JPH02284356A - 金属・ハロゲン二次電池 - Google Patents
金属・ハロゲン二次電池Info
- Publication number
- JPH02284356A JPH02284356A JP1106745A JP10674589A JPH02284356A JP H02284356 A JPH02284356 A JP H02284356A JP 1106745 A JP1106745 A JP 1106745A JP 10674589 A JP10674589 A JP 10674589A JP H02284356 A JPH02284356 A JP H02284356A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- paper
- porous carbon
- electrode
- fiber
- fibers
- Prior art date
- 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.)
- Pending
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Classifications
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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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
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）
本発明は金属・ハロデフ３次電池に関するものであり、
さらに詳しくは特定の多孔質繊維紙伏物を正極に適用し
た♀次電池に関するものである。
さらに詳しくは特定の多孔質繊維紙伏物を正極に適用し
た♀次電池に関するものである。
（従来の技術）
金属、ハロゲン濃度において、放電時正極（ハロゲン極
）におけるハロゲンの還元反応をいかにして、じん速か
つ有効に反応させるかが、直接電池のエネルギー効率に
影響するため、重要な技術的課題となっている。従来、
正極電極として用いられている白金板にかわる安価な例
としては、導電性粉末カーボンと粉末樹脂との混合物を
加熱プレス成形した薄板状カーボンプラスチック電極板
や炭素焼結板があるが、これらの電極では放電が進み正
極活物質の濃度が下って（ると、電位の落ち込みが著し
く、充放電のエネルギー効率は低い値にとどまっていた
。特に高電流密度放電で著しい電位の低ドが認められた
。
）におけるハロゲンの還元反応をいかにして、じん速か
つ有効に反応させるかが、直接電池のエネルギー効率に
影響するため、重要な技術的課題となっている。従来、
正極電極として用いられている白金板にかわる安価な例
としては、導電性粉末カーボンと粉末樹脂との混合物を
加熱プレス成形した薄板状カーボンプラスチック電極板
や炭素焼結板があるが、これらの電極では放電が進み正
極活物質の濃度が下って（ると、電位の落ち込みが著し
く、充放電のエネルギー効率は低い値にとどまっていた
。特に高電流密度放電で著しい電位の低ドが認められた
。
一■−記欠点を改善する方法として、公開特許公報昭５
９−１６３７８５において直径３０〜１０００人の範囲
の細孔容積を０．１ｃｃ／ｇ以上という非常に大きな値
を有する活性炭素繊維を含む紙状物を接合した電極が示
ぎれているが活性炭素繊維が持つ特性を十分に活用した
方法ではなかった。
９−１６３７８５において直径３０〜１０００人の範囲
の細孔容積を０．１ｃｃ／ｇ以上という非常に大きな値
を有する活性炭素繊維を含む紙状物を接合した電極が示
ぎれているが活性炭素繊維が持つ特性を十分に活用した
方法ではなかった。
（発明が解決しようとする問題点）
前記カーボンプラスチック電極や炭素焼結板におけるハ
ロゲンの還元反応が進まないのは、電極表面が−Ｖ滑で
実反応表面積が小さいためハロゲン濃度が低下するとハ
ロゲンの電極表面への拡散ｈ（、吸着１１１が減少し、
いわゆる分極が生じるためと考えられる。そこで本発明
者らは、例えば各種方法でカーボンプラスチック電極の
表面をエツチングして表面積をにげたり、粉状カーボン
に替えて粉末活性炭を用いた電極を試作したが効果は少
なかった。
ロゲンの還元反応が進まないのは、電極表面が−Ｖ滑で
実反応表面積が小さいためハロゲン濃度が低下するとハ
ロゲンの電極表面への拡散ｈ（、吸着１１１が減少し、
いわゆる分極が生じるためと考えられる。そこで本発明
者らは、例えば各種方法でカーボンプラスチック電極の
表面をエツチングして表面積をにげたり、粉状カーボン
に替えて粉末活性炭を用いた電極を試作したが効果は少
なかった。
・正極におけるハロゲンの還元反応をすすめ・正極の起
電力電位を↑ ・ハロゲン濃度の低い時でも高電位を得ることを目的と
する。
電力電位を↑ ・ハロゲン濃度の低い時でも高電位を得ることを目的と
する。
（問題を解決するための手段）
本発明は、繊維長が０．８龍以下の多孔質炭素繊維を含
む、繊維密度が０．０３〜０．３ｇ／ＣＣの紙状物を電
極基材表面に接合したものをハロゲン極に用いることを
特徴とする金属・ハロゲンを次電池である。
む、繊維密度が０．０３〜０．３ｇ／ＣＣの紙状物を電
極基材表面に接合したものをハロゲン極に用いることを
特徴とする金属・ハロゲンを次電池である。
繊維長が０．８議−以下の多孔質炭素繊維よりなる紙状
物を、例えば前記粉末カーボンプラスチック板あるいは
炭素焼結、板よりなる電極基材の表面に接合した電極を
作製し、金属・ハロゲン８次電池に使用し充放電を行な
ったところ、ハロゲン濃度が低ドしても＋Ｅ極電位は極
めて高く、又充放電エネルギー効率も１１″６い値がｊ
ｉＩられた。
物を、例えば前記粉末カーボンプラスチック板あるいは
炭素焼結、板よりなる電極基材の表面に接合した電極を
作製し、金属・ハロゲン８次電池に使用し充放電を行な
ったところ、ハロゲン濃度が低ドしても＋Ｅ極電位は極
めて高く、又充放電エネルギー効率も１１″６い値がｊ
ｉＩられた。
繊維長が０．８ｆｆｉ、以ドであれば、非常に広い範囲
の細孔容積を持つ多孔質炭素繊維が使用でき、直径３０
〜ｔｏｏｏ入の範囲の細孔で、人々の細孔が占める全容
積が、望ましくは０．００５ｃｃ／ｇ以上、さらに望ま
しくは０．０１ｃｃ／ｇ以七自する多孔質炭素繊維を用
いた場合本発明の効果が得られる。本発明で使用する原
料繊維としては、炭化可能なものであればよいが、炭化
のし易さ、多孔性の発達のさせ易さ、多孔質炭素繊維の
強伸度等の点から、セルロース系、アクリル系、フェノ
ール系、石油及び石炭ピッチ系の繊維が有利に使用でき
る。−例として特公昭５３−３０８１０号公報にはセル
ロース系の多孔質炭素繊維の製造法が述べられている。
の細孔容積を持つ多孔質炭素繊維が使用でき、直径３０
〜ｔｏｏｏ入の範囲の細孔で、人々の細孔が占める全容
積が、望ましくは０．００５ｃｃ／ｇ以上、さらに望ま
しくは０．０１ｃｃ／ｇ以七自する多孔質炭素繊維を用
いた場合本発明の効果が得られる。本発明で使用する原
料繊維としては、炭化可能なものであればよいが、炭化
のし易さ、多孔性の発達のさせ易さ、多孔質炭素繊維の
強伸度等の点から、セルロース系、アクリル系、フェノ
ール系、石油及び石炭ピッチ系の繊維が有利に使用でき
る。−例として特公昭５３−３０８１０号公報にはセル
ロース系の多孔質炭素繊維の製造法が述べられている。
繊維長は繊維径の３倍量１−の長さがあれば脱落の心配
なしに使用ができる。
なしに使用ができる。
多孔質炭素繊維の繊維密度が、紙状物の体積１ ｃｃ当
り０．０５ｇに満たない紙状物の場合には、繊維間の接
触が少なく、電気抵抗が増大し、電池の内部抵抗の増大
につながり電圧効率が低下するので好ましくない。
り０．０５ｇに満たない紙状物の場合には、繊維間の接
触が少なく、電気抵抗が増大し、電池の内部抵抗の増大
につながり電圧効率が低下するので好ましくない。
本発明に係る多孔質炭素繊維から成る紙状物とは、次に
述べる各種の方法によって作ることができる。多孔質炭
素繊維と、他の有機、無機繊維とを必要とあれば結合剤
を用いて混合抄紙したもの又この紙状物をさらに炭化或
いは賦活したものでもよいし、有機・無機繊維からなる
紙状物を炭化賦活したものでもよい。多孔質炭素繊維に
富み、紙状中の多孔質炭素繊維の密度が０．０５ｇ／ｃ
ｅ以りであり、電解質に耐える化学的又は物理的に安定
な紙であればよい。
述べる各種の方法によって作ることができる。多孔質炭
素繊維と、他の有機、無機繊維とを必要とあれば結合剤
を用いて混合抄紙したもの又この紙状物をさらに炭化或
いは賦活したものでもよいし、有機・無機繊維からなる
紙状物を炭化賦活したものでもよい。多孔質炭素繊維に
富み、紙状中の多孔質炭素繊維の密度が０．０５ｇ／ｃ
ｅ以りであり、電解質に耐える化学的又は物理的に安定
な紙であればよい。
本発明における多孔質炭素繊維の繊維長の測定は次の方
法で杼なった。サンプリングした単繊維の長さを目盛付
きの顕微鏡で監察し５０本の平均値をとり繊維長とした
。又紙状物中の多孔質炭素繊維の密度は紙吠物作製時の
重量比率及び紙状物の密度より算出した。
法で杼なった。サンプリングした単繊維の長さを目盛付
きの顕微鏡で監察し５０本の平均値をとり繊維長とした
。又紙状物中の多孔質炭素繊維の密度は紙吠物作製時の
重量比率及び紙状物の密度より算出した。
（作用）
紙状物を作成する場合、多孔質炭素繊維と共に他の有機
、無機繊維を混合する。この場合紙状物の表面にも均一
に多孔質炭素繊維が分散していることが必要であり、多
孔質炭素繊維間の接触が均一・に１・分あり、特定部分
たけでなく平均して電気抵抗が低いことが必ｄである。
、無機繊維を混合する。この場合紙状物の表面にも均一
に多孔質炭素繊維が分散していることが必要であり、多
孔質炭素繊維間の接触が均一・に１・分あり、特定部分
たけでなく平均して電気抵抗が低いことが必ｄである。
繊維長を０．８■以ドの長さにすると分散性が非常によ
くなり、Ｌ記要件をＩＡたした紙状物が得られる。
くなり、Ｌ記要件をＩＡたした紙状物が得られる。
（実施例）
ｔ１１繊維太さ２．Ｏｄ、長さ７６ｆｆｉ１１の１１）
生セルロス繊維を原料とし１３０ ｇ／Ｉ＋？の［１付
の不織７１１をニードルパンチ法で製造し、これら不織
布を、第ニリン酸アンモニウムの水溶液に浸漬、絞り後
、乾燥することによって、第ニリン酸アンモニウムを繊
維重量に対して１０％含浸させた後２７０℃の不活性ガ
ス気流中で３０分加熱し続いて２７０℃から８５０°Ｃ
まで約９０分を要して昇温し、さらに８５０℃で１５分
及び６０分の２種の時間で水蒸気賦活処理を行ない各々
多孔質炭素繊維Ａ１Ｂを（すた。直径３０〜１０００へ
の範囲の細孔容積ＴＰｖ、′１８Ｌ）０はＡでは０．０
１ｃｃ／ｇ１Ｂでは０．１０ｃｃ／ｇであった。
生セルロス繊維を原料とし１３０ ｇ／Ｉ＋？の［１付
の不織７１１をニードルパンチ法で製造し、これら不織
布を、第ニリン酸アンモニウムの水溶液に浸漬、絞り後
、乾燥することによって、第ニリン酸アンモニウムを繊
維重量に対して１０％含浸させた後２７０℃の不活性ガ
ス気流中で３０分加熱し続いて２７０℃から８５０°Ｃ
まで約９０分を要して昇温し、さらに８５０℃で１５分
及び６０分の２種の時間で水蒸気賦活処理を行ない各々
多孔質炭素繊維Ａ１Ｂを（すた。直径３０〜１０００へ
の範囲の細孔容積ＴＰｖ、′１８Ｌ）０はＡでは０．０
１ｃｃ／ｇ１Ｂでは０．１０ｃｃ／ｇであった。
多孔質炭素繊維Ａ、Ｂ、各々の一部を水に入れミキサー
にかけ短繊維化した。
にかけ短繊維化した。
ミキサー時間は３０秒、６０秒、１８０秒、３００秒の
４種の時間で行ない、Ａ、Ｂ各々干柿の短繊維を得た。
４種の時間で行ない、Ａ、Ｂ各々干柿の短繊維を得た。
各々の短繊維をポリプロピレン短繊維、増粘剤、結合剤
を加えて手抄き抄紙し、乾燥したものをさらに１５０℃
ロール間でプレスして多孔質炭素繊維含量７５重量％、
坪量５０ｇ／♂の紙をＡ、Ｂ合わせて８種得た。ここで
導電性カーボン粉末を３０重量％となるように、ポリオ
レフィン系樹脂粉末と均一に混合したものを、樹脂の軟
化点より１０℃高めに設定した金型の底に厚みになる様
にしいた後、熱プレスして厚さ１．０■■大きさ１０ｅ
−角のカーボンプラスチック板を作製し、この表面に」
二記の多孔質炭素繊維を含むペーパーを接合し電極とし
た。これらの電極を、陽イオン交換樹脂をセパレーター
とする流通型電解槽の一室に設置し、正極とし、一方他
室には９９．９９％の圧延曲鉛板を設置して負極とした
。この電解槽負極室に臭化亜鉛濃度３．０加Ｏ／Ｑ１塩
化力リウム濃度４．０Ｊ／Ｑの一定量の電解液を循環し
、一方生極室には臭化亜鉛と塩化カリウムは負極液と同
濃度だが、臭素３．０圓Ｑ／Ｑを含む電解液を循環させ
、４０ ｍＡ／ ｃ＋ｉｔの電流密度で定電流放電を常
温にて杼ない、正極電解液中の臭素１度とルギン毛管を
有するＡｇ／ＡｇＣ１！電極を参照電極として正極の単
極電位を観測した。
を加えて手抄き抄紙し、乾燥したものをさらに１５０℃
ロール間でプレスして多孔質炭素繊維含量７５重量％、
坪量５０ｇ／♂の紙をＡ、Ｂ合わせて８種得た。ここで
導電性カーボン粉末を３０重量％となるように、ポリオ
レフィン系樹脂粉末と均一に混合したものを、樹脂の軟
化点より１０℃高めに設定した金型の底に厚みになる様
にしいた後、熱プレスして厚さ１．０■■大きさ１０ｅ
−角のカーボンプラスチック板を作製し、この表面に」
二記の多孔質炭素繊維を含むペーパーを接合し電極とし
