JP6397646B2 - Zinc electrode mixture - Google Patents

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Description

本発明は、亜鉛電極用合剤に関する。より詳しくは、経済性、安全性に優れ、性能が高い電池の負極形成に好適に使用できる亜鉛電極用合剤、これを用いて構成される亜鉛電極、及び、電池に関する。 The present invention relates to a mixture for a zinc electrode. More specifically, the present invention relates to a zinc electrode mixture that is excellent in economic efficiency, safety, and high performance and can be suitably used for forming a negative electrode of a battery, a zinc electrode formed using the same, and a battery.

近年、携帯機器や自動車等、様々な産業分野において(蓄)電池が適用され、その需要が伸びている。中でも、安全・安価・高性能・元素戦略的優位性といった観点から、亜鉛電極用合剤、亜鉛電極、及び、該電極を使用した電池の開発・改良の重要性が高まっている。亜鉛電極用合剤は、亜鉛種を電極活物質として含んで構成され、電池の電極を形成する材料であり、亜鉛電極用合剤を用いて形成される亜鉛電極は、様々な用途において好適に使用可能な電池を提供することになる。 In recent years, (storage) batteries have been applied in various industrial fields such as portable devices and automobiles, and the demand for such batteries has increased. Among these, from the viewpoint of safety, low cost, high performance, and elemental strategic advantage, the importance of development and improvement of a mixture for zinc electrodes, a zinc electrode, and a battery using the electrode is increasing. A zinc electrode mixture is a material that includes a zinc species as an electrode active material, and forms a battery electrode. A zinc electrode formed using a zinc electrode mixture is suitable for various applications. A battery that can be used will be provided.

従来の亜鉛電極用合剤としては、亜鉛含有化合物とその他の電極材料構成成分とを湿式法で混合・調製することにより得られたものが開示されている(例えば、非特許文献1〜3参照。)。 As a conventional mixture for a zinc electrode, a mixture obtained by mixing and preparing a zinc-containing compound and other electrode material constituent components by a wet method is disclosed (for example, see Non-Patent Documents 1 to 3). .)

Electrochimica Acta 56(2011)4378-4383Electrochimica Acta 56 (2011) 4378-4383 Electrochimica Acta 54(2009)6617-6621Electrochimica Acta 54 (2009) 6617-6621 Journal of Power Sources 165(2007)905-910Journal of Power Sources 165 (2007) 905-910

亜鉛電極用合剤の調製方法として、酸化亜鉛等の亜鉛含有化合物とその他の電極材料構成成分との混合方法が種々研究されてきたが、従来の共沈法等による湿式法による混合では時間・手間・費用・溶媒の選択・廃液処理等の問題があった。また、従来の湿式法による混合を経て得られた合剤を用いて得られる電極の性能について、更なる改善の余地があった。一方、乾式法では、ボールミル・らいかい機等を用いる方法があるが、これらの方法で混合を行った場合は混合条件によっては母粒子である亜鉛含有化合物粒子の平均粒子径を小さくし過ぎてしまうことがあり、得られる電極の性能を悪化させてしまうという問題があった。 Various methods for mixing zinc-containing compounds such as zinc oxide and other electrode material constituents have been studied as preparation methods for zinc electrode mixtures, but mixing by a wet method such as a conventional coprecipitation method requires time and time. There were problems such as labor, cost, solvent selection, and waste liquid treatment. In addition, there has been room for further improvement in the performance of the electrode obtained by using a mixture obtained by mixing by a conventional wet method. On the other hand, in the dry method, there is a method using a ball mill, a raiki machine, etc., but when mixing by these methods, depending on the mixing conditions, the average particle size of the zinc-containing compound particles as the mother particles is too small. There is a problem that the performance of the obtained electrode is deteriorated.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、電極材料構成成分を合剤中に好適に分散して、レート特性を向上し、二次電池においては充放電サイクル特性を向上することができる亜鉛電極用合剤、該亜鉛電極用合剤を用いて構成される亜鉛電極及び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 situation, and it is possible to improve the rate characteristics by suitably dispersing the electrode material constituents in the mixture, and to improve the charge / discharge cycle characteristics in the secondary battery. An object of the present invention is to provide a zinc electrode mixture that can be produced, and a zinc electrode and a battery that are configured using the zinc electrode mixture.

本発明者らは、優れた性能を発揮できる亜鉛電極用合剤を得るために鋭意検討を行い、亜鉛含有化合物と、該亜鉛含有化合物以外の電極材料構成成分がナノ粒子化されたものとが分散した亜鉛電極用合剤であれば、優れた性能を発揮できる可能性が高いものと考えた。本発明者らは、このような亜鉛電極用合剤を得るために、先ず、電極材料として亜鉛以外の特定の元素を含む電極材料構成成分をナノ粒子化し、ナノ粒子化した電極材料構成成分を亜鉛含有化合物粒子と混合したところ、混合時に当該ナノ粒子が凝集しやすくなり、亜鉛電極用合剤、及び、該合剤より得られる電極に、上記電極材料構成成分を均一に分散させ難くなり、電極の性能が劣ってしまうという課題を見いだした。本発明者らは、更に鋭意検討を行い、亜鉛含有化合物と上記ナノ粒子とを乾式撹拌混合することにより、上記ナノ粒子を合剤中に均一に分散させることができると共に、撹拌前後で亜鉛含有化合物の平均粒子径が変わるのを抑えることが可能であることを見いだした。そして、本発明者らは、上記乾式撹拌混合により、合剤中の亜鉛含有化合物粒子の平均粒子径を0.6μm以上にすることができ、当該平均粒子径であれば電極活物質として好適に用いることができること、また、ナノ粒子を合剤中に均一に分散させることができ、非常に性能の良い亜鉛電極を好適に作製できることを見いだした。また、本発明者らは、従来の湿式法による混合を経て得られた合剤中の亜鉛含有化合物の平均粒子径は、亜鉛電極用合剤として好適に用いることができる0.6μmより小さくなるものであり、実際、該合剤から得られる電極、及び、電池は、その性能が充分満足できるものではないことも見出した。本発明者らは、更に、上記亜鉛電極用合剤を用いて形成した電極は、電極材料構成成分として加えるナノ粒子の添加量は少量であっても、電池のレート特性を向上し、二次電池においては充放電サイクル特性を向上する効果を発揮できることを見出した。本発明者らはそして、上記乾式撹拌混合により得られた亜鉛電極用合剤に限られず、平均粒子径が0.6μm以上の亜鉛含有化合物と、当該ナノ粒子とが均一に分散した亜鉛電極用合剤であれば、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。 The present inventors have intensively studied in order to obtain a zinc electrode mixture capable of exhibiting excellent performance, and a zinc-containing compound and an electrode material component other than the zinc-containing compound are made into nanoparticles. The dispersed zinc electrode mixture was considered to have a high possibility of exhibiting excellent performance. In order to obtain such a mixture for zinc electrodes, the present inventors first made nano-particles of electrode material components containing specific elements other than zinc as electrode materials, and obtained nano-sized electrode material components. When mixed with zinc-containing compound particles, the nanoparticles are likely to aggregate at the time of mixing, and it is difficult to uniformly disperse the electrode material constituents in the zinc electrode mixture and the electrode obtained from the mixture. I found the problem that the performance of the electrode was inferior. The inventors of the present invention have further studied earnestly, and by mixing the zinc-containing compound and the nanoparticles by dry stirring, the nanoparticles can be uniformly dispersed in the mixture, and zinc is contained before and after stirring. It has been found that it is possible to suppress changes in the average particle size of the compound. And the present inventors can make the average particle diameter of the zinc-containing compound particles in the mixture 0.6 μm or more by the dry stirring and mixing, and if the average particle diameter, the electrode active material is suitable. It has been found that it can be used, and nanoparticles can be uniformly dispersed in the mixture, and a zinc electrode with very good performance can be suitably produced. In addition, the present inventors have an average particle size of a zinc-containing compound in a mixture obtained by mixing by a conventional wet method, which is smaller than 0.6 μm, which can be suitably used as a zinc electrode mixture. In fact, the inventors have also found that the electrode and battery obtained from the mixture are not sufficiently satisfactory in performance. The present inventors further improved the rate characteristics of the battery, even when the amount of nanoparticles added as an electrode material component is small, and the electrode formed using the above-mentioned zinc electrode mixture improves the secondary characteristics of the battery. It has been found that an effect of improving charge / discharge cycle characteristics can be exhibited in a battery. The present inventors are not limited to the zinc electrode mixture obtained by the dry stirring and mixing, but for zinc electrodes in which a zinc-containing compound having an average particle size of 0.6 μm or more and the nanoparticles are uniformly dispersed. It was conceived that the above problem could be solved satisfactorily with a mixture, and the present invention has been achieved.

すなわち、本発明は、平均粒子径が0.6μm以上の亜鉛含有化合物と、周期表の第1族〜第5族、第11族、及び、第13族〜第17族からなる群より選ばれる元素を含むナノ粒子とが均一に分散したことを特徴とする亜鉛電極用合剤である。 That is, the present invention is selected from the group consisting of a zinc-containing compound having an average particle diameter of 0.6 μm or more, and Groups 1 to 5, 11 and 13 to 17 of the periodic table. The zinc electrode mixture is characterized in that the nanoparticles containing the element are uniformly dispersed.

本発明はまた、本発明の亜鉛電極用合剤を用いて構成される亜鉛電極でもある。
本発明は更に、本発明の亜鉛電極、及び、電解液を用いて構成される電池でもある。
本発明はそして、亜鉛電極用合剤を製造する方法であって、上記製造方法は、亜鉛含有化合物と、周期表の第1族〜第5族、第11族、及び、第13族〜第17族からなる群より選ばれる元素を含むナノ粒子とを、乾式撹拌混合し、平均粒子径が0.6μm以上の亜鉛含有化合物とナノ粒子とが均一に分散した亜鉛電極用合剤を得る工程を含む亜鉛電極用合剤の製造方法でもある。
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構成を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。
This invention is also a zinc electrode comprised using the mixture for zinc electrodes of this invention.
The present invention is also a battery configured using the zinc electrode of the present invention and an electrolytic solution.
The present invention is a method for producing a mixture for a zinc electrode, wherein the production method comprises a zinc-containing compound, a group 1 to a group 5, a group 11 and a group 13 to a group of the periodic table. A step of dry mixing a nanoparticle containing an element selected from the group consisting of group 17 to obtain a zinc electrode mixture in which a zinc-containing compound having an average particle size of 0.6 μm or more and nanoparticles are uniformly dispersed It is also a manufacturing method of the mixture for zinc electrodes containing.
The present invention is described in detail below.
In addition, the form which combined two or more each preferable structure of this invention described below is also a preferable form of this invention.

本発明の亜鉛負極合剤は、平均粒子径が0.6μm以上の亜鉛含有化合物と、周期表の第1族〜第5族、第11族、及び、第13族〜第17族からなる群より選ばれる元素を含むナノ粒子とが均一に分散したものであればよい。本明細書中、均一に分散するとは、ナノ粒子が実質的に一次粒子として0.6μm以上の亜鉛含有化合物中に分散していると本発明の技術分野において認められるものであればよい。ナノ粒子が実質的に一次粒子として分散しているとは、ナノ粒子が全体として凝集又は偏在している、と明確に認めることができないものであればよく、一部のナノ粒子が一ヶ所に凝集又は偏在していても構わない。均一分散の判定は、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)により確認して行うことができる。
上記均一分散により、該合剤より得られる電極活物質層において、充放電の際の電気化学反応に大きな偏りが生じず、言い換えれば活物質層全体で均一に電気化学反応が進行することになり、電池性能が向上する効果が発現することになる。
本発明においては、平均粒子径が0.6μm以上の亜鉛含有化合物と、上記ナノ粒子とを、例えば乾式撹拌混合により、撹拌前後で亜鉛含有化合物の平均粒子径が変わるのを抑えるように混合することが好ましい。例えば、乾式撹拌混合前後で亜鉛含有化合物の平均粒子径の変化割合が±30%以内であることがより好ましい。当該変化割合は、更に好ましくは、±25%以内であり、特に好ましくは、±20%以内である。
乾式撹拌混合とは、液体成分を加えずに実質的に固体成分のみで撹拌を行うことを言う。
The zinc negative electrode mixture of the present invention is a group consisting of a zinc-containing compound having an average particle size of 0.6 μm or more, and Groups 1 to 5, 11 and 13 to 17 of the periodic table. What is necessary is just to uniformly disperse nanoparticles containing an element selected from more. In the present specification, uniform dispersion may be any material that is recognized in the technical field of the present invention as being substantially dispersed as a primary particle in a zinc-containing compound of 0.6 μm or more. Nanoparticles are substantially dispersed as primary particles as long as the nanoparticles cannot be clearly recognized as aggregated or unevenly distributed as a whole, and some nanoparticles are in one place. It may be aggregated or unevenly distributed. The determination of uniform dispersion can be performed by confirming with a scanning electron microscope (SEM), for example.
Due to the uniform dispersion, in the electrode active material layer obtained from the mixture, there is no significant bias in the electrochemical reaction during charge and discharge, in other words, the electrochemical reaction proceeds uniformly throughout the active material layer. Thus, the effect of improving the battery performance is exhibited.
In the present invention, a zinc-containing compound having an average particle size of 0.6 μm or more and the above nanoparticles are mixed so as to suppress a change in the average particle size of the zinc-containing compound before and after stirring, for example, by dry stirring and mixing. It is preferable. For example, it is more preferable that the change rate of the average particle diameter of the zinc-containing compound before and after dry stirring and mixing is within ± 30%. The change ratio is more preferably within ± 25%, and particularly preferably within ± 20%.
Dry stirring and mixing refers to stirring with substantially solid components without adding liquid components.

本発明の亜鉛電極用合剤は、亜鉛含有化合物と、上記ナノ粒子とを乾式撹拌混合して得られたものであることが好ましい。
乾式撹拌混合とは、ボールミルのボールや、らいかい機の杵等を用いるものであってもよく、混合時に容器の内壁を摩擦せず、容器の内壁との間で亜鉛含有化合物粒子等の電極材料構成成分をすり潰してしまわない器具を用いるものであってもよいが、亜鉛含有化合物の平均粒子径が変わるのを抑える観点からは、当該器具を用いるものが好ましい。当該器具としては、例えばスターラー、ミキサー、ブレンダー、ニーダー等が挙げられる。なお、容器は、混合が行われる場を適切に仕切るものであればよい。また、一般に撹拌機と呼ばれる器具を使用することもできる。該撹拌機としては、例えばノビルタ・サイクロミックス(以上製品名、ホソカワミクロン株式会社製)・ヘンシェルミキサー等が挙げられる。
また上記乾式撹拌混合は、撹拌子を用いて行うことが本発明の1つの好ましい形態である。
The zinc electrode mixture of the present invention is preferably obtained by dry stirring and mixing the zinc-containing compound and the nanoparticles.
Dry stirring and mixing may be performed by using a ball mill ball, a ladle machine, or the like, without rubbing the inner wall of the container during mixing, and electrodes such as zinc-containing compound particles between the inner wall of the container A tool that does not grind the material constituent components may be used, but from the viewpoint of suppressing a change in the average particle size of the zinc-containing compound, a tool that uses the tool is preferable. Examples of the instrument include a stirrer, a mixer, a blender, and a kneader. In addition, the container should just partition the place where mixing is performed appropriately. An instrument generally called a stirrer can also be used. Examples of the stirrer include Nobilta cyclomix (product name, manufactured by Hosokawa Micron Corporation), Henschel mixer, and the like.
Moreover, it is one preferable form of this invention to perform the said dry stirring mixing using a stirring bar.

撹拌は、上述したように容器内壁を摩擦しないように、回転軸の位置、撹拌羽根の形状や長さ等を適宜設定して行うことが好ましい。例えば、回転軸から撹拌羽根の端までの最長の距離が、当該回転軸から容器内壁までの最短の長さ未満に設定することが好ましい。 As described above, the stirring is preferably performed by appropriately setting the position of the rotating shaft, the shape and length of the stirring blade, etc. so as not to rub the inner wall of the container. For example, it is preferable that the longest distance from the rotating shaft to the end of the stirring blade is set to be less than the shortest length from the rotating shaft to the inner wall of the container.

上記撹拌羽根の形状は、種々のものを用いることができ、例えばプロペラ型、パドル型、タービン型、コーン型、リボン型、スクリュー型等が挙げられる。 Various shapes can be used for the stirring blade, and examples thereof include a propeller type, a paddle type, a turbine type, a cone type, a ribbon type, and a screw type.

上記乾式撹拌において、その周速は、0.01m/S〜150m/Sであることが好ましい。該周速は、より好ましくは、0.015m/S以上であり、更に好ましくは、0.02m/S以上であり、特に好ましくは、1m/S以上である。また、該周速は、より好ましくは、130m/S以下であり、更に好ましくは、120m/S以下であり、特に好ましくは、110m/S以下である。 In the dry stirring, the peripheral speed is preferably 0.01 m / S to 150 m / S. The peripheral speed is more preferably 0.015 m / S or more, still more preferably 0.02 m / S or more, and particularly preferably 1 m / S or more. Further, the peripheral speed is more preferably 130 m / S or less, still more preferably 120 m / S or less, and particularly preferably 110 m / S or less.

上記乾式撹拌の時間は、5秒〜8時間であることが好ましい。5秒以上撹拌することにより、ナノ粒子を合剤中により均一に分散させることができる。また、8時間以下撹拌することにより、撹拌前後で亜鉛含有化合物の平均粒子径が変わるのを抑える効果がより大きくなる。上記乾式撹拌の時間は、より好ましくは、20秒以上であり、更に好ましくは、30秒以上であり、特に好ましくは、50秒以上である。また、上記乾式撹拌の時間は、より好ましくは、6時間以下であり、更に好ましくは、4時間以下であり、特に好ましくは、2時間以下である。上記乾式撹拌の時間は、周速によって適宜設定すればよい。 The dry stirring time is preferably 5 seconds to 8 hours. By stirring for 5 seconds or more, the nanoparticles can be dispersed more uniformly in the mixture. Moreover, the effect which suppresses that the average particle diameter of a zinc containing compound changes before and behind stirring becomes larger by stirring for 8 hours or less. The time for the dry stirring is more preferably 20 seconds or more, still more preferably 30 seconds or more, and particularly preferably 50 seconds or more. Further, the dry stirring time is more preferably 6 hours or less, still more preferably 4 hours or less, and particularly preferably 2 hours or less. What is necessary is just to set the time of the said dry stirring suitably with peripheral speed.

上記亜鉛含有化合物と上記ナノ粒子との乾式撹拌混合工程の後、水や有機溶剤を添加して合剤を製造してもよい。また、亜鉛含有化合物粒子等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よい。更に、亜鉛含有化合物とナノ粒子とを乾式撹拌混合することによって本発明の効果を発揮する限り、湿式法と乾式法とを組み合わせて亜鉛電極用合剤を調製してもよい。例えば、ナノ粒子同士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、亜鉛含有化合物とを乾式法で撹拌混合して、本発明の亜鉛電極用合剤を調製してもよい。また、亜鉛含有化合物とナノ粒子を乾式法で撹拌混合した後、更に有機化合物等を湿式法により撹拌混合するものであってもよい。 After the dry stirring and mixing step of the zinc-containing compound and the nanoparticles, water or an organic solvent may be added to produce a mixture. Moreover, operations such as sieving may be performed in order to align the zinc-containing compound particles and the like with a desired particle diameter. Furthermore, as long as the effect of the present invention is exhibited by dry stirring and mixing the zinc-containing compound and the nanoparticles, the wet electrode method and the dry method may be combined to prepare a zinc electrode mixture. For example, after the nanoparticles are mixed by a wet method, a solid mixture obtained by removing liquid components by drying and a zinc-containing compound are stirred and mixed by a dry method to obtain the zinc electrode mixture of the present invention. It may be prepared. Alternatively, the zinc-containing compound and the nanoparticles may be stirred and mixed by a dry method, and then an organic compound or the like may be further stirred and mixed by a wet method.

上記亜鉛含有化合物は、例えば、酸化亜鉛、亜鉛金属、亜鉛末、亜鉛繊維、水酸化亜鉛や、硫化亜鉛・テトラヒドロキシ亜鉛アルカリ金属塩・テトラヒドロキシ亜鉛アルカリ土類金属塩・フッ化亜鉛等の亜鉛ハロゲン化物・亜鉛カルボキシラート化合物・亜鉛合金・ホウ酸亜鉛・リン酸亜鉛・リン酸水素亜鉛・ケイ酸亜鉛・アルミン酸亜鉛・炭酸塩・炭酸水素塩・硝酸塩・硫酸塩等に代表される周期表の第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つの元素を有する亜鉛(合金)化合物、有機亜鉛化合物、及び、亜鉛化合物塩等が挙げられる。これらの中でも、酸化亜鉛、亜鉛金属、亜鉛末、亜鉛繊維、水酸化亜鉛、テトラヒドロキシ亜鉛アルカリ金属塩、テトラヒドロキシ亜鉛アルカリ土類金属塩、フッ化亜鉛等の亜鉛ハロゲン化物、亜鉛カルボキシラート化合物、亜鉛合金、ホウ酸亜鉛、リン酸亜鉛、ケイ酸亜鉛、アルミン酸亜鉛、炭酸亜鉛がより好ましい。更に好ましくは、酸化亜鉛である。 Examples of the zinc-containing compound include zinc oxide, zinc metal, zinc powder, zinc fiber, zinc hydroxide, zinc sulfide, tetrahydroxy zinc alkali metal salt, tetrahydroxy zinc alkaline earth metal salt, zinc fluoride, and the like. Periodic table represented by halides, zinc carboxylate compounds, zinc alloys, zinc borate, zinc phosphate, zinc hydrogen phosphate, zinc silicate, zinc aluminate, carbonate, bicarbonate, nitrate, sulfate, etc. Zinc (alloy) compounds, organic zinc compounds, zinc compound salts and the like having at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Groups 1 to 17 of the above. Among these, zinc oxide, zinc metal, zinc powder, zinc fiber, zinc hydroxide, tetrahydroxy zinc alkali metal salt, tetrahydroxy zinc alkaline earth metal salt, zinc fluoride such as zinc fluoride, zinc carboxylate compound, Zinc alloys, zinc borate, zinc phosphate, zinc silicate, zinc aluminate, and zinc carbonate are more preferred. More preferred is zinc oxide.

なお、上記亜鉛含有化合物の粒子の形状としては、粉状、粒状、鱗片状、繊維状、顆粒状、多面体状、ロッド状、直方状、円柱状等が挙げられるが、例えば粒状が好ましい。 Examples of the shape of the particles of the zinc-containing compound include powder, granules, scales, fibers, granules, polyhedrons, rods, rectangular parallelepipeds, cylinders, and the like.

