JPS6252861A - 流通型電解槽用炭素系電極材 - Google Patents
流通型電解槽用炭素系電極材Info
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- JPS6252861A JPS6252861A JP60192353A JP19235385A JPS6252861A JP S6252861 A JPS6252861 A JP S6252861A JP 60192353 A JP60192353 A JP 60192353A JP 19235385 A JP19235385 A JP 19235385A JP S6252861 A JPS6252861 A JP S6252861A
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Classifications
-
- 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
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (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
【発明の詳細な説明】
3、発明の、if lHな説明
[産業上の利用分野]
本発明は゛電解槽に浸漬して使用する電極材に関し1.
;T細には電流効率及び゛重圧効率が優れ、ILつ性億
の変化の少ない炭素系電極材に関するものである。
;T細には電流効率及び゛重圧効率が優れ、ILつ性億
の変化の少ない炭素系電極材に関するものである。
[従来の技術]
1973年のエネルギー危機以来エネルギー問題が広く
各層で認識される様になっており、新しいエネルギー源
の開発と同時に発生したエネルギーをf1効に利用する
エイ、ルキーの変換、((j゛蔵。
各層で認識される様になっており、新しいエネルギー源
の開発と同時に発生したエネルギーをf1効に利用する
エイ、ルキーの変換、((j゛蔵。
輸送、利用を含めたシステ1、の開発もΦ要となって来
ている。
ている。
例えば将来゛IL源構成で大きな比千をI+1めるとr
・Al11されているh;< r力0石炭火力等の大型
発毛においては、l;5い発゛屯効−トを保つ1で 足
の出力を保持1、て疋゛1や1発番l(することが必要
であるとされているか、昼戎の’+h力需要には大きな
Xがある為1)むを得す出力を変動させており、現イ1
の1要発心設備の’l 1fil稼動−4べは60%を
ド回る低(−1を続けている。そこで良問の余剰1L力
を適!、IJに貯蔵して昼間の需要増大時にこれを放出
し、rg:’Cの変動に対応させる(ロートレヘリング
)ことのできる1し力1(i蔵(k術への要求か強くな
ってきている。
・Al11されているh;< r力0石炭火力等の大型
発毛においては、l;5い発゛屯効−トを保つ1で 足
の出力を保持1、て疋゛1や1発番l(することが必要
であるとされているか、昼戎の’+h力需要には大きな
Xがある為1)むを得す出力を変動させており、現イ1
の1要発心設備の’l 1fil稼動−4べは60%を
ド回る低(−1を続けている。そこで良問の余剰1L力
を適!、IJに貯蔵して昼間の需要増大時にこれを放出
し、rg:’Cの変動に対応させる(ロートレヘリング
)ことのできる1し力1(i蔵(k術への要求か強くな
ってきている。
’llj:力1佇蔵の方法には、揚水発電、yiキ12
次屯池、フライホイール、圧線りニー気、超−E−rI
客の8挿の方法が検、1・tされており、このうち揚水
発毛の天川化率が1”、JIいが、これについても送屯
ロスが大さい1台地に制約がある“9.の難かあり満足
できる状+E、ではない、こうした状況の中、!11型
電池による、に気化゛7)埜りか右力丸されつつあり、
ここ当分の間 輸送を含めた解決システムとして、揚水
発心に(+る最も′支現情の((H;い方式と考えられ
ている。
次屯池、フライホイール、圧線りニー気、超−E−rI
客の8挿の方法が検、1・tされており、このうち揚水
発毛の天川化率が1”、JIいが、これについても送屯
ロスが大さい1台地に制約がある“9.の難かあり満足
できる状+E、ではない、こうした状況の中、!11型
電池による、に気化゛7)埜りか右力丸されつつあり、
ここ当分の間 輸送を含めた解決システムとして、揚水
発心に(+る最も′支現情の((H;い方式と考えられ
ている。
叉11型2次市池は、太陽光、風力、波力客の1°1然
エネルキーを利用した発゛屯の7ヘンクアツプ装置、或
は上気II動Φ用″屯池としても期待が、ゲせられてい
る。1記目的に適用できる2次電池として、鉛蓄電池、
ナトリウム−輸黄°11i池、リチウムー硫化鉄’ll
j池、金属−ハロゲン上池、レトンクスフローjヒ心地
等が現在開発されている。
エネルキーを利用した発゛屯の7ヘンクアツプ装置、或
