JPS58165243A - ニツケル亜鉛電池 - Google Patents
ニツケル亜鉛電池Info
- Publication number
- JPS58165243A JPS58165243A JP57048404A JP4840482A JPS58165243A JP S58165243 A JPS58165243 A JP S58165243A JP 57048404 A JP57048404 A JP 57048404A JP 4840482 A JP4840482 A JP 4840482A JP S58165243 A JPS58165243 A JP S58165243A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zinc
- nickel
- separator
- battery
- charging
- 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.)
- Pending
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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
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/417—Polyolefins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/429—Natural polymers
-
- 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
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は水酸化ニッケルを活物質とするＬＥ［４１１仮
と亜鉛を活物質とする負−板及びセノ＜レータ等力１ら
構成される縛り返し充放電の可能な二゛ソケル亜鉛電池
に関するものである。
と亜鉛を活物質とする負−板及びセノ＜レータ等力１ら
構成される縛り返し充放電の可能な二゛ソケル亜鉛電池
に関するものである。
本発明の目的とするところは、正臘板と負ｔｉ板との間
にセパレータと共に、ニッケルメッキを−しｔこイオン
交換膜等の１択□透過慎を介在させることにより充電中
に負４仮の錬鉛から成長して釆る亜鉛デンドライトによ
る正負−間の内部ショートを防止すること１こある。
にセパレータと共に、ニッケルメッキを−しｔこイオン
交換膜等の１択□透過慎を介在させることにより充電中
に負４仮の錬鉛から成長して釆る亜鉛デンドライトによ
る正負−間の内部ショートを防止すること１こある。
従来のニッケル亜鉛電池は、□例えば焼結式水酸化ニッ
ケル正臘板と、酸化亜鉛などの亜鉛酸化物の粉末を合成
樹脂の結着剤と共に練りこれを集電体に噛布した負鑞板
とをセパレータを介して電槽内に対向させて配置し、酸
化亜鉛などを飽和させた苛性カリ水溶液からなる電解液
を注入して構成されている。この電池は外部の直流電力
により充電を受ける場合には、０式に示すように右から
左への電気化学反応がおこり、放電の場合には充電とは
逆に左から右への電気化学反応がおこる。
ケル正臘板と、酸化亜鉛などの亜鉛酸化物の粉末を合成
樹脂の結着剤と共に練りこれを集電体に噛布した負鑞板
とをセパレータを介して電槽内に対向させて配置し、酸
化亜鉛などを飽和させた苛性カリ水溶液からなる電解液
を注入して構成されている。この電池は外部の直流電力
により充電を受ける場合には、０式に示すように右から
左への電気化学反応がおこり、放電の場合には充電とは
逆に左から右への電気化学反応がおこる。
そして光電が完了すると、正１板からは酸素ガスが負−
板からは水素ガスが発生する。
板からは水素ガスが発生する。
充放電の出来る電池としては、鉛電池、ニッケルカド・
ミウム電池が代表的なものであるが、これらの電池にく
らべてニッケル亜鉛を池がもつ最大の問題点は負１板の
活物質である亜鉛あるい多よ放電状層の活物質である酸