本発明の亜鉛電極用合剤における上記亜鉛含有化合物の平均粒子径は、0.6μm以上である。上記亜鉛含有化合物の平均粒子径は、より好ましくは、0.61μm以上であり、更に好ましくは、0.62μm以上である。また、上記亜鉛含有化合物の平均粒子径は、好ましくは、100μm以下であり、より好ましくは、10μm以下であり、更に好ましくは、5μm以下であり、更により好ましくは、3μm以下であり、特に好ましくは、2.5μm以下である。
上記亜鉛含有化合物の平均粒子径は、JSM−7600FA(製品名:日本電子株式会社製走査型電子顕微鏡)を用いて、亜鉛電極合剤中の異なる10か所において、各々の箇所につき任意の亜鉛含有化合物粒子を合計20個選択し、その粒子径を計測し平均して求めることができる。また、該平均粒子径は、上記顕微鏡(SEM)により観察した粒子の形状から、直方体状の場合には、最も長い辺の長さを粒子径とし、また、その他の、円柱状・球状・曲面含有状・多面体状・鱗片状・ロッド状等の形状の場合には、該粒子のある一つの部分を底面に置き、それに対してアスペクト比が最も大きくなるような方向から投影した時にできる二次元の形において、ある一点から他の一点へ最も長く結ぶ辺の長さを粒子径とする。
The average particle size of the zinc-containing compound in the zinc electrode mixture of the present invention is 0.6 μm or more. The average particle diameter of the zinc-containing compound is more preferably 0.61 μm or more, and still more preferably 0.62 μm or more. The average particle size of the zinc-containing compound is preferably 100 μm or less, more preferably 10 μm or less, still more preferably 5 μm or less, and even more preferably 3 μm or less, particularly preferably. Is 2.5 μm or less.
The average particle size of the zinc-containing compound is any zinc at 10 different locations in the zinc electrode mixture using JSM-7600FA (product name: scanning electron microscope manufactured by JEOL Ltd.). A total of 20 contained compound particles can be selected, and the particle diameter can be measured and averaged. In addition, the average particle diameter is determined from the shape of the particles observed with the microscope (SEM), in the case of a rectangular parallelepiped, the length of the longest side is the particle diameter, and other cylindrical, spherical, and curved surfaces In the case of inclusions, polyhedra, scales, rods, etc., a two-dimensional shape created when one part of the particles is placed on the bottom and projected from the direction that maximizes the aspect ratio In this form, the length of the side connecting the longest point from one point to the other point is defined as the particle diameter.

また本発明の亜鉛電極用合剤において、上記亜鉛含有化合物、及び、後述するナノ粒子の合計量100質量%中、粒子径0.6μm未満の粒子の割合が60質量%以下であることが好ましい。当該粒子の割合は、より好ましくは55質量%以下であり、更に好ましくは50質量%以下である。
上記粒子の割合は、亜鉛電極合剤中の亜鉛含有化合物やその他の粒子を、分散剤であるヘキサメタリン酸ナトリウムを0.1%添加したイオン交換水に加えて5分間超音波照射分散した後に、HORIBA製 レーザー回折/散乱式 粒子径分布測定装置 LA−950により測定することができる。
混合前の原料の亜鉛含有化合物の平均粒子径や上記ナノ粒子の割合、及び、亜鉛含有化合物と上記ナノ粒子との混合条件を適宜設定することにより、上記合剤中の亜鉛含有化合物の平均粒子径や上記粒子径0.6μm未満の粒子の割合を所望の範囲内に調整することができる。
In the zinc electrode mixture of the present invention, the proportion of particles having a particle diameter of less than 0.6 μm is preferably 60% by mass or less in the total amount of 100% by mass of the zinc-containing compound and nanoparticles described later. . The ratio of the particles is more preferably 55% by mass or less, and still more preferably 50% by mass or less.
The ratio of the above particles was determined by adding the zinc-containing compound and other particles in the zinc electrode mixture to ion-exchanged water to which 0.1% of sodium hexametaphosphate as a dispersant was added and ultrasonically irradiating and dispersing for 5 minutes. It can be measured by a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring apparatus LA-950 manufactured by HORIBA.
By appropriately setting the average particle size of the raw material zinc-containing compound before mixing, the ratio of the nanoparticles, and the mixing conditions of the zinc-containing compound and the nanoparticles, the average particles of the zinc-containing compound in the mixture It is possible to adjust the diameter and the proportion of particles having a particle diameter of less than 0.6 μm within a desired range.

上記亜鉛含有化合物の粒子は、比表面積が0.01m/g以上であることが好ましい。比表面積としてより好ましくは、0.1m/g以上であり、更に好ましくは、0.2m/g以上である。また、該比表面積は、20m/g以下であることが好ましい。
上記比表面積は、比表面積測定装置により測定することができる。
The zinc-containing compound particles preferably have a specific surface area of 0.01 m 2 / g or more. More preferably, it is 0.1 m < 2 > / g or more as a specific surface area, More preferably, it is 0.2 m < 2 > / g or more. Moreover, it is preferable that this specific surface area is 20 m < 2 > / g or less.
The specific surface area can be measured by a specific surface area measuring device.

上記亜鉛含有化合物の粒子のアスペクト比(縦/横)は、例えば、上記亜鉛含有化合物の粒子が直方状・円柱状・球状・曲面含有状・多面体状、鱗片状やロッド状等で測定可能な場合には、好ましくは1.1〜100000、より好ましくは1.2〜50000、更に好ましくは1.5〜10000である。上記平均粒子径及びアスペクト比を満たす粒子を含まない場合には、負極活物質の形状変化や不動態形成に伴う充放電サイクル特性の低下や、充電状態時や充電状態での保存時における自己放電が起こりやすくなる等の可能性がある。
上記アスペクト比(縦/横)は、TEMやSEMにより観察した粒子の形状から、直方状の場合には、最も長い辺を縦、2番目に長い辺を横として、縦の長さを横の長さで除することにより求めることができる。円柱状・球状・曲面含有状・多面体状等の場合には、アスペクト比が最も大きくなるように、ある一つの部分を底面に置き、それをアスペクト比が最も大きくなるような方向から投影した時にできる二次元の形において、ある一点から最も離れた一点の長さを測定し、その最も長い辺を縦、縦の中心点を通る直線のうち最も短い辺を横として、縦の長さを横の長さで除することにより求めることができる。
The aspect ratio (vertical / horizontal) of the particles of the zinc-containing compound can be measured, for example, when the particles of the zinc-containing compound are rectangular, columnar, spherical, curved surface-containing, polyhedral, scaly or rod-like. In some cases, it is preferably 1.1 to 100,000, more preferably 1.2 to 50,000, and still more preferably 1.5 to 10,000. When particles that satisfy the above average particle diameter and aspect ratio are not included, the charge / discharge cycle characteristics deteriorate due to the shape change and passivation formation of the negative electrode active material, and self-discharge during charging and storage in the charged state May be likely to occur.
The aspect ratio (vertical / horizontal) is determined from the shape of particles observed by TEM or SEM. In the case of a rectangular shape, the longest side is vertical, the second longest side is horizontal, and the vertical length is horizontal. It can be obtained by dividing by the length. In the case of a cylinder, sphere, curved surface, polyhedron, etc., when a certain part is placed on the bottom so that the aspect ratio is maximized, it is projected from the direction that maximizes the aspect ratio. Measure the length of a point farthest away from a point in a two-dimensional shape that can be made, with the longest side as the vertical, the shortest side of the straight line passing through the vertical center point as the horizontal, and the vertical length as the horizontal It can be obtained by dividing by the length of.

本発明の亜鉛電極用合剤100質量%に対して、亜鉛含有化合物の含有量が30質量%以上であることが好ましい。より好ましくは、40質量%以上であり、更に好ましくは、50質量%以上であり、一層好ましくは、70質量%以上であり、特に好ましくは、80質量%以上である。また、亜鉛含有化合物の含有量が99質量%以下であることが好ましい。より好ましくは、98質量%以下であり、更に好ましくは、97質量%以下である。ここで、亜鉛含有化合物の含有量の計算における亜鉛電極用合剤の質量は、合剤の固形分の質量であり、合剤中の溶媒の量は含めないものとする。
なお、本発明の亜鉛電極用合剤は、亜鉛含有化合物を含む限り、その他の活物質として作用する成分を含んでいてもよい。
It is preferable that content of a zinc containing compound is 30 mass% or more with respect to 100 mass% of the mixture for zinc electrodes of this invention. More preferably, it is 40 mass% or more, More preferably, it is 50 mass% or more, More preferably, it is 70 mass% or more, Most preferably, it is 80 mass% or more. Moreover, it is preferable that content of a zinc containing compound is 99 mass% or less. More preferably, it is 98 mass% or less, More preferably, it is 97 mass% or less. Here, the mass of the zinc electrode mixture in the calculation of the content of the zinc-containing compound is the mass of the solid content of the mixture, and does not include the amount of the solvent in the mixture.
In addition, the mixture for zinc electrodes of this invention may contain the component which acts as another active material, as long as it contains a zinc containing compound.

上記ナノ粒子は、周期表の第1族〜第5族、第11族、及び、第13族〜第17族からなる群より選ばれる元素を含むものである。上記ナノ粒子により、活物質の形態変化・不動態形成に起因する電池性能の劣化や、充電状態時の自己放電、水の分解による水素の発生等を効果的に抑制することが可能となり、レート特性、二次電池においては、クーロン効率、充放電サイクル特性が更に向上する。電池の保存安定性を格段に向上する働きも担う。 The nanoparticles include an element selected from the group consisting of Group 1 to Group 5, Group 11 and Group 13 to Group 17 of the periodic table. The above nanoparticles enable effective suppression of battery performance deterioration due to active material shape change / passive formation, self-discharge during charging, hydrogen generation due to water decomposition, etc. In the characteristics and secondary battery, Coulomb efficiency and charge / discharge cycle characteristics are further improved. It also serves to significantly improve the storage stability of the battery.

上記周期表の第1族〜第5族、第11族、及び、第13族〜第17族に属する元素からなる群より選択される少なくとも1つの元素を有する単体及び/又は化合物としては、Ag、Al、Au、Ba、B、Be、Bi、Ca、Ce、Cs、Cu、F、Ga、Ge、Hf、In、K、Li、Mg、Na、Nb、Pb、Rb、Sc、Si、P、S、Se、Sn、Sr、Sb、Ta、Te、Ti、Tl、V、Y、Zr、ランタノイド等の周期表の第1族〜第5族、第11族、及び、第13族〜第17族に属する元素からなる群より選択される少なくとも1つの元素の酸化物;水酸化物;層状複水酸化物;硫化物;ハロゲン化合物;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;亜硫酸化合物;硫酸化合物;スルホン酸化合物;ケイ酸化合物;アルミン酸化合物;リン酸化合物;リン酸水素化合物;ホウ酸化合物;オニウム塩;アンモニウム塩;固溶体;金属単体;合金等が挙げられる。これら元素は、酸化亜鉛にドープされたり、亜鉛含有化合物や導電助剤に含まれたりしてもよい。
これらの中でも、周期表の第1族〜第5族、第11族、及び、第13族〜第17族に属する元素からなる群より選択される少なくとも1つの元素の酸化物、水酸化物、層状複水酸化物、ハロゲン化合物、カルボキシラート化合物、炭酸化合物、硫酸化合物、スルホン酸化合物、ケイ酸化合物、リン酸化合物、ホウ酸化合物、オニウム塩、アンモニウム塩、固溶体、金属単体、合金、窒化物、セラミックが好ましい。より好ましくは、周期表の第1族〜第5族、第11族、及び、第13族〜第17族に属する元素からなる群より選択される少なくとも1つの元素の酸化物である。更に好ましくは、周期表の第3族〜第5族、及び、第13族〜第15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つの元素の酸化物である。
As a simple substance and / or a compound having at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Groups 1 to 5, 11 and 13 to 17 of the periodic table, Ag is used. Al, Au, Ba, B, Be, Bi, Ca, Ce, Cs, Cu, F, Ga, Ge, Hf, In, K, Li, Mg, Na, Nb, Pb, Rb, Sc, Si, P , S, Se, Sn, Sr, Sb, Ta, Te, Ti, Tl, V, Y, Zr, Group 1 to Group 5, Group 11 to Group 13 of the Periodic Table An oxide of at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Group 17; hydroxide; layered double hydroxide; sulfide; halogen compound; carboxylate compound; carbonate compound; Sulfurous acid compound; Sulfuric acid compound; Sulfonic acid compound Silicate compounds; aluminate compounds; phosphoric acid compounds; hydrogen phosphate compound; boric acid compound; onium salts; ammonium salts; solid solution; simple metal; alloys. These elements may be doped in zinc oxide, or may be contained in a zinc-containing compound or a conductive additive.
Among these, oxides, hydroxides of at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Group 1 to Group 5, Group 11 and Group 13 to Group 17 of the Periodic Table, Layered double hydroxide, halogen compound, carboxylate compound, carbonic acid compound, sulfuric acid compound, sulfonic acid compound, silicic acid compound, phosphoric acid compound, boric acid compound, onium salt, ammonium salt, solid solution, simple metal, alloy, nitride Ceramic is preferred. More preferably, it is an oxide of at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Group 1 to Group 5, Group 11 and Group 13 to Group 17 of the periodic table. More preferably, it is an oxide of at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Groups 3 to 5 and Groups 13 to 15 of the periodic table.

