JP7105525B2 - 亜鉛電池 - Google Patents
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Description
多孔度95%、厚さ1.6mmのスポンジ状ニッケル金属多孔体をロールプレスにより厚さ1.2mmまで加圧成形した。次に、平均粒径が20μmのコバルト被覆水酸化ニッケル粉末88質量部と添加剤(コバルト粉末8質量部、酸化コバルト2質量部、酸化亜鉛2質量部、及び、カルボキシメチルセルロースの2質量%水溶液30質量部)とを混合して正極材ペーストを得た。この正極材ペーストを上述のニッケル金属多孔体に充填した後、80℃で60分乾燥した。そして、ロールプレスにより厚さ0.66mmまで加圧成形してニッケル電極を作製した。
酸化亜鉛粉末82質量部、亜鉛粉末10質量部、及び、添加剤(酸化インジウム)5質量部を混合して得られた混合粉末に、PTFEを60質量%含有するPTFEディスパージョン(三井・デュポンフロロケミカル株式会社製、商品名:テフロン31-JR)5質量部と水10質量部とを加えた後、剪断応力を加えながら乳鉢で15分間混練して混練物を得た。次に、水40質量部を加えた後に15分間混練して負極材ペーストを得た。この負極材ペーストをローラで1.0mmまで圧延してシート化した後、所定寸法の2枚のシートを切り取った。そして、2枚のシートを集電体(厚さ0.1mmスズメッキ銅製のパンチングメタル)の両面に配置した後、加圧成形及び乾燥を施して厚さ0.4mmの亜鉛電極を作製した。
単層のポリエチレン微多孔膜を2質量%の界面活性剤(SigmaAldrich社製、非イオン性界面活性剤、商品名:TritonX-100)水溶液中に15分間浸漬させた。次に、微多孔膜を水溶液から取り出した後に乾燥させることにより、表1に示す平均細孔径、透気度及び厚さを有する多孔膜を得た。多孔膜の平均細孔径は、水銀ポロシメーター(Mictomeritics社製、商品名:AutoPoreIV9510)により得られた細孔径の分布から算出した。多孔膜の透気度は、ガーレー式デンソメータ(株式会社安田精機製作所製、商品名:No.323 GURLEY TYPE DENSOMETER)により測定した。多孔膜の厚さは、マイクロメーター(株式会社ミツトヨ製、商品名:PMU150-25MX)により測定した。10cm×10cm程度の多孔膜を5枚準備し、各多孔膜における任意の9箇所の厚さを測定し、厚さの平均値を多孔膜の厚さとして用いた。
上述のニッケル電極1枚及び亜鉛電極2枚のそれぞれを上述の多孔膜で包んだ。多孔膜に包まれたニッケル電極及び亜鉛電極を、不織布(平均細孔径:6μm、透気度:0.5sec/100cc、厚さ:100μm、構成材料:セルロース)を介して交互に積層した後、同極性の極板同士をスポット溶接で連結させて極板群を作製した。この極板群を電槽内に配置して未化成のニッケル亜鉛電池を得た。水酸化リチウム1質量%を含む水酸化カリウム30質量%水溶液を電解液として未化成のニッケル亜鉛電池に注入した後、24時間放置した。その後、25℃の環境下において15mA、12時間の条件で充電を行い、設計容量が150mAhのニッケル亜鉛電池を作製した。
前記ニッケル亜鉛電池を用いてサイクル寿命性能及び放電性能の評価を行った。
25℃、75mA(0.5C)、1.9Vの定電圧で10時間保持することによりニッケル亜鉛電池の充電を行った後、電池電圧が1.1Vに到達するまで75mA(0.5C)の定電流でニッケル亜鉛電池の放電を行うことを1サイクルとする試験を最大で200サイクル行った。充電末端の電流値が1サイクル目の充電末端の電流値に対して200%を超えた場合に短絡が発生したものとして試験を終了し、試験終了までに行ったサイクル数によってサイクル寿命性能を評価した。試験終了までに行ったサイクル数を表1に示す。サイクル数が85以上である場合を良好であると判断した。
25℃、75mA(0.5C)、1.9Vの定電圧で10時間保持することによりニッケル亜鉛電池の充電を行った後、電池電圧が1.1Vに到達するまで30mA(0.2C)又は1500mA(10C)の定電流でニッケル亜鉛電池の放電を行った。これにより、0.2C放電容量及び10C放電容量を測定した。0.2C放電容量に対する10C放電容量の割合を比較することにより高率放電性能を評価した。割合が86%以上である場合を「A」と評価し、割合が82%以上86%未満である場合を「B」と評価し、割合が82%未満である場合を「C」と評価した。評価がA又はBである場合を良好であると判断した。
Claims (8)
- 正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置された多孔膜と、を備え、
前記多孔膜の平均細孔径が50~120nmであり、
前記多孔膜の透気度が300sec/100cc以上であり、
前記多孔膜の厚さが20μmを超える、亜鉛電池。 - 前記多孔膜の平均細孔径が95nm以下である、請求項1に記載の亜鉛電池。
- 前記多孔膜の透気度が1000sec/100cc以下である、請求項1又は2に記載の亜鉛電池。
- 前記多孔膜の透気度が480sec/100cc以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の亜鉛電池。
- 前記多孔膜の厚さが30μmを超える、請求項1~4のいずれか一項に記載の亜鉛電池。
- 前記多孔膜の厚さが80μm以下である、請求項1~5のいずれか一項に記載の亜鉛電池。
- 前記多孔膜がポリオレフィンを含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の亜鉛電池。
- ニッケル亜鉛電池である、請求項1~7のいずれか一項に記載の亜鉛電池。
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