JPS61147454A - アルカリ亜鉛蓄電池 - Google Patents

アルカリ亜鉛蓄電池

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JPS61147454A
JPS61147454A JP59268795A JP26879584A JPS61147454A JP S61147454 A JPS61147454 A JP S61147454A JP 59268795 A JP59268795 A JP 59268795A JP 26879584 A JP26879584 A JP 26879584A JP S61147454 A JPS61147454 A JP S61147454A
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zinc
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JP59268795A
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Kenji Inoue
健次 井上
Mitsuzo Nogami
光造 野上
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/24Electrodes for alkaline accumulators
    • H01M4/244Zinc electrodes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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】 はン 産業上の利用分野 本発明はニッケルー亜鉛蓄を池、銀−亜鉛蓄電池などの
ように負極活物質として亜鉛上用いるアルカリ亜鉛蓄電
池に関する、 (ロ) 従来の技術 アルカリ亜鉛蓄を池は単位重量あ几ワの高いエネルギー
S度、高いf’l:1)21電圧、良好な低温特性を有
し、且つ経済性や安全性に優れているなどの利点上官す
るが、サイクル寿命が短いという欠点がある。この欠点
は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イオンが亜鉛極表面に亜
鉛となって樹枝状るるいは海綿状に電析し、この電析亜
鉛がセパレータt−貫通して対極と接して内部g格を引
き起こし次り、亜鉛極の形状が変化して容量が低下する
ことが原因となっている。
これらを改善する九めに特開昭51−32365号公報
では亜鉛活物gt層中にインジウム、スズ、タリウム等
の金属もしくはこれら金属の酸化物あるいは水酸化物を
添加することが提案きれ、1次更に亜鉛負極容f’?正
極容量のLA倍程開に大きくすることが提案されている
。こiK工って充放電サイクル初期の電他内部魚格が抑
えられ、亜鉛極の形状変形の進行も緩和できるので、サ
イクル寿命の同上に寄与しto ところが、上記手段に
於いても亜鉛の樹枝状結晶の生長による内部短絡や極板
の形状変形を光分に抑えることができず、これらが要因
となって電池のサイクル寿命全規制してい友。
(ハ)発明が解決しようとする開門点 本発明は亜鉛極に於ける亜鉛の樹枝状li!品の生長及
び極板の形状変形全より効果的に抑制することによって
、各曖低下が少なくサイクル寿命が同上し定アルカリ亜
鉛蓄電池金得ようとするものである。
に)開門点を解決するための手段 本発明のアルカリ亜鉛蓄電池は集電体の表面に亜鉛活物
質層を形設してなる亜鉛極1!−備えるものでろp、*
記亜鉛活物質層を煩数層から構成すると共に表面部の活
物質層の光tt位r同内部活物質ノーの光?[電位エフ
卑にし九ものである。また、前記表面部の活物U−の充
′Fji電位と前記内部の活物質層の充電電位の差を、
見かけの電極表面に対し5 m Acm   の電流で
通電した時、少なくとも10ffiV以上になるよう構
成し、前記表[fi部の活物質層の厚みを前記集電体表
面に形設した亜鉛活物質層の厚みの2096〜6095
とすることでより一層の効果を奥するものでめる。
(ホ)作 用 通常、亜鉛極の集電体表[flに形設し之亜鉛活物質層
は集電体との密着面から表面まで活物質層の組成が均一
でろり、この亜鉛極を用いると電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。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、亜鉛極の形状変形や亜鉛極表面
の不活性化の進行が速くなり電池のサイクル寿禮が短か
くなり、この未反応の活物質にエフ亜′iB極の活物質
層の導電性が低下する。
そこで亜fd極の活・吻質層?表面1−と内部層という
工うに多+4構造とし、内部の活物質層を表面部の活′
@質層、CQ充電されや丁い状朗、即ち表面部の活物質
!#の充電電位全内部の活物質層の充電電位工9卑にな
