JPH0371568A - 電池のカーボンプラスチック電極 - Google Patents
電池のカーボンプラスチック電極Info
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- JPH0371568A JPH0371568A JP1207506A JP20750689A JPH0371568A JP H0371568 A JPH0371568 A JP H0371568A JP 1207506 A JP1207506 A JP 1207506A JP 20750689 A JP20750689 A JP 20750689A JP H0371568 A JPH0371568 A JP H0371568A
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Inert Electrodes (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (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】
A、産業上の利用分野
この発明は、電解液循環型積層電池に用いるカーボンプ
ラスチック電極に関する。
ラスチック電極に関する。
B9発明の概要
本発明は、電解液循環型積層電池に用いるカーボンプラ
スチック電極において、 カーボンプラスチック電極板を、ポリフッ化ビニリデン
を配合比50〜70wt%含み、カーボンファイバチョ
ップを10〜30wt%含む組成にて構成することによ
り、 電極板を強固にし、その使用寿命を延命するようにした
ものである。
スチック電極において、 カーボンプラスチック電極板を、ポリフッ化ビニリデン
を配合比50〜70wt%含み、カーボンファイバチョ
ップを10〜30wt%含む組成にて構成することによ
り、 電極板を強固にし、その使用寿命を延命するようにした
ものである。
C3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−環として第2図乃び第3図に例示する如き電解液
循環型亜鉛〜臭素積層二次電池が開発されている。
その−環として第2図乃び第3図に例示する如き電解液
循環型亜鉛〜臭素積層二次電池が開発されている。
これは、第2図の構成原理図に示すように、電池本体1
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どに区画し、この両横室にそれぞれ
電解液を循環させるための送演管5,6を返液管7.8
により接続された電解液タンク9.10を設け、臭化亜
鉛(Z n B r z)の電解液をそれぞれの電極室
に循環させる。j、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。
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どに区画し、この両横室にそれぞれ
電解液を循環させるための送演管5,6を返液管7.8
により接続された電解液タンク9.10を設け、臭化亜
鉛(Z n B r z)の電解液をそれぞれの電極室
に循環させる。j、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″+−1−2e −−Z n。
し、陰極12ではZn″+−1−2e −−Z n。
陽極11では2Br” −+Br” +2c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11.12ではそれぞれiij記戻応式と
逆の反応を生じ、析出物(Zn、)3rt) 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。
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11.12ではそれぞれiij記戻応式と
逆の反応を生じ、析出物(Zn、)3rt) 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。
また、上述のような構成原理の亜鉛−臭素電池には、第
3図に例示するにうな実用積層電池本体として多数のセ
ル積層構造のスタックが用いられている。これは、スタ
ック全体を、−側面から他側面にかけて貫挿する複数の
ボルト28に、各々ナツト29を嵌合して、セル積層体
全体を挟むように押さえるための一対の締付端板16と
