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JP2018160404A - Vanadium redox secondary battery - Google Patents

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JP2018160404A
JP2018160404A JP2017057633A JP2017057633A JP2018160404A JP 2018160404 A JP2018160404 A JP 2018160404A JP 2017057633 A JP2017057633 A JP 2017057633A JP 2017057633 A JP2017057633 A JP 2017057633A JP 2018160404 A JP2018160404 A JP 2018160404A
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current collector
carbon material
negative electrode
electrode current
vanadium
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JP2017057633A
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Japanese (ja)
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片山 真吾
Shingo Katayama
真吾 片山
飯島 竜太
Ryuta Iijima
竜太 飯島
青井 紀篤
Noriatsu Aoi
紀篤 青井
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

【課題】正極側の酸化反応によるCO2ガスの発生が抑制され、電極−集電体間の密着性が良好に維持され、良好な充放電特性を有するバナジウムレドックス二次電池を提供する。【解決手段】電池(1)は、正極集電体(53)と、該正極集電体(53)の一面に配され、バナジウムイオン又はバナジウムを含むイオンを含有する活物質、及び酸性電解液を含む正極電極(50)と、負極集電体(63)と、該負極集電体(63)の一面に配され、バナジウムイオン又はバナジウムを含むイオンを含有する活物質、及び酸性電解液を含む負極電極(60)と、正極電極(50)及び負極電極(60)を区画する隔膜(7)とを備える。正極集電体(53)は炭素材料を含み、該炭素材料のX線回折により得られる回折ピークの半値半幅は1.28°以下である。【選択図】図2PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vanadium redox secondary battery in which generation of CO 2 gas due to an oxidation reaction on the positive electrode side is suppressed, adhesion between an electrode and a current collector is favorably maintained, and which has favorable charge/discharge characteristics. A battery (1) includes a positive electrode current collector (53), an active material disposed on one surface of the positive electrode current collector (53) and containing vanadium ions or vanadium-containing ions, and an acidic electrolyte. A positive electrode electrode (50) containing N, a negative electrode current collector (63), an active material disposed on one surface of the negative electrode current collector (63) and containing vanadium ions or vanadium-containing ions, and an acidic electrolytic solution. It includes a negative electrode (60) including the same, and a diaphragm (7) partitioning the positive electrode (50) and the negative electrode (60). The positive electrode current collector (53) contains a carbon material, and the full width at half maximum of the diffraction peak obtained by X-ray diffraction of the carbon material is 1.28° or less. [Selection diagram] Figure 2

Description

本発明は、活物質として、バナジウムイオン又はバナジウムを含むイオンを含有し、活物質による酸化還元反応を利用して充放電を行うバナジウムレドックス二次電池に関する。   The present invention relates to a vanadium redox secondary battery that contains vanadium ions or vanadium-containing ions as an active material and performs charge / discharge using an oxidation-reduction reaction by the active material.

二次電池は、デジタル家電製品、電気自動車、ハイブリッド自動車及び太陽光発電設備等に広く用いられている。この電池として、リチウムイオン二次電池、バナジウムレドックス二次電池等が挙げられる。バナジウムレドックス二次電池は、2組の酸化還元対を利用して、イオンの価数変化によって充放電を行う。活物質としては、バナジウムイオン又はバナジウムを含むイオンが用いられる。   Secondary batteries are widely used in digital home appliances, electric vehicles, hybrid vehicles, solar power generation facilities, and the like. Examples of the battery include a lithium ion secondary battery and a vanadium redox secondary battery. The vanadium redox secondary battery performs charge and discharge by changing the valence of ions using two sets of redox pairs. As the active material, vanadium ions or ions containing vanadium are used.

バナジウムレドックス二次電池は、活物質、導電助剤としての炭素材料、及び硫酸等の酸性電解液を有する電極と、電極が配される銅等の導電体とを備える電極材を、極性が異なる電極材が隔膜を介して対向する状態で複数並設し、外装袋に収容することにより構成される。このバナジウムレドックス二次電池は、さらにケースに収容されることもある。   The vanadium redox secondary battery is different in polarity from an electrode material including an active material, a carbon material as a conductive auxiliary agent, and an electrode having an acidic electrolyte such as sulfuric acid and a conductor such as copper on which the electrode is disposed. A plurality of electrode materials are arranged in parallel with each other through a diaphragm and are housed in an exterior bag. The vanadium redox secondary battery may be further accommodated in a case.

特許文献1には、正極の活物質として、酸化還元反応により5価及び4価の間で酸化数が変化するバナジウムを含むイオンを有する電極を備えたバナジウムレドックス二次電池の発明が開示されている。そして、電解液による導電体の腐食を防止するために、導電体の表面を、導電性かつ電解液非透過性を有する、例えばカーボンシート等の保護層で覆うことが開示されている。保護層と導電体とにより集電体が構成される。   Patent Document 1 discloses an invention of a vanadium redox secondary battery including an electrode having an ion containing vanadium whose oxidation number changes between pentavalent and tetravalent by an oxidation-reduction reaction as an active material of a positive electrode. Yes. In order to prevent corrosion of the conductor due to the electrolytic solution, it is disclosed that the surface of the conductor is covered with a protective layer having conductivity and non-permeability of the electrolytic solution, such as a carbon sheet. A current collector is constituted by the protective layer and the conductor.

特開2016−186861号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-186861

しかし、特許文献1のバナジウムレドックス二次電池は電池反応において、正極側の保護層が酸化され、CO2 が発生する虞がある。
発生したCO2 により電極−集電体間の密着性が低下し、バナジウムレドックス二次電池の充放電特性に悪影響を及ぼす虞があった。
However, in the vanadium redox secondary battery of Patent Document 1, in the battery reaction, the protective layer on the positive electrode side may be oxidized and CO 2 may be generated.
The generated CO 2 reduces the adhesion between the electrode and the current collector, which may adversely affect the charge / discharge characteristics of the vanadium redox secondary battery.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ガスの発生が抑制され、電極−集電体間の密着性が良好に維持され、良好な充放電特性を有するバナジウムレドックス二次電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a vanadium redox secondary battery in which the generation of gas is suppressed, the adhesion between the electrode and the current collector is well maintained, and the battery has good charge / discharge characteristics. The purpose is to provide.

