JPS5935359A - 亜鉛極 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は正極活物質として酸化銀、酸化二／ケルなどを
用い、電解液とじてアルカリ溶液を用いるアルカリ蓄電
池に適用することができる亜鉛極に関し、亜鉛負極の活
物質である金属亜鉛と酸化亜鉛の粒径を規制すると共に
湿潤剤を添加することにより、充放電サイクルによる負
極活物質の結晶径の粗大化を防止し、亜鉛極板の変形を
抑制すると共に亜鉛極内の電解液の拡散不足を補い、電
池容量の減少を僅少にして、電池のサイクル寿命を向上
することを目的とする。

〔背景技術〕

従来より負極に金属亜鉛を活物質として用いた亜鉛蓄電
池は、亜鉛が安価であり、アルカリ電解液中でカドミウ
ム極に比べて卑な電位を有することから、エネルギー密
度が高く、且公害の心配が少ないことから、多くの実用
化検討がなされてきた。

ところが、充放電サイクル途中における亜鉛テンドライ
トによる正負極間の短絡現象が起こるため信頼性に欠（
′Ｊること及び充放電サイクルによる亜鉛極の変形が著
しいために珠期のサイクル寿命が得られにくいこと等の
欠点がある。この原因は亜鉛がアルカリ電解液中に可溶
する電極であることに起因している。

而して、亜鉛活物質として金属亜鉛と酸化亜鉛の混合物
を使用することが知られている。しかし従来から使用さ
れる金属亜鉛は、数十μ乃至数百μの粒子径であり、一
方酸化亜鉛は十分の数μの粒子径であり、金属亜鉛に比
し２乃至３桁）」１きい粒子径である。このように従来
の金属亜鉛の粒子径か酸化亜鉛の粒子径に比し特に大き
いことにより次の欠点かある。即ち第１に、粒子径の大
ききの差か２乃至３桁と大きいため、金属亜鉛と酸化亜
鉛が均一に混合しない。第２に、粒子径が大きいため同
量の金属亜鉛を混入しても、粒子数が少なく電析の核と
なる数か少ないので、放電生成物である亜鉛酸イオンか
次の充電時に元の位置に電着し難くなる。第３に、元々
の金属亜鉛の粒子径か大きいので、デンドライト発生の
核となる粗大粒子亜鉛に早く成長する。

そこでかかる問題に対処すべく、活物質である金属亜鉛
粉末と酸化亜鉛粉末の粒子径を規制することを特願昭５
７−４１８４３号で提案した。即ち金属亜鉛粉末の粒子
径を１〜６μ、酸化亜鉛粉末の粒子径を０．１〜０．５
ｐとするものである。このように粒子径を規制すること
により、充放電サイクルによる活物質の結晶径の粗大化
を防止すると共に極板の変形を抑制し、容量減少を僅少
にして電池のサイクル寿命を向上させることができる。

ところが充放電サイクルを繰返し、より長期にわたると
、規制されて使用していた亜鉛粒子が徐々に粗大化して
高密度化するようになり、亜鉛電析の核となるへき亜鉛
粒子の数が減少する。その結果、不均一な電析が起こる
ようになり、亜鉛極の作用有効面積がン成少して多孔度
が減少するため、電解液の内部拡散が妨げられ、電導性
が低丁するようになる。即ち不動態化現象が生し、充放
電を繰り返すにつれて加速的に活物質の利用率の悪化を
招いていた。

〔発明の開示〕

本発明はかかる点に鑑み発明されたものにして、上述の
諸問題を緩和して、蓄電池に適用するときの蓄電池のサ
イクル寿命を向上せんとするものである。即ち本発明は
０．１〜０５μの粒径を有する酸化亜鉛粉末と１〜６μ
の粒径を有する金属亜鉛粉末の亜鉛活物質と、有機ある
いは無機質の湿潤材と、添加剤及び結着剤とにより亜鉛
極を構成するものである。この構成から明らかなように
本発明は、活物質である金属亜鉛粉末と酸化亜鉛粉末の
粒子枠を規制することにより、亜鉛極の変形を抑制して
電池のサイクル寿命を向上すると共に湿潤材の存在によ
り、亜鉛極内の電解液の拡散不足を補い、サイクル寿命
をより一層向−トせんとするものである。

〔実施例〕

以下本発明の詳細な説明しあわせて比較例を説明する。

実施例１ 粒径０１〜０．５μの酸化亜鉛粉末１００重１％、粒径
１〜６．１１の金属亜鉛粉末１０重量％、酸化水銀２重
版％及びポリビニールアルコール２重量％を混合した混
合粉末物にポリテトラフルオロエチレンのディスパージ
ョン（濃度６０％）５重量％及び水５０重量％を加え、
剪断力を与えつつ混線する。得られた混線物を圧延ロー
ラによりｌ、Ｑｍｍの厚みに圧延したベーストンートを
陰極集電体の両面に当接し、圧延圧着して厚み１．５ｍ
の亜鉛極を得る。

この亜鉛負極５枚と周知の焼結式ニッケル極４枚を用い
て容量２ＡＨのニッケルー亜鉛蓄電池（Ａ＞を作成した
。

尚、従来の数十〃乃至数百μの金属亜鉛粉末は、還元雰
囲気中で金属亜鉛を一旦溶融してノスルかも噴霧状に吹
き飛ばして製造されるものであるのに対し、本発明で使
用される１〜６μの金属亜鉛粉末は、還元雰囲気中で金
属亜鉛を溶融した後蒸発させ、それを凝縮したものであ
る。

第１図はこの蓄電池（Ａ）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。

実施例２ 実施例１においてポリビニールアルコールに代えて酸化
チタン粉末を使用した点を除いて、他は実施例１におけ
る蓄電池（Ａ）と同一の蓄電池（Ｂ）を作成した。

比較例 比較のため、実施例１において、ポリビニールアルコー
ルを使用しない点を除いて、他は実施例１の蓄電池（Ａ
）と同一の蓄電池（Ｃ）を作成した。

第２図は本発明による亜鉛極を用いた蓄電池（Ａ）及び
（Ｂ）と比較電池（Ｃ）の充放電サイクル特性図である
。その充放電条件は、４００ｍＡで５時間充電した後、
５００ｍ　Ａで電／１Ｉ２Ｎ圧か１．ＯＶに達するまで
放電り−るものである。第２図は放電容量として初期容
量を１００として示す。

第２図より本発明による亜鉛極を用いた蓄電池（Ａ）及
び（Ｂ）のサイクル特性が比較電池（Ｃ）のサイクル特
性に比し改善されることがわかる。

この改善理由は、ポリビニールアルコールや酸化チタン
は湿潤材であるため、亜鉛極の多孔度減少による電解液
拡散不足を有効に補っているためと考えられる。実施例
ではポリビニールアルコールと酸化チタンの例を示した
か、湿潤性があり電池性能に悪影響を及ぼさないもので
あれは、他の湿潤材たとえはカルホキ／メチルセルロー
ス、メチルセルロース、ヒドロキンプロピルセルロース
、アルキン酸ソーダ、グルコン酸等の有機物や、〉ルコ
ニウムマグネンウム、カルシウムアルミニウム 酸塩（たとえばケ・イ酸ナトリウム）等の無機物を用い
ることかできる。湿潤材の含有割合は、０。

１重量％以下ではほとんとその効果かなく、２５重量％
以上では亜鉛活物質の先頃量を減少きせると共に亜鉛極
の内部抵抗の増大を引き起４−ので、０、１〜２５重量
％位かよく、好ましくは０．３〜１０重量％である。

〔効果〕

以上の如・：本発明は、亜鉛極の活物質である金属亜鉛
粉末と酸化亜鉛粉末の粒径を規制すると共に湿潤材を添
加することにより、充放電サイクルによる負極活物質の
結晶径の粗大化をＭ止すると共に亜鉛極の変形を抑制す
る弘とかてき、また亜鉛極内の電解液の拡散不足を補い
、この亜鉛極を用いた蓄電池のサイクル寿命を大きくす
ることができる等工業的価値大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による亜鉛極を用いたアルカリ亜鉛蓄電
池の断面図、第２図は本発明による亜鉛極を用いたアル
カリ亜鉛蓄電池と比較電池のサイクル特性図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）０．１〜０５μの粒径を有する酸化亜鉛粉末と１
   〜６〃の粒径を有する金属亜鉛粉末の亜鉛活物質と、有
   機あるいは無機質の湿潤材と、添加剤及び結着剤とから
   なる亜鉛極。