上記周期表の第1族〜第5族、第11族、及び、第13族〜第17族に属する元素からなる群より選択される少なくとも1つの元素を有する単体及び/又は化合物における元素としては、Ag、Al、Au、Ba、B、Be、Bi、Ca、Ce、Cs、Cu、F、Ga、Ge、Hf、In、K、Li、Mg、Na、Nb、Pb、Rb、Sc、Si、P、S、Se、Sn、Sr、Sb、Ta、Te、Ti、Tl、V、Y、Zr、ランタノイド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、Ba、B、Bi、Ca、Ce、Cs、Cu、F、Ga、Ge、In、K、Li、Mg、Na、Nb、Pb、Sc、Si、P、S、Sn、Sr、Sb、Ta、Te、Ti、Tl、Y、Zr、ランタノイド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。 As an element in a simple substance and / or a compound having at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Group 1 to Group 5, Group 11 and Group 13 to Group 17 of the periodic table , Ag, Al, Au, Ba, B, Be, Bi, Ca, Ce, Cs, Cu, F, Ga, Ge, Hf, In, K, Li, Mg, Na, Nb, Pb, Rb, Sc, Si P, S, Se, Sn, Sr, Sb, Ta, Te, Ti, Tl, V, Y, Zr, and at least one element selected from the group consisting of lanthanoids are preferred. More preferable elements are Ag, Al, Au, Ba, B, Bi, Ca, Ce, Cs, Cu, F, Ga, Ge, In, K, Li, Mg, Na, Nb, Pb, Sc, Si, P , S, Sn, Sr, Sb, Ta, Te, Ti, Tl, Y, Zr, and at least one element selected from the group consisting of lanthanoids.

上記周期表の第1族〜第5族、第11族、及び、第13族〜第17族に属する元素からなる群より選択される少なくとも1つの元素を有する単体及び/又は化合物としては、例えば具体的には、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、酸化ランタン・酸化セリウム・セリウム含有複合酸化物・セリウム含有固溶体・酸化イッテルビウム等の酸化ランタノイド、酸化セシウム、酸化ガリウム、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、酸化リチウム、酸化マグネシウム、マグネシウム含有複合酸化物、酸化ナトリウム、酸化ニオブ、酸化鉛、酸化リン、酸化錫、酸化スカンジウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化スカンジウム等で安定化した酸化ジルコニウム、酸化イットリウム等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、酸化ゲルマニウム、酸化ルビジウム、酸化ケイ素、酸化ストロンチウム、酸化テルル、酸化バナジウム、酸化タリウム、金、銀、銅、酸化銅、水酸化アルミニウム、水酸化バリウム、水酸化ビスマス、水酸化カルシウム、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、水酸化ランタン等の水酸化ランタノイド、水酸化マグネシウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化ルビジウム、水酸化錫、水酸化ストロンチウム、水酸化アンチモン、水酸化チタン、水酸化ジルコニウム、水酸化タリウム、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化スカンジウム、フッ化イットリウム、フッ化ランタノイド、フッ化チタン、塩化銀、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、酢酸セリウム、酢酸セシウム、酢酸ガリウム、酢酸インジウム、酢酸カリウム、酢酸ランタン、酢酸リチウム、酢酸マグネシウム、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、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、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、硝酸セリウム、硝酸セシウム、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、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、ホウ酸カルシウム、ホウ酸バリウム、層状複水酸化物(ハイドロタルサイト等)、粘土化合物、ラポナイト、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、窒化チタンである。 As a simple substance and / or compound having at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Groups 1 to 5, Group 11, and Groups 13 to 17 of the periodic table, for example, Specifically, silver oxide, aluminum oxide, barium oxide, bismuth oxide, bismuth-containing composite oxide, calcium oxide, calcium-containing composite oxide, lanthanum oxide, cerium oxide, cerium-containing composite oxide, cerium-containing solid solution, ytterbium oxide Lanthanoid oxides such as cesium oxide, gallium oxide, indium oxide, indium-containing composite oxide, potassium oxide, lithium oxide, magnesium oxide, magnesium-containing composite oxide, sodium oxide, niobium oxide, lead oxide, phosphorus oxide, tin oxide, Scandium oxide, antimony oxide, titanium oxide, yttrium oxide Zirconium oxide, zirconium oxide stabilized with scandium oxide, zirconium oxide stabilized with yttrium oxide, zirconium-containing composite oxide, germanium oxide, rubidium oxide, silicon oxide, strontium oxide, tellurium oxide, vanadium oxide, thallium oxide, Lanthanoid hydroxides such as gold, silver, copper, copper oxide, aluminum hydroxide, barium hydroxide, bismuth hydroxide, calcium hydroxide, cerium hydroxide, cesium hydroxide, indium hydroxide, potassium hydroxide, lanthanum hydroxide, Magnesium hydroxide, lithium hydroxide, sodium hydroxide, rubidium hydroxide, tin hydroxide, strontium hydroxide, antimony hydroxide, titanium hydroxide, zirconium hydroxide, thallium hydroxide, lithium fluoride, sodium fluoride, fluoride potassium Magnesium fluoride, calcium fluoride, barium fluoride, scandium fluoride, yttrium fluoride, lanthanoid fluoride, titanium fluoride, silver chloride, lithium chloride, magnesium chloride, sodium chloride, rubidium chloride, tin chloride, silver acetate, acetic acid Barium, bismuth acetate, calcium acetate, calcium tartrate, calcium glutamate, cerium acetate, cesium acetate, gallium acetate, indium acetate, potassium acetate, lanthanum acetate, lithium acetate, magnesium acetate, sodium acetate, sodium tartrate, sodium glutamate, niobium acetate, Neodymium acetate, lead acetate, rubidium acetate, tin acetate, strontium acetate, antimony acetate, tellurium acetate, silver carbonate, aluminum carbonate, barium carbonate, bismuth carbonate, calcium 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, vanadium sulfate , Zirconium sulfate, calcium lignin sulfonate, aluminum nitrate, barium nitrate, bismuth nitrate, calcium nitrate, cerium nitrate, cesium nitrate, gallium nitrate, indium nitrate, potassium nitrate, glass Lanthanum, 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, calcium silicate, magnesium silicate, Barium silicate, potassium phosphate, calcium phosphate, magnesium phosphate, barium phosphate, calcium borate, barium borate, layered double hydroxide (hydrotalcite etc.), clay compound, laponite, hydroxyapatite, cerium oxide-oxidation Solid solutions such as zirconium, ettringite, cement, and titanium nitride.

上記ナノ粒子は、粒子径が100nm以下の粒子を含むものであればよい。これにより、レート特性、充放電サイクル特性等の性能を向上することができる。
本発明において、上記ナノ粒子の平均粒子径は、100nm以下であることが好ましい。より好ましくは、90nm以下であり、更に好ましくは、80nm以下であり、特に好ましくは、70nm以下である。また、上記ナノ粒子の平均粒子径が、1nm以上であることが好ましい。より好ましくは、5nm以上であり、更に好ましくは、7nm以上であり、特に好ましくは、10nm以上である。
上記平均粒子径は、粒度分布測定装置を用いて測定することができる。
The said nanoparticle should just contain a particle | grain with a particle diameter of 100 nm or less. Thereby, performances such as rate characteristics and charge / discharge cycle characteristics can be improved.
In the present invention, the average particle size of the nanoparticles is preferably 100 nm or less. More preferably, it is 90 nm or less, More preferably, it is 80 nm or less, Most preferably, it is 70 nm or less. Moreover, it is preferable that the average particle diameter of the said nanoparticle is 1 nm or more. More preferably, it is 5 nm or more, More preferably, it is 7 nm or more, Especially preferably, it is 10 nm or more.
The average particle diameter can be measured using a particle size distribution measuring device.

上記ナノ粒子は、比表面積が0.01m/g以上であることが好ましい。より好ましくは、0.1m/g以上であり、更に好ましくは、1m/g以上であり、特に好ましくは、2m/g以上である。また、該比表面積は、500m/g以下であることが好ましい。より好ましくは、300m/g以下であり、更に好ましくは、200m/g以下であり、特に好ましくは、100m/g以下である。
上記比表面積は、比表面積測定装置により測定することができる。
The nanoparticles preferably have a specific surface area of 0.01 m 2 / g or more. More preferably, it is not 0.1 m 2 / g or more, further preferably not 1 m 2 / g or more, and particularly preferably 2m 2 / g or more. Moreover, it is preferable that this specific surface area is 500 m < 2 > / g or less. More preferably, it is 300 m < 2 > / g or less, More preferably, it is 200 m < 2 > / g or less, Most preferably, it is 100 m < 2 > / g or less.
The specific surface area can be measured by a specific surface area measuring device.

なお、上記ナノ粒子の割合は、亜鉛電極用合剤100質量%に対して、0.01〜60質量%であることが好ましい。0.01質量%以上であることにより、電池のレート特性を向上し、二次電池においては充放電サイクル特性を向上する効果をより充分に発揮できる。上記ナノ粒子の割合は、より好ましくは、0.05質量%以上であり、更に好ましくは、0.1質量%以上であり、一層好ましくは、1質量%以上であり、特に好ましくは、2質量%以上である。また、上記ナノ粒子の割合は、より好ましくは、40質量%以下であり、更に好ましくは、25質量%以下であり、一層好ましくは、15質量%以下であり、特に好ましくは、10質量%以下である。 In addition, it is preferable that the ratio of the said nanoparticle is 0.01-60 mass% with respect to 100 mass% of mixture for zinc electrodes. By being 0.01 mass% or more, the rate characteristic of a battery can be improved and the effect of improving charge / discharge cycle characteristics can be more sufficiently exhibited in a secondary battery. The proportion of the nanoparticles is more preferably 0.05% by mass or more, still more preferably 0.1% by mass or more, still more preferably 1% by mass or more, and particularly preferably 2% by mass. % Or more. Further, the ratio of the nanoparticles is more preferably 40% by mass or less, still more preferably 25% by mass or less, still more preferably 15% by mass or less, and particularly preferably 10% by mass or less. It is.

