JPH08329977A - アルカリ亜鉛蓄電池用電解液及びアルカリ亜鉛蓄電池 - Google Patents
アルカリ亜鉛蓄電池用電解液及びアルカリ亜鉛蓄電池Info
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- JPH08329977A JPH08329977A JP7139373A JP13937395A JPH08329977A JP H08329977 A JPH08329977 A JP H08329977A JP 7139373 A JP7139373 A JP 7139373A JP 13937395 A JP13937395 A JP 13937395A JP H08329977 A JPH08329977 A JP H08329977A
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- alkaline
- acid battery
- electrode
- negative electrode
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- 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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Abstract
(57)【要約】
【目的】 放電時の亜鉛の溶出を抑えることにより，電
極形状の変化やデンドライト成長の問題のない，サイク
ル寿命の長いアルカリ亜鉛蓄電池とそれに用いる電解液
とを提供すること。 【構成】 亜鉛負極１と，亜鉛よりも卑な酸化電位を有
する物質からなる正極２とをセパレータ３を介して対向
させて，亜鉛負極１及び正極２に夫々端子４，６を設け
たアルカリ亜鉛蓄電池において，亜鉛負極１，正極２，
及びセパレータ３をチオシアン酸カリウムと水酸化カリ
ウムとを含有するｐＨが少くとも１２であるアルカリ亜
鉛蓄電池用電解液を介して電気的に接触させた。
極形状の変化やデンドライト成長の問題のない，サイク
ル寿命の長いアルカリ亜鉛蓄電池とそれに用いる電解液
とを提供すること。 【構成】 亜鉛負極１と，亜鉛よりも卑な酸化電位を有
する物質からなる正極２とをセパレータ３を介して対向
させて，亜鉛負極１及び正極２に夫々端子４，６を設け
たアルカリ亜鉛蓄電池において，亜鉛負極１，正極２，
及びセパレータ３をチオシアン酸カリウムと水酸化カリ
ウムとを含有するｐＨが少くとも１２であるアルカリ亜
鉛蓄電池用電解液を介して電気的に接触させた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，負極活物質として亜
鉛，正極活物質として水酸化ニッケル，酸化銀，二酸化
マンガン等を用い，電解液としてアルカリ溶液を用いる
アルカリ亜鉛蓄電池に関するものである。
鉛，正極活物質として水酸化ニッケル，酸化銀，二酸化
マンガン等を用い，電解液としてアルカリ溶液を用いる
アルカリ亜鉛蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年，携帯機器の小型軽量化が進む中
で，高エネルギー密度蓄電池の需要が増々高まってい
る。このような蓄電池の負極活物質としての亜鉛は，多
孔性を有し，単位重量当りのエネルギー密度や出力密度
が高く，安価で安全性が優れているという利点がある。
で，高エネルギー密度蓄電池の需要が増々高まってい
る。このような蓄電池の負極活物質としての亜鉛は，多
孔性を有し，単位重量当りのエネルギー密度や出力密度
が高く，安価で安全性が優れているという利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，亜鉛は
充放電の繰り返しに伴う劣化が早いために，サイクル寿
命が短いという欠点がある。これは亜鉛の放電生成物で
ある亜鉛酸イオンが，電解液である濃いアルカリ金属水
酸化物の水溶液に溶解し易い性質を有することに起因す
る。このため蓄電池の放電時において，負極では亜鉛の
溶出が起こり易いが，充電時の亜鉛析出の際に，元の形
状が復元されず，亜鉛極の多孔性は徐々に失われ，亜鉛
の利用効率が著しく低下する。また，充電時に亜鉛酸イ
オンが亜鉛に還元される際，析出する亜鉛がデンドライ
ト成長して正負極間でショートが起こるという問題もあ
る。
充放電の繰り返しに伴う劣化が早いために，サイクル寿
命が短いという欠点がある。これは亜鉛の放電生成物で
ある亜鉛酸イオンが，電解液である濃いアルカリ金属水
酸化物の水溶液に溶解し易い性質を有することに起因す
る。このため蓄電池の放電時において，負極では亜鉛の
溶出が起こり易いが，充電時の亜鉛析出の際に，元の形
状が復元されず，亜鉛極の多孔性は徐々に失われ，亜鉛
の利用効率が著しく低下する。また，充電時に亜鉛酸イ
オンが亜鉛に還元される際，析出する亜鉛がデンドライ
ト成長して正負極間でショートが起こるという問題もあ
る。
【０００４】従って，亜鉛の溶出を抑えるため電解液の
量を極力少なくしたり，種々の金属や金属酸化物を亜鉛
極や電解液中に添加して電極反応を制御しようという試
みがなされているが十分な成果は上げていない。
量を極力少なくしたり，種々の金属や金属酸化物を亜鉛
極や電解液中に添加して電極反応を制御しようという試
みがなされているが十分な成果は上げていない。
【０００５】そこで，本発明の技術的課題は，放電時の
亜鉛の溶出を抑えることにより，電極形状の変化やデン
ドライト成長の問題のない，サイクル寿命の長いアルカ
リ亜鉛蓄電池とそれに用いる電解液とを提供することに
ある。
亜鉛の溶出を抑えることにより，電極形状の変化やデン
ドライト成長の問題のない，サイクル寿命の長いアルカ
リ亜鉛蓄電池とそれに用いる電解液とを提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は，前記課題を解
決すべくなされたものであり，従来の電解液であるアル
カリ金属水酸化物水溶液に代わって，チオシアン酸塩，
例えば，チオシアン酸カリウム（ＫＳＣＮ）水溶液を用
いることにより，亜鉛の充放電サイクル特性に優れた蓄
電池を提供するものである。
決すべくなされたものであり，従来の電解液であるアル
カリ金属水酸化物水溶液に代わって，チオシアン酸塩，
例えば，チオシアン酸カリウム（ＫＳＣＮ）水溶液を用
いることにより，亜鉛の充放電サイクル特性に優れた蓄
電池を提供するものである。
【０００７】即ち，本発明によれば，チオシアン酸塩と
アルカリ金属水酸化物とを含有する溶液であって，ｐＨ
が少くとも１２であることを特徴とするアルカリ亜鉛蓄
電池用電解液が得られる。
アルカリ金属水酸化物とを含有する溶液であって，ｐＨ
が少くとも１２であることを特徴とするアルカリ亜鉛蓄
電池用電解液が得られる。
【０００８】また，本発明によれば，前記アルカリ亜鉛
蓄電池用電解液において，前記チオシアン酸塩はチオシ
アン酸カリウムであり，前記アルカリ金属水酸化物は水
酸化カリウム（ＫＯＨ）であることを特徴とするアルカ
リ亜鉛蓄電池用電解液が得られる。
蓄電池用電解液において，前記チオシアン酸塩はチオシ
アン酸カリウムであり，前記アルカリ金属水酸化物は水
酸化カリウム（ＫＯＨ）であることを特徴とするアルカ
リ亜鉛蓄電池用電解液が得られる。
【０００９】また，本発明によれば，亜鉛を含む亜鉛負
極と，アルカリ溶液中において亜鉛よりも貴な電極電位
を有する物質からなる正極とを隔壁部を介して対向させ
て，前記亜鉛負極及び前記正極に夫々端子を設けたアル
カリ亜鉛蓄電池において，前記亜鉛負極，前記正極，及
び前記隔壁部を前記アルカリ亜鉛蓄電池用電解液を介し
て電気的に接触させたことを特徴とするアルカリ亜鉛蓄
電池が得られる。
極と，アルカリ溶液中において亜鉛よりも貴な電極電位
を有する物質からなる正極とを隔壁部を介して対向させ
て，前記亜鉛負極及び前記正極に夫々端子を設けたアル
カリ亜鉛蓄電池において，前記亜鉛負極，前記正極，及
び前記隔壁部を前記アルカリ亜鉛蓄電池用電解液を介し
て電気的に接触させたことを特徴とするアルカリ亜鉛蓄
電池が得られる。
【００１０】
【作用】本発明においては，チオシアン酸塩，例えば，
チオシアン酸カリウムの水溶液を用いることにより，亜
鉛の放電生成物はアルカリ溶液に可溶な亜鉛酸イオンで
はなく，不溶性の水酸化亜鉛，酸化亜鉛又はチオシアン
酸を含む化合物になる。従って，電極形態の変化はなく
なり，亜鉛のサイクル寿命は向上すると考えられる。
チオシアン酸カリウムの水溶液を用いることにより，亜
鉛の放電生成物はアルカリ溶液に可溶な亜鉛酸イオンで
はなく，不溶性の水酸化亜鉛，酸化亜鉛又はチオシアン
酸を含む化合物になる。従って，電極形態の変化はなく
なり，亜鉛のサイクル寿命は向上すると考えられる。
【００１１】また，本発明においては，チオシアン酸カ
リウムのみではｐＨが中性に近いためアルカリ金属水酸
化物，例えば，水酸化カリウム溶液を添加してｐＨ１２
以上に調製する。さらに，正極の利用効率を低下させな
いためには，水酸化カリウムの添加量を多くしてｐＨ１
４以上に調整することが望ましい。また，水酸化カリウ
ムの添加量が多すぎると可溶な亜鉛酸イオンの生成量が
多くなり，不具合を生じる。
リウムのみではｐＨが中性に近いためアルカリ金属水酸
化物，例えば，水酸化カリウム溶液を添加してｐＨ１２
以上に調製する。さらに，正極の利用効率を低下させな
いためには，水酸化カリウムの添加量を多くしてｐＨ１
４以上に調整することが望ましい。また，水酸化カリウ
ムの添加量が多すぎると可溶な亜鉛酸イオンの生成量が
多くなり，不具合を生じる。
【００１２】
【実施例】以下，本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１３】図１は本発明の実施例に係るニッケル亜鉛
蓄電池の概略的な構成を示す断面図である。図１を参照
して，亜鉛負極１と正極をなす焼結式ニッケル極２と
を，セパレータ３を介して対向させ容器状の負極端子４
内に挿入して，焼結式ニッケル極２側に正極端子５を設
けて，負極端子４の内壁と焼結式ニッケル極２との間に
絶縁体６を設けて構成されている。亜鉛負極１は，酸化
亜鉛粉末９０重量％，酸化水銀粉末５重量％，結着剤と
してポリテトラフルオロエチレン分散液５重量％の混合
粉末を水で希釈して混練したのちシート状にしたものを
銅からなる集電体の両面に圧着して作製した。ここで，
亜鉛負極として，金属亜鉛をそのまま用いることもでき
るが，亜鉛の利用効率は粉末の物よりも低い。また，焼
結式ニッケル極２は，公知の基板用ニッケルグリッドの
上に，ニッケル粉末を焼結し，正極活物質を含浸したも
のを用いた。セパレータ３は，ポリテトラフルオロエチ
レンからなる耐アルカリ性多孔板を用いた。電解液は亜
鉛負極１及び（焼結式）ニッケル極２とセパレータ３に
夫々含浸して用いられている。また，絶縁体６として，
６６ナイロンを用いた。
蓄電池の概略的な構成を示す断面図である。図１を参照
して，亜鉛負極１と正極をなす焼結式ニッケル極２と
を，セパレータ３を介して対向させ容器状の負極端子４
内に挿入して，焼結式ニッケル極２側に正極端子５を設
けて，負極端子４の内壁と焼結式ニッケル極２との間に
絶縁体６を設けて構成されている。亜鉛負極１は，酸化
亜鉛粉末９０重量％，酸化水銀粉末５重量％，結着剤と
してポリテトラフルオロエチレン分散液５重量％の混合
粉末を水で希釈して混練したのちシート状にしたものを
銅からなる集電体の両面に圧着して作製した。ここで，
亜鉛負極として，金属亜鉛をそのまま用いることもでき
るが，亜鉛の利用効率は粉末の物よりも低い。また，焼
結式ニッケル極２は，公知の基板用ニッケルグリッドの
上に，ニッケル粉末を焼結し，正極活物質を含浸したも
のを用いた。セパレータ３は，ポリテトラフルオロエチ
レンからなる耐アルカリ性多孔板を用いた。電解液は亜
鉛負極１及び（焼結式）ニッケル極２とセパレータ３に
