JP6190101B2 - Gel electrolyte or negative electrode mixture, and battery using the gel electrolyte or negative electrode mixture - Google Patents

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Description

本発明は、ゲル電解質又は負極合剤、及び、該ゲル電解質又は負極合剤を使用した電池に関する。より詳しくは、電池の電解質として好適に用いることができるゲル電解質又は電池の負極の形成に好適に用いることができる負極合剤、及び、該ゲル電解質又は負極合剤を使用した電池に関する。 The present invention relates to a gel electrolyte or negative electrode mixture, and a battery using the gel electrolyte or negative electrode mixture. More specifically, the present invention relates to a gel electrolyte that can be suitably used as a battery electrolyte or a negative electrode mixture that can be preferably used to form a negative electrode of a battery, and a battery that uses the gel electrolyte or negative electrode mixture.

電池は、従来、正極、負極、及び、それら電極間に挟持される電解液という構成を有するものであった。電池は、電解液が液体である場合が多く、特に蓄電池においては、電解液の分解による蓄電池の膨張など、長期的に安全かつ安定に用いるのが困難なことがあるという問題を抱えていた。特に亜鉛含有化合物(水系電解液)や金属リチウム(有機溶剤系電解液)等を負極とする蓄電池は、現在蓄電池として多方面に渡り使用されているニッケル金属水素化物電池(水系電解液)やリチウムイオン電池(有機溶剤系電解液)と電解液を統一して各々比較した場合、作動電圧・エネルギー密度等において、実質これらを凌駕するという特徴を有しているにも拘わらず、長期間充放電を繰り返すと、電極の局所部位で金属の溶解析出反応が起こり、シェイプチェンジやデンドライトといった電極活物質の形態変化が発生、成長すること等のため、蓄電池の容量劣化や短寿命化が起こるという問題も抱えていた。 Conventionally, a battery has a configuration of a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution sandwiched between the electrodes. Batteries often have liquid electrolytes, and particularly storage batteries have problems that may be difficult to use safely and stably over the long term, such as expansion of the storage battery due to decomposition of the electrolyte. In particular, storage batteries that use zinc-containing compounds (aqueous electrolytes), metallic lithium (organic solvent electrolytes), etc. as negative electrodes are nickel metal hydride batteries (aqueous electrolytes) and lithium that are widely used as storage batteries. When ion batteries (organic solvent electrolytes) and electrolytes are compared in a unified manner, charging / discharging for a long period of time despite the fact that the operating voltage, energy density, etc. are substantially superior to these. If the process is repeated, the dissolution and precipitation reaction of the metal occurs at the local part of the electrode, and the change in the shape of the electrode active material such as shape change and dendrite occurs and grows. Also had.

蓄電池の安全性や安定性の問題を解決する一般的な方法としては、電解液の代わりに、イオン伝導度が高く、安全性・機械的特性にも優れるゲル状の電解質(ゲル電解質)を用いる方法が主なアプローチとして用いられてきた。そのようなアプローチを目的としたゲル状電解質としては例えば、層状構造を有するハイドロタルサイトに水酸化アルカリ水溶液を保持させた全固体アルカリ二次電池用無機ヒドロゲル電解質(例えば、特許文献1参照。)や、ポリビニルアルコールとアニオン性架橋(共)重合体とからなる重合体組成物に、水酸化アルカリを含有させてなるアルカリ電池用高分子ヒドロゲル電解質(例えば、特許文献2参照。)が開示されている。また、鹸化によりカルボキシル基を生じる疎水性基を有する疎水性モノマーと、疎水性多官能性モノマーとからなる共重合体であって、その共重合体の鹸化物が電解液をゲル化させる性質を有する電解液用高分子ゲル化剤前駆体を鹸化させて得られる電解液用高分子ゲル化剤(例えば、特許文献3参照。)が開示されている。ゲル状電解質としてはその他にも、アクリル酸塩、水酸化カリウム、水を原料に溶液重合することによって調製されるアルカリポリマーゲル電解質(例えば非特許文献1参照。)や、ハイドロタルサイトに水酸化カリウム水溶液を保持させた無機ヒドロゲル電解質(例えば、非特許文献2参照。)、アルカリ性ポリエチレンオキサイド系固体高分子電解質(例えば、非特許文献3参照。)、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール、水酸化カリウム、水から調製される高分子電解質(例えば、非特許文献4参照。)、ポリビニルアルコール、ナノ粒子化された酸化ジルコニウム、水酸化カリウム、水から調製されるアルカリ高分子電解質ナノコンポジット(例えば、非特許文献5参照。)などが開示されている。また、高分子量重合体中に非水電解液を高分子量重合体に対して200重量%以上含有する粘弾性体である固体電解質(例えば、特許文献4参照。)なども開示されている。 As a general method for solving the safety and stability problems of storage batteries, a gel electrolyte (gel electrolyte) with high ionic conductivity and excellent safety and mechanical properties is used instead of the electrolyte. The method has been used as the main approach. As a gel electrolyte for such an approach, for example, an inorganic hydrogel electrolyte for an all-solid alkaline secondary battery in which an aqueous alkali hydroxide solution is held in a hydrotalcite having a layered structure (see, for example, Patent Document 1). Alternatively, a polymer hydrogel electrolyte for an alkaline battery in which an alkali hydroxide is contained in a polymer composition comprising polyvinyl alcohol and an anionic crosslinked (co) polymer is disclosed (for example, see Patent Document 2). Yes. Further, it is a copolymer comprising a hydrophobic monomer having a hydrophobic group that generates a carboxyl group by saponification, and a hydrophobic polyfunctional monomer, and the saponification product of the copolymer has a property of gelling an electrolyte solution. There is disclosed a polymer gelling agent for electrolyte obtained by saponifying a polymer gelling agent precursor for electrolyte (see, for example, Patent Document 3). As other gel electrolytes, alkali polymer gel electrolytes prepared by solution polymerization using acrylate, potassium hydroxide, and water as raw materials (see, for example, Non-Patent Document 1), hydrotalcite is hydroxylated. Inorganic hydrogel electrolyte holding an aqueous potassium solution (for example, see Non-patent Document 2), alkaline polyethylene oxide solid polymer electrolyte (for example, see Non-Patent Document 3), polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, potassium hydroxide, water Polymer electrolyte prepared from (for example, Non-Patent Document 4), polyvinyl alcohol, nanoparticulate zirconium oxide, potassium hydroxide, and alkali polymer electrolyte nanocomposite prepared from water (for example, Non-Patent Document 4) 5, etc.). Also disclosed is a solid electrolyte (see, for example, Patent Document 4), which is a viscoelastic material containing a non-aqueous electrolyte in a high molecular weight polymer in an amount of 200% by weight or more based on the high molecular weight polymer.

一方、シェイプチェンジやデンドライトといった電極活物質の形態変化の抑制を意図したものではないものの、電極を形成するための電極合剤に添加剤(結着剤・バインダー)を加えて活物質(金属)を拘束し、活物質を電極に保持させる方法が知られている。例えば、活物質の粒子群あるいは活物質を主体とする粒子群の細孔に、重合若しくは共重合可能な単量体あるいは低級高分子化合物を含浸した後、その細孔内で単量体あるいは低級高分子化合物を重合若しくは共重合させて電池用電極を得る方法(例えば、特許文献5参照。)が開示されている。その他、電極合剤に加えるポリマーとして、アルカリ蓄電池用の電極ペースト製造工程において用いられる水不溶性吸水性樹脂からなる添加剤(増粘剤)(例えば、特許文献6参照。)が開示されている。また、一定の転移温度で親水性と疎水性が可逆的に変化するビニル重合体系熱可逆性増粘剤、水分散性バインダー樹脂、および元素周期表I〜VII族の金属の塩からなる電気化学素子の電極用結合剤(例えば、特許文献7参照。)や、水相および水相に分散する電極用結着剤からなる水性分散体であって、その結着剤は、ガラス転移温度が−40℃未満である合成樹脂からなるものである水性分散体(例えば、特許文献8参照。)が開示されている。 On the other hand, although it is not intended to suppress changes in the shape of electrode active materials such as shape change and dendrite, an additive (binder / binder) is added to the electrode mixture to form the electrode, and the active material (metal) A method is known in which the active material is held on an electrode by restraining the active material. For example, after impregnating a monomer or lower polymer compound that can be polymerized or copolymerized into the pores of an active material particle group or a particle group mainly composed of an active material, A method for obtaining a battery electrode by polymerizing or copolymerizing a polymer compound (for example, see Patent Document 5) is disclosed. In addition, an additive (thickening agent) made of a water-insoluble water-absorbent resin used in an electrode paste manufacturing process for an alkaline storage battery (for example, see Patent Document 6) is disclosed as a polymer to be added to the electrode mixture. An electrochemistry comprising a vinyl polymer-based thermoreversible thickener that reversibly changes hydrophilicity and hydrophobicity at a certain transition temperature, a water-dispersible binder resin, and a metal salt of Group I to VII of the element periodic table A binder for an electrode of an element (see, for example, Patent Document 7) and an aqueous dispersion composed of an aqueous phase and a binder for an electrode dispersed in an aqueous phase, the binder having a glass transition temperature of − An aqueous dispersion made of a synthetic resin having a temperature of less than 40 ° C. (for example, see Patent Document 8) is disclosed.

特開2007−227032号公報JP 2007-227032 A 特開2005−322635号公報JP 2005-322635 A 特開2003−178797号公報JP 2003-1778797 A 特開平5−205515号公報JP-A-5-205515 特開昭60−37655号公報JP-A-60-37655 特開平8−222225号公報JP-A-8-222225 特開2003−331848号公報JP 2003-331848 A 特開2006−172992号公報JP 2006-172992 A

シャオミン・シュ(Xiaoming Zhu)、外3名、「エレクトロキミカ・アクタ(Electrochimica Acta)」、2004年、第49巻、第16号、p.2533−2539Xiaoming Zhu, three others, “Electrochimica Acta”, 2004, 49, 16, p. 2533-2539 ヒロシ・イノウエ(Hiroshi Inoue)、外4名、「エレクトロケミカル・アンド・ソリッド−ステート・レターズ(Electrochemical and Solid−State Letters)」、2009年、第12巻、第3号、p.A58−A60Hiroshi Inoue, 4 others, “Electrochemical and Solid-State Letters”, 2009, Vol. 12, No. 3, p. A58-A60 J.F.ファウバルク(J.F.Fauvarque)、外4名、「エレクトロキミカ・アクタ(Electrochimica Acta)」、1995年、第40巻、第13−14号、p.2449−2453J. et al. F. J. F. Fauvarque, four others, “Electrochimica Acta”, 1995, 40, 13-14, p. 2449-2453 チュン−チェン・ヤン(Chun−Chen Yang)、「ジャーナル・オブ・パワー・ソーシーズ(Journal of Power Sources)」、2002年、第109巻、p.22−31Chun-Chen Yang, “Journal of Power Sources”, 2002, 109, p. 22-31 チュン−チェン・ヤン(Chun−Chen Yang)、「マテリアルズ・サイエンス・アンド・エンジニアリング・B(Materials Science and Engineering B)」、2006年、第131巻、p.256−262Chun-Chen Yang, “Materials Science and Engineering B”, 2006, vol. 131, p. 256-262

蓄電池の問題解決や、その性能向上のために、上述したように、種々のゲル電解質や電極合剤への添加剤が研究されてきた。しかしながら、作動電圧・エネルギー密度等の蓄電池性能の優位性の観点から、電極の負極活物質として、水素吸蔵合金や黒鉛に代わり、亜鉛含有化合物や金属リチウムを用いた蓄電池に要求される性能を満たすためには、電極活物質のシェイプチェンジやデンドライトといった形態変化、溶解、腐食や、それらが一因となる不動態の形成を抑制したうえで、サイクル特性、レート特性、及び、クーロン効率といった電池性能も優れたものとする必要があり、これらを両立させた蓄電池を実現するための改良の余地があった。上記蓄電池においても、非特許文献1や非特許文献3に報告されている通り、しばしばゲル電解質が使用されてきたが、上記問題を解決するに至っていないのが現状である。非特許文献2、4、5においても、ゲル電解質が電池の電解質として使用できるものか否かの特性をみるに止まっており、上記問題を解決するに至っていない。つまり、これらの非特許文献に開示のゲル電解質は、電極活物質の形態変化を抑制し、サイクル特性、レート特性、及び、クーロン効率といった電池性能を向上させる目的で使用されたものではなく、また、これらの問題を充分に解決できるものとするために更に工夫の余地があるものであった。
なお、特許文献5〜8に開示の方法においてはいずれも、添加剤であるポリマーはアルカリ蓄電池等のペースト式電極用増粘剤としての位置付けでしかなく、電極活物質の形態変化や不動態形成を抑制し、サイクル特性、レート特性、及び、クーロン効率といった電池性能を向上させる目的で使用されたものではなく、また、これらの問題を充分に解決できるものとするために更に工夫の余地があるものであった。
As described above, various gel electrolytes and additives for electrode mixtures have been studied in order to solve the problems of storage batteries and improve their performance. However, from the viewpoint of the superiority of storage battery performance such as operating voltage and energy density, it satisfies the performance required for storage batteries using zinc-containing compounds and metallic lithium instead of hydrogen storage alloy and graphite as the negative electrode active material of the electrode. In order to achieve this, battery performance such as cycle characteristics, rate characteristics, and coulomb efficiency is achieved after suppressing the formation of the electrode active material such as shape change and dendrite, dissolution, corrosion, and the formation of passives that contribute to them. In addition, there is room for improvement in order to realize a storage battery that balances these. Even in the above-mentioned storage battery, as reported in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 3, gel electrolyte has often been used, but the present situation is that the above problem has not been solved. Also in Non-Patent Documents 2, 4, and 5, only the characteristics of whether or not the gel electrolyte can be used as an electrolyte of a battery are observed, and the above problem has not been solved. That is, the gel electrolytes disclosed in these non-patent documents are not used for the purpose of suppressing the change in form of the electrode active material and improving battery performance such as cycle characteristics, rate characteristics, and Coulomb efficiency. In order to sufficiently solve these problems, there is room for further ingenuity.
In any of the methods disclosed in Patent Documents 5 to 8, the additive polymer is only positioned as a thickener for paste-type electrodes such as alkaline storage batteries, and changes in the shape and passivation of the electrode active material Is not used for the purpose of suppressing battery performance and improving battery performance such as cycle characteristics, rate characteristics, and coulomb efficiency, and there is room for further improvement in order to sufficiently solve these problems. It was a thing.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、電極活物質のシェイプチェンジやデンドライトといった電極活物質の形態変化、溶解、腐食や不動態形成を抑制したうえで、高いサイクル特性、レート特性、及び、クーロン効率といった電池性能を発現する蓄電池を形成するために好適に用いることができる、ゲル電解質又は負極合剤、及び、該ゲル電解質又は負極合剤を使用した蓄電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described situation, and suppresses changes in the shape, dissolution, corrosion, and passive formation of the electrode active material such as electrode active material shape change and dendrite, and has high cycle characteristics and rate characteristics. An object of the present invention is to provide a gel electrolyte or a negative electrode mixture, and a storage battery using the gel electrolyte or negative electrode mixture, which can be suitably used to form a storage battery that exhibits battery performance such as Coulomb efficiency. And

本発明者は、電池における電極活物質のシェイプチェンジやデンドライトといった形態変化、溶解、腐食や不動態形成に関する問題について種々検討を行い、ゲル電解質に着目した。そして、従来のゲル電解質は、その電解質としての性能が未だ不十分であることと共に、特に高濃度アルカリ水溶液の場合には徐々に分解が進行し、工業的・産業的な二次電池用途には耐えることができないことを新たに見出した。ここで、ゲル電解質を、多価イオン及び/又は無機化合物による架橋構造を有するものとした場合、そのようなゲル電解質を用いて形成された蓄電池が、電極活物質のシェイプチェンジやデンドライトといった形態変化を効果的に抑制し、かつ、該ゲル電解質は高いイオン伝導性を保持したまま、高いサイクル特性、レート特性、及び、クーロン効率を発現することができると共に、特に高濃度アルカリ水溶液に対する耐性が大幅に向上することを見出した。このように、蓄電池に用いられるゲル電解質を、多価イオン及び/又は無機化合物による架橋構造を有するものとすることによって、上記課題を見事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。
また、本発明者は、蓄電池における電極活物質のシェイプチェンジやデンドライトといった形態変化の問題について、負極合剤にも着目した。そして、負極合剤を、負極活物質及びポリマーを含むものとすることによっても、そのような負極合剤を用いて形成された蓄電池が、電極活物質のシェイプチェンジやデンドライトといった形態変化や不動態形成を効果的に抑制し、かつ、高い電気伝導性を保持したまま、高いサイクル特性、レート特性、及び、クーロン効率を発現できることを見出した。このように、蓄電池に用いられる負極合剤を、負極活物質及びポリマーを含むものとすることによっても、上記課題を見事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。本発明は蓄電池(二次電池)のみならず、一次電池、キャパシタ、ハイブリッドキャパシタ等の他の電気化学デバイスにも使用可能である。
The present inventor has made various studies on problems related to shape change, dissolution, corrosion, and passive formation of electrode active materials such as shape change and dendrite in batteries, and has focused on gel electrolytes. The conventional gel electrolytes still have insufficient performance as electrolytes, and in particular in the case of high-concentration alkaline aqueous solutions, the decomposition proceeds gradually, and for industrial and industrial secondary battery applications. I found out that I can't stand it. Here, when the gel electrolyte has a cross-linked structure with polyvalent ions and / or inorganic compounds, the storage battery formed using such a gel electrolyte has a shape change such as shape change or dendrite of the electrode active material. In addition, the gel electrolyte can exhibit high cycle characteristics, rate characteristics, and coulomb efficiency while maintaining high ionic conductivity, and is particularly resistant to highly concentrated aqueous alkali solutions. Found to improve. As described above, the present inventors have arrived at the present invention by conceiving that the gel electrolyte used in the storage battery has a cross-linked structure of polyvalent ions and / or inorganic compounds, so that the above problem can be solved brilliantly. Is.
In addition, the present inventor also paid attention to the negative electrode mixture for the problem of shape change such as shape change and dendrite of the electrode active material in the storage battery. And even if the negative electrode mixture includes a negative electrode active material and a polymer, a storage battery formed using such a negative electrode mixture can change the shape and passivity of the electrode active material such as shape change and dendrite. It has been found that high cycle characteristics, rate characteristics, and coulomb efficiency can be exhibited while effectively suppressing and maintaining high electrical conductivity. As described above, the inventors have arrived at the present invention by conceiving that the above problem can be solved brilliantly even when the negative electrode mixture used in the storage battery includes a negative electrode active material and a polymer. The present invention can be used not only for storage batteries (secondary batteries) but also for other electrochemical devices such as primary batteries, capacitors, and hybrid capacitors.

すなわち本発明は、電池に用いられるゲル電解質であって、上記ゲル電解質は、多価イオン及び/又は無機化合物による架橋構造を有することを特徴とするゲル電解質である。
本発明はまた、電池に用いられる負極合剤であって、上記負極合剤は、負極活物質及びポリマーを含むことを特徴とする負極合剤でもある。
以下に本発明を詳述する。
なお、以下において記載される本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせた形態もまた、本発明の好ましい形態である。
上述のように、本発明は、ゲル電解質に関する発明(第1の本発明とも言う。)、及び、負極合剤に関する発明(第2の本発明とも言う。)であり、第1の本発明、又は、第2の本発明のいずれかを実施することにより本発明の効果を得ることができる。そして当然、第1の本発明と第2の本発明とを組み合わせて実施することも本発明に含まれる。
以降においては、まず第1の本発明について説明し、続いて第2の本発明について説明する。
That is, the present invention is a gel electrolyte used in a battery, wherein the gel electrolyte has a cross-linked structure with multivalent ions and / or inorganic compounds.
The present invention is also a negative electrode mixture for use in a battery, wherein the negative electrode mixture includes a negative electrode active material and a polymer.
The present invention is described in detail below.
In addition, the form which combined two or more each preferable form of this invention described below is also a preferable form of this invention.
As described above, the present invention is an invention related to a gel electrolyte (also referred to as a first present invention) and an invention related to a negative electrode mixture (also referred to as a second present invention). Or the effect of this invention can be acquired by implementing either of 2nd this invention. Of course, the present invention includes a combination of the first invention and the second invention.
In the following, the first invention will be described first, and then the second invention will be described.

本発明のゲル電解質は、多価イオン及び/又は無機化合物による架橋構造を有する、すなわち、ゲル電解質中に、架橋構造体が含まれており、当該架橋構造体は多価イオン及び/又は無機化合物によって架橋されているものである。多価イオン、無機化合物はそれぞれ、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
上記多価イオンの元素としては、アルカリ土類金属、Sc、Y、ランタノイド、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、P、As、Sb、Bi、S、Se、Teが好ましい。より好ましくは、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ce、Yb、Ti、Zr、Nb、Nd、Cr、Mo、W、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、B、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、P、Sb、Bi、Sである。
The gel electrolyte of the present invention has a cross-linked structure with polyvalent ions and / or inorganic compounds, that is, the gel electrolyte contains a cross-linked structure, and the cross-linked structure contains multivalent ions and / or inorganic compounds. It is what is bridge | crosslinked by. 1 type may be used for a multivalent ion and an inorganic compound, respectively, and 2 or more types may be used for them.
Examples of the element of the multivalent ion include alkaline earth metals, Sc, Y, lanthanoids, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te preferable. More preferably, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La, Ce, Yb, Ti, Zr, Nb, Nd, Cr, Mo, W, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, B, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, and S.

上記多価イオンは、該多価イオンの元素を含む酸化物;複合酸化物;ハイドロタルサイト等の層状複水酸化物;水酸化物;粘土化合物;固溶体;ハロゲン化物;カルボキシラート化合物;炭酸化合物;炭酸水素化合物;硝酸化合物;硫酸化合物;スルホン酸化合物;リン酸化合物;亜リン化合物;次亜リン酸化合物、ホウ酸化合物;ケイ酸化合物;アルミン酸化合物;硫化物;オニウム化合物;塩等を、電解液原料、電解液、ゲル電解質等に導入することにより発生するアニオンやカチオンを指す。該多価イオンの元素を含む化合物の一部又は全てが電解液原料、電解液、ゲル電解質等に溶解することにより、上記アニオンやカチオンが発生しても良いし、該多価イオンの元素を含む化合物が不溶の場合には、それを電解液原料、電解液、ゲル電解質等に導入した際に、その表面など一部に上記アニオンやカチオンが発生しても良い。上記多価イオンは、上記元素を有する化合物を前駆体として、ゲル電解質内で生成させても良い。本発明のゲル電解質がポリマーを含有する場合には、上記多価イオンは該ポリマー由来のものであってもよい。
後述するように、本発明のゲル電解質がポリマーを含有する場合には、上記多価イオンが主に当該ポリマーが有する官能基との共有結合、配位結合や、イオン結合、水素結合、π結合、ファンデルワールス結合、アゴスチック相互作用等の非共有性結合により相互作用し、架橋を形成することによりゲル電解質となる。
また、本発明のゲル電解質がポリマーを含有しない場合にもゲル電解質を構成することは可能である。この場合には、上記多価イオンと後述する無機化合物とを電解液中に共存させるだけで良く、電解液中のイオンと共に多価イオンが無機化合物をより好適に架橋し結びつけることがきるものと推察される。この際、多価イオンに含まれる元素と、無機化合物に含まれる元素とは、同じであっても異なっていても良いが、少なくとも一つ異なる方がより好ましい。
多価イオンと無機化合物との質量割合は、50000/1〜1/100000であることが好ましい。
The multivalent ion is an oxide containing an element of the multivalent ion; a composite oxide; a layered double hydroxide such as hydrotalcite; a hydroxide; a clay compound; a solid solution; a halide; a carboxylate compound; Hydrogen carbonate compound; nitric acid compound; sulfuric acid compound; sulfonic acid compound; phosphoric acid compound; phosphorous acid compound; hypophosphorous acid compound, boric acid compound; silicic acid compound; , An anion or cation generated by introduction into an electrolyte solution raw material, electrolyte solution, gel electrolyte, or the like. The anion or cation may be generated by dissolving a part or all of the compound containing the element of the polyvalent ion in an electrolyte solution raw material, an electrolyte solution, a gel electrolyte, or the like. When the contained compound is insoluble, the anion or cation may be generated on a part of the surface of the compound when introduced into an electrolyte solution raw material, electrolyte solution, gel electrolyte or the like. The multivalent ions may be generated in the gel electrolyte using a compound having the element as a precursor. When the gel electrolyte of the present invention contains a polymer, the polyvalent ion may be derived from the polymer.
As will be described later, when the gel electrolyte of the present invention contains a polymer, the polyvalent ion is mainly a covalent bond, a coordinate bond, a ionic bond, a hydrogen bond, a π bond with a functional group of the polymer. The gel electrolyte becomes a gel electrolyte by interacting with non-covalent bonds such as van der Waals bonds and agostic interactions to form crosslinks.
Moreover, even when the gel electrolyte of this invention does not contain a polymer, it is possible to comprise a gel electrolyte. In this case, it is only necessary that the polyvalent ions and the inorganic compound described later coexist in the electrolyte solution, and the polyvalent ions together with the ions in the electrolyte solution can more suitably crosslink and bind the inorganic compound. Inferred. At this time, the element contained in the multivalent ion and the element contained in the inorganic compound may be the same or different, but at least one is more preferable.
The mass ratio of the polyvalent ions and the inorganic compound is preferably 50000/1 to 1/100000.

上記無機化合物は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Sc、Y、ランタノイド、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te、F、Cl、Br、Iからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を含む酸化物;複合酸化物;ハイドロタルサイト等の層状複水酸化物;水酸化物;粘土化合物;固溶体;粘土化合物;ゼオライト;ハロゲン化物;カルボキシラート化合物;炭酸化合物;炭酸水素化合物;硝酸化合物;硫酸化合物;スルホン酸化合物;ヒドロキシアパタイト等のリン酸化合物;亜リン化合物;次亜リン酸化合物、ホウ酸化合物;ケイ酸化合物;アルミン酸化合物;硫化物;オニウム化合物;塩等が挙げられる。好ましくは、上記元素の群より選ばれる少なくとも1つの元素を含む酸化物;複合酸化物;ハイドロタルサイト等の層状複水酸化物;水酸化物;粘土化合物;固溶体;粘土化合物;ゼオライト;フッ化物;ヒドロキシアパタイト等のリン酸化合物;ホウ酸化合物;ケイ酸化合物;アルミン酸化合物;塩である。 The inorganic compounds include alkali metals, alkaline earth metals, Sc, Y, lanthanides, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ir , Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, F Oxides containing at least one element selected from the group consisting of, Cl, Br, and I; composite oxides; layered double hydroxides such as hydrotalcite; hydroxides; clay compounds; solid solutions; clay compounds; Carboxylate compound; Carbonate compound; Hydrogen carbonate compound; Nitric acid compound; Sulfuric acid compound; Phosphoric acid compound such as hydroxyapatite; Phosphorous compound; Hypophosphorous acid compound; Boric acid Compounds; silicate compound; aluminate compound; sulfide; onium compound; salts. Preferably, an oxide containing at least one element selected from the above group of elements; a composite oxide; a layered double hydroxide such as hydrotalcite; a hydroxide; a clay compound; a solid solution; a clay compound; a zeolite; Phosphoric acid compounds such as hydroxyapatite; boric acid compounds; silicic acid compounds; aluminate compounds;

上記ハイドロタルサイトとは、下記式;
[M 1−x (OH)](An−x/n・mH
(M=Mg、Fe、Zn、Ca、Li、Ni、Co、Cu等;M=Al、Fe、Mn等; n− =CO 2−等、mは0以上の正数、0.20≦x≦0.40程度)に代表される化合物であり、150℃〜900℃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、天然鉱物であるMgAl(OH)16CO・mHO等を上記無機化合物として使用しても良い。ハイドロタルサイトを使用するゲル電解質が、ポリマーやオリゴマーを含まない場合には、ハイドロタルサイト以外の多価イオン及び/又は無機化合物を共存させるか、もしくは、n=0.33のハイドロタルサイトを使用することがより好ましい。
上記ヒドロキシアパタイトとは、Ca10(PO(OH)に代表される化合物であり、調製時の条件によりCaの量を減らした化合物や、Ca以外の元素を導入したヒドロキシアパタイト化合物等を上記無機化合物として使用しても良い。
The hydrotalcite is the following formula:
[M 1 1-x M 2 x (OH) 2 ] (A n− ) x / n · mH 2 O
(M 1 = Mg, Fe, Zn, Ca, Li, Ni, Co, Cu or the like; M 2 = Al, Fe, Mn , etc.; A n- = CO 3 2- or the like, m is 0 or a positive number, 0 .20 ≦ x ≦ 0.40), which are dehydrated by baking at 150 ° C. to 900 ° C., compounds obtained by decomposing anions within the layers, and anions within the layers A compound obtained by exchanging with a hydroxide ion or the like, Mg 6 Al 2 (OH) 16 CO 3 .mH 2 O, which is a natural mineral, or the like may be used as the inorganic compound. When the gel electrolyte using hydrotalcite does not contain a polymer or oligomer, a polyvalent ion other than hydrotalcite and / or an inorganic compound is allowed to coexist or n = 0.33 hydrotalcite is used. More preferably it is used.
The hydroxyapatite is a compound typified by Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 , a compound in which the amount of Ca is reduced depending on the conditions during preparation, a hydroxyapatite compound into which an element other than Ca is introduced, etc. May be used as the inorganic compound.

上記無機化合物は、上記元素を有する化合物を前駆体として、ゲル電解質内で生成させても良い。上記無機化合物は、それを電解液原料、電解液、ゲル電解質等に導入した際に、溶解状態、コロイド等の分散状態、不溶状態等のいずれであっても良く、その表面の一部がプラスやマイナスの電荷に帯電するものが好ましく、ゼータ電位の測定等により、粒子の帯電状態を推察することができる。これら無機化合物も、後述するように、本発明のゲル電解質がポリマーを含有する場合には、主に当該ポリマーが有する官能基との共有結合、配位結合や、イオン結合、水素結合、π結合、ファンデルワールス結合、アゴスチック相互作用等の非共有性結合により相互作用し、架橋を形成することによりゲル電解質となる。また、本発明のゲル電解質がポリマーを含有しない場合にもゲル電解質を構成することは可能である。この場合には、上記無機化合物を電解液中に存在させるだけで良く、電解液中のイオンと無機化合物とがより好適に架橋し結びつくものと推察される。この際、上記多価イオンが含まれていても良く、多価イオンに含まれる元素と、無機化合物に含まれる元素とは、同じであっても異なっていても良いが、少なくとも一つ異なる方がより好ましい。また、ハイドロタルサイト等の層状化合物を用いる場合には、その層内にポリマーが形成され、結果として架橋された状態となることもある。また、上記無機化合物は、それを電解液原料、電解液、ゲル電解質等に導入した際に、その表面の一部がプラスやマイナスの電荷に帯電しない状態(等電点に相当)で使用しても良く、その場合には、電気的相互作用ではなく、配位結合等を好ましい駆動力としてゲル電解質を形成することになる。
なお、上記無機化合物の具体例には、多価イオンの元素を含む化合物が含まれるが、そのような化合物がイオンを発生させ、多価イオンとして架橋を形成するか、上記のように無機化合物として架橋を形成するかは、使用される電解液原料、電解液、ゲル電解質等に影響されることになるが、いずれの場合にも架橋構造は形成されることになる。
The inorganic compound may be generated in the gel electrolyte using a compound having the element as a precursor. The inorganic compound may be in a dissolved state, a dispersed state such as a colloid, or an insoluble state when it is introduced into an electrolytic solution raw material, an electrolytic solution, a gel electrolyte, etc. Or a negative charge is preferable, and the charged state of the particles can be inferred by measuring the zeta potential. As will be described later, when the gel electrolyte of the present invention contains a polymer, these inorganic compounds also mainly include a covalent bond, a coordinate bond, an ionic bond, a hydrogen bond, a π bond with a functional group of the polymer. The gel electrolyte becomes a gel electrolyte by interacting with non-covalent bonds such as van der Waals bonds and agostic interactions to form crosslinks. Moreover, even when the gel electrolyte of this invention does not contain a polymer, it is possible to comprise a gel electrolyte. In this case, it is only necessary that the inorganic compound be present in the electrolytic solution, and it is presumed that ions in the electrolytic solution and the inorganic compound are more preferably crosslinked and linked. At this time, the polyvalent ions may be contained, and the elements contained in the polyvalent ions and the elements contained in the inorganic compound may be the same or different, but at least one different one Is more preferable. Further, when a layered compound such as hydrotalcite is used, a polymer is formed in the layer, and as a result, a crosslinked state may be obtained. The inorganic compound is used in a state where a part of its surface is not charged with a positive or negative charge (corresponding to an isoelectric point) when it is introduced into an electrolytic solution raw material, electrolytic solution, gel electrolyte, or the like. In this case, the gel electrolyte is formed by using not only electrical interaction but coordination bond or the like as a preferable driving force.
Specific examples of the inorganic compound include a compound containing an element of a polyvalent ion. Such a compound generates an ion and forms a cross-link as a polyvalent ion, or the inorganic compound as described above. Whether to form a cross-linkage depends on the electrolytic solution raw material, the electrolytic solution, the gel electrolyte, etc. used, but in any case, a cross-linked structure is formed.

