JPH0421987B2 - - Google Patents
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- JPH0421987B2 JPH0421987B2 JP59164751A JP16475184A JPH0421987B2 JP H0421987 B2 JPH0421987 B2 JP H0421987B2 JP 59164751 A JP59164751 A JP 59164751A JP 16475184 A JP16475184 A JP 16475184A JP H0421987 B2 JPH0421987 B2 JP H0421987B2
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- JP
- Japan
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- electrode
- electrodes
- carbon
- porosity
- porous
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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)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、亜鉛−臭素電池に使用される電極に
係り、特に経済性、電池効率、耐用寿命の面です
ぐれた性能を有する多孔性カーボンプラスチツク
電極の製造方法に関するものである。
係り、特に経済性、電池効率、耐用寿命の面です
ぐれた性能を有する多孔性カーボンプラスチツク
電極の製造方法に関するものである。
従来、亜鉛−臭素電池に使用されていた電極
は、貴金属（例えば白金）を用いた金属電極、ま
たはプラスチツク導電性を有する物質（例えばカ
ーボン）を混合し、これを混練・成形してなるプ
ラスチツク電極、もしくは炭素自体を利用した炭
素電極等であり、それぞれ次の問題があつた。
は、貴金属（例えば白金）を用いた金属電極、ま
たはプラスチツク導電性を有する物質（例えばカ
ーボン）を混合し、これを混練・成形してなるプ
ラスチツク電極、もしくは炭素自体を利用した炭
素電極等であり、それぞれ次の問題があつた。
先づ、金属電極は、電池充電時に電極に発生す
る臭素による腐食を考慮すると貴金属に限定され
ることになる。貴金属は抵抗が非常に小さく、電
池の電圧効率も良好である。又放電時の放電時間
も長く、クーロン効率もすぐれている。しかしな
がら、貴金属であることから高価で、コストが高
く実用的でない。
る臭素による腐食を考慮すると貴金属に限定され
ることになる。貴金属は抵抗が非常に小さく、電
池の電圧効率も良好である。又放電時の放電時間
も長く、クーロン効率もすぐれている。しかしな
がら、貴金属であることから高価で、コストが高
く実用的でない。
次に、炭素電極は、前出の金属電極に続いて抵
抗値は低いが、機械的強度が低く、特に衝撃によ
るクラツク発生などその信頼性に問題があつた。
さらに一般的に炭素電極は多孔性のため電極に隔
離板としての機能を持たせるバイポラ型直列積層
電池システムには不適であつた。また、プラスチ
ツク電極は、耐用寿命の点では満足できるもの
の、抵抗値が高く、クーロン効率においても電極
表面の抵抗も当然高いので、活性物の電極反応抵
抗が大となる。そのため低い電池効率しか得られ
ないという問題があつた。
抗値は低いが、機械的強度が低く、特に衝撃によ
るクラツク発生などその信頼性に問題があつた。
さらに一般的に炭素電極は多孔性のため電極に隔
離板としての機能を持たせるバイポラ型直列積層
電池システムには不適であつた。また、プラスチ
ツク電極は、耐用寿命の点では満足できるもの
の、抵抗値が高く、クーロン効率においても電極
表面の抵抗も当然高いので、活性物の電極反応抵
抗が大となる。そのため低い電池効率しか得られ
ないという問題があつた。
そこで、本発明は、亜鉛−臭素電池に従来用い
られていた電極がそれぞれ上述の通り経済性、耐
用寿命、電池効率の点において改善すべき問題を
有することに鑑み、これらの点を改善するために
なされたものである。
られていた電極がそれぞれ上述の通り経済性、耐
用寿命、電池効率の点において改善すべき問題を
有することに鑑み、これらの点を改善するために
なされたものである。
本発明においては、上記の問題点を解決するた
めに、電極表面の活物質としてのBr2との反応活
性面積を増加させ、電極電位特性のすぐれた臭素
極に最適な多孔性カーボンプラスチツク電極を製
造する方法を開発したものであり、具体的にはカ
ーボンプラスチツク部材の表面に導電性粉末及び
多孔化剤を含む合成樹脂層を静電塗装法で形成し
た後、多孔化処理を施すことを特徴とする方法で
ある。
めに、電極表面の活物質としてのBr2との反応活
性面積を増加させ、電極電位特性のすぐれた臭素
極に最適な多孔性カーボンプラスチツク電極を製
造する方法を開発したものであり、具体的にはカ
ーボンプラスチツク部材の表面に導電性粉末及び
