JPH0564437B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0564437B2 JPH0564437B2 JP60256969A JP25696985A JPH0564437B2 JP H0564437 B2 JPH0564437 B2 JP H0564437B2 JP 60256969 A JP60256969 A JP 60256969A JP 25696985 A JP25696985 A JP 25696985A JP H0564437 B2 JPH0564437 B2 JP H0564437B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- zrs
- battery
- light
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
- H01M10/0562—Solid materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M14/00—Electrochemical current or voltage generators not provided for in groups H01M6/00 - H01M12/00; Manufacture thereof
- H01M14/005—Photoelectrochemical storage cells
-
- 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
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
-
- 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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、電力ではなく、光で充電できる二次
電池、すなわち太陽電池と二次電池を併せた働き
をする電池に関する。
電池、すなわち太陽電池と二次電池を併せた働き
をする電池に関する。
従来の技術
光で充電する二次電池の試みは、例えば、金子
正夫、エレクトロニクス、P97〜104（S59.10）の
総説で示されたように数多くなされているが、実
用されているのは太陽電池で通常の二次電池を充
電する方式のものである。このように太陽電池で
充電した電力を二次電池に貯える二段階型の他
に、ｎ型TiO2のような半導体からなる電極を、
白金のような金属、あるいはｐ型GaPのような半
導体からなる電極と共に電解液に浸漬して半導体
電極を光で照射して電荷分離を起こさせ（価電帯
にホール、導電帯に電子を生ずる）、光誘起した
電荷で電解液中の物質を酸化、還元して活物質と
して貯え、放電時にこれを使用する試みもなされ
ているが、未だ実用の域に達していない。光励起
した電荷で、後続する酸化、還元反応を行わせる
には、電解質中の物質の酸化、還元電位が、半
導体電極の価電帯の上端より上部、還元電位が導
電帯の下端より下部にある、光励起により出来
るだけ多くの電荷分離を行なわせるに、半導体電
極のバンドギヤツプが小さいこと、が必要である
が、バンドギヤツプが余り小さいとの条件が満
足できず後続する電気化学反応が進行しない。そ
れゆえ、及びの条件を満たし、太陽光または
螢光灯の光を吸収して反応を効率よく進めるのに
望ましい半導体のバンドギヤツプは、１〜2.5eV
程度であるが、そのようなバンドギヤツプをもつ
半導体、（ｎ型Si〜1.1eV、ｎ型GaAs〜1.35eV、
CdS〜2.4eV）は何れもそれ自体が反応に関与し
て腐食してしまう問題点を有しており、水溶液電
解質中で安定なものは紫外光しか利用できない
TiO2、ZnOなどバンドギヤツプが3.0〜3.2eVの
材料に限られるのが現状である。
正夫、エレクトロニクス、P97〜104（S59.10）の
総説で示されたように数多くなされているが、実
用されているのは太陽電池で通常の二次電池を充
電する方式のものである。このように太陽電池で
充電した電力を二次電池に貯える二段階型の他
に、ｎ型TiO2のような半導体からなる電極を、
白金のような金属、あるいはｐ型GaPのような半
導体からなる電極と共に電解液に浸漬して半導体
電極を光で照射して電荷分離を起こさせ（価電帯
にホール、導電帯に電子を生ずる）、光誘起した
電荷で電解液中の物質を酸化、還元して活物質と
して貯え、放電時にこれを使用する試みもなされ
ているが、未だ実用の域に達していない。光励起
した電荷で、後続する酸化、還元反応を行わせる
には、電解質中の物質の酸化、還元電位が、半
導体電極の価電帯の上端より上部、還元電位が導
電帯の下端より下部にある、光励起により出来
るだけ多くの電荷分離を行なわせるに、半導体電
極のバンドギヤツプが小さいこと、が必要である
が、バンドギヤツプが余り小さいとの条件が満
足できず後続する電気化学反応が進行しない。そ
れゆえ、及びの条件を満たし、太陽光または
螢光灯の光を吸収して反応を効率よく進めるのに
望ましい半導体のバンドギヤツプは、１〜2.5eV
程度であるが、そのようなバンドギヤツプをもつ
半導体、（ｎ型Si〜1.1eV、ｎ型GaAs〜1.35eV、
CdS〜2.4eV）は何れもそれ自体が反応に関与し
て腐食してしまう問題点を有しており、水溶液電
解質中で安定なものは紫外光しか利用できない
TiO2、ZnOなどバンドギヤツプが3.0〜3.2eVの
材料に限られるのが現状である。
また、最近、、、族の遷移金属のジカル
コゲナイトを正極材料に使用する二次電池の研究
が多く行なわれて来ている。その多くはLiを負極
材料とし、有機電解質を用いるものである。
コゲナイトを正極材料に使用する二次電池の研究
が多く行なわれて来ている。その多くはLiを負極
材料とし、有機電解質を用いるものである。
ごく最近、これらの遷移金属のジカルコゲナイ
ドが電流ばかりでなく、光によつてもイオンを出
し入れすることができ、例えば、エイチ トリビ
ツチ“フオトエレクトロケム エナジー コンバ
ージヨン インヴオルヴイング トランジシヨン
メタル デイー スタイツ アンド インター
カレーシヨン コンパウンド オブ レイヤー
コンパンヅ、”ストラクチヤー アンド ボンデ
イング（H.Tributch、“Photoelectrochem
energr conversion involving transition metal
ｄ−states and intercalation compound of
layer compounds”、Structure and Bonding49、
162〜166 ’82）は自他の研究を総合して総説的
に光で充電できる電池の可能性を述べている。そ
の中で太陽光を利用するということを考慮する
と、Liを負極とする電池では充電に必要なエネル
ギーが大き過ぎて効率の高い充電が出来ない。効
率の上から負極はもつと貴な酸化、還元電位をも
つCuのようなものに置き換える方がよいことを
予言している。このことは上記、の条件から
容易に考えられることである。また、光充電の過
程において電極は半導性をとり続けることが必要
でFeとかCuのZrS2とかHfS2へのインターカレー
シヨンを取扱つた、ビー ジー ヤコブ他 ジヤ
ーナル フイジツクス シ （ソリツド ステイ
ト フイジツクス）（B.G.Yacob，et al，J.
Phys.C.（Solid State Phys）12，2189（’79））を
引用して、これらの二硫化物が光電極として有望
なことを述べている。
ドが電流ばかりでなく、光によつてもイオンを出
し入れすることができ、例えば、エイチ トリビ
ツチ“フオトエレクトロケム エナジー コンバ
ージヨン インヴオルヴイング トランジシヨン
メタル デイー スタイツ アンド インター
カレーシヨン コンパウンド オブ レイヤー
コンパンヅ、”ストラクチヤー アンド ボンデ
イング（H.Tributch、“Photoelectrochem
energr conversion involving transition metal
ｄ−states and intercalation compound of
layer compounds”、Structure and Bonding49、
162〜166 ’82）は自他の研究を総合して総説的
に光で充電できる電池の可能性を述べている。そ
の中で太陽光を利用するということを考慮する
と、Liを負極とする電池では充電に必要なエネル
ギーが大き過ぎて効率の高い充電が出来ない。効
率の上から負極はもつと貴な酸化、還元電位をも
つCuのようなものに置き換える方がよいことを
予言している。このことは上記、の条件から
容易に考えられることである。また、光充電の過
程において電極は半導性をとり続けることが必要
でFeとかCuのZrS2とかHfS2へのインターカレー
シヨンを取扱つた、ビー ジー ヤコブ他 ジヤ
ーナル フイジツクス シ （ソリツド ステイ
ト フイジツクス）（B.G.Yacob，et al，J.
Phys.C.（Solid State Phys）12，2189（’79））を
引用して、これらの二硫化物が光電極として有望
なことを述べている。
発明が解決しようとする問題点
発明者らは先にｎ型 ZrS2及びHfS2を用いた
光で充電できる二次電池を提供した。しかしなが
ら、上記材料を正極としたものでは配電に際して
の、電池としての分極が大きい欠点を有してい
た。
光で充電できる二次電池を提供した。しかしなが
ら、上記材料を正極としたものでは配電に際して
の、電池としての分極が大きい欠点を有してい
た。
問題点を解決するための手段
電池の正極材料として、NbxZrSy（０＜ｘ＜１、
1.8≦ｙ≦2.1）またはNbS2とZrS2の混合物を主
体とする材料を用いる。
1.8≦ｙ≦2.1）またはNbS2とZrS2の混合物を主
体とする材料を用いる。
作 用
電池の分極の大きな原因として、電解質と正極
質との接触面における電荷移動の活性化エネルギ
ーがある。これはつまり、電解質中を通つてきた
Cu+は正極物質から電子を受け取りCuとなつて正
極物質中に貯えられ、この電子の流れが電池とし
ての機能なのであるが、このCu+と正極物質との
間の電子の授受の際に消費するエネルギーの事を
電荷移動の活性化エネルギーと言うのである。そ
して勿論この活性化エネルギーが低い方が電子の
授受は敏速に行なわれ、電池としての分極も小さ
くなる。ZrS2にNbをドープすると上述の活性化
エネルギーが低下し、結果的に分極が小さくなつ
た。
質との接触面における電荷移動の活性化エネルギ
ーがある。これはつまり、電解質中を通つてきた
Cu+は正極物質から電子を受け取りCuとなつて正
極物質中に貯えられ、この電子の流れが電池とし
ての機能なのであるが、このCu+と正極物質との
間の電子の授受の際に消費するエネルギーの事を
電荷移動の活性化エネルギーと言うのである。そ
して勿論この活性化エネルギーが低い方が電子の
授受は敏速に行なわれ、電池としての分極も小さ
くなる。ZrS2にNbをドープすると上述の活性化
エネルギーが低下し、結果的に分極が小さくなつ
た。
実施例
以下本発明の実施例について説明する。
実施例 １
電池を構成する材料は下記の通りである。
正 極：Nb0.1ZrS2粉末＋RbCu4I1.5Cl3.5粉末
（重量比２：３） ……60mg 固体電解質：RbCu4I1.5Cl3.5粉末 ……50mg 負 極：蒸留Cu粉末＋Cu1.59Ｓ粉末＋
RbCu4I1.5Cl3.5粉末（重量比４：19：５）
……50mg 上記正極粉末と固体分解質と負極粉末とを層状
に三層に約３トンの圧力でプレスし、直径10mmの
電池ペレツトとし、第３図に示すように構成し
た。１は上記の正極層、２は固体電解質層、３は
負極層であり、４は透明電極でIn2O3にSnO2をド
ープしたものをガラスの上に蒸着したものを用い
た。５は集電体でスチレン・ブタジエンゴムに線
径が７〜8μ、長さが30〜100μの炭素繊維を分散
させた導電ゴムを用いた。６はリード線、７は高
絶縁性樹脂を用いたパツケージである。
（重量比２：３） ……60mg 固体電解質：RbCu4I1.5Cl3.5粉末 ……50mg 負 極：蒸留Cu粉末＋Cu1.59Ｓ粉末＋
RbCu4I1.5Cl3.5粉末（重量比４：19：５）
……50mg 上記正極粉末と固体分解質と負極粉末とを層状
に三層に約３トンの圧力でプレスし、直径10mmの
電池ペレツトとし、第３図に示すように構成し
た。１は上記の正極層、２は固体電解質層、３は
負極層であり、４は透明電極でIn2O3にSnO2をド
ープしたものをガラスの上に蒸着したものを用い
た。５は集電体でスチレン・ブタジエンゴムに線
径が７〜8μ、長さが30〜100μの炭素繊維を分散
させた導電ゴムを用いた。６はリード線、７は高
絶縁性樹脂を用いたパツケージである。
上記電池を200μAで放電しながら、光照射のon
−offの繰り返しを行なつた時の、閉路電圧時間
変化を示したものが、第１図である。○印は本発
明の実施例であり、□印はZrS2を正極の主体材
料とする比較例である。光源には100WのXeラン
プを用い、距離50cmで照射した。そしてこの電池
の放電特性を第２図に示す。放射電流は200μAで
あり、○印、□印は第１図と同様である。これを
見ると本実施例の放電特性は著しく向上している
事がわかる。
−offの繰り返しを行なつた時の、閉路電圧時間
変化を示したものが、第１図である。○印は本発
明の実施例であり、□印はZrS2を正極の主体材
料とする比較例である。光源には100WのXeラン
プを用い、距離50cmで照射した。そしてこの電池
の放電特性を第２図に示す。放射電流は200μAで
あり、○印、□印は第１図と同様である。これを
見ると本実施例の放電特性は著しく向上している
事がわかる。
実施例 ２
正極としてNbS2粉末＋ZrS2粉末＋RbCu4I1.5
Cl3.5粉末を重量比１：１：３で混合したものを60
mg使い、他は上記実施例とまつたく同じ条件で作
製した電池を上記同様200μAで放電しながら、光
照射のon−offを行なつた時の閉路電圧の時間変
化を示したものが第４図であり、またその放電特
性を示したものが第５図である。実施例１と同様
に放電特性の著しい向上が見られる。
Cl3.5粉末を重量比１：１：３で混合したものを60
mg使い、他は上記実施例とまつたく同じ条件で作
製した電池を上記同様200μAで放電しながら、光
照射のon−offを行なつた時の閉路電圧の時間変
化を示したものが第４図であり、またその放電特
性を示したものが第５図である。実施例１と同様
に放電特性の著しい向上が見られる。
なお、上記正極材料のZrS2及びNbS2は不定比
化合物であり、これがZrSY、NbSY（1.8≦Ｙ≦
2.1）であつても同様の結果を得る事は言うまで
もない。
化合物であり、これがZrSY、NbSY（1.8≦Ｙ≦
2.1）であつても同様の結果を得る事は言うまで
もない。
また、固体電解質を用いた理由は、電解質が液
体の場合、正極との接合面で光が照射されると、
カチオンとアニオンの両者が反応に関与し、そこ
で正極材料の腐食がおこるのであるが、本光二次
電池に用いた固体電解質の場合、反応するのは
Cu+のみであり、正極材料の腐食はおこらない点
にある。
体の場合、正極との接合面で光が照射されると、
カチオンとアニオンの両者が反応に関与し、そこ
で正極材料の腐食がおこるのであるが、本光二次
電池に用いた固体電解質の場合、反応するのは
Cu+のみであり、正極材料の腐食はおこらない点
にある。
発明の効果
本発明は以上のように正極にNbxZrSyかNbS2
−ZrS2混合系の材料を用いる事で電池の放電の
際の分極を著しく低減せしめ、より大きい放電電
流を得る事が出来る。
−ZrS2混合系の材料を用いる事で電池の放電の
際の分極を著しく低減せしめ、より大きい放電電
流を得る事が出来る。
第１図及び第２図は実施例１の特性図、第３図
は実施例１、２の電池の構成図、第４図及び第５
図は実施例２の特性図である。 １……正極、２……固体電解質、３……負極、
４……透明電極、５……集電体、６……リード
線、７……密封パツケージ。
は実施例１、２の電池の構成図、第４図及び第５
図は実施例２の特性図である。 １……正極、２……固体電解質、３……負極、
４……透明電極、５……集電体、６……リード
線、７……密封パツケージ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属銅を含有する負極と、Cu+イオン導電性
固体電解質と、NbとZrの硫化物よりなる正極を
順次積層し、前記正極に光を照射することにより
充電可能であることを特徴とする光二次電池。 ２ 硫化物はNbxZrSy（０＜ｘ＜１、1.8≦ｙ≦
2.1）であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の光二次電池。 ３ 硫化物はNbS2とZrS2の混合物であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光二次電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60256969A JPS62117277A (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 光二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60256969A JPS62117277A (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 光二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62117277A JPS62117277A (ja) | 1987-05-28 |
| JPH0564437B2 true JPH0564437B2 (ja) | 1993-09-14 |
Family
ID=17299884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60256969A Granted JPS62117277A (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 光二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62117277A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10836192B2 (en) | 2012-03-05 | 2020-11-17 | Yuyama Mfg. Co., Ltd. | Medicine packaging device, ink ribbon running control method, ink ribbon roll and ink ribbon cassette |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59111280A (ja) * | 1982-12-14 | 1984-06-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光二次電池 |
| JPS60260163A (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-23 | Toshiba Corp | 光化学反応用半導体素子 |
-
1985
- 1985-11-15 JP JP60256969A patent/JPS62117277A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10836192B2 (en) | 2012-03-05 | 2020-11-17 | Yuyama Mfg. Co., Ltd. | Medicine packaging device, ink ribbon running control method, ink ribbon roll and ink ribbon cassette |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62117277A (ja) | 1987-05-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4521499A (en) | Highly conductive photoelectrochemical electrodes and uses thereof | |
| US4592807A (en) | Methods of making highly conductive photoelectrochemical electrodes | |
| US4916035A (en) | Photoelectrochemical cells having functions as a solar cell and a secondary cell | |
| Sharon et al. | Solar rechargeable battery—principle and materials | |
| US4478920A (en) | Lithium cell having a solid electrolyte constituted by a conductive vitreous compound | |
| US4064326A (en) | Photo-electrochemical cell containing chalcogenide redox couple and having storage capability | |
| US10511055B2 (en) | Metal plating-based electrical energy storage cell | |
| JP2013534030A (ja) | マグネシウム系電池 | |
| US5346785A (en) | Photochargeable air battery | |
| KR20100098157A (ko) | 열분자 전지 및 이의 제조 방법 | |
| US4235955A (en) | Solid state photoelectrochemical cell | |
| Munawar et al. | Electrochemical utilization of PANI-supported Bi2Se3-Sm2O3 composite for advanced supercapacitor electrode material | |
| US4119768A (en) | Photovoltaic battery | |
| JP3025798B2 (ja) | 光化学２次電池及び光化学２次電池の製造方法 | |
| JPH0477423B2 (ja) | ||
| JPH0564437B2 (ja) | ||
| Hada et al. | Energy conversion and storage in solid-state photogalvanic cells. | |
| JPH0477424B2 (ja) | ||
| JPH0578912B2 (ja) | ||
| JPH0564436B2 (ja) | ||
| JPS634557A (ja) | 光二次電池 | |
| JPH0578147B2 (ja) | ||
| CN107112585A (zh) | 具有非水电解质的电能储存装置 | |
| JPS634558A (ja) | 光二次電池 | |
| JPS62117278A (ja) | 光二次電池 |