JPS5983364A - 溶融塩/酸化物電池 - Google Patents

溶融塩/酸化物電池

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Publication number
JPS5983364A
JPS5983364A JP57192379A JP19237982A JPS5983364A JP S5983364 A JPS5983364 A JP S5983364A JP 57192379 A JP57192379 A JP 57192379A JP 19237982 A JP19237982 A JP 19237982A JP S5983364 A JPS5983364 A JP S5983364A
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JP
Japan
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negative electrode
oxide
molten salt
battery
positive electrode
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Pending
Application number
JP57192379A
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English (en)
Inventor
Takashi Mori
隆 毛利
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Tosoh Corp
Original Assignee
Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/39Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
    • H01M10/399Cells with molten salts
    • 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

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶融塩を電解質とする電池に於て、酸化物を
正極活物質として用いる電池に関するものである。
従来、溶融塩を電解質とする電池の正極には、硫化鉄の
様な硫化物が用いられてきた。代表的な例は、米国のA
rgonne NatianallP、borator
y (A N L )で検討されている□ J」t−A
1合金/ LiC1−KCl/Fe%或いはF゛θS■
θS■電池この電池は、二次電池系と1〜で自動車用電
池、或いは電力貯蔵即ち、ロード・レベリング用事1池
として最も注目されているものの一つであるが、陰極利
料のリチウムが高価であること、作動温度が400℃前
後と比較的高温であること等、必ずしも満足のいくもの
ではなめ。
本発明者C」:、溶融塩を電解質とする電池に於て、正
極活物質として各種酸化物を検討しプを結果、ある種の
酸化物が、容融塩中で安定でしかも充放電可能な2次畢
池系の正極活物質として利用できることを見いだしまた
。さらに、酸化物正極の還元電位し11   μ・−レ
−、−全般的に 硫化物正極の還元電位を上まわり、かつ電子伝導性も比
較的良好であり、その結果、より大きな電池電圧を与え
かつエネルギー密度も上昇するという結果を見いだした
本発明に用いる酸化物正極は、酸化還元反応におけるη
i、気化気化量容量、 I AH79以上である多価金
属酸化物を用いることが好゛す(〜い。多価金属酸化物
を用いると酸化物正極の酸化還元反応が容易になる傾向
があり、又、その軍7気化学容量が01AH/9以上で
あれば、電池のエネルギー密度は少なくとも100 W
H/Ifg以」−のものを期待することができる。これ
らは、例えば三酸化モリブデン。
二酸化チタン、二酸化マンガン、二酸化鉛、三酸化ビス
マス、酸化銅、三酸化第二鉄、五酸化バナジウム、三酸
化タンクスデン竹であり、これらの酸化物の少なくとも
一種が正極活物質として用いられる。これらの酸化物は
充放電反応に於て、酸化物自身が酸化還元反応をおこす
ものであり、この酸化還元反応の過電圧が低く、かつ酸
化還元反応のくり返しに於て、結晶格子の崩壊がおこる
様なこともなく、優れた正極特性を示1゜なお、本発明
の正極としては、上記酸化物活物質以外に、導電性の付
与、或いは集電を目的として、一般に粉末状やペーパー
或いは繊維状のカーボン等の電導A、用いられる、 本発明に用いる負極は、(if来用いられている酸化電
位が高く、溶融塩電池の作動温度で固体である金属、或
いは合金が用いられる。これらは、例えばアルミニウム
、マグネシウム、カルシウム。
曲鉛、又し、1、これを主成分とする合金、又はリチウ
ムイ→金、ナトリウム合金等である。
本発明に用いる溶融塩電解質しよ、主成分として負4酎
で用いる金属の塩を用いる。これらの塩は、ハロゲン化
物の形で通常用いられる。好ましくは、負極の」福と負
極よりも還元電位の低い金属塩との混合物が用いられる
。負極よりも還元電位の低い金属j福とし7てt、1、
例えば、アルカリ金属の塩が用いられる3混合塩を用い
ることは、溶融塩を安定化させるために好ましい。なお
、負極で用いる金属塩に加える金属塩が、負極よりも還
元電位が低い金属塩であるのは、もしも負極よりも還元
電位が高い金属塩であると、充電反応の際、負極以外の
金属が析出し、その結果、もはや負極が充放電特性を示
さなくなるからである。
本発明の酸化物正極の溶融塩中の充放電機構の詳細&L
L、現在の所、良くわからないが、大体以下の様に推察
される。即ち、酸化物正極が充放電反応に於て酸化還元
反応をおこ−すことにより、酸化反応の際、溶融塩中の
アユ1フ種(ハロゲン化物であればハロゲンイオン)が
酸化される様なことはなく、かつ、還元反応の際、酸化
物中の酸素イオンが遊離する様なことも左く、従って、
酸化物正極は還元反応時には酸化物中の金属イメンが還
元された電荷外だけ溶液中のカチオンJimを取り組み
、酸化反応時には、酸化物中の還元された金属イオンが
再酸化された分だけ、酸化物中に取り組んだカチメン神
を再び、溶融塩中に(l]、きだす様な反応が生じてい
ると考えられる。溶融塩中で上記酸化物正極が、この様
な可逆的な特性を示すととは、本発明者がはじめて見い
出したことであるが、この様な酸化物正極の特性が、本
発明の溶融塩/酸化物電池を特徴づけているものである
。。
本発明の好ましい実施態様としては、負極としてアルミ
ニウムを用い、電Wl液と[7てアルミニウムの塩、例
えば、塩化アルミニウム、とアルカリ金属の塩、例えば
、塩化リヲウl1.塩化プトリウノ・笠との混合溶融塩
を用い、正極として上記酸化物を用いる電池であり、こ
の電池は、電池の作動温度も200℃前後と低く、さら
に酸化物の高い還元η11位により、高エネルギー密度
、高エネルギー効率の二次電池を形成することができる
。この電池、は、性能的に□Lt−A1合金/ Li 
C]、−K O]−/’F e s。
或いtよFll S(’:9 箱二池と同等以」二であ
り、しかも、より経済的な二次電池系である。
1ソ士の様に、負極として酸化電位が高く、かつ経済的
な全列又は合金を用い、電1ゲr質として負極で用いる
全綱の塩を主成分とする溶融塩を用いる系に於て、上記
酸化物を正極活物質とi〜で用いる’ri+、池は、エ
ネルギー密度、エネルギー効率が高く以下、実施例を述
べるが、本発明けこれに限定されるものではない。
実施例1 ←) Al/AIC]、 、 TJiO1/MOO,−
C■系よ構成る電池を組みたてた。
正極はhqoO31g、黒鉛o5りを充分に混合した粉
末音用い、これにW線のリードを中央に配置iシカラス
繊維ろ紙でくるみ、さらにガラス繊維テープで包んだ。
この周囲に0極△1糾をコイル状に甘き、それをLiC
1,AIC!13IC外の混合溶融地中に配置iシた、
正極のMOO,の還元反応をλ4o■0./Mo’Q。
とすルト0.572 A−H/9のt’f?、気化学容
邦となる。
この@1池を、温度200℃、 ’tjj’、流密度2
 A/drr?の条件で[122A−H(正極容■−の
約60チ)の容量だけ数10サイクル充放電をくり返し
た。図1に充放電曲線を示す。この図より、平均放電電
位1、55 V 、平均充電電位1.70 V程で力)
る。従って、充放電効率、即ちエネルギー効率は87%
である、 又、正(ケのエネルギー密度i、l O,22A・■峠
X1.55VX 100 Q=341 w−Ivkgで
ある、ここで示された値は、はぼ○Li−A1合金/ 
Licl、 K O]、/F Ps、■電池に匹敵する
。しかも、この電池は作動温度がr、1−A1/1es
2ct) 400℃に比べ、200’Cと低く熱的に有
利であり、又、高価なLi−ATJ合金に対しA1のみ
を負極として用いることにより、T+ i −A L/
TT′eも電池に比べはるかに経済的である。
次に比較として正極をMoO3のかわりにFeもを19
 JTIいて同様の検討を行った結果、平均放電電位V
↓1■程であり、これよりMob、正極は、Fe82正
椿より、電池の電圧を0.5 V程上昇させている事が
わかり、優れた正極物質である事が示されるウノ9上の
様に、Mob3を正極として用いる、この0 Δl/I
JjC1,AIC]−3/1AoOeC■電池Vよ、 
Li  Al/lj’e%に匹敵する高いエネルギー効
率と高いエネルギー密度を持ち、しかもより経済的な2
次相、池である事がわかる。
この電池シ[、自動車用二次電池、さらにはロード・レ
ベリング用二次電池としての用途が期待さiする。
実施例 (→へ]/Δ]C1,T、、1c110ur+−0■系
より成る電池を組みだでた。電池の構成は、実施例1と
同様である。
正極のCuOの還元反応を0111II)10tl’0
2とすると0、355 A−H7Glの電気化学客用と
なる。実施例1と同様の条件で0.2OA−)T(正接
容量の約60チ)の客船だけ10ザイクル充放電を〈シ
返した。
図2に充放電曲線を示す。この図より平均放電電位14
v、平均充電電位1.6■程である。従って、充放電効
率、即ちエネルギー効率はε37チである。
又、正4夜のエネルギー密度ケよ、0.20 AH/g
X1.4VX1000=280VMIAである。
以上の様にOuOを正極として用いる、このQAI/A
]、C]、 、 TJiC!1/CuO−C■箪池は、
高いエネルギー効率、高いエネルギー密度を有す二次電
池であり、自動車用二次電池、さらにはロード・レベリ
ング用二次電池としての用途が期待される。
実施例6 C) AVAIC!13. Li01/MnO2−0■
系より成る電池を絹みたてた。電池の構成は、実施例1
と同様である。
止枠のMnolの還元反応をMnNC12/IAMn:
 o、とすると、0.308A−H/9の電気化学容量
を持つ。
実施例1と同様の条件で0.18A−T((正極容量の
約60%)の容量だけ5ザイクル充放電をくり返した。
この電池の平均放電市1位1.55V、充電電位2゜0
■であったっ従って、充放電効率、即ちエネルギー効率
は75チである。
又、正極のエネルギー密度は、o、 1a hn/Q 
Xl、55VX1000=279W−H/4であろう実
施例4 Q Zn/Zn(,12,NaC1/MoC1,・O(
j)系より成る電池を組みたてた、溶融塩は、ZnO1
2: (NPLOl)2= 90 ”%:10M″の系
とし、電池の作動温度を550℃とL lr−0その他
、負極にZnコイルを用いた他は、実施(+jl 1と
同様の系で、同一の条件で5サイクル充放電、をくり返
した。この電池の平均放電電位は、1.1V、平均充電
電位は1.5Vであった。従って、充放電効率tま73
チである1、又、止棒のエネルギー密度は0.22 A
H/シX1.!VX1000:242’?/lJ7kg
である。
μ」二の様に、 ()Zn/ZnCコ、、  HaO’
、L/Mo(\ ・O■電池は、高いエネルギー効率、
高いエネルギー密度をイjする二次tij池である、
【図面の簡単な説明】
図1は←)A ]−/A I CJs 、 TJ I 
C]、/M oへ(+)の充放電曲線図2はOA]、/
Δ]c13. L1cz/cuo(,9の充放電曲線図
示す。 特許出願人  東洋曹達工循株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)正極、負極および溶融塩を電解質として成る電池
    に於て、酸化物を正極活物質とする溶融用/酸化物電池
    。 (2ン  負極とj〜で、同相の状態で存在する金属又
    は合金を用い、軍、解質として負極に用いる金属の塩を
    主成分とする溶融塩な用い、酸化還元反応における電気
    化学容量が0.1 AH/9以」二である多価金属酸化
    物を正極活物質とする特許請求の範囲第(1)項記載の
    電池。 (1)  該多価金属酸化物として、三酸化モリブデン
    、二酸化チタン、二酸化マンガン、二酸化鉛、三酸化ビ
    スマス、酸化銅、三酸化第二鉄。 五rI省化バナジウム、三酸化タングステンの少なくと
    も1釉を用いる特許請求の範囲第(2)項記載の電池。 (a 該固相の状態で存在する金属又は合金としてアル
    ミニウム、亜鉛、マグネシウム、カルシウム又はこれら
    を主成分とする合金である1時¥[請求の範囲第(2)
    項記載の1■7池。 (5)該溶融塩が負極で用いる金属の塩と負極よよも還
    元電位の低い金r1塩との混合物の溶融塩である特許請
    求の範囲第(2)項記載の電池。 (6)  負極としてアルミニウムを用い、電解質とノ して塩化アルミニウムとアルカリ金属塩化物との混合溶
    融塩を用−1、正極として該酸化物を用いる特許請求の
    範囲第(2)項記載の電池。
JP57192379A 1982-11-04 1982-11-04 溶融塩/酸化物電池 Pending JPS5983364A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012195100A (ja) * 2011-03-15 2012-10-11 Sumitomo Electric Ind Ltd 溶融塩電池

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4959934A (ja) * 1972-09-14 1974-06-11

Patent Citations (1)

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JPS4959934A (ja) * 1972-09-14 1974-06-11

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JP2012195100A (ja) * 2011-03-15 2012-10-11 Sumitomo Electric Ind Ltd 溶融塩電池

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