JPS6145573A - 亜鉛−臭素電池の運転方法 - Google Patents
亜鉛−臭素電池の運転方法Info
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- JPS6145573A JPS6145573A JP59164753A JP16475384A JPS6145573A JP S6145573 A JPS6145573 A JP S6145573A JP 59164753 A JP59164753 A JP 59164753A JP 16475384 A JP16475384 A JP 16475384A JP S6145573 A JPS6145573 A JP S6145573A
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- Japan
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- electrolyte
- charging
- negative electrode
- cell
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
- H01M12/08—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of a fuel-cell type and a half-cell of the secondary-cell type
- H01M12/085—Zinc-halogen cells or batteries
-
- 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
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、亜鉛−臭素電池において、充電時に電極に析
出された亜鉛を、次の放電時まで自放電等による損耗か
ら防止する運転方法の改善に関するものである。
出された亜鉛を、次の放電時まで自放電等による損耗か
ら防止する運転方法の改善に関するものである。
第１図は、電解液循環型の亜鉛−臭素二次電池の基本構
成を示すもので、図中の符号０）は単セル、（２）は正
極室、（３）は負極室、（４）は前記正極室（２）と負
極室（３）を区画するためのセパレーター（隔膜）、（
５）は正極、（６）は負極、（７）は正極電解液であシ
、正極電解液槽（９ンに貯蔵されていて、前記正極室（
２）へ管路を介して循環するようになっている。（８）
は負極電解液であシ、負極電解液槽αＯに貯蔵されてい
て、前記負極室（３）へ管路を介して循環するようにな
っている。αυ、α２はポンプである。
成を示すもので、図中の符号０）は単セル、（２）は正
極室、（３）は負極室、（４）は前記正極室（２）と負
極室（３）を区画するためのセパレーター（隔膜）、（
５）は正極、（６）は負極、（７）は正極電解液であシ
、正極電解液槽（９ンに貯蔵されていて、前記正極室（
２）へ管路を介して循環するようになっている。（８）
は負極電解液であシ、負極電解液槽αＯに貯蔵されてい
て、前記負極室（３）へ管路を介して循環するようにな
っている。αυ、α２はポンプである。
充電時は各電解液が矢印の方向（（循環し、負極（６）
ではＺｎ” ＋ Ｚｅ −−＋ Ｚｎ 、正極（５）で
は２ Ｂ ｒ −→Ｂ ｒ ２＋２ｅの反応を生じ、正
極（５）で生成された臭素は分子となって電解液中に混
じυ、一部は溶解し大部分は正極電解液（７）中の錯化
剤によって錯化物となシ、正極電解液槽（９）内に沈殿
して蓄積される。一方負極（６）で析出された亜鉛はそ
のまま負極（６）上忙堆積された状態になっている。
ではＺｎ” ＋ Ｚｅ −−＋ Ｚｎ 、正極（５）で
は２ Ｂ ｒ −→Ｂ ｒ ２＋２ｅの反応を生じ、正
極（５）で生成された臭素は分子となって電解液中に混
じυ、一部は溶解し大部分は正極電解液（７）中の錯化
剤によって錯化物となシ、正極電解液槽（９）内に沈殿
して蓄積される。一方負極（６）で析出された亜鉛はそ
のまま負極（６）上忙堆積された状態になっている。
また、放電時には電解液が矢印の方向に循環した状態で
