JP2555710B2 - 亜鉛電極 - Google Patents
亜鉛電極Info
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- JP2555710B2 JP2555710B2 JP63226991A JP22699188A JP2555710B2 JP 2555710 B2 JP2555710 B2 JP 2555710B2 JP 63226991 A JP63226991 A JP 63226991A JP 22699188 A JP22699188 A JP 22699188A JP 2555710 B2 JP2555710 B2 JP 2555710B2
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- zinc
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、銀亜鉛電池、ニッケル亜鉛電池等の負極に
亜鉛電極を用い、電解液として主にアルカリ溶液を用い
るアルカリ亜鉛二次電池に関するものである。
亜鉛電極を用い、電解液として主にアルカリ溶液を用い
るアルカリ亜鉛二次電池に関するものである。
従来技術とその問題点 アルカリ亜鉛電極の集電材としては従来、銀あるいは
銅金属のネット、エキスパンドメタル及びパンチドメタ
ル等が知られており、さらに鉄、銅に亜鉛、スズ、カド
ミウム、鉛、タリウム、イソジウム、水銀等水素過電圧
の高い金属をメッキすることが知られている。さらに合
金を用いる例として真鍮も知られている。銀は活物質で
ある亜鉛に比し高価であり、コスト面で問題がある。一
方、銅は比較的安価で電気伝導性が優れているが、銅を
集電材として用いた場合、極板製造時の集電材表面に銅
の酸化物が生成し、該酸化物が電池の中で溶解する。さ
らに電池使用の際、放電深度の深い放電を繰り返した場
合や、電池に負荷を接続したまゝ放置した場合等では、
集電材の電気化学的な腐蝕を招き、銅が酸化溶解する。
或は銅の表面が銅酸化物で覆われ電気伝導性が低下す
る。
銅金属のネット、エキスパンドメタル及びパンチドメタ
ル等が知られており、さらに鉄、銅に亜鉛、スズ、カド
ミウム、鉛、タリウム、イソジウム、水銀等水素過電圧
の高い金属をメッキすることが知られている。さらに合
金を用いる例として真鍮も知られている。銀は活物質で
ある亜鉛に比し高価であり、コスト面で問題がある。一
方、銅は比較的安価で電気伝導性が優れているが、銅を
集電材として用いた場合、極板製造時の集電材表面に銅
の酸化物が生成し、該酸化物が電池の中で溶解する。さ
らに電池使用の際、放電深度の深い放電を繰り返した場
合や、電池に負荷を接続したまゝ放置した場合等では、
集電材の電気化学的な腐蝕を招き、銅が酸化溶解する。
或は銅の表面が銅酸化物で覆われ電気伝導性が低下す
る。
又、この際溶出した銅イオンは、充電により負極上に
再析出する。この析出した銅は、表面積が大きく亜鉛極
の水素過電圧を低下せしめ、亜鉛の自己放電を招き易
い。さらに密閉電池では、自己放電の際に発生する水素
ガスのためセル内都の圧力上昇をきたし、漏液などの原
因となる。
再析出する。この析出した銅は、表面積が大きく亜鉛極
の水素過電圧を低下せしめ、亜鉛の自己放電を招き易
い。さらに密閉電池では、自己放電の際に発生する水素
ガスのためセル内都の圧力上昇をきたし、漏液などの原
因となる。
安価で比較的電気伝導性の良い金属として鉄が知られ
ているが、鉄は水素過電圧が低く、鉄単独では亜鉛の自
己放電が激しく使用不可能であり、電気化学的な耐蝕性
も悪いという欠点があった。
ているが、鉄は水素過電圧が低く、鉄単独では亜鉛の自
己放電が激しく使用不可能であり、電気化学的な耐蝕性
も悪いという欠点があった。
これらの欠点を補うため、前述の水素過電圧の高い金
属をメッキすることにより、表面被覆する方法がある。
属をメッキすることにより、表面被覆する方法がある。
しかしこの表面処理は、被覆の厚みにムラがあり、さ
らに処理後にキズが生じたりすることにより、銅や鉄等
の素地金属が露出する。これにより亜鉛極の自己放電や
要領低下を引き起こす。被覆金属の中で特にカドミウ
ム、水銀、タリウム等は毒性が強く無公害化の点からで
きるだけ使用を避けなければならない。
らに処理後にキズが生じたりすることにより、銅や鉄等
の素地金属が露出する。これにより亜鉛極の自己放電や
要領低下を引き起こす。被覆金属の中で特にカドミウ
ム、水銀、タリウム等は毒性が強く無公害化の点からで
きるだけ使用を避けなければならない。
スズは、初期にはかなり良好な特性を示すが、深放電
の繰り返しや、負極を接続したまゝ放置する使用では、
表面被覆が徐々にはがれ、次第に素地金属が露出すると
いう欠点を有する。
の繰り返しや、負極を接続したまゝ放置する使用では、
表面被覆が徐々にはがれ、次第に素地金属が露出すると
いう欠点を有する。
さらに、金属合金を用いた集電材として真鍮を用いた
場合、集電材の腐蝕により銅が酸化されるばかりか、合
金中の亜鉛のみの溶出が起こり、集電材強度が弱くなる
等の欠点があった。
場合、集電材の腐蝕により銅が酸化されるばかりか、合
金中の亜鉛のみの溶出が起こり、集電材強度が弱くなる
等の欠点があった。
発明の目的 集電材の耐蝕性を向上し、寿命性能の優れた、自己放
電を減少した亜鉛電極を提供することを目的とする。
電を減少した亜鉛電極を提供することを目的とする。
発明の構成 本発明は上記目的を達成するために、集電材として銅
62wt％、スズ38wt％からなる銅−スズ合金を用い、これ
に亜鉛活物質を保持したことを特徴とする亜鉛電極であ
る。
62wt％、スズ38wt％からなる銅−スズ合金を用い、これ
に亜鉛活物質を保持したことを特徴とする亜鉛電極であ
る。
実施例 以下、本発明の詳細について一実施例により説明す
る。
る。
予め銅金属を溶解した中に、金属スズを加え溶融し銅
62wt％、スズ38wt％の銅−スズ合金を作製した。これを
厚み0.5mm、開孔率約50％の板状集電体とした。この集
電材の電気化学的な腐蝕性を定電位電解法を用いて調査
した。その結果は、従来から用いられている銅に比し、
約100倍の耐蝕性を有していることが解った。又、水素
過電圧につては、約50mVの向上が認められた。
62wt％、スズ38wt％の銅−スズ合金を作製した。これを
厚み0.5mm、開孔率約50％の板状集電体とした。この集
電材の電気化学的な腐蝕性を定電位電解法を用いて調査
した。その結果は、従来から用いられている銅に比し、
約100倍の耐蝕性を有していることが解った。又、水素
過電圧につては、約50mVの向上が認められた。
この集電体を用い、両サイドにカレンダーロール法に
より作製したシート状の亜鉛活物質層を加圧成型した。
縦50×横30×厚み1mmの亜鉛電極を得た。
より作製したシート状の亜鉛活物質層を加圧成型した。
縦50×横30×厚み1mmの亜鉛電極を得た。
又、活物質はペースティング法により塗布してもよ
い。こうして得られた亜鉛電極４枚と同寸法のニッケル
電極３枚とを微孔性フィルムとセロファン膜並びにナイ
ロン不織布からなるセパレータを介して交互に積重ね
て、電池容量が3AHの本発明の亜鉛電極を用いたニッケ
ル亜鉛蓄電池（Ａ）を作成した。又、比較として、従来
から知られている集電材を用いた電池として、（Ｂ）集
電材：銀、（Ｃ）集電材：銅、（Ｄ）集電材：銅にスズ
メッキ、（Ｅ）集電材：鉄にスズメッキ、（Ｆ）集電
材：ニッケルにスズメッキを作成した。
い。こうして得られた亜鉛電極４枚と同寸法のニッケル
電極３枚とを微孔性フィルムとセロファン膜並びにナイ
ロン不織布からなるセパレータを介して交互に積重ね
て、電池容量が3AHの本発明の亜鉛電極を用いたニッケ
ル亜鉛蓄電池（Ａ）を作成した。又、比較として、従来
から知られている集電材を用いた電池として、（Ｂ）集
電材：銀、（Ｃ）集電材：銅、（Ｄ）集電材：銅にスズ
メッキ、（Ｅ）集電材：鉄にスズメッキ、（Ｆ）集電
材：ニッケルにスズメッキを作成した。
これらの電池を用いて、電気化学的腐蝕の起こり易い
使用条件である長時間連続負荷接続法による放電深度の
深い充放電サイクル試験を実施した。試験条件は、充電
0.1CAで12時間行ない、放電は、0.1C相当負荷抵抗で20
時間の放電を繰り返し行なった。その結果を第１図に示
した。
使用条件である長時間連続負荷接続法による放電深度の
深い充放電サイクル試験を実施した。試験条件は、充電
0.1CAで12時間行ない、放電は、0.1C相当負荷抵抗で20
時間の放電を繰り返し行なった。その結果を第１図に示
した。
第１図から解るように従来から用いられている集電材
の中では銀を用いた電池（Ｂ）が最も優れた特性である
ことが解る。本発明の集電材を用いた電池（Ａ）はその
銀を用いた電池（Ｂ）とほとんど同様の性能であること
が解る。また電池（Ｄ）〜（Ｆ）はそれぞれ銅、鉄、ニ
ッケルにスズメッキを施してあるものであるがいずれの
電池も初期数十サイクルはかなり良好な特性を示すが、
急速に悪くなっている。
の中では銀を用いた電池（Ｂ）が最も優れた特性である
ことが解る。本発明の集電材を用いた電池（Ａ）はその
銀を用いた電池（Ｂ）とほとんど同様の性能であること
が解る。また電池（Ｄ）〜（Ｆ）はそれぞれ銅、鉄、ニ
ッケルにスズメッキを施してあるものであるがいずれの
電池も初期数十サイクルはかなり良好な特性を示すが、
急速に悪くなっている。
これはメッキにより表面をコーティングしたスズが電
気化学的腐蝕により酸化され剥離するためである。ニッ
ケルや鉄が非常に悪いのは、スズ剥離により表面に露出
したニッケル及び鉄の水素過電圧が低いことにより、亜
鉛極の自己放電性や充電受入性が悪くなる為である。本
発明は、スズメッキの欠点である剥離を銅62wt％、スズ
38wt％の合金により解消し、過放電に強い集電材を提供
するものである。
気化学的腐蝕により酸化され剥離するためである。ニッ
ケルや鉄が非常に悪いのは、スズ剥離により表面に露出
したニッケル及び鉄の水素過電圧が低いことにより、亜
鉛極の自己放電性や充電受入性が悪くなる為である。本
発明は、スズメッキの欠点である剥離を銅62wt％、スズ
38wt％の合金により解消し、過放電に強い集電材を提供
するものである。
本発明の亜鉛電極に用い集電材は、特に放電深度の深
い使用においての性能向上を目指すものであり、集電材
に求められる性能は、自己放電を防ぐために水素過電圧
が高くなければならないが、且電気化学的腐蝕に対して
耐蝕性が優れていることが求められる。銅62wt％、スズ
38wt％からなる銅−スズ合金の集電材は、水素過電圧が
高く、しかも耐蝕性に優れている。しかもコスト的には
銀などに比したいへん安価なものである。
い使用においての性能向上を目指すものであり、集電材
に求められる性能は、自己放電を防ぐために水素過電圧
が高くなければならないが、且電気化学的腐蝕に対して
耐蝕性が優れていることが求められる。銅62wt％、スズ
38wt％からなる銅−スズ合金の集電材は、水素過電圧が
高く、しかも耐蝕性に優れている。しかもコスト的には
銀などに比したいへん安価なものである。
又、前記銅−スズ合金の中に水素過電圧の高い金属、
例えばカドミウム、インジウム、鉛、タリウム、ビスマ
ス、亜鉛、水銀、銀などが微量混入しても前述の性能に
影響するものではない。さらに本発明の亜鉛電極は、二
次電池ばかりでなく一次電池としても使用できる。
例えばカドミウム、インジウム、鉛、タリウム、ビスマ
ス、亜鉛、水銀、銀などが微量混入しても前述の性能に
影響するものではない。さらに本発明の亜鉛電極は、二
次電池ばかりでなく一次電池としても使用できる。
発明の効果 上述した如く、本発明は集電材の耐蝕性を向上し、寿
命性能に優れた、自己放電を減少した亜鉛電極を提供す
ることが出来るので、その工業的価値は極めて大であ
る。
命性能に優れた、自己放電を減少した亜鉛電極を提供す
ることが出来るので、その工業的価値は極めて大であ
る。
第１図は本発明の亜鉛電極を用いた電池と、従来品の集
電材による亜鉛電極を用いた電池の充放電サイクル試験
特性を比較した図である。
電材による亜鉛電極を用いた電池の充放電サイクル試験
特性を比較した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−59769（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】集電材として銅62wt％、スズ38wt％からな
る銅−スズ合金を用い、これに亜鉛活物質を保持したこ
とを特徴とする亜鉛電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63226991A JP2555710B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | 亜鉛電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63226991A JP2555710B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | 亜鉛電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0275160A JPH0275160A (ja) | 1990-03-14 |
| JP2555710B2 true JP2555710B2 (ja) | 1996-11-20 |
Family
ID=16853798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63226991A Expired - Fee Related JP2555710B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | 亜鉛電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2555710B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2788887B1 (fr) * | 1999-01-27 | 2001-04-20 | Conseil Et De Prospective Scie | Generateurs electrochimiques secondaires alcalins a anode de zinc |
| JP6347321B2 (ja) * | 2014-04-28 | 2018-06-27 | 日産自動車株式会社 | 負極構造体、これを用いた空気電池、及び負極構造体の製造方法 |
| WO2020204018A1 (ja) | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 東洋鋼鈑株式会社 | アルカリ二次電池用表面処理板およびその製造方法 |
| US20220209243A1 (en) | 2019-03-29 | 2022-06-30 | Toyo Kohan Co., Ltd. | Surface-treated sheet for alkaline secondary battery and method for manufacturing same |
| WO2023033118A1 (ja) | 2021-09-01 | 2023-03-09 | 東洋鋼鈑株式会社 | 電池用表面処理金属板 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6459769A (en) * | 1987-08-31 | 1989-03-07 | Alkali Dry Battery Eng Lab | Negative current collector for zinc-alkaline battery |
-
1988
- 1988-09-09 JP JP63226991A patent/JP2555710B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0275160A (ja) | 1990-03-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |