JP2013084349A - Electrolyte for alkaline battery, and alkaline battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アルカリ電池用電解液及びアルカリ電池に関する。更に詳細には、本発明は、空気−亜鉛二次電池やニッケル−亜鉛二次電池などのアルカリ二次電池に関する。 The present invention relates to an alkaline battery electrolyte and an alkaline battery. More specifically, the present invention relates to an alkaline secondary battery such as an air-zinc secondary battery or a nickel-zinc secondary battery.
近年、大気汚染や地球温暖化に対処するため、二酸化炭素排出量の低減が切に望まれている。
自動車業界では、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)などの導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵となるモータ駆動用二次電池の開発が盛んに行われている。
モータ駆動用二次電池としては、高いエネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池が注目を集めており、現在急速に開発が進められている。
しかしながら、電気自動車では、ガソリン自動車並みの性能とともに、1充電当たりの航続距離がガソリン自動車に匹敵することが求められており、従来のリチウムイオン二次電池の技術的改善では、目標到達が非常に難しいことが指摘されている。
そこで、リチウムイオン二次電池を凌駕するより高いエネルギー密度化を実現し得る電池として、金属空気電池が注目を浴びている。
In recent years, in order to cope with air pollution and global warming, reduction of carbon dioxide emissions has been strongly desired.
In the automobile industry, there is a great expectation for reducing carbon dioxide emissions by introducing electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV). It is actively done.
As a secondary battery for driving a motor, a lithium ion secondary battery having a high energy density has attracted attention, and is currently being developed rapidly.
However, electric vehicles are required to have a cruising distance per charge comparable to that of gasoline vehicles as well as the performance of gasoline vehicles, and the technological achievement of conventional lithium ion secondary batteries has greatly reached the target. It has been pointed out that it is difficult.
Therefore, metal-air batteries are attracting attention as batteries that can achieve higher energy density than lithium ion secondary batteries.
ところが、金属空気電池は、充放電サイクルの寿命が非常に短いという問題点がある。
例えば、水系電解液を用いた亜鉛空気電池においては、充放電サイクルの寿命が短い原因として、副反応により生じる水素ガスの発生、亜鉛の析出時に発生するデンドライトや形状変化が指摘されている。
However, the metal-air battery has a problem that the life of the charge / discharge cycle is very short.
For example, in a zinc-air battery using an aqueous electrolyte, it has been pointed out that hydrogen gas generated by side reactions, dendrites generated during zinc deposition, and shape changes are the causes of the short charge / discharge cycle life.
従来、亜鉛の形状変化を抑制することを目的として、電解液にメタノールを添加することが提案されている(非特許文献1参照。)。 Conventionally, it has been proposed to add methanol to an electrolytic solution for the purpose of suppressing a change in the shape of zinc (see Non-Patent Document 1).
しかしながら、上記非特許文献1に記載の二酸化マンガン−亜鉛二次電池にあっては、電解液にメタノールを添加することで亜鉛の形状変化を抑制することができているものの、メタノールの添加による水素ガスの発生の抑制については何ら記載されていない。そこで、本発明者らが、確認したところ、電解液にメタノールを添加すると水素ガスの発生が起こりやすくなっているという問題点があった。
However, in the manganese dioxide-zinc secondary battery described in
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的とするところは、副反応により生じる水素ガスの発生や、亜鉛の析出時に発生するデンドライト、亜鉛の形状変化を抑制して、長期の充放電サイクル及び優れた充放電効率を実現し得るアルカリ電池用電解液及びアルカリ電池を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art. The object of the present invention is to suppress the generation of hydrogen gas caused by side reactions, dendrites generated during the precipitation of zinc, and the shape change of zinc, and to provide a long charge / discharge cycle and excellent charge / discharge efficiency. The object is to provide an alkaline battery electrolyte and an alkaline battery that can be realized.
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。
そして、その結果、分子内に炭素原子を2個以上有し且つヒドロキシル基を1個以上有する有機物を少なくとも含む構成とすることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
The inventors of the present invention have made extensive studies in order to achieve the above object.
As a result, the inventors have found that the above object can be achieved by including at least an organic substance having two or more carbon atoms and one or more hydroxyl groups in the molecule, and has completed the present invention. .
すなわち、本発明のアルカリ電池用電解液は、分子内に炭素原子を2個以上有し且つヒドロキシル基を1個以上有する有機物を少なくとも含む。 That is, the alkaline battery electrolyte of the present invention contains at least an organic substance having two or more carbon atoms and one or more hydroxyl groups in the molecule.
また、本発明のアルカリ電池は、上記本発明のアルカリ電池用電解液を有する。 Moreover, the alkaline battery of this invention has the electrolyte solution for alkaline batteries of the said invention.
本発明によれば、分子内に炭素原子を2個以上有し且つヒドロキシル基を1個以上有する有機物を少なくとも含む構成とした。
そのため、副反応により生じる水素ガスの発生や、亜鉛の析出時に発生するデンドライト、亜鉛の形状変化を抑制して、長期の充放電サイクル及び優れた充放電効率を実現し得るアルカリ電池用電解液及びアルカリ電池を提供することができる。
According to the present invention, the structure includes at least an organic substance having two or more carbon atoms and one or more hydroxyl groups in the molecule.
Therefore, generation of hydrogen gas caused by side reaction, dendrite generated during the precipitation of zinc, and shape change of zinc are suppressed, and an electrolytic solution for an alkaline battery that can realize a long charge / discharge cycle and excellent charge / discharge efficiency, and An alkaline battery can be provided.
以下、本発明の一実施形態に係るアルカリ電池用電解液及びアルカリ電池について詳細に説明する。 Hereinafter, an alkaline battery electrolyte and an alkaline battery according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
まず、本発明の一実施形態に係るアルカリ電池用電解液について詳細に説明する。
本実施形態のアルカリ電池用電解液は、アルカリ電解液の他に、分子内に炭素原子を2個以上有し且つヒドロキシル基を1個以上有する有機物を少なくとも含むものである。
このような構成にすると、空気−亜鉛二次電池やニッケル−亜鉛二次電池などのアルカリ二次電池に適用したとき、副反応により生じる水素ガスの発生や、亜鉛の析出時に発生するデンドライト、亜鉛の形状変化を抑制し得るものとなる。その結果、本発明のアルカリ電池用電解液を適用したアルカリ電池は、長期の充放電サイクル及び優れた充放電効率を実現し得る。
First, an alkaline battery electrolyte according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
In addition to the alkaline electrolyte, the alkaline battery electrolyte of the present embodiment contains at least an organic substance having two or more carbon atoms and one or more hydroxyl groups in the molecule.
