JPS62136755A - 亜鉛−臭素電池 - Google Patents

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、特に電池のセパレータ部分の
改良に関する。

［従来の技術］ 亜鉛−臭素電池は、単電池を必要に応じて直列・並列に
接続して実用的な電圧と電流を得る。またバイポーラ型
積層電池として使用されることも多い。

第１図には、このような亜鉛−臭素電池の原理が示され
ており、一般にこのような亜鉛−臭素電池は、反応槽１
０の内部が、セパレーク１２により正極１４の存在する
液室１０ａと負極１６の存在する液室１０ｂとに仕切り
形成されている。

そして、各貯蔵槽１８及び２０と各液室１０ａ及び１０
ｂとの間に、配管２２ａ及び２２ｂを介してそれぞれ電
解液循環経路が形成され、これら各配管２２ａ及び２２
ｂを流れる電解液はポンプ２４ａ及び２４ｂにより対応
する液”［２０ａ及び２０ｂへ圧送される。

この時、反応槽１０内において、充電時には正極側に臭
素が生成され、負極側には！ｌｌｌ１Ｘ！ＳＪが析出さ
れる。

第２図には、前記原理に基づいて形成された電解液循環
型の積層二次電池の一例が示されており、この積層二次
電池は、それぞれが一つの電池反応槽として機能する薄
厚の反応槽ユニット１００−１．１００−２・・・をそ
の厚さ方向に順次積層して形成されている。

前記反応槽ユニット群は、電極板２６とセパレータ１２
とを交互にｖ４Ｆ７１することにより形成されている。

また各反応槽ユニット１００は、前記第１図に示す電池
と同様に、セパレータ１２により厚さ１ｍｍ程度の正極
側の液室１０ａと負極側の液室１０ｂどに分離形成され
、ここで所定の充放電反応が行われる。

ここにおいて、前記各電極板２６は、絶縁部２８と導電
部３０とにより構成され、その対角線上にはマニホール
ド３２が設けられている。

前記セパレータ１２は、その周囲にセパレータ枠３６が
設けられ、このセパレータ枠３６の両面側には、正極側
及び負極側の電解液をそれぞれ対応する名酒ｆｆ１０ａ
及び１０ｂに供給するマニホールド３８及びチャネル４
０が形成されている。

そして、この積層二次電池は、電解液を各電解液貯蔵槽
から反応槽ユニット１００−１．１００−２・・・の各
液室１０ａ及び１０ｂを通り再度電解液貯蔵槽へと循環
させながら、所定の充放電反応を行っている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、亜鉛−臭素電池は、そのクーロン効率（Ａ　
Ｉ−１効率）がセパレータ１２の臭素透過性により大き
な影響を受け、セパレーク１２の臭素透過性が大きくな
ると、電池のクーロン効率が悪化する。

このため、亜鉛−臭素電池に用いられるセパレータは、
その臭素透過性ができるだけ小さくなるように形成する
ことが望まれる。

しかし、従来よりセパレータ１２として一般に用いられ
ているポリオレフィン系の微細多孔膜は、その臭素透過
性が小さくなく充分なり−ロン効率を得る上では問題が
あった。

このような問題を解決するために、セパレータ１２どし
てイオン交換膜や、微細多孔膜に放射線照射でイオン性
をもたけることも考えられる。

しかし、このよ・うにして形成されたセパレータ１２は
、その取扱いが勤しくかつ高コストになるため実用的で
は／、Ｉいという問題があった。

［発明の目的］ 本発明は、このような従来の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、臭素透過性が小さくかつ実用的なセ
パレータを有する亜鉛−臭素電池を提供することにある
。

［問題点を解決するための手段及び作用］前記問題点を
解決するために、本発明の電池は、微細多孔膜を界面活
性剤で処理してなるセパレータを用いたことを特徴とす
る。

以下に本発明の構成を更に具体的にβ２明する。

本発明のセパレータは、微細多孔膜を用い、この微細多
孔膜９を界面活性剤で処理して形成されている。

このような処理方法としては、例えば界面活性−剤を電
解液又は水に溶し、その中にセパレータを浸して処理す
る方法が考えられるが、その処理方法はこれに限定され
るものではなく、必要に応じて他の処理方法を採用する
ことも可能である。

