JPH07161375A - Sealed alkaline zinc storage battery - Google Patents

Sealed alkaline zinc storage battery

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JPH07161375A
JPH07161375A JP5341673A JP34167393A JPH07161375A JP H07161375 A JPH07161375 A JP H07161375A JP 5341673 A JP5341673 A JP 5341673A JP 34167393 A JP34167393 A JP 34167393A JP H07161375 A JPH07161375 A JP H07161375A
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JP
Japan
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zinc
storage battery
fatty acid
acid ester
added
Prior art date
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Pending
Application number
JP5341673A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Okabe
一弥 岡部
Toshiyuki Onda
敏之 温田
Kenkichi Fujii
健吉 藤井
Mitsuo Yamane
三男 山根
Noriko Matoba
典子 的場
Sanehiro Nakajima
修弘 中島
Katsutoshi Rikihisa
勝利 力久
Kazuyuki Adachi
和之 足立
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyushu Electric Power Co Inc
Yuasa Corp
Original Assignee
Kyushu Electric Power Co Inc
Yuasa Corp
Yuasa Battery Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH07161375A publication Critical patent/JPH07161375A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a sealed alkaline zinc storage battery in which dendrite growth of zinc at charging time can be suppressed and whose charging and discharging cycle life can be prolonged. CONSTITUTION:Crystal growth of metal zinc, which tends to grow as dendrite, is suppressed by surrounding the crystal of metal zinc by fatty acid ester which has a sorbitan skeleton with 12 or less HLB value and is added to electrode groups. Consequently, since the metal zinc crystal which tends to grow as dendrite can be surrounded, dendrite growth of the crystal at the charging time can be suppressed and a charging and discharging cycle life can be extended.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、密閉形アルカリ亜鉛蓄
電池に関するもので、さらに詳しく言えば、充電時に亜
鉛のデンドライトが成長するのを抑制できる密閉形アル
カリ亜鉛蓄電池に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sealed alkaline zinc storage battery, and more particularly to a sealed alkaline zinc storage battery capable of suppressing the growth of zinc dendrites during charging.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ポータブルタイプやコードレスタ
イプのエレクトロニクス機器の普及により、再充電可能
な二次電池の需要が高まってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, the demand for rechargeable secondary batteries has increased with the spread of portable type and cordless type electronic devices.

【0003】このような二次電池は、機器の小型化、軽
量化に伴ってエネルギー密度が高く、メンテナンスが容
易であるものが注目され、特に密閉形ニッケル−亜鉛蓄
電池が注目されている。
Such secondary batteries have attracted attention because of their high energy density and easy maintenance due to the downsizing and weight reduction of equipment, and particularly the sealed nickel-zinc storage batteries.

【0004】上記した密閉形ニッケル−亜鉛蓄電池にお
ける亜鉛負極は、亜鉛の溶解度が高いために充電時に亜
鉛のデンドライトが成長してセパレータの貫通ショート
を起こすという問題があり、充放電サイクル寿命が短か
くなる原因となっていた。
The zinc negative electrode in the above-mentioned sealed nickel-zinc storage battery has a problem that the dendrite of zinc grows during charging due to the high solubility of zinc to cause a short circuit through the separator, resulting in a short charge / discharge cycle life. Was the cause.

【0005】従来は、このようなデンドライトの発生を
防止するため、親水化処理を施した微孔性ポリエチレン
膜をセパレータとして用いることが提案され、親水化処
理を施したことによって亜鉛酸イオンの移動を良好に
し、微孔を通して酸素ガスの移動を良好にしようという
試みがなされてきた。
Conventionally, in order to prevent the generation of such dendrites, it has been proposed to use a microporous polyethylene membrane subjected to a hydrophilization treatment as a separator. The hydrophilization treatment causes migration of zincate ions. Attempts have been made to improve the gas flow rate and the oxygen gas transfer through the micropores.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の密閉形
ニッケル−亜鉛蓄電池は、微孔を通して酸素ガスの移動
は良好に行われるが、微孔に亜鉛が析出してデンドライ
トを成長させ、短絡に至る場合があり、デンドライトの
発生を完全に防止するには至っていない。
In the above-mentioned conventional sealed nickel-zinc storage battery, the oxygen gas can move well through the fine pores, but zinc is deposited in the fine pores to grow dendrites, which causes a short circuit. However, the generation of dendrites has not been completely prevented.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、酸化亜鉛および金属亜鉛を主成分とする
亜鉛負極と、正極と、前記亜鉛負極と正極との間に介挿
された保液層およびセパレータと、この保液層およびセ
パレータに含浸された電解液とを有する極群を積層して
なる密閉形アルカリ亜鉛蓄電池において、前記極群内に
界面活性剤の水溶性の指標である Hydrophilich− Lipo
phlic− Balance(以下HLB価という)が12以下の
ソルビタン骨格を有する脂肪酸エステルを添加したこと
を特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention has a zinc negative electrode containing zinc oxide and metallic zinc as main components, a positive electrode, and the zinc negative electrode and the positive electrode. A liquid-retaining layer and a separator, and in a sealed alkaline zinc storage battery formed by laminating an electrode group having an electrolyte solution impregnated in the liquid-retaining layer and the separator, in the electrode group is a water-soluble index of the surfactant. Aru Hydrophilic h-Lipo
It is characterized in that a fatty acid ester having a sorbitan skeleton having a phlic-balance (hereinafter referred to as HLB value) of 12 or less is added.

