を減少させろ。
これは４０℃までの電圧効率増加に相当する。しかし、
４０℃を超えると既述したように亜鉛密着性が低下し、
これによって電圧効率が低下している０ 以上のことから、エネルギー効率は２０〜４０℃の温度
範囲で最大値を示すものと考えられろ。
〔発明の効果〕
本発明においては、亜鉛−臭素電池の運転時に電解液を
所定温度範囲に制御するものであるが、これにより次の
効果を奏する。
（１）　　クーロン効率は、制御温度の上限を超えれば
亜鉛の密着性低下によりクーロン効率も低下するが、４
０℃以下ではクーロシダ１率は安定している。
（１１）電圧効率は、液温の上昇は電解液抵抗及び電極
反応過電圧を減少させる。これにより２０〜４０℃のｗ
！開内では電圧効率か増加する。しかし４０℃を超える
と、亜鉛密着性低下により電圧効率も減少する。
０１０　　以上よりエネルギー４１１皐は、クーロン効
率ど′電圧効率の不−１で法定さ才するので、２０〜４
０℃でほぼは−バ！値を示す。
４．１シ１面のｊｄｉ　、！ｉｔ　１；「説明第１図は
本発明の佃転方法で対象としている亜鉛−臭素電池の仔
′；戊と概念を示す断ｒｆＯ図、’：ｌｌｊ　２Ｈ３，
４，５図はそれぞｔ’＋電解渇度と電池ぐ１率の関係を
示したグラフ、が６図は電解液湿度と亜鉛のクーロン効
率１率の関係を示したグラフ、第７　Ｆ、Ｌ’ｌ　（Ｆ
ｔ）　（ｂ）はそれぞれ電）督ｔｒり湿バ（と電析ｍｒ
鉛の結晶形態を示ず検微鏡写真である。
（１）・・・屯セル、（２）・・・正極室、（３）・・
・貴極室、（４）・・・隔ＩＩ弾、（５）・・・正極、
（６）・・・負イ；ξ、（力・・・正極電解液、Ｃ８）
・・・負極τ電解液、（９）・・・正極液貯Ｐシ標、（
１０）・・・介砥液貯１ｆＱ槽、ｆｌｌ’ｌ　、　１１
２１・・・ポンプ。
代理人　弁理士　　木　村　三　切 電１図 Ｏ（尤電時）　　■ Ｚｎ千２：　→Ｚｎ　　　　２ＢＦ−Ｂｒ２＋２ｊＢｒ
ｚ十ＢＦ　　　　Ｂ？３ＺｎＢｒ２−　Ｚｎ＋Ｂｒｚ 第　２　図 電奮平ミｎヒ２對に、ハｊ（”Ｃ） （ｊ−才女ｎ−一、７づ１文２りこ充繊囁イＣＬ−トＩ
く−）暫７°゛】第　３　図 比ｆｉＪ’ｋ　Ｊ’　−０，０８ｎｃｍＣＰ杉建（３エ
エ＝　８．２ＸＩ６ンえ電屑ｑｌｃ＝友度（０Ｃ） （、［ｌＪｒ、杯７０ス４（友素を式桓シーＥへ・・ツ
苛−７“〕第４図 ＣＰ　ｔＦｋ特、Ｉｔア＝０．４７　Ａ、　ａｍ重’、
？’＋％％ｒＬミ１度（％） （阪４女共７０大１入戻を糸べ、Ｉｔｚ−トノ１°、込
Ｌ２）１１ｆ５　図 竜婿造ｊ＆茂　（６Ｃ）

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. カーボン繊維シートをパツキングしたカーボンプラスチ
    ツク電極を電極として用いた亜鉛−臭素電池において、
    運転中電解液温度を２０〜４０℃の範囲に制御すること
    を特徴とする亜鉛−臭素電池の運転方法。
JP59164752A 1984-08-08 1984-08-08 亜鉛−臭素電池の運転方法 Pending JPS6145572A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59164752A JPS6145572A (ja) 1984-08-08 1984-08-08 亜鉛−臭素電池の運転方法
EP19850305607 EP0171285A3 (en) 1984-08-08 1985-08-07 Method of operating zinc bromide electrolyte secondary battery

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