鋁-滷素燃料電池的製作方法
2023-09-19 05:26:30 2
鋁-滷素燃料電池的製作方法
【專利摘要】本發明的鋁-滷素燃料電池具有正極（2）、負極（3）以及含有由式（1）等表示的離子液體的電解質（4）。式（1）中，R1表示無取代的或具有取代基的C1～C20烷基。R2表示C1～C4烷基等。R3和R4各自獨立地表示氫原子等。X表示AlCl4等。Y表示Al2Cl7等。
【專利說明】鋁-滷素燃料電池
【技術領域】
[0001]本發明涉及將對鋁進行滷化時產生的能量以電的形式取出的燃料電池(以下，稱為鋁-滷素燃料電池)。
[0002]本申請基於2011年7月21日在日本申請的特願2011-159583號和2012年2月I日在日本申請的特願2012-020362號主張優先權，並在此引用其內容。
【背景技術】
[0003]鋁的每單位體積的理論能量密度為8050Ah/l，相當於鋰的約4倍。因此，如果能在電池的負極中使用鋁或鋁合金，則能夠以低成本實現高能量密度的電池。另外，由於鋁的電極電位低至-1.66V (vs.標準氫電極)，所以能夠通過與適當的正極活性物質組合來實現與現有電池的互換性，從這些方面考慮，負極中使用鋁或鋁合金的電池是有前景的。例如，已知在電解質中使用由1，3-二烷基咪唑翁I氯化物和氯化鋁得到的常溫型熔融鹽(離子液體)並以鋁為電極的酸?鹼濃度電池(非專利文獻3)。此外，如果能夠在電池的電極中再次使用廢鋁，則從資源有效利用的觀點考慮而優選。
[0004]作為負極中使用鋁的電池，已知有鋁-滷素燃料電池。該鋁-滷素燃料電池是將對作為燃料的鋁進行滷化時產生的能量以電的形式取出的電池。例如，專利文獻1、非專利文獻I或非專利文獻2中，作為鋁-氯燃料電池，公開了如下燃料電池，即，將石墨制管狀電極和熔融鋁電極加入到750°C的熔融電解質中，向石墨制管狀電極供給氯氣而將石墨制電極與熔融鋁電極之間產生的 電取出。該燃料電池使用75%氯化鈉和25%氯化鎂的混合物作為熔融電解質。在該電池中，如果在發電中熔融鋁電極表面被氧化被膜覆蓋，則電阻顯著增大，發電效率降低。因此，專利文獻I提出了向熔融鋁電極吹入氬氣、或利用電磁鐵產生交變磁場來抑制氧化被膜的生成、防止發電效率的降低。
[0005]然而，氯化鋁或溴化鋁例如是通過向熔融的鋁金屬吹入氯氣或溴氣，使生成的氯化鋁或溴化鋁升華，接著進行冷卻而製造的。在該製法中，需要大規模的裝置和用於使鋁金屬熔融的高能量。
[0006]專利文獻2~3中提出了在負極使用鋁的非水電解液二次電池中使用含有1，2- 二氯苯等非水溶劑、溴化鋁等滷化鋁以及有機滷化物的非水電解液。
[0007]作為有機滷化物，可舉出三甲基苄基氯化銨等季銨鹽、四-正丁基苯基氯化等
季鐫鹽、N，N- 二甲基吡咯烷鐓:氯化物等N-烷基取代吡咯烷钂鹽、N-正丁基吡啶鑛氯化
物等N-烷基取代吡啶猶.鹽、1-乙基-3-甲基咪唑I翕:氯化物等N-烷基取代咪唑?,鹽等。
[0008]現有技術文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:日本特開平7-240225號公報
[0011]專利文獻2:日 本特開平7-272755號公報
[0012]專利文獻3:日本特開平9-120816號公報[0013]非專利文獻
[0014]非專利文獻1:第22屆熔融鹽化學討論會摘要集(1990) 1-06
[0015]非專利文獻2:第23屆熔融鹽化學討論會摘要集(1991) A2-07
[0016]非專利文獻3:Proceedings-Electrochemical Society (1984) ,84-4 (Adv.Battery Mater.Processes)，75-84
【發明內容】
[0017]為了使鋁、電解質熔融，專利文獻I中記載的鋁-滷素燃料電池需要為高溫。另外，高溫熔融電解質、高溫滷素氣體的腐蝕性極高。另外，生成的滷化鋁在溫度成為120°C以上時蒸發，因此需要特殊的回收裝置。
[0018]因此，本發明的課題在於提供一種即使在常溫附近工作也沒有腐蝕等問題的鋁-滷素燃料電池。另外，本發明的其它課題在於提供一種分離容易且以低能耗由廢鋁等製造氯化鋁或溴化鋁的方法。
[0019]本發明包括以下內容。
[0020]〔I〕一種鋁-滷素燃料電池，具有正極、負極以及含有由式(I)、式(2)或式(3)表
示的離子液體的電解質。
[0021]
【權利要求】
1.一種鋁-滷素燃料電池，其特徵在於，具有正極、負極以及含有由式(I)、式(2)或式(3)表示的離子液體的電解質，
2.根據權利要求1所述的鋁-滷素燃料電池，其中，負極由廢鋁構成。
3.根據權利要求1或2所述的鋁-滷素燃料電池，其中，電解質的溫度為40°C以上。
4.根據權利要求3所述的鋁-滷素燃料電池，其中，電解質的溫度為60°C以上。
5.根據權利要求1~4中任一項所述的鋁-滷素燃料電池，其中，在正極的表面有凹凸。
6.一種方法，其特徵在於，利用權利要求1~5中任一項所述的招-滷素燃料電池來製造氯化招或 溴化招。
【文檔編號】C25B1/00GK103765667SQ201280035402
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年7月18日 優先權日:2011年7月21日
【發明者】上田幹人 申請人:日本曹達株式會社, 上田幹人