With such a configuration, when applied to an alkaline secondary battery such as an air-zinc secondary battery or a nickel-zinc secondary battery, hydrogen gas generated due to side reactions, dendrites generated during zinc deposition, zinc It is possible to suppress the change in the shape. As a result, the alkaline battery to which the alkaline battery electrolyte of the present invention is applied can realize a long-term charge / discharge cycle and excellent charge / discharge efficiency.
以下、各構成要素について詳細に説明する。 Hereinafter, each component will be described in detail.
アルカリ電解液としては、例えば、水にアルカリ塩を溶解させたものを挙げることができる。アルカリ塩としては、水酸化カリウム(KOH)、水酸化ナトリウム(NaOH)水酸化リチウム(LiOH)などを好適例として挙げることができる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明においては、例えば、亜鉛又は亜鉛化合物を負極活物質とする負極と酸化還元反応が繰り返し実施できればよく、これらに限定されるものではない。
Examples of the alkaline electrolyte include those obtained by dissolving an alkali salt in water. Preferred examples of the alkali salt include potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH) and lithium hydroxide (LiOH). These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
In the present invention, for example, it is only necessary that the redox reaction using zinc or a zinc compound as the negative electrode active material and the redox reaction can be repeatedly performed, and the present invention is not limited thereto.
また、有機物としては、分子内に炭素原子を2個以上有し且つヒドロキシル基を1個以上有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、炭素数2〜6の一価アルコールや二価アルコール、三価アルコール、6価以下の多価アルコールを挙げることができる。アルコールの炭素数が6を超えると、電解液と溶解し難くなる傾向があり、所望の効果を発揮しにくい。つまり、炭素数が6以下であると、アルカリ水溶液と有機物とを任意の割合で混合することができ、所望とする電池系に合わせ得たアルカリ電解液を容易に適用することができる。一方、炭素数が1個であるメタノールについては充電時に水素ガスが発生する副反応が起こり易い。また、ヒドロキシル基を6個以上有するものであると、有機物の水素結合力が増す傾向があり、アルカリ水溶液に添加した場合に、アルカリ電解液の粘度が増加する。従って、電解液のイオン伝導度の低下を抑制して、電池の内部抵抗の増加を抑制するという観点から、分子内に有するヒドロキシル基は5個以下であることが好ましい。 The organic substance is not particularly limited as long as it has two or more carbon atoms and one or more hydroxyl groups in the molecule. For example, C2-C6 monohydric alcohol, bihydric alcohol, trihydric alcohol, and polyhydric alcohol of 6 or less can be mentioned. If the alcohol has more than 6 carbon atoms, it tends to be difficult to dissolve with the electrolyte solution, and the desired effect is hardly exhibited. That is, when the number of carbon atoms is 6 or less, an alkaline aqueous solution and an organic substance can be mixed at an arbitrary ratio, and an alkaline electrolyte obtained according to a desired battery system can be easily applied. On the other hand, for methanol having one carbon, a side reaction that generates hydrogen gas during charging is likely to occur. Moreover, when it has 6 or more hydroxyl groups, there exists a tendency for the hydrogen bond strength of organic substance to increase, and when it adds to alkaline aqueous solution, the viscosity of alkaline electrolyte increases. Therefore, it is preferable that the number of hydroxyl groups in the molecule is 5 or less from the viewpoint of suppressing a decrease in the ionic conductivity of the electrolyte and suppressing an increase in the internal resistance of the battery.
なお、有機物としては、直鎖状有機物からなることが好ましい。直鎖状有機物とすることで、ヒドロキシル基の酸解離定数を下げることができ、ヒドロキシル基がアルカリ中で安定に存在することが可能となるため、長期の充放電サイクルにおいて十分な効果を発揮することができる。 The organic substance is preferably composed of a linear organic substance. By using a straight-chain organic substance, the acid dissociation constant of the hydroxyl group can be lowered, and the hydroxyl group can be stably present in the alkali, so that it exhibits a sufficient effect in a long charge / discharge cycle. be able to.
炭素数2〜6の一価アルコールとしては、例えば、エタノール、1−プロパノール、1−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、1−ペンタノール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、2,2−ジメチル−1−プロパノール、1−ヘキサノール、2−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタノール、2−エチル−1−ブタノール、2,3−ジメチル−1−ブタノール、2,2−ジメチル−1−ブタノール、3,3−ジメチル−1−ブタノールなどの1位の位置の炭素原子にヒドロキシル基を有する鎖状構造のアルコール等、2−プロパノール、2−ブタノール、2−メチル−2−プロパノール、2−ペンタノール、2−メチル−2−ブタノール、3−メチル−2−ブタノール、2−ヘキサノール、2−メチル−2−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3,3−ジメチル−2−ブタノールなどの2位の位置の炭素原子にヒドロキシル基を有する鎖状構造のアルコール等、3−ペンタノール、3−ヘキサノール、2−メチル−3−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノールなどの3位の位置の炭素原子にヒドロキシル基を有する鎖状構造のアルコール等、シクロペンタノール、シクロペンチルメタノール、1−メチル−シクロヘキサノール、2−メチル−シクロヘキサノール、3−メチル−シクロヘキサノールなどの環状構造のアルコールを挙げることができる。 Examples of the monohydric alcohol having 2 to 6 carbon atoms include ethanol, 1-propanol, 1-butanol, 2-methyl-1-propanol, 1-pentanol, 2-methyl-1-butanol, and 3-methyl-1. -Butanol, 2,2-dimethyl-1-propanol, 1-hexanol, 2-methyl-1-pentanol, 4-methyl-1-pentanol, 3-methyl-1-pentanol, 2-ethyl-1- Chain structure alcohols having a hydroxyl group at the 1-position carbon atom, such as butanol, 2,3-dimethyl-1-butanol, 2,2-dimethyl-1-butanol, 3,3-dimethyl-1-butanol, etc. Etc., 2-propanol, 2-butanol, 2-methyl-2-propanol, 2-pentanol, 2-methyl-2-butanol, 3-methyl-2 Butanol, 2-hexanol, 2-methyl-2-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 3-methyl-2-pentanol, 2,3-dimethyl-2-butanol, 3,3-dimethyl-2 -Chain structure alcohols having a hydroxyl group at the 2-position carbon atom such as butanol, 3-pentanol, 3-hexanol, 2-methyl-3-pentanol, 3-methyl-3-pentanol, etc. A chain-structured alcohol having a hydroxyl group at the carbon atom at the 3-position, such as cyclopentanol, cyclopentylmethanol, 1-methyl-cyclohexanol, 2-methyl-cyclohexanol, and 3-methyl-cyclohexanol. Mention may be made of alcohols of the structure.
炭素数2〜6の二価アルコールや三価アルコールとしては、例えば、上述した一価アルコールの炭素原子に結合した水素原子をヒドロキシル基に置換した構造を有するものを挙げることができる。典型例としては、1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2,3−プロパントリオールなどを挙げることができる。 Examples of the dihydric alcohol or trihydric alcohol having 2 to 6 carbon atoms include those having a structure in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom of the monohydric alcohol described above is substituted with a hydroxyl group. Typical examples include 1,2-ethanediol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2,3-propanetriol and the like.
また、本実施形態のアルカリ電池用電解液における有機物としては、2位の位置の炭素原子にヒドロキシル基が結合しているものを適用することが好ましい。
このような構成にすると、副反応による水素発生をより抑制しつつ、長期の充放電サイクル及び優れた充放電効率を実現し得る。
具体的な好適例としては、2−プロパノール、1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,2,3−プロパントリオールなどを挙げることができる。しかしながら、本発明においては、これらに限定されるものではない。
Moreover, it is preferable to apply what has a hydroxyl group couple | bonded with the carbon atom of the 2nd-position as an organic substance in the electrolyte solution for alkaline batteries of this embodiment.
With such a configuration, it is possible to realize a long-term charge / discharge cycle and excellent charge / discharge efficiency while further suppressing hydrogen generation due to side reactions.
Specific preferred examples include 2-propanol, 1,2-ethanediol, 1,2-propanediol, 1,2,3-propanetriol and the like. However, the present invention is not limited to these.
更に、本実施形態のアルカリ電池用電解液における有機物としては、二価アルコールを適用することが好ましい。
このような構成にすると、副反応による水素発生を更に抑制することができる。
具体的な好適例としては、1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオールなどを挙げることができる。特に、1,2−エタンジオール(エチレングリコール)を適用することが好ましい。
Furthermore, it is preferable to apply a dihydric alcohol as the organic substance in the alkaline battery electrolyte of the present embodiment.
With such a configuration, hydrogen generation due to side reactions can be further suppressed.
Specific preferred examples include 1,2-ethanediol and 1,2-propanediol. In particular, it is preferable to apply 1,2-ethanediol (ethylene glycol).
本実施形態のアルカリ電池用電解液における有機物の濃度としては、0.5〜5mol/L(以下「mol/L」を「M」と記載することがある。)であることが好ましい。0.5Mより低い濃度では、有機物の添加による亜鉛放電生成物の溶解性を制御する効果が殆ど得られないおそれがある。そのため、充放電のサイクルによる亜鉛の形状変化を抑制することができないおそれがある。また、5Mより高い濃度では、水酸化カリウムなどのアルカリ塩の溶解度が低下するために、高い伝導性を有する電解液の調整が困難となり、電池の内部抵抗が増加するおそれがある。 The concentration of the organic substance in the alkaline battery electrolyte of the present embodiment is preferably 0.5 to 5 mol / L (hereinafter, “mol / L” may be referred to as “M”). If the concentration is lower than 0.5M, the effect of controlling the solubility of the zinc discharge product due to the addition of the organic substance may hardly be obtained. Therefore, there is a possibility that the shape change of zinc due to the charge / discharge cycle cannot be suppressed. Further, at a concentration higher than 5M, the solubility of alkali salts such as potassium hydroxide is lowered, so that it is difficult to adjust the electrolyte having high conductivity, and the internal resistance of the battery may be increased.
次に、本発明の一実施形態に係るアルカリ電池について、アルカリ電池としてアルカリ二次電池を例に挙げて詳細に説明する。
本実施形態のアルカリ二次電池は、正極と、亜鉛及び亜鉛化合物(例えば酸化亜鉛など。)の一方又は双方を負極活物質として含む負極と、上述した電解液を含む電解質とを有するものである。
なお、電解質としては、上述した電解液のみからなるものであってもよく、電解液を保持し得る高分子材料を含んでいてもよい。
このような構成にすると、空気−亜鉛二次電池やニッケル−亜鉛二次電池などのアルカリ二次電池に適用したとき、副反応により生じる水素ガスの発生や、亜鉛の析出時に発生するデンドライト、亜鉛の形状変化を抑制し得る。その結果、長期の充放電サイクル及び優れた充放電効率を実現し得る。
Next, an alkaline battery according to an embodiment of the present invention will be described in detail using an alkaline secondary battery as an example of the alkaline battery.
The alkaline secondary battery of the present embodiment includes a positive electrode, a negative electrode including one or both of zinc and a zinc compound (for example, zinc oxide) as a negative electrode active material, and an electrolyte including the above-described electrolytic solution. .
In addition, as electrolyte, it may consist only of the electrolyte solution mentioned above, and the polymer material which can hold | maintain electrolyte solution may be included.
With such a configuration, when applied to an alkaline secondary battery such as an air-zinc secondary battery or a nickel-zinc secondary battery, hydrogen gas generated due to side reactions, dendrite generated during zinc deposition, zinc The shape change can be suppressed. As a result, a long charge / discharge cycle and excellent charge / discharge efficiency can be realized.
以下、上述した電解液以外の各構成要素について詳細に説明する。 Hereinafter, each component other than the electrolyte solution described above will be described in detail.
正極としては、炭素材料と酸素還元触媒と結着剤で構成された空気極や、オキシ水酸化ニッケルを主たる成分とする金属水酸化物と発泡ニッケルなどの集電体とで構成されたニッケル極などを好適例として挙げることができる。しかしながら、これに限定されるものではなく、アルカリ二次電池の正極として用いられる従来公知の材料を適宜用いることができる。 The positive electrode includes an air electrode composed of a carbon material, an oxygen reduction catalyst, and a binder, and a nickel electrode composed of a metal hydroxide mainly composed of nickel oxyhydroxide and a current collector such as nickel foam. Etc. can be mentioned as a suitable example. However, it is not limited to this, The conventionally well-known material used as a positive electrode of an alkaline secondary battery can be used suitably.
負極としては、エネルギー密度や充放電効率、サイクル寿命を考慮すると、亜鉛及び亜鉛化合物(例えば酸化亜鉛など。)のいずれか一方又は双方を負極活物質として含むものであることが良い。 In consideration of energy density, charge / discharge efficiency, and cycle life, the negative electrode preferably contains one or both of zinc and a zinc compound (such as zinc oxide) as the negative electrode active material.
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.
(実施例1)
<電解液の作製(1M KOH+4M エタノール水溶液)>
1M KOHと、4M エタノールの混合水溶液となるように、4M KOH水溶液、エタノール及びイオン交換水を、メスフラスコ中で計量、混合し、これを電解液とした。
Example 1
<Preparation of electrolyte (1M KOH + 4M ethanol aqueous solution)>
A 4M KOH aqueous solution, ethanol and ion-exchanged water were weighed and mixed in a volumetric flask so that a mixed aqueous solution of 1M KOH and 4M ethanol was obtained, and this was used as an electrolyte.