化亜鉛（ＺｎＯ）および水酸上面１Ｂ（Ｚｎ（ＯＨ）＊
） カｔｌｌ［１ＣｆｆＴ！性テアルということであ
る。このことは充放電によって常に負ＩＩ＃ｉ２の形伏
が変化することである。また′７！電においては充電電
流の分布の不均一などによって、負愉板の表面に部分的
に樹枝状の亜鉛が析出し、すなわち、いわゆる亜鉛デン
ドライトが成長し、その先端が正−板へ達すると内部シ
ョートをおこし電池の寿命を短縮する。これを防止する
Ｔコめに、正負−問には数十〜数ａオングストロームの
細孔をりするポリエチレン、ポリプロピレン、あるいは
セルローズからなる膜がセパレータとして挿入されるの
が一般的である。
ミウム電池が代表的なものであるが、これらの電池にく
らべてニッケル亜鉛を池がもつ最大の問題点は負１板の
活物質である亜鉛あるい多よ放電状層の活物質である酸
化亜鉛（ＺｎＯ）および水酸上面１Ｂ（Ｚｎ（ＯＨ）＊
） カｔｌｌ［１ＣｆｆＴ！性テアルということであ
る。このことは充放電によって常に負ＩＩ＃ｉ２の形伏
が変化することである。また′７！電においては充電電
流の分布の不均一などによって、負愉板の表面に部分的
に樹枝状の亜鉛が析出し、すなわち、いわゆる亜鉛デン
ドライトが成長し、その先端が正−板へ達すると内部シ
ョートをおこし電池の寿命を短縮する。これを防止する
Ｔコめに、正負−問には数十〜数ａオングストロームの
細孔をりするポリエチレン、ポリプロピレン、あるいは
セルローズからなる膜がセパレータとして挿入されるの
が一般的である。
しかし、これらのセパレータを１１〜８電に正負−闇に
配しても亜鉛デンドライトによる内部ショートを防ぐこ
とは出来ないのが現実である。又、これらのセパレータ
をさらに多電に使ｍするとショートのおこる率は低くな
るが、この棚のセパレータは細孔の大きさが上述の様に
小さいため、正負篭開に介在させた場合、電池の内部抵
抗が太き：１ くなり、放電特性を普゛シ＜悪くするというあらたな問
題が発生する。
配しても亜鉛デンドライトによる内部ショートを防ぐこ
とは出来ないのが現実である。又、これらのセパレータ
をさらに多電に使ｍするとショートのおこる率は低くな
るが、この棚のセパレータは細孔の大きさが上述の様に
小さいため、正負篭開に介在させた場合、電池の内部抵
抗が太き：１ くなり、放電特性を普゛シ＜悪くするというあらたな問
題が発生する。
本発明はこれらの欠点を除去し、放電特性のすぐれた、
且つ寿命の長い電池を得ようとするもので、以下その実
施例について詳述する。
且つ寿命の長い電池を得ようとするもので、以下その実
施例について詳述する。
＠１図は本発明によるニッケル亜鉛電池の１実施例の構
成を承す図である。（１）が焼結式水酸化ニッケルーな
どで代表されるニッケル正礪板で、（２）が咳１板のリ
ードである。（８）が１！１！化並槍などの畦鉛峻化物
と結着剤などとの混練物を金属網等からなる集電体に噛
布した＠沿負−仮で、Ｕ）が核崗板のリードである。（
５）は電博で一般には合成樹脂からなり、（６）が注液
口栓である。（７）は電解液である。
成を承す図である。（１）が焼結式水酸化ニッケルーな
どで代表されるニッケル正礪板で、（２）が咳１板のリ
ードである。（８）が１！１！化並槍などの畦鉛峻化物
と結着剤などとの混練物を金属網等からなる集電体に噛
布した＠沿負−仮で、Ｕ）が核崗板のリードである。（
５）は電博で一般には合成樹脂からなり、（６）が注液
口栓である。（７）は電解液である。
＋ｓ）、＋ｓＳ、ｔｏ＋が従来のニッケル亜鉛電池に一
般的に使用されるセパレータ群である。これらの中で＋
ｇ＋ ＋８’ｌは電脈液を岐収保持するためのセパレー
タで、一般には、ナイロンあるいはポリプロピレンの０
．１〜０．５５ｗ１ｌＫの厚さを有する不織布が使用さ
れる。
般的に使用されるセパレータ群である。これらの中で＋
ｇ＋ ＋８’ｌは電脈液を岐収保持するためのセパレー
タで、一般には、ナイロンあるいはポリプロピレンの０
．１〜０．５５ｗ１ｌＫの厚さを有する不織布が使用さ
れる。
（９）が亜鉛プント、：：ライトによるショートを防止
するためのセパレ］夕でセロファン陸びポリエチレン：
