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公開番号2025040445
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-25
出願番号2023147253
出願日2023-09-12
発明の名称フロー型金属空気電池用充電セル
出願人シャープ株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 12/08 20060101AFI20250317BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】大きな電力を消費することなく負極から負極活物質粒子を剥離することができ、スクレーパー等との物理的な接触が必要ないため高い耐久性を有するフロー型金属空気電池用充電セルを提供する
【解決手段】フロー型金属空気電池用充電セルは、第1の流路が形成された第1の層と、前記第1の流路に面する正極と、第2の流路が形成された第2の層と、前記第2の流路に面する負極と、前記第1の流路及び前記第2の流路を互いに隔てるセパレータと、前記第1の流路を流れ、第1の粘度を有する正極液と、前記第2の流路を流れ、前記第1の粘度より高い第2の粘度を有する負極液と、を備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
第１の流路が形成された第１の層と、
前記第１の流路に面する正極と、
第２の流路が形成された第２の層と、
前記第２の流路に面する負極と、
前記第１の流路及び前記第２の流路を互いに隔てるセパレータと、
前記第１の流路を流れ、第１の粘度を有する正極液と、
前記第２の流路を流れ、前記第１の粘度より高い第２の粘度を有する負極液と、
を備えるフロー型金属空気電池用充電セル。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
前記正極における反応により酸素ガスを生成させ、前記負極における反応により負極活物質粒子を生成させる
請求項１に記載のフロー型金属空気電池用充電セル。
【請求項３】
前記正極液は、第１の電解液を含み、
前記負極液は、第２の電解液と、前記第２の電解液に溶解した負極活物質イオンと、を含む
請求項１に記載のフロー型金属空気電池用充電セル。
【請求項４】
前記負極液は、増粘剤を含む
請求項３に記載のフロー型金属空気電池用充電セル。
【請求項５】
前記負極液は、亜鉛イオンと、第１３族金属元素、第１４族金属元素及び第１５族金属元素からなる群より選択される少なくとも１種のイオンと、を含む
請求項１から４までのいずれかに記載のフロー型金属空気電池用充電セル。
【請求項６】
前記負極液は、亜鉛イオンと、インジウムイオンと、を含む
請求項１から４までのいずれかに記載のフロー型金属空気電池用充電セル。
【請求項７】
前記セパレータは、アニオン交換膜、含水ゲル膜、又は複数の無機イオン伝導体粒子と前記複数の無機イオン伝導体粒子の粒界に含侵された樹脂とを備える膜である
請求項１から４までのいずれかに記載のフロー型金属空気電池用充電セル。
【請求項８】
前記正極は、ニッケルを含み、
前記負極は、カーボン、銅及びマグネシウムからなる群より選択される少なくとも１種を含む
請求項１から４までのいずれかに記載のフロー型金属空気電池用充電セル。
【請求項９】
前記負極と一体に構成される通電板を備える
請求項１から４までのいずれかに記載のフロー型金属空気電池用充電セル。
【請求項１０】
前記負極及び前記第２の層と一体に構成される通電板を備える
請求項１から４までのいずれかに記載のフロー型金属空気電池用充電セル。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、フロー型金属空気電池用充電セルに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、金属粒子を生成するシステムを開示する。当該システムにおいては、溶解した金属を含む溶液の電気分解により、カソードの表面に金属粒子が生成される。形成された金属粒子は、十分なサイズを有するようになった際に、スクレーパー又は他の適切な手段により、カソードの表面から除去される。（段落００１４及び００５７）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許第７４７０３５１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されたシステムにおいては、金属粒子をカソードの表面から除去するために、スクレーパー又は他の適切な手段をカソードの表面に沿って動かさなければならない。このため、スクレーパー又は他の適切な手段を動かすのに必要な電力の消費、スクレーパー又は他の適切な手段をカソードの表面に沿って動かすことによる耐久性の低下等が問題となる。
【０００５】
本開示の一態様は、この問題に鑑みてなされた。本開示の一態様は、例えば、大きな電力を消費することなく負極から負極活物質粒子を剥離することができ、また、スクレーパー等との物理的な接触が必要ないため高い耐久性を有するフロー型金属空気電池用充電セルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様のフロー型金属空気電池用充電セルは、第１の流路が形成された第１の層と、前記第１の流路に面する正極と、第２の流路が形成された第２の層と、前記第２の流路に面する負極と、前記第１の流路及び前記第２の流路を互いに隔てるセパレータと、前記第１の流路を流れ、第１の粘度を有する正極液と、前記第２の流路を流れ、前記第１の粘度より高い第２の粘度を有する負極液と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１実施形態のフロー型金属空気電池を模式的に図示する図である。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電セルを模式的に図示する分解斜視図である。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電セルを模式的に図示する断面図である。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電セルの正極と当該充電セルの負極との間に流れる電流の電流値の第１の制御例を示すグラフである。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電セルの第２の流路における負極液の流速の第１の制御例を示すグラフである。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電セルの正極と当該充電セルの負極との間に流れる電流の電流値の第２の制御例を示すグラフである。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電セルの第２の流路における負極液の流速の第２の制御例を示すグラフである。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電セルの正極と当該充電セルの負極との間に流れる電流の電流値の第３の制御例を示すグラフである。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電セルの第２の流路における負極液の流速の第３の制御例を示すグラフである。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電セルの正極と当該充電セルの負極との間に流れる電流の電流値の第４の制御例を示すグラフである。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電セルの第２の流路における負極液の流速の第５の制御例を示すグラフである。
第１実施形態の第１変形例のフロー型金属空気電池に備えられる充電セルを模式的に図示する断面図である。
第１実施形態の第２変形例のフロー型金属空気電池に備えられる充電セルを模式的に図示する断面図である。
第１実施形態の第３変形例のフロー型金属空気電池に備えられる充電セルを模式的に図示する断面図である。
第１実施形態の第４変形例のフロー型金属空気電池に備えられる充電セルを模式的に図示する断面図である。
第１実施形態のフロー型金属空気電池に備えられる充電セルに代えて用いることができる充電セルスタックを模式的に図示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０００９】
１第１実施形態
１．１フロー型金属空気電池
図１は、第１実施形態のフロー型金属空気電池を模式的に図示する図である。
【００１０】
図１に図示される第１実施形態のフロー型金属空気電池１は、放電する際に、フロー型金属空気電池１の周辺の空気から酸素ガス１１を吸収する。フロー型金属空気電池１は、充電される際に、フロー型金属空気電池１の周辺の空気に酸素ガス１２を放出する。
（【００１１】以降は省略されています）

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