、各電極（５） 、 （６）では上記反応式と逆の反応
を生じ、上述の析出物（Ｚｎ、Ｂｒ２）が各電極上で消
費（酸化、還元）され、電気エネルギーが放出される。
、各電極（５） 、 （６）では上記反応式と逆の反応
を生じ、上述の析出物（Ｚｎ、Ｂｒ２）が各電極上で消
費（酸化、還元）され、電気エネルギーが放出される。
第２図は上記亜鉛−臭素電池を産業上実用する場合の形
態としての積層数１０のバイポーラ型積層電池の構造を
示し、図中の符号？ρはアルミ締付端板、（ロ）は樹脂
締付端板、（２）はバッキング、（ハ）は電極端板、（
ハ）は金属網からなる端子、に）はサポータ−１＠ハセ
パレーター、（ハ）翰は中間電極であって、（ハ）は単
一セル、翰は積層した状態のセルを夫夫示している。尚
、（１）は上記構造の積層電池を一体化するために用い
る締付ボルト、０メはそのナツト、０埠はそのボルト（
１）を挿通する穴、（２）は正極又は負極電解液の共通
マニホールド、（ロ）はチャンネル、Ｏｅはマイクロチ
ャンネルを夫々示し、各正負極室は夫々マイクロチャン
ネル（ト）、チャンネル（ロ）を介して共通マニホール
ド（至）に並列に接続している。
態としての積層数１０のバイポーラ型積層電池の構造を
示し、図中の符号？ρはアルミ締付端板、（ロ）は樹脂
締付端板、（２）はバッキング、（ハ）は電極端板、（
ハ）は金属網からなる端子、に）はサポータ−１＠ハセ
パレーター、（ハ）翰は中間電極であって、（ハ）は単
一セル、翰は積層した状態のセルを夫夫示している。尚
、（１）は上記構造の積層電池を一体化するために用い
る締付ボルト、０メはそのナツト、０埠はそのボルト（
１）を挿通する穴、（２）は正極又は負極電解液の共通
マニホールド、（ロ）はチャンネル、Ｏｅはマイクロチ
ャンネルを夫々示し、各正負極室は夫々マイクロチャン
ネル（ト）、チャンネル（ロ）を介して共通マニホール
ド（至）に並列に接続している。
又、上記各単セル■に設けられている正、負各電極（５
） （６）は、おおむねカーボンプラスチック電極が用
いられている。このカーボンプラスチック電極は、活物
質のＢｒ２に耐性を有する密度０．９４１肩以上の高密
度ポリエチレン等のプラスチック６０〜８０（重量）％
と、導電性を付与するための表面積１０００ ｎ？／ｆ
のカーボンブラック等の炭素系物質４０〜２０（ｌｉ量
）％を混合・混線・成形してなるものである。
） （６）は、おおむねカーボンプラスチック電極が用
いられている。このカーボンプラスチック電極は、活物
質のＢｒ２に耐性を有する密度０．９４１肩以上の高密
度ポリエチレン等のプラスチック６０〜８０（重量）％
と、導電性を付与するための表面積１０００ ｎ？／ｆ
のカーボンブラック等の炭素系物質４０〜２０（ｌｉ量
）％を混合・混線・成形してなるものである。
しか・して、従来のこの電池の運転システムにおいては
、充電時に・負極（６）へ析出した亜鉛を、充電終了後
から放電開始までの期間中に、そこに介在するセパレー
タを透過した僅かのＢｒ２を含む電解液の影響を受け、
自己放電のため損耗したシ、電極自体の電解液による局
部腐食のため電極と析出亜鉛との密着性低下のため、Ｔ
！Ｌ！′ｄ２効率を低下させるという問題があった。
、充電時に・負極（６）へ析出した亜鉛を、充電終了後
から放電開始までの期間中に、そこに介在するセパレー
タを透過した僅かのＢｒ２を含む電解液の影響を受け、
自己放電のため損耗したシ、電極自体の電解液による局
部腐食のため電極と析出亜鉛との密着性低下のため、Ｔ
！Ｌ！′ｄ２効率を低下させるという問題があった。
本発明は、上記従来技術における充電終了後の負極にお
ける亜鉛の損耗等に起因する電池効率低下の問題を解決
するためになされたものである。
ける亜鉛の損耗等に起因する電池効率低下の問題を解決
するためになされたものである。
本発明は上記問題の解決のための手段として、電池にお
ける充電終了時に、直ちに電解液を抜き央υ、しかも電
極上に存在する電解液を該電解液と略等温のイオン交換
水にょシはぼ完全に洗浄除去することによって、該電極
上の析出亜鉛を充電終了時点における姿のｔま次の放電
時まで保存することを要旨とするものである。
ける充電終了時に、直ちに電解液を抜き央υ、しかも電
極上に存在する電解液を該電解液と略等温のイオン交換