<電池の作製(1M KOH+4M エタノール水溶液)>
まず、正極を作製した。発泡ニッケルを集電体とし、これにオキシ水酸化ニッケルペーストを定着させ、成型して、本例で用いる正極とした。
次いで、負極を作製した。負極活物質としての亜鉛板(厚さ:1mm)を所定の大きさに切り出し、表面をエタノールで洗浄して、本例で用いる負極とした。
なお、Hg/HgO電極を参照電極とした。
しかる後、これらを用いて、図1に示すような本例の試験セルを作製した。
<Production of battery (1M KOH + 4M ethanol aqueous solution)>
First, a positive electrode was produced. Nickel foam was used as a current collector, and a nickel oxyhydroxide paste was fixed to the current collector and molded to obtain a positive electrode used in this example.
Next, a negative electrode was produced. A zinc plate (thickness: 1 mm) as a negative electrode active material was cut into a predetermined size, and the surface was washed with ethanol to obtain a negative electrode used in this example.
The Hg / HgO electrode was used as a reference electrode.
Thereafter, using these, a test cell of this example as shown in FIG. 1 was produced.
すなわち、図1は試験セルを模式的に示した断面図である。1は正極であり、2は負極であり、3は電解液であり、10は参照電極である。試験セルは、円筒形の躯体11の底部に負極2を配置し、底部ホルダー12を締め付けて装着した。次いで、負極2を装着した円筒形の躯体11の内部に電解液3を満たし、正極1と参照電極10を装着した蓋13を円筒形の躯体11に回転させ、装着し、組み立てた。
That is, FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a test cell. 1 is a positive electrode, 2 is a negative electrode, 3 is an electrolyte, and 10 is a reference electrode. In the test cell, the
[充放電試験]
充放電試験は、試験セルの開回路電圧が安定するのを待って、電気化学測定システムを用い、−1.18V(対Hg/HgO、以下同様。)〜−1.46Vの電圧範囲、負極面積当たり5mA/cm2の電流値で10分間の休止をはさみ、室温下、放電から開始して充放電試験を行った。放電容量に対する充電容量の割合から充放電効率を算出し、充放電効率が120%以上又は80%以下になるまで充放電試験のサイクルを繰返した。図2に充放電試験のサイクル特性評価結果を示す。
[Charge / discharge test]
The charge / discharge test waits for the open circuit voltage of the test cell to stabilize, and uses an electrochemical measurement system to measure a voltage range of −1.18 V (vs. Hg / HgO, the same applies hereinafter) to −1.46 V, negative electrode A charge / discharge test was conducted by starting a discharge at room temperature with a pause of 10 minutes at a current value of 5 mA / cm 2 per area. The charge / discharge efficiency was calculated from the ratio of the charge capacity to the discharge capacity, and the charge / discharge test cycle was repeated until the charge / discharge efficiency was 120% or more or 80% or less. FIG. 2 shows the cycle characteristic evaluation results of the charge / discharge test.
[水素過電圧測定]
水素過電圧は、試験セルの開回路電圧が安定するのを待って、電気化学測定システムを用い、開回路電圧から1mV/secの走査速度で−2.00Vまで電位を走査する方法で行った。−2.00Vでの水素発生による電流値を図3に示す。
[Hydrogen overvoltage measurement]
The hydrogen overvoltage was measured by waiting for the open circuit voltage of the test cell to stabilize and then scanning the potential from the open circuit voltage to -2.00 V at a scan rate of 1 mV / sec using an electrochemical measurement system. The current value due to hydrogen generation at -2.00V is shown in FIG.
(実施例2)
<電解液の作製(1M KOH+4M 1−プロパノール水溶液)>
1M KOHと4M 1−プロパノールの混合水溶液となるように、4M KOH水溶液、1−プロパノール及びイオン交換水を、メスフラスコ中で計量、混合し、これを電解液とした。
(Example 2)
<Preparation of electrolytic solution (1M KOH + 4M 1-propanol aqueous solution)>
A 4M KOH aqueous solution, 1-propanol and ion-exchanged water were weighed and mixed in a volumetric flask so as to be a mixed aqueous solution of 1M KOH and 4M 1-propanol, and this was used as an electrolytic solution.
<電池の作製(1M KOH+4M 1−プロパノール水溶液)>
実施例1の電解液に代えて、この電解液を使用した他は、実施例1と同様のセル構成とした。
<Production of battery (1M KOH + 4M 1-propanol aqueous solution)>
The cell configuration was the same as in Example 1 except that this electrolytic solution was used instead of the electrolytic solution in Example 1.
[充放電試験]
実施例1と同様の方法で充放電試験を実施した。図2及び図4に充放電試験のサイクル特性評価結果を示す。
[Charge / discharge test]
A charge / discharge test was carried out in the same manner as in Example 1. 2 and 4 show the cycle characteristic evaluation results of the charge / discharge test.
[水素過電圧測定]
実施例1と同様の方法で水素過電圧測定を実施した。図3に−2.00Vでの水素発生による電流値を示す。
[Hydrogen overvoltage measurement]
Hydrogen overvoltage measurement was carried out in the same manner as in Example 1. FIG. 3 shows the current value due to hydrogen generation at -2.00V.
(実施例3)
<電解液の作製(1M KOH+4M 2−プロパノール水溶液)>
1M KOHと4M 2−プロパノールの混合水溶液となるように、4M KOH水溶液、2−プロパノール及びイオン交換水を、メスフラスコ中で計量、混合し、これを電解液とした。
(Example 3)
<Preparation of electrolyte (1M KOH + 4M 2-propanol aqueous solution)>
A 4M KOH aqueous solution, 2-propanol and ion-exchanged water were weighed and mixed in a volumetric flask so as to be a mixed aqueous solution of 1M KOH and 4M 2-propanol, and this was used as an electrolytic solution.
<電池の作製(1M KOH+4M 2−プロパノール水溶液)>
実施例1の電解液に代えて、この電解液を使用した他は、実施例1と同様のセル構成とした。
<Production of battery (1M KOH + 4M 2-propanol aqueous solution)>
The cell configuration was the same as in Example 1 except that this electrolytic solution was used instead of the electrolytic solution in Example 1.
[充放電試験]
実施例1と同様の方法で充放電試験を実施した。図2に充放電試験のサイクル特性評価結果を示す。
[Charge / discharge test]
A charge / discharge test was carried out in the same manner as in Example 1. FIG. 2 shows the cycle characteristic evaluation results of the charge / discharge test.
[水素過電圧測定]
実施例1と同様の方法で水素過電圧測定を実施した。図3に−2.00Vでの水素発生による電流値を示す。
[Hydrogen overvoltage measurement]
Hydrogen overvoltage measurement was carried out in the same manner as in Example 1. FIG. 3 shows the current value due to hydrogen generation at -2.00V.