夫々含浸して用いられている。また，絶縁体６として，
６６ナイロンを用いた。
【００１４】本発明の実施例に係る亜鉛蓄電池の電解液
として，３５０ｇ／ｌチオシアン酸カリウムと２ｇ／ｌ
水酸化カリウム水溶液を用いた。この溶液のｐＨは１４
であった。なお比較例として４００ｇ／ｌ水酸化カリウ
ム水溶液を電解液として用いた。
として，３５０ｇ／ｌチオシアン酸カリウムと２ｇ／ｌ
水酸化カリウム水溶液を用いた。この溶液のｐＨは１４
であった。なお比較例として４００ｇ／ｌ水酸化カリウ
ム水溶液を電解液として用いた。
【００１５】これらの電解液に対する酸化亜鉛の溶解度
は，比較例の場合，加熱によって３０ｇ／ｌの溶解がみ
られたのに対して，実施例の場合はほとんど溶解しなか
った。
は，比較例の場合，加熱によって３０ｇ／ｌの溶解がみ
られたのに対して，実施例の場合はほとんど溶解しなか
った。
【００１６】これらの電解液の特性を確かめるために，
金属亜鉛を動作電極とし，対向電極に白金を用いて上記
電解液中で各々定電流酸化を行ったところ，実施例の電
解液中では亜鉛極の重量が増えたのに対し，比較例の電
解液中では，通電量から計算される分だけ亜鉛の酸化溶
解反応が起こっていた。尚，このような電解液に電極を
浸漬する構成でも，図１の場合と異なる電池を構成する
ことができるが，電解液の量を増加させると抵抗が大き
くなるので，必要最低限の量を用いると良い。
金属亜鉛を動作電極とし，対向電極に白金を用いて上記
電解液中で各々定電流酸化を行ったところ，実施例の電
解液中では亜鉛極の重量が増えたのに対し，比較例の電
解液中では，通電量から計算される分だけ亜鉛の酸化溶
解反応が起こっていた。尚，このような電解液に電極を
浸漬する構成でも，図１の場合と異なる電池を構成する
ことができるが，電解液の量を増加させると抵抗が大き
くなるので，必要最低限の量を用いると良い。
【００１７】図２は図１の電池の電解液によるサイクル
特性の比較図である。サイクル条件は１００ｍＡで４時
間充電したのち，終止電圧１．２Ｖまで１５０ｍＡで放
電したときの測定結果である。図２から明らかなよう
に，曲線２１で示される本発明の実施例に係る電解液を
用いることにより，曲線２１に示す比較例に対しサイク
ル特性が著しく改善されていることがわかる。
特性の比較図である。サイクル条件は１００ｍＡで４時
間充電したのち，終止電圧１．２Ｖまで１５０ｍＡで放
電したときの測定結果である。図２から明らかなよう
に，曲線２１で示される本発明の実施例に係る電解液を
用いることにより，曲線２１に示す比較例に対しサイク
ル特性が著しく改善されていることがわかる。
【００１８】図３は水酸化カリウムの添加濃度をかえ
て，ｐＨを変化させたときの正極の焼結式ニッケル極の
利用効率の変化図である。図３の曲線２３から，ニッケ
ルの利用効率を低下させないためには，水酸化カリウム
を添加して，ｐＨを１４位に調整することが望ましいこ
とがわかる。尚，水酸化カリウムの濃度を高くするとｐ
Ｈは比較例の点２４のように，高くなるが，酸化亜鉛の
溶解度も高くなるので，水酸化カリウムの添加量は少な
いほど望ましい。
て，ｐＨを変化させたときの正極の焼結式ニッケル極の
利用効率の変化図である。図３の曲線２３から，ニッケ
ルの利用効率を低下させないためには，水酸化カリウム
を添加して，ｐＨを１４位に調整することが望ましいこ
とがわかる。尚，水酸化カリウムの濃度を高くするとｐ
Ｈは比較例の点２４のように，高くなるが，酸化亜鉛の
溶解度も高くなるので，水酸化カリウムの添加量は少な
いほど望ましい。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたように，本発明では，亜鉛の
溶出を抑えるチオシアン酸塩，例えば，チオシアン酸カ
リウムを含むアルカリ水溶液を電解液としてアルカリ亜
鉛電池に用いることにより，サイクル特性に優れたアル
カリ亜鉛蓄電池とそれに用いる電解液とを提供すること
ができる。
溶出を抑えるチオシアン酸塩，例えば，チオシアン酸カ
リウムを含むアルカリ水溶液を電解液としてアルカリ亜
鉛電池に用いることにより，サイクル特性に優れたアル
カリ亜鉛蓄電池とそれに用いる電解液とを提供すること
ができる。
【図１】本発明の実施例による電解液を用いたアルカリ
亜鉛蓄電池の断面図である。
亜鉛蓄電池の断面図である。
【図２】本発明の実施例による電解液を用いたアルカリ
亜鉛蓄電池と比較例のサイクル特性図である。
亜鉛蓄電池と比較例のサイクル特性図である。
【図３】本発明の実施例によるアルカリ亜鉛蓄電池のニ
ッケル正極の利用効率を示す図であり，併せて比較例の
利用効率も示している。
ッケル正極の利用効率を示す図であり，併せて比較例の
利用効率も示している。
１ 亜鉛負極 ２ （焼結式）ニッケル極 ３ セパレータ ４ 負極端子 ５ 正極端子 ６ 絶縁体
Claims (3)
- 【請求項１】 チオシアン酸塩とアルカリ金属水酸化物
とを含有する溶液であって，ｐＨが少くとも１２である
ことを特徴とするアルカリ亜鉛蓄電池用電解液。 - 【請求項２】 請求項１記載の電解液において，前記チ
オシアン酸塩はチオシアン酸カリウムであり，前記アル
カリ金属水酸化物は水酸化カリウムであることを特徴と
するアルカリ亜鉛蓄電池用電解液。 - 【請求項３】 亜鉛を含む亜鉛負極と，アルカリ溶液中
で亜鉛よりも貴な電極電位を有する物質からなる正極と
を隔壁部を介して対向させて，前記亜鉛負極及び前記正
極に夫々端子を設けたアルカリ亜鉛蓄電池において，前
記亜鉛負極，前記正極，及び前記隔壁部を請求項１又は
２記載のアルカリ亜鉛蓄電池用電解液を介して電気的に
接触させた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 |
|---|---|---|---|
| JP7139373A JPH08329977A (ja) | 1995-06-06 | 1995-06-06 | アルカリ亜鉛蓄電池用電解液及びアルカリ亜鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7139373A JPH08329977A (ja) | 1995-06-06 | 1995-06-06 | アルカリ亜鉛蓄電池用電解液及びアルカリ亜鉛蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08329977A true JPH08329977A (ja) | 1996-12-13 |
Family
ID=15243819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7139373A Withdrawn JPH08329977A (ja) | 1995-06-06 | 1995-06-06 | アルカリ亜鉛蓄電池用電解液及びアルカリ亜鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08329977A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100459241C (zh) * | 2007-05-21 | 2009-02-04 | 赵恒祥 | 碱性铅锌蓄电池正极材料添加剂及改性的碱性铅锌蓄电池正极材料 |
-
1995
- 1995-06-06 JP JP7139373A patent/JPH08329977A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100459241C (zh) * | 2007-05-21 | 2009-02-04 | 赵恒祥 | 碱性铅锌蓄电池正极材料添加剂及改性的碱性铅锌蓄电池正极材料 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20041108 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041125 |