JPS61101955A - アルカリ亜鉛蓄電池 - Google Patents
アルカリ亜鉛蓄電池Info
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- JPS61101955A JPS61101955A JP59223181A JP22318184A JPS61101955A JP S61101955 A JPS61101955 A JP S61101955A JP 59223181 A JP59223181 A JP 59223181A JP 22318184 A JP22318184 A JP 22318184A JP S61101955 A JPS61101955 A JP S61101955A
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- Japan
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- zinc electrode
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- indium compound
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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
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/244—Zinc electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
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- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/42—Alloys based on zinc
-
- 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)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (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】
（イ１ 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。
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。
（ロ）従来の技術
負極活物質としての亜鉛は単位重量あたりのエネルギー
密度が大きく且つ安価である利点を有する反面、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シ
、充電時にその亜鉛酸イオンが亜鉛極表面に樹枝状ある
いは海綿状に電析するため充放電を繰シ返すと電析亜鉛
がセパレータを貫通して対極に接して内部短絡を引き起
こすためサイクル寿命が短い欠点がある。
密度が大きく且つ安価である利点を有する反面、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シ
、充電時にその亜鉛酸イオンが亜鉛極表面に樹枝状ある
いは海綿状に電析するため充放電を繰シ返すと電析亜鉛
がセパレータを貫通して対極に接して内部短絡を引き起
こす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に特公昭５１−３２３
６５号公報に示されるようにインジウムの酸化物または
水酸化物を活物質層中に添加することが提案されている
。これによって亜鉛の水素過電圧を高め亜鉛の樹枝状結
晶の生長を抑制しサイクル寿命の向上に大きく寄与する
。ところがインジウムは高価であシ、また充放電サイク
ルが長期にわたると電解液と直接接触する活物質層表面
の亜鉛が亜鉛酸イオンとして溶出し、これによりて亜鉛
の樹枝状結晶が生長してよυ長期にわたるサイクル寿命
を得ることができなかった。
６５号公報に示されるようにインジウムの酸化物または
水酸化物を活物質層中に添加することが提案されている
。これによって亜鉛の水素過電圧を高め亜鉛の樹枝状結
晶の生長を抑制しサイクル寿命の向上に大きく寄与する
