JPH0552028B2 - - Google Patents
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- JPH0552028B2 JPH0552028B2 JP58147665A JP14766583A JPH0552028B2 JP H0552028 B2 JPH0552028 B2 JP H0552028B2 JP 58147665 A JP58147665 A JP 58147665A JP 14766583 A JP14766583 A JP 14766583A JP H0552028 B2 JPH0552028 B2 JP H0552028B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/72—Grids
- H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 産業上の利用分野
本発明はニツケル−亜鉛電池、銀−亜鉛電池の
ようなアルカリ亜鉛蓄電池に於ける亜鉛極に関
し、特にその集電体の改良に関する。
ようなアルカリ亜鉛蓄電池に於ける亜鉛極に関
し、特にその集電体の改良に関する。
(ロ) 従来技術
一般にニツケル−カドミウム蓄電池に用いられ
る焼結式電極及びペースト式電極は多孔集電体を
中心として、その両面に活物質層を配して形成さ
れ、前記活物質層は集電体の開孔部を通して互い
に密着しており、この集電体は一般に活物質層の
結着性をより良好にするために全面に開孔部を有
するものが用いられている。また前記電極は帯状
の電極板を所定寸法に切断して作成されるため、
切断時に集電体の孔の部分を切断してしまうと集
電体の端部にバリが発生して内部短絡の原因とな
るので切断部分に位置する終電体の上下両端部に
夫々広くとも集電体の幅の1/10程度の非開孔部列
を設けることもある。
る焼結式電極及びペースト式電極は多孔集電体を
中心として、その両面に活物質層を配して形成さ
れ、前記活物質層は集電体の開孔部を通して互い
に密着しており、この集電体は一般に活物質層の
結着性をより良好にするために全面に開孔部を有
するものが用いられている。また前記電極は帯状
の電極板を所定寸法に切断して作成されるため、
切断時に集電体の孔の部分を切断してしまうと集
電体の端部にバリが発生して内部短絡の原因とな
るので切断部分に位置する終電体の上下両端部に
夫々広くとも集電体の幅の1/10程度の非開孔部列
を設けることもある。
アルカリ亜鉛蓄電池の亜鉛極に於いても従来よ
り、ニツケル−カドミウム蓄電池同様前記集電体
を用いていたが、ニツケル極やカドミウム極に用
いても問題のない前記集電体を亜鉛極に用いた場
合には、充電状態では硬い亜鉛活物質が放電状態
では軟らかい酸化亜鉛となるため、亜鉛極を渦巻
状に巻回して用いると集電体に変形弾力が付与さ
れ、亜鉛活物質が放電状態となり軟らかくなつた
際に集電体の一方面の亜鉛活物質層が集電体の開
孔部を通して他方面に移行するという亜鉛極の変
形現象が生じる。
り、ニツケル−カドミウム蓄電池同様前記集電体
を用いていたが、ニツケル極やカドミウム極に用
いても問題のない前記集電体を亜鉛極に用いた場
合には、充電状態では硬い亜鉛活物質が放電状態
では軟らかい酸化亜鉛となるため、亜鉛極を渦巻
状に巻回して用いると集電体に変形弾力が付与さ
れ、亜鉛活物質が放電状態となり軟らかくなつた
際に集電体の一方面の亜鉛活物質層が集電体の開
孔部を通して他方面に移行するという亜鉛極の変
形現象が生じる。
かかる亜鉛極両面の変形現象は無孔集電体を用
いることにより変形が抑止できる。ところが無孔
集電体を用いた場合には集電体と亜鉛活物質層の
結着力が弱いため活物質の脱落、剥離が生じるの
で、有孔集電体を用いることにより、その両面の
亜鉛活物質層間の開孔部を介しての結着力を利用
して集電体への亜鉛活物質層の結着を確保してい
るが、上述の様な問題が生じている。
いることにより変形が抑止できる。ところが無孔
集電体を用いた場合には集電体と亜鉛活物質層の
結着力が弱いため活物質の脱落、剥離が生じるの
で、有孔集電体を用いることにより、その両面の
亜鉛活物質層間の開孔部を介しての結着力を利用
して集電体への亜鉛活物質層の結着を確保してい
るが、上述の様な問題が生じている。
また負極活物質としての亜鉛は放電時にアルカ
リ電解液に溶出して亜鉛酸イオンとなり、充電時
にその亜鉛酸イオンはほとんど元の位置に析出し
てないため亜鉛極表面に変形現象が起こる。そし
て、この変形現象はエツジ効果により放電時に溶
出する亜鉛が多い極板周縁部に於いて最も著しく
