JPS59154752A - ニツケル亜鉛電池 - Google Patents
ニツケル亜鉛電池Info
- Publication number
- JPS59154752A JPS59154752A JP58028797A JP2879783A JPS59154752A JP S59154752 A JPS59154752 A JP S59154752A JP 58028797 A JP58028797 A JP 58028797A JP 2879783 A JP2879783 A JP 2879783A JP S59154752 A JPS59154752 A JP S59154752A
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- JP
- Japan
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- battery
- zinc
- nickel
- separator
- positive electrode
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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
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/446—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
-
- 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
- H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
- H01M50/457—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
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- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
- H01M50/454—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising a non-fibrous layer and a fibrous layer superimposed on one another
-
- 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)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Cell Separators (AREA)
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正極と、亜鉛を
活物質とする負極およびセパレータなどから構成される
、繰返し充放電可能なニッケル亜１（）電池に関するも
ので、その目的とするところは、正極板とΩ極板との間
にレバレータと共に金属製繊維を混在させた不織布を介
在させることにより、充電中に負極板の亜鉛から成長し
てくる樹枝状亜鉛による正、負極間の短絡を防止するこ
とにある。
活物質とする負極およびセパレータなどから構成される
、繰返し充放電可能なニッケル亜１（）電池に関するも
ので、その目的とするところは、正極板とΩ極板との間
にレバレータと共に金属製繊維を混在させた不織布を介
在させることにより、充電中に負極板の亜鉛から成長し
てくる樹枝状亜鉛による正、負極間の短絡を防止するこ
とにある。
従来のニッケル亜１１）電池は、例えば焼結式水酸化ニ
ッケル正極板と、酸化亜鉛などの亜鉛酸化物の粉末ある
いは金属亜鉛の粉末を合成樹脂の結着剤と共に練り、こ
れを集電体に塗布したｆ″４４極板、セパレータを介し
て電槽内に対向させて配置し、酸化亜鉛等を飽和させた
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【プる場
合には（１）式に示づ様に右から左への電気化学反応が
起こり、放電の場合には逆に左から右への電気化学反応
が起こる。
ッケル正極板と、酸化亜鉛などの亜鉛酸化物の粉末ある
いは金属亜鉛の粉末を合成樹脂の結着剤と共に練り、こ
れを集電体に塗布したｆ″４４極板、セパレータを介し
て電槽内に対向させて配置し、酸化亜鉛等を飽和させた
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【プる場
合には（１）式に示づ様に右から左への電気化学反応が
起こり、放電の場合には逆に左から右への電気化学反応
が起こる。
２ Ｎｉ Ｏ０１−１千Ｚｎ ＋ｔ−Ｉ ２０ニツケル
亜鉛電池の問題点は、充電時に充電電流の分布の不均一
等が原因で、負極板の、特に周縁部に部分的に樹枝状の
亜鉛が析出、成長し、その先端が対向する正極板に達す
ると、短絡を起こし、電池の寿命を短縮することである
。これを防止する為に、正負極間には、数十〜数百オン
