JP2023055467A - Positive electrode for storage battery and bismuth-zinc storage battery - Google Patents

Positive electrode for storage battery and bismuth-zinc storage battery Download PDF

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賢 小川
Masaru Ogawa
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Abstract

To provide a method for sufficiently preventing oxygen evolution in a positive electrode for a storage battery.SOLUTION: A positive electrode used in a storage battery is a positive electrode for a storage battery, containing an active material containing 50% by mass or more of bismuth.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、蓄電池用正極及びビスマス亜鉛蓄電池に関する。より詳しくは、特にビスマス亜鉛蓄電池に用いられる蓄電池用正極、これを用いて構成されるビスマス亜鉛蓄電池、バイポーラ電極、その積層体、及び、バイポーラ電極又はその積層体を用いて構成されるバイポーラ型蓄電池に関する。 The present invention relates to positive electrodes for storage batteries and bismuth-zinc storage batteries. More specifically, a positive electrode for a storage battery particularly used in a bismuth-zinc storage battery, a bismuth-zinc storage battery constructed using the same, a bipolar electrode, a laminate thereof, and a bipolar type storage battery constructed using a bipolar electrode or a laminate thereof Regarding.

近年、小型携帯機器から自動車等の大型用途まで多くの産業において、電池の重要性が急速に高まっている。例えば、亜鉛種を負極活物質とする亜鉛負極が、電池の普及とともに古くから研究されてきており、特に、空気・亜鉛一次電池、マンガン・亜鉛一次電池、銀・亜鉛一次電池は実用化され、広く世界で使用されている。
またビスマス・亜鉛一次電池が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
In recent years, the importance of batteries has rapidly increased in many industries, from small portable devices to large applications such as automobiles. For example, zinc negative electrodes using zinc species as the negative electrode active material have been studied for a long time with the spread of batteries. Widely used in the world.
A bismuth-zinc primary battery has also been proposed (see, for example, Patent Document 1).

更に、類焼の懸念のない、充電可能な水系蓄電池として亜鉛蓄電池が開発され、ニッケル正極を用いたアルカリ蓄電池が検討されている(例えば、特許文献2、3参照)。 Furthermore, a zinc storage battery has been developed as a rechargeable water-based storage battery that does not spread fire, and an alkaline storage battery using a nickel positive electrode is being studied (see Patent Documents 2 and 3, for example).

また長寿命かつ安全な電池としてバイポーラ型ニッケル水素電池が開発され(例えば、特許文献4参照)、ハイブリッド自動車等にすでに使われている。 Also, a bipolar nickel-metal hydride battery has been developed as a long-life and safe battery (see, for example, Patent Document 4), and is already used in hybrid vehicles and the like.

特表2009-543313号公報Japanese Patent Publication No. 2009-543313 特表2008-539559号公報Japanese Patent Publication No. 2008-539559 特開2017-182996号公報JP 2017-182996 A 特開2018-28982号公報JP 2018-28982 A

ニッケル正極を用いると、充電末期には水の電気分解反応(酸素発生反応)が生じる。正極で酸素発生反応が生じると、正極と負極の間で充電量の不一致が生じたり、発生した酸素の影響で電解液が漏れたりするおそれがある。従来のニッケル正極を用いたアルカリ蓄電池では、生じる酸素を吸収する機構を設けるか、酸素が発生しないように充電量を制限する等の対策を取る必要があった。
正極活物質としてニッケルを用いるバイポーラ電極においても、同様に酸素が発生する課題があった。
When a nickel positive electrode is used, a water electrolysis reaction (oxygen generation reaction) occurs at the end of charging. If an oxygen-producing reaction occurs in the positive electrode, there is a risk that the amount of charge will be inconsistent between the positive electrode and the negative electrode, or that the generated oxygen will cause the electrolyte to leak. In a conventional alkaline storage battery using a nickel positive electrode, it was necessary to take measures such as providing a mechanism for absorbing the generated oxygen or limiting the amount of charge so as not to generate oxygen.
A bipolar electrode using nickel as a positive electrode active material also has the problem of generating oxygen.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、蓄電池用正極における酸素発生を充分に防止する方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for sufficiently preventing oxygen generation in a positive electrode for a storage battery.

本発明者らは、蓄電池用正極における酸素発生を充分に防止する方法について種々検討し、亜鉛に対する酸素発生電位(約1.8V)よりも充分に卑な電位(約0.7V)であるビスマスを活物質の主成分とした蓄電池用正極を用いれば、水の電気分解反応を充分に抑制することができることを見出した。また、本発明者らは、この蓄電池用正極が、充電途中では、電位カーブが非常に平坦であり、温度変化等による電圧(正極と負極との間の電圧である端子間電圧)の変動量も充分に小さいものであるとともに、ビスマスの充電反応が完了すると電圧が急激に上昇するため、充電停止のタイミングにより充電毎の充電量が大きく変動することを防止しながら、過充電により酸素が発生する前に容易に充電を停止することができることを見出した。更に、本発明者らは、バイポーラ電極において、正極活物質をビスマス種とすることでも同様に酸素発生を充分に防止することができることを見出し、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。 The present inventors have studied various methods for sufficiently preventing oxygen generation in the positive electrode for storage batteries, and found that bismuth, which is a sufficiently base potential (about 0.7 V) than the oxygen generation potential for zinc (about 1.8 V) It was found that the electrolysis reaction of water can be sufficiently suppressed by using a positive electrode for a storage battery in which is the main component of the active material. In addition, the inventors of the present invention have found that the positive electrode for a storage battery has a very flat potential curve during charging, and the amount of change in voltage (voltage between the terminals, which is the voltage between the positive electrode and the negative electrode) due to temperature changes etc. is sufficiently small, and the voltage rises sharply when the charging reaction of bismuth is completed. It has been found that charging can be easily stopped before charging. Furthermore, the present inventors found that oxygen generation can be sufficiently prevented in a bipolar electrode by using bismuth species as the positive electrode active material, and conceived that the above problems can be solved successfully. have arrived at the present invention.

すなわち本発明は、蓄電池に用いられる正極であって、該正極は、ビスマスの質量割合が50質量%以上である活物質を含むことを特徴とする蓄電池用正極である。
本発明はまた、ビスマス種を含む正極活物質を含んで構成されることを特徴とするバイポーラ電極でもある。
That is, the present invention is a positive electrode for use in a storage battery, characterized in that the positive electrode contains an active material containing 50% by mass or more of bismuth.
The present invention is also a bipolar electrode characterized by comprising a cathode active material containing bismuth species.

本発明の蓄電池用正極又はバイポーラ電極によれば、充電時の酸素発生を充分に防止するともに、充電を安定的に停止することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the positive electrode or bipolar electrode for storage batteries of this invention, oxygen generation at the time of charge can be fully prevented, and charge can be stopped stably.

本発明の蓄電池用正極を用いて構成されるビスマス亜鉛蓄電池の構成を例示する模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which illustrates the structure of the bismuth zinc storage battery comprised using the positive electrode for storage batteries of this invention. 本発明のビスマス亜鉛蓄電池の一実施形態における初回放電容量を示すグラフである。4 is a graph showing initial discharge capacity in one embodiment of the bismuth-zinc storage battery of the present invention. 本発明のビスマス亜鉛蓄電池の一実施形態における充放電容量に対する端子間電圧を示すグラフである。1 is a graph showing terminal voltage versus charge/discharge capacity in an embodiment of a bismuth-zinc storage battery of the present invention. 本発明のビスマス亜鉛蓄電池の一実施形態における充放電容量に対する端子間電圧を示すグラフである。1 is a graph showing terminal voltage versus charge/discharge capacity in an embodiment of a bismuth-zinc storage battery of the present invention. 本発明のバイポーラ電極の積層体の構成を例示する模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of a laminate of bipolar electrodes according to the present invention. 本発明の積層体において短絡が生じる場合を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a case where a short circuit occurs in the laminate of the present invention; 本発明のバイポーラ電極の構成を例示する模式図である。1 is a schematic diagram illustrating the configuration of a bipolar electrode of the present invention; FIG. 本発明のバイポーラ電極の積層体の構成を例示する模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of a laminate of bipolar electrodes according to the present invention. 本発明のバイポーラ型蓄電池の一実施形態における放電容量に対する放電電圧を示すグラフである。4 is a graph showing discharge voltage versus discharge capacity in one embodiment of the bipolar storage battery of the present invention. 本発明のバイポーラ電極の構成を例示する模式図である。1 is a schematic diagram illustrating the configuration of a bipolar electrode of the present invention; FIG. 本発明のバイポーラ電極の積層体の構成を例示する模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of a laminate of bipolar electrodes according to the present invention. 本発明のバイポーラ型蓄電池の一実施形態における放電容量に対する放電電圧を示すグラフである。4 is a graph showing discharge voltage versus discharge capacity in one embodiment of the bipolar storage battery of the present invention.

以下に本発明を詳述する。
なお、以下において記載する本発明の個々の形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の形態である。
The present invention will be described in detail below.
A combination of two or more of the individual aspects of the present invention described below is also an aspect of the present invention.

(蓄電池用正極)
本発明の蓄電池用正極は、ビスマスの質量割合が50質量%以上である活物質を含む。言い換えれば、本発明の蓄電池用正極は、活物質として、ビスマスの質量割合が50質量%以上である化合物を含む。上記活物質におけるビスマスの質量割合は、活物質である化合物中のビスマス元素の質量割合をいい、これが50質量%以上であることを、本明細書中、ビスマスを活物質の主成分として含む、ともいう。例えば、活物質である酸化ビスマス(Bi)は、分子量が465.96(208.98×2+16.00×3)であり、活物質におけるビスマスの質量割合が89.7質量%({(208.98×2)/465.96}×100)である。また、活物質であるビスマスの単体は、活物質におけるビスマスの質量割合が100質量%であり、これもビスマスの質量割合が50質量%以上である活物質である。
上記活物質におけるビスマスの質量割合は、60質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましい。また、該活物質におけるビスマスの質量割合は、その上限値は特に限定されず、100質量%であってもよい。
上記のようにビスマスの質量割合が特定された活物質の質量割合は、本発明の蓄電池用正極に含まれる活物質の合計量に対して、50質量%以上であることが好ましい。該活物質の質量割合は、その上限値は特に限定されず、100質量%であってもよい。
(Positive electrode for storage battery)
The positive electrode for a storage battery of the present invention contains an active material containing 50% by mass or more of bismuth. In other words, the positive electrode for a storage battery of the present invention contains, as an active material, a compound containing 50% by mass or more of bismuth. The mass ratio of bismuth in the active material refers to the mass ratio of the bismuth element in the compound that is the active material, and this is 50% by mass or more. Also called For example, bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), which is the active material, has a molecular weight of 465.96 (208.98×2+16.00×3), and the mass ratio of bismuth in the active material is 89.7% by mass ({ (208.98*2)/465.96}*100). In addition, the simple substance of bismuth, which is the active material, has a bismuth mass ratio of 100% by mass in the active material, and is also an active material having a bismuth mass ratio of 50% by mass or more.
The mass ratio of bismuth in the active material is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and even more preferably 80% by mass or more. Moreover, the upper limit of the mass ratio of bismuth in the active material is not particularly limited, and may be 100% by mass.
The mass ratio of the active material in which the mass ratio of bismuth is specified as described above is preferably 50% by mass or more with respect to the total amount of the active material contained in the positive electrode for a storage battery of the present invention. The upper limit of the mass ratio of the active material is not particularly limited, and may be 100% by mass.

また本発明の蓄電池用正極に含まれる活物質の合計量に対するビスマスの質量割合が50質量%以上であることが好ましい。
本発明の蓄電池用正極の好ましい実施形態の一つは、蓄電池用正極に含まれる活物質の合計量に対するビスマスの質量割合が50質量%以上である蓄電池用正極である。
なお、活物質の中に、導電助剤としても機能するものがある場合は、導電助剤ではなく活物質に含める。
上記活物質の合計量に対して、ビスマスの質量割合は、60質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることがさらに好ましい。
上記活物質の合計量に対して、ビスマスの質量割合は、100質量%以下であることが好ましく、99質量%以下であることがより好ましい。
本明細書中、上記活物質の合計量に対するビスマスの質量割合は、活物質に対する蛍光X線分析法により測定されるものである。
Moreover, it is preferable that the mass ratio of bismuth to the total amount of active materials contained in the positive electrode for a storage battery of the present invention is 50% by mass or more.
One preferred embodiment of the positive electrode for storage battery of the present invention is a positive electrode for storage battery in which the mass ratio of bismuth to the total amount of active materials contained in the positive electrode for storage battery is 50% by mass or more.
If the active material also functions as a conductive aid, it is included in the active material instead of the conductive aid.
The mass ratio of bismuth is more preferably 60% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, relative to the total amount of the active materials.
The mass ratio of bismuth is preferably 100% by mass or less, more preferably 99% by mass or less, relative to the total amount of the active materials.
In this specification, the mass ratio of bismuth to the total amount of the active material is measured by fluorescent X-ray analysis of the active material.

上記活物質としては、ビスマス単体、酸化ビスマス、ビスマス元素と他の金属元素の少なくとも1種とを含む複合金属酸化物等が挙げられる。上記活物質は、更に、ビスマス元素を含まない活物質を含んでいてもよいが、活物質中、ビスマス元素を含まない活物質の含有割合が、10質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましく、0.1質量%以下であることが更に好ましい。また、上記活物質は、ビスマス元素を
含まない活物質を実質的に含有しないことが特に好ましい。
Examples of the active material include bismuth alone, bismuth oxide, and composite metal oxides containing a bismuth element and at least one other metal element. The active material may further contain an active material containing no bismuth element, but the content of the active material containing no bismuth element in the active material is preferably 10% by mass or less, % or less, and even more preferably 0.1 mass % or less. Moreover, it is particularly preferable that the active material does not substantially contain an active material that does not contain a bismuth element.

上記活物質は、平均粒子径が1nm~50μmであることが好ましい。より好ましくは10nm~10μmであり、更に好ましくは30nm~5μmであり、特に好ましくは、100nm~1μmである。
上記平均粒子径は、動的光散乱法による粒度分布測定により得られる、体積基準の粒度分布における平均粒子径である。
動的光散乱法による粒度分布測定器としては、大塚電子株式会社製 濃厚系粒径アナライザー FPAR-1000ASが用いられる。測定対象を分散媒(0.2%ヘキサメタりん酸ナトリウム含有イオン交換水)で希釈したものを測定試料とする。
The active material preferably has an average particle size of 1 nm to 50 μm. It is more preferably 10 nm to 10 μm, still more preferably 30 nm to 5 μm, and particularly preferably 100 nm to 1 μm.
The average particle size is an average particle size in a volume-based particle size distribution obtained by particle size distribution measurement using a dynamic light scattering method.
As the particle size distribution measuring device by the dynamic light scattering method, a concentrated particle size analyzer FPAR-1000AS manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. is used. A measurement sample is obtained by diluting the measurement target with a dispersion medium (ion-exchanged water containing 0.2% sodium hexametaphosphate).

上記活物質の質量割合は、蓄電池用正極に含まれる活物質、保水成分、ポリマー、及び、導電助剤の各固形分の合計含有量100質量%に対して、10~99質量%であることが好ましい。該活物質の質量割合は、より好ましくは、20~97質量%であり、更に好ましくは、30~95質量%であり、特に好ましくは、40~93質量%である。
なお、本発明の蓄電池用正極が、上記保水成分、ポリマー、導電助剤のいずれか1つ以上を含まない場合、上記合計含有量は、含まない成分を除いた含有量である。
The mass ratio of the active material is 10 to 99% by mass with respect to 100% by mass of the total solid content of the active material, water retention component, polymer, and conductive aid contained in the positive electrode for storage battery. is preferred. The mass ratio of the active material is more preferably 20 to 97 mass %, still more preferably 30 to 95 mass %, and particularly preferably 40 to 93 mass %.
When the positive electrode for a storage battery of the present invention does not contain any one or more of the water retention component, the polymer, and the conductive aid, the total content is the content excluding the components not included.

本発明の蓄電池用正極は、更に、保水成分を含むことが好ましい。
上記保水成分とは、電極反応に必要な水分を活物質近傍で保持する成分のことである。必要に応じて水分の出し入れができる物質で構成されることが好ましい。
上記保水成分は、例えばビスマスの電気化学反応が下記式(1)の通りであり、蓄電池用正極やバイポーラ電極の充電反応の際に水を消費するところ、この水を保持し、充電反応に供給することができるものである。
Bi+3HO+6e ⇔ 2Bi+6OH(1)
上記保水成分としては、ケイ酸、シリカゲル、ゼオライト等の粘土鉱物;綿、麻等の天然繊維;ポリアミド、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸(塩)等の保水性ポリマー;糖類;比表面積が100m/g以上のカーボン材料等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用できる。
本発明の蓄電池用正極が更に保水成分を含むことにより、蓄電池用正極における充電反応に水を供給するためにセパレータの蓄電池用正極側に保水性高分子膜を追加的に配置する必要がなくなるため、電極間距離を充分に短くし、蓄電池の内部抵抗を小さくすることも可能である。
The positive electrode for a storage battery of the present invention preferably further contains a water-retaining component.
The water-retaining component is a component that retains water necessary for electrode reaction in the vicinity of the active material. It is preferably composed of a material that allows moisture to be taken in and out as necessary.
For example, the electrochemical reaction of bismuth is as shown in the following formula (1), and when water is consumed during the charging reaction of a positive electrode for a storage battery or a bipolar electrode, the water retaining component retains this water and supplies it to the charging reaction. It is something that can be done.
Bi 2 O 3 +3H 2 O+6e ⇔ 2Bi+6OH (1)
Clay minerals such as silicic acid, silica gel, and zeolite; natural fibers such as cotton and hemp; water-retaining polymers such as polyamide, polyimide, polyvinyl alcohol, and polyacrylic acid (salts); sugars; 2 /g or more carbon materials, etc., and one or more of these can be used.
Since the positive electrode for storage battery of the present invention further contains a water-retaining component, it becomes unnecessary to additionally dispose a water-retaining polymer film on the positive electrode side for storage battery of the separator in order to supply water to the charging reaction in the positive electrode for storage battery. It is also possible to sufficiently shorten the distance between the electrodes and reduce the internal resistance of the storage battery.

