JPH0560220B2 - - Google Patents

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JPH0560220B2
JPH0560220B2 JP59223181A JP22318184A JPH0560220B2 JP H0560220 B2 JPH0560220 B2 JP H0560220B2 JP 59223181 A JP59223181 A JP 59223181A JP 22318184 A JP22318184 A JP 22318184A JP H0560220 B2 JPH0560220 B2 JP H0560220B2
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JP
Japan
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zinc
electrode
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indium
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JP59223181A
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English (en)
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JPS61101955A (ja
Inventor
Kenji Inoe
Mitsuzo Nogami
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Publication of JPH0560220B2 publication Critical patent/JPH0560220B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/24Electrodes for alkaline accumulators
    • H01M4/244Zinc electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/42Alloys based on zinc
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy 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)

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−亜鉛蓄電池、銀−亜鉛蓄電
池などのように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 負極活物質としての亜鉛は単位重量あたりのエ
ネルギー密度が大きく且つ安価である利点を有す
る反面、放電時に亜鉛が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
ンが亜鉛極表面に樹枝状あるいは海綿状に電析す
るため充放電を繰り返すと電析亜鉛がセパレータ
を貫通して対極に接して内部短絡を引き起こすた
めサイクル寿命が短い欠点がある。 このサイクル寿命が改善するために特公昭51−
32365号公報に示されるようにインジウムの酸化
物または水酸化物を活物質層中に添加することが
提案されている。これによつて亜鉛の水素過電圧
を高め亜鉛の樹枝状結晶の生長を抑制しサイクル
寿命の向上に大きく寄与する。ところがインジウ
ムは高価であり、また充放電サイクルが長期にわ
たると電解液と直接接触する活物質層表面の亜鉛
酸イオンとして溶出し、これによつて亜鉛の樹枝
状結晶が生長してより長期にわたるサイクル寿命
を得ることができなかつた。 (ハ) 発明が解決しようとする問題点 本発明は亜鉛極にインジウムの酸化物あるいは
水酸化物を効果的に添加することにより、容量低
下が少なくサイクル寿命が向上したアルカリ亜鉛
蓄電池を得ようとするものである。 (ニ) 問題点を解決するための手段 本発明は亜鉛活物質を主成分とし、添加剤とし
てのインジウムの酸化物または水酸化物を含有す
る表面層及び内部層を備えた亜鉛極の表面層に於
ける前記インジウム化合物の含有率を2乃至15重
量%とし前記内部層に於ける前記インジウム化合
物の含有率より大としたものである。 (ホ) 作用 上記手段により亜鉛の樹枝状結晶の生長が最も
起こり易い亜鉛極表面層に於けるインジウム化合
物の含有率が高められ亜鉛極の極板変形が抑制さ
れると共に亜鉛極の内部層に於けるインジウム化
合物の含有率が低いので充放電反応での過電圧が
低くなり活物質が未反応状態で残り易い亜鉛極の
内部層の充放電反応がスムーズに行なわれ電極反
応速度が大きくなる。 (ヘ) 実施例 第1表に示す組成物を夫々混合し、水を加えて
混練した後ローラにより加圧してシートa乃至c
を作製した。ここに於いてシートの厚みは0.20
mm、0.30mm及び0.40mmのもの、すなわち通常用い
られるシートの厚み0.60mmの夫々1/3、1/2及び2/
3と3種類用意した。
【表】
【表】 次いでシートaとシートb、シートaとシート
cとを通常のシートの厚みである0.60mmになるよ
う重ね合わせ、縦40mm、横200mmの銅メツシユか
らなる集電体の両面にシートaが表面に位置する
よう圧着し、乾燥させて亜鉛極を得た。このとき
亜鉛極の断面は第2図に示すようになる。第2図
に於いて1は集電体、2は内部層、3は表面層で
ある。こうして得られた亜鉛極を焼結式ニツケル
極と組み合わせて円筒形ニツケル−亜鉛蓄電池を
作製し、第2表に示すように、用いた亜鉛極の表
面層と内部層の水酸化インジウムの含有率及び厚
みにより電池A乃至Fとする。また第1図はこの
ニツケル−亜鉛蓄電池の断面図であり、4は亜鉛
極、5はニツケル極、6はセパレータ、7は電池
外装缶、8は封口板、9は絶縁パツキングであ
る。
【表】 また、比較のため厚み0.60mmの前記シートaを
同様にして集電体の両面に圧着、乾燥させた亜鉛
極を用いて比較電池Gを作製した。 上述した亜鉛極の表面層に於けるインジウム化
合物の含有率を内部層に於ける含有率の2乃至4
倍の範囲で変化させ、表面層の厚みを内部層の厚
みの1/2乃至2倍の範囲で変化させた本発明電池
A乃至Fと比較電池Gを、夫々充電電流400mA
で4時間30分充電した後、放電電流400mAで4
時間放電するサイクル条件で充放電を繰り返しサ
イクルテストを行なつた。サイクルは連続して行
ない1.4V以上の電池電圧を3時間以上維持でき
なくなるまで続行し、その時点のサイクル数をサ
イクル寿命とした。尚、この時の電池容量は初期
容量の60%に相当する。第3図はこのサイクルテ
ストの於ける電池A乃至Gのサイクル寿命を示す
図面であり、横軸に亜鉛極の活物質層の厚みに対
する表面層の厚みを、また縦軸にサイクル数をと
つて示している。尚、サイクル寿命は夫々10個の
電池をサイクルテストし、サイクル寿命の短い3
個の電池を除く残りの7個の電池のサイクル寿命
の平均であらわした。 第3図から明らかなように電池A乃至Fは比較
電池Gに比べて亜鉛極に添加した水酸化インジウ
ムの総量が少ないにもかかわらず、同等あるいは
それ以上のサイクル寿命を有している。 亜鉛極に於いて樹枝状亜鉛が析出し易いのは電
解液が最も多く存在する表面層であり、電池A乃
至Fではこの表面層に於けるインジウム化合物の
含有率を高めることにより樹枝状亜鉛の成長が効
果的に抑制されインジウム化合物の含有率の低い
内部層から樹枝状亜鉛が生長してきたとしても表
面層のインジウム化合物によつてそれ以上の成長
が阻止されるものと考えられる。 また通常活物質層の集電体の密着面から表面ま
でインジウム化合物を均一に含有する亜鉛極で
は、電解液が多く存在する表面部分が特に多く反
応し、内部には未反応の活物質がそのまま残る事
が多いが、この様に表面部分の活物質が集中的に
充放電に使われると、極板の形状変形や亜鉛極表
面の不活性化の進行が速くなりサイクル寿命が短
かくなると共に、亜鉛極内部の未反応の活物質が
無駄になるばかりか、この未反応の活物質により
亜鉛極活物質層の導電性が低下する。これは多孔
質亜鉛極の電極反応において、インジウム化合物
の添加量を増すと充放電反応の過電圧が上昇する
からであり、特に、インジウム化合物の含有率が
15重量%以下の時にこの傾向が見られ、15重量%
を越えると充放電反応の過電圧はあまり変化しな
くなる。そこで亜鉛極の活物質層を表面層と内部
層の多層構造とし、電極反応が起こり難い内部層
のインジウム化合物の含有率を減少させると、内
部層に於ける電極反応の過電圧が少なくなり電極
反応速度が大きくなり、このため充放電反応が表
面部分の亜鉛活物質にかたよる傾向が緩和され均
一になつて電池のサイクル特性が向上するものと
考えられる。このときのインジウム化合物の含有
率については、表面層に於いては前述したように
インジウム化合物の含有率を15重量%より高くし
ても充放電反応の過電圧があまり変化せず活物質
の含有率を減少させるだけであるので15重量%以
下で良く、2重量%以上が望ましい。また内部層
に於いてはインジウム化合物を添加しないと亜鉛
極内部で海綿状あるいは樹枝状の電析亜鉛が生長
しやすくなるので表面層のインジウム化合物の含
有率の1/4乃至/2とすることが望ましい。 更に第3図に示されるように電池A乃至Eの電
池は比較電池Gに比し顕著な高価がみられるのに
対し電池Fは比較電池Gに比しわずかな効果しか
みられないことから、内部層に於けるインジウム
化合物の含有率が減り且つインジウム化合物の含
有率の高い表面層が薄くなると効果が減少するこ
とがわかる。故に亜鉛極の内部層のインジウム含
有率が表面層の1/4であり、且つ表面層の厚みが
内部層の1/2である条件が前述の効果が期待でき
る限界である。 (ト) 発明の効果 本発明のアルカリ亜鉛蓄電池は亜鉛活物質を主
成分としインジウムの酸化物または水酸化物を含
有する表面層及び内部層を備えた亜鉛極を有し、
前記亜鉛極の表面層に於ける前記インジウム化合
物の含有率が2乃至15重量%で前記内部層に於け
る前記インジウム化合物の含有率より大なるもの
であるから、インジウム化合物の添加量を減少さ
せることができると共に亜鉛極内の充放電反応性
を均一化させ亜鉛の樹枝状生長を効果的に抑制す
ることができるため容量低下を抑制しサイクル寿
命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に於けるアルカリ亜
鉛蓄電池の縦断面図、第2図は本発明の亜鉛極の
断面図、第3図は本発明電池及び比較電池のサイ
クル寿命を示す図面である。 1……集電体、2……内部層、3……表面層、
4……亜鉛極、5……ニツケル極、6……セパレ
ータ、7……電池外装缶、8……封口板、9……
絶縁パツキング、A〜F……本発明電池、G……
比較電池。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 亜鉛活物質を主成分としインジウムの酸化物
    または水酸化物を含有する表面槽及び内部層を備
    えた亜鉛極を有する電池であつて、前記亜鉛極の
    表面層に於ける前記インジウム化合物の含有率が
    2乃至15重量%であり前記亜鉛極の内部層に於け
    る前記インジウム化合物の含有率より大であるこ
    とを特徴とするアルカリ亜鉛蓄電池。 2 前記亜鉛極の表面層に於ける前記インジウム
    化合物の含有率が前記内部層の2乃至4倍である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のア
    ルカリ亜鉛蓄電池。 3 前記亜鉛極の表面層の厚みが内部層の厚みの
    1/2乃至2であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項または第2項記載のアルカリ亜鉛蓄電
    池。
JP59223181A 1984-10-23 1984-10-23 アルカリ亜鉛蓄電池 Granted JPS61101955A (ja)

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JP59223181A JPS61101955A (ja) 1984-10-23 1984-10-23 アルカリ亜鉛蓄電池

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JP59223181A JPS61101955A (ja) 1984-10-23 1984-10-23 アルカリ亜鉛蓄電池

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JPS61101955A JPS61101955A (ja) 1986-05-20
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JP59223181A Granted JPS61101955A (ja) 1984-10-23 1984-10-23 アルカリ亜鉛蓄電池

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JPH0738306B2 (ja) * 1991-04-22 1995-04-26 松下電器産業株式会社 亜鉛アルカリ電池
US6602629B1 (en) 2000-05-24 2003-08-05 Eveready Battery Company, Inc. Zero mercury air cell

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