の間に、例えば30セル積層して構成する。
3図に例示するにうな実用積層電池本体として多数のセ
ル積層構造のスタックが用いられている。これは、スタ
ック全体を、−側面から他側面にかけて貫挿する複数の
ボルト28に、各々ナツト29を嵌合して、セル積層体
全体を挟むように押さえるための一対の締付端板16と
の間に、例えば30セル積層して構成する。
すなわち、この積層体は、一方の端板電極18の次に、
セパレータ板21を重ね、次に中間電極23を重ねると
いう類序で積層j7、最後に他方の端板電極18を重ね
て構成する。
セパレータ板21を重ね、次に中間電極23を重ねると
いう類序で積層j7、最後に他方の端板電極18を重ね
て構成する。
この電極の一つである中間電極23は、下記第1表の如
き構成要素、組成比からなる電極材料であるカーボンプ
ラスチックを用いている。
き構成要素、組成比からなる電極材料であるカーボンプ
ラスチックを用いている。
第 1 表
このような組成のカーボンプラスチック材を平板に形成
して電極板23aとし、その外周に樹脂をインサート射
出成形して枠体23bを成形し、中間電極23を構成す
る。
して電極板23aとし、その外周に樹脂をインサート射
出成形して枠体23bを成形し、中間電極23を構成す
る。
このような電極を用いて積層構成j、たスタックには、
第3図に示すように、その四隅角部に流液孔である正極
マニホールド24と負極マニホールド25とを穿設する
。
第3図に示すように、その四隅角部に流液孔である正極
マニホールド24と負極マニホールド25とを穿設する
。
また、各セパレータ板21は、その周囲にパツキンとし
ても機能する枠体2+aの両車面部上下にそれぞれ表裏
対称形状にマイクロチャンネル26を設置して成り、そ
の−側面の実線で示すマイクロチャンネル26は、それ
ぞれ対角線−4−の正極マニホールド24から導入した
電解液を均一に広げてセパレータ2の全面に流し、又は
これより液を回収する。また、他側面の破線で示すマイ
クロチャンネル26は、負極マニホールド25からの電
解液を導入1回収するものである。
ても機能する枠体2+aの両車面部上下にそれぞれ表裏
対称形状にマイクロチャンネル26を設置して成り、そ
の−側面の実線で示すマイクロチャンネル26は、それ
ぞれ対角線−4−の正極マニホールド24から導入した
電解液を均一に広げてセパレータ2の全面に流し、又は
これより液を回収する。また、他側面の破線で示すマイ
クロチャンネル26は、負極マニホールド25からの電
解液を導入1回収するものである。
このJこうにして、各セパレータ板21の両側面部にそ
れぞれ配置された電極との間において、第2図に例示し
た単位重油となるセルを構成し、スタックとしては、こ
のセルが30個直列接続されるよう構成するものである
。
れぞれ配置された電極との間において、第2図に例示し
た単位重油となるセルを構成し、スタックとしては、こ
のセルが30個直列接続されるよう構成するものである
。
D9発明が解決しようとする課題
前述のような従来の電池本体を構成する電極は、その電
極板23aにおける電極材料のマトリックス樹脂を高密
度ポリエチレンとし、その導電性向上材料をグラファイ
トとしている。
極板23aにおける電極材料のマトリックス樹脂を高密
度ポリエチレンとし、その導電性向上材料をグラファイ
トとしている。
このため、電池使用中腐食性の高い正極活物質である臭
素が、マトリックス樹脂である高密度ポリエチレンと、
導電性向上充填材であるグラファイトとの界面より侵入
し、高密度ポリエチレンを酸化劣化させると見られ、さ
らに電極板23a内に層間化合物を形成して、この劣化
を促進すると見られる。このようなことから、従来この
電池を長期に亘って使用すると、電極板23a内に電解
液中の腐食性物質が侵入し、電極板23aが膨潤し、ワ
ーベージ(ふくらみ撓むこと)を生じてしまい、電池の
効率低下をもたらすという問題があった。
素が、マトリックス樹脂である高密度ポリエチレンと、
導電性向上充填材であるグラファイトとの界面より侵入
し、高密度ポリエチレンを酸化劣化させると見られ、さ
らに電極板23a内に層間化合物を形成して、この劣化
を促進すると見られる。このようなことから、従来この
電池を長期に亘って使用すると、電極板23a内に電解
液中の腐食性物質が侵入し、電極板23aが膨潤し、ワ
ーベージ(ふくらみ撓むこと)を生じてしまい、電池の
効率低下をもたらすという問題があった。
本発明は」二連の点に鑑み、電池を長期に亘って使用し
ても、ワーベージを生じないような電極板を新たに提供
することを目的とする。
ても、ワーベージを生じないような電極板を新たに提供
することを目的とする。
81課題を解決するための手段
本発明の電池のカーボンプラスデック電極は、そのマト
リックス樹脂としてポリフッ化ビニリデンを配合比50
〜70wt%配合し、導電性向上材料としてカーボンフ
ァイバチョップを10〜30w11%添加するようにし
た組成で構成したことを特徴とする。
リックス樹脂としてポリフッ化ビニリデンを配合比50
〜70wt%配合し、導電性向上材料としてカーボンフ
ァイバチョップを10〜30w11%添加するようにし
た組成で構成したことを特徴とする。
F1作用
」二連のように構成することにより、そのポリフッ化ビ
ニリデンにより電解液中の臭素に対する耐食性を向−ヒ
し、そのカーボンファイバチタップに上って電極中の層
間化合物の形成を避けるとともに、その強度を増加する
という作用を奏する。
ニリデンにより電解液中の臭素に対する耐食性を向−ヒ
し、そのカーボンファイバチタップに上って電極中の層
間化合物の形成を避けるとともに、その強度を増加する
という作用を奏する。
G、実施例
以下、本発明の電池のカーボンプラスチック電極の一実
施例を第1図を参照しながら説明する。
施例を第1図を参照しながら説明する。
本例のカーボンプラスチック電極は、電極材料のマ)・
リックス樹脂を、ポリフッ化ビニリデン(P、V、D、
F)として、配合比50〜70 w t%配合し、電解
液中の活物質である臭素に対する耐食性を向上する。
リックス樹脂を、ポリフッ化ビニリデン(P、V、D、
F)として、配合比50〜70 w t%配合し、電解
液中の活物質である臭素に対する耐食性を向上する。
さらに、電極の導電性向」二材料として、カーボンファ
イバチタップを10〜30wt%添加し、電極中の層間
化合物の形成を避け、かつ、強度を向」二するものであ
る。
イバチタップを10〜30wt%添加し、電極中の層間
化合物の形成を避け、かつ、強度を向」二するものであ
る。
なお、カーボンブラックの配合比は10〜30W[%と
する。
する。
このカーボンファイバチョップは、炭素繊維複合材料の
製造に適するように短繊維化したもので、本例では、商
品名クレハカーボンファイバーチョップ、炭素グレード
C−16O8,繊維長6.0xm、繊維直径14.5μ
lのもの、又は、炭素グレードC−106T、繊維長6
.011.繊維直径18.0μ夏のもの(呉羽化学工業
株式会社製)を使用した。なお、繊維径が20μl以下
のもの(ヂョップ・ストランドか、ミルド・ファイバー
に限る。) 本例では、−h述の如き組成による3つのカーボンプラ
スチックの電極板23aを構成し、その効果を試すため
、各種特性試験及び寿命試験を行った。
製造に適するように短繊維化したもので、本例では、商
品名クレハカーボンファイバーチョップ、炭素グレード
C−16O8,繊維長6.0xm、繊維直径14.5μ
lのもの、又は、炭素グレードC−106T、繊維長6
.011.繊維直径18.0μ夏のもの(呉羽化学工業
株式会社製)を使用した。なお、繊維径が20μl以下
のもの(ヂョップ・ストランドか、ミルド・ファイバー
に限る。) 本例では、−h述の如き組成による3つのカーボンプラ
スチックの電極板23aを構成し、その効果を試すため
、各種特性試験及び寿命試験を行った。
この試験用の3種(CP−C,CP−D、CPE)の電
極板23aは、下記、第2表に示す組成とする。
極板23aは、下記、第2表に示す組成とする。
(以下余白)
第 2 表
上記第2表の如き組成で構成した電極板23a(CI”
C,CP−D、CP−E)と、前述(7た従来の第1表
に示す如き組成で構成した2種の電極板23a (CP
=A、CP−B)とについて、それぞれ体積固有抵抗
値、と引張強度とを測定17、その結果の基本特性を第
3表に示す。
C,CP−D、CP−E)と、前述(7た従来の第1表
に示す如き組成で構成した2種の電極板23a (CP
=A、CP−B)とについて、それぞれ体積固有抵抗
値、と引張強度とを測定17、その結果の基本特性を第
3表に示す。
第 3 表
負荷を与え、2サイクルに1回液抜きを行った。
また、このときの運転条件は下記第4表に示す通りであ
り、その寿命試験の結果は第1図に示す通りである。
り、その寿命試験の結果は第1図に示す通りである。
第4表
また、前述の各材料CI’−A、CP−B、CPC,C
P−D、CP−Eについて使用寿命を試験した。
P−D、CP−Eについて使用寿命を試験した。
これは、各材料を、正極表面活性材として、カーボン・