た。これらの電極を、陽イオン交換樹脂をセパレーター
とする流通型電解槽の一室に設置し、正極とし、一方他
室には９９．９９％の圧延曲鉛板を設置して負極とした
。この電解槽負極室に臭化亜鉛濃度３．０加Ｏ／Ｑ１塩
化力リウム濃度４．０Ｊ／Ｑの一定量の電解液を循環し
、一方生極室には臭化亜鉛と塩化カリウムは負極液と同
濃度だが、臭素３．０圓Ｑ／Ｑを含む電解液を循環させ
、４０ ｍＡ／ ｃ＋ｉｔの電流密度で定電流放電を常
温にて杼ない、正極電解液中の臭素１度とルギン毛管を
有するＡｇ／ＡｇＣ１！電極を参照電極として正極の単
極電位を観測した。
多孔質炭素繊維Ａを用いた紙を用いた場合の結果を第１
表に、多孔質炭素繊維Ｂを用いた場合の結果を第２表に
示した。
表に、多孔質炭素繊維Ｂを用いた場合の結果を第２表に
示した。
以ド余白
比較例
前記多孔質炭素繊維Ａ、Ｈの一部をとり実施例と同様の
方法にて抄紙を行なった。
方法にて抄紙を行なった。
多孔質炭素繊維臼！３０重量％、坪量５０ｇ／♂の紙と
した。さらに実施例と同様の方法により、カーボンプラ
スチックプレートに接合後、正極の電極電位を観測した
。多孔質炭素繊維Ａを用いた紙を用いた場合の結果を第
３表に、多孔質炭素線＃Ｂを用いた場合の結果を第４表
に示した。
した。さらに実施例と同様の方法により、カーボンプラ
スチックプレートに接合後、正極の電極電位を観測した
。多孔質炭素繊維Ａを用いた紙を用いた場合の結果を第
３表に、多孔質炭素線＃Ｂを用いた場合の結果を第４表
に示した。
以下余白
（発明の効果）
０．８■■以ドの多孔質炭素繊維を用いた場合そり分散
性が良好な紙吠物が得られ、低臭素濃度域２おいても優
れた電極特性を示した。
性が良好な紙吠物が得られ、低臭素濃度域２おいても優
れた電極特性を示した。
Claims (1)
- 繊維長が０．８ｍｍ以下の多孔質炭素繊維を含有する、
繊維密度が０．０５〜０．３ｇ／ｃｃの紙状物を電極表
面に接合し、ハロゲン極に使用した金属・ハロゲン二次
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1106745A JPH02284356A (ja) | 1989-04-25 | 1989-04-25 | 金属・ハロゲン二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1106745A JPH02284356A (ja) | 1989-04-25 | 1989-04-25 | 金属・ハロゲン二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02284356A true JPH02284356A (ja) | 1990-11-21 |
Family
ID=14441459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1106745A Pending JPH02284356A (ja) | 1989-04-25 | 1989-04-25 | 金属・ハロゲン二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02284356A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020065455A1 (en) * | 2018-09-24 | 2020-04-02 | 3M Innovative Properties Company | Porous electrode, membrane-electrode assembly, liquid flow battery and method of making a porous electrode |
-
1989
- 1989-04-25 JP JP1106745A patent/JPH02284356A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020065455A1 (en) * | 2018-09-24 | 2020-04-02 | 3M Innovative Properties Company | Porous electrode, membrane-electrode assembly, liquid flow battery and method of making a porous electrode |
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