JPS622472A - 亜鉛一臭素二次電池 - Google Patents

亜鉛一臭素二次電池

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JPS622472A
JPS622472A JP60138999A JP13899985A JPS622472A JP S622472 A JPS622472 A JP S622472A JP 60138999 A JP60138999 A JP 60138999A JP 13899985 A JP13899985 A JP 13899985A JP S622472 A JPS622472 A JP S622472A
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JP
Japan
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electrode
bromine
zinc
carbon plastic
battery
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JP60138999A
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English (en)
Inventor
Yasuo Ando
保雄 安藤
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M12/00Hybrid cells; Manufacture thereof
    • H01M12/08Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of a fuel-cell type and a half-cell of the secondary-cell type
    • H01M12/085Zinc-halogen cells or batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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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】 入 産業上の利用分野 本発明は、電池構成を1ピース構造にした亜鉛−臭素二
次電池に関するものである。
B0発明の概要 本発明は、電池構成体として微細多孔質膜と。
多孔質力6−ボンプラステツク電極と、通常のカーボン
プラスチック電極の6者をラミネートしたものを用いる
ことによって、1ピース構造の電極とし、バイポーラ型
電池として構成する場合、この三層ラミネート電極構成
体を積重ねるだけで電池を構成しうる亜鉛−臭素二次電
池に関するものである。
C0従来の技術 電解液循環型亜鉛−臭素二次電池は、第2図1=示すよ
うな基本的構成をなすものである。図中の符号(1)は
電池本体をなす単セル、(2)は陽極室、(3)は陰極
室、(4)は隔膜で、前記陽極室(2)と陰極室(3)
を区画する。(5)は陽極、(6)は陰極、(7)は陽
極側配管系、(8)は陰極側配管系、(9)は陽極電解
液槽、α0は陰極電解液槽、6℃(2)は共にポンプで
、それぞれの配管系(7) (8)を介して各電解液槽
(9)αQから電解液(ZnB、、水溶液)を循環させ
るよう!=なっている。
しかして、充電時僅:は陰極(6)ではZH+2e−→
Zne陽極(5ンでは211.−→B「、 + 2 e
の反応を生じ、放電時I:は各電極(6) (5)で上
記反応式と逆の反応を生じ、析出物(ZHt B(、)
が各電極(6) (5)上で消費(酸化、還元)され、
電気エネルギーが放出される。
又、第3図は従来の亜鉛−臭素積層二次電池の構造を示
し、(2)は締付端板、勾は積層端板、勾は電極端板、
(ハ)はパツキン、翰はMC(マイクロチャンネル)付
枠付膜、(2)は平板枠付中間電極、(財)は陽極マニ
ホールド、(至)は陰極マニホールド、@はMC(マイ
クロテヤンネN)形成部、(1)は隔膜、0力はスペー
サメツシュ、(至)は電極、(至)は集電メツシュ、(
ロ)は締付ポルト穴であって、ここI:図示を省略しで
ある締付ボルトを挿通し、ナツトにより締付ける構造に
なっている。
上記の構成(:なる亜鉛−臭素電池は、前述の如く亜鉛
と臭素を活物質として用い、その出力特性の高い(単電
池の起電力が約1.8 V )こと、比較的軽量なこと
、前記活物質が資源的嘔:豊富なこと、などの長所があ
るため近年実用化のための開発が進められている。
D0発明が解決しようとする問題点 しかるC二、第2図、第5図C;示すようI:この亜鉛
−臭素電池は、充放電時に陽極室、陰極室C電解液を循
環させることを基本としているために、電池本体と配管
系、電解液槽・ポンプ等の各部材・機器が複雑(=連結
された構造(ニなって゛いる。
又、電池の陰極側では、充電時亜鉛イオンが金属亜鉛と
して析出し、放電時この金属亜鉛が溶解する。一方、陽
極側では、充電時(=臭素イオンが臭素分子となり電解
液に溶解する。場合蛋:よって陽極側I:添加した錯化
剤I:より、発生した臭素が水C:不溶な臭素コンプレ
ックスとなって電解液槽内に貯えられる。また放電時C
二は臭素又は臭素コンプレックスが陽極上で臭素イオン
となる。
このことから理解されるよう(二、従来の亜鉛−臭素二
次電池は、電池本体のはか(:、電解液槽、配管系、ポ
ンプ等の各部材1機器を付属設備として必要とする。そ
して、ポンプ駆動のための電力ロスや複雑な配管系(=
よる振動等による装置全体の機械的強度への不安がある
。また、この電池は隔g(セパレータ)を使用している
関係上、第3図C:示す如く隔膜、電極の2部材による
積層構成をとらなくてはならない。
本発明は、以上の従来の亜鉛−臭素二次電池の問題点を
解決するため(=なされたものである。
E0問題点を解決するための手段 本発明Cj&いては、上記の従来の問題点を解決するた
めI:、先ζ二本出願人が特願昭58−207167号
、特願昭60−112146号で提案した多孔質カーボ
ンプラスチック電極と同一のものをラミネート材料とし
、これI:特開昭51−74057号、特開昭52−1
56776号で知られた微細多孔質膜をまずラミネート
後、このラミネート後の材料の多孔質カーボンプラスチ
ック電極側へ、更(二通常のカーボンプラスチック電極
を融着させるか、もしくはこれら3者を上記の層構成に
ラミネートして電極構成体とするものである。
上記の電極構成体は、積み重ねるだけで、バイポーラ型
電池となり、1ピース構造がとりうる。
しかして、上記の本発明[=用いる電極構成体のラミネ
ート材料である多孔質力・−ボンプラスチック電極とは
、例えば特願昭60−112146号C:gいて本出願
人が提案した如き、ポリエチレン導電性付与剤としての
カーボンブラックと微細シリカ粉末とヂオクテルフタレ
ー)(DOP)を加熱下で混練し、加圧ロールで成形後
抽出剤で抽出処理を施してなるものである。又、同じラ
ミネート材料の微細多孔質膜とは、例えば特開昭52−
1156776号薔二よって知られたポリオレフィン樹
脂と無機微粉体からなり微細な孔を多数有する多孔質膜
で、通常電池の隔膜として用いられるものである。さら
に、第6層目のラミネート材料として用いられるカーボ
ンプラスチック電極は、亜鉛   □−臭素二次電池(
:電極として用いるポリオレフィン樹脂へ導電性付与剤
として炭素質物質を混練、成形したものを用いる。
10作用 上記の構成になる本発明の亜鉛−臭素二次電池に8いて
は、充電時には陰極側でカーボンプラスチック電極上(
:亜鉛が電着し、陽極側では発生しり臭素又は臭素コン
プレックスが多孔性カーホンプラスチック電極の空孔内
に貯蔵される。又、放電時(:はその逆となる。陽極側
の活物質供給は、微細多孔質膜を通して行われる。
従って、電池構成が1ピース構造という簡単な構造とな
っているため、極間距離が陰極表面からセパレータ相に
代る微細多孔質膜の裏側までとなっており、従来の電池
と比較して容積が半分近くなり、電圧効率が上昇する。
又、臭素は電極そのものの中に貯蔵されるので。
電解液の循環は陰極のみ1:行えばよく、充電電気量は
多孔質カーボングラスチック電極の厚さを変えることI
:よって変えることができる。
さら1=、電極構成体の材料がすべてプラスチックで、
ラミネーションで製作できるので、容易【二人量を安価
(:供給できる。
G1発明の実施例 第1rgJ(AIは、本発明の亜鉛−臭素二次電池に用
いる電極構成体の一実施例で、図中の符号(a)は微細
多孔膜、(blは多孔質カーボンプラスチック電極であ
って、両者はラミネートされている。(C1は通常のカ
ーボンプラスチック電極であって、前記多孔質カーボン
プラスチック電極巾)の層側へ融着又はラミネートされ
るが、この実施例では後述する如くラミネートされた。
この場合(:ラミネート材料として用いた多孔・hカー
ボンプラスチック電極(b)は前述の特願昭60−11
2146号で提案したものと同一のポリエチレンに導電
性付与剤としてのカーボンブラックと、微細シリカ粉末
とヂオクテIフタレート(DOP)を加熱下で混練し、
加工ロールで成形後、抽出剤で抽出処理してなる親水性
微細多孔質カーボンプラスチック電極を用いた。又、第
三層目のラミネート材料のカーボンプラスチック電極と
しては、ポリエチレン(ショーレックス86008)4
0(重量)*、カーボンブラック(表面積100a’/
l−平均粒径30m ) 20 (重11 ) s、 
天然黒鉛40(重量)%の混合、混練したものを90−
押出機でシート化したものを用いた。
ラミネートは上記6種の材料シートをコンブレツVヨン
モールドで行ない、その後多孔化処理としてトリクロル
エタン中に24時間放置し、電極構成体とした。
な8.ラミネートの方法としては、押出機を用いTダイ
で三層ラミネートすることも考えられる。
上記の如くして作製された電極構成体の厚さは、微細多
孔質膜(alが0.4閣、多孔質カーボンプラスチック
電極(blが2腫、カーボンプラスチック電極(C)が
1.で、全体の厚みは3,4鵡であった。
第1図(B)は、この第1図(んに示した三層ラミネー
ト電極構成体をバイポーラ型電池として構成した例で、
積み重ねるだけで電池となり、1ピース梼造がとれる。
図中の矢印は電解液(znBrffi)水溶液の対流す
る方向を示す。
この電池で充電時1:は第1図CB) c示す如く陰極
側ではカーボンプラスチック電極(cl上I:亜鉛が電
着し、陽極側では多孔質カーボンプラスチック電極(b
lの空孔内C;臭素または臭素コンプレックスが貯蔵さ
れる。
一方、放電時にはその逆となる。又、陽極側の活物質の
供給は、微細多孔質膜を通して行われる。
上記の電極構成体を用いて800.:slの有効電極面
積をもつ電池(10セル積層)を構成した。極間距離は
1.5腸である。20 mA/、−の電流密度で5時間
定電流充電し 2 Q mA/−で放電したところ、電
圧効率91チ、電流効率8Z%pエネルギー効率79チ
の電池効率が得られ、十分電池として作動することを確
認することができた。
なお、多孔性カーボンプラスチック電極の多孔度は約5
0%であり、陽極I:gいては、その孔内へ臭素がトラ
ップされることを考えると、この実施例のものは100
mA/lIが限界であり、それ以上充電する必要がある
場合1:は、多孔性カーボンプラスチック電極の厚さを
厚くする必要がある。
H0発明の詳細 な説明したよう1:、本発明の亜鉛−臭素二次電池I:
おいては、電池が本発明で特定される電極構成体で1ピ
ース構造という簡単な構造(ニすることができるから、
電池全体の構造がコンパクト1:なるばかりでなく、活
物質の臭素が電極中に貯蔵されるため電解液の循環は陰
極のみでよく、又極間距離が陰極表面から多孔質セパレ
ータ相の裏側までとなっているから従来の電池と比較し
て半分近くなり電圧効率が上昇した。
さらに、電極構成体がすべてプラスチック材料でできて
いることから、ラミネーションにより容易に大量を安価
に作成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図囚は本発明僅;用いる電極構成体の断面図、同(
B) )i(A) +:示す電極構成体でバイポーラ型
電池を構成した場合の断面説明図、第2図は亜鉛−臭素
二次電池の構成を示す断面説明図、第6図は亜鉛−臭素
積層二次電池の構成を示す斜視図である。 図中の符号(alは微細多孔質膜、(b)は多孔質カー
ボンプラスチック電極、(C)はカーボンゲラステック
電極である。 代理人 弁理士  佐 藤 正 年 第1図 (A)       (B)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電池構成体として微細多孔質カーボンプラスチック電極
    、カーボンプラスチック電極を順にラミネートしたもの
    を用い、かつ充電時に発生する臭素を前記多孔質カーボ
    ンプラスチック電極の層中に保持させることを特徴とす
    る亜鉛−臭素二次電池。
JP60138999A 1985-06-27 1985-06-27 亜鉛一臭素二次電池 Pending JPS622472A (ja)

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JP60138999A JPS622472A (ja) 1985-06-27 1985-06-27 亜鉛一臭素二次電池

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8479898B2 (en) 2004-06-10 2013-07-09 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Work vehicle control device
JP2021144929A (ja) * 2020-03-12 2021-09-24 コリア アドバンスト インスティチュート オブ サイエンス アンド テクノロジー 高密度炭素欠陥構造を含有する二次電池用電極及びその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2021144929A (ja) * 2020-03-12 2021-09-24 コリア アドバンスト インスティチュート オブ サイエンス アンド テクノロジー 高密度炭素欠陥構造を含有する二次電池用電極及びその製造方法
US12381200B2 (en) 2020-03-12 2025-08-05 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Electrode for secondary batteries containing high-density carbon defect structure and method of producing the same

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