本発明に係るバナジウムレドックス二次電池は、平板状の正極集電体と、該正極集電体の一面に配され、酸化還元反応によって、5価及び4価の間で酸化数が変化するバナジウムイオン、又は5価及び4価の間で酸化数が変化するバナジウムを含むイオンを含有する活物質、並びに酸性電解液を含む正極電極と、平板状の負極集電体と、該負極集電体の一面に配され、酸化還元反応によって、2価及び3価の間で酸化数が変化するバナジウムイオン、又は2価及び3価の間で酸化数が変化するバナジウムを含むイオンを含有する活物質、並びに酸性電解液を含む負極電極と、前記正極電極及び前記負極電極を区画する隔膜とを備え、前記正極集電体は炭素材料を含み、該炭素材料のX線回折により得られる回折ピークの半値半幅は1.28°以下であることを特徴とする。   The vanadium redox secondary battery according to the present invention includes a plate-like positive electrode current collector and a vanadium which is disposed on one surface of the positive electrode current collector and whose oxidation number varies between pentavalent and tetravalent by an oxidation-reduction reaction. An active material containing ions or vanadium ions whose oxidation number changes between pentavalent and tetravalent, a positive electrode containing an acidic electrolyte, a plate-like negative electrode current collector, and the negative electrode current collector Active material containing vanadium ions which are arranged on one side and whose oxidation number changes between divalent and trivalent or vanadium whose oxidation number changes between divalent and trivalent by oxidation-reduction reaction And a negative electrode containing an acidic electrolyte, and a positive electrode and a diaphragm partitioning the negative electrode, wherein the positive current collector contains a carbon material, and has a diffraction peak obtained by X-ray diffraction of the carbon material. Half width at half maximum is 1.28 ° It characterized in that it is a below.

本発明によれば、保護層からのガスの発生が抑制され、電極−集電体間の密着性が良好に維持され、電池は良好な充放電特性を有する。   According to the present invention, the generation of gas from the protective layer is suppressed, the adhesion between the electrode and the current collector is maintained well, and the battery has good charge / discharge characteristics.

本発明の実施形態に係るバナジウムレドックス二次電池の模式的平面図である。1 is a schematic plan view of a vanadium redox secondary battery according to an embodiment of the present invention. 図1のII−II線模式的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1. 正極側の炭素材料の半値半幅とCO2 ガスの発生量との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the generated amount of half width at half maximum and the CO 2 gas of the carbon material of the positive electrode side. 負極側の炭素材料の半値半幅とH2 ガスの発生量との関係を示すグラフである。Is a graph showing the relationship between the generated amount of half width at half maximum and H 2 gas of the carbon material of the negative electrode side.

以下、本発明をその実施形態を示す図面に基づいて詳述する。
1.バナジウムレドックス二次電池
図1及び図2に示すように、実施形態に係るバナジウムレドックス二次電池1(以下、電池1という)は、外装袋2と、外装袋2の周縁部の一部から突出した正極端子3及び負極端子4と、正極の電極材5と、負極の電極材6、隔膜7とを備える。正極端子3,負極端子4は、基端部側がシール材30,40に覆われた状態で、外装袋2の周縁部の一部から突出している。この電池1単体、又は該電池1と他の電池1とを組み合わせてケース(不図示)に収容してもよい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
1. Vanadium Redox Secondary Battery As shown in FIGS. 1 and 2, a vanadium redox secondary battery 1 (hereinafter referred to as a battery 1) according to the embodiment protrudes from an outer bag 2 and a part of a peripheral edge of the outer bag 2. The positive electrode terminal 3 and the negative electrode terminal 4, the positive electrode material 5, the negative electrode material 6, and the diaphragm 7 are provided. The positive electrode terminal 3 and the negative electrode terminal 4 protrude from a part of the peripheral edge portion of the outer bag 2 in a state where the base end side is covered with the sealing materials 30 and 40. The battery 1 alone or a combination of the battery 1 and another battery 1 may be accommodated in a case (not shown).

電極材5は、電極50、導電体51、保護層52、及びシーラント54を備える。導電体51及び保護層52により集電体53が構成される。
導電体51は角型平板状をなし、前記外装袋2の、図2における下側の半体22の上面に配されており、導電体51の上面は保護層52により覆われている。保護層52は、導電性かつ電解液非透過性を有する。保護層52の上面の周縁部の内側には、活物質、導電助剤としての炭素材料、バインダ、及び酸性電解液を有する角型平板状の電極50が設けられている。
シーラント54は縁部を有する枠状をなし、前記周縁部及び半体22に接着されており、半体22及び保護層52とにより導電体51を封止する。
The electrode material 5 includes an electrode 50, a conductor 51, a protective layer 52, and a sealant 54. A current collector 53 is constituted by the conductor 51 and the protective layer 52.
The conductor 51 has a rectangular flat plate shape and is disposed on the upper surface of the lower half 22 in FIG. 2 of the outer bag 2, and the upper surface of the conductor 51 is covered with a protective layer 52. The protective layer 52 is conductive and has no electrolyte solution permeability. Inside the peripheral edge of the upper surface of the protective layer 52, a square plate-like electrode 50 having an active material, a carbon material as a conductive additive, a binder, and an acidic electrolyte is provided.
The sealant 54 has a frame shape having an edge portion, and is bonded to the peripheral edge portion and the half body 22. The conductor 51 is sealed by the half body 22 and the protective layer 52.

以下、電極材5の各部、及び外装袋2の半体22について詳述する。
半体22は電解液非透過性である。半体22は、合成樹脂層及び金属層を含有するラミネートシートからなるのが好ましい。
合成樹脂層の材料としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン6,ナイロン66等のポリアミド等が挙げられる。金属層の材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、鉄、ステンレス、チタン、チタン合金等が挙げられる。
半体22の厚みは特に限定されないが、15〜250μmであるのが好ましい。厚みが15〜250μmである場合、十分な強度を有するとともに、電池の体積エネルギー密度が向上する。
Hereinafter, each part of the electrode material 5 and the half body 22 of the exterior bag 2 will be described in detail.
The half 22 is electrolyte impermeable. The half 22 is preferably composed of a laminate sheet containing a synthetic resin layer and a metal layer.
Examples of the material for the synthetic resin layer include polypropylene, polyethylene, polyamide such as nylon 6, nylon 66, and the like. Examples of the material for the metal layer include aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, iron, stainless steel, titanium, and titanium alloy.
Although the thickness of the half body 22 is not specifically limited, It is preferable that it is 15-250 micrometers. When thickness is 15-250 micrometers, while having sufficient intensity | strength, the volume energy density of a battery improves.

導電体51の平面面積は半体22の平面面積より小さい。
導電体51は、銅、アルミニウム、ニッケル等の金属箔からなるのが好ましい。厚みは、5〜100μmであるのが好ましい。厚みが100μm以下である場合、電池の体積エネルギー密度、重量エネルギー密度が向上する。
導電体51は、周縁部の一部から突出したタブ(不図示)を有し、タブの先端部は正極端子3に接続されている。
The planar area of the conductor 51 is smaller than the planar area of the half body 22.
The conductor 51 is preferably made of a metal foil such as copper, aluminum, or nickel. The thickness is preferably 5 to 100 μm. When the thickness is 100 μm or less, the volume energy density and weight energy density of the battery are improved.
The conductor 51 has a tab (not shown) protruding from a part of the peripheral edge, and the tip of the tab is connected to the positive electrode terminal 3.