。ところがインジウムは高価であシ、また充放電サイク
ルが長期にわたると電解液と直接接触する活物質層表面
の亜鉛が亜鉛酸イオンとして溶出し、これによりて亜鉛
の樹枝状結晶が生長してよυ長期にわたるサイクル寿命
を得ることができなかった。
ｅ→ 発明が解決しようとする問題点
本発明は亜鉛極にインジウムの酸化物あるいは水酸化物
を効果的に添加することにより、容量低下が少なくサイ
クル寿命が向上したアルカリ亜鉛蓄電池を得ようとする
ものである。
を効果的に添加することにより、容量低下が少なくサイ
クル寿命が向上したアルカリ亜鉛蓄電池を得ようとする
ものである。
に）問題点を解決するための手段
本発明は亜鉛活物質を主成分とし、添加剤としてのイン
ジウムの酸化物または水酸化物を含有する表面層及び内
部層を備えた亜鉛極の表面層に於ける舵記インジクム化
合物の含有率ｔ２乃至１５重量％とし前記内部層に於け
る前記インジウム化合物の含有率よυ大としたものであ
る。
ジウムの酸化物または水酸化物を含有する表面層及び内
部層を備えた亜鉛極の表面層に於ける舵記インジクム化
合物の含有率ｔ２乃至１５重量％とし前記内部層に於け
る前記インジウム化合物の含有率よυ大としたものであ
る。
（ホ）作 用
上記手段により亜鉛の樹枝状結晶の生長が最も起こり易
い亜鉛極表面層に於けるインジウム化合物の含有率が高
められ亜鉛極の極板液形が抑制されると共に亜鉛極の内
部層に於けるインジウム化合物の含有率が低いので充放
電反応での過電圧が低くなシ活物質が未反応状態で残シ
易い亜鉛極の内部層の充放電反応がスムーズに行なわれ
電極反応速度が大きくなる。
い亜鉛極表面層に於けるインジウム化合物の含有率が高
められ亜鉛極の極板液形が抑制されると共に亜鉛極の内
部層に於けるインジウム化合物の含有率が低いので充放
電反応での過電圧が低くなシ活物質が未反応状態で残シ
易い亜鉛極の内部層の充放電反応がスムーズに行なわれ
電極反応速度が大きくなる。
（へ）実施例
第１表に示す組成物を夫々混合し、水を加えて混練した
後ローラにより加圧してシート（ａ）乃至（０）を作製
した。ここに於いてシートの厚みは０．２０１ＥＩ、０
．３０間及び０．４０朋のもの、すなわち通常用いられ
るシートの厚み０．６０Ｔｍの夫々’／３ｂ ’Ａ及び
ｌと５種類用意し九。
後ローラにより加圧してシート（ａ）乃至（０）を作製
した。ここに於いてシートの厚みは０．２０１ＥＩ、０
．３０間及び０．４０朋のもの、すなわち通常用いられ
るシートの厚み０．６０Ｔｍの夫々’／３ｂ ’Ａ及び
ｌと５種類用意し九。
次いでシート（ａ）とシート（ｂｌ、シート（ａ）とシ
゛−ト（Ｃ）とを通常のシートの厚みで々るα６０Ｍに
なるよう重ね合わせ、縦４０関、横２０（ｌａの銅メツ
シユからなる集電体の両面にシート（ａｌが表面に位置
するよう圧着し、乾燥させて亜鉛極を得た。このとき亜
鉛極の断面は第２図に示すようになる。
゛−ト（Ｃ）とを通常のシートの厚みで々るα６０Ｍに
なるよう重ね合わせ、縦４０関、横２０（ｌａの銅メツ
シユからなる集電体の両面にシート（ａｌが表面に位置
するよう圧着し、乾燥させて亜鉛極を得た。このとき亜
鉛極の断面は第２図に示すようになる。
第２図に於いて（１）は集電体、（２ｉは内部層、（３
１は表面層である。こうして得られた亜鉛極を焼結式ニ
ッケル極と組み合わせて円筒形ニッケルー亜鉛蓄電池を
作製し、第２表に示すように、用いた亜鉛極の表面層と
内ｆＢ１）の水酸化インジウムの含有率及び厚みにより
ミ地回乃至−１とする。また第１図はこのニッケルー亜
鉛蓄電池の断面図であ、Ｉ 、 （４１は亜鉛極、（５
１はニッケル極、（６）はセパレータ、（７）は電池外
装缶、（８）は封口板、（９）は絶縁バッキングである
。
１は表面層である。こうして得られた亜鉛極を焼結式ニ
ッケル極と組み合わせて円筒形ニッケルー亜鉛蓄電池を
作製し、第２表に示すように、用いた亜鉛極の表面層と
内ｆＢ１）の水酸化インジウムの含有率及び厚みにより
ミ地回乃至−１とする。また第１図はこのニッケルー亜
鉛蓄電池の断面図であ、Ｉ 、 （４１は亜鉛極、（５
１はニッケル極、（６）はセパレータ、（７）は電池外
装缶、（８）は封口板、（９）は絶縁バッキングである
。
第２表
Ｌ２０
α４０
また、比較のため厚みα６０闘の前記シー） （ａｌを
同様にして集電体の両面に圧着、乾燥させた亜鉛極を用
いて比較電池（（ト）を作製した。
同様にして集電体の両面に圧着、乾燥させた亜鉛極を用