本発明の亜鉛電極用合剤は、上述した亜鉛含有化合物、ナノ粒子以外に、更に導電助剤を含むものであってもよい。
上記導電助剤としては、例えば、導電性カーボン、金属亜鉛、導電性セラミック等を用いることができる。導電性カーボンとしては、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、炭素繊維、ファイバー状カーボン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、バルカン、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等が挙げられる。これらの中でも、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、炭素繊維、ファイバー状カーボン、カーボンナノチューブ、バルカン、ケッチェンブラック、アセチレンブラックが好ましい。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と同様のものであってもよく、表面を他元素やカーボン等で処理されたものであってもよいし、合金化されていてもよい。また、固溶体であってもよい。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。上記金属亜鉛は活物質としても働くことが可能である。言い換えれば、電池の使用の過程で、導電助剤である金属亜鉛は酸化還元反応をおこなって活物質としても機能する。なお、同様に、電池の使用の過程で、活物質である亜鉛含有化合物から生成する金属亜鉛は導電助剤としても機能する。負極等の電極の調製段階で合剤として加える金属亜鉛及び亜鉛含有化合物は、電池の使用の過程では、活物質かつ導電助剤として実質的に機能する。
The zinc electrode mixture of the present invention may further contain a conductive additive in addition to the above-described zinc-containing compound and nanoparticles.
Examples of the conductive auxiliary agent include conductive carbon, metallic zinc, and conductive ceramic. Conductive carbon includes graphite, glassy carbon, amorphous carbon, graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, carbon nanofoam, activated carbon, graphene, nanographene, graphene nanoribbon, fullerene, carbon black, carbon fiber, fibrous carbon, carbon Nanotubes, carbon nanohorns, Vulcan, ketjen black, acetylene black and the like can be mentioned. Among these, graphite, graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, graphene, carbon black, carbon fiber, fibrous carbon, carbon nanotube, Vulcan, Ketjen black, and acetylene black are preferable. In addition, the metal zinc may be the same as that used in an actual battery such as an alkaline battery or an air battery, or may have a surface treated with other elements or carbon, or an alloy. It may be made. Moreover, a solid solution may be sufficient. The said conductive support agent can be used by 1 type, or 2 or more types. The metallic zinc can also act as an active material. In other words, in the process of using the battery, metallic zinc, which is a conductive additive, performs a redox reaction and functions as an active material. Similarly, in the process of using the battery, metallic zinc produced from a zinc-containing compound as an active material also functions as a conductive additive. Metal zinc and a zinc-containing compound added as a mixture in the preparation stage of an electrode such as a negative electrode substantially function as an active material and a conductive aid in the process of using the battery.

上記導電助剤を配合する場合は、当該配合量としては、亜鉛電極用合剤100質量%に対して、0.0001〜40質量%であることが好ましい。導電助剤の配合量がこのような範囲であると、亜鉛電極用合剤から形成される亜鉛電極が、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、0.0005〜20質量%であり、更に好ましくは、0.001〜15質量%である。 When blending the conductive auxiliary, the blending amount is preferably 0.0001 to 40% by mass with respect to 100% by mass of the zinc electrode mixture. When the blending amount of the conductive auxiliary is within such a range, better battery performance is exhibited when the zinc electrode formed from the zinc electrode mixture is used as the negative electrode of the battery. More preferably, it is 0.0005-20 mass%, More preferably, it is 0.001-15 mass%.

本発明の亜鉛電極用合剤は、亜鉛含有化合物等の活物質、ナノ粒子、導電助剤以外の他の成分を更に混合して得られたものであってもよい。
例えば、本発明の亜鉛電極用合剤は、亜鉛含有化合物等の活物質、ナノ粒子の均一分散体に対し、更に有機化合物及び/又は有機化合物塩を混合して得られたものであってもよい。有機化合物及び/又は有機化合物塩は、本発明に係るナノ粒子等の分散性を向上させると共に、亜鉛含有化合物粒子同士や該粒子と集電体とを効率よく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や不動態形成の抑制、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、亜鉛極活物質の形態変化や不動態形成及び腐食反応、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等の亜鉛含有化合物上の表面を好適に覆ったり吸着したり、又は、酸化亜鉛等の亜鉛含有化合物との化学的な相互作用が発現すること等に由来するものと考えられる。すなわち、本発明の亜鉛電極用合剤が、更に有機化合物、及び/又は、有機化合物塩を含むこともまた、本発明の好適な実施形態の1つである。
The mixture for a zinc electrode of the present invention may be obtained by further mixing other components other than an active material such as a zinc-containing compound, nanoparticles, and a conductive additive.
For example, the zinc electrode mixture of the present invention may be obtained by further mixing an organic compound and / or an organic compound salt with an active material such as a zinc-containing compound and a uniform dispersion of nanoparticles. Good. The organic compound and / or the organic compound salt improves the dispersibility of the nanoparticle and the like according to the present invention, and also efficiently binds the zinc-containing compound particles to each other and to the current collector. It works as a material that exhibits effects such as adhesives, suppression of active material shape change and passive formation of zinc electrode, suppression of active material dissolution, improvement of hydrophilicity / hydrophobicity balance, improvement of anion conductivity, and improvement of electron conductivity. Expected, and when water-containing electrolyte is used, side reactions during charge and discharge when water decomposition reaction proceeds and hydrogen is generated, which can usually occur thermodynamically, change in form of zinc electrode active material In addition, it suppresses self-discharge during charge formation and corrosion reaction and during storage in a charged state or in a charged state, thereby significantly improving charge / discharge characteristics, coulomb efficiency, and storage stability of the battery. One of the factors of this effect is that the organic compound or organic compound salt suitably covers or adsorbs the surface of the zinc-containing compound such as zinc oxide, or chemically interacts with the zinc-containing compound such as zinc oxide. It is thought to be derived from the fact that the action is manifested. That is, it is also one of preferred embodiments of the present invention that the zinc electrode mixture of the present invention further contains an organic compound and / or an organic compound salt.

上記有機化合物、有機化合物塩としては、例えば、炭化水素部位含有ポリマー;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;アミド基含有ポリマー;イミド基含有ポリマー;カルボキシル基含有ポリマー;カルボン酸塩含有ポリマー;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;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;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;人工ゴム;糖類;アミン基含有ポリマー;カルバメート基部位含有ポリマー;カルバミド基部位含有ポリマー;エポキシ基部位含有ポリマー;複素環、及び/又は、イオン化した複素環部位含有ポリマー;ポリマーアロイ;ヘテロ原子含有ポリマー;低分子量界面活性剤等が挙げられる。 Examples of the organic compound and organic compound salt include hydrocarbon moiety-containing polymer; aromatic group-containing polymer; ether group-containing polymer; hydroxyl group-containing polymer; amide group-containing polymer; imide group-containing polymer; carboxyl group-containing polymer; Salt-containing polymers; Halogen-containing polymers; Polymers bonded by ring opening of epoxy groups such as epoxy resins; Sulfonate moiety-containing polymers; Quaternary ammonium salt and quaternary phosphonium salt-containing polymers; Cations and anions Ion exchange polymers used for exchange membranes, etc .; natural rubber; artificial rubber; sugars; amine group-containing polymers; carbamate group site-containing polymers; carbamide group site-containing polymers; epoxy group site-containing polymers; , Ionized heterocyclic moiety-containing polymer; polymer Alloy; heteroatom-containing polymer; low molecular weight surfactants, and the like.

本発明の亜鉛電極用合剤が、更に他の成分を含む場合、その配合量は、亜鉛電極用合剤中の亜鉛含有化合物100質量%に対して、0.01〜100質量%であることが好ましい。より好ましくは、0.05〜80質量%であり、更に好ましくは、0.1〜60質量%である。
また、上記他の成分に含まれる、有機化合物、有機化合物塩のいずれかに該当するものの総量の割合が、他の成分の全量100質量%に対して、0.1質量%以上であることが好ましく、より好ましくは、0.5質量%以上であり、更に好ましくは、1.0質量%以上である。上限値として好ましくは、100質量%である。
When the zinc electrode mixture of the present invention further contains other components, the blending amount thereof is 0.01 to 100% by mass with respect to 100% by mass of the zinc-containing compound in the zinc electrode mixture. Is preferred. More preferably, it is 0.05-80 mass%, More preferably, it is 0.1-60 mass%.
In addition, the ratio of the total amount of the organic compound or the organic compound salt contained in the other component is 0.1% by mass or more with respect to 100% by mass of the total amount of the other components. More preferably, it is 0.5 mass% or more, More preferably, it is 1.0 mass% or more. The upper limit is preferably 100% by mass.

本発明の亜鉛電極用合剤を得るための亜鉛電極用合剤の製造方法もまた、本発明の1つである。本発明の製造方法における乾式撹拌混合は、従来の湿式法での混合とは異なり、混合による粒子の大きさ、形状の変化が小さいものである。なお、本発明の亜鉛電極用合剤の製造方法、当該製造方法により得られる亜鉛電極用合剤の好ましい構成は、本発明の亜鉛電極用合剤に関して上述した好ましい構成と同様である。 The method for producing a zinc electrode mixture for obtaining the zinc electrode mixture of the present invention is also one aspect of the present invention. Unlike the mixing by the conventional wet method, the dry stirring and mixing in the production method of the present invention has a small change in the size and shape of the particles due to the mixing. In addition, the preferable structure of the manufacturing method of the mixture for zinc electrodes of this invention and the mixture for zinc electrodes obtained by the said manufacturing method is the same as the preferable structure mentioned above regarding the mixture for zinc electrodes of this invention.

本発明の亜鉛電極用合剤を用いて構成される亜鉛電極もまた、本発明の1つである。なお、該亜鉛電極は、通常、集電体と、亜鉛電極用合剤を用いて該集電体上に形成される活物質層とを含んで構成される。なお、固体電解質やアニオン伝導性材料を活物質層上、及び/又は、該層内に導入してもよい。本発明の亜鉛電極は、亜鉛負極であることが好ましい。 A zinc electrode constructed using the zinc electrode mixture of the present invention is also one aspect of the present invention. In addition, this zinc electrode is normally comprised including the electrical power collector and the active material layer formed on this electrical power collector using the mixture for zinc electrodes. A solid electrolyte or an anion conductive material may be introduced on and / or into the active material layer. The zinc electrode of the present invention is preferably a zinc negative electrode.