(実施例4)
<電解液の作製(1M KOH+4M 1,2−エタンジオール水溶液)>
1M KOHと4M 1,2−エタンジオールの混合水溶液となるように、4M KOH水溶液、1,2−エタンジオール及びイオン交換水を、メスフラスコ中で計量、混合し、これを電解液とした。
Example 4
<Preparation of Electrolytic Solution (1M KOH +
A 4M KOH aqueous solution, 1,2-ethanediol and ion-exchanged water were weighed and mixed in a volumetric flask so as to be a mixed aqueous solution of 1M KOH and
<電池の作製(1M KOH+4M 1,2−エタンジオール水溶液)>
実施例1の電解液に代えて、この電解液を使用した他は、実施例1と同様のセル構成とした。
<Production of battery (1M KOH +
The cell configuration was the same as in Example 1 except that this electrolytic solution was used instead of the electrolytic solution in Example 1.
[充放電試験]
実施例1と同様の方法で充放電試験を実施した。図2及び図5に充放電試験のサイクル特性評価結果を示す。
[Charge / discharge test]
A charge / discharge test was carried out in the same manner as in Example 1. 2 and 5 show the results of evaluating the cycle characteristics of the charge / discharge test.
[水素過電圧測定]
実施例1と同様の方法で水素過電圧測定を実施した。図3に−2.00Vでの水素発生による電流値を示す。
[Hydrogen overvoltage measurement]
Hydrogen overvoltage measurement was carried out in the same manner as in Example 1. FIG. 3 shows the current value due to hydrogen generation at -2.00V.
(実施例5)
<電解液の作製(1M KOH+4M 1,2−プロパンジオール水溶液)>
1M KOHと4M 1,2−プロパンジオールの混合水溶液となるように、4M KOH水溶液、1,2−プロパンジオール及びイオン交換水を、メスフラスコ中で計量、混合し、これを電解液とした。
(Example 5)
<Preparation of Electrolytic Solution (1M KOH +
A 4M KOH aqueous solution, 1,2-propanediol and ion-exchanged water were weighed and mixed in a volumetric flask so as to be a mixed aqueous solution of 1M KOH and
<電池の作製(1M KOH+4M 1,2−プロパンジオール水溶液)>
実施例1の電解液に代えて、この電解液を使用した他は、実施例1と同様のセル構成とした。
<Production of battery (1M KOH +
The cell configuration was the same as in Example 1 except that this electrolytic solution was used instead of the electrolytic solution in Example 1.
[充放電試験]
実施例1と同様の方法で充放電試験を実施した。図2に充放電試験のサイクル特性評価結果を示す。
[Charge / discharge test]
A charge / discharge test was carried out in the same manner as in Example 1. FIG. 2 shows the cycle characteristic evaluation results of the charge / discharge test.
[水素過電圧測定]
実施例1と同様の方法で水素過電圧測定を実施した。図3に−2.00Vでの水素発生による電流値を示す。
[Hydrogen overvoltage measurement]
Hydrogen overvoltage measurement was carried out in the same manner as in Example 1. FIG. 3 shows the current value due to hydrogen generation at -2.00V.
(実施例6)
<電解液の作製(1M KOH+2M 1,2,3−プロパントリオール水溶液)>
1M KOHと2M 1,2,3−プロパントリオールの混合水溶液となるように、4M KOH水溶液、1,2,3−プロパントリオール及びイオン交換水を、メスフラスコ中で計量、混合し、これを電解液とした。
(Example 6)
<Preparation of electrolyte solution (1M KOH +
4M KOH aqueous solution, 1,2,3-propanetriol and ion-exchanged water are weighed and mixed in a volumetric flask so as to be a mixed aqueous solution of 1M KOH and
<電池の作製(1M KOH+2M 1,2,3−プロパントリオール水溶液)>
実施例1の電解液に代えて、この電解液を使用した他は、実施例1と同様のセル構成とした。
<Production of battery (1M KOH +
The cell configuration was the same as in Example 1 except that this electrolytic solution was used instead of the electrolytic solution in Example 1.
[充放電試験]
実施例1と同様の方法で充放電試験を実施した。図2に充放電試験のサイクル特性評価結果を示す。
[Charge / discharge test]
A charge / discharge test was carried out in the same manner as in Example 1. FIG. 2 shows the cycle characteristic evaluation results of the charge / discharge test.
[水素過電圧測定]
実施例1と同様の方法で水素過電圧測定を実施した。図3に−2.00Vでの水素発生による電流値を示す。
[Hydrogen overvoltage measurement]
Hydrogen overvoltage measurement was carried out in the same manner as in Example 1. FIG. 3 shows the current value due to hydrogen generation at -2.00V.
(比較例1)
<電解液の作製(1M KOH水溶液)>
1M KOHを電解液として使用した。
(Comparative Example 1)
<Preparation of electrolyte solution (1M KOH aqueous solution)>
1M KOH was used as the electrolyte.
<電池の作製(1M KOH水溶液)>
実施例1の電解液に代えて、1M KOHを電解液として使用した他は、実施例1と同様のセル構成とした。
<Production of battery (1M KOH aqueous solution)>
A cell configuration similar to that of Example 1 was used except that 1M KOH was used as the electrolyte instead of the electrolyte of Example 1.
[充放電試験]
実施例1と同様の方法で充放電試験を実施した。図2に充放電試験のサイクル特性評価結果を示す。
[Charge / discharge test]
A charge / discharge test was carried out in the same manner as in Example 1. FIG. 2 shows the cycle characteristic evaluation results of the charge / discharge test.
[水素過電圧測定]
実施例1と同様の方法で水素過電圧測定を実施した。図3に−2.00Vでの水素発生による電流値を示す。
[Hydrogen overvoltage measurement]
Hydrogen overvoltage measurement was carried out in the same manner as in Example 1. FIG. 3 shows the current value due to hydrogen generation at -2.00V.
(比較例2)
<電解液の作製(1M KOH+4M メタノール水溶液)>
1M KOHと4M メタノールの混合水溶液となるように、4M KOH水溶液、メタノール及びイオン交換水を、メスフラスコ中で計量、混合し、これを電解液とした。
(Comparative Example 2)
<Preparation of electrolyte (1M KOH + 4M aqueous methanol solution)>
A 4M KOH aqueous solution, methanol and ion-exchanged water were weighed and mixed in a volumetric flask so as to be a mixed aqueous solution of 1M KOH and 4M methanol, and this was used as an electrolyte.
<電池の作製(1M KOH+4M メタノール水溶液)>
実施例1の電解液に代えて、この電解液を使用した他は、実施例1と同様のセル構成とした。
<Production of battery (1M KOH + 4M aqueous methanol solution)>
The cell configuration was the same as in Example 1 except that this electrolytic solution was used instead of the electrolytic solution in Example 1.
[充放電試験]
実施例1と同様の方法で充放電試験を実施した。図2に充放電試験のサイクル特性評価結果を示す。
[Charge / discharge test]
A charge / discharge test was carried out in the same manner as in Example 1. FIG. 2 shows the cycle characteristic evaluation results of the charge / discharge test.
[水素過電圧測定]
実施例1と同様の方法で水素過電圧測定を実施した。図3に−2.00Vでの水素発生による電流値を示す。
[Hydrogen overvoltage measurement]
Hydrogen overvoltage measurement was carried out in the same manner as in Example 1. FIG. 3 shows the current value due to hydrogen generation at -2.00V.
(実施例7)
<電解液の作製(1M KOH+2M 1−プロパノール水溶液)>
1M KOHと2M 1−プロパノールの混合水溶液となるように、4M KOH水溶液、1−プロパノール及びイオン交換水を、メスフラスコ中で計量、混合し、これを電解液とした。
(Example 7)
<Preparation of electrolytic solution (1M KOH + 2M 1-propanol aqueous solution)>
A 4M KOH aqueous solution, 1-propanol and ion-exchanged water were weighed and mixed in a volumetric flask so as to be a mixed aqueous solution of 1M KOH and 2M 1-propanol, and this was used as an electrolytic solution.
<電池の作製(1M KOH+2M 1−プロパノール水溶液)>
実施例1の電解液に代えて、この電解液を使用した他は、実施例1と同様のセル構成とした。
<Production of battery (1M KOH + 2M 1-propanol aqueous solution)>
The cell configuration was the same as in Example 1 except that this electrolytic solution was used instead of the electrolytic solution in Example 1.
[充放電試験]
実施例1と同様の方法で充放電試験を実施した。図4に充放電試験のサイクル特性評価結果を示す。
[Charge / discharge test]
A charge / discharge test was carried out in the same manner as in Example 1. FIG. 4 shows the cycle characteristic evaluation results of the charge / discharge test.
(実施例8)
<電解液の作製(1M KOH+1M 1−プロパノール水溶液)>
1M KOHと1M 1−プロパノールの混合水溶液となるように、4M KOH水溶液、1−プロパノール及びイオン交換水を、メスフラスコ中で計量、混合し、これを電解液とした。
(Example 8)
<Preparation of electrolyte solution (1M KOH + 1M 1-propanol aqueous solution)>
A 4M KOH aqueous solution, 1-propanol and ion-exchanged water were weighed and mixed in a volumetric flask so as to be a mixed aqueous solution of 1M KOH and 1M 1-propanol, and this was used as an electrolytic solution.
<電池の作製(1M KOH+1M 1−プロパノール水溶液)>
実施例1の電解液に代えて、この電解液を使用した他は、実施例1と同様のセル構成とした。
<Production of battery (1M KOH + 1M 1-propanol aqueous solution)>
The cell configuration was the same as in Example 1 except that this electrolytic solution was used instead of the electrolytic solution in Example 1.
[充放電試験]
実施例1と同様の方法で充放電試験を実施した。図4に充放電試験のサイクル特性評価結果を示す。
[Charge / discharge test]
A charge / discharge test was carried out in the same manner as in Example 1. FIG. 4 shows the cycle characteristic evaluation results of the charge / discharge test.
(実施例9)
<電解液の作製(1M KOH+2M 1,2−エタンジオール水溶液)>
1M KOHと2M 1,2−エタンジオールの混合水溶液となるように、4M KOH水溶液、1,2−エタンジオール及びイオン交換水を、メスフラスコ中で計量、混合し、これを電解液とした。
Example 9
<Preparation of Electrolytic Solution (1M KOH +
A 4M KOH aqueous solution, 1,2-ethanediol and ion-exchanged water were weighed and mixed in a volumetric flask so that a mixed aqueous solution of 1M KOH and
<電池の作製(1M KOH+2M 1,2−エタンジオール水溶液)>
実施例1の電解液に代えて、この電解液を使用した他は、実施例1と同様のセル構成とした。
<Production of battery (1M KOH +
The cell configuration was the same as in Example 1 except that this electrolytic solution was used instead of the electrolytic solution in Example 1.
[充放電試験]
実施例1と同様の方法で充放電試験を実施した。図5に充放電試験のサイクル特性評価結果を示す。
[Charge / discharge test]
A charge / discharge test was carried out in the same manner as in Example 1. FIG. 5 shows the results of evaluating the cycle characteristics of the charge / discharge test.
(実施例10)
<電解液の作製(1M KOH+1M 1,2−エタンジオール水溶液)>
1M KOHと1M 1,2−エタンジオールの混合水溶液となるように、4M KOH水溶液、1,2−エタンジオール及びイオン交換水を、メスフラスコ中で計量、混合し、これを電解液とした。
(Example 10)
<Preparation of Electrolytic Solution (1M KOH +
A 4M KOH aqueous solution, 1,2-ethanediol and ion-exchanged water were weighed and mixed in a volumetric flask so that a mixed aqueous solution of 1M KOH and
<電池の作製(1M KOH+1M 1,2−エタンジオール水溶液)>
実施例1の電解液に代えて、この電解液を使用した他は、実施例1と同様のセル構成とした。
<Production of battery (1M KOH +
The cell configuration was the same as in Example 1 except that this electrolytic solution was used instead of the electrolytic solution in Example 1.
[充放電試験]
実施例1と同様の方法で充放電試験を実施した。図5に充放電試験のサイクル特性評価結果を示す。
[Charge / discharge test]
A charge / discharge test was carried out in the same manner as in Example 1. FIG. 5 shows the results of evaluating the cycle characteristics of the charge / discharge test.
(実施例11)
<電解液の作製(1M KOH+1M 1,2,3−プロパントリオール水溶液)>
1M KOHと1M 1,2,3−プロパントリオールの混合水溶液となるように、4M KOH水溶液、1,2,3−プロパントリオール及びイオン交換水を、メスフラスコ中で計量、混合し、これを電解液とした。
(Example 11)
<Preparation of electrolyte solution (1M KOH +
4M KOH aqueous solution, 1,2,3-propanetriol and ion-exchanged water are weighed and mixed in a volumetric flask so that a mixed aqueous solution of 1M KOH and
<電池の作製(1M KOH+1M 1,2,3−プロパントリオール水溶液)>
実施例1の電解液に代えて、この電解液を使用した他は、実施例1と同様のセル構成とした。
<Production of battery (1M KOH +
The cell configuration was the same as in Example 1 except that this electrolytic solution was used instead of the electrolytic solution in Example 1.
[充放電試験]
実施例1と同様の方法で充放電試験を実施した。図6に充放電試験のサイクル特性評価結果を示す。
[Charge / discharge test]
A charge / discharge test was carried out in the same manner as in Example 1. FIG. 6 shows the cycle characteristic evaluation results of the charge / discharge test.
(実施例12)
<電解液の作製(4M KOH+0.6M 1,2−プロパンジオール水溶液)>
4M KOHと0.6M 1,2−プロパンジオールの混合水溶液となるように、4M KOH水溶液、1,2−プロパンジオール及びイオン交換水を、メスフラスコ中で計量、混合し、これを電解液とした。
(Example 12)
<Preparation of electrolyte (4M KOH + 0.6
4M KOH aqueous solution, 1,2-propanediol and ion-exchanged water are weighed and mixed in a volumetric flask so as to be a mixed aqueous solution of 4M KOH and 0.6
<電池の作製(4M KOH+0.6M 1,2−プロパンジオール水溶液)>
実施例1の電解液に代えて、この電解液を使用した他は、実施例1と同様のセル構成とした。
<Production of battery (4M KOH + 0.6
The cell configuration was the same as in Example 1 except that this electrolytic solution was used instead of the electrolytic solution in Example 1.
[走査電子顕微鏡観察]
上記作製した試験セルの開回路電圧が安定するのを待って、電気化学測定システムを用い、−1.18V〜−1.46Vの電圧範囲、負極面積当たり5mA/cm2の電流値で10分間の休止をはさみ、室温下、放電から開始して充放電試験を行った。5サイクルの充放電試験の後に、電池を解体し、亜鉛負極を取り出してイオン交換水で洗浄した。洗浄後に減圧下で亜鉛負極を乾燥し、走査電子顕微鏡にて亜鉛負極表面の形状を観察した。走査電子顕微鏡写真を図7(a)に示す。
[Scanning electron microscope observation]
Waiting for the open circuit voltage of the prepared test cell to stabilize, using an electrochemical measurement system, voltage range of -1.18V to -1.46V, current value of 5 mA / cm 2 per negative electrode area for 10 minutes A charge / discharge test was conducted starting from discharge at room temperature. After the charge / discharge test of 5 cycles, the battery was disassembled, the zinc negative electrode was taken out and washed with ion-exchanged water. After washing, the zinc negative electrode was dried under reduced pressure, and the shape of the zinc negative electrode surface was observed with a scanning electron microscope. A scanning electron micrograph is shown in FIG.
(実施例13)
<電解液の作製(4M KOH+1.2M 1,2−プロパンジオール水溶液)>
4M KOHと1.2M 1,2−プロパンジオールの混合水溶液となるように、4M KOH水溶液、1,2−プロパンジオール及びイオン交換水を、メスフラスコ中で計量、混合し、これを電解液とした。
(Example 13)
<Preparation of Electrolytic Solution (4M KOH + 1.2
4M KOH aqueous solution, 1,2-propanediol and ion-exchanged water are weighed and mixed in a volumetric flask so as to be a mixed aqueous solution of 4M KOH and 1.2
<電池の作製(4M KOH+1.2M 1,2−プロパンジオール水溶液)>
実施例1の電解液に代えて、この電解液を使用した他は、実施例1と同様のセル構成とした。
<Production of battery (4M KOH + 1.2
The cell configuration was the same as in Example 1 except that this electrolytic solution was used instead of the electrolytic solution in Example 1.
[走査電子顕微鏡観察]
実施例12と同様の条件で充放電試験を実施し、走査電子顕微鏡にて亜鉛負極表面の形状を観察した。走査電子顕微鏡写真を図7(b)に示す。
[Scanning electron microscope observation]
A charge / discharge test was performed under the same conditions as in Example 12, and the shape of the zinc negative electrode surface was observed with a scanning electron microscope. A scanning electron micrograph is shown in FIG.
(実施例14)
<電解液の作製(4M KOH+1.8M 1,2−プロパンジオール水溶液)>
4M KOHと1.8M 1,2−プロパンジオールの混合水溶液となるように、4M KOH水溶液、1,2−プロパンジオール及びイオン交換水を、メスフラスコ中で計量、混合し、これを電解液とした。
(Example 14)
<Preparation of electrolyte (4M KOH + 1.8
4M KOH aqueous solution, 1,2-propanediol and ion-exchanged water are weighed and mixed in a volumetric flask so as to be a mixed aqueous solution of 4M KOH and 1.8
<電池の作製(4M KOH+1.8M 1,2−プロパンジオール水溶液)>
実施例1の電解液に代えて、この電解液を使用した他は、実施例1と同様のセル構成とした。
<Production of battery (4M KOH + 1.8
The cell configuration was the same as in Example 1 except that this electrolytic solution was used instead of the electrolytic solution in Example 1.
[走査電子顕微鏡観察]
実施例12と同様の条件で充放電試験を実施し、走査電子顕微鏡にて亜鉛負極表面の形状を観察した。走査電子顕微鏡写真を図7(c)に示す。
[Scanning electron microscope observation]
A charge / discharge test was performed under the same conditions as in Example 12, and the shape of the zinc negative electrode surface was observed with a scanning electron microscope. A scanning electron micrograph is shown in FIG.
(実施例15)
<電解液の作製(4M KOH+2.4M 1,2−プロパンジオール水溶液)>
4M KOHと2.4M 1,2−プロパンジオールの混合水溶液となるように、4M KOH水溶液、1,2−プロパンジオール及びイオン交換水を、メスフラスコ中で計量、混合し、これを電解液とした。
(Example 15)
<Preparation of Electrolytic Solution (4M KOH + 2.4
4M KOH aqueous solution, 1,2-propanediol and ion-exchanged water are weighed and mixed in a volumetric flask so that a mixed aqueous solution of 4M KOH and 2.4
<電池の作製(4M KOH+2.4M 1,2−プロパンジオール水溶液)>
実施例1の電解液に代えて、この電解液を使用した他は、実施例1と同様のセル構成とした。
<Production of battery (4M KOH + 2.4
The cell configuration was the same as in Example 1 except that this electrolytic solution was used instead of the electrolytic solution in Example 1.
[走査電子顕微鏡観察]
実施例12と同様の条件で充放電試験を実施し、走査電子顕微鏡にて亜鉛負極表面の形状を観察した。走査電子顕微鏡写真を図7(d)に示す。
[Scanning electron microscope observation]
A charge / discharge test was performed under the same conditions as in Example 12, and the shape of the zinc negative electrode surface was observed with a scanning electron microscope. A scanning electron micrograph is shown in FIG.
図2の充放電試験のサイクル特性評価結果から、実施例1〜6の電解液は、1M KOHのみの比較例1に比べ優れたサイクル特性を示すことが分かる。更に、従来報告にあるメタノールを加えた比較例2に比べても優れたサイクル特性を示すことが分かる。
なお、図示しないが、実施例2は300サイクルに達し(図4参照。)、実施例4は100サイクルを超えた(図5参照。)。
From the cycle characteristic evaluation results of the charge / discharge test of FIG. 2, it can be seen that the electrolyte solutions of Examples 1 to 6 exhibit excellent cycle characteristics as compared with Comparative Example 1 using only 1M KOH. Furthermore, it turns out that the cycling characteristics which were excellent also compared with the comparative example 2 which added methanol in the conventional report are shown.
Although not shown, Example 2 reached 300 cycles (see FIG. 4), and Example 4 exceeded 100 cycles (see FIG. 5).
また、図3の−2.00Vにおける水素発生電流の測定結果から、本発明の電解液は、1M KOHのみの比較例1に比べて水素発生の電流値が小さいことが分かる。この結果から、亜鉛の腐食反応(自己放電)や充電時の副反応である水素ガス発生反応を抑制し、放電容量及び充放電効率の低下を効果的に抑制すると考えられる。つまり、この結果が、図2において優れたサイクル特性を示している理由の一つとなっていると考えられる。 In addition, from the measurement result of the hydrogen generation current at −2.00 V in FIG. 3, it can be seen that the electrolytic solution of the present invention has a smaller hydrogen generation current value than Comparative Example 1 in which only 1M KOH is used. From this result, it is considered that the corrosion reaction (self-discharge) of zinc and the hydrogen gas generation reaction which is a side reaction during charging are suppressed, and the decrease in discharge capacity and charge / discharge efficiency is effectively suppressed. That is, this result is considered to be one of the reasons for showing excellent cycle characteristics in FIG.
更に、図4、図5及び図6の充放電試験のサイクル特性評価結果から、実施例2、実施理恵7及び実施例8、実施例4、実施例9及び実施例10、実施例6及び実施例11に示す濃度範囲において、1M KOHのみの比較例1に比べ優れたサイクル特性を示すことが分かる。 Furthermore, from the cycle characteristic evaluation results of the charge / discharge test of FIGS. 4, 5 and 6, Example 2, Example 7 and Example 8, Example 4, Example 9 and Example 10, Example 6 and Example It can be seen that, in the concentration range shown in Example 11, excellent cycle characteristics are exhibited as compared with Comparative Example 1 using only 1M KOH.
更にまた、図7の走査電子顕微鏡による充放電試験後の亜鉛負極表面の観察結果から、本発明の電解液は、充放電試験による亜鉛負極表面の形状の変化を効果的に抑制していることが分かる。 Furthermore, from the observation result of the zinc negative electrode surface after the charge / discharge test by the scanning electron microscope in FIG. 7, the electrolytic solution of the present invention effectively suppresses the change in the shape of the zinc negative electrode surface by the charge / discharge test. I understand.
以上、本発明を若干の実施形態及び実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated with some embodiment and an Example, this invention is not limited to these, A various deformation | transformation is possible within the range of the summary of this invention.
例えば、上述した各実施形態や実施例においては、アルカリ二次電池として、ニッケル−亜鉛二次電池を例に挙げて説明したが、空気−亜鉛二次電池などに本発明を適用することもできる。 For example, in each of the embodiments and examples described above, a nickel-zinc secondary battery has been described as an example of an alkaline secondary battery, but the present invention can also be applied to an air-zinc secondary battery. .
また、例えば、上述した各実施形態や実施例に記載した構成は、各実施形態や実施例毎に限定されるものではなく、例えば、各実施形態の構成を上述した各実施形態以外の組み合わせにしたり、正極や負極、電解質の細部を変更したりすることができる。 Further, for example, the configurations described in the above-described embodiments and examples are not limited to the respective embodiments and examples. For example, the configurations of the embodiments are combined other than the above-described embodiments. Or the details of the positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte can be changed.
1 正極
2 負極
3 電解液
10 参照電極
11 躯体
12 底部ホルダー
13 蓋
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014192066A (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Nissan Motor Co Ltd | Electrolyte for alkaline battery, and alkaline battery |
WO2015136860A1 (en) * | 2014-03-14 | 2015-09-17 | Hitachi Zosen Corporation | Zinc-air secondary battery |
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DE102015224200A1 (en) | 2014-12-04 | 2016-06-09 | Gs Yuasa International Ltd. | ALKALIC ACCUMULATOR |
JP2016115540A (en) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | 日本碍子株式会社 | Secondary battery with hydroxide ion conductive ceramic separator |
DE102016213181A1 (en) | 2015-07-30 | 2017-02-02 | Gs Yuasa International Ltd. | Alkaline accumulator battery |
DE102016213337A1 (en) | 2015-07-30 | 2017-02-02 | Gs Yuasa International Ltd. | Rechargeablebattery |
DE102019100135A1 (en) * | 2019-01-04 | 2020-07-09 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Electrolyte for a zinc battery |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50106143A (en) * | 1974-01-28 | 1975-08-21 | ||
US4288913A (en) * | 1979-12-26 | 1981-09-15 | Duracell International Inc. | Method of forming in situ gelled anode |
JPS6113580A (en) * | 1984-06-28 | 1986-01-21 | Pentel Kk | Air cell |
JPS61203564A (en) * | 1985-03-07 | 1986-09-09 | Toshiba Corp | Alkaline battery |
JP2004139897A (en) * | 2002-10-18 | 2004-05-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacturing method of battery |
-
2011
- 2011-10-06 JP JP2011221541A patent/JP2013084349A/en active Pending
-
2012
- 2012-10-01 WO PCT/JP2012/075374 patent/WO2013051503A1/en active Application Filing
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014192066A (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Nissan Motor Co Ltd | Electrolyte for alkaline battery, and alkaline battery |
WO2015136860A1 (en) * | 2014-03-14 | 2015-09-17 | Hitachi Zosen Corporation | Zinc-air secondary battery |
JP2015191781A (en) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 日産自動車株式会社 | Electrolyte for zinc secondary batteries and zinc secondary battery |
DE102015224200A1 (en) | 2014-12-04 | 2016-06-09 | Gs Yuasa International Ltd. | ALKALIC ACCUMULATOR |
US9972875B2 (en) | 2014-12-04 | 2018-05-15 | Gs Yuasa International Ltd. | Alkaline storage battery |
JP2016115540A (en) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | 日本碍子株式会社 | Secondary battery with hydroxide ion conductive ceramic separator |
DE102016213181A1 (en) | 2015-07-30 | 2017-02-02 | Gs Yuasa International Ltd. | Alkaline accumulator battery |
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DE102019100135A1 (en) * | 2019-01-04 | 2020-07-09 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Electrolyte for a zinc battery |
Also Published As
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