JP2002184472A - Aluminum-air battery - Google Patents
Aluminum-air batteryInfo
- Publication number
- JP2002184472A JP2002184472A JP2000375480A JP2000375480A JP2002184472A JP 2002184472 A JP2002184472 A JP 2002184472A JP 2000375480 A JP2000375480 A JP 2000375480A JP 2000375480 A JP2000375480 A JP 2000375480A JP 2002184472 A JP2002184472 A JP 2002184472A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum
- negative electrode
- electrode
- electrolyte
- air battery
- 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.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- Y02E60/128—
Landscapes
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム−空
気電池に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an aluminum-air battery.
【０００２】[0002]
【従来の技術】アルミニウム−空気電池は、水溶液シス
テムでは電気的充電が難しいので、機械的充電型の電池
として設計されている。また、このアルミニウム−空気
電池では電解質としてアルカリ水溶液が用いられてい
る。2. Description of the Related Art Aluminum-air batteries are designed as mechanically rechargeable batteries because electrical charging is difficult in aqueous systems. In this aluminum-air battery, an alkaline aqueous solution is used as an electrolyte.
【０００３】しかしながら、高濃度のアルカリ水溶液は
腐食性が高いので、負極のアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金を交換する時、慎重に取り扱わないと、やけど
などの人身事故が生じたり、腐食による機器の損傷が生
じるおそれがあるため、作業性が悪いという問題があっ
た。また、アルカリ水溶液中における開回路での負極の
アルミニウムやアルミニウム合金の腐食（例えば、それ
らの電解液への溶解やそれに伴う水素発生など）速度が
大きいので、負極のアルミニウムやアルミニウム合金の
利用率が悪くなるという問題があった。[0003] However, a highly concentrated alkaline aqueous solution is highly corrosive, and if the aluminum or aluminum alloy of the negative electrode is replaced with care, care must be taken to avoid personal injury such as burns or damage to the equipment due to corrosion. Therefore, there was a problem that workability was poor. In addition, since the rate of corrosion of the negative electrode aluminum or aluminum alloy in an open circuit in an alkaline aqueous solution (for example, dissolution of the aluminum or aluminum alloy in the electrolytic solution or accompanying hydrogen generation) is high, the utilization rate of the negative electrode aluminum or aluminum alloy is low. There was a problem of getting worse.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来のアルミニウム−空気電池における問題点を解決
し、安全性が高く、かつ負極のアルミニウムまたはアル
ミニウム合金の腐食が少なく、負極のアルミニウムまた
はアルミニウム合金の利用率の高いアルミニウム−空気
電池を提供することを目的とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems in the conventional aluminum-air battery, has high safety, has little corrosion of aluminum or aluminum alloy of the negative electrode, and has a low aluminum content. Alternatively, it is an object to provide an aluminum-air battery having a high utilization rate of an aluminum alloy.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、正極に空気極
を用い、負極にアルミニウムまたはアルミニウム合金を
用い、正極と負極との間に介在させる電解質としてアニ
オン交換膜またはアニオン交換樹脂を用いてアルミニウ
ム−空気電池を構成することによって、上記課題を解決
したものである。According to the present invention, an air electrode is used for a positive electrode, aluminum or an aluminum alloy is used for a negative electrode, and an anion exchange membrane or an anion exchange resin is used as an electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode. This problem has been solved by forming an aluminum-air battery.
