JP4240030B2 - Alkaline zinc storage battery - Google Patents
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Description
本発明は、負極に亜鉛を使用し電解液にアルカリ水溶液を使用したアルカリ亜鉛蓄電池、例えばニッケル−亜鉛蓄電池、酸化銀−亜鉛蓄電池、マンガン−亜鉛蓄電池、空気−亜鉛電池等に関し、特にそのセパレータの改良に関するものである。 The present invention relates to an alkaline zinc storage battery using zinc as a negative electrode and an alkaline aqueous solution as an electrolyte, such as a nickel-zinc storage battery, a silver oxide-zinc storage battery, a manganese-zinc storage battery, an air-zinc battery, etc. It is about improvement.
アルカリ亜鉛蓄電池は、負極に亜鉛を用いているために、高エネルギー密度を有し、カドミウムや水銀等の有害物質を含まず、安価である等の良好な特性を有し、それ故、実用化が強く期待されている。しかし、電解液であるアルカリ水溶液に対して亜鉛が高い溶解度を示すことに起因して、負極のシェイプチェンジや負極におけるデンドライトの発生、ひいては寿命が短いという問題があり、そのため、広く実用化されるには至っていないのが現状である。 Alkaline zinc storage battery uses zinc for the negative electrode, so it has high energy density, does not contain harmful substances such as cadmium and mercury, and has good characteristics such as being inexpensive, and is therefore practically used. Is strongly expected. However, due to the high solubility of zinc in an alkaline aqueous solution that is an electrolytic solution, there are problems such as negative electrode shape change and generation of dendrite in the negative electrode, which in turn has a short lifespan, and thus is widely put into practical use. The current situation has not yet been reached.
ところで、従来のアルカリ亜鉛蓄電池では、セロハンやポリビニルアルコールからなるセパレータが使用されていた。そして、セパレータがアルカリ水溶液によって劣化するまでの期間は、亜鉛のデンドライトによる短絡を防止することが可能であった。また、近年では、ポリエチレン、ポリプロピレン等の微孔膜に界面活性剤処理を施したセパレータを用いることが提案され、アルカリ水溶液によって劣化しにくいセパレータとして使用されている。 By the way, in the conventional alkaline zinc storage battery, the separator which consists of cellophane and polyvinyl alcohol was used. And it was possible to prevent the short circuit by the dendrite of zinc during the period until a separator deteriorates with alkaline aqueous solution. In recent years, it has been proposed to use a separator obtained by subjecting a microporous membrane such as polyethylene or polypropylene to a surfactant treatment, and it is used as a separator that is hardly deteriorated by an alkaline aqueous solution.
一方、セパレータのデンドライト生成を抑制する効果を高める技術として、次のものが知られている。
(a)特許文献1では、微孔膜セパレータに水素過電圧の低い金属を塗布又は蒸着している。
(b)特許文献2、特許文献3では、ニッケルメッキを施した又はニッケルを付着させたイオン交換樹脂等の選択透過膜を、微孔膜セパレータ間に配している。
(c)特許文献4では、微孔膜セパレータ中に特定の金属を均一に分散させている。
(d)特許文献5では、微孔膜セパレータの負極側に、水素過電圧の低い金属からなる層とセロハン層とを設けている。
更に、特許文献6のような先行文献が挙げられる。
(a) In
(b) In
(c) In
(d) In Patent Document 5, a layer made of a metal having a low hydrogen overvoltage and a cellophane layer are provided on the negative electrode side of the microporous membrane separator.
Further, there is a prior document such as Patent Document 6.
しかしながら、上記(a)〜(c)のセパレータは、水素過電圧の低い金属上にてデンドライトを酸化溶解させようとするものであるが、該セパレータでは、デンドライトが該金属と接触すると水素が発生し、自己放電が加速されてしまうという問題があった。 However, the separators (a) to (c) are intended to oxidize and dissolve dendrite on a metal having a low hydrogen overvoltage. However, in the separator, hydrogen is generated when the dendrite comes into contact with the metal. There was a problem that self-discharge was accelerated.
