JPS6079679A - 再充電可能な二酸化マンガン/亜鉛電池 - Google Patents

再充電可能な二酸化マンガン/亜鉛電池

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JPS6079679A
JPS6079679A JP59169189A JP16918984A JPS6079679A JP S6079679 A JPS6079679 A JP S6079679A JP 59169189 A JP59169189 A JP 59169189A JP 16918984 A JP16918984 A JP 16918984A JP S6079679 A JPS6079679 A JP S6079679A
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separator
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ハリナ ステフアニア ウロブロワ
マツチユー アンドリユー ドジエシウク
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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 本出願は、再充電可能な電池、特に再充電可能な二酸化
マンガン/亜鉛電池に関り″る。
背狽および従来技術の説明 本出願の主mに関して米国特許局おJ:び商標間または
他の研究喋関における調査は行なわなかった。発明者等
は、本出願の主題に関して後記Jるものより適切な、い
かなる従来技術も知らない。
本出願の譲受人であるフォード自動車会ネ1(Ford
 Motor Company)は、改良された電極物
質に関する2種の特8′1出願、す’ l、rわら、出
願番号第521.473号の1983年8148日出願
の「再充電可能な二酸化マンガン電極物”jl−I 、
I J3よび出願番号第521.474号の1983年
8月8日出願の「再充電可能な酸化マンガン電極物質」
の譲受人でもある。これら2種の出願を本出願の参考に
されたい。
簡単に云えば、第1の出願は、改善された二酸化マンガ
ン電極物質を指向しており、該物質は、従来の公知の二
酸化マンガン電極物質より実質的に非常に多い循環(C
ycled)数かっ反応体の高い利用率で65+電状態
と充電状態との間を循環させることができる物質である
。その改善された二酸化マンガン電極物質は、ビスマス
、鉛1.およびどスマスと鉛との混合物から成る群から
選ばれる重金属が化学反応によって電極物質中に含まれ
ていることを特徴とする。
上記の第2の出願は、改善された酸化マンカン電極物質
を指向している。その酸化マンガン電極物質は、従来の
公知の二酸化マンガン電極物質より反応体の高い利用率
かつ実質的に多い循環数で放電状態と充電状態の間を循
環させることができる。前記の酸化マンガン電極物質は
、ヒスマス、選ばれる重金属が電極成分の初期反応なし
に電極物質に含まれることを特徴としている。
本明細書に示す発明は、前記の2種の特許出願に開示さ
れているような改良された二酸化マンガンまたは酸化マ
ンガン陽極、および亜鉛陰極から成る。前記の出願にさ
らに完全に説明したように、放電した未改良の二酸化マ
ンガン電極は、放電深度(depth of disc
haroe)の浅い比較的少数の循環数で充電されるに
過きないが、前記の出願中に示した改良二酸化マンガン
または酸化マンガン電極は、亜塩酸塩イオン(Zin 
cate 1on)の不存在下では、はるかに高い放電
深度で約200〜300倍も再充電できる。しかし、再
充電可能なアルカリ性亜鉛含有電池中に存在づるのに相
当する濃度の亜鉛酸塩イオンの存右下では、前記の出願
中においで教示したように深度の深い放電状態からの再
充電能力は約20循環の範囲内に低十する。
発明者等は、好適な隔離板の使用によって酸化マンガン
物質中の亜鉛酸塩イオンの濃度を0.1[ルより低く抑
制することによって、陽極として改良された二酸化マン
ガンまたは酸化マンガンを、陰極として亜鉛を含有する
再充電可能なアルカリ竹電池を製作できることを見出し
た。
発明の開示 本発明は、再充電可能な電池、特に次のような点を特徴
とする再充電可能な電池である。陽極電極は、鉛、ビス
マスおよび鉛とヒスマスとの混合物から成る群から選ば
れる重金属を含有する酸化マンガン電極物質から形成さ
れる。陰、極は亜鉛で形成される。F8離板が、前記の
陽極と前記の陰極との間に置かれる。その隔離板は、亜
鉛酸塩イオンがその陰極の付近からその陽極の付近への
移動を抑制御る物質から形成されている。アルカリ性の
電解液が前記の陽極と前記の陰極との両者に接触してい
る。所望ならば、前記のアルカリ性電解液は、有償液体
(アルコールのような)とアルカリ性水酸化物とから成
っていてもよい。
本発明の好ましい若干の態様の詳細な教示にょれば、前
記の隔離板は比較的うずいシー1〜状物v゛1に形成さ
れているポリエチレン、シリカ粉末JjJ、び鉱油から
形成することができる。
本発明の好ましい若干の態様のさらに訂111な教示に
よれば、前記の電解液の有機液体が、メタノールであり
、前記のアルカリ性電解液が、水酸化jJリウムである
。一般に、これら2種の物質は、等量比で混合されアル
カリ性電解液を形成づる。
本発明の特色と見做される新規の特徴は、添イ」の特許
請求の範囲中に詳細に示され”Cいる。その機構および
作動方法の両者に関する本発明自体並びにイ」加的の目
的とその利点とは、次の説明おJ、び特定の態様と、実
施例に示した各種の試験物質に関する再充電循環数の画
数どじての反応体の利用率のグラフである添イ]の図面
とを関連さV ’Cuめば最も良< 1!l! Mでき
るであろう。
最良の方式および工業的利用性 次の説明は、発明者等が、亜鉛陰極を右4るブL朗者等
の再充電可能な電池の好ましい態様と考えているもので
ある。次の説明はまた、発明者等の改善された再充電可
能な電池の製造のための最良の方法と考えられる方法を