本発明のゲル電解質を作成する際に使用する電解液として、後述する水含有電解液を用いた場合には、上記多価イオンを発生させる化合物や無機化合物は、高いイオン伝導性の発現と充放電中に発生した気体の透過性に寄与すると共に、熱力学的に通常起こり得る、水の分解反応が進行して水素や酸素が発生する副反応や、活物質の形態変化、溶解、腐食を抑制し、充放電特性やクーロン効率を格段に向上する働きも担うことになる。これは、多価イオンや無機化合物の、負極表面との好適な相互作用や、亜鉛含有化合物拡散の抑制が一因と考えられる。 When the water-containing electrolyte described later is used as the electrolyte used when preparing the gel electrolyte of the present invention, the compound or inorganic compound that generates the polyvalent ions is highly expressed and charged. In addition to contributing to the permeability of gas generated during discharge, the side reaction that hydrogen and oxygen are generated by the progress of water decomposition reaction, which can occur thermodynamically, and the change in form, dissolution, and corrosion of the active material. It will also serve to suppress and significantly improve charge / discharge characteristics and coulomb efficiency. This is thought to be due to the favorable interaction of multivalent ions and inorganic compounds with the negative electrode surface and the suppression of zinc-containing compound diffusion.

上記ゲル電解質は、多価イオン及び/又は無機化合物、並びに、電解液のみからなるゲル電解質でも良く、ポリマーやオリゴマーを含むゲル電解質であっても良い。ゲル電解質がオリゴマーやポリマーを含む場合、オリゴマーやポリマーは、多価イオン及び/又は無機化合物によって架橋された構造をとることとなる。これらゲル電解質の使用に起因して、特に電極内及び/又はその表面におけるイオンの拡散を物理的・化学的に効果的に制限できることにより、電極活物質のシェイプチェンジやデンドライトといった形態変化、溶解、腐食を抑制することができると推察される。また、このようなゲル電解質を使用することで、不動態の形成や、充電状態時や充電状態での保存時における自己放電を抑制する効果も得られることになる。この不動態の形成や自己放電を抑制する効果も、上記のようなゲル電解質の作用によって得られるものと推察される。更に、そのようなゲル電解質を用いて形成された蓄電池は、高い電気伝導性を保持したまま、高いサイクル特性、レート特性、及び、クーロン効率を発現することができるものとなる。したがって、本発明のゲル電解質は、一次電池、二次電池(蓄電池)、キャパシタ、ハイブリッドキャパシタ等の電気化学デバイスのいずれにも使用できるものであるが、蓄電池に使用されることが好ましい。
なお、以下において、ポリマーというときには、オリゴマーも含まれる。
The gel electrolyte may be a gel electrolyte composed only of polyvalent ions and / or inorganic compounds and an electrolytic solution, or may be a gel electrolyte containing a polymer or an oligomer. When the gel electrolyte includes an oligomer or a polymer, the oligomer or the polymer has a structure crosslinked with a polyvalent ion and / or an inorganic compound. Due to the use of these gel electrolytes, especially by being able to effectively and physically limit the diffusion of ions in and / or on the surface of the electrode active material, such as morphological changes such as shape change and dendrite, dissolution, It is assumed that corrosion can be suppressed. Moreover, the effect which suppresses the self-discharge at the time of the formation of a passive state and a charge state and the preservation | save in a charge state will be acquired by using such a gel electrolyte. It is presumed that the effect of suppressing the formation of this passive state and self-discharge is also obtained by the action of the gel electrolyte as described above. Furthermore, a storage battery formed using such a gel electrolyte can exhibit high cycle characteristics, rate characteristics, and coulomb efficiency while maintaining high electrical conductivity. Therefore, the gel electrolyte of the present invention can be used for any electrochemical device such as a primary battery, a secondary battery (storage battery), a capacitor, and a hybrid capacitor, but is preferably used for a storage battery.
In the following, the term “polymer” includes oligomers.

上記ゲル電解質がポリマーを含むことは、本発明の好適な実施形態の一つである。ゲル電解質にポリマーを使用する場合、ゲル状であって、共有結合、配位結合や、イオン結合、水素結合、π結合、ファンデルワールス結合等の非共有性結合によりゲル化されるものが好ましい。より好ましくは、ポリマーが有する官能基と多価イオン及び/又は無機化合物によって架橋構造を形成するポリマーであることが好ましい。このようなポリマーはゲル状ではあるが、後述するようにゲル電解質は電解液を含むものである。従来、その電解液に起因する酸性条件下又は塩基性条件下、及び/又は、電気的負荷がかかる条件下において当該ポリマーの架橋部位は分解を受けてしまう場合が多く、結果、電解液に溶解してゲル電解質の劣化が徐々に進行してしまう。ところが、多価イオン及び/又は無機化合物が存在することで、ポリマーの官能基が多価イオン及び/又は無機化合物による架橋点となり、上記劣化を抑制するだけではなく、ポリマーが多価イオン及び/又は無機化合物によって架橋された構造となり、好適な電池特性を発現するゲル状化合物が形成されることになる。これにより、ゲル電解質の劣化を充分に抑制することができ、結果、電極活物質のシェイプチェンジやデンドライトといった形態変化、溶解、腐食、不動態形成の抑制、充電状態時や充電状態での保存時における自己放電の効果的な抑制を持続的に行うことが可能となり、高い電池性能を更に長時間維持することが可能となる。 It is one of the preferred embodiments of the present invention that the gel electrolyte contains a polymer. When a polymer is used for the gel electrolyte, it is preferably gel-like and gelled by non-covalent bonds such as covalent bonds, coordinate bonds, ionic bonds, hydrogen bonds, π bonds, van der Waals bonds, etc. . More preferably, it is a polymer that forms a cross-linked structure by a functional group of the polymer and a polyvalent ion and / or an inorganic compound. Such a polymer is in a gel form, but as will be described later, the gel electrolyte contains an electrolytic solution. Conventionally, the cross-linked sites of the polymer are often decomposed under acidic conditions or basic conditions caused by the electrolytic solution and / or under an electric load, resulting in dissolution in the electrolytic solution. As a result, the deterioration of the gel electrolyte gradually proceeds. However, the presence of polyvalent ions and / or inorganic compounds allows the functional group of the polymer to become a cross-linking point by the polyvalent ions and / or inorganic compounds, not only suppressing the above degradation, but Or it becomes the structure bridge | crosslinked by the inorganic compound, and the gel-like compound which expresses a suitable battery characteristic will be formed. As a result, deterioration of the gel electrolyte can be sufficiently suppressed. As a result, shape change such as shape change and dendrite of electrode active material, dissolution, corrosion, suppression of passive formation, suppression during charging and storage in charging state It is possible to continuously suppress the self-discharge in the battery and to maintain high battery performance for a longer time.

上記ゲル電解質に使用されるポリマーとしては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンに代表されるポリアルカン部位含有ポリマー;ポリヘキセン、ポリオクテンに代表される不飽和結合含有ポリマー;ポリスチレン等に代表される芳香族基含有ポリマー;アルキレングリコール等に代表されるエーテル基含有ポリマー;ポリビニルアルコール、フェノール樹脂やポリ(α−ヒドロキシメチルアクリル酸塩)等に代表される水酸基含有ポリマー;ポリアミド、ナイロン、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドンやN−置換ポリアクリルアミド等に代表されるアミド結合含有ポリマー;ポリマレイミド等のイミド結合含有ポリマー;ポリ(メタ)アクリル酸、ポリマレイン酸、ポリイタコン酸、ポリメチレングルタル酸等に代表されるカルボキシル基含有ポリマー;ポリ(メタ)アクリル酸塩、ポリマレイン酸塩、ポリイタコン酸塩、ポリメチレングルタル酸塩等に代表されるカルボン酸塩含有ポリマー;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;ポリアクリロニトリル等のニトリル基含有ポリマー;ポリエステル等に代表されるエステル基含有ポリマー;エポキシ樹脂等に代表されるエポキシ基が開環することにより結合したポリマー;ポリ(2−ヒドロキシ−3−アリルオキシプロパンスルホン酸ナトリウム)・ポリ(メタリルスルホン酸ナトリウム)・ポリ(2−スルホエチルメタクリル酸ナトリウム)・ポリ(イソプレンスルホン酸ナトリウム)・ポリ(2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム)・ポリビニルスルホン酸ナトリウム等に代表されるスルホン酸塩部位含有ポリマー;ARB(Aは、N又はPを表す。Bは、ハロゲンアニオンやOH等のアニオンを表す。R、R、Rは、同一又は異なって、炭素数1〜7のアルキル基、ヒドロキシアルキル基、アルキルカルボキシル基、芳香環基を表す。R、R、Rは、結合して環構造を形成してもよい。)で表される基が結合したポリマーに代表される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;天然ゴム;スチレンブタジエンゴム(SBR)等に代表される人工ゴム;セルロース、酢酸セルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、デキストリン、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースに代表される糖類;ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン等に代表されるケトン基部位含有ポリマー;ポリエチレンイミンに代表されるアミノ基含有ポリマー;チオカルボン酸(塩)基含有ポリマー;イソシアン酸部位含有ポリマー;チオイソシアン酸部位含有ポリマー;カルバメート基部位含有ポリマー;チオ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;チオカルバミド基部位含有ポリマー;イミド基部位含有ポリマー;エポキシ基部位含有ポリマー;オキセタン基部位含有ポリマー;スルフィド基部位含有ポリマー;スルホン基部位含有ポリマー;スルホンイミド基部位含有ポリマー;液晶;液晶部位含有ポリマー;ポリペプチド部位含有ポリマー;ポリメチレンラクトン部位含有ポリマー;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る。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等により得ることができる。これらポリマーは、芳香族基、エーテル基、ケトン基、水酸基、アミド基、イミド基、カルボキシル基、ハロゲン基、ニトリル基、エステル基、エポキシ基、カルボン酸塩部位、スルホン酸塩部位、アンモニウム塩部位、ホスホニウム塩部位等の官能基を、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。 Examples of the polymer used in the gel electrolyte include a polyalkane moiety-containing polymer represented by polyethylene and polypropylene; an unsaturated bond-containing polymer represented by polyhexene and polyoctene; an aromatic group-containing polymer represented by polystyrene and the like. An ether group-containing polymer represented by alkylene glycol, etc .; a hydroxyl group-containing polymer represented by polyvinyl alcohol, phenol resin, poly (α-hydroxymethyl acrylate), etc .; polyamide, nylon, polyacrylamide, polyvinyl pyrrolidone, N- Polymers containing amide bonds such as substituted polyacrylamides; Polymers containing imide bonds such as polymaleimides; Polymers such as poly (meth) acrylic acid, polymaleic acid, polyitaconic acid, and polymethylene glutaric acid Boxyl group-containing polymers; carboxylate-containing polymers represented by poly (meth) acrylate, polymaleate, polyitaconate, polymethylene glutarate, etc .; polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, etc. A halogen-containing polymer of nitrile group-containing polymer such as polyacrylonitrile; an ester group-containing polymer typified by polyester; a polymer in which an epoxy group typified by epoxy resin is bonded by ring-opening; poly (2-hydroxy- Sodium 3-allyloxypropanesulfonate), poly (sodium methallylsulfonate), poly (sodium 2-sulfoethyl methacrylate), poly (sodium isoprenesulfonate), poly (2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid) Nat Helium) Polyvinyl sulfonate site-containing polymer represented by sulfonic acids such as sodium; AR 1 R 2 R 3 B (A is .B representing N or P is a halogen anion or OH - represents the like anions. R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a hydroxyalkyl group, an alkyl carboxyl group, or an aromatic ring group, and R 1 , R 2 and R 3 are bonded to each other. A quaternary ammonium salt or a quaternary phosphonium salt-containing polymer represented by a polymer to which a group represented by (2) is bonded; used for a cation / anion exchange membrane, etc. Ion exchange polymer; natural rubber; artificial rubber typified by styrene butadiene rubber (SBR); cellulose, cellulose acetate, hydroxyalkyl cellulose, dextrin, carbo Sugars typified by dimethyl cellulose and hydroxyethyl cellulose; ketone group-containing polymers typified by polyether ketone and polyether ether ketone; amino group-containing polymers typified by polyethyleneimine; thiocarboxylic acid (salt) group-containing polymers; Isocyanic acid site-containing polymer; thioisocyanic acid site-containing polymer; carbamate group site-containing polymer; thiocarbamate group site-containing polymer; carbamide group site-containing polymer; thiocarbamide group site-containing polymer; imide group site-containing polymer; Oxetane group-containing polymer; sulfide group-containing polymer; sulfone group-containing polymer; sulfonimide group-containing polymer; liquid crystal; liquid crystal site-containing polymer; A polymethylene lactone moiety-containing polymer; a heterocyclic ring and / or an ionized heterocyclic moiety-containing polymer; a polymer alloy; a heteroatom-containing polymer; Polymer is radical polymerization, radical (alternate) copolymerization, anion polymerization, anion (alternate) copolymerization, cationic polymerization, cationic (alternate) copolymerization, graft polymerization, graft (alternate) copolymerization from monomers corresponding to the structural unit. , Living polymerization, living (alternate) copolymerization, dispersion polymerization, emulsion polymerization, suspension polymerization, ring-opening polymerization, cyclization polymerization, polymerization by light, ultraviolet ray or electron beam irradiation, and the like. These polymers are aromatic groups, ether groups, ketone groups, hydroxyl groups, amide groups, imide groups, carboxyl groups, halogen groups, nitrile groups, ester groups, epoxy groups, carboxylate moieties, sulfonate moieties, ammonium salt moieties. In addition, a functional group such as a phosphonium salt moiety may be present in the main chain and / or side chain, and may exist as a binding site with a crosslinking agent.

これらの中でも、ポリスチレン等に代表される芳香族基含有ポリマー;アルキレングリコール等に代表されるエーテル基含有ポリマー;ポリビニルアルコールやポリ(α−ヒドロキシメチルアクリル酸塩)等に代表される水酸基含有ポリマー;ポリアミド、ナイロン、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドンやN−置換ポリアクリルアミド等に代表されるアミド結合含有ポリマー;ポリマレイミド等に代表されるイミド結合含有ポリマー;ポリ(メタ)アクリル酸、ポリマレイン酸、ポリイタコン酸、ポリメチレングルタル酸等に代表されるカルボキシル基含有ポリマー;ポリ(メタ)アクリル酸塩、ポリマレイン酸塩、ポリイタコン酸塩、ポリメチレングルタル酸塩等に代表されるカルボン酸塩含有ポリマー;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;エポキシ樹脂等のエポキシ基が開環することにより結合したポリマー;ポリ(2−ヒドロキシ−3−アリルオキシプロパンスルホン酸ナトリウム)・ポリ(メタリルスルホン酸ナトリウム)・ポリ(2−スルホエチルメタクリル酸ナトリウム)・ポリ(イソプレンスルホン酸ナトリウム)・ポリ(2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム)・ポリビニルスルホン酸ナトリウム等に代表されるスルホン酸塩部位含有ポリマー;ARB(Aは、N又はPを表す。Bは、ハロゲンアニオンやOH等のアニオンを表す。R、R、Rは、同一又は異なって、炭素数1〜7のアルキル基、ヒドロキシアルキル基、アルキルカルボキシル基、芳香環基を表す。R、R、Rは、結合して環構造を形成してもよい。)で表される基が結合したポリマーに代表される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;天然ゴム;スチレンブタジエンゴム(SBR)等に代表される人工ゴム;セルロース、酢酸セルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、デキストリン、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースに代表される糖類;ポリエチレンイミンに代表される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が好ましい。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、上記多価イオン及び/又は無機化合物以外の有機架橋剤化合物により、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、チオカルバメート結合、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。 Among these, aromatic group-containing polymers represented by polystyrene and the like; ether group-containing polymers represented by alkylene glycol and the like; hydroxyl group-containing polymers represented by polyvinyl alcohol and poly (α-hydroxymethyl acrylate); Amide bond-containing polymers represented by polyamide, nylon, polyacrylamide, polyvinylpyrrolidone, N-substituted polyacrylamide, etc .; Imide bond-containing polymers represented by polymaleimide, etc .; poly (meth) acrylic acid, polymaleic acid, polyitaconic acid, Carboxyl group-containing polymers typified by polymethylene glutarate, etc .; carboxylate-containing polymers typified by poly (meth) acrylate, polymaleate, polyitaconate, polymethylene glutarate, etc .; polyvinyl chloride, Polif Halogen-containing polymers such as vinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene; polymers bonded by ring opening of epoxy groups such as epoxy resins; poly (2-hydroxy-3-allyloxypropane sodium sulfonate) / poly (methallylsulfone) Acid sodium), poly (sodium 2-sulfoethyl methacrylate), poly (sodium isoprene sulfonate), poly (sodium 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonate), sodium sulfonate such as sodium polyvinyl sulfonate AR 1 R 2 R 3 B (A represents N or P. B represents an anion such as a halogen anion or OH −. R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different. C1-C7 alkyl group, hydroxyalkyl group, alkylcarbo And a quaternary ammonium salt represented by a polymer to which a group represented by R 1 , R 2 , and R 3 may be bonded to form a ring structure. And quaternary phosphonium salt-containing polymers; ion-exchangeable polymers used for cation / anion exchange membranes, etc .; natural rubber; artificial rubber typified by styrene butadiene rubber (SBR); cellulose, cellulose acetate, hydroxy Saccharides represented by alkyl cellulose, dextrin, carboxymethyl cellulose, and hydroxyethyl cellulose; amino group-containing polymers represented by polyethyleneimine; carbamate group site-containing polymers; carbamide group site-containing polymers; epoxy group site-containing polymers are preferred. These polymers may be used alone or in combination of two or more. The polymer is composed of an ester bond, an amide bond, an ionic bond, a van der Waals bond, an agostic interaction, a hydrogen bond, an acetal bond, a ketal bond, an ether bond by an organic crosslinking agent compound other than the polyvalent ion and / or inorganic compound. May be cross-linked via a peroxide bond, carbon-carbon bond, carbon-nitrogen bond, carbamate bond, thiocarbamate bond, carbamide bond, thiocarbamide bond, thiocarbamate bond, oxazoline moiety-containing bond, triazine bond, etc. .

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がこのような範囲であることによって、ゲル電解質を充分形成することができる。重量平均分子量としてより好ましくは、400〜6500000であり、更に好ましくは、500〜5000000である。上記ポリマーの分子量の選択や、分子量や種類の異なる複数のポリマーの使用等により、生成するゲル電解質の強度をコントロールすることができ、電極活物質のシェイプチェンジやデンドライトといった形態変化、溶解、腐食や不動態形成を抑制し、また、充電状態時や充電状態での保存時における自己放電を抑制し、高いイオン伝導性を保持したまま、高いサイクル特性、レート特性、及び、クーロン効率を最も良好に発現することができる。また、正極や負極における副反応により発生する水素や酸素も良好に対極まで輸送し、これらを消滅させることも可能である。
上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)やUV検出器によって、実施例に記載の条件等により測定することができる。
The polymer preferably has a weight average molecular weight of 200 to 7000000. When the weight average molecular weight of the polymer is in such a range, the gel electrolyte can be sufficiently formed. More preferably, it is 400-6500000 as a weight average molecular weight, More preferably, it is 500-55,000. The strength of the gel electrolyte to be generated can be controlled by selecting the molecular weight of the polymer and using multiple polymers with different molecular weights and types. Suppresses passive formation, suppresses self-discharge during charging and storage in the charged state, and maintains high ionic conductivity while maintaining high cycle characteristics, rate characteristics, and Coulomb efficiency. Can be expressed. In addition, hydrogen and oxygen generated by a side reaction in the positive electrode and the negative electrode can be transported well to the counter electrode, and these can be eliminated.
The weight average molecular weight can be measured by gel permeation chromatography (GPC) or a UV detector under the conditions described in the examples.

上記ゲル電解質におけるポリマーと、多価イオン及び/又は無機化合物との配合割合としては、ポリマーと、多価イオン及び無機化合物の少なくともいずれか一方に該当するものとの質量割合が、5000000/1〜1/100000であることが好ましい。このような配合割合であると、ゲル電解質の劣化を抑制すると共に、電極活物質のシェイプチェンジやデンドライトといった形態変化、溶解、腐食や、不動態形成の抑制、充電状態時や充電状態での保存時における自己放電の効果的な抑制を充分持続的に行うことが可能であり、高い電池性能をより長時間維持することが可能となる。より好ましくは、2000000/1〜1/10000であり、更に好ましくは、1000000/1〜1/1000である。 As a blending ratio of the polymer in the gel electrolyte and the polyvalent ion and / or the inorganic compound, a mass ratio of the polymer and at least one of the polyvalent ion and the inorganic compound is 5000000/1. It is preferable that it is 1/100000. At such a blending ratio, deterioration of the gel electrolyte is suppressed, shape change such as shape change and dendrite of the electrode active material, dissolution, corrosion, suppression of passive formation, suppression at the time of charging and charging state Effective suppression of self-discharge at the time can be performed sufficiently continuously, and high battery performance can be maintained for a longer time. More preferably, it is 2000000/1-1/10000, More preferably, it is 1000000/1-1/1000.

上記ゲル電解質の作製に使用する無機化合物、電解液、並びに、ポリマーは、脱酸素処理を行ったものを用いることが好ましい。また、多価イオン及び/又は無機化合物、電解液、並びに、ポリマーの混合は、不活性雰囲気下で行うことが好ましい。脱酸素処理を行った原料を用い、不活性雰囲気下で混合を行うと、得られるゲル電解質が良好な電気特性を有するものとなる。より好ましくは、限りなくゲル電解質の溶存酸素量を0mg/Lに近づけることである。溶存酸素濃度を低減することにより、亜鉛極活物質の電解液への溶解を低減させることが可能となり、亜鉛極活物質の形状変化、溶解、腐食反応を抑制し、電極の寿命が向上することになる。また、強アルカリ性水溶液含有電解液の場合には、二酸化炭素が混入すると炭酸塩が多量に生成し、電導度が低下して蓄電池性能に悪影響を及ぼすことがあるため、上記操作により溶存二酸化炭素も同時に除去することが好ましい。 As the inorganic compound, the electrolytic solution, and the polymer used for the preparation of the gel electrolyte, it is preferable to use those subjected to deoxygenation treatment. Moreover, it is preferable to perform mixing of polyvalent ions and / or inorganic compounds, electrolytic solutions, and polymers in an inert atmosphere. When mixing is performed in an inert atmosphere using a raw material that has been subjected to deoxygenation treatment, the resulting gel electrolyte has good electrical characteristics. More preferably, the amount of dissolved oxygen in the gel electrolyte is as close to 0 mg / L as possible. By reducing the dissolved oxygen concentration, it becomes possible to reduce the dissolution of the zinc electrode active material into the electrolyte, and the shape change, dissolution, and corrosion reaction of the zinc electrode active material are suppressed, and the life of the electrode is improved. become. In addition, in the case of a strong alkaline aqueous solution-containing electrolyte, when carbon dioxide is mixed in, a large amount of carbonate is generated, which may lower the conductivity and adversely affect the battery performance. It is preferable to remove at the same time.

本発明のゲル電解質は、多価イオン及び/又は無機化合物による架橋構造を有するものであって、そのようなゲル電解質を用いた蓄電池は、電極活物質のシェイプチェンジやデンドライトといった形態変化、溶解、腐食や不動態形成の抑制、充電状態時や充電状態での保存時における自己放電を抑制し、高いイオン伝導性を保持したまま、高いサイクル特性、レート特性、及び、クーロン効率を発現することができるものである。この理由については、上述したとおりである。またこのゲル電解質は、一次電池にも好適に用いることができ、電極活物質の形態変化を抑制、高いイオン伝導性を保持したまま、高いレート特性を発現することができる。
このように、正極、負極、及び、それらに挟持された電解質によって構成される電池であって、上記電解質が、本発明のゲル電解質を必須として形成されたものである電池もまた、本発明の1つである。第1の本発明である本発明のゲル電解質を電解質の必須の構成として有するこの本発明の電池を本発明の第1の電池とも言う。本発明の第1の電池は、これらの必須成分をそれぞれ1種含むものであってもよいし、2種以上を含んでいてもよい。
上記のとおり、本発明のゲル電解質は蓄電池の種々の特性を高めることができるものであることから、本発明の電池(本発明の第1の電池)が蓄電池であることは本発明の好適な実施形態の1つである。
The gel electrolyte of the present invention has a cross-linked structure with polyvalent ions and / or inorganic compounds, and a storage battery using such a gel electrolyte is a morphological change such as shape change or dendrite of an electrode active material, dissolution, Suppresses corrosion and passive formation, suppresses self-discharge during charging and storage in a charged state, and exhibits high cycle characteristics, rate characteristics, and coulomb efficiency while maintaining high ionic conductivity It can be done. The reason for this is as described above. Moreover, this gel electrolyte can be used suitably also for a primary battery, and can suppress the form change of an electrode active material, and can express a high rate characteristic, maintaining high ionic conductivity.
Thus, a battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte sandwiched between them, wherein the electrolyte is formed with the gel electrolyte of the present invention as an essential component, is also included in the present invention. One. The battery of the present invention having the gel electrolyte of the present invention which is the first present invention as an essential component of the electrolyte is also referred to as the first battery of the present invention. The first battery of the present invention may contain one of these essential components, or two or more of them.
As described above, since the gel electrolyte of the present invention can enhance various characteristics of the storage battery, it is preferable that the battery of the present invention (the first battery of the present invention) is a storage battery. This is one of the embodiments.

本発明の第1の電池において電解質は、全てが本発明のゲル電解質であってもよいし、一部に本発明のゲル電解質を含むものであってもよい。上記電解質が全て本発明のゲル電解質である電池は、電解質が電解液によって膨潤しゲル電解質となったものを含み、これが正極と負極とに挟持されている構造を有することとなる。このように、電池が、正極及び負極に挟持された全部の電解質に本発明のゲル電解質が用いられたものである形態もまた、本発明の好適な実施形態の1つである。 In the first battery of the present invention, the electrolyte may be all of the gel electrolyte of the present invention, or may partially contain the gel electrolyte of the present invention. A battery in which the electrolyte is the gel electrolyte of the present invention includes a battery in which the electrolyte is swollen by an electrolytic solution to become a gel electrolyte, and has a structure in which the electrolyte is sandwiched between a positive electrode and a negative electrode. Thus, the form in which the gel electrolyte of the present invention is used for the entire electrolyte sandwiched between the positive electrode and the negative electrode is also a preferred embodiment of the present invention.

また、上記電解質の一部が本発明のゲル電解質である電池は、電解質が本発明のゲル電解質と、当該ゲル電解質以外の他の(ゲル)電解質や電解液とによって構成されているものである。例えば、亜鉛含有化合物を負極とし、後述する水含有電解液を使用した一次電池や二次電池に対して上記ゲル電解質を使用する場合には、電解質が本発明のゲル電解質と、多価カチオン及び/又は無機化合物を含まないゲル電解質や水含有電解液等とから構成されている形態となる。更には、本発明のゲル電解質が電極活物質のシェイプチェンジやデンドライトといった形態変化、溶解、腐食や不動態形成の抑制、充電状態時や充電状態での保存時における自己放電を抑制することが可能となることから、負極に接する電解質が本発明のゲル電解質を必須として形成されることが好ましい。このように、電池が、正極及び負極に挟持された一部の電解質に本発明のゲル電解質が用いられ、負極に接する電解質が本発明のゲル電解質を必須として形成されたものである形態もまた、本発明の好適な実施形態の1つである。この場合、負極に接する電解質の少なくとも一部が本発明のゲル電解質を必須として形成されたものであればよいが、負極に接する電解質の全てが本発明のゲル電解質を必須として形成されたものであることが好ましい。該ゲル電解質は、予め重合したり、ポリマーと電解液とを混練する等の操作により作成したものを電池に使用しても良いし、モノマーを始めとするゲル電解質の原料を電池内に入れた後、電池内で重合してこれを作成しても良い。また、電極表面上に厚さ1nm以上、5mm以下の厚みで、予め作成されたゲル電解質を塗布したり、ゲル電解質の原料を塗布した後、重合させることで電極表面上に電解質の塗膜を形成してもよい。電極とその対極との間は、電極に接するゲル電解質と同じであっても良いし、異なるゲル電解質や、液体の電解液を使用しても良い。ゲル電解質の性質や性状を、正負極間の位置で最適なものとすることにより、電池の性能や安定性、寿命を更に高めることができる。 In addition, in the battery in which a part of the electrolyte is the gel electrolyte of the present invention, the electrolyte is composed of the gel electrolyte of the present invention and another (gel) electrolyte or electrolyte other than the gel electrolyte. . For example, when the gel electrolyte is used for a primary battery or a secondary battery using a zinc-containing compound as a negative electrode and a water-containing electrolyte described later, the electrolyte is a gel electrolyte of the present invention, a polyvalent cation, and It becomes the form comprised from the gel electrolyte which does not contain an inorganic compound or water-containing electrolyte solution, etc. Furthermore, the gel electrolyte of the present invention can suppress morphological changes such as shape change and dendrite of electrode active materials, suppression of dissolution, corrosion and passive formation, and self-discharge during charging and storage in a charged state. Therefore, the electrolyte in contact with the negative electrode is preferably formed using the gel electrolyte of the present invention as an essential component. As described above, the battery is configured such that the gel electrolyte of the present invention is used for a part of the electrolyte sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and the electrolyte in contact with the negative electrode is formed by using the gel electrolyte of the present invention as an essential component. This is one of the preferred embodiments of the present invention. In this case, it is sufficient that at least a part of the electrolyte in contact with the negative electrode is formed with the gel electrolyte of the present invention as essential, but all of the electrolyte in contact with the negative electrode is formed with the gel electrolyte of the present invention as essential. Preferably there is. The gel electrolyte may be used in a battery that has been previously polymerized or kneaded between a polymer and an electrolytic solution, or a gel electrolyte raw material such as a monomer is placed in the battery. Later, it may be polymerized in the battery to make it. In addition, a gel electrolyte prepared in advance with a thickness of 1 nm or more and 5 mm or less on the electrode surface, or a gel electrolyte raw material is applied and then polymerized to form an electrolyte coating on the electrode surface. It may be formed. The gap between the electrode and the counter electrode may be the same as the gel electrolyte in contact with the electrode, or a different gel electrolyte or a liquid electrolyte may be used. By optimizing the properties and properties of the gel electrolyte at the position between the positive and negative electrodes, the performance, stability and life of the battery can be further enhanced.

上記電解質が本発明のゲル電解質と、当該ゲル電解質以外の他の(ゲル)電解質や電解液とによって構成されているものである場合、電解質部位の全量100質量%に対する本発明のゲル電解質の割合は、0.001〜100質量%であることが好ましい。より好ましくは、0.01〜100質量%である。特に電解質が本発明のゲル電解質と水含有電解液とから構成されている場合、電解質の全量100質量%に対する本発明のゲル電解質の割合は、0.01〜100質量%であることが好ましい。より好ましくは、0.02〜100質量%である。 When the electrolyte is composed of the gel electrolyte of the present invention and another (gel) electrolyte or electrolyte solution other than the gel electrolyte, the ratio of the gel electrolyte of the present invention to the total amount of 100% by mass of the electrolyte site Is preferably 0.001 to 100% by mass. More preferably, it is 0.01-100 mass%. In particular, when the electrolyte is composed of the gel electrolyte of the present invention and a water-containing electrolytic solution, the ratio of the gel electrolyte of the present invention to the total amount of the electrolyte of 100% by mass is preferably 0.01 to 100% by mass. More preferably, it is 0.02-100 mass%.

上記正極活物質としては、一次電池や二次電池の正極活物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、酸素(酸素が正極活物質となる場合、正極は、酸素の還元や水の酸化が可能なペロブスカイト型化合物、コバルト含有化合物、鉄含有化合物、銅含有化合物、マンガン含有化合物、バナジウム含有化合物、ニッケル含有化合物、イリジウム含有化合物、白金含有化合物等より構成される空気極となる)、オキシ水酸化ニッケル、水酸化ニッケル、コバルト含有水酸化ニッケル等のニッケル含有化合物、二酸化マンガン等のマンガン含有化合物、酸化銀、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウムなどが挙げられる。これらの中でも、亜鉛負極合剤を使用した電池であり、正極活物質がニッケル化合物であることもまた、本発明の好適な実施形態の1つである。また、空気電池や燃料電池等、正極活物質が酸素であることもまた、本発明の好適な実施形態の1つである。すなわち、本発明の電池の、正極が空気極であることもまた、本発明の好適な実施形態の1つである。
また、本発明の亜鉛負極合剤を使用した電池の形態としては、一次電池、充放電が可能な二次電池、メカニカルチャージ(亜鉛負極の機械的な交換)の利用、本発明の亜鉛負極と上述したような正極活物質より構成される正極とは別の第3極(例えば、充放電中に発生する酸素を除去する極)の利用等、いずれの形態であっても良い。
As the positive electrode active material, those normally used as the positive electrode active material of a primary battery or a secondary battery can be used, and are not particularly limited. For example, oxygen (when oxygen becomes a positive electrode active material, the positive electrode is oxygen Perovskite type compounds capable of reducing water and oxidizing water, cobalt-containing compounds, iron-containing compounds, copper-containing compounds, manganese-containing compounds, vanadium-containing compounds, nickel-containing compounds, iridium-containing compounds, platinum-containing compounds, etc. Poles), nickel-containing compounds such as nickel oxyhydroxide, nickel hydroxide, cobalt-containing nickel hydroxide, manganese-containing compounds such as manganese dioxide, silver oxide, lithium cobaltate, lithium manganate, lithium iron phosphate, etc. Can be mentioned. Among these, a battery using a zinc negative electrode mixture, and the positive electrode active material being a nickel compound is also a preferred embodiment of the present invention. Moreover, it is also one of the suitable embodiments of the present invention that the positive electrode active material such as an air battery or a fuel cell is oxygen. That is, it is one of the preferred embodiments of the present invention that the positive electrode of the battery of the present invention is an air electrode.
Moreover, as a form of the battery using the zinc negative electrode mixture of the present invention, a primary battery, a secondary battery capable of charging / discharging, use of mechanical charge (mechanical replacement of the zinc negative electrode), a zinc negative electrode of the present invention and Any form such as utilization of a third electrode (for example, an electrode for removing oxygen generated during charge / discharge) different from the positive electrode composed of the positive electrode active material as described above may be used.

上記負極としては、電池の負極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、リチウム含有化合物、亜鉛含有化合物などが挙げられる。これらの中でも、負極がリチウム、亜鉛を含むものであった場合に、特に電極活物質のシェイプチェンジやデンドライトといった形態変化、溶解、腐食や不動態の形成が顕著であるため、これを効果的に抑制することができる本発明の効果がより顕著に発揮されることとなる。このことから、本発明の第1の電池において負極がリチウム及び/又は亜鉛を含むこともまた、本発明の好適な実施形態の1つである。なお、本発明のゲル電解質は、負極に黒鉛を使用するリチウムイオン電池、正極に空気極を使用する空気電池や燃料電池等の電解質等にも使用することができると共に、セパレーターやイオン交換膜としても使用することが可能である。 As said negative electrode, what is normally used as a negative electrode of a battery can be used, Although it does not restrict | limit, For example, a lithium containing compound, a zinc containing compound, etc. are mentioned. Among these, when the negative electrode contains lithium and zinc, the shape change, dissolution, corrosion, and passivity formation of electrode active materials such as shape change and dendrite are particularly remarkable. The effect of the present invention that can be suppressed will be exhibited more remarkably. From this, it is also one of the preferred embodiments of the present invention that the negative electrode contains lithium and / or zinc in the first battery of the present invention. The gel electrolyte of the present invention can be used for a lithium ion battery using graphite as a negative electrode, an electrolyte such as an air battery or a fuel cell using an air electrode as a positive electrode, and as a separator or an ion exchange membrane. Can also be used.

上記ゲル電解質を作成する際に使用する電解液や上記電解液としては、電池の電解液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、有機溶剤系電解液に使用する有機溶剤としては、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が好ましく、また水含有電解液としては、系中でイオン伝導を担う水酸化物イオンを発生させる化合物(電解質)を含む電解液が好ましく、例えば、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等が挙げられる。特にイオン伝導性の観点からは水酸化カリウム水溶液が好ましい。上記水含有電解液は、1種でも2種以上でも使用することができる。
なお、水含有電解液とは、水のみを電解液原料として使用する電解液(水系電解液)や、水に有機溶剤を加えた液を電解液原料として使用する電解液を指す。有機溶剤系電解液を含む水含有電解液の場合、水系電解液と有機溶剤系電解液の合計100質量%に対して、水系電解液の含有量は、好ましくは10〜99.99質量%、より好ましくは20〜99.99質量%である。
電解質は特に制限されないが、水含有電解液を使用する場合には、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等の、系中でイオン伝導を担う水酸化物イオンを発生させる化合物が好ましく、有機溶剤系電解液を使用する場合には、LiPF、LiBF、LiB(CN)、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)、リチウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド(LiTFSI)等が好ましい。
As the electrolytic solution and the electrolytic solution used in preparing the gel electrolyte, those commonly used as the electrolytic solution for the battery can be used, and are not particularly limited. For example, the organic solution used for the organic solvent-based electrolytic solution Solvents include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, dimethoxymethane, diethoxymethane, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, diethoxyethane, dimethyl sulfoxide, sulfolane, acetonitrile, benzonitrile, ions Liquids, fluorine-containing carbonates, fluorine-containing ethers, polyethylene glycols, fluorine-containing polyethylene glycols are preferred. Compound that generates hydroxide ions are preferred electrolyte containing (electrolyte), for example, aqueous potassium hydroxide, aqueous sodium hydroxide, and the like lithium hydroxide aqueous solution. In particular, an aqueous potassium hydroxide solution is preferable from the viewpoint of ion conductivity. The water-containing electrolyte can be used alone or in combination of two or more.
The water-containing electrolytic solution refers to an electrolytic solution (water-based electrolytic solution) that uses only water as an electrolytic solution raw material, or an electrolytic solution that uses a solution obtained by adding an organic solvent to water as an electrolytic solution raw material. In the case of a water-containing electrolyte containing an organic solvent-based electrolyte, the content of the water-based electrolyte is preferably 10 to 99.99% by mass with respect to a total of 100% by mass of the aqueous electrolyte and the organic solvent-based electrolyte. More preferably, it is 20-99.99 mass%.
The electrolyte is not particularly limited, but when a water-containing electrolyte is used, for example, a compound that generates hydroxide ions responsible for ion conduction in the system, such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, lithium hydroxide, and the like. Preferably, when an organic solvent-based electrolyte is used, LiPF 6 , LiBF 4 , LiB (CN) 4 , lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiFSI), lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (LiTFSI), etc. Is preferred.

上記電解液の濃度は、電解質、例えば水酸化カリウム、の濃度が0.01〜50mol/Lであることが好ましい。このような濃度の電解液を用いることにより、良好な電池性能を発揮することができる。また、より好ましくは、1〜20mol/Lであり、更に好ましくは、3〜18mol/Lである。 The concentration of the electrolytic solution is preferably 0.01 to 50 mol / L of an electrolyte, for example, potassium hydroxide. By using an electrolytic solution having such a concentration, good battery performance can be exhibited. Moreover, More preferably, it is 1-20 mol / L, More preferably, it is 3-18 mol / L.

亜鉛含有化合物を負極とする水含有電解液を使用した一次電池や二次電池に対して上記ゲル電解質を使用する場合には、ゲル電解質の原料となる電解液へ、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、リン酸亜鉛、ピロリン酸亜鉛、ホウ酸亜鉛、ケイ酸亜鉛、アルミン酸亜鉛、亜鉛金属、テトラヒドロキシ亜鉛イオンから選ばれる亜鉛化合物を少なくとも1種添加することが好ましい。これにより、充放電時の亜鉛極活物質の溶解に伴うシェイプチェンジやデンドライトといった電極活物質の形態変化の発生、成長や不動態の形成、及び、充電状態時や充電状態での保存時における自己放電を更に抑制することができる。この場合には、使用する多価イオンや無機化合物は亜鉛以外の元素を使用することになる。ゲル電解質中の上記亜鉛化合物は、0.0001mol/L〜飽和濃度であることが好ましい。 When the gel electrolyte is used for a primary battery or a secondary battery using a water-containing electrolytic solution having a zinc-containing compound as a negative electrode, the zinc electrolyte, zinc hydroxide, It is preferable to add at least one zinc compound selected from zinc phosphate, zinc pyrophosphate, zinc borate, zinc silicate, zinc aluminate, zinc metal, and tetrahydroxy zinc ions. As a result, changes in the shape of the electrode active material such as shape change and dendrite accompanying the dissolution of the zinc electrode active material during charge and discharge, formation of growth and passivation, and self-retention during charging and storage in the charged state Discharge can be further suppressed. In this case, elements other than zinc are used for the polyvalent ions and inorganic compounds to be used. The zinc compound in the gel electrolyte is preferably from 0.0001 mol / L to a saturated concentration.

また、水含有電解液を使用する場合には、使用する水系電解液のみの溶存酸素濃度値(mg/L)(25℃時)は、
α=−0.26375×β+8.11
(βは使用する水系電解液中の水酸化物イオン濃度<mol/L>を表す。)
の式で計算されるα値以下であることが好ましい。より好ましくは、限りなく溶存酸素量を0mg/Lに近づけることである。溶存酸素濃度を低減することにより、亜鉛極活物質の電解液への溶解を低減させることが可能となり、亜鉛極活物質の形状の変化、溶解、腐食、不動態化を抑制し、電極の寿命が向上することになる。溶存酸素濃度を所定量以下とするためには、電解液又は電解液に使用する溶媒の脱気や、窒素やアルゴン等の不活性ガスのバブリング等の操作により達成できる。また、強アルカリ性水溶液含有電解液の場合には、二酸化炭素が混入すると炭酸塩が多量に生成し、電導度が低下して蓄電池性能に悪影響を及ぼすことがあるため、上記操作により溶存二酸化炭素も同時に除去することが好ましい。なお、上記溶存酸素濃度値の式は、溶存酸素と亜鉛金属の腐食状態から導いた式である。また、上記式での8.11は純水中(25℃)における酸素の飽和溶解度である。更に、4M、8MKOH水溶液において、任意の値の酸素量(25℃)が溶解した(任意の溶存酸素量の)4M、8MKOH水溶液を作成し、その液に亜鉛金属を浸漬させた際の腐食の有無をSEMで観察することにより、上記式を導いている。溶存酸素量をα値以下とすることにより、Zn+1/2O+HO→Zn(OH)の式で表される反応が抑制されるために、腐食が起こりにくくなるものと考えられる。
In addition, when using a water-containing electrolyte, the dissolved oxygen concentration value (mg / L) (at 25 ° C.) of only the aqueous electrolyte to be used is
α = −0.26375 × β + 8.11
(Β represents the hydroxide ion concentration <mol / L> in the aqueous electrolyte used)
It is preferable that it is below the (alpha) value calculated by the type | formula. More preferably, the amount of dissolved oxygen is as close to 0 mg / L as possible. By reducing the dissolved oxygen concentration, it becomes possible to reduce the dissolution of the zinc electrode active material in the electrolyte, and the change in the shape, dissolution, corrosion, and passivation of the zinc electrode active material is suppressed, and the life of the electrode Will be improved. In order to make the dissolved oxygen concentration equal to or less than a predetermined amount, it can be achieved by operations such as deaeration of the electrolyte or the solvent used in the electrolyte and bubbling of an inert gas such as nitrogen or argon. In addition, in the case of a strong alkaline aqueous solution-containing electrolyte, when carbon dioxide is mixed in, a large amount of carbonate is generated, which may lower the conductivity and adversely affect the battery performance. It is preferable to remove at the same time. The equation of the dissolved oxygen concentration value is an equation derived from the corrosion state of dissolved oxygen and zinc metal. Further, 8.11 in the above formula is the saturation solubility of oxygen in pure water (25 ° C.). Furthermore, in 4M and 8M KOH aqueous solutions, a 4M and 8M KOH aqueous solution in which an arbitrary amount of oxygen (25 ° C) was dissolved (with an arbitrary amount of dissolved oxygen) was created, and the corrosion of zinc metal immersed in the liquid was created. The above equation is derived by observing the presence or absence with an SEM. By setting the dissolved oxygen amount to be equal to or less than the α value, the reaction represented by the formula of Zn + 1 / 2O 2 + H 2 O → Zn (OH) 2 is suppressed, so that it is considered that corrosion hardly occurs.

上記本発明のゲル電解質以外の他の(ゲル)電解質としては、電池の電解質として用いることができるものであれば特に制限されないが、例えば、電解液等の液体の非存在下においてもリチウム等のカチオンや水酸化物イオン等のアニオンを伝導することが可能な固体電解質や、上記多価イオン及び/又は無機化合物を含まず、それ以外の化合物(架橋剤)により、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、尿素結合、チオ尿素結合、カルバメート結合、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、架橋されたゲル電解質が挙げられる。 The (gel) electrolyte other than the gel electrolyte of the present invention is not particularly limited as long as it can be used as a battery electrolyte. For example, lithium or the like can be used even in the absence of a liquid such as an electrolyte. It does not contain a solid electrolyte capable of conducting anions such as cations and hydroxide ions, and the above polyvalent ions and / or inorganic compounds, and other compounds (crosslinking agents) can be used for ester bonds, amide bonds, and ions. Bond, van der Waals bond, agostic interaction, hydrogen bond, acetal bond, ketal bond, ether bond, peroxide bond, carbon-carbon bond, carbon-nitrogen bond, urea bond, thiourea bond, carbamate bond, carbamide bond, oxazoline A gel electrolyte that is cross-linked through a site-containing bond, a triazine bond, or the like can be given.

本発明の第1の電池では、ゲル電解質がセパレーターの役目も果たす場合もあるが、これとは別に、更にセパレーターを使用することもできる。セパレーターとは、正極と負極を隔離し、電解液を保持して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。また、亜鉛負極を使用した電池の場合には、亜鉛極活物質の変質やデンドライトの形成を抑制する働きや、正負極を湿潤させる働き、液枯れを回避する働きもすることになる。ゲル電解質やセパレーターは、細孔、微細孔やガス拡散層を有していても良い。
セパレーターとしては、特に制限はないが、不織布、濾紙、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、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、セロファン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、ビニロン、ナイロン、ポリ(メタ)アクリル酸等のマイクロポアを有する高分子量体やそれら共重合体、寒天、ゲル化合物、有機無機ハイブリッド化合物、イオン交換膜性重合体やそれら共重合体、環化重合体やそれら共重合体、ポリ(メタ)アクリル酸塩含有ポリマーやそれら共重合体、スルホン酸塩含有ポリマーやそれら共重合体、第四級アンモニウム塩含有ポリマーやそれら共重合体、第四級ホスホニウム塩ポリマーやそれら共重合体、セラミックス等の無機物等が挙げられる。
またセパレーター内に、上記多価カチオン及び/又は無機化合物や、界面活性剤、電解液等を含んでいても良い。セパレーターは、1種又は2種以上のセパレーターを使用しても良く、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。
In the first battery of the present invention, the gel electrolyte may also serve as a separator, but separately from this, a separator can also be used. The separator is a member that separates the positive electrode and the negative electrode and holds the electrolyte solution to ensure ionic conductivity between the positive electrode and the negative electrode. In addition, in the case of a battery using a zinc negative electrode, the zinc electrode active material is prevented from being deteriorated and dendrite is formed, the positive and negative electrodes are moistened, and liquid drainage is avoided. The gel electrolyte and separator may have pores, micropores, and gas diffusion layers.
The separator is not particularly limited, but non-woven fabric, filter paper, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, cellulose, fibrillated cellulose, viscose rayon, cellulose acetate, hydroxyalkyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, High molecular weight polymers such as cellophane, polystyrene, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polyvinyl chloride, polyamide, polyimide, vinylon, nylon, poly (meth) acrylic acid, copolymers thereof, agar, gel compounds, organic inorganic Hybrid compounds, ion-exchange membrane polymers and their copolymers, cyclized polymers and their copolymers, poly (meth) acrylate-containing polymers and their copolymers, sulfonates Yes polymers and their copolymers, quaternary ammonium salt-containing polymers and their copolymers, quaternary phosphonium salts polymers and their copolymers, inorganic such as ceramics.
The separator may contain the polyvalent cation and / or inorganic compound, a surfactant, an electrolytic solution, and the like. As the separator, one kind or two or more kinds of separators may be used, and any number can be used as long as resistance does not increase and battery performance does not deteriorate.

次に第2の本発明について説明する。本発明の負極合剤は、負極活物質及びポリマーを含むものであり、負極活物質に加えて、ポリマーを含むものである。負極合剤をこのような構成とすることにより、電極活物質のシェイプチェンジやデンドライトといった形態変化、溶解、腐食や不動態の形成、充電状態時や充電状態での保存時における自己放電を効果的に抑制することができる。これは、負極合剤を負極活物質に加えて、ポリマーを含むものとすると、負極活物質の粒子表面の全面に又は一部にポリマーによる膜が形成され、電極内及び/又はその表面におけるイオンや水等の拡散を物理的・化学的に効果的に制限できることにより、電極活物質のシェイプチェンジやデンドライトといった形態変化、溶解、腐食や不動態の形成、充電状態時や充電状態での保存時における自己放電が効果的に抑制されるものと考えられる。更に、本発明の負極合剤を用いて形成された蓄電池は、高い電気伝導性を保持したまま、高いサイクル特性、レート特性、及び、クーロン効率を発現することができる。これは負極の活物質形態変化抑制に加えて、親疎水性のバランス向上、イオン伝導性向上、電子伝導性向上といった効果も同時に発現するためと推測される。本発明の負極合剤は、負極活物質、ポリマーを含む限り、導電助剤等、その他の成分を含んでいてもよい。また、これらの成分はそれぞれ、1種を含んでいてもよいし2種以上を含んでいてもよい。なお、本発明の負極合剤が、負極活物質、ポリマー以外のその他の成分を含む場合、本発明の負極合剤に含まれる負極活物質及びポリマーの合計量は、負極合剤の全量100質量%に対して、20〜99.99質量%であることが好ましい。より好ましくは、30〜99.9質量%である。
このように本発明の負極合剤を用いて形成された電極を用いることで、優れた特性を発揮する電池とすることができる。このような本発明の負極合剤を用いて形成されてなる電極もまた、本発明の1つである。本発明の電極は、負極として用いられることが好ましく、本発明の負極合剤を用いて形成された負極を本発明の負極ともいう。
Next, the second present invention will be described. The negative electrode mixture of the present invention contains a negative electrode active material and a polymer, and contains a polymer in addition to the negative electrode active material. By making the negative electrode mixture like this, it is effective for shape change of electrode active material such as shape change and dendrite, dissolution, formation of corrosion and passivation, self-discharge during charging and storage in charged state Can be suppressed. When the negative electrode mixture is added to the negative electrode active material and contains a polymer, a film made of a polymer is formed on the entire surface or part of the particle surface of the negative electrode active material. By effectively limiting the diffusion of water, etc. physically and chemically, it is possible to change the shape of the electrode active material such as shape change and dendrite, dissolve, form corrosion, passivate, and store it in a charged state or in a charged state. It is considered that self-discharge is effectively suppressed. Furthermore, the storage battery formed using the negative electrode mixture of the present invention can exhibit high cycle characteristics, rate characteristics, and coulomb efficiency while maintaining high electrical conductivity. This is presumed to be because, in addition to suppressing the change in the active material form of the negative electrode, the effects of improving the hydrophilic / hydrophobic balance, improving the ionic conductivity, and improving the electronic conductivity are also exhibited. The negative electrode mixture of the present invention may contain other components such as a conductive additive as long as it contains a negative electrode active material and a polymer. Moreover, each of these components may contain 1 type, and may contain 2 or more types. When the negative electrode mixture of the present invention contains other components other than the negative electrode active material and the polymer, the total amount of the negative electrode active material and the polymer included in the negative electrode mixture of the present invention is 100 mass of the total amount of the negative electrode mixture. It is preferable that it is 20-99.99 mass% with respect to%. More preferably, it is 30-99.9 mass%.
Thus, it can be set as the battery which exhibits the outstanding characteristic by using the electrode formed using the negative mix of this invention. An electrode formed using such a negative electrode mixture of the present invention is also one aspect of the present invention. The electrode of the present invention is preferably used as a negative electrode, and the negative electrode formed using the negative electrode mixture of the present invention is also referred to as the negative electrode of the present invention.

第2の本発明の負極合剤は、負極活物質として亜鉛含有化合物を含むことが好ましい。
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る限り、特に制限されないが、例えば、亜鉛金属、酸化亜鉛(1種/2種/3種)、導電性酸化亜鉛、水酸化亜鉛、硫化亜鉛、テトラヒドロキシ亜鉛イオン塩、亜鉛ハロゲン化物、酢酸亜鉛や酒石酸亜鉛をはじめとする亜鉛カルボキシラート化合物、亜鉛酸マグネシウム、亜鉛酸カルシウム、亜鉛酸バリウム、亜鉛合金、炭酸塩、炭酸水素塩、硝酸塩、硫酸塩、アルカリ乾電池や空気亜鉛電池に使用される亜鉛等が挙げられる。これらの中でも、亜鉛金属、酸化亜鉛(1種/2種/3種)、導電性酸化亜鉛、水酸化亜鉛、テトラヒドロキシ亜鉛イオン塩、亜鉛ハロゲン化物、亜鉛合金が好ましく、より好ましくは、亜鉛金属、酸化亜鉛(1種/2種)、導電性酸化亜鉛、水酸化亜鉛、亜鉛合金、アルカリ乾電池や空気電池に使用される亜鉛であり、更に好ましくは、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、亜鉛合金、アルカリ乾電池や空気電池に使用される亜鉛であり、最も好ましくは酸化亜鉛、水酸化亜鉛である。上記亜鉛含有化合物は、1種でも2種以上でも使用することができる。
酸化亜鉛を使用する場合には、該酸化亜鉛に含まれるPb量は0.03質量%以下、Cd量は0.01質量%以下であることが好ましい。PbやCdは、亜鉛極における電解液(水)の分解(水素発生)を抑制する元素として知られているが、昨今の環境問題に対する懸念から、極力低下させることが好ましい。より好ましくは、亜鉛極に使用する酸化亜鉛が、JIS規格を満たしていることである。また、Hgは含まない方が良い。
The negative electrode mixture of the second invention preferably contains a zinc-containing compound as a negative electrode active material.
The zinc-containing compound is not particularly limited as long as it can be used as the negative electrode active material. For example, zinc metal, zinc oxide (1 type / 2 types / 3 types), conductive zinc oxide, zinc hydroxide, Zinc sulfide, tetrahydroxyzinc ion salt, zinc halide, zinc carboxylate compounds such as zinc acetate and zinc tartrate, magnesium zincate, calcium zincate, barium zincate, zinc alloy, carbonate, bicarbonate, nitrate , Sulfates, zinc used in alkaline dry batteries and air zinc batteries, and the like. Among these, zinc metal, zinc oxide (1 type / 2 types / 3 types), conductive zinc oxide, zinc hydroxide, tetrahydroxy zinc ion salt, zinc halide, and zinc alloy are preferable, and zinc metal is more preferable. , Zinc oxide (1 type / 2 types), conductive zinc oxide, zinc hydroxide, zinc alloy, zinc used in alkaline batteries and air batteries, more preferably zinc oxide, zinc hydroxide, zinc alloy, Zinc used in alkaline batteries and air batteries, most preferably zinc oxide and zinc hydroxide. The zinc-containing compound can be used alone or in combination of two or more.
When zinc oxide is used, the amount of Pb contained in the zinc oxide is preferably 0.03% by mass or less, and the amount of Cd is preferably 0.01% by mass or less. Pb and Cd are known as elements that suppress decomposition (hydrogen generation) of the electrolytic solution (water) at the zinc electrode, but it is preferable to reduce it as much as possible because of concerns over recent environmental problems. More preferably, the zinc oxide used for the zinc electrode satisfies the JIS standard. Moreover, it is better not to contain Hg.

上記亜鉛含有化合物の平均粒子径としては、好ましくは500μm〜1nm、より好ましくは100μm〜5nm、更に好ましくは20μm〜10nmであり、特に好ましくは、10μm〜100nmである。
上記亜鉛化合物として酸化亜鉛を使用する場合には、酸化亜鉛をイオン交換水に加えて5分間超音波照射分散した後に粒度分布測定装置で測定した場合、平均粒子径は、100μm〜100nmであることが好ましく、より好ましくは、50μm〜200nmであり、更に好ましくは、10μm〜300nmであり、モード径は、20μm〜50nmであることが好ましく、より好ましくは、10μm〜70nmであり、更に好ましくは、5μm〜100nmであり、メジアン径は、10μm〜100nmであることが好ましく、より好ましくは、7μm〜150nmであり、更に好ましくは、5μm〜500nmである。
The average particle size of the zinc-containing compound is preferably 500 μm to 1 nm, more preferably 100 μm to 5 nm, still more preferably 20 μm to 10 nm, and particularly preferably 10 μm to 100 nm.
When zinc oxide is used as the zinc compound, the average particle size is 100 μm to 100 nm when zinc oxide is added to ion-exchanged water and ultrasonically dispersed for 5 minutes and then measured with a particle size distribution analyzer. More preferably, it is 50 μm to 200 nm, more preferably 10 μm to 300 nm, and the mode diameter is preferably 20 μm to 50 nm, more preferably 10 μm to 70 nm, still more preferably, The median diameter is preferably 10 μm to 100 nm, more preferably 7 μm to 150 nm, and still more preferably 5 μm to 500 nm.

亜鉛含有化合物の比表面積としては、より好ましくは、0.01m/g以上、60m/g以下であり、更に好ましくは、0.1m/g以上、50m/g以下である。
上記比表面積は、窒素吸着BET法で比表面積測定装置等により測定することができる。
The specific surface area of the zinc-containing compound is more preferably 0.01 m 2 / g or more and 60 m 2 / g or less, and still more preferably 0.1 m 2 / g or more and 50 m 2 / g or less.
The specific surface area can be measured by a specific surface area measuring apparatus or the like by a nitrogen adsorption BET method.

上記亜鉛含有化合物の平均粒子径が500μm〜1nmであることが好ましい理由としては、次のようなことが考えられる。
亜鉛含有化合物を含む電池の負極合剤は、更に導電助剤を含むことが好ましい。電池の負極が亜鉛含有化合物と導電助剤とを含む亜鉛負極合剤から形成される場合、負極として機能する(電流が流れる)ためには、亜鉛含有化合物同士、亜鉛含有化合物と導電助剤、亜鉛含有化合物と導電助剤と集電体が結着していることが好ましいが、充放電を繰り返したり、急速な充放電を行ったりすると、不可避的に亜鉛含有化合物同士、亜鉛含有化合物と導電助剤、亜鉛含有化合物と導電助剤と集電体の解離や亜鉛含有化合物の不動態化が進行してしまい、電池性能の低下に繋がってしまう場合がある。しかしながら、亜鉛含有化合物として上記のような平均粒子径の粒子を用いると、亜鉛含有化合物同士、亜鉛含有化合物と導電助剤、亜鉛含有化合物と導電助剤と集電体が効率的に接触し、亜鉛含有化合物同士、亜鉛含有化合物と導電助剤、亜鉛含有化合物と導電助剤と集電体が完全に解離してしまう箇所を少なくすることができ、結果、電池性能の低下を抑制することが可能となる。また、上記負極合剤に含まれるポリマーは、亜鉛含有化合物同士、亜鉛含有化合物と導電助剤、亜鉛含有化合物と導電助剤と集電体の効率的な接触を更に強固にすることができる。
The reason why the average particle size of the zinc-containing compound is preferably 500 μm to 1 nm is considered as follows.
The negative electrode mixture of a battery containing a zinc-containing compound preferably further contains a conductive additive. When the negative electrode of the battery is formed from a zinc negative electrode mixture containing a zinc-containing compound and a conductive additive, in order to function as a negative electrode (current flows), the zinc-containing compounds, the zinc-containing compound and the conductive auxiliary, It is preferable that the zinc-containing compound, the conductive additive, and the current collector are bound. However, if charging / discharging is repeated or rapid charging / discharging is performed, the zinc-containing compound and the zinc-containing compound and the conductive material inevitably are connected. Dissociation of the auxiliary agent, the zinc-containing compound, the conductive auxiliary agent, and the current collector or the passivation of the zinc-containing compound may proceed, leading to a decrease in battery performance. However, when particles having an average particle diameter as described above are used as the zinc-containing compound, the zinc-containing compounds, the zinc-containing compound and the conductive auxiliary, the zinc-containing compound, the conductive auxiliary and the current collector efficiently contact each other, Zinc-containing compounds, zinc-containing compounds and conductive assistants, zinc-containing compounds, conductive assistants and current collectors can be completely dissociated, and as a result, deterioration of battery performance can be suppressed. It becomes possible. Moreover, the polymer contained in the said negative electrode mixture can further strengthen the efficient contact of zinc containing compounds, a zinc containing compound, a conductive support agent, a zinc containing compound, a conductive support agent, and a collector.