水にょシはぼ完全に洗浄除去することによって、該電極
上の析出亜鉛を充電終了時点における姿のｔま次の放電
時まで保存することを要旨とするものである。
また、その電極洗浄の際のイオン交換水の流量を、’ｙ
（ｒ、極面積８００ ｏ＋１ （７） １ ＋ ル当Ｄ
５０〜３００〃（時間を１０秒〜１分間とすることにょ
シ、それらの条件を超えた洗浄をした場合、洗浄が少な
すぎると効果なく過上にすると、水酸基等の悪影響でク
ーロン効率低下を防止することをも要旨の一部とするも
のである。
（ｒ、極面積８００ ｏ＋１ （７） １ ＋ ル当Ｄ
５０〜３００〃（時間を１０秒〜１分間とすることにょ
シ、それらの条件を超えた洗浄をした場合、洗浄が少な
すぎると効果なく過上にすると、水酸基等の悪影響でク
ーロン効率低下を防止することをも要旨の一部とするも
のである。
本発明においては、上記の方法を採用したことに、！：
ＩＩ）、電池の充電終了時に負極（６）に析出した亜鉛
を、次の放電時までの期間中、電解液の影響を全く受け
ることなく、略充電終了時のままの状態で保存すること
が可能であシ、これによシ亜鉛の自己放電を従来と比べ
約１刀に減少させることが可能となつ几。
ＩＩ）、電池の充電終了時に負極（６）に析出した亜鉛
を、次の放電時までの期間中、電解液の影響を全く受け
ることなく、略充電終了時のままの状態で保存すること
が可能であシ、これによシ亜鉛の自己放電を従来と比べ
約１刀に減少させることが可能となつ几。
（１）実施例−１
第１図に示す如き単セル構成のカーボンプラスチック電
極を負極に用いた亜鉛−臭素電解液循環バイポーラ型積
層二次電池において、充電終了後の負極を （１）充電終了時のまま電解液中に放置、（１）電解液
を抜き、電極上に付着した電解液をそのままの状態で放
置、 （Ｉｌ＋）電解液を抜き、イオン交換水中に電極を浸し
たまま放置、 Ｏｖ）゛地解液忙抜き、電極を１オン交換水で洗浄後そ
のまま放置、 （Ｖ）電解液を抜き、電極をイオン交換水で洗浄後乾燥
、 以上（１）〜（ｖ）の放置日数１日後のクーロン効率を
次の第１表に示す。
極を負極に用いた亜鉛−臭素電解液循環バイポーラ型積
層二次電池において、充電終了後の負極を （１）充電終了時のまま電解液中に放置、（１）電解液
を抜き、電極上に付着した電解液をそのままの状態で放
置、 （Ｉｌ＋）電解液を抜き、イオン交換水中に電極を浸し
たまま放置、 Ｏｖ）゛地解液忙抜き、電極を１オン交換水で洗浄後そ
のまま放置、 （Ｖ）電解液を抜き、電極をイオン交換水で洗浄後乾燥
、 以上（１）〜（ｖ）の放置日数１日後のクーロン効率を
次の第１表に示す。
、Ｉ’！１表
上記第１表はシミュレーションテスト即ちビーカー中に
おいて対極に亜鉛を用い定電流雪解させた亜鉛について
の結果である。
おいて対極に亜鉛を用い定電流雪解させた亜鉛について
の結果である。
この第１表から明らかなように亜鉛を電解液中に放置す
るよシも、電解液から取出す（電解液は付着したままの
状態）だけでＱ −ｅｆｆは１３．３％向上する。又、
この付着している電解液をイオン交換水で洗浄、あるい
はその後乾燥させて水分を完全に除去することによ＃）
Ｑ −ｏｆｆはさらに５〜６％向上している。
るよシも、電解液から取出す（電解液は付着したままの
状態）だけでＱ −ｅｆｆは１３．３％向上する。又、
この付着している電解液をイオン交換水で洗浄、あるい
はその後乾燥させて水分を完全に除去することによ＃）
Ｑ −ｏｆｆはさらに５〜６％向上している。
このように水は電解液に比べてカーボンプラスチック電
極と亜鉛界面への浸透性が小さいこと、表面からの離脱
速度が大きいために亜鉛の密着性低下や局部腐食を抑制
することなどの好ましい作用があるものと考えられる。
極と亜鉛界面への浸透性が小さいこと、表面からの離脱
速度が大きいために亜鉛の密着性低下や局部腐食を抑制
することなどの好ましい作用があるものと考えられる。
これらのことから、電池充電後負極及びそこに析出され
ている亜鉛を電解液と分離し、水洗することによシ自己
放電を抑制することが可能となるのである。
ている亜鉛を電解液と分離し、水洗することによシ自己
放電を抑制することが可能となるのである。
（ｎ）実施例−２
次に、第２図に示す如き１０セル積層した電極面ｉ８’
ＤＯＪのバイポーラ型電池において、下記条件で電池運
