JPS5916394B2 - 亜鉛アルカリ２次電池 - Google Patents
亜鉛アルカリ２次電池Info
- Publication number
- JPS5916394B2 JPS5916394B2 JP51005683A JP568376A JPS5916394B2 JP S5916394 B2 JPS5916394 B2 JP S5916394B2 JP 51005683 A JP51005683 A JP 51005683A JP 568376 A JP568376 A JP 568376A JP S5916394 B2 JPS5916394 B2 JP S5916394B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- zinc
- battery
- electrolyte
- discharge
- 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
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は陽極活物質にニッケル酸化物や銀酸化物などを
、陰極活物質に亜鉛を、電解液に水酸化カリウム溶液を
用いる亜鉛アルカリ２次電池の改良に係り、特に低温下
での放電や高率放電時に水素ガスの発生がなく、放電性
能の優れた電池を提供するものである。
、陰極活物質に亜鉛を、電解液に水酸化カリウム溶液を
用いる亜鉛アルカリ２次電池の改良に係り、特に低温下
での放電や高率放電時に水素ガスの発生がなく、放電性
能の優れた電池を提供するものである。
従来この種電池において、放電時に生成する水酸化亜鉛
の結晶を小さくして、陰極の不働態化を防ぐため、亜鉛
陰極に水酸化カルシウムを約１〜１０重量“、アニオン
活性剤を約０．０５〜１重量“添加し、電池全体の電解
液量を陰極の放電容量ＩＡＨ当り１．７５〜２．００ｍ
ｉ相当に規制して、かっ電池内にガス消失極を設置する
ことが提案された。
の結晶を小さくして、陰極の不働態化を防ぐため、亜鉛
陰極に水酸化カルシウムを約１〜１０重量“、アニオン
活性剤を約０．０５〜１重量“添加し、電池全体の電解
液量を陰極の放電容量ＩＡＨ当り１．７５〜２．００ｍ
ｉ相当に規制して、かっ電池内にガス消失極を設置する
ことが提案された。
／
ところがこの電池では、陰極中における水酸化カルシウ
ムが少な過ぎて放電時に溶出した亜鉛酸イオンを十分に
固定することができず、したがつて充放電の繰返しによ
り亜鉛が陽極に向つて樹枝状に発達して、これが内部短
絡の要因になる。
ムが少な過ぎて放電時に溶出した亜鉛酸イオンを十分に
固定することができず、したがつて充放電の繰返しによ
り亜鉛が陽極に向つて樹枝状に発達して、これが内部短
絡の要因になる。
そのため水酸化カルシウムの量を増すと、必然的に亜鉛
活物質や電解液の装填量が減少して、十分な放電容量が
得られない結果となる。また陰極中に水酸化カルシウム
を混入すると、充放電によつて陰極全体が岩盤状になり
陰極活物質ならびに電解液の接触が不連続になつて、亜
鉛活物質の放電利用率が低下する。また電池全体の電解
液量を前述のように少い範囲で規制すると、通常充電時
に陰極からの水素ガスが発生するのを防止するため陽極
規制に設定してあるが、低温下での放電や高率放電など
のように亜鉛活物質の放電利用率が低い場合、亜鉛活物
質表面での不動態化が生じ、陰極から取り出し得る実際
の放電容量が陽極の放電容量よりも少なくなり、電池の
充放電特性が陰極規制になつて充電時に陰極から水素ガ
スが発生する。
活物質や電解液の装填量が減少して、十分な放電容量が
得られない結果となる。また陰極中に水酸化カルシウム
を混入すると、充放電によつて陰極全体が岩盤状になり
陰極活物質ならびに電解液の接触が不連続になつて、亜
鉛活物質の放電利用率が低下する。また電池全体の電解
液量を前述のように少い範囲で規制すると、通常充電時
に陰極からの水素ガスが発生するのを防止するため陽極
規制に設定してあるが、低温下での放電や高率放電など
のように亜鉛活物質の放電利用率が低い場合、亜鉛活物
質表面での不動態化が生じ、陰極から取り出し得る実際
の放電容量が陽極の放電容量よりも少なくなり、電池の
充放電特性が陰極規制になつて充電時に陰極から水素ガ
スが発生する。
さらに陰極中に添加された少量の界面活性剤は電池の保
存中などに陽極側あるいはガス消失極側に拡散して陰極
中での機能を減退し、さらに陽極側に移行した活性剤は
陽極の酸化力で変質するとともに陽極の放電特性を下げ
、ガス消失極中に活性剤が侵入するとぬれ性が促進され
て消失極の寿命が短くなる。本発明は、亜鉛陰極の対極
面にアルカリ土類金属の水酸化物層を形成し、亜鉛酸イ