多孔化剤を含む合成樹脂層を静電塗装法で形成し
た後、多孔化処理を施すことを特徴とする方法で
ある。
さらに一つの本発明は、カーボンプラスチツク
部材の表面に導電性粉末、多孔化処理剤、及びイ
オン交換繊維を含む合成樹脂層を静電塗装法で形
成した後、多孔化処理を施すことを特徴とする方
法である。
部材の表面に導電性粉末、多孔化処理剤、及びイ
オン交換繊維を含む合成樹脂層を静電塗装法で形
成した後、多孔化処理を施すことを特徴とする方
法である。
本発明において、導電性粉末として適用される
物質は、カーボンプラツク、活性炭、グラフアイ
ト又はPt、As等の貴金属粉、酸化アルミニウム、
酸化チタン、酸化ルチニウム等の金属酸化物であ
る。
物質は、カーボンプラツク、活性炭、グラフアイ
ト又はPt、As等の貴金属粉、酸化アルミニウム、
酸化チタン、酸化ルチニウム等の金属酸化物であ
る。
本発明において、多孔化剤として適用される物
質は、水溶性のポリビニルアルコール、KCl、
NaCl等である。
質は、水溶性のポリビニルアルコール、KCl、
NaCl等である。
本発明において、イオン交換繊維の添加は、特
に活物質として臭素を用いた電池のカーボンプラ
スチツク電極に有効であり、電極中にイオン交換
繊維を加えると、遊離臭素を電解液中で、しかも
電極と電解液との界面近傍に留め、電極の内部に
侵入することを阻止することができ、臭素の腐蝕
作用から電極を保護することができる。即ち、遊
離臭素は例えば、Br3 -形態で電解液中に存在し、
しかも腐蝕作用を有する。そのため陰イオン交換
繊維を電極に加えることにより、イオン交換繊維
のマイナスと臭素のマイナスが電気的に反発し、
臭素が電極内部に侵入することを防止することが
できる。
に活物質として臭素を用いた電池のカーボンプラ
スチツク電極に有効であり、電極中にイオン交換
繊維を加えると、遊離臭素を電解液中で、しかも
電極と電解液との界面近傍に留め、電極の内部に
侵入することを阻止することができ、臭素の腐蝕
作用から電極を保護することができる。即ち、遊
離臭素は例えば、Br3 -形態で電解液中に存在し、
しかも腐蝕作用を有する。そのため陰イオン交換
繊維を電極に加えることにより、イオン交換繊維
のマイナスと臭素のマイナスが電気的に反発し、
臭素が電極内部に侵入することを防止することが
できる。
しかして、上記導電性粉末、多孔化剤、活物質
トラツプ剤を上記カーボンプラスチツク部材の表
面に層着させるための合成樹脂バインダーとして
適用されるものは、バインダー効果と分散剤の効
果を併せ持つエポキシ樹脂、シリコン樹脂、フツ
ソ樹脂等であり、いずれもその溶剤により溶液と
されたものに前記の各混合物質を分散させるもの
とする。
トラツプ剤を上記カーボンプラスチツク部材の表
面に層着させるための合成樹脂バインダーとして
適用されるものは、バインダー効果と分散剤の効
果を併せ持つエポキシ樹脂、シリコン樹脂、フツ
ソ樹脂等であり、いずれもその溶剤により溶液と
されたものに前記の各混合物質を分散させるもの
とする。
カーボンプラスチツク部材の表面への塗装方法
は、塗膜と該表面との結合力が刷毛塗り等の他の
手段に比べてすぐれており、かつカーボンプラス
チツクの持つている導電性を利用する有利さを活
かして静電塗装法により吹付け塗装をすることが
好ましい。
は、塗膜と該表面との結合力が刷毛塗り等の他の
手段に比べてすぐれており、かつカーボンプラス
チツクの持つている導電性を利用する有利さを活
かして静電塗装法により吹付け塗装をすることが
好ましい。
また、多孔化処理は、上記の吹付け塗装後塗膜
層が安定してから温水処理し、前記多孔化剤を溶
出させるもので、塗膜面の凹凸のほかに多孔化剤
の溶出によつて生じたポーラス部分を有する多孔
層が形成されるものである。
層が安定してから温水処理し、前記多孔化剤を溶
出させるもので、塗膜面の凹凸のほかに多孔化剤
の溶出によつて生じたポーラス部分を有する多孔
層が形成されるものである。
本発明は、上記の構成を採用したことにより、
従来の電極にみられる物理的方法のみで得られた
表面凹凸より格別にすぐれた多孔性でかつ活物質
に対する化学的耐性においてもすぐれた電極を得
ることができた。
従来の電極にみられる物理的方法のみで得られた
表面凹凸より格別にすぐれた多孔性でかつ活物質
に対する化学的耐性においてもすぐれた電極を得
ることができた。
次に、本発明の実施例を示す。
() 実施例 １
従来から用いられている密度0.96ｇ／cm2のポリ
エチレン：表面積1000m2／ｇのカーボンブラツク
比が100：50の組成の板状に成形されたカーボン
プラスチツク部材を静電塗装機の陰極に固定し、
電界をかけながら静電塗料表面積1000m2／ｇのカ
ーボンプラスチツクのケツチエンブラツクEC（ラ
イオン・アクゾ社製）、主成分がポリビニルアル
コールのソプロン（ニチビ社製）及びドータイト
のシンナー（藤倉化成社製ドータイト×C32）を
それぞれ100ｇ、50ｇ及び１の割合で混合した
溶液をスプレーガンで厚さ0.5〜1.0mmの範囲の一
様な厚さになるまで塗装した。次いで、この塗膜
層の形成されたカーボンプラスチツク部材を80〜
100℃の温水中に２時間浸漬し、塗膜層中の水溶
性成分であるポリビニルアルコールを溶出させ
た。
エチレン：表面積1000m2／ｇのカーボンブラツク
比が100：50の組成の板状に成形されたカーボン
プラスチツク部材を静電塗装機の陰極に固定し、
電界をかけながら静電塗料表面積1000m2／ｇのカ
ーボンプラスチツクのケツチエンブラツクEC（ラ
イオン・アクゾ社製）、主成分がポリビニルアル
コールのソプロン（ニチビ社製）及びドータイト
のシンナー（藤倉化成社製ドータイト×C32）を
それぞれ100ｇ、50ｇ及び１の割合で混合した
溶液をスプレーガンで厚さ0.5〜1.0mmの範囲の一
様な厚さになるまで塗装した。次いで、この塗膜
層の形成されたカーボンプラスチツク部材を80〜
100℃の温水中に２時間浸漬し、塗膜層中の水溶
性成分であるポリビニルアルコールを溶出させ
た。
このようにして得られた本発明の多孔性カーボ
ンプラスチツク電極（以下ESP−CPという）と、
特願昭58−8635（昭和58年１月24日出願）に開示
してある従来の導電性フツ素シートバツキングカ
ーボンプラスチツク電極（以下FRI−CPに比べ
ても特に低Br2濃度範囲で特性が向上している。
これは既述したように従来の物理的処理にみられ
るような電極表面の凹凸化に加えて、化学的処理
で得られた多孔化のためであり、それらが電位特
性の向上に大きく貢献したものと考えられる。
ンプラスチツク電極（以下ESP−CPという）と、
特願昭58−8635（昭和58年１月24日出願）に開示
してある従来の導電性フツ素シートバツキングカ
ーボンプラスチツク電極（以下FRI−CPに比べ
ても特に低Br2濃度範囲で特性が向上している。
これは既述したように従来の物理的処理にみられ
るような電極表面の凹凸化に加えて、化学的処理
で得られた多孔化のためであり、それらが電位特
性の向上に大きく貢献したものと考えられる。
() 実施例 ２
前記実施例１に示した温水処理による水溶性成
分（ポリビニルアルコール）の溶出による多孔化
効果を確めるために、実施例１と同一仕様・方法
でカーボンプラスチツク部材の表面に静電塗装を
行い、温水処理を施す前に一定の圧力（200Kg／
cm2）で塗装面を一様にプレスした。このようにし
て塗装面をフラツトな状態にした後この電極を２
枚に分割し、一方は実施例１と同様に温水処理を
行つて多孔化し、他方は温水処理を行わずに、そ
れぞれの放電電位特性を比較した。第２図は第１
図と同様に放電電流密度20ｍＡ／cm2における前記
２種類の電極の放電電位曲線を示すグラフであ
る。
分（ポリビニルアルコール）の溶出による多孔化
効果を確めるために、実施例１と同一仕様・方法
でカーボンプラスチツク部材の表面に静電塗装を
行い、温水処理を施す前に一定の圧力（200Kg／
cm2）で塗装面を一様にプレスした。このようにし
て塗装面をフラツトな状態にした後この電極を２
枚に分割し、一方は実施例１と同様に温水処理を
行つて多孔化し、他方は温水処理を行わずに、そ
れぞれの放電電位特性を比較した。第２図は第１
図と同様に放電電流密度20ｍＡ／cm2における前記
２種類の電極の放電電位曲線を示すグラフであ
る。
第２図から明らかなように、温水処理を施して
多孔化したESP−CPプレス電極の方が、温水処
理を施さないESP−CPプレス電極よりもすぐれ
た特性を示し、多孔化による効果が現われてい
る。又温水処理を施して多孔化した方の電極の低
Br2濃度範囲のカーブをみると、先の実施例１に
おける第１図のESP−CPの低Br2濃度範囲での電
位向上には、この温水処理による多孔化が大きく
奇与していると考えられる。
多孔化したESP−CPプレス電極の方が、温水処
理を施さないESP−CPプレス電極よりもすぐれ
た特性を示し、多孔化による効果が現われてい
る。又温水処理を施して多孔化した方の電極の低
Br2濃度範囲のカーブをみると、先の実施例１に
おける第１図のESP−CPの低Br2濃度範囲での電
位向上には、この温水処理による多孔化が大きく
奇与していると考えられる。
尚、第３図、第４図、第５図はそれぞれ実施例
１の本発明の電極即ちESP−CPの粒子構造を示
す走査型電子顕微鏡写真であり、第３図は100倍、
第４図は700倍、第５図は3000倍である。
１の本発明の電極即ちESP−CPの粒子構造を示
す走査型電子顕微鏡写真であり、第３図は100倍、
第４図は700倍、第５図は3000倍である。
これらの図から明らかなように、電極表面はほ
ぼフラツトな中に大小の空孔が現われており、多
孔化剤の溶出された後の状態がよく示されてい
る。
ぼフラツトな中に大小の空孔が現われており、多
孔化剤の溶出された後の状態がよく示されてい
る。
上記実施例の効果からも明らかなように、本発
明は次の効果を奏する。
明は次の効果を奏する。
() カーボンプラスチツクの持つている導電性
を利用して静電塗装法により該カーボンプラス
チツク部材の表面に表面処理剤層を形成し、該
形成層中の水溶成分を温水処理によつて溶出さ
せることにより多孔化するので、経済性、電池
効率、耐用寿命のすべての面で向上がみられ
る。
を利用して静電塗装法により該カーボンプラス
チツク部材の表面に表面処理剤層を形成し、該
