JPH0364871A - 臭化亜鉛電池の電解液 - Google Patents
臭化亜鉛電池の電解液Info
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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
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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】
Ａ、産業上の利用分野
この発明は、電解液循環型臭化亜鉛７１ｉ池の電解液の
組成に関する。
組成に関する。
Ｂ１発明の概要
る電解液において、
臭化亜鉛より高い反応電圧を持つ亜鉛化合物を添加する
ことにより、 電池の充電中に水素が発生しないようにしたものである
。
ことにより、 電池の充電中に水素が発生しないようにしたものである
。
Ｃ１従来の技術
近時、電池電力貯蔵システムの開発が促進されており、
その−環として図に例示する如き電解液循環型臭化亜鉛
積層二次電池が開発されている。
その−環として図に例示する如き電解液循環型臭化亜鉛
積層二次電池が開発されている。
これは、図の構成原理図に示すように、電池本体ｌをイ
オン交換膜または多孔質膜からなるセパレータ２で陽極
室３と陰極室４とに区画し、この両極室にそれぞれ電解
液を循環させるための送液管５．６と返液管７．８によ
り接続された電解液タンク９．ＩＯを設け、臭化亜鉛（
Ｚ ｎ Ｂ ｒ ｔ）の電解液をそれぞれの電極室に循
環させるようにしたものである。尚、１１は陽極、１２
は陰極、１３．１４は共に送液ポンプ、１５は弁である
。
オン交換膜または多孔質膜からなるセパレータ２で陽極
室３と陰極室４とに区画し、この両極室にそれぞれ電解
液を循環させるための送液管５．６と返液管７．８によ
り接続された電解液タンク９．ＩＯを設け、臭化亜鉛（
Ｚ ｎ Ｂ ｒ ｔ）の電解液をそれぞれの電極室に循
環させるようにしたものである。尚、１１は陽極、１２
は陰極、１３．１４は共に送液ポンプ、１５は弁である
。
しかして、充電時には、電解液が図の矢印の方向に循環
し、陰極１２ではＺｎ”＋２ｅ−＋Ｚｎ。
し、陰極１２ではＺｎ”＋２ｅ−＋Ｚｎ。
陽極１１では２Ｂｒ−４Ｂｒ”＋２ｅの反応を生じ、陽
極１１で生成された臭素は分子となり、電解液中に混じ
り、一部溶解し、大部分は陽極液中の錯化剤によって錯
化物となり、陽極室側の電解液タンク１０内に沈澱して
蓄積される。又、放電時には、電解液が循環した状態で
各電極１ｆ、１２ではそれぞれ前記反応式と逆の反応を
生じ、析出物（Ｚｎ、Ｂｒｔ）が各電極１１．１２上で
消費（酸化、還元）され、電気エネルギーが放出される
ようにしたものである。
極１１で生成された臭素は分子となり、電解液中に混じ
り、一部溶解し、大部分は陽極液中の錯化剤によって錯
化物となり、陽極室側の電解液タンク１０内に沈澱して
蓄積される。又、放電時には、電解液が循環した状態で
各電極１ｆ、１２ではそれぞれ前記反応式と逆の反応を
生じ、析出物（Ｚｎ、Ｂｒｔ）が各電極１１．１２上で
消費（酸化、還元）され、電気エネルギーが放出される
ようにしたものである。
従来、上述のような臭化亜鉛電池に用いる電解液組成は
、臭素錯体形成剤をＱとすると、２〜３ｔａｏＱ／（ｌ
のＺｎＢｒ、に、０ 、５〜１ ｔｔｒｏＱ／Ｑの（Ｑ
Ｂｒ）を加えたものとしていた。
、臭素錯体形成剤をＱとすると、２〜３ｔａｏＱ／（ｌ
のＺｎＢｒ、に、０ 、５〜１ ｔｔｒｏＱ／Ｑの（Ｑ
Ｂｒ）を加えたものとしていた。
Ｄ１発明が解決しようとする課題
上述のような従来の電解液組成の臭化亜鉛電池では、こ
れを浮動充電（長時間の定電圧充電）すると水素が発生
するという問題があった。
れを浮動充電（長時間の定電圧充電）すると水素が発生
するという問題があった。
これは、電解液中の亜鉛の濃度が少なくなった状態でも
充電を続けるため、Ｚｎ”−＋Ｚｎ−２ｅという反応の
代わりに、２Ｈ’→Ｈｔ２ｅという反応が起こるためで
ある。
充電を続けるため、Ｚｎ”−＋Ｚｎ−２ｅという反応の
代わりに、２Ｈ’→Ｈｔ２ｅという反応が起こるためで
ある。
このように水素が発生すると、総合的にエネルギの損失
となり、また、この水素ガスに引火爆発する危険性があ
るという問題がある。
となり、また、この水素ガスに引火爆発する危険性があ
るという問題がある。
さらには、電解液のベーパー（ｐＨ）値が上昇し、電着
効率が低下することとなり、水素ガスが亜鉛電着表面に
析出し、ボイドが発生し、平滑性を低下し、デンドライ
トを誘起させる原因となるという問題があった。
効率が低下することとなり、水素ガスが亜鉛電着表面に
析出し、ボイドが発生し、平滑性を低下し、デンドライ
トを誘起させる原因となるという問題があった。
本発明は、上述の点に鑑み、電池を浮動充電しても水素
が発生しないようにする電解液を新たに提供することを
目的とする。
が発生しないようにする電解液を新たに提供することを
目的とする。
８０課題を解決するための手段
本発明の臭化亜鉛電池の電解液は、臭化亜鉛より高い反
応電圧を持つ亜鉛化合物を、電解液中の臭素イオン濃度
より、亜鉛イオン濃度の方が、約０ 、５ ｓｏｅ／
