JPH0357006Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

(イ) 産業上の利用分野 本考案はニツケル亜鉛蓄電池、銀亜鉛蓄電池な
どのような負極活物質として亜鉛を用いるアルカ
リ亜鉛蓄電池に関する。 (ロ) 従来の技術 アルカリ亜鉛蓄電池は単位重量あたりの高いエ
ネルギー密度、高い作動電圧、良好な低温特性を
有し、且つ経済性や安全性に優れるなどの利点を
有するが電池寿命が短いという欠点を有する。 この欠点は放電時に負極の亜鉛が電解液中に亜
鉛酸イオンとして溶解することが基本的な原因と
なつて引き起こされるものであり、この亜鉛酸イ
オンは、充電時に負極上に樹枝状亜鉛または脱落
し易い海綿状亜鉛となつて析出し、樹枝状亜鉛が
正極に到達して内部短絡を起こしたり、負極の変
形を起こしてアルカリ亜鉛蓄電池の寿命低下をも
たらすといわれている。 この欠点を解決するために特開昭57−197757号
公報で提案されているように電解液量を実質的に
遊離のものを存在させない程度に制限し、且つ亜
鉛負極に接するセパレータの電解液量を正極に接
するセパレータの電解液量より小になるよう構成
する方法がある。この方法により亜鉛酸イオンの
逸散が抑えられ内部短絡の防止及び亜鉛極の変形
緩和がなされ電池寿命の向上に寄与する。 (ハ) 考案が解決しようとする問題点 ところが電池のセパレータに用いる微孔性フイ
ルムは通常それ自身が疎水性であり、一般に水溶
液系電池では使用できないと考えられていたた
め、界面活性剤処理を行ない親水性を付与して用
いられており、このような界面活性剤処理を施し
た微孔性フイルムを特開昭57−197757号公報に於
いて提案されるように亜鉛負極に接するように配
すと、充電時に正極で発生する酸素ガスが亜鉛負
極表面に到達するのを遮断するため酸素ガスを亜
鉛負極で消費できなくなり電池内部ガス圧が上昇
する。また、微孔性フイルムに施されている界面
活性剤が溶出し亜鉛負極の充電反応を防害する物
質として作用するため、充電電圧の上昇を招いた
り、亜鉛負極表面に緻密な亜鉛が生成し表面高密
度化が促進して負極容量が低下し、その結果電池
容量も低下するという問題点があつた。 (ニ) 問題点を解決するための手段 本考案者らは、亜鉛酸イオンの溶出の防止及び
酸素ガスの透過性や充電反応への影響を考え合わ
せ、種々のセパレータ構成を検討した結果、アル
カリ亜鉛蓄電池に用いるセパレータとして複数枚
の微孔性フイルムと少なくとも一枚の織布または
不織布からなる含液材を積層してなる多層構造
で、亜鉛負極には微孔性フイルムが接し、この微
孔性フイルムを除く他の微孔性フイルムは界面活
性材処理等による親水性処理が施され、且つ前記
含液材を介して前記亜鉛負極と接する微孔性フイ
ルムと隔てられた多層セパレータを用いることに
より良好なサイクル特性が得られることを見い出
した。 (ホ) 作用 界面活性剤処理を施していない微孔性フイルム
は通常アルカリ溶液に浸しても濡れないが、亜鉛
負極に接して配すと充分時間が経てば電解液が浸
透する。これは亜鉛負極近傍の電位勾配による電
気浸透の効果によるものと考えられる。そして電
池を低電流密度で１回充放電を行なうと、前記界
面活性剤処理を施していな微孔性フイルムは高電
流密度の放電に対しても全く支障のない程度のイ
オン電導性を有するようになる。この界面活性剤
処理を施していない微孔性フイルムは電解液を保
持した状態でもミクロに電解液を保持していない
部分が混在するため、界面活性剤処理を施した微
孔性フイルムと比較して非常にガス浸透性が良
い。また、界面活性剤処理を施していないため亜
鉛負極の充電反応を防害する物質が亜鉛負極近傍
に存在しないという利点も合わせ持つ。 また微孔性フイルムは樹枝状亜鉛の生長を機械
的に阻止する働きを有し、一枚使用しただけでは
充分に阻止することができない。微孔性フイルム
を複数枚用いるのはこの樹枝状亜鉛の生長を充分
に阻止するためであり、亜鉛負極に接する部分に
複数枚配すことにより亜鉛極に接する微孔性フイ
ルムとの間に一枚以上の含液材を介して用いた方
が、亜鉛負極近傍のガス透過性の点及び亜鉛極へ
の電解液供給不足による亜鉛負極上でのドライア
ウトを防止する点で有効である。 亜鉛負極に接する部分に位置する微孔性フイル
ムとの間に含液材を介して配される微孔フイルム
は前述した電気浸透効果が及ばないが界面活性剤
処理を施すことにより電解液を保持させることが
できる。また界面活性剤処理を施しても、亜鉛負
極との間に含液材と界面活性剤処理を施していな
い微孔性フイルムが介在しているので界面活性剤
は亜鉛負極の充電反応の防害物質とはならない。 更に、多層セパレータの正極と接する部分には
正極の電解液保持量の向上及び正極から発生する
ガスの透過性向上のために、充分な含液能力を有
し充分な気相空間を有する織布または不織布から
なる含液材を位置させるとより有効である。 (ヘ) 実施例 電極としては通常のアルカリ蓄電池に用いるも
のを使用して電池を組み立てた。すなわち、酸化
亜鉛80重量％、金属亜鉛10重量％及び酸化カドミ
ウム５重量％からなる混合粉末に５％のポリテト
ラフルオロエチレンデイスバージヨンを加えて混
練習し、得られた活物質シートを集電板の両面に
固着してなる亜鉛負極と、焼結式ニツケル正極を
電極に使用した。これら正、負極間に多層セパレ
ータを介在させ、酸化亜鉛を1M溶解した９規定
の水酸化カリウム溶液を電解液として加え、亜鉛
負極、ニツケル正極及び多層セパレータに電解液
を含浸させ、実質的に遊離の電解液がないよう制
限したセツケル亜鉛蓄電池を種々組み立てた。 本願考案の電池はセパレータの構成が、図面に
示すように亜鉛負極１とニツケル正極４との間に
微孔性フイルム２ａ，２ｂと含液材３ａ，３ｂが
交互で、しかも亜鉛負極１に微孔性フイルム２ａ
が、またニツケル正極に含液材３ｂが接触するよ
うになつている。また、亜鉛負極１に接する微孔
性フイルム２ａは界面活性剤処理を施してなく、
含液材３ａ，３ｂ間に位置する微孔性フイルム２
ｂは活面活性剤処理が施してある。 こうして作製した電池のセパレータ構成を、第

【表】

【表】 上記結果から明らかなように本考案電池のセパ
レータ構成を採用することにより長寿命で且つ電
池内圧の上昇を緩和したアルカリ亜鉛蓄電池を得
ることができる。 これは、本考案電池では亜鉛負極表面に接する
セパレータが界面活性剤処理を施していない微孔
性フイルムであるため、亜鉛負極近傍のガス透過
性が向上し、充電時に正極で発生した酸素ガスが
容易に亜鉛負極に到達して消費されること、及び
亜鉛負極からガスが発生した場合に於いても容易
に電極体からガスが放出でき、正、負極間にガス
が溜ることにより電解液の不均一分布及び抵抗の
増大を抑えることができると共に界面活性剤が亜
鉛負極表面近傍に存在することによる悪影響がな
いことなどに起因すると考えられる。尚、比較例
２及び３の電池が充電不能となつたのは、亜鉛負
極に接しない位置にある界面活性剤処理が施され
ていない微孔性フイルムのためであり、この微孔
性フイルムは、亜鉛負極と接する微孔性フイルム
のように電気浸透効果を受けず電解液に濡れにく
いため、正負極間の抵抗を非常に大きくしてい
る。したがつて亜鉛負極に接しない位置にある微
孔性フイルムは界面活性剤処理を施さなければな
らない。 尚、多層セパレータは実施例に示したような４
層及び５層のものに限られるものではなく、必要
に応じて層の数は変化させてもよい。 (ト) 考案の効果 本考案のアルカリ亜鉛蓄電池は、セパレータを
複数枚の微孔性フイルムと少なくとも一枚の織布
または不織布からなる含液材を積層してなる多層
構造で、亜鉛負極には微孔性フイルムが接し、こ
の微孔性フイルムを除く他の微孔性フイルムは親
水性処理が施され、且つ前記含液材を介して前記
亜鉛負極と接する微孔性フイルムと隔てるよう構
成したので、亜鉛負極近傍のガス透過性が向上
し、また、界面活性剤による悪影響が亜鉛負極に
及ばないため、電池内圧の上昇を抑え、サイクル
寿命を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案電池のセパレータの構成を示す要
部分解断面図である。 １……亜鉛負極、２ａ……界面活性剤処理を施
していない微孔性フイルム、２ｂ……界面活性剤
処理を施した微孔性フイルム、３ａ，３ｂ……含
液材、４……ニツケル正極。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 亜鉛負極と、正極と、これら両極間に配され
   たセパレータと、これら両極とセパレータに吸
   収させ且つ実質的に遊離のものを存在させない
   程度のアルカリ電解液を備えるものであつて、
   前記セパレータは複数枚の微孔性フイルムと少
   なくとも一枚の織布または不織布からなる含液
   材を積層してなる多層構造であり、前記亜鉛負
   極には微孔性フイルムが接し、この微孔性フイ
   ルムを除く他の微孔性フイルムは親水性処理が
   施され、且つ前記含液材を介して前記亜鉛負極
   と接する微孔性フイルムと隔てられていること
   を特徴とするアルカリ亜鉛蓄電池。 (2) 前記セパレータは正極と接する部分に織布ま
   たは不織布からなる含液材が位置している実用
   新案登録請求の範囲第(1)項記載のアルカリ亜鉛
   蓄電池。