【０００６】本発明においては、上記のように、電解質
としてアルカリ水溶液に代えてアニオン交換膜またはア
ニオン交換樹脂を用いるので、液としては中性の水を使
用すればよい。したがって、使用中や負極のアルミニウ
ムやアルミニウム合金交換時の安全性を向上させること
ができ、また、製造にあたっての生産性も向上させるこ
とができる。さらに、アニオン交換膜中またはアニオン
交換樹脂中のイオン交換基が所定部位に固定されている
ので、開回路時の負極のアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金の腐食を最小限に抑制でき、負極のアルミニウム
またはアルミニウム合金の利用率が高くなる。In the present invention, as described above, since an anion exchange membrane or an anion exchange resin is used as the electrolyte instead of the alkaline aqueous solution, neutral water may be used as the liquid. Therefore, safety during use or when replacing the aluminum or aluminum alloy of the negative electrode can be improved, and productivity in manufacturing can be improved. Further, since the ion exchange group in the anion exchange membrane or the anion exchange resin is fixed at a predetermined site, corrosion of the aluminum or aluminum alloy of the negative electrode during open circuit can be suppressed to a minimum, and the aluminum or aluminum alloy of the negative electrode can be suppressed. Usage rate is higher.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】本発明においては、正極に空気極
を用いるが、その空気極としては、特に特定のものに限
定されることなく、従来同様のものも用いることができ
る。具体的には、例えば、エルテック社製の空気極（電
極面積：縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ）を正極として用
いることができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, an air electrode is used as a positive electrode. The air electrode is not particularly limited to a specific one, and a conventional one may be used. Specifically, for example, an air electrode (electrode area: 100 mm long × 100 mm wide) manufactured by Eltec Co., Ltd. can be used as the positive electrode.
【０００８】負極にはアルミニウムまたはアルミニウム
合金を用いるが、そのアルミニウム合金としては、例え
ば、アルミニウムに少量のＩｎ、Ｍｎ、Ｇａ、Ｍｇなど
をそれぞれ単独でまたは２種以上合金化させたアルミニ
ウム合金が挙げられる。Aluminum or an aluminum alloy is used for the negative electrode. Examples of the aluminum alloy include an aluminum alloy obtained by alloying aluminum with a small amount of In, Mn, Ga, Mg, etc., alone or in combination of two or more. Can be
【０００９】そして、このアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金からなる負極は、その電解質と接触する側の面
に凹凸を設けて、放電時に生成するＡｌ（ＯＨ）3 など
の反応生成物などが電解質中に脱落しないようにして、
放電分極が高くなるのを防止することができるようにし
ておくことが好ましい。The negative electrode made of aluminum or aluminum alloy is provided with irregularities on the surface in contact with the electrolyte so that reaction products such as Al (OH) 3 generated during discharge do not fall into the electrolyte. Like so
It is preferable to prevent discharge polarization from increasing.
【００１０】本発明において、電解質としてはカチオン
交換膜またはアニオン交換膜を用いるが、そのカチオン
交換膜としては、例えば、ナフィオン（商品名、デュポ
ン社製）、フレミオン（商品名、旭硝子製）、ネオセプ
タＣＭ−１（商品名、トクヤマ社製）などの商品名で市
販されているフッ素樹脂や炭化水素系樹脂を骨格として
カチオン交換能を有するカチオン交換膜が挙げられる。
また、アニオン交換膜としては、例えば、トスフレック
ス〔ＴＯＳＦＬＥＸ（商品名）、東ソー社製〕、ネオセ
プタＡＨＡ（商品名、トクヤマ社製）などの商品名で市
販されているフッ素樹脂や炭化水素系樹脂を骨格として
アニオン交換膜を有するアニオン交換膜などが挙げられ
る。In the present invention, a cation exchange membrane or an anion exchange membrane is used as an electrolyte. A cation exchange membrane having a cation exchange ability using a fluororesin or a hydrocarbon-based resin as a skeleton, which is commercially available under a trade name such as CM-1 (trade name, manufactured by Tokuyama Corporation).
Examples of the anion exchange membrane include fluorine resins and hydrocarbon resins commercially available under trade names such as Tosflex (TOSFLEX (trade name), manufactured by Tosoh Corporation) and Neosepta AHA (trade name, manufactured by Tokuyama Corporation). And an anion exchange membrane having an anion exchange membrane as a skeleton.
【００１１】[0011]
【実施例】つぎに、実施例を挙げて本発明をより具体的
に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例のみに限
定されるものではない。Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to only these examples.
【００１２】実施例１ 正極としては前記例示のエルテック社製の空気極（電極
面積：縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ）を用いた。Example 1 An air electrode (electrode area: 100 mm long × 100 mm wide) manufactured by Eltec Co., Ltd. was used as the positive electrode.
【００１３】負極としては、アルミニウム（純度：９
９．９９％）を用い、その電解質と接触する側の面に凹
凸を設けた形状に加工したものを用いた。すなわち、１
００ｍｍ×１００ｍｍ×１６ｍｍのアルミニウム板を全
厚１５．５ｍｍで片面に細柱を有する形状に片面研削し
て、負極を構成するアルミニウムの片面に所望の凹凸を
設けた。つまり、アルミニウム板の片面に直径１ｍｍ、
高さ１０ｍｍの細柱を５０個×５０個等間隔に形成して
負極とした。そして、電池に組み立てる前にその表面を
軽石粉（ｐｕｍｉｃｅ ｐｏｗｄｅｒ）で磨き、トリク
ロロエタンで脱脂し、続いて蒸留水で５分間の超音波処
理をした。その後、重さを測定した。As the negative electrode, aluminum (purity: 9)
9.99%) and processed into a shape having irregularities on the surface in contact with the electrolyte. That is, 1
One side of a 00 mm × 100 mm × 16 mm aluminum plate was ground to a shape having a total thickness of 15.5 mm and a narrow column on one side, and desired irregularities were provided on one side of aluminum constituting the negative electrode. In other words, one side of the aluminum plate has a diameter of 1 mm,
Nine columns having a height of 10 mm were formed at equal intervals of 50 × 50 to obtain a negative electrode. Then, before assembling into a battery, the surface was polished with pumice powder, degreased with trichloroethane, and then sonicated with distilled water for 5 minutes. Thereafter, the weight was measured.
【００１４】電解質としては、アニオン交換膜〔ネオセ
プタＡＨＡ（商品名）、株式会社トクヤマ社製、スチレ
ンとジビニルベンゼンとの共重合体の４級アミン化物を
製膜したもの〕を用い、上記空気極からなる正極、アニ
オン交換膜からなる電解質およびアルミニウムからなる
負極を、図１に示すように配置して、アルミニウム−空
気電池の発電要素部分を組み立てた。As the electrolyte, an anion-exchange membrane (neoceptor AHA (trade name), manufactured by Tokuyama Corporation, made of a quaternary aminated compound of a copolymer of styrene and divinylbenzene) was used. A positive electrode made of, an electrolyte made of an anion exchange membrane, and a negative electrode made of aluminum were arranged as shown in FIG. 1 to assemble a power generating element portion of an aluminum-air battery.
【００１５】ここで、図１に示す発電要素部分を説明す
ると、１は空気極からなる正極で、２はアニオン交換膜
からなる電解質であり、３はアルミニウムからなる負極
であって、電解質２が正極１と負極３との間に介在して
いる。そして、負極３の電解質２と接触する側の面には
前記のような細柱状加工により凹凸が設けられ、３ａは
その凹部であり、この負極３は電解質２に対して０．１
２５ｔ／ｃｍ2 の圧力で圧着されている。Here, the power generation element shown in FIG. 1 will be described. Reference numeral 1 denotes a cathode made of an air electrode, 2 denotes an electrolyte made of an anion exchange membrane, 3 denotes a negative electrode made of aluminum, and an electrolyte 2 It is interposed between the positive electrode 1 and the negative electrode 3. The surface of the negative electrode 3 on the side in contact with the electrolyte 2 is provided with concavities and convexities by the above-described fine columnar processing, and 3a is a concave portion thereof.
It is crimped at a pressure of 25 t / cm 2 .
【００１６】上記発電要素を有するアルミニウム−空気
電池に対して２０ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度（ただし、負
極と電解質との接触面積あたり）で２０分間放電した後
に、負極を取り出して、蒸留水で洗浄し、乾燥した後、
重さを測定した。放電前後の負極の重量差を負極の腐食
量とし、その腐食量から放電に伴う腐食率を求めた。そ
の結果を表１に示す。After discharging the aluminum-air battery having the power generating element at a current density of 20 mA / cm 2 (but per contact area between the negative electrode and the electrolyte) for 20 minutes, the negative electrode is taken out and washed with distilled water. And after drying
The weight was measured. The difference in weight of the negative electrode before and after the discharge was defined as the amount of corrosion of the negative electrode, and the corrosion rate associated with the discharge was determined from the amount of corrosion. Table 1 shows the results.
