JPH04215266A - 亜鉛臭素電池 - Google Patents
亜鉛臭素電池Info
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- JPH04215266A JPH04215266A JP3061926A JP6192691A JPH04215266A JP H04215266 A JPH04215266 A JP H04215266A JP 3061926 A JP3061926 A JP 3061926A JP 6192691 A JP6192691 A JP 6192691A JP H04215266 A JPH04215266 A JP H04215266A
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- electrolyte
- concentration
- main
- quasi
- tank
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- 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
- Hybrid Cells (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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は亜鉛臭素電池、特に電解
液の濃度制御を行う亜鉛臭素電池に関する。
液の濃度制御を行う亜鉛臭素電池に関する。
【0002】
【従来の技術】亜鉛臭素電池においては、式1で示され
ているような電気化学反応が行われ、充電時においては
、正極上には亜鉛が電析し、負極上には臭素が生成する
。一方、放電時においては、正極上の電析亜鉛は酸化さ
れて亜鉛イオンZn2+となって電解液中に溶け出して
いき、負極上では臭素が還元されて臭素イオンBr−
となって電解液中に溶け出していく。
ているような電気化学反応が行われ、充電時においては
、正極上には亜鉛が電析し、負極上には臭素が生成する
。一方、放電時においては、正極上の電析亜鉛は酸化さ
れて亜鉛イオンZn2+となって電解液中に溶け出して
いき、負極上では臭素が還元されて臭素イオンBr−
となって電解液中に溶け出していく。
【0003】
【式1】
【0004】
【0005】さらに、臭化亜鉛ZnBr2 水溶液を主
成分とする電解液には、必要に応じて電導度向上剤、臭
素錯化剤、デンドライト抑制剤等が添加される。なお、
この内の臭素錯化剤によって、正極上で生成した臭素は
直ちに電解液に不溶の臭素錯体を形成する。
成分とする電解液には、必要に応じて電導度向上剤、臭
素錯化剤、デンドライト抑制剤等が添加される。なお、
この内の臭素錯化剤によって、正極上で生成した臭素は
直ちに電解液に不溶の臭素錯体を形成する。
【0006】ここで、亜鉛臭素電池の具体的な構成が、
図9に示されている。
図9に示されている。
【0007】図において、電池の充放電反応を行う反応
室10は多孔性のセパレータ11によって、正極側反応
室10aと負極側反応室10bとに分離されている。そ
して、正極側反応室10aには正極12aが、負極側反
応室10bには負極12bが収納されている。
室10は多孔性のセパレータ11によって、正極側反応
室10aと負極側反応室10bとに分離されている。そ
して、正極側反応室10aには正極12aが、負極側反
応室10bには負極12bが収納されている。
【0008】また、負極側電解液タンク14bは、負極
側反応室10bに供給される負極側電解液13bを貯蔵
しており、一方、正極側電解液タンク14aは、正極側
反応室10aに供給される正極側電解液13aと臭素錯
体18を貯蔵している。
側反応室10bに供給される負極側電解液13bを貯蔵
しており、一方、正極側電解液タンク14aは、正極側
反応室10aに供給される正極側電解液13aと臭素錯
体18を貯蔵している。
【0009】さらに、負極側電解液タンク14bと負極
側反応室10bを結ぶ配管15bにはポンプ19bが、
正極側電解液タンク14aと正極側反応室10aを結ぶ
配管15aにはポンプ19aが設置されている。このた
め、両ポンプ19a,19bを作動させることによって
、電池内の循環が行われる。なお、正極側電解液タンク
14a内には、臭素錯体18を貯蔵する錯体貯蔵室20
が設置されており、錯体バルブ21を調整することによ
って、臭素錯体18が適宜、正極側反応室10aへと送
り出される。
側反応室10bを結ぶ配管15bにはポンプ19bが、
正極側電解液タンク14aと正極側反応室10aを結ぶ
配管15aにはポンプ19aが設置されている。このた
め、両ポンプ19a,19bを作動させることによって
、電池内の循環が行われる。なお、正極側電解液タンク
14a内には、臭素錯体18を貯蔵する錯体貯蔵室20
が設置されており、錯体バルブ21を調整することによ
って、臭素錯体18が適宜、正極側反応室10aへと送
り出される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ここで、以下のような
理由により、亜鉛臭素電池においては電解液の濃度が最
適濃度範囲であることが望ましい。
理由により、亜鉛臭素電池においては電解液の濃度が最
適濃度範囲であることが望ましい。
【0011】充電時においては、電析亜鉛の電析状態を
良好にするために、すなわちセパレータの破損を引き起
こすデンドライトの発生を防止するために高濃度の電解
液を用いることはできない。しかしながら、低濃度の電
解液を用いると電池内の副反応等が増大し、電池の性能
の悪化を招いてしまう。
良好にするために、すなわちセパレータの破損を引き起
こすデンドライトの発生を防止するために高濃度の電解
液を用いることはできない。しかしながら、低濃度の電
解液を用いると電池内の副反応等が増大し、電池の性能
の悪化を招いてしまう。
【0012】一方、放電時においては、低濃度の電解液
を用いると電池の自己放電の増大等を引き起こし、高濃
度の電解液を用いると電池反応が抑制されてしまうので
、電池の性能の悪化を招いてしまう。
を用いると電池の自己放電の増大等を引き起こし、高濃
度の電解液を用いると電池反応が抑制されてしまうので
、電池の性能の悪化を招いてしまう。
【0013】したがって、充放電時共に、亜鉛臭素電池
の電解液の濃度は最適濃度範囲にあることが必要である
。
の電解液の濃度は最適濃度範囲にあることが必要である
。
【0014】本発明は以上のような課題を鑑みて成され
たものであり、その目的は、電解液の濃度調整を行う亜
鉛臭素電池を提供することにある。
たものであり、その目的は、電解液の濃度調整を行う亜
鉛臭素電池を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために、本発明に係る亜鉛臭素電池においては、電
池の充放電反応を行う反応室と電解液を貯蔵する電解液
タンクとを含み、電解液を反応室に循環して充放電反応
を行う亜鉛臭素電池において、電解液を循環する循環経
路は、常時、電解液を循環する主循環経路と、間欠的に
電解液を循環する準循環経路と、を含み、前記主循環経
路を経由してきた主電解液に前記準循環経路経由してき
た準電解液を混合することによって、電解液の濃度を調
整することを特徴とする。
するために、本発明に係る亜鉛臭素電池においては、電
池の充放電反応を行う反応室と電解液を貯蔵する電解液
タンクとを含み、電解液を反応室に循環して充放電反応
を行う亜鉛臭素電池において、電解液を循環する循環経
路は、常時、電解液を循環する主循環経路と、間欠的に
電解液を循環する準循環経路と、を含み、前記主循環経
路を経由してきた主電解液に前記準循環経路経由してき
た準電解液を混合することによって、電解液の濃度を調
整することを特徴とする。
【0016】または、電池の充放電反応を行う反応室と
電解液を貯蔵する電解液タンクとを含み、電解液を反応
室に循環して充放電反応を行う亜鉛臭素電池において、
電解液を循環する循環経路は、大容量の電解液を循環す
る主循環経路と、小容量の電解液を循環する準循環経路
と、を含み、前記主循環経路を経由してきた主電解液に
、前記準循環経路経由してきた準電解液を混合すること
によって、電解液の濃度を調整することを特徴とする。
電解液を貯蔵する電解液タンクとを含み、電解液を反応
室に循環して充放電反応を行う亜鉛臭素電池において、
電解液を循環する循環経路は、大容量の電解液を循環す
る主循環経路と、小容量の電解液を循環する準循環経路
と、を含み、前記主循環経路を経由してきた主電解液に
、前記準循環経路経由してきた準電解液を混合すること
によって、電解液の濃度を調整することを特徴とする。
【0017】更に、上記の亜鉛臭素電池のそれぞれに、
電解液の濃度を検出する濃度センサからの情報に基づい
て準循環経路を循環する電解液の量を制御するコントロ
ーラを設置して、反応室に循環される電解液濃度の自動
制御を行うことを特徴とする。
電解液の濃度を検出する濃度センサからの情報に基づい
て準循環経路を循環する電解液の量を制御するコントロ
ーラを設置して、反応室に循環される電解液濃度の自動
制御を行うことを特徴とする。
【0018】
【作用】以上のような構成を有する本発明の亜鉛臭素電
池においては、主循環経路を循環する主電解液に準循環
経路の準電解液が混合されることによって、電解液の濃
度が制御される。
池においては、主循環経路を循環する主電解液に準循環
経路の準電解液が混合されることによって、電解液の濃
度が制御される。
【0019】すなわち、充電時においては、主に反応室
を循環する主電解液は、準電解液よりも濃度の低下が早
く、このため相対的に、準電解液の濃度は主電解液の濃
度よりも高くなる。
を循環する主電解液は、準電解液よりも濃度の低下が早
く、このため相対的に、準電解液の濃度は主電解液の濃
度よりも高くなる。
【0020】ここで、主電解液の濃度が所定の濃度より
も低くなった場合には、高濃度の準電解液を低濃度の準
電解液に混合させることによって、主電解液の濃度が所
定の濃度よりも低くなるのを防止する。
も低くなった場合には、高濃度の準電解液を低濃度の準
電解液に混合させることによって、主電解液の濃度が所
定の濃度よりも低くなるのを防止する。
【0021】これに対して、放電時においては、主に反
応室を循環する主電解液は、準電解液よりも早く濃度が
高くなり、このため相対的に、準電解液の濃度は主電解
液の濃度よりも低くなる。そして、主電解液の濃度が所
定の濃度よりも高くなった場合には、低濃度の準電解液
を高濃度の準電解液に混合させることによって、主電解
液の濃度が所定の濃度よりも高くなるのを防止する。
応室を循環する主電解液は、準電解液よりも早く濃度が
高くなり、このため相対的に、準電解液の濃度は主電解
液の濃度よりも低くなる。そして、主電解液の濃度が所
定の濃度よりも高くなった場合には、低濃度の準電解液
を高濃度の準電解液に混合させることによって、主電解
液の濃度が所定の濃度よりも高くなるのを防止する。
【0022】また、コントローラを設置することによっ
て、これらの濃度制御が自動的に行われる。
て、これらの濃度制御が自動的に行われる。
【0023】
【実施例】図1は、本発明の第一実施例に係る亜鉛臭素
電池の負極側電解液タンク14bの具体的な構成を示し
た図である。なお、従来と同一の構成要素には同一符号
を付し、その説明を省略する。
電池の負極側電解液タンク14bの具体的な構成を示し
た図である。なお、従来と同一の構成要素には同一符号
を付し、その説明を省略する。
【0024】本第一実施例において、負極側電解液タン
ク14bは、隔壁22によって、主タンク23xと準タ
ンク23yとに分割されている。そして、準タンク23
yには、配管15bの分岐である分岐配管24から負極
側電解液13bが供給されるようになっており、この分
岐配管24には第1バルブ26が設置されている。さら
に、準タンク23yからは、準電解液供給管28が伸び
ており、混合点31において配管15bと結合している
。ここで、準電解液供給管28には、第2バルブ30が
設置されており、配管15bには濃度センサ32が設置
されている。そして、この濃度センサ32には、コント
ローラ34が接続され、濃度センサ32からの情報を基
にして第1バルブ26と第2バルブ30とを制御してい
る。
ク14bは、隔壁22によって、主タンク23xと準タ
ンク23yとに分割されている。そして、準タンク23
yには、配管15bの分岐である分岐配管24から負極
側電解液13bが供給されるようになっており、この分
岐配管24には第1バルブ26が設置されている。さら
に、準タンク23yからは、準電解液供給管28が伸び
ており、混合点31において配管15bと結合している
。ここで、準電解液供給管28には、第2バルブ30が
設置されており、配管15bには濃度センサ32が設置
されている。そして、この濃度センサ32には、コント
ローラ34が接続され、濃度センサ32からの情報を基
にして第1バルブ26と第2バルブ30とを制御してい
る。
【0025】ここで、図2は第1バルブ26の開閉状態
を示すタイムチャートであり、これから明らかなように
、第1バルブ26は、放電時においては常時開かれてい
るが、充電時においては常時閉じられている。
を示すタイムチャートであり、これから明らかなように
、第1バルブ26は、放電時においては常時開かれてい
るが、充電時においては常時閉じられている。
【0026】一方、図3は第2バルブ30の開閉状態と
、濃度センサ32によって検出される臭化亜鉛の濃度変
化を示すタイムチャートである。これから明らかなよう
に、第2バルブ30は、放電時においては、第1バルブ
26と同様に常時開かれているが、充電時においては、
電解液の臭化亜鉛の濃度変化に応じて断続的に開閉が行
われている。
、濃度センサ32によって検出される臭化亜鉛の濃度変
化を示すタイムチャートである。これから明らかなよう
に、第2バルブ30は、放電時においては、第1バルブ
26と同様に常時開かれているが、充電時においては、
電解液の臭化亜鉛の濃度変化に応じて断続的に開閉が行
われている。
【0027】放電時において、本第一実施例の亜鉛臭素
電池は、第1バルブ26及び第2バルブ30とも開かれ
ている。この時、主タンク23xと準タンク23yの中
の負極側電解液13bの濃度は均一になる。なぜならば
、第1バルブ26が開かれているために、配管15bを
流れる負極側電解液13bは分岐点25において主タン
ク23xと準タンク23yとに均等に分離され、一方、
第2バルブ30が開かれているために、混合点31にお
いても主タンク23xを経由してくる主電解液と準タン
ク23yを経由してくる準電解液とが、均等に混合され
るからである。これに対して、充電時においては、以下
に説明するように主電解液の濃度と準電解液の濃度に差
が生じるようになる。
電池は、第1バルブ26及び第2バルブ30とも開かれ
ている。この時、主タンク23xと準タンク23yの中
の負極側電解液13bの濃度は均一になる。なぜならば
、第1バルブ26が開かれているために、配管15bを
流れる負極側電解液13bは分岐点25において主タン
ク23xと準タンク23yとに均等に分離され、一方、
第2バルブ30が開かれているために、混合点31にお
いても主タンク23xを経由してくる主電解液と準タン
ク23yを経由してくる準電解液とが、均等に混合され
るからである。これに対して、充電時においては、以下
に説明するように主電解液の濃度と準電解液の濃度に差
が生じるようになる。
【0028】すなわち、第1バルブ26が閉じられるこ
とによって、負極側電解液13bは準タンク23yには
供給されず、主タンク23xのみを通過して再び負極側
反応室10bに供給されるようになる。したがって、主
タンク23xを通過する負極側電解液13b中の臭化亜
鉛の濃度、すなわち負極側反応室10bに供給される電
解液の臭化亜鉛の濃度は、充電が進むにつれて刻々と減
少していく。
とによって、負極側電解液13bは準タンク23yには
供給されず、主タンク23xのみを通過して再び負極側
反応室10bに供給されるようになる。したがって、主
タンク23xを通過する負極側電解液13b中の臭化亜
鉛の濃度、すなわち負極側反応室10bに供給される電
解液の臭化亜鉛の濃度は、充電が進むにつれて刻々と減
少していく。
【0029】しかしながら、準タンクに貯蔵されている
準電解液は、循環しないがゆえに、充電初期の濃度が保
たれる。このため、充電が進むにつれて、主タンク23
xを経由する主電解液と準タンク23yに貯蔵されてい
る準電解液との間に濃度差が生じ、相対的に準電解液の
濃度が主電解液の濃度よりも高くなるようになる。
準電解液は、循環しないがゆえに、充電初期の濃度が保
たれる。このため、充電が進むにつれて、主タンク23
xを経由する主電解液と準タンク23yに貯蔵されてい
る準電解液との間に濃度差が生じ、相対的に準電解液の
濃度が主電解液の濃度よりも高くなるようになる。
【0030】そこで、充電が進むにつれて、主電解液の
濃度が薄くなり過ぎた場合には、第2バルブ30が開か
れて、高濃度の準電解液が主電解液に加えられることに
よって主電解液の濃度が調整される。
濃度が薄くなり過ぎた場合には、第2バルブ30が開か
れて、高濃度の準電解液が主電解液に加えられることに
よって主電解液の濃度が調整される。
【0031】すなわち、主電解液の濃度は、図3に示さ
れるように、充電が進むにつれて次第にその濃度が低下
し、充電初期の高濃度状態から充電時において望ましい
濃度域(理想濃度域)に達するようになる。しかし、更
に充電が続けられると、主電解液の濃度は理想濃度域を
越えて更に低下するようになる。そこで、これが濃度セ
ンサ32によって検出されると、コントローラ34の指
令によって第2バルブ30が開かれると、準タンク23
yに貯蔵されていた高濃度の準電解液が低濃度の主電解
液に適宜混合される。こうして、主電解液の濃度が高め
られ、主電解液の濃度を理想濃度域を内におさめること
ができる。
れるように、充電が進むにつれて次第にその濃度が低下
し、充電初期の高濃度状態から充電時において望ましい
濃度域(理想濃度域)に達するようになる。しかし、更
に充電が続けられると、主電解液の濃度は理想濃度域を
越えて更に低下するようになる。そこで、これが濃度セ
ンサ32によって検出されると、コントローラ34の指
令によって第2バルブ30が開かれると、準タンク23
yに貯蔵されていた高濃度の準電解液が低濃度の主電解
液に適宜混合される。こうして、主電解液の濃度が高め
られ、主電解液の濃度を理想濃度域を内におさめること
ができる。
【0032】なお、このようにして準電解液が主電解液
に混合されるようになると、第1バルブ26が閉じられ
ているため、主電解液の量が増大することとなる。この
ために隔壁22の上部に一定の間隔を設けており、ここ
から主電解液が準タンンク23yに向かって溢れ出させ
る構造にすることによって、電解液の量のバランスがと
られている。
に混合されるようになると、第1バルブ26が閉じられ
ているため、主電解液の量が増大することとなる。この
ために隔壁22の上部に一定の間隔を設けており、ここ
から主電解液が準タンンク23yに向かって溢れ出させ
る構造にすることによって、電解液の量のバランスがと
られている。
【0033】そして、再び放電が行われる場合には、第
1バルブ26及び第2バルブ30共に開放し、電池の放
電が行われる。これにより、放電反応が進むにつれて、
主タンク23x及び準タンク23yを通過する電解液組
成は同等となり、放電終了時には、双方とも高濃度の充
電初期の状態となる。
1バルブ26及び第2バルブ30共に開放し、電池の放
電が行われる。これにより、放電反応が進むにつれて、
主タンク23x及び準タンク23yを通過する電解液組
成は同等となり、放電終了時には、双方とも高濃度の充
電初期の状態となる。
【0034】ところで、図4は、亜鉛臭素電池における
電解液中の臭化亜鉛の初期濃度と、負極12b上に析出
する電析亜鉛の厚みとの関係を示したグラフである(充
電条件20mmA/cm2 で充電量120mmAh/
cm2 )。この図4のグラフから明らかなように、電
解液中の初期臭化亜鉛の濃度は低いほうが、電析亜鉛の
厚みが薄くなることがわかり、亜鉛臭素電池にとっては
好都合であることが分かる。 しかし、臭化亜鉛の濃
度が低下し過ぎると、負極でH2 ガス発生等の副反応
の生じる可能性があるため、臭化亜鉛の濃度を臭化亜鉛
の濃度センサ32で管理し、規定濃度(例えば1M)以
下となった時に第2バルブ30を開放し、準電解液を加
えることによって臭化亜鉛を補給する。再び臭化亜鉛の
濃度が規定量以上(例えば2M)となったとき、第2バ
ルブ30は閉じられ、以降フィードバック機構により、
規定濃度範囲内で充電が行われる。
電解液中の臭化亜鉛の初期濃度と、負極12b上に析出
する電析亜鉛の厚みとの関係を示したグラフである(充
電条件20mmA/cm2 で充電量120mmAh/
cm2 )。この図4のグラフから明らかなように、電
解液中の初期臭化亜鉛の濃度は低いほうが、電析亜鉛の
厚みが薄くなることがわかり、亜鉛臭素電池にとっては
好都合であることが分かる。 しかし、臭化亜鉛の濃
度が低下し過ぎると、負極でH2 ガス発生等の副反応
の生じる可能性があるため、臭化亜鉛の濃度を臭化亜鉛
の濃度センサ32で管理し、規定濃度(例えば1M)以
下となった時に第2バルブ30を開放し、準電解液を加
えることによって臭化亜鉛を補給する。再び臭化亜鉛の
濃度が規定量以上(例えば2M)となったとき、第2バ
ルブ30は閉じられ、以降フィードバック機構により、
規定濃度範囲内で充電が行われる。
【0035】なお、主タンク23xの大きさは、準タン
ク23yの大きさに比べて小さくするほど充電初期にお
ける臭化亜鉛の濃度の低下速度を早くすることができる
が、小さくし過ぎるとバルブの開閉頻度を多くする必要
が出る。このため、主タンク23xの大きさは、負極側
電解液タンク14b全体の20〜50%程度の大きさで
あることが望ましい。
ク23yの大きさに比べて小さくするほど充電初期にお
ける臭化亜鉛の濃度の低下速度を早くすることができる
が、小さくし過ぎるとバルブの開閉頻度を多くする必要
