JPS59138067A - 金属−ハロゲン電池のプラスチツク電極 - Google Patents
金属−ハロゲン電池のプラスチツク電極Info
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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】
本発明は金属−ハロゲンを活物質とする金属−ハロゲン
電池のプラスチック電極に係シ、更に詳しくは該電極が
プラスチック、カーボンプラン名グラファイト及び活性
炭からなる新規のプラスチック電極に関するものである
。
電池のプラスチック電極に係シ、更に詳しくは該電極が
プラスチック、カーボンプラン名グラファイト及び活性
炭からなる新規のプラスチック電極に関するものである
。
近年エネルギー有効利用の観点から金属−ハロゲンを活
物質とする電池が注目され開発されている。
物質とする電池が注目され開発されている。
例えば金属−ハロゲンを活物質とする電池の例として、
第１図に金属−ハロゲン電解液循環型積層二次電池の積
層構成を示す分解斜視図を示す。第１図において各電極
１及びセパレータ２は図示するように積層されアルミ締
付端板１１によって両側から挾まれ、締付ボルト１２、
締付ナツト１６で全体が一体に構成される。電解液は、
マニホルド１４からチャネル１５及びマイクロチャネル
１９全通って、電極部の表面に供給され、また図示され
ない循環装置によって循環するようになっている。１６
は樹脂締付端板、１７は電極端板、１８は金属ネットで
構成された端子である。
第１図に金属−ハロゲン電解液循環型積層二次電池の積
層構成を示す分解斜視図を示す。第１図において各電極
１及びセパレータ２は図示するように積層されアルミ締
付端板１１によって両側から挾まれ、締付ボルト１２、
締付ナツト１６で全体が一体に構成される。電解液は、
マニホルド１４からチャネル１５及びマイクロチャネル
１９全通って、電極部の表面に供給され、また図示され
ない循環装置によって循環するようになっている。１６
は樹脂締付端板、１７は電極端板、１８は金属ネットで
構成された端子である。
上記した金属−ハロゲンを活物質とする電池には金属と
して一価のアルカリ金属例えばＬｉ、 Ｎａ、 Ｋ或は
二価の金属Ｚｎ、 Ｃｄ、 Ｎｌ、 Ｃｏ、 Ｆｅ等が
またノ・ロゲノとしてはＣβ、 Ｂｒ、 Ｉ等が使用さ
れ、更に電解液としては非水溶性液、水溶液の何れも用
いられている。また上記の金属−ノ・ロゲノを活物質と
する電池用の電極としてはカーボンプラスチック電極が
成形性に富み種々の形状が容易に作れ、耐ノ・ロゲン性
が良好で更に低コストで製造しつる利点を有するために
好ましいために使用されてきたものである。然しなから
従来のカーボンプラスチック電極は長期間の使用により
電極板を通して・・ロゲンが電１極の一方から他方に拡
散し自己放電して電池としての機能を失う欠点を有する
。即ち・・ロゲノが電極を透過すると、イ）電池を構成
する外側の電池ケースが腐食する。口）透過したハロゲ
ン量に比例して電池のエネルギー効率が低下する。
して一価のアルカリ金属例えばＬｉ、 Ｎａ、 Ｋ或は
二価の金属Ｚｎ、 Ｃｄ、 Ｎｌ、 Ｃｏ、 Ｆｅ等が
またノ・ロゲノとしてはＣβ、 Ｂｒ、 Ｉ等が使用さ
れ、更に電解液としては非水溶性液、水溶液の何れも用
いられている。また上記の金属−ノ・ロゲノを活物質と
する電池用の電極としてはカーボンプラスチック電極が
成形性に富み種々の形状が容易に作れ、耐ノ・ロゲン性
が良好で更に低コストで製造しつる利点を有するために
好ましいために使用されてきたものである。然しなから
従来のカーボンプラスチック電極は長期間の使用により
電極板を通して・・ロゲンが電１極の一方から他方に拡
散し自己放電して電池としての機能を失う欠点を有する
。即ち・・ロゲノが電極を透過すると、イ）電池を構成
する外側の電池ケースが腐食する。口）透過したハロゲ
ン量に比例して電池のエネルギー効率が低下する。
ハ）特にバイポーラ型の電池では・・ロゲンの透過によ
シ自己放電する。二）電極中に・・ロゲンが拡散すると
電極を劣化せしめる等の問題を生ずる。
シ自己放電する。二）電極中に・・ロゲンが拡散すると
電極を劣化せしめる等の問題を生ずる。
本発明は、紙上の如く金属−・・ロゲンを活物質とし電
極としてカーボンプラスチック電極を使用した場合の従
来の欠点に鑑み発明されたものであり、特に活物質の・
・ロゲンが透過し難いカーボンプラスチック電極を提供
することを目的とするものである。
極としてカーボンプラスチック電極を使用した場合の従
来の欠点に鑑み発明されたものであり、特に活物質の・
・ロゲンが透過し難いカーボンプラスチック電極を提供
することを目的とするものである。
本発明の要旨はプラスチック、カーボンブラック及びグ
ラファイトよシなる組成物に吸着性を有する活性炭を添
加し、成形してなることを特徴とする金属−ノ・ロゲン
電池のプラスチック電極であり、該プラスチックの電極
中のプラスチック社高密度ポリエチレン、直鎖型低密度
エチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン−プロピレン
共重合体から選ばれた一種を用い更に添加する活性炭と
しては造粒炭、破砕炭、顆粒炭１球形炭、薬品賦活炭、
水蒸気賦活炭等の粉末状および粒状の活性炭を使用する
ものである。
ラファイトよシなる組成物に吸着性を有する活性炭を添
加し、成形してなることを特徴とする金属−ノ・ロゲン
電池のプラスチック電極であり、該プラスチックの電極
中のプラスチック社高密度ポリエチレン、直鎖型低密度
エチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン−プロピレン
共重合体から選ばれた一種を用い更に添加する活性炭と
しては造粒炭、破砕炭、顆粒炭１球形炭、薬品賦活炭、
水蒸気賦活炭等の粉末状および粒状の活性炭を使用する
ものである。
本発明渚等は金線−ノ・ロゲンを活物質とした電池用電
極としてカーボンプラスチック電極を使用した場合の前
述の如き欠点を解決するため電極組成についで種々研究
の結果、電池の電極板に、ノ・ロゲン活物質が拡散する
ことを防止するため吸着特性の良好な活性炭をプラスチ
ック及びカーボンブラック及びグラファイトよｐなる基
本組成物に添加することによって得られる成極がノ・ロ
ゲン拡散殿を著しく減少せしめ、かつ電極比抵抗も無添
加のものに比べてそれ程高くなく、電池のエネル見 ギー効率を著しく向上せしめることを知豫した。
極としてカーボンプラスチック電極を使用した場合の前
述の如き欠点を解決するため電極組成についで種々研究
の結果、電池の電極板に、ノ・ロゲン活物質が拡散する
ことを防止するため吸着特性の良好な活性炭をプラスチ
ック及びカーボンブラック及びグラファイトよｐなる基
本組成物に添加することによって得られる成極がノ・ロ
ゲン拡散殿を著しく減少せしめ、かつ電極比抵抗も無添
加のものに比べてそれ程高くなく、電池のエネル見 ギー効率を著しく向上せしめることを知豫した。
吸着特性が良好でかつ比抵抗が小さい吸着剤として活性
炭を用いこの活性炭をベースポリマー（マトリックス）
としてポリオレフィン即ち高密度ポリエチレン、直鎖型
低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンー
ポリプロピレン共重合体及び一般的にポリオレフイアと
云われるプラスチック素利とカーボップラック、及びグ
ラファイトからなるカーボンプラスチック組成物に１〜
３０％の範凹で添加し成極組成物を得る。これら組成物
を加圧ニーダで加熱（開始温度１８０Ｇ）混練を充分に
し次で１５０〜１７０ｔｌ：に予熱し約１００に！１／
ｃ＋＋ｔにて加熱プレスを用い電極を成形する。得られ
た電極の臭素拡散量を測定するために第２図に示す如き
臭素拡散測定装置によって臭素拡散量を測定した結果活
性炭をカーボンプラスチックに配合することによって通
常のカーボンプラスチック醍極よシ優れた特性を有する
ことを発明したものである。第２図は臭素拡散測定装置
の模式図である。第２図において２１は被測定のカーボ
ンプラスチックシート試料で液接触面積は径２０素電解
液芥器で、２−４は臭素含有電解液２６（ＺｎＢｒ２３
ｍｏ看／−ｇ ＋ Ｂｒ２３ｍｏ−６／−６水溶液）を
２５ｍ！収容した臭素含有電解液容器で、２２はバッキ
ング、２５は締付ボルト、２８は電解液蒸発防止蓋であ
る。次に本測定装置の測定法について述べる。カーボン
プラスチック電極シート２１を無臭素電解液答器２６に
入れバッキング２２によシ臭素含有電解液容器２４を締
付ボルト２５で液洩れがない様に締めつける。次で臭素
含有電解液２６と無臭素電解ｉ２７を同一レベル（水頭
差をなくす）になる様に入れ一定時＋＝コ後の臭素含有
電解液２６中の臭素Ｂｒ２が無臭素電解液２７中へ拡散
した量をヨウ素滴定法で求めるものである。
炭を用いこの活性炭をベースポリマー（マトリックス）
としてポリオレフィン即ち高密度ポリエチレン、直鎖型
低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンー
ポリプロピレン共重合体及び一般的にポリオレフイアと
云われるプラスチック素利とカーボップラック、及びグ
ラファイトからなるカーボンプラスチック組成物に１〜
３０％の範凹で添加し成極組成物を得る。これら組成物
を加圧ニーダで加熱（開始温度１８０Ｇ）混練を充分に
し次で１５０〜１７０ｔｌ：に予熱し約１００に！１／
ｃ＋＋ｔにて加熱プレスを用い電極を成形する。得られ
た電極の臭素拡散量を測定するために第２図に示す如き
臭素拡散測定装置によって臭素拡散量を測定した結果活
性炭をカーボンプラスチックに配合することによって通
常のカーボンプラスチック醍極よシ優れた特性を有する
ことを発明したものである。第２図は臭素拡散測定装置
の模式図である。第２図において２１は被測定のカーボ
ンプラスチックシート試料で液接触面積は径２０素電解
液芥器で、２−４は臭素含有電解液２６（ＺｎＢｒ２３
ｍｏ看／−ｇ ＋ Ｂｒ２３ｍｏ−６／−６水溶液）を
２５ｍ！収容した臭素含有電解液容器で、２２はバッキ
ング、２５は締付ボルト、２８は電解液蒸発防止蓋であ
る。次に本測定装置の測定法について述べる。カーボン
プラスチック電極シート２１を無臭素電解液答器２６に
入れバッキング２２によシ臭素含有電解液容器２４を締
付ボルト２５で液洩れがない様に締めつける。次で臭素
含有電解液２６と無臭素電解ｉ２７を同一レベル（水頭
差をなくす）になる様に入れ一定時＋＝コ後の臭素含有
電解液２６中の臭素Ｂｒ２が無臭素電解液２７中へ拡散
した量をヨウ素滴定法で求めるものである。
本発明によるフフーボンブラスチツクに活性炭を添加し
た電極は後述の実施例にも明らかな球に電極特性として
の比抵抗は０．１〜０．１１ Ｑｍを示し無添加電極に
比して６０％程度であり引張り強要５００時間浸漬后の
変化率において引張り強度は６〜４係の減少率又比抵抗
は６〜６≠の増加率しか示さない。更に本発明の目的で
ある臭素拡散量の防止のため前記臭素拡散測定装置を用
いて求めた成績は第６図に示す如く活性炭無添加に比し
て著しく少なくプラスチック電極として優扛たものであ
る。
た電極は後述の実施例にも明らかな球に電極特性として
の比抵抗は０．１〜０．１１ Ｑｍを示し無添加電極に
比して６０％程度であり引張り強要５００時間浸漬后の
変化率において引張り強度は６〜４係の減少率又比抵抗
は６〜６≠の増加率しか示さない。更に本発明の目的で
ある臭素拡散量の防止のため前記臭素拡散測定装置を用
いて求めた成績は第６図に示す如く活性炭無添加に比し
て著しく少なくプラスチック電極として優扛たものであ
る。
吸着剤としての活性炭の添加量はカーボンプラスチック
電極としての導電性ならびに電極の成形加工性強度の点
から１〜６０チの範囲内配合することが望ましく、この
添加量に相当する分だけグラファイト量を増減すればよ
い。又活性炭は粉末状および粒状の何れでもよい。また
造粒炭、破砕炭、顆粒炭、球形炭、薬品賦活炭、水蒸気
賦活炭等も使用できる。
電極としての導電性ならびに電極の成形加工性強度の点
から１〜６０チの範囲内配合することが望ましく、この
添加量に相当する分だけグラファイト量を増減すればよ
い。又活性炭は粉末状および粒状の何れでもよい。また
造粒炭、破砕炭、顆粒炭、球形炭、薬品賦活炭、水蒸気
賦活炭等も使用できる。
本発明により活性炭添加のカーボンプラスチック電極は
（１） プラスチック、カーボンブラック、グラファ
イト及び活性炭からなり成形されているので活物質であ
るー・ロゲン例えば臭素の拡散を抑制することができ電
池のエネルギー効率を一段と同上することができる。
イト及び活性炭からなり成形されているので活物質であ
るー・ロゲン例えば臭素の拡散を抑制することができ電
池のエネルギー効率を一段と同上することができる。
（２） カーボンプラスチック電極板中に拡散するハ
ロゲン（臭素等）を低減することができるので電極板の
腐食がなくなシ長期間の使用が可能となる。
ロゲン（臭素等）を低減することができるので電極板の
腐食がなくなシ長期間の使用が可能となる。
（３）前記（２）の項の理由により電極端板及び電池を
構成する外側ケースについても同様の効果がある、 （４）低コストで製造することができ、臭素−亜鉛電池
、塩素−亜鉛電池等の金属−・ロゲン電池のほかにも一
般に導電性プラスチックを電極とする凡ての電池及び電
気化学反応用電極に適用可能な有用なプラスチック電極
である、 次に本発明を実施例に基いて更に説明する。
構成する外側ケースについても同様の効果がある、 （４）低コストで製造することができ、臭素−亜鉛電池
、塩素−亜鉛電池等の金属−・ロゲン電池のほかにも一
般に導電性プラスチックを電極とする凡ての電池及び電
気化学反応用電極に適用可能な有用なプラスチック電極
である、 次に本発明を実施例に基いて更に説明する。
実施例１
ベースポリマー（マツトリックス）として高密度ポリエ
チレンを用いこれにカーボンブラック及びグラファイト
を添加したものをプラスチック電極の基本組成としこれ
に活性炭として粉末状のものを添加し、第１表に示す如
き組成とし、該プラスチック電極組成物を加圧ニーダで
開始温度１８０℃にて６０回転３分次で９０回転１２分
の混線条件にて組成物を充分に混線せしめてから、加熱
プレスの金型に混練物試料を挾み１５０〜１７０℃にて
５分間予熱しその後１００（−の加圧条件にて５分間加
圧プレスし１暉厚のプラスチック電極シートを成形した
、 第１表 プラスチック電極組成 孝１：ポリエチレン 密度：０．９６３リー、融点：１
３２℃。
チレンを用いこれにカーボンブラック及びグラファイト
を添加したものをプラスチック電極の基本組成としこれ
に活性炭として粉末状のものを添加し、第１表に示す如
き組成とし、該プラスチック電極組成物を加圧ニーダで
開始温度１８０℃にて６０回転３分次で９０回転１２分
の混線条件にて組成物を充分に混線せしめてから、加熱
プレスの金型に混練物試料を挾み１５０〜１７０℃にて
５分間予熱しその後１００（−の加圧条件にて５分間加
圧プレスし１暉厚のプラスチック電極シートを成形した
、 第１表 プラスチック電極組成 孝１：ポリエチレン 密度：０．９６３リー、融点：１
３２℃。
Ｍ Ｆ Ｒ： ５．３ ’／ｇ
＊２：カーボンブラック ケッチェンブラックＥＣ（ラ
イオン。
イオン。
アクゾ社製）
七３ニゲラフアイ）Ｇ−２００アンダー（東海カーボン
社製）次で上記成形プラスチック電極を用い代表的な二
池電池として臭素−亜鉛電池の活物質である臭素の拡散
量を第２図に示す如き臭素拡散測定装置にて拡散量を前
述の如き測定法にて測定し第６図に示す結果が得られた
。
社製）次で上記成形プラスチック電極を用い代表的な二
池電池として臭素−亜鉛電池の活物質である臭素の拡散
量を第２図に示す如き臭素拡散測定装置にて拡散量を前
述の如き測定法にて測定し第６図に示す結果が得られた
。
第６図に示す如く、臭素拡散量は、活性炭を添加したも
のと、しないものでは著しい差を生じ、添加活性炭の種
類毎では白鷺ＡＣ／４６１ ）→白鷺Ｍ（鷹２）→腐ろ
（カルボラフイン）の順にて臭素拡散量が少ないことが
明らかである、 実施例２ 次に９５％臭素液中に前記試験／１６１〜４の電極試料
を常温で５００時間浸漬して引張り強度と比抵抗の変化
を測定した。その結果を次の第２表に７ｉモす、。
のと、しないものでは著しい差を生じ、添加活性炭の種
類毎では白鷺ＡＣ／４６１ ）→白鷺Ｍ（鷹２）→腐ろ
（カルボラフイン）の順にて臭素拡散量が少ないことが
明らかである、 実施例２ 次に９５％臭素液中に前記試験／１６１〜４の電極試料
を常温で５００時間浸漬して引張り強度と比抵抗の変化
を測定した。その結果を次の第２表に７ｉモす、。
