JP2021082507A

JP2021082507A - 亜鉛電池

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Publication number: JP2021082507A
Application number: JP2019209721A
Authority: JP
Inventors: 美枝阿部; Mie Abe; 亮二大坪; Ryoji Otsubo
Original assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2019-11-20
Filing date: 2019-11-20
Publication date: 2021-05-27
Anticipated expiration: 2039-11-20
Also published as: JP7489184B2

Abstract

【課題】優れた寿命性能を有する亜鉛電池を提供する。【解決手段】正極と、負極と、正極及び負極間において正極に接する第１の多孔膜と、正極及び負極間において負極に接する第２の多孔膜と、を備え、第１の多孔膜の透気度と、第２の多孔膜の透気度が互いに異なる、亜鉛電池である。【選択図】なし

Description

本発明は、亜鉛電池に関する。

亜鉛負極を用いる亜鉛電池としては、ニッケル亜鉛電池、空気亜鉛電池、銀亜鉛電池等が知られている。例えば、ニッケル亜鉛電池は、水酸化カリウム水溶液等の水系電解液を用いる水系電池であることから、高い安全性を有すると共に、亜鉛電極とニッケル電極との組み合わせにより、水系電池としては高い起電力を有することが知られている。さらに、ニッケル亜鉛電池は、優れた入出力性能に加えて、低コストであることから、産業用途（例えば、バックアップ電源等の用途）及び自動車用途（例えば、ハイブリッド自動車等の用途）への適用可能性が検討されている。

ニッケル亜鉛電池は、多孔膜を介して対向する正極及び負極を備えている。ニッケル亜鉛電池に用いられる多孔膜としては、表面にニッケル層を有する微孔性フィルムセパレータが知られている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開平５−３４３０９６号公報

上記のような亜鉛電池においては、寿命性能を向上させることが求められている。

そこで、本発明は、優れた寿命性能を有する亜鉛電池を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、正極と、負極と、正極及び負極間において正極に接する第１の多孔膜と、正極及び負極間において負極に接する第２の多孔膜と、を備え、第１の多孔膜の透気度と、第２の多孔膜の透気度が互いに異なる、亜鉛電池を提供する。

この亜鉛電池では、好ましくは、第２の多孔膜の透気度が、第１の多孔膜の透気度よりも大きい。

この亜鉛電池では、好ましくは、第１の多孔膜の厚さと、第２の多孔膜の厚さとが互いに異なる。より好ましくは、第２の多孔膜の厚さが、第１の多孔膜の厚さよりも大きい。

第１の多孔膜及び第２の多孔膜が、好ましくはいずれもポリオレフィンを含む。

この亜鉛電池は、第１の多孔膜及び第２の多孔膜間における第３の多孔膜を更に備えてもよい。亜鉛電池は、ニッケル亜鉛電池であってもよい。

本発明によれば、優れた寿命性能を有する亜鉛電池を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

本明細書において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値と任意に組み合わせることができる。本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。「Ａ又はＢ」とは、Ａ及びＢのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。本明細書において、組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。また、本明細書において「層」との語は、平面図として観察したときに、全面に形成されている形状の構造に加え、一部に形成されている形状の構造も包含される。また、本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。

本実施形態に係る亜鉛電池（例えば亜鉛二次電池）としては、ニッケル亜鉛電池、空気亜鉛電池、銀亜鉛電池等が挙げられる。本実施形態に係る亜鉛電池の基本構成としては、従来の亜鉛電池と同様の構成を用いることができる。

一実施形態に係る亜鉛電池は、正極と、負極と、正極及び負極間において、正極に接する第１の多孔膜と、正極及び負極間において、負極に接する第２の多孔膜と、を備え、第１の多孔膜の透気度と、第２の多孔膜の透気度が互いに異なる、亜鉛電池である。このような亜鉛電池によれば、優れた寿命性能を得ることができる。

以下、本実施形態に係る亜鉛電池の一例として、ニッケル亜鉛電池について説明する。

本実施形態に係る亜鉛電池は、例えば、電槽、電解液及び電極群（例えば極板群）を備えている。電解液及び電極群は、電槽内に収容されている。本実施形態に係る亜鉛電池は、化成前及び化成後のいずれであってもよい。

電解液は、例えば、溶媒及び電解質を含有している。溶媒としては、水（例えばイオン交換水）等が挙げられる。電解質としては、塩基性化合物等が挙げられ、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）等のアルカリ金属水酸化物などが挙げられる。本実施形態に係る亜鉛電池は、アルカリ電解液を用いたアルカリ亜鉛電池として用いることができる。電解液は、溶媒及び電解質以外の成分を含有してもよく、例えば、リン酸カリウム、フッ化カリウム、炭酸カリウム、リン酸ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化亜鉛、酸化アンチモン、二酸化チタン等を含有してもよい。

電極群は、一実施形態において、正極（正極板等）と、負極（負極板等）と、正極及び負極間において正極に接する第１の多孔膜と、正極及び負極間において負極に接する第２の多孔膜と、を備える。電極群において、正極及び負極はそれぞれ複数あってもよく、その場合、複数の正極同士及び負極同士は、例えば、ストラップで連結されている。

正極は、例えば、正極集電体と、当該正極集電体に支持された正極材と、を有している。

正極集電体は、正極材からの電流の導電路を構成する。正極集電体は、例えば、平板状、シート状等の形状を有している。正極集電体は、発泡金属、エキスパンドメタル、パンチングメタル、金属繊維のフェルト状物等によって構成された三次元網目構造の集電体などであってもよい。正極集電体は、導電性及び耐アルカリ性を有する材料で構成されている。このような材料としては、例えば、正極の反応電位でも安定である材料（正極の反応電位よりも貴な酸化還元電位を有する材料、アルカリ水溶液中で基材表面に酸化被膜等の保護被膜を形成して安定化する材料など）を用いることができる。また、正極においては、副反応として電解液の分解反応が進行し酸素ガスが発生するが、酸素過電圧の高い材料はこのような副反応の進行を抑制できる点で好ましい。正極集電体を構成する材料の具体例としては、白金；ニッケル；ニッケル等の金属メッキを施した金属材料（銅、真鍮、鋼等）などが挙げられる。

正極材は、層状（正極材層）であってもよい。例えば、正極集電体上に正極材層が形成されていてもよく、正極集電体が三次元網目構造を有する場合には、正極集電体の網目の間に正極材が充填されていてもよい。

正極材は、正極活物質を含有する。正極活物質としては、オキシ水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）、水酸化ニッケル等が挙げられる。正極材は、例えば、満充電状態ではオキシ水酸化ニッケルを含有し、放電末状態では水酸化ニッケルを含有する。正極活物質の含有量は、例えば、正極材の全質量を基準として５０〜９５質量％であってもよい。

正極材は、添加剤を含有することができる。添加剤としては、結着剤、導電剤、膨張抑制剤等が挙げられる。結着剤としては、親水性又は疎水性のポリマー等が挙げられ、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリアクリル酸ナトリウム（ＳＰＡ）、フッ素系ポリマー（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等）などが挙げられる。結着剤の含有量は、例えば、正極活物質１００質量部に対して０．０１〜５質量部であってもよい。導電剤としては、コバルト化合物（金属コバルト、酸化コバルト、水酸化コバルト等）などが挙げられる。導電剤の含有量は、例えば、正極活物質１００質量部に対して１〜２０質量部であってもよい。膨張抑制剤としては、酸化亜鉛等が挙げられる。膨張抑制剤の含有量は、例えば、正極活物質１００質量部に対して０．０１〜５質量部であってもよい。

負極は、例えば、負極集電体と、当該負極集電体に支持された負極材とを有している。

負極集電体は、負極材からの電流の導電路を構成する。負極集電体は、例えば、平板状、シート状等の形状を有している。負極集電体は、発泡金属、エキスパンドメタル、パンチングメタル、金属繊維のフェルト状物等によって構成された三次元網目構造の集電体などであってもよい。負極集電体は、導電性及び耐アルカリ性を有する材料で構成されている。このような材料としては、例えば、負極の反応電位でも安定である材料（負極の反応電位よりも貴な酸化還元電位を有する材料、アルカリ水溶液中で基材表面に酸化被膜等の保護被膜を形成して安定化する材料など）を用いることができる。また、負極においては、副反応として電解液の分解反応が進行し水素ガスが発生するが、水素過電圧の高い材料はこのような副反応の進行を抑制できる点で好ましい。負極集電体を構成する材料の具体例としては、亜鉛；鉛；スズ；スズ等の金属メッキを施した金属材料（銅、真鍮、鋼、ニッケル等）などが挙げられる。

負極材は、層状（負極材層）であってもよい。例えば、負極集電体上に負極材層が形成されていてもよく、負極集電体が三次元網目構造を有する場合には、負極集電体の網目の間に負極材が充填されていてもよい。

本実施形態において負極材は、亜鉛を含む負極活物質を含有する。本実施形態に係る負極は、化成前及び化成後のいずれであってもよい。

亜鉛を含む負極活物質としては、金属亜鉛、酸化亜鉛、水酸化亜鉛等が挙げられる。負極材は、例えば、満充電状態では金属亜鉛を含有し、放電末状態では酸化亜鉛及び水酸化亜鉛を含有する。

負極活物質の含有量は、負極材の全質量を基準として下記の範囲が好ましい。負極活物質の含有量は、優れた寿命性能と放電性能とを両立しやすい観点から、５０質量％以上が好ましく、７０質量％以上がより好ましく、７５質量％以上が更に好ましい。負極活物質の含有量は、優れた寿命性能と放電性能とを両立しやすい観点から、９５質量％以下が好ましく、９０質量％以下がより好ましく、８５質量％以下が更に好ましい。これらの観点から、負極活物質の含有量は、５０〜９５質量％が好ましい。

負極材は、負極活物質以外の添加剤を含有することができる。添加剤としては、結着剤、導電剤等が挙げられる。結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレンオキシド、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。結着剤の含有量は、例えば、負極活物質１００質量部に対して０．５〜１０質量部であってもよい。導電剤としては、インジウム化合物（酸化インジウム等）などが挙げられる。導電剤の含有量は、例えば、負極活物質１００質量部に対して１〜２０質量部であってもよい。

本実施形態に係る亜鉛電池においては、電極群が、正極及び負極間において正極に接する第１の多孔膜と、正極及び負極間において負極に接する第２の多孔膜と、を備える。第１の多孔膜は、正極における正極材に接していてよく、この場合、電極群においては、正極集電体、正極材、及び第１の多孔膜がこの順に積層されていると見ることができる。また、第１の多孔膜は、正極集電体及び正極材を含む正極の表面全体に接していてもよく、この場合、電極群においては、第１の多孔膜によって正極が包まれていると見ることができる。同様に、第２の多孔膜は、負極における負極材に接していてよく、この場合、電極群においては、負極集電体、負極材、及び第２の多孔膜がこの順に積層されていると見ることができる。また、第２の多孔膜は、負極集電体及び負極材を含む負極の表面全体に接していてもよく、この場合、電極群においては、第２の多孔膜によって負極が包まれていると見ることができる。

第１の多孔膜及び第２の多孔膜は、それぞれ、多孔性を有する多孔体の膜である。第１の多孔膜及び第２の多孔膜（以下、これらをまとめて単に「多孔膜」ともいう）は、正極及び負極間を電気的に絶縁しつつもイオン透過性を有すること、正極側における酸化性及び負極側における還元性に対する耐性を備えること、耐アルカリ性を有すること等の条件を満たす多孔膜を用いることができる。多孔膜は、例えば、平板状、シート状等の形状を有していてよい。

多孔膜の材料としては、有機材料（樹脂材料等）、無機材料、有機無機材料などが挙げられる。樹脂材料としては、ポリアミド系ポリマー（例えばポリアミド）、オレフィン系ポリマー（ポリオレフィン）、ナイロン系ポリマー（例えばナイロン）等が挙げられる。多孔膜は、優れた寿命性能を得やすい観点から、ポリオレフィンを含むことが好ましい。ポリオレフィンとしては、電解液に対して安定性が高く、かつ、耐酸化性が高い観点から、ポリエチレン及びポリプロピレンからなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましい。無機材料としては、アルミナ、チタニア、二酸化珪素等の酸化物；窒化アルミニウム、窒化珪素等の窒化物；硫酸バリウム、硫酸カルシウム等の硫酸塩、；ハイドロタルサイト、マナセアイト等の層状複水酸化物などが挙げられる。有機無機材料としては、多孔性配位高分子（ＰＣＰ／ＭＯＦ）等が挙げられる。多孔膜の製造方法としては、特に限定されず、湿式法（相分離法）、乾式法（延伸開孔法）、メルトブロー、エレクトロスピニング等が挙げられる。

多孔膜は、親水化する観点から、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤等を含有してもよく、スルホン化処理、フッ素ガス処理、アクリル酸グラフト重合処理、コロナ放電処理、プラズマ処理等により表面処理が施されていてもよい。親水化することにより、電解液と馴染みやすく、充分な電流密度を得やすい。

多孔膜の平均細孔径は、放電性能等の電池性能に優れる観点から、それぞれ、好ましくは５０ｎｍ以上、より好ましくは６０ｎｍ以上、更に好ましくは７５ｎｍ以上であり、また、好ましくは１２０ｎｍ以下、より好ましくは１００ｎｍ以下、更に好ましくは９０ｎｍ以下である。多孔膜の平均細孔径は、水銀ポロシメーター（例えば、Ｍｉｃｔｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製、商品名：ＡｕｔｏＰｏｒｅＩＶ９５１０）により測定することができる。多孔膜の平均細孔径は、多孔膜の製造方法により調整できる。

本実施形態に係る亜鉛電池においては、優れた寿命性能を得る観点から、第１の多孔膜の透気度と、第２の多孔膜の透気度が互いに異なる。透気度は、膜に対する空気の透過性の尺度であり、ガーレー試験機法を用いて一定圧力差のもとで一定体積の空気が一定面積の膜を通過する秒数で示すことができる。多孔膜の透気度は、ガーレー式デンソメータ（例えば、株式会社安田精機製作所製、商品名：Ｎｏ．３２３ＧＵＲＬＥＹＴＹＰＥＤＥＮＳＯＭＥＴＥＲ、膜の面積：６４２ｍｍ^２（直径２８．６ｍｍ））により測定することができる。多孔膜の透気度は、多孔膜の製造方法により調整できる。

第１の多孔膜の透気度と第２の多孔膜の透気度はどちらが大きい値であってもよいが、優れた寿命性能を得やすい観点から、好ましくは、第２の多孔膜の透気度が第１の多孔膜の透気度よりも大きい。

第１の多孔膜の透気度に対する第２の多孔膜の透気度の比（第２の多孔膜の透気度／第１の多孔膜の透気度）は、優れた寿命性能を得やすい観点から、好ましくは０．８以上であり、より好ましくは１より大きく、更に好ましくは、１．０５以上、１．２以上、１．２５以上、１．５以上、２以上、２．３以上、２．５以上、３以上、又は３．５以上である。第１の多孔膜の透気度に対する第２の多孔膜の透気度の比は、好ましくは、１０以下、８以下、６以下、５以下、４以下、３以下、２以下、１．５以下、又は１．３以下である。

第１の多孔膜の透気度は、優れた寿命性能を得やすい観点から、好ましくは、５０ｓｅｃ／ｃｃ以上、より好ましくは１００ｓｅｃ／ｃｃ以上、更に好ましくは１２０ｓｅｃ／ｃｃ以上であり、また、好ましくは、８００ｓｅｃ／ｃｃ以下、より好ましくは６００ｓｅｃ／ｃｃ以下、更に好ましくは４００ｓｅｃ／ｃｃ以下、特に好ましくは３５０ｓｅｃ／ｃｃ以下である。

第２の多孔膜の透気度は、優れた寿命性能を得やすい観点から、好ましくは１５０ｓｅｃ／ｃｃ以上、より好ましくは２００ｓｅｃ／ｃｃ以上、更に好ましくは３００ｓｅｃ／ｃｃ以上、特に好ましくは３５０ｓｅｃ／ｃｃ以上であり、また、好ましくは、１２００ｓｅｃ／ｃｃ以下、より好ましくは１０００ｓｅｃ／ｃｃ以下、更に好ましくは８００ｓｅｃ／ｃｃ以下、特に好ましくは５００ｓｅｃ／ｃｃ以下である。

本実施形態に係る亜鉛電池においては、優れた寿命性能を得やすい観点から、好ましくは、第１の多孔膜の厚さと、第２の多孔膜の厚さとが互いに異なる。多孔膜の厚さとしては、厚さの平均値を用いることができる。例えば、１０ｃｍ×１０ｃｍ程度の多孔膜を５枚準備し、各多孔膜における任意の９箇所の厚さを測定し、厚さの平均値を多孔膜の厚さとして用いることができる。

第１の多孔膜の厚さと第２の多孔膜の厚さはどちらが大きい値であってもよいが、優れた寿命性能を得やすい観点から、好ましくは、第２の多孔膜の厚さが第１の多孔膜の厚さよりも大きい。

第１の多孔膜の厚さに対する第２の多孔膜の厚さの比（第２の多孔膜の厚さ／第１の多孔膜の厚さ）は、優れた寿命性能を得やすい観点から、好ましくは０．８以上であり、より好ましくは１より大きく、更に好ましくは、１．３以上、１．５以上、又は１．８以上である。第１の多孔膜の厚さに対する第２の多孔膜の厚さの比は、好ましくは、５以下、３以下、２．５以下、又は２以下である。

第１の多孔膜の厚さは、優れた寿命性能を得やすい観点から、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上、更に好ましくは１３μｍ以上、特に好ましくは１５μｍ以上であり、また、放電性能を維持しやすくする観点から、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以下、更に好ましくは３０μｍ以下、特に好ましくは２０μｍ以下である。

第２の多孔膜の厚さは、優れた寿命性能を得やすい観点から、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは１５μｍ以上、更に好ましくは２０μｍ以上、特に好ましくは２５μｍ以上であり、また、放電性能を維持しやすくする観点から、好ましくは８０μｍ以下、より好ましくは７０μｍ以下、更に好ましくは６０μｍ以下、特に好ましくは５０μｍ以下である。

以上説明した亜鉛電池は、種々の変形例をとり得る。例えば、他の一実施形態に係る亜鉛電池は、上述した第１の多孔膜及び第２の多孔膜間に、第３の多孔膜を更に備える。すなわち、この亜鉛電池は、正極と、負極と、正極及び負極間において正極に接する第１の多孔膜と、正極及び負極間において負極に接する第２の多孔膜と、第１の多孔膜及び第２の多孔膜間における第３の多孔膜と、を備える。

第３の多孔膜は、第１の多孔膜及び第２の多孔膜と同様の材料で形成されていてよく、第１の多孔膜及び第２の多孔膜とは異なる材料で形成されていてもよい。第３の多孔膜は、セルロース繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等の繊維で構成される不織布などであってもよい。

第３の多孔膜の平均細孔径は、例えば、２〜１０μｍであってよい。第３の多孔膜の透気度は、０．１〜１ｓｅｃ／１００ｃｃであってよい。第３の多孔膜の厚さは、例えば、１０〜３００μｍであってよい。第３の多孔膜の平均細孔径、透気度、及び厚さは、上述した方法と同様の方法により測定できる。

次に、上述した実施形態に係る亜鉛電池（ニッケル亜鉛電池）の製造方法を説明する。本実施形態に係るニッケル亜鉛電池の製造方法は、例えば、電極（正極及び負極）を得る電極製造工程と、電極を含む構成部材を組み立ててニッケル亜鉛電池を得る組立工程と、を備える。

電極製造工程では、正極及び負極を製造する。例えば、電極材（正極材及び負極材）の原料に対して溶媒（例えば水）を加えて混練することによりペースト状の電極材（電極材ペースト）を得た後、電極材ペーストを用いて電極材層を形成する。

正極材の原料としては、正極活物質の原料（例えば水酸化ニッケル）、添加剤（例えば前記結着剤）等が挙げられる。負極材の原料としては、負極活物質の原料（例えば金属亜鉛、酸化亜鉛及び水酸化亜鉛）、添加剤（例えば前記結着剤）等が挙げられる。

電極材層を形成する方法としては、例えば、電極材ペーストを集電体に塗布又は充填した後に乾燥することで電極材層を得る方法が挙げられる。電極材層は、必要に応じて、プレス等によって密度を高めてもよい。

組立工程では、例えば、まず、電極製造工程で得られた正極及び負極を、第１の多孔膜、及び第２の多孔膜を介して交互に積層し、正極同士及び負極同士をストラップで連結させて電極群を作製する。あるいは、正極を第１の多孔膜により包み、負極を第２の多孔膜により包んでもよい。必要に応じて、第１の多孔膜及び第２の多孔膜間に第３の多孔膜を配置して積層する。次いで、この電極群を電槽内に配置した後、電槽の上面に蓋体を接着して未化成のニッケル亜鉛電池を得る。

次いで、電解液を未化成のニッケル亜鉛電池の電槽内に注入した後、一定時間放置する。次いで、所定の条件にて充電を行うことで化成することによりニッケル亜鉛電池を得る。化成条件は、電極活物質（正極活物質及び負極活物質）の性状に応じて調整することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態では、正極がニッケル電極であるニッケル亜鉛電池（例えばニッケル亜鉛二次電池）の例を説明したが、亜鉛電池は、正極が空気極である空気亜鉛電池（例えば空気亜鉛二次電池）であってもよく、正極が酸化銀極である銀亜鉛電池（例えば銀亜鉛二次電池）であってもよい。

空気亜鉛電池の空気極としては、空気亜鉛電池に使用される公知の空気極を用いることができる。空気極は、例えば、空気極触媒、電子伝導性材料等を含む。空気極触媒としては、電子伝導性材料としても機能する空気極触媒を用いることができる。

空気極触媒としては、空気亜鉛電池における正極として機能するものを用いることが可能であり、酸素を正極活物質として利用可能な種々の空気極触媒が使用可能である。空気極触媒としては、酸化還元触媒機能を有するカーボン系材料（黒鉛等）、酸化還元触媒機能を有する金属材料（白金、ニッケル等）、酸化還元触媒機能を有する無機酸化物材料（ペロブスカイト型酸化物、二酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化コバルト、スピネル酸化物等）などが挙げられる。空気極触媒の形状は、特に限定されないが、例えば粒子状であってもよい。空気極における空気極触媒の含有量は、空気極の合計量に対して、５〜７０体積％であってもよく、５〜６０体積％であってもよく、５〜５０体積％であってもよい。

電子伝導性材料としては、導電性を有し、かつ、空気極触媒とセパレータとの間の電子伝導を可能とするものを用いることができる。電子伝導性材料としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック類；鱗片状黒鉛のような天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛等のグラファイト類；炭素繊維、金属繊維等の導電性繊維類；銅、銀、ニッケル、アルミニウム等の金属粉末類；ポリフェニレン誘導体等の有機電子伝導性材料；これらの任意の混合物などが挙げられる。電子伝導性材料の形状は、粒子状であってもよく、その他の形状であってもよい。電子伝導性材料は、空気極において厚さ方向に連続した相をもたらす形態で用いられることが好ましい。例えば、電子伝導性材料は、多孔質材料であってもよい。また、電子伝導性材料は、空気極触媒との混合物又は複合体の形態であってもよく、前述したように、電子伝導性材料としても機能する空気極触媒であってもよい。空気極における電子伝導性材料の含有量は、空気極の合計量に対して、１０〜８０体積％であってもよく、１５〜８０体積％であってもよく、２０〜８０体積％であってもよい。

銀亜鉛電池の酸化銀極としては、銀亜鉛電池に使用される公知の酸化銀極を用いることができる。酸化銀極は、例えば酸化銀（Ｉ）を含む。

以下、本発明の内容を実施例及び比較例を用いてより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

実施例及び比較例においては、下記の方法に従ってニッケル亜鉛電池を作製した。

＜ニッケル電極の作製＞
多孔度９６％、厚さ１．４ｍｍのスポンジ状ニッケル金属多孔体をロールプレスにより厚さ０．８ｍｍまで加圧成形した。次に、平均粒径が２０μｍのコバルト被覆水酸化ニッケル粉末７４質量部と添加剤（コバルト粉末７質量部、酸化亜鉛２．５質量部、水酸化カルシウム０．３質量部、カルボキシメチルセルロースの１．５質量％水溶液１６質量部）及び、ＰＴＦＥを６０質量％含有するＰＴＦＥディスパージョン（三井・デュポンフロロケミカル株式会社製、商品名：テフロン（登録商標）３１−ＪＲ）０．２質量部とを混合して正極材ペーストを得た。この正極材ペーストを上述のニッケル金属多孔体に充填した後、８０℃で６０分乾燥した。そして、ロールプレスにより厚さ（全厚）０．４１ｍｍまで加圧成形してニッケル電極を作製した。

＜亜鉛電極の作製＞
酸化亜鉛粉末５３質量部、亜鉛粉末７質量部、及び、添加剤（酸化インジウム３質量部）を混合して得られた混合粉末Ａに、ＰＴＦＥを６０質量％含有するＰＴＦＥディスパージョン（三井・デュポンフロロケミカル株式会社製、商品名：テフロン３１−ＪＲ）３質量部と水２９質量部とを合わせたＰＴＦＥ分散液Ｂを加え、剪断応力を加えながら乳鉢で１５分間混練してＡとＢの混練物を得た。次に、水５質量部を加えた後に１５分間混練して負極材ペーストを得た。この負極材ペーストをローラで１．０ｍｍまで圧延してシート化した後、所定寸法の２枚のシート（負極材）を切り取った。そして、２枚のシートを集電体（厚さ０．１ｍｍスズメッキ銅製のパンチングメタル）の両面に配置した後、加圧成形及び乾燥を施して厚さ（全厚）０．３８ｍｍの亜鉛電極を作製した。

＜多孔膜の準備＞
表１に示す膜厚、及び、透気度を有する多孔膜を２質量％の界面活性剤（ＳｉｇｍａＡｌｄｒｉｃｈ社製、非イオン性界面活性剤、商品名：ＴｒｉｔｏｎＸ−１００）水溶液中に１５分間浸漬させた。次に、多孔膜を水溶液から取り出した後に乾燥させニッケル亜鉛電池の作製に用いた。多孔膜の厚さは、マイクロメーター（株式会社ミツトヨ製、商品名：ＰＭＵ１５０−２５ＭＸ）により測定した。１０ｃｍ×１０ｃｍ程度の多孔膜を５枚準備し、各多孔膜における任意の９箇所の厚さを測定し、厚さの平均値を多孔膜の厚さとして用いた。多孔膜の透気度は、ガーレー式デンソメータ（株式会社安田精機製作所製、商品名：Ｎｏ．３２３ＧＵＲＬＥＹＴＹＰＥＤＥＮＳＯＭＥＴＥＲ）により測定した。

＜ニッケル亜鉛電池の作製＞
上述のニッケル電極２枚及び亜鉛電極３枚のそれぞれを上述の多孔膜で包んだ。多孔膜に包まれたニッケル電極及び亜鉛電極を、不織布（平均細孔径：６μｍ、透気度：０．５ｓｅｃ／１００ｃｃ、厚さ：１００μｍ、構成材料：セルロース）を介して交互に積層した後、同極性の極板同士をスポット溶接で連結させて極板群を作製した。この極板群を電槽内に配置して未化成のニッケル亜鉛電池を得た。水酸化リチウム１質量％を含む水酸化カリウム３０質量％水溶液を電解液として未化成のニッケル亜鉛電池に注入した。その後、２５℃の環境下において、電流値３４ｍＡで３００ｍＡｈの充電を行った後、電流値１７０ｍＡで１．０Ｖまで放電した。続いて、電流値６０ｍＡ、３６０ｍＡｈの充電を行った後、電流値１７０ｍＡで１．３Ｖまで放電した。充放と放電との間には１時間の休止を入れた。また、充電時の過充電を防止するため、上限電圧を２．２Ｖに設定している。このようにして設計容量３４０ｍＡｈのニッケル亜鉛電池を作製した。

＜電池性能評価＞
前記ニッケル亜鉛電池を用いてサイクル寿命性能の評価を行った。結果を表１に示す。

（サイクル寿命性能評価）
２５℃の環境下において、電流値３４０ｍＡ（１Ｃ）で１．９Ｖまで定電流充電した後、電流値が１７ｍＡ（０．０５Ｃ）に到達するまで定電圧充電することによりニッケル亜鉛電池の充電を行い、さらに、電池電圧が１．１Ｖに到達するまで１７０ｍＡ（０．５Ｃ）の定電流でニッケル亜鉛電池の放電を行うことを１サイクルとする試験を繰り返し行った。充電末端の電流値が１サイクル目の充電末端の電流値に対して１１５％を超えた場合に短絡が発生したものとして試験を終了し、試験終了までに行ったサイクル数によってサイクル寿命性能を評価した。サイクル数が２００サイクル以上である場合を良好であると判断した。

電流値に関する前記「Ｃ」とは、満充電状態から定格容量を定電流放電するときの電流の大きさを相対的に表したものである。前記「Ｃ」は、“放電電流値（Ａ）／電池容量（Ａｈ）”を意味する。例えば、定格容量を１時間で放電させることができる電流を「１Ｃ」、２時間で放電させることができる電流を「０．５Ｃ」と表現する。

Claims

正極と、
負極と、
前記正極及び前記負極間において前記正極に接する第１の多孔膜と、
前記正極及び前記負極間において前記負極に接する第２の多孔膜と、を備え、
前記第１の多孔膜の透気度と、前記第２の多孔膜の透気度が互いに異なる、亜鉛電池。
前記第２の多孔膜の透気度が、前記第１の多孔膜の透気度よりも大きい、請求項１に記載の亜鉛電池。
前記第１の多孔膜の厚さと、前記第２の多孔膜の厚さとが互いに異なる、請求項１又は２に記載の亜鉛電池。
前記第２の多孔膜の厚さが、前記第１の多孔膜の厚さよりも大きい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の亜鉛電池。
前記第１の多孔膜及び前記第２の多孔膜がいずれもポリオレフィンを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の亜鉛電池。
前記第１の多孔膜及び前記第２の多孔膜間における第３の多孔膜を更に備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の亜鉛電池。
ニッケル亜鉛電池である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の亜鉛電池。