は上気II動Φ用″屯池としても期待が、ゲせられてい
る。1記目的に適用できる2次電池として、鉛蓄電池、
ナトリウム−輸黄°11i池、リチウムー硫化鉄’ll
j池、金属−ハロゲン上池、レトンクスフローjヒ心地
等が現在開発されている。
中でもレドックスフロー2次電池は、次の特徴をもち、
米国、11本で開発が急速に進められている。叩ち詠電
池では、充放lk時の電気化学的エネJレキー変化を1
1なわせる流通型電M槽と活物質であるし1・−7クス
木M液を貯蔵するタンクが完全に分離しているため、夕
/り容jIiを変更するだけで重力Hr7蔵jItを変
えることかできること、従って長11を間、太古r、:
の、V力貯蔵に適していること、液流IIIII型であ
るため゛心地出力を調整しやすいこと、゛上池P1”・
11時のl’l己放゛市が殆んどなく、風力争太陽発市
なとの11へ1ネルキー9.、市のバンクア、プに適し
ていること′9の醗れた特徴がある。
米国、11本で開発が急速に進められている。叩ち詠電
池では、充放lk時の電気化学的エネJレキー変化を1
1なわせる流通型電M槽と活物質であるし1・−7クス
木M液を貯蔵するタンクが完全に分離しているため、夕
/り容jIiを変更するだけで重力Hr7蔵jItを変
えることかできること、従って長11を間、太古r、:
の、V力貯蔵に適していること、液流IIIII型であ
るため゛心地出力を調整しやすいこと、゛上池P1”・
11時のl’l己放゛市が殆んどなく、風力争太陽発市
なとの11へ1ネルキー9.、市のバンクア、プに適し
ていること′9の醗れた特徴がある。
[発明が解決しようとする問題点]
しかし、 liA電池を′X川用するためには、他の新
型2次電池と同様に、解決しなければならない問題点が
内イ1している。Illち、レドックスフロー2次′1
V池の中でも現在最も開発の進んでいるものは11極r
+r+11!I質としてm化鉄水溶液、負極活物質とし
てtij化クロり、水溶液を用いる鉄−クロトレドック
スフロ−2次電池(以ドFe−Cr電池と略す)であり
、該電池の電極材には耐薬品性があり、導゛市性を有す
る通常の炭素繊維集合体が用いられている。しかるに該
゛電池において1にJ、繊維集合体を用いる+E J4
iでの鉄イオンの酸化口元反応は充放°心待において反
応速度が比較的速く副反応も生起しないのでさほど問題
ではないが、鉄イオンに比へて錯交換反応を含むクロム
錯イオン(水溶液中ではクロロアコ錯体となっている)
の負極における酸化還元反応がdく、つまり電池の電導
度が低いこと、又充電時に水素が発生し電池の′1L流
効率がドがり易いこと等が第1に挙げられる問題点とな
っている。それとJ(に、第2の問題点は、電流・屯ハ
二・エネルキー各効−(Aの充放心向〕f命特性であり
、充放′屯のサイクル経過に伴なってこれら、各効−4
虱の変化−(に(低ドー(りが大きいことが問題となっ
ている。
型2次電池と同様に、解決しなければならない問題点が
内イ1している。Illち、レドックスフロー2次′1
V池の中でも現在最も開発の進んでいるものは11極r
+r+11!I質としてm化鉄水溶液、負極活物質とし
てtij化クロり、水溶液を用いる鉄−クロトレドック
スフロ−2次電池(以ドFe−Cr電池と略す)であり
、該電池の電極材には耐薬品性があり、導゛市性を有す
る通常の炭素繊維集合体が用いられている。しかるに該
゛電池において1にJ、繊維集合体を用いる+E J4
iでの鉄イオンの酸化口元反応は充放°心待において反
応速度が比較的速く副反応も生起しないのでさほど問題
ではないが、鉄イオンに比へて錯交換反応を含むクロム
錯イオン(水溶液中ではクロロアコ錯体となっている)
の負極における酸化還元反応がdく、つまり電池の電導
度が低いこと、又充電時に水素が発生し電池の′1L流
効率がドがり易いこと等が第1に挙げられる問題点とな
っている。それとJ(に、第2の問題点は、電流・屯ハ
二・エネルキー各効−(Aの充放心向〕f命特性であり
、充放′屯のサイクル経過に伴なってこれら、各効−4
虱の変化−(に(低ドー(りが大きいことが問題となっ
ている。
このよ]に従、゛にのFe−Cr’屯池には1−述した
如き問題が内在するが、この様な点は゛電極材の選択と
も大いに関係する。即ら、充放市111rの電気化学反
応は゛電極材の炭、も繊維表面で進行するので、充電時
の水素カスの発生品を抑制し、゛電流効率及び電4川(
酸化;几役応の速さに関係)を高め得る電極材並びにこ
うした性能を充放電サイクルの経過にかかわらず安定的
に発揮する電極材の選定がIr+要となってくる。
如き問題が内在するが、この様な点は゛電極材の選択と
も大いに関係する。即ら、充放市111rの電気化学反
応は゛電極材の炭、も繊維表面で進行するので、充電時
の水素カスの発生品を抑制し、゛電流効率及び電4川(
酸化;几役応の速さに関係)を高め得る電極材並びにこ
うした性能を充放電サイクルの経過にかかわらず安定的
に発揮する電極材の選定がIr+要となってくる。
(発明者らはかかる11情に鑑み電池のトタルエ不ルキ
ー効率を1−l]め、かつサイクルノを命を改りするF
e−Cr電池の電極材について鋭意検+;−I したム
ー果、本発明に到達した。
ー効率を1−l]め、かつサイクルノを命を改りするF
e−Cr電池の電極材について鋭意検+;−I したム
ー果、本発明に到達した。
[問題点を解決する為のr段]
11μち、、41.9:、明に係る市解槽用1父末系′
電極材は、X線広角解析により求めた<002>面間隔
か370A以トの擬黒鉛微結晶構造を有すると」(に。
電極材は、X線広角解析により求めた<002>面間隔
か370A以トの擬黒鉛微結晶構造を有すると」(に。
ESCASC外析により求めた炭材表面の結合原(倣か
炭2も原f−数の少なくとも3%であり、かつli素を
含む点に黄旨をliするものである。
炭2も原f−数の少なくとも3%であり、かつli素を
含む点に黄旨をliするものである。
[1′1 用コ
即ら1−2電極材を用いることにより、°電池の特ヤ1
イ〆1である電流効率及び電導度が改Rされるばかりで
なく、同時にサイクルノナ命も改^されるのである。換
5.すれば、L述の如くX線広角解析(解析力υ、は後
述する)より求めた<002>面間隔が3.70Å以下
である擬黒鉛微結晶構造を有するlR上糸材料を電極材
に用いることにより、充電時負極における水素発生早−
が抑11−され、゛電流効率を著しく高め1’)ること
かできる、尚<OO2>面間隔が3.70Aを超える結
晶性の低い炭素系材料を用いるj↓1合は充電11ν負
極における水素発生:、iが太きく、電流効−Vを市め
ることはで!ない。このように結晶性の高い特定の結晶
構造を有する炭素系材享1を電極材として用いることに
より゛、L流効−トが高められる理由については明らか
でないが、結晶構凸か発達するに従って木、+8過電圧
がL′j4 L、充電111Fにクロム錯イオンの一元
が選択的に起り、以て上流効率が1−昇するものと考え
られる。
イ〆1である電流効率及び電導度が改Rされるばかりで
なく、同時にサイクルノナ命も改^されるのである。換
5.すれば、L述の如くX線広角解析(解析力υ、は後
述する)より求めた<002>面間隔が3.70Å以下
である擬黒鉛微結晶構造を有するlR上糸材料を電極材
に用いることにより、充電時負極における水素発生早−
が抑11−され、゛電流効率を著しく高め1’)ること
かできる、尚<OO2>面間隔が3.70Aを超える結
晶性の低い炭素系材料を用いるj↓1合は充電11ν負
極における水素発生:、iが太きく、電流効−Vを市め
ることはで!ない。このように結晶性の高い特定の結晶
構造を有する炭素系材享1を電極材として用いることに
より゛、L流効−トが高められる理由については明らか
でないが、結晶構凸か発達するに従って木、+8過電圧
がL′j4 L、充電111Fにクロム錯イオンの一元
が選択的に起り、以て上流効率が1−昇するものと考え
られる。
・ノJ、前述の如<ESCA表面分析(解析方法は後述
する)より求めた炭材表面の結合酸素?;(r数の炭素
n;< (−数に★4する11A合(%以ドO/C比と
いう)か3%以1−の亀′素系材ネ1を電極材に用いる
ことにより、電極反応速度、つまり′心魂1バを箸しく
高め得ることができる。ESCA分析による材料表面の
O/C比が3%未満の酸素e度の低い)父、+、、系材
ネ1を用いる場合は放゛心待の電極反応速1隻が小さく
、“屯4+を1°1hめることはできない。このように
材料表面に酸素原r−を多く結合させた炭素系材料を電
極材として用いることにより市4率、いいかえれば電圧
効率が高められる理由については明らかでないが、電子
の授受、錯イオンの炭素材料からの脱離、錯交換反応等
に表面の1lItiふ原子がイ1効に出いているものと
考えられる。
する)より求めた炭材表面の結合酸素?;(r数の炭素
n;< (−数に★4する11A合(%以ドO/C比と
いう)か3%以1−の亀′素系材ネ1を電極材に用いる
ことにより、電極反応速度、つまり′心魂1バを箸しく
高め得ることができる。ESCA分析による材料表面の
O/C比が3%未満の酸素e度の低い)父、+、、系材
ネ1を用いる場合は放゛心待の電極反応速1隻が小さく
、“屯4+を1°1hめることはできない。このように
材料表面に酸素原r−を多く結合させた炭素系材料を電
極材として用いることにより市4率、いいかえれば電圧
効率が高められる理由については明らかでないが、電子
の授受、錯イオンの炭素材料からの脱離、錯交換反応等
に表面の1lItiふ原子がイ1効に出いているものと
考えられる。
このように表面酸+、1!;irの濃度を、“、2貫め
た炭に s。
た炭に s。
材ネlは+iii述した内部結晶描込をもつ1父東系材
料を乾式酸化処理することにより(′)られる、これは
例えば1XIO−2tor+以・1の酸、÷9分IIを
イ1する醜、ト;1ト囲気トでΦjl:収十にして65
〜99%の範囲になる様に実施される。処理温j^は通
常400°C以1か好ましい、低温(例えば200〜3
00”C)では処理するjに、も系材料の反応性が藷ち
るため酸化の効果が得られない、酸化処理を湿式で?[
なうと層間化合物の生成、処理時のイl ’+’iガス
の発)1′9問題が多いのでさけるへきである。又この
乾式酸化処理は、 ・段階の方式でもよいし、異なる温
度で―段階以1に分かれた方式をとってもよい。
料を乾式酸化処理することにより(′)られる、これは
例えば1XIO−2tor+以・1の酸、÷9分IIを
イ1する醜、ト;1ト囲気トでΦjl:収十にして65
〜99%の範囲になる様に実施される。処理温j^は通
常400°C以1か好ましい、低温(例えば200〜3
00”C)では処理するjに、も系材料の反応性が藷ち
るため酸化の効果が得られない、酸化処理を湿式で?[
なうと層間化合物の生成、処理時のイl ’+’iガス
の発)1′9問題が多いのでさけるへきである。又この
乾式酸化処理は、 ・段階の方式でもよいし、異なる温
度で―段階以1に分かれた方式をとってもよい。
1+の如く乾式酸化処理を<rなうことにより擬:、1
.1鉛微結晶のC軸に市的な面のエツノをより多く材ネ
1表面に人出させることができ、かつこのエンシに゛上
気化学反応に有効な酸、1. I!;I(を形成させる
ことができる。この酸5に原r−はカルポキンルノ、(
。
.1鉛微結晶のC軸に市的な面のエツノをより多く材ネ
1表面に人出させることができ、かつこのエンシに゛上
気化学反応に有効な酸、1. I!;I(を形成させる
ことができる。この酸5に原r−はカルポキンルノ、(
。
フェノール性水酸〕、(、カルポニルノ、(、キノンノ
、(。
、(。
ラクトン基、フリーラジカル的な酸化物として生成され
、これらの反応]、(が電極反応に大きく寄り一し、以
て′心魂−44(電圧効−(りを高め得るものとなる。
、これらの反応]、(が電極反応に大きく寄り一し、以
て′心魂−44(電圧効−(りを高め得るものとなる。
1−記構成をとることにより電流効−4t、電圧効率の
、t5い゛IL極材が得られ、電池のトータルエネルキ
ー効十を大幅に1−昇させることが出来、前述の第1の
問題点を解決することができる。
、t5い゛IL極材が得られ、電池のトータルエネルキ
ー効十を大幅に1−昇させることが出来、前述の第1の
問題点を解決することができる。
しかるにト記構成の電極材を用いた電池の各効率の充放
電サイクル経時変化(測定V、は後述する)をとると、
゛屯流効十は殆んど低ドしないが、電圧効−(ぺは徐々
に低ドしてくることが分かった。
電サイクル経時変化(測定V、は後述する)をとると、
゛屯流効十は殆んど低ドしないが、電圧効−(ぺは徐々
に低ドしてくることが分かった。
我々はこの第2の問題点についても鋭、・Σ研究の結果
本発明に到達した。即ち前述のごとき内部及び表面構造
な右する炭素系材ネ1に硼素を含イj5せることによっ
てサイクル経時変化の極めて少ない、実用り有用な電極
材としうることが判明した。硼素を含ませることによっ
て゛電圧効率が安定化するFlllについてはいまだ明
らかではないが、レドックス−〒ζでより安ルな表面酸
J、グループの形成或はその保護に硼素が影響を及ぼし
ているものと考えられる。
本発明に到達した。即ち前述のごとき内部及び表面構造
な右する炭素系材ネ1に硼素を含イj5せることによっ
てサイクル経時変化の極めて少ない、実用り有用な電極
材としうることが判明した。硼素を含ませることによっ
て゛電圧効率が安定化するFlllについてはいまだ明
らかではないが、レドックス−〒ζでより安ルな表面酸
J、グループの形成或はその保護に硼素が影響を及ぼし
ているものと考えられる。
iRJs系材料にIam 末を含イ1させる方υ=につ
いては特に制限はないが、炭素化前の原材料に無機又は
41機硼素化合物を添11させてもよいし、 −I+低
温)に化を行なったものにtai J、、化合物を添1
1シ、さらに高温処理を施してもよい。
いては特に制限はないが、炭素化前の原材料に無機又は
41機硼素化合物を添11させてもよいし、 −I+低
温)に化を行なったものにtai J、、化合物を添1
1シ、さらに高温処理を施してもよい。
尚′y#、機硼素機台素化合物しては、硼酸、 Ij1
Mtl!“’、’y、 li機硼、も化合物としては
、硼酸トリエチル。
Mtl!“’、’y、 li機硼、も化合物としては
、硼酸トリエチル。
硼酸トリブチル、a酸トリプロピル、lalM)リフェ
ニルオの41機1酸塩を挙げることができる。
ニルオの41機1酸塩を挙げることができる。
又硼、もの化合物中に金属ノC素を含まないものが奸ま
しい、金属元7kが残留すると、°IE流効(べの温度
依イt’ +Iが増し好ましくない。これら化合物は添
li後の炭化によって分解され、硼素として炭、(、中