また、このような界面活性剤を用いたぜパレータの処理
は、電池組立面に行っても良く、また必要に応じて電池
組立後に行うことも可能である。

また、このような処理に用いられる界面活性剤としては
、必要に応じ所望の種類のものを用いることが可能であ
る。以下にこのようなセパレータの処理に用いられる界
面活性剤の一例を、アニオン系、ノニオン系及びカチオ
ン系に分けて例示する。

（アニオン系） ・ドデシル硫酸す１−リウム ・スルホコハク酸 ジー２−エチルへキシルナトリウム （ノニオン系） ・ポリオキシエチレン ノニルフェノールエーテル ・ポリオキシアルキルアミン ・ポリエチレングリコールラウリルエーテル（カチオン
系） ・臭化ラウリルトリメチルアンモニウム特　　性 次にこのようにして形成された亜鉛−臭素電池の特性に
ついて検討する。

（イ）　セパレータの臭素透過性を測定したところ、界
面活性剤ににる処理が行われる前のセパレータに比し、
処理が行われた俊のセパレータは、その臭素透過性が大
幅に小さくなり、電池自体のクーロン効率も大幅に向、
トシたことが確認された。

（ロ）　また、従来の電池において、セパレータの臭素
透過性を少なくするためには、セパレータに放射線を照
でイオン性をもたせるという処理が必要であった。

これに対し、本発明によれば、単に界面活性剤を用いた
筒中な処理を施すのみで良いという利点がある。

（ハ）　また、従来の電池ではその組立後にセパレータ
に対する処理を行うことができないが、本発明によれば
、界面活性剤を電解液に溶かすことにより、電池組立後
においてもセパレータに対する処理を行うことができる
。

このようにすることにより、従来の電池製造方法、設備
等を変更することなく本発明の電池を製造することが可
能となる。

（ニ）　また、従来廿パレータとしてイオン交換膜を用
いた場合には、撓みや膨張が発生し易いが、本発明のに
うに微細多孔膜を界面活性剤で処理することにより形成
したセパレータはこのような撓みや膨張が少なく、その
取扱いが従来のものに比し極めて容易なものとなる。

（ホ）　更に、本発明によれば、セパレータを界面活性
剤で処理するためセパレータの親水性が良くなる。この
結果、多くの微孔が水で濡れるようになり、セパレータ
自体の電気抵抗も小さくなる。

「実施例」 次に本発明の好適な実施例を説明する。

第１実施例 まず、本発明の好適な第１実施例を、水に溶かした界面
活性剤を用いて微細多孔膜を処理しぜパレータを形成す
る場合を例にとり説明する。

−セパレータ製造方法− まず、本実施例においては、界面活性剤を水に溶かし、
５　Ｘ　２０　’Ｍ程度の水溶液を作る。

そして、この水溶液中にポリオレフィン系の微細多孔膜
よりなる厚さ０．６ｍｍのセパレータを約５時間浸漬し
処理する。

そして、このレバレータを、その後渡より取り出し乾燥
させた後、亜鉛−臭素電池のセパレータとして用いる。

一央素透過性一 第１表には、このようにして形成されたセパレータの臭
素透過性が示されている。実施例において、界面活性剤
の処理以前のセパレータＡ及びセパレータＢはその臭素
透過率がＰＡ＝４．９Ｘ１０’ｃｍ／ｓｅｃ、　　Ｐ　
　＝　３　、　７　ｘ　１０−”ｃｍ／ｓｅｃである。

これに対し、アニオン系、ノニオン系、カチオン系によ
る各界面活性剤を用いて各セパレータを処理した場合に
は、第１表に示すように、その臭素透過率Ｐ、Ｐ、がい
ずれの場合も大幅に小さ＾ くなっていることが確認された。

第３図には、本実施例において用いた臭素透過性の測定
装置が示されており、実施例の装置は、２種類の電界液
１００ａ、１００ｂをセパレータ１２を用いて分離収納
している。

ここにおいて、一方の電解液１００ａは、２ＭＺｎＢｒ
　　、０．１ＭＢｒ２からなり、また他方の電解液１０
０ｂは２ＭＺｎＢｒ２からなる。

この時、セパレータ１２を介しである時間毎に透過して
来た臭素濃度を測定し、測定結果をフイクの第１法則に
より導き出される次式を用いて整理し、第４図に示すよ
うな特性図を作成ηる。