【００１７】比較例１ 負極としては、寸法が２０ｍｍ×２０ｍｍ×１４．５３
ｍｍのアルミニウムを用いた。負極のアルミニウムの寸
法を上記のようにしたのは、実施例１の負極の放電電流
密度と一致させるためである。Comparative Example 1 The size of the negative electrode was 20 mm × 20 mm × 14.53.
mm of aluminum was used. The reason why the dimensions of aluminum of the negative electrode were set as described above is to make the same as the discharge current density of the negative electrode of Example 1.
【００１８】また、それに伴って、正極の放電電流密度
を実施例１の場合とできるかぎり近付けるため、正極を
構成する空気極の電極面積を２０ｍｍ×２０ｍｍとし
た。電解質としては、濃度が４ｍｏｌ／ｌの水酸化ナト
リウム溶液を用いた。また、セパレータとしては、スル
ホン化処理ポリオレフィン系不織布を用いた。Accordingly, in order to make the discharge current density of the positive electrode as close as possible to that of the first embodiment, the electrode area of the air electrode constituting the positive electrode was set to 20 mm × 20 mm. A sodium hydroxide solution having a concentration of 4 mol / l was used as the electrolyte. As the separator, a sulfonated polyolefin-based nonwoven fabric was used.
【００１９】上記発電要素を有する比較例１のアルミニ
ウム−空気電池を、実施例１と同様に室温下で放電さ
せ、放電に伴う負極の腐食率を調べた。その結果を表１
に示す。なお、実施例１、比較例１とも、それぞれ５個
の電池について、負極のアルミニウムの腐食率を調べた
ので、表１には、実施例１、比較例１とも、それぞれ５
個の電池中で腐食率の最も少なかったものから腐食率が
最も多かったものまでの範囲で示している。The aluminum-air battery of Comparative Example 1 having the above-described power generating element was discharged at room temperature in the same manner as in Example 1, and the corrosion rate of the negative electrode accompanying the discharge was examined. Table 1 shows the results.
Shown in In addition, in Example 1 and Comparative Example 1, the corrosion rate of aluminum of the negative electrode was examined for each of the five batteries.
The range from the lowest corrosion rate to the highest corrosion rate among the individual batteries is shown.
【００２０】[0020]
【表１】 [Table 1]
【００２１】表１に示す結果から明らかなように、実施
例１は、比較例１に比べて、放電に伴う負極の腐食が少
なかった。As is evident from the results shown in Table 1, in Example 1, the corrosion of the negative electrode due to discharge was smaller than in Comparative Example 1.
【００２２】[0022]
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、安全
性が高く、かつ負極の腐食率が少なく、負極の利用率が
高いアルミニウム−空気電池を提供することができた。As described above, according to the present invention, an aluminum-air battery having high safety, a low negative electrode corrosion rate, and a high negative electrode utilization rate can be provided.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明に係るアルミニウム−空気電池の発電要
素部分の一例を模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing one example of a power generation element portion of an aluminum-air battery according to the present invention.
１ 正極 ２ 電解質 ３ 負極 ３ａ 凹部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode 2 Electrolyte 3 Negative electrode 3a Recess
フロントページの続き (72)発明者 柏野 博志 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 有島 康夫 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内 Ｆターム(参考） 5H032 AA01 AS02 AS11 CC11 CC16 CC17 EE08 HH05 Continued on the front page (72) Inventor Hiroshi Kashino 1-88 Ushitora, Ibaraki City, Osaka Prefecture Inside Hitachi Maxell Co., Ltd. (72) Inventor Yasuo Arishima 1-188 Ushitora 1-City, Ibaraki City, Osaka Hitachi Maxell Stock In-house F-term (reference) 5H032 AA01 AS02 AS11 CC11 CC16 CC17 EE08 HH05
Claims (2)
ムまたはアルミニウム合金を用い、正極と負極との間に
介在させる電解質としてアニオン交換膜またはアニオン
交換樹脂を用いたことを特徴とするアルミニウム−空気
電池。An aluminum-air comprising an air electrode for a positive electrode, aluminum or an aluminum alloy for a negative electrode, and an anion exchange membrane or an anion exchange resin as an electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode. battery.
設けたことを特徴とする請求項１記載のアルミニウム−
空気電池。2. The aluminum alloy according to claim 1, wherein the surface of the negative electrode in contact with the electrolyte is provided with irregularities.
Air battery.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000375480A JP2002184472A (en) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | Aluminum-air battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000375480A JP2002184472A (en) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | Aluminum-air battery |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002184472A true JP2002184472A (en) | 2002-06-28 |
Family
ID=18844491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000375480A Withdrawn JP2002184472A (en) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | Aluminum-air battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002184472A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006093022A (en) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Kobe Steel Ltd | Air secondary battery |
| WO2013152670A1 (en) * | 2012-04-10 | 2013-10-17 | 德阳东深新能源科技有限公司 | High-power aluminum-air battery system |
| JP2014520372A (en) * | 2011-06-17 | 2014-08-21 | フルイディック，インク． | Metal-air cell with ion exchange material |
| JP5644873B2 (en) * | 2011-02-16 | 2014-12-24 | 富士通株式会社 | Air secondary battery |
| US9768472B2 (en) | 2011-06-17 | 2017-09-19 | Fluidic, Inc. | Synthesis of hetero ionic compounds using dialkylcarbonate quaternization |
| US11424484B2 (en) | 2019-01-24 | 2022-08-23 | Octet Scientific, Inc. | Zinc battery electrolyte additive |
-
2000
- 2000-12-11 JP JP2000375480A patent/JP2002184472A/en not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006093022A (en) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Kobe Steel Ltd | Air secondary battery |
| JP4485891B2 (en) * | 2004-09-27 | 2010-06-23 | 株式会社神戸製鋼所 | Air secondary battery |
| JP5644873B2 (en) * | 2011-02-16 | 2014-12-24 | 富士通株式会社 | Air secondary battery |
| JP2014520372A (en) * | 2011-06-17 | 2014-08-21 | フルイディック，インク． | Metal-air cell with ion exchange material |
| US9768472B2 (en) | 2011-06-17 | 2017-09-19 | Fluidic, Inc. | Synthesis of hetero ionic compounds using dialkylcarbonate quaternization |
| US9793586B2 (en) | 2011-06-17 | 2017-10-17 | Fluidic, Inc. | Synthesis of hetero compounds using dialkylcarbonate quaternation |
| US9935319B2 (en) | 2011-06-17 | 2018-04-03 | Fluidic, Inc. | Synthesis of hetero ionic compounds using dialkylcarbonate quaternization |
| WO2013152670A1 (en) * | 2012-04-10 | 2013-10-17 | 德阳东深新能源科技有限公司 | High-power aluminum-air battery system |
| US11424484B2 (en) | 2019-01-24 | 2022-08-23 | Octet Scientific, Inc. | Zinc battery electrolyte additive |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5047300A (en) | Ultra-thin plate electrochemical cell | |
| JPS6360510B2 (en) | ||
| CA2161076A1 (en) | An anode with an anode active material retaining body having a number ofpores distributed therein for rechargeable battery, rechargeable batteryprovided with said anode, and process for the production of said anode | |
| EP3635805B1 (en) | Lead-acid battery | |
| WO2017084372A1 (en) | New-generation dual-electrolyte zinc secondary battery | |
| GB2023918A (en) | Galvanic cell | |
| KR20130043308A (en) | Secondary battery | |
| JP2002184472A (en) | Aluminum-air battery | |
| US20190393512A1 (en) | Battery grid | |
| JP2003346888A (en) | Lead-acid battery | |
| WO2017159299A1 (en) | Lead storage battery | |
| JP2006150151A (en) | Electrolytic cell of electrolytic water generator | |
| WO2003026046A1 (en) | Active material for cell and its manufacturing method | |
| JP3066141B2 (en) | Lithium secondary battery | |
| WO2014104146A1 (en) | Vanadium redox battery | |
| US6207316B1 (en) | Rechargeable battery system with large-pored and small-pored separator arrangement | |
| JP5737727B2 (en) | Magnesium battery | |
| US3202544A (en) | Alkaline accumulator | |
| KR20170113908A (en) | Lithium ion capacitor | |
| JP4726182B2 (en) | Fuel cell stack | |
| KR20160041645A (en) | Jelly roll type electrode assembly for secondary battery | |
| JP2000158186A5 (en) | ||
| JP2020123535A (en) | Negative electrode for all solid state battery | |
| CN219419225U (en) | Battery and battery pack | |
| CN220138345U (en) | Pole piece, battery core and battery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080304 |