JP2019102245A - 二次電池およびフロー電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】充電容量の低下を低減することができる二次電池およびフロー電池の提供。【解決手段】二次電池は、正極2及び負極3と、電解液6と、気体8と、反応部10とを備える。電解液6が、正極2及び負極3に接触し気体が、酸素分圧が10−5atm以下であり、反応部10が、正極2、負極3、電解液6及び気体8を収容しており、二次電池と流動装置とを備え、流動装置が、電解液6を流動させるフロー電池1。【選択図】図1
Description
開示の実施形態は、二次電池およびフロー電池に関する。
従来、正極と負極との間に、テトラヒドロキシ亜鉛酸イオン([Zn(OH)4]2−)を含有する電解液を循環させるフロー電池が知られている(例えば、非特許文献1参照)。
また、亜鉛種などの活物質を含む負極を、選択的イオン電導性を有するイオン電導層で覆うことでデンドライトの成長を抑制する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
Y. Ito. et al.: Zinc morphology in zinc-nickel flow assisted batteries and impact on performance, Journal of Power Sources, Vol. 196, pp. 2340-2345, 2011
しかしながら、上記に記載の電池では、意図しない電極反応に起因して充電容量が低下する懸念があった。
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、充電容量の低下を低減することができる二次電池およびフロー電池を提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係る二次電池は、正極および負極と、電解液と、気体と、反応部とを備える。電解液は、前記正極および前記負極に接触する。気体は、酸素分圧が10−5atm以下である。反応部は、前記正極、前記負極、前記電解液および前記気体を収容している。
実施形態の一態様の二次電池およびフロー電池によれば、充電容量の低下を低減することができる。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する二次電池およびフロー電池の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係るフロー電池の概略を示す図である。図1に示すフロー電池1は、筐体17に収容された反応部10および発生部9と、供給部14とを備える。反応部10は、正極2と、負極3と、隔膜4,5と、電解液6と、粉末7とを備える。フロー電池1は、発生部9で発生した気泡8を電解液6中で浮上させることにより反応部10内に収容された電解液6を流動させる装置である。フロー電池1は、二次電池の一例であり、発生部9は、流動装置の一例である。
図1は、第1の実施形態に係るフロー電池の概略を示す図である。図1に示すフロー電池1は、筐体17に収容された反応部10および発生部9と、供給部14とを備える。反応部10は、正極2と、負極3と、隔膜4,5と、電解液6と、粉末7とを備える。フロー電池1は、発生部9で発生した気泡8を電解液6中で浮上させることにより反応部10内に収容された電解液6を流動させる装置である。フロー電池1は、二次電池の一例であり、発生部9は、流動装置の一例である。
なお、説明を分かりやすくするために、図1には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするZ軸を含む3次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、後述の説明に用いる他の図面でも示す場合がある。また、図1に示すフロー電池1と同様の構成については同じ符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