そして、この特性図の各特性曲線の傾きにより、セパレ
ータ１２の透過率Ｐを求めた。

・・・（１） Ｐ：透過率（ｃｍ／ｓｅｃ　） Ｓ：セパレータ面積（ｃｍ２） ■：電解液量（ｃｍ３） Ｎｏ：初期臭素濃度（ｍｏｌ／ｃｍ　　）Ｎ２：ｔ−／
Ｌ、２１７）臭素濃度（ｍｏｌ／ｃｍ３）ｔ：時間 前記第１表はこのようにして求めた各セパレータの臭素
透過性を表したものである。

第２表 −クー【］ン効率− 第２表には、＋Ｗｉ記セパレータを用いて形成された単
電池（電極面積１００ｃｍ２）のクーロン効率測定結果
が示されている。

本実施例において、このクーロン効率の測定は以下に述
べる測定条（１の下で、次の手順に従って行われた。

（測定条件） 電解液：　３　Ｍ　Ｚ　ｎ　Ｂ　ｒ　　、　１　Ｍ　Ｓ
ｔｔ化剤３０ｍＡ／ｃｍ２−９０　　ｍへｈ／ｃｍ２　
充電２（ｈｎＡ／ｃｍ２テ１　Ｖまで放電 まず、界面活性剤による処理を施す前のセパレータを用
いて単電池を形成し、そのクーロン効率を測定したとこ
ろセパレータＡ８０％、セパレータＢは８１％であった
。

その後、この単電池から電解液を抜き、この電解液の代
りに界面活性剤の濃度が５ｘ１０’Ｍ程度の水溶液を注
入し、その水溶液を約５時間電池内で循環させ、界面活
性剤によるセパレータの処理を行った。

その後、この電池の水溶液を再び電解液に入れ変え、同
様にしてクーロン効率の測定を行ったところ、第２表に
示すように界面活性剤で処理を施したセパレータを用い
た電池は、そのクーロン効率が５〜１２％向上している
ことが確認された。

第２実施例 次に本発明の好適な第２実施例を説明する。

本実施例においては、界面活性剤を約０．１ｗｔ％溶か
した電解液を組立流みの電池内に注入し、これを約５時
間循環させ、界面活性剤によるセパレータの処理を行っ
た。

その後、この界面活性剤が溶けた電解液を使用して、ｌ
ｉ主電池クーロン効率を前記第１実施例と同様にして測
定したところ、はぼ第２表に示す結果と同じデータを１
ｎることが確認された。

このように、本発明によれば、電池を組立後に界面活性
剤を用いてセパレークの処理を行っても、そのクーロン
効率を大幅に向上さけることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、微細多孔膜から
なる廿パレータを界面活性剤で処理することにより、セ
パレータ自体の実用性を損うことなくその臭素透過性を
非常に小さくすることができ、この結果、クー［１ン効
率が大きく、しかし実用性に優れた亜鉛−臭素電池を１
“することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は亜鉛〜臭素電池の原し’Ｉ！説明図、第２図は
第１図に示す原理を用いて形成された電界液循環型積層
二次電池の分解斜視図、第３図は亜鉛−臭素電池に用い
られるセパレータの臭素透過性測定装置の説明図、 第４図は第３図に示す装置を用いて測定された特性曲線
の一例を示す説明図である。 １０　・・・　反応槽 １０ａ、１０ｂ　　・・・　液室 １２　・・・　セパレータ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）微細多孔膜を界面活性剤で処理して成るセパレー
   タを用いたことを特徴とする亜鉛−臭素電池。
2. （２）特許請求の範囲（１）記載の電池において、セパ
   レータは、微細多孔膜をアニオン系、ノニオン系、また
   はカチオン系の界面活性剤で処理して成ることを特徴と
   する亜鉛−臭素電池。
3. （３）特許請求の範囲（１）、（２）のいずれかに記載
   の電池において、 セパレータは、電池組み立て後に、電解液に混入された
   界面活性剤を用いて処理してなることを特徴とする亜鉛
   −臭素電池。