JPH0782846B2 - アルカリ亜鉛蓄電池 - Google Patents
アルカリ亜鉛蓄電池Info
- Publication number
- JPH0782846B2 JPH0782846B2 JP58062635A JP6263583A JPH0782846B2 JP H0782846 B2 JPH0782846 B2 JP H0782846B2 JP 58062635 A JP58062635 A JP 58062635A JP 6263583 A JP6263583 A JP 6263583A JP H0782846 B2 JPH0782846 B2 JP H0782846B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zinc
- storage battery
- indium
- oxide
- electrode
- 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
-
- 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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- 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。
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）従来技術 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状或いは
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。
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状或いは
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、電解液量を規制して
亜鉛酸イオンの拡散を防止すると共に亜鉛極に添加され
る各種の添加剤が検討されている。その１つに酸化タリ
ウム及び酸化インジウムからなる２成分系添加剤、ある
いは更に金属インジウムを加えた３成分系添加剤があげ
られる。インジウムは亜鉛の水素過電圧を高めて、亜鉛
の樹枝状結晶の生長を防止すると共にタリウムの電解液
中への溶出を抑制し、タリウムの添加効果、即ち亜鉛の
樹枝状結晶の生長防止及び極板変形防止の効果を充分に
発揮させ、このような添加剤を使用しない従来のものに
比しサイクル寿命の向上に大きく寄与している。また金
属インジウムを添加することにより、亜鉛極内の導電剤
として作用し、アルカリ亜鉛蓄電池の充放電効率を向上
させることができる。この充放電効率の低下防止のため
には、亜鉛極に導電剤を含有させればよく、この導電剤
としてインジウム以外に、錫、カドミウム、コバルト、
鉛、ビスマス等があるが、亜鉛極内のインジウムの酸化
物または水酸化物とこれらの導電剤を混合生存させる
と、インジウム以外の金属では異種金属接触により局部
電池を形成し、導電剤としての金属は酸化物または水酸
化物に変換されて充分な効果が得られなく、導電剤とし
て金属インジウムを使用するのが好ましい。
亜鉛酸イオンの拡散を防止すると共に亜鉛極に添加され
る各種の添加剤が検討されている。その１つに酸化タリ
ウム及び酸化インジウムからなる２成分系添加剤、ある
いは更に金属インジウムを加えた３成分系添加剤があげ
られる。インジウムは亜鉛の水素過電圧を高めて、亜鉛
の樹枝状結晶の生長を防止すると共にタリウムの電解液
中への溶出を抑制し、タリウムの添加効果、即ち亜鉛の
樹枝状結晶の生長防止及び極板変形防止の効果を充分に
発揮させ、このような添加剤を使用しない従来のものに
比しサイクル寿命の向上に大きく寄与している。また金
属インジウムを添加することにより、亜鉛極内の導電剤
として作用し、アルカリ亜鉛蓄電池の充放電効率を向上
させることができる。この充放電効率の低下防止のため
には、亜鉛極に導電剤を含有させればよく、この導電剤
としてインジウム以外に、錫、カドミウム、コバルト、
鉛、ビスマス等があるが、亜鉛極内のインジウムの酸化
物または水酸化物とこれらの導電剤を混合生存させる
と、インジウム以外の金属では異種金属接触により局部
電池を形成し、導電剤としての金属は酸化物または水酸
化物に変換されて充分な効果が得られなく、導電剤とし
て金属インジウムを使用するのが好ましい。
しかしながら、金属インジウムを亜鉛極に含有させる場
合においても、アルカリ亜鉛蓄電池の充放電サイクルが
より長期にわたると、亜鉛極内のタリウム及びインジウ
ムの分布が偏在化するようになり、インジウム添加の本
来の効果を維持できなくなり、部分的に水素過電圧が低
い部分が生ずる。その結果水素ガス発生が生じるように
なり、電解液量を規制した電池系では、ガスの対流によ
り電解液の不均一分布が顕著になる。このため電解液不
足になる部分、特に亜鉛極の中央部では不活性化（不動
態化）が進行し、より長期にわたる充放電反応に耐えら
れなくなる。
合においても、アルカリ亜鉛蓄電池の充放電サイクルが
より長期にわたると、亜鉛極内のタリウム及びインジウ
ムの分布が偏在化するようになり、インジウム添加の本
来の効果を維持できなくなり、部分的に水素過電圧が低
い部分が生ずる。その結果水素ガス発生が生じるように
なり、電解液量を規制した電池系では、ガスの対流によ
り電解液の不均一分布が顕著になる。このため電解液不
足になる部分、特に亜鉛極の中央部では不活性化（不動
態化）が進行し、より長期にわたる充放電反応に耐えら
れなくなる。
（ハ）発明の目的 本発明はかかる点に鑑み発明されたものにして、より長
期にわたるサイクル寿命に耐え得るアルカリ亜鉛蓄電池
を提供せんとするものである。
期にわたるサイクル寿命に耐え得るアルカリ亜鉛蓄電池
を提供せんとするものである。
（ニ）発明の構成 かかる目的を達成するため、本発明によるアルカリ亜鉛
蓄電池は、亜鉛及び酸化亜鉛を主成分とし、タリウムの
酸化物または水酸化物、インジウムの酸化物または水酸
化物、金属インジウム、湿潤剤及び結着剤を含有する亜
鉛極を備えてなる。
蓄電池は、亜鉛及び酸化亜鉛を主成分とし、タリウムの
酸化物または水酸化物、インジウムの酸化物または水酸
化物、金属インジウム、湿潤剤及び結着剤を含有する亜
鉛極を備えてなる。
（ホ）実施例 以下本発明の一実施例及び比較例を説明する。
酸化亜鉛粉末74重量％、亜鉛粉末10重量％、添加剤とし
て酸化タリウム５重量％、酸化インジウム2.5重量％、
金属インジウム2.5重量％、ポリビニルアルコール１重
量％及び結着剤としてフッ素樹脂粉末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
状に形成したものを銅等よりなる集電体の両面に付着す
る。しかる後加圧成型し、乾燥して亜鉛極を作成した。
このようにして得た亜鉛極と公知の焼結式ニッケル極と
を組合せ、アルカリ電解液を用いてニッケル−亜鉛蓄電
池（Ａ）を作成した。第１図はこの蓄電地の断面図であ
る。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。
て酸化タリウム５重量％、酸化インジウム2.5重量％、
金属インジウム2.5重量％、ポリビニルアルコール１重
量％及び結着剤としてフッ素樹脂粉末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
状に形成したものを銅等よりなる集電体の両面に付着す
る。しかる後加圧成型し、乾燥して亜鉛極を作成した。
このようにして得た亜鉛極と公知の焼結式ニッケル極と
を組合せ、アルカリ電解液を用いてニッケル−亜鉛蓄電
池（Ａ）を作成した。第１図はこの蓄電地の断面図であ
る。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。
比較のため、ポリビニルアルコールを含有せず、実施例
におけるポリビニルアルコールの重量％分だけ酸化亜鉛
粉末の重量％を増大した点を除いて、他は実施例におけ
る蓄電池と同一の比較電池（Ｂ）を作成した。
におけるポリビニルアルコールの重量％分だけ酸化亜鉛
粉末の重量％を増大した点を除いて、他は実施例におけ
る蓄電池と同一の比較電池（Ｂ）を作成した。
第２図は本発明による蓄電池（Ａ）と比較電池（Ｂ）の
サイクル特性図である。この図中の記号（Ａ）（Ｂ）は
同一記号の電池の特性を示す。サイクル条件は、150mA
で６時間充電した後、150mAで放電し電池電圧が1.2Vに
達する時点で放電停止するものである。この図から明ら
かなように本発明による蓄電池（Ａ）は、比較電池
（Ｂ）に対しサイクル特性が改善されていることがわか
る。
サイクル特性図である。この図中の記号（Ａ）（Ｂ）は
同一記号の電池の特性を示す。サイクル条件は、150mA
で６時間充電した後、150mAで放電し電池電圧が1.2Vに
達する時点で放電停止するものである。この図から明ら
かなように本発明による蓄電池（Ａ）は、比較電池
（Ｂ）に対しサイクル特性が改善されていることがわか
る。
この理由を考察すると、充放電サイクルがより長期にわ
たると、比較電池（Ｂ）においては、亜鉛極内における
電解液の不均一分布に基ずく電解液不足箇所での不活性
化（不動態化）による劣化が生じてサイクル寿命が尽き
るに対し、蓄電池（Ａ）では亜鉛極内においてポリビニ
ルアルコールにより電解液の移動が少なくなり、電解液
不足箇所の出現を抑制していると考えられる。
たると、比較電池（Ｂ）においては、亜鉛極内における
電解液の不均一分布に基ずく電解液不足箇所での不活性
化（不動態化）による劣化が生じてサイクル寿命が尽き
るに対し、蓄電池（Ａ）では亜鉛極内においてポリビニ
ルアルコールにより電解液の移動が少なくなり、電解液
不足箇所の出現を抑制していると考えられる。
尚、実施例では湿潤材としてポリビニルアルコールの例
を示したが、湿潤性があり、電池性能に悪影響を及ぼさ
ないのであれば、他の湿潤材、たとえばカルボキシメチ
ルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピル
セルロース、アルギン酸ソーダ、グルコン酸等の有機
物、ジルコニウム、マグネシウム、カルシウム、アルミ
ニウム、ケイ素等の酸化物、水酸化物あるいは酸塩（た
とえばケイ酸ナトリウム）等の無機物を用いることがで
き、いずれも同様の効果が認められる。これらの湿潤材
の含有割合は0.1重量％以下ではほとんどその効果がな
く、25重量％以上では亜鉛活物質の充てん量を減少させ
ると共に亜鉛極の内部抵抗の増大を引き起すので、0.1
〜25重量％位がよく、より好ましいのは0.3〜10重量％
である。
を示したが、湿潤性があり、電池性能に悪影響を及ぼさ
ないのであれば、他の湿潤材、たとえばカルボキシメチ
ルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピル
セルロース、アルギン酸ソーダ、グルコン酸等の有機
物、ジルコニウム、マグネシウム、カルシウム、アルミ
ニウム、ケイ素等の酸化物、水酸化物あるいは酸塩（た
とえばケイ酸ナトリウム）等の無機物を用いることがで
き、いずれも同様の効果が認められる。これらの湿潤材
の含有割合は0.1重量％以下ではほとんどその効果がな
く、25重量％以上では亜鉛活物質の充てん量を減少させ
ると共に亜鉛極の内部抵抗の増大を引き起すので、0.1
〜25重量％位がよく、より好ましいのは0.3〜10重量％
である。
（ヘ）発明の効果 本発明は亜鉛及び酸化亜鉛を主成分とし、タリウムの酸
化物または水酸化物、インジウムの酸化物または水酸化
物、金属インジウム、湿潤剤及び結着剤を含有する亜鉛
極を備えてなるものであるから、タリウム及びインジウ
ムの酸化物または水酸化物の導電剤としての欠点を、金
属インジウムにより改善すると共に２種以上の添加物に
おける異種金属接触による局部電池も生ぜず、またアル
カリ亜鉛蓄電池の充放電サイクルがより長期にわたると
き、亜鉛極内のタリウム及びインジウムの分布が偏在化
することに基ずき、発生する水素ガスの対流による電解
液の移動を、浸潤剤の存在により少なくすることがで
き、亜鉛極内における電解液不均一分布による電解液不
足箇所の不活性化の出現を抑制することができ、アルカ
リ亜鉛蓄電池のサイクル寿命を比較電池に比しより長期
化することができる。
化物または水酸化物、インジウムの酸化物または水酸化
物、金属インジウム、湿潤剤及び結着剤を含有する亜鉛
極を備えてなるものであるから、タリウム及びインジウ
ムの酸化物または水酸化物の導電剤としての欠点を、金
属インジウムにより改善すると共に２種以上の添加物に
おける異種金属接触による局部電池も生ぜず、またアル
カリ亜鉛蓄電池の充放電サイクルがより長期にわたると
き、亜鉛極内のタリウム及びインジウムの分布が偏在化
することに基ずき、発生する水素ガスの対流による電解
液の移動を、浸潤剤の存在により少なくすることがで
き、亜鉛極内における電解液不均一分布による電解液不
足箇所の不活性化の出現を抑制することができ、アルカ
リ亜鉛蓄電池のサイクル寿命を比較電池に比しより長期
化することができる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明によるアルカリ亜鉛蓄電池の一実施例を
示す断面図、第２図は実施例による亜鉛極を有する蓄電
池と比較電池のサイクル特性図である。 （１）……亜鉛極。
示す断面図、第２図は実施例による亜鉛極を有する蓄電
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、タリウム
の酸化物または水酸化物、インジウムの酸化物または水
酸化物、金属インジウム、湿潤剤及び結着剤を含有する
亜鉛極を備えてなるアルカリ亜鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58062635A JPH0782846B2 (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58062635A JPH0782846B2 (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59189563A JPS59189563A (ja) | 1984-10-27 |
| JPH0782846B2 true JPH0782846B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=13205976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58062635A Expired - Lifetime JPH0782846B2 (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0782846B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2788887B1 (fr) * | 1999-01-27 | 2001-04-20 | Conseil Et De Prospective Scie | Generateurs electrochimiques secondaires alcalins a anode de zinc |
-
1983
- 1983-04-08 JP JP58062635A patent/JPH0782846B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59189563A (ja) | 1984-10-27 |
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