中でも、本発明の蓄電池用正極における上記保水成分は、比表面積が100m/g以上のカーボン材料であることが好ましい。なお、従来のニッケルを活物質の主成分として含むニッケル正極では、カーボン材料の酸化分解を充分に抑制できなかったところ、本発明の蓄電池用正極は、電位的に卑なビスマスを活物質の主成分として含むことにより、カーボン材料の酸化分解を充分に抑制することができる。
比表面積が100m/g以上のカーボン材料としては、特に限定されないが、活性炭、カーボンブラック、酸素含有官能基を導入することにより親水処理したカーボン等が好適なものとして挙げられ、中でも活性炭が、本発明の好ましい実施形態の1つである。
蓄電池用正極へ活性炭やその他の比表面積が100m/g以上のカーボン材料を導入すると、保水性を確保できるとともに該カーボン材料の充放電反応により電気二重層容量を得ることができ、蓄電池用正極におけるビスマスの反応が追いつかない高出入力電流を一時的にこの電気二重層に蓄えることで蓄電池の出力性能を向上できる。
上記保水成分は、上述した比表面積が100m/g以上のカーボン材料以外の保水成分であることもまた本発明の好ましい実施形態の1つである。電気二重層容量が得られない場合、ビスマスの充電反応が完了した際に電圧がより一層急激に上昇するため、充電停止のタイミングにより充電毎の充電量が変動することをより一層防止することができる。
なお、保水成分であるカーボン材料のうち、グラファイト構造を有するものは、導電性カーボンとしても働く。
Above all, the water-retaining component in the positive electrode for storage battery of the present invention is preferably a carbon material having a specific surface area of 100 m 2 /g or more. In the conventional nickel positive electrode containing nickel as the main component of the active material, the oxidative decomposition of the carbon material could not be sufficiently suppressed. By including it as a component, oxidative decomposition of the carbon material can be sufficiently suppressed.
The carbon material having a specific surface area of 100 m 2 /g or more is not particularly limited, but preferred examples include activated carbon, carbon black, and carbon treated to be hydrophilic by introducing an oxygen-containing functional group. It is one of the preferred embodiments of the present invention.
When activated carbon or other carbon material having a specific surface area of 100 m 2 /g or more is introduced into the positive electrode for a storage battery, it is possible to secure water retention and obtain an electric double layer capacity by the charge-discharge reaction of the carbon material. The output performance of the storage battery can be improved by temporarily storing in this electric double layer a high input/output current that cannot keep up with the reaction of bismuth in the battery.
It is also one of preferred embodiments of the present invention that the water-retaining component is a water-retaining component other than the above-described carbon material having a specific surface area of 100 m 2 /g or more. When the electric double layer capacity cannot be obtained, the voltage rises more rapidly when the charging reaction of bismuth is completed. Therefore, it is possible to further prevent the charge amount from fluctuating at each charge depending on the timing of stopping charging. can.
Among carbon materials that are water-retaining components, those having a graphite structure also work as conductive carbon.

上記保水成分(好ましくは、カーボン材料)は、比表面積が200m/g以上であることが好ましく、300m/g以上であることがより好ましく、400m/g以上であることが更に好ましい。
上記比表面積は、その上限値は特に限定されないが、通常2600m/g以下であり、1000m/g以下であることが好ましい。
上記比表面積は、窒素吸着BET法で比表面積測定装置により測定されるものである。
The water-retaining component (preferably carbon material) preferably has a specific surface area of 200 m 2 /g or more, more preferably 300 m 2 /g or more, and even more preferably 400 m 2 /g or more.
Although the upper limit of the specific surface area is not particularly limited, it is usually 2600 m 2 /g or less, preferably 1000 m 2 /g or less.
The specific surface area is measured by the nitrogen adsorption BET method with a specific surface area measuring device.

上記保水成分の質量割合は、蓄電池用正極に含まれる活物質、保水成分、ポリマー、及び、導電助剤の各固形分の合計含有量100質量%に対して、0.1~80質量%であることが好ましい。該保水成分の質量割合は、より好ましくは、0.3~70質量%であり、更に好ましくは、0.5~60質量%であり、特に好ましくは、1~50質量%である。
なお、本明細書中、上記保水成分は、活物質以外のものをいう。
The mass ratio of the water retention component is 0.1 to 80% by mass with respect to 100% by mass of the total solid content of each solid content of the active material, water retention component, polymer, and conductive aid contained in the positive electrode for storage battery. Preferably. The mass ratio of the water-retaining component is more preferably 0.3 to 70% by mass, still more preferably 0.5 to 60% by mass, and particularly preferably 1 to 50% by mass.
In addition, in this specification, the above water-retaining component refers to a substance other than the active material.

本発明の蓄電池用正極は、更に、ポリマーを含むことが好ましい。
上記ポリマーとしては、ポリエチレンやポリプロピレン等の炭化水素部位含有ポリマー;ポリスチレン等の芳香族基含有ポリマー;アルキレングリコール等のエーテル基含有ポリマー;ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のハロゲン含有ポリマー;エポキシ樹脂;スルホン酸塩含有ポリマー;第四級アンモニウム塩や第四級ホスホニウム塩含有ポリマー;陽イオン・陰イオン交換膜等に使用されるイオン交換性重合体;共役ジエン系ポリマー;ポリエチレンイミン等のアミノ基含有ポリマー;カルバメート基部位含有ポリマー;カルバミド基部位含有ポリマー;エポキシ基部位含有ポリマー;複素環、及び/又は、イオン化した複素環部位含有ポリマー;ポリマーアロイ;ヘテロ原子含有ポリマーなどが挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用できる。これらのポリマーは、蓄電池用正極の活物質のバインダーとしてはたらき、クラックの発生を防止できる。
The positive electrode for storage battery of the present invention preferably further contains a polymer.
Examples of the above polymers include hydrocarbon moiety-containing polymers such as polyethylene and polypropylene; aromatic group-containing polymers such as polystyrene; ether group-containing polymers such as alkylene glycol; halogen-containing polymers such as polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, and polytetrafluoroethylene. Polymer; Epoxy resin; Sulfonate-containing polymer; Quaternary ammonium salt or quaternary phosphonium salt-containing polymer; Ion-exchange polymer used for cation/anion exchange membranes; carbamate group site-containing polymer; carbamide group site-containing polymer; epoxy group site-containing polymer; heterocyclic and/or ionized heterocyclic site-containing polymer; One or more of these can be used. These polymers act as a binder for the active material of the positive electrode for storage batteries, and can prevent the occurrence of cracks.

上記ポリマーは、中でも、共役ジエン系ポリマーであることが好ましい。
上記共役ジエン系ポリマーとしては、スチレン-ブタジエン系ポリマー(SBR)、カルボキシ変性スチレン-ブタジエン系ポリマー、ポリブタジエン系ポリマー、カルボキシ変性ポリブタジエン系ポリマー、ポリイソプレン系ポリマー、カルボキシ変性ポリイソプレン系ポリマー、アクリロニトリル-ブタジエン系ポリマー、カルボキシ変性アクリロニトリル-ブタジエン系ポリマー等の1種又は2種以上を好適に用いることができる。これらの中でも、スチレン-ブタジエン系ポリマー、カルボキシ変性スチレン-ブタジエン系ポリマーが好ましく、特にカルボキシ変性スチレン-ブタジエン系ポリマーが好ましい。
Among others, the polymer is preferably a conjugated diene polymer.
Examples of the conjugated diene-based polymer include styrene-butadiene-based polymer (SBR), carboxy-modified styrene-butadiene-based polymer, polybutadiene-based polymer, carboxy-modified polybutadiene-based polymer, polyisoprene-based polymer, carboxy-modified polyisoprene-based polymer, acrylonitrile-butadiene. One or two or more of carboxy-modified acrylonitrile-butadiene-based polymers and the like can be suitably used. Among these, styrene-butadiene-based polymers and carboxy-modified styrene-butadiene-based polymers are preferred, and carboxy-modified styrene-butadiene-based polymers are particularly preferred.

上記共役ジエン系ポリマーは、脂肪族共役ジエン系モノマー由来のモノマー単位、芳香族ビニルモノマー由来のモノマー単位、カルボキシ基及び/又はその塩であるカルボキシレート基を有する不飽和モノマー由来のモノマー単位以外の、その他の不飽和モノマー由来のモノマー単位を有していてもよい。
上記共役ジエン系ポリマー100質量%中、その他の不飽和モノマー由来のモノマー単位の質量割合は、30質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、0.1質量%以下であることが更に好ましい。
The conjugated diene-based polymer includes monomer units derived from an aliphatic conjugated diene-based monomer, monomer units derived from an aromatic vinyl monomer, and monomer units derived from an unsaturated monomer having a carboxy group and/or a carboxylate group that is a salt thereof. , may have monomer units derived from other unsaturated monomers.
In 100% by mass of the conjugated diene-based polymer, the mass ratio of monomer units derived from other unsaturated monomers is preferably 30% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and 0.1% by mass. More preferably:

ポリマーはその構成単位に該当するモノマーより、ラジカル重合、ラジカル(交互)共重合、アニオン重合、アニオン(交互)共重合、カチオン重合、カチオン(交互)共重合、グラフト重合、グラフト(交互)共重合、リビング重合、リビング(交互)共重合、分散重合、乳化重合、懸濁重合、開環重合、環化重合、光、紫外線や電子線照射による重合、メタセシス重合、電解重合等により得ることができる。これらポリマーが官能基を有する場合には、それを主鎖及び/又は側鎖に有していても良く、架橋剤との結合部位として存在しても良い。これらポリマーは、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
上記ポリマーは、架橋されていてもよい。
Polymers are radical polymerization, radical (alternating) copolymerization, anionic polymerization, anionic (alternating) copolymerization, cationic polymerization, cationic (alternating) copolymerization, graft polymerization, graft (alternating) copolymerization from monomers corresponding to their constituent units. , living polymerization, living (alternating) copolymerization, dispersion polymerization, emulsion polymerization, suspension polymerization, ring-opening polymerization, cyclization polymerization, polymerization by irradiation with light, ultraviolet rays or electron beams, metathesis polymerization, electrolytic polymerization, etc. . When these polymers have functional groups, they may have them on the main chain and/or side chains, and may exist as bonding sites with the cross-linking agent. One type of these polymers may be used, or two or more types may be used.
The polymer may be crosslinked.

上記ポリマーは、重量平均分子量が、200~7000000であることが好ましい。ポリマーの重量平均分子量は、より好ましくは、1000~2000000であり、更に好ましくは、5000~800000である。
上記重量平均分子量は、以下の条件のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、ポリスチレン換算された重量平均分子量として測定することができる。
装置:東ソー株式会社製 HCL-8220GPC
カラム:TSKgel Super AWM-H
溶離液(LiBr・HO、リン酸入りNMP):0.01mol/L
The polymer preferably has a weight average molecular weight of 200 to 7,000,000. The weight average molecular weight of the polymer is more preferably 1,000 to 2,000,000, still more preferably 5,000 to 800,000.
The weight average molecular weight can be measured as a polystyrene-equivalent weight average molecular weight by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
Apparatus: HCL-8220GPC manufactured by Tosoh Corporation
Column: TSKgel Super AWM-H
Eluent (LiBr.H 2 O, NMP with phosphoric acid): 0.01 mol/L

上記ポリマーの質量割合は、蓄電池用正極に含まれる活物質、保水成分、ポリマー、及び、導電助剤の各固形分の合計含有量100質量%に対して、0.1~30質量%であることが好ましい。該ポリマーの質量割合は、より好ましくは、0.3~15質量%であり、更に好ましくは、0.5~10質量%であり、特に好ましくは、0.5~5質量%である。
なお、本明細書中、上記ポリマーは、活物質、保水成分以外のものをいう。
The mass ratio of the polymer is 0.1 to 30% by mass with respect to 100% by mass of the total solid content of each solid content of the active material, water retention component, polymer, and conductive aid contained in the positive electrode for storage battery. is preferred. The mass ratio of the polymer is more preferably 0.3 to 15% by mass, still more preferably 0.5 to 10% by mass, and particularly preferably 0.5 to 5% by mass.
In addition, in this specification, the above-mentioned polymer refers to anything other than the active material and the water-retaining component.

本発明の蓄電池用正極は、更に、導電助剤を含むことが好ましい。
導電助剤としては、例えば、導電性カーボン、導電性セラミックス、銅・真鍮・ニッケル・銀・インジウム・鉛・錫・コバルト等の金属及び金属化合物等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用できる。本発明の蓄電池用正極が導電助剤を含むことで、蓄電池用正極の導電性能が高くなり、蓄電池用正極に含まれる活物質を有効に利用して蓄電池の容量を更に高めることができる。
中でも、上記導電助剤が導電性カーボン及び/又はコバルト種であることが好ましい。
上記導電性カーボンとは、該カーボン材料を混合することで導電性を付与することができるカーボン材料であり、該カーボン材料のみを絶縁基板上に塗布して形成したカーボン層のシート抵抗が10Ωcm以下となるカーボン材料をいう。
上記導電性カーボンとしては、例えば、天然黒鉛・人造黒鉛等の黒鉛、グラッシーカーボン、易黒鉛化炭素、難黒鉛化炭素、グラフェン、ナノグラフェン、グラフェンナノリボン、カーボンブラック、黒鉛化カーボンブラック、ケッチェンブラック、気相成長炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、メソカーボンマイクロビーズ、金属によりコートしたカーボン、カーボンコートした金属、ファイバー状カーボン、多層/単層カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、バルカン、アセチレンブラック、SiCコートカーボン、分散・乳化・懸濁・マイクロサスペンジョン重合等により表面処理したカーボン、マイクロカプセルカーボン等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用できる。
中でも、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛、易黒鉛化炭素、難黒鉛化炭素、グラフェン、カーボンブラック、黒鉛化カーボンブラック、ケッチェンブラック、気相成長炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、メソカーボンマイクロビーズ、ファイバー状カーボン、多層/単層カーボンナノチューブ、バルカン、アセチレンブラックが好ましい。
The positive electrode for a storage battery of the present invention preferably further contains a conductive aid.
Examples of conductive aids include conductive carbon, conductive ceramics, metals and metal compounds such as copper, brass, nickel, silver, indium, lead, tin, cobalt, etc. One or more of these can be used. Since the positive electrode for storage battery of the present invention contains a conductive agent, the conductive performance of the positive electrode for storage battery is improved, and the active material contained in the positive electrode for storage battery is effectively used to further increase the capacity of the storage battery.
Among them, it is preferable that the conductive aid is conductive carbon and/or cobalt species.
The above-mentioned conductive carbon is a carbon material that can impart conductivity by mixing the carbon material, and the sheet resistance of the carbon layer formed by coating the carbon material alone on an insulating substrate is 10 6 . A carbon material with a resistance of Ωcm or less.
Examples of the conductive carbon include graphite such as natural graphite and artificial graphite, glassy carbon, graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, graphene, nanographene, graphene nanoribbon, carbon black, graphitized carbon black, Ketjenblack, Vapor-grown carbon fiber, pitch-based carbon fiber, mesocarbon microbeads, metal-coated carbon, carbon-coated metal, fibrous carbon, multi-/single-wall carbon nanotube, carbon nanohorn, vulcan, acetylene black, SiC-coated carbon, Examples include carbon surface-treated by dispersion, emulsification, suspension, microsuspension polymerization, microcapsule carbon, and the like, and one or more of these can be used.
Among them, natural graphite, graphite such as artificial graphite, graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, graphene, carbon black, graphitized carbon black, Ketjen black, vapor growth carbon fiber, pitch-based carbon fiber, mesocarbon microbeads , fibrous carbon, multi-/single-wall carbon nanotubes, vulcan, and acetylene black.

上記コバルト種としては、例えば、コバルト単体(金属コバルト)や、酸化コバルト、水酸化コバルト等のコバルト含有化合物が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用できる。 Examples of the cobalt species include cobalt alone (metallic cobalt) and cobalt-containing compounds such as cobalt oxide and cobalt hydroxide, and one or more of these can be used.

なお、導電助剤として機能する金属は、活物質としても働くものがある。また、導電性カーボンは、比表面積が100m/g以上である場合、保水成分としても働く。
本明細書中、導電助剤は、上述した活物質、保水成分、ポリマー以外のものをいう。
Some metals that function as conductive aids also function as active materials. In addition, conductive carbon also acts as a water retention component when the specific surface area is 100 m 2 /g or more.
In this specification, the conductive aid refers to anything other than the active material, water-retaining component, and polymer described above.

上記導電助剤の質量割合は、蓄電池用正極に含まれる活物質、ポリマー、保水成分、及び、導電助剤の各固形分の合計含有量100質量%に対して、0.1~30質量%であることが好ましい。該導電助剤の質量割合は、より好ましくは、0.3~20質量%であり、更に好ましくは、0.5~15質量%であり、特に好ましくは、1~10質量%である。 The mass ratio of the conductive aid is 0.1 to 30% by mass with respect to 100% by mass of the total solid content of the active material, polymer, water retention component, and conductive aid contained in the positive electrode for storage battery. is preferably The mass ratio of the conductive aid is more preferably 0.3 to 20% by mass, still more preferably 0.5 to 15% by mass, and particularly preferably 1 to 10% by mass.

本発明の蓄電池用正極は、上記活物質、必要に応じてポリマー、保水成分、導電助剤、及び、その他の成分を含む活物質層、並びに、集電体を含んでいてもよい。なお、本発明の蓄電池用正極が該活物質層及び集電体を含む場合、活物質等が、集電体に含浸し、活物質層の少なくとも一部が集電体に含浸していてもよい。 The positive electrode for a storage battery of the present invention may contain the active material described above, and if necessary, an active material layer containing a polymer, a water-retaining component, a conductive aid, and other components, and a current collector. When the positive electrode for a storage battery of the present invention includes the active material layer and a current collector, even if the current collector is impregnated with the active material or the like, and at least a part of the active material layer is impregnated with the current collector. good.

上記集電体としては、(電解)銅箔、銅メッシュ(エキスパンドメタル)、発泡銅、パンチング銅、真鍮等の銅合金、真鍮箔、真鍮メッシュ(エキスパンドメタル)、発泡真鍮、パンチング真鍮、ニッケル箔、耐食性ニッケル、ニッケルメッシュ(エキスパンドメタル)、パンチングニッケル、金属亜鉛、耐食性金属亜鉛、亜鉛箔、亜鉛メッシュ(エキスパンドメタル)、(パンチング)鋼板、導電性を付与した不織布;Ni・Zn・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・真鍮等を添加した(電解)銅箔・銅メッシュ(エキスパンドメタル)・発泡銅・パンチング銅・真鍮等の銅合金・真鍮箔・真鍮メッシュ(エキスパンドメタル)・発泡真鍮・パンチング真鍮・ニッケル箔・耐食性ニッケル・ニッケルメッシュ(エキスパンドメタル)・パンチングニッケル・金属亜鉛・耐食性金属亜鉛・亜鉛箔・亜鉛メッシュ(エキスパンドメタル)・(パンチング)鋼板・不織布;Ni・Zn・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・真鍮等によりメッキされた(電解)銅箔・銅メッシュ(エキスパンドメタル)・発泡銅・パンチング銅・真鍮等の銅合金・真鍮箔・真鍮メッシュ(エキスパンドメタル)・発泡真鍮・パンチング真鍮・ニッケル箔・耐食性ニッケル・ニッケルメッシュ(エキスパンドメタル)・パンチングニッケル・金属亜鉛・耐食性金属亜鉛・亜鉛箔・亜鉛メッシュ(エキスパンドメタル)・(パンチング)鋼板・不織布;銀;蓄電池に集電体や容器として使用される材料等が挙げられる。 Examples of the current collector include (electrolytic) copper foil, copper mesh (expanded metal), foamed copper, punched copper, copper alloys such as brass, brass foil, brass mesh (expanded metal), foamed brass, punched brass, and nickel foil. , corrosion-resistant nickel, nickel mesh (expanded metal), punching nickel, metallic zinc, corrosion-resistant metallic zinc, zinc foil, zinc mesh (expanded metal), (punched) steel plate, nonwoven fabric with conductivity; Ni Zn Sn Pb・Hg, Bi, In, Tl, brass, etc. added (electrolytic) copper foil ・Copper mesh (expanded metal) ・Foamed copper ・Punched copper ・Copper alloys such as brass ・Brass foil ・Brass mesh (expanded metal) ・Foam Brass, punched brass, nickel foil, corrosion-resistant nickel, nickel mesh (expanded metal), punched nickel, metallic zinc, corrosion-resistant metallic zinc, zinc foil, zinc mesh (expanded metal), (punched) steel plate, nonwoven fabric; Ni, Zn, Sn・(Electrolytic) copper foil plated with Pb, Hg, Bi, In, Tl, brass, etc. ・Copper mesh (expanded metal) ・Foamed copper ・Punched copper ・Copper alloys such as brass ・Brass foil ・Brass mesh (expanded metal) ), foamed brass, perforated brass, nickel foil, corrosion-resistant nickel, nickel mesh (expanded metal), punched nickel, metallic zinc, corrosion-resistant metallic zinc, zinc foil, zinc mesh (expanded metal), (punched) steel plate, non-woven fabric; silver; Examples include materials used as current collectors and containers in storage batteries.

本発明の蓄電池用正極は、例えば、活物質や保水成分、導電助剤、ポリマー、溶媒等を加えてスラリー状とし、これを集電体に塗布、乾燥して得ることができる。また、プレス成形してペレットとすることもできる。
本発明の蓄電池用正極は、ビスマス正極を用いる各種蓄電池に用いることができるが、中でも、ビスマス亜鉛蓄電池に用いられることが好ましい。
The positive electrode for a storage battery of the present invention can be obtained by, for example, adding an active material, a water-retaining component, a conductive aid, a polymer, a solvent, etc. to form a slurry, applying the slurry to a current collector, and drying it. It can also be press-molded into pellets.
The positive electrode for a storage battery of the present invention can be used for various types of storage batteries using a bismuth positive electrode, but it is preferably used for a bismuth-zinc storage battery.

(ビスマス亜鉛蓄電池)
本発明は、本発明の蓄電池用正極、亜鉛種を含む負極、及び、セパレータを用いて構成されることを特徴とするビスマス亜鉛蓄電池でもある。なお、以下では、本発明の蓄電池用正極を単に正極ともいう。
(bismuth-zinc storage battery)
The present invention also provides a bismuth-zinc storage battery comprising the positive electrode for a storage battery of the present invention, a negative electrode containing a zinc species, and a separator. In addition, below, the positive electrode for storage batteries of this invention is only called a positive electrode.

<亜鉛種を含む負極>
上記負極は、活物質として亜鉛種を含み、通常、亜鉛単体を含む。
上記負極は、更に、活物質として、亜鉛単体以外の亜鉛含有化合物を含むことが好ましい。これにより、ビスマス亜鉛蓄電池の寿命性能をより向上することができる。
上記亜鉛含有化合物は、負極活物質として用いることができるものであればよく、例えば、酸化亜鉛(例えば、JIS K1410(2006年)に規定する1種/2種/3種)や、水酸化亜鉛・硫化亜鉛・テトラヒドロキシ亜鉛アルカリ金属塩・テトラヒドロキシ亜鉛アルカリ土類金属塩・亜鉛ハロゲン化合物・亜鉛カルボキシラート化合物・亜鉛合金・亜鉛固溶体・ホウ酸亜鉛・リン酸亜鉛・リン酸水素亜鉛・ケイ酸亜鉛・アルミン酸亜鉛・炭酸化合物・炭酸水素化合物・硝酸化合物・硫酸化合物等に代表される周期表の第1族~第17族に属する元素からなる群より選択される少なくとも1つの元素を有する亜鉛(合金)化合物、有機亜鉛化合物、亜鉛化合物塩等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用できる。
亜鉛含有化合物の中でも、酸化亜鉛が好ましい。
<Negative Electrode Containing Zinc Species>
The negative electrode contains a zinc species as an active material, and usually contains zinc alone.
The negative electrode preferably further contains a zinc-containing compound other than simple zinc as an active material. Thereby, the life performance of the bismuth-zinc storage battery can be further improved.
The zinc-containing compound may be any compound that can be used as a negative electrode active material.・Zinc sulfide ・Tetrahydroxy zinc alkali metal salt ・Tetrahydroxy zinc alkaline earth metal salt ・Zinc halogen compound ・Zinc carboxylate compound ・Zinc alloy ・Zinc solid solution ・Zinc borate ・Zinc phosphate ・Zinc hydrogen phosphate ・Silicate Zinc containing at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Groups 1 to 17 of the periodic table represented by zinc, zinc aluminate, carbonate compounds, hydrogen carbonate compounds, nitrate compounds, sulfate compounds, etc. (alloy) compounds, organic zinc compounds, zinc compound salts, etc., and one or more of these can be used.
Among the zinc-containing compounds, zinc oxide is preferred.

上記負極は、亜鉛単体から構成される層と亜鉛含有化合物から構成される層が積層されてその活物質層を構成するものであってもよい。ここで、亜鉛単体から構成される層が当該負極の集電体側に配置され、亜鉛含有化合物から構成される層がセパレータ側に配置されるものであることが好ましい。中でも、亜鉛単体から構成される層が当該負極の集電体と接し、亜鉛含有化合物から構成される層がセパレータと接していることがより好ましい。 In the negative electrode, the active material layer may be formed by laminating a layer composed of zinc alone and a layer composed of a zinc-containing compound. Here, it is preferable that the layer composed of zinc alone is arranged on the current collector side of the negative electrode, and the layer composed of the zinc-containing compound is arranged on the separator side. Among them, it is more preferable that the layer composed of simple zinc is in contact with the current collector of the negative electrode, and the layer composed of the zinc-containing compound is in contact with the separator.

上記負極における亜鉛単体と亜鉛含有化合物の質量割合は、1:99~100:0であることが好ましく、2:98~80:20であることがより好ましく、3:97~50:50であることが更に好ましく、5:95~35:65であることが一層好ましく、8:92~25:75であることが特に好ましい。 The mass ratio of zinc alone and the zinc-containing compound in the negative electrode is preferably 1:99 to 100:0, more preferably 2:98 to 80:20, and 3:97 to 50:50. is more preferred, 5:95 to 35:65 is even more preferred, and 8:92 to 25:75 is particularly preferred.

上記亜鉛単体は、平均粒子径が10nm~500μmであることが好ましい。より好ましくは100nm~400μmであり、更に好ましくは500nm~200μmであり、特に好ましくは、1μm~100μmである。
上記亜鉛含有化合物は、平均粒子径が1nm~50μmであることが好ましい。より好ましくは10nm~10μmであり、更に好ましくは30nm~5μmであり、特に好ましくは、100nm~1μmである。
なお、亜鉛単体及び亜鉛含有化合物についての平均粒子径の測定方法は、蓄電池用正極に含まれる活物質についての平均粒子径の測定方法と同様である。
It is preferable that the zinc simple substance has an average particle size of 10 nm to 500 μm. It is more preferably 100 nm to 400 μm, still more preferably 500 nm to 200 μm, and particularly preferably 1 μm to 100 μm.
The zinc-containing compound preferably has an average particle size of 1 nm to 50 μm. It is more preferably 10 nm to 10 μm, still more preferably 30 nm to 5 μm, and particularly preferably 100 nm to 1 μm.
The method for measuring the average particle size of the elemental zinc and the zinc-containing compound is the same as the method for measuring the average particle size of the active material contained in the positive electrode for storage battery.

上記負極は、更にポリマーを含んでいてもよい。これにより、負極のクラックを防止できる。ポリマーとしては、上記正極における保水性ポリマーやその他のポリマーと同様のものを使用できるが、例えば、ハロゲン原子、カルボン酸(塩)基、水酸基、及び、エーテル基からなる群より選択される少なくとも1種を含有するポリマーもまた好ましい。 The negative electrode may further contain a polymer. This can prevent cracks in the negative electrode. As the polymer, the same water-retaining polymer and other polymers as those in the positive electrode can be used. For example, at least one selected from the group consisting of halogen atoms, carboxylic acid (salt) groups, hydroxyl groups, and ether groups. Polymers containing seeds are also preferred.

上記亜鉛種の質量割合は、上記負極が含む亜鉛種及びポリマー(固形分)の合計100質量%に対して、50~99.9質量%であることが好ましい。活物質の割合がこのような範囲であると、上記負極が、電池容量の点でもより充分なものとなる。該亜鉛種の割合は、より好ましくは、55~99.5質量%であり、更に好ましくは、60~99質量%である。
上記負極は、上記亜鉛種、ポリマーとともに、導電助剤等の他の成分を含んでいてもよい。上記負極は、例えば、上記亜鉛種、ポリマー、及び、導電助剤等の他の成分を含む活物質層と、集電体を含んでいてもよい。集電体としては、本発明の蓄電池用正極において上述した集電体と同様のものを使用できる。なお、上記負極が活物質層及び集電体を含む場合、活物質等が、集電体に含浸し、活物質層の少なくとも一部が集電体に含浸していてもよい。
なお、後述するバイポーラ電極では、通常、正極活物質(層)と負極活物質(層)とで集電体を共有することになり、集電体の一方の面に正極活物質(層)が配置され、該面とは反対側の面に負極活物質(層)が配置される。
The mass ratio of the zinc species is preferably 50 to 99.9 mass % with respect to the total 100 mass % of the zinc species and polymer (solid content) contained in the negative electrode. When the ratio of the active material is within such a range, the negative electrode has a more sufficient battery capacity. The proportion of the zinc species is more preferably 55-99.5% by weight, more preferably 60-99% by weight.
The negative electrode may contain other components such as a conductive aid together with the zinc species and the polymer. The negative electrode may include, for example, an active material layer containing the zinc species, polymer, and other components such as a conductive aid, and a current collector. As the current collector, the same current collector as described above in the positive electrode for storage battery of the present invention can be used. When the negative electrode includes an active material layer and a current collector, the current collector may be impregnated with the active material, and at least a part of the active material layer may be impregnated with the current collector.
In the bipolar electrode described later, the positive electrode active material (layer) and the negative electrode active material (layer) usually share a current collector, and the positive electrode active material (layer) is on one side of the current collector. A negative electrode active material (layer) is disposed on the surface opposite to the surface.

<セパレータ>
上記セパレータは、上述した正極と負極とを隔離しつつ、正極と負極との間のイオン伝導性を確保する部材であるが、中でも負極由来のデンドライトによる短絡を防止できるものが好ましい。
例えば、本発明のビスマス亜鉛蓄電池における上記セパレータは、ポリマー及び無機粒子を含むことが好ましく、言い換えれば、ポリマー及び無機粒子を含む複合膜(有機無機複合膜又はアニオン伝導性膜ともいう)を含むことが本発明における好ましい実施形態の1つである。より好ましくは、ポリマー及び無機粒子をそれぞれ一定割合以上含み、かつ結着成分の含有量が一定割合未満の複合膜である。
<Separator>
The separator is a member that secures ionic conductivity between the positive electrode and the negative electrode while isolating the positive electrode and the negative electrode described above. Among them, a separator capable of preventing a short circuit due to dendrite derived from the negative electrode is preferable.
For example, the separator in the bismuth-zinc storage battery of the present invention preferably contains a polymer and inorganic particles, in other words, it contains a composite membrane (also referred to as an organic-inorganic composite membrane or anion-conductive membrane) containing a polymer and inorganic particles. is one of the preferred embodiments of the present invention. More preferably, it is a composite membrane containing a certain proportion or more of the polymer and the inorganic particles and containing less than a certain proportion of the binder component.

上記ポリマー及び無機粒子を含む複合膜は、その構成により耐久性に優れるものであり、特に、充放電に伴って形態変化が起こる亜鉛負極を含む本発明のビスマス亜鉛蓄電池にセパレータとして用いられる場合に、本発明のビスマス亜鉛蓄電池の使用時において、ポリマーにより、複合膜中の実質的な電解液量が制限されることになり、複合膜中の遊離の活物質由来のイオン(例えば、亜鉛酸イオン)濃度が低いものとなるため、活物質成分(例えば、亜鉛成分)の溶解析出反応が起こる過程で生じるデンドライトの成長をより一層抑制することができ、ビスマス亜鉛蓄電池を長寿命化することができる。また、上記複合膜は、無機粒子を含むことにより、無機粒子表面がイオン伝導パスとなるとともに、必要に応じて使用される結着成分が粒子間を結着する際に粒子間の空隙の大部分を埋めてしまうことを充分に防止でき、複合膜のイオン伝導性を充分に高いものとすることができる。ビスマス亜鉛蓄電池内部におけるイオン伝導性を充分に高いものとし、内部抵抗の低い蓄電池とすることで、ビスマス亜鉛蓄電池を適切に駆動することができ、長寿命化に寄与する。なお、ポリマーは、比表面積が小さな繊維状ではなく粒子形状であることで、上記の性能をより顕著に発揮できる。無機粒子も同様に、粒子形状であることで複合膜のイオン伝導性を非常に優れたものとすることができる。 The composite film containing the polymer and inorganic particles has excellent durability due to its configuration, and in particular, when used as a separator in the bismuth-zinc storage battery of the present invention, which includes a zinc negative electrode that undergoes morphological changes during charging and discharging. , when using the bismuth-zinc storage battery of the present invention, the polymer will limit the substantial amount of electrolyte in the composite membrane, and free active material-derived ions in the composite membrane (e.g., zincate ions ) Since the concentration is low, the growth of dendrites generated in the process of the dissolution and deposition reaction of the active material component (for example, zinc component) can be further suppressed, and the life of the bismuth-zinc storage battery can be extended. . In addition, since the composite film contains inorganic particles, the surface of the inorganic particles serves as an ion-conducting path. It is possible to sufficiently prevent the part from being buried, and to make the ionic conductivity of the composite membrane sufficiently high. By making the ionic conductivity inside the bismuth-zinc storage battery sufficiently high and providing a storage battery with low internal resistance, the bismuth-zinc storage battery can be appropriately driven, contributing to longer life. When the polymer is in the form of particles rather than fibrous particles having a small specific surface area, the above performance can be exhibited more remarkably. Similarly, the particle shape of the inorganic particles can make the ionic conductivity of the composite membrane very excellent.

上記ポリマー/(無機粒子及び結着成分)の体積割合は、20/80を超えることが好ましく、25/75以上であることがより好ましく、37/63以上であることが更に好ましい。なお、該ポリマー/(無機粒子及び結着成分)の体積割合は、80/20未満であることが好ましく、より好ましくは70/30以下である。
上記無機粒子/(ポリマー及び結着成分)の体積割合は、20/80を超えることが好ましく、30/70以上であることがより好ましい。なお、該無機粒子/(ポリマー及び結着成分)の体積割合は、80/20未満であることが好ましく、より好ましくは75/25以下であり、更に好ましくは63/37以下である。
上記結着成分/(ポリマー及び無機粒子)の体積割合は、30/70未満であることが好ましく、20/80以下であることがより好ましく、10/90以下であることが更に好ましい。なお、結着成分は任意成分であり、上記結着成分/(ポリマー及び無機粒子)の体積割合の下限値は、好ましくは0/100であり、より好ましくは0.1/99.9であり、更に好ましくは1/99である。
The polymer/(inorganic particles and binder component) volume ratio is preferably more than 20/80, more preferably 25/75 or more, and even more preferably 37/63 or more. The volume ratio of the polymer/(inorganic particles and binder component) is preferably less than 80/20, more preferably 70/30 or less.
The inorganic particles/(polymer and binder component) volume ratio is preferably more than 20/80, more preferably 30/70 or more. The inorganic particles/(polymer and binder component) volume ratio is preferably less than 80/20, more preferably 75/25 or less, and even more preferably 63/37 or less.
The binder component/(polymer and inorganic particles) volume ratio is preferably less than 30/70, more preferably 20/80 or less, and even more preferably 10/90 or less. The binder component is an optional component, and the lower limit of the volume ratio of the binder component/(polymer and inorganic particles) is preferably 0/100, more preferably 0.1/99.9. , and more preferably 1/99.

以下では、上記複合膜に含まれるポリマー、無機粒子、任意成分である結着成分等について順に説明する。 In the following, the polymer, the inorganic particles, the optional binder component, etc. contained in the composite film will be described in order.

〔ポリマー〕
上記ポリマーは、通常、ガラス転移温度が60℃以上である成分をいう。
本明細書中、ガラス転移温度は、ポリマー等の材料をガラス板に塗布し、120℃で1時間乾燥して得られた乾燥体について、示差走査熱量計(装置名:熱分析装置DSC3100S、BRVKER)を用いて測定されるものである。
〔polymer〕
The polymer usually refers to a component having a glass transition temperature of 60° C. or higher.
In this specification, the glass transition temperature is obtained by applying a material such as a polymer to a glass plate and drying it at 120 ° C. for 1 hour. ).

上記ポリマーとしては、従来公知の種々のポリマーを用いることができ、熱可塑性、熱硬化性のいずれであってもよく、例えば、含ハロゲン原子エチレン系ポリマー、ポリスルホン系ポリマー、ポリエーテルケトン等が挙げられるが、中でも、含ハロゲン原子エチレン系ポリマー及び/又はポリスルホン系ポリマーであることが好ましい。 As the polymer, conventionally known various polymers can be used, and they may be either thermoplastic or thermosetting. Among them, halogen-containing ethylene-based polymers and/or polysulfone-based polymers are preferred.

上記含ハロゲン原子エチレン系ポリマーは、ポリエチレンの水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子に置換された構造のものであり、中でもポリエチレンの水素原子の少なくとも一部がフッ素原子に置換された構造の含フッ素原子エチレン系ポリマーであることが好ましく、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等が好適なものとして挙げられる。
上記ポリスルホン系ポリマーは、スルホニル基を繰り返し単位に有するポリマーを言い、例えばポリスルホン(PSU)、ポリエーテルスルホン(PESU)、ポリフェニルスルホン(PSSU)が挙げられる。
上記ポリエーテルケトンは、エーテル結合及びケトン結合を有するポリマーであり、例えばポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられる。
The halogen-containing ethylene-based polymer has a structure in which at least some of the hydrogen atoms in polyethylene are substituted with halogen atoms, and among others, a fluorine-containing structure in which at least some of the hydrogen atoms in polyethylene are substituted with fluorine atoms. It is preferably an atomic ethylene-based polymer, and suitable examples thereof include polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene.
The above polysulfone-based polymer refers to a polymer having a sulfonyl group as a repeating unit, and includes, for example, polysulfone (PSU), polyethersulfone (PESU), and polyphenylsulfone (PSSU).
The polyether ketone is a polymer having an ether bond and a ketone bond, and examples thereof include polyether ketone ketone and polyether ether ketone.

上記ポリマーは、例えば、ポリマーが含む構成単位を形成するモノマー成分をラジカル発生剤の存在下、共重合し、必要に応じてこれをグラフト変性等することにより製造することができる。
モノマー成分の重合方法としては特に限定されず、例えば、水溶液重合法、乳化重合法、逆相懸濁重合法、懸濁重合法、溶液重合法、塊状重合法等の方法が挙げられる。
The above polymer can be produced, for example, by copolymerizing monomer components forming structural units contained in the polymer in the presence of a radical generator, and optionally graft-modifying the polymer.
The polymerization method of the monomer component is not particularly limited, and examples thereof include aqueous solution polymerization method, emulsion polymerization method, reverse phase suspension polymerization method, suspension polymerization method, solution polymerization method, bulk polymerization method and the like.

上記ポリマーの形状としては、粒子形状が好ましく、より詳細には、微粉状、粉状、粒状、顆粒状、鱗片状、多面体状、ロッド状、曲面含有状等が挙げられる。
上記ポリマーは、平均粒子径が50nm以上であることが好ましい。該平均粒子径は、100nm以上であることがより好ましく、200nm以上であることが更に好ましい。また、該平均粒子径は、100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることが更に好ましい。
平均粒子径は、体積基準の粒度分布における平均粒子径であり、ポリマー水分散液約10mLをガラスセルに採取し、これを動的光散乱法による粒度分布測定器(パーティクルサイジングシステムズ〔Particle Sizing Systems〕社製、商品名:NICOMP Model 380)を用いて測定されるものである。
The shape of the polymer is preferably a particle shape, and more specifically, fine powder, powder, granules, granules, flakes, polyhedrons, rods, curved surfaces, and the like.
The polymer preferably has an average particle size of 50 nm or more. The average particle size is more preferably 100 nm or more, even more preferably 200 nm or more. Also, the average particle size is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, and even more preferably 10 μm or less.
The average particle size is the average particle size in volume-based particle size distribution. ], trade name: NICOMP Model 380).

上記ポリマーは、アスペクト比(縦/横)が1以上であることが好ましい。また、該アスペクト比(縦/横)は、8以下であることが好ましい。該アスペクト比(縦/横)は、より好ましくは5以下であり、更に好ましくは2以下であり、特に好ましくは1.5以下である。
上記アスペクト比(縦/横)は、SEMにより観察した粒子の形状から求めることができる。例えば、上記ポリマーが直方体状の場合は、最も長い辺を縦、2番目に長い辺を横として、縦の長さを横の長さで除することにより求めることができる。その他の形状の場合には、アスペクト比が最も大きくなるように、ある一つの部分を底面に置き、それをアスペクト比が最も大きくなるような方向から投影した時にできる二次元の形において、ある一点から最も離れた一点の長さを測定し、その最も長いものを縦、縦の中心点を通る直線のうち最も短いものを横として、縦の長さを横の長さで除することにより求めることができる。
なお、アスペクト比(縦/横)が上述のような範囲の粒子は、例えば、そのようなアスペクト比を有する粒子を選択する方法や、粒子を製造する段階で調製条件を最適化し、該粒子を選択的に得る方法等により得ることが可能である。
The polymer preferably has an aspect ratio (length/width) of 1 or more. Also, the aspect ratio (vertical/horizontal) is preferably 8 or less. The aspect ratio (length/width) is more preferably 5 or less, still more preferably 2 or less, and particularly preferably 1.5 or less.
The aspect ratio (vertical/horizontal) can be obtained from the shape of the particles observed by SEM. For example, when the polymer has a rectangular parallelepiped shape, the length can be obtained by dividing the length by the width, with the longest side being the length and the second longest side being the width. In the case of other shapes, a point in the two-dimensional shape formed by placing a part on the bottom surface with the largest aspect ratio and projecting it from the direction with the largest aspect ratio Measure the length of one point farthest from the point, take the longest length as the length, and the shortest length of a straight line passing through the center of the length as the width, and divide the length by the length of the width. be able to.
Particles having an aspect ratio (vertical/horizontal) in the range described above can be produced by, for example, selecting particles having such an aspect ratio, or by optimizing preparation conditions at the stage of producing particles. It can be obtained by a selective obtaining method or the like.

〔無機粒子〕
本明細書中、無機粒子とは、通常、ガラス転移温度を有さない無機化合物粒子である。無機粒子は、例えば、粒子全体が無機化合物で構成された粒子であってもよいし、表面が無機化合物で被覆された粒子であってもよい。
[Inorganic particles]
In this specification, inorganic particles are usually inorganic compound particles that do not have a glass transition temperature. The inorganic particles may be, for example, particles whose entire particles are composed of an inorganic compound, or particles whose surfaces are coated with an inorganic compound.

以下では、まず、主として粒子全体が無機化合物で構成された粒子について説明するが、表面が無機化合物で被覆された粒子の無機化合物部分についても同様のことがいえる。
上記無機粒子を構成する無機化合物としては、種々の無機化合物を用いることができるが、例えば、酸化物、水酸化物、層状複水酸化物、及び、リン酸化合物からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。なお、本明細書中、水酸化物は、ヒドロキシ基を有する化合物であって、層状複水酸化物以外のものをいう。
In the following, first, particles whose entire particles are composed of an inorganic compound will be mainly described, but the same applies to the inorganic compound portion of particles whose surfaces are coated with an inorganic compound.
Various inorganic compounds can be used as the inorganic compound constituting the inorganic particles. For example, at least One type is preferred. In the present specification, hydroxide refers to a compound having a hydroxy group, other than a layered double hydroxide.

上記酸化物としては、例えば、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化ランタノイド、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化ルテニウム、酸化ニッケル、酸化パラジウム、酸化銅、酸化カドミウム、酸化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化タリウム、酸化ケイ素、酸化ゲルマニウム、酸化スズ、酸化鉛、酸化リン、酸化ビスマス等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用できる。中でも、成膜時の分散液中やアルカリ性条件下の蓄電池内であっても安定なものが好ましく、例えば酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムが好ましく、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムがより好ましい。なお、酸化ジルコニウムは、例えば、イットリウム、スカンジウム、イッテルビウム等の元素を固溶化したものであってもよく、酸素欠陥を持つものであってもよい。 Examples of the oxides include lithium oxide, sodium oxide, potassium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, barium oxide, scandium oxide, yttrium oxide, lanthanide oxide, titanium oxide, zirconium oxide, niobium oxide, ruthenium oxide, nickel oxide, palladium oxide, copper oxide, cadmium oxide, boron oxide, aluminum oxide, gallium oxide, indium oxide, thallium oxide, silicon oxide, germanium oxide, tin oxide, lead oxide, phosphorus oxide, bismuth oxide, etc., and one of these Or 2 or more types can be used. Among them, those that are stable even in a dispersion liquid during film formation or in a storage battery under alkaline conditions are preferable. Zirconium oxide is more preferred. The zirconium oxide may be one in which an element such as yttrium, scandium, or ytterbium is dissolved, or may have oxygen defects.

上記水酸化物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化スカンジウム、水酸化イットリウム、水酸化ランタノイド、水酸化チタン、水酸化ジルコニウム、水酸化ニオブ、水酸化ルテニウム、水酸化ニッケル、水酸化パラジウム、水酸化銅、水酸化カドミウム、ホウ酸、水酸化アルミニウム、水酸化ガリウム、水酸化インジウム、水酸化タリウム、ケイ酸、水酸化ゲルマニウム、水酸化スズ、水酸化鉛、リン酸、水酸化ビスマス等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用できる。中でも、アルカリ性条件下での溶解度が低いものが好ましく、例えば水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化チタン、水酸化ジルコニウムが好ましく、水酸化マグネシウムがより好ましい。 Examples of the hydroxide include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, barium hydroxide, scandium hydroxide, yttrium hydroxide, lanthanide hydroxide, titanium hydroxide, water Zirconium oxide, niobium hydroxide, ruthenium hydroxide, nickel hydroxide, palladium hydroxide, copper hydroxide, cadmium hydroxide, boric acid, aluminum hydroxide, gallium hydroxide, indium hydroxide, thallium hydroxide, silicic acid, water Germanium oxide, tin hydroxide, lead hydroxide, phosphoric acid, bismuth hydroxide and the like can be mentioned, and one or more of these can be used. Among them, those having low solubility under alkaline conditions are preferable, and for example, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, titanium hydroxide, and zirconium hydroxide are preferable, and magnesium hydroxide is more preferable.

上記層状複水酸化物は、下記一般式:
[M 1-x (OH)](An-x/n・mH
(Mは、Mg、Fe、Zn、Ca、Li、Ni、Co、Cu、Mnのいずれかである二価金属イオンを表す。Mは、Al、Fe、Mn、Co、Cr、Inのいずれかである三価金属イオンを表す。An-は、Cl、NO 、CO 2-、COO等の1価以上、3価以下のアニオンを表す。中でも、An-は、2価以下のアニオンを表すことが好ましい。mは0以上の数であり、nは1以上、3以下の数である。xは0.20以上、0.40以下の数である。)に代表される化合物であり、このような層状複水酸化物としては、例えば、ハイドロタルサイト、マナッセイト、モツコレアイト、スティッヒタイト、ショグレナイト、バーバートナイト、パイロアウライト、イオマイト、クロロマガルミナイト、ハイドロカルマイト、グリーン ラスト1、ベルチェリン、タコバイト、リーベサイト、ホネサイト、イヤードライト、メイキセネライト等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用できる。中でも、工業的に利用が容易である点で、前記一般式におけるMがMg、MがAlであるハイドロタルサイトが好ましい。
なお、これら層状複水酸化物は、例えば、150℃以上、900℃以下で焼成することにより脱水した化合物や層間内の陰イオンを分解させた化合物、層間内の陰イオンを水酸化物イオン等に交換した化合物であってもよい。
上記層状複水酸化物には、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、シラノール基等の官能基を持つ化合物が配位していてもよい。また、上記層状複水酸化物は層間内に有機物を有していてもよい。
The above layered double hydroxide has the following general formula:
[M 1 1-x M 2 x (OH) 2 ](A n− ) x/n ·mH 2 O
( M1 represents a divalent metal ion that is any of Mg, Fe, Zn, Ca, Li, Ni, Co, Cu, Mn; M2 represents Al, Fe, Mn, Co, Cr, In Represents a trivalent metal ion that is any A n- represents an anion having a valence of 1 or more and 3 or less, such as Cl , NO 3 , CO 3 2− , COO − , etc. Among them, A n− is , preferably represents a divalent or less anion, m is a number of 0 or more, n is a number of 1 or more and 3 or less, and x is a number of 0.20 or more and 0.40 or less.) Examples of such layered double hydroxides include hydrotalcite, manassite, motucoleite, stichtite, shoglenite, barbertite, pyroaurite, iomite, chloromagarminite, hydro Calmite, Green Rust 1, Bercherin, Takovite, Liebesite, Honesite, Yeardrite, Meikisenerite and the like can be mentioned, and one or more of these can be used. Among them, hydrotalcite in which M1 is Mg and M2 is Al in the above general formula is preferable because it is easy to use industrially.
These layered double hydroxides are, for example, compounds dehydrated by firing at 150 ° C. or higher and 900 ° C. or lower, compounds in which anions in the layers are decomposed, anions in the layers to hydroxide ions, etc. It may be a compound exchanged with
A compound having a functional group such as a hydroxyl group, an amino group, a carboxy group, or a silanol group may be coordinated to the layered double hydroxide. Further, the layered double hydroxide may contain an organic substance between the layers.

上記リン酸化合物としては、例えばヒドロキシアパタイト(Ca10(PO(OH))、ヒドロキシアパタイトのカルシウムイオンの一部又は全部をマグネシウムに置換したマグネシウムヒドロキシアパタイト、ストロンチウムに置換したストロンチウムヒドロキシアパタイト、バリウムに置換したバリウムヒドロキシアパタイト等が挙げられる。中でも、ヒドロキシアパタイト、マグネシウムヒドロキシアパタイトが好ましい。 Examples of the phosphate compound include hydroxyapatite (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ), magnesium hydroxyapatite in which part or all of the calcium ions of hydroxyapatite are replaced with magnesium, and strontium hydroxyapatite in which some or all of the calcium ions of hydroxyapatite are replaced with strontium. , barium hydroxyapatite substituted with barium, and the like. Among them, hydroxyapatite and magnesium hydroxyapatite are preferred.

上記無機化合物は、中でも、マグネシウム含有化合物であることが好ましい。また、該無機化合物としては、水酸化物、層状複水酸化物、リン酸化合物が好ましく、層状複水酸化物及び/又は水酸化物であることがより好ましい。上記無機化合物は、セパレータの強度をより優れたものとする観点からは、水酸化物であることが更に好ましく、セパレータのイオン伝導性をより優れたものとする観点からは、層状複水酸化物、水酸化マグネシウムであることが更に好ましく、セパレータの耐久性をより優れたものとする観点からは、水酸化マグネシウムであることが特に好ましい。 The above inorganic compound is preferably a magnesium-containing compound among others. Moreover, the inorganic compound is preferably a hydroxide, a layered double hydroxide, or a phosphoric acid compound, and more preferably a layered double hydroxide and/or a hydroxide. The inorganic compound is more preferably a hydroxide from the viewpoint of improving the strength of the separator, and a layered double hydroxide from the viewpoint of improving the ionic conductivity of the separator. , and magnesium hydroxide are more preferable, and from the viewpoint of improving the durability of the separator, magnesium hydroxide is particularly preferable.

上記無機粒子の形状としては、微粉状、粉状、粒状、顆粒状、鱗片状、多面体状、ロッド状、曲面含有状等が挙げられる。
上記無機粒子は、平均粒子径が2μm以下であるものが好ましい。該平均粒子径は、より好ましくは1μm以下であり、更に好ましくは0.5μm以下である。また、該平均粒子径は、0.001μm以上であることが好ましく、10nm以上であることがより好ましく、100nm以上であることが更に好ましい。
上記平均粒子径とは、体積基準の粒度分布における平均粒子径であり、無機粒子を分散媒(0.2%ヘキサメタりん酸ナトリウム含有イオン交換水)で希釈し、得られた希釈液約10mLをガラスセルに採取し、これを動的光散乱法による粒度分布測定器(パーティクルサイジングシステムズ〔Particle Sizing Systems〕社製、商品名:NICOMP Model 380)を用いて測定されるものである。
Examples of the shape of the inorganic particles include fine powder, powder, granular, granular, scaly, polyhedral, rod-like, and curved surface-containing shapes.
The inorganic particles preferably have an average particle size of 2 μm or less. The average particle size is more preferably 1 μm or less, and still more preferably 0.5 μm or less. Also, the average particle size is preferably 0.001 μm or more, more preferably 10 nm or more, and even more preferably 100 nm or more.
The average particle size is the average particle size in the volume-based particle size distribution, and the inorganic particles are diluted with a dispersion medium (ion-exchanged water containing 0.2% sodium hexametaphosphate). The particles are collected in a glass cell and measured using a particle size distribution analyzer (manufactured by Particle Sizing Systems, trade name: NICOMP Model 380) by the dynamic light scattering method.

なお、体積平均粒子径が上記のような範囲の粒子は、例えば、粒子をボールミル等により粉砕し、得られた粗粒子を分散剤に分散させて所望の粒子径にした後に乾固する方法や、該粗粒子をふるい等にかけて粒子径を選別する方法のほか、粒子を製造する段階で調製条件を最適化し、所望の粒子径の(ナノ)粒子を得る方法等により製造することが可能である。 Particles having a volume-average particle size in the above range can be obtained, for example, by pulverizing the particles with a ball mill or the like, dispersing the obtained coarse particles in a dispersant to obtain a desired particle size, and then drying and solidifying. , In addition to the method of screening the coarse particles by sieving, etc., it is possible to obtain (nano)particles with the desired particle size by optimizing the preparation conditions at the stage of producing particles. .

上記無機粒子は、アスペクト比(縦/横)が1以上であればよい。また、該アスペクト比(縦/横)は、8以下であることが好ましい。該アスペクト比(縦/横)は、より好ましくは5以下であり、更に好ましくは2以下であり、特に好ましくは1.5以下である。
上記アスペクト比(縦/横)の求め方は、上述した通りである。
また、アスペクト比(縦/横)が上述のような範囲の粒子は、上述した方法により得ることができる。
The inorganic particles may have an aspect ratio (vertical/horizontal) of 1 or more. Also, the aspect ratio (vertical/horizontal) is preferably 8 or less. The aspect ratio (length/width) is more preferably 5 or less, still more preferably 2 or less, and particularly preferably 1.5 or less.
The method for obtaining the aspect ratio (vertical/horizontal) is as described above.
Particles having an aspect ratio (length/width) in the above range can be obtained by the method described above.

上記セパレータは、上述したように、ポリマー及び無機粒子を含む複合膜(アニオン伝導性膜)を含むことが本発明における好ましい一実施形態である。 As described above, it is a preferred embodiment of the present invention that the separator includes a composite membrane (anion conductive membrane) containing a polymer and inorganic particles.

本明細書中では、上記アニオン伝導性膜は、ビスマス亜鉛蓄電池の反応に関与する水酸化物イオン等のアニオンを透過する膜であって、ポリマーと、無機粒子を含むものをいう。上記アニオン伝導性膜は、無機粒子等の作用により、透過するアニオンの選択性を有する。なお、当該アニオンの選択性は、水酸化物イオン等のアニオンは透過しやすく、アニオンであってもイオン半径の大きな、活物質に由来する金属含有イオン(例えば、Zn(OH) 2-)等の透過は充分に防止する。本明細書中、アニオン伝導性とは、水酸化物イオン等のイオン半径の小さなアニオンを充分に透過すること、ないし、当該アニオンの透過性能を意味する。金属含有イオン等のイオン半径の大きなアニオンは、より透過しにくいものであり、全く透過しなくても構わない。 As used herein, the anion-conducting membrane refers to a membrane that is permeable to anions such as hydroxide ions that participate in the reaction of a bismuth-zinc battery and that includes a polymer and inorganic particles. The anion conductive membrane has selectivity of permeating anions due to the action of inorganic particles and the like. The selectivity of the anions is such that anions such as hydroxide ions are easily permeable, and metal-containing ions (for example, Zn(OH) 4 2− ) derived from the active material and having a large ionic radius even for anions Such permeation is sufficiently prevented. In the present specification, anion conductivity means sufficient permeation of anions having a small ionic radius such as hydroxide ions, or permeation performance of the anions. Anions having a large ionic radius, such as metal-containing ions, are more difficult to permeate, and may not be permeated at all.

〔結着成分〕
上記セパレータは更に、結着成分を含んでいてもよい。結着成分は、通常、ガラス転移温度が60℃未満である成分をいい、粒子間を結着することで、セパレータの構造安定性に寄与できるものである。結着成分は、ガラス転移温度が50℃以下であることが好ましい。
また結着成分は、非粒子状であることが好ましい。
更に、結着成分は、周囲の他の成分(ポリマー、無機粒子、多孔質支持体等)と結着していることが好ましい。
[Binding component]
The separator may further contain a binding component. The binding component usually refers to a component having a glass transition temperature of less than 60° C., and can contribute to the structural stability of the separator by binding between particles. The binder component preferably has a glass transition temperature of 50° C. or lower.
Also, the binder component is preferably non-particulate.
Further, the binding component preferably binds with other surrounding components (polymer, inorganic particles, porous support, etc.).

上記結着成分は、ガラス転移温度が60℃未満である非結晶性のバインダーポリマーであることが好ましい。非結晶性であることにより、周囲の部材と結合を作りやすく、結着成分として好適に機能する。なお、バインダーポリマーは、繊維状であることが好ましい。
上記バインダーポリマーとしては、共役ジエン系ポリマー、(メタ)アクリル系ポリマーが挙げられ、中でも、共役ジエン系ポリマーが好ましい。
The binder component is preferably an amorphous binder polymer having a glass transition temperature of less than 60°C. By being non-crystalline, it is easy to form a bond with surrounding members and functions favorably as a binding component. The binder polymer is preferably fibrous.
Examples of the binder polymer include conjugated diene-based polymers and (meth)acrylic-based polymers, and among them, conjugated diene-based polymers are preferable.

上記共役ジエン系ポリマーは、共役ジエン系モノマー由来のモノマー単位を有するものである。
上記共役ジエン系ポリマーとしては、本発明の蓄電池用正極において上述した共役ジエン系ポリマーと同様のものを好適に使用できる。
The conjugated diene-based polymer has a monomer unit derived from a conjugated diene-based monomer.
As the conjugated diene-based polymer, the same conjugated diene-based polymer as described above in the positive electrode for storage battery of the present invention can be suitably used.

上記(メタ)アクリル系ポリマーは、(メタ)アクリロイル基を有するモノマー由来のモノマー単位を有するものであればよいが、代表的なものとしては(メタ)アクリル酸エステルモノマー由来のモノマー単位を主体とする(メタ)アクリル酸エステル系ポリマーが挙げられる。 The (meth)acrylic polymer may have monomer units derived from a monomer having a (meth)acryloyl group. (Meth)acrylic acid ester-based polymer.

(メタ)アクリル酸エステルモノマー由来のモノマー単位を主体とするとは、(メタ)アクリル酸エステル系ポリマー100質量%中、(メタ)アクリル酸エステルモノマー由来のモノマー単位の含有量が50質量%以上であることをいう。
(メタ)アクリル酸エステルモノマーは、具体的には、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル等が挙げられる。
Mainly composed of monomer units derived from (meth)acrylic acid ester monomer means that the content of monomer units derived from (meth)acrylic acid ester monomer is 50% by mass or more in 100% by mass of (meth)acrylic acid ester polymer. Say something.
(Meth) acrylic acid ester monomers, specifically, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate , t-butyl (meth)acrylate, pentyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, heptyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, (meth)acrylate nonyl acrylate, decyl (meth)acrylate and the like.

上記(メタ)アクリル系ポリマーは、(メタ)アクリル酸エステルモノマー由来のモノマー単位以外に、カルボキシ基及び/又はその塩であるカルボキシレート基を有する不飽和モノマー由来のモノマー単位や、その他の不飽和モノマー由来のモノマー単位を有していてもよい。
上記(メタ)アクリル系ポリマー100質量%中、その他の不飽和モノマー由来のモノマー単位の質量割合は、30質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、0.1質量%以下であることが更に好ましい。
The (meth)acrylic polymer includes, in addition to monomer units derived from (meth)acrylic acid ester monomers, monomer units derived from unsaturated monomers having a carboxy group and/or a carboxylate group which is a salt thereof, and other unsaturated monomers. It may have a monomer unit derived from a monomer.
In 100% by mass of the (meth)acrylic polymer, the mass ratio of monomer units derived from other unsaturated monomers is preferably 30% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and 0.1 % by mass or less is more preferable.

上記バインダーポリマーは、上述したように繊維状であることが好ましく、熱や圧力等により繊維化された状態になってもよい。ポリマーの繊維化により、セパレータの強度、アニオン伝導度等を好適に調節することができる。 The binder polymer is preferably fibrous as described above, and may be fibrillated by heat, pressure, or the like. By making the polymer fiber, the strength, anion conductivity, etc. of the separator can be suitably adjusted.

〔多孔質支持体〕
上記複合膜は、更に、ポリオレフィン系ポリマー等からなる多孔質支持体(多孔質基材)を有し、多孔質支持体にポリマー、無機粒子、及び、必要に応じて結着成分の混合物が含浸した樹脂含浸層であってもよく、多孔質基材に該混合物を接触させ、必要に応じて混合物を乾燥させて得られる積層構造のものであってもよい。
[Porous support]
The composite membrane further has a porous support (porous substrate) made of a polyolefin polymer or the like, and the porous support is impregnated with a mixture of the polymer, inorganic particles, and, if necessary, a binding component. It may be a resin-impregnated layer, or a layered structure obtained by bringing the mixture into contact with a porous substrate and drying the mixture as necessary.

上記多孔質支持体は、特に限定されないが、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン-プロピレン共重合体、環状ポリオレフィン系ポリマー等のポリオレフィン系ポリマー;ビニロン等のポリビニルアルコール系ポリマー;脂肪族ポリアミド;芳香族ポリアミド;スチレン系ポリマー;ポリエステル系ポリマー;ポリフェニレンサルファイド系ポリマー等の樹脂材料により構成された不織布、織布、微多孔質フィルム等が好適なものとして挙げられ、中でも、ポリオレフィン系ポリマー、ポリビニルアルコール系ポリマーがより好ましい。
上記複合膜は、例えば、上記混合物を多孔質支持体に含浸させて得られる樹脂含浸層と多孔質支持体とが少なくとも部分的に一体化したものである。該複合膜では、上記混合物の固形分が多孔質支持体中の空孔の少なくとも一部を埋めている。
The porous support is not particularly limited, but examples thereof include polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymers, polyolefin-based polymers such as cyclic polyolefin-based polymers; polyvinyl alcohol-based polymers such as vinylon; aliphatic polyamides; aromatic polyamides; Non-woven fabrics, woven fabrics, microporous films, etc. made of resin materials such as styrene-based polymers, polyester-based polymers, and polyphenylene sulfide-based polymers are preferred. Among them, polyolefin-based polymers and polyvinyl alcohol-based polymers are more preferred. preferable.
The composite membrane is, for example, at least partially integrated with a resin-impregnated layer obtained by impregnating a porous support with the above mixture and a porous support. In the composite membrane, the solid content of the mixture fills at least part of the pores in the porous support.

上記複合膜が上記多孔質支持体を含む場合、上記多孔質支持体の質量割合は、上記複合膜100質量%中、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、15質量%以上であることが更に好ましい。また、該質量割合は、60質量%以下であることが好ましく、50質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることが更に好ましい。 When the composite membrane contains the porous support, the mass ratio of the porous support is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, in 100% by mass of the composite membrane. It is preferably 15% by mass or more, and more preferably 15% by mass or more. Moreover, the mass ratio is preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, and even more preferably 40% by mass or less.

上記多孔質支持体の密度は、混合物含浸時の観点から、0.05g/cm以上が好ましく、0.1g/cm以上がより好ましい。また、該密度は、2.0g/cm以下が好ましく、1.0g/cm以下が更に好ましい。 The density of the porous support is preferably 0.05 g/cm 3 or more, more preferably 0.1 g/cm 3 or more, from the viewpoint of impregnation of the mixture. Also, the density is preferably 2.0 g/cm 3 or less, more preferably 1.0 g/cm 3 or less.

上記多孔質支持体の膜厚は、蓄電池性能や強度を優れたものとしたり、含浸時に無機成分との分離を抑えたりする観点から、300μm以下が好ましく、200μm以下がより好ましい。また、該膜厚は、5μm以上が好ましく、20μm以上がより好ましい。 The film thickness of the porous support is preferably 300 μm or less, more preferably 200 μm or less, from the viewpoint of improving storage battery performance and strength and suppressing separation from inorganic components during impregnation. Moreover, the film thickness is preferably 5 μm or more, more preferably 20 μm or more.

〔その他の成分〕
上記複合膜は更に、従来公知の分散剤、増粘剤、導電性カーボン、導電性セラミックス等のその他の成分を含んでいてもよい。
上記複合膜におけるその他の成分の含有割合は、複合膜の強度の観点から複合膜100質量%中、10質量%以下であることが好ましい。より好ましくは5質量%以下であり、更に好ましくは1質量%以下であり、特に好ましくは0.1質量%以下である。
[Other ingredients]
The composite film may further contain other components such as conventionally known dispersants, thickeners, conductive carbon, and conductive ceramics.
From the viewpoint of strength of the composite membrane, the content of other components in the composite membrane is preferably 10% by mass or less in 100% by mass of the composite membrane. It is more preferably 5% by mass or less, still more preferably 1% by mass or less, and particularly preferably 0.1% by mass or less.

上記複合膜は、ガス透過性であることが好ましい。
ガス透過性とは、透気度がガーレー値で10000秒以下であればよい。該ガーレー値は、9500秒以下であることが好ましい。
また上記ガーレー値は、500秒以上であることが好ましく、1000秒以上であることがより好ましい。
上記ガーレー値は、JIS P 8117に準じて、ガーレー測定器を用いて、100ccの空気が透過する時間を測定したものである。ガーレー値は、気体の通過しやすさを表す指標であり、値が大きいほど気体を通しにくい。
なお、上記ガーレー値は、セパレータが複数の複合膜が積層された積層体を含む場合は、積層体について測定されたガーレー値である。
The composite membrane is preferably gas permeable.
The gas permeability means that the air permeability is 10000 seconds or less in terms of Gurley value. The Gurley value is preferably 9500 seconds or less.
The Gurley value is preferably 500 seconds or more, more preferably 1000 seconds or more.
The Gurley value is obtained by measuring the time required for 100 cc of air to permeate using a Gurley measuring instrument according to JIS P 8117. The Gurley value is an index that expresses the ease with which gas can pass through.
In addition, when the separator includes a laminate in which a plurality of composite films are laminated, the Gurley value is the Gurley value measured for the laminate.

上記複合膜は、空隙率が20体積%以上であることが好ましく、30体積%以上であることがより好ましい。また、該空隙率は、90体積%以下であることが好ましく、80体積%以下であることがより好ましい。
上記空隙率は、複合膜の体積に対する複合膜の空隙の体積で表されるものであり、水銀ポロシメーターにより測定することができる。
The composite membrane preferably has a porosity of 20% by volume or more, more preferably 30% by volume or more. Moreover, the porosity is preferably 90% by volume or less, more preferably 80% by volume or less.
The porosity is expressed by the volume of voids in the composite membrane relative to the volume of the composite membrane, and can be measured with a mercury porosimeter.

上記複合膜の作製方法は特に限定されない。たとえば、無機粒子、ポリマーを含む混合液を剥離基材上に塗布、乾燥した後、得られた複合膜を剥離基材から剥離する方法があげられる。上記複合膜が多孔質支持体を含む場合、上記複合膜の作製方法としては、たとえば、該混合液を多孔質支持体に塗布、乾燥する方法、該混合液中に多孔質支持体を浸漬した後、乾燥する方法、該混合液を剥離基材上に塗工し、塗膜を多孔質支持体に接触させた状態で乾燥した後に剥離基材を剥離する方法等があげられる。
無機粒子、ポリマーを含む混合液の作製方法は特に制限されない。たとえば、溶媒に無機粒子、ポリマーを混合し分散装置を用いる方法であってもよいし、無機粒子と、有機溶剤や水等の溶媒とを混合し分散装置を用いて無機粒子の分散液を作製し、これにポリマーを添加、混合する方法であってもよい。上記分散装置としては、超音波やボールミル、ペイントシェーカー等の従来公知の分散装置を用いることができる。また無機粒子を分散させるために従来公知の分散剤を用いてもよい。
The method for producing the composite membrane is not particularly limited. For example, a mixed solution containing inorganic particles and a polymer is coated on a release substrate, dried, and then the resulting composite film is released from the release substrate. When the composite membrane contains a porous support, the method for producing the composite membrane includes, for example, a method of coating the mixed solution on the porous support and drying, and a method of immersing the porous support in the mixed solution. After that, there is a method of drying, a method of coating the mixed solution on a release base material, drying the coating film in contact with a porous support, and then peeling off the release base material.
There are no particular restrictions on the method for preparing the mixed liquid containing the inorganic particles and the polymer. For example, a method of mixing inorganic particles and a polymer with a solvent and using a dispersing device may be used, or a method of mixing inorganic particles with a solvent such as an organic solvent or water and using a dispersing device to prepare a dispersion of inorganic particles. Then, a method of adding and mixing the polymer thereto may be used. As the dispersing device, conventionally known dispersing devices such as ultrasonic waves, ball mills, and paint shakers can be used. A conventionally known dispersant may be used to disperse the inorganic particles.