転を行った。
ＤＯＪのバイポーラ型電池において、下記条件で電池運
転を行った。
（１）放置時間なしく充電終了後直ちに放電した場合）
（ＩＩ）液ぬき（充電終了後電解液をセルから除去）（
Ｉｌｌ）液ぬき後水洗浄（充電終了後電解液をセルから
除去し、イオン交換水で洗浄した） 但し、充電時間：Ｚ５時間（ＩＩ） Ｃｌ１１）の放置
時間：２４時間、洗浄に用いた水温＝６６℃、洗浄水の
流量＝１セル当９３００ ｍＶｍ （１０セルでは３Ａ
）、洗浄時間：１分間。
Ｉｌｌ）液ぬき後水洗浄（充電終了後電解液をセルから
除去し、イオン交換水で洗浄した） 但し、充電時間：Ｚ５時間（ＩＩ） Ｃｌ１１）の放置
時間：２４時間、洗浄に用いた水温＝６６℃、洗浄水の
流量＝１セル当９３００ ｍＶｍ （１０セルでは３Ａ
）、洗浄時間：１分間。
上記の条件による電池運転の放電時間とセル電圧の関係
を第３図に示す。第３図から゛明らかなように、（１）
の放置時間なしの場合のＱ −ｅｆｆ ＠９０、８４％
に対し、（１１）の液ぬきの場合は８８．６７％（５，
８０％減少） 、（Ｉｌｌ）の液ぬき後水洗浄の場合は
９０．１９％（１，３％減少）であって、水洗浄の効果
が顕著であることがわかった。
を第３図に示す。第３図から゛明らかなように、（１）
の放置時間なしの場合のＱ −ｅｆｆ ＠９０、８４％
に対し、（１１）の液ぬきの場合は８８．６７％（５，
８０％減少） 、（Ｉｌｌ）の液ぬき後水洗浄の場合は
９０．１９％（１，３％減少）であって、水洗浄の効果
が顕著であることがわかった。
第４図は、水洗浄時間（流量３００ ｍＶｍ 、 １
セル当り）とクーロン効率の影響を示し、第５図は洗浄
水量（流量一定）とクーロン効率の関係を示すＯ これらの図から明らかなように、洗浄水量６ｔ（１０セ
ル全水量）を超えるとクーロン効率は減少する。このこ
とは、洗浄水量が多いと亜鉛表面で水酸化亜鉛の生成を
促進するためと考・見られる。
セル当り）とクーロン効率の影響を示し、第５図は洗浄
水量（流量一定）とクーロン効率の関係を示すＯ これらの図から明らかなように、洗浄水量６ｔ（１０セ
ル全水量）を超えるとクーロン効率は減少する。このこ
とは、洗浄水量が多いと亜鉛表面で水酸化亜鉛の生成を
促進するためと考・見られる。
つまり、洗浄効果は、洗浄液量３ｔ（１０セル）以内５
０〇−以上、時間は１分以内１０秒以上で効果がある。
０〇−以上、時間は１分以内１０秒以上で効果がある。
以上の結果よシ、充電終了後水でセル内を洗浄すること
によシ亜鉛の自己放電を抑制することが可能となった。
によシ亜鉛の自己放電を抑制することが可能となった。
上記の本発明の実施例に示されている通シ、充電終了後
電解液をセルから抜き、その後充電時の電解液温と略等
温のイオン交換水でセル内を洗浄する。但しこの場合の
洗浄水量を１セル当シ５０〜３００１−’＝以内、洗浄
時間１０秒〜１分間以内とすることによシ次の第２表に
示す効果が得られたＯ ゛第２表
電解液をセルから抜き、その後充電時の電解液温と略等
温のイオン交換水でセル内を洗浄する。但しこの場合の
洗浄水量を１セル当シ５０〜３００１−’＝以内、洗浄
時間１０秒〜１分間以内とすることによシ次の第２表に
示す効果が得られたＯ ゛第２表
第１図は亜鉛−臭素電池の基本構成を示う概念図、第２
図は１０セル積層電池の構成を示す概念図、第６．４図
は共に本発明の実施例−２における放電時間とセル電圧
の関係を示すグラフ、第５図は本発明実施例−２におけ
る洗浄水量とクーロン効率の関係を示すグラフである。 （１）・・・単セル、（２）・・・正極室、（３）・・
・負極室１． （４）・・・セパレーター、（５）・・
・正極、（６）・・・負極、（７）・・・正極電解液、
（８）・・・負極電解液、（９）・・・正極電解液槽、
αＱ・・・負ｇ ’Ｑ’；、 ８’（液ｉ’ａ； 、ａ
ｖ 、 （１２）・・・ポンプ、０１）・・・アルミ締
付端板、（ハ）・・・樹脂締付端板、翰・・・バッキン
グ、（ハ）・・・電極端板、（ハ）・・・端子、（イ）
・・・サポータ−１（ロ）・・・セパレーター、（７）
・・・中間電極、翰・・・中間電極（積層）、（９）・
・・締付ボルト、０］）・・・同ナツト、０■・・・穴
、０→・・・マニホールド、（ロ）・・・チャンネル、