起こる。かかる亜鉛極表面の変形現象は亜鉛極に
枠を設けることを及びセパレータの改良等により
防止策が施されているがその効果は十分ではな
い。
リ電解液に溶出して亜鉛酸イオンとなり、充電時
にその亜鉛酸イオンはほとんど元の位置に析出し
てないため亜鉛極表面に変形現象が起こる。そし
て、この変形現象はエツジ効果により放電時に溶
出する亜鉛が多い極板周縁部に於いて最も著しく
起こる。かかる亜鉛極表面の変形現象は亜鉛極に
枠を設けることを及びセパレータの改良等により
防止策が施されているがその効果は十分ではな
い。
(ハ) 発明の目的
本発明はかかる点に鑑み発明されたものにし
て、無孔集電体及び有孔集電体の利点をいかすこ
とで亜鉛活物質の移動及び亜鉛極の形状の変化を
少なくし、電池寿命を向上せしめんとするもので
ある。
て、無孔集電体及び有孔集電体の利点をいかすこ
とで亜鉛活物質の移動及び亜鉛極の形状の変化を
少なくし、電池寿命を向上せしめんとするもので
ある。
(ニ) 発明の構成
本発明は集電体の両面に活物質層を有し、渦巻
状に巻回されて用いられる帯状の亜鉛極に於い
て、集電体が中央部に開孔率が25乃至50％である
開孔部列を有し、且つその上、下両端部に夫々集
電体の巾の1/6乃至1/3の巾の非開孔部列を有する
ものである。
状に巻回されて用いられる帯状の亜鉛極に於い
て、集電体が中央部に開孔率が25乃至50％である
開孔部列を有し、且つその上、下両端部に夫々集
電体の巾の1/6乃至1/3の巾の非開孔部列を有する
ものである。
(ホ) 実施例
活物質としての酸化亜鉛85重量％及び亜鉛粉末
10重量％と、添加剤としての酸化カドミウム2.5
重量％とを混合し、この混合物にポリテトラフル
オロエチレン乳化剤2.5重量％を加えて混練した
後ローラにより圧延して亜鉛活物質シートを作成
する。この活物質シートを上下両端部に非開孔部
列を有し且つ中央部に開孔部列を有する集電体の
両面に圧着して亜鉛極とする。
10重量％と、添加剤としての酸化カドミウム2.5
重量％とを混合し、この混合物にポリテトラフル
オロエチレン乳化剤2.5重量％を加えて混練した
後ローラにより圧延して亜鉛活物質シートを作成
する。この活物質シートを上下両端部に非開孔部
列を有し且つ中央部に開孔部列を有する集電体の
両面に圧着して亜鉛極とする。
第１図にこの集電体の正面図を示す。同図にお
いて、１０は巾Ｌを有する集電体で、その中央部
には開孔率48％の開孔部列１１を有すると共に、
その両端部には夫々巾ｌを有する非開孔部列１
２，１２が設けられている。そして本実施例にお
いては非開孔部列１２，１２の巾ｌは夫々集電体
１０の全巾Ｌの1/4に設定されている。
いて、１０は巾Ｌを有する集電体で、その中央部
には開孔率48％の開孔部列１１を有すると共に、
その両端部には夫々巾ｌを有する非開孔部列１
２，１２が設けられている。そして本実施例にお
いては非開孔部列１２，１２の巾ｌは夫々集電体
１０の全巾Ｌの1/4に設定されている。
この集電体１０構造から成る亜鉛極を用いてニ
ツケル−亜鉛電池Ａを作製した。第２図はその渦
巻電極体の部分断面図を示している。この第２図
において、５は集電体１０及び亜鉛活物質シート
４，４から成る亜鉛極であり、微孔性ポリプロピ
レンフイルムと多孔性ナイロン不織布を重ねてな
るセパレータ６を介して、焼結式ニツケル極から
なる陽極７と対向している。前記蓄電池Ａはかか
る渦巻電極体を円筒容器内に挿入し、電極群に含
浸される程度の電解液を注入した後封口して作製
されている。
ツケル−亜鉛電池Ａを作製した。第２図はその渦
巻電極体の部分断面図を示している。この第２図
において、５は集電体１０及び亜鉛活物質シート
４，４から成る亜鉛極であり、微孔性ポリプロピ
レンフイルムと多孔性ナイロン不織布を重ねてな
るセパレータ６を介して、焼結式ニツケル極から
なる陽極７と対向している。前記蓄電池Ａはかか
る渦巻電極体を円筒容器内に挿入し、電極群に含
浸される程度の電解液を注入した後封口して作製
されている。
比較のため無孔集電体を用いた蓄電池Ｂと、全
面開孔集電体（開孔率48％）を用いた蓄電池Ｃと
を作製した。
面開孔集電体（開孔率48％）を用いた蓄電池Ｃと
を作製した。
第３図はこれら蓄電池のサイクル特性比較図で
あり、特性Ａ乃至Ｃは同一符号を付した蓄電池の
サイクル特性である。充放電条件は１・5AHの
蓄電池を４時間率の電流で充放電したものであ
る。このサイクル特性比較図から明らかなよう
に、本発明に係る亜鉛極を用いたニツケル−亜鉛
蓄電池Ａは400サイクルまでは放電容量の低下が
僅かであることがわかる。これに対して全面開孔
集電体を用いた蓄電池Ｃは100サイクルを越えた
当りから放電容量の低下が見られ、200サイクル
では初期容量の80％程度にまでなつてしまう。ま
た無孔集電体を用いた蓄電池Ｂでは蓄電池Ｃに比
べると幾分サイクル特性は良いものの、150サイ
クル近辺から放電容量が低下しだし、200サイク
ルで80％の容量になつてしまう。またサイクル途
中で前記蓄電池Ａ乃至Ｃを分解して亜鉛極を取り
出して観察すると、無孔集電体及び全面開孔集電
体を用いた亜鉛極に活物質の脱落、剥離、集電体
の両面間の活物質層の移動、極板周縁部の活物質
層の変形が生じているのに対し、本発明の集電体
を用いた亜鉛極は前記活物質層の移動及び変形が
抑制され良好であつた。この様に本発明の亜鉛極
に於いて活物質層の移動及び変形が防止された理
由は集電体の非開孔部列と開孔部列に結着した活
物質層が相互に保持し合い、非開孔部列に結着し
た活物質が開孔部列に結着した活物質層の集電体
両面間の移動を抑制し、また開孔部列に結着した
活物質層が非開孔部列に結着した活物質層の脱
落、剥離を抑制したためと思われる。極板周縁部
の変形が防止されたことについては理由は明らか
ではないが、サイクル寿命の向上に寄与するとこ
ろが大きいことは明らかである。
あり、特性Ａ乃至Ｃは同一符号を付した蓄電池の
サイクル特性である。充放電条件は１・5AHの
蓄電池を４時間率の電流で充放電したものであ
る。このサイクル特性比較図から明らかなよう
に、本発明に係る亜鉛極を用いたニツケル−亜鉛
蓄電池Ａは400サイクルまでは放電容量の低下が
僅かであることがわかる。これに対して全面開孔
集電体を用いた蓄電池Ｃは100サイクルを越えた
当りから放電容量の低下が見られ、200サイクル
では初期容量の80％程度にまでなつてしまう。ま
た無孔集電体を用いた蓄電池Ｂでは蓄電池Ｃに比
べると幾分サイクル特性は良いものの、150サイ
クル近辺から放電容量が低下しだし、200サイク
ルで80％の容量になつてしまう。またサイクル途
中で前記蓄電池Ａ乃至Ｃを分解して亜鉛極を取り
出して観察すると、無孔集電体及び全面開孔集電
体を用いた亜鉛極に活物質の脱落、剥離、集電体
の両面間の活物質層の移動、極板周縁部の活物質
層の変形が生じているのに対し、本発明の集電体
を用いた亜鉛極は前記活物質層の移動及び変形が
抑制され良好であつた。この様に本発明の亜鉛極
に於いて活物質層の移動及び変形が防止された理
由は集電体の非開孔部列と開孔部列に結着した活
物質層が相互に保持し合い、非開孔部列に結着し
た活物質が開孔部列に結着した活物質層の集電体
両面間の移動を抑制し、また開孔部列に結着した
活物質層が非開孔部列に結着した活物質層の脱
落、剥離を抑制したためと思われる。極板周縁部
の変形が防止されたことについては理由は明らか
ではないが、サイクル寿命の向上に寄与するとこ
ろが大きいことは明らかである。
第４図は前述のニツケル−亜鉛蓄電池Ａのう
ち、亜鉛極の集電体１０の上下両端部の非開孔部
列１２，１２の巾ｌのみを変化させたときの蓄電
池としてのサイクル特性図を示している。横軸は
集電体１０の全巾に渡つて開孔部列１１が設けら
れている時、即ち０から、集電体１０の全巾に渡
つて非開孔部列１２，１２から成つている時、即
ち1/2を表している。また縦軸は放電容量が初期
値1.6Ahから1.2Ahに低下した時点を蓄電池のサ
イクル寿命として表したものである。第４図から
明らかな様に各部列の巾にサイクル寿命が関係し
ており、集電体の非開孔部列の巾が集電体の巾の
１／６乃至1/3でサイクル寿命が向上することがわか
る。また集電体の開孔部の開孔率は25％以下であ
ると活物質と集電体との結着力を弱めるため充分
な効果は得られず、開孔率が50％を越えると集電
体の機械的強度が極度に落ちるため開孔率は25％
乃至50％にする必要がある。
ち、亜鉛極の集電体１０の上下両端部の非開孔部
列１２，１２の巾ｌのみを変化させたときの蓄電
池としてのサイクル特性図を示している。横軸は
集電体１０の全巾に渡つて開孔部列１１が設けら
れている時、即ち０から、集電体１０の全巾に渡
つて非開孔部列１２，１２から成つている時、即
ち1/2を表している。また縦軸は放電容量が初期
値1.6Ahから1.2Ahに低下した時点を蓄電池のサ
イクル寿命として表したものである。第４図から
明らかな様に各部列の巾にサイクル寿命が関係し
ており、集電体の非開孔部列の巾が集電体の巾の
１／６乃至1/3でサイクル寿命が向上することがわか
る。また集電体の開孔部の開孔率は25％以下であ
ると活物質と集電体との結着力を弱めるため充分
な効果は得られず、開孔率が50％を越えると集電
体の機械的強度が極度に落ちるため開孔率は25％
乃至50％にする必要がある。
(ヘ) 発明の効果
本発明は集電体の両面に活物質層を有し、渦巻
状に巻回されて用いられる帯状の亜鉛極に於い
て、前記集電体が中央部に開孔率が25乃至50％で
ある開孔部列を有し、且つその上、下両端部に
夫々集電体の巾の1/6乃至1/3の巾の非開孔部列を
有するものであるから、集電体の両面間の活物質
層の移動及び極板周縁部の変形が抑制され、サイ
クル寿命の向上した亜鉛極を得ることができる。
状に巻回されて用いられる帯状の亜鉛極に於い
て、前記集電体が中央部に開孔率が25乃至50％で
ある開孔部列を有し、且つその上、下両端部に
夫々集電体の巾の1/6乃至1/3の巾の非開孔部列を
有するものであるから、集電体の両面間の活物質
層の移動及び極板周縁部の変形が抑制され、サイ
クル寿命の向上した亜鉛極を得ることができる。
第１図は本発明の亜鉛極の集電体の正面図、第
２図は本発明にかかる渦巻電極体の部分断面図、
第３図はサイクル特性比較図、第４図は放電容量
図である。 １１……開孔部列、１２……非開孔部列。
２図は本発明にかかる渦巻電極体の部分断面図、
第３図はサイクル特性比較図、第４図は放電容量
図である。 １１……開孔部列、１２……非開孔部列。
Claims (1)
- １ 集電体の両面に活物質を有し、渦巻状に巻回
されて用いられる帯状の亜鉛極に於いて、前記集
電体が中央部に開孔率が25乃至50％である開孔部
列を有し、且つその上、下両端部に夫々集電体の
巾の1/6乃至1/3の巾の非開孔部列を有することを
特徴とする亜鉛極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58147665A JPS6039765A (ja) | 1983-08-11 | 1983-08-11 | 亜鉛極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58147665A JPS6039765A (ja) | 1983-08-11 | 1983-08-11 | 亜鉛極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6039765A JPS6039765A (ja) | 1985-03-01 |
| JPH0552028B2 true JPH0552028B2 (ja) | 1993-08-04 |
Family
ID=15435498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58147665A Granted JPS6039765A (ja) | 1983-08-11 | 1983-08-11 | 亜鉛極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6039765A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4912100B2 (ja) * | 2006-09-14 | 2012-04-04 | 日立エーアイシー株式会社 | 電気二重層キャパシタ |
| JP2012119080A (ja) * | 2010-11-29 | 2012-06-21 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 二次電池および二次電池の製造方法 |
| CN111108636B (zh) * | 2017-09-21 | 2023-09-19 | 日本电气株式会社 | 集电体和使用该集电体的电池 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59117062A (ja) * | 1982-12-23 | 1984-07-06 | Furukawa Battery Co Ltd:The | アルカリ電池用極板の製造方法 |
-
1983
- 1983-08-11 JP JP58147665A patent/JPS6039765A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59117062A (ja) * | 1982-12-23 | 1984-07-06 | Furukawa Battery Co Ltd:The | アルカリ電池用極板の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6039765A (ja) | 1985-03-01 |
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