〔高分子膜〕
上記セパレータは、上記複合膜の代わりに、又は、上記複合膜とともに、高分子膜を含むものであってもよい。
そのような高分子膜としては、ポリエチレンやポリプロピレン等の炭化水素部位含有ポリマー、ポリテトラフルオロエチレン部位含有ポリマー、ポリフッ化ビニリデン部位含有ポリマー、セルロース、フィブリル化セルロース、ビスコースレイヨン、酢酸セルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール含有ポリマー、セロファン、ポリスチレン等の芳香環部位含有ポリマー、ポリアクリロニトリル部位含有ポリマー、ポリアクリルアミド部位含有ポリマー、ポリハロゲン化ビニル部位含有ポリマー、ナイロン等のポリアミド部位含有ポリマー、ポリイミド部位含有ポリマー、ポリ(メタ)アクリル酸部位含有ポリマー、ポリ(メタ)アクリル酸塩部位含有ポリマー、ポリイソプレノールやポリ(メタ)アリルアルコール等の水酸基含有ポリマー、ポリカーボネート等のカーボネート基含有ポリマー、ポリエステル等のエステル基含有ポリマー、ポリウレタン等のカルバメートやカルバミド基部位含有ポリマー、イオン交換膜性ポリマー、環化ポリマー、スルホン酸塩含有ポリマー、第四級アンモニウム塩含有ポリマー、第四級ホスホニウム塩含有ポリマー、環状炭化水素基含有ポリマー、エーテル基含有ポリマー等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用できる。上記ポリマーが特定の部位・官能基を含有するとは、ポリマーが、その一部において当該部位・官能基を有する単量体単位を含むものであればよく、当該部位・官能基を有さない単量体単位を含むものであってもよい。言い換えれば、ポリマーは、コポリマーであってもよい。
上記高分子膜は、例えば、上記ポリマーから構成される、不織布又は微多孔膜であることが好ましい。
[Polymer membrane]
The separator may include a polymer membrane instead of or in addition to the composite membrane.
Examples of such polymer films include hydrocarbon moiety-containing polymers such as polyethylene and polypropylene, polytetrafluoroethylene moiety-containing polymers, polyvinylidene fluoride moiety-containing polymers, cellulose, fibrillated cellulose, viscose rayon, cellulose acetate, hydroxyalkyl Cellulose, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol-containing polymer, cellophane, polystyrene containing aromatic ring site polymer, polyacrylonitrile site-containing polymer, polyacrylamide site-containing polymer, polyvinyl halide site-containing polymer, polyamide site-containing polymer such as nylon, polyimide Site-containing polymers, poly(meth)acrylic acid site-containing polymers, poly(meth)acrylate site-containing polymers, hydroxyl group-containing polymers such as polyisoprenol and poly(meth)allyl alcohol, carbonate group-containing polymers such as polycarbonate, polyesters Ester group-containing polymers such as polyurethanes, carbamate or carbamide group site-containing polymers such as polyurethanes, ion-exchange membrane polymers, cyclized polymers, sulfonate-containing polymers, quaternary ammonium salt-containing polymers, quaternary phosphonium salt-containing polymers, A cyclic hydrocarbon group-containing polymer, an ether group-containing polymer, and the like can be mentioned, and one or more of these can be used. The polymer contains a specific site/functional group, as long as the polymer contains a monomer unit having the site/functional group in its part, and a unit that does not have the site/functional group. It may contain a mer unit. In other words, the polymer may be a copolymer.
The polymer membrane is preferably, for example, a nonwoven fabric or a microporous membrane composed of the polymer.

上記ポリマーが官能基を有する場合には、該官能基は主鎖にあっても側鎖にあってもよい。また、主鎖がエステル結合、アミド結合、イオン結合、ファンデルワールス結合、アゴスチック相互作用、水素結合、アセタール結合、ケタール結合、エーテル結合、ペルオキシド結合、炭素-炭素結合、炭素-窒素結合、カルバメート結合、チオカルバメート結合、カルバミド結合、チオカルバミド結合、オキサゾリン部位含有結合、トリアジン結合等を介して架橋されていてもよい。
上記高分子膜は、抵抗が上昇し電池性能が低下しなければ、任意の枚数を使用することができる。
例えば、セパレータとして、上記複合膜と上記高分子膜を積層させたものを使用できる。中でも、セパレータの正極側を保水性の高分子膜とすることが本発明の好ましい実施形態の1つである。保水性の高分子膜は、上述した本発明の蓄電池用正極で用いられる保水性ポリマーを使用でき、具体的には、セルロース、フィブリル化セルロース、ビスコースレイヨン、酢酸セルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリ(メタ)アリルアルコール等の水酸基含有ポリマー、ナイロン等のポリアミド部位含有ポリマー、ポリイミド部位含有ポリマー、ポリ(メタ)アクリル酸部位含有ポリマー、ポリ(メタ)アクリル酸塩部位含有ポリマー等が挙げられ、例えば、ポリアミド部位含有ポリマーが好ましい。例えば、セパレータの正極側を、保水性の高分子膜とし、セパレータの負極側を上記複合膜とすることができる。なお、界面活性剤導入等により、セパレータの少なくとも正極側に親水処理を施してもよい。
When the polymer has functional groups, the functional groups may be on the main chain or side chains. In addition, the main chain is ester bond, amide bond, ionic bond, van der Waals bond, agostic interaction, hydrogen bond, acetal bond, ketal bond, ether bond, peroxide bond, carbon-carbon bond, carbon-nitrogen bond, carbamate bond. , a thiocarbamate bond, a carbamide bond, a thiocarbamide bond, an oxazoline moiety-containing bond, a triazine bond, or the like.
Any number of polymer films can be used as long as the resistance does not increase and the battery performance does not deteriorate.
For example, a separator obtained by laminating the composite film and the polymer film can be used. Among others, it is one of preferred embodiments of the present invention that the positive electrode side of the separator is a water-retentive polymer film. For the water-retaining polymer film, the water-retaining polymer used in the positive electrode for storage battery of the present invention described above can be used, and specifically, cellulose, fibrillated cellulose, viscose rayon, cellulose acetate, hydroxyalkyl cellulose, carboxymethyl cellulose. , Polyvinyl alcohol, poly(meth)allyl alcohol and other hydroxyl group-containing polymers, polyamide site-containing polymers such as nylon, polyimide site-containing polymers, poly(meth)acrylic acid site-containing polymers, poly(meth)acrylate site-containing polymers, etc. and, for example, polyamide site-containing polymers are preferred. For example, the positive electrode side of the separator can be a water-retentive polymer film, and the negative electrode side of the separator can be the composite film. At least the positive electrode side of the separator may be hydrophilically treated by introducing a surfactant or the like.

上記セパレータにおいて、上記複合膜と上記高分子膜との平均膜厚の比は、1:5~1:0であることが好ましく、1:2~1:0であることが好ましく、1:1~1:0であることが更に好ましい。電極間距離を短くし、極間抵抗を低くする観点からは、上記高分子膜を用いないことが好ましい。 In the separator, the average film thickness ratio between the composite film and the polymer film is preferably 1:5 to 1:0, preferably 1:2 to 1:0, and 1:1. ~1:0 is more preferred. From the viewpoint of shortening the inter-electrode distance and lowering the inter-electrode resistance, it is preferable not to use the polymer film.

また上記セパレータが上記高分子膜のみからなる場合、負極由来のデンドライトによる短絡を防止する観点から、上記高分子膜は、該空隙率が90体積%以下であることが好ましく、80体積%以下であることがより好ましく、70体積%以下であることが更に好ましく、60体積%以下であることが特に好ましい。
上記空隙率は、20体積%以上であることが好ましく、30体積%以上であることがより好ましい。
なお、上記セパレータが上記高分子膜のみからなる場合であっても、高分子膜が電解液に溶けて構造がなくならない限り、一定のデンドライト抑止効果は発揮できる。従って、セパレータとして、上述した高分子膜を適宜使用できる。例えば、ポリ(メタ)アクリル酸(塩)等の吸水性樹脂や、セルロースでもセロハンセパレータのように水に溶けずに構造を保つものであれば、水系電解液を含む電池のセパレータの材料として使用でき、一定のデンドライト抑止効果を発揮できる。
In the case where the separator consists only of the polymer film, the porosity of the polymer film is preferably 90% by volume or less, preferably 80% by volume or less, from the viewpoint of preventing short circuits due to dendrites derived from the negative electrode. It is more preferably 70% by volume or less, and particularly preferably 60% by volume or less.
The porosity is preferably 20% by volume or more, more preferably 30% by volume or more.
Even when the separator is composed of only the polymer film, a certain dendrite suppression effect can be exhibited as long as the polymer film does not dissolve in the electrolyte and lose its structure. Therefore, the polymer film described above can be appropriately used as the separator. For example, water-absorbent resins such as poly(meth)acrylic acid (salts), and cellulose that does not dissolve in water and maintains its structure like cellophane separators can be used as separator materials for batteries containing aqueous electrolytes. It can exhibit a certain dendrite suppression effect.

上記セパレータは、平均膜厚が10μm~1mmであることが好ましい。10μm以上であると耐久性をより優れたものとすることができる。また、1mm以下であるとコスト面から有利となる上、イオンの透過の能力も充分に優れる。該平均膜厚は、20μm以上であることがより好ましい。また、該平均膜厚は、500μm以下であることがより好ましく、200μm以下であることが更に好ましく、150μm以下であることが特に好ましい。
本明細書中、平均膜厚は、デジマチックマイクロメーター(ミツトヨ社製)を用いて任意の10点を測定した平均値である。
The separator preferably has an average thickness of 10 μm to 1 mm. Durability can be made more excellent in it being 10 micrometers or more. In addition, if the thickness is 1 mm or less, it is advantageous in terms of cost, and the ability to transmit ions is sufficiently excellent. More preferably, the average film thickness is 20 μm or more. Further, the average film thickness is more preferably 500 μm or less, still more preferably 200 μm or less, and particularly preferably 150 μm or less.
In the present specification, the average film thickness is the average value obtained by measuring arbitrary 10 points using a Digimatic Micrometer (manufactured by Mitutoyo Corporation).

<電解液>
本発明のビスマス亜鉛蓄電池は、更に、電解質を含むことが好ましい。
上記電解質としては、蓄電池の電解質として通常用いられるものを用いることができ、特に制限されないが、例えば、有機溶剤系電解液、水系電解液、固体電解質等が挙げられる。有機溶剤系電解液としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ-ブチロラクトン、ジメトキシメタン、ジエトキシメタン、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジエトキシエタン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、イオン性液体、フッ素含有カーボネート類、フッ素含有エーテル類、ポリエチレングリコール類、フッ素含有ポリエチレングリコール類等が挙げられ、これらの1種でも2種以上でも使用することができる。水系電解液としては、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液、硫酸亜鉛水溶液、硝酸亜鉛水溶液、リン酸亜鉛水溶液、酢酸亜鉛水溶液等などが挙げられる。これらの中でも、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液といったアルカリ性の水系電解液が好ましい。上記水系電解液は、1種でも2種以上でも使用することができる。水系電解液は、上記有機溶剤系電解液を含んでいてもよい。
<Electrolyte>
Preferably, the bismuth-zinc storage battery of the invention further comprises an electrolyte.
As the electrolyte, those commonly used as electrolytes for storage batteries can be used, and there are no particular restrictions. Examples thereof include organic solvent-based electrolytes, aqueous electrolytes, solid electrolytes, and the like. Organic solvent-based electrolytes include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, dimethoxymethane, diethoxymethane, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, diethoxyethane, dimethylsulfoxide, sulfolane, acetonitrile, Benzonitrile, ionic liquids, fluorine-containing carbonates, fluorine-containing ethers, polyethylene glycols, fluorine-containing polyethylene glycols and the like can be mentioned, and one or more of these can be used. Examples of aqueous electrolytes include potassium hydroxide aqueous solution, sodium hydroxide aqueous solution, lithium hydroxide aqueous solution, zinc sulfate aqueous solution, zinc nitrate aqueous solution, zinc phosphate aqueous solution, zinc acetate aqueous solution, and the like. Among these, alkaline aqueous electrolytes such as an aqueous potassium hydroxide solution, an aqueous sodium hydroxide solution, and an aqueous lithium hydroxide solution are preferred. One or two or more of the aqueous electrolytes may be used. The aqueous electrolytic solution may contain the above organic solvent-based electrolytic solution.

本発明のビスマス亜鉛蓄電池は、密閉されていてもよい。本発明のビスマス亜鉛蓄電池は、充電時に酸素が発生しないため、密閉するのに適している。本発明のビスマス亜鉛蓄電池が密閉されていることにより、電解液が蒸発することを充分に防止できる。また、大気中の水分や二酸化炭素が混入することを充分に防止でき、例えば、大気中の二酸化炭素と電解液中の水酸化物イオンとの反応を抑制することができる。 The bismuth-zinc storage battery of the invention may be hermetically sealed. The bismuth-zinc storage battery of the present invention is suitable for hermetic sealing because it does not generate oxygen during charging. Since the bismuth-zinc storage battery of the present invention is hermetically sealed, evaporation of the electrolyte can be sufficiently prevented. In addition, it is possible to sufficiently prevent the mixture of moisture and carbon dioxide in the air, and for example, to suppress the reaction between carbon dioxide in the air and hydroxide ions in the electrolytic solution.

本発明のビスマス亜鉛蓄電池は、公知の方法を適宜用いて製造することができる。例えば、負極をセル中に配置し、電解質溶液をセル中に導入し、更に、正極、セパレータ等を配置してビスマス亜鉛蓄電池を作製することができる。 The bismuth-zinc storage battery of the present invention can be manufactured by appropriately using known methods. For example, a bismuth-zinc storage battery can be fabricated by placing a negative electrode in a cell, introducing an electrolyte solution into the cell, further placing a positive electrode, a separator, and the like.

本発明のビスマス亜鉛蓄電池は、充電時の酸素発生を充分に防止するともに、充電を安定的に停止することができるため、小型携帯機器から自動車等の大型用途にわたって好適に使用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The bismuth-zinc storage battery of the present invention can sufficiently prevent the generation of oxygen during charging and can stably stop charging.

(バイポーラ電極)
本発明はまた、ビスマス種を含む正極活物質を含んで構成されることを特徴とするバイポーラ電極でもある。
一般的にバイポーラ電極は、正極と負極を兼ねるものであり、本発明のバイポーラ電極は、基本的には、集電体、集電体の一方の面に配置されたビスマス種を含む正極活物質、及び、該面とは反対側の面に配置された亜鉛種を含む負極活物質を含んで構成されるものである。
ビスマス種を含む正極活物質及びその補助成分としては、本発明の蓄電池用正極において活物質、ポリマー、保水成分、及び、導電助剤等として上述したものを好適に使用できる。特に、保水成分を用いることで、活物質層内に水系電解液を留めやすく、内部短絡が生じにくくなるためバイポーラ構造を作りやすくなる。
バイポーラ電極における集電体は、正極活物質と負極活物質を隔てるとともに、電気的に導通するものであり、実質的に電解液を透過しないものである。集電体が、実質的に電解液を透過しないとは、電池を構成した際に、集電体が電解液を透過させて電池の内部短絡が生じることがないように、電解液を透過しない材料・形状であることをいい、例えば、本発明のビスマス亜鉛蓄電池が含む集電体として上述した各種金属箔・金属板を好適に使用できる。また、集電体が発泡金属、金属メッシュ(エキスパンドメタル)、パンチングメタル等であっても、活物質等が集電体に含浸した結果、実質的に電解液を透過しないものであれば好適に使用できる。
言い換えれば、集電体は、透水性がないものを好適に使用できる。
(bipolar electrode)
The present invention is also a bipolar electrode characterized by comprising a cathode active material containing bismuth species.
In general, a bipolar electrode serves both as a positive electrode and a negative electrode, and the bipolar electrode of the present invention basically comprises a current collector and a positive electrode active material containing bismuth species disposed on one side of the current collector. and a negative electrode active material containing zinc species disposed on a surface opposite to the surface.
As the positive electrode active material containing bismuth species and its auxiliary component, those described above as the active material, polymer, water retention component, conductive aid, etc. in the positive electrode for storage battery of the present invention can be preferably used. In particular, by using a water-retaining component, it is easy to retain the aqueous electrolyte in the active material layer, and internal short-circuiting is less likely to occur, making it easier to create a bipolar structure.
The current collector in the bipolar electrode separates the positive electrode active material and the negative electrode active material, is electrically conductive, and is substantially impermeable to the electrolytic solution. The term "the current collector is substantially impermeable to the electrolyte" means that the current collector does not permeate the electrolyte when the battery is constructed, so that the current collector does not permeate the electrolyte and cause an internal short circuit of the battery. For example, various metal foils and metal plates described above can be suitably used as current collectors included in the bismuth-zinc storage battery of the present invention. In addition, even if the current collector is a foam metal, a metal mesh (expanded metal), a perforated metal, or the like, it is preferable if the current collector is impregnated with the active material, etc., and the electrolytic solution does not substantially permeate the current collector. Available.
In other words, a current collector that does not have water permeability can be preferably used.

本発明のバイポーラ電極は、亜鉛種を含む負極活物質を更に含むことが好ましい。
亜鉛種を含む負極活物質及びその補助成分としては、本発明のビスマス亜鉛蓄電池が含む負極活物質等として上述した負極活物質、ポリマー、導電助剤等を好適に使用できる。なお、例えば負極活物質層内に水系電解液を留めるようにする観点から、保水成分を使用してもよい。
Preferably, the bipolar electrode of the present invention further comprises a negative electrode active material containing zinc species.
As the negative electrode active material containing zinc species and its auxiliary component, the negative electrode active material, polymer, conductive aid, etc. described above as the negative electrode active material contained in the bismuth-zinc storage battery of the present invention can be preferably used. A water-retaining component may be used, for example, from the viewpoint of keeping the aqueous electrolyte in the negative electrode active material layer.

本発明のバイポーラ電極は、更に、導電性多孔体を含んでいてもよい。導電性多孔体を含むことで、蓄電池の抵抗を低減することができる。導電性多孔体は、電極活物質等とともに、活物質層を形成する。導電性多孔体は、集電体の一面(正極活物質側の面又は負極活物質側の面)だけに配置されていてもよいし、集電体の両面に配置されていてもよい。 The bipolar electrode of the present invention may further contain a conductive porous body. By including the conductive porous body, the resistance of the storage battery can be reduced. The conductive porous body forms an active material layer together with an electrode active material and the like. The conductive porous body may be arranged only on one surface of the current collector (the surface on the positive electrode active material side or the surface on the negative electrode active material side), or may be arranged on both surfaces of the current collector.

導電性多孔体は、例えば、銅・真鍮・ニッケル・銀・インジウム・鉛・錫・コバルト等の金属や金属化合物、導電性カーボン、導電性樹脂、これらが複合化したものから構成される。導電性多孔体は、金属不織布、発泡金属、パンチング金属板、金属メッシュ等であってもよく、樹脂製の不織布に金属メッキ処理されたものであってもよい。 The conductive porous body is composed of, for example, metals such as copper, brass, nickel, silver, indium, lead, tin, and cobalt, metal compounds, conductive carbon, conductive resins, and composites thereof. The conductive porous body may be a metal nonwoven fabric, a foamed metal, a punched metal plate, a metal mesh, or the like, or may be a resin nonwoven fabric plated with a metal.

