JPH0765842A - バッテリー - Google Patents
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- JPH0765842A JPH0765842A JP5212595A JP21259593A JPH0765842A JP H0765842 A JPH0765842 A JP H0765842A JP 5212595 A JP5212595 A JP 5212595A JP 21259593 A JP21259593 A JP 21259593A JP H0765842 A JPH0765842 A JP H0765842A
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- Japan
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- battery
- glycol
- electrolyte
- water
- electrolytic solution
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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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Primary Cells (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 人体に無害で安全な組成物でバッテリーを構
成して、地球環境保護・無公害という近年の社会的要求
に応える。 【構成】 貯溜器11内に貯溜された電解液12は、グ
リコール系有機物(例えばトリエチレングリコール,ポ
リエチレングリコール等)に水を混合した溶液を主成分
とし、この溶液に、イオン導電性を与える塩類(例えば
塩化リチウム)が添加されている。この電解液12中の
水の混合割合は、好ましくは40%〜80%である。こ
の電解液12中には、グラファイト板により形成された
正極13と、この正極13の両側面にナイロンネット製
のスペーサ14を介して重ね合わされた亜鉛板製の負極
15とが浸されている。このバッテリーは、電解液12
中の水が電極反応を促進する役割を果たして電流を増加
させ、グリコール系有機物が充電を可能にする役割を果
たして、二次電池として使用可能である。
成して、地球環境保護・無公害という近年の社会的要求
に応える。 【構成】 貯溜器11内に貯溜された電解液12は、グ
リコール系有機物(例えばトリエチレングリコール,ポ
リエチレングリコール等)に水を混合した溶液を主成分
とし、この溶液に、イオン導電性を与える塩類(例えば
塩化リチウム)が添加されている。この電解液12中の
水の混合割合は、好ましくは40%〜80%である。こ
の電解液12中には、グラファイト板により形成された
正極13と、この正極13の両側面にナイロンネット製
のスペーサ14を介して重ね合わされた亜鉛板製の負極
15とが浸されている。このバッテリーは、電解液12
中の水が電極反応を促進する役割を果たして電流を増加
させ、グリコール系有機物が充電を可能にする役割を果
たして、二次電池として使用可能である。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、無公害で且つ低価格化
を実現できるバッテリーに関する。
を実現できるバッテリーに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、バッテリーしては、マンガン
乾電池,水銀電池等の一次電池や、鉛蓄電池,アルカリ
蓄電池,空気亜鉛蓄電池等の二次電池が知られている。
これらのバッテリーは、いずれも、放電時には正極側で
還元反応が起こり、負極側で酸化反応が起こる。
乾電池,水銀電池等の一次電池や、鉛蓄電池,アルカリ
蓄電池,空気亜鉛蓄電池等の二次電池が知られている。
これらのバッテリーは、いずれも、放電時には正極側で
還元反応が起こり、負極側で酸化反応が起こる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のバッテリー
は、いずれも、化学反応(酸化・還元反応)を利用して
電力を発生する構成であるため、バッテリーの組成物に
人体に有害で危険な物質(例えばカドミウム,水銀,硫
酸,強塩基等)を多量に含み、使用済みバッテリーの廃
棄物処理が非常に面倒であると共に、廃棄物が環境の汚
染源となって、公害問題が発生したり、地球環境を破壊
する原因にもなり、社会的に重大な問題となっている。
しかも、組成物に材料コストが高いものを使用するた
め、製品の価格が一般に高価であり、低価格化の要求も
根強い。
は、いずれも、化学反応(酸化・還元反応)を利用して
電力を発生する構成であるため、バッテリーの組成物に
人体に有害で危険な物質(例えばカドミウム,水銀,硫
酸,強塩基等)を多量に含み、使用済みバッテリーの廃
棄物処理が非常に面倒であると共に、廃棄物が環境の汚
染源となって、公害問題が発生したり、地球環境を破壊
する原因にもなり、社会的に重大な問題となっている。
しかも、組成物に材料コストが高いものを使用するた
め、製品の価格が一般に高価であり、低価格化の要求も
根強い。
【0004】本発明はこの様な事情を考慮してなされた
もので、その目的は、人体に無害で安全な組成物でバッ
テリーを構成できて、地球環境保護・無公害という近年
の社会的要求に応えることができると共に、廃棄物処理
の容易化や低価格化をも実現できるバッテリーを提供す
ることにある。
もので、その目的は、人体に無害で安全な組成物でバッ
テリーを構成できて、地球環境保護・無公害という近年
の社会的要求に応えることができると共に、廃棄物処理
の容易化や低価格化をも実現できるバッテリーを提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のバッテリーは、グラファイト又はグラファ
イト混合物からなる正極と、金属により形成された負極
と、これら正負両極を浸す電解液とから成り、前記電解
液は、グリコール系有機物に水を混合した溶液を主成分
とするものである。この場合、前記電解液に、イオン導
電性を与える塩類を添加することが好ましい。
に、本発明のバッテリーは、グラファイト又はグラファ
イト混合物からなる正極と、金属により形成された負極
と、これら正負両極を浸す電解液とから成り、前記電解
液は、グリコール系有機物に水を混合した溶液を主成分
とするものである。この場合、前記電解液に、イオン導
電性を与える塩類を添加することが好ましい。
【0006】
【作用】本発明のバッテリーは、グリコール系有機物−
グラファイト系の発電素子(特願平4−201281
号,特願平4−278623号,特願平5−14326
8号等)を開発する過程で生まれたものである。先に特
許出願した発電素子は、金属(負極)とグラファイト
(正極)とをグリコール系有機物に浸した構成となって
いる。この発電素子は、100℃前後の熱エネルギーを
電気エネルギーに変換するのに適しているが、常温でも
起電力と電流を発生することから、組成を改良すること
によってバッテリー(一次電池又は二次電池)としても
使用できるものと考えられる。
グラファイト系の発電素子(特願平4−201281
号,特願平4−278623号,特願平5−14326
8号等)を開発する過程で生まれたものである。先に特
許出願した発電素子は、金属(負極)とグラファイト
(正極)とをグリコール系有機物に浸した構成となって
いる。この発電素子は、100℃前後の熱エネルギーを
電気エネルギーに変換するのに適しているが、常温でも
起電力と電流を発生することから、組成を改良すること
によってバッテリー(一次電池又は二次電池)としても
使用できるものと考えられる。
【0007】従来の化学電池においては、正極側で還元
反応が起こり、負極側で酸化反応が起こる。これに対
し、上記発電素子(バッテリー)によれば、負極側では
電極が酸化され、金属イオンとなってグリコール系有機
物中に溶出するが、正極側ではグラファイトからグリコ
ール系有機物への電子移動が起こるのみである(この原
理については特願平4−201281号の明細書に詳述
されている)。正極のグラファイトには、この電子移動
に伴い正孔が形成されるが、負極側で発生した電子が外
部回路を流れて正極に到達して正孔を埋めるので、正極
のグラファイトは、見掛上、何の変化も見られない。こ
の点が従来の化学電池と大きく異なっている。以上のこ
とから、グリコール系有機物は、単なる電解質のみなら
ず、電子の受容体として重要な役割を演じているものと
推定される。
反応が起こり、負極側で酸化反応が起こる。これに対
し、上記発電素子(バッテリー)によれば、負極側では
電極が酸化され、金属イオンとなってグリコール系有機
物中に溶出するが、正極側ではグラファイトからグリコ
ール系有機物への電子移動が起こるのみである(この原
理については特願平4−201281号の明細書に詳述
されている)。正極のグラファイトには、この電子移動
に伴い正孔が形成されるが、負極側で発生した電子が外
部回路を流れて正極に到達して正孔を埋めるので、正極
のグラファイトは、見掛上、何の変化も見られない。こ
の点が従来の化学電池と大きく異なっている。以上のこ
とから、グリコール系有機物は、単なる電解質のみなら
ず、電子の受容体として重要な役割を演じているものと
推定される。
【0008】本発明者は、上記発電素子について実験を
重ねるうちに、空気中の湿度によって発生電力が変化
し、湿度が高いほど、発生電力が大きくなる傾向がある
ことを発見した。この性質を利用して、これまでに知ら
れていない新規の充電可能なバッテリーを開発したもの
である。
重ねるうちに、空気中の湿度によって発生電力が変化
し、湿度が高いほど、発生電力が大きくなる傾向がある
ことを発見した。この性質を利用して、これまでに知ら
れていない新規の充電可能なバッテリーを開発したもの
である。
【0009】本発明のバッテリーは、グリコール系有機
物に水を混合した溶液を主成分とする電解液中に、グラ
ファイト又はグラファイト混合物からなる正極と、金属
により形成された負極とを浸した構成となっている。
物に水を混合した溶液を主成分とする電解液中に、グラ
ファイト又はグラファイト混合物からなる正極と、金属
により形成された負極とを浸した構成となっている。
【0010】このバッテリーにおける電力発生機構につ
いては、現在も研究継続中であるが、後述する実験結果
によれば、水が上述した電極反応を促進する役割を果た
し、十分に大きな電力を発生させることができる。更
に、本発明のバッテリーは電解液中のグリコール系有機
物が充電を可能にする役割を果たし、二次電池として使
用可能である。この場合、後述する実施例で詳細に説明
するが、電解液に、イオン導電性を与える塩類を加えれ
ば、上述した電極反応をさらに促進することができる。
いては、現在も研究継続中であるが、後述する実験結果
によれば、水が上述した電極反応を促進する役割を果た
し、十分に大きな電力を発生させることができる。更
に、本発明のバッテリーは電解液中のグリコール系有機
物が充電を可能にする役割を果たし、二次電池として使
用可能である。この場合、後述する実施例で詳細に説明
するが、電解液に、イオン導電性を与える塩類を加えれ
ば、上述した電極反応をさらに促進することができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。貯溜器11内に貯溜された電解液12は、グリ
コール系有機物であるトリエチレングリコール(三井東
圧化学株式会社製#150)に水を混合した溶液を主成
分とし、この溶液に、イオン導電性を与える塩類とし
て、例えば塩化リチウム(ナカライテスク試薬特級)が
3〜15重量%程度の割合で添加されている。この電解
液12中の水の混合割合は、好ましくは40%〜80%
である。
明する。貯溜器11内に貯溜された電解液12は、グリ
コール系有機物であるトリエチレングリコール(三井東
圧化学株式会社製#150)に水を混合した溶液を主成
分とし、この溶液に、イオン導電性を与える塩類とし
て、例えば塩化リチウム(ナカライテスク試薬特級)が
3〜15重量%程度の割合で添加されている。この電解
液12中の水の混合割合は、好ましくは40%〜80%
である。
【0012】この電解液12中には、グラファイト板に
より形成された1枚の正極13と、この正極13の両側
面にナイロンネット製のスペーサ14を介して重ね合わ
された2枚の亜鉛板製の負極15とが浸されている。各
負極15の表面は、電解液12に触れる表面積を拡大す
るために、全面に無数の引っ掻き傷(凹凸)が付けられ
ている。
より形成された1枚の正極13と、この正極13の両側
面にナイロンネット製のスペーサ14を介して重ね合わ
された2枚の亜鉛板製の負極15とが浸されている。各
負極15の表面は、電解液12に触れる表面積を拡大す
るために、全面に無数の引っ掻き傷(凹凸)が付けられ
ている。
【0013】以上のように構成したバッテリーの性能試
験結果を図2に示している。この試験に用いたバッテリ
ーは、正極13と負極15の寸法が共に幅5cm,長さ
11.5cm,厚み0.2mmであり、トリエチレング
リコールに対する塩化リチウムの添加割合は、重量比で
93:7である。このトリエチレングリコール+塩化リ
チウムの混合溶液(570g)を貯溜器11に入れ、こ
の溶液に混合する蒸留水の量を0%,8%,20%,5
0%,75%に徐々に増加していったときの電流を測定
した結果が図2に示されている。この電流測定時の室温
は25℃前後であり、発生する電圧は約1.2V〜1.
3Vであった。図2から明らかなように、電解液12中
の水の混合割合が増加するに従って、電流も増加するの
で、電解液12中の水が電極反応を促進する役割を果た
すものと推定される。この試験結果では、電解液12中
の水の混合割合が50%のときに約100mAの電流が
得られた。この試験では、合計3枚の電極13,15を
電解液12に浸しているが、この電極枚数(又は表面
積)を増加させれば、それに応じて電流も増加させるこ
とができる。
験結果を図2に示している。この試験に用いたバッテリ
ーは、正極13と負極15の寸法が共に幅5cm,長さ
11.5cm,厚み0.2mmであり、トリエチレング
リコールに対する塩化リチウムの添加割合は、重量比で
93:7である。このトリエチレングリコール+塩化リ
チウムの混合溶液(570g)を貯溜器11に入れ、こ
の溶液に混合する蒸留水の量を0%,8%,20%,5
0%,75%に徐々に増加していったときの電流を測定
した結果が図2に示されている。この電流測定時の室温
は25℃前後であり、発生する電圧は約1.2V〜1.
3Vであった。図2から明らかなように、電解液12中
の水の混合割合が増加するに従って、電流も増加するの
で、電解液12中の水が電極反応を促進する役割を果た
すものと推定される。この試験結果では、電解液12中
の水の混合割合が50%のときに約100mAの電流が
得られた。この試験では、合計3枚の電極13,15を
電解液12に浸しているが、この電極枚数(又は表面
積)を増加させれば、それに応じて電流も増加させるこ
とができる。
【0014】このバッテリーは充電可能であり、二次電
池として機能する。例えば、水の混合割合が50%のも
のを充電電圧5V,1.4Aで10分間充電すると、充
電後のバッテリーの電圧が2.5Vに上昇し、電流も2
75mAに上昇した。また、水の混合割合が75%のも
のを充電電圧5V,1.6Aで10分間充電すると、充
電後のバッテリーの電圧が2.4Vに上昇し、電流も2
60mAに上昇した。いずれの場合でも、充電により、
バッテリーの電圧が充電前の約2倍となり、電流が充電
前の約2〜3倍となることが確認されている。
池として機能する。例えば、水の混合割合が50%のも
のを充電電圧5V,1.4Aで10分間充電すると、充
電後のバッテリーの電圧が2.5Vに上昇し、電流も2
75mAに上昇した。また、水の混合割合が75%のも
のを充電電圧5V,1.6Aで10分間充電すると、充
電後のバッテリーの電圧が2.4Vに上昇し、電流も2
60mAに上昇した。いずれの場合でも、充電により、
バッテリーの電圧が充電前の約2倍となり、電流が充電
前の約2〜3倍となることが確認されている。
【0015】ところで、負極15を構成する亜鉛は、イ
オン化傾向が大きいため、水のみの場合(水100%)
でも30mA程度の電流を発生する。また、この水に塩
化リチウム等の塩類を5%〜15%加えれば、90mA
程度の電流を発生する。しかし、これらのものは、溶液
中にグリコール系有機物が含まれていないため、充電は
不可能であることが実験で確認されている。従って、グ
リコール系有機物が充電を可能にする役割を果たすもの
と推定される。
オン化傾向が大きいため、水のみの場合(水100%)
でも30mA程度の電流を発生する。また、この水に塩
化リチウム等の塩類を5%〜15%加えれば、90mA
程度の電流を発生する。しかし、これらのものは、溶液
中にグリコール系有機物が含まれていないため、充電は
不可能であることが実験で確認されている。従って、グ
リコール系有機物が充電を可能にする役割を果たすもの
と推定される。
【0016】この場合、グリコール系有機物は、トリエ
チレングリコールに限定されず、ポリエチレングリコー
ル,プロピレングリコール,トリメチレングリコール等
の他のグリコール系有機物を用いても良い。
チレングリコールに限定されず、ポリエチレングリコー
ル,プロピレングリコール,トリメチレングリコール等
の他のグリコール系有機物を用いても良い。
【0017】また、本実施例のバッテリーは、電解液1
2に外部から熱を加えると、電流が増加する特性があ
り、電解液12の温度が90℃程度になると、電流が常
温(25℃)のときの2倍以上に増加することが実験で
確認されている。このことから、本実施例のバッテリー
は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換
機能も備えているものと推定される。この熱電変効率が
高い温度は90℃〜100℃程度であることが確認され
ている。
2に外部から熱を加えると、電流が増加する特性があ
り、電解液12の温度が90℃程度になると、電流が常
温(25℃)のときの2倍以上に増加することが実験で
確認されている。このことから、本実施例のバッテリー
は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換
機能も備えているものと推定される。この熱電変効率が
高い温度は90℃〜100℃程度であることが確認され
ている。
【0018】尚、本実施例では、電解液12にイオン導
電性を与える塩類として、塩化リチウムを加えているの
で、電極反応を促進して電流を効率良く増加させること
ができる。但し、イオン導電性を与える塩類は、塩化リ
チウムに限られず、NaCl等の他の金属ハロゲン化物
や、無機酸の金属塩(Na2 SO4 、K3 PO4 、Na
NO3 )や過塩素酸金属塩(LiClO4 、NaClO
4 )、或はシュウ酸塩、ギ酸塩、カルボン酸塩等の有機
酸塩類であっても良い。この場合、溶解度の大きな塩ほ
ど有利である。
電性を与える塩類として、塩化リチウムを加えているの
で、電極反応を促進して電流を効率良く増加させること
ができる。但し、イオン導電性を与える塩類は、塩化リ
チウムに限られず、NaCl等の他の金属ハロゲン化物
や、無機酸の金属塩(Na2 SO4 、K3 PO4 、Na
NO3 )や過塩素酸金属塩(LiClO4 、NaClO
4 )、或はシュウ酸塩、ギ酸塩、カルボン酸塩等の有機
酸塩類であっても良い。この場合、溶解度の大きな塩ほ
ど有利である。
【0019】また、本実施例では、負極15を亜鉛によ
り形成したが、これに限定されず、負極15をイオン化
傾向が銅と同等かそれよりも大きい金属(例えばアルミ
等)で形成したり、鉄で形成するようにしても良い。更
に、電解液12に二酸化マンガン等の賦活剤を添加する
ようにしても良い。この賦活剤は、電極反応を促進して
電流を増加させる効果を期待できる。
り形成したが、これに限定されず、負極15をイオン化
傾向が銅と同等かそれよりも大きい金属(例えばアルミ
等)で形成したり、鉄で形成するようにしても良い。更
に、電解液12に二酸化マンガン等の賦活剤を添加する
ようにしても良い。この賦活剤は、電極反応を促進して
電流を増加させる効果を期待できる。
【0020】また、本実施例では、正極13をグラファ
イト板により形成したが、例えば二酸化マンガン粉末等
の他の成分が混入したグラファイト混合物を板状に成形
して正極を形成するようにしても良い。また、本実施例
では、正極13と負極15との間隔を規制するスペーサ
14としてナイロンネットを用いたが、クラフト紙等の
他の絶縁材料を用いるようにしても良い。
イト板により形成したが、例えば二酸化マンガン粉末等
の他の成分が混入したグラファイト混合物を板状に成形
して正極を形成するようにしても良い。また、本実施例
では、正極13と負極15との間隔を規制するスペーサ
14としてナイロンネットを用いたが、クラフト紙等の
他の絶縁材料を用いるようにしても良い。
【0021】その他、本発明は、貯溜器11の形状や電
極13,15の形状を適宜変更しても良い等、種々変更
して実施できることは言うまでもない。
極13,15の形状を適宜変更しても良い等、種々変更
して実施できることは言うまでもない。
【0022】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のバッテリーは、これまでに知られていない新規の充電
可能なバッテリーであり、鉛蓄電池のように重くはな
い。しかも、本発明のバッテリーは、組成物に人体に有
害な物質を含んでいないので、人体に安全で無公害であ
り、使用済みバッテリーの廃棄物が環境の汚染源となら
ず、地球環境保護という近年の社会的要求に応えること
ができると共に、使用済みバッテリーの廃棄物処理も容
易である。更に、本発明のバッテリーは、組成物の原材
料コストが安価であり、製品価格も低廉化できる。
のバッテリーは、これまでに知られていない新規の充電
可能なバッテリーであり、鉛蓄電池のように重くはな
い。しかも、本発明のバッテリーは、組成物に人体に有
害な物質を含んでいないので、人体に安全で無公害であ
り、使用済みバッテリーの廃棄物が環境の汚染源となら
ず、地球環境保護という近年の社会的要求に応えること
ができると共に、使用済みバッテリーの廃棄物処理も容
易である。更に、本発明のバッテリーは、組成物の原材
料コストが安価であり、製品価格も低廉化できる。
【図1】本発明の一実施例を示すバッテリーの縦断面図
【図2】電解液中の水の混合割合と電流との関係を示す
図
図
【符号の説明】 11…貯溜器、12…電解液、13…正極(グラファイ
ト)、14…スペーサ(ナイロンネット)、15…負極
(亜鉛)。
ト)、14…スペーサ(ナイロンネット)、15…負極
(亜鉛)。
Claims (2)
- 【請求項1】 グラファイト又はグラファイト混合物か
らなる正極と、金属により形成された負極と、これら正
負両極を浸す電解液とから成り、 前記電解液は、グリコール系有機物に水を混合した溶液
を主成分とすることを特徴とするバッテリー。 - 【請求項2】 前記電解液に、イオン導電性を与える塩
類を添加したことを特徴とする請求項1記載のバッテリ
ー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5212595A JPH0765842A (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | バッテリー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5212595A JPH0765842A (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | バッテリー |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0765842A true JPH0765842A (ja) | 1995-03-10 |
Family
ID=16625302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5212595A Pending JPH0765842A (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | バッテリー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0765842A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016043619A1 (ru) * | 2014-09-15 | 2016-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Литион" | Электролит для вторичного аккумулятора и аккумулятор с металлическим анодом |
KR20180124994A (ko) * | 2014-10-06 | 2018-11-21 | 이오에스 에너지 스토리지 엘엘씨 | 재충전 가능한 전기화학 셀을 위한 전해질 |
US11942606B2 (en) | 2016-03-29 | 2024-03-26 | EOS Energy Technology Holdings, LLC | Electrolyte for rechargeable electrochemical cell |
-
1993
- 1993-08-27 JP JP5212595A patent/JPH0765842A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016043619A1 (ru) * | 2014-09-15 | 2016-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Литион" | Электролит для вторичного аккумулятора и аккумулятор с металлическим анодом |
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