正極2は、例えば、ニッケル化合物、マンガン化合物またはコバルト化合物を正極活物質として含有する導電性の部材、あるいはニッケル金属である。ニッケル化合物は、例えば、オキシ水酸化ニッケル、水酸化ニッケル、コバルト化合物含有水酸化ニッケル等が使用できる。マンガン化合物は、例えば、二酸化マンガン等が使用できる。コバルト化合物は、例えば、水酸化コバルト、オキシ水酸化コバルト等が使用できる。また、正極2は、黒鉛、カーボンブラック、導電性樹脂等を含んでもよい。電解液6が分解される酸化還元電位の観点からは、正極2はニッケル化合物を含有してもよい。
負極3は、負極活物質を金属として含む。負極3は、例えば、ステンレスや銅などの金属板や、ステンレスや銅板の表面をニッケルやスズ、亜鉛でメッキ処理したものを使用することができる。また、メッキ処理された表面が一部酸化されたものを負極3として使用してもよい。
負極3は、正極2を挟んで互いに向かい合うように配置された負極3Aおよび負極3Bを含む。正極2および負極3は、負極3Aと、正極2と、負極3Bとが予め定められた間隔でY軸方向に沿って順に並ぶように配置されている。このように隣り合う正極2と負極3との間隔をそれぞれ設けることにより、正極2と負極3との間における電解液6および気泡8の流通経路が確保される。
隔膜4,5は、正極2の厚み方向、すなわちY軸方向の両側を挟むように配置される。隔膜4,5は、電解液6に含まれるイオンの移動を許容する材料で構成される。具体的には、隔膜4,5の材料として、例えば、隔膜4,5が水酸化物イオン伝導性を有するように、陰イオン伝導性材料が挙げられる。陰イオン伝導性材料としては、例えば、有機ヒドロゲルのような三次元構造を有するゲル状の陰イオン伝導性材料、または固体高分子型陰イオン伝導性材料などが挙げられる。固体高分子型陰イオン伝導性材料は、例えば、ポリマーと、周期表の第1族〜第17族より選択された少なくとも一種類の元素を含有する、酸化物、水酸化物、層状複水酸化物、硫酸化合物およびリン酸化合物からなる群より選択された少なくとも一つの化合物とを含む。
隔膜4,5は、好ましくは、水酸化物イオンよりも大きいイオン半径を備えた[Zn(OH)4]2−等の金属イオン錯体の透過を抑制するように緻密な材料で構成されると共に所定の厚さを有する。緻密な材料としては、例えば、アルキメデス法で算出された90%以上、より好ましくは92%以上、さらに好ましくは95%以上の相対密度を有する材料が挙げられる。所定の厚さは、例えば、10μm〜1000μm、より好ましくは50μm〜500μmである。
この場合には、充電の際に、負極3A,3Bにおいて析出する亜鉛がデンドライト(針状結晶)として成長し、隔膜4,5を貫通することを低減することができる。その結果、互いに向かい合う負極3と正極2との間の導通を低減することができる。
電解液6は、亜鉛種を含有するアルカリ水溶液である。電解液6中の亜鉛種は、[Zn(OH)4]2−として電解液6中に溶存している。電解液6は、例えば、K+やOH−を含むアルカリ水溶液に亜鉛種を飽和させたものを使用することができる。なお、電解液6は、後述する粉末7とともに調製すれば、充電容量を大きくできる。ここで、アルカリ水溶液としては、例えば、6.7moldm−3の水酸化カリウム水溶液を使用することができる。また、1dm−3の水酸化カリウム水溶液に対し、0.5molの割合でZnOを添加し、必要に応じて後述する粉末7を追加することにより電解液6を調製することができる。さらに、酸素発生抑制を目的に、水酸化リチウムや水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の水酸化物を添加してもよい。
粉末7は、亜鉛を含む。具体的には、粉末7は、例えば粉末状に加工または生成された酸化亜鉛、水酸化亜鉛等である。粉末7は、アルカリ水溶液中には容易に溶解するが、亜鉛種の飽和した電解液6中には溶解せずに分散または浮遊し、一部が沈降した状態で電解液6中に混在する。電解液6が長時間静置されていた場合、ほとんどの粉末7が、電解液6の中で沈降した状態になることもあるが、電解液6に対流等を生じさせれば、沈降していた粉末7の一部は、電解液6に分散または浮遊した状態になる。つまり、粉末7は、電解液6中に移動可能に存在している。なお、ここで移動可能とは、粉末7が、周囲の他の粉末7の間にできた局所的な空間の中のみを移動できることではなく、電解液6の中を別の位置に粉末7が移動することにより、当初の位置以外の電解液6に粉末7が晒されるようになっていることを表す。さらに、移動可能の範疇には、正極2および負極3の両方の近傍まで粉末7が移動できるようになっていることや、筐体17内に存在する電解液6中の、ほぼどこにでも粉末7が移動できるようになっていることが含まれる。電解液6中に溶存する亜鉛種である[Zn(OH)4]2−が消費されると、電解液6中に混在する粉末7は、粉末7および電解液6が互いに平衡状態を維持するように電解液6中に溶存する亜鉛種が飽和するまで溶解する。
