JPH0765814A - アルカリ亜鉛蓄電池 - Google Patents

アルカリ亜鉛蓄電池

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JPH0765814A
JPH0765814A JP5235615A JP23561593A JPH0765814A JP H0765814 A JPH0765814 A JP H0765814A JP 5235615 A JP5235615 A JP 5235615A JP 23561593 A JP23561593 A JP 23561593A JP H0765814 A JPH0765814 A JP H0765814A
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JP
Japan
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negative electrode
zinc
battery
storage battery
separator
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Pending
Application number
JP5235615A
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English (en)
Inventor
Mutsumi Yano
睦 矢野
Mitsuzo Nogami
光造 野上
Koji Nishio
晃治 西尾
Toshihiko Saito
俊彦 斎藤
Tsukane Ito
束 伊藤
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • 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
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Abstract

(57)【要約】 【構成】疎水性の微孔性フィルムと不織布又は織布とか
らなる多層セパレータを備え、前記微孔性フィルムの表
面に、親水性を部分的に付与するべく、界面活性剤から
なる薄膜が部分的に塗布形成されてなる。 【効果】多層セパレータを構成する疎水性の微孔性フィ
ルムに親水性が付与されているので、亜鉛極の緻密化に
よる容量低下が起こりにくく、サイクル寿命が長い。ま
た、微孔性フィルムには、電解液を保持していない、す
なわち溶存酸素以外の酸素をも透過し得る、界面活性剤
からなる薄膜が塗布形成されていない酸素ガス透過性に
優れた部分が存在するので、充電末期又は過充電時に電
池内圧が上昇しにくく、信頼性が高い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ニッケル・亜鉛蓄電
池、銀・亜鉛蓄電池など、負極活物質として亜鉛を用い
るアルカリ亜鉛蓄電池に係わり、詳しくは、サイクル寿
命が長く、しかも信頼性(安全性)が高いアルカリ亜鉛
蓄電池を得ることを目的とした、セパレータの改良に関
する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】アルカ
リ亜鉛蓄電池には、単位重量当たりのエネルギー密度
が高い、作動電圧が比較的高い、製造コストが安価
である、安全性に優れるなどの利点が有る反面、サイ
クル寿命が短い(100サイクル程度)という欠点が有
る。
【0003】このようにアルカリ亜鉛蓄電池のサイクル
寿命が短いのは、主に次の(1)及び(2)に示す理由
による。 (1)充放電サイクルの進行に伴い亜鉛極が形状変化
(シェイプチェンジ)して緻密化(高密度化)し、亜鉛
極の容量が短サイクル裡に低下する。 (2)放電時に亜鉛極の亜鉛が電解液中に亜鉛酸イオン
となって溶出し、充電時にこの亜鉛酸イオンが亜鉛極の
表面に樹枝状の金属亜鉛として析出するが、充放電サイ
クルの進行に伴い、この樹枝状の金属亜鉛が生長し、セ
パレータを貫通して正極に到達し、内部短絡を引き起こ
す。
【0004】このため、従来、アルカリ亜鉛蓄電池のサ
イクル寿命の長期化を図るべく、セパレータに関して種
々の改良が試みられている。例えば、特開昭57−19
7757号公報では、亜鉛負極に接するセパレータの含
有する電解液量が、正極に接するセパレータの電解液量
より少なくなるように構成された、微孔性フィルムと不
織布又は織布との積層体からなる多層セパレータを使用
したアルカリ亜鉛蓄電池が提案されている。
【0005】ところで、ポリプロピレン等の合成樹脂か
らなる微孔性フィルムは本来疎水性である。このため、
上述の如き多層セパレータを用いる場合、従来、これに
親水性を付与しその電解液保持性を高めるべく、ポリオ
キシエチレンアルキル脂肪酸アミド等の界面活性剤を微
孔性フィルムの全面に塗布することが一般的に行われて
いる。
【0006】しかしながら、界面活性剤を微孔性フィル
ムの全面に塗布した場合、微孔性フィルムの酸素ガス透
過性が悪くなって充電末期又は過充電時に正極で発生し
た酸素ガスが亜鉛極と接しにくくなり、その結果亜鉛極
における酸素ガス消費反応が円滑に進行しにくくなるた
め、電池内圧が上昇する。すなわち、安全性の点で問題
がある。
【0007】また、多層セパレータから溶出した界面活
性剤が亜鉛極の充電反応のインヒビター(阻止剤)とし
て作用するため、充電時に電析する金属亜鉛の緻密化
(高密度化)を招き、充放電サイクルの進行に伴い亜鉛
極の容量が短サイクル裡に低下する。すなわち、サイク
ル寿命の点でも未だ充分でないという問題がある。
【0008】本発明は、上述の問題を解決するべくなさ
れたものであって、その目的とするところは、サイクル
寿命が長く、しかも信頼性が高いアルカリ亜鉛蓄電池を
提供するにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るアルカリ亜鉛蓄電池(以下、「本発明電
池」と称する。)は、疎水性の微孔性フィルムと不織布
又は織布とからなる多層セパレータを備えるアルカリ亜
鉛蓄電池であって、前記微孔性フィルムの表面に、親水
性を部分的に付与するべく、界面活性剤層からなる薄膜
が部分的に塗布形成されてなる。
【0010】
【作用】本発明における多層セパレータにおいては、部
分的に親水性を付与した微孔性フィルムが使用されてい
るので、電解液を保持していない、すなわち溶存酸素以
外の酸素をも透過し得る酸素ガス透過性に優れた部分が
存在する。このため、本発明における多層セパレータ
は、微孔性フィルムの全面に界面活性剤を塗布していた
従来の多層セパレータに比し、酸素ガス透過性に優れ
る。それゆえ、本発明電池においては、亜鉛極における
酸素ガス消費反応が円滑に進行し、電池内圧が上昇しに
くい。
【0011】また、多層セパレータから電解液への界面
活性剤の溶出量が少ないので、溶出した界面活性剤によ
る亜鉛極の充電反応の阻害の程度が小さくなり、亜鉛極
の容量が低下しにくい。
【0012】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例により何ら限定され
るものではなく、その要旨を変更しない範囲において適
宜変更して実施することが可能なものである。
【0013】(実施例1〜6)負極活物質としての酸化
亜鉛粉末80重量部及び金属亜鉛粉末10重量部と、添
加剤としてのインジウム化合物5重量部と、結着剤とし
てのポリテトラフルオロエチレン5重量部とからなる混
合物に水を加えて混練し、ペーストを作製した。このペ
ーストをローラで圧延してシート化し、所定寸法に切り
取った2枚のシートを集電体としてのパンチングメタル
の両面に配し、加圧成形した後、乾燥して、亜鉛極を作
製した。
【0014】次いで、負極として上記亜鉛極を、正極と
して焼結式ニッケル極を、セパレータとして界面活性剤
(ポリオキシエチレンアルキル脂肪酸アミド)からなる
薄膜が表裏両面に全表面積に対して15%塗布形成され
たポリプロピレン製微孔性フィルムと、ナイロン不織布
とからなる多層セパレータ(ポリプロピレン製微孔性フ
ィルムを負極側に配した。)を、また電解液として酸化
亜鉛を1Mの割合で9N−水酸化カリウム水溶液に溶か
して得た溶液をそれぞれ使用して、AAサイズの本発明
電池BA1〜BA6を作製した。ポリプロピレン製微孔
性フィルム表面への界面活性剤からなる薄膜の形成は、
半導体の製造プロセスにおいて汎用されているリフトオ
フ法を用いて次のように行った。すなわち、先ず、ポリ
プロピレン製微孔性フィルムに感光性のレジストを塗布
した後、露光、現像し、親水性を付与すべき部分のレジ
ストを除去した。次いで、レジストが部分的に付着した
ポリプロピレン製微孔性フィルムを界面活性剤水溶液に
浸漬し、60°Cで乾燥した後、アセトンでレジストを
溶出させて、図1に模式的断面図として示すように、表
面に界面活性剤からなる薄膜M,M…が部分的且つ散在
的に形成されたポリプロピレン製微孔性フィルムaを得
た。
【0015】図2は作製した本発明電池BA1の模式的
断面図であり、図示の本発明電池BA1は、正極1及び
負極2、これら両電極を離間する多層セパレータ3、正
極リード4、負極リード5、正極外部端子6、負極缶7
などからなる。正極1及び負極2は電解液が注入された
多層セパレータ3を介して渦巻き状に巻き取られた状態
で負極缶7内に収容されており、正極1は正極リード4
を介して正極外部端子6に、また負極2は負極リード5
を介して負極缶7に接続され、電池BA1内部で生じた
化学エネルギーを電気エネルギーとして外部へ取り出し
得るようになっている。
【0016】(比較例1)ポリプロピレン製微孔性フィ
ルムの全面に界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキル
脂肪酸アミド)を塗布形成したこと以外は実施例1〜6
と同様にして、比較電池BC1を作製した。
【0017】(比較例2)ポリプロピレン製微孔性フィ
ルムの表面に界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキル
脂肪酸アミド)を塗布形成しなかったこと以外は実施例
1〜6と同様にして、比較電池BC2を作製した。
【0018】表1に、本発明電池BA1〜BA6並びに
比較電池B1及びB2の作製において使用した各多層セ
パレータの仕様を示す。
【0019】
【表1】
【0020】〔各電池のサイクル寿命及び最大電池内
圧〕本発明電池BA1〜BA6並びに比較電池BC1及
びBC2について、サイクル寿命及び最大電池内圧を求
めた。サイクル寿命は、室温(25°C)下、150m
Aで6時間充電した後、150mAで放電終止電圧1.
3Vまで放電する工程を1サイクルとする連続充放電サ
イクル試験を行い、放電容量が初期容量の75%に低下
するまでの総サイクル数(回)として求めた。また、最
大電池内圧は、100サイクル目の充電末期における電
池内圧を、電池缶の上蓋に取り付けた内圧測定用の圧力
ゲージの目盛りを読みとって求めた。これらの結果を、
先の表1に併記する。
【0021】表1に示すように、本発明電池BA1〜B
A6のサイクル寿命は350〜420回と長いのに対し
て、界面活性剤を微孔性フィルムの表面に全体的に塗布
した比較電池BC1及び界面活性剤を微孔性フィルムの
表面に塗布しなかった比較電池BC2のサイクル寿命
は、それぞれ200回及び250回と短い。これは、本
発明電池BA1〜BA6では、界面活性剤の電解液中へ
の溶出量が少ないため、溶出した界面活性剤による充電
反応の阻害が起こりにくいのに対して、比較電池BC1
では、その溶出量が多いため、充電反応が阻害されて、
充放電サイクルの進行に伴う電極容量の低下が著しいか
らである。
【0022】また、同じ表1に示すように、本発明電池
BA1〜BA6は最大電池内圧が全て8気圧と低く信頼
性が高いのに対して、比較電池BC1は最大電池内圧が
25気圧と高く、信頼性の点で問題がある。これは、比
較電池BC1では、界面活性剤を微孔性フィルムの全面
に塗布したことに起因して、多層セパレータの酸素ガス
透過性が良くないためである。なお、比較電池BC2の
最大電池内圧が6気圧と本発明電池BA1〜BA6に比
し低いのは、界面活性剤を全く使用しなかったため、酸
素ガス透過性に極めて優れるからである。しかし、この
比較電池BC2は、先に述べたように、亜鉛が緻密化し
て亜鉛極の容量が低下し易いため、また樹枝状亜鉛の生
長による内部短絡が起こり易いため、サイクル寿命が2
50回程度と短い。
【0023】叙上の実施例では、ニッケル・亜鉛アルカ
リ蓄電池を例に挙げて説明したが、本発明は、空気・亜
鉛アルカリ蓄電池、酸化銀・亜鉛アルカリ蓄電池など、
他のアルカリ亜鉛蓄電池にも同様に適用し得るものであ
る。また、AAサイズの電池を例に挙げて説明したが、
本発明は、電池の形状に制限はなく、扁平型、角型な
ど、種々の形状及び大きさのアルカリ亜鉛蓄電池に適用
し得るものである。
【0024】
【発明の効果】多層セパレータを構成する疎水性の微孔
性フィルムに親水性が付与されているので、亜鉛極の緻
密化による容量低下が起こりにくく、サイクル寿命が長
い。また、微孔性フィルムには、電解液を保持していな
い、すなわち溶存酸素以外の酸素をも透過し得る、界面
活性剤からなる薄膜が塗布形成されていない酸素ガス透
過性に優れた部分が存在するので、充電末期又は過充電
時に電池内圧が上昇しにくく、信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例で作製した本発明における微孔性フィル
ムの模式的断面図である。
【図2】実施例で作製したAAサイズのアルカリ亜鉛蓄
電池の模式的断面図である。
フロントページの続き (72)発明者 斎藤 俊彦 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (72)発明者 伊藤 束 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】疎水性の微孔性フィルムと不織布又は織布
    とからなる多層セパレータを備えるアルカリ亜鉛蓄電池
    において、前記微孔性フィルムの表面に、親水性を部分
    的に付与するべく、界面活性剤からなる薄膜が部分的に
    塗布形成されていることを特徴とするアルカリ亜鉛蓄電
    池。
JP5235615A 1993-08-26 1993-08-26 アルカリ亜鉛蓄電池 Pending JPH0765814A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5235615A JPH0765814A (ja) 1993-08-26 1993-08-26 アルカリ亜鉛蓄電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5235615A JPH0765814A (ja) 1993-08-26 1993-08-26 アルカリ亜鉛蓄電池

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JPH0765814A true JPH0765814A (ja) 1995-03-10

Family

ID=16988635

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5235615A Pending JPH0765814A (ja) 1993-08-26 1993-08-26 アルカリ亜鉛蓄電池

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JP (1) JPH0765814A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2760896A1 (fr) * 1997-03-14 1998-09-18 Sorapec Lab Architectures permettant la realisation d'accumulateurs ni-zn cylindriques etanches

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2760896A1 (fr) * 1997-03-14 1998-09-18 Sorapec Lab Architectures permettant la realisation d'accumulateurs ni-zn cylindriques etanches

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