るよう構成すると、!解液が浸透し雌〈電極反応が起こ
り難い活物質層の内部に於いても光電反応が進行するよ
うになり、このtめ亜鉛極表面部分の活物質に充放電反
応が偏る傾向が緩和され亜鉛隠の形状変形や亜鉛極表面
の不活性化が緩和される。
また、このとき前記表面部の活物質層の充電電位と前記
内部の活物質層の充電電位の差が見かけの電極面積に対
し3m^ex   の電流密lWで通電したときI Q
mV以上であり、前記表面部の活物質層の厚みが前記集
電体表面に形設した亜鉛活物質層の厚みの20〜609
6であると%エリーIIIJ亜鉛極の形状変形や亜鉛極
表面の不活性化が緩和される。
(へ)実施例 @1表に示す組成物上天前混合し、水r加えて?兄妹し
た後ローラにエリ加圧してシート(へン乃至(g)を作
製しt。
次いで前記シート(A)乃至LE)’を夫々/ζンチ穴
?打ち抜いた多孔性のニッケル板からなる集電体の両面
に圧着させて縦6眞、横4 cm、厚み048uの亜鉛
極を作製し、用い几シートに符号を対応させて亜鉛極(
A)乃至(lとする。こうして作設した亜鉛極(A)乃
至(Z)について、第1図に示す様な実験セルを用い単
極テスト上行なって充電時の亜鉛極の電位?測定し友、
第1図に於いて+1)は亜鉛極、12+は含液布%(3
+は多孔性フィルム、 141tl対極としてのペース
ト式カドミウム極、(51は照合1!L極とじ5ての水
銀−酸化水銀を輪、(61は亜鉛極リード、f7+は対
極リード、(81に照合を極り−ドであり、照合電蓮(
51の底部には水銀−酸化水銀+91が位置している。
ま几、この実験セルは絶線性部材(1(〉及び旧;?ス
ペーサー02及びパフキングf13を介してボルトで締
め付は固定すると共に照合電極(5)の上方toクリン
グ41により固定することにより内部が密閉化されてい
る。尚、@解液a9には酸化亜鉛で飽和させ之359g
の水酸化カリウム水溶液音用い友、第2表はこれらSf
i類のセルについて72mAの充ta流を通電した時の
亜鉛極の電位金示すものであり、亜鉛極の電位の測定は
充電開始後2時間経過し九時点で行なっ次。尚、ここに
於いて充tt流の電流密度は見かけの電極面積に対し3
a+Am   となっている。
瀉 2 表 次いで、前記亜荀頃に使用し念シート(A)乃至(g)
k第3表に示すように組み合わせて第2図に示す様な集
電体:1eの表面に内部の活物質1(171と表rf+
邪の活物質層aaの2層からなる亜鉛活物質ノーを有す
る亜鉛極全f′l:製し几。こうして作製され念亜fe
+IIAの形状は前述の亜鉛極と同じく縦6cm、横4
3.厚みO,S関であり、内部の活物質層σηと表面部
の活物質層1)1)0の厚みの比は1対1である。
ま九第3表#/cは先の実験で測定し之充′i1L電位
から算出し几@鉛極の表面部の活物質層と内部の活物質
層の光fit位の差(これら活物質層を備え几電極を作
製し見かけの電極面積に対して31LIAOII−2の
電流g度で通電したときの表面部の活物質層の充t1)
位v8−内部の活物質層の充電電位VZ)と、これら亜
鉛極を焼結式ニッケル極と組み合わせて作製したニッケ
ルー亜鉛アルカリ蓄電池のサイクル野分もあわせて示し
ている。尚、ここに於いて組み立てたニッケルー亜鉛蓄
を池は第3図に示すタイプのものであり、第3因中1)
9は亜鉛極、■はニッケル極、(21)はセパレータ、
のは電層、Q3は[FW銑、囚は正極端子、ムは負極端
子である。
17tサイクル寿命は1501!IAで4時間50分充
電し、150mAで4時間放電する操作を連続的に繰り
返シテ行3い、1,4e以上の1t71)1!電圧tl
−3時間維持できなくなう九時点?サイクル寿命とし。
夫々5個のtaのサイクル寿命を測定し、一番性能の悪
い1個に除いた残り4個の電池のサイクル寿命の平均で
示している。
コ コ 44因は第3表のサイクル寿命の測定結果を2縦軸にサ
イクル寿命,横軸に亜鉛極の表面部の活物質層と内部の
活物質層の充電電位の差t−夫々とってプロットしたも
のであり,第4図から判断すると、表面部の活物質層に
5rrrAcwi   で充電し几ときの電位v8−内
部の活物質層に5 Ill A (71)−2で充電し
几ときの電位V工が一101)1v以下の時。
すなわち第1図に示し友実験全行なって得られ定充電電
位を基にし表面部の活物質層の充電電位が内部の活物質
層の充電電位工りも10IIIv以上卑である時サイク
ル寿命が同上することがわかる。
更に亜鉛極に於ける表面部及び内部の活物質層の厚みの
割合について検討を行なつ友。
前述の実験では亜鉛極内部の活物質層と表面部の活物質
層の厚みの比t−1対1、すなわち表面部の活物質層が
集電体表面に形設され几活物質層の厚みに対して占める
割合が5095の場合についての測定結果を示し九が、
この実験では内部の活物質層に前記シート(A)1r:
用い、表面部の活物質層に前記シート(g)金剛いて、
前記表面部の活4勿II−の厚みが占める割合ケ種々変
化させてMiJ述と四−寸法の亜鉛極を咋にし、この亜