（ト）・・・マイクロチャンネル。 代理人 弁理士 木 村 三 切 電１図 Ｚｎ＋２６−Ｚｎ２Ｂｒ−Ｂｒ２ｔ２ｅ Ｅｎ−ｔＢｒ
−Ｂｒ３ＺｎＢｒ２−Ｚｎ＋８ｒ２
図は１０セル積層電池の構成を示す概念図、第６．４図
は共に本発明の実施例−２における放電時間とセル電圧
の関係を示すグラフ、第５図は本発明実施例−２におけ
る洗浄水量とクーロン効率の関係を示すグラフである。 （１）・・・単セル、（２）・・・正極室、（３）・・
・負極室１． （４）・・・セパレーター、（５）・・
・正極、（６）・・・負極、（７）・・・正極電解液、
（８）・・・負極電解液、（９）・・・正極電解液槽、
αＱ・・・負ｇ ’Ｑ’；、 ８’（液ｉ’ａ； 、ａ
ｖ 、 （１２）・・・ポンプ、０１）・・・アルミ締
付端板、（ハ）・・・樹脂締付端板、翰・・・バッキン
グ、（ハ）・・・電極端板、（ハ）・・・端子、（イ）
・・・サポータ−１（ロ）・・・セパレーター、（７）
・・・中間電極、翰・・・中間電極（積層）、（９）・
・・締付ボルト、０］）・・・同ナツト、０■・・・穴
、０→・・・マニホールド、（ロ）・・・チャンネル、
（ト）・・・マイクロチャンネル。 代理人 弁理士 木 村 三 切 電１図 Ｚｎ＋２６−Ｚｎ２Ｂｒ−Ｂｒ２ｔ２ｅ Ｅｎ−ｔＢｒ
−Ｂｒ３ＺｎＢｒ２−Ｚｎ＋８ｒ２
Claims (2)
- （１）カーボンプラスチツク電極を負極に用いた亜鉛−
臭素電解液循環型積層二次電池において、充電終了後セ
ルから電解液を抜き、充電時の電解液々温と略等温のイ
オン交換水をもつて負極を洗浄し、放電時まで保存する
ことを特徴とする亜鉛−臭素電池の運転方法。 - （２）上記負極を洗浄するイオン交換水の流量を１セル
単位電極面積当り０．４ｍｌ／ｍｍ・ｃｍ＾２以内、時
間を１分間以内とする特許請求の範囲第１項記載の亜鉛
−臭素電池の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59164753A JPS6145573A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 亜鉛−臭素電池の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59164753A JPS6145573A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 亜鉛−臭素電池の運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6145573A true JPS6145573A (ja) | 1986-03-05 |
| JPH0578150B2 JPH0578150B2 (ja) | 1993-10-28 |
Family
ID=15799261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59164753A Granted JPS6145573A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 亜鉛−臭素電池の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6145573A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04237973A (ja) * | 1991-01-22 | 1992-08-26 | Toyota Motor Corp | 亜鉛ハロゲン電池 |
-
1984
- 1984-08-08 JP JP59164753A patent/JPS6145573A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04237973A (ja) * | 1991-01-22 | 1992-08-26 | Toyota Motor Corp | 亜鉛ハロゲン電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0578150B2 (ja) | 1993-10-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |