JPH02109264A - 亜鉛電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、銀皿鉛電池、ニラクル亜鉛電池等の負極に亜
鉛電極を用い、電Ｍ液として主にアルカリ溶液を用いる
アルカリ亜鉛電池に関するものである。

従来技術とその問題点 アルカリ亜鉛ｔｉの集電体としては従来銀あるいは銅金
属のネット、エキスバンドメタル及びバンチトメタル等
が知られており、さらに鉄、銅に亜鉛、スズ、カドミウ
ム、鉛、タリウム、インジウム、水銀等水素過電圧の高
い金属をメソギすることが知られている。銀を集電体と
する場合は、活物質である亜鉛に比し高価でありコスト
面で問題がある。

一方、銅は比較的安価で電気伝導性が優れているが、銅
を集電体として用いた場合、極板製造時の集電体表面に
銅の酸化物が生成し、該酸化物が電池の中で溶解する。

さらに電池使用の際、放電深度の深い放電を繰り返した
場合や、電池に負荷を接続したま＼放置した場合等では
、集電体の電気化学的な腐蝕を招き、銅が酸化溶解する
。或は銅の表面が銅酸化物で覆われ電気伝導性が低下す
る。

又、この際溶出した銅イオンは、充電により負極上に再
析出する。この析出した銅は、表面積が大きく亜鉛極の
水素過電圧を低下せしめ、亜鉛の自己放電を招き易い。

さらに密閉電池では、自己放電の際に発生する水緊ガス
のためセル内部の圧力上昇をきたし、漏液などの原因と
なる。

その他、安価で比較的電気伝導性の良い金属として鉄が
知られているが、鉄は水素過電圧が低く、鉄単独では亜
鉛の自己放電が激しく使用不可能であり、電気化学的な
耐蝕性も悪いという欠点があった。

これらの欠点を補うため、前述の木葉過電圧の高い金属
をメツキすることにより、表面被覆する方法がある。

しかしこの表面処理は、被覆の厚みにムラがあり、さら
に処理後にキズが生じたりすることにより、銅や鉄等の
素地金属が露出する。これにより亜鉛極の自己放電や容
量低下を引き起こす。被覆金属の中で特にカドミウム、
水銀、タリウム等は毒性が強く無公害化の点からできる
だけ使用を避けなければならない。

スズは、初期にはかなり良好な特性を示すが、深放電の
繰り返しや、負極を接続したま一装置する使用では、表
面被覆が徐々にはがれ、次第に素地金属が露出するとい
う欠点を有する。

又、これらの欠点を改良するべく、集電体に青銅即ち、
銅−スズ合金を用いる提案がある。

青銅は安価でしかも電気化学的な耐蝕性に優れ、氷原過
電圧が高いという特徴がある。この青銅を亜鉛電極の集
電体に用いることにより、より放電深度の深い使用にお
ける容量減少や自己放電性能の低下を著しく防止出来る
ことが本発明者尋によって判った。

しかし、青銅はスズ量が増加するに従い硬く、脆くなる
性質がある。そのためスズ量が１０ｖｔ％を超える銅−
スズ合金を用いる集電体の成形法は、鋳造法が主な加工
法である。該合金からなる集電体を取り扱う場合、切断
したり折れ曲げたりすることが難しく、加工上の注意や
取扱い、運搬上の注意を要する。このため、これを集電
体として用いて亜鉛電極を製造することは、製造工数の
増加をきたし、亜鉛電極のコストを引き上げるという問
題点がある。

発明の目的 本発明は上記間誼点に鑑みなされたものであり、耐蝕性
を向上し、寿命性能の優れた、自己放電量を減少した、
安価な亜鉛［極を提供することを目的とする。

発明の構成 本発明は上記目的を達成するために、銅、スズの合金な
集電素地金属表面に被覆した集電体を用いたことを特徴
とする亜鉛電極である。

実施例 以下、本発明の詳細な一実施例により説明する０ 集電素地金属として、厚みＱ、５ｍで開孔率約５０％の
銅板を用いる。この銅板表面に銅、スズの合金メツキを
施した。メツキの厚みは２〜１ｏｐｍである。尚、メツ
キ浴がＫＧｕ（ＯＮ）２、Ｎａ２ＳＯ３・Ｈ２Ｏ、ＫＯ
，Ｎ　−ＮａＯＨ（Ｄ各成分かう７’Ｊニルアルカリ性
電解メツキ法による銅、スズ共析メツキにより処理した
。メツキ処理した集電体の両側にカレンダーロール法に
より作製したシート状の亜鉛活物質層を加圧成形し、Ｌ
５ｏｘｗ３゜Ｘｔｌ、０１１＋１１の亜鉛電極を得た。

この亜ｊＯｔ極４枚と同寸法のニッケル極６枚を微孔性
フィルムとセロファン膜及びナイロン不織布からなる七
パレータを介して交互に＠重ねて、電池容量が３１．Ｈ
のニッケル亜鉛電池を作成した。又比較として、従来か
ら知られている集電体を用いた電池ＣＢ）集を素地金属
：銀、表面被覆なし、（Ｃ）素地金属：銀、表面被覆な
し、（Ｄ）素地金属：＠、被覆スズメツキ、（６）素地
金属：鉄、被覆スズメツキ、（ト）素地金属二ニッケル
、被覆スズメツキを作成した。

これらの電池を用いて、電気化学的腐蝕の起こり易い使
用条件である長時間連続負荷接続法による放電深度の深
い充放電サイクル試験を行った。試験条件は、充電々流
０．ＩＯＡで１２時間充電した後、０．ＩＣ相当負荷抵
抗で２０時間の放電を行った。この充放電を繰り返し行
ない、充放電サイクル数と容量との関係を第１図に示し
た。

第１図から分かるように従来から用いられている集電体
の中では銀を用いた電池（Ｂ）が最も優ｈミ同様の性能
であることが分かる。また電池の）〜（ト）はそれぞれ
銅、鉄、ニッケルにスズメッキを施しであるものである
が、いずれの電池も初期数十号イクルはかなり良好な特
性を示すが、その後急速に悪くなっている。これはメツ
キにより表面を被覆したスズが、電気化学的腐蝕により
酸化され剥離するためである。

素地金属のニッケルが最も悪いのはスズ剥離により表面
に露出したニッケルの水素過電圧が低いことによる亜鉛
！極の自己放電が原因であり、また鉄、銅の順に特性が
悪いのは、スズ剥離による表面金属の耐蝕性の違いによ
るものである。

発明の効果 上述した如く、本発明は耐蝕性を向上し、寿命性能の優
れた、自己放電量を減少した、安価な亜鉛電極を提供す
ることが用来るので、その工業的価値は極めて大である
。

本発明の亜鉛！極に用いる集電体は、特に放電深度の深
い使用においての性能向上を目指すものであり、集電体
に求められる性能は、自己放電を防ぐために水素過電圧
が高くなければならないが、且［気化学的腐蝕に対して
耐Ｉ！ｌＩ性が優れていることが求められる。銅−スズ
合金な集電素地金属表面に被覆した集電体は、水素過電
圧が高く、シかも耐蝕性に優れている。しかもコスト的
には銀などに比したいへん安価なものである。

又、銅−スズ合金の中に水素過電圧の高い金属、例えば
カドミウム、インジウム、鉛、タリウム、ビスマス、亜
鉛、水釦、銀などが微量混入しても前述の性能に１蕾す
るものではない。

さらに本発明の亜鉛電極は、二次電池ばかりでなく一次
電池としても使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の亜鉛電極を用いた電池と、従来品の集
電体による亜鉛電極を用いた電池の充放電サイクル試験
特性を比較した図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 銅、スズの合金を集電素地金属表面に被覆した集電体を
   用いたことを特徴とする亜鉛電極。