JP2019106351A - Zinc secondary battery - Google Patents

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Abstract

To prevent the change in the shape of a negative electrode plate, accompanying the iteration of charge and discharge in a zinc secondary battery which can prevent zinc dendrite extention with LDH separator.SOLUTION: A zinc secondary battery comprises: a positive electrode plate including a positive electrode active material layer and a positive electrode current collector; a negative electrode plate including a negative electrode active material layer containing zinc and a negative electrode current collector; a layered double hydroxide (LDH) separator for isolating the positive and negative electrode plates in such a way that a hydroxyl ion can be conducted; and an electrolyte solution. The negative electrode active material layer has a surplus outer peripheral region, which is not opposed to the positive electrode active material layer, along its outer periphery. The zinc secondary battery has a positive electrode reaction-suppressing structure for suppressing an electrochemical reaction at an end of the positive electrode active material layer, and and/or a negative electrode reaction-suppressing structure for suppressing an electrochemical reaction in the surplus outer peripheral region of the negative electrode active material layer, whereby an electrochemical activity is locally decreased at the end of the positive electrode active material layer and/or in the surplus outer peripheral region of the negative electrode active material layer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、亜鉛二次電池に関するものである。   The present invention relates to a zinc secondary battery.

ニッケル亜鉛二次電池、空気亜鉛二次電池等の亜鉛二次電池では、充電時に負極から金属亜鉛がデンドライト状に析出し、不織布等のセパレータの空隙を貫通して正極に到達し、その結果、短絡を引き起こすことが知られている。このような亜鉛デンドライトに起因する短絡は繰り返し充放電寿命の短縮を招く。   In zinc secondary batteries such as nickel zinc secondary batteries and air zinc secondary batteries, metal zinc precipitates in a dendritic form from the negative electrode at the time of charge, penetrates the gaps of the separator such as non-woven fabric, and reaches the positive electrode. It is known to cause a short circuit. The short circuit resulting from such zinc dendrite repeatedly leads to shortening of the charge and discharge life.

上記問題に対処すべく、水酸化物イオンを選択的に透過させながら、亜鉛デンドライトの貫通を阻止する、層状複水酸化物(LDH)セパレータを備えた電池が提案されている。例えば、特許文献1(国際公開第2013/118561号)には、ニッケル亜鉛二次電池においてLDHセパレータを正極及び負極間に設けることが開示されている。また、特許文献2(国際公開第2016/076047号)には、樹脂製外枠に嵌合又は接合されたLDHセパレータを備えたセパレータ構造体が開示されており、LDHセパレータがガス不透過性及び/又は水不透過性を有する程の高い緻密性を有することが開示されている。また、この文献にはLDHセパレータが多孔質基材と複合化されうることも開示されている。さらに、特許文献3(国際公開第2016/067884号)には多孔質基材の表面にLDH緻密膜を形成して複合材料(LDHセパレータ)を得るための様々な方法が開示されている。この方法は、多孔質基材にLDHの結晶成長の起点を与えうる起点物質を均一に付着させ、原料水溶液中で多孔質基材に水熱処理を施してLDH緻密膜を多孔質基材の表面に形成させる工程を含むものである。   To address the above problems, batteries have been proposed that include layered double hydroxide (LDH) separators that block penetration of zinc dendrite while selectively transmitting hydroxide ions. For example, Patent Document 1 (WO 2013/118561) discloses that an LDH separator is provided between a positive electrode and a negative electrode in a nickel zinc secondary battery. In addition, Patent Document 2 (International Publication No. 2016/076047) discloses a separator structure including an LDH separator fitted or joined to a resin outer frame, and the LDH separator is gas impermeable and It is disclosed that it has high compactness so as to have water impermeability. This document also discloses that the LDH separator can be complexed with a porous substrate. Furthermore, Patent Document 3 (WO 2016/067884) discloses various methods for forming an LDH dense film on the surface of a porous substrate to obtain a composite material (LDH separator). In this method, a starting material capable of giving an origin of crystal growth of LDH is uniformly attached to the porous substrate, and the porous substrate is subjected to a hydrothermal treatment in a raw material aqueous solution to form an LDH dense film on the surface of the porous substrate. And the process of forming it.

国際公開第2013/118561号International Publication No. 2013/118561 国際公開第2016/076047号International Publication No. 2016/076047 国際公開第2016/067884号International Publication No. 2016/067884

上述したようなLDHセパレータを用いてニッケル亜鉛電池等の亜鉛二次電池を構成することで、亜鉛デンドライトによる短絡等を防止できる。特に、LDHセパレータで正極と負極を確実に隔離することで、上記効果を最大限に発揮させることができる。しかしながら、充放電を繰り返していくにつれて、負極形状が望ましくない形状及びサイズに変化していくことが判明した。例えば、図2に示されるように、当初正方形であった負極活物質層17(ZnO層)が充放電を繰り返すにつれて中央に向かって不均一に縮小していく、すなわち負極活物質層17(ZnO層)の外周部分が不均一に浸食されて失われていく現象が見られる。かかる負極活物質層17の形状変化は、正極板と対向する負極の有効領域の減少につながり、その結果、電池抵抗の上昇や電池容量の低下を招く。   By forming a zinc secondary battery such as a nickel zinc battery using the above-described LDH separator, a short circuit or the like due to zinc dendrite can be prevented. In particular, by reliably separating the positive electrode and the negative electrode with the LDH separator, the above effects can be exhibited to the maximum. However, it was found that as the charge and discharge were repeated, the shape of the negative electrode changed to an undesirable shape and size. For example, as shown in FIG. 2, the negative electrode active material layer 17 (ZnO layer), which was initially square, shrinks non-uniformly toward the center as charge and discharge are repeated, that is, the negative electrode active material layer 17 (ZnO) The phenomenon that the outer part of the layer is eroded unevenly and lost is observed. Such a change in shape of the negative electrode active material layer 17 leads to a decrease in the effective region of the negative electrode facing the positive electrode plate, resulting in an increase in battery resistance and a decrease in battery capacity.

本発明者らは、今般、LDHセパレータを備えた亜鉛二次電池において、正極活物質層の端部における電気化学反応を抑制する正極反応抑制構造、及び/又は負極活物質層の正極活物質層と対向しない余剰外周領域における電気化学反応を抑制する負極反応抑制構造を設けることで、充放電の繰り返しに伴う負極板の形状変化を防止できるとの知見を得た。   The present inventors, in a zinc secondary battery provided with an LDH separator, a positive electrode reaction suppression structure for suppressing an electrochemical reaction at an end of the positive electrode active material layer, and / or a positive electrode active material layer of a negative electrode active material layer. By providing the negative electrode reaction suppression structure which suppresses the electrochemical reaction in the surplus outer periphery area which does not oppose, it acquired the knowledge that the shape change of the negative electrode plate accompanying repetition of charging / discharging could be prevented.

したがって、本発明の目的は、LDHセパレータを備えた亜鉛デンドライト伸展を防止可能な亜鉛二次電池において、充放電の繰り返しに伴う負極板の形状変化を防止することにある。   Therefore, an object of the present invention is to prevent the shape change of the negative electrode plate accompanying repetition of charge and discharge in a zinc secondary battery capable of preventing zinc dendrite extension provided with an LDH separator.

本発明の一態様によれば、
正極活物質層及び正極集電体を含む正極板と、
亜鉛、酸化亜鉛、亜鉛合金及び亜鉛化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む負極活物質層、及び負極集電体を含む、負極板と、
前記正極板と前記負極板とを水酸化物イオン伝導可能に隔離する、層状複水酸化物(LDH)セパレータと、
電解液と、
を備えた亜鉛二次電池であって、
前記負極活物質層のサイズが前記正極活物質層のサイズよりも大きく、それにより前記負極活物質層がその外周に沿って前記正極活物質層と対向しない余剰外周領域を有しており、
前記亜鉛二次電池が、前記正極活物質層の端部における電気化学反応を抑制する正極反応抑制構造を有し、及び/又は前記負極活物質層の前記余剰外周領域における電気化学反応を抑制する負極反応抑制構造を有し、それにより前記正極活物質層の端部及び/又は前記負極活物質層の前記余剰外周領域における電気化学的活性が局所的に低減されている、亜鉛二次電池が提供される。
According to one aspect of the invention:
A positive electrode plate including a positive electrode active material layer and a positive electrode current collector,
A negative electrode plate comprising a negative electrode active material layer comprising at least one selected from the group consisting of zinc, zinc oxide, a zinc alloy and a zinc compound, and a negative electrode current collector,
A layered double hydroxide (LDH) separator, which separates the positive electrode plate and the negative electrode plate so as to allow hydroxide ion conduction;
An electrolytic solution,
A zinc secondary battery provided with
The size of the negative electrode active material layer is larger than the size of the positive electrode active material layer, whereby the negative electrode active material layer has an extra peripheral region along the outer periphery thereof not facing the positive electrode active material layer,
The zinc secondary battery has a positive electrode reaction suppression structure that suppresses an electrochemical reaction at an end of the positive electrode active material layer, and / or suppresses an electrochemical reaction in the surplus outer peripheral region of the negative electrode active material layer. A zinc secondary battery having a negative electrode reaction suppression structure, whereby the electrochemical activity at the end of the positive electrode active material layer and / or the surplus outer peripheral region of the negative electrode active material layer is locally reduced. Provided.

本発明の亜鉛二次電池の内部構造の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the internal structure of the zinc secondary battery of this invention. 亜鉛二次電池における負極板の形状変化のメカニズムを説明するための図であり、上段には負極板の斜視図が示される一方、下段には負極板の断面図がLDHセパレータとともに示される。It is a figure for demonstrating the mechanism of the shape change of the negative electrode plate in a zinc secondary battery, While the perspective view of a negative electrode plate is shown by the upper stage, sectional drawing of a negative electrode plate is shown with a LDH separator in the lower stage. LDHセパレータ、正極反応抑制構造及び負極反応抑制構造を有しない亜鉛二次電池における電極端部で起こると考えられる現象を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the phenomenon considered to occur in the electrode end part in the zinc secondary battery which does not have an LDH separator, a positive electrode reaction suppression structure, and a negative electrode reaction suppression structure. 本発明の亜鉛二次電池において電極端部で起こると考えられる現象を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the phenomenon considered to occur in an electrode edge part in the zinc secondary battery of this invention. 正極板に保液部材とともに正極反応抑制構造を設ける工程流れ図であり、前半の工程を示す図である。上段には上面図が示され、下段にはそのA−A’線断面図が示される。It is a process flowchart which provides a positive electrode reaction suppression structure with a liquid retaining member in a positive electrode plate, and is a figure which shows the process of the first half. A top view is shown in the upper part, and its A-A 'line sectional view is shown in the lower part. 正極板に保液部材とともに正極反応抑制構造を設ける工程流れ図であり、図5Aに続く後半の工程を示す図である。上段には上面図が示され、下段にはそのB−B’線断面図が示される。It is a process flowchart which provides a positive electrode reaction suppression structure with a liquid retaining member in a positive electrode plate, and is a figure which shows the process of the second half following FIG. 5A. A top view is shown in the upper part, and a B-B 'line sectional view is shown in the lower part. 例1で用いた電気化学測定系を示す模式断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the electrochemical measurement system used in Example 1. 例1の緻密性判定試験で使用された測定用密閉容器の分解斜視図である。FIG. 6 is an exploded perspective view of the measurement sealed container used in the denseness determination test of Example 1; 例1の緻密性判定試験で使用された測定系の模式断面図である。5 is a schematic cross-sectional view of a measurement system used in the denseness determination test of Example 1. FIG. 例1で使用されたHe透過度測定系の一例を示す概念図である。FIG. 6 is a conceptual diagram showing an example of a He permeability measurement system used in Example 1. 図8Aに示される測定系に用いられる試料ホルダ及びその周辺構成の模式断面図である。It is a schematic cross section of the sample holder used for the measurement system shown by FIG. 8A, and its periphery structure. 例1において作製されたLDHセパレータの断面微構造を示すSEM画像である。It is a SEM image which shows the cross-section microstructure of the LDH separator produced in Example 1. FIG.

亜鉛二次電池
本発明の亜鉛二次電池は、亜鉛を負極として用い、かつ、アルカリ電解液(典型的にはアルカリ金属水酸化物水溶液)を用いた二次電池であれば特に限定されない。したがって、ニッケル亜鉛二次電池、酸化銀亜鉛二次電池、酸化マンガン亜鉛二次電池、空気亜鉛二次電池、その他各種のアルカリ亜鉛二次電池であることができる。例えば、正極が水酸化ニッケル及び/又はオキシ水酸化ニッケルを含み、それにより亜鉛二次電池がニッケル亜鉛二次電池をなすのが好ましい。あるいは、正極が空気極であり、それにより亜鉛二次電池が空気亜鉛二次電池をなしてもよい。
Zinc Secondary Battery The zinc secondary battery of the present invention is not particularly limited as long as it is a secondary battery using zinc as a negative electrode and an alkaline electrolyte (typically, an aqueous solution of an alkali metal hydroxide). Therefore, a nickel zinc secondary battery, a silver oxide zinc secondary battery, a manganese zinc oxide secondary battery, an air zinc secondary battery, and various other alkaline zinc secondary batteries can be used. For example, it is preferable that the positive electrode contains nickel hydroxide and / or nickel oxyhydroxide, whereby the zinc secondary battery constitutes a nickel zinc secondary battery. Alternatively, the positive electrode may be an air electrode, whereby the zinc secondary battery may form an air zinc secondary battery.

図1に本発明の亜鉛二次電池が模式的に示される。図1に示される亜鉛二次電池は、電池要素11を備えており、電池要素11は、正極板12、負極板16、層状複水酸化物(LDH)セパレータ22、及び電解液(図示せず)を備える。正極板12は、正極活物質層13及び正極集電体14を含む。負極板16は、負極活物質層17及び負極集電体18を含み、負極活物質層17は、亜鉛、酸化亜鉛、亜鉛合金及び亜鉛化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む。LDHセパレータ22は、正極板12と負極板16とを水酸化物イオン伝導可能に隔離する。なお、本明細書において「LDHセパレータ」は、LDHを含むセパレータであって、専らLDHの水酸化物イオン伝導性を利用して水酸化物イオンを選択的に通すものとして定義される。負極活物質層17のサイズは正極活物質層13のサイズよりも大きく、それにより負極活物質層17がその外周に沿って正極活物質層13と対向しない余剰外周領域を有している。そして、亜鉛二次電池は、正極活物質層13の端部における電気化学反応を抑制する正極反応抑制構造15を有し、及び/又は負極活物質層17の余剰外周領域における電気化学反応を抑制する負極反応抑制構造19を有する。こうして正極活物質層13の端部及び/又は負極活物質層17の余剰外周領域における電気化学的活性が局所的に低減されている。かかる反応抑制構造を採用することで、充放電の繰り返しに伴う負極板16(特に負極活物質層17)の形状変化を防止することができ、その結果、負極板の形状変化に起因する電池抵抗の上昇や電池容量の低下を効果的に防止することができる。また、本発明の亜鉛二次電池はLDHセパレータ22を備えることで、亜鉛デンドライト伸展を阻止し、それにより正負極間の短絡を防止することも可能である。   The zinc secondary battery of the present invention is schematically shown in FIG. The zinc secondary battery shown in FIG. 1 includes a battery element 11, which includes a positive electrode plate 12, a negative electrode plate 16, a layered double hydroxide (LDH) separator 22, and an electrolyte (not shown). ). The positive electrode plate 12 includes a positive electrode active material layer 13 and a positive electrode current collector 14. The negative electrode plate 16 includes a negative electrode active material layer 17 and a negative electrode current collector 18, and the negative electrode active material layer 17 includes at least one selected from the group consisting of zinc, zinc oxide, a zinc alloy, and a zinc compound. The LDH separator 22 separates the positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 16 so as to allow hydroxide ion conduction. In the present specification, “LDH separator” is a separator containing LDH and is defined as selectively passing hydroxide ions utilizing exclusively hydroxide ion conductivity of LDH. The size of the negative electrode active material layer 17 is larger than the size of the positive electrode active material layer 13, so that the negative electrode active material layer 17 has an extra peripheral region along which the positive electrode active material layer 13 does not face. And a zinc secondary battery has the positive electrode reaction suppression structure 15 which suppresses the electrochemical reaction in the edge part of the positive electrode active material layer 13, and / or suppresses the electrochemical reaction in the excessive outer periphery area | region of the negative electrode active material layer 17. The negative electrode reaction suppression structure 19 is provided. Thus, the electrochemical activity at the end of the positive electrode active material layer 13 and / or the surplus outer peripheral region of the negative electrode active material layer 17 is locally reduced. By adopting such a reaction suppression structure, it is possible to prevent the shape change of the negative electrode plate 16 (in particular, the negative electrode active material layer 17) due to the repetition of charge and discharge, and as a result, the battery resistance caused by the shape change of the negative electrode plate Can be effectively prevented. In addition, the zinc secondary battery of the present invention can be provided with the LDH separator 22 to prevent zinc dendrite extension, thereby preventing a short circuit between positive and negative electrodes.