上記平均粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)、走査型電子顕微鏡(SEM)、粒度分布測定装置、粉末X線回折(XRD)等により測定することができる。
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、ロッド状等が挙げられる。なお、平均粒子径が上述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。
The average particle diameter can be measured by a transmission electron microscope (TEM), a scanning electron microscope (SEM), a particle size distribution measuring device, powder X-ray diffraction (XRD), or the like.
Examples of the shape of the particles include fine powder, powder, granule, granule, scale, polyhedron, and rod. In addition, the particles having an average particle size in the above-described range are, for example, a method of pulverizing particles with a ball mill or the like, dispersing the obtained coarse particles in a dispersant to obtain a desired particle size, and drying to solidify, In addition to the method of selecting the particle diameter by sieving the coarse particles, etc., it is possible to optimize the preparation conditions at the stage of producing the particles to obtain (nano) particles having a desired particle diameter.

なお、本発明において平均粒子径とは、粒子群が径の不均一な多くの粒子から構成される場合に、その粒子群を代表させる粒子径を考えるとき、その粒子径を平均粒子径とする。粒子径は一般的な決められたルールに従って測定した粒子の長さをそのまま粒子径とするが、例えば、(i)顕微鏡観察法の場合には、1個の粒子について長軸径、短軸径、定方向径等二つ以上の長さを測定し、その平均値を粒子径とする。少なくとも100個の粒子に対して測定を行うことが好ましい。(ii)画像解析法、遮光法、コールター法の場合には、粒子の大きさとして直接に測定された量(投影面積、体積)を幾何学公式により、規則的な形状(例:円、球や立方体)の粒子に換算してその粒子径(相当径)とする。(iii)沈降法、レーザー回折散乱法の場合には、特定の粒子形状と特定の物理的な条件を仮定したとき導かれる物理学的法則(例:Mie理論)を用いて測定量を粒子径(有効径)として算出する。(iv)動的光散乱法の場合には、液体中の粒子がブラウン運動により拡散する速度(拡散係数)を計測することで粒子径を算出する。
なお、平均粒子径の分析においては、粒子を有り姿で分析しても良いし、1〜20分間超音波照射分散を行った後に分析しても良く、いずれの場合にも、平均粒子径が上記値となることが好ましい。平均粒子径を粒度分布測定装置で測定する場合には、頻度分布値が最も大きな値となる頻度分布グラフの頂点の粒子径をモード径、積算分布値50%に対応する粒子径をメジアン径という。
In the present invention, the average particle diameter is the average particle diameter when considering the particle diameter that represents the particle group when the particle group is composed of many particles having non-uniform diameters. . As for the particle diameter, the particle length measured according to a general rule is used as it is. For example, in the case of (i) microscopic observation, the major axis diameter and minor axis diameter of one particle are used. Measure two or more lengths, such as a constant direction diameter, and let the average value be the particle diameter. It is preferred to make measurements on at least 100 particles. (Ii) In the case of the image analysis method, the shading method, and the Coulter method, the amount directly measured as the particle size (projection area, volume) is converted into a regular shape (eg, circle, sphere) by a geometric formula. And the particle diameter (equivalent diameter). (Iii) In the case of the sedimentation method and laser diffraction scattering method, the measured amount is calculated by using a physical law (eg Mie theory) derived when a specific particle shape and a specific physical condition are assumed. Calculated as (effective diameter). (Iv) In the case of the dynamic light scattering method, the particle diameter is calculated by measuring the speed (diffusion coefficient) at which particles in the liquid diffuse due to Brownian motion.
In the analysis of the average particle size, the particles may be analyzed as they are, or may be analyzed after being subjected to ultrasonic irradiation dispersion for 1 to 20 minutes. It is preferable to become the said value. When measuring the average particle size with a particle size distribution measuring device, the particle size at the top of the frequency distribution graph where the frequency distribution value is the largest is the mode diameter, and the particle size corresponding to the integrated distribution value of 50% is the median size. .

第2の本発明の負極合剤において、負極活物質の配合量としては、負極合剤の全量100質量%に対して、50〜99.9質量%であることが好ましい。負極活物質の配合量がこのような範囲であると、負極合剤から形成される負極を、電池の負極として用いた場合に、より良好な電池性能を発揮する。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。 In the negative electrode mixture of the second aspect of the present invention, the blending amount of the negative electrode active material is preferably 50 to 99.9% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the negative electrode mixture. When the amount of the negative electrode active material is in such a range, better battery performance is exhibited when the negative electrode formed from the negative electrode mixture is used as the negative electrode of the battery. More preferably, it is 55-99.5 mass%, More preferably, it is 60-99 mass%.

上記負極合剤が含むポリマーとしては、上述したゲル電解質に使用できるポリマーと同様のものの1種又は2種以上を用いることができる。 As a polymer which the said negative electrode mixture contains, the 1 type (s) or 2 or more types of the same thing as the polymer which can be used for the gel electrolyte mentioned above can be used.

上記ポリマーの配合量としては、負極合剤中の負極活物質100質量%に対して、0.01〜100質量%であることが好ましい。ポリマーの配合量がこのような範囲であると、負極合剤から形成される負極が、電池の負極として用いた場合に、より良好な電池性能を発揮する。より好ましくは、0.01〜60質量%であり、更に好ましくは、0.01〜40質量%である。 The blending amount of the polymer is preferably 0.01 to 100% by mass with respect to 100% by mass of the negative electrode active material in the negative electrode mixture. When the blending amount of the polymer is within such a range, when the negative electrode formed from the negative electrode mixture is used as the negative electrode of the battery, better battery performance is exhibited. More preferably, it is 0.01-60 mass%, More preferably, it is 0.01-40 mass%.

上記導電助剤としては、例えば、導電性カーボン、導電性セラミックス、金属等を用いることができる。
上記導電性カーボンとしては、黒鉛、天然黒鉛、人造黒鉛、グラッシーカーボン、アモルファス炭素、易黒鉛化炭素、難黒鉛化炭素、カーボンナノフォーム、活性炭、グラフェン、ナノグラフェン、グラフェンナノリボン、フラーレン、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、気相法炭素繊維、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、ホウ素含有カーボン、窒素含有カーボン、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、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、SiCコートカーボン等が挙げられる。
上記導電性セラミックスとしては、例えば、酸化亜鉛と共に焼成したBi及び/又はCo及び/又はNb及び/又はY含有化合物等が挙げられる。金属としては、例えば、亜鉛金属等が挙げられる。
Examples of the conductive auxiliary agent include conductive carbon, conductive ceramics, and metal.
Examples of the conductive carbon include graphite, natural graphite, artificial graphite, glassy carbon, amorphous carbon, graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, carbon nanofoam, activated carbon, graphene, nanographene, graphene nanoribbon, fullerene, carbon black, graphite Carbon black, ketjen black, vapor grown carbon fiber, pitch-based carbon fiber, mesocarbon microbeads, metal coated carbon, carbon coated metal, fibrous carbon, boron containing carbon, nitrogen containing carbon, multilayer / single Examples include single-walled carbon nanotubes, carbon nanohorns, Vulcan, acetylene black, carbon treated with a hydrophilic treatment by introducing an oxygen-containing functional group, and SiC-coated carbon.
Examples of the conductive ceramics include Bi and / or Co and / or Nb and / or Y-containing compounds fired with zinc oxide. Examples of the metal include zinc metal.

上記導電助剤の中でも、黒鉛、天然黒鉛、人造黒鉛、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、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、金属亜鉛が好ましい。なお、金属亜鉛はアルカリ乾電池や空気電池のような実電池に使用されるものであってもよく、表面を他元素やカーボン等でコーティングされたものであってもよい。
上記導電助剤は、1種でも2種以上でも使用することができる。導電性カーボンは、その導電性を最大限に生かすため、低分子量界面活性剤によるコーティング処理は行わないことが好ましい。また、金属亜鉛は活物質としても働くことが可能である。
Among the conductive aids, graphite, natural graphite, artificial graphite, graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, graphene, carbon black, graphitized carbon black, ketjen black, vapor-grown carbon fiber, pitch-based carbon fiber, Mesocarbon microbeads, fibrous carbon, multi-wall / single-wall carbon nanotubes, vulcanized carbon, acetylene black, carbon treated with a hydrophilic treatment by introducing an oxygen-containing functional group, and metallic zinc are preferred. The metal zinc may be used for an actual battery such as an alkaline battery or an air battery, or may be one whose surface is coated with another element, carbon or the like.
The said conductive support agent can be used by 1 type, or 2 or more types. Conductive carbon is preferably not subjected to coating treatment with a low molecular weight surfactant in order to make the most of its conductivity. Metallic zinc can also act as an active material.

上記導電助剤として金属亜鉛を用いる場合、金属亜鉛は、負極の調製段階で負極合剤として加えても良いし、充放電を行った際に、亜鉛含有化合物である酸化亜鉛や水酸化亜鉛等から生成する亜鉛金属を導電助剤として使用することもできる。この場合、亜鉛含有化合物は負極活物質かつ導電助剤として機能することになる。 When metallic zinc is used as the conductive aid, metallic zinc may be added as a negative electrode mixture in the negative electrode preparation stage, and zinc oxide, zinc hydroxide, etc., which are zinc-containing compounds when charged and discharged It is also possible to use zinc metal produced from the above as a conductive aid. In this case, the zinc-containing compound functions as a negative electrode active material and a conductive additive.

上記導電助剤は、これを用いて蓄電池を作成した際に水含有電解液を使用した場合には、充放電時に水の分解副反応を進行させる場合があり、該副反応を抑制するために、特定の元素を導電助剤に導入してもよい。特定の元素としては、B、Ba、Bi、Br、Ca、Cd、Ce、Cl、F、Ga、Hg、In、La、Mn、N、Nb、Nd、P、Pb、Sc、Sn、Sb、Sr、Ti、Tl、Y、Zr等が挙げられる。導電性カーボンを導電助剤の一つとして使用する場合には、特定の元素としては、B、Bi、Br、Ca、Cd、Ce、Cl、F、In、La、Mn、N、Nb、Nd、P、Pb、Sc、Sn、Tl、Y、Zrが好ましい。
ここで、特定の元素を導電助剤に導入するとは、導電助剤をこれらの元素の構成元素とする化合物とすることを意味する。
In order to suppress the side reaction, the conductive auxiliary agent may cause a water decomposition side reaction at the time of charge / discharge when a water-containing electrolyte is used when a storage battery is produced using the conductive auxiliary agent. A specific element may be introduced into the conductive additive. Specific elements include B, Ba, Bi, Br, Ca, Cd, Ce, Cl, F, Ga, Hg, In, La, Mn, N, Nb, Nd, P, Pb, Sc, Sn, Sb, Sr, Ti, Tl, Y, Zr, etc. are mentioned. When conductive carbon is used as one of the conductive assistants, specific elements include B, Bi, Br, Ca, Cd, Ce, Cl, F, In, La, Mn, N, Nb, and Nd. , P, Pb, Sc, Sn, Tl, Y, Zr are preferable.
Here, introducing a specific element into a conductive assistant means that the conductive assistant is a compound having the constituent elements of these elements.

導電助剤の比表面積としては、より好ましくは、0.1m/g以上、1500m/g以下であり、更に好ましくは、1m/g以上、1200m/g以下であり、より更に好ましくは、1m/g以上、900m/g以下であり、特に好ましくは、1m/g以上、250m/g以下であり、最も好ましくは、1m/g以上、50m/g以下である。
導電助剤の比表面積を上記値とすることにより、充放電時における活物質の形状変化を抑制することができ、更に、充電状態時や充電状態での保存時における自己放電も抑制することができる。導電性カーボンの比表面積を上記値とすることにより、充放電時における活物質である亜鉛含有化合物の形状変化を抑制することができ、更に、充電状態時や充電状態での保存時における自己放電も抑制することができる。充電状態時や充電状態での保存時とは、フルセルやハーフセルにおいて、電池の充放電操作時やその保存時に、負極活物質の一部又は全てが還元された状態にあることを指す。
The specific surface area of the conductive assistant is more preferably 0.1 m 2 / g or more and 1500 m 2 / g or less, still more preferably 1 m 2 / g or more and 1200 m 2 / g or less, and still more preferably. Is 1 m 2 / g or more and 900 m 2 / g or less, particularly preferably 1 m 2 / g or more and 250 m 2 / g or less, and most preferably 1 m 2 / g or more and 50 m 2 / g or less. is there.
By setting the specific surface area of the conductive additive to the above value, it is possible to suppress changes in the shape of the active material during charging / discharging, and also suppress self-discharge during storage in a charged state or charged state. it can. By setting the specific surface area of the conductive carbon to the above value, it is possible to suppress the shape change of the zinc-containing compound that is the active material during charging and discharging, and further self-discharge during charging and storage in the charging state. Can also be suppressed. The charge state or the storage state in the charged state means that in the full cell or the half cell, a part or all of the negative electrode active material is in a reduced state during the charge / discharge operation or the storage of the battery.

また、導電助剤の平均粒子径は、500μm〜1nm、より好ましくは200μm〜5nm、更に好ましくは100μm〜10nmである。導電助剤の平均粒子径がこのような値であることが好ましい理由は、上記亜鉛含有化合物として上述した平均粒子径のものが好ましい理由と同様であり、このような平均粒子径のものを用いることで亜鉛含有化合物と導電助剤、亜鉛含有化合物と導電助剤と集電体が完全に解離してしまう箇所を少なくすることができ、結果、電池性能の低下を抑制することが可能となる。
導電性カーボンの比表面積、平均粒子径は、上述した亜鉛含有化合物の場合と同様の方法により測定することができる。
Moreover, the average particle diameter of a conductive support agent is 500 micrometers-1 nm, More preferably, they are 200 micrometers-5 nm, More preferably, they are 100 micrometers-10 nm. The reason why the average particle diameter of the conductive assistant is preferably such a value is the same as the reason why the average particle diameter described above is preferable as the zinc-containing compound, and the average particle diameter is used. Thus, it is possible to reduce the number of places where the zinc-containing compound and the conductive auxiliary agent, the zinc-containing compound, the conductive auxiliary agent, and the current collector are completely dissociated, and as a result, it is possible to suppress a decrease in battery performance. .
The specific surface area and average particle diameter of the conductive carbon can be measured by the same method as that for the zinc-containing compound described above.

上記導電性カーボンを導電助剤として使用する場合であって、該導電性カーボンがエッジ部を有する形状である場合には、該導電性カーボンのエッジ部位でも水の分解副反応が進行するもの等と考えられるため、上記導電性カーボンの比表面積は好ましくは、0.1m/g以上、1500m/g以下であり、より好ましくは、1m/g以上、1200m/g以下であり、更に好ましくは、1m/g以上、900m/g以下であり、特に好ましくは、1m/g以上、250m/g以下であり、最も好ましくは、1m/g以上、50m/g以下である。 When the conductive carbon is used as a conductive auxiliary agent, and the conductive carbon has a shape having an edge portion, the water decomposition side reaction proceeds even at the edge portion of the conductive carbon, etc. Therefore, the specific surface area of the conductive carbon is preferably 0.1 m 2 / g or more and 1500 m 2 / g or less, more preferably 1 m 2 / g or more and 1200 m 2 / g or less, more preferably, 1 m 2 / g or more, or less 900 meters 2 / g, particularly preferably, 1 m 2 / g or more, 250 meters 2 / g or less, and most preferably, 1 m 2 / g or more, 50 m 2 / g It is as follows.

上記導電性カーボンのエッジ部位は、黒鉛化処理により少なくすることも可能である。導電性カーボンを導電助剤として使用した負極合剤を有する負極は、高いレートでの充放電条件に耐え得ることが期待され、特に該負極を使用した蓄電池を車載用途として適用した際に、良好な性能を発現することが期待される。また、充電状態時や充電状態での保存時における自己放電を抑制したり、その他、導電性カーボンが有するメソ孔やミクロ孔に亜鉛が析出することにより、負極活物質の形態変化の抑制することも期待される。更に、導電性カーボンのエッジ部位では充放電時に水が分解される可能性があるため、黒鉛化処理によりエッジ部位を少なくすることにより、高いサイクル特性、レート特性、及び、クーロン効率の発現も期待される。 The edge portion of the conductive carbon can be reduced by graphitization. A negative electrode having a negative electrode mixture using conductive carbon as a conductive additive is expected to be able to withstand charge / discharge conditions at a high rate, and is particularly good when a storage battery using the negative electrode is applied as an on-vehicle application. It is expected that it will exhibit excellent performance. In addition, it suppresses self-discharge during charging and storage in the charged state, and also suppresses changes in the shape of the negative electrode active material by depositing zinc in the mesopores and micropores of the conductive carbon. Is also expected. Furthermore, since water may be decomposed at the edge part of conductive carbon during charging and discharging, high cycle characteristics, rate characteristics, and expression of Coulomb efficiency are expected by reducing the edge part by graphitization treatment. Is done.

上記導電助剤の配合量としては、負極合剤中の負極活物質100質量%に対して、0.0001〜100質量%であることが好ましい。金属亜鉛を負極合剤調製時に導電助剤として使用する場合には、金属亜鉛は亜鉛含有化合物ではなく、導電助剤として考えて計算する。また、亜鉛含有化合物である酸化亜鉛や水酸化亜鉛等から生成する亜鉛金属を系中で導電助剤として使用することもできるが、その場合には、負極合剤調製時に使用する亜鉛含有化合物は負極活物質として考えて計算する。また、亜鉛含有化合物である酸化亜鉛や水酸化亜鉛等から充放電時に生成する亜鉛金属は、系中で導電助剤としての機能も果たすことになるが、亜鉛負極合剤や亜鉛負極調製時には0価の亜鉛金属ではないため、ここでは導電助剤として考慮しないこととする。すなわち、ここでいう導電助剤の好ましい配合量は、亜鉛負極合剤や亜鉛負極の調製時に配合する導電助剤の好ましい量である。導電助剤の配合量がこのような範囲であると、負極合剤から形成される負極を、電池の負極として用いた場合に、より良好な電池性能を発揮する。より好ましくは、0.0005〜60質量%であり、更に好ましくは、0.001〜40質量%である。 As a compounding quantity of the said conductive support agent, it is preferable that it is 0.0001-100 mass% with respect to 100 mass% of negative electrode active materials in a negative mix. When metal zinc is used as a conductive additive at the time of preparing the negative electrode mixture, the metal zinc is not a zinc-containing compound but is calculated as a conductive additive. In addition, zinc metal generated from zinc oxide or zinc hydroxide, which is a zinc-containing compound, can also be used as a conductive aid in the system. In that case, the zinc-containing compound used at the time of preparing the negative electrode mixture is Calculation is performed considering the negative electrode active material. In addition, zinc metal produced during charging / discharging from zinc oxide, zinc hydroxide or the like, which is a zinc-containing compound, will also function as a conductive aid in the system, but it is 0 when preparing a zinc negative electrode mixture or a zinc negative electrode. Since it is not a valent zinc metal, it is not considered here as a conductive additive. That is, the preferable compounding quantity of the conductive support agent here is a preferable quantity of the conductive support agent mix | blended at the time of preparation of a zinc negative electrode mixture or a zinc negative electrode. When the blending amount of the conductive auxiliary is within such a range, better battery performance is exhibited when the negative electrode formed from the negative electrode mixture is used as the negative electrode of the battery. More preferably, it is 0.0005-60 mass%, More preferably, it is 0.001-40 mass%.

上記負極合剤は、更に他の成分を含んでいてもよい。上記他の成分としては、周期表の第1〜17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つの元素を有する化合物、有機化合物、有機化合物塩等が挙げられる。
ここで、電解液として水含有電解液を用いて構成される電池の場合には、安全性の観点から有機溶剤系の電解液よりも好ましいが、熱力学的には通常、充放電に伴う電気化学反応や、充電状態時や充電状態での保存時における自己放電等により、水の分解反応が進行して水素が発生する、という副反応が起こり得る。しかしながら、本発明の負極合剤を、他の成分として、周期表の第1〜17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つの元素を有する化合物、有機化合物、及び、有機化合物塩からなる群より選択される少なくとも1種を含むものとすると、本発明の負極合剤から形成される負極を用い、水含有電解液を用いて電池を構成した場合であっても、充放電時の水の分解による水素の発生を効果的に抑制することが可能となる。また、充電状態での保存時における自己放電の抑制、負極の活物質形態変化抑制、負極に亜鉛化合物を用いた場合のテトラヒドロキシ亜鉛イオン等の亜鉛種との塩形成等による亜鉛種の溶解度抑制、水との親和性向上、アニオン伝導性向上、電子伝導性向上といった効果も同時に発現することが期待され、充放電特性やクーロン効率が格段に向上することになる。
このように、本発明の負極合剤が、更に他の成分を含み、上記他の成分が、周期表の第1〜17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つの元素を有する化合物、有機化合物、及び、有機化合物塩からなる群より選択される少なくとも1種を含むこともまた、本発明の好適な実施形態の1つである。
The negative electrode mixture may further contain other components. Examples of the other components include compounds having at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Groups 1 to 17 of the periodic table, organic compounds, organic compound salts, and the like.
Here, in the case of a battery configured using a water-containing electrolyte as an electrolyte, it is preferable to an organic solvent-based electrolyte from the viewpoint of safety. A side reaction that a hydrogen decomposition reaction proceeds and hydrogen is generated may occur due to a chemical reaction or self-discharge during charging or storage in a charged state. However, the negative electrode mixture of the present invention includes, as other components, a compound having at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Groups 1 to 17 of the periodic table, an organic compound, and an organic compound salt. Assuming that it contains at least one selected from the group consisting of: a negative electrode formed from the negative electrode mixture of the present invention, and even when a battery is constructed using a water-containing electrolyte, water during charging and discharging It is possible to effectively suppress the generation of hydrogen due to decomposition of. In addition, suppression of self-discharge during storage in a charged state, suppression of changes in the active material form of the negative electrode, suppression of solubility of zinc species due to salt formation with zinc species such as tetrahydroxyzinc ions when a zinc compound is used for the negative electrode In addition, it is expected that effects such as improved affinity with water, improved anion conductivity, and improved electron conductivity will be exhibited at the same time, and charge / discharge characteristics and Coulomb efficiency will be significantly improved.
Thus, the negative electrode mixture of the present invention further includes other components, and the other components are compounds having at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Groups 1 to 17 of the periodic table. It is also one of preferred embodiments of the present invention to contain at least one selected from the group consisting of organic compounds and organic compound salts.

上記周期表の第1〜17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つの元素を有する化合物における元素としては、Ag、Al、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、Ca、Cd、Ce、Cl、Co、Cr、Cs、Cu、F、Fe、Ga、Hg、In、K、La、Li、Mg、Mn、N、Na、Nb、Nd、Ni、P、Pb、Rb、S、Sc、Se、Si、Sn、Sr、Sb、Te、Ti、Tl、V、Y、Yb、Zrからなる群より選択される少なくとも1つの元素が好ましい。より好ましい元素は、Ag、Al、Au、B、Ba、Bi、Br、Ca、Cd、Ce、Co、Cr、Cs、Cu、F、Fe、Ga、In、K、La、Mg、Mn、N、Na、Nb、Nd、P、Pb、Sc、Sn、Sb、Ti、Tl、Y、Zrからなる群より選択される少なくとも1つの元素である。更に好ましい元素は、Al、B、Ba、Bi、Ca、Ce、F、In、La、Mg、N、Nb、Nd、P、Pb、Sn、Ti、Tl、Y、Zrからなる群より選択される少なくとも1つの元素である。特に好ましい元素は、Al、Bi、Ca、Ce、F、In、La、Nb、P、Pb、Sc、Sn、Ti、Tl、Y、Zrからなる群より選択される少なくとも1つの元素である。最も好ましい元素は、Al、Ca、Ce、La、Nb、Nd、P、Sc、Y、Zrからなる群より選択される少なくとも1つの元素である。上記元素を含む上記負極合剤を用いて形成された負極は、充放電時における水の分解副反応や亜鉛を含む負極活物質の溶解反応を抑制し、サイクル特性、レート特性、及び、クーロン効率が向上すると共に、充電状態時や充電状態での保存時における自己放電も抑制し、保存安定性が格段に向上することになる。 Examples of the element in the compound having at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Groups 1 to 17 of the periodic table include Ag, Al, Au, B, Ba, Be, Bi, Br, Ca, and Cd. , Ce, Cl, Co, Cr, Cs, Cu, F, Fe, Ga, Hg, In, K, La, Li, Mg, Mn, N, Na, Nb, Nd, Ni, P, Pb, Rb, S , Sc, Se, Si, Sn, Sr, Sb, Te, Ti, Tl, V, Y, Yb, and Zr, at least one element is preferable. More preferable elements are Ag, Al, Au, B, Ba, Bi, Br, Ca, Cd, Ce, Co, Cr, Cs, Cu, F, Fe, Ga, In, K, La, Mg, Mn, N , Na, Nb, Nd, P, Pb, Sc, Sn, Sb, at least one element selected from the group consisting of Ti, Tl, Y, and Zr. Further preferred elements are selected from the group consisting of Al, B, Ba, Bi, Ca, Ce, F, In, La, Mg, N, Nb, Nd, P, Pb, Sn, Ti, Tl, Y, Zr. At least one element. A particularly preferable element is at least one element selected from the group consisting of Al, Bi, Ca, Ce, F, In, La, Nb, P, Pb, Sc, Sn, Ti, Tl, Y, and Zr. The most preferred element is at least one element selected from the group consisting of Al, Ca, Ce, La, Nb, Nd, P, Sc, Y, and Zr. The negative electrode formed using the negative electrode mixture containing the above elements suppresses the decomposition reaction of water and the dissolution reaction of the negative electrode active material containing zinc during charge and discharge, and provides cycle characteristics, rate characteristics, and coulomb efficiency. In addition, the self-discharge during storage in the charged state or in the charged state is suppressed, and the storage stability is significantly improved.

上記周期表の第1〜17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つの元素を有する化合物としては、周期表の第1〜17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つの元素の酸化物;複合酸化物;層状複水酸化物;水酸化物;粘土化合物;固溶体;ハロゲン化物;カルボキシラート化合物;炭酸塩;炭酸水素塩;硝酸塩;硫酸塩;スルホン酸塩;ケイ酸塩;リン酸塩;亜リン酸塩;次亜リン酸塩;ホウ酸塩;アンモニウム塩;硫化物;オニウム化合物;水素吸蔵化合物等が挙げられる。
具体的には、酸化銀、酸化アルミニウム、酸化バリウム、酸化ビスマス、ビスマス含有複合酸化物、酸化カルシウム、カルシウム含有複合酸化物、酸化カドミウム、酸化セリウム、セリウム含有複合酸化物、酸化コバルト、酸化クロム、酸化セシウム、酸化銅、酸化鉄、酸化ガリウム、酸化水銀、酸化インジウム、インジウム含有複合酸化物、酸化カリウム、酸化ランタン、酸化リチウム、酸化マグネシウム、一酸化マンガン、二酸化マンガン、酸化ナトリウム、酸化ニオブ、酸化ネオジウム、酸化鉛、酸化ルビジウム、酸化ケイ素、酸化リン、酸化錫、酸化スカンジウム、酸化ストロンチウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化テルル、酸化バナジウム、酸化イットリウム、酸化イッテルビウム、酸化ジルコニウム、酸化スカンジウムで安定化した酸化ジルコニウム、酸化イットリウムで安定化した酸化ジルコニウム、ジルコニウム含有複合酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化セリウム、水酸化セシウム、水酸化インジウム、水酸化カリウム、水酸化ランタン、水酸化リチウム、水酸化マグネシウム、水酸化マンガン、水酸化ナトリウム、水酸化ルビジウム、水酸化錫、水酸化アンチモン、水酸化チタン、水酸化ジルコニウム、塩化銀、塩化金酸、塩化リチウム、塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、塩化ルビジウム、塩化錫、酢酸銀、酢酸アルミニウム、酢酸リチウム、酢酸バリウム、酢酸ビスマス、酢酸カルシウム、酒石酸カルシウム、グルタミン酸カルシウム、酢酸カドミウム、酢酸セリウム、酢酸コバルト、酢酸クロム、酢酸セシウム、酢酸銅、酢酸鉄、酢酸ガリウム、酢酸水銀、酢酸インジウム、酢酸カリウム、酢酸ランタン、酢酸マグネシウム、酢酸マンガン、酢酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、グルタミン酸ナトリウム、酢酸ニオブ、酢酸ネオジウム、酢酸鉛、酢酸ルビジウム、酢酸錫、酢酸ストロンチウム、酢酸アンチモン、酢酸テルル、酢酸亜鉛、炭酸銀、炭酸アルミニウム、炭酸バリウム、炭酸ビスマス、炭酸カルシウム、炭酸セリウム、炭酸コバルト、炭酸セシウム、炭酸ガリウム、炭酸インジウム、炭酸カリウム、炭酸ランタン、炭酸リチウム、炭酸マグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸鉛、炭酸ルビジウム、炭酸錫、炭酸ストロンチウム、炭酸アンチモン、硫酸アルミニウム、硫酸バリウム、硫酸ビスマス、硫酸カルシウム、硫酸セシウム、硫酸セリウム、硫酸ガリウム、硫酸インジウム、硫酸カリウム、硫酸ランタン、硫酸リチウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、硫酸鉛、硫酸ルビジウム、硫酸錫、硫酸ストロンチウム、硫酸アンチモン、硫酸チタン、硫酸テルル、硫酸バナジウム、硫酸ジルコニウム、リグニンスルホン酸カルシウム、リグニンスルホン酸ナトリウム、硝酸アルミニウム、硝酸バリウム、硝酸ビスマス、硝酸カルシウム、硝酸セシウム、硝酸セリウム、硝酸ガリウム、硝酸インジウム、硝酸カリウム、硝酸ランタン、硝酸リチウム、硝酸マグネシウム、硝酸ナトリウム、硝酸鉛、硝酸ルビジウム、硝酸錫、硝酸ストロンチウム、硝酸アンチモン、硝酸チタン、硝酸テルル、硝酸バナジウム、硝酸ジルコニウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸バリウム、アルミン酸カリウム、アルミン酸カルシウム、アルミン酸マグネシウム、アルミン酸バリウム、リン酸リチウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸バリウム、ホウ酸リチウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、ホウ酸マグネシウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸バリウム、硫化ビスマス、硫化カルシウム、硫化インジウム、硫化セリウム、硫化ジルコニウム、金、銀、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム、フッ化リチウム、層状複水酸化物(ハイドロタルサイト等)、粘土化合物、リポライト、ヒドロキシアパタイト、酸化セリウム―酸化ジルコニウム等の固溶体、エトリンガイト、セメントが特に好ましい。
The compound having at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Group 1 to 17 of the periodic table is at least one selected from the group consisting of elements belonging to Group 1 to 17 of the periodic table. Complex oxides; layered double hydroxides; hydroxides; clay compounds; solid solutions; halides; carboxylate compounds; carbonates; bicarbonates; nitrates; sulfates; Phosphate, phosphite, hypophosphite, borate, ammonium salt, sulfide, onium compound, hydrogen storage compound and the like.
Specifically, silver oxide, aluminum oxide, barium oxide, bismuth oxide, bismuth-containing composite oxide, calcium oxide, calcium-containing composite oxide, cadmium oxide, cerium oxide, cerium-containing composite oxide, cobalt oxide, chromium oxide, Cesium oxide, copper oxide, iron oxide, gallium oxide, mercury oxide, indium oxide, indium-containing composite oxide, potassium oxide, lanthanum oxide, lithium oxide, magnesium oxide, manganese monoxide, manganese dioxide, sodium oxide, niobium oxide, oxide Neodymium, lead oxide, rubidium oxide, silicon oxide, phosphorus oxide, tin oxide, scandium oxide, strontium oxide, antimony oxide, titanium oxide, tellurium oxide, vanadium oxide, yttrium oxide, ytterbium oxide, zirconium oxide, scandium oxide Stabilized zirconium oxide, zirconium oxide stabilized with yttrium oxide, zirconium-containing composite oxide, aluminum hydroxide, barium hydroxide, calcium hydroxide, strontium hydroxide, cerium hydroxide, cesium hydroxide, indium hydroxide, water Potassium oxide, lanthanum hydroxide, lithium hydroxide, magnesium hydroxide, manganese hydroxide, sodium hydroxide, rubidium hydroxide, tin hydroxide, antimony hydroxide, titanium hydroxide, zirconium hydroxide, silver chloride, chloroauric acid, Lithium chloride, magnesium chloride, sodium chloride, rubidium chloride, tin chloride, silver acetate, aluminum acetate, lithium acetate, barium acetate, bismuth acetate, calcium acetate, calcium tartrate, calcium glutamate, cadmium acetate, cerium acetate, cobalt acetate , Chromium acetate, cesium acetate, copper acetate, iron acetate, gallium acetate, mercury acetate, indium acetate, potassium acetate, lanthanum acetate, magnesium acetate, manganese acetate, sodium acetate, sodium tartrate, sodium glutamate, niobium acetate, neodymium acetate, acetic acid Lead, rubidium acetate, tin acetate, strontium acetate, antimony acetate, tellurium acetate, zinc acetate, silver carbonate, aluminum carbonate, barium carbonate, bismuth carbonate, calcium carbonate, cerium carbonate, cobalt carbonate, cesium carbonate, gallium carbonate, indium carbonate, Potassium carbonate, lanthanum carbonate, lithium carbonate, magnesium carbonate, sodium carbonate, lead carbonate, rubidium carbonate, tin carbonate, strontium carbonate, antimony carbonate, aluminum sulfate, barium sulfate, bismuth sulfate, calcium sulfate , Cesium sulfate, cerium sulfate, gallium sulfate, indium sulfate, potassium sulfate, lanthanum sulfate, lithium sulfate, magnesium sulfate, sodium sulfate, lead sulfate, rubidium sulfate, tin sulfate, strontium sulfate, antimony sulfate, titanium sulfate, tellurium sulfate, sulfuric acid Vanadium, zirconium sulfate, calcium lignin sulfonate, sodium lignin sulfonate, aluminum nitrate, barium nitrate, bismuth nitrate, calcium nitrate, cesium nitrate, cerium nitrate, gallium nitrate, indium nitrate, potassium nitrate, lanthanum nitrate, lithium nitrate, magnesium nitrate, Sodium nitrate, lead nitrate, rubidium nitrate, tin nitrate, strontium nitrate, antimony nitrate, titanium nitrate, tellurium nitrate, vanadium nitrate, zirconium nitrate, potassium silicate, silicic acid Lucium, magnesium silicate, barium silicate, potassium aluminate, calcium aluminate, magnesium aluminate, barium aluminate, lithium phosphate, sodium phosphate, potassium phosphate, calcium phosphate, magnesium phosphate, barium phosphate, boric acid Lithium, sodium borate, potassium borate, magnesium borate, calcium borate, barium borate, bismuth sulfide, calcium sulfide, indium sulfide, cerium sulfide, zirconium sulfide, gold, silver, potassium fluoride, sodium fluoride, fluoride Lithium hydride, layered double hydroxide (hydrotalcite, etc.), clay compound, lipolite, hydroxyapatite, solid solution such as cerium oxide-zirconium oxide, ettringite, and cement are particularly preferable.