また、上記(d)のセパレータでは、セロハン層によってデンドライトと水素過電圧の低い金属との接触を抑制できるが、セロハンはアルカリ水溶液中で容易に分解されてしまうので、上記抑制効果の持続性に欠けるという問題があった。 In the separator (d), the cellophane layer can suppress the contact between the dendrite and the metal having a low hydrogen overvoltage. However, since the cellophane is easily decomposed in the alkaline aqueous solution, the sustainability of the suppression effect is lacking. There was a problem.
上記問題を解決するために、本発明のアルカリ亜鉛蓄電池の内、請求項1記載の発明は、正極に対向する第1膜と負極に対向する第2膜とを少なくとも有するセパレータを備えており、第1膜が耐アルカリ性微孔膜であり、第2膜がポリビニルアルコール膜であり、第1膜は、ニッケル、鉄、コバルト、白金、パラジウム、インジウム、クロム、マンガン、チタン、及びこれらを主成分とする合金、の内から任意に選択された金属を有しており、第1膜が、上記金属を層状態で負極に対向する面に有していることを特徴としている。
In order to solve the above problem, among the alkaline zinc storage batteries of the present invention, the invention according to
請求項2記載の発明は、請求項1の構成に加え、第2膜が架橋構造を有している。
In the invention according to
請求項3記載の発明は、請求項1の構成に加え、耐アルカリ性微孔膜が、ポリエチレン微孔膜又はポリプロピレン微孔膜である。 According to a third aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect, the alkali-resistant microporous membrane is a polyethylene microporous membrane or a polypropylene microporous membrane.
請求項4記載の発明は、請求項1の構成に加え、第1膜と正極との間又は第2膜と負極との間、の少なくとも一方に不織布を介在させている。
In addition to the structure of
請求項5記載の発明は、請求項1の構成に加え、第2膜が第1膜の一方の面にポリビニルアルコール樹脂を塗布することによって形成されているものである。 According to a fifth aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect, the second film is formed by applying a polyvinyl alcohol resin to one surface of the first film.
以上のように本発明のアルカリ亜鉛蓄電池によれば、次のような効果を奏する。
請求項1記載の発明によれば、セパレータの第1膜がニッケル等の所定の金属を有しているので、該金属上で析出亜鉛を酸化溶解でき、デンドライト生成を抑制できる。特に、本発明によれば、セパレータの第1膜に形成した金属層によって、確実に、析出亜鉛を酸化溶解でき、デンドライト生成を抑制できる。また、セパレータがポリビニルアルコール膜からなる第2膜を有しているので、デンドライトを微細化して容易に溶解でき、デンドライト成長を抑制でき、更に、第1膜の金属にデンドライトが直接接触するのを防止でき、従って、自己放電を防止できる。従って、第1膜と第2膜とが相乗的に作用することによって、デンドライトによるショートの発生を十分に防止でき、長寿命化を図ることができる。
As described above, the alkaline zinc storage battery of the present invention has the following effects.
According to the first aspect of the invention, since the first film of the separators has a predetermined metal such as nickel, can oxide dissolved the precipitated zinc on the metal can be suppressed dendrite generation. In particular, according to the present invention, the metal layer formed on the first film of the separator can reliably oxidize and dissolve the precipitated zinc and suppress the formation of dendrites. Further, since it has a second film separators are made of polyvinyl alcohol film, dendrites and can be easily dissolved by miniaturization, it is possible to suppress dendrite growth, further dendrites from contacting directly to the metal of the first layer Therefore, self-discharge can be prevented. Therefore, the synergistic action of the first film and the second film can sufficiently prevent the occurrence of a short circuit due to dendrite and can extend the life.
