JPS6097559A - アルカリ亜鉛蓄電池 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、ニッケルー亜鉛蓄電池、銀−亜鉛蓄電池など
のように負極活物質として亜鉛を用いるアルカリ亜鉛蓄
電池に関するものである。

（ロ）従来技術 負極活物質としての亜鉛は、単位重量当たりのエネルギ
ー密度が大きく且つ安価である利点を南する反面、放電
時に亜鉛がアルカリ電解液に溶出して亜鉛酸イオンとな
り、充電時にその亜鉛酸１′オンが亜鉛極表面に樹枝状
或いは海綿状に電析するため、充放電を繰り返すと、電
析亜鉛がセパし一夕を貫通して内部短絡を惹起するため
サイクル寿命が短い欠点がある。

このサイクル寿命を改善するため、電解液量を規制して
亜鉛酸イオンの拡散を肪止すると共に複数枚の有機セパ
レータあるいは無機セパレータを積重したり、一体化し
たものを使用することによりサイクル寿命がかなり向上
する。しかしながら、放電時に一旦亜鉛酸イオンとして
溶解した曲鉛は、充電時に元の位置に電析することがほ
とんどないため、更に充放電を繰り返すと、亜鉛極の極
板変形が著しくなり、容量低下を招いてより長期にわた
る充放電に耐えられなくなり一〇いた。

また結着剤として疎水性であるフッ素樹脂を用いた場合
には、電解液に対して極め又安定であり結若力も強いた
め、活物質の脱落及び極板鍵形も抑制できる。ところが
、フッ素樹脂自身は弾力性を有しないため、充放電サイ
クルが進むと亜鉛活物質の容積変化に対応できなくなり
、放電生成物である亜鉛酸イオンがフッ素樹脂で形成き
れる繊維状骨格から溶出しサイクル劣化を引き起こし工
いた。

上述の亜鉛極の極板変形の最も著い）箇所（よ柚ｉ板周
縁部であり、これは工・ンジ効果に起因すると共に極板
周縁部に電解液がたまり易０ことζこにも起因する。一
般に正極、セパレータ及び負極力Ａらなる電池において
は、正極と負極間ｔこ圧力カ≦力島力）った状態にあり
、電極及び七／くレータ中に含液された電解液は電極周
縁部に押し出される傾向］ｉこある。このため亜鉛極の
周縁部には′ＦＬ池反応に必要Ｊ でない電解液が存在することに表り亜鉛活物質の電解液
への溶出が促進されることになる。しためくって、特に
極板周縁部の極板変形を抑制する必要があった・ （ハ）発明の目的 本発明はかかる点に鑑み発明されたものにして、亜鉛極
の極板変形が極板周縁部から始まることに着目して、極
板周縁の撥水性を高め、活物質の医持力を向上許せるこ
とにより、亜鉛の溶出を抑え極板変形を少なくし、より
長期にわたる充放電サイクルに耐え得るアルカリ亜鉛蓄
電池を提供せしめんとするものである。

く二）発明の構成 本発明のアルカリ亜鉛蓄電池は、酸化亜鉛及び金属亜鉛
の少なくとも一種を主成分とし、結着剤として耐アルカ
リ性、撥水性の合成樹脂を含有し、且つ極板周縁部に前
記合成樹脂に加えコム師性体を含有する亜鉛極を備える
ものであり、極板周縁部に於いて撥水性が向上すると共
に前記合成樹脂のｍ紐状骨格とコ゛ム弾性体の網目状骨
格が複雑に絡み合い活物質を強固に保持するものでおる
。

（＊）実施例 以下に本発明の詳細な説明し、比較例との対比に言及す
る。

［実施例１］ 酸化亜鉛粉末９０重量２ｂ％添加剤として酸化水銀Ｓｍ
ｊｔ％及び結着剤として耐アルカリ性で撥水性のフッ素
樹脂粉末５重量％よりなる混合粉末に水を加えて混練し
た後、ローラーにより圧延して縦４４ｍ１横３４１１ｍ
１のシートａを作成した。

酸化亜鉛粉末８５重量％、酸化水銀５重量％かりなる混
合粉末に固形分５重量％となるよう調節し。

たブタリエンーステレン共重合体（ＳＢ）ｆ＞のトルエ
ン溶液（固形分含有率ｌＯ〜２０％）を加え”Ｃ混練し
ｔ−後、窒素気流中で乾燥させる。この混練物にツ・／
素樹脂粉末５重量％と水を加え再混練後ローラーにより
圧延して外形が縦５Ｑｖｎ、横４ＱｍｍＴあり巾３皿の
枠状のシートｂを作成した。

伏いて銅等からなる縦５０＋１１１１１、横４ＱＩｌｌ
ｌｎの集電体の両面の中央部に前記シートａを配し、更
にシートａの外側に前記シートｂを夫々配し１付着させ
、加圧成型し乾燥して亜鉛極を作成した。この亜鉛極の
正面図を第１図に、また断面図を第２図に示す。これら
の図面に於いて、（１）はシーｈａ。

〈２）はシーｈｂ、（３）は集電体である。

この亜鉛極と公知の焼結式ニッケル極とを組み合わせて
角型二・７ケル亜鉛蓄電池（Ａンを作成した。第３図は
この蓄電池の断面図であり、図中（４）は亜鉛極、（５
）はニッケル極、（６）はセパレータ、く７）は保液層
、（８）は１Ｍ、槽、（９）は電槽蓋、（１０）（１１
）は正負極端子である。

［実施例２］ 実施例１のシートａと同一の構成でシートの大きさを縦
５０１Ｔ１ｍ１横４Ｑ＋ｎ＋ｎとしたシートａ′を作成
した。

実施例１のシートａに於いて、フッ紫樹脂粉末に代えて
固形分が５重量％となるよう調整したブタノエン−スチ
レン共重合体のトルエン溶液（固形分含有率１０〜２０
％）を用い、その他は同一の構成て外形が縦５Ｑｍｍ、
横４０冊であり、巾３　ｍｍの枠状のン〜トｂ’を作成
した。

次いで銅等からなる縦５０ＩＩｗ１１、横４Ｑｍｍの集
電体の両面に前記シートａ゛を配し、更にシートａ’の
周縁部に前記シートｂ゛を積重して付着させ、加圧成型
し乾燥して亜鉛極を作成した。この亜鉛極の断面図を第
３図に示す。第３区に於いて、（１’）はシー１−ａ’
、（２゛）はソートｂ′、（３゛）は集電体である。こ
の！ＩＩｉ鉛極を用いて前述とＭＶ！＋１にして角型−
、ツケル亜鉛蓄電池（Ｂ）を作成した。

［比較例］ 実施例２のシートａ゛を用い、銅等よりなる縦５０ｍ、
横４Ｏｎｉｌｌの集電体の両面に付着させ加圧成型し乾
燥して亜鉛極を作成し、この亜鉛極を用Ｉ／）て前述と
同様にして比較電池（Ｃ）を作成した。

［対比］ 第５図は本発明の蓄電池（Ａ）及び（Ｂ）と比較電池（
Ｃ）のサイクル特性図であり、図中容量は初期容量を１
００として示している。サイクル条件は１５０ｍＡで５
時間充電した後、１５０ｍＡで放電し電池電圧が１．２
Ｖに達する時点で放電停止するものである。

第５図から明らかなように本発明による蓄電池（Ａ）及
び（Ｂ）は比較電池（Ｃ）と比較し−Ｃサイクル寿命が
改善されていることがわかる。

これは比較電池（Ｃ）では、極板周縁部にたまる電池反
応に必要でない電解液により亜鉛活物質が電解液中に溶
出し易く、更にサイクルが進むと亜鉛活物質と結着剤の
繊維状骨格との間の結着力か減少し、放電生成物である
亜鉛酸イオンが容易に溶出するため、亜鉛極に極板変形
が起こり容猷力（低下したと考えられる。

−力木発明の蓄電池（Ａ）は、極板周縁部にフン素樹脂
に加えゴム弾性体を含有するため、周縁部の撥水性が高
められ、且つ従来の結着剤のｍ　ＦｔｉＬ状骨格にコム
弾性体の網目状骨格が複雑に絡み合うためｍ、雄状の結
着剤のみを用いた場合と比−咬して亜鉛活物質と結着剤
との結着力かより大きくなり、更にゴム弾性体の弾性に
より亜鉛活物質の容積変化にも対応でき、結着剤強度の
劣化が抑制されたためサイクル寿命が向上したと考えら
れる。

また本発明の蓄電池（Ｂ）は、亜鉛極周縁部か２層構造
となり結着剤濃度が上がるので周縁部の撥水性が高めら
れ、且つ表面にコム弾性体からなる結着剤を含有してい
るため亜鉛活物質の容積変化に充分耐えることができ、
周縁部表面からの活物質の溶出が抑制され、更に極板周
縁部は充填密度が上がり多孔度が減少しているため電解
液量が規制されるのでサイクル寿命が向トしたと考えら
れる。

尚、実施例ではゴム弾性体としてブタシ、１．ンーステ
レン共重合体を用いたが、他にブタジＪ−ンーアクリＵ
ニトリル共重合体（Ｎ、　Ｂ、　Ｒ，）、クロロプレン
ゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、エチレンプロピレン
ゴムなどを用いることができる。また、本発明は角型電
極に限らす渦巻電極にも適用できることは明らかである
。

（ハ）発明の効果 本発明は結着剤として耐アルカリ性、撥水性Ｑ）合成樹
脂を含有し、且つ極板周縁部に前記合成樹脂に加えゴム
弾性体を含有する亜鉛極を備えるものであるから、亜鉛
極の極板変形の大きい極板周縁部の撥水性が高められ、
活物質の保持力が向上することにより、亜鉛の溶出が抑
λられ極板変形が減少し、より長期にわたる充放電サイ
クルに耐え得るアルカリ亜鉛蓄電池を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による亜鉛極の正面図、第２図及び第３
図は本発明による亜鉛極の断面図、第４図は本発明のア
ルカリ亜鉛蓄電池の断面図、第５図は本発明の蓄電池と
比較電池のサイクツし、特性図である。 （１）・・・シートａ、（２）・・・シートｂ、（３）
・・・集電体、（４）・・・亜鉛極、（５）・・・ニッ
ケル極、〈６）・・・セパレーク、（７）・・・保液層
、（８）・・・電槽、（９）・・・電槽蓋、（１ｏ）（
Ｈ）・・・正負極端子。 第１図 第２図　第３図 ブイクＩＬ［

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＜１）酸化亜鉛及び金属亜鉛の少なくとも一種を主成分
   とし、結着剤として耐アルカリ性、撥水性の合成樹脂を
   含有し、且つ極板周縁部に前記合成樹脂に加えゴム弾性
   体を含有する亜鉛極を備えたアルカリ亜鉛蓄電池。