保護層52は炭素材料を含み、該炭素材料のX線回折により得られる回折ピークの半値半幅は1.28°以下であり、結晶性が高い。半値半幅は、材料の入手性の観点から0.06°以上であるのが好ましい。半値半幅の上限は1.11°であるのが好ましい。
炭素材料としては、カーボンナノチューブ(CNT)、カーボンブラック、黒鉛等が挙げられ、これらの1種以上を使用することができる。この場合、半値半幅が1.28°以下であって結晶性が高く、かつ良好な導電性を有するものを容易に選出することができる。該炭素材料としてアセチレンブラックを選択した場合、溶けて保護層52に孔が開く虞がある。
The protective layer 52 contains a carbon material, and the half-value half width of a diffraction peak obtained by X-ray diffraction of the carbon material is 1.28 ° or less, and the crystallinity is high. The half width at half maximum is preferably 0.06 ° or more from the viewpoint of material availability. The upper limit of the half width at half maximum is preferably 1.11 °.
Examples of the carbon material include carbon nanotube (CNT), carbon black, graphite, and the like, and one or more of these can be used. In this case, one having a half width at half maximum of 1.28 ° or less, high crystallinity, and good conductivity can be easily selected. When acetylene black is selected as the carbon material, it may melt and open a hole in the protective layer 52.

保護層52は、前記炭素材料を例えばポリプロピレンを含むポリオレフィン等の熱硬化樹脂、エポキシ樹脂等の熱可塑性樹脂に分散させたものを導電体51に塗工することにより形成するのが好ましい。例えば炭素材料を熱硬化樹脂又は熱可塑性樹脂に配合し、攪拌機により混合し、得られた混合物を導電体51に塗工する。   The protective layer 52 is preferably formed by coating the conductor 51 with the carbon material dispersed in a thermosetting resin such as polyolefin containing polypropylene, or a thermoplastic resin such as epoxy resin. For example, a carbon material is blended in a thermosetting resin or a thermoplastic resin, mixed with a stirrer, and the obtained mixture is applied to the conductor 51.

保護層52は、導電体51の一面に、前記黒鉛を含むグラファイトシートを、例えば導電性の接着シートを介し設けることにしてもよい。
保護層52は、基材フィルムに前記炭素材料を練り込んだり、基材フィルムに前記CNTインクを塗布したりしてなる導電性フィルムを、例えば導電性の接着シートを介し設けることにしてもよい。
保護層52は、導電体51の一面に黒鉛でコーティングすることにより、形成することにしてもよい。
保護層52の厚みは1〜100μmであるのが好ましい。この場合、電極50と導電体51との電気伝導性の低下を抑制でき、電池1の内部抵抗を小さくすることができる。
For the protective layer 52, a graphite sheet containing the graphite may be provided on one surface of the conductor 51 via, for example, a conductive adhesive sheet.
For the protective layer 52, a conductive film formed by kneading the carbon material into a base film or applying the CNT ink to the base film may be provided via, for example, a conductive adhesive sheet. .
The protective layer 52 may be formed by coating one surface of the conductor 51 with graphite.
The thickness of the protective layer 52 is preferably 1 to 100 μm. In this case, a decrease in electrical conductivity between the electrode 50 and the conductor 51 can be suppressed, and the internal resistance of the battery 1 can be reduced.

なお、集電体53が導電体51と保護層52との二層構造からなる場合には限定されず、集電体53は一層構造であってもよい。例えば前記グラファイトシートを集電体53として用いることができる。
二層構造の場合、集電体53が導電体51を有するので集電効率が良好であり、導電体51の表面に炭素材料を含む保護層52が設けられているので、炭素材料の量を少なくした状態で、酸性電解液による導電体51の腐食が良好に防止されるので、好ましい。
Note that the current collector 53 is not limited to the case where the current collector 53 has a two-layer structure of the conductor 51 and the protective layer 52, and the current collector 53 may have a single-layer structure. For example, the graphite sheet can be used as the current collector 53.
In the case of the two-layer structure, the current collector 53 has the conductor 51, so that the current collection efficiency is good, and the protective layer 52 containing the carbon material is provided on the surface of the conductor 51. In a reduced state, the corrosion of the conductor 51 by the acidic electrolyte is favorably prevented, which is preferable.

電極50は、上述したように保護層52の上面の周縁部の内側に、即ち保護層52の上面の周縁部以外の部分に設けられている。
電極50は、炭素材料と、酸化還元反応によって、5価及び4価の間で酸化数が変化するバナジウム(V)イオン、又は5価及び4価の間で酸化数が変化するVを含むイオンを含有するバナジウム固体塩を正極活物質として含有する固体状の化合物を含む。
As described above, the electrode 50 is provided inside the peripheral edge of the upper surface of the protective layer 52, that is, at a portion other than the peripheral edge of the upper surface of the protective layer 52.
The electrode 50 includes a carbon material and vanadium (V) ions whose oxidation number changes between pentavalent and tetravalent by an oxidation-reduction reaction, or ions containing V whose oxidation number changes between pentavalent and tetravalent. A solid compound containing a vanadium solid salt containing as a positive electrode active material.

5価及び4価の間で酸化数が変化する前記Vを含むイオンとしては、VO2+(IV)、VO2 +(V )が例示される。
正極用の活物質であるバナジウム化合物としては、硫酸酸化バナジウム(IV)(VOSO4 ・nH2 O)、硫酸酸化バナジウム(V)((VO2 2 SO4 ・nH2 O)を挙げ
ることができる。なお、nは0から6の整数を示す。
The pentavalent and ions containing the V oxidation number changes between tetravalent, VO 2+ (IV), VO 2 + (V) are exemplified.
Examples of the vanadium compound that is an active material for the positive electrode include vanadium sulfate (IV) (VOSO 4 · nH 2 O) and vanadium sulfate (V) ((VO 2 ) 2 SO 4 · nH 2 O). it can. N represents an integer of 0 to 6.

バインダとしては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、及びフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体(PVDF/HFP)等が挙げられる。   Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), and a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene (PVDF / HFP).

電極50の炭素材料としては、アセチレンブラック,ケッチェンブラック(登録商標)等のカーボンブラック、及びグラファイト等が挙げられる。炭素材料は1種又は2種以上を用いることができる。
電極50に含まれる酸性電解液は、硫酸水溶液であるのが好ましい。硫酸水溶液として、例えば濃度が90質量%未満の硫酸を用いることができる。電解液は、電池のSOCを0〜100%まで取り得るのに過不足のない量である。電解液の量は、例えばバナジウム化合物100gに対して、2M(mol/L)の硫酸70mLである。
Examples of the carbon material of the electrode 50 include carbon black such as acetylene black and ketjen black (registered trademark), and graphite. The carbon material can use 1 type (s) or 2 or more types.
The acidic electrolyte contained in the electrode 50 is preferably an aqueous sulfuric acid solution. As the sulfuric acid aqueous solution, for example, sulfuric acid having a concentration of less than 90% by mass can be used. The amount of the electrolytic solution is not an excess or deficiency to obtain 0 to 100% of the SOC of the battery. The amount of the electrolytic solution is, for example, 70 mL of 2M (mol / L) sulfuric acid with respect to 100 g of the vanadium compound.

シーラント54は上述したように枠状をなし、角筒状の枠本体の上端部に、内側に張り出した内側縁部54aを備え、枠本体の下端部に、外側に張り出した外側縁部54bを備える。即ち、シーラント54は平面視で、内側縁部54a(電極50の外側部分)の外側に、外側縁部54bが位置するように構成されている。   The sealant 54 has a frame shape as described above, and includes an inner edge portion 54a projecting inwardly at the upper end portion of the rectangular tube-shaped frame body, and an outer edge portion 54b projecting outwardly at the lower end portion of the frame body. Prepare. That is, the sealant 54 is configured such that the outer edge portion 54b is positioned outside the inner edge portion 54a (the outer portion of the electrode 50) in plan view.

シーラント54の内側縁部54aは保護層52の上面の周縁部に接着されており、内側縁部54aの内側面は電極50の側面に接着されている。なお、内側縁部54aの内側面は電極50の側面に接着されていなくてもよい。
外側縁部54bは半体22の導電体51側の面の、導電体51の外側に接着されている。これにより、導電体51及び保護層52は、半体22とシーラント54とに挟着されている。即ち、半体22、保護層52、及びシーラント54により、導電体51は封止された状態で、導電体51は半体22に固定されている。なお、導電体51の側面はシーラント54に接着されていてもよく、接着されていなくてもよい。
The inner edge 54 a of the sealant 54 is bonded to the peripheral edge of the upper surface of the protective layer 52, and the inner side surface of the inner edge 54 a is bonded to the side surface of the electrode 50. The inner side surface of the inner edge portion 54 a may not be bonded to the side surface of the electrode 50.
The outer edge portion 54 b is bonded to the outer surface of the conductor 51 on the surface of the half body 22 on the conductor 51 side. Thereby, the conductor 51 and the protective layer 52 are sandwiched between the half body 22 and the sealant 54. That is, the conductor 51 is fixed to the half body 22 in a state where the conductor 51 is sealed by the half body 22, the protective layer 52, and the sealant 54. In addition, the side surface of the conductor 51 may be bonded to the sealant 54, or may not be bonded.

シーラント54の材料としては、例えばポリプロピレン又はポリエチレン等が挙げられる。ポロプロピレン又はポリエチレン等を用いることにより、熱溶着で容易に導電体51を封止することが可能となる。   Examples of the material of the sealant 54 include polypropylene or polyethylene. By using polypropylene or polyethylene, the conductor 51 can be easily sealed by heat welding.

電極材6は電極材5と同様の構成を有し、電極60、導電体61、保護層62、及びシーラント64を備える。導電体61、及び保護層62により集電体63が構成される。
導電体61は角型平板状をなし、外装袋2の半体21の図2における下面に配されており、導電体61の下面は保護層62により覆われている。保護層62の下面の周縁部の内側には、活物質、炭素材料、バインダ、及び酸性電解液を有する角型平板状の電極60が設けられている。シーラント64は枠状をなし、角筒状の枠本体の下端部に、内側に張り出した内側縁部64aを備え、枠本体の上端部に、外側に張り出した外側縁部64bを備える。内側縁部64aは前記周縁部に接着され、外側縁部64bは半体21に接着され、シーラント64は半体21及び保護層62により導電体61を封止する。
電極材6の導電体61は、周縁部の一部から突出したタブ(不図示)を有し、タブの先端部は負極端子4に接続されている。
電極材6の導電体61、及びシーラント64は電極材5と同様の材料を用いてなる。
The electrode material 6 has the same configuration as the electrode material 5, and includes an electrode 60, a conductor 61, a protective layer 62, and a sealant 64. A current collector 63 is configured by the conductor 61 and the protective layer 62.
The conductor 61 has a rectangular flat plate shape and is disposed on the lower surface of the half body 21 of the outer bag 2 in FIG. 2, and the lower surface of the conductor 61 is covered with a protective layer 62. On the inner side of the peripheral edge portion of the lower surface of the protective layer 62, a square plate electrode 60 having an active material, a carbon material, a binder, and an acidic electrolyte is provided. The sealant 64 has a frame shape, and includes an inner edge portion 64a projecting inwardly at the lower end portion of the rectangular tube-shaped frame body, and an outer edge portion 64b projecting outward at the upper end portion of the frame body. The inner edge portion 64 a is bonded to the peripheral edge portion, the outer edge portion 64 b is bonded to the half body 21, and the sealant 64 seals the conductor 61 by the half body 21 and the protective layer 62.
The conductor 61 of the electrode material 6 has a tab (not shown) protruding from a part of the peripheral edge, and the tip of the tab is connected to the negative electrode terminal 4.
The conductor 61 and the sealant 64 of the electrode material 6 are made of the same material as the electrode material 5.

保護層62は炭素材料を含み、該炭素材料のX線回折により得られる回折ピークの半値半幅が1.1°以上であるのが好ましい。半値半幅は、材料の入手性の観点から3.73°以下であるのが好ましい。半値半幅の下限は1.3°であるのがより好ましい。
炭素材料としては、アセチレンブラック等が挙げられる。この場合、半値半幅が1.1°以上であり、かつ良好な導電性を有するものを容易に選出することができる。
The protective layer 62 preferably contains a carbon material, and the half width at half maximum of the diffraction peak obtained by X-ray diffraction of the carbon material is preferably 1.1 ° or more. The half width at half maximum is preferably 3.73 ° or less from the viewpoint of material availability. The lower limit of the half width at half maximum is more preferably 1.3 °.
Examples of the carbon material include acetylene black. In this case, one having a half width at half maximum of 1.1 ° or more and having good conductivity can be easily selected.

保護層62は、前記炭素材料をポリプロピレンを含むポリオレフィン等の熱硬化樹脂、エポキシ樹脂等の熱可塑性樹脂に分散させたものを導電体61に塗工することにより形成するのが好ましい。例えば炭素材料を熱硬化樹脂又は熱可塑性樹脂に配合し、攪拌機により混合し、得られた混合物を導電体61に塗工する。   The protective layer 62 is preferably formed by coating the conductor 61 with the carbon material dispersed in a thermosetting resin such as polyolefin containing polypropylene, or a thermoplastic resin such as epoxy resin. For example, a carbon material is blended in a thermosetting resin or a thermoplastic resin, mixed with a stirrer, and the obtained mixture is applied to the conductor 61.

保護層62は、前記炭素材料をシート状に形成したもの、基材フィルムに前記炭素材料のインクを塗布したり、基材フィルムに前記炭素材料を練り込んでなる導電性フィルムを、例えば導電性の接着シートを介し設けることにしてもよい。
保護層62の厚みは1〜100μmであるのが好ましい。この場合、電極60と導電体61との電気伝導性の低下を抑制でき、電池1の内部抵抗を小さくすることができる。
The protective layer 62 is formed by forming the carbon material into a sheet shape, applying a carbon film ink to a base film, or kneading the carbon material into the base film, for example, a conductive film. You may decide to provide through this adhesive sheet.
The thickness of the protective layer 62 is preferably 1 to 100 μm. In this case, a decrease in electrical conductivity between the electrode 60 and the conductor 61 can be suppressed, and the internal resistance of the battery 1 can be reduced.

なお、集電体63は、導電体61と保護層62との二層構造からなる場合には限定されず、集電体63として一層構造であってもよい。例えば前記シートを集電体として用いることができる。
二層構造の場合、集電体63が導電体61を有するので集電効率が良好であり、導電体60の表面に炭素材料を含む保護層62が設けられているので、炭素材料の量を少なくした状態で、電解液による導電体61の腐食が良好に防止されるので、好ましい。
The current collector 63 is not limited to the case where it has a two-layer structure of the conductor 61 and the protective layer 62, and the current collector 63 may have a single layer structure. For example, the sheet can be used as a current collector.
In the case of the two-layer structure, the current collector 63 has the conductor 61, so that the current collection efficiency is good, and the protective layer 62 containing the carbon material is provided on the surface of the conductor 60. In a reduced state, the corrosion of the conductor 61 by the electrolytic solution is favorably prevented, which is preferable.

電極60は、炭素材料と、酸化還元反応によって、2価及び3価の間で酸化数が変化するVイオン、又は2価及び3価の間で酸化数が変化するVを含むイオンを含有するバナジウム固体塩を負極活物質として含有する固体状の化合物を含む。   The electrode 60 contains a carbon material and V ions whose oxidation number changes between divalent and trivalent by oxidation-reduction reaction, or ions containing V whose oxidation number changes between divalent and trivalent. A solid compound containing a vanadium solid salt as a negative electrode active material is included.

2価及び3価の間で酸化数が変化する前記Vイオンとしては、V2+(II)、V3+(III )が例示される。
負極用の活物質であるバナジウム化合物としては、硫酸バナジウム(II)(VSO4 ・nH2 O)、硫酸バナジウム(III )(V2 (SO4 3 ・nH2 O)が挙げられる。なお、nは0から10の整数を示す。
Examples of the V ions whose oxidation number changes between divalent and trivalent include V 2+ (II) and V 3+ (III).
Examples of the vanadium compound that is an active material for the negative electrode include vanadium sulfate (II) (VSO 4 · nH 2 O) and vanadium sulfate (III) (V 2 (SO 4 ) 3 · nH 2 O). N represents an integer of 0 to 10.

前記隔膜7は陰イオン交換膜であり、シーラント54の内側縁部54aの上面、及びシーラント64の内側縁部64aの下面に接着されている。
隔膜7は、水素イオン(プロトン)又は硫酸イオンを通過させることができる。
The diaphragm 7 is an anion exchange membrane, and is adhered to the upper surface of the inner edge portion 54 a of the sealant 54 and the lower surface of the inner edge portion 64 a of the sealant 64.
The diaphragm 7 can pass hydrogen ions (protons) or sulfate ions.

以上のように構成された電池1の電極材5の電極50と電極材6の電極60との間において、下記式(1)及び(2)の反応が生じる。
正極:VOX2 ・nH2 O(s)⇔VO2 X・(n−1)H2 O(s)+HX+H+ +e- (1)
負極:VX3 ・nH2 O(s)+H++e- ⇔VX2 ・nH2 O(s)+HX (2)
式中、Xは1価の陰イオンを表す。Xがm価の陰イオンである場合、結合係数(1/m)が考慮される。nは種々の値をとり得る。
Reactions of the following formulas (1) and (2) occur between the electrode 50 of the electrode material 5 and the electrode 60 of the electrode material 6 of the battery 1 configured as described above.
Positive electrode: VOX 2 · nH 2 O (s) ⇔VO 2 X · (n−1) H 2 O (s) + HX + H + + e (1)
Negative electrode: VX 3 · nH 2 O (s) + H + + e ⇔VX 2 · nH 2 O (s) + HX (2)
In the formula, X represents a monovalent anion. When X is an m-valent anion, the coupling coefficient (1 / m) is considered. n can take various values.

前記式(1)及び(2)の反応を利用してバナジウムレドックス二次電池1の充放電が行われる。このとき、正極端子3,負極端子4を介して、外部の負荷又は充電器等との間で充放電が行われる。式(1)及び(2)の反応において隔膜7を介して、電極50,60間でプロトンが移動する。   Charging / discharging of the vanadium redox secondary battery 1 is performed using reaction of said Formula (1) and (2). At this time, charging / discharging is performed with an external load or a charger via the positive terminal 3 and the negative terminal 4. In the reaction of the formulas (1) and (2), protons move between the electrodes 50 and 60 through the diaphragm 7.

なお、電極材5のバナジウム化合物としてVOSO4 ・nH2 Oを用い、電極材6のバナジウム化合物としてV2 (SO4 3 ・nH2 Oを用いた場合の各物質の反応を以下に示す。
正極:2VOSO4 ・nH2 O(s)⇔(VO2 2 SO4 ・(n−2)H2 O(s)+H2 SO4 +2H+ +2e- (3)
負極:V2 (SO4 3 ・nH2 O(s)+2H+ +2e- ⇔2VSO4 ・nH2 O(s)+H2 SO4 (4)
The reaction of each material when VOSO 4 · nH 2 O is used as the vanadium compound of the electrode material 5 and V 2 (SO 4 ) 3 · nH 2 O is used as the vanadium compound of the electrode material 6 is shown below.
Positive electrode: 2VOSO 4 · nH 2 O (s) ⇔ (VO 2 ) 2 SO 4 · (n−2) H 2 O (s) + H 2 SO 4 + 2H + + 2e (3)
Negative electrode: V 2 (SO 4 ) 3 · nH 2 O (s) + 2H + + 2e ⇔2VSO 4 · nH 2 O (s) + H 2 SO 4 (4)

以上のように構成された本実施形態に係る電池1は、導電体51がシーラント54、保護層52、及び半体22により封止され、電極50は隔膜7と、シーラント54aとにより包囲されている。従って、電極50に含まれる酸性の電解液が導電体51に接触することがなく、導電体51の腐食が防止されている。同様に、導電体61は、シーラント64、保護層62、及び半体21により封止され、電極60は隔膜7と、シーラント64aとにより包囲されている。従って、電極60に含まれる酸性の電解液が導電体61と反応することがなく、導電体61の腐食が防止されている。   In the battery 1 according to this embodiment configured as described above, the conductor 51 is sealed by the sealant 54, the protective layer 52, and the half body 22, and the electrode 50 is surrounded by the diaphragm 7 and the sealant 54a. Yes. Therefore, the acidic electrolyte contained in the electrode 50 does not come into contact with the conductor 51, and corrosion of the conductor 51 is prevented. Similarly, the conductor 61 is sealed by the sealant 64, the protective layer 62, and the half body 21, and the electrode 60 is surrounded by the diaphragm 7 and the sealant 64a. Therefore, the acidic electrolyte contained in the electrode 60 does not react with the conductor 61, and corrosion of the conductor 61 is prevented.

そして、本実施形態においては、正極側の集電体53が上述の炭素材料を含むので、CO2 ガスの発生が抑制され、電極50−集電体53間の密着性が良好に維持される。
また、負極側の集電体63が上述の炭素材料を含むので、電解液の還元によりH2 ガスが発生するのが抑制され、電極60−集電体63間の密着性が良好に維持される。
従って、電池1は良好な充放電特性を有する。
In the present embodiment, since the current collector 53 on the positive electrode side contains the above-described carbon material, the generation of CO 2 gas is suppressed, and the adhesion between the electrode 50 and the current collector 53 is favorably maintained. .
Further, since the current collector 63 on the negative electrode side contains the above-described carbon material, generation of H 2 gas due to the reduction of the electrolyte is suppressed, and the adhesion between the electrode 60 and the current collector 63 is maintained well. The
Therefore, the battery 1 has good charge / discharge characteristics.

2.正極側の炭素材料の半値半幅とガス発生との関係
正極側の集電体に含有させる炭素材料として、複数種の炭素材料を用意し、夫々X線回折により得られる回折ピークの半値半幅を求めた。測定装置及び測定条件は以下の通りである。
測定装置:XRD−MultiFlex
測定条件
X−Ray:40kV/40mA
発散:1°
散乱:1°
受光:0.15mm
2. Relationship between the half-width at half maximum of the carbon material on the positive electrode side and gas generation Prepare multiple types of carbon materials as carbon materials to be included in the current collector on the positive side, and find the half-width at half maximum of the diffraction peak obtained by X-ray diffraction, respectively. It was. The measurement apparatus and measurement conditions are as follows.
Measuring device: XRD-MultiFlex
Measurement conditions X-Ray: 40kV / 40mA
Divergence: 1 °
Scattering: 1 °
Light reception: 0.15mm

5価のバナジウム化合物としての硫酸酸化バナジウム(V)((VO2 2 SO4 )水和物の1Mの水溶液に、硫酸を遊離硫酸濃度が2Mとなるように配合した溶液5mLに、前記炭素材料を0.1g入れ、25℃の環境下で2週間放置し、CO2 の発生量をガスクロマトグラフィーにより測定した。 To 5 mL of a solution prepared by mixing sulfuric acid with a 1 M aqueous solution of vanadium sulfate (V) ((VO 2 ) 2 SO 4 ) hydrate as a pentavalent vanadium compound so that the free sulfuric acid concentration is 2 M, 0.1 g of the material was added and allowed to stand in an environment of 25 ° C. for 2 weeks, and the amount of CO 2 generated was measured by gas chromatography.

図3は、上述の炭素材料の半値半幅とCO2 ガスの発生量との関係を示すグラフである。
図3より、炭素材料の半値半幅は1.28°以下である場合、CO2 ガスの発生量が4000ppm以下になることが分かる。
試験を行った炭素材料の半値半幅の最小値は0.06°である。この値は、入手可能な炭素材料の半値半幅の最小値に略等しいと考えられる。
CO2 ガスの発生量が4000ppm以下となる炭素材料において、使用した炭素材料の半値半幅の最大値は1.11°であった。
図3より、炭素材料の半値半幅は1.28°以下とし、半値半幅の下限値は0.06°であるのが好ましく、半値半幅の上限値は1.11°が好ましいことが分かる。
以上より、炭素材料の半値半幅は1.28°以下である場合、CO2 ガスの発生が抑制され、電極50−集電体間の密着性が良好に維持され、電池1が良好な充放電特性を有することが分かる。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the half width at half maximum of the carbon material and the amount of CO 2 gas generated.
FIG. 3 shows that when the half width at half maximum of the carbon material is 1.28 ° or less, the amount of CO 2 gas generated is 4000 ppm or less.
The minimum value of the half width at half maximum of the tested carbon material is 0.06 °. This value is considered to be approximately equal to the minimum half-value half-width of available carbon materials.
In the carbon material in which the generation amount of CO 2 gas is 4000 ppm or less, the maximum value of the half width at half maximum of the used carbon material was 1.11 °.
From FIG. 3, it is found that the half-value half width of the carbon material is 1.28 ° or less, the lower limit value of the half value half width is preferably 0.06 °, and the upper limit value of the half value half width is preferably 1.11 °.
From the above, when the half width at half maximum of the carbon material is 1.28 ° or less, the generation of CO 2 gas is suppressed, the adhesion between the electrode 50 and the current collector is maintained well, and the battery 1 is charged and discharged satisfactorily. It can be seen that it has characteristics.

3.負極側の炭素材料の半値半幅とガス発生との関係
負極側の集電体に含有させる炭素材料として、複数種の炭素材料を用意し、夫々X線回折により得られる回折ピークの半値半幅を求めた。測定装置及び測定条件は上記と同一である。
3. Relationship between the half-width at half maximum of the carbon material on the negative electrode side and gas generation Prepare multiple types of carbon materials as carbon materials to be included in the current collector on the negative electrode side, and find the half-width at half maximum of the diffraction peak obtained by X-ray diffraction, respectively. It was. The measurement apparatus and measurement conditions are the same as described above.

2価のバナジウム化合物としての硫酸バナジウム(II)(VSO4 ・nH2 O)水和物の1Mの水溶液に、硫酸を遊離硫酸濃度が2Mとなるように配合した溶液5mLに、前記炭素材料を0.1g入れ、25℃の環境下で2週間放置し、H2 の発生量をガスクロマトグラフィーにより測定した。 The carbon material is added to 5 mL of a solution prepared by mixing sulfuric acid with a free sulfuric acid concentration of 2 M in a 1 M aqueous solution of vanadium sulfate (II) (VSO 4 · nH 2 O) hydrate as a divalent vanadium compound. 0.1 g was added and allowed to stand in an environment of 25 ° C. for 2 weeks, and the amount of H 2 generated was measured by gas chromatography.

図4は、上述の炭素材料の半値半幅とH2 ガスの発生量との関係を示すグラフである。
図4より、炭素材料の半値半幅は1.1°以上である場合、H2 ガスの発生量が2000ppm以下になることが分かる。
試験を行った炭素材料の半値半幅の最大値は3.73°である。この値は、入手可能な炭素材料の半値半幅の最大値に略等しいと考えられる。
図4より、炭素材料の半値半幅は1.1°以上とし、半値半幅の上限値は3.73°であるのが好ましく、半値半幅の下限値は1.3°が好ましいことが分かる。
以上より、炭素材料の半値半幅は1.1°以上である場合、H2 ガスの発生が抑制され、電極60−集電体63間の密着性が良好に維持され、電池1が良好な充放電特性を有することが分かる。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the half width at half maximum of the carbon material and the amount of H 2 gas generated.
FIG. 4 shows that when the half width of the carbon material is 1.1 ° or more, the generation amount of H 2 gas is 2000 ppm or less.
The maximum half-value half-width of the tested carbon material is 3.73 °. This value is considered to be approximately equal to the maximum half-value half-width of available carbon materials.
From FIG. 4, it is found that the half width at half maximum of the carbon material is 1.1 ° or more, the upper limit value of the half width at half maximum is preferably 3.73 °, and the lower limit value of the half width at half maximum is preferably 1.3 °.
From the above, when the half width at half maximum of the carbon material is 1.1 ° or more, the generation of H 2 gas is suppressed, the adhesion between the electrode 60 and the current collector 63 is maintained well, and the battery 1 is satisfactorily charged. It can be seen that it has discharge characteristics.

以上のように、本発明に係るバナジウムレドックス二次電池は、平板状の正極集電体と、該正極集電体の一面に配され、酸化還元反応によって、5価及び4価の間で酸化数が変化するバナジウムイオン、又は5価及び4価の間で酸化数が変化するバナジウムを含むイオンを含有する活物質、並びに酸性電解液を含む正極電極と、平板状の負極集電体と、該負極集電体の一面に配され、酸化還元反応によって、2価及び3価の間で酸化数が変化するバナジウムイオン、又は2価及び3価の間で酸化数が変化するバナジウムを含むイオンを含有する活物質、並びに酸性電解液を含む負極電極と、前記正極電極及び前記負極電極を区画する隔膜とを備え、前記正極集電体は炭素材料を含み、該炭素材料のX線回折により得られる回折ピークの半値半幅は1.28°以下である。   As described above, the vanadium redox secondary battery according to the present invention is arranged on a flat positive electrode current collector and one surface of the positive electrode current collector, and is oxidized between pentavalent and tetravalent by an oxidation-reduction reaction. An active material containing vanadium ions whose number changes, or ions containing vanadium whose oxidation number changes between pentavalent and tetravalent, and a positive electrode containing an acidic electrolyte, a plate-like negative electrode current collector, Ion containing vanadium ion which is arranged on one surface of the negative electrode current collector and whose oxidation number changes between divalent and trivalent by oxidation-reduction reaction, or vanadium whose oxidation number changes between divalent and trivalent A positive electrode containing an active material containing an acidic electrolyte, and a diaphragm partitioning the positive electrode and the negative electrode, the positive electrode current collector containing a carbon material, and by X-ray diffraction of the carbon material Half value half of the obtained diffraction peak It is 1.28 ° or less.

本発明においては、正極側でCO2 ガスの発生が抑制され、電極−集電体間の密着性が良好に維持され、電池は良好な充放電特性を有する。 In the present invention, the generation of CO 2 gas is suppressed on the positive electrode side, the adhesion between the electrode and the current collector is maintained well, and the battery has good charge / discharge characteristics.

上述のバナジウムレドックス二次電池において、前記負極集電体は炭素材料を含み、該負極集電体の前記炭素材料のX線回折により得られる回折ピークの半値半幅は1.1°以上であるのが好ましい。   In the above vanadium redox secondary battery, the negative electrode current collector contains a carbon material, and a half-value half width of a diffraction peak obtained by X-ray diffraction of the carbon material of the negative electrode current collector is 1.1 ° or more. Is preferred.

本発明においては、負極側で、電解液の還元によりH2 ガスが発生するのが抑制され、電極−集電体間の密着性が良好に維持され、電池は良好な充放電特性を有する。 In the present invention, generation of H 2 gas is suppressed on the negative electrode side due to the reduction of the electrolytic solution, the adhesion between the electrode and the current collector is maintained well, and the battery has good charge / discharge characteristics.

上述のバナジウムレドックス二次電池において、前記正極集電体の前記炭素材料の半値半幅は、0.06°以上であるのが好ましい。   In the above-described vanadium redox secondary battery, it is preferable that the half-value half width of the carbon material of the positive electrode current collector is 0.06 ° or more.

本発明においては、正極側でCO2 ガスの発生が良好に抑制される。 In the present invention, generation of CO 2 gas is favorably suppressed on the positive electrode side.

上述のバナジウムレドックス二次電池において、前記負極集電体は炭素材料を含み、該負極集電体の前記炭素材料のX線回折により得られる回折ピークの半値半幅は、3.73°以下であるのが好ましい。   In the vanadium redox secondary battery described above, the negative electrode current collector includes a carbon material, and a half-value half width of a diffraction peak obtained by X-ray diffraction of the carbon material of the negative electrode current collector is 3.73 ° or less. Is preferred.

本発明においては、負極側でH2 ガスの発生が良好に抑制される。 In the present invention, generation of H 2 gas is satisfactorily suppressed on the negative electrode side.

上述のバナジウムレドックス二次電池において、前記負極集電体は炭素材料を含み、前記正極集電体に含まれる炭素材料は、CNT、カーボンブラック、及び黒鉛から選択される1種以上であり、前記負極集電体に含まれる炭素材料は、アセチレンブラックであるのが好ましい。   In the vanadium redox secondary battery described above, the negative electrode current collector includes a carbon material, and the carbon material included in the positive electrode current collector is one or more selected from CNT, carbon black, and graphite, The carbon material contained in the negative electrode current collector is preferably acetylene black.

正極集電体に含まれる炭素材料がCNT、カーボンブラック、及び黒鉛から選択することにした場合、前記半値半幅が1.28°以下であって結晶性が高く、かつ良好な導電性を有するものを容易に選出することができる。該炭素材料として例えば結晶性の低いアセチレンブラックを選択した場合、酸化反応により分解され、集電体に孔が開く虞がある。
負極集電体に含まれる炭素材料がアセチレンブラックである場合、前記半値半幅が1.1°以上であり、かつ良好な導電性を有するものを容易に選出することができる。
When the carbon material contained in the positive electrode current collector is selected from CNT, carbon black, and graphite, the half width at half maximum is 1.28 ° or less, the crystallinity is high, and the material has good conductivity. Can be selected easily. For example, when acetylene black having low crystallinity is selected as the carbon material, it may be decomposed by an oxidation reaction to open a hole in the current collector.
When the carbon material contained in the negative electrode current collector is acetylene black, it is possible to easily select those having a half width at half maximum of 1.1 ° or more and having good conductivity.