前述のとおり、従来の亜鉛二次電池においては、充放電を繰り返していくにつれて、負極板の形状が次第に変化していくという問題がある。かかる負極板の形状変化は、正極板と対向する負極の有効領域の減少につながり、その結果、電池抵抗の上昇や電池容量の低下を招く。負極板の形状変化の主たる要因の一つとしては、図2に示されるような負極板16端部における余分な電解液21の存在が考えられる。すなわち、図2の「初期」に示されるように、負極活物質層17(ZnO層)の端部の周りには余分な電解液21の存在を許容するデッドスペースDSが通常存在する。なお、負極活物質層17は不織布等の保液部材20で覆われていてもよいが、保液部材20は電解液21を通すことから、保液部材20と負極活物質層17との間に形成される空間も余分な電解液21の存在を許容し、デッドスペースDSになるといえる。そして、かかるデッドスペースDSにおいては、余分な電解液21があるため、図2の下段の断面図に示されるように、電解液21の構成成分である亜鉛酸イオンZn(OH) 2−が過剰に存在することになる。そして、図2の「充電」(左から2番目)に示されるように、以下の充電反応:
‐ ZnO+HO+2OH → Zn(OH) 2−
‐ Zn(OH) 2−+2e → Zn+4OH
に従い充電が行われる。このとき、デッドスペースDSの余分な電解液21に起因して負極活物質層17(ZnO層)の端部に金属Znが集中的に析出し、集中析出した金属Zn(金属であるが故に集電体のように機能しうる)に更に電子が集中して、充電反応の不均一性が増大してしまう。この点、理想的にはZnOの骨格を維持したままその内部でZnが析出するのが望ましいが、負極端部ではそのようにはならない。次いで、図2の「放電」に示されるように、以下の放電反応:
‐ Zn+4OH → Zn(OH) 2−+2e
‐ Zn(OH) 2− → ZnO+HO+2OH
に従い放電が行われる。このとき、集中析出した金属Znに由来するZn(OH) 2−が過飽和になってZnO核上にZnOとして析出する。この析出反応が遅いため、Zn(OH) 2−が拡散しやすく、その結果、ZnO核が豊富な負極活物質層17の中央部分でZnOが析出する。このような充電及び放電を多数回繰り返していくと、図2の右端の「充電」に示されるように、当初正方形であった負極活物質層17(ZnO層)が中央に向かって(図中写真の矢印の方向に)不均一に縮小していく、すなわち負極活物質層17の外周部分が不均一に浸食されて失われていく。要するに、充放電の繰り返しに伴う負極板16の形状変化は、充電反応時にデッドスペースDSの余分な電解液21に起因して負極活物質層17(ZnO層)の端部で金属Znが集中的に析出し、放電反応時にその金属ZnがZn(OH) 2−となって拡散して負極中央部でZnOとして析出することにより引き起こされるものと考えられる。
As described above, in the conventional zinc secondary battery, there is a problem that the shape of the negative electrode plate gradually changes as charge and discharge are repeated. Such a change in shape of the negative electrode plate leads to a decrease in the effective area of the negative electrode facing the positive electrode plate, resulting in an increase in battery resistance and a decrease in battery capacity. As one of the main causes of the change in shape of the negative electrode plate, the presence of excess electrolyte 21 at the end of the negative electrode plate 16 as shown in FIG. 2 is considered. That is, as shown in the “initial” of FIG. 2, a dead space DS is usually present around the end of the negative electrode active material layer 17 (ZnO layer) to allow the presence of the excess electrolyte 21. The negative electrode active material layer 17 may be covered with a liquid holding member 20 such as a non-woven fabric, but since the liquid holding member 20 passes the electrolyte solution 21, the space between the liquid holding member 20 and the negative electrode active material layer 17 It can be said that the space formed in the space also allows the presence of the excess electrolyte 21 and becomes a dead space DS. And, in such dead space DS, because of the extra electrolyte 21, as shown in the sectional view of the lower part of FIG. 2, zinc ion Zn is a component of the electrolyte solution 21 (OH) 4 2- is It will be present in excess. And, as shown in “charging” (second from left) in FIG.
- ZnO + H 2 O + 2OH - → Zn (OH) 4 2-
- Zn (OH) 4 2- + 2e - → Zn + 4OH -
Charging is performed according to. At this time, metal Zn is intensively deposited at the end of the negative electrode active material layer 17 (ZnO layer) due to the extra electrolyte solution 21 in the dead space DS, and the concentrated Zn is metal Zn (a metal. Electrons are further concentrated on the collector (which can function as a collector) to increase the nonuniformity of the charging reaction. In this respect, ideally, it is desirable that Zn be deposited inside while maintaining the skeleton of ZnO, but this is not the case at the negative electrode end. Then, as shown in “Discharge” of FIG.
- Zn + 4OH - → Zn ( OH) 4 2- + 2e -
- Zn (OH) 4 2- → ZnO + H 2 O + 2OH -
Discharge is performed according to At this time, Zn (OH) 4 2− derived from the concentrated Zn metal is supersaturated and precipitated as ZnO on the ZnO nucleus. Since this precipitation reaction is slow, Zn (OH) 4 2− easily diffuses, and as a result, ZnO is deposited in the central portion of the anode active material layer 17 rich in ZnO nuclei. When such charging and discharging are repeated many times, as shown in “charging” on the right end of FIG. In the direction of the arrow in the photograph, the non-uniform contraction occurs, that is, the outer peripheral portion of the negative electrode active material layer 17 is non-uniformly eroded and lost. In short, the shape change of the negative electrode plate 16 due to the repetition of charge and discharge is concentrated of the metal Zn at the end of the negative electrode active material layer 17 (ZnO layer) due to the extra electrolyte 21 in the dead space DS at the time of charge reaction. It is believed that this is caused by the precipitation of Zn and the metal Zn diffuses as Zn (OH) 4 2- at the time of discharge reaction and precipitates as ZnO at the central portion of the negative electrode.

また、上述のような負極板16の形状変化を促進する他の要因として、図3に示されるように、正極活物質層13と負極活物質層17との端部位置のギャップも考えられる。すなわち、亜鉛二次電池においては、正極活物質層13端部への電流集中に起因する負極活物質層17端部での反応析出物の増大を抑制するため、負極活物質層17のサイズを正極活物質層13のサイズよりも若干大きく設計することが望まれるが、それにより負極活物質層17がその外周に沿って正極活物質層13と対向しない余剰外周領域ERが形成されることになる。そして、図3に示されるように、負極活物質層17の余剰外周領域ER(負極活物質層17の層面のみならず端面も含む)から正極活物質層13の端部に向かって大量のOHイオンが回り込むことになるものと考えられる。このように、負極活物質層17の余剰外周領域ER(負極活物質層17の層面のみならず端面も含む)における反応が局所的に促進されることも、負極板の形状変化を助長する一因と考えられる。 Further, as shown in FIG. 3, as another factor for promoting the change in shape of the negative electrode plate 16 as described above, a gap at an end position between the positive electrode active material layer 13 and the negative electrode active material layer 17 is also considered. That is, in the zinc secondary battery, in order to suppress an increase in reaction precipitates at the end of the negative electrode active material layer 17 due to current concentration at the end of the positive electrode active material layer 13, the size of the negative electrode active material layer 17 is Although it is desirable to design the cathode active material layer 13 to be slightly larger than the size of the cathode active material layer 13, an extra peripheral region ER in which the anode active material layer 17 does not face the cathode active material layer 13 is formed along the periphery thereof. Become. Then, as shown in FIG. 3, a large amount of OH from the surplus outer peripheral region ER of the negative electrode active material layer 17 (including not only the layer surface of the negative electrode active material layer 17 but also the end surface) toward the end of the positive electrode active material layer 13 - is believed to be that the ions go around. Thus, locally promoting the reaction in the surplus outer peripheral region ER of the negative electrode active material layer 17 (including not only the layer surface of the negative electrode active material layer 17 but also the end face) promotes the shape change of the negative electrode plate It is considered to be the cause.

以上の考察を踏まえると、充放電の繰り返しに伴う負極板16(特に負極活物質層17)の形状変化を防止するためには、正極活物質層13の端部における電気化学反応を抑制する正極反応抑制構造15を設けるか、又は負極活物質層17の余剰外周領域ERにおける電気化学反応を抑制する負極反応抑制構造19を設けることが効果的であるといえる。正極反応抑制構造15は、正極活物質層13の端部における電気化学反応を選択的かつ局所的に抑制可能な構成であれば特に限定されず、いかなる構造ないし材質であってもよい。同様に、負極反応抑制構造19は、負極活物質層17の余剰外周領域ERにおける電気化学反応を選択的かつ局所的に抑制可能な構成であれば特に限定されず、いかなる構造ないし材質であってもよい。こうすることで、正極活物質層13の端部及び/又は負極活物質層17の余剰外周領域ERにおける電気化学的活性が局所的に低減されるため、負極板16(特に負極活物質層17)の形状変化をもたらす上述した要因(すなわち電極端部ないしその近傍における過剰な電気化学反応)を抑制することができ、結果として充放電の繰り返しに伴う負極板の形状変化を防止することができる。この効果をより効果的に実現するためには、亜鉛二次電池10は、正極反応抑制構造15及び負極反応抑制構造19の両方を有し、それにより正極活物質層13の端部及び負極活物質層17の余剰外周領域ERの両方における電気化学的活性が局所的に低減されているのがより好ましい。   Based on the above consideration, in order to prevent the shape change of the negative electrode plate 16 (particularly the negative electrode active material layer 17) due to the repetition of charge and discharge, the positive electrode which suppresses the electrochemical reaction at the end of the positive electrode active material layer 13 It can be said effective to provide the reaction suppression structure 15 or to provide the negative electrode reaction suppression structure 19 for suppressing the electrochemical reaction in the surplus outer peripheral region ER of the negative electrode active material layer 17. The positive electrode reaction suppression structure 15 is not particularly limited as long as it can selectively and locally suppress the electrochemical reaction at the end of the positive electrode active material layer 13, and any structure or material may be used. Similarly, the negative electrode reaction suppression structure 19 is not particularly limited as long as it can selectively and locally suppress the electrochemical reaction in the surplus outer peripheral region ER of the negative electrode active material layer 17, and any structure or material can be used. It is also good. As a result, the electrochemical activity in the end portion of the positive electrode active material layer 13 and / or the surplus outer peripheral region ER of the negative electrode active material layer 17 is locally reduced, so that the negative electrode plate 16 (in particular, the negative electrode active material layer 17 The above-mentioned factor causing the shape change of (i.e., excessive electrochemical reaction at or near the electrode end) can be suppressed, and as a result, the shape change of the negative electrode plate due to repeated charge and discharge can be prevented. . In order to realize this effect more effectively, the zinc secondary battery 10 has both the positive electrode reaction suppression structure 15 and the negative electrode reaction suppression structure 19, whereby the end of the positive electrode active material layer 13 and the negative electrode active It is more preferable that the electrochemical activity in both of the surplus outer peripheral region ER of the material layer 17 be locally reduced.

本発明の好ましい態様によれば、図1及び4に示されるように、亜鉛二次電池が、正極活物質層13の端部に隣接して正極反応抑制構造15を有している。この場合、正極反応抑制構造15が、電気化学的に不活性な材料で構成される不活性部材を備え、この不活性部材が正極活物質層13の端部を覆っているのが好ましい。不活性部材の形状は特に限定されず、膜状であってもよいし、バルク状であってもよい。例えば、不活性部材が、正極板12の端部に隣接する、負極板16の余剰外周領域ERと対向する領域を塞ぐスペーサをなしているのが特に好ましい。こうすることで、図4で示されるように正極活物質層13の端部における充放電反応の場が無くなる(すなわち不活性化する)ため、負極活物質層17の余剰外周領域ER(負極活物質層17の端面を含む)から正極活物質層13の端部に向かってOHイオンが回り込む現象(図3を参照)を効果的に防ぐことができる。その結果、充放電の繰り返しに伴う負極板16(特に負極活物質層17)の形状変化を効果的に防止することができる。正極反応抑制構造15に用いられる電気化学的に不活性な材料は高分子材料であるのが好ましく、そのような高分子材料の好ましい例としては、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリエチレン、エポキシ等の、アルカリ性溶液中で耐久性を呈する樹脂が挙げられる。図5A及び5Bに、正極板12に保液部材20とともに正極反応抑制構造15を設ける方法の一例が示される。この方法においては、図5Aに示されるように、トレイ状の型23の矩形状窪みに不織布等の保液部材20を載置し、保液部材20上にそれよりも小さいサイズの正極板12を外周3辺に沿ってマージンを空けるように載置する。そして、図5Bに示されるように、正極板12の外周3辺に沿ったマージン(保液部材20の露出部分)にホットメルト接着剤を充填して正極反応抑制構造15としてのスペーサを形成し、その正極反応抑制構造15及び正極板12を覆うように不織布等の保液部材20を載置する。保液部材20上に押し板25を載せて加圧して、正極構造体全体の形を均一な厚さの平板状に整えた後、型23と押し板25を取り外して、正極板12、保液部材20及び正極反応抑制構造15を備えた正極構造体を得る。したがって、型23及び押し板25はホットメルト接着剤から取り外しやすい材質で構成すればよく、好ましくはテフロン(登録商標)製である。なお、接着剤としてはホットメルト接着剤に限定されるものではなく、多種多様な接着剤が使用可能である。 According to a preferred embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 4, the zinc secondary battery has the positive electrode reaction suppression structure 15 adjacent to the end of the positive electrode active material layer 13. In this case, it is preferable that the positive electrode reaction suppression structure 15 includes an inactive member made of an electrochemically inactive material, and the inactive member covers the end of the positive electrode active material layer 13. The shape of the inactive member is not particularly limited, and may be film-like or bulk-like. For example, it is particularly preferable that the inactive member form a spacer that is adjacent to the end of the positive electrode plate 12 and closes the region facing the extra peripheral region ER of the negative electrode plate 16. By doing this, as shown in FIG. 4, the charge / discharge reaction at the end of the positive electrode active material layer 13 is eliminated (that is, inactivated), so the surplus outer peripheral region ER of the negative electrode active material layer 17 (negative electrode active It is possible to effectively prevent the phenomenon (see FIG. 3) that OH ions wrap around from the end face of the material layer 17 toward the end of the positive electrode active material layer 13. As a result, it is possible to effectively prevent the shape change of the negative electrode plate 16 (particularly, the negative electrode active material layer 17) due to the repetition of charge and discharge. The electrochemically inactive material used for the positive electrode reaction suppression structure 15 is preferably a polymer material, and as a preferable example of such a polymer material, an alkaline solution such as polypropylene, polyolefin, polyethylene, epoxy, etc. Among them are resins exhibiting durability. An example of the method of providing the positive electrode reaction suppression structure 15 with the liquid retaining member 20 in the positive electrode plate 12 is shown by FIG. 5A and 5B. In this method, as shown in FIG. 5A, a liquid holding member 20 such as a non-woven fabric is placed in a rectangular recess of a tray-like mold 23, and a positive electrode plate 12 of a smaller size is placed on the liquid holding member 20. To place a margin along the three outer sides. Then, as shown in FIG. 5B, the hot melt adhesive is filled in the margin (exposed portion of the liquid retaining member 20) along the three outer sides of the positive electrode plate 12 to form a spacer as the positive electrode reaction suppression structure 15. A liquid holding member 20 such as a non-woven fabric is placed to cover the positive electrode reaction suppression structure 15 and the positive electrode plate 12. The pressure plate 25 is placed on the liquid holding member 20 and pressurized to adjust the entire shape of the positive electrode structure into a flat plate having a uniform thickness, and then the mold 23 and the pressure plate 25 are removed. A positive electrode structure provided with the liquid member 20 and the positive electrode reaction suppression structure 15 is obtained. Therefore, the mold 23 and the pressing plate 25 may be made of a material that can be easily removed from the hot melt adhesive, and is preferably made of Teflon (registered trademark). The adhesive is not limited to the hot melt adhesive, and a wide variety of adhesives can be used.

あるいは、本発明の別の好ましい態様として、亜鉛二次電池10が、負極活物質層17の余剰外周領域ERに隣接して負極反応抑制構造を有していてもよい。この場合、負極反応抑制構造が、電気化学的に不活性な材料で構成される不活性部材を備え、この不活性部材が負極活物質層の余剰外周領域ERを覆っているのが好ましい。不活性部材の形状は特に限定されず、膜状であってもよいし、バルク状であってもよい。こうすることで、負極活物質層17の余剰外周領域ERにおける充放電反応の場が無くなる(すなわち不活性化する)ため、負極活物質層17の余剰外周領域ER(負極活物質層17の端面を含む)から正極活物質層13の端部に向かってOHイオンが回り込む現象(図3を参照)を効果的に防ぐことができる。その結果、充放電の繰り返しに伴う負極板16(特に負極活物質層17)の形状変化を効果的に防止することができる。負極反応抑制構造に用いられる電気化学的に不活性な材料は高分子材料であるのが好ましく、そのような高分子材料の好ましい例としては、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリエチレン、エポキシ等の、アルカリ性溶液中で耐久性を呈する樹脂が挙げられる。 Alternatively, as another preferred embodiment of the present invention, zinc secondary battery 10 may have a negative electrode reaction suppression structure adjacent to surplus outer peripheral region ER of negative electrode active material layer 17. In this case, it is preferable that the negative electrode reaction suppression structure includes an inactive member made of an electrochemically inactive material, and the inactive member covers the surplus outer peripheral region ER of the negative electrode active material layer. The shape of the inactive member is not particularly limited, and may be film-like or bulk-like. By doing this, the place of charge / discharge reaction in the extra peripheral region ER of the negative electrode active material layer 17 is eliminated (that is, inactivated), the extra peripheral region ER of the negative electrode active material layer 17 (end face of the negative electrode active material layer 17 the included) from towards the end of the positive electrode active material layer 13 OH - see the phenomenon (Fig. 3 which ions go around) can be effectively prevented. As a result, it is possible to effectively prevent the shape change of the negative electrode plate 16 (particularly, the negative electrode active material layer 17) due to the repetition of charge and discharge. The electrochemically inactive material used for the negative electrode reaction suppression structure is preferably a polymer material, and preferable examples of such a polymer material include an alkaline solution such as polypropylene, polyolefin, polyethylene, epoxy, etc. And resins that exhibit durability.

以下、本発明の亜鉛二次電池の電池要素11について説明する。図1に示されるように、電池要素11は、正極板12、負極板16、LDHセパレータ22、及び電解液(図示せず)を含む。   Hereinafter, the battery element 11 of the zinc secondary battery of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the battery element 11 includes a positive electrode plate 12, a negative electrode plate 16, an LDH separator 22, and an electrolyte (not shown).

正極板12は、正極活物質層13を含む。正極活物質層13は、亜鉛二次電池の種類に応じて公知の正極材料を適宜選択すればよく、特に限定されない。例えば、ニッケル亜鉛二次電池の場合には、水酸化ニッケル及び/又はオキシ水酸化ニッケルを含む正極を用いればよい。あるいは、空気亜鉛二次電池の場合には、空気極を正極として用いればよい。正極板12は正極集電体(図示せず)をさらに含む。正極集電体は正極活物質層13の1辺から延出する正極集電タブ14aを有するのが好ましい。正極集電体の好ましい例としては、発泡ニッケル板等のニッケル製多孔質基板が挙げられる。この場合、例えば、ニッケル製多孔質基板上に水酸化ニッケル等の電極活物質を含むペーストを均一に塗布して乾燥させることにより正極/正極集電体からなる正極板を好ましく作製することができる。その際、乾燥後の正極板(すなわち正極/正極集電体)にプレス処理を施して、電極活物質の脱落防止や電極密度の向上を図ることも好ましい。なお、図1に示される正極板12は正極集電体(例えば発泡ニッケル)を含むものであるが図示されていない。これは、正極集電体が正極活物質層13と渾然一体化しているため、正極集電体を個別に描出できないためである。亜鉛二次電池10は、正極集電タブ14aの先端に接続する正極集電板をさらに備えるのが好ましく、より好ましくは複数枚の正極集電タブ14aが1つの正極集電板に接続される。こうすることで簡素な構成でスペース効率良く集電を行えるとともに、正極端子への接続もしやすくなる。また、正極集電板自体を正極端子として用いてもよい。   The positive electrode plate 12 includes a positive electrode active material layer 13. The positive electrode active material layer 13 may be appropriately selected from known positive electrode materials according to the type of zinc secondary battery, and is not particularly limited. For example, in the case of a nickel zinc secondary battery, a positive electrode containing nickel hydroxide and / or nickel oxyhydroxide may be used. Alternatively, in the case of an air zinc secondary battery, the air electrode may be used as the positive electrode. The positive electrode plate 12 further includes a positive electrode current collector (not shown). The positive electrode current collector preferably has a positive electrode current collecting tab 14 a extending from one side of the positive electrode active material layer 13. A preferable example of the positive electrode current collector is a porous substrate made of nickel such as a foamed nickel plate. In this case, for example, by uniformly applying and drying a paste containing an electrode active material such as nickel hydroxide on a nickel porous substrate, a positive electrode plate composed of a positive electrode / positive electrode current collector can be preferably produced. . At that time, it is also preferable to press-process the dried positive electrode plate (that is, the positive electrode / positive electrode current collector) to prevent the electrode active material from falling off and improve the electrode density. The positive electrode plate 12 shown in FIG. 1 contains a positive electrode current collector (for example, foamed nickel), but is not shown. This is because the positive electrode current collector is integrated with the positive electrode active material layer 13 so that the positive electrode current collector can not be drawn separately. The zinc secondary battery 10 preferably further includes a positive electrode current collector plate connected to the tip of the positive electrode current collector tab 14a, and more preferably, a plurality of positive electrode current collector tabs 14a are connected to one positive electrode current collector plate . In this way, current collection can be performed space-efficiently with a simple configuration, and connection to the positive electrode terminal can be facilitated. Also, the positive electrode current collector itself may be used as a positive electrode terminal.

負極板16は負極活物質層17を含む。負極活物質層17は、亜鉛、酸化亜鉛、亜鉛合金及び亜鉛化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む。すなわち、亜鉛は、負極に適した電気化学的活性を有するものであれば、亜鉛金属、亜鉛化合物及び亜鉛合金のいずれの形態で含まれていてもよい。負極材料の好ましい例としては、酸化亜鉛、亜鉛金属、亜鉛酸カルシウム等が挙げられるが、亜鉛金属及び酸化亜鉛の混合物がより好ましい。負極活物質層17はゲル状に構成してもよいし、電解液と混合して負極合材としてもよい。例えば、負極活物質に電解液及び増粘剤を添加することにより容易にゲル化した負極を得ることができる。増粘剤の例としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸塩、CMC、アルギン酸等が挙げられるが、ポリアクリル酸が強アルカリに対する耐薬品性に優れているため好ましい。   The negative electrode plate 16 includes a negative electrode active material layer 17. The negative electrode active material layer 17 contains at least one selected from the group consisting of zinc, zinc oxide, a zinc alloy, and a zinc compound. That is, zinc may be contained in any form of zinc metal, zinc compound and zinc alloy as long as it has electrochemical activity suitable for the negative electrode. Preferred examples of the negative electrode material include zinc oxide, zinc metal, calcium zincate and the like, and a mixture of zinc metal and zinc oxide is more preferable. The negative electrode active material layer 17 may be formed in a gel form, or may be mixed with an electrolytic solution to form a negative electrode mixture. For example, a gelled negative electrode can be easily obtained by adding an electrolytic solution and a thickener to the negative electrode active material. Examples of the thickener include polyvinyl alcohol, polyacrylate, CMC, alginic acid and the like, and polyacrylic acid is preferable because it is excellent in chemical resistance to strong alkali.

亜鉛合金として、無汞化亜鉛合金として知られている水銀及び鉛を含まない亜鉛合金を用いることができる。例えば、インジウムを0.01〜0.1質量%、ビスマスを0.005〜0.02質量%、アルミニウムを0.0035〜0.015質量%を含む亜鉛合金が水素ガス発生の抑制効果があるので好ましい。とりわけ、インジウムやビスマスは放電性能を向上させる点で有利である。亜鉛合金の負極への使用は、アルカリ性電解液中での自己溶解速度を遅くすることで、水素ガス発生を抑制して安全性を向上できる。   As a zinc alloy, it is possible to use a mercury-free and lead-free zinc alloy known as a zinc-free zinc alloy. For example, a zinc alloy containing 0.01 to 0.1% by mass of indium, 0.005 to 0.02% by mass of bismuth, and 0.0035 to 0.015% by mass of aluminum has an effect of suppressing generation of hydrogen gas So preferred. Indium and bismuth are particularly advantageous in improving the discharge performance. The use of the zinc alloy for the negative electrode can improve the safety by suppressing the generation of hydrogen gas by reducing the self-dissolution rate in the alkaline electrolyte.

負極材料の形状は特に限定されないが、粉末状とすることが好ましく、それにより表面積が増大して大電流放電に対応可能となる。好ましい負極材料の平均粒径は、亜鉛合金の場合、短径で3〜100μmの範囲であり、この範囲内であると表面積が大きいことから大電流放電への対応に適するとともに、電解液及びゲル化剤と均一に混合しやすく、電池組み立て時の取り扱い性も良い。   The shape of the negative electrode material is not particularly limited, but is preferably in the form of powder, whereby the surface area is increased and it becomes possible to cope with high current discharge. In the case of a zinc alloy, the average particle diameter of the preferred negative electrode material is in the range of 3 to 100 μm in the short diameter, and within this range, the surface area is large, so that it is suitable for coping with large current discharge. It is easy to mix uniformly with the agent, and the handling at the time of battery assembly is also good.

負極板16は負極集電体18をさらに含む。負極集電体18は負極活物質層17の1辺から延出する負極集電タブ18aを有するのが好ましい。負極集電タブ18aは、図1に示されるように、負極活物質層17の正極集電タブ14aと反対側の1辺からLDHセパレータ22の端部を超えて延出するものであることができ、この場合、電池要素11が正極集電タブ14a及び負極集電タブ18aを介して互いに反対の側から集電可能となる。あるいは、負極集電タブ18aは、負極活物質層17の正極集電タブ14aと同じ側の1辺の異なる位置からLDHセパレータ22の端部を超えて延出するものであってもよく、この場合、電池要素11が正極集電タブ14a及び負極集電タブ18aを介して同じ側から集電可能となる。いずれにしても、亜鉛二次電池10は、負極集電タブ18aの先端に接続する負極集電板をさらに備えるのが好ましく、より好ましくは複数枚の負極集電タブ18aが1つの負極集電板に接続される。こうすることで簡素な構成でスペース効率良く集電を行えるとともに、負極端子への接続もしやすくなる。また、負極集電板自体を負極端子として用いてもよい。典型的には、負極集電タブ18aの先端部分がLDHセパレータ22及び(存在する場合には)保液部材20で覆われない露出部分をなす。これにより露出部分を介して負極集電体18(特に負極集電タブ18a)を負極集電板及び/又は負極端子に望ましく接続することができる。   The negative electrode plate 16 further includes a negative electrode current collector 18. The negative electrode current collector 18 preferably has a negative electrode current collection tab 18 a extending from one side of the negative electrode active material layer 17. As shown in FIG. 1, the negative electrode current collection tab 18a extends beyond the end of the LDH separator 22 from one side of the negative electrode active material layer 17 opposite to the positive electrode current collection tab 14a. In this case, the battery element 11 can collect current from opposite sides through the positive electrode current collecting tab 14a and the negative electrode current collecting tab 18a. Alternatively, the negative electrode current collection tab 18a may extend beyond the end of the LDH separator 22 from a different position on one side of the negative electrode active material layer 17 on the same side as the positive electrode current collection tab 14a. In the case, the battery element 11 can collect current from the same side via the positive electrode current collecting tab 14a and the negative electrode current collecting tab 18a. In any case, the zinc secondary battery 10 preferably further includes a negative electrode current collector plate connected to the tip of the negative electrode current collector tab 18a, and more preferably, a plurality of negative electrode current collector tabs 18a is one negative electrode current collector Connected to the board. In this way, current collection can be performed space-efficiently with a simple configuration, and connection to the negative electrode terminal can be facilitated. Also, the negative electrode current collector itself may be used as a negative electrode terminal. Typically, the tip end portion of the negative electrode current collection tab 18 a forms an exposed portion not covered by the LDH separator 22 and the liquid retaining member 20 (if present). Thereby, the negative electrode current collector 18 (particularly, the negative electrode current collection tab 18a) can be desirably connected to the negative electrode current collector plate and / or the negative electrode terminal through the exposed portion.

負極集電体18の好ましい例としては、銅箔、銅エキスパンドメタル、銅パンチングメタルが挙げられるが、より好ましくは銅エキスパンドメタルである。この場合、例えば、銅エキスパンドメタル上に、酸化亜鉛粉末及び/又は亜鉛粉末、並びに所望によりバインダー(例えばポリテトラフルオロエチレン粒子)を含んでなる混合物を塗布して負極/負極集電体からなる負極板を好ましく作製することができる。その際、乾燥後の負極板(すなわち負極/負極集電体)にプレス処理を施して、電極活物質の脱落防止や電極密度の向上を図ることも好ましい。   Preferred examples of the negative electrode current collector 18 include copper foil, copper expanded metal, and copper punching metal, and more preferably copper expanded metal. In this case, for example, a negative electrode comprising a negative electrode / negative electrode current collector by applying a mixture comprising zinc oxide powder and / or zinc powder, and optionally a binder (for example, polytetrafluoroethylene particles) on copper expanded metal. The plate can be made preferably. At that time, it is also preferable to press-process the dried negative electrode plate (that is, the negative electrode / negative electrode current collector) to prevent the electrode active material from falling off and improve the electrode density.