気泡8は、発生部9の吐出口9aから電解液6中に供給された気体により発生する。気泡8は、所定の間隔で配置された電極間、すなわち、負極3Aと正極2との間、正極2と負極3Bとの間において、それぞれ電解液6中を浮上する。電解液6中を気泡8として浮上した気体は、電解液6の液面6aで消滅し、反応部10の上部を覆う上板18と電解液6の液面6aとの間に気体層13を構成する。なお、気泡8および気体層13を構成する気体に関する詳細な説明は後述する。
ここで、フロー電池1における電極反応について、正極活物質として水酸化ニッケルを適用したニッケル亜鉛電池を例に挙げて説明する。充電時における正極2および負極3での反応式はそれぞれ、以下のとおりである。
正極:Ni(OH)2 + OH− → NiOOH + H2O + e−
負極:[Zn(OH)4]2− + 2e− → Zn +4OH−
負極:[Zn(OH)4]2− + 2e− → Zn +4OH−
一般的には、この反応に伴って負極3で生成したデンドライトが正極2側へ成長し、正極2と負極3とが導通する懸念がある。反応式から明らかなように、負極3では、充電により亜鉛が析出するのに伴い、負極3の近傍における[Zn(OH)4]2−の濃度が低下する。そして、析出した亜鉛の近傍で[Zn(OH)4]2−の濃度が低下する現象が、デンドライトとして成長する一因である。すなわち、充電時に消費される電解液6中の[Zn(OH)4]2−を補給することにより、電解液6中の亜鉛種である[Zn(OH)4]2−の濃度が飽和状態に保持される。これにより、デンドライトの成長が低減され、正極2と負極3との導通が低減される。
第1の実施形態に係るフロー電池1では、電解液6中に亜鉛を含む粉末7を混在させるとともに、発生部9の吐出口9aから電解液6中に気体を供給して気泡8を発生させる。気泡8は、負極3Aと正極2との間、正極2と負極3Bとの間のそれぞれにおいて反応部10の下方から上方に向かって電解液6中を浮上する。
また、電極間における上記した気泡8の浮上に伴い、電解液6には上昇液流が発生し、負極3Aと正極2との間、正極2と負極3Bとの間では反応部10の内底10e側から上方に向かって電解液6が流動する。そして、電解液6の上昇液流に伴い、主に反応部10の内壁10aと負極3Aとの間、および内壁10bと負極3Bとの間で下降液流が発生し、電解液6が反応部10の内部を上方から下方に向かって流動する。
これにより、充電によって電解液6中の[Zn(OH)4]2−が消費されると、これに追従するように粉末7中の亜鉛が溶解することで[Zn(OH)4]2−が電解液6中に補給される。このため、電解液6中の[Zn(OH)4]2−の濃度を飽和状態に保つことができ、デンドライトの成長に伴う正極2と負極3との導通を低減することができる。
なお、粉末7としては、酸化亜鉛および水酸化亜鉛以外に、金属亜鉛、亜鉛酸カルシウム、炭酸亜鉛、硫酸亜鉛、塩化亜鉛などが挙げられ、酸化亜鉛および水酸化亜鉛が好ましい。
また、負極3では、放電によりZnが消費され、[Zn(OH)4]2−を生成するが、電解液6はすでに飽和状態であるため、電解液6中では、過剰となった[Zn(OH)4]2−からZnOが析出する。このとき負極3で消費される亜鉛は、充電時に負極3の表面に析出した亜鉛である。このため、元来亜鉛種を含有する負極を用いて充放電を繰り返す場合とは異なり、負極3の表面形状が変化するいわゆるシェイプチェンジが生じない。これにより、第1の実施形態に係るフロー電池1によれば、負極3の経時劣化を低減することができる。なお、電解液6の状態によっては、過剰となった[Zn(OH)4]2−から析出するのは、Zn(OH)2や、ZnOとZn(OH)2とが混合したものになる。
上記したように、負極3では、充電により析出した亜鉛が、放電により消費されるまで負極3の表面に付着した状態で溶解せずに保持されることにより充電容量が維持される。ただし、負極3の表面に付着した亜鉛は、放電に起因せずとも溶解する場合がある。例えば、電解液6中に含まれる溶存酸素濃度が所定の値を超えると、負極3の表面に付着した亜鉛が酸化され、[Zn(OH)4]2−となって電解液6中に溶解することがあり、充電容量が低下する。