オンを透過させない半透膜で前記水酸化物層の外側を包
被した陰極群と、電解液吸収体と陽極とで亜鉛アルカリ
２次電池を構成し、かつ電池全体の電解液量を、低温下
での放電や高率放電時にも水素ガスが発生しないで、し
かも亜鉛酸イオンの固定が確実な範囲に規制することに
より、前述した従来の欠点を解消し、優れた特性を有す
る亜鉛アルカリ２次電池を得ることができた。次に本発
明の実施例を第１図ないし第３図を用いて説明する。
存中などに陽極側あるいはガス消失極側に拡散して陰極
中での機能を減退し、さらに陽極側に移行した活性剤は
陽極の酸化力で変質するとともに陽極の放電特性を下げ
、ガス消失極中に活性剤が侵入するとぬれ性が促進され
て消失極の寿命が短くなる。本発明は、亜鉛陰極の対極
面にアルカリ土類金属の水酸化物層を形成し、亜鉛酸イ
オンを透過させない半透膜で前記水酸化物層の外側を包
被した陰極群と、電解液吸収体と陽極とで亜鉛アルカリ
２次電池を構成し、かつ電池全体の電解液量を、低温下
での放電や高率放電時にも水素ガスが発生しないで、し
かも亜鉛酸イオンの固定が確実な範囲に規制することに
より、前述した従来の欠点を解消し、優れた特性を有す
る亜鉛アルカリ２次電池を得ることができた。次に本発
明の実施例を第１図ないし第３図を用いて説明する。
ピニロン紙などの基紙１の片面に、カルシウム、バリウ
ム、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属の水酸化物
と、ポリフツ化エチレンやポリプロピレンなどの疎水性
結着剤、あるいはポリアクリル酸塩やメチルセルローズ
などの水溶性結着剤との混合物を塗布して水酸化物層２
を形成し、さらに水酸化物層２の上に基紙１を載せて乾
燥させ、第２図のように三者を一体にした複合体３をつ
くり、一方この基紙１の表面に亜鉛活物質とポリフツ化
エチレンの懸濁液との混練物を塗布して亜鉛陰剤４を構
成し、亜鉛陰極４が内側になるようにＵ字状に折り曲げ
、その中空部に陰極集電体５を挿入する。
ム、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属の水酸化物
と、ポリフツ化エチレンやポリプロピレンなどの疎水性
結着剤、あるいはポリアクリル酸塩やメチルセルローズ
などの水溶性結着剤との混合物を塗布して水酸化物層２
を形成し、さらに水酸化物層２の上に基紙１を載せて乾
燥させ、第２図のように三者を一体にした複合体３をつ
くり、一方この基紙１の表面に亜鉛活物質とポリフツ化
エチレンの懸濁液との混練物を塗布して亜鉛陰剤４を構
成し、亜鉛陰極４が内側になるようにＵ字状に折り曲げ
、その中空部に陰極集電体５を挿入する。
陰極集電体５は第３図のように、リード片６を固着した
長尺状の網体からなり、中間にポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリアミドなどの不織布や織網からなる疎水性
の多孔質体７を介して２つ折れにし、当接したリード片
６どうしをスポツト溶接したもので、多孔質体７は電池
の充電の際ニツケル陽極８から発生した酸素ガスを陰極
側に導入して消失させるためのスペーサとして役立ち、
多孔質体７の上部は電池のガス空間９と連通している。
長尺状の網体からなり、中間にポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリアミドなどの不織布や織網からなる疎水性
の多孔質体７を介して２つ折れにし、当接したリード片
６どうしをスポツト溶接したもので、多孔質体７は電池
の充電の際ニツケル陽極８から発生した酸素ガスを陰極
側に導入して消失させるためのスペーサとして役立ち、
多孔質体７の上部は電池のガス空間９と連通している。
複合体３と亜鉛陰極４と集電体５は、セロフアンやポリ
ピニルアルコールなどのような亜鉛酸イオンを透過させ
ない上端が開口した袋状の半透膜１０に挿入されて陰極
群１１を構成する。
ピニルアルコールなどのような亜鉛酸イオンを透過させ
ない上端が開口した袋状の半透膜１０に挿入されて陰極
群１１を構成する。
陽極８はカーボニルニツケルの焼結基体にニツケル活物
質を充填したものからなり、外側はピニロン紙やビニロ
ンとレイヨンの混抄紙などからなる電解液吸収体１２に
よつて包被されており、陽極８と陰極群１１を交互に５
枚づつ重ね合せて、これら電極群を熱収縮性塩化ピニル
チユーブからなる包被体１３に挿入し、それを収縮させ
て電極群を密着させたのち電池容器１４に入れ、２０重
量％の水酸化カリウム水溶液からなる電解液を電極群に
注入してニツケル一亜鉛電池を組立てる。
質を充填したものからなり、外側はピニロン紙やビニロ
ンとレイヨンの混抄紙などからなる電解液吸収体１２に
よつて包被されており、陽極８と陰極群１１を交互に５
枚づつ重ね合せて、これら電極群を熱収縮性塩化ピニル
チユーブからなる包被体１３に挿入し、それを収縮させ
て電極群を密着させたのち電池容器１４に入れ、２０重
量％の水酸化カリウム水溶液からなる電解液を電極群に
注入してニツケル一亜鉛電池を組立てる。
この電池の陰極の放電理論容量は６ＡＨ、陽極のそれは
３ＡＨで、陰極の放電理論容量の方が陽極よりも大きく
設計されている。この構成の電池において、電池全体の
電解液量を種々変えた場合の陰極と陽極の放電特性を測
定した結果を第４図ならびに第５図に示す。
３ＡＨで、陰極の放電理論容量の方が陽極よりも大きく
設計されている。この構成の電池において、電池全体の
電解液量を種々変えた場合の陰極と陽極の放電特性を測
定した結果を第４図ならびに第５図に示す。
これらの図は横軸に陰極の放電容量１ＡＨ当りの電池全
体の電解液量を、縦軸に各電極の放電容量をそれぞれと
つたもので、第４図は電池を−５℃において２００ｍＡ
の定電流で放電した場合の陽極（曲線Ａ）と陰極（曲線
Ｂ）の放電特性を、第５図は電池を２０℃において１０
００ｍＡの定電流で放電した場合の陽極（曲線Ｃ）と陰
極（曲線Ｄ）の放電特性をそれぞれ示す。これらの図か
ら明らかなように、低温下での放電や高率放電などのよ
うに亜鉛活物質の放電利用率が低い場合、電池全体の電
解液量が少ないと陰極から取り出し得る実際の放電容量
が陽極のそれよりも少くなり、したがつて電池の充放電
特性が陰極規制になつて充電時に陰極から水素ガスが発
生する。
体の電解液量を、縦軸に各電極の放電容量をそれぞれと
つたもので、第４図は電池を−５℃において２００ｍＡ
の定電流で放電した場合の陽極（曲線Ａ）と陰極（曲線
Ｂ）の放電特性を、第５図は電池を２０℃において１０
００ｍＡの定電流で放電した場合の陽極（曲線Ｃ）と陰
極（曲線Ｄ）の放電特性をそれぞれ示す。これらの図か
ら明らかなように、低温下での放電や高率放電などのよ
うに亜鉛活物質の放電利用率が低い場合、電池全体の電
解液量が少ないと陰極から取り出し得る実際の放電容量
が陽極のそれよりも少くなり、したがつて電池の充放電
特性が陰極規制になつて充電時に陰極から水素ガスが発
生する。
したがつて前述のような苛酷な条件で放電しても水素ガ
スが発生しないようにするには、陰極の放電容量１ＡＨ
当り電池全体の電解液量を約２．３ｍ１以上にすること
が必要である。一方電解液量が多過ぎると、後述のよう
にアルカリ土類金属の水酸化物層による亜鉛酸イオンの
固定が不確実になるため、電解液量の上限を陰極の放電
容量１ＡＨ当り約４ｍ！にすることが必要である。すな
わち本発明のように、亜鉛陰極の対極面にアルカリ土類
金属の水酸化物層を形成し、亜鉛酸イオンを透過させな
い半透膜で前記水酸化物層の外側を包被すれば、前記し
た従来の混合式の場合よりも比較的少量の水酸化物で亜
鉛酸イオンの固定が確実にでき、しかも亜鉛活物質の放
電利用率が高いが、電解液量が多過ぎると亜鉛陰極の側
面を補強している水酸化物層の機械強度が下がるため、
充放電の繰り返しによつて陰極下部が水酸化物層を押し
上げて膨出し、その結果陰極下部における亜鉛酸イオン
の固定が不確実になつて内部短絡を生じる。
スが発生しないようにするには、陰極の放電容量１ＡＨ
当り電池全体の電解液量を約２．３ｍ１以上にすること
が必要である。一方電解液量が多過ぎると、後述のよう
にアルカリ土類金属の水酸化物層による亜鉛酸イオンの
固定が不確実になるため、電解液量の上限を陰極の放電
容量１ＡＨ当り約４ｍ！にすることが必要である。すな
わち本発明のように、亜鉛陰極の対極面にアルカリ土類
金属の水酸化物層を形成し、亜鉛酸イオンを透過させな
い半透膜で前記水酸化物層の外側を包被すれば、前記し
た従来の混合式の場合よりも比較的少量の水酸化物で亜
鉛酸イオンの固定が確実にでき、しかも亜鉛活物質の放
電利用率が高いが、電解液量が多過ぎると亜鉛陰極の側
面を補強している水酸化物層の機械強度が下がるため、
充放電の繰り返しによつて陰極下部が水酸化物層を押し
上げて膨出し、その結果陰極下部における亜鉛酸イオン
の固定が不確実になつて内部短絡を生じる。
第６図は本発明の亜鉛アルカリ２次電池において、電解
液量を種々変えた場合の充放電特性を示すもので、曲線
Ｅは電池全体の電解液量を陰極の電気量１ＡＨ当り約２
．０ｍ１，曲線Ｆは約３．０ｍ！、曲線Ｇは約４．０ｍ
！Ｈは約５．０ｍ１になるようにそれぞれ注入した電池
の特性曲線で、これから明らかなように本発明における
陰極群の機能を十分に発揮させるには、電解液量の上限
を陰極の放電容量１ＡＨ当り約４．０ｍ１にする必要が
ある。
液量を種々変えた場合の充放電特性を示すもので、曲線
Ｅは電池全体の電解液量を陰極の電気量１ＡＨ当り約２
．０ｍ１，曲線Ｆは約３．０ｍ！、曲線Ｇは約４．０ｍ
！Ｈは約５．０ｍ１になるようにそれぞれ注入した電池
の特性曲線で、これから明らかなように本発明における
陰極群の機能を十分に発揮させるには、電解液量の上限
を陰極の放電容量１ＡＨ当り約４．０ｍ１にする必要が
ある。
本発明の電池に使用される水酸化カリウム溶液からなる
電解液の濃度は約１５〜３０重量％が適当で、濃度が低
過ぎるとイオン伝導が不十分で陰極の放電利用率が低く
、一方高過ぎるとアルカリ土類金属の水酸化物による亜
鉛酸イオンの固定機能が減退する。アルカリ土類金属の
水酸化物層は、亜鉛陰極の対極面に直接接触させるより
実施例のように基紙を介して陰極と対向させた方が、亜
鉛陰極の不働態化が生じ難いため好ましい。
電解液の濃度は約１５〜３０重量％が適当で、濃度が低
過ぎるとイオン伝導が不十分で陰極の放電利用率が低く
、一方高過ぎるとアルカリ土類金属の水酸化物による亜
鉛酸イオンの固定機能が減退する。アルカリ土類金属の
水酸化物層は、亜鉛陰極の対極面に直接接触させるより
実施例のように基紙を介して陰極と対向させた方が、亜
鉛陰極の不働態化が生じ難いため好ましい。
本発明は前述のような構成になつており、苛酷条件でも
ガス発生がなく、しかも充放電特性に優れた亜鉛アルカ
リ２次電池を提供することができる。
ガス発生がなく、しかも充放電特性に優れた亜鉛アルカ
リ２次電池を提供することができる。
第１図は本発明電池の要部断面図、第２図は該電池に用
いる複合体の拡大断面図、第３図は該電池に用いる集電
体の展開図、第４図ならびに第５図は放電特性図、第６
図は充放電特性図である。 ２・・・水酸化物層、４・・・亜鉛陰極、８・・・陽極
、１０・・・半透膜、１１・・・陰極群、１２・・・電
解液吸収体。
いる複合体の拡大断面図、第３図は該電池に用いる集電
体の展開図、第４図ならびに第５図は放電特性図、第６
図は充放電特性図である。 ２・・・水酸化物層、４・・・亜鉛陰極、８・・・陽極
、１０・・・半透膜、１１・・・陰極群、１２・・・電
解液吸収体。
Claims (1)
- １ 亜鉛陰極の対極面にアルカリ土類金属の水酸化物層
を形成し、亜鉛酸イオンを透過させない半透膜で前記水
酸化物層の外側を包被した陰極群と、電解液吸収体と陽
極とで亜鉛アルカリ２次電池を構成し、かつ電池全体の
電解液量を陰極の放電理論容量１ＡＨ当り約２．３〜４
．０ｍｌの範囲に規制したことを特徴とする亜鉛アルカ
リ２次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51005683A JPS5916394B2 (ja) | 1976-01-20 | 1976-01-20 | 亜鉛アルカリ２次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51005683A JPS5916394B2 (ja) | 1976-01-20 | 1976-01-20 | 亜鉛アルカリ２次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5288739A JPS5288739A (en) | 1977-07-25 |
| JPS5916394B2 true JPS5916394B2 (ja) | 1984-04-14 |
Family
ID=11617883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51005683A Expired JPS5916394B2 (ja) | 1976-01-20 | 1976-01-20 | 亜鉛アルカリ２次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5916394B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57163963A (en) * | 1981-04-01 | 1982-10-08 | Yuasa Battery Co Ltd | Alkaline zinc secondary battery |
| CN104981923B (zh) | 2013-02-01 | 2018-09-11 | 株式会社日本触媒 | 电极前体、电极以及电池 |
-
1976
- 1976-01-20 JP JP51005683A patent/JPS5916394B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5288739A (en) | 1977-07-25 |
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