いて比較電池（（ト）を作製した。
上述した亜鉛極の表面層に於けるインジウム化合物の含
有率を内部層に於ける含有率の２乃至４倍の範囲で変化
させ、表面層の厚＋を内部層の厚みの１／２乃至２倍の
範囲で変化させた本発明電池（Ａｔ乃至便１と比較電池
（Ｇｌを、夫々充電電流４０ＯＦＦｆＡで４時間３０分
充電した後、放電電流４００ＷＩＡで４時間放電するサ
イクル条件で充放電を繰）返しサイクルテストを行なっ
た。サイクルは連続して行ないｔ４ｖ以上の電池電圧を
５時間以上維持できなくなるまで続行し、その時点のサ
イクル数をサイクル寿命とした。尚、この時の電池容量
は初期容量の６０％に相当する。第５図はこのサイクル
テストに於ける電池（ＡＪ乃至（Ｇｌのサイクル寿命を
示す図面であυ、横軸に亜鉛極の活物質層の厚みに対す
る表面層の厚みを、また縦軸にサイクル数なとつて示し
ている。尚、サイクル寿命は夫々１０個の電池をサイク
ルテストし、サイクル寿命の短い３個の電池を除く残シ
の７個の電池のサイクル寿命の平均であられした。
有率を内部層に於ける含有率の２乃至４倍の範囲で変化
させ、表面層の厚＋を内部層の厚みの１／２乃至２倍の
範囲で変化させた本発明電池（Ａｔ乃至便１と比較電池
（Ｇｌを、夫々充電電流４０ＯＦＦｆＡで４時間３０分
充電した後、放電電流４００ＷＩＡで４時間放電するサ
イクル条件で充放電を繰）返しサイクルテストを行なっ
た。サイクルは連続して行ないｔ４ｖ以上の電池電圧を
５時間以上維持できなくなるまで続行し、その時点のサ
イクル数をサイクル寿命とした。尚、この時の電池容量
は初期容量の６０％に相当する。第５図はこのサイクル
テストに於ける電池（ＡＪ乃至（Ｇｌのサイクル寿命を
示す図面であυ、横軸に亜鉛極の活物質層の厚みに対す
る表面層の厚みを、また縦軸にサイクル数なとつて示し
ている。尚、サイクル寿命は夫々１０個の電池をサイク
ルテストし、サイクル寿命の短い３個の電池を除く残シ
の７個の電池のサイクル寿命の平均であられした。
第５図から明らかなように電池ｃ〜乃至（Ｆｌは比較電
池（Ｇ）に比べて亜鉛極に添加した水酸化インジウムの
総１量が少ないにもかかわらず、同等あるいはそれ以上
のす１クル寿命を有している。
池（Ｇ）に比べて亜鉛極に添加した水酸化インジウムの
総１量が少ないにもかかわらず、同等あるいはそれ以上
のす１クル寿命を有している。
亜鉛極に於いて樹枝状亜鉛が析出し易いのは電解液が最
も多く存在する表面層でめシ、電池（Ａｊ乃至口ではこ
の表面層に於けるインジウム化合物の含有率を高めるこ
とにより樹枝状亜鉛の成長が効果的に抑制されインジウ
ム化合物の含有率の低い内部層から樹枝状亜鉛が生長し
てきたとしても表面層のインジウム化合物によってそれ
以上の成長が阻止されるものと考えられる。
も多く存在する表面層でめシ、電池（Ａｊ乃至口ではこ
の表面層に於けるインジウム化合物の含有率を高めるこ
とにより樹枝状亜鉛の成長が効果的に抑制されインジウ
ム化合物の含有率の低い内部層から樹枝状亜鉛が生長し
てきたとしても表面層のインジウム化合物によってそれ
以上の成長が阻止されるものと考えられる。
また通常活物質層の集電体の密着面から表面までインジ
ウム化合物を均一に含有する亜鉛極では。
ウム化合物を均一に含有する亜鉛極では。
寛解液が多く存在する表面部分が特に多く反応し。
内部には未反応の活物質がそのまま残る事が多いが、こ
の様に表面部分の活物質が集中的に充放電に使われると
、極板の形状変形や亜鉛極表面の不活性化の進行が速く
なりサイクル寿命が短かくなると共に、亜鉛極内部の未
反応の活物質が無駄になるばかシか、この未反応の活物
質により亜鉛極活物質層の導電性が低下する。これは多
孔質亜鉛極の電極反応において、インジウム化合物の添
加ｉｉミラすと充放電反応の過電圧が上昇するからでる
と充放電反応の過電圧はあまシ液化しなくなる。
の様に表面部分の活物質が集中的に充放電に使われると
、極板の形状変形や亜鉛極表面の不活性化の進行が速く
なりサイクル寿命が短かくなると共に、亜鉛極内部の未
反応の活物質が無駄になるばかシか、この未反応の活物
質により亜鉛極活物質層の導電性が低下する。これは多
孔質亜鉛極の電極反応において、インジウム化合物の添
加ｉｉミラすと充放電反応の過電圧が上昇するからでる
と充放電反応の過電圧はあまシ液化しなくなる。
そこで亜鉛極の活物ｒｌｉ層を表面Ｉ伽と内部ｊ−の多
層構造とし、電極反応が起こり難い内部層のインジウム
化合物の含有率を減少させると、内部層に於ける電極反
応の過電圧が少なくなり電極反応速度が大きくなシ、こ
のため充放電反応が表面部分の亜鉛活物質にかたよる傾
向が緩和され均一になって電池のサイクル特性が向上す
るものと考えられる。このときのインジウム化合物の含
有率につい １ては１表面層に於いては前
述したようにインジウム化合物の含有率’ｉ１５［曹％
より高くしても充放電反応の過電圧があまシ変化せず活
物質の含有率を減少させるだけであるので１５重量％以
下で良く、２重量％以上が望ましい。また内部層に於い
てはインジウム化合物を添加しないと亜鉛極内部で海綿
状あるいは樹枝状の電析亜鉛が生長しやすくなるので表
面層のインジウム化合物の含有率の〃乃至〃とすること
が望ましい。
層構造とし、電極反応が起こり難い内部層のインジウム
化合物の含有率を減少させると、内部層に於ける電極反
応の過電圧が少なくなり電極反応速度が大きくなシ、こ
のため充放電反応が表面部分の亜鉛活物質にかたよる傾
向が緩和され均一になって電池のサイクル特性が向上す
るものと考えられる。このときのインジウム化合物の含
有率につい １ては１表面層に於いては前
述したようにインジウム化合物の含有率’ｉ１５［曹％
より高くしても充放電反応の過電圧があまシ変化せず活
物質の含有率を減少させるだけであるので１５重量％以
下で良く、２重量％以上が望ましい。また内部層に於い
てはインジウム化合物を添加しないと亜鉛極内部で海綿
状あるいは樹枝状の電析亜鉛が生長しやすくなるので表
面層のインジウム化合物の含有率の〃乃至〃とすること
が望ましい。
更に第３図に示されるように電池（ＡＪ乃至■）の電池
は比較電池（Ｇｌに比し顕著な効果がみられるのに対し
電池僚）は比較電池（国に比しわずかな効果しかみられ
ないことから、内部層に於けるインジウム化合物の含有
率が減シ且つインジウム化合物の含有率の陥い表面層が
薄くなると効果が減少することがわかる。故に亜鉛極の
内部層のインジウム含有率が表面層の〃であシ、且つ表
面層の厚みが内部層の〃である条件が前述の効果が期待
できる限界である。
は比較電池（Ｇｌに比し顕著な効果がみられるのに対し
電池僚）は比較電池（国に比しわずかな効果しかみられ
ないことから、内部層に於けるインジウム化合物の含有
率が減シ且つインジウム化合物の含有率の陥い表面層が
薄くなると効果が減少することがわかる。故に亜鉛極の
内部層のインジウム含有率が表面層の〃であシ、且つ表
面層の厚みが内部層の〃である条件が前述の効果が期待
できる限界である。
（ト１ 発明の効果
本発明のアルカリ亜鉛蓄電池は亜鉛活物質を主成分とし
インジウムの酸化物または水酸化物を含有する表面層及
び内部層を備えた亜鉛極を有し、前記亜鉛極の表面層に
於ける前記インジウム化合物の含有率が２乃至１５重量
％て前記内部層に於ける前記インジウム化合物の含有率
より大なるものであるから、インジウム化合物の添加量
を減少させることができると共に亜鉛極内の充放電反応
性を均一化させ亜鉛の樹枝状生長を効果的に抑制するこ
とができるため容量低下を抑制しサイクル寿命を向上さ
せることができる。
インジウムの酸化物または水酸化物を含有する表面層及
び内部層を備えた亜鉛極を有し、前記亜鉛極の表面層に
於ける前記インジウム化合物の含有率が２乃至１５重量
％て前記内部層に於ける前記インジウム化合物の含有率
より大なるものであるから、インジウム化合物の添加量
を減少させることができると共に亜鉛極内の充放電反応
性を均一化させ亜鉛の樹枝状生長を効果的に抑制するこ
とができるため容量低下を抑制しサイクル寿命を向上さ
せることができる。
＃！１図は本発明の一実施例に於けるアルカリ亜鉛蓄電
池の縦断面図、第２図は本発明の亜鉛極の断面図、第３
図は本発明電池及び比較電池のサイクル寿命を示す図面
である。 （１）・−集電体、 （２） ・・・内部層、 （３）
・−表面層、＋４１−・亜鉛極、・（５１−・ニッケル
極、（６１−・セパレータ、 （７１−・電池外装缶
、 （８１−封口板、（９）−・絶縁バッキング、
（Ａ）〜（ト）・・・本発明電池、 （（）ｌ ・・・
比較電池。
池の縦断面図、第２図は本発明の亜鉛極の断面図、第３
図は本発明電池及び比較電池のサイクル寿命を示す図面
である。 （１）・−集電体、 （２） ・・・内部層、 （３）
・−表面層、＋４１−・亜鉛極、・（５１−・ニッケル
極、（６１−・セパレータ、 （７１−・電池外装缶
、 （８１−封口板、（９）−・絶縁バッキング、
（Ａ）〜（ト）・・・本発明電池、 （（）ｌ ・・・
比較電池。
Claims (3)
- （１）亜鉛活物質を主成分としインジウムの酸化物また
は水酸化物を含有する表面層及び内部層を備えた亜鉛極
を有する電池であって、前記亜鉛極の表面層に於ける前
記インジウム化合物の含有率が２乃至１５重量％であり
前記亜鉛極の内部層に於ける前記インジウム化合物の含
有率より大であることを特徴とするアルカリ亜鉛蓄電池
。 - （２）前記亜鉛極の表面層に於ける前記インジウム化合
物の含有率が前記内部層の２乃至４倍であることを特徴
とする特許請求の範囲第（１）項記載のアルカリ亜鉛蓄
電池。 - （３）前記亜鉛極の表面層の厚みが内部層の厚みの１／
２乃至２であることを特徴とする特許請求の範囲第（１
）項または第（２）項記載のアルカリ亜鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59223181A JPS61101955A (ja) | 1984-10-23 | 1984-10-23 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59223181A JPS61101955A (ja) | 1984-10-23 | 1984-10-23 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61101955A true JPS61101955A (ja) | 1986-05-20 |
| JPH0560220B2 JPH0560220B2 (ja) | 1993-09-01 |
Family
ID=16794071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59223181A Granted JPS61101955A (ja) | 1984-10-23 | 1984-10-23 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61101955A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5128222A (en) * | 1991-04-22 | 1992-07-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Zinc-alkaline batteries |
| US5168018A (en) * | 1990-05-17 | 1992-12-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing zinc-alkaline batteries |
| US6602629B1 (en) | 2000-05-24 | 2003-08-05 | Eveready Battery Company, Inc. | Zero mercury air cell |
-
1984
- 1984-10-23 JP JP59223181A patent/JPS61101955A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5168018A (en) * | 1990-05-17 | 1992-12-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing zinc-alkaline batteries |
| US5128222A (en) * | 1991-04-22 | 1992-07-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Zinc-alkaline batteries |
| US6602629B1 (en) | 2000-05-24 | 2003-08-05 | Eveready Battery Company, Inc. | Zero mercury air cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0560220B2 (ja) | 1993-09-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |