JPH0315156A - 二次電池用亜鉛極板 - 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、銀亜鉛電池、ニッケル亜鉛電池等の負極に亜
鉛極板を用い、電解液として主にアルカリ溶液を用いる
アルカリ亜鉛二次電池に関し、特に亜鉛極板の集電体の
改良に関するものである。

従来の技術 従来、銀あるいは鉄、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
をメッキした集電体を用いた二次電池用亜鉛極板がある
。さらに、集電体として青銅即ち、銅−スズ合金を用い
る提案がある。

発明が解決しようとする課題 アルカリ亜鉛極板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ヒハンチドメタル等
が知られている。さらに鉄、銅に水素過電圧の高い金属
をメッキ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、鋼は比較的安価で電気伝導性が優れているが、鋼
を集電体として用いた場合、極板製造時の集電体表面に
鋼の酸化物が生或し、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′ｒ！Ｌｔこより負
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
水素ガスのためセル内部の圧力上昇をきたし、ａ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、鉄は水素遥電圧が低く）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、前述の水素過電圧の高い金属
をメッキすることにより、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ｋ放置する使用では、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。

これらの欠点を補うため各種鋼、スズ合金を試作し、そ
の特性試験を実施した。その結果、スズ含有量１０％以
上の合金は、合金の破壊がなく、良好な耐蝕性を示すこ
とが判明した。又、最も耐蝕性が良好な合金はスズ含有
ｆｉ１５８％であった。第１図に電位走査法により評価
した耐蝕性の結果を示した。

集電体金属｝こ青銅即ち鋼−スズ合金を用いることも知
られている。市販の青銅は安価でしかも１！気化学的な
耐蝕性が銅ｔこ比べ良く、また水素過電圧も．高いとい
う特徴がある。

しかし、銅−スズ合金の場合、スズ含有量が１０ｗｔ％
以上の場合、硬く、脆い性質がある。

従って、圧延等によりシート化できないという欠点を有
している。（シート化できる青銅のスズ含有量は８　ｗ
ｔ％までか市販されている。）そのためスズ量が１０ｗ
ｔ％を超える銅一スズ合金では集電体の戊形法としては
鋳造法が主な加工法となり、それら合金からなる集電体
を取り扱う場合も切断したり折り曲げたりするのが難し
く加工上の注意や取扱い、運搬上の注意を要する。

又、薄いシート化ができない為、亜鉛極板の集電体とし
ては不適であった。本発明はこの欠点を解決するも、の
である。

本発明は上記問題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、
安価な二次電池用亜鉛極板を提供することを目的とする
。

課題を解決するための手段 本発明は上記の目的を達或するために、鋼、スズの合金
を素地金属表面に被覆した集電体を用いることを特徴と
する二次電池用亜鉛極板である。

スズ含有量が１０ｗｔ％以上の銅、スズ合金である前記
の二次電池用亜鉛極板である。

又、集電体が銅である前記の二次電池用亜鉛極板である
。

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０．１ｔ＠で開札率約５０％
の銅板を用いる。この銅板表面會こ銅、スズよりなるス
ズ含有量３８ｗｔ％の合金メッキを施した。メッキの厚
みは２〜１　０　ｐＭである。尚１メッキ浴がＫＣｕ（
ＣＭ）２ｓ　Ｎａ２ＳＯ３　＊　Ｈ２０ｓＫＣＮ，Ｎａ
ＯＨの各或分からなるアルカリ性電解メッキ法による鋼
、スズ共析メッキによりメッキ層の合金化を行なった。

メッ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、Ｌ５
０ＸＷ３０ｘＺｊ，Ｑｔｓの亜鉛極板を得た。

この亜鉛極板４枚と同寸法のニッケル極３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バ
レータを介して交互に積重ねて、電池容量が５ＡＨの二
Ｚ’ケル亜鉛電池ヲ作或した。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（ＢＪ集電素地金属：
銀、表面被覆なし、（Ｃ）素地金属：銀、表面被覆なし
、（Ｄ）素地金属：ｔ！４、被覆スズメッキ、ノ〉素地
金属：鉄、被覆スズメッキ、（力素地金属二ニッケル、
被覆スズメソキを作或した。

これらの電池を用いて、ＷＬ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、０．１’Ｃ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２図に
示した。

第２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）が最も優れた特性である
ことが分かる。本発明の集電体を用いた電池（４）はそ
の銀を用いた電池（Ｂ）とほぼ同様の性能であることが
分かる。また！池の）〜（力はそれぞれ鋼、鉄、ニッケ
ルにスズメッキを施してあるものであるが、いずれの電
池も初期数十サイクルはかなり良好な特性を示すが、そ
の後急速會こ悪くなっている。これはメッキにより表面
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
極板の自己放電が原因であり）また鉄、銅の順１こ特性
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、安価な二次電池用亜鉛極
板を提供することが出来るので、その工業的価値は極め
て大である。

本発明の亜鉛極板に用いる集電体は、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Ｎ．気化学的腐蝕ｔこ対
してＩＴｉｔ蝕性が優れていることが求められる。銅一
スズ合金を集電素地金属表面に被覆した集電体は、水素
過ＮａＥ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、銅一スズ合金の中に水素過？［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、
Ｍ鉛、水銀、銀などが＠量混入しても前述の性能に影響
するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は銅一スズ合金組戒と腐蝕量との関係を示した図
、第２図は本発明の亜鉛極板を用いた電池と従来品の集
電体による亜鉛極板を用（・た電池の充放電サイクルを
比較した図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）銅、スズの合金を素地金属表面に被覆した集電体
   を用いることを特徴とする二次電池用亜鉛極板。
2. （２）スズ含有量が１０ｗｔ％以上の銅、スズ合金であ
   る請求項１記載の二次電池用亜鉛極板。
3. （３）集電体が銅である請求項１記載の二次電池用亜鉛
   極板。