にタ工、留すると考えられる。その他近弓1谷種材料の
改質雰に用いられるイオン注入υ、を用いてもよいし、
基71 、スパッターυ、によって添〕1させてもよい
。これらの方法による添11は&+’ましくは最Y)父
止具+ii+に′(施するのが望ましい。添γ高1はl
jI上として最終的に1女素に対して0.01〜50Φ
、;+%存在する様に調製することか望ましい。より&
fましくは0.05〜lO+l+ j、j%である。尚
炭、L系材本i中における1末の分711に関しては表
面簿に局イ1する場合あるいは全体に均・に分布する場
合のいずれもが考えられる。
しい、金属元7kが残留すると、°IE流効(べの温度
依イt’ +Iが増し好ましくない。これら化合物は添
li後の炭化によって分解され、硼素として炭、(、中
にタ工、留すると考えられる。その他近弓1谷種材料の
改質雰に用いられるイオン注入υ、を用いてもよいし、
基71 、スパッターυ、によって添〕1させてもよい
。これらの方法による添11は&+’ましくは最Y)父
止具+ii+に′(施するのが望ましい。添γ高1はl
jI上として最終的に1女素に対して0.01〜50Φ
、;+%存在する様に調製することか望ましい。より&
fましくは0.05〜lO+l+ j、j%である。尚
炭、L系材本i中における1末の分711に関しては表
面簿に局イ1する場合あるいは全体に均・に分布する場
合のいずれもが考えられる。
すでにす!らかな様に本発明の炭、L糸材料のに;(料
としては炭化1能な第1町料総へてを適用しうるちので
あり、例えばイI)にΦ石油からのピッチ、フェノール
系、アクリル系、セルロース糸原料塚を挙げることか出
来る。又さらに炭東7′?・材ネ1の構成組織としては
、紡ムー系、イク織存、織地、論地或はこ1らの兄I&
組織からなる)にに貞繊誰集合体、多孔資家+、体、j
父7+、−次、+、複合体9粒子状炭士材料′9゜を挙
げることができ、特に制限を設けるものではない。
としては炭化1能な第1町料総へてを適用しうるちので
あり、例えばイI)にΦ石油からのピッチ、フェノール
系、アクリル系、セルロース糸原料塚を挙げることか出
来る。又さらに炭東7′?・材ネ1の構成組織としては
、紡ムー系、イク織存、織地、論地或はこ1らの兄I&
組織からなる)にに貞繊誰集合体、多孔資家+、体、j
父7+、−次、+、複合体9粒子状炭士材料′9゜を挙
げることができ、特に制限を設けるものではない。
尚未発1引では<002>面間隔並びにO/ CItを
特産した1;:素糸材料に硼ふを含有させることとした
が、かかる調製を施さない涌常の炭素系材料にia 、
)、を含有させた場合でも1ト波効率及び初1111°
市・91へのサイクル変化を低減するという硼、も添加
1−・1イ1の効果を得ることができる。
特産した1;:素糸材料に硼ふを含有させることとした
が、かかる調製を施さない涌常の炭素系材料にia 、
)、を含有させた場合でも1ト波効率及び初1111°
市・91へのサイクル変化を低減するという硼、も添加
1−・1イ1の効果を得ることができる。
さらに伺1.すれば、未発明になる一F極材は、電解合
成に用いる電極喜びに亜鉛−塩素2次心地。
成に用いる電極喜びに亜鉛−塩素2次心地。
1111鉛−晃7ト2次゛屯池笠にもイ1用に使用でき
ることはいうまでもない。
ることはいうまでもない。
次に未発り1において採用される<0022面間隔、電
流効率・電導度及びこれらのサイクル変化!、1の測定
方法についても説明する。
流効率・電導度及びこれらのサイクル変化!、1の測定
方法についても説明する。
(1)<002>面間隔: dao2
)父7シ繊維編地をメノウ乳鉢で粉末化し、試ネ1に対
して約5〜10 ;p; ニー%のX線標へれ用品純度
シリコン粉末を内部ビ11・物質として加え混合し、試
料セルにつめ、CuKal!;jを線源とし、透過型デ
ィフラクトメーターυ、によって広角X線回折曲線をA
1幡冗する。
して約5〜10 ;p; ニー%のX線標へれ用品純度
シリコン粉末を内部ビ11・物質として加え混合し、試
料セルにつめ、CuKal!;jを線源とし、透過型デ
ィフラクトメーターυ、によって広角X線回折曲線をA
1幡冗する。
曲線の補正には、いわゆるローレンツ、偏光因r、吸収
因f 、原r−散乱因子等に関する補1は行なわず次の
簡便法を用いる i!11ち<002>回折に相当する
ピークのベースラインを引き、ペースうイノからの゛テ
貞強)負をプロットし1白して<002>袖11強度曲
線を得る。この曲線のピークl’ulさの3分の2の高
さに引いた角瓜軸にモ1「な線か強度曲線と父する線分
の中点を求め、中点の111度を内部標準で抽+E L
、 これを回折角の2倍とし、CuKaの波L〈入と
から次式のBragg式によって<002>n間隔を求
める。
因f 、原r−散乱因子等に関する補1は行なわず次の
簡便法を用いる i!11ち<002>回折に相当する
ピークのベースラインを引き、ペースうイノからの゛テ
貞強)負をプロットし1白して<002>袖11強度曲
線を得る。この曲線のピークl’ulさの3分の2の高
さに引いた角瓜軸にモ1「な線か強度曲線と父する線分
の中点を求め、中点の111度を内部標準で抽+E L
、 これを回折角の2倍とし、CuKaの波L〈入と
から次式のBragg式によって<002>n間隔を求
める。
入 1.5418A
θ:回折角
(2)屯流動十
第1図に小す小型のU<通型′屯解槽を伯り、各種r上
流密度で充放屯を繰り返し、電極性能のテストを行う。
流密度で充放屯を繰り返し、電極性能のテストを行う。
!1極には塩化第・鉄、塩化第一鉄e1■谷LM/文の
4N11↓酪酸性水溶液を用い、負極には11目し第°
、クロムC1%IM/交の4Nル醜酸性木溶液を川、・
1した。歯間では“市極材の形状を長方形板状としたが
1.b:f#I/槽の形状に対応させて適宜−f(+形
1円形“9の板状9球状、!l!II状その他w形とし
てもよい。
4N11↓酪酸性水溶液を用い、負極には11目し第°
、クロムC1%IM/交の4Nル醜酸性木溶液を川、・
1した。歯間では“市極材の形状を長方形板状としたが
1.b:f#I/槽の形状に対応させて適宜−f(+形
1円形“9の板状9球状、!l!II状その他w形とし
てもよい。
Il、極液j11は負極液j、;に対して大過剰とし、
イ1極特f1を中心に検1.・土できるようにした。電
極面積は10cm2.液1に、 :l:はイrj分約5
1である。電fj’j、 ′#:度は40 mA/ C
112で1rなったが、充゛心待と放電時は回しイブ(
でテストを行なった。充゛ILに始まり放°屯で終るl
サイクルのテストにおいて、充′市に費した電気j11
をQiツク−ン、0.2vまでの定電流放電及びこれに
続<0.8Vでの定電イ☆放′IFで取り出した電気j
11を夫”/Q2.Q3クーロンとし、次式で屯流動十
を求める。
イ1極特f1を中心に検1.・土できるようにした。電
極面積は10cm2.液1に、 :l:はイrj分約5
1である。電fj’j、 ′#:度は40 mA/ C
112で1rなったが、充゛心待と放電時は回しイブ(
でテストを行なった。充゛ILに始まり放°屯で終るl
サイクルのテストにおいて、充′市に費した電気j11
をQiツク−ン、0.2vまでの定電流放電及びこれに
続<0.8Vでの定電イ☆放′IFで取り出した電気j
11を夫”/Q2.Q3クーロンとし、次式で屯流動十
を求める。
充市時にCr3+からCr2+への口元以外の反応、例
えばH十の一元等の副反応が起ると、取り出せる′屯気
呈か減り、lt!、流動−4tは減少する。
えばH十の一元等の副反応が起ると、取り出せる′屯気
呈か減り、lt!、流動−4tは減少する。
(3)セル゛心魂瓜
負極液中のCr〕+をCr2+に完全に一元するのに必
要な理論゛電気:、:、qthに勾して、放電途中まで
に取り出した心気j11の比を左上(^とじ光、し−(
にが5096のときの電流中1h:I+、曲線の町!き
から、セル抵抗(ΩCC20、及びその逆数であるセル
電・n瓜(Scs−2)を求める。セル°心魂瓜が大き
い程電極でのイオンの酸化5几反応はすみやかに起り、
高電流重度での放心゛−L位は品〈、セルの1Lハ効十
が高く、役れたII!、極であると11断できる。
要な理論゛電気:、:、qthに勾して、放電途中まで
に取り出した心気j11の比を左上(^とじ光、し−(
にが5096のときの電流中1h:I+、曲線の町!き
から、セル抵抗(ΩCC20、及びその逆数であるセル
電・n瓜(Scs−2)を求める。セル°心魂瓜が大き
い程電極でのイオンの酸化5几反応はすみやかに起り、
高電流重度での放心゛−L位は品〈、セルの1Lハ効十
が高く、役れたII!、極であると11断できる。
(4)サイクル経時変化測定
+2) 、+31の測定を終えた後、続いて回しセルを
用い、40 mA/ c+s2の定’IL!ニアQ 4
11で、セルeL圧0.5〜1.2ホルト間で充放電を
繰り収し実施する。規冗サイクル経過30.2 Vまで
の故、k及び0.8 Vの定’ltj、バー放電を実施
したのち(2) 、(コ)のデータΔ11定を行なう、
なお、I2)、(31、+41のテストは40℃で′4
rなった。
用い、40 mA/ c+s2の定’IL!ニアQ 4
11で、セルeL圧0.5〜1.2ホルト間で充放電を
繰り収し実施する。規冗サイクル経過30.2 Vまで
の故、k及び0.8 Vの定’ltj、バー放電を実施
したのち(2) 、(コ)のデータΔ11定を行なう、
なお、I2)、(31、+41のテストは40℃で′4
rなった。
+5) E S CAによるC10比の測定ESCAあ
るいは、XPCと略称されているX線九屯r分九法によ
るO / CiLの?ll11月0番こ用いた装7Hは
島沖ESCA 750で、解析にはESCAPAC7
60を用いた。
るいは、XPCと略称されているX線九屯r分九法によ
るO / CiLの?ll11月0番こ用いた装7Hは
島沖ESCA 750で、解析にはESCAPAC7
60を用いた。
谷試本]を6 msiイに成型し、4’、li:M”i
−ストにより加熱入試ネ1台に貼り付は分析に供した。
−ストにより加熱入試ネ1台に貼り付は分析に供した。
AXX面前試ネ)を120’cに加熱し、3時間量1
貞りニー脱気した。線EtにはM g K a線(+2
53.8 eV)を用い、装纜内工゛↓空1^はl O
−’ torrとした。
貞りニー脱気した。線EtにはM g K a線(+2
53.8 eV)を用い、装纜内工゛↓空1^はl O
−’ torrとした。
相互゛はC1,、,01,、ピークに父、lして行ない
、各ピークをESCAPAC760(J、)1.5co
fieidによる袖11−法にノ、(づく)を用い袖1
1解析し、各ピーク面積を求める。得られた面積はC1
−、については1.00.01 番、” 、に、) し
ては2.85の相対強風を乗じたものであり その面積
から1’l接表面(酸J8/ i父ふ)原1′数比を%
で算出する。
、各ピークをESCAPAC760(J、)1.5co
fieidによる袖11−法にノ、(づく)を用い袖1
1解析し、各ピーク面積を求める。得られた面積はC1
−、については1.00.01 番、” 、に、) し
ては2.85の相対強風を乗じたものであり その面積
から1’l接表面(酸J8/ i父ふ)原1′数比を%
で算出する。
[゛で施例]
以ト本発明を比較例、実施例によって、;T L <説
明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではな
い。
明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではな
い。
比lllX2例1
充分に脱硫、漂白、水洗、乾燥を1rなって得た20デ
ニールの中繊維111牛セルロース!&雄から成る20
番r−双糸を使って14ケ一ンシ1→面九編機により、
両面編地を編成し、た、この編地は424g/m2ノl
lイ・lと、0.3709 g / 0m2の見11)
け密度、及び1.2■のj“ノさを右していた。この編
地を精練・乾燥後不活セ1カス中で毎分1度の昇温速度
で270℃までシ1温し、次いで11i時400度の)
1湯速度で850 ’Cまで>1温し、30分保持した
後冷却して、さらに空気中400℃の酸化を行ない。
ニールの中繊維111牛セルロース!&雄から成る20
番r−双糸を使って14ケ一ンシ1→面九編機により、
両面編地を編成し、た、この編地は424g/m2ノl
lイ・lと、0.3709 g / 0m2の見11)
け密度、及び1.2■のj“ノさを右していた。この編
地を精練・乾燥後不活セ1カス中で毎分1度の昇温速度
で270℃までシ1温し、次いで11i時400度の)
1湯速度で850 ’Cまで>1温し、30分保持した
後冷却して、さらに空気中400℃の酸化を行ない。
iA Jja組1IIf’+f A k f’、) タ
、Io 帛AニツイテノXmM析結果はd oo2=
3.1l15A、又0/Cは11.3%であった。71
1帛Aを用いた電池の初期の電流動−Vは74%1回’
ll虱4+iはO,12Scm−2であった* lli
i’liAの114・1は265 g/■2 、゛厨
度0.28g/ccであった。
、Io 帛AニツイテノXmM析結果はd oo2=
3.1l15A、又0/Cは11.3%であった。71
1帛Aを用いた電池の初期の電流動−Vは74%1回’
ll虱4+iはO,12Scm−2であった* lli
i’liAの114・1は265 g/■2 、゛厨
度0.28g/ccであった。
比較例2
布帛Aの最前1父化温壓は850℃であったが、この温
j^を2400℃として冷却し4r j’li Bを?
’)た。また4i !ii Bを650℃で15分りニ
ー気中で処理しテI+r fii Cを肖たe 71j
i’li Bのd oo2 は3.51A 。
j^を2400℃として冷却し4r j’li Bを?
’)た。また4i !ii Bを650℃で15分りニ
ー気中で処理しテI+r fii Cを肖たe 71j
i’li Bのd oo2 は3.51A 。
0/Cは2.1テ%であり、4r帛Cのd 007は3
.50八、O/Cは101%であ−)た* 71+ f
’l Bを用いた11i、池の初期電流効率は93%、
初期屯・4度は0.24SCI11−2であった。又布
帛Cの初1用電流効率は98%、四重’4 INは0.
fi5Scm−2であったか、100サイクル経過後の
′上流効率は98%、電4度は0.405cm−2テあ
ツタ。
.50八、O/Cは101%であ−)た* 71+ f
’l Bを用いた11i、池の初期電流効率は93%、
初期屯・4度は0.24SCI11−2であった。又布
帛Cの初1用電流効率は98%、四重’4 INは0.
fi5Scm−2であったか、100サイクル経過後の
′上流効率は98%、電4度は0.405cm−2テあ
ツタ。
′X施例
比較例1で編成し、精練・乾燥した編地を50T< +
1:%の硼酸水溶液に浸漬した後、脱水しlal酸を8
.1%(硼ふとして1.4 +7ij+:%)添ノーシ
、乾燥して?j)だlli帛を比較例1と回し方法で耐
炎化及び2200℃までの炭化を行なってZノLIL、
5;−気中650’Cで15分処理してI(r :!i
Dを得た。71I吊りの−E魔効十は初期及びlOO
サイクル経過後も98%であった。又初期′心魂瓜は0
.8[iScm−’であり、100サイクル経過後は0
.573cm−2と布帛Cに比へ大幅に改にされ、lO
Oサイクル以後の変化トはさらに小さかった。
1:%の硼酸水溶液に浸漬した後、脱水しlal酸を8
.1%(硼ふとして1.4 +7ij+:%)添ノーシ
、乾燥して?j)だlli帛を比較例1と回し方法で耐
炎化及び2200℃までの炭化を行なってZノLIL、
5;−気中650’Cで15分処理してI(r :!i
Dを得た。71I吊りの−E魔効十は初期及びlOO
サイクル経過後も98%であった。又初期′心魂瓜は0
.8[iScm−’であり、100サイクル経過後は0
.573cm−2と布帛Cに比へ大幅に改にされ、lO
Oサイクル以後の変化トはさらに小さかった。
なお/li帛りのd Go、・は3.49A 、 O、
/ Cは97%であった。
/ Cは97%であった。
「発明の効果」
較発明は以1の様に構成されており、充電時の+2+、
カス発ノ1j、;を抑11シて電流効果及びセルit!
、4度を’A シ< +−’;+めることができる。ま
たサイクル経時変化も低減することかでき、■業師に多
大な実用性をもたらすごとかできた。
カス発ノ1j、;を抑11シて電流効果及びセルit!
、4度を’A シ< +−’;+めることができる。ま
たサイクル経時変化も低減することかでき、■業師に多
大な実用性をもたらすごとかできた。
第1図は未発Il+に係る電極材の゛上池f[能を測定
する為の実験装置を小す説明図である。 l・・・東電用黒鉛板 2・・・スペーサー 3・・・イオン交換1模 4・・・1^7ト繊維布帛(心棒) 5・・・活物質水溶液流通路
する為の実験装置を小す説明図である。 l・・・東電用黒鉛板 2・・・スペーサー 3・・・イオン交換1模 4・・・1^7ト繊維布帛(心棒) 5・・・活物質水溶液流通路
Claims (1)
- X線広角解析より求めた〈002〉面間隔が3.70Å
以下の擬黒鉛微結晶構造を有すると共に、ESCA表面
分析により求めた炭材表面の結合酸素原子数が炭素原子
数の少なくとも3%であり、且つ硼素を含有することを
特徴とする電解槽用炭素系電極材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60192353A JPH0711963B2 (ja) | 1985-08-31 | 1985-08-31 | 流通型電解槽用炭素系電極材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60192353A JPH0711963B2 (ja) | 1985-08-31 | 1985-08-31 | 流通型電解槽用炭素系電極材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6252861A true JPS6252861A (ja) | 1987-03-07 |
| JPH0711963B2 JPH0711963B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=16289862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60192353A Expired - Fee Related JPH0711963B2 (ja) | 1985-08-31 | 1985-08-31 | 流通型電解槽用炭素系電極材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0711963B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000030715A (ja) * | 1998-07-10 | 2000-01-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電池電極材、その製造方法および電気化学電池 |
| JP2001028268A (ja) * | 1998-07-10 | 2001-01-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電池電極材、その製造方法および電気化学電池 |
| US6521380B1 (en) * | 1999-02-09 | 2003-02-18 | Samsung Display Devices Co., Ltd. | Rechargeable lithium battery |
| US8906529B2 (en) | 2008-07-07 | 2014-12-09 | Enervault Corporation | Redox flow battery system for distributed energy storage |
| US8916281B2 (en) | 2011-03-29 | 2014-12-23 | Enervault Corporation | Rebalancing electrolytes in redox flow battery systems |
| US8980484B2 (en) | 2011-03-29 | 2015-03-17 | Enervault Corporation | Monitoring electrolyte concentrations in redox flow battery systems |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58145609A (ja) * | 1982-02-22 | 1983-08-30 | エレクトリツク・パワ−・リサ−チ・インスチテユ−ト・インコ−ポレ−テツド | ホウ素及びケイ素を用いる黒鉛化炭素の低温製造法 |
| JPS59119680A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-10 | Toyobo Co Ltd | 流通型電解槽用電極 |
-
1985
- 1985-08-31 JP JP60192353A patent/JPH0711963B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58145609A (ja) * | 1982-02-22 | 1983-08-30 | エレクトリツク・パワ−・リサ−チ・インスチテユ−ト・インコ−ポレ−テツド | ホウ素及びケイ素を用いる黒鉛化炭素の低温製造法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8906529B2 (en) | 2008-07-07 | 2014-12-09 | Enervault Corporation | Redox flow battery system for distributed energy storage |
| US8916281B2 (en) | 2011-03-29 | 2014-12-23 | Enervault Corporation | Rebalancing electrolytes in redox flow battery systems |
| US8980484B2 (en) | 2011-03-29 | 2015-03-17 | Enervault Corporation | Monitoring electrolyte concentrations in redox flow battery systems |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0711963B2 (ja) | 1995-02-08 |
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Legal Events
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