JPH02270270A - 亜鉛―臭素電池の運転方法 - Google Patents
亜鉛―臭素電池の運転方法Info
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- JPH02270270A JPH02270270A JP1091234A JP9123489A JPH02270270A JP H02270270 A JPH02270270 A JP H02270270A JP 1091234 A JP1091234 A JP 1091234A JP 9123489 A JP9123489 A JP 9123489A JP H02270270 A JPH02270270 A JP H02270270A
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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
- H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
- H01M12/08—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of a fuel-cell type and a half-cell of the secondary-cell type
- H01M12/085—Zinc-halogen cells or batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/70—Arrangements for stirring or circulating the electrolyte
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- 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
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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】
A、産業上の利用分野
この発明は亜鉛−臭素電池の運転方法に関する。
89発明の概要
この発明は亜鉛−臭素電池の運転方法において、1つの
電解液システムに対し、2つの亜鉛−臭素電池本体シス
テムを設けて、この2つの電池本体を交互に充放電させ
るようにしたことにより、亜鉛のデンドライトを抑制す
ることができるとともに、電池本体の寿命を飛躍的に向
上させることができるようにしたものである。
電解液システムに対し、2つの亜鉛−臭素電池本体シス
テムを設けて、この2つの電池本体を交互に充放電させ
るようにしたことにより、亜鉛のデンドライトを抑制す
ることができるとともに、電池本体の寿命を飛躍的に向
上させることができるようにしたものである。
C0従来の技術
亜鉛−臭素電池の基本構成を第5図に示す。図中、lは
セル(電池本体)、2はこのセルl内を正極(陽極)側
と負極(陰極)側に仕切るセパレータで、正極側には正
極電極3を設けるとともに、Z n B r t −B
r tの水溶液からなる正極電解液4を収納し、負極
側には負極電極5を設けるとともに、ZnBrtの水溶
液からなる負極電解eL6を収納する。7は正極電解液
4を貯蔵する貯蔵槽、8は負極電解液6を貯蔵する貯蔵
槽、9は前記セル1の正極側と貯蔵槽7との間に設けた
循環路、10は前記セルlの負極側と貯蔵槽8との間に
設けた循環路、11は正極側の循環路9に設けたポンプ
、12は負極側の循環路lOに設けたポンプ、13は正
極端子、14は負極端子である。
セル(電池本体)、2はこのセルl内を正極(陽極)側
と負極(陰極)側に仕切るセパレータで、正極側には正
極電極3を設けるとともに、Z n B r t −B
r tの水溶液からなる正極電解液4を収納し、負極
側には負極電極5を設けるとともに、ZnBrtの水溶
液からなる負極電解eL6を収納する。7は正極電解液
4を貯蔵する貯蔵槽、8は負極電解液6を貯蔵する貯蔵
槽、9は前記セル1の正極側と貯蔵槽7との間に設けた
循環路、10は前記セルlの負極側と貯蔵槽8との間に
設けた循環路、11は正極側の循環路9に設けたポンプ
、12は負極側の循環路lOに設けたポンプ、13は正
極端子、14は負極端子である。
上記の亜鉛−臭素電池は電解液循環型であり、充放電時
に正極電解液4、負極電解液6がポンプ11.12によ
ってセル1内へ送り込まれると、正極:2Br;:Br
*+2e 負極: Z n ” + 2 e ;: Z nの反応
が生じる。この反応により正極で発生した臭素が負極に
拡散すると亜鉛と自己放電を起こす。
に正極電解液4、負極電解液6がポンプ11.12によ
ってセル1内へ送り込まれると、正極:2Br;:Br
*+2e 負極: Z n ” + 2 e ;: Z nの反応
が生じる。この反応により正極で発生した臭素が負極に
拡散すると亜鉛と自己放電を起こす。
このため、正極電極3と負極電極5の間にセパレータ2
を設置して、臭素の負極への拡散は防止している。セパ
レータ2としては、ポリエチレンやシリコンからなる多
孔質の膜が用いられいる。
を設置して、臭素の負極への拡散は防止している。セパ
レータ2としては、ポリエチレンやシリコンからなる多
孔質の膜が用いられいる。
正極で発生した臭素は、電解液中の臭素錯化剤と反応し
てオイル状の錯化物となり、槽の底に貯蔵される。また
、負極の亜鉛は電極に密着される。
てオイル状の錯化物となり、槽の底に貯蔵される。また
、負極の亜鉛は電極に密着される。
なお、電解液には、正、負極の活物質としてのZnBr
、の他、伝導度向上剤としてNH,CQが添加される。
、の他、伝導度向上剤としてNH,CQが添加される。
第6図はバイポーラ接続電池本体を示すもので、セパレ
ータ2の周辺の枠2Aにチャンネル15を形成し、これ
が中間電極16のマニホールド17と連通するようにセ
パレータ2を中間電極16、端板電極18などと組み合
わせ、これらを押さえ板19で挟持した積層構造として
いる。電解液は、マニホールド17からチャンネル15
を通して送り込まれ、セパレータ2、中間電極16の部
分を通過した後、上部マニホールドから貯蔵槽へ戻る。
ータ2の周辺の枠2Aにチャンネル15を形成し、これ
が中間電極16のマニホールド17と連通するようにセ
パレータ2を中間電極16、端板電極18などと組み合
わせ、これらを押さえ板19で挟持した積層構造として
いる。電解液は、マニホールド17からチャンネル15
を通して送り込まれ、セパレータ2、中間電極16の部
分を通過した後、上部マニホールドから貯蔵槽へ戻る。
D1発明が解決しようとする課題
第5図に示した亜鉛−臭素電池における問題点の1つと
して、充電時に発生する亜鉛のデンドライト抑制がある
。このデンドライトが発生するとセパレータ2を損傷さ
せたり、あるいはそれが正極まで延びると短絡を起し、
電池効率を著しく低下させてしまう。このため、これら
の原因により亜鉛−臭素電池の寿命が短くさせてしまう
問題が発生した。これを解決させる為に、電解液に抑制
剤を添加したりしているが、未だ解決されるには至って
いない。
して、充電時に発生する亜鉛のデンドライト抑制がある
。このデンドライトが発生するとセパレータ2を損傷さ
せたり、あるいはそれが正極まで延びると短絡を起し、
電池効率を著しく低下させてしまう。このため、これら
の原因により亜鉛−臭素電池の寿命が短くさせてしまう
問題が発生した。これを解決させる為に、電解液に抑制
剤を添加したりしているが、未だ解決されるには至って
いない。
また、デンドライトは充電後、次の充電を行う時に発生
し易いことが判っているため、放電後、電極に残った亜
鉛は電気的に溶融させ、次の充電の時は全く亜鉛が密着
していない電極で電池の運転を行っている。
し易いことが判っているため、放電後、電極に残った亜
鉛は電気的に溶融させ、次の充電の時は全く亜鉛が密着
していない電極で電池の運転を行っている。
しかし、放電と次の充電に移行する間に上述のような過
程があると電池の使用範囲か狭くなる問題が新たに生じ
る。
程があると電池の使用範囲か狭くなる問題が新たに生じ
る。
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、亜鉛の
デンドライトを抑制するために、2つの電池本体を用い
てそれを交互に充放電させるように動作させた亜鉛−臭
素電池の運転方法を提供することを目的とする。
デンドライトを抑制するために、2つの電池本体を用い
てそれを交互に充放電させるように動作させた亜鉛−臭
素電池の運転方法を提供することを目的とする。
80課題を解決するための手段
この発明は亜鉛−臭素電池本体を2個設け、両電池本体
に供給する亜鉛臭素電解液を同一電解液タンクから充放
電時ポンプで循環させるとともに両電池本体を交互に充
放電させて、一方の電池本体が充放電しているとき、他
方のそれは完全充電を行い、その完全放電中の電池の電
解液は循環させないようにしたものである。
に供給する亜鉛臭素電解液を同一電解液タンクから充放
電時ポンプで循環させるとともに両電池本体を交互に充
放電させて、一方の電池本体が充放電しているとき、他
方のそれは完全充電を行い、その完全放電中の電池の電
解液は循環させないようにしたものである。
F1作用
電池本体の一方が放電を終了した時点で、他方の電池本
体は充電を行う。この他方の電池が充電を始めしかる後
に充電を行っている間に一方の電池本体は完全放電を行
う。この動作を以後繰り返し行う。
体は充電を行う。この他方の電池が充電を始めしかる後
に充電を行っている間に一方の電池本体は完全放電を行
う。この動作を以後繰り返し行う。
G、実施例
以下この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図において、11.12は第5図および第6図に示
した亜鉛−臭素(ZnBr、)電池本体、13は正極電
解液タンク、14は負極電解液タンクである。Z n
B r を電池本体11の正極側の入口、出口には電磁
弁15a、15bを介して循環路16a、16bの一端
が接続される。循環路16aの他端は正極電解液タンク
13の上部に連通され、循環路16bの他端はポンプ1
7を介して正極電解液タンク13の下部に連通される。
した亜鉛−臭素(ZnBr、)電池本体、13は正極電
解液タンク、14は負極電解液タンクである。Z n
B r を電池本体11の正極側の入口、出口には電磁
弁15a、15bを介して循環路16a、16bの一端
が接続される。循環路16aの他端は正極電解液タンク
13の上部に連通され、循環路16bの他端はポンプ1
7を介して正極電解液タンク13の下部に連通される。
また、電池本体11の負極側の入口、出口には電磁弁1
8a、18bを介して循環路19a、19bの一端が接
続される。循環路19aの他端は負極電解液タンク14
の上部に連通され、循環路19bの他端はポンプ20を
介して負極電解液タンク14の下部に連通される。
8a、18bを介して循環路19a、19bの一端が接
続される。循環路19aの他端は負極電解液タンク14
の上部に連通され、循環路19bの他端はポンプ20を
介して負極電解液タンク14の下部に連通される。
一方、ZnBrt電池本体12の正極側の入口。
出口にも電磁弁21a、21bを設けて、その電磁弁2
1a、21bは循環路16a、16bの途中から分枝さ
れた循環路22a、22bに接続される。同様にZ n
B r s電池本体12の負極側の入口、出口にも電
磁弁23a、23bを設けて、その電磁弁23a、23
bは循環路19a、19bの途中から分枝された循環路
24a、24bに接続される。
1a、21bは循環路16a、16bの途中から分枝さ
れた循環路22a、22bに接続される。同様にZ n
B r s電池本体12の負極側の入口、出口にも電
磁弁23a、23bを設けて、その電磁弁23a、23
bは循環路19a、19bの途中から分枝された循環路
24a、24bに接続される。
次に上記のように構成された実施例の動作を述べる。Z
n B r z電池本体11が充電をし、しかる後に
放電を初めているとする。この放電が終了した時点(第
2図の1+)で、電池本体12の充電を開始する。この
充電開始前に、電池本体11では電解液を本体内に残し
たままポンプ17.20を停止し、電池本体ll内の電
解液がタンク13.14内に戻らないようにさせるため
に電磁弁15a、15bおよび18a、18bを閉じる
。
n B r z電池本体11が充電をし、しかる後に
放電を初めているとする。この放電が終了した時点(第
2図の1+)で、電池本体12の充電を開始する。この
充電開始前に、電池本体11では電解液を本体内に残し
たままポンプ17.20を停止し、電池本体ll内の電
解液がタンク13.14内に戻らないようにさせるため
に電磁弁15a、15bおよび18a、18bを閉じる
。
そして、図示しない外部の抵抗によって電池本体11の
電荷を放電させる(完全放電)ことによって電極に残っ
た亜鉛を溶かす。この動作が電池本体11で始まったな
らポンプ17.20を動かして、電池本体12が充放電
を行い、電池本体12の放電が第2図の時点11で終了
した時、前記と同様にポンプ17.20を停止し、電磁
弁21a。
電荷を放電させる(完全放電)ことによって電極に残っ
た亜鉛を溶かす。この動作が電池本体11で始まったな
らポンプ17.20を動かして、電池本体12が充放電
を行い、電池本体12の放電が第2図の時点11で終了
した時、前記と同様にポンプ17.20を停止し、電磁
弁21a。
21bおよび24a、24bを閉じる。なお、電池本体
11の充電開始時には電磁弁15a、15bおよび18
a、’18bを開ける。第2図は上記動作の電圧挙動特
性図である。
11の充電開始時には電磁弁15a、15bおよび18
a、’18bを開ける。第2図は上記動作の電圧挙動特
性図である。
次に、第1図の実施例を用いた電池充放電試験例につい
て記する。電池本体としては800ci’、10セルで
、電流密度10mA/Cx″、8時間充電し、10mA
/cm”で放電した。このときの放電終止電圧は1 、
OV/セルとし、この時点で電池本体11と電池本体1
2を切り替えた。第3図に示す曲線Aはこの発明の実施
例の寿命試験結果であり、曲線Bは電池本体が1個のと
きのものである。曲線Bの電池本体は完全放電を行わな
いでサイクルを繰り返した場合のものであるから100
サイクル程度で効率が低下してしまうが、この実施例に
よる運転を行えば、毎回完全放電を行った時と同程度の
寿命となる。
て記する。電池本体としては800ci’、10セルで
、電流密度10mA/Cx″、8時間充電し、10mA
/cm”で放電した。このときの放電終止電圧は1 、
OV/セルとし、この時点で電池本体11と電池本体1
2を切り替えた。第3図に示す曲線Aはこの発明の実施
例の寿命試験結果であり、曲線Bは電池本体が1個のと
きのものである。曲線Bの電池本体は完全放電を行わな
いでサイクルを繰り返した場合のものであるから100
サイクル程度で効率が低下してしまうが、この実施例に
よる運転を行えば、毎回完全放電を行った時と同程度の
寿命となる。
第1図に示した実施例の電池は電池本体を2個持ったこ
とによるエネルギー密度、すなわち電池が重く、大きく
なってしまうことである。そこで、現状の電池の厚みを
半分にし、大きさをそのまま半分にした電池を製作した
。なお、重量は電池本体を締め付けるボルト、押さえ板
等が2台分かかるため、半分まで低減できない。電極の
厚みを半分にすると耐臭素性が低下するため、寿命が半
分になってしまう。
とによるエネルギー密度、すなわち電池が重く、大きく
なってしまうことである。そこで、現状の電池の厚みを
半分にし、大きさをそのまま半分にした電池を製作した
。なお、重量は電池本体を締め付けるボルト、押さえ板
等が2台分かかるため、半分まで低減できない。電極の
厚みを半分にすると耐臭素性が低下するため、寿命が半
分になってしまう。
しかしながら、この実施例のように電池本体を交互に使
用するため、1台の電池本体のサイクル数は2台の半分
ですむと予測できる。その試験結果を第4図に示す。第
4図において、曲線Aがこの実施例を1/2の大きさに
構成したときの充放電特性であり、曲線Bは従来の1台
の電池の場合のものである。このことから、電池寿命は
、従来の厚み2倍の電池とほぼ同等の結果が得られた。
用するため、1台の電池本体のサイクル数は2台の半分
ですむと予測できる。その試験結果を第4図に示す。第
4図において、曲線Aがこの実施例を1/2の大きさに
構成したときの充放電特性であり、曲線Bは従来の1台
の電池の場合のものである。このことから、電池寿命は
、従来の厚み2倍の電池とほぼ同等の結果が得られた。
すなわち、厚みを半分にした電池を2台用いて交互に充
放電を行うことで、寿命は従来と同等のものが得られた
。
放電を行うことで、寿命は従来と同等のものが得られた
。
H1発明の効果
以上述べたように、この発明によれば、ZnBrt電池
本体を2個設けて一方の電池本体が放電終了した時点で
、他方の電池本体の充電を始め、他方の電池本体が充放
電している間に前記一方の電池本体を完全放電させるよ
うに運転動作を行うようにしたので、亜鉛のデンドライ
トを確実に抑制できるようになる。また、この発明のよ
うに電池を運転させることにより、電池の寿命を従来の
約倍にできる。さらに電池本体の形状を半分にしても寿
命も従来と同等となる等の種々の利点がある。
本体を2個設けて一方の電池本体が放電終了した時点で
、他方の電池本体の充電を始め、他方の電池本体が充放
電している間に前記一方の電池本体を完全放電させるよ
うに運転動作を行うようにしたので、亜鉛のデンドライ
トを確実に抑制できるようになる。また、この発明のよ
うに電池を運転させることにより、電池の寿命を従来の
約倍にできる。さらに電池本体の形状を半分にしても寿
命も従来と同等となる等の種々の利点がある。
第1図は、この発明の一実施例を示す電池システムの系
統図、第2図は第1図の実施例の電圧挙動特性図、第3
図および第4図は充放電試験特性図、第5図は亜鉛−臭
素電池の基本構成説明図、第6図はバイポーラ接続電池
本体の斜視図であるる。 11 、 l 2−−−Zn−B r、!池本体、1
3・・正極電解液タンク、14・・・負極電解液タンク
、15 a。 15b、18a、、18b、21a、21b、23a。 23 b □−・電磁弁、17.20−・・ポンプ、1
6a。 16b、19a、19b、22a、22b、24a。 24b・・・循環路。 外2名 第1図 実施例のll7tI!ノステム系統図 11.12 ・電池本体 I3・・正極電解液タンク 14 負極電解液タンク 15a、l 5b、 l 8a、I 8b、21a、2
l b、23a’、23b・・電磁弁 17.20・・ポンプ I 6a、l 6b、l 9a、l 9b、22a、2
2b、24a、24b第2図 電圧挙動特性図 第5図 Zn−Br2電池の基本構成説明図 1・・・セル 2・・・セパレータ 3・・・正極電極 4・・・正極電解液 5・・・負極電極 6・・・負極電解液 7・・・正極電解液タンク 8・・・負極電解液タンク 9、lO・・・循環路 11.12・・・ポンプ 第6図 バイポーラ接続電池本体の斜視図 2人・・枠 15・・チャンネル 16・中間電極 17 マニホルド 18・端板電極 +9・押え板
統図、第2図は第1図の実施例の電圧挙動特性図、第3
図および第4図は充放電試験特性図、第5図は亜鉛−臭
素電池の基本構成説明図、第6図はバイポーラ接続電池
本体の斜視図であるる。 11 、 l 2−−−Zn−B r、!池本体、1
3・・正極電解液タンク、14・・・負極電解液タンク
、15 a。 15b、18a、、18b、21a、21b、23a。 23 b □−・電磁弁、17.20−・・ポンプ、1
6a。 16b、19a、19b、22a、22b、24a。 24b・・・循環路。 外2名 第1図 実施例のll7tI!ノステム系統図 11.12 ・電池本体 I3・・正極電解液タンク 14 負極電解液タンク 15a、l 5b、 l 8a、I 8b、21a、2
l b、23a’、23b・・電磁弁 17.20・・ポンプ I 6a、l 6b、l 9a、l 9b、22a、2
2b、24a、24b第2図 電圧挙動特性図 第5図 Zn−Br2電池の基本構成説明図 1・・・セル 2・・・セパレータ 3・・・正極電極 4・・・正極電解液 5・・・負極電極 6・・・負極電解液 7・・・正極電解液タンク 8・・・負極電解液タンク 9、lO・・・循環路 11.12・・・ポンプ 第6図 バイポーラ接続電池本体の斜視図 2人・・枠 15・・チャンネル 16・中間電極 17 マニホルド 18・端板電極 +9・押え板
Claims (1)
- (1)亜鉛−臭素電池本体を2個設け、両電池本体に供
給する亜鉛臭素電解液を同一電解液タンクから充放電時
ポンプで循環させるとともに両電池本体を交互に充放電
させて、一方の電池本体が充放電しているとき、他方の
電池本体は完全放電を行い、その完全放電中の電池の電
解液は循環させないようにした亜鉛−臭素電池の運転方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1091234A JPH0834110B2 (ja) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | 亜鉛―臭素電池の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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1989
- 1989-04-11 JP JP1091234A patent/JPH0834110B2/ja not_active Expired - Fee Related
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WO2014073475A1 (ja) | 2012-11-09 | 2014-05-15 | 日本電気株式会社 | 電池制御装置、蓄電装置、蓄電方法、及びプログラム |
US9735596B2 (en) | 2012-11-09 | 2017-08-15 | Nec Corporation | Battery control device, power storage device, power storage method, and program |
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JPH0834110B2 (ja) | 1996-03-29 |
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