アルカリ水溶液系二次電池用の高分子ヒドロゲル電解質薄板の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15655085
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 岩倉 千秋 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (00029183)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野原 愼士 大阪府立大学, 工学研究科, 助手 (40326278) ; 井上 博史 大阪府立大学, 工学研究科, 助教授 (00213174)
• Keywords: ニッケル-水素電池 / 全固体電池 / 高分子ヒドロゲル電解質薄板 / アルカリ水溶液系二次電池 / 架橋型ポリアクリル酸塩 / ポリビニルアルコール / 高吸水性高分子

Research Abstract

本年度得られた知見を総括すると次の通りである。
1)ポリビニルアルコール(PVA)水溶液とKOH水溶液を混合し、シャーレ上でキャストした後、乾燥させることによって、機械的強度を有する均一で透明な自立性高分子ヒドロゲル電解質薄板の作製に成功した。また、混合した水溶液に架橋型ポリアクリル酸カリウム(PAAK)を添加した場合についても、半透明な自立性の電解質薄板が得られた。
2)PVAおよびKOHから作製した電解質薄板は、室温で10^<-3>Scm^<-1>オーダーの電気伝導率を有し、重量比がPVA:KOH=55:45付近で最も高い値を示した。また、PAAKを添加した方がより高い電気伝導率を示すことがわかり、これはPAAKの高い保水力のために電解質中により多くの水分を含まれるためであると考えられる。
3)作製した電解質薄板を用いてニッケル-水素(Ni/MH)電池を構築し、25℃で充放電試験を行った結果、充放電曲線において電解質としてKOH水溶液を用いた場合と同様に明瞭なセル電圧のプラトーが観測され、電極/電解質界面で充放電反応が円滑に進行していることが明らかとなった。
4)PAAKを添加した電解質薄板の方が、充放電サイクルに伴う放電容量の急激な低下が抑えられ、サイクル特性に優れていることがわかった。このことについても、電解質中により多くの水分が含まれることによって、サイクルを重ねても、円滑に充放電反応が進行する良好な電極/電解質界面が保持されるためであると考えられる。