形成層中の水溶成分を温水処理によつて溶出さ
せることにより多孔化するので、経済性、電池
効率、耐用寿命のすべての面で向上がみられ
る。
() 上記の構成になる電極は、臭素極としての
放電電位特性にすぐれ、亜鉛−臭素電池の陽極
として十分使用できる。特に低Br2濃度範囲に
おける電極表面活性の向上化が図られる。
放電電位特性にすぐれ、亜鉛−臭素電池の陽極
として十分使用できる。特に低Br2濃度範囲に
おける電極表面活性の向上化が図られる。
第１図は電極電位と電解液中のBr2濃度の関係
を示したグラフ、第２図は電極電位と電解液中の
Br2濃度の関係を示すグラフ、第３図、第４図、
第５図は夫々本発明実施例電極の表面の粒子構造
を示す電子顕微鏡写真である。
を示したグラフ、第２図は電極電位と電解液中の
Br2濃度の関係を示すグラフ、第３図、第４図、
第５図は夫々本発明実施例電極の表面の粒子構造
を示す電子顕微鏡写真である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ カーボンプラスチツク部材の表面に導電性粉
末及び多孔化剤を含む合成樹脂層を静電塗装法で
形成した後、多孔化処理を施すことを特徴とする
多孔性カーボンプラスチツク電極の製造方法。 ２ カーボンプラスチツク部材の表面に導電性粉
末、多孔化処理剤、及びイオン交換繊維を含む合
成樹脂層を静電塗装法で形成した後、多孔化処理
を施すことを特徴とする多孔性カーボンプラスチ
ツク電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59164751A JPS6145567A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 多孔性カーボンプラスチック電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59164751A JPS6145567A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 多孔性カーボンプラスチック電極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6145567A JPS6145567A (ja) | 1986-03-05 |
| JPH0421987B2 true JPH0421987B2 (ja) | 1992-04-14 |
Family
ID=15799222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59164751A Granted JPS6145567A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 多孔性カーボンプラスチック電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6145567A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63174279A (ja) * | 1987-01-13 | 1988-07-18 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | 金属−ハロゲン電池の電極 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH554078A (fr) * | 1971-08-31 | 1974-09-13 | Consiglio Nazionale Ricerche | Accumulateur electrique. |
| DE2615779C3 (de) * | 1976-04-10 | 1980-04-03 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | Verfahren zur Herstellung von gesinterten Elektrodenkörpern |
| JPS5438285A (en) * | 1977-08-31 | 1979-03-22 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | Cation exchange membrane and electrolysis method using the same |
| JPS5996662A (ja) * | 1982-11-24 | 1984-06-04 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | 亜鉛−臭素電池のプラスチツク電極 |
-
1984
- 1984-08-08 JP JP59164751A patent/JPS6145567A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6145567A (ja) | 1986-03-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |