JPS5851674B2 - 電池 - Google Patents
電池Info
- Publication number
- JPS5851674B2 JPS5851674B2 JP53135778A JP13577878A JPS5851674B2 JP S5851674 B2 JPS5851674 B2 JP S5851674B2 JP 53135778 A JP53135778 A JP 53135778A JP 13577878 A JP13577878 A JP 13577878A JP S5851674 B2 JPS5851674 B2 JP S5851674B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum
- corrosion
- self
- electrolyte
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/24—Alkaline accumulators
- H01M10/26—Selection of materials as electrolytes
-
- 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
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアルミニウムを負極として用い電解質としてア
ルカリ性物質の水溶液を用いた電池に関する。
ルカリ性物質の水溶液を用いた電池に関する。
従来よりアルミニウムを負極活物質として、ＮａＣ１，
ＡｌＣｌ３、ＭｎＣｌ２その他の中性塩化物の水溶液或
いはＮａＯＨ，ＫＯＨその他のアルカリ性物質の水溶液
を電解質として用いた電池を構成する試みがなされてき
た。
ＡｌＣｌ３、ＭｎＣｌ２その他の中性塩化物の水溶液或
いはＮａＯＨ，ＫＯＨその他のアルカリ性物質の水溶液
を電解質として用いた電池を構成する試みがなされてき
た。
しかし前者の中性電解液ではアルミニウム電極上の酸化
被膜が不溶で無負荷時の自己腐食が少ない反面、作動時
には取得電圧が低く電流効率も悪い。
被膜が不溶で無負荷時の自己腐食が少ない反面、作動時
には取得電圧が低く電流効率も悪い。
一方後者のアルカリ性電解液では取得電圧、電流効率が
高い代わりに無負荷時のアルミニウム電極の自己腐食が
極めて大きい。
高い代わりに無負荷時のアルミニウム電極の自己腐食が
極めて大きい。
そのため自己腐食の問題はアルミニウムを負極活物質と
して用いる高エネルギー密度電池の実用化に大きな障害
となっている。
して用いる高エネルギー密度電池の実用化に大きな障害
となっている。
これを解決するために電解質に添加される腐食抑制剤と
してＮａ２Ｚｎ０２その他を用いた試みがなされている
がいずれもその目的には十分でない。
してＮａ２Ｚｎ０２その他を用いた試みがなされている
がいずれもその目的には十分でない。
本発明は前記欠点を解決するためになされたものでその
目的はアルミニウムを負極とし、電解質としてアルカリ
性物質の水溶液を用いた電池におけるアルミニウム電極
の自己腐食を有効に防止した電池を提供することである
。
目的はアルミニウムを負極とし、電解質としてアルカリ
性物質の水溶液を用いた電池におけるアルミニウム電極
の自己腐食を有効に防止した電池を提供することである
。
本発明の前記目的を達成する電池はアルミニウム負極、
正極及び該負極と正極に接するアルカリ性電解質より成
る電池において、アルカリ性電解質が第四級アンモニウ
ム基を有する高分子電解質を含むことを特徴とする。
正極及び該負極と正極に接するアルカリ性電解質より成
る電池において、アルカリ性電解質が第四級アンモニウ
ム基を有する高分子電解質を含むことを特徴とする。
本発明におけるアルミニウムを負極とする電池は、正極
の構成材料として白金、炭素又はニッケル等を使用し、
電解質としてＫＯＨ，ＮａＯＨ等のアルカリ性電解質を
使用して構成されるが、アルカリ性電解質に第四級アン
モニウム基を有する高分子電解質を添加することにより
自己腐食の電位及び電流密度が無添加の場合に比して低
く、自己腐食が防止できることが認められた。
の構成材料として白金、炭素又はニッケル等を使用し、
電解質としてＫＯＨ，ＮａＯＨ等のアルカリ性電解質を
使用して構成されるが、アルカリ性電解質に第四級アン
モニウム基を有する高分子電解質を添加することにより
自己腐食の電位及び電流密度が無添加の場合に比して低
く、自己腐食が防止できることが認められた。
第四級アンモニウム基を有する高分子電解質を電池用ア
ルカリ性電解質に添加することによってアルミニウム負
極の自己腐食が防止される機構は、必ずしも明確ではな
いが、該高分子電解質の第四級アンモニウム基のＮ＋イ
オンとアルミニウムＡＩの相互作用により該高分子電解
質がアルミニウム負極表面に吸着される。
ルカリ性電解質に添加することによってアルミニウム負
極の自己腐食が防止される機構は、必ずしも明確ではな
いが、該高分子電解質の第四級アンモニウム基のＮ＋イ
オンとアルミニウムＡＩの相互作用により該高分子電解
質がアルミニウム負極表面に吸着される。
そのために、
自己腐食の原因となるアルミニラ
ム負極表面上で起こる局部電池反応、すなわちのうち、
電解質中のＨ＋が、吸着された第四級アンモニウム基を
有する高分子電解質存在のために、カソード局部反応の
起こるアルミニウム負極表面上に到達することが著しく
困難となり、カソード局部反応が停止するか、極めて進
行しにくくなる。
電解質中のＨ＋が、吸着された第四級アンモニウム基を
有する高分子電解質存在のために、カソード局部反応の
起こるアルミニウム負極表面上に到達することが著しく
困難となり、カソード局部反応が停止するか、極めて進
行しにくくなる。
その結果、局部電池反応、すなわち、自己腐食の進行を
抑制することになる。
抑制することになる。
また、この際、電池反応でもあるアノード局部反応は高
分子第四アンモニウム塩の存在に妨害されずに進行する
から、電池反応を阻害することはない。
分子第四アンモニウム塩の存在に妨害されずに進行する
から、電池反応を阻害することはない。
本発明の電池においては、白金、炭素、又はニッケル等
を正極に用いることができるが、正極として白金、炭素
を用いた場合、例えば、次式で表わされる０２ガスの還
元反応を進行せしめることができる。
を正極に用いることができるが、正極として白金、炭素
を用いた場合、例えば、次式で表わされる０２ガスの還
元反応を進行せしめることができる。
本発明において使用される第四級アンモニウム基を有す
る高分子電解質とは、第四級アンモニウム基をその主鎖
又は側鎖に含む重合体であって、その代表的な例として
ポリ−４（又は２）−ビニルビニリジン及びその塩、Ｎ
−）リアルキルアミノメチルポリスチレン、ポリビニル
ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、インネン
ポリマ、ポリジアルキルジアリルアンモニウム塩並びに
ジアルキルジアリルアンモニウム塩−８Ｏ２共重合体等
が挙げられる。
る高分子電解質とは、第四級アンモニウム基をその主鎖
又は側鎖に含む重合体であって、その代表的な例として
ポリ−４（又は２）−ビニルビニリジン及びその塩、Ｎ
−）リアルキルアミノメチルポリスチレン、ポリビニル
ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、インネン
ポリマ、ポリジアルキルジアリルアンモニウム塩並びに
ジアルキルジアリルアンモニウム塩−８Ｏ２共重合体等
が挙げられる。
これら高分子電解質は適当な濃度例えば１〜ＩＯＮのア
ルカリ性電解質の水溶液に、その水溶液として添加され
る。
ルカリ性電解質の水溶液に、その水溶液として添加され
る。
そしてこの電解質には自己腐食抑制の効果を増すために
Ａｌ（ＯＨ）３、ＺｎＯその他を更に添加してもよい。
Ａｌ（ＯＨ）３、ＺｎＯその他を更に添加してもよい。
前記本発明における電解質によるアルミニウム電極の自
己腐食防止効果は負極としてアルミニウムを使用する場
合のみならず、アルミニウムの表面をアマルガム化した
負極又はＺｎ、Ｓｎ等を０．１％以下含有するアルミニ
ウム合金を負極とした場合にも奏される。
己腐食防止効果は負極としてアルミニウムを使用する場
合のみならず、アルミニウムの表面をアマルガム化した
負極又はＺｎ、Ｓｎ等を０．１％以下含有するアルミニ
ウム合金を負極とした場合にも奏される。
次に本発明を実施例について説明するが、本発明はこれ
らによりなんら限定されるものではない。
らによりなんら限定されるものではない。
又以下の実施例において測定はいずれも２５，０℃で行
なった。
なった。
なお、自己腐食電位及び電流密度とは、休止時における
アルミニウムの溶解（アノード局部反応）と水素発生反
応（カソード局部反応）とが当量関係（電気的中性条件
）で結ばれて同時に進行する上記局部電池系が形成され
ている状態の下でのアルミニウム負極の電位とその反応
速度を表わすものであり、自己腐食電位から腐食の挙動
を推定し、また、自己腐食電流密度から腐食の激しさを
評価することができる。
アルミニウムの溶解（アノード局部反応）と水素発生反
応（カソード局部反応）とが当量関係（電気的中性条件
）で結ばれて同時に進行する上記局部電池系が形成され
ている状態の下でのアルミニウム負極の電位とその反応
速度を表わすものであり、自己腐食電位から腐食の挙動
を推定し、また、自己腐食電流密度から腐食の激しさを
評価することができる。
直接には、外部電流、電圧などを印加しない場合のアル
ミニウム負極の電位から自己腐食電位を、またＨ２の発
生量から自己腐食電流密度を求める。
ミニウム負極の電位から自己腐食電位を、またＨ２の発
生量から自己腐食電流密度を求める。
実施例 １
１ Ｎ ＫＯＨ１００ｍｌにポリビニルベンジルトリメ
チルアンモニウムクロライド（先玉産業社製ＥＣＲ−３
４）の３０重量％水溶液２０グを添加し電解液とした。
チルアンモニウムクロライド（先玉産業社製ＥＣＲ−３
４）の３０重量％水溶液２０グを添加し電解液とした。
電極面積が２ｃｙｄのアルミニウム（９９，９９％）及
びアマルガム化したアルミニウムを負極とし、白金を正
極として２種の電池を作成した。
びアマルガム化したアルミニウムを負極とし、白金を正
極として２種の電池を作成した。
この２種の電池について自己腐食電位（Ｅｏｏｒｒ）及
び自己腐食電流密度（”Ｃ０ｒｒ ）を測定した。
び自己腐食電流密度（”Ｃ０ｒｒ ）を測定した。
この結果を下記の表に示す。
実施例 ２
実施例１の電解質に更にＺｎＯを飽和させ電解質とした
以外は実施例１と同様にして電池を構成した。
以外は実施例１と同様にして電池を構成した。
添付図面は実施例２のアマルガム化したアルミニウムを
電極として用い、対極に白金、参照電極に飽和カロメル
電極（ＳＣＥ）を用い測定した電位電流曲線（分極曲線
）である。
電極として用い、対極に白金、参照電極に飽和カロメル
電極（ＳＣＥ）を用い測定した電位電流曲線（分極曲線
）である。
図の横軸は電流密度、縦軸はＳＣＥに対するアルミニウ
ムの電位である。
ムの電位である。
図に示すように高電流密度でも電位は卑で、安定である
。
。
測定から求めた自己腐食の電位は−１，５■、電流密度
は０．０６７ ｍＡ／Ｃ４であり自己腐食は極めて少な
い。
は０．０６７ ｍＡ／Ｃ４であり自己腐食は極めて少な
い。
実施例 ３
１ＮＫＯＨ１００ｍ１にポリジアリルジメチルアンモニ
ウムクロライド（三洋化成社製２６１−ＬＶＦ）の３０
重量％水溶液２０ｆを添加し電解質とした以外は実施例
１と同様にして電池を構成した。
ウムクロライド（三洋化成社製２６１−ＬＶＦ）の３０
重量％水溶液２０ｆを添加し電解質とした以外は実施例
１と同様にして電池を構成した。
実施例 ４
１ＮＫＯＨ１００ｍ１にポリジアリルジメチルアンモニ
ウムクロライド（三洋化成社製２６１ＬＶＦ）の３０重
量％水溶液２０ｒを添加し、これに更にＺｎＯを飽和さ
せ電解質として使用した以外は実施例１と同様にして電
池を構成した。
ウムクロライド（三洋化成社製２６１ＬＶＦ）の３０重
量％水溶液２０ｒを添加し、これに更にＺｎＯを飽和さ
せ電解質として使用した以外は実施例１と同様にして電
池を構成した。
実施例 ５
※ ５ ＮＫＯＨ１００ｒａｌにポリビニルベンジルト
リメチルアンモニウムクロライド（先玉産業社製ＥＣＲ
−３４）の３０重量％水溶液２Ｍ’を添加し電解質とし
て使用した以外は実施例１と同様にして電池を構成した
。
リメチルアンモニウムクロライド（先玉産業社製ＥＣＲ
−３４）の３０重量％水溶液２Ｍ’を添加し電解質とし
て使用した以外は実施例１と同様にして電池を構成した
。
実施例 ６
５ＮＫＯＨ１００ｍ１にポリジアリルジメチルアンモニ
ウムクロライド（三洋化成社製２６１−ＬＶＦ）の３０
重量％水溶液２Ｏｆを添加し電解質として使用した以外
は実施例１と同様にして電池を構成した。
ウムクロライド（三洋化成社製２６１−ＬＶＦ）の３０
重量％水溶液２Ｏｆを添加し電解質として使用した以外
は実施例１と同様にして電池を構成した。
参考例
ＩＮ及び５ＮＫＯＨを電解質とした以外は実施例１と同
様にして電池を構成した。
様にして電池を構成した。
実施例２〜６及び参考例について実施例１と同様にして
純アルミニウム及びアマルガム化アルミニウムの自己腐
食電位及び自己腐食電流密度を求めた結果を併せて下記
表に示す。
純アルミニウム及びアマルガム化アルミニウムの自己腐
食電位及び自己腐食電流密度を求めた結果を併せて下記
表に示す。
いずれの実施例においてもその結果は無添加の参考例に
比べ高電流密度において電位は卑でかつ安定しており、
自己腐食は少な（なっている。
比べ高電流密度において電位は卑でかつ安定しており、
自己腐食は少な（なっている。
以上の説明から明らかなように本発明によればアルミニ
ウムを負極として用いる場合の最大の問題点である自己
腐食を抑制できるのでアルミニウムを負極とした電池の
実用性を高め得るという利点がある。
ウムを負極として用いる場合の最大の問題点である自己
腐食を抑制できるのでアルミニウムを負極とした電池の
実用性を高め得るという利点がある。
添付図面は本発明の実施例２におけるアマルガム化した
アルミニウムの分極曲線を示す図であり、グラフＡはカ
ソード分極曲線、グラフＢはアノード分極曲線を示す。
アルミニウムの分極曲線を示す図であり、グラフＡはカ
ソード分極曲線、グラフＢはアノード分極曲線を示す。
Claims (1)
- １ アルミニウム負極、正極及び該負極と正極に接する
アルカリ性電解質より成る電池において、アルカリ性電
解質が第四級アンモニウム基を有する高分子電解質を含
むことを特徴とする電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53135778A JPS5851674B2 (ja) | 1978-11-06 | 1978-11-06 | 電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53135778A JPS5851674B2 (ja) | 1978-11-06 | 1978-11-06 | 電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5562661A JPS5562661A (en) | 1980-05-12 |
| JPS5851674B2 true JPS5851674B2 (ja) | 1983-11-17 |
Family
ID=15159629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53135778A Expired JPS5851674B2 (ja) | 1978-11-06 | 1978-11-06 | 電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5851674B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6183914B1 (en) * | 1998-09-17 | 2001-02-06 | Reveo, Inc. | Polymer-based hydroxide conducting membranes |
| US6899978B2 (en) * | 2000-12-18 | 2005-05-31 | Johan Christiaan Fitter | Electrochemical cell |
| CA2344607A1 (en) * | 2001-04-19 | 2002-10-19 | Evgeny B. Kulakov | Alkaline aluminum-air battery |
| FR2861219B1 (fr) * | 2003-10-15 | 2006-04-07 | Commissariat Energie Atomique | Pile a combustible alcaline comportant une anode comprenant de l'aluminium et du zinc et procede de fabrication de l'anode |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3880671A (en) * | 1972-10-26 | 1975-04-29 | Union Carbide Corp | Corrosion inhibitor system for alkaline aluminum cells |
| US3945849A (en) * | 1970-06-26 | 1976-03-23 | Polaroid Corporation | Battery cell with quaternary ammonium halide |
-
1978
- 1978-11-06 JP JP53135778A patent/JPS5851674B2/ja not_active Expired
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3945849A (en) * | 1970-06-26 | 1976-03-23 | Polaroid Corporation | Battery cell with quaternary ammonium halide |
| US3880671A (en) * | 1972-10-26 | 1975-04-29 | Union Carbide Corp | Corrosion inhibitor system for alkaline aluminum cells |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5562661A (en) | 1980-05-12 |
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