JPH0719617B2 - アルカリ亜鉛蓄電池 - Google Patents
アルカリ亜鉛蓄電池Info
- Publication number
- JPH0719617B2 JPH0719617B2 JP61220358A JP22035886A JPH0719617B2 JP H0719617 B2 JPH0719617 B2 JP H0719617B2 JP 61220358 A JP61220358 A JP 61220358A JP 22035886 A JP22035886 A JP 22035886A JP H0719617 B2 JPH0719617 B2 JP H0719617B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zinc
- battery
- storage battery
- electrode
- anode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
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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
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/34—Gastight accumulators
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、陰極に亜鉛極を用いる密閉型アルカリ亜鉛
蓄電池に関するものである。
蓄電池に関するものである。
〈従来の技術〉 ニッケル−亜鉛蓄電池や銀−亜鉛蓄電池などのアルカリ
亜鉛蓄電池は、エネルギー密度が大きく、また無公害の
電池としての期待が高く、その実用化のための種々の開
発が進められている。特に、最近、電気機器のコードレ
ス化に伴って軽量で高エネルギー密度の蓄電池が要求さ
れているなかで、この要求を満たしうるものとして注目
されている。
亜鉛蓄電池は、エネルギー密度が大きく、また無公害の
電池としての期待が高く、その実用化のための種々の開
発が進められている。特に、最近、電気機器のコードレ
ス化に伴って軽量で高エネルギー密度の蓄電池が要求さ
れているなかで、この要求を満たしうるものとして注目
されている。
このアルカリ亜鉛蓄電池では、放電時に亜鉛極から電解
液中に溶出して生じた亜鉛酸イオンが充電時には亜鉛極
表面に樹枝状あるいは海綿状に電析しまたセパレータを
通って対極に向って漸次生長することから、充放電を何
回も繰返すと、この電析亜鉛がセパレータを貫通して内
部短絡を引き起こし、サイクル寿命を低下させるという
不都合がある。そこで、従来より、電解液量を制限して
亜鉛酸イオンの拡散を防止するなどして上記電析亜鉛の
成長に起因する内部短絡の抑制を図る構成が採られてい
る。
液中に溶出して生じた亜鉛酸イオンが充電時には亜鉛極
表面に樹枝状あるいは海綿状に電析しまたセパレータを
通って対極に向って漸次生長することから、充放電を何
回も繰返すと、この電析亜鉛がセパレータを貫通して内
部短絡を引き起こし、サイクル寿命を低下させるという
不都合がある。そこで、従来より、電解液量を制限して
亜鉛酸イオンの拡散を防止するなどして上記電析亜鉛の
成長に起因する内部短絡の抑制を図る構成が採られてい
る。
また、この種の蓄電池、例えばニッケル−亜鉛蓄電池で
は、満充電に達するとニッケル陽極からは酸素ガスが、
亜鉛極からは水素ガスがそれぞれ発生する。そして、上
記の酸素ガスは亜鉛極においてその充電生成物の金属亜
鉛と反応して消費しうるが、亜鉛極で発生する水素ガス
は電池内で消費されることなく電池内に蓄積され、この
ため、過充電状態が長く続いた場合、水素ガス蓄積量の
増大によって電池内圧上昇を招くという不都合があり、
電池の密閉化が非常に困難となってしまう。そこで、現
用の密閉型アルカリ亜鉛蓄電池では、亜鉛極の容量を陽
極容量よりも実質的に大きくする所謂陽極支配とし、過
充電状態にあっても陽極からの酸素ガスを優先的に発生
させ、亜鉛極からの水素ガス発生を抑制するようにして
いる。
は、満充電に達するとニッケル陽極からは酸素ガスが、
亜鉛極からは水素ガスがそれぞれ発生する。そして、上
記の酸素ガスは亜鉛極においてその充電生成物の金属亜
鉛と反応して消費しうるが、亜鉛極で発生する水素ガス
は電池内で消費されることなく電池内に蓄積され、この
ため、過充電状態が長く続いた場合、水素ガス蓄積量の
増大によって電池内圧上昇を招くという不都合があり、
電池の密閉化が非常に困難となってしまう。そこで、現
用の密閉型アルカリ亜鉛蓄電池では、亜鉛極の容量を陽
極容量よりも実質的に大きくする所謂陽極支配とし、過
充電状態にあっても陽極からの酸素ガスを優先的に発生
させ、亜鉛極からの水素ガス発生を抑制するようにして
いる。
ところで、上記のように密閉型アルカリ亜鉛蓄電池を陽
極支配で構成した場合、充電末期に陽極で発生する酸素
ガスを陰極である亜鉛極で速やかに吸収・消費させなけ
れば電池内圧の上昇により漏液や電池缶の膨れの原因と
なり、また電池のサイクル寿命低下を招く。このため、
従来技術では、電池作製時、陰極活物質中に金属亜鉛を
粉末で添加して放電リザーブを持たしておくようにした
構成が知られている。この構成とすれば、酸素ガスの還
元剤として機能する金属亜鉛が陰極中に多量に存在する
ようになり、酸化ガス吸収速度が高まって電池内圧上昇
を大幅に制御することが可能となる。また、このように
亜鉛極中に金属亜鉛を添加して放電リザーブを持たせて
おくことで、少量の亜鉛活物質が電解液中に溶解し逸散
した場合でもこれによる容量低下が抑えられるという効
果を併せ持つ。
極支配で構成した場合、充電末期に陽極で発生する酸素
ガスを陰極である亜鉛極で速やかに吸収・消費させなけ
れば電池内圧の上昇により漏液や電池缶の膨れの原因と
なり、また電池のサイクル寿命低下を招く。このため、
従来技術では、電池作製時、陰極活物質中に金属亜鉛を
粉末で添加して放電リザーブを持たしておくようにした
構成が知られている。この構成とすれば、酸素ガスの還
元剤として機能する金属亜鉛が陰極中に多量に存在する
ようになり、酸化ガス吸収速度が高まって電池内圧上昇
を大幅に制御することが可能となる。また、このように
亜鉛極中に金属亜鉛を添加して放電リザーブを持たせて
おくことで、少量の亜鉛活物質が電解液中に溶解し逸散
した場合でもこれによる容量低下が抑えられるという効
果を併せ持つ。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記で添加される金属亜鉛粉末は、亜鉛
極において酸化亜鉛から充電されてできる金属亜鉛に較
べてその粒径が非常に大きい。このため、放電時、上記
のように充電されてできる金属亜鉛に較べて完全放電し
にくく、電池の放電が終了した段階でも亜鉛極表面に粒
子として残る。そして、次の充電時にはここから前記樹
枝状の電析亜鉛が生長し易くなり、結果的に電池内部短
絡を引き起こしてサイクル劣化を招く度合が高まるとい
う問題がある。
極において酸化亜鉛から充電されてできる金属亜鉛に較
べてその粒径が非常に大きい。このため、放電時、上記
のように充電されてできる金属亜鉛に較べて完全放電し
にくく、電池の放電が終了した段階でも亜鉛極表面に粒
子として残る。そして、次の充電時にはここから前記樹
枝状の電析亜鉛が生長し易くなり、結果的に電池内部短
絡を引き起こしてサイクル劣化を招く度合が高まるとい
う問題がある。
〈問題点を解決するための手段〉 この発明のアルカリ亜鉛蓄電池は、金属亜鉛を含んでな
る活物質ペーストを導電芯体に塗着して作成した亜鉛極
を陰極とし、この陰極を陽極と組合せて構成されるアル
カリ亜鉛蓄電池であって、前記陽極は前記金属亜鉛の理
論容量の５〜50％分に相当する容量が充電状態となって
いることを要旨とする。
る活物質ペーストを導電芯体に塗着して作成した亜鉛極
を陰極とし、この陰極を陽極と組合せて構成されるアル
カリ亜鉛蓄電池であって、前記陽極は前記金属亜鉛の理
論容量の５〜50％分に相当する容量が充電状態となって
いることを要旨とする。
〈作 用〉 この手段を採ることで、電池放電時、亜鉛極中に含有さ
れた金属亜鉛が一部放電して酸化亜鉛に変わる。この時
に一部放電する金属亜鉛は亜鉛極表面部分に存在する金
属亜鉛であり、この金属亜鉛が放電時に酸化亜鉛となっ
て消失することで、上記樹枝状電析亜鉛の起点がなくな