上記亜鉛電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。上述した方法により得られた本発明の亜鉛電極用合剤(混合物)を、上記有機化合物や有機化合物塩からなる群より選択される少なくとも1つの化合物、及び/又は、水や、N−メチルピロリドン等の有機溶剤といった溶媒と共に混練機等により混練する。次に得られたスラリー又はペースト混合物を集電体上に、できる限り膜厚が一定になるように塗工・圧着・接着・溶融・圧延・延伸等する。なお、集電体としては、例えば、(電解)銅箔;銅メッシュ(エキスパンドメタル);発泡銅;パンチング銅;真鍮等の銅合金;真鍮箔;真鍮メッシュ(エキスパンドメタル);発泡真鍮;パンチング真鍮;ニッケル箔;耐食性ニッケル;ニッケルメッシュ(エキスパンドメタル);パンチングニッケル;金属亜鉛;耐食性金属亜鉛;亜鉛箔;亜鉛メッシュ(エキスパンドメタル);(パンチング)鋼板;Ni・Zn・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・真鍮等を添加したか、これらによりメッキされた(電解)銅箔・銅メッシュ(エキスパンドメタル)・発泡銅・パンチング銅・真鍮等の銅合金・真鍮箔・真鍮メッシュ(エキスパンドメタル)・発泡真鍮・パンチング真鍮・ニッケル箔・耐食性ニッケル・ニッケルメッシュ(エキスパンドメタル)・パンチングニッケル・金属亜鉛・耐食性金属亜鉛・亜鉛箔・亜鉛メッシュ(エキスパンドメタル)・(パンチング)鋼板・不織布;銀;アルカリ電池や空気亜鉛電池に集電体や容器として使用される材料等が挙げられる。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、接着、溶融、圧延又は延伸等してもよいし、両面・全面に塗工、圧着、接着、溶融、圧延又は延伸等してもよい。塗工後、0〜400℃で乾燥する。乾燥温度としてより好ましくは、15〜380℃である。乾燥時間は、4〜48時間であることが好ましい。乾燥は真空乾燥や減圧乾燥を行ってもよい。また、乾燥後に常圧〜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、常圧〜15tの圧力である。プレス時に、10〜400℃の温度をかけてもよい。また、プレス工程は1回であってもよいし、複数回であってもよい。プレスを行う際に、活物質同士、及び/又は、活物質と結着剤との密着性を向上させ、また、活物質量や活物質層の厚みを調節することも可能である。なお、本発明の亜鉛負極が活物質層上に固体電解質やアニオン伝導性材料を含有する場合は、亜鉛負極合剤を集電体の上に塗工・圧着・接着・溶融・圧延・延伸等して活物質層を調製中、もしくは、その前後に、該活物質層上に固体電解質やアニオン伝導性材料を形成することができる。このようにして得られた亜鉛電極(亜鉛合剤電極)は、レート特性を向上することができ、特に二次電池用負極として使用した場合に、充放電サイクル特性を向上することができる。亜鉛電極の膜厚は1nm〜10000μmであることが好ましい。より好ましくは、10nm〜9000μmであり、更に好ましくは、20nm〜8000μmである。 Examples of the method for preparing the zinc electrode include the following methods. The zinc electrode mixture (mixture) of the present invention obtained by the above-described method is prepared by using at least one compound selected from the group consisting of the above organic compounds and organic compound salts, and / or water and N-methylpyrrolidone. Kneading with a solvent such as an organic solvent using a kneader or the like. Next, the obtained slurry or paste mixture is coated, pressed, bonded, melted, rolled, stretched, etc. on the current collector so that the film thickness is as constant as possible. Examples of the current collector include (electrolytic) copper foil; copper mesh (expanded metal); foamed copper; punched copper; copper alloy such as brass; brass foil; brass mesh (expanded metal); Nickel foil; Corrosion-resistant nickel; Nickel mesh (expanded metal); Punching nickel; Metal zinc; Corrosion-resistant metal zinc; Zinc foil; Zinc mesh (expanded metal); (Punching) steel plate; Ni, Zn, Sn, Pb, Hg, Bi -Copper foil, copper mesh (expanded metal) with added or plated with In, Tl, brass, etc.-Copper alloy such as foamed copper, punched copper, brass, brass foil, brass mesh (expanded metal) ) ・ Foamed brass ・ Punching brass ・ Nickel foil ・ Corrosion resistant nickel ・ Nickel mesh (Expa Metal), punched nickel, metal zinc, corrosion resistant metal zinc, zinc foil, zinc mesh (expanded metal), (punched) steel sheet, non-woven fabric; silver; materials used as current collectors and containers for alkaline batteries and air zinc batteries, etc. Is mentioned. The slurry or paste mixture may be coated, pressed, bonded, melted, rolled or stretched on one side of the current collector, or coated, pressed, bonded, melted, rolled or stretched on both sides or the entire surface. May be. After coating, it is dried at 0 to 400 ° C. More preferably, it is 15-380 degreeC as drying temperature. The drying time is preferably 4 to 48 hours. Drying may be performed by vacuum drying or drying under reduced pressure. Moreover, it is preferable to press with a roll press machine etc. at the pressure of normal pressure-20t after drying. The pressure for pressing is more preferably a pressure of normal pressure to 15 t. You may apply the temperature of 10-400 degreeC at the time of a press. The pressing process may be performed once or a plurality of times. When performing the pressing, the adhesion between the active materials and / or the active material and the binder can be improved, and the amount of the active material and the thickness of the active material layer can be adjusted. In addition, when the zinc negative electrode of the present invention contains a solid electrolyte or an anion conductive material on the active material layer, the zinc negative electrode mixture is applied onto the current collector, crimped, bonded, melted, rolled, stretched, etc. Thus, a solid electrolyte or an anion conductive material can be formed on the active material layer during or before the preparation of the active material layer. Thus, the obtained zinc electrode (zinc mixture electrode) can improve a rate characteristic, and when using as a negative electrode for secondary batteries especially, can improve charging / discharging cycling characteristics. The film thickness of the zinc electrode is preferably 1 nm to 10000 μm. More preferably, it is 10 nm-9000 micrometers, More preferably, it is 20 nm-8000 micrometers.

本発明の亜鉛電極、及び、電解液(電解質)を用いて構成される電池もまた、本発明の1つである。本発明の亜鉛電極が亜鉛負極である場合は、本発明の電池は、本発明の亜鉛負極、正極、及び、電解質を用いて構成される。 A battery comprising the zinc electrode of the present invention and an electrolytic solution (electrolyte) is also one aspect of the present invention. When the zinc electrode of this invention is a zinc negative electrode, the battery of this invention is comprised using the zinc negative electrode of this invention, a positive electrode, and electrolyte.

本発明の電池は、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。セパレーターとして特に制限はないが、不織布、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、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、ビニロン、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、ゲル化合物、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、アニオン伝導性材料等が挙げられる。
上記セパレーターは、1種でも2種以上でも使用することができる。
The battery of the present invention can further use a separator. 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. The separator is not particularly limited, but non-woven fabric, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, cellulose, cellulose acetate, hydroxyalkyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, cellophane, polystyrene, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polychlorinated High molecular weight polymers having micropores such as vinyl, polyamide, vinylon, and poly (meth) acrylic acid, copolymers thereof, gel compounds, ion-exchange membrane polymers, copolymers thereof, cyclized polymers, and copolymers thereof Polymers, poly (meth) acrylate-containing polymers and their copolymers, sulfonate-containing polymers and their copolymers, quaternary ammonium salt-containing polymers and their copolymers, quaternary phosphonium salt polymers and their Et copolymer, anion conducting material, and the like.
The separator can be used alone or in combination of two or more.

そして更に、本発明の亜鉛電極を用いた電池には、電解液として水含有電解液を用いることができるために、安全性の高い電池を得ることができる。このように、本発明の亜鉛電極、セパレーター、及び、水系電解液を用いて構成される電池もまた、本発明の1つである。本発明の電池は、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。 Furthermore, since a water-containing electrolyte can be used as the electrolyte in the battery using the zinc electrode of the present invention, a highly safe battery can be obtained. Thus, the battery comprised using the zinc electrode of this invention, a separator, and aqueous electrolyte solution is also one of this invention. The battery of the present invention may contain one of these essential components, or may contain two or more.

上記正極は、正極合剤を用いて形成される。正極合剤は、正極活物質を含んで構成される。該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、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、白金含有化合物、金含有化合物、炭素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化合物;二酸化マンガン等のマンガン化合物;酸化銀;鉄含有化合物等が挙げられる。これらの中でも、酸素、ニッケル化合物、又は、マンガン化合物が好ましい。
上記正極合剤は、更に、上記ナノ粒子、導電助剤、有機化合物、有機化合物塩等を含んでいてもよい。
The positive electrode is formed using a positive electrode mixture. The positive electrode mixture includes a positive electrode active material. As the positive electrode active material, a material normally used as a positive electrode active material of a primary battery or a secondary battery can be used. For example, oxygen (when oxygen is a positive electrode active material, the positive electrode is reduced with oxygen or water). A perovskite compound that can be oxidized, a cobalt-containing compound, an iron-containing compound, a copper-containing compound, a manganese-containing compound, a platinum-containing compound, a gold-containing compound, a carbon-containing compound, etc.); nickel oxyhydroxide Nickel compounds such as nickel hydroxide and cobalt-containing nickel hydroxide; manganese compounds such as manganese dioxide; silver oxide; iron-containing compounds. Among these, oxygen, a nickel compound, or a manganese compound is preferable.
The positive electrode mixture may further contain the nanoparticles, a conductive additive, an organic compound, an organic compound salt, and the like.

上記電解質としては、電池の電解質として通常用いられるものであれば特に制限されず、例えば、水含有電解液、有機溶剤系電解液等が挙げられ、水含有電解液が好ましい。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。上記水系電解液としては、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、硫酸亜鉛水溶液、硝酸亜鉛水溶液、リン酸亜鉛水溶液、酢酸亜鉛水溶液等が挙げられる。電解質として特に制限されないが、水系電解液を使用する場合には、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が好ましい。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。上記水系電解液は、1種でも2種以上でも使用することができる。また、上記水含有電解液は、有機溶剤系電解液に用いられる有機溶剤を含んでいてもよい。該有機溶剤としては、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等が挙げられる。電解液は1種でも2種以上でも使用することができる。 The electrolyte is not particularly limited as long as it is usually used as a battery electrolyte, and examples thereof include water-containing electrolytes and organic solvent-based electrolytes, and water-containing electrolytes are preferred. The water-containing electrolytic solution refers to an electrolytic solution using only water as an electrolytic solution raw material (aqueous electrolytic solution) or an electrolytic solution using a solution obtained by adding an organic solvent to water as an electrolytic solution raw material. Examples of the aqueous electrolyte include potassium hydroxide aqueous solution, sodium hydroxide aqueous solution, lithium hydroxide aqueous solution, zinc sulfate aqueous solution, zinc nitrate aqueous solution, zinc phosphate aqueous solution, and zinc acetate aqueous solution. Although it does not restrict | limit especially as electrolyte, When using aqueous electrolyte solution, the compound which generate | occur | produces the hydroxide ion which bears ion conduction in a system is preferable. In particular, an aqueous potassium hydroxide solution is preferable from the viewpoint of ion conductivity. The aqueous electrolyte solution can be used alone or in combination of two or more. Moreover, the said water containing electrolyte solution may contain the organic solvent used for an organic solvent type electrolyte solution. Examples of the organic solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, dimethoxymethane, diethoxymethane, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, diethoxyethane, dimethyl sulfoxide, sulfolane, acetonitrile, and benzonitrile. Ionic liquid, fluorine-containing carbonates, fluorine-containing ethers, polyethylene glycols, fluorine-containing polyethylene glycols and the like. The electrolytic solution can be used alone or in combination of two or more.

上記電解液の濃度は、電解質の濃度が0.01〜20mol/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で、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、0.1〜18mol/Lである。また、電解液は添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、亜鉛以外の、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つの元素を有する単体及び/又は化合物が挙げられる。添加剤は1種でも2種以上でも使用することができる。 The concentration of the electrolyte is preferably 0.01 to 20 mol / L. By using the electrolytic solution having such a concentration, good battery performance can be exhibited. Moreover, More preferably, it is 0.1-18 mol / L. Further, the electrolytic solution may contain an additive. Examples of the additive include simple substances and / or compounds having at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Groups 1 to 17 of the periodic table other than zinc. One or more additives can be used.

また、本発明の亜鉛電極用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(亜鉛電極の機械的な交換)の利用、本発明の亜鉛電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極の利用等、いずれの形態であってもよいが、二次電池であることが特に好ましい。これにより充放電サイクル特性を向上させる効果を顕著に発揮することができる。
以下では、ニッケル極を例に取り、ニッケル・亜鉛蓄電池の構成を説明する。ニッケル・亜鉛電池は、上記亜鉛電極、ニッケル正極、正極と負極を隔てるセパレーター、電解質や電解液、それらを含むアッセンブリ、及び、保持容器から成る。ニッケル極としては、特に制限はなく、ニッケル・水素電池、ニッケル・金属水素化物電池(Ni−水素吸蔵合金電池)、ニッケル・カドミウム電池等に使用されるニッケル極を使用することも可能である。アッセンブリや保持容器の内壁は、腐食や充放電時の反応等により劣化しない物質を使用する。アルカリ電池や空気亜鉛電池に使用される容器を使用することも可能である。蓄電池は、単一型、単二型、単三型、単四型、単五型、単六型、R123A型、R−1/3N型等の円筒型;9V型、006P型等の角型;ボタン型;コイン型;ラミネート型;積層型;短冊状に成形した正負極板をプリーツ加工したセパレーターに交互に挟み込んだ型等でもよく、また、密閉型や開放型でもよいし、ベント型でもよい。充放電時に発生する気体をリザーブする部位を有していてもよい。
Moreover, as a form of the battery using the mixture for zinc electrodes of the present invention, a primary battery, a secondary battery capable of charge / discharge, use of mechanical charge (mechanical replacement of the zinc electrode), a zinc electrode of the present invention Any form such as utilization of a third electrode different from the positive electrode composed of the positive electrode active material as described above may be used, but a secondary battery is particularly preferable. Thereby, the effect of improving the charge / discharge cycle characteristics can be remarkably exhibited.
Below, taking the nickel electrode as an example, the configuration of the nickel-zinc storage battery will be described. The nickel / zinc battery includes the zinc electrode, a nickel positive electrode, a separator that separates the positive electrode and the negative electrode, an electrolyte and an electrolytic solution, an assembly including them, and a holding container. There is no restriction | limiting in particular as a nickel electrode, It is also possible to use the nickel electrode used for a nickel * hydrogen battery, a nickel * metal hydride battery (Ni-hydrogen storage alloy battery), a nickel * cadmium battery, etc. The inner wall of the assembly and holding container should be made of a material that will not deteriorate due to corrosion, reaction during charging / discharging, etc. It is also possible to use a container used for an alkaline battery or a zinc-air battery. The storage battery is a single type, single type, single type, single type, single type, single type, single type, R123A type, cylindrical type such as R-1 / 3N type, etc .; square type such as 9V type, 006P type, etc. A button type; a coin type; a laminate type; a laminated type; a type in which positive and negative plates formed into strips are alternately sandwiched between pleated separators, a sealed type, an open type, or a vent type Good. You may have the site | part which reserves the gas generated at the time of charging / discharging.