【0008】[0008]

【作 用】従って、本発明は、ソルビタン骨格を有する
脂肪酸エステルによってデンドライト成長しようとする
金属亜鉛の結晶が包囲されるので、該結晶の成長を抑制
することができる。また、前記ソルビタン骨格を有する
脂肪酸エステルのHLB価は、ポリオキシエチレン基の
大きさや種類、脂肪酸エステルの大きさや種類によって
制御することができるので、電解液の粘性を高めずに金
属亜鉛のデンドライト成長を抑制することができる。
[Operation] Therefore, according to the present invention, the crystal of metallic zinc to be grown by dendrite is surrounded by the fatty acid ester having a sorbitan skeleton, so that the growth of the crystal can be suppressed. Further, the HLB value of the fatty acid ester having the sorbitan skeleton can be controlled by the size and type of the polyoxyethylene group and the size and type of the fatty acid ester, so that the dendrite growth of metallic zinc can be performed without increasing the viscosity of the electrolytic solution. Can be suppressed.

【0009】[0009]

【実施例】以下本発明の詳細を密閉形ニッケル−亜鉛蓄
電池の実施例により説明する。
EXAMPLES The details of the present invention will be described below with reference to examples of sealed nickel-zinc storage batteries.

【0010】上記した密閉形ニッケル−亜鉛蓄電池の極
群内に添加するソルビタン骨格を有する脂肪酸エステル
としては、ポリオキシエチレンソルビタンオレエート、
ポリオキシエチレンソルビタンラウレート、ポリオキシ
エチレンソルビタンステアレート、ポリオキシエチレン
ソルビタンパルミテートがよい。
Examples of the fatty acid ester having a sorbitan skeleton to be added to the above-mentioned sealed nickel-zinc storage battery electrode group include polyoxyethylene sorbitan oleate,
Polyoxyethylene sorbitan laurate, polyoxyethylene sorbitan stearate and polyoxyethylene sorbitan palmitate are preferred.

【0011】そして、上記したソルビタン骨格を有する
脂肪酸エステルを添加するための密閉形ニッケル−亜鉛
蓄電池として、酸化亜鉛粉末が80重量%と金属亜鉛粉
末が20重量%とからなる負極活物質にバインダーとし
てのポリテトラフルオロエチレンを混合して厚みが1m
m、密度が2.5〜3.0g/cm3 とした亜鉛負極4
枚と、シンター式のニッケル正極3枚とを準備し、前記
亜鉛負極とニッケル正極との間にポリプロピレン製不織
布からなる保液層および微孔性ポリプロピレン膜からな
るセパレータを介挿するとともに、前記保液層およびセ
パレータに水酸化リチウムを添加した比重が1.10〜
1.35の水酸化カリウム水溶液を電解液として含浸さ
せて7Ahの容量のものを製作した。
Then, as a sealed nickel-zinc storage battery for adding the fatty acid ester having the sorbitan skeleton, a binder is added to a negative electrode active material composed of 80% by weight of zinc oxide powder and 20% by weight of metallic zinc powder. 1m thick with mixed polytetrafluoroethylene
Zinc negative electrode 4 having m and density of 2.5 to 3.0 g / cm 3.
1 sheet and 3 sheets of a sinter-type nickel positive electrode are prepared, a liquid holding layer made of polypropylene nonwoven fabric and a separator made of a microporous polypropylene film are inserted between the zinc negative electrode and the nickel positive electrode, and The specific gravity obtained by adding lithium hydroxide to the liquid layer and the separator is 1.10 to
An aqueous solution of 1.35 potassium hydroxide was impregnated as an electrolytic solution to produce a battery having a capacity of 7 Ah.

【0012】次に、上記した密閉形ニッケル−亜鉛蓄電
池の電解液中にHLB価を種々変化させて上記したソル
ビタン酸骨格を有する脂肪酸エステルを添加し、25℃
雰囲気下において0.1Cで10.5時間充電した後、
1Cで電圧が1V/セルになるまで放電した時の初期容
量を調査し、その結果を表1に示す。
Next, the above fatty acid ester having a sorbitan acid skeleton was added to the electrolytic solution of the sealed nickel-zinc battery with various HLB values, and the mixture was added at 25 ° C.
After charging at 0.1C for 10.5 hours in an atmosphere,
The initial capacity when discharged at 1 C until the voltage became 1 V / cell was investigated, and the results are shown in Table 1.