クロスをラミネートした電極を用いて、5セル電池を積
層し、加速寿命試験を行った。
クロスをラミネートした電極を用いて、5セル電池を積
層し、加速寿命試験を行った。
その加速因子として、電流密度、電解液温度にこの第3
表に示す結果より、本例のカーボンプラスチック電極板
は、その従来のものに比し、1kg’/z x ’を大
きく上回る程その強度が増加1.ていることが理解され
る。
表に示す結果より、本例のカーボンプラスチック電極板
は、その従来のものに比し、1kg’/z x ’を大
きく上回る程その強度が増加1.ていることが理解され
る。
また、第1図に示すように、その使用寿命もl00サイ
クルを太きくi[Jる程延命していることが理解される
。
クルを太きくi[Jる程延命していることが理解される
。
H,発明の効果
以上詳述したように、本発明の電池のカーボンプラスチ
ック電極によれば、そのマトリックス樹脂としてポリフ
ッ化ビニリデンを配合比50〜70wt%配合し、導電
性向上材料としてカーボンファイバチョップをfO〜3
0wt%添加するようにした組成で構成したので、その
ポリフッ化ビニリデンにより電解液中の臭素に対する耐
食性を向上し、そのカーボンファイバチョップによって
電極中の層間化合物の形成を避けるとともに、その強度
を増加することにより、電極板の強度を増し、その使用
寿命を延ばすという効果がある。
ック電極によれば、そのマトリックス樹脂としてポリフ
ッ化ビニリデンを配合比50〜70wt%配合し、導電
性向上材料としてカーボンファイバチョップをfO〜3
0wt%添加するようにした組成で構成したので、その
ポリフッ化ビニリデンにより電解液中の臭素に対する耐
食性を向上し、そのカーボンファイバチョップによって
電極中の層間化合物の形成を避けるとともに、その強度
を増加することにより、電極板の強度を増し、その使用
寿命を延ばすという効果がある。
第1図は本発明の電池のカーボンプラスチック電極の特
性説明線図、第2図は従来の亜鉛−臭素電池の原理の概
略説明線図、第3図はその要部である電池本体部分の拡
大分解斜視図である。 l・・電池本体、18・・・端板電極、23・・・中間
電極。 外2名 第2図 概略説明線図 1 電池本体 18 端板1iEIfI 23・中間?If極 第3図 要部分解斜視図
性説明線図、第2図は従来の亜鉛−臭素電池の原理の概
略説明線図、第3図はその要部である電池本体部分の拡
大分解斜視図である。 l・・電池本体、18・・・端板電極、23・・・中間
電極。 外2名 第2図 概略説明線図 1 電池本体 18 端板1iEIfI 23・中間?If極 第3図 要部分解斜視図
Claims (1)
- (1)電解液循環型積層電池に用いるカーボンプラスチ
ック電極において、 電極板を、ポリフッ化ビニリデンを配合比50〜70w
t%配合し、カーボンファイバチョップを10〜30w
t%配合して構成したことを特徴とする電池のカーボン
プラスチック電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1207506A JPH0834109B2 (ja) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | 電池のカーボンプラスチック電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1207506A JPH0834109B2 (ja) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | 電池のカーボンプラスチック電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0371568A true JPH0371568A (ja) | 1991-03-27 |
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| GB2299702A (en) * | 1995-03-31 | 1996-10-09 | Solatrim Ltd | Chopped carbon fibres for use as an electrode for an accumulator or as an additive to enhance electrical conductivity |
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