第２表に示す如く活性炭を添加したものは無添加に比し
て引張り強度の減少率及び比抵抗の増加率において著し
く差があ如引張り強度そのものも強く又比抵抗は少ない
優れた電極であることは明らかである。
て引張り強度の減少率及び比抵抗の増加率において著し
く差があ如引張り強度そのものも強く又比抵抗は少ない
優れた電極であることは明らかである。
第１図は金属−一・ロダン電解液循環型積層二次電池の
積層構成を示す分解斜視図、第２図は臭素拡散測定装置
の模式図、第５図は実施例に基くプラスチック電極の時
間−臭素拡散量との関係を示すグラフである。 １：電極、２：セパレータ、１７：を極端板、２１：測
定試料、２３：無臭素軍、解液容器、２４：臭雰含有Ｗ
５解液容器、２６：臭素含有′「口解液、２７：無臭累
電解液、 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第２１１ 第 ３ 図 ＋００ ２０） ３００ ４００
５００時閏（ｈ） １、事イ′１の表示 特願昭５８−１０５７２号 ２、発明の名称 金属−ノ・ロゲン電池のプラスチック電極飄ハ（６１０
）株式会社 明 電 舎 ４、代理人 ６、士ｉｉｌ：、の文・１象 「発明の詳細な説明」の欄 ７、補市の内容 （１）明細書第７頁第５行目のＥ〜０．１１Ωｍ」をｒ
〜０．１１Ωｍ」と補正する。 （２） 同第９頁第５行目の「（マトリックス）」を
「（マトリックス）ｊと補正する。 （３）同第１０頁下から第４行目のｒ ＭＦＲ： ５．
１今」をｒ ＭＦＲ： ５．３．９ ／１ ｏ分Ｊ ト
’４圧スル。 （４）同第１２頁第２行の「比抵抗（ΩＦＦＩ）Ｊを「
比抵抗（Ωｃｒｎ）」と補正する。
積層構成を示す分解斜視図、第２図は臭素拡散測定装置
の模式図、第５図は実施例に基くプラスチック電極の時
間−臭素拡散量との関係を示すグラフである。 １：電極、２：セパレータ、１７：を極端板、２１：測
定試料、２３：無臭素軍、解液容器、２４：臭雰含有Ｗ
５解液容器、２６：臭素含有′「口解液、２７：無臭累
電解液、 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第２１１ 第 ３ 図 ＋００ ２０） ３００ ４００
５００時閏（ｈ） １、事イ′１の表示 特願昭５８−１０５７２号 ２、発明の名称 金属−ノ・ロゲン電池のプラスチック電極飄ハ（６１０
）株式会社 明 電 舎 ４、代理人 ６、士ｉｉｌ：、の文・１象 「発明の詳細な説明」の欄 ７、補市の内容 （１）明細書第７頁第５行目のＥ〜０．１１Ωｍ」をｒ
〜０．１１Ωｍ」と補正する。 （２） 同第９頁第５行目の「（マトリックス）」を
「（マトリックス）ｊと補正する。 （３）同第１０頁下から第４行目のｒ ＭＦＲ： ５．
１今」をｒ ＭＦＲ： ５．３．９ ／１ ｏ分Ｊ ト
’４圧スル。 （４）同第１２頁第２行の「比抵抗（ΩＦＦＩ）Ｊを「
比抵抗（Ωｃｒｎ）」と補正する。
Claims (2)
- （１）プラスチック、カーボンブラック及びクラファイ
トよシなる組成物に吸着性を翁テる活性炭を添加し、成
形しでなることを特徴とする金属−ハロゲン電池のプラ
スチック電極。 - （２）前記活性炭として造粒炭、破砕炭、顆粒炭、球形
炭、薬品賦活炭、水蒸気賦活炭等の粉末状および粒状の
活性炭を添加することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の金属−ハロゲン電池のプラスチック電極。 （３ン前り己プラスチックとして、高密度ポリエチレン
、直鎖型低密、＆ポリエチレン、ポリグロビレノ、ポリ
エチレノーポリグロビレノ共重合体から選ばれ７ζ１種
より成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
釜属−ハロクンば池のグラスチック′１極。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58010572A JPS59138067A (ja) | 1983-01-27 | 1983-01-27 | 金属−ハロゲン電池のプラスチツク電極 |
| EP83306986A EP0109824B1 (en) | 1982-11-17 | 1983-11-15 | Electrically conductive plastic complex material |
| AT86102167T ATE63403T1 (de) | 1982-11-17 | 1983-11-15 | Elektrisch leitfaehiger kunststoff. |
| EP86102167A EP0190772B1 (en) | 1982-11-17 | 1983-11-15 | Electrically conductive plastics material |
| AT83306986T ATE54511T1 (de) | 1982-11-17 | 1983-11-15 | Elektrisch leitfaehiger zusammengesetzter kunststoff. |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58010572A JPS59138067A (ja) | 1983-01-27 | 1983-01-27 | 金属−ハロゲン電池のプラスチツク電極 |
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|---|---|
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| JP58010572A Granted JPS59138067A (ja) | 1982-11-17 | 1983-01-27 | 金属−ハロゲン電池のプラスチツク電極 |
Country Status (2)
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| JP (1) | JPS59138067A (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS62232872A (ja) * | 1986-04-03 | 1987-10-13 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | ハロゲン電池 |
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Family Cites Families (4)
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|---|---|---|---|---|
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| JPS601827B2 (ja) * | 1980-03-31 | 1985-01-17 | 工業技術院長 | Ｍｈｄ発電機用材料 |
| US4386019A (en) * | 1981-07-29 | 1983-05-31 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method of making electrodes for electrochemical cell |
-
1983
- 1983-01-27 JP JP58010572A patent/JPS59138067A/ja active Granted
-
1984
- 1984-01-26 US US06/574,160 patent/US4551267A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62232872A (ja) * | 1986-04-03 | 1987-10-13 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | ハロゲン電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4551267A (en) | 1985-11-05 |
| JPH0556627B2 (ja) | 1993-08-20 |
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