JPH0145946B2 - - Google Patents
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- JPH0145946B2 JPH0145946B2 JP58087488A JP8748883A JPH0145946B2 JP H0145946 B2 JPH0145946 B2 JP H0145946B2 JP 58087488 A JP58087488 A JP 58087488A JP 8748883 A JP8748883 A JP 8748883A JP H0145946 B2 JPH0145946 B2 JP H0145946B2
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- Japan
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- bromine
- electrode
- zinc
- carbon plastic
- carbon
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- 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.)
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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
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Description
本発明はバイボーラー型積層亜鉛一臭素電池の
カーボンプラスチツク電極に関するものである。 亜鉛一臭素電池はエネルギー密度の高い観点か
ら近年この実用化が研究されている。例えば第１
図は電解液循環型の亜鉛−臭電池の基本的構成を
示す図で、図中１は単セル、２は陽極室、３は陰
極室、４は隔膜（セパレータ）、５は陽極、６は
陰極、７は陽極電解液、８は陰極電解液、９は陽
極液貯蔵槽、１０は陰極液貯蔵槽、１１および１
２はボンブで外部タンクより単セル１内部に電解
液を送り込み得る様構成されている。充電時亜鉛
は陰極６表面上に析出し、陽極５では臭素が発生
し電解液内へ溶解する。また溶解した臭素が陰極
６へ拡散し、亜鉛との自己放電を生ずることを防
止するために電極５，６間にセパレータ４を配し
てある。 亜鉛一臭素電池を実用的に使用する場合には第
２図に示す如く電極をバイボーラ型とした積層電
池とし、取り出す電圧を高くする。第２図はこの
ような電池をバイボーラー型の積層構成とした場
合の一例を示す分解斜視図である。 各電極５，６及びセパレータ４はいずれも枠５
１，41によつて保持されており、この電極５，６
及びセパレータ４は交互に積層され、その両端部
には端子付電極５ａ，６ａを設置し、これらの両
側から締付端板１３ａ，１３ｂによつて挾まれ、
そして、各枠に設けたボルト通孔４２に締付通し
ボルト１３ｃを貫挿して締付けることにより、全
体を一体に構成している。一方の端板１３ａには
陽極および陰極電解液流入（出）口１３ｄ，１３
ｅが設けられ、また他方の端板１３ｂも同様に形
成されている。説明の煩雑をさけるため陽極電解
液の径路について述べる。電解液流入口１３ｅか
ら入つた電解液は各枠５１，４１に設けられたマ
ニホールド５２，４３を通り、チヤンネル５３を
介して電極部５４の表面に供給され、次いでチヤ
ンネル５３を介しマニホールド５２，４３を通り
電解液流出口１３ｆから排出される。 ところでこのような構成の積層電池に用いられ
る電極素材は、一般的に低抵抗性ならびに耐臭素
性をもつものが要請され、現在ではポリオレフイ
ン系の高分子物質にカーボンブラツク等の導電性
物質を混入したカーボンプラスチツク電極が用い
られている。然しながら第３図に示す如くカーボ
ンプラスチツク電極５，６も長期間の使用によつ
て矢視する如く臭素の透過等を生じ反対極に発生
する亜鉛と自己放電して電池効率の低下を招く恐
れがあつた。 本発明は上述の問題点を解決するためになされ
たものである。即ち本発明は電極中を透過する臭
素量を低下せしめることを目的とした、カーボン
ブラツク電極を提供するにある。 本発明に係るポリエチレン、ポリプロピレンな
どにカーボン、グラフアイト微粒子などを混練し
て成形したカーボンプラスチツク電極は、カーボ