本発明の電池の製造工程は、湿式工程でもよいし、乾式工程でもよい。湿式工程は、例えば、正極集電体と負極集電体を、それぞれ、正極材料のペースト又はスラリー、負極材料のペースト又はスラリーで被覆し、被覆した電極を乾燥・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)負極材料を集電体に塗布、(2)乾燥状態で正極材料を集電体に塗布、(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、又は、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、それらでコートしたりしてもよい。正極や負極は電池を構成する容器を兼ねていてもよい。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 battery manufacturing process of the present invention may be a wet process or a dry process. In the wet process, for example, the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are coated with a paste or slurry of a positive electrode material and a paste or slurry of a negative electrode material, respectively, and the coated electrode is dried and compressed, and after cutting and cleaning Then, the cut electrodes and the 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 current collector, and (2) the positive electrode material is collected in a dry state. (3) A separator is placed between the sheets of (1) and (2) to form a layered structure to form a battery assembly, and (4) the battery assembly of (3) is wound or folded. The three-dimensional structure is formed through the same process. 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.

本発明の亜鉛電極用合剤を用いて形成される亜鉛電極を用いた電池は、レート特性を向上することができる。また、二次電池においては、電池の充放電サイクル特性を向上させ、電池の寿命を長くすることができる。 A battery using a zinc electrode formed using the zinc electrode mixture of the present invention can improve rate characteristics. Moreover, in a secondary battery, the charge / discharge cycle characteristics of the battery can be improved and the battery life can be extended.

図1は、実施例1の酸化亜鉛と酸化ビスマスナノ粒子との混合物をSEMにて撮影した写真図である。1 is a photograph of a mixture of zinc oxide and bismuth oxide nanoparticles of Example 1 taken with an SEM. 図2は、実施例2の酸化亜鉛と酸化セリウムナノ粒子との混合物をSEMにて撮影した写真図である。FIG. 2 is a photograph of a mixture of zinc oxide and cerium oxide nanoparticles of Example 2 taken with an SEM. 図3は、実施例3の酸化亜鉛と酸化錫ナノ粒子との混合物をSEMにて撮影した写真図である。FIG. 3 is a photograph of a mixture of zinc oxide and tin oxide nanoparticles of Example 3 taken with an SEM. 図4は、実施例4の酸化亜鉛と酸化アルミニウムナノ粒子との混合物をSEMにて撮影した写真図である。FIG. 4 is a photograph of a mixture of zinc oxide and aluminum oxide nanoparticles of Example 4 taken with an SEM.

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。
実施例における乾式撹拌混合前後の酸化亜鉛の平均粒子径は、上述した方法で測定した。
粒子径0.6μm未満の粒子の割合は、上述した方法で測定した。
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.
The average particle diameter of zinc oxide before and after dry stirring and mixing in the examples was measured by the method described above.
The ratio of particles having a particle diameter of less than 0.6 μm was measured by the method described above.

(実施例1)
酸化亜鉛(平均粒子径:0.66μm)291g、酸化ビスマスナノ粒子(平均粒子径51nm、シーアイ化成株式会社製)9gを、ホソカワミクロン株式会社製撹拌混合装置(製品名:ノビルタ)を用いて、周速20m/Sで10分撹拌した。得られた混合物をSEMにて観察したところ、酸化ビスマスナノ粒子は酸化亜鉛中に均一に分散されていることが分かった(図1)。また、撹拌後の酸化亜鉛の平均粒子径は0.63μmであった。また、撹拌後の酸化亜鉛粒子及び酸化ビスマスナノ粒子の中で粒子径0.6μm未満の粒子の割合は24%であった。
Example 1
291 g of zinc oxide (average particle size: 0.66 μm) and 9 g of bismuth oxide nanoparticles (average particle size: 51 nm, manufactured by CII Kasei Co., Ltd.) were stirred using a stirring and mixing device (product name: Nobilta) manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd. The mixture was stirred at 20 m / S for 10 minutes. When the obtained mixture was observed by SEM, it was found that the bismuth oxide nanoparticles were uniformly dispersed in the zinc oxide (FIG. 1). Moreover, the average particle diameter of the zinc oxide after stirring was 0.63 μm. Further, the proportion of particles having a particle diameter of less than 0.6 μm among the stirred zinc oxide particles and bismuth oxide nanoparticles was 24%.

(実施例2)
酸化亜鉛291g、酸化セリウムナノ粒子(平均粒子径14nm、シーアイ化成株式会社製)9gを、ホソカワミクロン株式会社製撹拌混合装置(製品名:ノビルタ)を用いて、周速20m/Sで10分撹拌した。得られた混合物をSEMにて観察したところ、酸化セリウムナノ粒子は酸化亜鉛中に均一に分散されていることが分かった(図2)。また、撹拌後の酸化亜鉛の平均粒子径は0.70μmであった。
(Example 2)
291 g of zinc oxide and 9 g of cerium oxide nanoparticles (average particle size 14 nm, manufactured by C-I Kasei Co., Ltd.) were stirred for 10 minutes at a peripheral speed of 20 m / S using a stirring and mixing device (product name: Nobilta) manufactured by Hosokawa Micron Corporation. When the obtained mixture was observed by SEM, it was found that the cerium oxide nanoparticles were uniformly dispersed in the zinc oxide (FIG. 2). Moreover, the average particle diameter of the zinc oxide after stirring was 0.70 μm.

(実施例3)
酸化亜鉛291g、酸化錫ナノ粒子(平均粒子径21nm、シーアイ化成株式会社製)9gを、ホソカワミクロン株式会社製撹拌混合装置(製品名:ノビルタ)を用いて、周速20m/Sで10分撹拌した。得られた混合物をSEMにて観察したところ、酸化錫ナノ粒子は酸化亜鉛中に均一に分散されていることが分かった(図3)。また、撹拌後の酸化亜鉛の平均粒子径は0.71μmであった。
(Example 3)
291 g of zinc oxide and 9 g of tin oxide nanoparticles (average particle size 21 nm, manufactured by C-I Kasei Co., Ltd.) were stirred for 10 minutes at a peripheral speed of 20 m / S using a stirring and mixing device (product name: Nobilta) manufactured by Hosokawa Micron Corporation. . When the obtained mixture was observed by SEM, it was found that the tin oxide nanoparticles were uniformly dispersed in the zinc oxide (FIG. 3). Moreover, the average particle diameter of the zinc oxide after stirring was 0.71 μm.

(実施例4)
酸化亜鉛291g、酸化アルミニウムナノ粒子(平均粒子径31nm、シーアイ化成株式会社製)9gを、ホソカワミクロン株式会社製撹拌混合装置(製品名:ノビルタ)を用いて、周速20m/Sで10分撹拌した。得られた混合物をSEMにて観察したところ、酸化アルミニウムナノ粒子は酸化亜鉛中に均一に分散されていることが分かった(図4)。また、撹拌後の酸化亜鉛の平均粒子径は0.73μmであった。
(Example 4)
291 g of zinc oxide and 9 g of aluminum oxide nanoparticles (average particle size 31 nm, manufactured by CII Kasei Co., Ltd.) were stirred for 10 minutes at a peripheral speed of 20 m / S using a stirring and mixing device (product name: Nobilta) manufactured by Hosokawa Micron Corporation. . When the obtained mixture was observed by SEM, it was found that the aluminum oxide nanoparticles were uniformly dispersed in zinc oxide (FIG. 4). Moreover, the average particle diameter of the zinc oxide after stirring was 0.73 μm.

(実施例5)
ハイドロタルサイト[Mg0.8Al0.2(OH)](CO 2−0.1mHO(25g)にポリテトラフルオロエチレン(30g)、水を加え、スパチュラで撹拌した。得られた固体を延伸ロール機で圧延して固体電解質を作製した。
実施例1で得られた混合物(300g)に、60%ポリテトラフルオロエチレン水溶液(15g)、水(170g)を加え、プラネタリーミキサーを用いて周速0.04m/Sで5分撹拌後、更に周速0.05m/Sで1分撹拌し、亜鉛負極合剤を作製した。この亜鉛負極合剤を集電体である銅メッシュに圧着し、続いて、亜鉛負極合剤上に固体電解質を圧着した後、乾燥させたものを亜鉛負極とし、活物質上に固体電解質を有する亜鉛合剤電極を見かけ面積1cmのワーキング電極となるようにして使用した。
更に、電解液として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、セパレーターとして不織布、カウンター電極としてニッケル極(活物質:コバルトコート水酸化ニッケル、容量は亜鉛極の0.7倍に設定)、参照極として正極(カウンター電極)と同じ電極を50%充電した電極を使用し、三極セルを用いて25mA/cmの電流値で充放電試験(充放電試験:各1時間)を行い、少なくとも200サイクル以上のサイクル寿命を観測した(200回目充放電のクーロン効率:93.2%)。
(Example 5)
Hydrotalcite [Mg 0.8 Al 0.2 (OH) 2 ] (CO 3 2− ) 0.1 mH 2 O (25 g) was added with polytetrafluoroethylene (30 g) and water, and stirred with a spatula. The obtained solid was rolled with a drawing roll machine to produce a solid electrolyte.
A 60% aqueous polytetrafluoroethylene solution (15 g) and water (170 g) were added to the mixture (300 g) obtained in Example 1, and the mixture was stirred for 5 minutes at a peripheral speed of 0.04 m / S using a planetary mixer. Further, the mixture was stirred for 1 minute at a peripheral speed of 0.05 m / S to prepare a zinc negative electrode mixture. This zinc negative electrode mixture is pressure-bonded to a copper mesh as a current collector, and then a solid electrolyte is pressure-bonded onto the zinc negative electrode mixture, and then dried to obtain a zinc negative electrode, and the solid electrolyte is provided on the active material. The zinc mixture electrode was used so as to be a working electrode having an apparent area of 1 cm 2 .
Furthermore, 8 mol / L potassium hydroxide aqueous solution in which zinc oxide is dissolved as an electrolyte solution until saturation, nonwoven fabric as separator, nickel electrode as counter electrode (active material: cobalt-coated nickel hydroxide, capacity is 0.7 times that of zinc electrode) And a charge / discharge test (charge / discharge test: 1 hour each) at a current value of 25 mA / cm 2 using a three-electrode cell, using the same electrode as the positive electrode (counter electrode) as a reference electrode. ) And a cycle life of at least 200 cycles or more was observed (Coulomb efficiency of the 200th charge / discharge: 93.2%).

(実施例6)
実施例2で得られた混合物を使用した以外は、実施例5と同様に電極の作製と充放電試験を行った。この時、少なくとも200サイクル以上のサイクル寿命を観測した(200回目充放電のクーロン効率:92.3%)。
(Example 6)
An electrode was prepared and a charge / discharge test was conducted in the same manner as in Example 5 except that the mixture obtained in Example 2 was used. At this time, a cycle life of at least 200 cycles or more was observed (Coulomb efficiency of the 200th charge / discharge: 92.3%).

(実施例7)
実施例3で得られた混合物を使用した以外は、実施例5と同様に電極の作製と充放電試験を行った。この時、少なくとも200サイクル以上のサイクル寿命を観測した(200回目充放電のクーロン効率:91.1%)。
(Example 7)
An electrode was prepared and a charge / discharge test was conducted in the same manner as in Example 5 except that the mixture obtained in Example 3 was used. At this time, a cycle life of at least 200 cycles or more was observed (Coulomb efficiency of 200th charge / discharge: 91.1%).

(実施例8)
実施例4で得られた混合物を使用した以外は、実施例5と同様に電極の作製と充放電試験を行った。この時、少なくとも200サイクル以上のサイクル寿命を観測した(200回目充放電のクーロン効率:92.2%)。
(Example 8)
An electrode was prepared and a charge / discharge test was conducted in the same manner as in Example 5 except that the mixture obtained in Example 4 was used. At this time, a cycle life of at least 200 cycles was observed (Coulomb efficiency of 200th charge / discharge: 92.2%).

上記実施例1〜4より、乾式法で撹拌混合しても、母粒子(酸化亜鉛粒子)を損なうことなく母粒子とナノ粒子とを均一に混合することができた。なお、実施例5〜8のように、乾式法で撹拌混合して得た混合物に対し、水を加え、プラネタリーミキサーを用いてバインダーと混合する際、周速0.04m/Sで5分撹拌後、更に周速0.05m/Sで1分撹拌したが、母粒子、すなわち亜鉛含有化合物が損なわれることはなく、その平均粒子径が変化せず、レート特性、充放電サイクル特性を向上する本発明の効果を発揮することができた。 From Examples 1 to 4 above, even when stirring and mixing by a dry method, the mother particles and the nanoparticles could be uniformly mixed without impairing the mother particles (zinc oxide particles). In addition, when adding water and mixing with a binder using a planetary mixer with respect to the mixture obtained by stirring and mixing by a dry method like Examples 5-8, it is 5 minutes at a peripheral speed of 0.04 m / S. After stirring, the mixture was further stirred for 1 minute at a peripheral speed of 0.05 m / S, but the mother particles, that is, the zinc-containing compound was not damaged, the average particle diameter did not change, and the rate characteristics and charge / discharge cycle characteristics were improved. The effect of the present invention was able to be exhibited.

なお、上記実施例においては、亜鉛含有化合物として酸化亜鉛を使用し、ナノ粒子として酸化ビスマスナノ粒子、酸化セリウムナノ粒子、酸化錫ナノ粒子、酸化アルミニウムナノ粒子を使用し、乾式撹拌混合を行って、該亜鉛含有化合物と、該ナノ粒子とが均一に分散した合剤を調製しているが、レート特性を向上し、二次電池においては充放電サイクル特性を向上することができることは、平均粒子径が0.6μm以上の亜鉛含有化合物と、電極に好適に使用できる特定の元素を含むナノ粒子とが均一に分散した合剤であれば全て同様である。 In the above examples, zinc oxide is used as the zinc-containing compound, bismuth oxide nanoparticles, cerium oxide nanoparticles, tin oxide nanoparticles, and aluminum oxide nanoparticles are used as nanoparticles, and dry stirring and mixing are performed. Although a mixture in which the zinc-containing compound and the nanoparticles are uniformly dispersed is prepared, the rate characteristics can be improved and the charge / discharge cycle characteristics can be improved in the secondary battery. The same applies to a mixture in which a zinc-containing compound of 0.6 μm or more and nanoparticles containing a specific element that can be suitably used for an electrode are uniformly dispersed.

また上記実施例は、本発明の亜鉛電極用合剤を用いて作製した亜鉛負極を備えるニッケル・亜鉛電池に係るものであり、これが本発明の好適な形態であるが、その他の種々の電池においても、本発明の亜鉛電極用合剤を用いて作製した亜鉛極を備えるものであれば、本発明の作用効果を発揮することが可能である。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できることが実証されている。 In addition, the above examples relate to a nickel-zinc battery including a zinc negative electrode prepared using the zinc electrode mixture of the present invention, and this is a preferred embodiment of the present invention. In addition, as long as a zinc electrode prepared using the zinc electrode mixture of the present invention is provided, the effects of the present invention can be exhibited. Therefore, from the results of the above examples, it is proved that the present invention can be applied in various technical forms of the present invention and in various forms disclosed in the present specification, and advantageous effects can be exhibited.

(実施例9)
酸化亜鉛(平均粒子径0.66μm)を酸化ビスマスナノ粒子(平均粒子径51nm、シーアイ化成株式会社製)と97:3の質量比で、WARING社製X−TREME MX1200XTMを用いて周速20m/Sで5分撹拌した。撹拌前後で酸化亜鉛の平均粒子径に変化が無いことを確認した。
得られた混合物を60%ポリテトラフルオロエチレン水溶液と100:3の質量比で混合し、圧延ローラーを用いて亜鉛負極合剤を作製した。この亜鉛負極合剤を集電体である銅メッシュに圧着し、続いて、亜鉛負極合剤上に実施例5と同様の固体電解質を圧着した後、乾燥させたものを亜鉛負極とし、活物質上に固体電解質を有する亜鉛合剤電極を見かけ面積1.948cmのワーキング電極となるようにして使用した。
実施例5と同様の方法で3極セルを用いて0.25Cで1時間の充電を行い、1Cで1.2Vになるまで放電することにより、レート試験を行った。クーロン効率は79%であった(なお、1/n・Cとは、満充電にn時間要する電流値を意味する。)。
Example 9
Zinc oxide (average particle size 0.66 μm) and bismuth oxide nanoparticles (average particle size 51 nm, manufactured by C.I. For 5 minutes. It was confirmed that there was no change in the average particle diameter of zinc oxide before and after stirring.
The obtained mixture was mixed with a 60% polytetrafluoroethylene aqueous solution at a mass ratio of 100: 3, and a zinc negative electrode mixture was prepared using a rolling roller. This zinc negative electrode mixture is pressure-bonded to a copper mesh as a current collector, and then a solid electrolyte similar to that of Example 5 is pressure-bonded onto the zinc negative electrode mixture, and then dried to obtain a zinc negative electrode. A zinc mixture electrode having a solid electrolyte on it was used so as to be a working electrode having an apparent area of 1.948 cm 2 .
A rate test was conducted by charging the battery at 0.25 C for 1 hour using a tripolar cell in the same manner as in Example 5 and discharging it to 1.2 V at 1 C. Coulomb efficiency was 79% (Note that 1 / n · C means a current value required for n hours for full charge).

参考
酸化亜鉛(平均粒子径0.66μm)を60%ポリテトラフルオロエチレン水溶液と100:3の質量比で実施例9と同様に混合し、得られた混合物から、実施例9と同様の工程で、電極の作成とレート試験を行った。クーロン効率は72%であった。
( Reference Example 1 )
Zinc oxide (average particle size 0.66 μm) was mixed with a 60% polytetrafluoroethylene aqueous solution at a mass ratio of 100: 3 in the same manner as in Example 9, and the resulting mixture was subjected to the same steps as in Example 9. Electrode preparation and rate tests were performed. Coulomb efficiency was 72%.

(実施例11)
酸化亜鉛(平均粒子径0.66μm)を酸化ビスマス粒子(平均粒子径2.57μm、安田薬品株式会社)と80:20の質量比で、手振りで混合した。この時、大部分の酸化ビスマス粒子は、一次粒子として均一分散することなく、凝集していることをSEMにより確認した。
得られた混合物から、実施例9と同様の工程で、電極の作成とレート試験を行った。クーロン効率は80%であった。
(Example 11)
Zinc oxide (average particle size 0.66 μm) was mixed with bismuth oxide particles (average particle size 2.57 μm, Yasuda Pharmaceutical Co., Ltd.) at a mass ratio of 80:20 by hand shaking. At this time, it was confirmed by SEM that most of the bismuth oxide particles were aggregated without being uniformly dispersed as primary particles.
From the obtained mixture, an electrode was prepared and a rate test was performed in the same steps as in Example 9. Coulomb efficiency was 80%.

実施例9と参考より、ナノ粒子を添加することでレート特性が向上することが明らかとなった。また実施例9と実施例11より、ナノ粒子を均一分散させて混合することで、少量の添加でレート特性が向上することが明らかになった。 From Example 9 and Reference Example 1 , it was revealed that rate characteristics were improved by adding nanoparticles. Moreover, from Example 9 and Example 11, it became clear that a rate characteristic improves by addition of a small amount by mixing nanoparticle uniformly disperse | distributing.

Claims (7)

平均粒子径が0.6μm以上の酸化亜鉛と、酸化ビスマスナノ粒子、酸化セリウムナノ粒子、酸化錫ナノ粒子、及び、酸化アルミニウムナノ粒子からなる群より選択される少なくとも1つナノ粒子が均一に分散した亜鉛電極用合剤であって、
該ナノ粒子の割合は、亜鉛電極用合剤100質量%に対して、1質量%以上、10質量%以下である
ことを特徴とする亜鉛電極用合剤。
The average and particle size of 0.6μm or more zinc oxide Bisumasunano particles, cerium oxide particles, tin oxide nanoparticles, and at least one nanoparticle is homogeneously dispersed is selected from the group consisting of aluminum oxide nanoparticles A zinc electrode mixture,
The ratio of the nanoparticles is 1% by mass or more and 10% by mass or less with respect to 100% by mass of the zinc electrode mixture.
前記ナノ粒子の平均粒子径が100nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の亜鉛電極用合剤。 The zinc electrode mixture according to claim 1, wherein the average particle diameter of the nanoparticles is 100 nm or less. 前記酸化亜鉛及びナノ粒子の合計量100質量%中、粒子径0.6μm未満の粒子の割合が60質量%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の亜鉛電極用合剤。 3. The zinc electrode mixture according to claim 1, wherein a ratio of particles having a particle diameter of less than 0.6 μm is 60% by mass or less in a total amount of 100% by mass of the zinc oxide and nanoparticles. 請求項1〜のいずれかに記載の亜鉛電極用合剤を用いて構成されることを特徴とする亜鉛電極。 A zinc electrode comprising the zinc electrode mixture according to any one of claims 1 to 3 . 請求項に記載の亜鉛電極、及び、電解液を用いて構成されることを特徴とする電池。 A battery comprising the zinc electrode according to claim 4 and an electrolytic solution. 亜鉛電極用合剤を製造する方法であって、
該製造方法は、酸化亜鉛と、酸化ビスマスナノ粒子、酸化セリウムナノ粒子、酸化錫ナノ粒子、及び、酸化アルミニウムナノ粒子からなる群より選択される少なくとも1つナノ粒子を、乾式撹拌混合し、平均粒子径が0.6μm以上の酸化亜鉛とナノ粒子とが均一に分散した亜鉛電極用合剤を得る工程を含み、
該ナノ粒子の割合は、亜鉛電極用合剤100質量%に対して、1質量%以上、10質量%以下である
ことを特徴とする亜鉛電極用合剤の製造方法。
A method for producing a zinc electrode mixture,
The manufacturing method includes a zinc oxide Bisumasunano particles, cerium oxide particles, tin oxide nanoparticles, and at least one nanoparticle is selected from the group consisting of aluminum oxide nanoparticles, were dry stirred mixture, average particle size observed including the step of obtaining a zinc electrode mixture in which the above zinc oxide nanoparticles 0.6μm uniformly dispersed,
The method for producing a zinc electrode mixture, wherein the proportion of the nanoparticles is 1% by mass or more and 10% by mass or less with respect to 100% by mass of the zinc electrode mixture.
前記乾式撹拌混合は撹拌子を用いて行うことを特徴とする請求項に記載の亜鉛電極用合剤の製造方法。 The said dry-type stirring mixing is performed using a stirring bar, The manufacturing method of the mixture for zinc electrodes of Claim 6 characterized by the above-mentioned.
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