鉛Nk用いてニッケルー亜鉛アルカリ蓄i1?’Ll−
組み立て前述のサイクル試験7行なつ之。第5図はこの
結果?示すものであり、縦軸にサイクル寿命、横軸に表
面部の活物質層が集電体表面に形設され几活物質層の厚
みに幻して占める割合tとって示している。
第5図から判断すると、サイクル寿命に寄与するのは表
面部の活物質層の厚みが占める割合が20〜6096の
時であると推定できる。
この工うに亜鉛極の表面部に充電されにくい活物質層を
、そして内部に充電され易い活物質層を配すると、亜鉛
極表面部分の活物質に充放電反応が偏る傾向が緩和され
亜鉛極の内部及び表面部に均一に進行する几め亜鉛極の
形状f形や亜に8極表面の不活性化が緩和されてサイク
ル特性が向上する。本実施例ではインジウムとタリウム
?添加〜」として用いて光電電位を変化させ之が、これ
はインジウムとタリウムが特に亜鉛極の充at恒を変化
させる結果がg1)著な九めであり、他の添加剤を用い
九場合でも亜鉛極表面部の活物質層と内部の活物質層の
元tt位に差?つけることが出来ればサイクル特性同上
に対して同様の効果が得られる。
(ト)発明の効果 本発明のアルカリ亜鉛蓄電aは、集電体表面に複数層か
らなる活物質層全形設してなる亜鉛極を備え友ものであ
り、表面部の活物質層の充電電位が内部の活物質層の光
電電位ニジ卑であること全特徴とするものであるから、
亜鉛極表面部分の活物質に充放電反応が偏る傾向が緩和
δれ亜鉛極の内部及び表面部に均一に進行するため!池
のサイクル特性を向上させることができる。ま之、前記
表面部の活物質r−の光電電位と前記内部の活物質層の
光tt位の差t、これら活物質層全備え九電極を作製し
見かけの電極面積に対してS ra A cm−2の′
電流密度で通電して測定し次とき、少なくとも101I
IV以上になるようにし、前記表面部の活物質層の厚み
t%前記果電体の表面に形設された活物5層の厚みの2
0〜6096’i占めるようにすると、エリ一層効果的
にサイクル特性音同上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は亜鉛極の光tt位測測定用セル断面図。 礪2図は本発明に於ける亜鉛極の断面図、舅3図は本発
明の一実施例のニッケルー亜鉛蓄″rt池の断面図、第
4図は亜鉛極表面部の活物質層の光電電位と内部の活物
質層の光′電電位との差とサイクル寿命との関係を示す
図面、第5図は亜鉛極表面部の活物質層の厚みが占める
割合と、サイクル寿命との関係金示す図面である。 (181・・・表面部の活物質層、 tty+・・・内
部の活物質層。 ■・・・集電体、 19・・・亜鉛極、j・・・ニッケ
ル極、 clll・・・セパレータ、詔・・・電層、の
・・・電博肴、24・・・正極端子、■・・・負極端子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)集電体の表面に活物質層を形設してなる亜鉛極を
    備えた電池であって、前記活物質層が複数層から構成さ
    れると共に、表面部の活物質層の充電電位が内部の活物
    質層の充電電位より卑であることを特徴とするアルカリ
    亜鉛蓄電池。
  2. (2)前記表面部の活物質層の充電電位と前記内部の活
    物質層の充電電位の差が、これら活物質層を夫々単独に
    備えた電極を作製し見かけの電極面積に対して3mAc
    m^−^2の電流密度で通電して測定したとき、少なく
    とも10mV以上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. (3)前記表面部の活物質層の厚みが、前記集電体の表
    面に形設された活物質層の厚みの20〜60%を占める
    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。
JP59268795A 1984-12-19 1984-12-19 アルカリ亜鉛蓄電池 Expired - Lifetime JPH061694B2 (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50111544A (ja) * 1974-02-15 1975-09-02
JPS57134863A (en) * 1981-02-13 1982-08-20 Sanyo Electric Co Ltd Alkaline lead storage battery

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50111544A (ja) * 1974-02-15 1975-09-02
JPS57134863A (en) * 1981-02-13 1982-08-20 Sanyo Electric Co Ltd Alkaline lead storage battery

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