好ましくは、亜鉛二次電池10は、LDHセパレータ22と負極活物質層17との間に保液部材20をさらに備えており、保液部材20に電解液が含浸されている。より好ましくは、負極活物質層17の全体を覆う保液部材20が設けられる。こうすることで、負極活物質層17とLDHセパレータ22との間に電解液を万遍なく存在させることができ、負極活物質層17とLDHセパレータ22との間における水酸化物イオンの授受を効率良く行うことができる。保液部材20は電解液を保持可能な部材であれば特に限定されないが、シート状の部材であるのが好ましい。保液部材の好ましい例としては不織布、吸水性樹脂、保液性樹脂、多孔シート、各種スペーサが挙げられるが、特に好ましくは、低コストで性能の良い負極構造体を作製できる点で不織布である。保液部材20は0.01〜0.20mmの厚さを有するのが好ましく、より好ましくは0.02〜0.20mmであり、さらに好ましくは0.02〜0.15mmであり、特に好ましくは0.02〜0.10mmであり、最も好ましくは0.02〜0.06mmである。上記範囲内の厚さであると、負極構造体の全体サイズを無駄無くコンパクトに抑えながら、保液部材20内に十分な量の電解液を保持させることができる。   Preferably, the zinc secondary battery 10 further includes a liquid retaining member 20 between the LDH separator 22 and the negative electrode active material layer 17, and the liquid retaining member 20 is impregnated with an electrolytic solution. More preferably, a liquid retaining member 20 which covers the entire negative electrode active material layer 17 is provided. By this, the electrolytic solution can be uniformly present between the negative electrode active material layer 17 and the LDH separator 22, and the exchange of hydroxide ions between the negative electrode active material layer 17 and the LDH separator 22 can be realized. It can be done efficiently. The liquid holding member 20 is not particularly limited as long as it can hold the electrolytic solution, but is preferably a sheet-like member. Preferred examples of the liquid retaining member include nonwoven fabrics, water absorbing resins, liquid retaining resins, porous sheets, and various spacers, and particularly preferred are nonwoven fabrics in that they can produce a negative electrode structure with good performance at low cost. . The liquid holding member 20 preferably has a thickness of 0.01 to 0.20 mm, more preferably 0.02 to 0.20 mm, still more preferably 0.02 to 0.15 mm, particularly preferably It is 0.02 to 0.10 mm, and most preferably 0.02 to 0.06 mm. When the thickness is within the above range, a sufficient amount of electrolytic solution can be held in the liquid holding member 20 while suppressing the entire size of the negative electrode structure compactly without waste.

上述したように、負極活物質層17の全体がLDHセパレータ22で覆われているのが好ましい。すなわち、従来の亜鉛二次電池におけるLDHセパレータによる正極と負極の隔離は、LDHセパレータと電池容器とを液密性を確保するように樹脂枠や接着剤等を用いて巧妙かつ入念に封止接合することにより行われており、電池構成や製造工程が複雑化しやすかった。このような電池構成や製造工程の複雑化は積層電池を構成する場合にはとりわけ顕著なものとなりうる。この点、負極活物質層17の全体がLDHセパレータ22で覆われる場合、LDHセパレータ22で覆われた負極板16自体で亜鉛デンドライトによる短絡等を防止できる機能を備えている。したがって、正極板12と負極板16(これはLDHセパレータ22で覆われている)を積層するだけでLDHセパレータによる正極板12と負極板16の隔離を実現することができる。このように、負極活物質層17の全体を(必要に応じて保液部材20を介して)LDHセパレータ22で覆うことにより、LDHセパレータ22と電池容器との煩雑な封止接合を不要にして、亜鉛デンドライト伸展を防止可能な亜鉛二次電池(特にその積層電池)を極めて簡便にかつ高い生産性で作製することが可能となる。   As described above, it is preferable that the entire negative electrode active material layer 17 be covered with the LDH separator 22. That is, the separation of the positive electrode and the negative electrode by the LDH separator in the conventional zinc secondary battery is cleverly and carefully sealed and joined using a resin frame, an adhesive and the like so as to ensure liquid tightness between the LDH separator and the battery container. It was easy to make the battery configuration and the manufacturing process complicated. Such complication of the battery configuration and the manufacturing process can be particularly remarkable in the case of constructing a laminated battery. In this respect, when the entire negative electrode active material layer 17 is covered with the LDH separator 22, the negative electrode plate 16 itself covered with the LDH separator 22 has a function capable of preventing a short circuit or the like due to zinc dendrite. Therefore, separation of the positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 16 by the LDH separator can be realized only by laminating the positive electrode plate 12 and the negative electrode plate 16 (which is covered with the LDH separator 22). As described above, by covering the entire negative electrode active material layer 17 with the LDH separator 22 (through the liquid holding member 20 as necessary), the complicated sealing and bonding between the LDH separator 22 and the battery container is eliminated. It is possible to produce a zinc secondary battery (particularly, a laminated battery thereof) capable of preventing the extension of zinc dendrite extremely easily and with high productivity.

負極活物質層17の全体がLDHセパレータ22で覆われている場合、負極反応抑制構造19をLDHセパレータ22自体で構成することができる。すなわち、負極反応抑制構造19が、LDHセパレータ22と負極活物質層17の端部とが直接的又は間接的に密着する構造を有しており、それによりLDHセパレータ22と負極活物質層17の端部との間に電解液溜まりを許容する余剰空間が存在しないのが好ましい。すなわち、図2を用いて説明したように、LDHセパレータ22と負極活物質層17の端部との間に余分な電解液21が存在すると、充電反応時に負極活物質層17(ZnO層)の端部で金属Znが集中的に析出し、放電反応時にその金属ZnがZn(OH) 2−となって拡散して負極中央部でZnOとして析出することで、負極板16の形状変化を引き起こしうる。そこで、電解液溜まりを許容する余剰空間を無くすことで充放電の繰り返しに伴う負極板16(特に負極活物質層17)の形状変化を効果的に防止することができる。なお、LDHセパレータ22と負極活物質層17の端部との間には、電解液溜まりを許容する余剰空間を与えないような形で保液部材30が存在していてもよい。また、LDHセパレータ22と負極活物質層17の端部との間に樹脂を充填することで電解液溜まりを許容する余剰空間を無くしてもよい。 When the whole of the negative electrode active material layer 17 is covered with the LDH separator 22, the negative electrode reaction suppression structure 19 can be configured by the LDH separator 22 itself. That is, the negative electrode reaction suppression structure 19 has a structure in which the LDH separator 22 and the end of the negative electrode active material layer 17 are in direct or indirect contact with each other, whereby the LDH separator 22 and the negative electrode active material layer 17 are It is preferable that there is no excess space between the end and the electrolyte solution. That is, as described with reference to FIG. 2, when the excess electrolyte 21 is present between the LDH separator 22 and the end portion of the negative electrode active material layer 17, the negative electrode active material layer 17 (ZnO layer) is The shape change of the negative electrode plate 16 can be achieved by the metal Zn being intensively deposited at the end and being diffused as Zn (OH) 4 2− during the discharge reaction and being diffused as ZnO at the central portion of the negative electrode. It can cause. Therefore, by eliminating the excess space that allows electrolyte solution accumulation, it is possible to effectively prevent the shape change of the negative electrode plate 16 (particularly, the negative electrode active material layer 17) due to the repetition of charge and discharge. A liquid retaining member 30 may be present between the LDH separator 22 and the end of the negative electrode active material layer 17 so as not to provide an excess space for allowing electrolyte solution accumulation. In addition, the resin may be filled between the LDH separator 22 and the end of the negative electrode active material layer 17 to eliminate an excess space for allowing the electrolyte solution to be accumulated.

LDHセパレータ22は、LDHと多孔質基材とを含む。前述のとおり、LDHセパレータ22が水酸化物イオン伝導性及びガス不透過性を呈するように(それ故水酸化物イオン伝導性を呈するLDHセパレータとして機能するように)LDHが多孔質基材の孔を塞いでいる。多孔質基材は高分子材料製であるのが好ましく、LDHは高分子材料製多孔質基材の厚さ方向の全域にわたって組み込まれているのが特に好ましい。LDHセパレータ22の各種好ましい態様については後に詳述するものとする。   The LDH separator 22 includes LDH and a porous substrate. As mentioned above, the pores of the porous substrate are such that the LDH separator 22 exhibits hydroxide ion conductivity and gas impermeability (so that it functions as an LDH separator exhibiting hydroxide ion conductivity) Blocking The porous substrate is preferably made of a polymeric material, and the LDH is particularly preferably incorporated throughout the thickness direction of the polymeric porous substrate. Various preferred embodiments of the LDH separator 22 will be described in detail later.

負極活物質層17の全体がLDHセパレータ22で覆われる場合、LDHセパレータ22は図1に示されるように負極活物質層17を包み込むようにその外縁の少なくとも1辺(好ましくは少なくとも2辺)が閉じられた構造となる。この場合、LDHセパレータ22の外縁の閉じられた辺Cが、LDHセパレータ22の折り曲げ及び/又はLDHセパレータ22同士の封止により実現されているのが好ましい。封止手法の好ましい例としては、接着剤、熱溶着、超音波溶着、接着テープ、封止テープ、及びそれらの組合せが挙げられる。特に、高分子材料製の多孔質基材を含むLDHセパレータ22はフレキシブル性を有するが故に折り曲げやすいとの利点を有するため、LDHセパレータ22を長尺状に形成してそれを折り曲げることで、外縁の1辺Cが閉じた状態を形成するのが好ましい。熱溶着及び超音波溶着は市販のヒートシーラー等を用いて行えばよいが、LDHセパレータ22同士の封止の場合、外周部分を構成するLDHセパレータ22の間に保液部材20の外周部分を挟み込むようにして熱溶着及び超音波溶着を行うのが、より効果的な封止を行える点で好ましい。一方、接着剤、接着テープ及び封止テープは市販品を用いればよいが、アルカリ電解液中での劣化を防ぐため、耐アルカリ性を有する樹脂を含むものが好ましい。かかる観点から、好ましい接着剤の例としては、エポキシ樹脂系接着剤、天然樹脂系接着剤、変性オレフィン樹脂系接着剤、及び変成シリコーン樹脂系接着剤が挙げられ、中でもエポキシ樹脂系接着剤が耐アルカリ性に特に優れる点でより好ましい。エポキシ樹脂系接着剤の製品例としては、エポキシ接着剤Hysol(登録商標)(Henkel製)が挙げられる。   When the whole of the negative electrode active material layer 17 is covered with the LDH separator 22, the LDH separator 22 has at least one side (preferably at least two sides) of its outer edge so as to wrap the negative electrode active material layer 17 as shown in FIG. It is a closed structure. In this case, it is preferable that the closed side C of the outer edge of the LDH separator 22 be realized by bending the LDH separator 22 and / or sealing the LDH separators 22 with each other. Preferred examples of sealing techniques include adhesives, heat welding, ultrasonic welding, adhesive tapes, sealing tapes, and combinations thereof. In particular, since the LDH separator 22 including a porous base material made of a polymer material has the advantage of flexibility and is therefore easily bendable, the outer edge is formed by forming the LDH separator 22 in a long shape and bending it. Preferably, one side C of the two forms a closed state. Although heat welding and ultrasonic welding may be performed using a commercially available heat sealer or the like, in the case of sealing the LDH separators 22 with each other, the outer peripheral portion of the liquid retaining member 20 is sandwiched between the LDH separators 22 forming the outer peripheral portion. It is preferable to perform heat welding and ultrasonic welding in this manner in that more effective sealing can be performed. On the other hand, although a commercial item may be used for an adhesive agent, an adhesive tape, and a sealing tape, in order to prevent deterioration in an alkaline electrolyte solution, what contains the resin which has alkali resistance is preferable. From this point of view, examples of preferable adhesives include epoxy resin adhesives, natural resin adhesives, modified olefin resin adhesives, and modified silicone resin adhesives, among which epoxy resin adhesives are resistant It is more preferable in that it is particularly excellent in alkalinity. As a product example of the epoxy resin-based adhesive, an epoxy adhesive Hysol (registered trademark) (manufactured by Henkel) may be mentioned.

変形態様として、負極活物質層17の全体をLDHセパレータ22で覆う代わりに、正極活物質層13の全体をLDHセパレータ22で覆う構成としてもよい。この変形態様においては、LDHセパレータ22で覆われた正極板12自体で亜鉛デンドライトによる短絡等を防止できる機能を備えることができる。この変形態様の場合、亜鉛二次電池10は、LDHセパレータ22と正極活物質層13との間に保液部材20をさらに備えるのが好ましく、保液部材20に電解液が含浸されているのが好ましい。   As a modification, instead of covering the whole of the negative electrode active material layer 17 with the LDH separator 22, the whole of the positive electrode active material layer 13 may be covered with the LDH separator 22. In this modified embodiment, the positive electrode plate 12 itself covered with the LDH separator 22 can have a function capable of preventing a short circuit or the like due to zinc dendrite. In the case of this modification, the zinc secondary battery 10 preferably further includes a liquid retaining member 20 between the LDH separator 22 and the positive electrode active material layer 13, and the liquid retaining member 20 is impregnated with an electrolytic solution. Is preferred.

電解液はアルカリ金属水酸化物水溶液を含むのが好ましい。電解液は図示していないが、これは正極板12(特に正極活物質層13)及び負極板16(特に負極活物質層17)の全体に行き渡っているためである。アルカリ金属水酸化物の例としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化アンモニウム等が挙げられるが、水酸化カリウムがより好ましい。亜鉛及び/又は酸化亜鉛の自己溶解を抑制するために、電解液中に酸化亜鉛、水酸化亜鉛等の亜鉛化合物を添加してもよい。前述のとおり、電解液は正極活物質及び/又は負極活物質と混合させて正極合材及び/又は負極合材の形態で存在させてもよい。また、電解液の漏洩を防止するために電解液をゲル化してもよい。ゲル化剤としては電解液の溶媒を吸収して膨潤するようなポリマーを用いるのが望ましく、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミドなどのポリマーやデンプンが用いられる。   The electrolyte preferably comprises an aqueous alkali metal hydroxide solution. Although the electrolytic solution is not shown, it is because it extends throughout the positive electrode plate 12 (particularly, the positive electrode active material layer 13) and the negative electrode plate 16 (particularly, the negative electrode active material layer 17). Examples of the alkali metal hydroxide include potassium hydroxide, sodium hydroxide, lithium hydroxide, ammonium hydroxide and the like, with potassium hydroxide being more preferred. In order to suppress the self-dissolution of zinc and / or zinc oxide, a zinc compound such as zinc oxide or zinc hydroxide may be added to the electrolytic solution. As described above, the electrolytic solution may be mixed with the positive electrode active material and / or the negative electrode active material to be present in the form of a positive electrode mixture and / or a negative electrode mixture. In addition, in order to prevent leakage of the electrolytic solution, the electrolytic solution may be gelled. As the gelling agent, it is desirable to use a polymer which absorbs the solvent of the electrolytic solution to swell, and polymers such as polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, polyacrylamide and starch are used.

亜鉛二次電池10は、電池要素11を収容するケース(図示せず)をさらに備えうる。また、電池要素11の数が2以上であり、該2以上の電池要素11がケースに一緒に収容されてもよい。これはいわゆる組電池ないし積層電池の構成であり、高電圧や大電流が得られる点で有利である。電池要素11を収容するケースは樹脂製であるのが好ましい。ケースを構成する樹脂は水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物に対する耐性を有する樹脂であるのが好ましく、より好ましくはポリオレフィン樹脂、ABS樹脂、又は変性ポリフェニレンエーテルであり、さらに好ましくはABS樹脂又は変性ポリフェニレンエーテルである。また、2以上のケースが配列されたケース群を外枠内に収容して、電池モジュールの構成としてもよい。   The zinc secondary battery 10 may further include a case (not shown) for housing the battery element 11. Also, the number of battery elements 11 may be two or more, and the two or more battery elements 11 may be housed together in a case. This is a configuration of a so-called assembled battery or laminated battery, and is advantageous in that high voltage and large current can be obtained. The case for housing the battery element 11 is preferably made of resin. The resin constituting the case is preferably a resin having resistance to an alkali metal hydroxide such as potassium hydroxide, more preferably a polyolefin resin, an ABS resin, or a modified polyphenylene ether, still more preferably an ABS resin or a modified resin It is polyphenylene ether. In addition, a case group in which two or more cases are arranged may be accommodated in the outer frame, and the battery module may be configured.

LDHセパレータ
LDHセパレータ22は層状複水酸化物(LDH)を含むセパレータであり、亜鉛二次電池に組み込まれた場合に、正極板と負極板とを水酸化物イオン伝導可能に隔離するものである。すなわち、LDHセパレータ22は水酸化物イオン伝導セパレータとしての機能を呈する。好ましいLDHセパレータ22はガス不透過性及び/又は水不透過性を有する。換言すれば、LDHセパレータ22はガス不透過性及び/又は水不透過性を有するほどに緻密化されているのが好ましい。なお、本明細書において「ガス不透過性を有する」とは、特許文献2及び3に記載されるように、水中で測定対象物の一面側にヘリウムガスを0.5atmの差圧で接触させても他面側からヘリウムガスに起因する泡の発生がみられないことを意味する。また、本明細書において「水不透過性を有する」とは、特許文献2及び3に記載されるように、測定対象物の一面側に接触した水が他面側に透過しないことを意味する。すなわち、LDHセパレータ22がガス不透過性及び/又は水不透過性を有するということは、LDHセパレータ22が気体又は水を通さない程の高度な緻密性を有することを意味し、透水性又はガス透過性を有する多孔性フィルムやその他の多孔質材料ではないことを意味する。こうすることで、LDHセパレータ22は、その水酸化物イオン伝導性に起因して水酸化物イオンのみを選択的に通すものとなり、電池用セパレータとしての機能を呈することができる。このため、充電時に生成する亜鉛デンドライトによるセパレータの貫通を物理的に阻止して正負極間の短絡を防止するのに極めて効果的な構成となっている。LDHセパレータ22は水酸化物イオン伝導性を有するため、正極板と負極板との間で必要な水酸化物イオンの効率的な移動を可能として正極板及び負極板における充放電反応を実現することができる。
LDH Separator The LDH separator 22 is a separator containing layered double hydroxide (LDH), and when incorporated in a zinc secondary battery, separates the positive electrode plate and the negative electrode plate so that they can conduct hydroxide ions. . That is, the LDH separator 22 exhibits a function as a hydroxide ion conductive separator. Preferred LDH separators 22 are gas impermeable and / or water impermeable. In other words, the LDH separator 22 is preferably densified so as to be gas impermeable and / or water impermeable. In the present specification, "having gas impermeability" refers to one side of the object to be measured being contacted with helium gas at a differential pressure of 0.5 atm, as described in Patent Documents 2 and 3. This also means that no bubbles due to helium gas are observed from the other side. Further, in the present specification, "having water impermeability" means that water in contact with one side of the object to be measured does not permeate to the other side as described in Patent Documents 2 and 3. . That is, the fact that the LDH separator 22 has gas impermeability and / or water impermeability means that the LDH separator 22 has a high degree of compactness that is impervious to gas or water, and water permeability or gas It means that it is not a porous film or other porous material having permeability. By doing this, the LDH separator 22 can selectively pass only hydroxide ions due to its hydroxide ion conductivity, and can exhibit a function as a battery separator. Therefore, the configuration is extremely effective for physically preventing penetration of the separator due to zinc dendrite generated during charging to prevent short circuit between positive and negative electrodes. Since the LDH separator 22 has hydroxide ion conductivity, it enables efficient movement of hydroxide ions required between the positive electrode plate and the negative electrode plate to realize charge / discharge reactions in the positive electrode plate and the negative electrode plate. Can.

LDHセパレータ22は、単位面積あたりのHe透過度が10cm/min・atm以下であるのが好ましく、より好ましくは5.0cm/min・atm以下、さらに好ましくは1.0cm/min・atm以下である。He透過度が10cm/min・atm以下であるセパレータは、電解液中においてZnの透過(典型的には亜鉛イオン又は亜鉛酸イオンの透過)を極めて効果的に抑制することができる。このように本態様のセパレータは、Zn透過が顕著に抑制されることで、亜鉛二次電池に用いた場合に亜鉛デンドライトの成長を効果的に抑制できるものと原理的に考えられる。He透過度は、セパレータの一方の面にHeガスを供給してセパレータにHeガスを透過させる工程と、He透過度を算出して水酸化物イオン伝導セパレータの緻密性を評価する工程とを経て測定される。He透過度は、単位時間あたりのHeガスの透過量F、Heガス透過時にセパレータに加わる差圧P、及びHeガスが透過する膜面積Sを用いて、F/(P×S)の式により算出する。このようにHeガスを用いてガス透過性の評価を行うことにより、極めて高いレベルでの緻密性の有無を評価することができ、その結果、水酸化物イオン以外の物質(特に亜鉛デンドライト成長を引き起こすZn)を極力透過させない(極微量しか透過させない)といった高度な緻密性を効果的に評価することができる。これは、Heガスが、ガスを構成しうる多種多様な原子ないし分子の中でも最も小さい構成単位を有しており、しかも反応性が極めて低いためである。すなわち、Heは、分子を形成することなく、He原子単体でHeガスを構成する。この点、水素ガスはH分子により構成されるため、ガス構成単位としてはHe原子単体の方がより小さい。そもそもHガスは可燃性ガスのため危険である。そして、上述した式により定義されるHeガス透過度という指標を採用することで、様々な試料サイズや測定条件の相違を問わず、緻密性に関する客観的な評価を簡便に行うことができる。こうして、セパレータが亜鉛二次電池用セパレータに適した十分に高い緻密性を有するのか否かを簡便、安全かつ効果的に評価することができる。He透過度の測定は、後述する例1の評価7に示される手順に従って好ましく行うことができる。 The LDH separator 22 preferably has a He permeability of 10 cm / min · atm or less per unit area, more preferably 5.0 cm / min · atm or less, and still more preferably 1.0 cm / min · atm or less . A separator having a He permeability of 10 cm / min · atm or less can extremely effectively suppress the permeation of Zn (typically, the permeation of zinc ions or zincate ions) in the electrolytic solution. Thus, the separator of the present embodiment is considered to be capable of effectively suppressing the growth of zinc dendrite when used in a zinc secondary battery because Zn permeation is significantly suppressed. The He permeability is through the steps of supplying He gas to one side of the separator and allowing the separator to permeate He gas, and calculating the He permeability to evaluate the compactness of the hydroxide ion conductive separator. It is measured. The He permeability is expressed by the formula of F / (P × S) using the permeation amount F of He gas per unit time, the differential pressure P applied to the separator at the time of He gas permeation, and the membrane area S at which He gas permeates. calculate. Thus, by evaluating the gas permeability using He gas, it is possible to evaluate the presence or absence of compactness at an extremely high level, and as a result, substances other than hydroxide ions (especially zinc dendrite growth) It is possible to effectively evaluate a high degree of compactness such as not transmitting as much as possible Zn (permeating only a very small amount). This is because He gas has the smallest structural unit among a wide variety of atoms or molecules that can constitute the gas, and the reactivity is extremely low. That is, He forms He gas with He atoms alone without forming molecules. In this respect, since hydrogen gas is composed of H 2 molecules, a single He atom is smaller as a gas constituent unit. First of all, H 2 gas is dangerous because of flammable gas. And, by adopting the indicator of He gas permeability defined by the above-mentioned equation, objective evaluation regarding compactness can be simply performed regardless of various sample sizes and differences in measurement conditions. Thus, it can be evaluated simply, safely and effectively whether the separator has a sufficiently high compactness suitable for a zinc secondary battery separator. The measurement of the He permeability can be preferably performed according to the procedure shown in Evaluation 7 of Example 1 described later.

一般的に知られているように、LDHは、複数の水酸化物基本層と、これら複数の水酸化物基本層間に介在する中間層とから構成される。水酸化物基本層は主として金属元素(典型的には金属イオン)とOH基で構成される。LDHの中間層は、陰イオン及びHOで構成される。陰イオンは1価以上の陰イオン、好ましくは1価又は2価のイオンである。好ましくは、LDH中の陰イオンはOH及び/又はCO 2−を含む。また、LDHはその固有の性質に起因して優れたイオン伝導性を有する。 As generally known, the LDH is composed of a plurality of hydroxide base layers and an intermediate layer interposed between the plurality of hydroxide base layers. The hydroxide base layer is mainly composed of metal elements (typically metal ions) and OH groups. The interlayer of LDH is composed of anions and H 2 O. The anion is a monovalent or higher anion, preferably a monovalent or divalent ion. Preferably, the anions in LDH comprise OH - and / or CO 3 2- . Also, LDH has excellent ion conductivity due to its inherent properties.

一般的に、LDHは、M2+ 1−x3+ (OH)n− x/n・mHO(式中、M2+は2価の陽イオンであり、M3+は3価の陽イオンであり、An−はn価の陰イオンであり、nは1以上の整数であり、xは0.1〜0.4であり、mは0以上である)の基本組成式で代表されるものとして知られている。上記基本組成式において、M2+は任意の2価の陽イオンでありうるが、好ましい例としてはMg2+、Ca2+及びZn2+が挙げられ、より好ましくはMg2+である。M3+は任意の3価の陽イオンでありうるが、好ましい例としてはAl3+又はCr3+が挙げられ、より好ましくはAl3+である。An−は任意の陰イオンでありうるが、好ましい例としてはOH及びCO 2−が挙げられる。したがって、上記基本組成式において、M2+がMg2+を含み、M3+がAl3+を含み、An−がOH及び/又はCO 2−を含むのが好ましい。nは1以上の整数であるが、好ましくは1又は2である。xは0.1〜0.4であるが、好ましくは0.2〜0.35である。mは水のモル数を意味する任意の数であり、0以上、典型的には0を超える又は1以上の実数である。もっとも、上記基本組成式は、一般にLDHに関して代表的に例示される「基本組成」の式にすぎず、構成イオンを適宜置き換え可能なものである。例えば、上記基本組成式においてM3+の一部または全部を4価またはそれ以上の価数の陽イオンで置き換えてもよく、その場合は、上記一般式における陰イオンAn−の係数x/nは適宜変更されてよい。 Typically, LDH is, 2 O (wherein M 2+ 1-x M 3+ x (OH) 2 A n- x / n · mH, M 2+ is a divalent cation, M 3+ is a trivalent A n − is a cation, n is an n-valent anion, n is an integer of 1 or more, x is 0.1 to 0.4, and m is 0 or more. It is known as being represented. In the above basic composition formula, M 2+ may be any divalent cation, but preferred examples include Mg 2+ , Ca 2+ and Zn 2+ , more preferably Mg 2+ . M 3 + may be any trivalent cation, but preferred examples include Al 3 + or Cr 3 + , and more preferably Al 3 + . An - can be any anion, but preferred examples include OH - and CO 3 2- . Accordingly, in the above basic formula, M 2+ comprises Mg 2+, M 3+ comprises Al 3+, A n-is OH - and / or CO preferably contains 3 2-. n is an integer of 1 or more, preferably 1 or 2. x is 0.1 to 0.4, preferably 0.2 to 0.35. m is an arbitrary number meaning the number of moles of water, and is a real number of 0 or more, typically more than 0 or 1 or more. However, the above-mentioned basic composition formula is only a formula of "basic composition" typically illustrated typically regarding LDH, and can substitute a component ion suitably. For example, in the above basic composition formula, part or all of M 3+ may be replaced by a tetravalent or higher valence cation, in which case the coefficient x / n of the anion A n− in the above general formula May be changed as appropriate.

例えば、LDHの水酸化物基本層は、Ni、Ti、OH基、及び場合により不可避不純物で構成されてもよい。LDHの中間層は、上述のとおり、陰イオン及びHOで構成される。水酸化物基本層と中間層の交互積層構造自体は一般的に知られるLDHの交互積層構造と基本的に同じであるが、本態様のLDHは、LDHの水酸化物基本層を主としてNi、Ti及びOH基で構成することで、優れた耐アルカリ性を呈することができる。その理由は必ずしも定かではないが、本態様のLDHにはアルカリ溶液に溶出しやすいと考えられる元素(例えばAl)が意図的又は積極的に添加されていないためと考えられる。そうでありながらも、本態様のLDHは、アルカリ二次電池用セパレータとしての使用に適した高いイオン伝導性も呈することができる。LDH中のNiはニッケルイオンの形態を採りうる。LDH中のニッケルイオンは典型的にはNi2+であると考えられるが、Ni3+等の他の価数もありうるため、特に限定されない。LDH中のTiはチタンイオンの形態を採りうる。LDH中のチタンイオンは典型的にはTi4+であると考えられるが、Ti3+等の他の価数もありうるため、特に限定されない。不可避不純物は製法上不可避的に混入されうる任意元素であり、例えば原料や基材に由来してLDH中に混入しうる。上記のとおり、Ni及びTiの価数は必ずしも定かではないため、LDHを一般式で厳密に特定することは非実際的又は不可能である。仮に水酸化物基本層が主としてNi2+、Ti4+及びOH基で構成されるものと想定した場合には、対応するLDHは、一般式:Ni2+ 1−xTi4+ (OH)n− 2x/n・mHO(式中、An−はn価の陰イオン、nは1以上の整数、好ましくは1又は2であり、0<x<1、好ましくは0.01≦x≦0.5、mは0以上、典型的には0を超える又は1以上の実数である)なる基本組成で表すことができる。もっとも、上記一般式はあくまで「基本組成」と解されるべきであり、Ni2+やTi4+等の元素がLDHの基本的特性を損なわない程度に他の元素又はイオン(同じ元素の他の価数の元素又はイオンや製法上不可避的に混入されうる元素又はイオンを含む)で置き換え可能なものとして解されるべきである。 For example, the hydroxide base layer of LDH may be composed of Ni, Ti, OH groups, and optionally unavoidable impurities. The interlayer of LDH is composed of anions and H 2 O as described above. The alternate layered structure itself of the hydroxide basic layer and the intermediate layer is basically the same as the generally known alternate layered structure of LDH, but the LDH of this embodiment is mainly composed of Ni, the hydroxide basic layer of the LDH. By comprising Ti and OH groups, excellent alkali resistance can be exhibited. The reason is not necessarily clear, but it is considered that an element (for example, Al) considered to be easily eluted in an alkaline solution is not intentionally or positively added to the LDH of this embodiment. Even so, the LDH of this embodiment can also exhibit high ion conductivity suitable for use as a separator for an alkaline secondary battery. Ni in LDH can take the form of nickel ion. The nickel ion in LDH is typically considered to be Ni 2+ but is not particularly limited as it may have other valences such as Ni 3+ . Ti in LDH can take the form of titanium ions. The titanium ion in LDH is typically considered to be Ti 4+ , but is not particularly limited as other valences such as Ti 3+ may also be present. Unavoidable impurities are optional elements that can be inevitably mixed in the manufacturing method, and may be mixed into LDH derived from, for example, a raw material or a base material. As described above, since the valences of Ni and Ti are not necessarily known, it is impractical or impossible to exactly specify LDH by a general formula. Assuming that the hydroxide base layer is mainly composed of Ni 2+ , Ti 4+ and OH groups, the corresponding LDH has the general formula: Ni 2+ 1−x Ti 4+ x (OH) 2 An − 2x / n · mH 2 O (wherein, n − is an n-valent anion, n is an integer of 1 or more, preferably 1 or 2, and 0 <x <1 preferably 0.01 ≦ x ≦ 0.5, m is 0 or more, and is typically a real number greater than 0 or 1 or more. However, the above general formula should be understood as "basic composition" to the last, and other elements or ions (other valences of the same element to the extent that elements such as Ni 2+ and Ti 4+ do not impair the basic characteristics of LDH) It should be understood as being replaceable with a number of elements or ions or elements or ions which may be inevitably mixed in the preparation process.

あるいは、LDHの水酸化物基本層は、Ni、Al、Ti及びOH基を含むものであってもよい。中間層は、上述のとおり、陰イオン及びHOで構成される。水酸化物基本層と中間層の交互積層構造自体は一般的に知られるLDHの交互積層構造と基本的に同じであるが、本態様のLDHは、LDHの水酸化物基本層をNi、Al、Ti及びOH基を含む所定の元素ないしイオンで構成することで、優れた耐アルカリ性を呈することができる。その理由は必ずしも定かではないが、本態様のLDHは、従来はアルカリ溶液に溶出しやすいと考えられていたAlが、Ni及びTiとの何らかの相互作用によりアルカリ溶液に溶出しにくくなるためと考えられる。そうでありながらも、本態様のLDHは、アルカリ二次電池用セパレータとしての使用に適した高いイオン伝導性も呈することができる。LDH中のNiはニッケルイオンの形態を採りうる。LDH中のニッケルイオンは典型的にはNi2+であると考えられるが、Ni3+等の他の価数もありうるため、特に限定されない。LDH中のAlはアルミニウムイオンの形態を採りうる。LDH中のアルミニウムイオンは典型的にはAl3+であると考えられるが、他の価数もありうるため、特に限定されない。LDH中のTiはチタンイオンの形態を採りうる。LDH中のチタンイオンは典型的にはTi4+であると考えられるが、Ti3+等の他の価数もありうるため、特に限定されない。水酸化物基本層は、Ni、Al、Ti及びOH基を含んでいさえすれば、他の元素ないしイオンを含んでいてもよい。もっとも、水酸化物基本層は、Ni、Al、Ti及びOH基を主要構成要素として含むのが好ましい。すなわち、水酸化物基本層は、主としてNi、Al、Ti及びOH基からなるのが好ましい。したがって、水酸化物基本層は、Ni、Al、Ti、OH基及び場合により不可避不純物で構成されるのが典型的である。不可避不純物は製法上不可避的に混入されうる任意元素であり、例えば原料や基材に由来してLDH中に混入しうる。上記のとおり、Ni、Al及びTiの価数は必ずしも定かではないため、LDHを一般式で厳密に特定することは非実際的又は不可能である。仮に水酸化物基本層が主としてNi2+、Al3+、Ti4+及びOH基で構成されるものと想定した場合には、対応するLDHは、一般式:Ni2+ 1−x−yAl3+ Ti4+ (OH)n− (x+2y)/n・mHO(式中、An−はn価の陰イオン、nは1以上の整数、好ましくは1又は2であり、0<x<1、好ましくは0.01≦x≦0.5、0<y<1、好ましくは0.01≦y≦0.5、0<x+y<1、mは0以上、典型的には0を超える又は1以上の実数である)なる基本組成で表すことができる。もっとも、上記一般式はあくまで「基本組成」と解されるべきであり、Ni2+、Al3+、Ti4+等の元素がLDHの基本的特性を損なわない程度に他の元素又はイオン(同じ元素の他の価数の元素又はイオンや製法上不可避的に混入されうる元素又はイオンを含む)で置き換え可能なものとして解されるべきである。 Alternatively, the hydroxide base layer of LDH may contain Ni, Al, Ti and OH groups. The middle layer is composed of anions and H 2 O as described above. The alternate layered structure itself of the hydroxide basic layer and the intermediate layer is basically the same as the generally known alternate layered structure of LDH, but in the LDH of this embodiment, the hydroxide basic layer of LDH is made of Ni, Al Excellent alkali resistance can be exhibited by using predetermined elements or ions containing Ti, and OH groups. The reason is not necessarily clear, but the LDH of this embodiment is considered to be because Al, which was conventionally considered to be easily eluted in an alkaline solution, becomes difficult to be eluted in an alkaline solution due to any interaction with Ni and Ti. Be Even so, the LDH of this embodiment can also exhibit high ion conductivity suitable for use as a separator for an alkaline secondary battery. Ni in LDH can take the form of nickel ion. The nickel ion in LDH is typically considered to be Ni 2+ but is not particularly limited as it may have other valences such as Ni 3+ . Al in LDH can take the form of aluminum ion. The aluminum ion in LDH is typically considered to be Al 3+ , but is not particularly limited as it may have other valences. Ti in LDH can take the form of titanium ions. The titanium ion in LDH is typically considered to be Ti 4+ , but is not particularly limited as other valences such as Ti 3+ may also be present. The hydroxide base layer may contain other elements or ions as long as it contains Ni, Al, Ti and OH groups. However, it is preferable that the hydroxide base layer contains Ni, Al, Ti and OH groups as main components. That is, the hydroxide base layer preferably consists mainly of Ni, Al, Ti and OH groups. Thus, the hydroxide base layer is typically composed of Ni, Al, Ti, OH groups and optionally unavoidable impurities. Unavoidable impurities are optional elements that can be inevitably mixed in the manufacturing method, and may be mixed into LDH derived from, for example, a raw material or a base material. As described above, since the valences of Ni, Al and Ti are not necessarily determined, it is impractical or impossible to specify LDH strictly by the general formula. Assuming that the hydroxide base layer is mainly composed of Ni 2+ , Al 3+ , Ti 4+ and OH groups, the corresponding LDH has the general formula: Ni 2+ 1−x−y Al 3+ x Ti 4+ y (OH) 2 a n- (x + 2y) / n · mH 2 O ( wherein, a n-n-valent anion, n is an integer of 1 or more, preferably 1 or 2, 0 <x <1, preferably 0.01 ≦ x ≦ 0.5, 0 <y <1, preferably 0.01 ≦ y ≦ 0.5, 0 <x + y <1, m is 0 or more, typically 0 It can be represented by a basic composition of “more than one or more real numbers”. However, the above general formula should be understood as "basic composition" to the last, and other elements or ions (the same element as the elements such as Ni 2+ , Al 3+ , Ti 4+, etc. do not impair the basic properties of LDH) It should be understood that it can be replaced by other valence elements or ions, and elements or ions which can be inevitably mixed in the preparation method.

多孔質基材は透水性及びガス透過性を有し、それ故亜鉛二次電池に組み込まれた場合に、電解液がLDHに到達可能となることはいうまでもないが、多孔質基材があることでLDHセパレータ22により安定に水酸化物イオンを保持することも可能となる。また、多孔質基材により強度を付与できるため、LDHセパレータ22を薄くして低抵抗化を図ることもできる。   It is needless to say that the porous substrate has water permeability and gas permeability so that when it is incorporated into a zinc secondary battery, the electrolyte can reach the LDH, but the porous substrate is It is also possible to hold hydroxide ions more stably by the LDH separator 22. In addition, since the porous base material can impart strength, the LDH separator 22 can be thinned to reduce resistance.

前述したとおり、LDHセパレータ22はLDHと多孔質基材とを含み(典型的にはそれらから構成され)、LDHセパレータ22は水酸化物イオン伝導性及びガス不透過性を呈するように(それ故水酸化物イオン伝導性を呈するLDHセパレータとして機能するように)LDHが多孔質基材の孔を塞いでいる。LDHは高分子材料製多孔質基材の厚さ方向の全域にわたって組み込まれているのが特に好ましい。LDHセパレータ22の厚さは、好ましくは5〜200μmであり、より好ましくは5〜100μm、さらに好ましくは5〜30μmである。   As mentioned above, the LDH separator 22 comprises (and typically consists of) LDH and a porous substrate, and the LDH separator 22 exhibits hydroxide ion conductivity and gas impermeability (hence, The LDH blocks the pores of the porous substrate so as to function as an LDH separator exhibiting hydroxide ion conductivity. It is particularly preferable that LDH be incorporated throughout the thickness direction of the polymeric porous substrate. The thickness of the LDH separator 22 is preferably 5 to 200 μm, more preferably 5 to 100 μm, and still more preferably 5 to 30 μm.

多孔質基材は高分子材料製であるのが好ましい。高分子多孔質基材には、1)フレキシブル性を有する(それ故薄くしても割れにくい)、2)気孔率を高くしやすい、3)伝導率を高くしやすい(気孔率を高めながら厚さを薄くできるため)、4)製造及びハンドリングしやすいといった利点がある。また、上記1)のフレキシブル性に由来する利点を活かして、5)高分子材料製の多孔質基材を含むLDHセパレータ22を簡単に折り曲げる又は封止接合することができ、それにより前述したようにLDHセパレータ22の外縁の少なくとも1辺が閉じた状態を容易に形成できるとの利点もある(折り曲げの場合には外縁1辺の封止工程を減らせるとの利点ももたらす)。高分子材料の好ましい例としては、ポリスチレン、ポリエーテルサルフォン、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、ポリフェニレンサルファイド、親水化したフッ素樹脂(四フッ素化樹脂:PTFE等)、セルロース、ナイロン、ポリエチレン及びそれらの任意の組合せが挙げられる。上述した各種の好ましい材料はいずれも電池の電解液に対する耐性として耐アルカリ性を有するものである。特に好ましい高分子材料は、耐熱水性、耐酸性及び耐アルカリ性に優れ、しかも低コストである点から、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンであり、最も好ましくはポリプロピレンである。多孔質基材が高分子材料で構成される場合、LDH層が多孔質基材の厚さ方向の全域にわたって組み込まれている(例えば多孔質基材内部の大半又はほぼ全部の孔がLDHで埋まっている)のが特に好ましい。この場合における高分子多孔質基材の好ましい厚さは、5〜200μmであり、より好ましくは5〜100μm、さらに好ましくは5〜30μmである。このような高分子多孔質基材として、リチウム電池用セパレータとして市販されているような微多孔膜を好ましく用いることができ、あるいは市販のセロハンも使用可能である。   The porous substrate is preferably made of a polymeric material. The porous polymer substrate has 1) flexibility (therefore, it is difficult to be broken even if it is thin), 2) it is easy to increase the porosity, 3) it is easy to increase the conductivity (the thickness is increased while the porosity is increased) To be thin) and 4) easy to manufacture and handle. Also, by taking advantage of the flexibility derived from the above 1), 5) the LDH separator 22 including a porous base material made of a polymer material can be easily bent or sealed and joined as described above There is also the advantage that at least one side of the outer edge of the LDH separator 22 can be easily formed in a closed state (in the case of bending, it also offers the advantage of being able to reduce the sealing process of one outer edge). Preferred examples of the polymer material include polystyrene, polyether sulfone, polypropylene, epoxy resin, polyphenylene sulfide, hydrophilized fluorocarbon resin (tetrafluorinated resin: such as PTFE), cellulose, nylon, polyethylene and any combination thereof Can be mentioned. All the various preferable materials mentioned above have alkali resistance as resistance with respect to the electrolyte solution of a battery. Particularly preferable polymer materials are polyolefins such as polypropylene and polyethylene in that they are excellent in hot water resistance, acid resistance and alkali resistance and are low in cost, and most preferably polypropylene. When the porous substrate is composed of a polymeric material, the LDH layer is incorporated throughout the thickness direction of the porous substrate (for example, most or almost all pores inside the porous substrate are filled with LDH) Is particularly preferred. The preferred thickness of the porous polymer substrate in this case is 5 to 200 μm, more preferably 5 to 100 μm, and still more preferably 5 to 30 μm. As such a polymeric porous substrate, a microporous film commercially available as a separator for lithium batteries can be preferably used, or commercially available cellophane can also be used.

多孔質基材は、最大100μm以下の平均気孔径を有するのが好ましく、より好ましくは最大50μm以下であり、例えば、典型的には0.001〜1.5μm、より典型的には0.001〜1.25μm、さらに典型的には0.001〜1.0μm、特に典型的には0.001〜0.75μm、最も典型的には0.001〜0.5μmである。これらの範囲内とすることで多孔質基材に所望の透水性、及び支持体としての強度を確保しながら、ガス不透過性を呈する程に緻密なLDHセパレータを形成することができる。本発明において、平均気孔径の測定は多孔質基材の表面の電子顕微鏡画像をもとに気孔の最長距離を測長することにより行うことができる。この測定に用いる電子顕微鏡画像の倍率は20000倍以上であり、得られた全ての気孔径をサイズ順に並べて、その平均値から近い順に上位15点及び下位15点、合わせて1視野あたり30点で2視野分の平均値を算出して、平均気孔径を得ることができる。測長には、SEMのソフトウェアの測長機能や画像解析ソフト(例えば、Photoshop、Adobe社製)等を用いることができる。   The porous substrate preferably has an average pore size of at most 100 μm or less, more preferably at most 50 μm or less, for example typically 0.001 to 1.5 μm, more typically 0.001.典型 1.25 μm, more typically 0.001 to 1.0 μm, particularly typically 0.001 to 0.75 μm, most typically 0.001 to 0.5 μm. By setting the content within these ranges, it is possible to form a dense LDH separator so as to exhibit gas impermeability while securing desired permeability and strength as a support on the porous substrate. In the present invention, the measurement of the average pore diameter can be performed by measuring the longest distance of pores based on the electron microscope image of the surface of the porous substrate. The magnification of the electron microscope image used for this measurement is 20000 times or more, and all the pore diameters obtained are arranged in order of size, and the upper 15 points and lower 15 points in order of closeness from the average value An average pore diameter can be obtained by calculating an average value for two fields of view. For length measurement, a length measurement function of software of SEM, image analysis software (for example, Photoshop, manufactured by Adobe), or the like can be used.

多孔質基材は、10〜60%の気孔率を有するのが好ましく、より好ましくは15〜55%、さらに好ましくは20〜50%である。これらの範囲内とすることで多孔質基材に所望の透水性、及び支持体としての強度を確保しながら、ガス不透過性を呈する程に緻密なLDHセパレータを形成することができる。多孔質基材の気孔率はアルキメデス法により好ましく測定することができる。もっとも、多孔質基材が高分子材料で構成され、LDHが多孔質基材の厚さ方向の全域にわたって組み込まれている場合、多孔質基材の気孔率は30〜60%が好ましく、より好ましくは40〜60%である。   The porous substrate preferably has a porosity of 10 to 60%, more preferably 15 to 55%, still more preferably 20 to 50%. By setting the content within these ranges, it is possible to form a dense LDH separator so as to exhibit gas impermeability while securing desired permeability and strength as a support on the porous substrate. The porosity of the porous substrate can be preferably measured by the Archimedes method. However, when the porous substrate is composed of a polymer material and the LDH is incorporated throughout the thickness direction of the porous substrate, the porosity of the porous substrate is preferably 30 to 60%, more preferably Is 40 to 60%.

LDHセパレータ22の製造方法は特に限定されず、既に知られるLDH含有機能層及び複合材料(すなわちLDHセパレータ)の製造方法(例えば特許文献1〜3を参照)の諸条件を適宜変更することにより作製することができる。例えば、(1)多孔質基材を用意し、(2)多孔質基材に酸化チタンゾル或いはアルミナ及びチタニアの混合ゾルを塗布して熱処理することで酸化チタン層或いはアルミナ・チタニア層を形成させ、(3)ニッケルイオン(Ni2+)及び尿素を含む原料水溶液に多孔質基材を浸漬させ、(4)原料水溶液中で多孔質基材を水熱処理して、LDH含有機能層を多孔質基材上及び/又は多孔質基材中に形成させることにより、LDH含有機能層及び複合材料(すなわちLDHセパレータ)を製造することができる。特に、上記工程(2)において酸化チタン層或いはアルミナ・チタニア層を多孔質基材に形成することで、LDHの原料を与えるのみならず、LDH結晶成長の起点として機能させて多孔質基材の表面に高度に緻密化されたLDH含有機能層をムラなく均一に形成することができる。また、上記工程(3)において尿素が存在することで、尿素の加水分解を利用してアンモニアが溶液中に発生することによりpH値が上昇し、共存する金属イオンが水酸化物を形成することによりLDHを得ることができる。また、加水分解に二酸化炭素の発生を伴うため、陰イオンが炭酸イオン型のLDHを得ることができる。 The method for producing the LDH separator 22 is not particularly limited, and the LDH-containing functional layer and the composite material (that is, the LDH separator) are produced by appropriately changing various conditions of known methods (see, for example, patent documents 1 to 3). can do. For example, (1) a porous substrate is prepared, and (2) a titanium oxide sol or a mixed sol of alumina and titania is applied to the porous substrate and heat treated to form a titanium oxide layer or an alumina-titania layer. (3) The porous base material is immersed in a raw material aqueous solution containing nickel ions (Ni 2+ ) and urea, and (4) the porous base material is hydrothermally treated in the raw material aqueous solution to make the LDH-containing functional layer a porous base material The LDH-containing functional layer and the composite material (i.e., LDH separator) can be manufactured by forming on the top and / or the porous substrate. In particular, by forming the titanium oxide layer or the alumina-titania layer on the porous substrate in the above step (2), not only the raw material of LDH is provided, but the porous substrate is made to function as a starting point of LDH crystal growth. The highly densified LDH-containing functional layer can be uniformly formed uniformly on the surface. Further, due to the presence of urea in the step (3), the pH value is raised by the generation of ammonia in the solution by utilizing the hydrolysis of urea, and the coexisting metal ions form a hydroxide. LDH can be obtained by In addition, since the hydrolysis involves the generation of carbon dioxide, it is possible to obtain a carbonate ion LDH as the anion.

特に、多孔質基材が高分子材料で構成され、機能層が多孔質基材の厚さ方向の全域にわたって組み込まれている複合材料(すなわちLDHセパレータ)を作製する場合、上記(2)におけるアルミナ及びチタニアの混合ゾルの基材への塗布を、混合ゾルを基材内部の全体又は大部分に浸透させるような手法で行うのが好ましい。こうすることで最終的に多孔質基材内部の大半又はほぼ全部の孔をLDHで埋めることができる。好ましい塗布手法の例としては、ディップコート、ろ過コート等が挙げられ、特に好ましくはディップコートである。ディップコート等の塗布回数を調整することで、混合ゾルの付着量を調整することができる。ディップコート等により混合ゾルが塗布された基材は、乾燥させた後、上記(3)及び(4)の工程を実施すればよい。   In particular, when producing a composite material (i.e., LDH separator) in which the porous substrate is composed of a polymer material and the functional layer is incorporated throughout the thickness direction of the porous substrate, the alumina in the above (2) The application of the mixed sol of titania and titania to the substrate is preferably carried out in such a manner that the mixed sol penetrates the whole or most of the interior of the substrate. In this way, most or almost all pores inside the porous substrate can be finally filled with LDH. Examples of preferred coating techniques include dip coating, filtration coating and the like, with dip coating being particularly preferred. The adhesion amount of the mixed sol can be adjusted by adjusting the number of times of application such as dip coating. The base on which the mixed sol is applied by dip coating or the like may be dried, and then the steps (3) and (4) may be performed.

本発明に用いることが可能なLDHセパレータを以下の例によってさらに具体的に説明する。   The LDH separator that can be used in the present invention will be more specifically described by the following example.

例1
高分子多孔質基材を用いて、Ni、Al及びTi含有LDHを含むLDHセパレータを以下の手順により作製し、評価した。
Example 1
Using a polymeric porous substrate, an LDH separator containing Ni, Al and Ti-containing LDH was prepared and evaluated according to the following procedure.

(1)高分子多孔質基材の準備
気孔率50%、平均気孔径0.1μm及び厚さ20μmの市販のポリプロピレン製多孔質基材を、2.0cm×2.0cmの大きさになるように切り出した。
(1) Preparation of Polymeric Porous Substrate A commercially available polypropylene porous substrate having a porosity of 50%, an average pore diameter of 0.1 μm and a thickness of 20 μm should be 2.0 cm × 2.0 cm in size. Cut out.

(2)高分子多孔質基材へのアルミナ・チタニアゾルコート
無定形アルミナ溶液(Al−ML15、多木化学株式会社製)と酸化チタンゾル溶液(M6、多木化学株式会社製)をTi/Al(モル比)=2となるように混合して混合ゾルを作製した。混合ゾルを、上記(1)で用意された基材へディップコートにより塗布した。ディップコートは、混合ゾル100mlに基材を浸漬させてから垂直に引き上げ、90℃の乾燥機中で5分間乾燥させることにより行った。
(2) Alumina-titania sol coating on polymeric porous substrate Amorphous alumina solution (Al-ML15, manufactured by Taki Chemical Co., Ltd.) and titanium oxide sol solution (M6, manufactured by Taki Chemical Co., Ltd.) It mixed so that it might be set to molar ratio = 2, and prepared mixed sol. The mixed sol was applied by dip coating to the substrate prepared in (1) above. The dip coating was performed by immersing the substrate in 100 ml of the mixed sol, pulling it vertically, and drying it in a dryer at 90 ° C. for 5 minutes.

(3)原料水溶液の作製
原料として、硝酸ニッケル六水和物(Ni(NO・6HO、関東化学株式会社製、及び尿素((NHCO、シグマアルドリッチ製)を用意した。0.015mol/Lとなるように、硝酸ニッケル六水和物を秤量してビーカーに入れ、そこにイオン交換水を加えて全量を75mlとした。得られた溶液を攪拌した後、溶液中に尿素/NO (モル比)=16の割合で秤量した尿素を加え、更に攪拌して原料水溶液を得た。
(3) As the manufacturing raw material of the raw aqueous solution, prepared nickel nitrate hexahydrate (Ni (NO 3) 2 · 6H 2 O, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc. and urea ((NH 2) 2 CO, manufactured by Sigma-Aldrich) Nickel nitrate hexahydrate was weighed into a beaker so as to be 0.015 mol / L, and ion-exchanged water was added there to make the total amount 75 ml. urea / NO 3 in - urea weighed at a ratio (molar ratio) = 16 was added and further stirred to obtain a raw material solution.

(4)水熱処理による成膜
テフロン(登録商標)製密閉容器(オートクレーブ容器、内容量100ml、外側がステンレス製ジャケット)に原料水溶液とディップコートされた基材を共に封入した。このとき、基材はテフロン(登録商標)製密閉容器の底から浮かせて固定し、基材両面に溶液が接するように水平に設置した。その後、水熱温度120℃で24時間水熱処理を施すことにより基材表面と内部にLDHの形成を行った。所定時間の経過後、基材を密閉容器から取り出し、イオン交換水で洗浄し、70℃で10時間乾燥させて、LDHを多孔質基材中に組み込まれた形で得た。こうしてLDHセパレータを得た。
(4) Film Formation by Hydrothermal Treatment Both a raw material aqueous solution and a dip-coated substrate were enclosed in a Teflon (registered trademark) closed vessel (autoclave vessel, inner volume 100 ml, outer jacket made of stainless steel). At this time, the substrate was floated and fixed from the bottom of a Teflon (registered trademark) closed container, and was horizontally placed so that the solution was in contact with both surfaces of the substrate. Thereafter, hydrothermal treatment was performed at a hydrothermal temperature of 120 ° C. for 24 hours to form LDH on the surface of the substrate and the inside. After an elapse of a predetermined time, the substrate was removed from the closed vessel, washed with ion-exchanged water, and dried at 70 ° C. for 10 hours to obtain LDH incorporated in a porous substrate. Thus, an LDH separator was obtained.

(5)評価
得られたLDHセパレータに対して以下に示される各種評価を行った。
(5) Evaluation The following evaluations were performed on the obtained LDH separator.

評価1:LDHセパレータの同定
X線回折装置(リガク社製 RINT TTR III)にて、電圧:50kV、電流値:300mA、測定範囲:10〜70°の測定条件で、LDHセパレータの結晶相を測定してXRDプロファイルを得た。得られたXRDプロファイルについて、JCPDSカードNO.35−0964に記載されるLDH(ハイドロタルサイト類化合物)の回折ピークを用いて同定を行った。
Evaluation 1 : Identification of LDH Separator The crystal phase of the LDH separator is measured under the measurement conditions of voltage: 50 kV, current value: 300 mA, measurement range: 10 to 70 ° with an X-ray diffractometer (RINT TTR III manufactured by RIGAKU Co., Ltd.) The XRD profile was obtained. About the obtained XRD profile, JCPDS card NO. It identified using the diffraction peak of LDH (hydrotalcite-like compound) described in 35-0964.

評価2:微構造の観察
LDHセパレータの表面微構造を走査型電子顕微鏡(SEM、JSM−6610LV、JEOL社製)を用いて10〜20kVの加速電圧で観察した。また、イオンミリング装置(日立ハイテクノロジーズ社製、IM4000によって、LDHセパレータの断面研磨面を得た後に、この断面研磨面の微構造を表面微構造の観察と同様の条件でSEMにより観察した。
Evaluation 2 : Observation of Microstructure The surface microstructure of the LDH separator was observed using a scanning electron microscope (SEM, JSM-6610 LV, manufactured by JEOL) at an acceleration voltage of 10 to 20 kV. In addition, after obtaining a cross-sectional polished surface of the LDH separator with an ion milling apparatus (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, IM 4000), the microstructure of the cross-sectional polished surface was observed by SEM under the same conditions as the surface microstructure.

評価3:元素分析評価(EDS)
クロスセクションポリッシャ(CP)により、LDHセパレータの断面研磨面が観察できるように研磨した。FE−SEM(ULTRA55、カールツァイス製)により、LDHセパレータの断面イメージを10000倍の倍率で1視野取得した。この断面イメージの基材表面のLDH膜と基材内部のLDH部分(点分析)についてEDS分析装置(NORAN System SIX、サーモフィッシャーサイエンティフィック製)により、加速電圧15kVの条件にて、元素分析を行った。
Evaluation 3 : Elemental Analysis Evaluation (EDS)
The cross section polisher (CP) was polished so that the cross-section polished surface of the LDH separator could be observed. A cross-sectional image of the LDH separator was acquired for one field of view at a magnification of 10000 by FE-SEM (ULTRA 55, manufactured by Carl Zeiss). Elemental analysis of the LDH film on the substrate surface and the LDH part inside the substrate (point analysis) of this cross-sectional image was carried out using an EDS analyzer (NORAN System SIX, manufactured by Thermo Fisher Scientific) under conditions of an acceleration voltage of 15 kV. went.

評価4:耐アルカリ性評価
6mol/Lの水酸化カリウム水溶液に酸化亜鉛を溶解させて、0.4mol/Lの濃度で酸化亜鉛を含む5mol/Lの水酸化カリウム水溶液を得た。こうして得られた水酸化カリウム水溶液15mlをテフロン(登録商標)製密閉容器に入れた。1cm×0.6cmのサイズのLDHセパレータを密閉容器の底に設置し、蓋を閉めた。その後、70℃で3週間(すなわち504時間)又は7週間(すなわち1176時間)保持した後、LDHセパレータを密閉容器から取り出した。取り出したLDHセパレータに対して、室温で1晩乾燥させた。得られた試料をSEMによる微構造観察およびXRDによる結晶構造観察を行った。
Evaluation 4 : Evaluation of alkali resistance Zinc oxide was dissolved in a 6 mol / L aqueous potassium hydroxide solution to obtain a 5 mol / L aqueous potassium hydroxide solution containing zinc oxide at a concentration of 0.4 mol / L. 15 ml of the potassium hydroxide aqueous solution thus obtained was placed in a Teflon (registered trademark) closed container. A 1 cm × 0.6 cm size LDH separator was placed at the bottom of the closed container and the lid closed. Then, after holding at 70 ° C. for 3 weeks (ie, 504 hours) or 7 weeks (ie, 1176 hours), the LDH separator was removed from the closed vessel. The removed LDH separator was dried overnight at room temperature. The obtained sample was subjected to microstructure observation by SEM and crystal structure observation by XRD.

評価5:イオン伝導率の測定
電解液中でのLDHセパレータの伝導率を図6に示される電気化学測定系を用いて以下のようにして測定した。LDHセパレータ試料Sを両側から厚み1mmシリコーンパッキン40で挟み、内径6mmのPTFE製フランジ型セル42に組み込んだ。電極46として、#100メッシュのニッケル金網をセル42内に直径6mmの円筒状にして組み込み、電極間距離が2.2mmになるようにした。電解液44として、6MのKOH水溶液をセル42内に充填した。電気化学測定システム(ポテンショ/ガルバノスタッド−周波数応答アナライザ、ソーラトロン社製1287A型及び1255B型)を用い、周波数範囲は1MHz〜0.1Hz、印加電圧は10mVの条件で測定を行い、実数軸の切片をLDHセパレータ試料Sの抵抗とした。上記同様の測定をLDH膜の付いていない多孔質基材のみに対しても行い、多孔質基材のみの抵抗も求めた。LDHセパレータ試料Sの抵抗と基材のみの抵抗の差をLDH膜の抵抗とした。LDH膜の抵抗と、LDHの膜厚及び面積を用いて伝導率を求めた。
Evaluation 5 : Measurement of ionic conductivity The conductivity of the LDH separator in the electrolytic solution was measured as follows using the electrochemical measurement system shown in FIG. The LDH separator sample S was sandwiched by 1 mm thick silicone packing 40 from both sides and incorporated into a PTFE flange type cell 42 with an inner diameter of 6 mm. As the electrode 46, a # 100 mesh nickel wire mesh was incorporated into the cell 42 in a cylindrical shape with a diameter of 6 mm so that the distance between the electrodes was 2.2 mm. As the electrolyte solution 44, 6 M KOH aqueous solution was filled in the cell 42. Measured using an electrochemical measurement system (potentio / galvano-std-frequency response analyzer, model 1287A and 1255B made by Solartron) in a frequency range of 1 MHz to 0.1 Hz and an applied voltage of 10 mV, and intercepting the real axis The resistance of the LDH separator sample S was taken as The same measurement as above was performed only on the porous substrate without the LDH film, and the resistance of the porous substrate alone was also determined. The difference between the resistance of the LDH separator sample S and the resistance of only the substrate was taken as the resistance of the LDH film. The conductivity was determined using the resistance of the LDH film and the thickness and area of the LDH.

評価6:緻密性判定試験
LDHセパレータがガス不透過性を呈する程の緻密性を有することを確認すべく、緻密性判定試験を以下のとおり行った。まず、図7A及び7Bに示されるように、蓋の無いアクリル容器130と、このアクリル容器130の蓋として機能しうる形状及びサイズのアルミナ治具132とを用意した。アクリル容器130にはその中にガスを供給するためのガス供給口130aが形成されている。また、アルミナ治具132には直径5mmの開口部132aが形成されており、この開口部132aの外周に沿って試料載置用の窪み132bが形成されてなる。アルミナ治具132の窪み132bにエポキシ接着剤134を塗布し、この窪み132bにLDHセパレータ試料136を載置してアルミナ治具132に気密かつ液密に接着させた。そして、LDHセパレータ試料136が接合されたアルミナ治具132を、アクリル容器130の開放部を完全に塞ぐようにシリコーン接着剤138を用いて気密かつ液密にアクリル容器130の上端に接着させて、測定用密閉容器140を得た。この測定用密閉容器140を水槽142に入れ、アクリル容器130のガス供給口130aを圧力計144及び流量計146に接続して、ヘリウムガスをアクリル容器130内に供給可能に構成した。水槽142に水143を入れて測定用密閉容器140を完全に水没させた。このとき、測定用密閉容器140の内部は気密性及び液密性が十分に確保されており、LDHセパレータ試料136の一方の側が測定用密閉容器140の内部空間に露出する一方、LDHセパレータ試料136の他方の側が水槽142内の水に接触している。この状態で、アクリル容器130内にガス供給口130aを介してヘリウムガスを測定用密閉容器140内に導入した。圧力計144及び流量計146を制御してLDHセパレータ試料136内外の差圧が0.5atmとなる(すなわちヘリウムガスに接する側に加わる圧力が反対側に加わる水圧よりも0.5atm高くなる)ようにして、LDHセパレータ試料136から水中にヘリウムガスの泡が発生するか否かを観察した。その結果、ヘリウムガスに起因する泡の発生は観察されなかった場合に、LDHセパレータ試料136はガス不透過性を呈する程に高い緻密性を有するものと判定した。
Evaluation 6 : Fineness determination test In order to confirm that the LDH separator is dense enough to exhibit gas impermeability, a fineness determination test was conducted as follows. First, as shown in FIGS. 7A and 7B, an acrylic container 130 without a lid and an alumina jig 132 having a shape and a size that can function as a lid of the acrylic container 130 were prepared. The acrylic container 130 is formed with a gas supply port 130a for supplying a gas therein. Further, an opening 132a having a diameter of 5 mm is formed in the alumina jig 132, and a recess 132b for placing a sample is formed along the outer periphery of the opening 132a. The epoxy adhesive 134 was applied to the depression 132 b of the alumina jig 132, and the LDH separator sample 136 was placed on the depression 132 b and adhered to the alumina jig 132 in an airtight and liquid tight manner. Then, the alumina jig 132 to which the LDH separator sample 136 is bonded is adhered to the upper end of the acrylic container 130 in an airtight and liquid tight manner using the silicone adhesive 138 so as to completely close the opening of the acrylic container 130. The measurement sealed container 140 was obtained. The measurement airtight container 140 was placed in the water tank 142, and the gas supply port 130a of the acrylic container 130 was connected to the pressure gauge 144 and the flow meter 146 so that helium gas could be supplied into the acrylic container 130. The water 143 was put in the water tank 142, and the measurement sealed container 140 was completely submerged. At this time, the inside of the sealed container for measurement 140 is sufficiently airtight and liquid-tight, and one side of the LDH separator sample 136 is exposed to the internal space of the sealed container for measurement 140 while the LDH separator sample 136 is exposed. The other side of the water is in contact with the water in the water tank 142. In this state, helium gas was introduced into the acrylic container 130 through the gas supply port 130 a into the measurement sealed container 140. By controlling the pressure gauge 144 and the flow meter 146, the pressure difference between the inside and the outside of the LDH separator sample 136 is 0.5 atm (that is, the pressure applied to the side in contact with the helium gas is 0.5 atm higher than the water pressure applied to the opposite side) Then, it was observed whether bubbles of helium gas were generated from the LDH separator sample 136 in water. As a result, when generation of bubbles due to helium gas was not observed, it was determined that the LDH separator sample 136 had high density so as to exhibit gas impermeability.

評価7:He透過測定
He透過性の観点からLDHセパレータの緻密性を評価すべくHe透過試験を以下のとおり行った。まず、図8A及び図8Bに示されるHe透過度測定系310を構築した。He透過度測定系310は、Heガスを充填したガスボンベからのHeガスが圧力計312及び流量計314(デジタルフローメーター)を介して試料ホルダ316に供給され、この試料ホルダ316に保持されたLDHセパレータ318の一方の面から他方の面に透過させて排出させるように構成した。
Evaluation 7 : He Permeation Measurement In order to evaluate the compactness of the LDH separator from the viewpoint of He permeability, a He permeation test was performed as follows. First, the He permeability measurement system 310 shown in FIGS. 8A and 8B was constructed. In the He permeability measurement system 310, the He gas from the gas cylinder filled with the He gas is supplied to the sample holder 316 via the pressure gauge 312 and the flow meter 314 (digital flow meter), and the LDH held by the sample holder 316 It was configured to permeate from one side of the separator 318 to the other side to be discharged.

試料ホルダ316は、ガス供給口316a、密閉空間316b及びガス排出口316cを備えた構造を有するものであり、次のようにして組み立てた。まず、LDHセパレータ318の外周に沿って接着剤322を塗布して、中央に開口部を有する治具324(ABS樹脂製)に取り付けた。この治具324の上端及び下端に密封部材326a,326bとしてブチルゴム製のパッキンを配設し、さらに密封部材326a,326bの外側から、フランジからなる開口部を備えた支持部材328a,328b(PTFE製)で挟持した。こうして、LDHセパレータ318、治具324、密封部材326a及び支持部材328aにより密閉空間316bを区画した。支持部材328a,328bを、ガス排出口316c以外の部分からHeガスの漏れが生じないように、ネジを用いた締結手段330で互いに堅く締め付けた。こうして組み立てられた試料ホルダ316のガス供給口316aに、継手332を介してガス供給管334を接続した。   The sample holder 316 has a structure provided with a gas supply port 316a, a sealed space 316b and a gas discharge port 316c, and was assembled as follows. First, the adhesive 322 was applied along the outer periphery of the LDH separator 318 and attached to a jig 324 (made of ABS resin) having an opening at the center. Packing made of butyl rubber is disposed as sealing members 326a and 326b at the upper and lower ends of the jig 324, and support members 328a and 328b (made of PTFE are provided with openings made of flanges from the outside of the sealing members 326a and 326b) It was pinched by). Thus, the sealed space 316b is defined by the LDH separator 318, the jig 324, the sealing member 326a, and the support member 328a. The support members 328a and 328b were tightly tightened with each other by means of fastening means 330 using a screw so that no He gas leaked from portions other than the gas outlet 316c. The gas supply pipe 334 was connected to the gas supply port 316 a of the sample holder 316 thus assembled via the joint 332.

次いで、He透過度測定系310にガス供給管334を経てHeガスを供給し、試料ホルダ316内に保持されたLDHセパレータ318に透過させた。このとき、圧力計312及び流量計314によりガス供給圧と流量をモニタリングした。Heガスの透過を1〜30分間行った後、He透過度を算出した。He透過度の算出は、単位時間あたりのHeガスの透過量F(cm/min)、Heガス透過時にLDHセパレータに加わる差圧P(atm)、及びHeガスが透過する膜面積S(cm)を用いて、F/(P×S)の式により算出した。Heガスの透過量F(cm/min)は流量計314から直接読み取った。また、差圧Pは圧力計312から読み取ったゲージ圧を用いた。なお、Heガスは差圧Pが0.05〜0.90atmの範囲内となるように供給された。 Then, He gas was supplied to the He permeability measurement system 310 through the gas supply pipe 334, and permeated to the LDH separator 318 held in the sample holder 316. At this time, the gas supply pressure and flow rate were monitored by the pressure gauge 312 and the flow meter 314. After penetrating He gas for 1 to 30 minutes, the He permeability was calculated. The He permeability is calculated by the amount of He gas permeation F (cm 3 / min) per unit time, the differential pressure P (atm) applied to the LDH separator during He gas permeation, and the membrane area S (cm) through which He gas permeates. It calculated by the formula of F / (PxS) using 2 ). The permeation amount F (cm 3 / min) of He gas was read directly from the flow meter 314. Further, as the differential pressure P, a gauge pressure read from the pressure gauge 312 was used. The He gas was supplied such that the differential pressure P was in the range of 0.05 to 0.90 atm.

(6)評価結果
評価結果は以下のとおりであった。
‐評価1:得られたXRDプロファイルから、LDHセパレータに含まれる結晶相はLDH(ハイドロタルサイト類化合物)であることが同定された。
‐評価2:LDHセパレータの断面微構造のSEM画像は図9に示されるとおりであった。図9から分かるように、LDHが多孔質基材の厚さ方向の全域にわたって組み込まれていること、すなわち多孔質基材の孔が万遍なくLDHで埋まっていることが観察された。
‐評価3:EDS元素分析の結果、LDHセパレータから、LDH構成元素であるC、Al、Ti及びNiが検出された。すなわち、Al、Ti及びNiは水酸化物基本層の構成元素である一方、CはLDHの中間層を構成する陰イオンであるCO 2−に対応する。
‐評価4:70℃の水酸化カリウム水溶液に3週間ないし7週間浸漬させた後においても、LDHセパレータの微構造に変化はみられなかった。
‐評価5:LDHセパレータの伝導率は2.0mS/cmであった。
‐評価6:LDHセパレータはガス不透過性を呈する程に高い緻密性を有することが確認された。
‐評価7:LDHセパレータのHe透過度は0.0cm/min・atmであった。
(6) Evaluation results The evaluation results were as follows.
-Evaluation 1: From the obtained XRD profile, it was identified that the crystal phase contained in the LDH separator is LDH (hydrotalcite compound).
-Evaluation 2: The SEM image of the cross-sectional microstructure of the LDH separator was as shown in FIG. As can be seen from FIG. 9, it was observed that the LDH was incorporated throughout the thickness direction of the porous substrate, that is, the pores of the porous substrate were uniformly filled with the LDH.
Evaluation 3: As a result of EDS elemental analysis, LDH constituent elements C, Al, Ti and Ni were detected from the LDH separator. That is, Al, Ti and Ni are constituent elements of the hydroxide base layer, while C corresponds to CO 3 2− which is an anion constituting the intermediate layer of LDH.
Evaluation 4: No change was observed in the microstructure of the LDH separator even after immersion in a 70 ° C. aqueous potassium hydroxide solution for 3 to 7 weeks.
-Evaluation 5: The conductivity of the LDH separator was 2.0 mS / cm.
-Evaluation 6: It was confirmed that the LDH separator has high compactness so as to exhibit gas impermeability.
Evaluation 7: The He permeability of the LDH separator was 0.0 cm / min · atm.

10 亜鉛二次電池
11 電池要素
12 正極板
13 正極活物質層
14a 正極集電タブ
15 正極反応抑制構造
16 負極板
17 負極活物質層
18 負極集電体
18a 負極集電タブ
19 負極反応抑制構造
20 保液部材
21 電解液
22 LDHセパレータ
23 型
25 押し板
C 閉じられた辺
DS デッドスペース

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 zinc secondary battery 11 battery element 12 positive electrode plate 13 positive electrode active material layer 14a positive electrode current collection tab 15 positive electrode reaction suppression structure 16 negative electrode plate 17 negative electrode active material layer 18 negative electrode current collector 18a negative electrode current collection tab 19 negative electrode reaction suppression structure 20 Liquid holding member 21 Electrolyte 22 LDH separator 23 type 25 Push plate C Closed side DS Dead space

Claims (15)

正極活物質層及び正極集電体を含む正極板と、
亜鉛、酸化亜鉛、亜鉛合金及び亜鉛化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む負極活物質層、及び負極集電体を含む、負極板と、
前記正極板と前記負極板とを水酸化物イオン伝導可能に隔離する、層状複水酸化物(LDH)セパレータと、
電解液と、
を備えた亜鉛二次電池であって、
前記負極活物質層のサイズが前記正極活物質層のサイズよりも大きく、それにより前記負極活物質層がその外周に沿って前記正極活物質層と対向しない余剰外周領域を有しており、
前記亜鉛二次電池が、前記正極活物質層の端部における電気化学反応を抑制する正極反応抑制構造を有し、及び/又は前記負極活物質層の前記余剰外周領域における電気化学反応を抑制する負極反応抑制構造を有し、それにより前記正極活物質層の端部及び/又は前記負極活物質層の前記余剰外周領域における電気化学的活性が局所的に低減されている、亜鉛二次電池。
A positive electrode plate including a positive electrode active material layer and a positive electrode current collector,
A negative electrode plate comprising a negative electrode active material layer comprising at least one selected from the group consisting of zinc, zinc oxide, a zinc alloy and a zinc compound, and a negative electrode current collector,
A layered double hydroxide (LDH) separator, which separates the positive electrode plate and the negative electrode plate so as to allow hydroxide ion conduction;
An electrolytic solution,
A zinc secondary battery provided with
The size of the negative electrode active material layer is larger than the size of the positive electrode active material layer, whereby the negative electrode active material layer has an extra peripheral region along the outer periphery thereof not facing the positive electrode active material layer,
The zinc secondary battery has a positive electrode reaction suppression structure that suppresses an electrochemical reaction at an end of the positive electrode active material layer, and / or suppresses an electrochemical reaction in the surplus outer peripheral region of the negative electrode active material layer. A zinc secondary battery having a negative electrode reaction suppression structure, whereby the electrochemical activity in the end portion of the positive electrode active material layer and / or the extra peripheral region of the negative electrode active material layer is locally reduced.
前記正極反応抑制構造及び前記負極反応抑制構造の両方を有し、それにより前記正極活物質層の端部及び前記負極活物質層の前記余剰外周領域の両方における電気化学的活性が局所的に低減されている、請求項1に記載の亜鉛二次電池。   It has both the positive electrode reaction suppression structure and the negative electrode reaction suppression structure, thereby locally reducing the electrochemical activity in both the end of the positive electrode active material layer and the surplus outer peripheral region of the negative electrode active material layer The zinc secondary battery according to claim 1, which is 前記亜鉛二次電池が、前記正極活物質層の端部に隣接して前記正極反応抑制構造を有しており、前記正極反応抑制構造が、電気化学的に不活性な材料で構成される不活性部材を備え、該不活性部材が前記正極活物質層の端部を覆っている、請求項2に記載の亜鉛二次電池。   The zinc secondary battery has the positive electrode reaction suppression structure adjacent to an end of the positive electrode active material layer, and the positive electrode reaction suppression structure is formed of an electrochemically inactive material. The zinc secondary battery according to claim 2, comprising an active member, wherein the inactive member covers an end of the positive electrode active material layer. 前記不活性部材が、前記正極板の端部に隣接する、前記負極板の前記余剰外周領域と対向する領域を塞ぐスペーサをなしている、請求項3に記載の亜鉛二次電池。   The zinc secondary battery according to claim 3, wherein the inactive member is a spacer that is adjacent to an end of the positive electrode plate and closes a region facing the extra peripheral region of the negative electrode plate. 前記電気化学的に不活性な材料が高分子材料である、請求項3又は4に記載の亜鉛二次電池。   The zinc secondary battery according to claim 3, wherein the electrochemically inactive material is a polymer material. 前記亜鉛二次電池が、前記負極活物質層の前記余剰外周領域に隣接して前記負極反応抑制構造を有しており、前記負極反応抑制構造が、電気化学的に不活性な材料で構成される不活性部材を備え、該不活性部材が前記負極活物質層の前記余剰外周領域を覆っている、請求項2〜5のいずれか一項に記載の亜鉛二次電池。   The zinc secondary battery has the negative electrode reaction suppression structure adjacent to the surplus outer peripheral region of the negative electrode active material layer, and the negative electrode reaction suppression structure is made of an electrochemically inactive material. The zinc secondary battery according to any one of claims 2 to 5, further comprising an inactive member, wherein the inactive member covers the surplus outer peripheral region of the negative electrode active material layer. 前記電気化学的に不活性な材料が高分子材料である、請求項6に記載の亜鉛二次電池。   The zinc secondary battery according to claim 6, wherein the electrochemically inactive material is a polymer material. 前記負極活物質層の全体が、前記LDHセパレータで覆われており、
前記負極反応抑制構造が、前記LDHセパレータと前記負極活物質層の端部とが直接的又は間接的に密着する構造を有しており、それにより前記LDHセパレータと前記負極活物質層の前記端部との間に電解液溜まりを許容する余剰空間が存在しない、請求項1〜7のいずれか一項に記載の亜鉛二次電池。
The entire negative electrode active material layer is covered with the LDH separator,
The negative electrode reaction suppression structure has a structure in which the LDH separator and an end portion of the negative electrode active material layer are in direct or indirect contact with each other, thereby the ends of the LDH separator and the negative electrode active material layer The zinc secondary battery according to any one of claims 1 to 7, wherein there is no surplus space which allows an electrolytic solution pool between the part and the part.
前記亜鉛二次電池が、前記LDHセパレータと前記負極活物質層との間に保液部材をさらに備えており、該保液部材に前記電解液が含浸されている、請求項1〜8のいずれか一項に記載の亜鉛二次電池。   9. The zinc secondary battery according to any one of claims 1 to 8, further comprising a liquid retaining member between the LDH separator and the negative electrode active material layer, wherein the liquid retaining member is impregnated with the electrolytic solution. The zinc secondary battery according to any one of the preceding claims. 前記保液部材が不織布である、請求項9に記載の亜鉛二次電池。   The zinc secondary battery according to claim 9, wherein the liquid retaining member is a non-woven fabric. 前記LDHセパレータがLDHと多孔質基材とを含み、前記LDHセパレータが水酸化物イオン伝導性及びガス不透過性を呈するように前記LDHが前記多孔質基材の孔を塞いでいる、請求項1〜10のいずれか一項に記載の亜鉛二次電池。   The LDH separator blocks the pores of the porous substrate such that the LDH separator includes the LDH and the porous substrate, and the LDH separator exhibits hydroxide ion conductivity and gas impermeability. The zinc secondary battery as described in any one of 1-10. 前記多孔質基材が高分子材料製である、請求項11に記載の亜鉛二次電池。   The zinc secondary battery according to claim 11, wherein the porous substrate is made of a polymer material. 前記LDHが前記多孔質基材の厚さ方向の全域にわたって組み込まれている、請求項10〜12のいずれか一項に記載の亜鉛二次電池。   The zinc secondary battery according to any one of claims 10 to 12, wherein the LDH is incorporated throughout the thickness direction of the porous substrate. 前記正極活物質層が水酸化ニッケル及び/又はオキシ水酸化ニッケルを含み、それにより前記亜鉛二次電池がニッケル亜鉛二次電池をなす、請求項1〜13のいずれか一項に記載の亜鉛二次電池。   The zinc positive electrode according to any one of claims 1 to 13, wherein the positive electrode active material layer comprises nickel hydroxide and / or nickel oxyhydroxide, whereby the zinc secondary battery constitutes a nickel zinc secondary battery. Next battery. 前記正極活物質層が空気極層であり、それにより前記亜鉛二次電池が空気亜鉛二次電池をなす、請求項1〜13のいずれか一項に記載の亜鉛二次電池。

The zinc secondary battery according to any one of claims 1 to 13, wherein the positive electrode active material layer is an air electrode layer, whereby the zinc secondary battery forms an air zinc secondary battery.

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