示しICものである。好ましい態様のこの説明は、!I
I!鉛陰極を有する再充電可能な電池の比較的広い原理
に関して如何なる方法においても1li11限を1−る
積りはないまた、法に1jの要求に基づいて好ましい物
質をこの再充電可能な電池の部分を形成Jるのに使用づ
るが、この再充電可能な電池の製作に他の物質が使用で
きないことを意味しない。
0、”+499の化学的に!lI造したBiMnxOV
・2H20と1.352yのグラファイト(ユニメンカ
ーバイド(Union Carbide )社製5P−
1)、0.1824?のアセチレンブラック(シャウィ
ンガン化学会社(Shawingan Chemica
lCompar+yl製)を混合し、スペックスミキ4
ノー(SDeX−miXQr)中で5〜10分間混合し
た。次いで、この混合物を、この場合はヒオザン(Bi
ozan)である有機グル止剤4型量%を含有Jる0、
2!tの9 M K O+−1を添加してスペックスー
ミーヤリー中でさらに5分間混合した。
前記のペースト混合物をニッケルスクリーン十に置き、
ダイ中で10〜20トン/平方インチで加圧して電極を
製造した。次いしこの電極を、3層の微孔質のポリエチ
レン(セルガード(Celgard ) 3401 )
と1層の亜鉛酸塩イオンがそれを通つ−C移動するのを
抑制りる隔置1板物7′1で包/Vだ。詳細には、この
隔離板物質は、ポリエチレン、シリカ粉末および鉱油か
ら形成しIC0使用した特定の隔離板物質は、−1(、
ブレース(Grace )社製の商業製品であるダラミ
ツク(Daramic )である。
亜鉛対抗電極を形成し、不織イ11ポリエチレン(ある
ペロン(PellOrl) ”C包んだ。2個の亜鉛電
極の間に改良二酸化マンガン電極を配置して電池を組立
てた。この組立てlこ電池をポリエチレン袋中に密閉し
、電解液を導入して一晩浸漬した。この電解液は9 M
 K O+−1であつ1こ。6.5mへ/平方インチの
一定電流でこの電池を再循環さけた結果を曲線1に示す
。この曲線は、前記の電池が、2001ノーイクルを超
えてし約15%の理論的2電子容量(tl+eorct
ical two electron Capacit
y )に近い充電受容能力を有したことを示している。
Z■1 0.149gの化学的に製造した化合物B 1MnX0
.’2H20に1.35.2sのグラファイト(5P−
1)と0.182gのアセチレンブラックとをスペック
スミキザー中で5〜10分間混合した。この混合物に、
4川石%の有機ゲル化剤ビオザンを含h?lる0、2g
の9 M K O+−1を添加してスペックスミキサ−
中でさらに5分間混合した。
このペースト混合物をダイ中のニッケルスクリーン上に
置き、10〜20トン/平方インチで加圧して電極を製
造した。電極をダイから取出し、実施例1に記載のにう
に3層の微孔質ポリエチレン(セルガード3401 >
と1層の微孔質ポリエチレンであるダラミツク物質で包
Iυだ。
亜鉛対抗電極は、電着亜鉛で製造した。この亜鉛電極を
ペロンで包んだ。2個の亜鉛電極を二酸化マンガン電極
の両側に配置して電池を組立てた。
組立てた電池をポリエチレン袋中に密閉し、電解液を導
入し、−晩浸漬した。この場合、電解液は9 M K 
01−1とメタノールとの等容量混合物であった。6.
5m^/平方インチの一定電流で循環させた結果を曲s
!li2に示J0この特別の場合に430では、約20
0 ’jイクルでこの電池は、理論的2電子容爪の35
%より良好な充電受容能力を41したことは注目づ゛べ
きこことである。亜鉛陰極のイ・」近から陽極の付近へ
の亜鉛M塩イオンの移動を抑制御るダラミツク隔離板と
有機物含有電解液との組合せは特定の隔離板物質だt4
を使用【)たときJ、りすぐれた電池ができる。
電極を1層のセロファン(ブード−(PuDo)193
デュポン社製)とイオン交換膜である1層のナフィオン
(Nation) 4@27 (デュポン社製)で包ん
だのを除いては、実施例1に記載の方法を繰返して電池
を製作した。実施例1に示した方法によってこの特別の
電池を試験した結果は曲線3に示したデータになった。
この電池では、亜鉛酸1nイAンは亜鉛陰極の付近から
陽極電極の付近へ急速に移動づることが可能であり、そ
の結果、比較的少数の作動循環の後で反応体利用率が著
しく減少したことが曲線に示されている。。
電極を、セロファンと化学的にグラフトさせたポリオレ
フィンコポリマーとの複合体ラミネート2層と1層のベ
ロンで包んだ以外は、実施例3の方法を繰返した。この
場合も、この隔離板物質は亜鉛陰極のイ]近から陽44
付近への亜鉛酸塩イオンの移動を抑制する物質ではない
。この電池の試験結果を曲線4に示づ。この隔離板が物
質の移動を抑制御るものでないからこの場合も、反応体
利用率tよ非常に少ない循環後に酋しく低下した。
本発明の特別の態様を説明したが、当業者であれば本発
明から逸脱することなく各種の変法おJ:び改良法が明
らかであろう、そして、かような改良法および相等の方
法はすべて本発明の真の精神並びに範囲に入るものとし
て添(jlの特許請求の範囲に含める積りである。
【図面の簡単な説明】
図面は再充電循環数の画数としての反応体の利用率を示
す。 i、zn−MnO2電池、9 M K OH−ダラミツ
ク隔離板、 2、2 n M n 02電池、9 M K O+−1
中の50%M e O1−(−ダラミック隔離板、3.
7n−Mn02電池、9 M K O1−1−ナフィオ
ン隔離板、 4、 7 n MnO2N池、9 M K O+−1−
レルガード隔離板。 代理人 浅 利 皓 手続補正書(睦) 昭和 5安10月 ケ1] 特許庁長官殿 1、事件の表示 昭和59年特許願第 169189弓 2、発明の名称 再充電可能な二酸化マンガン/亜鉛電池3、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 住 所 氏 名 フォード モーター カンパニー(名 称) 4、代理人 昭和 年 月 1j 6、補正により増加する発明の数 8、補正の内容 別紙のとおり 明細書の浄書(内容に変更なしり

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 鉛、ビスマスおよびビスマスと鉛との混合物か
    ら成る群から選ばれる重金属を含イ1する酸化マンガン
    電極物質から形成される陽極、 亜鉛の陰極、 該亜鉛陰極の付近から前記の陽極付近への亜鉛酸塩イオ
    ンの移動を抑制りる物質から形成されている、該陽極と
    該陰極との間の隔離板1、および、前記の陽極と前記の
    陰極との両者に接触しているアルカリ性電解液 を特徴とする再充電可能な電池。
  2. (2) 前記のアルカリ性電解液が有機物質とアルカリ
    性水酸化物とから本質的に成る特許請求の範囲第1項に
    記載の再充電可能な電池。
  3. (3) 前記の有機物質が、メタノールであり、前記の
    アルカリ性水酸化物が、水酸化カリウムである特許請求
    の範囲第1項に記載の再充電可能な電池。
  4. (4) 前記の隔離板が、う1いシー1〜に形成され(
    いるポリエチレン、シリカおよび鉱油から形成される特
    許請求の範囲第1項に記載の再充電可能な電池。
  5. (5) 前記の隔離板が、ダラミツクから形成される特
    許請求の範囲第4項に記載の再充電可能な電池。
JP59169189A 1983-09-29 1984-08-13 再充電可能な二酸化マンガン/亜鉛電池 Pending JPS6079679A (ja)

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EP0136173A2 (en) 1985-04-03

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