請求項2又は3記載の発明によれば、セパレータの耐アルカリ性を向上でき、従って、セパレータの劣化によるショートの発生を十分に防止できる。
According to the invention of
請求項4記載の発明によれば、電極表面を均一且つ十分に電解液で濡らすことができ、従って、活物質利用率を向上でき、充放電時の電流分布を均一にでき、そのため、亜鉛負極のシェイプチェンジを抑制できる。
According to the invention described in
請求項5記載の発明によれば、セパレータの製造工程を簡素化できる。 According to the fifth aspect of the invention, the manufacturing process can be simplified for separators.
図1は本発明の一実施形態に属する試作のアルカリ亜鉛蓄電池の発電要素を示す断面部分図である。この発電要素は、正極2/不織布4/セパレータ3/不織布4/負極1という配置で構成されている。なお、この発電要素は、実際的には図2に示すように配設されて電池を構成する。なお、図2は以下に示す実施例1のセパレータ3を用いたものである。
FIG. 1 is a partial sectional view showing a power generation element of a prototype alkaline zinc storage battery belonging to one embodiment of the present invention. This power generation element is configured by the following arrangement:
試作電池は次の構成を有している。
負極1は、厚さ0.1mmの銅パンチングメタルからなる集電体の両面に、酸化亜鉛粉末80重量部と亜鉛粉末20重量部とポリテトラフルオロエチレン粒子3重量部とからなる混合物を塗布して構成されている。多孔度は約50%、極板寸法は3cm×3cmである。
The prototype battery has the following configuration.
The
正極2は、水酸化ニッケルを主体とする焼結式ニッケル極であり、極板寸法は3cm×3cmである。
The
電解液は、8mol/lの水酸化カリウム水溶液を用い、全空隙の80〜90%まで注液した。また、正極2の容量密度を30mAh/cm2 とし、負極1の容量密度を120mAh/cm2 とした。
As the electrolytic solution, an 8 mol / l potassium hydroxide aqueous solution was used and injected to 80 to 90% of the total voids. Also, the capacity density of the positive 2 and 30 mAh / cm 2, the capacitance density of the
そして、セパレータ3として、以下に示す実施例1のものを用いた。なお、参考及び比較するために、以下に示す参考例1〜5及び比較例1〜10のセパレータ3を用い、その他は実施例のセパレータ3を用いた場合と同じ構成のアルカリ亜鉛蓄電池を試作した。実施例1、参考例1〜5及び比較例6〜10のセパレータ3は、図3に示すように、第1膜31及び第2膜32からなる2膜構造を有しており、特に実施例1、比較例6,7は、図4に示すように、第1膜31自体が2層構造を有している。
And as the
以下に、参考例、実施例及び比較例を示す。なお、参考例1〜4の第1膜31としては、ポリビニルアルコール膜の代わりに、ポリエチレン微孔膜、ポリプロピレン微孔膜等の耐アルカリ性微孔膜を用いる。
Reference examples, examples and comparative examples are shown below. In addition, as the 1st film |
[参考例1]
第1膜31は、ニッケル粉末を分散状態で含有し且つ架橋構造を有するポリビニルアルコール膜(PVA膜)である。但し、架橋は電子線照射により行なわれた。第2膜32は単なるポリビニルアルコール膜である。
[Reference Example 1]
The
第1膜31は次のようにして形成した。即ち、重合度が1500〜1800のポリビニルアルコール粉末試薬(株式会社和光純薬製)10重量部を精製水50重量部に溶解させ、その中に、平均粒子径15μm、平均厚さ1μmの、鱗片状ニッケル粉末10重量部を均一に分散し、これに電子線を照射して架橋させ、膜抵抗を230mΩ・cm2 とした。
The
第2膜32は次のようにして形成した。即ち、重合度が1500〜1800のポリビニルアルコール粉末試薬(株式会社和光純薬製)を均一に分散させて厚み15μmの膜とし、180℃の温度下で10分間加熱処理してアルカリに対して溶解しにくくした。