以下では、バイポーラ電極の作製方法について記載する。
集電体の外周に、絶縁塗料を所定幅で塗布し、集電体の一方の面に、亜鉛化合物、導電助剤等を含む負極合剤を塗布し、該面とは反対側の面に、ビスマス化合物、導電助剤等を含む正極合剤を塗布し、必要に応じて乾燥させて、負極活物質層及び正極活物質層を有するバイポーラ電極を作製することができる。
A method for fabricating a bipolar electrode will be described below.
An insulating paint is applied to the outer periphery of the current collector in a predetermined width, a negative electrode mixture containing a zinc compound, a conductive aid, etc. is applied to one side of the current collector, and the other side is coated with , a bismuth compound, a conductive aid, and the like, and dried as necessary to produce a bipolar electrode having a negative electrode active material layer and a positive electrode active material layer.

なお、上記負極活物質層及び正極活物質層は、溶接、溶着、圧接、圧着等の方法により、集電体と接合してもよい。 Note that the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer may be joined to the current collector by a method such as welding, adhesion, pressure contact, or crimping.

(積層体)
本発明は、本発明のバイポーラ電極を含むことを特徴とするバイポーラ電極の積層体でもある。
バイポーラ電極は、通常、複数のバイポーラ電極の積層体として用いられる。
図5は、本発明のバイポーラ電極の積層体の構成を例示する模式図である。図5に、バイポーラ電極140が、正極活物質であるビスマス化合物143、及び、保水成分145を含む正極活物質層、集電体141の層、及び、上記負極活物質である、亜鉛147及び酸化亜鉛149を含む負極活物質層がこの順に含んで構成される様子を示す。
(Laminate)
The present invention is also a laminate of bipolar electrodes, characterized by including the bipolar electrode of the present invention.
A bipolar electrode is typically used as a stack of multiple bipolar electrodes.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the configuration of a laminate of bipolar electrodes according to the present invention. In FIG. 5, the bipolar electrode 140 includes a bismuth compound 143 that is a positive electrode active material, a positive electrode active material layer containing a water retention component 145, a layer of a current collector 141, and zinc 147 and oxides that are the negative electrode active material. A state in which a negative electrode active material layer containing zinc 149 is included in this order is shown.

上述した図5では、バイポーラ電極が積層されており、バイポーラ電極間にセパレータ130、130Aが配置されている様子が示されている。
このように積層体とすることで、電池の起電力をより高圧化できる。
なお、図5に示すように、本発明のバイポーラ電極であるバイポーラ電極140の上側のバイポーラ電極や下側のバイポーラ電極は、集電のため、集電体の片面にのみ合剤を塗布したものであってもよい。
本発明の積層体は、本発明のバイポーラ電極を含む、集電体、並びに、上記正極活物質及び/又は上記負極活物質を含んで構成されるバイポーラ電極を複数含み、該複数のバイポーラ電極が積層されていることが本発明における好ましい実施形態の1つである。
本発明の積層体は、例えば、正極活物質層、負極活物質層、電解質等の電力発生部を密閉するように、積層されている集電体等の外縁に沿って、外縁間をつなぐシール部が設けられていてもよい。なお、シール部には、電解液の漏れ又は外界からの大気や異物の侵入を防止する目的で、従来公知のガスケット、シールリング、シール剤等を適宜使用できる。
シール部を設けることにより、アルミラミネートフィルム等の電池の外装材や筐体を省略することかできる。本発明のバイポーラ型蓄電池は、上記積層体に上記シール部を設ける代わりに、又は、上記積層体に上記シール部を設けるとともに、電池の外装材や筐体で覆われる構成であってもよい。
FIG. 5 described above shows that the bipolar electrodes are stacked and the separators 130 and 130A are arranged between the bipolar electrodes.
By forming a laminate in this way, the electromotive force of the battery can be increased.
As shown in FIG. 5, the upper bipolar electrode and the lower bipolar electrode of the bipolar electrode 140, which are the bipolar electrodes of the present invention, are those in which the mixture is applied only to one side of the current collector for current collection. may be
The laminate of the present invention includes a current collector that includes the bipolar electrode of the present invention, and a plurality of bipolar electrodes that include the positive electrode active material and/or the negative electrode active material, and the plurality of bipolar electrodes are Lamination is one of the preferred embodiments of the present invention.
In the laminate of the present invention, for example, a seal that connects the outer edges along the outer edges of the laminated current collector or the like so as to seal the power generation unit such as the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer, and the electrolyte. section may be provided. For the sealing portion, conventionally known gaskets, seal rings, sealing agents, etc. can be appropriately used for the purpose of preventing leakage of the electrolytic solution or entry of air or foreign matter from the outside.
By providing the sealing portion, it is possible to omit the exterior material of the battery such as an aluminum laminate film and the housing. The bipolar storage battery of the present invention may be configured such that instead of providing the seal portion on the laminate, or in addition to providing the seal portion on the laminate, the laminate is covered with an exterior material or a housing of the battery.

図6は、本発明の積層体において短絡が生じる場合を示す模式図である。
図6に示すように、電解液150がバイポーラ電極の外周部で干渉した場合は、内部短絡160が生じ、バイポーラ構造を有する電池が成立しなくなる。これを防止するために、上述したシール部等の部材を設けることができる。また、集電体が電解液を透過する場合も同様に、内部短絡が生じ、バイポーラ構造を有する電池が成立しなくなる。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a case where a short circuit occurs in the laminate of the present invention.
As shown in FIG. 6, if the electrolytic solution 150 interferes with the outer periphery of the bipolar electrode, an internal short circuit 160 will occur and a battery with a bipolar structure will not be formed. In order to prevent this, a member such as the above-described seal portion can be provided. Similarly, when the current collector permeates the electrolyte, an internal short circuit occurs, and a battery having a bipolar structure cannot be formed.

なお、本発明の積層体は、集電体と、集電体と直接接していない活物質層とを電気的に接続するためのリード線やタブ端子が適宜設けられていてもよく、これによりバイポーラ電極の少なくとも一部が実質的に並列に接続されていてもよい。 The laminate of the present invention may be appropriately provided with a lead wire or a tab terminal for electrically connecting the current collector and the active material layer that is not in direct contact with the current collector. At least some of the bipolar electrodes may be connected substantially in parallel.

(バイポーラ型蓄電池)
本発明は、本発明のバイポーラ電極又は本発明の積層体を含んで構成されることを特徴とするバイポーラ型蓄電池でもある。
本発明のバイポーラ型蓄電池は、正極活物質としてニッケル種を用いる。
本発明のバイポーラ型蓄電池を、本発明の積層体を含む、バイポーラ構造によって直列接続されたものとすることで、蓄電池の起電力を高圧化できる。また、1セル毎に配線を引き出すセルとは違い、セルごとに固有の集電体が必要ではなく、あるセルにおいて用いる集電体面の反対側の面をそのまま隣のセルでも用いるため、体積ロスや接続による抵抗ロスを低減することができる。
なお、上述したように、保水成分をバイポーラ電極の正極活物質層等に添加した場合は、正極活物質層内等に電解液を留めやすくなり、内部短絡が生じにくくなるためバイポーラ構造を有する電池を作りやすくなる。
上述した本発明のビスマス亜鉛蓄電池と同様に、本発明のバイポーラ型蓄電池が、このような正極活物質の充電反応に水を供給するための保水成分を含むこともまた、本発明の好ましい実施形態の1つである。また、セパレータの正極側を保水性の高分子膜とすることもまた本発明の好ましい実施形態の1つである。
(bipolar storage battery)
The present invention also provides a bipolar storage battery comprising the bipolar electrode of the present invention or the laminate of the present invention.
The bipolar storage battery of the present invention uses nickel species as the positive electrode active material.
By connecting the bipolar type storage battery of the present invention in series with the bipolar structure including the laminate of the present invention, the electromotive force of the storage battery can be increased. In addition, unlike a cell that draws out wiring for each cell, a specific current collector is not required for each cell. and resistance loss due to connection can be reduced.
As described above, when the water-retaining component is added to the positive electrode active material layer or the like of the bipolar electrode, it becomes easier for the electrolyte to remain in the positive electrode active material layer or the like, and internal short-circuiting is less likely to occur. becomes easier to make.
Similar to the bismuth-zinc storage battery of the present invention described above, it is also a preferred embodiment of the present invention that the bipolar storage battery of the present invention includes a water retention component for supplying water to the charging reaction of such positive electrode active material. is one of It is also one of the preferred embodiments of the present invention to use a water-retentive polymer film on the positive electrode side of the separator.

本発明のバイポーラ型蓄電池は、例えば、保水性ポリマーから構成される不織布等の、保水性の高分子膜(保水体)に、電解液を浸み込ませてバイポーラ電極の正極活物質側に配置し、その後、セパレータを介して電極を積層し、両面から圧力をかける等して接触させて作製することができる。保水体を用いる代わりに、例えば、正極活物質層内に保水成分を配合してもよい。 In the bipolar storage battery of the present invention, for example, a water-retaining polymer film (water-retaining body) such as a non-woven fabric made of a water-retaining polymer is impregnated with an electrolytic solution and placed on the positive electrode active material side of the bipolar electrode. After that, the electrodes can be stacked via a separator and brought into contact with each other by, for example, applying pressure from both sides. Instead of using a water retainer, for example, a water retainer may be blended in the positive electrode active material layer.

本発明のバイポーラ型蓄電池は、上述したように、蓄電池の起電力を高圧化できる。また、レアアースを必須とすることなく、長寿命かつ安全な電池を実現することができるため、小型携帯機器から自動車等の大型用途にわたって好適に使用できる。 As described above, the bipolar storage battery of the present invention can increase the electromotive force of the storage battery. In addition, since a long-life and safe battery can be realized without requiring rare earths, it can be suitably used for small mobile devices to large-scale applications such as automobiles.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited only to these examples. Unless otherwise specified, "part" means "mass part" and "%" means "mass %".

[蓄電池用正極及びビスマス亜鉛蓄電池]
(実施例1)
下記負極をセル中に配置し、酸化亜鉛ZnOを飽和させた7M-KOH水溶液を電解質溶液としてセル中に導入し、更に、下記正極、下記セパレータを配置してビスマス亜鉛蓄電池(図1)を作製した。
〔正極〕
酸化ビスマスと天然黒鉛とSBRを40:4:0.5の質量割合で混合し、集電体としてのニッケルメッシュ(#100)に塗布し、乾燥させて作製した。
〔負極〕
集電体として銅箔を用い、銅箔上に亜鉛粉(粒子径75μm)を塗布し、更に、その上に酸化亜鉛粉(粒子径300nm)を塗布して作製した。亜鉛粉と酸化亜鉛粉はそれぞれポリアクリル酸Naと水を混合したスラリーに分散させて塗布した。
[Positive electrode for storage battery and bismuth-zinc storage battery]
(Example 1)
A bismuth-zinc storage battery (Fig. 1) was prepared by placing the following negative electrode in a cell, introducing a 7M-KOH aqueous solution saturated with zinc oxide ZnO into the cell as an electrolyte solution, and further placing the following positive electrode and separator below. bottom.
[Positive electrode]
Bismuth oxide, natural graphite, and SBR were mixed at a mass ratio of 40:4:0.5, applied to a nickel mesh (#100) as a current collector, and dried.
[Negative electrode]
Copper foil was used as a current collector, zinc powder (particle size: 75 μm) was applied on the copper foil, and zinc oxide powder (particle size: 300 nm) was further applied thereon. Zinc powder and zinc oxide powder were each dispersed in a slurry obtained by mixing sodium polyacrylate and water and applied.

〔セパレータ〕
無機粒子として水酸化マグネシウム(平均粒子径250nm)、ポリマーとしてPTFE(平均粒子径300nm、ガラス転移温度115℃)を用い、結着剤としてSBR(ガラス転移温度-1℃)を用いて体積比5:4:1となるように混合し、スラリー化した分散液を不織布に含浸させて有機/無機複合膜とした。上記混合は、プロペラ型攪拌翼を備えたたて形撹拌機付き槽型攪拌装置を用い、プロペラ型攪拌翼と容器内壁とは十分な距離をあけてせん断応力が加わらない状態で回転数100rpmで5分行った。複合膜のガーレー値は5000sec程度であった。
セパレータとして、正極側に厚さ100μmのナイロン不織布を用い、負極側に厚さ100μmの有機/無機複合膜を用いた。
[Separator]
Magnesium hydroxide (average particle diameter 250 nm) as inorganic particles, PTFE (average particle diameter 300 nm, glass transition temperature 115 ° C.) as polymer, SBR (glass transition temperature -1 ° C.) as binder, volume ratio 5 A nonwoven fabric was impregnated with the slurried dispersion to obtain an organic/inorganic composite film. The above-mentioned mixing is carried out using a tank-type stirring device equipped with a propeller-type stirring blade and a vertical stirrer, with a sufficient distance between the propeller-type stirring blade and the inner wall of the vessel, and at a rotation speed of 100 rpm in a state where shear stress is not applied. Went for 5 minutes. The Gurley value of the composite membrane was about 5000 sec.
As separators, a 100 μm-thick nylon nonwoven fabric was used on the positive electrode side, and a 100 μm-thick organic/inorganic composite film was used on the negative electrode side.

図2は、実施例1のビスマス亜鉛蓄電池における初回放電容量を示すグラフである。図2では、14回分の測定結果を示している。
ビスマスの電気化学反応式から算出される理論容量は345mAh/gであり、実施例1記載の方法で作製したビスマス亜鉛蓄電池では、ビスマスの理論容量どおりの出力容量を観測した。充放電時の電圧については、2~10サイクルまでの充放電カーブを重ねて示す(図3)。充電途中では電位カーブが非常に平坦なものであり、充電停止・放電停止時には明確な電位変化がある(初回放電容量に対してサイクル容量は若干低下している)。
実施例1のビスマス亜鉛蓄電池は、充電末期の酸素発生を充分に抑制できた。また、満充電になった際に明確な電位変化があり、非常に急激に電圧が上昇するため、酸素が発生する前に容易に充電を停止することができた。更に、充電停止のタイミングによる充電量の変動もほぼ無く、充電量を均一化できた。
2 is a graph showing the initial discharge capacity of the bismuth-zinc storage battery of Example 1. FIG. FIG. 2 shows the measurement results for 14 times.
The theoretical capacity calculated from the electrochemical reaction formula of bismuth is 345 mAh/g, and the output capacity of the bismuth-zinc storage battery manufactured by the method described in Example 1 was observed to match the theoretical capacity of bismuth. As for the voltage during charging and discharging, the charging and discharging curves for 2 to 10 cycles are superimposed (Fig. 3). The potential curve is very flat during charging, and there is a clear potential change when charging and discharging are stopped (the cycle capacity is slightly lower than the initial discharge capacity).
The bismuth-zinc storage battery of Example 1 was able to sufficiently suppress oxygen generation at the end of charging. In addition, when the battery was fully charged, there was a clear potential change, and the voltage rose very rapidly, so charging could be easily stopped before oxygen was generated. Furthermore, there was almost no change in the amount of charge due to the timing of stopping charging, and the amount of charge could be made uniform.

更に、実施例1のビスマス亜鉛蓄電池について、放電容量、サイクル性、出力性能を下記条件で測定した。結果を表1に示す。
(放電容量)
放電容量は、定電流(10mA/cm)で放電している際の電池電圧が、放電によって0.2Vまで低下した時の容量を計測し、搭載している活物質重量で除算することでmAh/gを算出した。
Furthermore, the bismuth-zinc storage battery of Example 1 was measured for discharge capacity, cyclability, and output performance under the following conditions. Table 1 shows the results.
(discharge capacity)
The discharge capacity is obtained by measuring the capacity when the battery voltage drops to 0.2 V due to discharging at a constant current (10 mA/cm 2 ) and dividing it by the weight of the mounted active material. mAh/g was calculated.

(サイクル性)
0.5Cのレートで充放電試験を実施し、サイクル性(短絡が生じるまでの充放電回数)を測定した。測定結果を下記表1に示す。
評価基準は、以下の通りである。
〇:100サイクル以上
△:50サイクル以上、100サイクル未満
×:50サイクル未満
(Cyclical)
A charge/discharge test was performed at a rate of 0.5 C to measure the cyclability (the number of charge/discharge cycles until a short circuit occurred). The measurement results are shown in Table 1 below.
Evaluation criteria are as follows.
○: 100 cycles or more △: 50 cycles or more and less than 100 cycles ×: less than 50 cycles

(出力性能)
出力性能は、満充電状態にある電池の正極と負極が短絡した際に流れた最大電流で評価した。測定結果を下記表1に示す。
評価基準は、以下の通りである。
100mA/cm以上:◎
50mA/cm以上、100mA/cm未満:〇
10mA/cm超、50mA/cm未満:△
10mA/cm以下:×
(output performance)
The output performance was evaluated by the maximum current that flowed when the positive electrode and negative electrode of the fully charged battery were short-circuited. The measurement results are shown in Table 1 below.
Evaluation criteria are as follows.
100 mA/ cm2 or more: ◎
50 mA/cm 2 or more and less than 100 mA/cm 2 : ○ More than 10 mA/cm 2 and less than 50 mA/cm 2 : △
10 mA/cm 2 or less: ×

(実施例2~7)
下記表1に示すように正極、セパレータを変更した以外は、実施例1と同様にしてビスマス亜鉛蓄電池を作製し、放電容量、サイクル性、出力性能を測定した。
実施例2~7のビスマス亜鉛蓄電池も、充電末期の酸素発生を充分に抑制できた。
実施例2、3のビスマス亜鉛蓄電池は、実施例1のビスマス亜鉛蓄電池と同様に、満充電になった際に明確な電位変化があり、非常に急激に電圧が上昇するため、酸素が発生する前に容易に充電を停止することができた。更に、充電停止のタイミングによる充電量の変動もほぼ無く、充電毎の充電量を高度に均一化できた。
また、実施例4~7のビスマス亜鉛蓄電池は、ビスマスの充電反応が完了すると急激に電圧が上昇した(例えば、図4。なお、図4は、実施例7のビスマス亜鉛蓄電池における充放電容量に対する端子間電圧を示すグラフである。)。このような実施例4~7のビスマス亜鉛蓄電池においても、酸素が発生する前に容易に充電を停止することができた。また、充電停止のタイミングによる充電量の大きな変動も充分に抑制でき、充電毎の充電量を充分に均一化できた。
なお、下記表1中、活性炭含有量は、正極合剤である酸化ビスマスと天然黒鉛とSBRと活性炭の合計含有量を100質量%としたときの質量割合である。
(Examples 2-7)
A bismuth-zinc storage battery was produced in the same manner as in Example 1, except that the positive electrode and separator were changed as shown in Table 1 below, and the discharge capacity, cyclability, and output performance were measured.
The bismuth-zinc storage batteries of Examples 2 to 7 were also able to sufficiently suppress oxygen generation at the end of charging.
In the bismuth-zinc storage batteries of Examples 2 and 3, as in the bismuth-zinc storage battery of Example 1, there is a clear potential change when fully charged, and the voltage rises very rapidly, so oxygen is generated. I was able to stop charging easily before. Furthermore, there was almost no change in the amount of charge due to the timing of stopping charging, and the amount of charge for each charge could be highly uniformed.
In the bismuth-zinc storage batteries of Examples 4 to 7, the voltage increased sharply when the bismuth charging reaction was completed (for example, FIG. 4. FIG. 4 shows the charge/discharge capacity of the bismuth-zinc storage battery of Example 7 It is a graph showing the voltage between terminals.). In the bismuth-zinc storage batteries of Examples 4 to 7, charging could be easily stopped before oxygen was generated. In addition, it was possible to sufficiently suppress large fluctuations in the amount of charge due to the timing of stopping charging, and to sufficiently uniform the amount of charge for each charge.
In Table 1 below, the content of activated carbon is the mass ratio when the total content of bismuth oxide, natural graphite, SBR, and activated carbon, which are positive electrode mixtures, is 100% by mass.

Figure 2023055467000002
Figure 2023055467000002

上記実施例1~7のビスマス亜鉛蓄電池は、充電時の酸素発生を充分に防止するともに、充電を安定的に停止することができた。中でも、実施例1、3~7のビスマス亜鉛蓄電池は、セパレータとして耐久性の高い有機無機複合膜を使用することで、サイクル性を高いものとすることができた。また、実施例1、2、4~7のビスマス亜鉛蓄電池は、セパレータの正極側にナイロン不織布を用いたり、正極合剤に保水成分を混合したりすることにより、水を要する放電反応を促進でき、放電容量を向上することができると考えられる。 The bismuth-zinc storage batteries of Examples 1 to 7 were able to sufficiently prevent the generation of oxygen during charging and stably stop charging. Among them, the bismuth-zinc storage batteries of Examples 1 and 3 to 7 were able to achieve high cycle performance by using the highly durable organic-inorganic composite film as the separator. In the bismuth-zinc storage batteries of Examples 1, 2, 4 to 7, the discharge reaction requiring water can be accelerated by using a nylon nonwoven fabric on the positive electrode side of the separator or by mixing a water retaining component in the positive electrode mixture. , it is thought that the discharge capacity can be improved.

また正極合剤に活性炭を混合した実施例4~7は、出力性能に優れるものであった。
図4に示すように、正極合材中に保水成分である活性炭を用いた実施例4~7では、電気二重層容量にもとづく充放電カーブが観測され、これにより出力性能が向上すると考えられる。
なお、実施例2は、セパレータとして有機無機複合膜を用いず、実施例3~7は、セパレータとしてナイロンを用いないことから、その分実施例1と比較して電極間距離が短く、蓄電池の内部抵抗も小さくなっていると考えられる。
実施例1~7のビスマス亜鉛蓄電池のいずれも、上述したように、充電時の酸素発生を充分に防止するともに、充電を安定的に停止することができるという本発明の効果を奏するものである。実施例2のビスマス亜鉛蓄電池は、サイクル性が相対的に劣り、実施例3のビスマス亜鉛蓄電池は、放電容量、出力性能が相対的に劣るが、一定の実用性がある。
Examples 4 to 7, in which activated carbon was mixed in the positive electrode mixture, were excellent in output performance.
As shown in FIG. 4, in Examples 4 to 7 in which activated carbon, which is a water-retaining component, was used in the positive electrode mixture, a charge-discharge curve based on the electric double layer capacity was observed, which is thought to improve the output performance.
In addition, since Example 2 does not use an organic-inorganic composite film as a separator, and Examples 3 to 7 do not use nylon as a separator, the distance between electrodes is shorter than that in Example 1, and the storage battery It is considered that the internal resistance is also reduced.
All of the bismuth-zinc storage batteries of Examples 1 to 7 exhibit the effects of the present invention that, as described above, the generation of oxygen during charging can be sufficiently prevented and charging can be stably stopped. . The bismuth-zinc storage battery of Example 2 is relatively inferior in cycle performance, and the bismuth-zinc storage battery of Example 3 is relatively inferior in discharge capacity and output performance, but has certain practical utility.

[バイポーラ電極、積層体、及び、バイポーラ型ビスマス亜鉛蓄電池]
(実施例8)
(1)バイポーラ電極の作製
透水性のない集電体としてニッケル箔(4cm×4cm)の外周に絶縁塗料としてSBR樹脂を5mm幅で塗布し、その一方の面にZn粉とZnOを塗布し、もう一方の面に酸化ビスマスと導電助剤を含む活物質を塗布してバイポーラ電極(図7)を作製した。
なお、亜鉛層、ビスマス層の組成、作製方法は実施例1に記載のものと同じである。亜鉛層とビスマス層は、ニッケル箔を介して電気的に導通している。
(2)バイポーラ型ビスマス亜鉛蓄電池の作製
保水体として3cm×3cmに切り出した不織布(ビニロン、厚み100μm)を用い、7M-KOH水溶液を100mL浸み込ませてバイポーラ電極のBi側へ配置した。その後、有機無機複合セパレータを介して電極を積層し、両面から圧力をかけて接触させ電池(図8)とした。
なお、両面の電極(図8に示すバイポーラ電極240の上側の電極・下側の電極)は、それぞれ、図8に示すように、集電のため、集電体の片面にのみ合剤を塗布している。
[Bipolar electrode, laminate, and bipolar bismuth-zinc storage battery]
(Example 8)
(1) Fabrication of bipolar electrode SBR resin was applied as an insulating paint to the outer periphery of nickel foil (4 cm × 4 cm) as a non-permeable current collector in a width of 5 mm, and Zn powder and ZnO were applied to one surface of the SBR resin. An active material containing bismuth oxide and a conductive agent was applied to the other surface to fabricate a bipolar electrode (FIG. 7).
The zinc layer and the bismuth layer have the same composition and preparation method as those described in the first embodiment. The zinc layer and the bismuth layer are electrically connected through the nickel foil.
(2) Fabrication of bipolar bismuth-zinc storage battery A non-woven fabric (vinylon, thickness 100 µm) cut to 3 cm x 3 cm was used as a water retaining body, impregnated with 100 mL of 7M-KOH aqueous solution, and placed on the Bi side of the bipolar electrode. After that, the electrodes were laminated with an organic-inorganic composite separator interposed therebetween, and pressure was applied from both sides to bring them into contact with each other to form a battery (FIG. 8).
In addition, as shown in FIG. 8, the electrodes on both sides (the upper electrode and the lower electrode of the bipolar electrode 240 shown in FIG. 8) are coated with a mixture only on one side of the current collector for current collection. are doing.

図9は、本発明のバイポーラ型ビスマス亜鉛蓄電池の一実施形態における放電容量に対する放電電圧を示すグラフである。
図9中、「3セル」で示すグラフは、実施例8のバイポーラ型ビスマス亜鉛蓄電池における放電容量に対する放電電圧を示すグラフである。「2セル」で示すグラフは、実施例8のバイポーラ電極において、電極を両面ではなく片面だけに積層して作製したビスマス亜鉛蓄電池における放電容量に対する放電電圧を示すグラフである。「1セル」で示すグラフは、実施例8のバイポーラ電極1つのみからなるビスマス亜鉛蓄電池における放電容量に対する放電電圧を示すグラフである。
図9より、バイポーラ電極を積層することで、電圧がより高まることが示されている。
なお、測定は、放電容量の測定と同じ10mA/cmの定電流放電を実施しておこなった。
FIG. 9 is a graph showing discharge voltage versus discharge capacity in one embodiment of the bipolar bismuth-zinc storage battery of the present invention.
In FIG. 9 , the graph indicated by “3 cells” is a graph showing discharge voltage versus discharge capacity in the bipolar bismuth zinc storage battery of Example 8. In FIG. The graph indicated by "2 cells" is a graph showing discharge voltage versus discharge capacity in a bismuth-zinc storage battery fabricated by stacking electrodes on only one side of the bipolar electrode of Example 8 instead of on both sides. The graph indicated by "1 cell" is a graph showing discharge voltage versus discharge capacity in the bismuth-zinc storage battery having only one bipolar electrode of Example 8.
FIG. 9 shows that stacking bipolar electrodes further increases the voltage.
The measurement was performed by discharging at a constant current of 10 mA/cm 2 as in the measurement of the discharge capacity.

(実施例9)
(1)バイポーラ電極の作製
透水性のない集電体としてニッケル箔(4cm×4cm)の外周に絶縁塗料としてSBR樹脂を5mm幅で塗布し、その一方の面にZn粉とZnOを塗布し、もう一方に酸化ビスマスと導電助剤と活性炭を含む活物質を塗布してバイポーラ電極(図10)を作製した。
なお、亜鉛層、ビスマス層の組成、作製方法は実施例5に記載のものと同じである。亜鉛層とビスマス層は、ニッケル箔を介して電気的に導通している。
(2)バイポーラ型ビスマス亜鉛蓄電池の作製
7M-KOH水溶液をバイポーラ電極のBi側に100mL浸み込ませて有機無機複合セパレータを介して電極を積層し、両面から圧力をかけて接触させ電池とした(図11)。
なお、両面の電極(図11に示すバイポーラ電極340の上側の電極・下側の電極)は、それぞれ、図11に示すように、集電のため、集電体の片面にのみ合剤を塗布している。
(Example 9)
(1) Fabrication of bipolar electrode SBR resin was applied as an insulating paint to the outer periphery of nickel foil (4 cm × 4 cm) as a non-permeable current collector in a width of 5 mm, and Zn powder and ZnO were applied to one surface of the SBR resin. An active material containing bismuth oxide, a conductive aid and activated carbon was applied to the other side to fabricate a bipolar electrode (FIG. 10).
The zinc layer and the bismuth layer have the same composition and preparation method as those described in the fifth embodiment. The zinc layer and the bismuth layer are electrically connected through the nickel foil.
(2) Preparation of bipolar type bismuth zinc storage battery 100 mL of 7M-KOH aqueous solution was soaked into the Bi side of the bipolar electrode, the electrodes were laminated via an organic-inorganic composite separator, and pressure was applied from both sides to make a battery. (Fig. 11).
In addition, as shown in FIG. 11, the electrodes on both sides (the upper electrode and the lower electrode of the bipolar electrode 340 shown in FIG. 11) are coated with a mixture only on one side of the current collector for current collection. are doing.

図12は、本発明のバイポーラ型ビスマス亜鉛蓄電池の一実施形態における放電容量に対する放電電圧を示すグラフである。
図12中、「3セル」で示すグラフは、実施例9のバイポーラ型ビスマス亜鉛蓄電池における放電容量に対する放電電圧を示すグラフである。「2セル」で示すグラフは、実施例9のバイポーラ型ビスマス亜鉛蓄電池において、電極を両面ではなく片面だけに積層して作製したビスマス亜鉛蓄電池における放電容量に対する放電電圧を示すグラフである。「1セル」で示すグラフは、実施例9のバイポーラ電極1つのみからなるビスマス亜鉛蓄電池における放電容量に対する放電電圧を示すグラフである。
図12より、バイポーラ電極を積層することで、電圧がより高まることが示されている。
なお、測定は、放電容量の測定と同じ10mA/cmの定電流放電を実施しておこなった。
実施例9では、活性炭が添加されていると活性炭による放電があるため、放電初期と末期に炭素-亜鉛構成での放電挙動が重畳している。
FIG. 12 is a graph showing discharge voltage versus discharge capacity in one embodiment of the bipolar bismuth-zinc storage battery of the present invention.
In FIG. 12 , the graph indicated by “3 cells” is a graph showing discharge voltage versus discharge capacity in the bipolar bismuth-zinc storage battery of Example 9. In FIG. The graph indicated by "2 cells" is a graph showing the discharge voltage versus the discharge capacity in the bipolar bismuth-zinc storage battery of Example 9 produced by laminating the electrodes on only one side instead of on both sides. The graph indicated by "1 cell" is a graph showing discharge voltage versus discharge capacity in the bismuth-zinc storage battery having only one bipolar electrode of Example 9.
FIG. 12 shows that stacking bipolar electrodes further increases the voltage.
The measurement was performed by discharging at a constant current of 10 mA/cm 2 as in the measurement of the discharge capacity.
In Example 9, when activated carbon is added, discharge occurs due to the activated carbon, so the discharge behavior in the carbon-zinc structure overlaps at the beginning and end of discharge.

実施例8、9では、正極活物質としてビスマス化合物を使うことで酸素が発生しないバイポーラ型ビスマス亜鉛蓄電池が得られた。また、電池をバイポーラ型蓄電池の構成にすることで、1セルの電圧が低いビスマス亜鉛蓄電池のデメリットを改善できるので、より実用的な構成であると考えられる。 In Examples 8 and 9, a bipolar bismuth-zinc storage battery that does not generate oxygen was obtained by using a bismuth compound as the positive electrode active material. Moreover, by configuring the battery as a bipolar type storage battery, the disadvantage of the bismuth-zinc storage battery, which has a low voltage per cell, can be overcome, so it is considered to be a more practical configuration.

10:正極
11:正極集電体
13、143、143a、243、243a、343、343a:ビスマス化合物
15、145、145a、345、345a:保水成分(活性炭)
20:負極
21:負極集電体
23、147、147A、247、247A、347、347A:亜鉛
25、149、149A:酸化亜鉛
30、130、130A、230、230A、330、330A:セパレータ
41:活性炭の充放電反応にもとづく充放電カーブが観測される領域
43:ビスマスの充放電反応にもとづく充放電カーブが観測される領域
140、240、340:バイポーラ電極
141、141a、141A、241、241a、241A、341、341a、341A:集電体
150:電解液
160:内部短絡
231、231A:電解液が染み込んだ不織布
260、360:絶縁塗料
10: Positive electrode 11: Positive electrode current collector 13, 143, 143a, 243, 243a, 343, 343a: Bismuth compound 15, 145, 145a, 345, 345a: Water retention component (activated carbon)
20: negative electrode 21: negative electrode current collector 23, 147, 147A, 247, 247A, 347, 347A: zinc 25, 149, 149A: zinc oxide 30, 130, 130A, 230, 230A, 330, 330A: separator 41: activated carbon Region 43 where charge-discharge curves based on the charge-discharge reaction of bismuth are observed: Regions 140, 240, 340 where charge-discharge curves based on the charge-discharge reaction of bismuth are observed: Bipolar electrodes 141, 141a, 141A, 241, 241a, 241A , 341, 341a, 341A: current collector 150: electrolyte 160: internal short circuit 231, 231A: non-woven fabric impregnated with electrolyte 260, 360: insulating paint

Claims (12)

蓄電池に用いられる正極であって、
該正極は、ビスマスの質量割合が50質量%以上である活物質を含む
ことを特徴とする蓄電池用正極。
A positive electrode used in a storage battery,
A positive electrode for a storage battery, wherein the positive electrode contains an active material containing 50% by mass or more of bismuth.
前記正極は、更に、保水成分を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の蓄電池用正極。
The positive electrode for a storage battery according to claim 1, wherein the positive electrode further contains a water-retaining component.
前記保水成分は、カーボン材料である
ことを特徴とする請求項2に記載の蓄電池用正極。
3. The positive electrode for a storage battery according to claim 2, wherein said water retaining component is a carbon material.
前記正極は、更に、ポリマーを含む
ことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の蓄電池用正極。
4. The positive electrode for a storage battery according to claim 1, wherein said positive electrode further contains a polymer.
前記正極は、更に、導電助剤として導電性カーボン及び/又はコバルト種を含む
ことを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の蓄電池用正極。
5. The positive electrode for a storage battery according to claim 1, wherein said positive electrode further contains conductive carbon and/or cobalt species as a conductive aid.
請求項1~5のいずれかに記載の蓄電池用正極、亜鉛種を含む負極、及び、セパレータを用いて構成されることを特徴とするビスマス亜鉛蓄電池。 A bismuth-zinc storage battery comprising the positive electrode for a storage battery according to any one of claims 1 to 5, a negative electrode containing a zinc species, and a separator. 前記セパレータは、ポリマー及び無機粒子を含む
ことを特徴とする請求項6に記載のビスマス亜鉛蓄電池。
7. The bismuth-zinc battery of claim 6, wherein the separator comprises polymer and inorganic particles.
前記ビスマス亜鉛蓄電池は、更に、アルカリ性の水系電解液を含む
ことを特徴とする請求項6又は7に記載のビスマス亜鉛蓄電池。
8. The bismuth-zinc storage battery according to claim 6, further comprising an alkaline aqueous electrolyte.
ビスマス種を含む正極活物質を含んで構成されることを特徴とするバイポーラ電極。 A bipolar electrode comprising a positive electrode active material containing bismuth species. 亜鉛種を含む負極活物質を更に含むことを特徴とする請求項9に記載のバイポーラ電極。 10. The bipolar electrode of claim 9, further comprising a negative electrode active material containing zinc species. 請求項9又は10に記載のバイポーラ電極を含むことを特徴とするバイポーラ電極の積層体。 A laminate of bipolar electrodes, comprising the bipolar electrode according to claim 9 or 10. 請求項9又は10に記載のバイポーラ電極、又は、請求項11に記載の積層体を含んで構成されることを特徴とするバイポーラ型蓄電池。 A bipolar storage battery comprising the bipolar electrode according to claim 9 or 10 or the laminate according to claim 11.
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