上述のバナジウムレドックス二次電池において、前記正極集電体及び前記負極集電体は夫々、金属層と、炭素材料を含み、前記金属層を被覆する被覆層とを有し、前記被覆層に前記正極電極又は前記負極電極が配されているのが好ましい。   In the above-described vanadium redox secondary battery, each of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector includes a metal layer and a coating layer that includes a carbon material and covers the metal layer, and the coating layer includes the above-described coating layer. It is preferable that the positive electrode or the negative electrode is disposed.

本発明においては、集電体が金属層を有するので集電効率が良好であり、金属層の表面に炭素材料を含む被覆層が設けられているので、炭素材料の量を少なくした状態で、電解液による金属層の腐食が良好に防止される。   In the present invention, since the current collector has a metal layer, the current collection efficiency is good, and since the coating layer containing the carbon material is provided on the surface of the metal layer, the amount of the carbon material is reduced, Corrosion of the metal layer due to the electrolytic solution is well prevented.

上述のバナジウムレドックス二次電池において、前記被覆層は、前記炭素材料が、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂に分散しているのが好ましい。   In the above-described vanadium redox secondary battery, it is preferable that the carbon material is dispersed in a thermosetting resin or a thermoplastic resin in the coating layer.

本発明においては、炭素材料を熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂に分散させるので、被覆層が均一に、導電性及び電解液非透過性を有することができる。   In the present invention, since the carbon material is dispersed in the thermosetting resin or the thermoplastic resin, the coating layer can be uniformly conductive and non-permeable to electrolyte.

本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。即ち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
例えば、バナジウムレドックス二次電池は、一対の電極材を備える場合に限定されず、複数対の電極材を備えることにしてもよい。
また、シーラント54、64を備える場合に限定されない。
The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately changed within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.
For example, the vanadium redox secondary battery is not limited to the case of including a pair of electrode materials, and may include a plurality of pairs of electrode materials.
Moreover, it is not limited to the case where the sealants 54 and 64 are provided.

1 バナジウムレドックス二次電池
2 外装袋
3 正極端子
4 負極端子
5、6 電極材
50 電極(正極電極)
60 電極(負極電極)
51、61 導電体
52、62 保護層
53 集電体(正極集電体)
63 集電体(負極集電体)
54、64 シーラント
7 隔膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vanadium redox secondary battery 2 Exterior bag 3 Positive electrode terminal 4 Negative electrode terminal 5, 6 Electrode material 50 Electrode (positive electrode)
60 electrodes (negative electrode)
51, 61 Conductor 52, 62 Protective layer 53 Current collector (positive electrode current collector)
63 Current collector (Negative electrode current collector)
54, 64 Sealant 7 Diaphragm

Claims (7)

平板状の正極集電体と、
該正極集電体の一面に配され、酸化還元反応によって、5価及び4価の間で酸化数が変化するバナジウムイオン、又は5価及び4価の間で酸化数が変化するバナジウムを含むイオンを含有する活物質、並びに酸性電解液を含む正極電極と、
平板状の負極集電体と、
該負極集電体の一面に配され、酸化還元反応によって、2価及び3価の間で酸化数が変化するバナジウムイオン、又は2価及び3価の間で酸化数が変化するバナジウムを含むイオンを含有する活物質、並びに酸性電解液を含む負極電極と、
前記正極電極及び前記負極電極を区画する隔膜と
を備え、
前記正極集電体は炭素材料を含み、
該炭素材料のX線回折により得られる回折ピークの半値半幅は1.28°以下であることを特徴とするバナジウムレドックス二次電池。
A plate-like positive electrode current collector;
An ion containing vanadium ion which is arranged on one surface of the positive electrode current collector and whose oxidation number changes between pentavalent and tetravalent by oxidation-reduction reaction, or vanadium whose oxidation number changes between pentavalent and tetravalent. A positive electrode containing an active material containing an acidic electrolyte, and
A plate-like negative electrode current collector;
Ion containing vanadium ion which is arranged on one surface of the negative electrode current collector and whose oxidation number changes between divalent and trivalent by oxidation-reduction reaction, or vanadium whose oxidation number changes between divalent and trivalent A negative electrode containing an active material containing an acidic electrolyte, and
A diaphragm that partitions the positive electrode and the negative electrode,
The positive electrode current collector includes a carbon material,
A vanadium redox secondary battery, wherein a half-width of a diffraction peak obtained by X-ray diffraction of the carbon material is 1.28 ° or less.
前記負極集電体は炭素材料を含み、
該負極集電体の前記炭素材料のX線回折により得られる回折ピークの半値半幅は1.1°以上であることを特徴とする請求項1に記載のバナジウムレドックス二次電池。
The negative electrode current collector includes a carbon material,
2. The vanadium redox secondary battery according to claim 1, wherein a half-width at half maximum of a diffraction peak obtained by X-ray diffraction of the carbon material of the negative electrode current collector is 1.1 ° or more.
前記正極集電体の前記炭素材料の半値半幅は、0.06°以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のバナジウムレドックス二次電池。   3. The vanadium redox secondary battery according to claim 1, wherein a half width at half maximum of the carbon material of the positive electrode current collector is 0.06 ° or more. 4. 前記負極集電体は炭素材料を含み、
該負極集電体の前記炭素材料のX線回折により得られる回折ピークの半値半幅は、3.73°以下であることを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載のバナジウムレドックス二次電池。
The negative electrode current collector includes a carbon material,
4. The vanadium according to claim 1, wherein a half-width of a diffraction peak obtained by X-ray diffraction of the carbon material of the negative electrode current collector is 3.73 ° or less. 5. Redox secondary battery.
前記負極集電体は炭素材料を含み、
前記正極集電体に含まれる炭素材料は、カーボンナノチューブ、カーボンブラック、及び黒鉛から選択される1種以上であり、
前記負極集電体に含まれる炭素材料は、アセチレンブラックであることを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載のバナジウムレドックス二次電池。
The negative electrode current collector includes a carbon material,
The carbon material contained in the positive electrode current collector is at least one selected from carbon nanotubes, carbon black, and graphite,
The vanadium redox secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the carbon material contained in the negative electrode current collector is acetylene black.
前記正極集電体及び前記負極集電体は夫々、金属層と、炭素材料を含み、前記金属層を被覆する被覆層とを有し、
前記被覆層に前記正極電極又は前記負極電極が配されていることを特徴とする請求項1から5までのいずれか1項に記載のバナジウムレドックス二次電池。
Each of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector has a metal layer and a coating layer that includes a carbon material and covers the metal layer,
The vanadium redox secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the positive electrode or the negative electrode is disposed on the coating layer.
前記被覆層は、前記炭素材料が、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂に分散していることを特徴とする請求項6に記載のバナジウムレドックス二次電池。   The vanadium redox secondary battery according to claim 6, wherein the carbon material of the coating layer is dispersed in a thermosetting resin or a thermoplastic resin.
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