また、上記周期表の第1〜17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つの元素を有する化合物を、ナノ粒子化等により、上記亜鉛含有化合物、及び/又は、導電助剤と同様に平均粒子径の小さいものとすると、上述した電解液に水含有電解液を使用した場合に起こる副反応を、更に効果的に抑制することができることとなり好ましい。上記周期表の第1〜17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つの元素を有する化合物は、上記亜鉛負極合剤調製前後、又は、上記亜鉛負極合剤調製時に、上記亜鉛含有化合物、導電助剤、有機化合物及び有機化合物塩の少なくとも1種に、担持、共沈、合金化、固溶化してもよいし、混錬してもよい。ゾル−ゲル法により調製しても良い。このように、上記周期表の第1〜17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つの元素を有する化合物は、平均粒子径が1000μm以下であるものが好ましく、より好ましくは、200μm以下であり、更に好ましくは、100μm以下であり、特に好ましくは、75μm以下であり、最も好ましくは、20μm以下である。一方、平均粒子径の下限値としては、1nmであることが好ましい。
上記平均粒子径は、上述した亜鉛含有化合物の平均粒子径と同様の方法により測定することができる。
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、ロッド状等が挙げられる。なお、平均粒子径が上述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。
Moreover, the compound which has at least 1 element selected from the group which consists of an element which belongs to the 1st-17th group of the said periodic table is converted into a nanoparticulate etc., and the same as the said zinc containing compound and / or a conductive support agent. If the average particle diameter is small, side reactions that occur when a water-containing electrolytic solution is used as the above-described electrolytic solution can be further effectively suppressed. The compound having at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Groups 1 to 17 of the periodic table is the zinc-containing compound before or after the preparation of the zinc negative electrode mixture or during the preparation of the zinc negative electrode mixture. In addition, at least one of a conductive additive, an organic compound, and an organic compound salt may be supported, coprecipitated, alloyed, solidified, or kneaded. It may be prepared by a sol-gel method. Thus, the compound having at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Groups 1 to 17 of the periodic table preferably has an average particle diameter of 1000 μm or less, more preferably 200 μm or less. More preferably, it is 100 μm or less, particularly preferably 75 μm or less, and most preferably 20 μm or less. On the other hand, the lower limit of the average particle diameter is preferably 1 nm.
The average particle diameter can be measured by the same method as the average particle diameter of the zinc-containing compound described above.
Examples of the shape of the particles include fine powder, powder, granule, granule, scale, polyhedron, and rod. In addition, the particles having an average particle size in the above-described range are, for example, a method of pulverizing particles with a ball mill or the like, dispersing the obtained coarse particles in a dispersant to obtain a desired particle size, and drying to solidify, In addition to the method of selecting the particle diameter by sieving the coarse particles, etc., it is possible to optimize the preparation conditions at the stage of producing the particles to obtain (nano) particles having a desired particle diameter.

上記周期表の第1〜17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つの元素を有する化合物は、比表面積が0.01m/g以上であることが好ましく、より好ましくは、0.1m/g以上であり、更に好ましくは、0.5m/g以上である。一方、比表面積の上限値としては、200m/gであることが好ましい。上記比表面積は、上述した亜鉛含有化合物及び導電助剤の比表面積と同様に測定することができる。 The compound having at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Groups 1 to 17 of the periodic table preferably has a specific surface area of 0.01 m 2 / g or more, more preferably 0.8. 1 m 2 / g or more, more preferably 0.5 m 2 / g or more. On the other hand, the upper limit value of the specific surface area is preferably 200 m 2 / g. The specific surface area can be measured in the same manner as the specific surface areas of the zinc-containing compound and the conductive additive described above.

上記有機化合物、有機化合物塩としては、上述したゲル電解質に使用されるポリマーと同様のポリマーや、アナルゲン、ベンゼン、トリヒドロキシベンゼン、トルエン、ピペロンアルデヒド、リグニン、カーボワックス、カルバゾール、アミノ酸、アミノ酸塩、グルタル酸、グルタル酸塩、ベタイン部位含有化合物、ゼラチン、トリアルキルリン酸、石鹸、石鹸誘導体、ポリアセチレン部位含有ポリマー、ポリメチレンラクトン部位含有ポリマー、低分子量界面活性剤等を使用することができる。 Examples of the organic compound and organic compound salt include the same polymers as those used in the gel electrolyte described above, analgen, benzene, trihydroxybenzene, toluene, piperonaldehyde, lignin, carbowax, carbazole, amino acid, amino acid salt Glutaric acid, glutarate, betaine site-containing compound, gelatin, trialkyl phosphoric acid, soap, soap derivative, polyacetylene site-containing polymer, polymethylene lactone site-containing polymer, low molecular weight surfactant and the like can be used.

なお、有機化合物、有機化合物塩がポリマーの場合には、ポリマー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等により得ることができる。この際、上記亜鉛含有化合物粒子、導電助剤粒子、周期表の第1〜17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つの元素を有する化合物を、ポリマー内、及び/又は、表面上に取り込んで、一つの粒子を形成することも可能である。また、上記ポリマーは、電解液中で加水分解等の反応を起こしても良い。
有機化合物、有機化合物塩は、粒子の分散性を向上させると共に、粒子同士や粒子と集電体とを結着させる結着剤や、増粘剤、及び、亜鉛極の活物質形態変化抑制、亜鉛極の活物質の溶解抑制、親疎水性バランスの向上、アニオン伝導性向上、電子伝導性向上といった効果を発現する材料としての働きが期待され、また、水含有電解液を用いた場合には、熱力学的に通常起こり得る、水の分解反応が進行して水素が発生する充放電時の副反応や、亜鉛極活物質の形態変化及び腐食反応、並びに、充電状態時や充電状態での保存時における自己放電を抑制し、充放電特性やクーロン効率、及び、電池の保存安定性を格段に向上する働きも担うことになる。この効果の要因の一つは、有機化合物、有機化合物塩が酸化亜鉛上の表面を好適に覆ったり吸着したりすることに由来するものと考えられる。このような効果が有機化合物、有機化合物塩に見られることは、本発明において新たに見出された。
When the organic compound or organic compound salt is a polymer, radical polymerization, radical (alternate) copolymerization, anion polymerization, anion (alternate) copolymerization, cationic polymerization, cation (cation) (cation ( (Alternate) copolymerization, graft polymerization, graft (alternate) copolymerization, living polymerization, living (alternate) copolymerization, dispersion polymerization, emulsion polymerization, suspension polymerization, ring-opening polymerization, cyclization polymerization, light, ultraviolet light and electron beam irradiation Can be obtained by polymerization or the like. At this time, the compound containing at least one element selected from the group consisting of the zinc-containing compound particles, the conductive auxiliary agent particles, and the elements belonging to Groups 1 to 17 of the periodic table, in the polymer and / or on the surface It is also possible to form a single particle. In addition, the polymer may cause a reaction such as hydrolysis in the electrolytic solution.
An organic compound and an organic compound salt improve the dispersibility of the particles, and suppress the change in the active material form of the binder, the thickener, and the zinc electrode that bind the particles to each other and the current collector. Expected to work as a material that exhibits the effects of suppressing the dissolution of the active material of the zinc electrode, improving the hydrophilicity / hydrophobicity balance, improving the anion conductivity, improving the electron conductivity, and when using a water-containing electrolyte, Side reactions during charge / discharge when water decomposition reaction proceeds and hydrogen is generated, which can usually occur thermodynamically, morphological change and corrosion reaction of zinc electrode active material, and storage in charged state or charged state In addition, the self-discharge at the time is suppressed, and the charge / discharge characteristics, the coulomb efficiency, and the storage stability of the battery are significantly improved. One of the causes of this effect is considered to be derived from the fact that the organic compound or organic compound salt suitably covers or adsorbs the surface of zinc oxide. It was newly found in the present invention that such an effect is seen in organic compounds and organic compound salts.

上記有機化合物、有機化合物塩として好ましくは、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(メタ)アクリル酸エステル部位含有ポリマー、ポリ(α−ヒドロキシメチルアクリル酸塩)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(N,N−ジアルキルアクリルアミド)部位含有ポリマー、ポリビニルアルコール部位含有ポリマー、ポリエチレンオキシド部位含有ポリマー、ポリプロピレンオキシド部位含有ポリマー、ポリブテンオキシド部位含有ポリマー、エポキシ開環部位含有ポリマー、ポリエチレン部位含有ポリマー、ポリプロピレン部位含有ポリマー、ポリブテン部位含有ポリマー、ポリイソプレノール部位含有ポリマー、ポリメタリルアルコール部位含有ポリマー、ポリアリルアルコール部位含有ポリマー、ポリヘキセン部位含有ポリマー、ポリオクテン部位含有ポリマー、ポリブタジエン部位含有ポリマー、ポリイソプレン部位含有ポリマー、ポリスチレンに代表される芳香環部位含有ポリマー、ポリビニルピロリドン部位含有ポリマー、ポリアセチレン部位含有ポリマー、ポリエーテルケトン部位含有ポリマー、ケトン基部位含有ポリマー、エーテル基部位含有ポリマー、スルフィド基含有ポリマー、スルホン基含有ポリマー、カルバメート基含有ポリマー、チオカルバメート基含有ポリマー、カルバミド基含有ポリマー、チオカルバミド基含有ポリマー、チオカルボン酸(塩)基含有ポリマー、エステル基含有ポリマー、環化重合部位含有ポリマー、ポリビニルアルコール部位含有ポリマー、リグニン、カーボワックス、カルバゾール、アミノ酸、アミノ酸塩、グルタル酸、グルタル酸塩、ベタイン部位含有化合物、ゼラチン、トリアルキルリン酸、石鹸、石鹸誘導体、セルロース、酢酸セルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、デキストリン、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチレングリコール、エチレングリコールオリゴマー、イソプレノールやメタリルアルコール等のアルコール類にエチレンオキシドを付加させたポリエチレングリコール鎖含有化合物、ポリプロピレングリコール鎖含有化合物、ポリブテングリコール鎖含有化合物、ポリエチレンイミン部位含有ポリマー、ポリアセチレン部位含有ポリマー、ポリエチレンイミン等のアミノ基含有ポリマー、ポリアミド部位含有ポリマー、ポリペプチド部位含有ポリマー、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、ポリマレイン酸塩部位含有ポリマー、ポリイタコン酸塩部位含有ポリマー、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、スルホン酸部位含有ポリマー、ポリ(2−ヒドロキシ−3−アリルオキシプロパンスルホン酸ナトリウム)・ポリ(メタリルスルホン酸ナトリウム)・ポリ(2−スルホエチルメタクリル酸ナトリウム)・ポリ(イソプレンスルホン酸ナトリウム)・ポリ(2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム)・ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、ポリビニルスルホン酸ナトリウム等に代表されるスルホン酸塩部位含有ポリマー、第四級アンモニウム塩、第四級アンモニウム塩部位含有ポリマー、第四級ホスホニウム塩、第四級ホスホニウム塩部位含有ポリマー、イソシアン酸部位含有ポリマー、イソシアネート基含有ポリマー、チオイソシアネート基含有ポリマー、イミド基部位含有ポリマー、エポキシ基部位含有ポリマー、オキセタン基部位含有ポリマー、水酸基部位含有ポリマー、液晶、液晶部位含有ポリマー、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である。 Preferably, the organic compound or organic compound salt is a poly (meth) acrylic acid moiety-containing polymer, a poly (meth) acrylate moiety-containing polymer, a poly (meth) acrylic ester moiety-containing polymer, or poly (α-hydroxymethylacrylic). Acid salt) site-containing polymer, polyacrylonitrile site-containing polymer, polyacrylamide site-containing polymer, poly (N, N-dialkylacrylamide) site-containing polymer, polyvinyl alcohol site-containing polymer, polyethylene oxide site-containing polymer, polypropylene oxide site-containing polymer, Polybutene oxide moiety-containing polymer, epoxy ring-opening moiety-containing polymer, polyethylene moiety-containing polymer, polypropylene moiety-containing polymer, polybutene moiety-containing polymer, polyisoprenol moiety-containing polymer Polymer, polymethallyl alcohol moiety-containing polymer, polyallyl alcohol moiety-containing polymer, polyhexene moiety-containing polymer, polyoctene moiety-containing polymer, polybutadiene moiety-containing polymer, polyisoprene moiety-containing polymer, aromatic ring moiety-containing polymer represented by polystyrene, polyvinyl Pyrrolidone site-containing polymer, polyacetylene site-containing polymer, polyether ketone site-containing polymer, ketone group site-containing polymer, ether group site-containing polymer, sulfide group-containing polymer, sulfone group-containing polymer, carbamate group-containing polymer, thiocarbamate group-containing polymer, Carbamide group-containing polymer, thiocarbamide group-containing polymer, thiocarboxylic acid (salt) group-containing polymer, ester group-containing polymer, cyclopolymerization site-containing polymer , Polyvinyl alcohol moiety-containing polymer, lignin, carbowax, carbazole, amino acid, amino acid salt, glutaric acid, glutarate, betaine moiety-containing compound, gelatin, trialkyl phosphate, soap, soap derivative, cellulose, cellulose acetate, hydroxyalkyl Cellulose, dextrin, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, ethylene glycol, ethylene glycol oligomer, polyethylene glycol chain-containing compound obtained by adding ethylene oxide to alcohols such as isoprenol and methallyl alcohol, polypropylene glycol chain-containing compound, polybutene glycol chain-containing compound, Polyaminoimine moiety-containing polymer, polyacetylene moiety-containing polymer, polyethyleneimine, etc. Polymer, Polyamide moiety-containing polymer, Polypeptide moiety-containing polymer, Polytetrafluoroethylene moiety-containing polymer, Polyvinylidene fluoride moiety-containing polymer, Polymerate moiety-containing polymer, Polyitaconate moiety-containing polymer, Cation / anion exchange membrane, etc. Exchange polymer, sulfonic acid moiety-containing polymer, poly (2-hydroxy-3-allyloxypropane sodium sulfonate) / poly (sodium methallylsulfonate) / poly (sodium 2-sulfoethyl methacrylate) ) ・ Poly (sodium isoprene sulfonate) ・ Poly (sodium 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonate) ・ Polystyrene sulfonate, sodium polyvinyl sulfonate, etc. Polymer, quaternary ammonium salt, quaternary ammonium salt moiety-containing polymer, quaternary phosphonium salt, quaternary phosphonium salt moiety-containing polymer, isocyanate group-containing polymer, isocyanate group-containing polymer, thioisocyanate group-containing polymer, imide Group part-containing polymer, epoxy group part-containing polymer, oxetane group part-containing polymer, hydroxyl group part-containing polymer, liquid crystal, liquid crystal part-containing polymer, heterocyclic ring and / or ionized heterocyclic part-containing polymer, polymer alloy, heteroatom-containing It is a polymer.

上記他の成分の配合量としては、負極合剤中の負極活物質100質量%に対して、0.1〜100質量%であることが好ましい。より好ましくは、0.5〜80質量%であり、更に好ましくは、1.0〜60質量%である。 As a compounding quantity of said other component, it is preferable that it is 0.1-100 mass% with respect to 100 mass% of negative electrode active materials in a negative mix. More preferably, it is 0.5-80 mass%, More preferably, it is 1.0-60 mass%.

本発明の負極合剤は、上記負極活物質、ポリマーとともに、必要に応じて、導電助剤や、周期表の第1〜17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つの元素を有する化合物を混合して調製することができる。混合には、ミキサー、ブレンダー、ニーダー、ビーズミル、レディミル、ボールミル等を使用することができる。混合の際、水や、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、テトラヒドロフラン、N−メチルピロリドン等の有機溶剤、又は水と有機溶剤の混合溶剤を加えても良い。混合した後、粒子を所望の粒子径に揃えるために、ふるいにかける等の操作を行っても良い。混合は、固体成分に水や有機溶剤等の液体成分を加えて行う湿式法、又は液体成分を加えずに固体成分のみで行う乾式法のいずれの方法で行っても良い。混合を湿式法で行った場合は、混合した後、乾燥により水や有機溶剤等の液体成分を除去しても良い。混合は、湿式法と乾式法を組み合わせて行うこともできる。例えば、亜鉛含有化合物と、周期表の第1〜17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つの元素を有する化合物とを湿式法で混合した後、乾燥により液体成分を除去して得られる固体の混合物と、導電助剤とを乾式法で混合して、亜鉛負極合剤を調製しても良い。 The negative electrode mixture of the present invention has at least one element selected from the group consisting of a conductive additive and elements belonging to Groups 1 to 17 of the periodic table, if necessary, together with the negative electrode active material and the polymer. It can be prepared by mixing the compounds. For mixing, a mixer, blender, kneader, bead mill, ready mill, ball mill, or the like can be used. During mixing, water, an organic solvent such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, tetrahydrofuran, N-methylpyrrolidone, or a mixed solvent of water and an organic solvent may be added. After mixing, operations such as sieving may be performed in order to align the particles with a desired particle size. Mixing may be performed by either a wet method in which a liquid component such as water or an organic solvent is added to the solid component, or a dry method in which only the solid component is added without adding the liquid component. When mixing is performed by a wet method, after mixing, liquid components such as water and organic solvent may be removed by drying. Mixing can also be performed by combining a wet method and a dry method. For example, it is obtained by mixing a zinc-containing compound and a compound having at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Groups 1 to 17 of the periodic table by a wet method and then removing the liquid component by drying. The zinc negative electrode mixture may be prepared by mixing the obtained solid mixture and the conductive additive by a dry method.

上記亜鉛負極の調製方法としては、例えば、次のような方法が挙げられる。
上述した調製方法により得られた本発明の亜鉛負極合剤(混合物)を、スラリー又はペースト混合物として得る。次に、得られたスラリー又はペースト混合物を、集電体の上に、できる限り膜厚が一定になるように塗工、圧着又は接着する。
上記集電体としては、銅箔、電解銅、Ni・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・炭素等を添加した銅箔、Ni・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・炭素等によりメッキされた銅箔、銅メッシュ、Ni・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・炭素等を添加した銅メッシュ、Ni・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・炭素等によりメッキされた銅メッシュ、発泡銅、Ni・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・炭素等を添加した発泡銅、Ni・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・炭素等によりメッキされた発泡銅、銅合金、ニッケル箔、ニッケルメッシュ、耐食性ニッケル、Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・炭素等を添加したニッケルメッシュ、Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・炭素等によりメッキされたニッケルメッシュ、亜鉛金属、耐食性亜鉛金属、Ni・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・炭素等を添加した亜鉛金属、Ni・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・炭素等によりメッキされた亜鉛金属、亜鉛箔、Ni・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・炭素等を添加した亜鉛箔、Ni・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・炭素等によりメッキされた亜鉛箔、亜鉛メッシュ、Ni・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・炭素等を添加した亜鉛メッシュ、Ni・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・炭素等によりメッキされた亜鉛メッシュ、銀、アルカリ電池や空気亜鉛電池に使用される集電体材料等が挙げられる。
Examples of the method for preparing the zinc negative electrode include the following methods.
The zinc negative electrode mixture (mixture) of the present invention obtained by the preparation method described above is obtained as a slurry or a paste mixture. Next, the obtained slurry or paste mixture is coated, pressure-bonded or bonded on the current collector so that the film thickness is as constant as possible.
As the current collector, copper foil, electrolytic copper, copper foil added with Ni, Sn, Pb, Hg, Bi, In, Tl, carbon, etc., Ni, Sn, Pb, Hg, Bi, In, Tl, carbon Copper foil plated with copper, copper mesh, Ni / Sn / Pb / Hg / Bi / In / Tl / carbon added copper mesh, Ni / Sn / Pb / Hg / Bi / In / Tl / carbon, etc. Plated copper mesh, foamed copper, foamed copper added with Ni, Sn, Pb, Hg, Bi, In, Tl, carbon, etc., plated with Ni, Sn, Pb, Hg, Bi, In, Tl, carbon, etc. Copper foam, copper alloy, nickel foil, nickel mesh, corrosion-resistant nickel, nickel mesh with Sn, Pb, Hg, Bi, In, Tl, carbon, etc., Sn, Pb, Hg, Bi, In, Tl, carbon, etc. Ni plated by Lumesh, zinc metal, corrosion resistant zinc metal, zinc metal with addition of Ni, Sn, Pb, Hg, Bi, In, Tl, carbon, etc., plated with Ni, Sn, Pb, Hg, Bi, In, Tl, carbon, etc. Zinc metal, zinc foil, zinc foil added with Ni, Sn, Pb, Hg, Bi, In, Tl, carbon, etc., zinc plated with Ni, Sn, Pb, Hg, Bi, In, Tl, carbon, etc. Foil, zinc mesh, zinc mesh added with Ni, Sn, Pb, Hg, Bi, In, Tl, carbon, etc., zinc mesh plated with Ni, Sn, Pb, Hg, Bi, In, Tl, carbon, etc. Examples include current collector materials used for silver, alkaline batteries and air zinc batteries.

上記スラリー又はペースト混合物は、集電体の片面に塗工、圧着又は接着してもよいし、両面に塗工、圧着又は接着してもよい。塗工中、及び/又は、塗工後、0〜250℃で乾燥する。乾燥温度としてより好ましくは、15〜200℃である。乾燥は真空乾燥で行っても良い。乾燥時間は、5分間〜48時間であることが好ましい。塗工と乾燥の工程を繰り返し行ってもよい。また、乾燥後に0.01〜20tの圧力で、ロールプレス機等によりプレスを行うことが好ましい。プレスする圧力としてより好ましくは、0.1〜15tの圧力である。プレス時に、10〜500℃の温度をかけても良い。 The slurry or paste mixture may be applied, pressed or adhered to one side of the current collector, or may be applied, pressed or bonded to both sides. It dries at 0-250 degreeC during coating and / or after coating. More preferably, it is 15-200 degreeC as drying temperature. Drying may be performed by vacuum drying. The drying time is preferably 5 minutes to 48 hours. You may repeat the process of coating and drying. Moreover, it is preferable to press with a roll press machine etc. at the pressure of 0.01-20 t after drying. More preferably, the pressing pressure is 0.1 to 15 t. You may apply the temperature of 10-500 degreeC at the time of a press.

このようにして得られた負極(負極合剤電極)は、特に二次電池用負極として使用した場合に、負極内における電流の集中や水の分解を抑制することになり、負極活物質の形態変化、溶解、腐食、不動態化による劣化や、充放電時の水素・酸素の発生、及び、充電状態時や充電状態での保存時における自己放電を最大限に抑制することができる。
負極の膜厚は、電池構成や集電体からの活物質の剥離抑制等の点から1nm〜1000μmであることが好ましい。より好ましくは、10nm〜100μmであり、更に好ましくは、20nm〜50μmである。
The negative electrode (negative electrode mixture electrode) obtained in this way, particularly when used as a negative electrode for a secondary battery, suppresses concentration of current and decomposition of water in the negative electrode, and forms the negative electrode active material Deterioration due to change, dissolution, corrosion, passivation, generation of hydrogen / oxygen during charge / discharge, and self-discharge during charge or storage in charge state can be suppressed to the maximum.
The film thickness of the negative electrode is preferably 1 nm to 1000 μm from the viewpoints of battery configuration and suppression of peeling of the active material from the current collector. More preferably, it is 10 nm-100 micrometers, More preferably, it is 20 nm-50 micrometers.

本発明の負極合剤は、負極活物質及びポリマーを含むものであって、そのような負極合剤から形成される負極を用いた蓄電池は、高いイオン電導性や電気伝導性を保持したまま、高いサイクル特性、レート特性、及び、クーロン効率を発現することができるものである。また本発明の負極合剤から形成される負極を用いた一次電池は、高いイオン電導性や電気伝導性を保持したまま、高いレート特性を発現することができるものである。
このように、正極、負極、及び、それらに挟持された電解質によって構成される電池であって、上記負極が、本発明の負極合剤を必須として形成されたものである電池もまた、本発明の1つである。第2の本発明である本発明の負極合剤から形成される負極を必須の構成として有するこの本発明の電池を本発明の第2の電池とも言う。本発明の第2の電池は、これらの必須成分をそれぞれ1種含むものであってもよいし、2種以上を含んでいてもよい。
本発明の負極合剤は、一次電池、二次電池(蓄電池)のいずれにも使用することができるものであるが、上記のとおり、本発明の負極合剤は蓄電池の種々の性能を高めることができるものであることから、蓄電池に用いられることが好ましい。すなわち、本発明の第2の電池が蓄電池であることは、本発明の好適な実施形態の1つである。
The negative electrode mixture of the present invention contains a negative electrode active material and a polymer, and a storage battery using a negative electrode formed from such a negative electrode mixture retains high ionic conductivity and electrical conductivity, High cycle characteristics, rate characteristics, and coulomb efficiency can be exhibited. Moreover, the primary battery using the negative electrode formed from the negative electrode mixture of the present invention can exhibit high rate characteristics while maintaining high ionic conductivity and electrical conductivity.
Thus, a battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte sandwiched between them, wherein the negative electrode is formed with the negative electrode mixture of the present invention as an essential component, is also included in the present invention. It is one of. The battery of the present invention having the negative electrode formed from the negative electrode mixture of the present invention which is the second present invention as an essential component is also referred to as the second battery of the present invention. The second battery of the present invention may contain one of these essential components, or may contain two or more.
Although the negative electrode mixture of the present invention can be used for both primary batteries and secondary batteries (storage batteries), as described above, the negative electrode mixture of the present invention enhances various performances of storage batteries. Therefore, it is preferably used for a storage battery. That is, it is one of the preferred embodiments of the present invention that the second battery of the present invention is a storage battery.

本発明の第2の電池において、上記ポリマーが、負極活物質や導電助剤等の粒子同士あるいは粒子と集電体とを結着させる結着剤、及び/又は、該粒子を分散させる分散剤、及び/又は、増粘剤として働くこともできる。 In the second battery of the present invention, the polymer is a binder that binds particles such as a negative electrode active material or a conductive aid, or particles and a current collector, and / or a dispersant that disperses the particles. And / or can act as a thickener.

本発明の第2の電池における負極は、本発明の負極合剤を必須として形成されたものである。ここで、負極合剤に含まれる負極活物質がリチウム含有化合物、亜鉛含有化合物であった場合、形成される負極はリチウム、亜鉛を含むものとなる。リチウム、亜鉛を含む負極は、通常、特に電極活物質のシェイプチェンジやデンドライトといった形態変化、溶解、腐食や、不動態の形成、充電状態時や充電状態での保存時における自己放電が顕著であるが、本発明の負極合剤とするとこれを効果的に抑制することができる。すなわち、形成される負極がリチウム、亜鉛を含むものである場合に、本発明の効果がより顕著に発揮されることとなる。このことから、本発明の第2の電池において負極がリチウム及び/又は亜鉛を含むこともまた、本発明の好適な実施形態の1つである。 The negative electrode in the second battery of the present invention is formed by using the negative electrode mixture of the present invention as an essential component. Here, when the negative electrode active material contained in the negative electrode mixture is a lithium-containing compound and a zinc-containing compound, the formed negative electrode contains lithium and zinc. Negative electrodes containing lithium and zinc are usually prominent, especially in the form of electrode active materials such as shape change and dendrite, dissolution, corrosion, passive formation, self-discharge during charging and storage in the charged state. However, when the negative electrode mixture of the present invention is used, this can be effectively suppressed. That is, when the formed negative electrode contains lithium and zinc, the effect of the present invention is more remarkably exhibited. From this, it is also one of the preferred embodiments of the present invention that the negative electrode contains lithium and / or zinc in the second battery of the present invention.

本発明の第2の電池における正極としては、本発明の第1の電池に用いられる正極と同様のものを用いることができる。また、本発明の第2の電池における電解質としては、第1の本発明であるゲル電解質、第1の本発明であるゲル電解質以外の電解液、すなわち、有機溶剤系電解液、水系電解液、水‐有機溶剤系混合電解液のいずれか等を用いることができる。 As a positive electrode in the 2nd battery of this invention, the thing similar to the positive electrode used for the 1st battery of this invention can be used. In addition, as the electrolyte in the second battery of the present invention, the gel electrolyte of the first invention, the electrolyte other than the gel electrolyte of the first invention, that is, an organic solvent-based electrolyte, an aqueous electrolyte, Any of the water-organic solvent mixed electrolytes can be used.

上述のように、第1の本発明と第2の本発明とを組み合わせて実施することも本発明に含まれ、組み合わせることで更に本発明の効果が顕著に発揮されることになる。すなわち、正極、負極、及び、それらに挟持された電解質によって構成される電池であって、上記電解質が、本発明のゲル電解質を必須として形成されたものであり、上記負極が、本発明の負極合剤を必須として形成されたものである電池もまた、本発明の好適な実施形態の1つである。 As described above, it is also included in the present invention that the first and second aspects of the present invention are implemented in combination, and the effects of the present invention will be further remarkably exhibited by combining them. That is, a battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte sandwiched between them, wherein the electrolyte is formed using the gel electrolyte of the present invention as an essential component, and the negative electrode is a negative electrode of the present invention. A battery formed using a mixture as an essential component is also one of the preferred embodiments of the present invention.

本発明の電池の製造工程は、湿式工程でも良いし、乾式工程でも良い。湿式工程は、例えば、正極集電体シートと負極集電体シートを、それぞれ、正極材料のペーストあるいはスラリー、負極材料のペーストあるいはスラリーで被覆し、被覆した電極シートを乾燥・圧縮し、カッティングとクリーニングの後、カッティングした電極シートとセパレーターを層状に重ね、電池アッセンブリを形成する。乾式工程は、例えば、スラリーやペーストの代わりに、電極成分の粉末や顆粒状乾燥混合物を用いる工程で、(1)負極材料を導電性担持体に塗布、(2)乾燥状態で正極材料を導電性担持体に塗布、(3)(1)と(2)のシートの間にセパレーターを配置して層状構造を作り、電池アッセンブリを形成、 (4)(3)の電池アッセンブリを巻きつけ、あるいは、折りたたむ等して三次元構造を形成、等の工程を経るものである。電極は、セパレーターやゲル電解質等で包んだり、それらでコートしても良い。正極や負極は電池を構成する容器を兼ねていても良い。端子を取り付ける工程としては、スポット溶接、超音波溶接、レーザー溶接、はんだ付け、端子と集電体の材料に適したその他任意の導電接合法が選ばれる。電池の製造工程や保存時においては、該電池は充電状態であってもよいし、放電状態であってもよい。 The manufacturing process of the battery of the present invention may be a wet process or a dry process. In the wet process, for example, the positive electrode current collector sheet and the negative electrode current collector sheet are respectively coated with a paste or slurry of a positive electrode material and a paste or slurry of a negative electrode material, and the coated electrode sheet is dried and compressed, and cutting is performed. After cleaning, the cut electrode sheet and separator are stacked in layers to form a battery assembly. The dry process is a process using, for example, electrode component powder or a granular dry mixture instead of slurry or paste. (1) The negative electrode material is applied to a conductive carrier, and (2) the positive electrode material is conductive in a dry state. (3) Form a battery assembly by placing a separator between the sheets (1) and (2) to form a battery assembly, (4) Wrap the battery assembly of (3), or The three-dimensional structure is formed by folding or the like. The electrode may be wrapped with a separator or gel electrolyte, or coated with them. The positive electrode and the negative electrode may also serve as a container constituting the battery. As the step of attaching the terminal, spot welding, ultrasonic welding, laser welding, soldering, or any other conductive joining method suitable for the material of the terminal and the current collector is selected. During the battery manufacturing process or storage, the battery may be in a charged state or a discharged state.

本発明の電池が蓄電池である場合、蓄電池の充放電レートとしては、0.01C以上、100C以下であることが好ましい。より好ましくは、0.05C以上、80C以下であり、更に好ましくは、0.1C以上、60C以下であり、特に好ましくは、0.1C以上、30C以下である。蓄電池は地球上の寒冷地及び熱帯地の両方で使用できることが好ましく、−50℃〜100℃の温度で使用できることが好ましい。例えば、ニッケル亜鉛電池の場合には、亜鉛負極の容量はニッケル正極の容量より大きくても、小さくても、同じであってもよく、過充電・過放電いずれが起こってもよいが、本発明の蓄電池を車載用途に使用する場合には、充電深度及び/又は放電深度を浅く設定することが好ましい。これにより、蓄電池の寿命を延ばすことができると共に、副反応による酸素の発生も大きく抑制することができる。亜鉛極を使用した蓄電池では、系内で発生した酸素は、(i)負極の亜鉛との結合、又は、(ii)正極・負極とは異なる第三極における反応、により消費することが好ましいとされてきたが、充放電条件を選んで酸素発生を根本的に抑制することにより、蓄電池の長寿命化及び密閉化を簡便に達成することができる。ニッケル極は、ニッケルカドミウム電池やニッケル金属水素化物電池に用いられるニッケル極でもよい。ニッケル極に炭素、ランタノイド化合物等を添加することにより酸素発生過電圧を大きくし、酸素発生を極力抑制することも可能である。また、上記ゲル電解質に含まれる、多価イオン及び/又は無機化合物及び/又は電解質が、酸素発生を極力抑制することも可能である。電解液や上記ゲル電解質中に含まれる添加剤が、ニッケル極の性能を向上させることもできる。また、上記ゲル電解質に含まれる多価イオン及び/又は無機化合物及び/又は電解質が、酸素発生を極力抑制したり、上記ゲル電解質は従来のゲル電解質に比較して柔軟な骨格構造を有するため、気体が拡散する速度も速く、発生した酸素を対極や第三極まで速やかに運べることも期待できる。 When the battery of the present invention is a storage battery, the charge / discharge rate of the storage battery is preferably 0.01 C or more and 100 C or less. More preferably, it is 0.05C or more and 80C or less, More preferably, it is 0.1C or more and 60C or less, Especially preferably, it is 0.1C or more and 30C or less. It is preferable that the storage battery can be used in both a cold region and a tropical region on the earth, and it is preferable that the storage battery can be used at a temperature of −50 ° C. to 100 ° C. For example, in the case of a nickel zinc battery, the capacity of the zinc negative electrode may be larger, smaller, or the same as the capacity of the nickel positive electrode, and either overcharge or overdischarge may occur. When using this storage battery for in-vehicle use, it is preferable to set the charging depth and / or the discharging depth shallow. As a result, the life of the storage battery can be extended and the generation of oxygen due to side reactions can be greatly suppressed. In a storage battery using a zinc electrode, it is preferable that oxygen generated in the system is consumed by (i) a bond with zinc of the negative electrode or (ii) a reaction at a third electrode different from the positive electrode / negative electrode. However, by selecting charging / discharging conditions and fundamentally suppressing oxygen generation, it is possible to easily achieve a long life and sealing of the storage battery. The nickel electrode may be a nickel electrode used for a nickel cadmium battery or a nickel metal hydride battery. By adding carbon, a lanthanoid compound, or the like to the nickel electrode, it is possible to increase the oxygen generation overvoltage and suppress oxygen generation as much as possible. In addition, the polyvalent ions and / or inorganic compounds and / or electrolytes contained in the gel electrolyte can suppress oxygen generation as much as possible. Additives contained in the electrolytic solution and the gel electrolyte can also improve the performance of the nickel electrode. In addition, the polyvalent ions and / or inorganic compounds and / or electrolytes contained in the gel electrolyte suppress oxygen generation as much as possible, or the gel electrolyte has a flexible skeleton structure as compared with conventional gel electrolytes. The gas diffuses at a high speed, and it can be expected that the generated oxygen can be quickly transported to the counter electrode or the third electrode.

本発明のゲル電解質は、上述の構成よりなり、そのようなゲル電解質を用いて形成される電池は、電極活物質のシェイプチェンジやデンドライトといった形態変化、溶解、腐食や、不動態の形成、充電状態時や充電状態での保存時における自己放電を抑制し、かつ、該ゲル電解質は高いイオン電導性を保持したまま、高いサイクル特性、レート特性、及び、クーロン効率を発現することができる。このことから、本発明のゲル電解質は、電池性能に優れた電池の電解質を形成するために好適に用いることができるものである。また、本発明の負極合剤は、上述の構成よりなり、そのような負極合剤を用いて形成される電池も、シェイプチェンジやデンドライトといった電極活物質の形態変化や、不動態の形成、充電状態時や充電状態での保存時における自己放電を抑制し、かつ、該負極合剤は高いイオン電導性・電気伝導性を保持したまま、高いサイクル特性、レート特性、及び、クーロン効率を発現することができる。このことから、本発明の負極合剤は、電池性能に優れた電池の負極を形成するために好適に用いることができるものである。 The gel electrolyte of the present invention has the above-described configuration, and a battery formed using such a gel electrolyte can be used to change the shape of the electrode active material, such as shape change or dendrite, dissolution, corrosion, passive formation, charging. The gel electrolyte can exhibit high cycle characteristics, rate characteristics, and coulombic efficiency while maintaining high ionic conductivity while suppressing self-discharge during storage in a state or in a charged state. Accordingly, the gel electrolyte of the present invention can be suitably used for forming a battery electrolyte having excellent battery performance. Further, the negative electrode mixture of the present invention has the above-described configuration, and a battery formed using such a negative electrode mixture can also be used to change the shape of the electrode active material such as shape change and dendrite, to form passive state, and to charge. Suppresses self-discharge during storage in a state of charge or in a charged state, and the negative electrode mixture exhibits high cycle characteristics, rate characteristics, and coulomb efficiency while maintaining high ionic conductivity and electrical conductivity. be able to. From this, the negative electrode mixture of the present invention can be suitably used for forming a negative electrode of a battery excellent in battery performance.

図1は、実施例3の充放電試験の結果を示したグラフであり、7サイクル目の充電曲線と放電曲線とを示す。FIG. 1 is a graph showing the results of the charge / discharge test of Example 3, showing a charge curve and a discharge curve at the seventh cycle. 図2は、実施例4の充放電試験の結果を示したグラフであり、20サイクル目の充電曲線と放電曲線とを示す。FIG. 2 is a graph showing the results of the charge / discharge test of Example 4, showing a charge curve and a discharge curve at the 20th cycle. 図3は、実施例5の充放電試験の結果を示したグラフであり、20サイクル目の充電曲線と放電曲線とを示す。FIG. 3 is a graph showing the results of the charge / discharge test of Example 5, showing a charge curve and a discharge curve at the 20th cycle. 図4は、実施例6の充放電試験の結果を示したグラフであり、1サイクル目の放電曲線、5サイクル目、30サイクル目、及び、60サイクル目の充電曲線を示す。FIG. 4 is a graph showing the results of the charge / discharge test of Example 6, showing the discharge curves for the first cycle, the fifth cycle, the 30th cycle, and the 60th cycle. 図5は、実施例7の充放電試験の結果を示したグラフであり、1サイクル目の放電曲線、5サイクル目、30サイクル目、及び、60サイクル目の充電曲線を示す。FIG. 5 is a graph showing the results of the charge / discharge test of Example 7, showing the discharge curves of the first cycle, the fifth cycle, the 30th cycle, and the 60th cycle.

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。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.

以下の実施例において、各種測定は、以下の方法により行った。
<重量平均分子量>
以下の装置、及び、測定条件で測定した。
ポンプ:L−7110(日立(株)製)
検出器:UV 214nm(日本ウォーターズ(株)製、モデル481型もしくは(株)日立製作所製L−7400)
検量線:ポリアクリル酸ソーダ標準サンプル(創和科学(株)製)
展開溶媒:リン酸水素二ナトリウム12水和物34.5gおよびリン酸二水素ナトリウム2水和物46.2gに純水を加えて全量を5,000gとし、その後0.45ミクロンのメンブランフィルターで濾過した水溶液。
カラム:GF−7MHQ(昭和電工(株)製)もしくはTSK−GEL G3000PWXL(東ソー株式会社製)
溶離液流量:0.5mL/分
カラム温度:35℃
<平均粒子径>
実施例3〜23の酸化亜鉛の平均粒子径以外の平均粒子径は、日立ハイテクノロジーズ社製のS−3500型走査電子顕微鏡(SEM)を用いて、代表的な粒子200個について測定し、観測値の平均値を算出した。
<平均粒子径、モード径、メジアン径>
実施例3〜23の酸化亜鉛の平均粒子径、モード径、メジアン径は、HORIBA社製のレーザー解析/散乱式 粒子径分布測定装置 LA−950V2 Wetを用いて測定し、イオン交換水に粒子を散乱させ5分間超音波照射後の測定値を記載した。
<真密度>
島津製作所社製 アキュピックII−1340を用いて測定した。
<比表面積>
マウンテック社製の全自動BET比表面積測定装置を用いて測定した。
<溶存酸素量>
セントラル科学株式会社製の酸素メーター(UC−12−SOL型/使用電極:UC−203型)を用いて測定した。
In the following examples, various measurements were performed by the following methods.
<Weight average molecular weight>
It measured with the following apparatuses and measurement conditions.
Pump: L-7110 (manufactured by Hitachi, Ltd.)
Detector: UV 214 nm (Nihon Waters Co., Ltd., Model 481 type or Hitachi Ltd. L-7400)
Calibration curve: Sodium polyacrylate standard sample (manufactured by Sowa Kagaku Co., Ltd.)
Developing solvent: Pure water was added to 34.5 g of disodium hydrogen phosphate dodecahydrate and 46.2 g of sodium dihydrogen phosphate dihydrate to make a total amount of 5,000 g, and then with a 0.45 micron membrane filter. Filtered aqueous solution.
Column: GF-7MHQ (made by Showa Denko KK) or TSK-GEL G3000PWXL (made by Tosoh Corporation)
Eluent flow rate: 0.5 mL / min Column temperature: 35 ° C
<Average particle size>
The average particle size other than the average particle size of the zinc oxides of Examples 3 to 23 was measured and observed for 200 representative particles using an S-3500 scanning electron microscope (SEM) manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation. The average value was calculated.
<Average particle diameter, mode diameter, median diameter>
The average particle diameter, mode diameter, and median diameter of the zinc oxides of Examples 3 to 23 were measured using a laser analysis / scattering particle size distribution measuring apparatus LA-950V2 Wet manufactured by HORIBA, and the particles were added to ion-exchanged water. The measured values after scattering and ultrasonic irradiation for 5 minutes are described.
<True density>
The measurement was performed using Accupic II-1340 manufactured by Shimadzu Corporation.
<Specific surface area>
It measured using the fully automatic BET specific surface area measuring apparatus by a mountec company.
<Amount of dissolved oxygen>
Measurement was performed using an oxygen meter (UC-12-SOL type / electrode used: UC-203 type) manufactured by Central Science Co., Ltd.

(実施例1)
酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた4mol/L水酸化カリウム水溶液(溶存酸素量5.2mg/L)(10mL)にハイドロタルサイト[Mg0.8Al0.2(OH)](CO 2−0.1・mHO(1.5g)及びポリアクリル酸ナトリウム(重量平均分子量650万)(0.8g)を加え3日間撹拌することにより、ハイドロタルサイト架橋アクリル酸塩ゲルを調製した。
酸化亜鉛(平均粒子径:20nm)10.5g、アセチレンブラック(AB)0.36g、酸化錫(平均粒子径:約50μm)0.87gをボトルに入れ、ジルコニアボールを用いて、ボールミルにより12時間粉砕した。得られた固体をふるいにかけ、平均粒子径を25μm以下とした。この固体1.29g、12%ポリフッ化ビニリデン/N−メチルピロリドン溶液2.17g、N−メチルピロリドン1.2gをガラスバイアルに加え、スターラーバーを用いて、スターラーで一夜間撹拌した。得られたスラリーを銅箔に自動塗工装置を用いて塗工し、80℃で12時間乾燥した後、真空(室温)で6時間乾燥した。亜鉛合剤を塗工した銅箔を1tのプレス圧でプレスし、亜鉛合剤の膜厚を10μmとした。これを打ち抜き機で打ち抜くことにより亜鉛合剤電極とし、見かけ面積0.48cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:11.8mg)とした。カウンター電極には亜鉛板、リファレンス電極には亜鉛線、電解液には酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた4mol/L水酸化カリウム水溶液を使用し、亜鉛負極面上には、上記調製したハイドロタルサイト架橋アクリル酸ゲル(厚さ:5mm)をセットし、三極セルを用いて1.52mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/−0.1V及び0.4Vでカットオフ)。100回充放電を繰り返した後、セルを解体し、亜鉛極を観察したところ、亜鉛極合剤の活物質の形態変化とデンドライトの成長が抑制されている事を目視により確認した。
Example 1
Hydrotalcite [Mg 0.8 Al 0.2 (OH) 2 ] (CO 3 ) was added to a 4 mol / L potassium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 5.2 mg / L) (10 mL) in which zinc oxide was dissolved until saturation. 2- ) By adding 0.1 · mH 2 O (1.5 g) and sodium polyacrylate (weight average molecular weight 6.5 million) (0.8 g) and stirring for 3 days, the hydrotalcite crosslinked acrylate gel was Prepared.
Zinc oxide (average particle size: 20 nm) 10.5 g, acetylene black (AB) 0.36 g, tin oxide (average particle size: about 50 μm) 0.87 g are put in a bottle, using a zirconia ball for 12 hours by a ball mill. Crushed. The obtained solid was sieved to make the average particle size 25 μm or less. 1.29 g of this solid, 2.17 g of a 12% polyvinylidene fluoride / N-methylpyrrolidone solution, and 1.2 g of N-methylpyrrolidone were added to a glass vial, and the mixture was stirred overnight with a stirrer using a stirrer bar. The obtained slurry was coated on a copper foil using an automatic coating apparatus, dried at 80 ° C. for 12 hours, and then dried in vacuum (room temperature) for 6 hours. The copper foil coated with the zinc mixture was pressed at a press pressure of 1 t, and the film thickness of the zinc mixture was 10 μm. This was punched with a punching machine to obtain a zinc mixture electrode, and a working electrode having an apparent area of 0.48 cm 2 (zinc mixture weight: 11.8 mg). The counter electrode is a zinc plate, the reference electrode is zinc wire, and the electrolyte is a 4 mol / L aqueous potassium hydroxide solution in which zinc oxide is saturated until saturated. A site cross-linked acrylic acid gel (thickness: 5 mm) was set, and a charge / discharge test was conducted at a current value of 1.52 mA using a triode cell (charge / discharge time: 1 hour / -0.1 V each and 0.1. Cut off at 4V). After repeating charging and discharging 100 times, the cell was disassembled and the zinc electrode was observed. It was visually confirmed that the change in the shape of the active material of the zinc electrode mixture and the growth of dendrite were suppressed.

(比較例1)
酸化亜鉛(平均粒子径:20nm)10.5g、アセチレンブラック(AB)0.36g、酸化錫(平均粒子径:約50μm)0.87gをボトルに入れ、ジルコニアボールを用いて、ボールミルにより12時間粉砕した。得られた固体をふるいにかけ、平均粒子径を25μm以下とした。この固体1.29g、12%ポリフッ化ビニリデン/N−メチルピロリドン溶液2.17g、N−メチルピロリドン1.2gをガラスバイアルに加え、スターラーバーを用いて、スターラーで一夜間撹拌した。得られたスラリーを銅箔に自動塗工装置を用いて塗工し、80℃で12時間乾燥した後、真空(室温)で6時間乾燥した。亜鉛合剤を塗工した銅箔を1tのプレス圧でプレスし、亜鉛合剤の膜厚を10μmとした。これを打ち抜き機で打ち抜くことにより亜鉛合剤電極とし、見かけ面積0.48cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:12.0mg)とした。カウンター電極には亜鉛板、リファレンス電極には亜鉛線、電解液には酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた4mol/L水酸化カリウム水溶液(溶存酸素量5.2mg/L)を使用し、三極セルを用いて1.53mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/−0.1V及び0.4Vでカットオフ)。100回充放電を繰り返した後、セルを解体し、亜鉛極を観察したところ、亜鉛極合剤の活物質の形態変化とデンドライトの成長により膨れ上がっていることを目視により確認した。
(Comparative Example 1)
Zinc oxide (average particle size: 20 nm) 10.5 g, acetylene black (AB) 0.36 g, tin oxide (average particle size: about 50 μm) 0.87 g are put in a bottle, using a zirconia ball for 12 hours by a ball mill. Crushed. The obtained solid was sieved to make the average particle size 25 μm or less. 1.29 g of this solid, 2.17 g of a 12% polyvinylidene fluoride / N-methylpyrrolidone solution, and 1.2 g of N-methylpyrrolidone were added to a glass vial, and the mixture was stirred overnight with a stirrer using a stirrer bar. The obtained slurry was coated on a copper foil using an automatic coating apparatus, dried at 80 ° C. for 12 hours, and then dried in vacuum (room temperature) for 6 hours. The copper foil coated with the zinc mixture was pressed at a press pressure of 1 t, and the film thickness of the zinc mixture was 10 μm. This was punched with a punching machine to obtain a zinc mixture electrode, and a working electrode having an apparent area of 0.48 cm 2 (zinc mixture weight: 12.0 mg). A zinc electrode is used for the counter electrode, a zinc wire is used for the reference electrode, and a 4 mol / L potassium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 5.2 mg / L) in which zinc oxide is dissolved is used for the electrolyte. Using the cell, a charge / discharge test was performed at a current value of 1.53 mA (charge / discharge time: 1 hour each / cut off at −0.1 V and 0.4 V). After repeating charge and discharge 100 times, the cell was disassembled and the zinc electrode was observed. As a result, it was visually confirmed that the zinc electrode mixture was swollen by the change in the shape of the active material and the growth of dendrite.

(実施例2)
酸化亜鉛(平均粒子径:20nm)10.5g、アセチレンブラック(AB)1.5g、をボトルに入れ、ここにポリスチレンの芳香環に第四級アンモニウム塩(カウンターアニオン:水酸基)を結合させた部位を有するポリマー、12%ポリフッ化ビニリデン/N−メチルピロリドン溶液を加えてボールミルにより12時間粉砕した。得られたスラリーを銅箔に自動塗工装置を用いて塗工し、80℃で12時間乾燥した後、真空(室温)で6時間乾燥した。亜鉛合剤を塗工した銅箔を1tのプレス圧でプレスし、亜鉛合剤の膜厚を10μmとした。これを打ち抜き機で打ち抜くことにより亜鉛合剤電極とし、見かけ面積0.48cmのワーキング電極とした。カウンター電極には亜鉛板、リファレンス電極には亜鉛線、電解液には酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた4mol/L水酸化カリウム水溶液(溶存酸素量5.2mg/L)を使用し、三極セルを用いて充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/−0.1V及び0.4Vでカットオフ)。初回のクーロン効率は約70%であった。また、60回充放電試験を繰り返した後の亜鉛極のSEM観察により、その活物質の形態変化が抑制されていることを確認した。
(Example 2)
Zinc oxide (average particle size: 20 nm) 10.5 g and acetylene black (AB) 1.5 g are placed in a bottle, and a quaternary ammonium salt (counter anion: hydroxyl group) is bonded to the polystyrene aromatic ring. A 12% polyvinylidene fluoride / N-methylpyrrolidone solution was added and pulverized for 12 hours by a ball mill. The obtained slurry was coated on a copper foil using an automatic coating apparatus, dried at 80 ° C. for 12 hours, and then dried in vacuum (room temperature) for 6 hours. The copper foil coated with the zinc mixture was pressed at a press pressure of 1 t, and the film thickness of the zinc mixture was 10 μm. This was punched with a punching machine to obtain a zinc mixture electrode, and a working electrode with an apparent area of 0.48 cm 2 . A zinc electrode is used for the counter electrode, a zinc wire is used for the reference electrode, and a 4 mol / L potassium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 5.2 mg / L) in which zinc oxide is dissolved is used for the electrolyte. A charge / discharge test was performed using the cell (charge / discharge time: 1 hour each / cut off at −0.1 V and 0.4 V). The initial coulomb efficiency was about 70%. Moreover, it was confirmed by SEM observation of the zinc electrode after repeating the charge / discharge test 60 times that the shape change of the active material was suppressed.

(比較例2)
酸化亜鉛(平均粒子径:20nm)10.5g、アセチレンブラック(AB)1.5g、をボトルに入れ、ここに12%ポリフッ化ビニリデン/N−メチルピロリドン溶液を加えてボールミルにより12時間粉砕した。得られたスラリーを銅箔に自動塗工装置を用いて塗工し、80℃で12時間乾燥した後、真空(室温)で6時間乾燥した。亜鉛合剤を塗工した銅箔を1tのプレス圧でプレスし、亜鉛合剤の膜厚を10μmとした。これを打ち抜き機で打ち抜くことにより亜鉛合剤電極とし、見かけ面積0.48cmのワーキング電極とした。カウンター電極には亜鉛板、リファレンス電極には亜鉛線、電解液には酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた4mol/L水酸化カリウム水溶液(溶存酸素量5.2mg/L)を使用し、三極セルを用いて充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/−0.1V及び0.4Vでカットオフ)。初回のクーロン効率は約30%であった。また、60回充放電試験を繰り返した後の亜鉛極のSEM観察により、その活物質の形態変化が起こっていることを確認した。
(Comparative Example 2)
Zinc oxide (average particle size: 20 nm) 10.5 g and acetylene black (AB) 1.5 g were put in a bottle, and a 12% polyvinylidene fluoride / N-methylpyrrolidone solution was added thereto and pulverized for 12 hours by a ball mill. The obtained slurry was coated on a copper foil using an automatic coating apparatus, dried at 80 ° C. for 12 hours, and then dried in vacuum (room temperature) for 6 hours. The copper foil coated with the zinc mixture was pressed at a press pressure of 1 t, and the film thickness of the zinc mixture was 10 μm. This was punched with a punching machine to obtain a zinc mixture electrode, and a working electrode with an apparent area of 0.48 cm 2 . A zinc electrode is used for the counter electrode, a zinc wire is used for the reference electrode, and a 4 mol / L potassium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 5.2 mg / L) in which zinc oxide is dissolved is used for the electrolyte. A charge / discharge test was performed using the cell (charge / discharge time: 1 hour each / cut off at −0.1 V and 0.4 V). The initial coulomb efficiency was about 30%. Moreover, it was confirmed by the SEM observation of the zinc electrode after repeating the charge / discharge test 60 times that the morphological change of the active material occurred.

(実施例3)
酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた6mol/L水酸化カリウム水溶液(溶存酸素量4.8mg/L)(10mL)にヒドロキシアパタイトCa10(PO(OH)(1.6g)及びポリアクリル酸ナトリウム(重量平均分子量150万)(1.0g)を加え3日間撹拌することにより、ヒドロキシアパタイト架橋アクリル酸塩ゲルを調製した。
酸化亜鉛(平均粒子径:約1.1μm、モード径:約820nm、メジアン径:約760nm、真密度:約5.98g/cm、比表面積:約4m/g)27.6g、アセチレンブラック(平均粒子径:約50nm、比表面積:約40m/g)0.90g、酸化セリウム(IV)(和光純薬工業株式会社製)2.4g、エタノール(99.5%、和光純薬工業株式会社製)92.7g、水92.7gをボールミル中に添加し、ボールミル混合を行った。その後、エバポレーターにて減圧下100℃で2時間乾燥し、更に、静置式の減圧乾燥機にて減圧下110℃で1晩乾燥した。乾燥後の固体は、粉砕機(WARING社製X−TREME MX1200XTM)を用いて、回転数18000rpmで60秒間粉砕した。得られた固体1.1g、12%ポリフッ化ビニリデン/N−メチルピロリドン溶液2.0g、N−メチルピロリドン0.9gをガラスバイアルに加え、スターラーバーを用いて、スターラーで一夜間撹拌した。得られたスラリーを銅箔に自動塗工装置を用いて塗工し、80℃で12時間乾燥した。亜鉛合剤を塗工した銅箔を3tのプレス圧でプレスし、亜鉛合剤の膜厚を10μm以下とした。これを打ち抜き機(直径:15.95mm)で打ち抜くことにより亜鉛合剤電極とし、見かけ面積1.1cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:5.4mg)となるようにして使用した。カウンター電極にはニッケル極(活物質:コバルトコート水酸化ニッケル、容量は亜鉛極の三倍以上に設定)、ゲル電解質として上記調製したヒドロキシアパタイト架橋アクリル酸塩ゲル(厚さ:1mm)をセットし、コインセルを用いて0.79mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各3時間20分/1.9V及び1.2Vでカットオフ)。充放電サイクルは少なくとも20回以上可能であり、充放電試験後の亜鉛極のSEM観察により、その活物質の形態変化や不動態の形成は起こっていないことを確認した。7サイクル目の充電曲線と放電曲線とを図1に示した。
(Example 3)
Hydroxyapatite Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 (1.6 g) and polymoles of 6 mol / L potassium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 4.8 mg / L) (10 mL) in which zinc oxide was dissolved until saturation Sodium acrylate (weight average molecular weight 1,500,000) (1.0 g) was added and stirred for 3 days to prepare a hydroxyapatite crosslinked acrylate gel.
Zinc oxide (average particle diameter: about 1.1 μm, mode diameter: about 820 nm, median diameter: about 760 nm, true density: about 5.98 g / cm 3 , specific surface area: about 4 m 2 / g) 27.6 g, acetylene black (Average particle diameter: about 50 nm, specific surface area: about 40 m 2 / g) 0.90 g, cerium (IV) oxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 2.4 g, ethanol (99.5%, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 92.7 g) (manufactured by Co., Ltd.) and 92.7 g of water were added to the ball mill and mixed with the ball mill. Then, it dried at 100 degreeC under pressure reduction for 2 hours with the evaporator, and also dried at 110 degreeC under pressure reduction with the stationary type vacuum dryer overnight. The solid after drying was pulverized for 60 seconds at a rotation speed of 18000 rpm using a pulverizer (X-Treme MX1200XTM manufactured by WARING). 1.1 g of the obtained solid, 12 g of a 12% polyvinylidene fluoride / N-methylpyrrolidone solution, and 0.9 g of N-methylpyrrolidone were added to a glass vial, and the mixture was stirred overnight with a stirrer using a stirrer bar. The obtained slurry was coated on a copper foil using an automatic coating apparatus and dried at 80 ° C. for 12 hours. The copper foil coated with the zinc mixture was pressed at a press pressure of 3 t so that the film thickness of the zinc mixture was 10 μm or less. This was punched with a punching machine (diameter: 15.95 mm) to make a zinc mixture electrode, and used as a working electrode (zinc mixture weight: 5.4 mg) with an apparent area of 1.1 cm 2 . The counter electrode is set with a nickel electrode (active material: cobalt-coated nickel hydroxide, capacity set to three times or more that of the zinc electrode), and the hydroxyapatite crosslinked acrylate gel (thickness: 1 mm) prepared above as the gel electrolyte. Then, a charge / discharge test was performed using a coin cell at a current value of 0.79 mA (charge / discharge time: 3 hours 20 minutes / 1.9 V and 1.2 V cut off). The charge / discharge cycle can be at least 20 times or more, and it was confirmed by SEM observation of the zinc electrode after the charge / discharge test that no change in the shape of the active material or formation of passive state occurred. A charge curve and a discharge curve at the seventh cycle are shown in FIG.

(実施例4)
酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた8mol/L水酸化カリウム水溶液(溶存酸素量3.5mg/L)(10mL)にハイドロタルサイト[Mg0.67Al0.33(OH)](CO 2−0.165・mHO(1.5g)及びポリアクリル酸ナトリウム(重量平均分子量150万)(1.0g)を加え3日間撹拌することにより、ハイドロタルサイト架橋アクリル酸塩ゲルを調製した。
酸化亜鉛(平均粒子径:約1.1μm、モード径:約820nm、メジアン径:約760nm、真密度:約5.98g/cm、比表面積:約4m/g)27.6g、アセチレンブラック(平均粒子径:約50nm、比表面積:約40m/g)0.90g、酸化セリウム(IV)(和光純薬工業株式会社製)2.4g、エタノール(99.5%、和光純薬工業株式会社製)92.7g、水92.7gをボールミル中に添加し、ボールミル混合を行った。その後、エバポレーターにて減圧下100℃で2時間乾燥し、更に、静置式の減圧乾燥機にて減圧下110℃で1晩乾燥した。乾燥後の固体は、粉砕機(WARING社製X−TREME MX1200XTM)を用いて、回転数18000rpmで60秒間粉砕した。得られた固体1.1g、12%ポリフッ化ビニリデン/N−メチルピロリドン溶液2.0g、N−メチルピロリドン0.9gをガラスバイアルに加え、スターラーバーを用いて、スターラーで一夜間撹拌した。得られたスラリーを銅箔に自動塗工装置を用いて塗工し、80℃で12時間乾燥した。亜鉛合剤を塗工した銅箔を3tのプレス圧でプレスし、亜鉛合剤の膜厚を10μm以下とした。これを打ち抜き機(直径:15.95mm)で打ち抜くことにより亜鉛合剤電極とし、見かけ面積0.50cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:2.3mg)となるようにして使用した。カウンター電極にはニッケル極(活物質:コバルトコート水酸化ニッケル、容量は亜鉛極の三倍以上に設定)、ゲル電解質として上記調製したハイドロタルサイト架橋アクリル酸塩ゲル(厚さ:1mm)をセットし、コインセルを用いて1.1mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/1.9V及び1.2Vでカットオフ)。充放電サイクルは少なくとも50回以上可能であり、充放電試験後の亜鉛極のSEM観察により、その活物質の形態変化や不動態の形成は起こっていないことを確認した。20サイクル目の充電曲線と放電曲線とを図2に示した。
Example 4
Hydrotalcite [Mg 0.67 Al 0.33 (OH) 2 ] (CO 3 ) was added to an 8 mol / L potassium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 3.5 mg / L) (10 mL) in which zinc oxide was dissolved until saturation. 2- ) By adding 0.165 · mH 2 O (1.5 g) and sodium polyacrylate (weight average molecular weight 1,500,000) (1.0 g) and stirring for 3 days, the hydrotalcite crosslinked acrylate gel was Prepared.
Zinc oxide (average particle diameter: about 1.1 μm, mode diameter: about 820 nm, median diameter: about 760 nm, true density: about 5.98 g / cm 3 , specific surface area: about 4 m 2 / g) 27.6 g, acetylene black (Average particle diameter: about 50 nm, specific surface area: about 40 m 2 / g) 0.90 g, cerium (IV) oxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 2.4 g, ethanol (99.5%, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 92.7 g) (manufactured by Co., Ltd.) and 92.7 g of water were added to the ball mill and mixed with the ball mill. Then, it dried at 100 degreeC under pressure reduction for 2 hours with the evaporator, and also dried at 110 degreeC under pressure reduction with the stationary type vacuum dryer overnight. The solid after drying was pulverized for 60 seconds at a rotation speed of 18000 rpm using a pulverizer (X-Treme MX1200XTM manufactured by WARING). 1.1 g of the obtained solid, 12 g of a 12% polyvinylidene fluoride / N-methylpyrrolidone solution, and 0.9 g of N-methylpyrrolidone were added to a glass vial, and the mixture was stirred overnight with a stirrer using a stirrer bar. The obtained slurry was coated on a copper foil using an automatic coating apparatus and dried at 80 ° C. for 12 hours. The copper foil coated with the zinc mixture was pressed at a press pressure of 3 t so that the film thickness of the zinc mixture was 10 μm or less. This was punched out with a punching machine (diameter: 15.95 mm) to form a zinc mixture electrode, and the working electrode (zinc mixture weight: 2.3 mg) having an apparent area of 0.50 cm 2 was used. Set the counter electrode with a nickel electrode (active material: cobalt-coated nickel hydroxide, capacity set to more than three times that of the zinc electrode), and the hydrotalcite crosslinked acrylate gel (thickness: 1 mm) prepared above as the gel electrolyte Then, a charge / discharge test was performed using a coin cell at a current value of 1.1 mA (charge / discharge time: cut off at 1 hour / 1.9 V and 1.2 V each). The charge / discharge cycle can be at least 50 times or more, and it was confirmed by SEM observation of the zinc electrode after the charge / discharge test that no change in the shape of the active material or formation of passive state occurred. A charge curve and a discharge curve at the 20th cycle are shown in FIG.

(実施例5)
酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた8mol/L水酸化カリウム水溶液(溶存酸素量3.5mg/L)(10g)にハイドロタルサイト[Mg0.8Al0.2(OH)](CO 2−0.1・mHO(1.5g)及びポリアクリル酸ナトリウム(重量平均分子量150万)(1.0g)を加え3日間撹拌することにより、ハイドロタルサイト架橋アクリル酸ゲルを調製した。
酸化亜鉛(平均粒子径:約1.1μm、モード径:約820nm、メジアン径:約760nm、真密度:約5.98g/cm、比表面積:約4m/g)27.6g、アセチレンブラック(平均粒子径:約50nm、比表面積:約40m/g)0.9g、酸化ジルコニウム(IV)(和光純薬工業株式会社製)2.4g、エタノール(99.5%、和光純薬工業株式会社製)92.7g、水92.7gをボールミル中に添加し、ボールミル混合を行った。その後、エバポレーターにて減圧下100℃で2時間乾燥し、更に、静置式の減圧乾燥機にて減圧下110℃で1晩乾燥した。乾燥後の固体は、粉砕機(WARING社製X−TREME MX1200XTM)を用いて、回転数18000rpmで60秒間粉砕した。得られた固体1.1g、12%ポリフッ化ビニリデン/N−メチルピロリドン溶液2.0g、N−メチルピロリドン0.9gをガラスバイアルに加え、スターラーバーを用いて、スターラーで一夜間撹拌した。得られたスラリーを銅箔に自動塗工装置を用いて塗工し、80℃で12時間乾燥した。亜鉛合剤を塗工した銅箔を3tのプレス圧でプレスし、亜鉛合剤の膜厚を10μm以下とした。これを打ち抜き機(直径:15.95mm)で打ち抜くことにより亜鉛合剤電極とし、見かけ面積0.50cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:2.0mg)となるようにして使用した。カウンター電極にはニッケル極(活物質:コバルトコート水酸化ニッケル、容量は亜鉛極の三倍以上に設定)、ゲル電解質として上記調製したハイドロタルサイト架橋アクリル酸ゲル(厚さ:1mm)をセットし、コインセルを用いて0.98mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/1.9V及び1.2Vでカットオフ)充放電サイクルは少なくとも50回以上可能であり、充放電試験後の亜鉛極のSEM観察により、その活物質の形態変化や不動態の形成は起こっていないことを確認した。20サイクル目の充電曲線と放電曲線とを図3に示した。
(Example 5)
Hydrotalcite [Mg 0.8 Al 0.2 (OH) 2 ] (CO 3 ) was added to 8 mol / L potassium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 3.5 mg / L) (10 g) in which zinc oxide was dissolved until saturation. 2- ) Hydrotalcite crosslinked acrylic acid gel is prepared by adding 0.1 · mH 2 O (1.5 g) and sodium polyacrylate (weight average molecular weight 1,500,000) (1.0 g) and stirring for 3 days. did.
Zinc oxide (average particle diameter: about 1.1 μm, mode diameter: about 820 nm, median diameter: about 760 nm, true density: about 5.98 g / cm 3 , specific surface area: about 4 m 2 / g) 27.6 g, acetylene black (Average particle diameter: about 50 nm, specific surface area: about 40 m 2 / g) 0.9 g, zirconium oxide (IV) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 2.4 g, ethanol (99.5%, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 92.7 g) (manufactured by Co., Ltd.) and 92.7 g of water were added to the ball mill and mixed with the ball mill. Then, it dried at 100 degreeC under pressure reduction for 2 hours with the evaporator, and also dried at 110 degreeC under pressure reduction with the stationary type vacuum dryer overnight. The solid after drying was pulverized for 60 seconds at a rotation speed of 18000 rpm using a pulverizer (X-Treme MX1200XTM manufactured by WARING). 1.1 g of the obtained solid, 12 g of a 12% polyvinylidene fluoride / N-methylpyrrolidone solution, and 0.9 g of N-methylpyrrolidone were added to a glass vial, and the mixture was stirred overnight with a stirrer using a stirrer bar. The obtained slurry was coated on a copper foil using an automatic coating apparatus and dried at 80 ° C. for 12 hours. The copper foil coated with the zinc mixture was pressed at a press pressure of 3 t so that the film thickness of the zinc mixture was 10 μm or less. This was punched out with a punching machine (diameter: 15.95 mm) to form a zinc mixture electrode, which was used as a working electrode (zinc mixture weight: 2.0 mg) having an apparent area of 0.50 cm 2 . The counter electrode is set with a nickel electrode (active material: cobalt-coated nickel hydroxide, the capacity is set to be at least three times that of the zinc electrode), and the hydrotalcite cross-linked acrylic acid gel (thickness: 1 mm) prepared above as the gel electrolyte. The charge / discharge test was conducted using a coin cell at a current value of 0.98 mA (charge / discharge time: cut off at 1 hour / 1.9 V and 1.2 V each), and the charge / discharge cycle can be at least 50 times, By SEM observation of the zinc electrode after the charge / discharge test, it was confirmed that no change in the shape of the active material or formation of passive state occurred. A charge curve and a discharge curve at the 20th cycle are shown in FIG.

(実施例6)
酸化亜鉛(平均粒子径:約1.1μm、モード径:約820nm、メジアン径:約760nm、真密度:約5.98g/cm、比表面積:約4m/g)27.6g、アセチレンブラック(平均粒子径:約50nm、比表面積:約40m/g)0.90g、酸化セリウム(IV)(和光純薬工業株式会社製)2.4g、エタノール(99.5%、和光純薬工業株式会社製)92.7g、水92.7gをボールミル中に添加し、ボールミル混合を行った。その後、エバポレーターにて減圧下100℃で2時間乾燥し、更に、静置式の減圧乾燥機にて減圧下110℃で1晩乾燥した。乾燥後の固体は、粉砕機(WARING社製X−TREME MX1200XTM)を用いて、回転数18000rpmで60秒間粉砕した。得られた固体1.0g、50%スチレンブタジエンゴム(SBR)分散水溶液0.080g、アクリル酸ナトリウムとスルホン酸ナトリウム塩含有モノマーとを共重合させたポリマー(アクアリック)を45%含有する水溶液0.033g、水0.43gをガラスバイアルに加え、スターラーバーを用いて、スターラーで1時間撹拌した。得られたスラリーを銅箔に自動塗工装置を用いて塗工し、80℃で12時間乾燥した。亜鉛合剤を塗工した銅箔を3tのプレス圧でプレスし、亜鉛合剤の膜厚を10μm以下とした。これを打ち抜き機(直径:15.95mm)で打ち抜くことにより亜鉛合剤電極とし、見かけ面積0.48cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:8.22mg)となるようにして使用した。カウンター電極には亜鉛板、リファレンス電極には亜鉛線、電解液には酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた4mol/L水酸化カリウム水溶液(溶存酸素量5.2mg/L)を使用し、三極セルを用いて4.63mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/−0.1V及び0.4Vでカットオフ)。少なくとも60回の安定的な充放電が可能であることが分かった。1サイクル目の放電曲線、5サイクル目の充電曲線、30サイクル目の充電曲線、及び、60サイクル目の充電曲線を図4に示した。
(Example 6)
Zinc oxide (average particle diameter: about 1.1 μm, mode diameter: about 820 nm, median diameter: about 760 nm, true density: about 5.98 g / cm 3 , specific surface area: about 4 m 2 / g) 27.6 g, acetylene black (Average particle diameter: about 50 nm, specific surface area: about 40 m 2 / g) 0.90 g, cerium (IV) oxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 2.4 g, ethanol (99.5%, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 92.7 g) (manufactured by Co., Ltd.) and 92.7 g of water were added to the ball mill and mixed with the ball mill. Then, it dried at 100 degreeC under pressure reduction for 2 hours with the evaporator, and also dried at 110 degreeC under pressure reduction with the stationary type vacuum dryer overnight. The solid after drying was pulverized for 60 seconds at a rotation speed of 18000 rpm using a pulverizer (X-Treme MX1200XTM manufactured by WARING). 1.0 g of the obtained solid, 0.080 g of a 50% styrene butadiene rubber (SBR) dispersion aqueous solution, and an aqueous solution containing 45% of a polymer (aquaric) obtained by copolymerizing sodium acrylate and a sodium sulfonate-containing monomer. 0.033 g and 0.43 g of water were added to a glass vial, and the mixture was stirred with a stirrer for 1 hour using a stirrer bar. The obtained slurry was coated on a copper foil using an automatic coating apparatus and dried at 80 ° C. for 12 hours. The copper foil coated with the zinc mixture was pressed at a press pressure of 3 t so that the film thickness of the zinc mixture was 10 μm or less. This was punched out with a punching machine (diameter: 15.95 mm) to form a zinc mixture electrode, and the working electrode (zinc mixture weight: 8.22 mg) having an apparent area of 0.48 cm 2 was used. A zinc electrode is used for the counter electrode, a zinc wire is used for the reference electrode, and a 4 mol / L potassium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 5.2 mg / L) in which zinc oxide is dissolved is used for the electrolyte. Using the cell, a charge / discharge test was performed at a current value of 4.63 mA (charge / discharge time: 1 hour each / cut off at −0.1 V and 0.4 V). It was found that stable charging / discharging at least 60 times is possible. FIG. 4 shows a discharge curve for the first cycle, a charge curve for the fifth cycle, a charge curve for the 30th cycle, and a charge curve for the 60th cycle.

(実施例7)
酸化亜鉛(平均粒子径:約1.1μm、モード径:約820nm、メジアン径:約760nm、真密度:約5.98g/cm、比表面積:約4m/g)27.6g、アセチレンブラック(平均粒子径:約50nm、比表面積:約40m/g)0.90g、酸化セリウム(IV)(和光純薬工業株式会社製)2.4g、エタノール(99.5%、和光純薬工業株式会社製)92.7g、水92.7gをボールミル中に添加し、ボールミル混合を行った。その後、エバポレーターにて減圧下100℃で2時間乾燥し、更に、静置式の減圧乾燥機にて減圧下110℃で1晩乾燥した。乾燥後の固体は、粉砕機(WARING社製X−TREME MX1200XTM)を用いて、回転数18000rpmで60秒間粉砕した。得られた固体2.1g、ポリフッ化ビニリデン分散水溶液0.48g、アクリル酸ナトリウムとイソプレノールにエチレンオキシドを付加させた化合物とを共重合させたポリマー(HW−1)を45%含有する水溶液0.088g、水0.80gをガラスバイアルに加え、スターラーバーを用いて、スターラーで1時間撹拌した。得られたスラリーを銅箔に自動塗工装置を用いて塗工し、80℃で12時間乾燥した。亜鉛合剤を塗工した銅箔を3tのプレス圧でプレスし、亜鉛合剤の膜厚を10μm以下とした。これを打ち抜き機(直径:15.95mm)で打ち抜くことにより亜鉛合剤電極とし、見かけ面積0.48cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:7.71mg)となるようにして使用した。カウンター電極には亜鉛板、リファレンス電極には亜鉛線、電解液には酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた4mol/L水酸化カリウム水溶液(溶存酸素量5.2mg/L)を使用し、三極セルを用いて4.04mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/−0.1V及び0.4Vでカットオフ)。少なくとも60回の安定的な充放電が可能であることが分かった。1サイクル目の放電曲線、5サイクル目の充電曲線、30サイクル目の充電曲線、及び、60サイクル目の充電曲線を図5に示した。
(Example 7)
Zinc oxide (average particle diameter: about 1.1 μm, mode diameter: about 820 nm, median diameter: about 760 nm, true density: about 5.98 g / cm 3 , specific surface area: about 4 m 2 / g) 27.6 g, acetylene black (Average particle diameter: about 50 nm, specific surface area: about 40 m 2 / g) 0.90 g, cerium (IV) oxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 2.4 g, ethanol (99.5%, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 92.7 g) (manufactured by Co., Ltd.) and 92.7 g of water were added to the ball mill and mixed with the ball mill. Then, it dried at 100 degreeC under pressure reduction for 2 hours with the evaporator, and also dried at 110 degreeC under pressure reduction with the stationary type vacuum dryer overnight. The solid after drying was pulverized for 60 seconds at a rotation speed of 18000 rpm using a pulverizer (X-Treme MX1200XTM manufactured by WARING). 2.1 g of the obtained solid, 0.48 g of a polyvinylidene fluoride-dispersed aqueous solution, 0.088 g of an aqueous solution containing 45% of a polymer (HW-1) obtained by copolymerizing sodium acrylate and a compound obtained by adding ethylene oxide to isoprenol. Then, 0.80 g of water was added to the glass vial and stirred with a stirrer for 1 hour using a stirrer bar. The obtained slurry was coated on a copper foil using an automatic coating apparatus and dried at 80 ° C. for 12 hours. The copper foil coated with the zinc mixture was pressed at a press pressure of 3 t so that the film thickness of the zinc mixture was 10 μm or less. This was punched out with a punching machine (diameter: 15.95 mm) to form a zinc mixture electrode, and the working electrode (zinc mixture weight: 7.71 mg) having an apparent area of 0.48 cm 2 was used. A zinc electrode is used for the counter electrode, a zinc wire is used for the reference electrode, and a 4 mol / L potassium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 5.2 mg / L) in which zinc oxide is dissolved is used for the electrolyte. Using the cell, a charge / discharge test was performed at a current value of 4.04 mA (charge / discharge time: 1 hour each / cut off at −0.1 V and 0.4 V). It was found that stable charging / discharging at least 60 times is possible. FIG. 5 shows a first cycle discharge curve, a fifth cycle charge curve, a thirty cycle charge curve, and a sixty cycle charge curve.

(実施例8)
酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた8mol/L水酸化カリウム+20g/L水酸化リチウム水溶液(溶存酸素量2.9mg/L)(8.0g)にハイドロタルサイト[Mg0.8Al0.2(OH)](CO 2−0.1・mHO(1.6g)及びポリビニルピロリドン(1.0g)を加え1日間撹拌することにより、ハイドロタルサイト架橋ビニルピロリドンゲルを調製した。
実施例4と同様の亜鉛合剤電極を使用し、見かけ面積0.50cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:2.3mg)となるようにして使用した。カウンター電極にはニッケル極(活物質:コバルトコート水酸化ニッケル、容量は亜鉛極の三倍以上に設定)、ゲル電解質として上記調製したハイドロタルサイト架橋ポリビニルピロリドンゲル(厚さ:1mm)をセットし、コインセルを用いて1.10mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/1.9V及び1.2Vでカットオフ)。充放電サイクルは少なくとも50回以上可能であり、充放電試験後の亜鉛極のSEM観察により、その活物質の形態変化や不動態の形成は起こっていないことを確認した。20サイクル目の放電容量は、550mAh/gであった。
(Example 8)
Hydrotalcite [Mg 0.8 Al 0.2 was added to 8 mol / L potassium hydroxide + 20 g / L lithium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 2.9 mg / L) (8.0 g) in which zinc oxide was dissolved until saturation. (OH) 2 ] (CO 3 2− ) 0.1 · mH 2 O (1.6 g) and polyvinylpyrrolidone (1.0 g) were added and stirred for 1 day to prepare a hydrotalcite-crosslinked vinylpyrrolidone gel. .
The same zinc mixture electrode as in Example 4 was used, and the working electrode (zinc mixture weight: 2.3 mg) having an apparent area of 0.50 cm 2 was used. The counter electrode is set with a nickel electrode (active material: cobalt-coated nickel hydroxide, the capacity is set to three or more times that of the zinc electrode) and the hydrotalcite-crosslinked polyvinylpyrrolidone gel (thickness: 1 mm) prepared above as the gel electrolyte. Then, a charge / discharge test was performed using a coin cell at a current value of 1.10 mA (charge / discharge time: 1 hour / 1.9 V and 1.2 V each cut off). The charge / discharge cycle can be at least 50 times or more, and it was confirmed by SEM observation of the zinc electrode after the charge / discharge test that no change in the shape of the active material or formation of passive state occurred. The discharge capacity at the 20th cycle was 550 mAh / g.

(実施例9)
酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた8mol/L水酸化カリウム+20g/L水酸化リチウム水溶液(溶存酸素量2.9mg/L)(7.8g)にハイドロタルサイト[Mg0.8Al0.2(OH)](CO 2−0.1・mHO(1.6g)及びアクリル酸ナトリウムとイソプレノールにエチレンオキシドを付加させた化合物とを共重合させたポリマー(HW−1)を45%含有する水溶液(0.5g)を加え1日間撹拌することにより、ハイドロタルサイト架橋HW−1ゲルを調製した。
実施例4と同様の亜鉛合剤電極を使用し、見かけ面積0.50cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:2.8mg)となるようにして使用した。カウンター電極にはニッケル極(活物質:コバルトコート水酸化ニッケル、容量は亜鉛極の三倍以上に設定)、ゲル電解質として上記調製したハイドロタルサイト架橋HW−1ゲル(厚さ:1mm)をセットし、コインセルを用いて1.34mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/1.9V及び1.2Vでカットオフ)。6サイクル目の放電容量は、565mAh/gであった。
Example 9
Hydrotalcite [Mg 0.8 Al 0.2 was added to 8 mol / L potassium hydroxide + 20 g / L lithium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 2.9 mg / L) (7.8 g) in which zinc oxide was dissolved until saturation. 45 (OH) 2 ] (CO 3 2− ) 0.1 · mH 2 O (1.6 g) and 45% of a polymer (HW-1) copolymerized with sodium acrylate and a compound obtained by adding ethylene oxide to isoprenol. A hydrotalcite crosslinked HW-1 gel was prepared by adding an aqueous solution containing 0.5% (0.5 g) and stirring for 1 day.
The same zinc mixture electrode as in Example 4 was used, and the working electrode (zinc mixture weight: 2.8 mg) having an apparent area of 0.50 cm 2 was used. The counter electrode is set with a nickel electrode (active material: cobalt-coated nickel hydroxide, capacity set to three times or more that of the zinc electrode), and the hydrotalcite cross-linked HW-1 gel (thickness: 1 mm) prepared as a gel electrolyte. Then, a charge / discharge test was performed using a coin cell at a current value of 1.34 mA (charge / discharge time: cut off at 1 hour / 1.9 V and 1.2 V each). The discharge capacity at the sixth cycle was 565 mAh / g.

(実施例10)
酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた8mol/L水酸化カリウム+20g/L水酸化リチウム水溶液(溶存酸素量2.9mg/L)(7.5g)にハイドロタルサイト[Mg0.8Al0.2(OH)](CO 2−0.1・mHO(1.6g)及びアクリル酸ナトリウムとマレイン酸ナトリウムを共重合させたポリマーを45%含有する水溶液(2.5g)を加え1日間撹拌することにより、ハイドロタルサイト架橋ポリマーゲルを調製した。
実施例4と同様の亜鉛合剤電極を使用し、見かけ面積0.50cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:2.1mg)となるようにして使用した。カウンター電極にはニッケル極(活物質:コバルトコート水酸化ニッケル、容量は亜鉛極の三倍以上に設定)、ゲル電解質として上記調製したハイドロタルサイト架橋ポリマーゲル(厚さ:1mm)をセットし、コインセルを用いて1.03mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/1.9V及び1.2Vでカットオフ)。5サイクル目の放電容量は、533mAh/gであった。
(Example 10)
Hydrotalcite [Mg 0.8 Al 0.2 was added to 8 mol / L potassium hydroxide + 20 g / L lithium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 2.9 mg / L) (7.5 g) in which zinc oxide was dissolved until saturation. (OH) 2 ] (CO 3 2− ) 0.1 · mH 2 O (1.6 g) and an aqueous solution (2.5 g) containing 45% of a polymer obtained by copolymerizing sodium acrylate and sodium maleate were added. Hydrotalcite crosslinked polymer gel was prepared by stirring for 1 day.
The same zinc mixture electrode as in Example 4 was used, and the working electrode (zinc mixture weight: 2.1 mg) having an apparent area of 0.50 cm 2 was used. The counter electrode is set with the nickel electrode (active material: cobalt-coated nickel hydroxide, the capacity is set to three times or more that of the zinc electrode), the hydrotalcite crosslinked polymer gel (thickness: 1 mm) prepared as the gel electrolyte, A charge / discharge test was performed using a coin cell at a current value of 1.03 mA (charge / discharge time: 1 hour / 1.9 V and 1.2 V cut off each). The discharge capacity at the fifth cycle was 533 mAh / g.

(実施例11)
酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた8mol/L水酸化カリウム+20g/L水酸化リチウム水溶液(溶存酸素量2.9mg/L)(7.8g)にハイドロタルサイト[Mg0.8Al0.2(OH)](CO 2−0.1・mHO(1.6g)及び末端にリン酸基を有するアクリル酸ナトリウムポリマーを45%含有する水溶液(2.2g)を加え1日間撹拌することにより、ハイドロタルサイト架橋ポリマーゲルを調製した。
実施例4と同様の亜鉛合剤電極を使用し、見かけ面積0.50cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:1.74mg)となるようにして使用した。カウンター電極にはニッケル極(活物質:コバルトコート水酸化ニッケル、容量は亜鉛極の三倍以上に設定)、ゲル電解質として上記調製したハイドロタルサイト架橋ポリマーゲル(厚さ:1mm)をセットし、コインセルを用いて0.787mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/1.9V及び1.2Vでカットオフ)。15サイクル目の放電容量は、496mAh/gであった。
(Example 11)
Hydrotalcite [Mg 0.8 Al 0.2 was added to 8 mol / L potassium hydroxide + 20 g / L lithium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 2.9 mg / L) (7.8 g) in which zinc oxide was dissolved until saturation. (OH) 2 ] (CO 3 2− ) 0.1 · mH 2 O (1.6 g) and an aqueous solution (2.2 g) containing 45% sodium acrylate polymer having a phosphate group at the end were added for 1 day. By stirring, a hydrotalcite crosslinked polymer gel was prepared.
The same zinc mixture electrode as in Example 4 was used, and the working electrode having an apparent area of 0.50 cm 2 (zinc mixture weight: 1.74 mg) was used. The counter electrode is set with the nickel electrode (active material: cobalt-coated nickel hydroxide, the capacity is set to three times or more that of the zinc electrode), the hydrotalcite crosslinked polymer gel (thickness: 1 mm) prepared as the gel electrolyte, A charge / discharge test was performed using a coin cell at a current value of 0.787 mA (charge / discharge time: cut off at 1 hour / 1.9 V and 1.2 V each). The discharge capacity at the 15th cycle was 496 mAh / g.

(実施例12)
酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた8mol/L水酸化カリウム+20g/L水酸化リチウム水溶液(溶存酸素量2.9mg/L)(7.8g)にハイドロタルサイト[Mg0.8Al0.2(OH)](CO 2−0.1・mHO(1.6g)及びメタクリル酸ナトリウムとメタクリル酸にエチレンオキシドを付加させた化合物とを共重合させたポリマーを40%含有する水溶液(0.3g)を加え1日間撹拌することにより、ハイドロタルサイト架橋ポリマーゲルを調製した。
実施例4と同様の亜鉛合剤電極を使用し、見かけ面積0.50cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:1.67mg)となるようにして使用した。カウンター電極にはニッケル極(活物質:コバルトコート水酸化ニッケル、容量は亜鉛極の三倍以上に設定)、ゲル電解質として上記調製したハイドロタルサイト架橋ポリマーゲル(厚さ:1mm)をセットし、コインセルを用いて0.793mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/1.9V及び1.2Vでカットオフ)。10サイクル目の放電容量は、413mAh/gであった。
(Example 12)
Hydrotalcite [Mg 0.8 Al 0.2 was added to 8 mol / L potassium hydroxide + 20 g / L lithium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 2.9 mg / L) (7.8 g) in which zinc oxide was dissolved until saturation. (OH) 2 ] (CO 3 2− ) 0.1 · mH 2 O (1.6 g) and an aqueous solution containing 40% of a copolymer of sodium methacrylate and a compound obtained by adding ethylene oxide to methacrylic acid. (0.3 g) was added and stirred for 1 day to prepare a hydrotalcite crosslinked polymer gel.
The same zinc mixture electrode as in Example 4 was used, and the working electrode (zinc mixture weight: 1.67 mg) having an apparent area of 0.50 cm 2 was used. The counter electrode is set with the nickel electrode (active material: cobalt-coated nickel hydroxide, the capacity is set to three times or more that of the zinc electrode), the hydrotalcite crosslinked polymer gel (thickness: 1 mm) prepared as the gel electrolyte, A charge / discharge test was performed using a coin cell at a current value of 0.793 mA (charge / discharge time: 1 hour / 1.9 V and 1.2 V cut off each). The discharge capacity at the 10th cycle was 413 mAh / g.

(実施例13)
酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた8mol/L水酸化カリウム+20g/L水酸化リチウム水溶液(溶存酸素量2.9mg/L)(7.8g)にハイドロタルサイト[Mg0.8Al0.2(OH)](CO 2−0.1・mHO(1.6g)及びメタクリル酸ナトリウムとメタクリル酸にエチレンオキシドを付加させた化合物とを共重合させ、且つ、一部をジエポキシ化合物により架橋したポリマーを20%含有する水溶液(0.3g)を加え1日間撹拌することにより、ハイドロタルサイト架橋ポリマーゲルを調製した。
実施例4と同様の亜鉛合剤電極を使用し、見かけ面積0.50cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:1.94mg)となるようにして使用した。カウンター電極にはニッケル極(活物質:コバルトコート水酸化ニッケル、容量は亜鉛極の三倍以上に設定)、ゲル電解質として上記調製したハイドロタルサイト架橋ポリマーゲル(厚さ:1mm)をセットし、コインセルを用いて0.922mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/1.9V及び1.2Vでカットオフ)。20サイクル目の放電容量は、422mAh/gであった。
(Example 13)
Hydrotalcite [Mg 0.8 Al 0.2 was added to 8 mol / L potassium hydroxide + 20 g / L lithium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 2.9 mg / L) (7.8 g) in which zinc oxide was dissolved until saturation. (OH) 2 ] (CO 3 2− ) 0.1 · mH 2 O (1.6 g), sodium methacrylate and a compound obtained by adding ethylene oxide to methacrylic acid, and a part thereof as a diepoxy compound A hydrotalcite cross-linked polymer gel was prepared by adding an aqueous solution (0.3 g) containing 20% of the cross-linked polymer by stirring for 1 day.
The same zinc mixture electrode as in Example 4 was used, and the working electrode (zinc mixture weight: 1.94 mg) having an apparent area of 0.50 cm 2 was used. The counter electrode is set with the nickel electrode (active material: cobalt-coated nickel hydroxide, the capacity is set to three times or more that of the zinc electrode), the hydrotalcite crosslinked polymer gel (thickness: 1 mm) prepared as the gel electrolyte, A charge / discharge test was performed using a coin cell at a current value of 0.922 mA (charge / discharge time: 1 hour each / cut off at 1.9 V and 1.2 V). The discharge capacity at the 20th cycle was 422 mAh / g.

(実施例14)
酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた8mol/L水酸化カリウム+20g/L水酸化リチウム水溶液(溶存酸素量2.9mg/L)(7.8g)にハイドロタルサイト[Mg0.8Al0.2(OH)](CO 2−0.1・mHO(1.2g)、水酸化ジルコニウム水和物(0.4g)、ポリアクリル酸ナトリウム(重量平均分子量150万)(1.0g)を加え1日間撹拌することにより、ハイドロタルサイト/水酸化ジルコニウム架橋アクリル酸塩ゲルを調製した。
実施例4と同様の亜鉛合剤電極を使用し、見かけ面積0.50cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:2.64mg)となるようにして使用した。カウンター電極にはニッケル極(活物質:コバルトコート水酸化ニッケル、容量は亜鉛極の三倍以上に設定)、ゲル電解質として上記調製したハイドロタルサイト/水酸化ジルコニウム架橋アクリル酸塩ゲル(厚さ:1mm)をセットし、コインセルを用いて1.26mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/1.9V及び1.2Vでカットオフ)。20サイクル目の放電容量は、517mAh/gであった。
(Example 14)
Hydrotalcite [Mg 0.8 Al 0.2 was added to 8 mol / L potassium hydroxide + 20 g / L lithium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 2.9 mg / L) (7.8 g) in which zinc oxide was dissolved until saturation. (OH) 2 ] (CO 3 2− ) 0.1 · mH 2 O (1.2 g), zirconium hydroxide hydrate (0.4 g), sodium polyacrylate (weight average molecular weight 1,500,000) (1. 0 g) was added and stirred for 1 day to prepare a hydrotalcite / zirconium hydroxide crosslinked acrylate gel.
The same zinc mixture electrode as in Example 4 was used, and the working electrode (zinc mixture weight: 2.64 mg) having an apparent area of 0.50 cm 2 was used. The counter electrode is a nickel electrode (active material: cobalt-coated nickel hydroxide, capacity is set to three times or more that of the zinc electrode), hydrotalcite / zirconium hydroxide crosslinked acrylate gel prepared as a gel electrolyte (thickness: 1 mm) was set, and a charge / discharge test was performed using a coin cell at a current value of 1.26 mA (charge / discharge time: 1 hour / 1.9 V and 1.2 V cut off each). The discharge capacity at the 20th cycle was 517 mAh / g.

(実施例15)
酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた8mol/L水酸化カリウム+20g/L水酸化リチウム水溶液(溶存酸素量2.9mg/L)(2.3g)に水酸化ジルコニウム水和物(1.6g)ポリアクリル酸ナトリウム(重量平均分子量150万)(1.0g)を加え1日間撹拌することにより、水酸化ジルコニウム架橋アクリル酸塩ゲルを調製した。
実施例4と同様の亜鉛合剤電極を使用し、見かけ面積0.50cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:1.32mg)となるようにして使用した。カウンター電極にはニッケル極(活物質:コバルトコート水酸化ニッケル、容量は亜鉛極の三倍以上に設定)、ゲル電解質として上記調製した水酸化ジルコニウム架橋アクリル酸塩ゲル(厚さ:1mm)をセットし、コインセルを用いて0.629mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/1.9V及び1.2Vでカットオフ)。10サイクル目の放電容量は、424mAh/gであった。
(Example 15)
Zirconium hydroxide hydrate (1.6 g) in 8 mol / L potassium hydroxide +20 g / L lithium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 2.9 mg / L) (2.3 g) in which zinc oxide was dissolved until saturation Sodium acrylate (weight average molecular weight 1,500,000) (1.0 g) was added and stirred for 1 day to prepare a zirconium hydroxide crosslinked acrylate gel.
The same zinc mixture electrode as in Example 4 was used, and the working electrode (zinc mixture weight: 1.32 mg) having an apparent area of 0.50 cm 2 was used. The counter electrode is a nickel electrode (active material: cobalt-coated nickel hydroxide, the capacity is set to three times or more that of the zinc electrode), and the zirconium hydroxide crosslinked acrylate gel (thickness: 1 mm) prepared above is used as the gel electrolyte. Then, a charge / discharge test was performed using a coin cell at a current value of 0.629 mA (charge / discharge time: cut off at 1 hour / 1.9 V and 1.2 V each). The discharge capacity at the 10th cycle was 424 mAh / g.

(実施例16)
酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた8mol/L水酸化カリウム+20g/L水酸化リチウム水溶液(溶存酸素量2.9mg/L)(9.2g)にハイドロタルサイト[Mg0.8Al0.2(OH)](CO 2−0.1・mHO(1.2g)、エトリンガイト(0.4g)、ポリアクリル酸ナトリウム(重量平均分子量150万)(0.2g)を加え1日間撹拌することにより、ハイドロタルサイト/エトリンガイト架橋アクリル酸塩ゲルを調製した。
実施例4と同様の亜鉛合剤電極を使用し、見かけ面積0.50cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:1.49mg)となるようにして使用した。カウンター電極にはニッケル極(活物質:コバルトコート水酸化ニッケル、容量は亜鉛極の三倍以上に設定)、ゲル電解質として上記調製したハイドロタルサイト/エトリンガイト架橋アクリル酸塩ゲル(厚さ:1mm)をセットし、コインセルを用いて0.709mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/1.9V及び1.2Vでカットオフ)。10サイクル目の放電容量は、561mAh/gであった。
(Example 16)
Hydrotalcite [Mg 0.8 Al 0.2 was added to 8 mol / L potassium hydroxide + 20 g / L lithium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 2.9 mg / L) (9.2 g) in which zinc oxide was dissolved until saturation. (OH) 2 ] (CO 3 2− ) 0.1 · mH 2 O (1.2 g), ettringite (0.4 g), sodium polyacrylate (weight average molecular weight 1,500,000) (0.2 g) and 1 Hydrotalcite / etringite cross-linked acrylate gel was prepared by stirring for days.
The same zinc mixture electrode as in Example 4 was used, and the working electrode (zinc mixture weight: 1.49 mg) having an apparent area of 0.50 cm 2 was used. The counter electrode is a nickel electrode (active material: cobalt-coated nickel hydroxide, the capacity is set to three times or more that of the zinc electrode), and the hydrotalcite / ettringite crosslinked acrylate gel prepared as the gel electrolyte (thickness: 1 mm) And a charge / discharge test was conducted using a coin cell at a current value of 0.709 mA (charge / discharge time: 1 hour / 1.9 V and 1.2 V cut off each). The discharge capacity at the 10th cycle was 561 mAh / g.

(実施例17)
酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた8mol/L水酸化カリウム+20g/L水酸化リチウム水溶液(溶存酸素量2.9mg/L)(6.1g)にエトリンガイト(1.6g)、ポリアクリル酸ナトリウム(重量平均分子量150万)(1.0g)を加え1日間撹拌することにより、エトリンガイト架橋アクリル酸塩ゲルを調製した。
実施例4と同様の亜鉛合剤電極を使用し、見かけ面積0.50cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:1.03mg)となるようにして使用した。カウンター電極にはニッケル極(活物質:コバルトコート水酸化ニッケル、容量は亜鉛極の三倍以上に設定)、ゲル電解質として上記調製したエトリンガイト架橋アクリル酸塩ゲル(厚さ:1mm)をセットし、コインセルを用いて0.487mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/1.9V及び1.2Vでカットオフ)。20サイクル目の放電容量は、495mAh/gであった。
(Example 17)
8 mol / L potassium hydroxide dissolved in zinc oxide until saturated to 20 g / L lithium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 2.9 mg / L) (6.1 g) was added to ettringite (1.6 g), sodium polyacrylate ( An ettringite cross-linked acrylate gel was prepared by adding a weight average molecular weight of 1.5 million) (1.0 g) and stirring for 1 day.
The same zinc mixture electrode as in Example 4 was used, and the working electrode (zinc mixture weight: 1.03 mg) having an apparent area of 0.50 cm 2 was used. The counter electrode is set with a nickel electrode (active material: cobalt-coated nickel hydroxide, the capacity is set to three or more times that of the zinc electrode), the ettringite cross-linked acrylate gel (thickness: 1 mm) prepared as a gel electrolyte, A charge / discharge test was performed using a coin cell at a current value of 0.487 mA (charge / discharge time: cut off at 1 hour / 1.9 V and 1.2 V each). The discharge capacity at the 20th cycle was 495 mAh / g.

(実施例18)
酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた8mol/L水酸化カリウム+20g/L水酸化リチウム水溶液(溶存酸素量2.9mg/L)(7.8g)にハイドロタルサイト[Mg0.67Al0.33(OH)](CO 2−0.165・mHO(1.6g)を加え1日間撹拌することにより、ハイドロタルサイト架橋ゲルを調製した。
実施例4と同様の亜鉛合剤電極を使用し、見かけ面積0.50cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:2.56mg)となるようにして使用した。カウンター電極にはニッケル極(活物質:コバルトコート水酸化ニッケル、容量は亜鉛極の三倍以上に設定)、ゲル電解質として上記調製したハイドロタルサイト架橋ゲル(厚さ:1mm)をセットし、コインセルを用いて1.24mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/1.9V及び1.2Vでカットオフ)。3サイクル目の放電容量は、513mAh/gであった。
(Example 18)
Hydrotalcite [Mg 0.67 Al 0.33] was dissolved in 8 mol / L potassium hydroxide + 20 g / L lithium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 2.9 mg / L) (7.8 g) in which zinc oxide was dissolved until saturation. (OH) 2 ] (CO 3 2− ) 0.165 · mH 2 O (1.6 g) was added and stirred for 1 day to prepare a hydrotalcite crosslinked gel.
The same zinc mixture electrode as in Example 4 was used, and the working electrode (zinc mixture weight: 2.56 mg) having an apparent area of 0.50 cm 2 was used. The counter electrode is set with a nickel electrode (active material: cobalt-coated nickel hydroxide, capacity set to 3 times or more that of the zinc electrode), and the hydrotalcite crosslinked gel (thickness: 1 mm) prepared above as the gel electrolyte. Was used to conduct a charge / discharge test at a current value of 1.24 mA (charge / discharge time: cut off at 1 hour / 1.9 V and 1.2 V each). The discharge capacity at the third cycle was 513 mAh / g.

(実施例19)
酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた8mol/L水酸化カリウム+20g/L水酸化リチウム水溶液(溶存酸素量2.9mg/L)(5.8g)にエトリンガイト(1.6g)を加え1日間撹拌することにより、エトリンガイト架橋ゲルを調製した。
実施例4と同様の亜鉛合剤電極を使用し、見かけ面積0.50cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:1.02mg)となるようにして使用した。カウンター電極にはニッケル極(活物質:コバルトコート水酸化ニッケル、容量は亜鉛極の三倍以上に設定)、ゲル電解質として上記調製したエトリンガイト架橋ゲル(厚さ:1mm)をセットし、コインセルを用いて0.484mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/1.9V及び1.2Vでカットオフ)。20サイクル目の放電容量は、495mAh/gであった。
(Example 19)
Ettlingite (1.6 g) is added to 8 mol / L potassium hydroxide + 20 g / L lithium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 2.9 mg / L) (5.8 g) in which zinc oxide is saturated until saturated, and stirred for 1 day. Thus, an ettringite cross-linked gel was prepared.
The same zinc mixture electrode as in Example 4 was used, and the working electrode (zinc mixture weight: 1.02 mg) having an apparent area of 0.50 cm 2 was used. The counter electrode is set with a nickel electrode (active material: cobalt-coated nickel hydroxide, capacity set to three times or more that of the zinc electrode), and the ettringite cross-linked gel (thickness: 1 mm) prepared above as a gel electrolyte, and a coin cell is used. Then, a charge / discharge test was performed at a current value of 0.484 mA (charge / discharge time: 1 hour / 1.9 V and 1.2 V each cut off). The discharge capacity at the 20th cycle was 495 mAh / g.

(実施例20)
アクリル酸(1.1g)に酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた8mol/L水酸化カリウム+20g/L水酸化リチウム水溶液(溶存酸素量2.9mg/L)(10g)をゆっくり加え、続いてハイドロタルサイト[Mg0.8Al0.2(OH)](CO 2−0.1・mHO(0.5g)を加えて撹拌した。ここに、4%過硫酸アンモニウム水溶液(0.4g)を加え、上記液を実施例4と同様の亜鉛合剤電極に塗布して窒素下で重合させることにより、電極上にハイドロタルサイト架橋アクリル酸ゲル膜を形成した。
また、酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた8mol/L水酸化カリウム+20g/L水酸化リチウム水溶液(溶存酸素量2.9mg/L)(7.8g)にハイドロタルサイト[Mg0.8Al0.2(OH)](CO 2−0.1・mHO(1.6g)及びアクリル酸ナトリウムポリマー(重量平均分子量:150万)(1.0g)を加え1日間撹拌することにより、ハイドロタルサイト架橋アクリル酸塩ゲルを調製した。
実施例4と同様の亜鉛合剤電極を使用し、電極を見かけ面積0.50cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:1.64mg)となるようにして使用した。カウンター電極にはニッケル極(活物質:コバルトコート水酸化ニッケル、容量は亜鉛極の三倍以上に設定)、ゲル電解質として上記調製したハイドロタルサイト架橋アクリル酸塩ゲル(厚さ:1mm)をセットし、コインセルを用いて0.778mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/1.9V及び1.2Vでカットオフ)。20サイクル目の放電容量は、590mAh/gであった。
(Example 20)
Slowly add 8 mol / L potassium hydroxide + 20 g / L lithium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 2.9 mg / L) (10 g) in which zinc oxide was dissolved in acrylic acid (1.1 g) until saturation, followed by hydro Talsite [Mg 0.8 Al 0.2 (OH) 2 ] (CO 3 2− ) 0.1 · mH 2 O (0.5 g) was added and stirred. A 4% ammonium persulfate aqueous solution (0.4 g) was added thereto, and the above solution was applied to the same zinc mixture electrode as in Example 4 and polymerized under nitrogen to form hydrotalcite-crosslinked acrylic acid on the electrode. A gel film was formed.
Also, hydrotalcite [Mg 0.8 Al 0 was added to 8 mol / L potassium hydroxide + 20 g / L lithium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 2.9 mg / L) (7.8 g) in which zinc oxide was dissolved until saturation. .2 (OH) 2 ] (CO 3 2− ) 0.1 · mH 2 O (1.6 g) and sodium acrylate polymer (weight average molecular weight: 1,500,000) (1.0 g) were added and stirred for 1 day. Thus, hydrotalcite crosslinked acrylate gel was prepared.
The same zinc mixture electrode as in Example 4 was used, and the electrode was used so as to have an apparent area of 0.50 cm 2 working electrode (zinc mixture weight: 1.64 mg). Set the counter electrode with a nickel electrode (active material: cobalt-coated nickel hydroxide, capacity set to more than three times that of the zinc electrode), and the hydrotalcite crosslinked acrylate gel (thickness: 1 mm) prepared above as the gel electrolyte Then, a charge / discharge test was performed using a coin cell at a current value of 0.778 mA (charge / discharge time: cut off at 1 hour / 1.9 V and 1.2 V each). The discharge capacity at the 20th cycle was 590 mAh / g.

(実施例21)
N,N’−メチレンビスアクリルアミド(10mg)を溶解したアクリル酸(1.1g)に、酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた8mol/L水酸化カリウム+20g/L水酸化リチウム水溶液(溶存酸素量2.9mg/L)(10g)をゆっくり加え、続いて硝酸カルシウム(65mg)を加えて撹拌した。ここに、4%過硫酸アンモニウム水溶液(0.4g)を加え、上記液を実施例4と同様の亜鉛合剤電極に塗布して窒素下で重合させることにより、電極上にカルシウム及びアミド結合で架橋したアクリル酸塩ゲル膜を形成した。
また、酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた8mol/L水酸化カリウム+20g/L水酸化リチウム水溶液(溶存酸素量2.9mg/L)(7.8g)にハイドロタルサイト[Mg0.8Al0.2(OH)](CO 2−0.1・mHO(1.6g)及びアクリル酸ナトリウムポリマー(重量平均分子量:150万)(1.0g)を加え1日間撹拌することにより、ハイドロタルサイト架橋アクリル酸塩ゲルを調製した。
実施例4と同様の亜鉛合剤電極を使用し、電極を見かけ面積0.50cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:1.90mg)となるようにして使用した。カウンター電極にはニッケル極(活物質:コバルトコート水酸化ニッケル、容量は亜鉛極の三倍以上に設定)、ゲル電解質として上記調製したハイドロタルサイト架橋アクリル酸塩ゲル(厚さ:1mm)をセットし、コインセルを用いて0.903mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/1.9V及び1.2Vでカットオフ)。10サイクル目の放電容量は、505mAh/gであった。
(Example 21)
8 mol / L potassium hydroxide + 20 g / L lithium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 2) in which zinc oxide was dissolved in acrylic acid (1.1 g) in which N, N′-methylenebisacrylamide (10 mg) was dissolved. .9 mg / L) (10 g) was slowly added, followed by the addition of calcium nitrate (65 mg) and stirring. 4% ammonium persulfate aqueous solution (0.4 g) was added thereto, and the above solution was applied to the same zinc mixture electrode as in Example 4 and polymerized under nitrogen to crosslink the electrode with calcium and amide bonds. An acrylate gel film was formed.
Also, hydrotalcite [Mg 0.8 Al 0 was added to 8 mol / L potassium hydroxide + 20 g / L lithium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 2.9 mg / L) (7.8 g) in which zinc oxide was dissolved until saturation. .2 (OH) 2 ] (CO 3 2− ) 0.1 · mH 2 O (1.6 g) and sodium acrylate polymer (weight average molecular weight: 1,500,000) (1.0 g) were added and stirred for 1 day. Thus, hydrotalcite crosslinked acrylate gel was prepared.
The same zinc mixture electrode as in Example 4 was used, and the electrode was used so that the apparent electrode had a working area of 0.50 cm 2 (zinc mixture weight: 1.90 mg). Set the counter electrode with a nickel electrode (active material: cobalt-coated nickel hydroxide, capacity set to more than three times that of the zinc electrode), and the hydrotalcite crosslinked acrylate gel (thickness: 1 mm) prepared above as the gel electrolyte Then, a charge / discharge test was performed using a coin cell at a current value of 0.903 mA (charge / discharge time: cut off at 1 hour / 1.9 V and 1.2 V each). The discharge capacity at the 10th cycle was 505 mAh / g.

(実施例22)
酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた8mol/L水酸化カリウム+20g/L水酸化リチウム水溶液(溶存酸素量2.9mg/L)(8.1g)にハイドロタルサイト[Mg0.8Al0.2(OH)](CO 2−0.1・mHO(1.6g)、ポリアクリル酸ナトリウム(重量平均分子量150万)(0.2g)、プロピレンカーボネート(0.2g)を加え1日間撹拌することにより、ハイドロタルサイト架橋アクリル酸塩ゲルを調製した。
実施例4と同様の亜鉛合剤電極を使用し、見かけ面積0.50cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:1.65mg)となるようにして使用した。カウンター電極にはニッケル極(活物質:コバルトコート水酸化ニッケル、容量は亜鉛極の三倍以上に設定)、ゲル電解質として上記調製したハイドロタルサイト架橋アクリル酸塩ゲル(厚さ:1mm)をセットし、コインセルを用いて0.784mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/1.9V及び1.2Vでカットオフ)。2サイクル目の放電容量は、180mAh/gであった。
(Example 22)
Hydrotalcite [Mg 0.8 Al 0.2 was added to 8 mol / L potassium hydroxide + 20 g / L lithium hydroxide aqueous solution (dissolved oxygen amount 2.9 mg / L) (8.1 g) in which zinc oxide was dissolved until saturation. (OH) 2 ] (CO 3 2− ) 0.1 · mH 2 O (1.6 g), sodium polyacrylate (weight average molecular weight 1,500,000) (0.2 g), and propylene carbonate (0.2 g) were added. Hydrotalcite crosslinked acrylate gel was prepared by stirring for 1 day.
The same zinc mixture electrode as in Example 4 was used, and the working electrode (zinc mixture weight: 1.65 mg) having an apparent area of 0.50 cm 2 was used. The counter electrode the nickel electrode (active material: cobalt coating nickel hydroxide, capacity set to more than three times the zinc electrode), hydrotalcite site cross-linking acrylate gel as a gel electrolyte prepared above (thickness: 1 mm) And a charge / discharge test was performed using a coin cell at a current value of 0.784 mA (charge / discharge time: 1 hour / 1.9 V and 1.2 V cut off each). The discharge capacity at the second cycle was 180 mAh / g.

(比較例3)
N,N’−メチレンビスアクリルアミド(10mg)を溶解したアクリル酸(1.1g)に、更に酸化亜鉛を飽和するまで溶解させた8mol/L水酸化カリウム(10g)をゆっくり加え、ここに、4%過硫酸アンモニウム水溶液(0.4g)を加えて、窒素下で重合させることにより、アミド結合で架橋したアクリル酸塩ゲル電解質を形成した。
実施例4と同様の亜鉛合剤電極を使用し、見かけ面積0.50cmのワーキング電極(亜鉛合剤重さ:1.88mg)となるようにして使用した。カウンター電極にはニッケル極(活物質:コバルトコート水酸化ニッケル、容量は亜鉛極の三倍以上に設定)、ゲル電解質として上記調製したアミド結合で架橋したアクリル酸塩ゲル(厚さ:1mm)をセットし、コインセルを用いて0.891mAの電流値で充放電試験を行った(充放電時間:各1時間/1.9V及び1.2Vでカットオフ)が、充放電を行うことは全くできなかった。
(Comparative Example 3)
To acrylic acid (1.1 g) in which N, N′-methylenebisacrylamide (10 mg) was dissolved, 8 mol / L potassium hydroxide (10 g) in which zinc oxide was further dissolved until saturation was slowly added. An aqueous solution of ammonium persulfate (0.4 g) was added and polymerized under nitrogen to form an acrylate gel electrolyte crosslinked with amide bonds.
The same zinc mixture electrode as in Example 4 was used, and the working electrode (zinc mixture weight: 1.88 mg) having an apparent area of 0.50 cm 2 was used. The counter electrode is a nickel electrode (active material: cobalt-coated nickel hydroxide, the capacity is set to be more than three times that of the zinc electrode), and an acrylate gel cross-linked with the amide bond prepared above (thickness: 1 mm) as the gel electrolyte. It was set and a charge / discharge test was performed using a coin cell at a current value of 0.891 mA (charge / discharge time: 1 hour / 1.9 V and 1.2 V cut off), but charge / discharge could not be performed at all. There wasn't.

本発明のゲル電解質、又は、本発明の負極合剤を用いて構成された電池は、これらのゲル電解質や負極合剤を用いることにより、充放電を繰り返してもデンドライトの成長が抑制されることが確認された。
また、本発明のゲル電解質、又は、本発明の負極合剤を用いて構成された電池は、繰り返し充放電を行っても活物質の形態変化や不動態の形成は起こっておらず、繰り返し安定的な充放電が可能であり、サイクル特性、レート特性、クーロン効率に優れたものであることが確認された。
なお、上記実施例においては、ゲル電解質や負極合剤が、特定のポリマー等を用いて形成されているが、本発明のゲル電解質や負極合剤を用いることによって、そのようなゲル電解質や負極合剤を用いて構成される蓄電池が、サイクル特性、レート特性、クーロン効率等の電池性能に優れたものになることは、本発明のゲル電解質や負極合剤を用いた場合には全て同様である。従って、上記実施例の結果から、本発明の技術的範囲全般において、また、本明細書において開示した種々の形態において本発明が適用でき、有利な作用効果を発揮することができると言える。
Batteries constructed using the gel electrolyte of the present invention or the negative electrode mixture of the present invention can suppress the growth of dendrite even when charging and discharging are repeated by using these gel electrolyte and negative electrode mixture. Was confirmed.
In addition, the battery constituted using the gel electrolyte of the present invention or the negative electrode mixture of the present invention does not undergo any change in the shape of the active material or formation of passive state even after repeated charge and discharge, and is stable repeatedly. It was confirmed that the charge and discharge were possible and the cycle characteristics, rate characteristics, and coulomb efficiency were excellent.
In the above examples, the gel electrolyte and the negative electrode mixture are formed using a specific polymer or the like, but by using the gel electrolyte or the negative electrode mixture of the present invention, such a gel electrolyte or negative electrode mixture is used. A storage battery composed of a mixture is excellent in battery performance such as cycle characteristics, rate characteristics, coulomb efficiency, etc., when the gel electrolyte or negative electrode mixture of the present invention is used. is there. Therefore, it can be said from the results of the above-described embodiments that the present invention can be applied in the entire technical scope of the present invention and in various forms disclosed in this specification, and can exhibit advantageous effects.

Claims (13)

二次電池に用いられるゲル電解質であって、
該ゲル電解質は、ポリマーを含み、少なくとも無機化合物による架橋構造を有し、
水系電解液に亜鉛含有化合物を溶解させた状態で測定した溶存酸素濃度値(mg/L)(25℃時)が、
α=−0.26375×β+8.11
(βは使用する水系電解液中の水酸化物イオン濃度<mol/L>を表す。)
の式で計算されるα値以下である、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウムからなる群より選ばれる水系電解液を含むことを特徴とする二次電池用ゲル電解質。
A gel electrolyte used in a secondary battery,
The gel electrolyte includes a polymer and has a crosslinked structure of at least an inorganic compound,
The dissolved oxygen concentration value (mg / L) (at 25 ° C.) measured in a state in which the zinc-containing compound was dissolved in the aqueous electrolyte solution,
α = −0.26375 × β + 8.11
(Β represents the hydroxide ion concentration <mol / L> in the aqueous electrolyte used)
A gel electrolyte for a secondary battery comprising an aqueous electrolyte selected from the group consisting of potassium hydroxide, sodium hydroxide and lithium hydroxide, which is not more than the α value calculated by the formula:
前記無機化合物は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Sc、Y、ランタノイド、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te、F、Cl、Br、Iからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を含む酸化物;複合酸化物;層状複水酸化物;水酸化物;粘土化合物;固溶体;ゼオライト;ハロゲン化物;カルボキシラート化合物;炭酸化合物;炭酸水素化合物;硝酸化合物;硫酸化合物;スルホン酸化合物;リン酸化合物;亜リン化合物;次亜リン酸化合物、ホウ酸化合物;ケイ酸化合物;アルミン酸化合物;硫化物;オニウム化合物、及び、塩のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の二次電池用ゲル電解質。 The inorganic compound includes alkali metal, alkaline earth metal, Sc, Y, lanthanoid, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ir , Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, F Oxides containing at least one element selected from the group consisting of, Cl, Br, and I; complex oxides; layered double hydroxides; hydroxides; clay compounds; solid solutions; zeolites; halides; Compound; bicarbonate compound; nitric acid compound; sulfuric acid compound; sulfonic acid compound; phosphoric acid compound; phosphorous compound; hypophosphorous acid compound, boric acid compound; silicic acid compound; Things, and the gel electrolyte for a secondary battery according to claim 1, characterized in that either salt. 前記無機化合物は、層状複水酸化物;水酸化物;硫酸化合物、及び、リン酸化合物のいずれかであることを特徴とする請求項1又は2に記載の二次電池用ゲル電解質。 The gel electrolyte for a secondary battery according to claim 1 or 2 , wherein the inorganic compound is any one of a layered double hydroxide; a hydroxide; a sulfuric acid compound; and a phosphoric acid compound. 前記無機化合物は、下記式;
[M 1−x (OH)](An−x/n・mH
(M=Mg、Fe、Zn、Ca、Li、Ni、Co、Cu;M=Al、Fe、Mn;An−=CO 2−又はOH、mは0以上の正数、0.20≦x≦0.40)で表されるハイドロタルサイトであることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の二次電池用ゲル電解質。
The inorganic compound has the following formula:
[M 1 1-x M 2 x (OH) 2 ] (A n− ) x / n · mH 2 O
(M 1 = Mg, Fe, Zn, Ca, Li, Ni, Co, Cu; M 2 = Al, Fe, Mn; A n- = CO 3 2- or OH -, m is 0 or a positive number, 0 The gel electrolyte for a secondary battery according to any one of claims 1 to 3 , wherein the gel electrolyte is a hydrotalcite represented by .20≤x≤0.40).
正極、負極、及び、それらに挟持された電解質によって構成される二次電池であって、
該負極は亜鉛含有化合物を含み、
該電解質は、請求項1〜のいずれかに記載の二次電池用ゲル電解質を必須として形成されたものであることを特徴とする二次電池。
A secondary battery composed of a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte sandwiched between them,
The negative electrode includes a zinc-containing compound,
The secondary battery is characterized in that the electrolyte is formed by using the gel electrolyte for a secondary battery according to any one of claims 1 to 4 .
前記二次電池は、正極及び負極に挟持された全部の電解質に請求項1〜のいずれかに記載の二次電池用ゲル電解質が用いられたものであることを特徴とする請求項に記載の二次電池。 The secondary battery to claim 5, characterized in that the gel electrolyte for a secondary battery according to any one of the positive electrode and the claims 1-4 in the electrolyte of all sandwiched between the negative electrode was used The secondary battery as described. 前記二次電池は、正極及び負極に挟持された一部の電解質に請求項1〜のいずれかに記載の二次電池用ゲル電解質が用いられ、負極に接する電解質が該二次電池用ゲル電解質を必須として形成されたものであることを特徴とする請求項に記載の二次電池。 In the secondary battery, the gel electrolyte for the secondary battery according to any one of claims 1 to 4 is used for a part of the electrolyte sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and the electrolyte in contact with the negative electrode is the gel for the secondary battery. The secondary battery according to claim 6 , wherein the secondary battery is formed by using an electrolyte as an essential component. 電池に用いられる負極合剤であって、
該負極合剤は、負極活物質及びポリマーを含み、
該ポリマーは、芳香族基含有ポリマー;エーテル基含有ポリマー;水酸基含有ポリマー;アミド結合含有ポリマー;イミド結合含有ポリマー;ハロゲン含有ポリマー;エポキシ基が開環することにより結合したポリマー;スルホン酸塩部位含有ポリマー;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;イオン交換性重合体;天然ゴム;人工ゴム;糖類;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のいずれかであり、
該負極合剤は、B、Ba、Bi、Br、Ca、Cd、Ce、Cl、F、Ga、Hg、In、La、Mn、N、Nb、Nd、P、Pb、Sc、Sn、Sb、Sr、Ti、Tl、Y、Zrからなる群より選択される元素を構成元素とする化合物を導電助剤として含む
ことを特徴とする負極合剤。
A negative electrode mixture used in a battery,
The negative electrode mixture includes a negative electrode active material and a polymer,
The polymer is an aromatic group-containing polymer; an ether group-containing polymer; a hydroxyl group-containing polymer; an amide bond-containing polymer; an imide bond-containing polymer; a halogen-containing polymer; a polymer bonded by ring opening of an epoxy group; Polymer; Quaternary ammonium salt or quaternary phosphonium salt-containing polymer; Ion exchange polymer; Natural rubber; Artificial rubber; Sugar; Amino group-containing polymer; Carbamate group site-containing polymer; Carbamide group site-containing polymer; Epoxy group site Any of the containing polymers,
The negative electrode mixture includes B, Ba, Bi, Br, Ca, Cd, Ce, Cl, F, Ga, Hg, In, La, Mn, N, Nb, Nd, P, Pb, Sc, Sn, Sb, A negative electrode mixture comprising, as a conductive additive, a compound having a constituent element selected from the group consisting of Sr, Ti, Tl, Y, and Zr.
請求項に記載の負極合剤を用いて形成されてなることを特徴とする電極。 An electrode formed using the negative electrode mixture according to claim 8 . 正極、負極、及び、それらに挟持された電解質によって構成される電池であって、
該負極は、請求項に記載の負極合剤を必須として形成されたものであることを特徴とする電池。
A battery composed of a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte sandwiched between them,
The battery, wherein the negative electrode is formed by using the negative electrode mixture according to claim 8 as an essential component.
正極、負極、及び、それらに挟持された電解質によって構成される二次電池であって、
該電解質は、少なくとも無機化合物による架橋構造を有するゲル電解質を必須として形成されたものであり、
該負極は、請求項に記載の負極合剤を必須として形成されたものであることを特徴とする二次電池。
A secondary battery composed of a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte sandwiched between them,
The electrolyte is formed with a gel electrolyte having a crosslinked structure of at least an inorganic compound as an essential component,
A secondary battery, wherein the negative electrode is formed using the negative electrode mixture according to claim 8 as an essential component.
前記負極は、リチウム又は亜鉛を含むことを特徴とする請求項10に記載の電池。 The battery according to claim 10 , wherein the negative electrode contains lithium or zinc. 前記負極は、リチウム又は亜鉛を含むことを特徴とする請求項5〜7及び11に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 5 , wherein the negative electrode contains lithium or zinc.
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