ンプラスチツクをマトリツクスとし、これにポリ
スチレンスルホン酸等の高分子イオン交換物質特
にポリスチレンスルホン酸塩を混在させて成形し
たことを特徴とするものである。 本発明者は第４図に示すような臭素拡散測定装
置により後記実施例に示すように試作した各種カ
ーボンプラスチツク電極を前記測定装置に組み入
れ拡散臭素量を測定した結果カーボンプラスチツ
ク原料即ちポリオレフインとカーボンブラツク混
合物に粒状または粉状の高分子陽イオン交換体を
混練し成形して得られたカーボンプラスチツク電
極が臭素透過防止上長時間使用においても効果が
あり、電池効率の低下を来たさないことを見知し
た。 粒状または粉状の高分子陽イオン交換体として
は、ポリスチレンスルホン酸ナトリウムを添加す
るのが好適であり、添加量としては10重量％以上
では電極が脆くなり機械的強度が保持できず、
0.01重量％未満では臭素透過防止効果が得られな
いので0.01重量％以上、実用的には0.01〜５重量
％の添加が好ましい。斯る高分子陽イオン交換物
質としてポリスチレンスルホン酸ナトリウムを添
加したカーボンプラスチツク電極は比抵抗が約１
〜0.5Ωcmと低く、また臭素は電気的な反撥力を
受けるので、電極中を透過する量は極端に低下
し、その効果としてバイボーラー型積層電池では
逆側にある陰極に充電時析出する亜鉛との自己放
電が減少してエネルギー効率の向上が図れる。ま
た電極中の臭素透過量の減少により安定した電池
性能及び臭素の透過による電極の劣化を防止でき
るため電池寿命を長くすることが可能となつた。 次に実施例について述べる。 実施例 ポリエチレン67重量％にカーボンブラツク33重
量％を混合したカーボンプラスチツク原料に高分
子陽イオン交換物質であるポリスチレンスルホン
酸ナトリウム（VERSA−TL：カネボウ．エヌ．
エスシー株式会社製）を0.01、0.05、0.1、0.5、
１、2.0、5.0、10.0重量％添加混練しこれを200℃
以上で平型にプレスし、厚さ１mmのカーボンプラ
スチツク電極試料とした。 上記試料を第４図に示す臭素拡散測定装置に組
み入れ200、500、700、1000時間後の拡散臭素量
を測定した。 なお第４図において１ａはカーボンプラスチツ
ク電極シート２ａはバツキング３ａは無臭素電解
液容器、４ａは臭素含有電解液容器、５ａは締付
ボルト６ａは、3mol／の臭化亜鉛と3mol／
の臭素を含有する水溶液、７ａは臭化亜鉛
3mol／の水溶液８ａは蒸発防止のための蓋で
ある。 上記測定装置を用いた臭素拡散量の測定方法
は、カーボンプラスチツク試料１ａを無臭素電解
液容器３ａに入れバツキング２ａにより臭素含有
電解液容器４ａを締付ボルト５ａにより締めつけ
ることにより液洩れをなくす。次いで臭素含有水
溶液６ａと臭化亜鉛溶液７ａの液レベルを等しく
するように各々25ml各容器３ａ，４ａ内に入れ、
臭化亜鉛及び臭素含有溶液６ａ中の臭素（Br2）
が臭化亜鉛溶液７ａ中に拡散透過した量をヨウ素
滴定法によつて求めた。以上の測定法によつて測
定した結果を次表に示す。
カーボンプラスチツク電極に関するものである。 亜鉛一臭素電池はエネルギー密度の高い観点か
ら近年この実用化が研究されている。例えば第１
図は電解液循環型の亜鉛−臭電池の基本的構成を
示す図で、図中１は単セル、２は陽極室、３は陰
極室、４は隔膜（セパレータ）、５は陽極、６は
陰極、７は陽極電解液、８は陰極電解液、９は陽
極液貯蔵槽、１０は陰極液貯蔵槽、１１および１
２はボンブで外部タンクより単セル１内部に電解
液を送り込み得る様構成されている。充電時亜鉛
は陰極６表面上に析出し、陽極５では臭素が発生
し電解液内へ溶解する。また溶解した臭素が陰極
６へ拡散し、亜鉛との自己放電を生ずることを防
止するために電極５，６間にセパレータ４を配し
てある。 亜鉛一臭素電池を実用的に使用する場合には第
２図に示す如く電極をバイボーラ型とした積層電
池とし、取り出す電圧を高くする。第２図はこの
ような電池をバイボーラー型の積層構成とした場
合の一例を示す分解斜視図である。 各電極５，６及びセパレータ４はいずれも枠５
１，41によつて保持されており、この電極５，６
及びセパレータ４は交互に積層され、その両端部
には端子付電極５ａ，６ａを設置し、これらの両
側から締付端板１３ａ，１３ｂによつて挾まれ、
そして、各枠に設けたボルト通孔４２に締付通し
ボルト１３ｃを貫挿して締付けることにより、全
体を一体に構成している。一方の端板１３ａには