そこで、第1の実施形態に係るフロー電池1では、反応部10に収容される気体の酸素分圧に上限を設定することとした。反応部10は、酸素分圧が10−5atm以下、より好ましくは10−7atm以下の気体を収容する。ここでいう「酸素分圧」とは、発生部9の内部に貯留された気体の酸素分圧である。このように反応部10内に収容される気体の酸素分圧を規定することにより、電解液6中に含まれる溶存酸素濃度を所定値以下とすることができる。特に、反応部10に収容される気体の酸素分圧を10−7atm以下とすると、熱力学的には金属亜鉛と酸素とが反応しなくなり、充電容量の低下は理論上起こらなくなる。このため、第1の実施形態に係るフロー電池1によれば、充電容量の低下を低減することができる。
また、反応部10に収容される気体は、例えば正極2、負極3A,3Bおよび電解液6に対して不活性な気体で構成される。このような気体としては、例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス、またはアルゴンガスなどが挙げられる。電解液6に不活性な気体を気泡8として発生させることにより、気泡8に接触する電解液6の変性を低減することができる。また、例えば、亜鉛種を含有するアルカリ水溶液である電解液6の劣化を低減し、電解液6のイオン伝導度を高く維持することができる。なお、このような電解液6に不活性な気体は、反応部10に収容する前の酸素分圧が10−5atm以下、好ましくは10−7atm以下となるように必要に応じて酸素除去を行い、窒素雰囲気その他の低酸素雰囲気下で反応部10に収容される。なお、反応部10への気体の収容は、低酸素雰囲気下に限らず、例えば大気雰囲気下でフロー電池1内に残存する空気を置換するように行ってもよい。
第1の実施形態に係るフロー電池1についてさらに説明する。発生部9は、反応部10の下方に配置されている。発生部9は、後述する供給部14から供給された気体を一時的に貯留するよう内部が中空となっている。また、反応部10の内底10eは、発生部9の中空部分を覆うように配置されており、発生部9の天板を兼ねている。
また、内底10eは、X軸方向およびY軸方向に沿って並ぶ複数の吐出口9aを有している。発生部9は、供給部14から供給された気体を吐出口9aから吐出することにより、電解液6中に気泡8を発生させる。吐出口9aは、例えば0.05mm以上0.5mm以下の直径を有する。吐出口9aの直径をこのように規定することにより、吐出口9aから発生部9の内部の中空部分に電解液6や粉末7が進入する不具合を低減することができる。また、吐出口9aから吐出される気体に対し、気泡8を発生させるのに適した圧力損失を与えることができる。
また、吐出口9aのX軸方向に沿った間隔(ピッチ)は、例えば、2.5mm以上10mm以下である。ただし、吐出口9aは、発生した気泡8を互いに向かい合う正極2と負極3との間にそれぞれ適切に流動させることができるように配置されるものであれば、大きさや間隔に制限はない。
ここで、発生部9および反応部10を有する筐体17および上板18は、例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレンなど、耐アルカリ性および絶縁性を有する樹脂材料で構成される。筐体17および上板18は、好ましくは互いに同じ材料で構成されるが、異なる材料で構成されてもよい。また、発生部9は、反応部10の内部に配置されてもよい。
供給部14は、配管16を介して筐体17の内部から回収された気体を、配管15を介して発生部9に供給する。供給部14は、例えば気体を移送可能なポンプ(気体ポンプ)、コンプレッサまたはブロワである。供給部14の気密性を高くすれば、気体や電解液6に由来する水蒸気を外部に漏出させることによるフロー電池1の発電性能の低下が起きにくい。