【0013】[0013]

【表1】 [Table 1]

【0014】表1から、いずれのソルビタン骨格を有す
る脂肪酸エステルでも、そのHLB価が12以上になる
と、初期容量が低下することがわかる。このことは、H
LB価が高くなると、電解液の粘性が高くなって亜鉛負
極やニッケル正極の利用率が低下したり、電解液の抵抗
が増加するためと考えられる。
It can be seen from Table 1 that the initial capacity of any fatty acid ester having a sorbitan skeleton decreases when its HLB value is 12 or more. This is H
It is considered that when the LB value increases, the viscosity of the electrolytic solution increases, the utilization rate of the zinc negative electrode or the nickel positive electrode decreases, and the resistance of the electrolytic solution increases.

【0015】次に、上記した密閉形ニッケル−亜鉛蓄電
池の電解液中、亜鉛負極中および保液層中にHLB価を
種々変化させて上記したソルビタン骨格を有する脂肪酸
エステルを添加し、60℃雰囲気下において0.3Cで
充電した後、1Cで放電する充放電サイクル試験を行
い、放電容量が4.2Ahまで低下した時のサイクル数
を調査し、その結果を表2に示す。
Next, the above fatty acid ester having a sorbitan skeleton was added to the electrolyte of the sealed nickel-zinc storage battery, the zinc negative electrode and the liquid retaining layer by varying the HLB value, and the atmosphere was maintained at 60 ° C. A charging / discharging cycle test in which the battery was charged at 0.3 C and then discharged at 1 C was conducted, and the number of cycles when the discharge capacity dropped to 4.2 Ah was investigated. The results are shown in Table 2.

【0016】[0016]

【表2】 [Table 2]

【0017】表2から、いずれのソルビタン骨格を有す
る脂肪酸エステルでも、そのHLB価が12以上になる
と、サイクル数が低下することがわかる。また、前記ソ
ルビタン骨格を有する脂肪酸エステルを電解液中に添加
すると、その溶解度が小さいためにサイクル数の向上の
点で十分な効果が得られていないが、亜鉛負極中または
保液層中に添加すると、サイクル数を大きく向上させる
ことができる。このことは、亜鉛負極中または保液層中
の方が電解液中より添加量を多くすることができ、分解
によって減少してもその影響が少ないことにも起因す
る。
It can be seen from Table 2 that the number of cycles of any fatty acid ester having a sorbitan skeleton decreases when its HLB value is 12 or more. Further, when the fatty acid ester having the sorbitan skeleton is added to the electrolytic solution, the solubility is small, so that a sufficient effect is not obtained in terms of improving the number of cycles, but it is added to the zinc negative electrode or the liquid retaining layer. Then, the number of cycles can be greatly improved. This is because the zinc negative electrode or the liquid-retaining layer can be added in a larger amount than the electrolytic solution, and the influence thereof is small even if the amount is decreased by decomposition.

【0018】次に、上記した密閉形ニッケル−亜鉛蓄電
池のうち、最もサイクル数が大きくなった、HLB価が
10のポリオキシエチレンソルビタンモノオレエートを
保液層中に添加したものについて、25℃雰囲気下にお
いて0.1Cで充電した後、1Cで放電する充放電サイ
クル試験を行い、放電容量が4.2Ahまで低下した時
のサイクル数を調査したところ、420サイクルになっ
た。また、何も添加していない従来電池について、同じ
充放電サイクル試験を行ってサイクル数を調査したとこ
ろ、300サイクルであった。
Next, among the above sealed nickel-zinc storage batteries, the one having polyoxyethylene sorbitan monooleate having an HLB value of 10 and having the largest cycle number was added to the liquid retaining layer at 25 ° C. A charge-discharge cycle test of charging at 0.1 C in the atmosphere and then discharging at 1 C was conducted, and when the number of cycles when the discharge capacity dropped to 4.2 Ah was investigated, it was 420 cycles. Further, the same charge / discharge cycle test was conducted on the conventional battery to which nothing was added to examine the number of cycles, and it was 300 cycles.

【0019】上記実施例は、密閉形ニッケル−亜鉛蓄電
池に関するものであるが、ニッケル正極以外の他の正極
を用いた密閉形アルカリ亜鉛蓄電池についても、添加す
るソルビタン骨格を有する脂肪酸エステルのHLB価が
ポリオキシエチレン基の大きさや種類、脂肪酸エステル
の大きさや種類を適宜調整することによって制御するこ
とができるので、上記実施例と同様に適用することがで
きる。
Although the above examples relate to the sealed nickel-zinc storage battery, the HLB value of the fatty acid ester having the sorbitan skeleton to be added is also in the sealed alkaline zinc storage battery using a positive electrode other than the nickel positive electrode. Since the size and type of the polyoxyethylene group and the size and type of the fatty acid ester can be controlled as appropriate, the control can be performed in the same manner as in the above-mentioned examples.

【0020】[0020]

【発明の効果】上記した如く、本発明の密閉形アルカリ
亜鉛蓄電池は、初期容量の低下を小さくし、充放電サイ
クル寿命の向上を図ることができる。
As described above, the sealed alkaline zinc storage battery of the present invention can reduce the decrease in initial capacity and improve the charge / discharge cycle life.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 健吉 大阪府高槻市城西町6番6号 株式会社ユ アサコーポレーション内 (72)発明者 山根 三男 大阪府高槻市城西町6番6号 株式会社ユ アサコーポレーション内 (72)発明者 的場 典子 兵庫県尼崎市西長洲町二丁目6番1号 株 式会社ナード研究所内 (72)発明者 中島 修弘 兵庫県尼崎市西長洲町二丁目6番1号 株 式会社ナード研究所内 (72)発明者 力久 勝利 福岡県福岡市中央区渡辺通二丁目1番82号 九州電力株式会社内 (72)発明者 足立 和之 福岡県福岡市中央区渡辺通二丁目1番82号 九州電力株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Kenkichi Fujii, 6-6 Josaimachi, Takatsuki-shi, Osaka Prefecture Yuasa Corporation (72) Mitsuo Yamane 6-6, Josaimachi, Takatsuki, Osaka Yu, Ltd. In Asa Corporation (72) Inventor Noriko Matoba 2-6-1, Nishi-Nagasu-cho, Amagasaki-shi, Hyogo Inside Nard Institute Co., Ltd. (72) Inventor Nobuhiro Nakajima 2-6-1-1, Nishi-Nagasu-cho, Amagasaki-shi, Hyogo Incorporated company Nard Institute (72) Inventor Satoru Riki Satoshi Watanabe 2-chome, Chuo-ku, Fukuoka-shi, Fukuoka Prefecture Kyushu Electric Power Co., Inc. (72) Inventor Kazuyuki Adachi Douji Watanabe, Chuo-ku, Fukuoka-shi, Fukuoka 1-82, Kyushu Electric Power Co., Inc.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸化亜鉛および金属亜鉛を主成分とする
亜鉛負極と、正極と、前記亜鉛負極と正極との間に介挿
された保液層およびセパレータと、この保液層およびセ
パレータに含浸された電解液とを有する極群を積層して
なる密閉形アルカリ亜鉛蓄電池において、前記極群内に
HLB価が12以下のソルビタン骨格を有する脂肪酸エ
ステルを添加したことを特徴とする密閉形アルカリ亜鉛
蓄電池。
1. A zinc negative electrode containing zinc oxide and metallic zinc as main components, a positive electrode, a liquid retention layer and a separator interposed between the zinc negative electrode and the positive electrode, and the liquid retention layer and the separator impregnated. In a sealed alkaline zinc storage battery comprising a stack of electrode groups having a charged electrolyte solution, a fatty acid ester having a sorbitan skeleton having an HLB value of 12 or less is added to the electrode group. Storage battery.
【請求項2】 ソルビタン骨格を有する脂肪酸エステル
は、電解液中に添加されていることを特徴とする請求項
第1項記載の密閉形アルカリ亜鉛蓄電池。
2. The sealed alkaline zinc storage battery according to claim 1, wherein the fatty acid ester having a sorbitan skeleton is added to the electrolytic solution.
【請求項3】 ソルビタン骨格を有する脂肪酸エステル
は、亜鉛負極中に添加されていることを特徴とする請求
項第1項記載の密閉形アルカリ亜鉛蓄電池。
3. The sealed alkaline zinc storage battery according to claim 1, wherein the fatty acid ester having a sorbitan skeleton is added to the zinc negative electrode.
【請求項4】 ソルビタン骨格を有する脂肪酸エステル
は、保液層中に添加されていることを特徴とする請求項
第1項記載の密閉形アルカリ亜鉛蓄電池。
4. The sealed alkaline zinc storage battery according to claim 1, wherein the fatty acid ester having a sorbitan skeleton is added to the liquid retaining layer.
JP5341673A 1993-12-10 1993-12-10 Sealed alkaline zinc storage battery Pending JPH07161375A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002075830A1 (en) 2001-03-15 2002-09-26 Massey University Rechargeable zinc electrode

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