陽極および陰極電解液流入（出）口１３ｄ，１３
ｅが設けられ、また他方の端板１３ｂも同様に形
成されている。説明の煩雑をさけるため陽極電解
液の径路について述べる。電解液流入口１３ｅか
ら入つた電解液は各枠５１，４１に設けられたマ
ニホールド５２，４３を通り、チヤンネル５３を
介して電極部５４の表面に供給され、次いでチヤ
ンネル５３を介しマニホールド５２，４３を通り
電解液流出口１３ｆから排出される。 ところでこのような構成の積層電池に用いられ
る電極素材は、一般的に低抵抗性ならびに耐臭素
性をもつものが要請され、現在ではポリオレフイ
ン系の高分子物質にカーボンブラツク等の導電性
物質を混入したカーボンプラスチツク電極が用い
られている。然しながら第３図に示す如くカーボ
ンプラスチツク電極５，６も長期間の使用によつ
て矢視する如く臭素の透過等を生じ反対極に発生
する亜鉛と自己放電して電池効率の低下を招く恐
れがあつた。 本発明は上述の問題点を解決するためになされ
たものである。即ち本発明は電極中を透過する臭
素量を低下せしめることを目的とした、カーボン
ブラツク電極を提供するにある。 本発明に係るポリエチレン、ポリプロピレンな
どにカーボン、グラフアイト微粒子などを混練し
て成形したカーボンプラスチツク電極は、カーボ
ンプラスチツクをマトリツクスとし、これにポリ
スチレンスルホン酸等の高分子イオン交換物質特
にポリスチレンスルホン酸塩を混在させて成形し
たことを特徴とするものである。 本発明者は第４図に示すような臭素拡散測定装
置により後記実施例に示すように試作した各種カ
ーボンプラスチツク電極を前記測定装置に組み入
れ拡散臭素量を測定した結果カーボンプラスチツ
ク原料即ちポリオレフインとカーボンブラツク混
合物に粒状または粉状の高分子陽イオン交換体を
混練し成形して得られたカーボンプラスチツク電
極が臭素透過防止上長時間使用においても効果が
あり、電池効率の低下を来たさないことを見知し
た。 粒状または粉状の高分子陽イオン交換体として
は、ポリスチレンスルホン酸ナトリウムを添加す
るのが好適であり、添加量としては10重量％以上
では電極が脆くなり機械的強度が保持できず、
0.01重量％未満では臭素透過防止効果が得られな
いので0.01重量％以上、実用的には0.01〜５重量
％の添加が好ましい。斯る高分子陽イオン交換物
質としてポリスチレンスルホン酸ナトリウムを添
加したカーボンプラスチツク電極は比抵抗が約１
〜0.5Ωcmと低く、また臭素は電気的な反撥力を
受けるので、電極中を透過する量は極端に低下
し、その効果としてバイボーラー型積層電池では
逆側にある陰極に充電時析出する亜鉛との自己放
電が減少してエネルギー効率の向上が図れる。ま
た電極中の臭素透過量の減少により安定した電池
性能及び臭素の透過による電極の劣化を防止でき
るため電池寿命を長くすることが可能となつた。 次に実施例について述べる。 実施例 ポリエチレン67重量％にカーボンブラツク33重
量％を混合したカーボンプラスチツク原料に高分
子陽イオン交換物質であるポリスチレンスルホン
酸ナトリウム（VERSA−TL：カネボウ．エヌ．
エスシー株式会社製）を0.01、0.05、0.1、0.5、
１、2.0、5.0、10.0重量％添加混練しこれを200℃
以上で平型にプレスし、厚さ１mmのカーボンプラ
スチツク電極試料とした。 上記試料を第４図に示す臭素拡散測定装置に組
み入れ200、500、700、1000時間後の拡散臭素量
を測定した。 なお第４図において１ａはカーボンプラスチツ
ク電極シート２ａはバツキング３ａは無臭素電解
液容器、４ａは臭素含有電解液容器、５ａは締付
ボルト６ａは、3mol／の臭化亜鉛と3mol／
の臭素を含有する水溶液、７ａは臭化亜鉛
3mol／の水溶液８ａは蒸発防止のための蓋で
ある。 上記測定装置を用いた臭素拡散量の測定方法
は、カーボンプラスチツク試料１ａを無臭素電解
液容器３ａに入れバツキング２ａにより臭素含有
電解液容器４ａを締付ボルト５ａにより締めつけ
ることにより液洩れをなくす。次いで臭素含有水
溶液６ａと臭化亜鉛溶液７ａの液レベルを等しく
するように各々25ml各容器３ａ，４ａ内に入れ、
臭化亜鉛及び臭素含有溶液６ａ中の臭素（Br2）
が臭化亜鉛溶液７ａ中に拡散透過した量をヨウ素
滴定法によつて求めた。以上の測定法によつて測
定した結果を次表に示す。
【表】
【表】
上表に明らかな如く高分子陽イオン交換物質と
してポリスチレンスルホン酸ナトリウムを添加す
ることによつて無添加の場合に比べて臭素透過防