り、電析亜鉛に起因する電池の内部短絡を抑制し防止す
ることができる。しかも、亜鉛極内部には未放電の金属
亜鉛が残存しているので、陰極の放電リザーブが損われ
ることはない。このため、陰極での酸素ガス吸収性能を
損うことなく、電析亜鉛に起因する電池内部短絡を抑制
し、長寿命のアルカリ亜鉛蓄電池が得られる。
れた金属亜鉛が一部放電して酸化亜鉛に変わる。この時
に一部放電する金属亜鉛は亜鉛極表面部分に存在する金
属亜鉛であり、この金属亜鉛が放電時に酸化亜鉛となっ
て消失することで、上記樹枝状電析亜鉛の起点がなくな
り、電析亜鉛に起因する電池の内部短絡を抑制し防止す
ることができる。しかも、亜鉛極内部には未放電の金属
亜鉛が残存しているので、陰極の放電リザーブが損われ
ることはない。このため、陰極での酸素ガス吸収性能を
損うことなく、電析亜鉛に起因する電池内部短絡を抑制
し、長寿命のアルカリ亜鉛蓄電池が得られる。
〈実施例〉 第１表に示す組成の混合物に水とフッ素樹脂とを加え混
練して活物質ペーストを作り、このペーストを銅メッシ
ュからなる導電芯体に塗布し圧着して亜鉛極を種々作っ
た。そして、これらの亜鉛極を陰極として用い、これと
公知の焼結式ニッケル極を陽極として組合せ、円筒密閉
型のニッケル−亜鉛蓄電池（Ａ〜Ｃ）を作製した。
練して活物質ペーストを作り、このペーストを銅メッシ
ュからなる導電芯体に塗布し圧着して亜鉛極を種々作っ
た。そして、これらの亜鉛極を陰極として用い、これと
公知の焼結式ニッケル極を陽極として組合せ、円筒密閉
型のニッケル−亜鉛蓄電池（Ａ〜Ｃ）を作製した。
次いで、これらの電池A,B（B1〜B5）,C（C1〜C5）につ
いて、満充電状態にした後、４時間率の電流値で電池電
圧が1.2Vに達するまで放電し、また４時間率の電流値で
電池容量の120％充電するという充放電サイクルを繰返
し、電池容量が初期の70％以下になったサイクルを電池
寿命として夫々の電池寿命を調べた。結果は第２表に示
した通りである。尚、この結果は各々の電池について20
セルづつの平均値として示した。また、充放電サイクル
中に漏液の生じたものについてはその漏液発生率〔（漏
液発生セル/20）×100％〕も第２表に併せて示した。
いて、満充電状態にした後、４時間率の電流値で電池電
圧が1.2Vに達するまで放電し、また４時間率の電流値で
電池容量の120％充電するという充放電サイクルを繰返
し、電池容量が初期の70％以下になったサイクルを電池
寿命として夫々の電池寿命を調べた。結果は第２表に示
した通りである。尚、この結果は各々の電池について20
セルづつの平均値として示した。また、充放電サイクル
中に漏液の生じたものについてはその漏液発生率〔（漏
液発生セル/20）×100％〕も第２表に併せて示した。
第２表の結果より次のことが明らかとなる。即ち、電池
B1〜B5,C1〜C5のように亜鉛極中に金属亜鉛を添加する
と電池内圧の上昇が抑えられて漏液発生率が改善され
る。しかしこの場合でも電池B1,C1のように亜鉛極を完
全放電状態のニッケル陽極と組合せて電池を構成する
と、樹枝状電析亜鉛に起因する内部短絡が生じ易くなっ
てサイクル寿命が短くなってしまう。一方、電池B2〜B
4,C2〜C4のように電池作製時に陽極を一部充電状態にし
ておくと、放電時、陽極でこの充電部分が放電する際、
陰極では添加した金属亜鉛のうちの陰極表面部分に存在
するものが酸化亜鉛となって消失する結果、上部内部短
絡が抑制されてサイクル寿命向上が図れる。このような
サイクル寿命向上のための陽極充電量としては、少なす
ぎれは内部短絡抑制効果が顕著とならないし、多すぎる
と効果がさして変わらなくなり、更に電池B5,C5のよう
に過大であるとかえってサイクル寿命劣化が顕著となる
等のおそれがあるので、適正な値とする必要がある。第
２表の結果並びに本発明者の研究考察より、このような
値としては５〜50％程度が適当であると考えられる。
B1〜B5,C1〜C5のように亜鉛極中に金属亜鉛を添加する
と電池内圧の上昇が抑えられて漏液発生率が改善され
る。しかしこの場合でも電池B1,C1のように亜鉛極を完
全放電状態のニッケル陽極と組合せて電池を構成する
と、樹枝状電析亜鉛に起因する内部短絡が生じ易くなっ
てサイクル寿命が短くなってしまう。一方、電池B2〜B
4,C2〜C4のように電池作製時に陽極を一部充電状態にし
ておくと、放電時、陽極でこの充電部分が放電する際、
陰極では添加した金属亜鉛のうちの陰極表面部分に存在
するものが酸化亜鉛となって消失する結果、上部内部短
絡が抑制されてサイクル寿命向上が図れる。このような
サイクル寿命向上のための陽極充電量としては、少なす
ぎれは内部短絡抑制効果が顕著とならないし、多すぎる
と効果がさして変わらなくなり、更に電池B5,C5のよう
に過大であるとかえってサイクル寿命劣化が顕著となる
等のおそれがあるので、適正な値とする必要がある。第
２表の結果並びに本発明者の研究考察より、このような
値としては５〜50％程度が適当であると考えられる。
尚、上記例では電池組立後に電池を満充電して用いた
が、陽極の一部充電分だけまず電池の予備放電を行な
い、その後に充放電サイクルを行なうようにしてもよ
く、この場合にも同様の効果が得られることは言うまで
もない。そして、この予備放電の際には、陰極は未化成
状態なので、放電電流値を十分小さく抑えてやる必要が
ある。
が、陽極の一部充電分だけまず電池の予備放電を行な
い、その後に充放電サイクルを行なうようにしてもよ
く、この場合にも同様の効果が得られることは言うまで
もない。そして、この予備放電の際には、陰極は未化成
状態なので、放電電流値を十分小さく抑えてやる必要が
ある。
また、以上の例では陽極に焼結式極板を用いたためにそ
の一部を充電状態にするには電気化学的な方法に依らざ
るを得なかったが、例えば陽極としてペースト式の極板
を用いた場合は、充電時の生成陽極活物質を添加すると
いう形式を採ってもよいことは勿論である。
の一部を充電状態にするには電気化学的な方法に依らざ
るを得なかったが、例えば陽極としてペースト式の極板
を用いた場合は、充電時の生成陽極活物質を添加すると
いう形式を採ってもよいことは勿論である。
〈発明の効果〉 以上のように、この発明によれば、充放電サイクルにお
いて酸素ガス吸収性能がよく、また亜鉛極における電析
亜鉛に起因する容量低下が少なく、サイクル特性の良好
なアルカリ亜鉛蓄電池を提供することができる。
いて酸素ガス吸収性能がよく、また亜鉛極における電析
亜鉛に起因する容量低下が少なく、サイクル特性の良好
なアルカリ亜鉛蓄電池を提供することができる。
Claims (1)
- 【請求項１】金属亜鉛を含んでなる活物質ペーストを導
電芯体に塗着して作成した亜鉛極を陰極とし、この陰極
を陽極と組合せて構成されるアルカリ亜鉛蓄電池であっ
て、前記陽極は前記金属亜鉛の理論容量の５〜50％分に
相当する容量が充電状態となっていることを特徴とする
アルカリ亜鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61220358A JPH0719617B2 (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61220358A JPH0719617B2 (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6376271A JPS6376271A (ja) | 1988-04-06 |
| JPH0719617B2 true JPH0719617B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=16749887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61220358A Expired - Lifetime JPH0719617B2 (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719617B2 (ja) |
-
1986
- 1986-09-18 JP JP61220358A patent/JPH0719617B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6376271A (ja) | 1988-04-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |