JPH0445937B2 - - Google Patents

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JPH0445937B2
JPH0445937B2 JP60267412A JP26741285A JPH0445937B2 JP H0445937 B2 JPH0445937 B2 JP H0445937B2 JP 60267412 A JP60267412 A JP 60267412A JP 26741285 A JP26741285 A JP 26741285A JP H0445937 B2 JPH0445937 B2 JP H0445937B2
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JP
Japan
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carbon
electrode
vitrus
fibers
carbon fibers
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JP60267412A
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JPS62128452A (ja
Inventor
Akihiko Hirota
Yoshinori Kishimoto
Takashi Hashimoto
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/96Carbon-based electrodes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
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Description

【発明の詳細な説明】
A 産業上の利用分野 本発明は、亜鉛一臭素電池において使用する電
極、特に正極電極として使用するのに好適なガラ
ス状カーボン複合電極に関するものである。 B 発明の概要 本発明は、亜鉛−臭素電池の電極材料としてガ
ラス状のカーボン(以下、ビトラスカーボンとい
う)を用い、これに電極としての表面活性を付与
するためその表面にカーボン系接着剤を介して炭
素繊維から成るシートを積層した後、焼成するこ
とによつて得られた耐臭素性、放電々位特性が優
れているばかりでなく、バイポーラ電極として臭
素不透過性をも有するビトラスカーボン複合電極
に関するものである。 C 従来の技術 導電性の炭素系材料の一つに、ビトラスカーボ
ンがある。 このヒドラスカーボンは、電気炉等における電
極材料として開発されたものであつて、カーボン
メーカー、鉄鋼メーカーあるいは非金属材料メー
カー等から市販されている。 ビトラスカーボンは、耐臭素性が優れかつ電気
伝導性がよいので、板状体等に形成したものを亜
鉛一臭素電池の電極として用いることが試みられ
ている。 D 発明が解決しようとする問題点 ところが、このビトラスカ−ボンを亜鉛一臭素
電池の電極として用いる場合、特に正極すなわち
臭素極として用いたときには、ビトラスカーボン
だけでは電極表面の活性化過電圧が大きくて反応
性に問題があることから、このままでは利用する
ことは殆どできないというのが現状であつた。 従つて、ビトラスカーボンを電極に利用しよう
とする場合には、何らかの予備処理を行わない限
り、その有用性が生かされないという欠点を有す
るものである。 そこで、そのビトラスカーボン電極の表面処理
対策として、例えばビラスカーボン自体を多孔化
する方法、電気めつき等の手段により電極表面の
凹凸を増やして反応面積を広げる方法あるいは他
物質からなる表面処理材料を貼付する方法などが
考えられるけれども、これらのいずれの方法によ
つても実用化できるまでに完成された方法は未だ
に開発されていないのが現状である。 E 問題点を解決するための手段 本発明は、上述のような従来のビートラスカー
ボン電極の問題点を解決するためになされたもの
であつて、緻密質な板状体に形成されたビトラス
カーボンを電極基板として用い、この表面に導電
性を有するカーボンペーストを接着剤として介在
させてシート状の炭素繊維を貼付けた後、高温で
焼成して表面がフエノール系活性炭素繊維によつ
て覆われたビトラスカーボン電極を得ることに関
するものである。 F 作 用 以上のような構成からなる本発明は、炭素繊維
をビトラスカーボン板に接合して成る複合電極で
あることから、耐臭素性があり、かつ電極表面を
覆つているフエノール系活性炭素繊維の電気化学
的な活性作用が加わるために、従来のビトラスカ
ーボン電極および他の炭素繊維を用いたビトラス
カーボン電極を上回る優れた特性を有し、併せて
臭素不透過性のためバイポーラ電極としても利用
することが可能である複合電極とすることができ
るものである。 ここでいうビトラスカーボンとは、合成樹脂
(例えばフエノール系)にグラフアイトを均一混
合し板状の成形後、非酸化性雰囲気注で徐々に加
熱昇温し、1000℃以上で炭化させたのち、徐冷し
たものであり、このものを亜鉛−臭素電池のバイ
ポーラ電極の基板として使用するのである。 本発明でいうシート状炭素繊維とは、炭素繊維
をシート状に形成したものであり、炭素繊維で織
つた織物、たとえばクロス状、フエルト状、ニツ
ト状のもの、または炭素繊維で抄紙したカーボン
ペーパーをいう。 シート状炭素繊維を構成する炭素繊維は、多孔
質の炭素繊維を用いると一層電極表面の活性化を
向上させることができる。 次に、本発明の炭素繊維接合ビトラスカーボン
電極の具体的構成の一例を第1図にもとづいて説
明する。 第1図中、1は電極基板のビトラスカーボン
板、2は接着剤の役目を果す導電性カーボンペー
スト、3は電極表面に活性を付与するためのシー
ト状炭素繊維である。 G 発明の実施例 実施例 1 まず、接合させる炭素繊維として東洋紡(株)製ク
ロス形態活性炭素繊維KF−M303を、ビトラスカ
ーボンとして神戸製鋼(株)製GCR−101を用い、ま
た、フエノール系レジンにカーボンブラツクと活
性炭を混合した接着剤を用いて、種々の条件で焼
成接合させて数枚の電極を作成し、その作製後の
状態を検討した。 なお、接着剤中のカーボンブラツクと活性炭の
混合比は、40〜60:60〜40重量%とし、フエノー
ルレジンとしてはフエノールホルムアルデヒドを
用いた。 種々の条件で接合させ電極を作製したが、その
ときの条件と作製後の状態を次表に示した。 なお、いずれの場合も、熱処理条件は、1時間
としているものである。
【表】 このようにして得られた炭素繊維接合ビトラス
カーボン複合電極A〜Eについて、それぞれを電
極として用いたときの銀−塩化銀電極に対する放
電々位を測定したところ、第2図に示したような
挙動を得た。 なお、このときに使用した電解液は、3mol/
ZnBr2+Br2(0.33mol/)であり、25℃で測
定したものである。 この第2図の挙動から、接着剤の塗布量や焼成
温度によつて電極特性に差が生じることが判ると
共に接着剤の塗布量が多く、焼成温度も比較的高
い電極Eが、他の電極よりも良い放電特性を示す
ことが認められた。 次に、上記電極Eの接合条件を用いて、本発明
であるフエノール系活性炭素繊維接合ビトラスカ
ーボン電極と、その他種類の異なる活性炭素繊維
接合ビトラスカーボン電極の特性を測定し比較し
た。 なお、ビトラスカーボンとしてGCR−101を用
い、またそれぞれの電極を用いたときの銀−塩化
銀電極に対する放電電圧の測定には、電解液とし
て3mol/ZnBr2+Br2(0.4〜1.0mol/)を用
いた。 使用した材料は、PAN系、レーヨン系および
フエノール系の3種類の活性炭素繊維の中から合
計で5枚の繊維を用いた。
【表】 その結果を第3図に示したが、レーヨン系およ
びPAN系の活性炭素繊維を接合させて得た電極
EおよびIに比べると、フエノール系ノボラツク
タイプの電極F、GおよびHは、極めて特性がよ
く、その中でもフエルト形態のACN210〜20を接
合させた電極Hは最も優れた放電々位カーブを示
した。 また同じカイノール系の電極FおよびGは、活
性炭繊維の形態がクロス状で同じであるが、Fよ
りもGの方が比表面積が大きいためか、特性は電
極Gの方がFよりも優れた結果を示した。 なお、活性炭繊維の比表面積は、GとHはほぼ
同じで約2000m2/gであり、EとFはやはりほぼ
同じで約1500m2/gとなりIは約1000m2/gであ
つた。 フエノール系の活性炭素繊維が、他の樹脂を出
発原料とする活性炭素繊維よりも特性が良いの
は、繊維の耐熱性や防炎性によるものと思われ、
再焼成によつて繊維が破壊されず、基板のビトラ
スカーボンとよく接着されたのがその原因である
と思われる。 実施例 2 実施例1における代表的な3枚の電極E、Fお
よびHを選びだして、それぞれ6枚作製してこれ
を中間電極とし、別に正極と負極の端板を1枚ず
つ作製して7セルの積層電池を構成し、充放電試
験を行つた。 なお、セパレーターには0.6mm厚の多孔性膜
RAS(旭化成(株)製)を用い電解液に3mol/
ZnBr2に臭素錯化剤を混合し、さらに伝導性を向
上させるために4mol/NH4CIを用いた。 電極Eを用いた電池をI、電極Fを用いた電池
を、さらに電極Hを用いた電池をとして、そ
れぞれ電流密度15mA/cm2で8時間充電し、同じ
電流密度で放電させて放電電圧を10Vでカツトオ
フした場合の電圧効率、クーロン効率およびエネ
ルギー効率を比較した結果を下記表に示す。 第4図にその充放電特性のカーブを示したが、
正極表面処理材と同じ程度の比表面積をもつ2つ
のタイプの活性炭繊維を接合させた電子Iおよび
電池は、充放電による電池運転の結果も第3図
に示す放電々位特性の結果と同様に、出発原料が
フエノール系ノボラツクタイプの活性炭繊維を使
用した電池の方が良い結果を示していることが
認められた。 また、同じフエノール系の活性炭繊維でも、比
表面積の大きいフエルト形態の繊維を用いた電池
は、さらに充・放電特性が向上していることが
わかつた。 これらの結果をまとめたものが、次表である。
【表】 前記の表から、電池、およびを比較する
と、、、の順で各効率が増加しており、特
にクーロン効率の増加が大きくなつていることを
確認することができる。 これは、正極表面処理材料の臭素保持能力の差
が原因であると思われるが、このデータからも、
ビトラスカーボンに炭素繊維を接合させた方法お
よび条件が、それら活性炭素繊維の特性をよく生
かしたものになつていることが認められている。 H 発明の効果 以上説明したように、緻密質なビトラスカーボ
ンを電極基板とし、その上に強度的に強いフエノ
ール系活性炭素繊維を導電性カーボンペーストを
接着剤として介在させて積層したのち焼成してな
る本発明の電極は、臭素に対する耐性と不透過性
が本来良好な上に、フエノール系活性炭素繊維に
よる電気化学的な活性作用が加わるので、ビトラ
スカーボンのみの電極はもちろん他の炭素繊維を
用いた電極より優れた電極であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の炭素繊維接合ビトラスカーボ
ン電極の一実施例を示す断面図、第2図は各種電
極材料の予備的評価を行なつた結果を示すグラ
フ、第3図は第2図の結果を利用しさらに本発明
電極と比較例電極との電流密度と放電電位との関
係を示したグラフ、第4図は実際に近いセルの電
極として使用した際の評価を示したグラフであ
る。 1はビトラスカーボン、2はカーボンペース
ト、3は炭素繊維。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 緻密質に形成したガラス状カーボン板を電極
    基板とし、その表面に導電性カーボンペーストを
    介してシート状炭素繊維を積層したのち、焼成し
    てなるガラス状カーボン複合電極において、 前記シート状炭素繊維がフエノール系活性炭素
    繊維からなることを特徴とするガラス状カーボン
    複合電極。 2 前記導電性カーボンペーストが、ほぼ同量の
    重量比のフエノールレジンとカーボンブラツクと
    からなることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    に記載のガラス状カーボン複合電極。
JP60267412A 1985-11-29 1985-11-29 ガラス状カーボン複合電極 Granted JPS62128452A (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP3335218B2 (ja) * 1993-05-24 2002-10-15 日清紡績株式会社 ガラス状炭素−活性炭複合材料、その製造方法及び該ガラス状炭素−活性炭複合材料による電気二重層コンデンサ用分極性電極

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS61270268A (ja) * 1985-05-22 1986-11-29 株式会社神戸製鋼所 複合炭素材及びその製造方法

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