止効果を得ることができ、その添加量は10重量％
以上添加の場合には電極が機械的に脆くなるので
0.01〜５重量％添加が好ましいことが判明した。 さらに本発明の電極を実際にバイボーラー型積
層亜鉛一臭素電池の電極として使用して、充放電
を行なつた際、充電時に臭素極の逆側にある陰極
に析出する亜鉛が従来のものに比べて平滑に電着
することが認められた。
してポリスチレンスルホン酸ナトリウムを添加す
ることによつて無添加の場合に比べて臭素透過防
止効果を得ることができ、その添加量は10重量％
以上添加の場合には電極が機械的に脆くなるので
0.01〜５重量％添加が好ましいことが判明した。 さらに本発明の電極を実際にバイボーラー型積
層亜鉛一臭素電池の電極として使用して、充放電
を行なつた際、充電時に臭素極の逆側にある陰極
に析出する亜鉛が従来のものに比べて平滑に電着
することが認められた。
第１図は電解液循環型の亜鉛一臭素電池の基本
的構成図、第２図はバイポーラー型の積層構成を
示す分解斜視図、第３図は長期間使用後の臭素透
過状態を示す説明図第４図は臭素拡散測定装置の
模式図である。 ４：セパレータ、５，６：電極、５ａ，６ａ：
端子付電極、１３ａ，１３ｂ：締付端板、１３
ｄ，１３ｅ：電解液流入（出）口、４３，５２：
マニホールド、１ａ：カーボンプラスチツク電極
シート。
的構成図、第２図はバイポーラー型の積層構成を
示す分解斜視図、第３図は長期間使用後の臭素透
過状態を示す説明図第４図は臭素拡散測定装置の
模式図である。 ４：セパレータ、５，６：電極、５ａ，６ａ：
端子付電極、１３ａ，１３ｂ：締付端板、１３
ｄ，１３ｅ：電解液流入（出）口、４３，５２：
マニホールド、１ａ：カーボンプラスチツク電極
シート。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ バイポーラー型積層亜鉛−臭素電池のカーボ
ンプラスチツク電極において、カーボンプラスチ
ツクにポリスチレンスルホン酸塩等の高分子イオ
ン交換物質を混在させて成形したことを特徴とす
るカーボンプラスチツク電極。 ２ ポリオレフインとカーボンブラツク混合物の
カーボンプラスチツク原料にポリスチレンスルホ
ン酸ナトリウム0.01重量％以上混合することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のカーボンプ
ラスチツク電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58087488A JPS59214162A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | バイポ−ラ−型積層亜鉛−臭素電池のカ−ボンプラスチツク電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58087488A JPS59214162A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | バイポ−ラ−型積層亜鉛−臭素電池のカ−ボンプラスチツク電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59214162A JPS59214162A (ja) | 1984-12-04 |
| JPH0145946B2 true JPH0145946B2 (ja) | 1989-10-05 |
Family
ID=13916331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58087488A Granted JPS59214162A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | バイポ−ラ−型積層亜鉛−臭素電池のカ−ボンプラスチツク電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59214162A (ja) |
-
1983
- 1983-05-20 JP JP58087488A patent/JPS59214162A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59214162A (ja) | 1984-12-04 |
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