また、供給部14と発生部9との間に、酸素除去部11を備えてもよい。酸素除去部11は、反応部10から回収した気体から酸素を除去するように構成される。酸素除去部11としては、例えば酸素吸着性を有する樹脂または金属を適用することができる。ただし、発生部9に供給する気体の酸素分圧を10−5atm以下、好ましくは10−7以下とすることができるものであればこれらに限定されるものではなく、例えばPSA(Pressure Swing Adsorption)を利用した窒素発生装置等であってもよい。このように供給部14と発生部9との間に酸素除去部11を配置することにより、例えばフロー電池1の過充電による電解液6中での酸素発生により反応部10中における酸素濃度が一時的に上昇した場合や、供給部14の外部からの空気の漏れこみが生じた場合であっても、発生部9から電解液6中に吐出される気体の酸素分圧を規定値以下となるように保持することができる。このため、充電容量の低下を低減することができる。
また、酸素除去部11は、反応部10の外部に配置される。このように酸素除去部11を反応部10の外部に配置することにより、例えば酸素除去部11を着脱可能な構成とすることで交換作業が容易になる。
また、気体層13に、酸素除去部12をさらに備えてもよい。酸素除去部12は、反応部10内で発生した、あるいは気泡8として浮上した気体から酸素を除去するように構成される。酸素除去部12は、例えば酸素除去部11と同様の構成とすることができる。このように気体層13に酸素除去部12を配置することにより、例えば供給部14が停止状態の場合であっても、反応部10に収容された気体の酸素分圧を規定値以下となるように保持することができ、充電容量の低下をさらに低減することができる。なお、酸素除去部12は、電解液6に接触してもよく、また電解液6に接触しなくてもよい。
また、フロー電池1は、配管15あるいは配管16などに設けられた弁(図示せず)を通じて、反応部10に気体を供給するタンク(図示せず)を備えていてもよい。タンクには、1atmの圧力下で、酸素分圧が10−5atm以下、さらに10−7atm以下の気体となる物質が収容されている。収容されている物質が気体の状態であれば、収容された状態で、全圧力に対する酸素分圧が10−5atm以下、さらに10−7atm以下となっている。タンクに収容される物質は、例えば、初期状態において大気雰囲気下でフロー電池1内に残存する空気を置換するように、気体の状態で反応部10に送られる。また、フロー電池1を使用中に反応部10内の気体の酸素分圧が高くなった際に、酸素分圧を低くするために反応部10に送られてもよい。また、反応部10内の気体が窒素ガス、ヘリウムガス、ネオンガスまたはアルゴンガスである場合に、それらの純度が低くなった際に、純度を高くするために送られてもよい。
次に、フロー電池1における電極間の接続について説明する。図2は、第1の実施形態に係るフロー電池1の電極間の接続の一例について説明する図である。
図2に示すように、負極3Aおよび負極3Bは並列接続されている。このように負極を並列に接続することにより、正極および負極の総数が異なる場合であってもフロー電池1の各電極間を適切に接続し、使用することができる。
また、第1の実施形態に係るフロー電池1では、正極2を挟んで互いに向かい合うように配置された負極3A,3Bを備える。このように1つの正極2に対して2つの負極3A,3Bが対応したフロー電池1では、正極と負極とが1:1で対応するフロー電池と比較して負極1つ当たりの電流密度が低下する。このため、第1の実施形態に係るフロー電池1によれば、負極3A,3Bでのデンドライトの生成がさらに低減されるため、負極3A,3Bと正極2との導通をさらに低減することができる。
なお、上記したフロー電池1では、合計3枚の電極が、負極3および正極2が交互に配置されるように構成されたが、これに限らず、4枚以上の電極を交互に配置するようにしてもよく、正極2および負極3をそれぞれ1枚ずつ配置させてもよい。このとき、一方の端部が正極2、他方の端部が負極3となるように同枚数の負極3および正極2をそれぞれ交互に配置してもよい。かかる場合、電極間の接続は並列であってもよく、直列であってもよい。
また、上記したフロー電池1では、両端がともに負極(3A,3B)となるように構成されたが、これに限らず、両端がともに正極となるように構成してもよい。
<第2の実施形態>
図3は、第2の実施形態に係るフロー電池の概略を示す図である。図3に示すフロー電池1Aは、図1に示す発生部9、酸素除去部11に代えて、発生部9A、酸素除去部11Aを備えることを除き、第1の実施形態に係るフロー電池1と同様の構成を有している。
図3は、第2の実施形態に係るフロー電池の概略を示す図である。図3に示すフロー電池1Aは、図1に示す発生部9、酸素除去部11に代えて、発生部9A、酸素除去部11Aを備えることを除き、第1の実施形態に係るフロー電池1と同様の構成を有している。
発生部9Aは、反応部10の内部に収容されている。発生部9Aは、後述する供給部14から供給された気体を一時的に貯留するよう内部が中空となっており、供給部14から供給された気体を吐出して電解液6中に気泡8を発生させるようにX軸方向およびY軸方向に沿って並ぶ複数の吐出口9Aaを有している。なお、吐出口9Aaは図1に示す発生部9が有する吐出口9aと同様であるため、詳細な説明は省略する。
酸素除去部11Aは、反応部10の内部であって、供給部14と発生部9Aとの間に配置される。酸素除去部11Aは、反応部10から回収した気体から酸素を除去するように構成される。酸素除去部11Aとしては、図1に示す酸素除去部11と同様のものを適用することができる。ただし、酸素除去部11Aの外側が電解液6と接触するため、酸素除去部11Aは耐電解液性の筐体に収容されてもよい。このように反応部10の内部に酸素除去部11Aを配置することにより、例えば供給部14に接続された配管15から筐体17内部の反応部10に至る間で空気の漏れこみが生じた場合であっても、発生部9Aから電解液6中に吐出される気体の酸素分圧を規定値以下となるように保持することができる。このため、充電容量の低下をさらに低減することができる。
<第3の実施形態>
図4は、第3の実施形態に係るフロー電池の概略を示す図である。図3に示すフロー電池1Bは、図1に示す発生部9、酸素除去部12、供給部14、配管15,16、に代えて、酸素除去部12A、供給部14a、配管15a,16aを備えることを除き、第1の実施形態に係るフロー電池1と同様の構成を有している。
図4は、第3の実施形態に係るフロー電池の概略を示す図である。図3に示すフロー電池1Bは、図1に示す発生部9、酸素除去部12、供給部14、配管15,16、に代えて、酸素除去部12A、供給部14a、配管15a,16aを備えることを除き、第1の実施形態に係るフロー電池1と同様の構成を有している。
供給部14aは、配管16aを介して筐体17の内部から回収された、粉末7が混在する電解液6を、配管15aを介して筐体17の下部に供給する。供給部14aは、流動装置の一例である。
供給部14aは、例えば電解液6を移送可能なポンプである。供給部14aの気密性を高くすれば、粉末7および電解液6を外部に漏出させることによるフロー電池1Bの発電性能の低下が起きにくい。そして、筐体17の内部に送られた電解液6は、第1の実施形態に係るフロー電池1と同様に、各電極間を上方に流動する間に充放電反応に供されることとなる。
このように発生部9を有しないフロー電池1Bにおいても、気体層13に酸素除去部12Aを配置することにより、過充電による反応部10内での酸素の発生や、供給部14aを含む流動装置の外部からの空気の漏れこみが発生した場合であっても、反応部10に収容された気体の酸素分圧を規定値以下となるように保持することができる。このため、第3の実施形態に係るフロー電池1Bによれば、充電容量の低下を低減することができる。
なお、図4に示すフロー電池1Bでは、配管16aに接続された開口が、各電極の主面と向かい合う反応部10の内壁10b、すなわち筐体17のY軸方向側の端部に設けられているが、これに限らず、X軸方向側の端部に設けられてもよい。また、酸素除去部12Aは、図示したように配管16aに接続された開口に近い場所に配置することができるが、例えば気体層13との接触面積を高めるために上板18の下側に延在するように配置されてもよい。
また、図4に示すフロー電池1Bでは、供給部14aは、粉末7が混在する電解液6を筐体17に供給するとしたが、これに限らず、電解液6のみを供給することとしてもよい。かかる場合、例えば配管16aの途中に、粉末7が混在する電解液6を一時的に貯留するタンクを設け、タンク内部において電解液6中に溶解する[Zn(OH)4]2−の濃度を調整することとしてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、図1に示すフロー電池1に、図3に示すフロー電池1Aが有する酸素除去部11Aをさらに配置させてもよい。また、図3に示すフロー電池1Aに、図1に示すフロー電池1が有する酸素除去部11をさらに配置させてもよい。
また、上記した各実施形態では、電解液6中に粉末7が混在されているとして説明したが、これに限らず、粉末7を有しなくてもよい。かかる場合、負極3が含有する負極活物質を増量するとよい。
なお、供給部14,14aは、常時動作させてもよいが、電力消費を低減する観点から、放電時には充電時よりも気体または電解液6の供給レートを低下させてもよい。
また、上記した各実施形態では、電解液6が流動するフロー電池1〜1Bとして説明したが、これに限らず、電解液6が流動しなくてもよい。かかる場合、フロー電池1〜1Bは、粉末7、発生部9,9Aおよび供給部14,14aを有しない二次電池として利用される。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
1,1A,1B フロー電池
2 正極
3,3A,3B 負極
4,5 隔膜
6 電解液
7 粉末
8 気泡
9,9A 発生部
9a,9Aa 吐出口
10 反応部
11,11A,12,12A 酸素除去部
14,14a 供給部
17 筐体
18 上板
2 正極
3,3A,3B 負極
4,5 隔膜
6 電解液
7 粉末
8 気泡
9,9A 発生部
9a,9Aa 吐出口
10 反応部
11,11A,12,12A 酸素除去部
14,14a 供給部
17 筐体
18 上板
Claims (9)
- 正極および負極と、
前記正極および前記負極に接触する電解液と、
酸素分圧が10−5atm以下の気体と、
前記正極、前記負極、前記電解液および前記気体を収容している反応部と
を備えることを特徴とする二次電池。 - 前記反応部は、前記反応部に収容する前の酸素分圧が10−5atm以下の前記気体を収容することを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
- 正極および負極と、
前記正極および前記負極に接触する電解液と、
前記正極、前記負極および前記電解液を収容している反応部と、
前記反応部に供給される、全圧力に対する酸素分圧が10−5atm以下の気体を収容しているタンクと
を備えることを特徴とする二次電池。 - 前記気体は、窒素、ヘリウム、ネオンまたはアルゴンを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の二次電池。
- 前記電解液は、亜鉛種の飽和したアルカリ水溶液であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の二次電池。
- 請求項1〜5のいずれか1つに記載の二次電池と、
前記電解液を流動させる流動装置と
を備えることを特徴とするフロー電池。 - 前記流動装置は、酸素分圧が10−5atm以下の気体を前記電解液中に吐出して気泡を発生させる発生部を含むことを特徴とする請求項6に記載のフロー電池。
- 前記反応部から回収した気体から酸素を除去する酸素除去部をさらに備え、
前記発生部は、前記酸素除去部から送られた気体を前記電解液中に吐出することを特徴とする請求項7に記載のフロー電池。 - 亜鉛を含み、前記電解液中を移動可能に混在する粉末
をさらに備えることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1つに記載のフロー電池。
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---|---|---|---|
JP2017231189A JP2019102245A (ja) | 2017-11-30 | 2017-11-30 | 二次電池およびフロー電池 |
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2017142042A1 (ja) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 京セラ株式会社 | フロー電池 |
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-
2017
- 2017-11-30 JP JP2017231189A patent/JP2019102245A/ja active Pending
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