９以上となるように添加して構成したことを特徴とする
。
応電圧を持つ亜鉛化合物を、電解液中の臭素イオン濃度
より、亜鉛イオン濃度の方が、約０ 、５ ｓｏｅ／
９以上となるように添加して構成したことを特徴とする
。
１０作用
上述のような組成の電解液を用いた電池の浮動光７４電
圧を臭化亜鉛の反応電圧１．８Ｖ より高く、添加亜鉛
化合物の反応電圧より低くして充電することにより、こ
の充電中に亜鉛イオンが残っているために水素ガスが発
生しないようにするという作用を奏する。
圧を臭化亜鉛の反応電圧１．８Ｖ より高く、添加亜鉛
化合物の反応電圧より低くして充電することにより、こ
の充電中に亜鉛イオンが残っているために水素ガスが発
生しないようにするという作用を奏する。
Ｇ、実施例
以下、本発明の臭化亜鉛電池の電解液の一実施例を説明
する。
する。
本例の電解液は、電池の浮動充電中に、電解液中の臭素
イオン濃度より亜鉛イオン濃度を高くするため、臭化亜
鉛（ＺｎＢｒ、）より高い反応電圧を持つ亜鉛化合物を
添加する。
イオン濃度より亜鉛イオン濃度を高くするため、臭化亜
鉛（ＺｎＢｒ、）より高い反応電圧を持つ亜鉛化合物を
添加する。
このような亜鉛化合物には、例えばＺｎＣｌ２゜又はＺ
ｎＦｔ等があるが本例ではＺｎＣ１２ｔを用いた。
ｎＦｔ等があるが本例ではＺｎＣ１２ｔを用いた。
すなわち、臭素は標準電極電位で、２ＢｒＢｒｔ ＋
２ｅ−＋ １．０８７Ｖ （２５℃）テするので、こ
れより高い陰イオンを選択するものである。
２ｅ−＋ １．０８７Ｖ （２５℃）テするので、こ
れより高い陰イオンを選択するものである。
例えば、２ＣＩ２− ＝ＣＱｔ＋２ ｅ−＋ １．３５
９５Ｖ（２５℃）２Ｆ−＝Ｆｔ ＋２ｅ−＋２．８７
Ｖしかるに本例では、ＺｎＣｌ２ｘを用いることとした
。
９５Ｖ（２５℃）２Ｆ−＝Ｆｔ ＋２ｅ−＋２．８７
Ｖしかるに本例では、ＺｎＣｌ２ｘを用いることとした
。
次に、電池の浮動充電中での水素発生を確実に防ぐ為に
は、亜鉛イオン濃度と臭素イオン濃度との差が０ 、５
ｗ＋ｏｃ／ Ｑ以上あるのが望ましく、例えば、０
、５ ｎ＋ｏ１２／ （ｌ以下となった場合、電極面上
の濃度分布の影響で電極面上の一部の部位で、わずかな
がら水素が発生する。よって、本例では、亜鉛イオン濃
度と臭素イオン濃度との差が０ 、５ ｍｏｆｆ／１２
以上となるようにする。
は、亜鉛イオン濃度と臭素イオン濃度との差が０ 、５
ｗ＋ｏｃ／ Ｑ以上あるのが望ましく、例えば、０
、５ ｎ＋ｏ１２／ （ｌ以下となった場合、電極面上
の濃度分布の影響で電極面上の一部の部位で、わずかな
がら水素が発生する。よって、本例では、亜鉛イオン濃
度と臭素イオン濃度との差が０ 、５ ｍｏｆｆ／１２
以上となるようにする。
以上より、本例の電解液組成を２ｍｏ１２／ＱＺｎ Ｂ
ｒ ｔと１．０ｓｏＣ／ｆｆ Ｚ ｎ Ｃｌ２ｔと０
．５ｍｏ１２ＱＢｒとした。但し、Ｑは臭素錯体形成剤
である。
ｒ ｔと１．０ｓｏＣ／ｆｆ Ｚ ｎ Ｃｌ２ｔと０
．５ｍｏ１２ＱＢｒとした。但し、Ｑは臭素錯体形成剤
である。
すなわち、亜鉛イオンは３ ｍｏＱ／ Ｑ、臭素イオン
は２ 、５ ｍｏＱ／ Ｑとし、亜鉛イオン濃度を０
、５ ｔａｏＱ／Ｑｆａ＜１．、ておく。
は２ 、５ ｍｏＱ／ Ｑとし、亜鉛イオン濃度を０
、５ ｔａｏＱ／Ｑｆａ＜１．、ておく。
このような組成の電解液を用いた電池を、定電圧２ Ｖ
（Ｚ ｎ ＣＱｖ→Ｚ ｎ ＋ ＣＱｖの反応が始ま
る電圧）以下で、かつ、１．８Ｖ （ＺｎＢｒｙ→Ｚｎ
−１−Ｂｒｚの反応が始まる電圧）以上で充電を行う。
（Ｚ ｎ ＣＱｖ→Ｚ ｎ ＋ ＣＱｖの反応が始ま
る電圧）以下で、かつ、１．８Ｖ （ＺｎＢｒｙ→Ｚｎ
−１−Ｂｒｚの反応が始まる電圧）以上で充電を行う。
これにより、電池内では、ＺｎＢｒ、→Ｚｎ＋Ｂ ｒ
ｘの反応が進み、Ｂｒ−イオンがなくなった段階で電流
がほとんど流れなくなる状態となる。
ｘの反応が進み、Ｂｒ−イオンがなくなった段階で電流
がほとんど流れなくなる状態となる。
このとき、電解液中にはＺｎ”イオンが０ 、５１１１
ｏｔ／Ｑ残っている為、水素が発生しないようにできる
。
ｏｔ／Ｑ残っている為、水素が発生しないようにできる
。
なお、添加亜鉛化合物としてＺｎＦ、を用いた場合には
、約３．６Ｖ以下で、かつ１．８Ｖ以上で充電するよう
にする。
、約３．６Ｖ以下で、かつ１．８Ｖ以上で充電するよう
にする。
Ｈ，発明の効果
以上詳述したように本発明の臭化亜鉛電池の電解液によ
れば、臭化亜鉛より高い反応電圧を持つ亜鉛化合物を、
電解液中の臭素イオン濃度より、亜鉛イオン濃度の方が
、約０ 、５ ｍｏＱ／ Ｑ以上となるように添加した
ので、この電解液を用いた電池の浮動充電電圧を臭化亜
鉛の反応電圧１．８Ｖ より高く、添加亜鉛化合物の反
応電圧より低くして充電することにより、この充電中に
水素ガスが発生するのを防止し、エネルギの損失をなく
し、水素ガス引火の危険性をなくし、さらに、電着効率
の低下や、デンドライトの発生を防止できるという効果
がある。
れば、臭化亜鉛より高い反応電圧を持つ亜鉛化合物を、
電解液中の臭素イオン濃度より、亜鉛イオン濃度の方が
、約０ 、５ ｍｏＱ／ Ｑ以上となるように添加した
ので、この電解液を用いた電池の浮動充電電圧を臭化亜
鉛の反応電圧１．８Ｖ より高く、添加亜鉛化合物の反
応電圧より低くして充電することにより、この充電中に
水素ガスが発生するのを防止し、エネルギの損失をなく
し、水素ガス引火の危険性をなくし、さらに、電着効率
の低下や、デンドライトの発生を防止できるという効果
がある。
図は従来の臭化亜鉛電池の原理を説明するための概略説
明線図である。 ｌ・・・電池本体、２・・・セパレータ、３・・・陽極
室、４・・・陰極室、９．ＩＯ・・・電解液タンク。 外２名
明線図である。 ｌ・・・電池本体、２・・・セパレータ、３・・・陽極
室、４・・・陰極室、９．ＩＯ・・・電解液タンク。 外２名
Claims (1)
- （１）臭化亜鉛と臭素錯体形成剤等より成る電解液に、
上記臭化亜鉛より高い反応電圧の亜鉛化合物を上記電解
液中の臭素イオン濃度より亜鉛イオン濃度の方が約０．
５ｍｏｌ／ｌ以上となるように添加して組成したことを
特徴とする臭化亜鉛電池の電解液。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1200818A JPH0364871A (ja) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | 臭化亜鉛電池の電解液 |
| CA002022459A CA2022459C (en) | 1989-08-02 | 1990-08-01 | Electrolyte for zinc bromide battery |
| US07/561,164 US5188915A (en) | 1989-08-02 | 1990-08-01 | Electrolyte for zinc bromide battery |
| AT90114786T ATE161659T1 (de) | 1989-08-02 | 1990-08-01 | Methode zur operation einer zinkbromidebatterie |
| KR1019900011822A KR0135513B1 (ko) | 1989-08-02 | 1990-08-01 | 브롬화아연 배터리용 전해질 |
| DE69031850T DE69031850T2 (de) | 1989-08-02 | 1990-08-01 | Methode zur Operation einer Zinkbromidebatterie |
| EP90114786A EP0411614B1 (en) | 1989-08-02 | 1990-08-01 | Method of operating a zinc bromide battery |
| AU61033/90A AU633953B2 (en) | 1989-08-02 | 1990-08-14 | Electrolyte for zinc bromide battery |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1200818A JPH0364871A (ja) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | 臭化亜鉛電池の電解液 |
| AU61033/90A AU633953B2 (en) | 1989-08-02 | 1990-08-14 | Electrolyte for zinc bromide battery |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0364871A true JPH0364871A (ja) | 1991-03-20 |
Family
ID=25633048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1200818A Pending JPH0364871A (ja) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | 臭化亜鉛電池の電解液 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5188915A (ja) |
| EP (1) | EP0411614B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0364871A (ja) |
| AU (1) | AU633953B2 (ja) |
| CA (1) | CA2022459C (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT399425B (de) * | 1991-12-18 | 1995-05-26 | Elin Energieanwendung | Verfahren zur gezielten elektrochemischen umsetzung in wiederaufladbaren batterien |
| AT399246B (de) * | 1992-12-23 | 1995-04-25 | Elin Energieanwendung | Verfahren zum laden und entladen von zink/brom-batterien |
| US5591538A (en) * | 1995-07-07 | 1997-01-07 | Zbb Technologies, Inc. | Zinc-bromine battery with non-flowing electrolyte |
| US5804329A (en) * | 1995-12-28 | 1998-09-08 | National Patent Development Corporation | Electroconversion cell |
| EP2270526A1 (en) | 2003-07-09 | 2011-01-05 | Premium Power Corporation | Device for monitoring and charging of a selected group of battery cells |
| AU2011201241B2 (en) * | 2010-03-22 | 2014-09-18 | Bromine Compounds Ltd. | A method of operating metal-bromine cells |
| EP2759006A1 (en) * | 2011-09-21 | 2014-07-30 | Bromine Compounds Ltd. | A method of operating metal- bromine cells |
| WO2017132357A1 (en) | 2016-01-27 | 2017-08-03 | Ensync, Inc. | Surfactants for improved bromine dispersion in electrolyte flow battery solutions |
| WO2017132352A1 (en) | 2016-01-27 | 2017-08-03 | Ensync, Inc. | Process for joining incompatible materials and materials formed thereby |
| WO2017132346A1 (en) | 2016-01-27 | 2017-08-03 | Ensync, Inc. | Zinc complex compounds for rechargeable flow battery |
| WO2017132348A1 (en) | 2016-01-27 | 2017-08-03 | Ensync, Inc. | Improved electrolyte system for rechargeable flow battery |
| CN115939471B (zh) * | 2021-08-24 | 2025-05-16 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种水系电解液及其在碱性锌基液流电池中的应用 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59111277A (ja) * | 1982-12-17 | 1984-06-27 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | 亜鉛―臭素二次電池 |
| US4491625A (en) * | 1984-03-26 | 1985-01-01 | Exxon Research & Engineering Co. | Zinc-bromine batteries with improved electrolyte |
| US4614693A (en) * | 1984-06-06 | 1986-09-30 | Kabushiki Kaisha Meidensha | Metal-halogen secondary battery |
| JPS61156641A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-16 | Toyota Motor Corp | 亜鉛−臭素電池 |
| US4677039A (en) * | 1984-12-27 | 1987-06-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Zinc-bromine battery |
| JPS62167529A (ja) * | 1986-01-20 | 1987-07-23 | 三洋電機株式会社 | 食器洗浄機 |
| US4818642A (en) * | 1986-03-03 | 1989-04-04 | Exxon Research And Engineering Company | Electrolyte additive for improved battery performance |
| JPH07116455B2 (ja) * | 1986-05-07 | 1995-12-13 | バブコツク日立株式会社 | ガス化炉における脱硫方法 |
-
1989
- 1989-08-02 JP JP1200818A patent/JPH0364871A/ja active Pending
-
1990
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