グストロームの細孔を有するポリオレフィン系またはセ
ル日−ズ系の膜がセパレータとして挿入される。
亜鉛電池の問題点は、充電時に充電電流の分布の不均一
等が原因で、負極板の、特に周縁部に部分的に樹枝状の
亜鉛が析出、成長し、その先端が対向する正極板に達す
ると、短絡を起こし、電池の寿命を短縮することである
。これを防止する為に、正負極間には、数十〜数百オン
グストロームの細孔を有するポリオレフィン系またはセ
ル日−ズ系の膜がセパレータとして挿入される。
あるいはまたこれらのセパレータは袋状に加工され、そ
の中に正極又は負極が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２〜３重に正、負極間に配
しても、析出する樹”枝状亜鉛による短絡を防止するこ
とが出来ないのが現実である。またこれらのセパレータ
をさらに多重に用いると、短絡の起きる確率は低下する
が、この種のセパレータの細孔は上述の様に小さいため
、内部抵抗が大きくなり、放電特性を著しく悪くすると
いうあらたな問題が発生する。
の中に正極又は負極が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２〜３重に正、負極間に配
しても、析出する樹”枝状亜鉛による短絡を防止するこ
とが出来ないのが現実である。またこれらのセパレータ
をさらに多重に用いると、短絡の起きる確率は低下する
が、この種のセパレータの細孔は上述の様に小さいため
、内部抵抗が大きくなり、放電特性を著しく悪くすると
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、放電特性の優れた、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。
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。
第１図は本発明によるニッケル亜鉛電池の一実施例の構
成を示す図であり、（１）は焼結式水酸化ニッケル極の
正極板で、（２）が該極板のリードである。（３）が酸
化亜鉛と、結着剤などの混練物を金属網などシル電体に
塗布した亜鉛負極板で、（４）が該極板の一ドである。
成を示す図であり、（１）は焼結式水酸化ニッケル極の
正極板で、（２）が該極板のリードである。（３）が酸
化亜鉛と、結着剤などの混練物を金属網などシル電体に
塗布した亜鉛負極板で、（４）が該極板の一ドである。
（５）は合成樹脂からなる電槽で、（６）が注液口栓、
（７）は苛性カリ水溶液などの電解液である。（８）（
９） （１０）は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（８）（
１０）は電解液を吸収保持するもので、一般的には、ナ
イロンあるいはポリプロピレンの０．１〜０．３ｍｍ程
度の厚さを有する不織布が使用される。（９）が樹枝状
亜鉛の貫通による短絡を防止するためのセパレータで、
セロファンおよびポリエチレンあるいはポリプロピレン
からなる数十ないし数百オングストロームの細孔を有す
る膜で、これらを２重あるいは３重に重ねて使用される
のが一般的である。なお、以上のような電池構成であれ
ば、従来のニッケル亜鉛電池であって、本発明において
は、（８）の不織布に代え、ニッケルウールあるいはス
テンレスウールなどの金属製繊維を混在させた不織布を
配置り“ることが特徴となる。該不織布の製造方法の一
例について述べると、良く開綿したナイロンｍＲ１１２
ａとニッケル繊維１８９とを良く混ぜ合せてシート状に
広げ、これを３０ｃｍｘ ３０ａｕに切断したナイロン
不織布ＦＴ−−２１８（日本バイリーン製、厚さ１５０
μ）の上に重ね、金網に挾んで３００℃、 １分の熱処
理を施し、繊維同志を熱ａａさぜ、厚さ約２００μの不
織布を得た。ここで用いるナイロン繊維は、直径１０〜
３０μ、長さ５〜２０ｍｍの綿状のものである。またニ
ッケル繊維は直径１０〜５０μ、長さ５〜２０ ｍ ｍ
の綿状であるが、ニッケル繊維の代りにステンレススチ
ールの繊維を用いてもよい。
（７）は苛性カリ水溶液などの電解液である。（８）（
９） （１０）は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（８）（
１０）は電解液を吸収保持するもので、一般的には、ナ
イロンあるいはポリプロピレンの０．１〜０．３ｍｍ程
度の厚さを有する不織布が使用される。（９）が樹枝状
亜鉛の貫通による短絡を防止するためのセパレータで、
セロファンおよびポリエチレンあるいはポリプロピレン
からなる数十ないし数百オングストロームの細孔を有す
る膜で、これらを２重あるいは３重に重ねて使用される
のが一般的である。なお、以上のような電池構成であれ
ば、従来のニッケル亜鉛電池であって、本発明において
は、（８）の不織布に代え、ニッケルウールあるいはス
テンレスウールなどの金属製繊維を混在させた不織布を
配置り“ることが特徴となる。該不織布の製造方法の一
例について述べると、良く開綿したナイロンｍＲ１１２
ａとニッケル繊維１８９とを良く混ぜ合せてシート状に
広げ、これを３０ｃｍｘ ３０ａｕに切断したナイロン
不織布ＦＴ−−２１８（日本バイリーン製、厚さ１５０
μ）の上に重ね、金網に挾んで３００℃、 １分の熱処
理を施し、繊維同志を熱ａａさぜ、厚さ約２００μの不
織布を得た。ここで用いるナイロン繊維は、直径１０〜
３０μ、長さ５〜２０ｍｍの綿状のものである。またニ
ッケル繊維は直径１０〜５０μ、長さ５〜２０ ｍ ｍ
の綿状であるが、ニッケル繊維の代りにステンレススチ
ールの繊維を用いてもよい。
この実施例では、強度を増すために既製の不織布を用い
たが、ナイロン繊維などを予めシート状とし、その上に
金ＩＭ ｍ ｌ（ｆを混合したナイロン１ＩＩＥの層を
形成させてもよい。以上のようにして製造した金属繊維
を混在させたナイロン不織布は、金属繊維を混在させな
い不織布と比べて、電解液の保持性、電気抵抗などはほ
とんど変らない。この金属繊維を混在させた不織布（８
）を、金属８１ｉ射１を混在させていない面をニッケル
正極（１）に対向させ、一方の面をセパレータ（９）に
対向させて、第１図に示すように配ＶＩＩ”Ｊる。
たが、ナイロン繊維などを予めシート状とし、その上に
金ＩＭ ｍ ｌ（ｆを混合したナイロン１ＩＩＥの層を
形成させてもよい。以上のようにして製造した金属繊維
を混在させたナイロン不織布は、金属繊維を混在させな
い不織布と比べて、電解液の保持性、電気抵抗などはほ
とんど変らない。この金属繊維を混在させた不織布（８
）を、金属８１ｉ射１を混在させていない面をニッケル
正極（１）に対向させ、一方の面をセパレータ（９）に
対向させて、第１図に示すように配ＶＩＩ”Ｊる。
該不織布を（８）を介在させることによる、充電中の樹
枝状亜鉛の生成によって発生づ゛る、短絡を防止する原
理は次の通りである。
枝状亜鉛の生成によって発生づ゛る、短絡を防止する原
理は次の通りである。
第１図の電池を繰り返し充放電にか（プると、亜鉛負極
（３）中の亜鉛活物質は比較的初期に電解液保持用セパ
レータ（１０）内、に侵入するが、膜状セパレータ（９
）中にはほとんど侵入しない。しかし充放電が数百サイ
クル繰返されると、亜鉛は膜状セパレータ（θ）の中に
も侵入し、これに膜状セパレータ（９）の劣化が重なる
と、亜鉛がセパレータ（９）を貫通し、セパレータ（８
）を容易に通過して、正極（１）に到達して短絡を起こ
す。しかしながら、セパレータ群（８） （９）（１
０）の中にニッケル繊維を混在させた不織布（８）を介
在させると、膜状セパレータ（９）を通過してきた樹枝
状亜鉛は、不織布（８〉の金属ニッケルに接触すると局
部電池を形成し、（２）式の反応により、ニッケルの表
面より水素ガスを発生して、亜鉛は酸化亜鉛に変化し、
次第に電解液中に溶ける。
（３）中の亜鉛活物質は比較的初期に電解液保持用セパ
レータ（１０）内、に侵入するが、膜状セパレータ（９
）中にはほとんど侵入しない。しかし充放電が数百サイ
クル繰返されると、亜鉛は膜状セパレータ（θ）の中に
も侵入し、これに膜状セパレータ（９）の劣化が重なる
と、亜鉛がセパレータ（９）を貫通し、セパレータ（８
）を容易に通過して、正極（１）に到達して短絡を起こ
す。しかしながら、セパレータ群（８） （９）（１
０）の中にニッケル繊維を混在させた不織布（８）を介
在させると、膜状セパレータ（９）を通過してきた樹枝
状亜鉛は、不織布（８〉の金属ニッケルに接触すると局
部電池を形成し、（２）式の反応により、ニッケルの表
面より水素ガスを発生して、亜鉛は酸化亜鉛に変化し、
次第に電解液中に溶ける。
Ｚｎ＋ｔ−１２０→ Ｚ１１０＋１−＋２ ↑ ・・
・・・・・・・・・・（２）したがって、従来の電池の
ように、樹枝状亜鉛がセパレータ（９）を通過してニッ
ケル正極（１）に接触Ｊることは防止される。
・・・・・・・・・・（２）したがって、従来の電池の
ように、樹枝状亜鉛がセパレータ（９）を通過してニッ
ケル正極（１）に接触Ｊることは防止される。
本発明の効果を実証するために、第１図に示した本発明
による電池（Ａ）と、セパレータ（８）の代りに金ＲＨ
ａ Ｉｆｆを混在させない不織布を用いた従来形電池（
Ｂ）および（Ｃ）を製作した。これらの電池において、
＜ ８＞ （１０）には厚さ０．２ｎ＋ｍのナイロン
不織布、（９）にはポリプロピレンの微孔性膜状セパレ
ータを（△）および（Ｂ）については３枚、また（Ｃ）
については５枚重ねて使用した。なお本発明による電池
（Ａ）には（８）として実施例による厚さ０．２５ｍｍ
のニツウル概紐を混在させたナイロン不織布を用いた。
による電池（Ａ）と、セパレータ（８）の代りに金ＲＨ
ａ Ｉｆｆを混在させない不織布を用いた従来形電池（
Ｂ）および（Ｃ）を製作した。これらの電池において、
＜ ８＞ （１０）には厚さ０．２ｎ＋ｍのナイロン
不織布、（９）にはポリプロピレンの微孔性膜状セパレ
ータを（△）および（Ｂ）については３枚、また（Ｃ）
については５枚重ねて使用した。なお本発明による電池
（Ａ）には（８）として実施例による厚さ０．２５ｍｍ
のニツウル概紐を混在させたナイロン不織布を用いた。
電池の容量はいずれも１０Ａｈとした。
これら（△）（Ｂ）（Ｃ）の電池を室温において２Ａで
６時間充電した後、５Ａで電池電圧が１、Ｏｖになるま
で放電し、初期放電特性を調ベノζ。
６時間充電した後、５Ａで電池電圧が１、Ｏｖになるま
で放電し、初期放電特性を調ベノζ。
結果は第２図に示す通りで、本発明品（Ａ）と従来品（
Ｂ）とはほとんど差がなかったが、従来品（Ｃ）につい
ては、微孔性膜状レバレータを５重に使用したため、内
部抵抗が大きくなり、＜Ａ）（Ｂ）電池より悪い特性を
示した。次に３八で４時間充電し、３Ａで電池電圧が１
．Ｏｖになるまで放電環る充放電リイクル試験を３５℃
で行ない、電池容量の低下の様子を調べた。 結果は第
３図に示づ−通りで、いずれの電池も次第に容量は低下
するが、従来品（Ｂ）は約２５０回で短絡により、また
（Ｃ）は初期より容■が少なかったが約４２０回で同じ
く短絡により寿命が尽きた。しかし本発明品（Ａ＞は約
５００回の充放電においても、放電容量は公称容ｆｆ１
ｌＯＡｈの約８０％を維持した。以」二の様に本発明は
電池の内部短絡を防止し、長存命のニッケル亜鉛電池を
提供するものである。
Ｂ）とはほとんど差がなかったが、従来品（Ｃ）につい
ては、微孔性膜状レバレータを５重に使用したため、内
部抵抗が大きくなり、＜Ａ）（Ｂ）電池より悪い特性を
示した。次に３八で４時間充電し、３Ａで電池電圧が１
．Ｏｖになるまで放電環る充放電リイクル試験を３５℃
で行ない、電池容量の低下の様子を調べた。 結果は第
３図に示づ−通りで、いずれの電池も次第に容量は低下
するが、従来品（Ｂ）は約２５０回で短絡により、また
（Ｃ）は初期より容■が少なかったが約４２０回で同じ
く短絡により寿命が尽きた。しかし本発明品（Ａ＞は約
５００回の充放電においても、放電容量は公称容ｆｆ１
ｌＯＡｈの約８０％を維持した。以」二の様に本発明は
電池の内部短絡を防止し、長存命のニッケル亜鉛電池を
提供するものである。
第１図は本発明によるニッケル亜鉛電池の一実施例を示
す図で、第２図および第３図は本発明による電池と従来
の電池との１４性の比較図である。 １・・・・・・正極板、３．・・・・・・負極板、８・
・・・・・金属製繊維を混在させた不織イ１１． ９・
・・・・・微孔性膜状レバレータ、１０・・・・・・不
織布
す図で、第２図および第３図は本発明による電池と従来
の電池との１４性の比較図である。 １・・・・・・正極板、３．・・・・・・負極板、８・
・・・・・金属製繊維を混在させた不織イ１１． ９・
・・・・・微孔性膜状レバレータ、１０・・・・・・不
織布
Claims (1)
- ニッケル、ステンレススヂールなどの金ＩＮ ＮＭ＋
ｔｆｆｌを混在させた不ｉ孔を微孔性膜状セパレータと
共に正、負極間に介在させＩにとを特徴とづ−るニッケ
ル亜鉛電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58028797A JPS59154752A (ja) | 1983-02-22 | 1983-02-22 | ニツケル亜鉛電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58028797A JPS59154752A (ja) | 1983-02-22 | 1983-02-22 | ニツケル亜鉛電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59154752A true JPS59154752A (ja) | 1984-09-03 |
Family
ID=12258411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58028797A Pending JPS59154752A (ja) | 1983-02-22 | 1983-02-22 | ニツケル亜鉛電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59154752A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100446304C (zh) * | 2003-03-07 | 2008-12-24 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 电池隔板 |
| JP2018152175A (ja) * | 2017-03-10 | 2018-09-27 | 日立化成株式会社 | 亜鉛負極二次電池 |
-
1983
- 1983-02-22 JP JP58028797A patent/JPS59154752A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100446304C (zh) * | 2003-03-07 | 2008-12-24 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 电池隔板 |
| JP2018152175A (ja) * | 2017-03-10 | 2018-09-27 | 日立化成株式会社 | 亜鉛負極二次電池 |
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