が出る。このため、主タンク23xの大きさは、負極側
電解液タンク14b全体の20〜50%程度の大きさで
あることが望ましい。
【0036】また、濃度センサ32は、電解液の抵抗測
定により管理しても良いし、比重を測定する方式でもよ
い。
定により管理しても良いし、比重を測定する方式でもよ
い。
【0037】更に、第2バルブ30は、主循環液の臭化
亜鉛の濃度が規定量以下となったときに全開にするので
はなく、電池反応で必要な分だけ準電解液を供給できる
ように調整しておいてもよい。この場合、充電時に、い
ったん第2バルブ30を開放とした後は、充電末期まで
バルブ操作を行う必要がなくなるため制御が簡単になる
。さらに、アクチュエータを用いることによって、濃度
センサ32からの信号をコンピュータが判断して第2バ
ルブ30を操作するようにすれば作業性の向上を図るこ
とができる。
亜鉛の濃度が規定量以下となったときに全開にするので
はなく、電池反応で必要な分だけ準電解液を供給できる
ように調整しておいてもよい。この場合、充電時に、い
ったん第2バルブ30を開放とした後は、充電末期まで
バルブ操作を行う必要がなくなるため制御が簡単になる
。さらに、アクチュエータを用いることによって、濃度
センサ32からの信号をコンピュータが判断して第2バ
ルブ30を操作するようにすれば作業性の向上を図るこ
とができる。
【0038】ここで、第1バルブ26及び第2バルブ3
0は分岐配管24及び準電解液供給管28上にそれぞれ
設置したが、これらは分岐点25及び混合点31の三方
コックとしてもよいことは明らかである。このような例
を初めとして、上記第1実施例には種々の応用例が考え
られるので、その好適な実施例のうちのいくつかを以下
に示す。
0は分岐配管24及び準電解液供給管28上にそれぞれ
設置したが、これらは分岐点25及び混合点31の三方
コックとしてもよいことは明らかである。このような例
を初めとして、上記第1実施例には種々の応用例が考え
られるので、その好適な実施例のうちのいくつかを以下
に示す。
【0039】図5は、本発明の第二実施例を示す図であ
り、第1バルブ26を設けずに、配管15bの分岐点2
5から、径の異なる分岐配管24のみを設置し、第2バ
ルブ30のかわりに混合点31に三方コック38を設け
たものである。ここで、負極側電解液タンク14bは、
図5aに示されるように、主タンク23x・準タンク2
3yとに分割されてはいるが、本第二実施例においては
、隔壁22の下部にも所定の間隔(拡散間隔40)が設
けられている。
り、第1バルブ26を設けずに、配管15bの分岐点2
5から、径の異なる分岐配管24のみを設置し、第2バ
ルブ30のかわりに混合点31に三方コック38を設け
たものである。ここで、負極側電解液タンク14bは、
図5aに示されるように、主タンク23x・準タンク2
3yとに分割されてはいるが、本第二実施例においては
、隔壁22の下部にも所定の間隔(拡散間隔40)が設
けられている。
【0040】そして、三方コック38は、図5b及び図
5c図に示されているように、準循環液供給管28と配
管15bとは、放電時においては接続されるが、充電時
においては切断される。
5c図に示されているように、準循環液供給管28と配
管15bとは、放電時においては接続されるが、充電時
においては切断される。
【0041】本第二実施例においては、隔壁22の下部
に設けられた拡散間隔40のために、準タンク23yか
ら主タンク23xへ少しずつZnBr2 が拡散され、
主タンク23x内のZnBr2 濃度を理想濃度域に保
つことが可能となっている。ここで、同時に分岐配管2
4の径を調整することにより、かなり良好な制御を行う
ことが可能となる。また、信頼性向上のため、第一実施
例の様にZnBr2 濃度センサを設け、必要に応じて
三方コック38を放電モードに切り替えるようにしても
良い。
に設けられた拡散間隔40のために、準タンク23yか
ら主タンク23xへ少しずつZnBr2 が拡散され、
主タンク23x内のZnBr2 濃度を理想濃度域に保
つことが可能となっている。ここで、同時に分岐配管2
4の径を調整することにより、かなり良好な制御を行う
ことが可能となる。また、信頼性向上のため、第一実施
例の様にZnBr2 濃度センサを設け、必要に応じて
三方コック38を放電モードに切り替えるようにしても
良い。
【0042】一方、放電時においては、三方コック38
が切り替えられ、準タンク23yからのみ電解液が電池
スタックへ送られる。本第二実施例でも、第一実施例と
ほぼ同様な効果が得られるが、充電中にバルブ切り替え
の必要がなくなるために作業効率が向上し、したがって
、主タンク23xの大きさを第一実施例に比べ小さく設
計することが可能となる。
が切り替えられ、準タンク23yからのみ電解液が電池
スタックへ送られる。本第二実施例でも、第一実施例と
ほぼ同様な効果が得られるが、充電中にバルブ切り替え
の必要がなくなるために作業効率が向上し、したがって
、主タンク23xの大きさを第一実施例に比べ小さく設
計することが可能となる。
【0043】図6は、本発明の第三実施例を示したもの
である。負極側電解液タンク14b内は第二実施例と同
様に拡散間隔40が設置されているが、準タンク23y
からの準循環液供給管28が設置されていない。しかも
、図6aに示されているように、配管15bの分岐点2
5には四方コック42が設置されている。充電時におい
て、四方コック42は図6bのように設定され、負極側
反応室10bから送られてきたからの負極側電解液13
bのほとんどが、t部すなわち主タンク23xへ分配さ
れる。このような構成を有する本第三実施例においては
、主タンク23xと準タンク23yを循環する負極側電
解液13bの量に差を生じさせ、必然的に主電解液と準
電解液とを形成させている。そして、主電解液の著しい
濃度変化を緩和するように、拡散間隔40を介して準電
解液が主電解液に混合され、負極側反応室10bに供給
される電解液の濃度を調整している。
である。負極側電解液タンク14b内は第二実施例と同
様に拡散間隔40が設置されているが、準タンク23y
からの準循環液供給管28が設置されていない。しかも
、図6aに示されているように、配管15bの分岐点2
5には四方コック42が設置されている。充電時におい
て、四方コック42は図6bのように設定され、負極側
反応室10bから送られてきたからの負極側電解液13
bのほとんどが、t部すなわち主タンク23xへ分配さ
れる。このような構成を有する本第三実施例においては
、主タンク23xと準タンク23yを循環する負極側電
解液13bの量に差を生じさせ、必然的に主電解液と準
電解液とを形成させている。そして、主電解液の著しい
濃度変化を緩和するように、拡散間隔40を介して準電
解液が主電解液に混合され、負極側反応室10bに供給
される電解液の濃度を調整している。
【0044】一方、放電時においては、四方コック42
が図6bに示されているような状態に設定され、負極側
反応室10bから送られてきたからの負極側電解液13
bのほとんどはu部すなわち準タンク23yに分配され
て、主タンク23xと準タンク23yの電解液の濃度が
等しくなるように制御される。
が図6bに示されているような状態に設定され、負極側
反応室10bから送られてきたからの負極側電解液13
bのほとんどはu部すなわち準タンク23yに分配され
て、主タンク23xと準タンク23yの電解液の濃度が
等しくなるように制御される。
【0045】以上のような構成を持つ電解液貯蔵槽を用
いることにより、充電中の電解液の濃度を理想濃度域に
保つことができ、亜鉛の電析状態を大幅に向上すること
が可能となるばかりでなく、この効果により、電析量の
許容量を大幅に増大することも可能となる。例えば、充
電時の電解液の臭化亜鉛の濃度を1〜2Mに制御してや
ることにより(充電初期を除く)、従来の電池では10
0mAh/cm2 しか充電できなかったのに対し、本
システムでは150mAh/cm2 まで充電が可能と
なり、放電時の効率の低下及び液量増大による重量の増
加等を考慮したとしても、エネルギー密度が20〜30
%増加した電池を得ることができる。
いることにより、充電中の電解液の濃度を理想濃度域に
保つことができ、亜鉛の電析状態を大幅に向上すること
が可能となるばかりでなく、この効果により、電析量の
許容量を大幅に増大することも可能となる。例えば、充
電時の電解液の臭化亜鉛の濃度を1〜2Mに制御してや
ることにより(充電初期を除く)、従来の電池では10
0mAh/cm2 しか充電できなかったのに対し、本
システムでは150mAh/cm2 まで充電が可能と
なり、放電時の効率の低下及び液量増大による重量の増
加等を考慮したとしても、エネルギー密度が20〜30
%増加した電池を得ることができる。
【0046】図7は、本発明の第四実施例に係る亜鉛臭
素電池の構成を示した図である。
素電池の構成を示した図である。
【0047】本発明において特徴的なことは、電解液タ
ンク14a及び14bを回避する形で、主管44が設置
されていることである。ここで、この主管44と配管1
5aの分岐点46には三方コック48が設置され、主管
44と配管15が結合されている混合点50には三方コ
ック52が設置されている。そして、三方コック48と
三方コック52は、コントローラ34によって同時に制
御されるが、この制御は濃度センサ32からの情報に基
づいて行われる。
ンク14a及び14bを回避する形で、主管44が設置
されていることである。ここで、この主管44と配管1
5aの分岐点46には三方コック48が設置され、主管
44と配管15が結合されている混合点50には三方コ
ック52が設置されている。そして、三方コック48と
三方コック52は、コントローラ34によって同時に制
御されるが、この制御は濃度センサ32からの情報に基
づいて行われる。
【0048】本第四実施例において、通常は、電解液は
電解液タンクには供給されず、主管44を経由して再び
反応室へ循環される。したがって、電池の充放電反応が
進行すると主管44を循環する主電解液と、電解液タン
ク14に貯蔵されている準電解液との間に一定の濃度差
を生じるようになる。
電解液タンクには供給されず、主管44を経由して再び
反応室へ循環される。したがって、電池の充放電反応が
進行すると主管44を循環する主電解液と、電解液タン
ク14に貯蔵されている準電解液との間に一定の濃度差
を生じるようになる。
【0049】放電時においては、主管44を通過する主
電解液の濃度は、充電反応の進行にともなって刻々と低
下していく。そして、主電解液の濃度が、所定の濃度よ
り低下しそうになると、三方コック48と52とが同時
に制御され、一時的に配管15と電解液タンク14が接
続される。そうすると、一時的に、主電解液の一部が電
解液タンク14に供給されるとともに、電解液タンク1
4に貯蔵されている準電解液の一部が主電解液に加えら
れることとなる。
電解液の濃度は、充電反応の進行にともなって刻々と低
下していく。そして、主電解液の濃度が、所定の濃度よ
り低下しそうになると、三方コック48と52とが同時
に制御され、一時的に配管15と電解液タンク14が接
続される。そうすると、一時的に、主電解液の一部が電
解液タンク14に供給されるとともに、電解液タンク1
4に貯蔵されている準電解液の一部が主電解液に加えら
れることとなる。
【0050】このようにして、低濃度の主電解液に高濃
度の準電解液が一時的に加えられることによって、主電
解液の濃度を高めることができ、その結果、反応室10
に供給される電解液の濃度を調節することができる。
度の準電解液が一時的に加えられることによって、主電
解液の濃度を高めることができ、その結果、反応室10
に供給される電解液の濃度を調節することができる。
【0051】これに対して、放電時においては、主管4
4を経由する主電解液の濃度は、電解液タンク14に貯
留されている準電解液の濃度よりも高濃度になる。そこ
で、この電解液の濃度が所定の濃度よりも高くなると、
低濃度の準電解液がこの主電解液に混合されて反応室1
0に供給される電解液の濃度が調整される。
4を経由する主電解液の濃度は、電解液タンク14に貯
留されている準電解液の濃度よりも高濃度になる。そこ
で、この電解液の濃度が所定の濃度よりも高くなると、
低濃度の準電解液がこの主電解液に混合されて反応室1
0に供給される電解液の濃度が調整される。
【0052】なお、この第四実施例においては、主電解
液の量が準電解液の量よりも著しく少ないため、細かな
制御が可能となっている。このため、濃度センサ32に
おいては、電解液の電気抵抗を検出する抵抗センサであ
ることが好適である。すなわち、以下に説明するように
、電解液抵抗及び自己放電速度共にSOC値60%付近
で極小をとっているため、電解液抵抗が極小の地点で充
放電反応を行なえば、自己放電速度を最小に押さえるこ
とが可能となる。
液の量が準電解液の量よりも著しく少ないため、細かな
制御が可能となっている。このため、濃度センサ32に
おいては、電解液の電気抵抗を検出する抵抗センサであ
ることが好適である。すなわち、以下に説明するように
、電解液抵抗及び自己放電速度共にSOC値60%付近
で極小をとっているため、電解液抵抗が極小の地点で充
放電反応を行なえば、自己放電速度を最小に押さえるこ
とが可能となる。
【0053】図8は、本実施例に係る亜鉛臭素電池の充
電状態と電解液の電気抵抗の関係を示したグラフ(図8
a)と、この電池の充電状態と電池の自己放電速度の関
係を示したグラフ(図8b)である。
電状態と電解液の電気抵抗の関係を示したグラフ(図8
a)と、この電池の充電状態と電池の自己放電速度の関
係を示したグラフ(図8b)である。
【0054】ここで、実施例において、充電状態(St
ate of Charge,SOC)が100%
の時の電解液中の臭化亜鉛の濃度が約1mol/lであ
り、充電状態が0%の時の濃度が約3mol/lである
。これらのグラフから明らかなように、電池の充電状態
(SOC)と電解液の抵抗及び電池の自己放電速度は、
それぞれ相関関係があることがわかる。したがって、電
解液の電気抵抗と電池の自己放電速度もそれぞれ一定の
相関関係を有することになる。故にそれを利用して、濃
度センサ19を電解液の電気抵抗を検出する抵抗センサ
とすることにより、容易かつ有効に反応室12に供給さ
れる電解液の濃度を制御することが可能となる。 す
なわち、電池の自己放電速度は少ないほうが良く、この
ため、図8bに示されているように、電池の自己放電速
度が極小となる点、すなわちSOC値60%付近で電池
の充電を行うことが望ましいが、これは図8aから明ら
かなように、電解液の電気抵抗が極小となる点でもある
ので電解液の電気抵抗が極小となった点で常に充電反応
が起こるように設置すればよい。
ate of Charge,SOC)が100%
の時の電解液中の臭化亜鉛の濃度が約1mol/lであ
り、充電状態が0%の時の濃度が約3mol/lである
。これらのグラフから明らかなように、電池の充電状態
(SOC)と電解液の抵抗及び電池の自己放電速度は、
それぞれ相関関係があることがわかる。したがって、電
解液の電気抵抗と電池の自己放電速度もそれぞれ一定の
相関関係を有することになる。故にそれを利用して、濃
度センサ19を電解液の電気抵抗を検出する抵抗センサ
とすることにより、容易かつ有効に反応室12に供給さ
れる電解液の濃度を制御することが可能となる。 す
なわち、電池の自己放電速度は少ないほうが良く、この
ため、図8bに示されているように、電池の自己放電速
度が極小となる点、すなわちSOC値60%付近で電池
の充電を行うことが望ましいが、これは図8aから明ら
かなように、電解液の電気抵抗が極小となる点でもある
ので電解液の電気抵抗が極小となった点で常に充電反応
が起こるように設置すればよい。
【0055】なお、亜鉛臭素電池においては電池の自己
放電速度と電解液の電気抵抗の極小値が一致しているた
めに、本第四実施例では、制御の簡便性を鑑みて電解液
の電気抵抗を検出する抵抗センサを濃度センサ19とし
て用いたが、濃度センサ19はこれに限られるものでな
く、例えば比重計などを用いて濃度を検出するものでも
よく、電解液の濃度が適正に検出できる検出機器であれ
ば、いずれの種類の検出機器でも使用可能である。
放電速度と電解液の電気抵抗の極小値が一致しているた
めに、本第四実施例では、制御の簡便性を鑑みて電解液
の電気抵抗を検出する抵抗センサを濃度センサ19とし
て用いたが、濃度センサ19はこれに限られるものでな
く、例えば比重計などを用いて濃度を検出するものでも
よく、電解液の濃度が適正に検出できる検出機器であれ
ば、いずれの種類の検出機器でも使用可能である。
【0056】
【発明の効果】以上のように、本発明の亜鉛臭素電池に
おいては、反応室に供給される電解液の濃度に基づいて
、反応室に供給される電解液の濃度を制御することがで
きる。
おいては、反応室に供給される電解液の濃度に基づいて
、反応室に供給される電解液の濃度を制御することがで
きる。
【図1】本発明の第一実施例に係る亜鉛臭素電池の負極
側電解液タンクの構成を示す構成図である。
側電解液タンクの構成を示す構成図である。
【図2】本発明の第一実施例に係る亜鉛臭素電池の第1
バルブの開閉状態を示すタイムチャートである。
バルブの開閉状態を示すタイムチャートである。
【図3】本発明の第一実施例に係る亜鉛臭素電池の第2
バルブの開閉状態と電解液の濃度変化の様子を示すタイ
ムチャートである。
バルブの開閉状態と電解液の濃度変化の様子を示すタイ
ムチャートである。
【図4】電解液中の臭化亜鉛の初期濃度と、析出する電
析亜鉛の厚みとの関係を示したグラフである。
析亜鉛の厚みとの関係を示したグラフである。
【図5】本発明の第二実施例に係る亜鉛臭素電池の負極
側電解液タンクの構成とコックの状態を示す構成図であ
る。
側電解液タンクの構成とコックの状態を示す構成図であ
る。
【図6】本発明の第三実施例に係る亜鉛臭素電池の負極
側電解液タンクの構成とコックの状態を示す構成図であ
る。
側電解液タンクの構成とコックの状態を示す構成図であ
る。
【図7】本発明の第四実施例に係る亜鉛臭素電池の構成
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図8】本実施例の亜鉛臭素電池の充電状態と、電解液
の電気抵抗及び電池の自己放電速度の関係を示したグラ
フである。
の電気抵抗及び電池の自己放電速度の関係を示したグラ
フである。
【図9】従来の亜鉛臭素電池の構成を示す構成図である
。
。
10 反応室
10a 正極側反応室
10b 負極側反応室
11 セパレータ
14 電解液タンク
14a 正極側電解液タンク
14b 負極側電解液タンク
15,15a,15b 配管
22 隔壁
23x 主タンク
23y 準タンク
24 分岐配管
25,46 分岐点
26 第1バルブ
28 準電解液供給管
30 第2バルブ
31,50 混合点
32 濃度センサ
34 コントローラ
40 拡散間隔
41,48,52 三方コック
42 四方コック
49 主管
Claims (4)
- 【請求項1】電池の充放電反応を行う反応室と、電解液
を貯蔵する電解液タンクと、を含み、電解液を反応室に
循環して充放電反応を行う亜鉛臭素電池において、電解
液を循環する循環経路は、常時、電解液を循環する主循
環経路と、間欠的に電解液を循環する準循環経路と、を
含み、前記主循環経路を経由してきた主電解液に前記準
循環経路を経由してきた準電解液を混合することによっ
て、電解液の濃度を調整することを特徴とする亜鉛臭素
電池。 - 【請求項2】電池の充放電反応を行う反応室と、電解液
を貯蔵する電解液タンクと、を含み、電解液を反応室に
循環して充放電反応を行う亜鉛臭素電池において、電解
液を循環する循環経路は、大容量の電解液を循環する主
循環経路と、小容量の電解液を循環する準循環経路と、
を含み、前記主循環経路を経由してきた主電解液に前記
準循環経路を経由してきた準電解液を混合することによ
って、電解液の濃度を調整することを特徴とする亜鉛臭
素電池。 - 【請求項3】請求項1及び請求項2の亜鉛臭素電池にお
いて、電解液の濃度を検出する濃度センサからの情報に
基づいて準循環経路を循環する電解液の量を制御するコ
ントローラを含み、反応室に循環される電解液濃度の自
動制御を行うことを特徴とする亜鉛臭素電池。 - 【請求項4】亜鉛臭素電池の電解液を循環する電解液循
環経路を複数に分割し、各電解液循環経路を循環する電
解液の量及び循環速度等を不均一化し、各電解液循環経
路を循環する電解液の濃度の変化率に差を設け、これら
を混合することによって、電池反応に用いられる電解液
の濃度を調整する亜鉛臭素電池の電解液濃度調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3061926A JPH04215266A (ja) | 1990-11-19 | 1991-03-26 | 亜鉛臭素電池 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-313345 | 1990-11-19 | ||
| JP31334590 | 1990-11-19 | ||
| JP3061926A JPH04215266A (ja) | 1990-11-19 | 1991-03-26 | 亜鉛臭素電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04215266A true JPH04215266A (ja) | 1992-08-06 |
Family
ID=26403021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3061926A Pending JPH04215266A (ja) | 1990-11-19 | 1991-03-26 | 亜鉛臭素電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04215266A (ja) |
-
1991
- 1991-03-26 JP JP3061926A patent/JPH04215266A/ja active Pending
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