The
[参考例2]
第1膜31は、ニッケル粉末を分散状態で含有し且つ架橋構造を有するポリビニルアルコール膜である。但し、架橋はホウ酸処理により行なわれた。第2膜32は参考例1の第2膜32と同じポリビニルアルコール膜である。
[Reference Example 2]
The
第1膜31は次のようにして形成した。即ち、ポリビニルアルコール粉末10重量部を精製水50重量部に溶解させ、その中に、平均粒子径15μm、平均厚さ1μmの、鱗片状ニッケル粉末10重量部を均一に分散し、これに飽和ホウ酸水溶液1重量部を添加して架橋させ、膜抵抗を230mΩ・cm2 とした。
The
[参考例3]
第1膜31は、ニッケル粉末を分散状態で含有したポリビニルアルコール膜である。第2膜32は参考例1の第2膜32と同じポリビニルアルコール膜である。
[Reference Example 3]
The
第1膜31は次のようにして形成した。即ち、ポリビニルアルコール粉末10重量部を精製水50重量部に溶解させ、その中に、平均粒子径15μm、平均厚さ1μmの、鱗片状ニッケル粉末10重量部を均一に分散し、厚さ40μmの膜とし、180℃の温度下で10分間加熱処理してアルカリに対して溶解しにくくするとともに、膜抵抗を165mΩ・cm2 とした。
The
[参考例4]
参考例3の第1膜31と第2膜32とが一体となっているものである。
これは次のようにして形成した。即ち、ポリビニルアルコール粉末10重量部を精製水50重量部に溶解させ、その中に、平均粒子径15μm、平均厚さ1μmの、鱗片状ニッケル粉末10重量部を均一に分散し、厚さ40μmの膜(第1膜32)とし、この膜の一方の面にポリビニルアルコール樹脂を塗布して15μmのポリビニルアルコール膜(第2膜32)を形成し、180℃の温度下で10分間加熱処理してアルカリに対して溶解しにくくするとともに、膜抵抗を180mΩ・cm2 とした。
[Reference Example 4]
The
This was formed as follows. That is, 10 parts by weight of polyvinyl alcohol powder was dissolved in 50 parts by weight of purified water, and 10 parts by weight of scaly nickel powder having an average particle diameter of 15 μm and an average thickness of 1 μm was uniformly dispersed therein, and the thickness of 40 μm was A film (first film 32) is formed, and a polyvinyl alcohol resin is applied to one surface of this film to form a 15 μm polyvinyl alcohol film (second film 32), and heat-treated at a temperature of 180 ° C. for 10 minutes. While making it hard to melt | dissolve with respect to an alkali, the film resistance was 180 mΩ · cm 2 .
[参考例5]
第1膜31は、ニッケル粉末を分散状態で含有したポリエチレン微孔膜(PE微孔膜)である。第2膜32は参考例1の第2膜32と同じポリビニルアルコール膜である。
[Reference Example 5]
The
第1膜31は次のようにして形成した。即ち、ポリエチレン粉末100重量部にカルボニルニッケル粉末(INCO製#255)10重量部を混練してロール成形し、厚さ50μm、多孔度42%、膜抵抗200mΩ・cm2 の膜とした。
The
[実施例1]
第1膜31は、第2膜32側にニッケル被覆層31a(図2,4)を有するポリプロピレン微孔膜(PP微孔膜)である。第2膜32は参考例1の第2膜32と同じポリビニルアルコール膜である。
[Example 1]
The
第1膜31は次のようにして形成した。即ち、厚さ25μmのポリプロピレン微孔膜(ヘキストセラニーズ製、セルガード#3401)の第2膜32側の面に、ニッケル粒子を付着させてニッケル被覆層を形成した。
The
[比較例1]
厚さ25μmのポリプロピレン微孔膜(ヘキストセラニーズ製、セルガード#3401)1枚のみでできている。
[Comparative Example 1]
It is made up of only one 25 μm thick polypropylene microporous membrane (Hoechst Celanese, Celgard # 3401).
[比較例2]
厚さ25μmのセロハン膜1枚のみでできている。
[Comparative Example 2]
It is made of only one cellophane film having a thickness of 25 μm.
[比較例3]
参考例1の第2膜32と同じポリビニルアルコール膜1枚のみでできている。
[Comparative Example 3]
It is made of only one polyvinyl alcohol film that is the same as the
[比較例4]
参考例3の第1膜31と同じポリビニルアルコール膜1枚のみでできている。
[Comparative Example 4]
It is made of only the same polyvinyl alcohol film as the
[比較例5]
実施例1の第1膜31と同じポリプロピレン微孔膜1枚のみでできている。
[Comparative Example 5]
It is made only in the same polypropylene microporous membrane one
[比較例6]
第1膜31は実施例1の第1膜31と同じものである。第2膜32は比較例1と同じポリプロピレン微孔膜である。
[Comparative Example 6]
The
[比較例7]
第1膜31は実施例1の第1膜31と同じものである。第2膜32は比較例2と同じセロハン膜である。
[Comparative Example 7]
The
[比較例8]
第1膜31及び第2膜32は、共に比較例1と同じポリプロピレン微孔膜である。
[Comparative Example 8]
Both the
[比較例9]
第1膜31は比較例1と同じポリプロピレン微孔膜である。第2膜32は比較例2と同じセロハン膜である。
[Comparative Example 9]
The
[比較例10]
第1膜31は比較例1と同じポリプロピレン微孔膜である。第2膜32は比較例3と同じポリビニルアルコール膜である。
[Comparative Example 10]
The
以上の参考例1〜5、実施例1及び比較例1〜10の構成を簡単に示すと、表1のようになる。 Above Reference Example 1-5, briefly showing the configuration of the first embodiment 及 beauty Comparative Examples 1 to 10, so the Table 1.
上記実施例1及び参考例1〜5のセパレータ3を備えたアルカリ亜鉛蓄電池では、次のような作用効果を奏する。
(1)セパレータ3の第1膜31がニッケルを分散状態で又は層状態で有しているので、ニッケル上で析出亜鉛が酸化溶解され、デンドライト生成が抑制される。また、セパレータ3がポリビニルアルコール膜からなる第2膜32を有しているので、デンドライトが微細化されて容易に溶解され、デンドライト成長が抑制され、更に、第1膜31のニッケルにデンドライトが直接接触するのが防止され、従って、自己放電が防止される。従って、第1膜31によるデンドライト生成抑制作用と、第2膜32によるデンドライト成長抑制作用とが、相乗的に作用し、デンドライトによるショートの発生が十分に防止され、長寿命となる。
The A alkali zinc battery having a
(1) Since the
なお、ポリビニルアルコール膜による上記作用は、ポリビニルアルコールが有する官能基であるアルコール基と、ポリビニルアルコール分子の集合構造とによるものと考えられ、合成物であるポリビニルアルコールは、分子量、けん化度、結晶化度等の制御が容易であるので、最適な条件を設定することにより、優れたデンドライト成長抑制作用が得られる。 The above-mentioned action by the polyvinyl alcohol film is considered to be due to the alcohol group, which is a functional group of polyvinyl alcohol, and the aggregate structure of the polyvinyl alcohol molecules. The synthetic polyvinyl alcohol has a molecular weight, a saponification degree, and a crystallization. Since control of the degree and the like is easy, an excellent dendrite growth suppressing action can be obtained by setting optimum conditions.
なお、第1膜31によるデンドライト生成抑制作用、第2膜32によるデンドライト成長抑制作用、及びそれらの作用による相乗的作用は、以下に示す[試験1]〜[試験3]により証明される。
In addition, the dendrite production | generation suppression effect by the 1st film |
(2)特に参考例1,2,及び実施例1のセパレータ3を用いた電池では、セパレータ3の耐アルカリ性が向上し、従って、セパレータ3の劣化によるショートの発生が十分に防止される。
(2) Especially in the batteries using the
(3)特に実施例1のセパレータ3を用いた電池では、セパレータ3の第1膜31に形成したニッケル層によって、確実に、析出亜鉛が酸化溶解され、デンドライト生成が抑制される。
(3) In particular, in the battery using the
(4)不織布4を用いているので、電極1,2表面が均一且つ十分に電解液で濡らされ、従って、活物質利用率が向上し、充放電時の電流分布が均一になり、そのため、亜鉛負極のシェイプチェンジが抑制される。
(4) Since the
(5)特に参考例4のセパレータ3を用いた電池では、セパレータ3の製造工程が簡素化される。
(5) Especially in the battery using the
なお、第1膜31で用いる金属は、ニッケル、鉄、コバルト、白金、パラジウム、インジウム、クロム、マンガン、チタン、及びこれらを主成分とする合金、の内から任意に選択された金属であれば、ニッケルに限るものではない。
The metal used in the
また、実施例1のセパレータ3では、第1膜31にニッケル被覆層31aを形成しているが、その代わりに、第2膜32の第1膜31側の面にニッケル被覆層を形成してもよい。
In the
また、上記電池では、正極活物質としてニッケルを用いているが、酸化銀やマンガンを用いてもよい。また、正極として、空気極を用いてもよい。 Moreover, in the said battery, although nickel is used as a positive electrode active material, you may use silver oxide and manganese. An air electrode may be used as the positive electrode.
更に、上記電池では、不織布4を配設しているが、負極1及び正極2が電解液に均一且つ十分に濡れるようであれば、不織布4は特に必要としない。
Furthermore, although the
[試験1]
実施例1、参考例1〜5及び比較例1〜10のセパレータ3を備えた、上記構成のアルカリ亜鉛蓄電池を試作し、これに対して、次の試験を行なった。即ち、各電池を、60℃の雰囲気下で、300mA/cm2 の電流密度で充電し、充電中の電圧が低下し始める時点の電気量をショート発生充電電気量として求めた。その結果を表2に示す。ショート発生充電電気量が大きいことは、耐ショート性が高いことを示す。なお、試験後、試作電池を解体したところ、いずれもショートしていることが確認された。
[Test 1]
Example 1 An alkaline zinc storage battery having the above-described configuration including the
表2から、次のことがわかる。まず、単膜構造のセパレータである比較例1〜3を比較すると、ポリプロピレン微孔膜が最も耐ショート性が低く、セロハン膜、ポリビニルアルコール膜の順に耐ショート性が向上している。そして、比較例1〜3と比較例8〜10とを比較すると、2膜構造のセパレータである比較例8〜10の耐ショート性は単膜構造のセパレータのショート発生充電電気量の和となっている。ところが、比較例1と比較例5とを比較すると、同じ単膜構造のセパレータであってもニッケル被覆層を形成することにより、耐ショート性が大きく向上している。このことは、比較例6,7及び実施例1と、比較例8〜10とを、比較してもわかる。即ち、第1膜31であるポリプロピレン微孔膜にニッケル被覆層31aを形成してなる2膜構造のセパレータは、単なる2膜構造のセパレータより耐ショート性が向上している。
Table 2 shows the following. First, comparing Comparative Examples 1 to 3 which are separators having a single membrane structure, the polypropylene microporous film has the lowest short-circuit resistance, and the short-circuit resistance is improved in the order of the cellophane film and the polyvinyl alcohol film. When comparing Comparative Examples 1 to 3 and Comparative Examples 8 to 10, the short-circuit resistance of Comparative Examples 8 to 10, which is a separator having a two-film structure, is the sum of the amount of electric charge generated by a short circuit of the separator having a single-film structure. ing. However, when Comparative Example 1 and Comparative Example 5 are compared, the short-circuit resistance is greatly improved by forming the nickel coating layer even in the case of the separator having the same single film structure. This can be seen by comparing Comparative Examples 6 and 7 and Example 1 with Comparative Examples 8 to 10. That is, the separator having a two-film structure formed by forming the nickel coating layer 31a on the polypropylene microporous film as the
一方、ニッケル被覆層を形成してなる同じ2膜構造のセパレータであっても、実施例1は比較例6,7に比して耐ショート性が著しく向上している。これは、第2膜32がポリビニルアルコール膜であることによるものと考えられる。即ち、第2膜32をポリビニルアルコール膜としたセパレータの方が、第2膜32をポリプロピレン微孔膜、セロハン膜としたセパレータよりも、デンドライトが微細化されやすく、デンドライトがニッケル被覆層に達しても容易に酸化溶解されるため、耐ショート性が向上したものと考えられる。
On the other hand, even in the case of the separator having the same two-film structure formed by forming the nickel coating layer, the short-circuit resistance of Example 1 is significantly improved as compared with Comparative Examples 6 and 7. This is considered due to the fact that the
更に、参考例1〜5をみると、第1膜31にニッケル被覆層31aを形成する代わりにニッケル粉末を分散状態で含有させた場合でも、実施例1の場合と同程度に、耐ショート性が向上している。
Further, in Reference Examples 1 to 5, even when nickel powder is contained in a dispersed state instead of forming the nickel coating layer 31a in the
これらのことから、第1膜31にニッケル被覆層31aを形成し又はニッケル粉末を分散状態で含有させること、及び第2膜32としてポリビニルアルコール膜を用いることが、耐ショート性の向上に寄与していることがわかる。
For these reasons, forming the nickel coating layer 31a in the
[試験2]
実施例1、参考例1〜5及び比較例1,7,9のセパレータ3を備えた、上記構成のアルカリ亜鉛蓄電池を試作し、これに対して、次の試験を行なった。なお、電池容量は2Ahとした。即ち、初期放電容量と、充電後60℃の恒温槽内で40日間放置した時の開路電圧の変化と、放置後室温に戻してからの放電容量とを求めた。表3は初期放電容量及び放置後放電容量を示し、図5は開路電圧の変化を示す。なお、試験後、試作電池を解体したところ、比較例1,9ではショートしており、比較例7ではニッケル被覆層31aと負極1の亜鉛とが接触して自己放電が促進されていることが確認された。
[Test 2]
An alkaline zinc storage battery having the above-described configuration including the separators of Example 1 , Reference Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1, 7, and 9 was made as a prototype, and the following test was performed on this battery. The battery capacity was 2 Ah. That is, the initial discharge capacity, the change in open circuit voltage when left in a constant temperature bath at 60 ° C. for 40 days after charging, and the discharge capacity after returning to room temperature after standing were obtained. Table 3 shows the initial discharge capacity and the discharge capacity after standing, and FIG. 5 shows the change in the open circuit voltage. After the test, when the prototype battery was disassembled, it was short-circuited in Comparative Examples 1 and 9, and in Comparative Example 7, the nickel coating layer 31a and the zinc of the
表3から、次のことがわかる。比較例1,7,9では、初期放電容量に対して放置後放電容量が低下しているが、実施例1及び参考例1〜5では低下していない。また、図5からわかるように、比較例1,7,9では、放置後30日経過後に急に開路電圧が低下している。特に、実施例1と比較例7とを比較すると、第2膜32としてポリビニルアルコール膜を用いることが有効であることがわかる。これは、第2膜32をポリビニルアルコール膜としたセパレータの方が、第2膜32をセロハン膜としたセパレータよりも、耐アルカリ性に優れていることに因るものである。
Table 3 shows the following. In Comparative Examples 1, 7, and 9, the discharge capacity after standing is decreased with respect to the initial discharge capacity, but not decreased in Example 1 and Reference Examples 1 to 5 . Further, as can be seen from FIG. 5, in Comparative Examples 1, 7, and 9, the open circuit voltage suddenly drops after 30 days have passed after being left. In particular, when Example 1 and Comparative Example 7 are compared, it can be seen that it is effective to use a polyvinyl alcohol film as the
従って、第1膜31にニッケル被覆層31aを形成し又はニッケル粉末を分散状態で含有させること、及び第2膜32としてポリビニルアルコール膜を用いることは、放電特性の向上にも寄与すると考えられる。
Therefore, it is considered that forming the nickel coating layer 31a in the
[試験3]
実施例1、参考例1〜5及び比較例1,7,9のセパレータ3を備えた、上記構成のアルカリ亜鉛蓄電池を試作し、これに対して、次の試験を行なった。なお、電池容量は2Ahとした。即ち、2Cの充放電サイクル1回、0.2Cの充放電サイクル1回、及び−10℃〜60℃のヒートサイクル50回からなるパターンを繰返し行ない、各パターン終了後の放電容量を求めた。その結果を表4に示す。なお、表4において、初期の放電容量は電池組立直後の放電容量を示す。
[Test 3]
An alkaline zinc storage battery having the above-described configuration including the separators of Example 1 , Reference Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1, 7, and 9 was made as a prototype, and the following test was performed on this battery. The battery capacity was 2 Ah. That is, a pattern consisting of one 2C charge / discharge cycle, one 0.2C charge / discharge cycle, and 50 heat cycles from -10 ° C to 60 ° C was repeated, and the discharge capacity after each pattern was determined. The results are shown in Table 4. In Table 4, the initial discharge capacity indicates the discharge capacity immediately after battery assembly.
表4から、次のことがわかる。比較例1では1パターンのヒートサイクル前の2Cの充電でショートし、比較例7では2パターンのヒートサイクル前の2Cの充電で自己放電し、比較例9では2パターンのヒートサイクル前の2Cの充電でショートした。これに対し、実施例1及び参考例1〜5では、6パターン終了後でも放電容量は殆んど低下せず、ショートも認められなかった。即ち、実施例1及び参考例1〜5は高い耐ショート性を有している。 Table 4 shows the following. In Comparative Example 1, short-circuited by 2C charge before 1 pattern of heat cycle, in Comparative Example 7 self-discharged by charge of 2C before 2 patterns of heat cycle, and in Comparative Example 9 2C of 2C before heat cycle of 2 patterns Shorted by charging. On the other hand, in Example 1 and Reference Examples 1 to 5 , the discharge capacity hardly decreased even after 6 patterns were completed, and no short circuit was observed. That is, Example 1 and Reference Examples 1 to 5 have high short-circuit resistance.
本発明は、デンドライトによるショートの発生を十分に防止でき、長寿命化を図ることができるので、産業上の利用価値が大である。 Since the present invention can sufficiently prevent the occurrence of a short circuit due to dendrites and can prolong the service life, the industrial utility value is great.
1 負極 2 正極 3 セパレータ 31 第1膜 31a ニッケル被覆層 32 第2膜 4不織布
DESCRIPTION OF
Claims (5)
第1膜が耐アルカリ性微孔膜であり、第2膜がポリビニルアルコール膜であり、第1膜は、ニッケル、鉄、コバルト、白金、パラジウム、インジウム、クロム、マンガン、チタン、及びこれらを主成分とする合金、の内から任意に選択された金属を有しており、
第1膜が、上記金属を層状態で負極に対向する面に有していることを特徴とするアルカリ亜鉛蓄電池。 A separator having at least a first film facing the positive electrode and a second film facing the negative electrode;
The first film is an alkali-resistant microporous film, the second film is a polyvinyl alcohol film, the first film is composed of nickel, iron, cobalt, platinum, palladium, indium, chromium, manganese, titanium, and the main components thereof. and alloys, have arbitrarily selected metal from among,
The alkaline zinc storage battery , wherein the first film has the metal in a layer state on a surface facing the negative electrode .
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