。
するためのセパレ］夕でセロファン陸びポリエチレン：
。
あるいはポリブー、ピレンからなる数十ないし数ａオン
グストロームの細孔を何する徽孔性嘆状セパレータで、
これらを２１あるいはａｍにかさねて使用されるのが一
般的である。尚、以上の様な電池ＷＲ成であれば従東の
ニッケル亜鉛電池でもって本発明においてはセパレータ
間に挿入された（１０）が特徴となる。（１０月よニッ
ケルメッキを議したイオン交換膜などの選択透過膜であ
る。−択透過横は０．０２〜０．１ｎ程度の厚さのもの
が適当である。
グストロームの細孔を何する徽孔性嘆状セパレータで、
これらを２１あるいはａｍにかさねて使用されるのが一
般的である。尚、以上の様な電池ＷＲ成であれば従東の
ニッケル亜鉛電池でもって本発明においてはセパレータ
間に挿入された（１０）が特徴となる。（１０月よニッ
ケルメッキを議したイオン交換膜などの選択透過膜であ
る。−択透過横は０．０２〜０．１ｎ程度の厚さのもの
が適当である。
この選択透過膜へのニッケルメッキは無電解メッキ法あ
るいは選択透過膜の表面を電気化学的に活性な状態へ前
処理しておき、通常の電解メッキ法などにより実権され
る。メツキーの厚さは数ミクロンないし数十ミクロンが
適当である。またメッキの状態は選択透過膜の厚さによ
って片面あるいは１１１ｉｉＩｉｉという様に区別する
ことも可能でちる。
るいは選択透過膜の表面を電気化学的に活性な状態へ前
処理しておき、通常の電解メッキ法などにより実権され
る。メツキーの厚さは数ミクロンないし数十ミクロンが
適当である。またメッキの状態は選択透過膜の厚さによ
って片面あるいは１１１ｉｉＩｉｉという様に区別する
ことも可能でちる。
この選択透過＠ （１０）を第１図に示す様にセパレー
タ（８）と（９）との間に配置すると充電中の亜鉛デン
ドライトの生晟による内部シ日−トを防止するうえに欠
の様な効果が現れる。
タ（８）と（９）との間に配置すると充電中の亜鉛デン
ドライトの生晟による内部シ日−トを防止するうえに欠
の様な効果が現れる。
第１図の電池を婦り返し、充放電にかけると亜鉛負働板
（８）中の亜鉛活物質は比較的初期に電解竺保持用セハ
レータ（８）内に直入するが膜状セパレータ（９）中；
とはほとんど進入しない。しかし充放電が数百サイクル
繰り返されろと亜鉛は膜状セパレータ（９）の中にも進
入し、これに横状セパレータ（９）の劣化がかさなると
、亜鉛がセパレータ（９）を寅通しセパレータ（８）を
容易に通過して、正崗教（，１）に到達し内部ショート
をおこす。
（８）中の亜鉛活物質は比較的初期に電解竺保持用セハ
レータ（８）内に直入するが膜状セパレータ（９）中；
とはほとんど進入しない。しかし充放電が数百サイクル
繰り返されろと亜鉛は膜状セパレータ（９）の中にも進
入し、これに横状セパレータ（９）の劣化がかさなると
、亜鉛がセパレータ（９）を寅通しセパレータ（８）を
容易に通過して、正崗教（，１）に到達し内部ショート
をおこす。
内部ショートも初期の間は小さい場合もあるが小さい内
部ショートでも、そこは大電流が譲れるため部分的な発
熱がおこり、これによってセパレータが溶けついには大
きな内部ショートをおこして電池を寿命にいたらしめる
。この様な現象は充電によって還元された負慟板の活物
質である金Ｉｌ１曲船によってひきおこされる。しかし
ながらセパレータ！ ＋８１．（８５，＋９＋の闇にニ
ッケルメッキを崗しＴこイオン交換膜などの選択透過Ｉ
Ｉ！ （１０）を介在させると横状セパレータ＋９）、
を通過して来た唾、鉛デンドライトは選択透過＠（１０
１のメッキされｒこも、ツヶルに接触すると、０式の反
応によりニッケル表面より水素ガスを発生して啜沿は酸
化亜鉛に変化し、酸化亜鉛は次第に電解液中にとけ工消
失する。
部ショートでも、そこは大電流が譲れるため部分的な発
熱がおこり、これによってセパレータが溶けついには大
きな内部ショートをおこして電池を寿命にいたらしめる
。この様な現象は充電によって還元された負慟板の活物
質である金Ｉｌ１曲船によってひきおこされる。しかし
ながらセパレータ！ ＋８１．（８５，＋９＋の闇にニ
ッケルメッキを崗しＴこイオン交換膜などの選択透過Ｉ
Ｉ！ （１０）を介在させると横状セパレータ＋９）、
を通過して来た唾、鉛デンドライトは選択透過＠（１０
１のメッキされｒこも、ツヶルに接触すると、０式の反
応によりニッケル表面より水素ガスを発生して啜沿は酸
化亜鉛に変化し、酸化亜鉛は次第に電解液中にとけ工消
失する。
Ｚｎ ＋ ｔ（＊（Ｊ −ＺｎＯ十Ｈｚ ７ 曲−
・＠しＴ二がって、従来の電池の蟻に亜鉛デンドライト
がセパレータ（８）を通過して正陽板（１）に接鳴する
ことは防止される。
・＠しＴ二がって、従来の電池の蟻に亜鉛デンドライト
がセパレータ（８）を通過して正陽板（１）に接鳴する
ことは防止される。
本発明の効果を実証するために、＠１図に椎した本発明
による電池四と、第１図からニッケルメッキを噂した選
択透過模（１０）を除いて従来型電池（Ｂ）及びＯ）を
製作しｔこ。これらの電池においてｔａ＋、ｔｓｆには
厚さ０．１８１１のナイロン不織布、（９）にはポリプ
ロピレンの微孔性横状セパレータを四及び−）について
は８＠に又、（（３１については５１１にかさねて使用
した。さらに本発明による電池四には（１０）として厚
さ０．０４霧のイオン交喚襖の表面に厚さ約２ミクロン
のニッケルメッキを施したものを用いｔ二。
による電池四と、第１図からニッケルメッキを噂した選
択透過模（１０）を除いて従来型電池（Ｂ）及びＯ）を
製作しｔこ。これらの電池においてｔａ＋、ｔｓｆには
厚さ０．１８１１のナイロン不織布、（９）にはポリプ
ロピレンの微孔性横状セパレータを四及び−）について
は８＠に又、（（３１については５１１にかさねて使用
した。さらに本発明による電池四には（１０）として厚
さ０．０４霧のイオン交喚襖の表面に厚さ約２ミクロン
のニッケルメッキを施したものを用いｔ二。
なお電池の＠鰍はいずれもＩＱ Ａｈとした。
これら（Ａ１．ｌＢ１．Ａの電池を２５℃においてまず
８Ａで４時＠光電した後５Ａで電池電圧が０．８ｖにな
るまで放電し、初期放電特性を塙べた。結東は＠２図に
示すとおりで、本発明品（勾と従来品Φ］とはほとんど
差がなかったが、Ｃ）については敵孔性暎伏セパレータ
を５１ｉにつＳさねｆ：ため内部抵抗が大きく欠に８Ａ
で４時間充電し、８ムで電池電圧が１．ＯＶになるまで
放電する充放電を８５℃において繰り返しおこない電池
容量の低下の様子を嘴べ１こ。
８Ａで４時＠光電した後５Ａで電池電圧が０．８ｖにな
るまで放電し、初期放電特性を塙べた。結東は＠２図に
示すとおりで、本発明品（勾と従来品Φ］とはほとんど
差がなかったが、Ｃ）については敵孔性暎伏セパレータ
を５１ｉにつＳさねｆ：ため内部抵抗が大きく欠に８Ａ
で４時間充電し、８ムで電池電圧が１．ＯＶになるまで
放電する充放電を８５℃において繰り返しおこない電池
容量の低下の様子を嘴べ１こ。
結嚇はＩ＠８図に示す様に、いずれの電池も容量は大綱
に低下するが、従来品（均は約２５０回で内部ショート
により寿命がつき、０）は初期よｔ１容量が少なくしか
も約４２０回で（Ｂ）と同様内部ショートで寿命がつき
ｒコ。しかも本発明品体）は約５００回の充放−におい
ても電池容量は公称容量１ｇＡｈの約８０％を維持し、
内部ショートの徴候は認められなかった。以上の襟に本
発明は、内部ショートを防ｔｈ Ｌ擾寿命のニッケル亜
鉛電池を提供するものである０
に低下するが、従来品（均は約２５０回で内部ショート
により寿命がつき、０）は初期よｔ１容量が少なくしか
も約４２０回で（Ｂ）と同様内部ショートで寿命がつき
ｒコ。しかも本発明品体）は約５００回の充放−におい
ても電池容量は公称容量１ｇＡｈの約８０％を維持し、
内部ショートの徴候は認められなかった。以上の襟に本
発明は、内部ショートを防ｔｈ Ｌ擾寿命のニッケル亜
鉛電池を提供するものである０
＠１図は本発明に劣るニッケル亜鉛電池の１実雄側を承
す図で、第も、８図は本発明による電池と従来によるｔ
ａとあ□４性の比較図である。 １・・・・・・正―板、 Ｉ・・・・・・負１１ｉ＆、
８．８・・・・・・不織布からなるセパレータ、
１０・・・・・・ニッケルメッキを施した選択透過１
１！、９・・・・・・微孔性Ｉ！Ｉ［吠老パレータ。
す図で、第も、８図は本発明による電池と従来によるｔ
ａとあ□４性の比較図である。 １・・・・・・正―板、 Ｉ・・・・・・負１１ｉ＆、
８．８・・・・・・不織布からなるセパレータ、
１０・・・・・・ニッケルメッキを施した選択透過１
１！、９・・・・・・微孔性Ｉ！Ｉ［吠老パレータ。
Claims (1)
- イオン交換膜等の選択透過膜に二′ソケルを櫃こし、該
選択透過膜を正負−板間に介在させたことを特徴とする
ニッケル亜鉛電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57048404A JPS58165243A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | ニツケル亜鉛電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57048404A JPS58165243A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | ニツケル亜鉛電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58165243A true JPS58165243A (ja) | 1983-09-30 |
Family
ID=12802360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57048404A Pending JPS58165243A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | ニツケル亜鉛電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58165243A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0600718A3 (en) * | 1992-11-30 | 1995-11-15 | Canon Kk | Secondary battery. |
| WO1997033325A1 (fr) * | 1996-03-08 | 1997-09-12 | Laboratoires Sorapec | Accumulateur alcalin a electrode negative de zinc |
-
1982
- 1982-03-25 JP JP57048404A patent/JPS58165243A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0600718A3 (en) * | 1992-11-30 | 1995-11-15 | Canon Kk | Secondary battery. |
| WO1997033325A1 (fr) * | 1996-03-08 | 1997-09-12 | Laboratoires Sorapec | Accumulateur alcalin a electrode negative de zinc |
| FR2745959A1 (fr) * | 1996-03-08 | 1997-09-12 | Sorapec Lab | Perfectionnements apportes a l'accumulateur ni-zn au moyen d'anolyte, de catholyte et de membrane remediant a la formation de dendrites |
| US6183900B1 (en) | 1996-03-08 | 2001-02-06 | Laboratoires Sorapec | Alkaline storage battery with a negative zinc electrode |
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