JPH06101331B2 - アルカリ亜鉛蓄電池 - Google Patents
アルカリ亜鉛蓄電池Info
- Publication number
- JPH06101331B2 JPH06101331B2 JP57045413A JP4541382A JPH06101331B2 JP H06101331 B2 JPH06101331 B2 JP H06101331B2 JP 57045413 A JP57045413 A JP 57045413A JP 4541382 A JP4541382 A JP 4541382A JP H06101331 B2 JPH06101331 B2 JP H06101331B2
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- JP
- Japan
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- zinc
- cadmium
- oxide
- storage battery
- electrode
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- 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
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/244—Zinc electrodes
-
- 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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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、ニッケル−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
電池に関するものである。
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
電池に関するものである。
負極活物質としての亜鉛は単位重量当りのエネルギー密
度が大きく且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上或いは海
綿状に電析するため、充放電を繰返すと、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惹起するた
めサイクル寿命が短い欠点がある。
度が大きく且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上或いは海
綿状に電析するため、充放電を繰返すと、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惹起するた
めサイクル寿命が短い欠点がある。
このサイクル寿命を改善するため、各種の金属あるいは
酸化物を活物質中あるいは電解液中に添加することが提
案されている。その１つにカドミウムがある。カドミウ
ムは水素過電圧が高く、且亜鉛の酸化還元電位より貴で
あるため、亜鉛の樹枝状結晶の発生を抑制するだけでな
く、導電材として働くため、添加剤として有望である。
酸化物を活物質中あるいは電解液中に添加することが提
案されている。その１つにカドミウムがある。カドミウ
ムは水素過電圧が高く、且亜鉛の酸化還元電位より貴で
あるため、亜鉛の樹枝状結晶の発生を抑制するだけでな
く、導電材として働くため、添加剤として有望である。
しかしながら長期にわたる充放電反応過程により、亜鉛
活物質表面に不動態皮膜が形成され、放電反応が進行し
なくなることがある。この不動態皮膜を詳細に調べたと
ころ、この皮膜中に多量のカドミウムが存在しているこ
とがわかつた。これは長期にわたる充放電反応の結果、
カドミウムが反応に関与して徐々に亜鉛極表面に押出さ
れると共に高密度化して電析されるため、電解液の内部
拡散を抑え、亜鉛極表面での電解液の枯渇を招き、不動
態皮膜の生長を助長しているためであると考えられる。
活物質表面に不動態皮膜が形成され、放電反応が進行し
なくなることがある。この不動態皮膜を詳細に調べたと
ころ、この皮膜中に多量のカドミウムが存在しているこ
とがわかつた。これは長期にわたる充放電反応の結果、
カドミウムが反応に関与して徐々に亜鉛極表面に押出さ
れると共に高密度化して電析されるため、電解液の内部
拡散を抑え、亜鉛極表面での電解液の枯渇を招き、不動
態皮膜の生長を助長しているためであると考えられる。
本発明はかかる点に鑑み発明されたものにして、亜鉛及
び酸化亜鉛を主成分とし、カドミウム及び錫の酸化物又
は水酸化物を含有する亜鉛極を備えたものである。本発
明はかかる構成にすることにより、添加剤としてのカド
ミウムの欠点を少なくし、より長期にわたり充放電反応
に耐えるように改良せんとするものである。
び酸化亜鉛を主成分とし、カドミウム及び錫の酸化物又
は水酸化物を含有する亜鉛極を備えたものである。本発
明はかかる構成にすることにより、添加剤としてのカド
ミウムの欠点を少なくし、より長期にわたり充放電反応
に耐えるように改良せんとするものである。
以下本発明を実施例に基ずき説明する。
実施例１ 酸化亜鉛粉末80重量％、亜鉛粉末10重量％、添加剤とし
て酸化カドミウム4.5重量％及び酸化錫0.5重量％、結着
剤としてフツ素樹脂粉末５重量％よりなる混合粉末に水
を加え、混練した後、ローラによりシート状にしたもの
を、銅等よりなる集電体の両面に付着し、加圧成型し乾
燥して亜鉛極を作製する。
て酸化カドミウム4.5重量％及び酸化錫0.5重量％、結着
剤としてフツ素樹脂粉末５重量％よりなる混合粉末に水
を加え、混練した後、ローラによりシート状にしたもの
を、銅等よりなる集電体の両面に付着し、加圧成型し乾
燥して亜鉛極を作製する。
このようにして作成した亜鉛極と公知の焼結式ニッケル
極とを組合せてニッケル−亜鉛蓄電池（Ａ）を組立て
た。この蓄電池の断面図を第１図に示す。この図面にお
いて、（１）は亜鉛極、（２）はニッケル極、（３）は
セパレータ、（４）は保液層、（５）は電槽、（６）は
電槽蓋、（７）（８）は正負極端子である。
極とを組合せてニッケル−亜鉛蓄電池（Ａ）を組立て
た。この蓄電池の断面図を第１図に示す。この図面にお
いて、（１）は亜鉛極、（２）はニッケル極、（３）は
セパレータ、（４）は保液層、（５）は電槽、（６）は
電槽蓋、（７）（８）は正負極端子である。
実施例２乃至５ 実施例１における酸化カドミウムと酸化錫の割合を第１
表に示す如く変化させて亜鉛極を形成し、その他の点は
実施例１と同一条件でニッケル−亜鉛蓄電池（Ｂ）乃至
（Ｅ）を作成した。
表に示す如く変化させて亜鉛極を形成し、その他の点は
実施例１と同一条件でニッケル−亜鉛蓄電池（Ｂ）乃至
（Ｅ）を作成した。
比較のため、酸化カドミウムを５重量％とし、酸化錫を
含まない亜鉛極を作成し、他の点は実施例１と同一の比
較電池（Ｘ）を作成した。
含まない亜鉛極を作成し、他の点は実施例１と同一の比
較電池（Ｘ）を作成した。
第２図はこれらの蓄電池のサイクル特性図である。その
充放電条件は、150mAで６時間充電した後、150mAで放電
し電池電圧が1.0Vに達するとき放電を停止するものであ
る。この特性図から明らかなように、本発明による蓄電
池（Ａ）乃至（Ｅ）は、比較電池（Ｘ）に対しサイクル
特性が飛躍的に改善される。即ち比較電池（Ｘ）が約60
サイクルで初期容量の60％以下に低下するに対し、本発
明による蓄電池（Ａ）乃至（Ｅ）は100サイクルを越え
ても維持する電池容量が初期容量の90％以上と高い。ま
た酸化錫の重量％に対する酸化カドミウムの重量％の割
合比についてサイクル特性を見ると、その割合比が小さ
い程即ち酸化カドミウムに対し酸化錫の割合を多くする
程、サイクル特性が向上していることがわかる。
充放電条件は、150mAで６時間充電した後、150mAで放電
し電池電圧が1.0Vに達するとき放電を停止するものであ
る。この特性図から明らかなように、本発明による蓄電
池（Ａ）乃至（Ｅ）は、比較電池（Ｘ）に対しサイクル
特性が飛躍的に改善される。即ち比較電池（Ｘ）が約60
サイクルで初期容量の60％以下に低下するに対し、本発
明による蓄電池（Ａ）乃至（Ｅ）は100サイクルを越え
ても維持する電池容量が初期容量の90％以上と高い。ま
た酸化錫の重量％に対する酸化カドミウムの重量％の割
合比についてサイクル特性を見ると、その割合比が小さ
い程即ち酸化カドミウムに対し酸化錫の割合を多くする
程、サイクル特性が向上していることがわかる。
次に実施例１乃至５は亜鉛極の添加剤としての酸化カド
ミウム及び酸化錫の合計重量％が一定の場合であるが、
亜鉛極におけるこの添加剤の合計重量％を変えた実施例
について説明する。
ミウム及び酸化錫の合計重量％が一定の場合であるが、
亜鉛極におけるこの添加剤の合計重量％を変えた実施例
について説明する。
実施例６乃至８ 亜鉛極の構成剤である酸化亜鉛粉末、亜鉛粉末、酸化カ
ドミウム及び酸化錫の添加剤、フッ素樹脂粉末を夫々第
２表に示す重量％に配分して、実施例１と同様に亜鉛極
を作成し、他の点は実施例１と同一のニッケル−亜鉛蓄
電池（Ｆ）乃至（Ｈ）を作成した。
ドミウム及び酸化錫の添加剤、フッ素樹脂粉末を夫々第
２表に示す重量％に配分して、実施例１と同様に亜鉛極
を作成し、他の点は実施例１と同一のニッケル−亜鉛蓄
電池（Ｆ）乃至（Ｈ）を作成した。
第３図はこれら蓄電池（Ｆ）乃至（Ｈ）及び比較電池
（Ｘ）のサイクル特性図である。この特性図から明らか
な如く亜鉛極における酸化カドミウム及び酸化錫の添加
剤の割合を変えた場合にも、本発明による蓄電池（Ｆ）
乃至（Ｈ）は、比較電池（Ｘ）に比し、サイクル特性が
飛躍的に向上される。
（Ｘ）のサイクル特性図である。この特性図から明らか
な如く亜鉛極における酸化カドミウム及び酸化錫の添加
剤の割合を変えた場合にも、本発明による蓄電池（Ｆ）
乃至（Ｈ）は、比較電池（Ｘ）に比し、サイクル特性が
飛躍的に向上される。
このように本発明による蓄電池（Ａ）乃至（Ｈ）が比較
電池（Ｘ）に対し、サイクル特性が向上する理由につい
て考察すると、錫は亜鉛よりも酸化還元電位が貴である
ため、充電時電析した錫が、電析したカドミウムと共存
するところで、互いにからまった様な三次元網目構造を
とり、安定した多孔状態の骨格を形成する。この骨格は
導電材として働らくだけでなく、カドミウムの反応関与
による亜鉛極表面への移動を抑制していると考えられ
る。また錫には亜鉛の充放電反応において悪影響はな
く、むしろ水素過電圧を高めて亜鉛の樹枝状結晶を防止
する働きもある。
電池（Ｘ）に対し、サイクル特性が向上する理由につい
て考察すると、錫は亜鉛よりも酸化還元電位が貴である
ため、充電時電析した錫が、電析したカドミウムと共存
するところで、互いにからまった様な三次元網目構造を
とり、安定した多孔状態の骨格を形成する。この骨格は
導電材として働らくだけでなく、カドミウムの反応関与
による亜鉛極表面への移動を抑制していると考えられ
る。また錫には亜鉛の充放電反応において悪影響はな
く、むしろ水素過電圧を高めて亜鉛の樹枝状結晶を防止
する働きもある。
尚カドミウム及び錫の添加効果は、酸化物だけでなく、
水酸化物を用いても同じである。
水酸化物を用いても同じである。
以上の如く本発明は、亜鉛及び酸化亜鉛を主成分とし、
カドミウム及び錫の酸化物又は水酸化物を含有する亜鉛
極を備えるものであるから、アルカリ亜鉛蓄電池のサイ
クル特性を従来の比較電池に比し向上することができ、
その工業的価値大なものである。
カドミウム及び錫の酸化物又は水酸化物を含有する亜鉛
極を備えるものであるから、アルカリ亜鉛蓄電池のサイ
クル特性を従来の比較電池に比し向上することができ、
その工業的価値大なものである。
第１図は本発明によるアルカリ亜鉛蓄電池の一実施例の
断面図、第２図及び第３図は夫々本発明の異なる実施例
によるアルカリ亜鉛蓄電池と比較電池のサイクル特性図
である。 （１）…亜鉛極。
断面図、第２図及び第３図は夫々本発明の異なる実施例
によるアルカリ亜鉛蓄電池と比較電池のサイクル特性図
である。 （１）…亜鉛極。
Claims (1)
- 【請求項１】亜鉛及び酸化亜鉛を主成分とし、カドミウ
ム及び錫の酸化物又は水酸化物を含有する亜鉛極を備え
たアルカリ亜鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57045413A JPH06101331B2 (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57045413A JPH06101331B2 (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58163159A JPS58163159A (ja) | 1983-09-27 |
| JPH06101331B2 true JPH06101331B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=12718567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57045413A Expired - Lifetime JPH06101331B2 (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06101331B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58176871A (ja) * | 1982-04-09 | 1983-10-17 | Sanyo Electric Co Ltd | アルカリ亜鉛蓄電池 |
| US6143446A (en) * | 1998-10-21 | 2000-11-07 | Duracell Inc. | Battery cathode |
| WO2013027767A1 (ja) | 2011-08-23 | 2013-02-28 | 株式会社日本触媒 | 負極合剤又はゲル電解質、及び、該負極合剤又はゲル電解質を使用した電池 |
-
1982
- 1982-03-19 JP JP57045413A patent/JPH06101331B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58163159A (ja) | 1983-09-27 |
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