JPS6222369A - アルカリ亜鉛蓄電池 - Google Patents
アルカリ亜鉛蓄電池Info
- Publication number
- JPS6222369A JPS6222369A JP60160711A JP16071185A JPS6222369A JP S6222369 A JPS6222369 A JP S6222369A JP 60160711 A JP60160711 A JP 60160711A JP 16071185 A JP16071185 A JP 16071185A JP S6222369 A JPS6222369 A JP S6222369A
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- Japan
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- zinc
- active material
- mixture
- wetting agent
- powder
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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
-
- 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
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） 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
池に関し、特に亜鉛極の改良に関する。
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
池に関し、特に亜鉛極の改良に関する。
（ロ）従来の技術
アルカリ蓄電池の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反面、亜
鉛が放電時に電解液中に溶解して亜鉛酸イオンとなり、
充電時にこの亜鉛酸イオンが海綿状あるいは樹枝状に電
析するため、−充放電サイクルを繰り返すと、それら電
析亜鉛が生長してセパレータを貫通し内部短絡を引き起
してサイクル寿命が低下する問題を有していた。
たりのエネルギー密度が大きく且つ安価である反面、亜
鉛が放電時に電解液中に溶解して亜鉛酸イオンとなり、
充電時にこの亜鉛酸イオンが海綿状あるいは樹枝状に電
析するため、−充放電サイクルを繰り返すと、それら電
析亜鉛が生長してセパレータを貫通し内部短絡を引き起
してサイクル寿命が低下する問題を有していた。
このような問題を解決するために一般に電解液量を規制
し、遊離の電解液をなりシ、亜鉛酸イオンの溶出を抑制
する方法が採用されている。
し、遊離の電解液をなりシ、亜鉛酸イオンの溶出を抑制
する方法が採用されている。
ところが電解液量を規制した電池では高率放電や低温で
の放電に於いて亜鉛活物質の充放電反応が円滑に進行し
ない。これは高率放電では反応速度が速（同時に多量の
電解液を必要とするため電解液の供給不足となるからで
あり、低温ではイオンの移動が遅いため実質的に電解液
不足となっているからである。また電解液が不足した状
態で放電反応が進むと、亜鉛極の活物質層表面が放電生
成物である緻密な酸化亜鉛に覆われ、活物質層内部への
電解液の拡散が阻害されると共に、前記酸化亜鉛は電子
伝導性の低い不活性なものであるので、亜鉛極の反応性
が極端に低下する。
の放電に於いて亜鉛活物質の充放電反応が円滑に進行し
ない。これは高率放電では反応速度が速（同時に多量の
電解液を必要とするため電解液の供給不足となるからで
あり、低温ではイオンの移動が遅いため実質的に電解液
不足となっているからである。また電解液が不足した状
態で放電反応が進むと、亜鉛極の活物質層表面が放電生
成物である緻密な酸化亜鉛に覆われ、活物質層内部への
電解液の拡散が阻害されると共に、前記酸化亜鉛は電子
伝導性の低い不活性なものであるので、亜鉛極の反応性
が極端に低下する。
このような不活性な酸化亜鉛を抑制する方法として、不
活性化が著しい亜鉛極の活物質層表面に電子伝導性及び
含液性を増大させることが考えられる。例えば特開昭５
０−１１９９４１号公報では亜鉛極表面にカーボンの薄
層を形成することが提案されており、これにより亜鉛極
表面の電子伝導性及び含液性が向上する。しかしながら
、この方法では充放電サイクルを繰り返すとカーボン層
が表面から剥離脱落し、カーボン層としての効果を長期
にわたって維持することはできなかった。
活性化が著しい亜鉛極の活物質層表面に電子伝導性及び
含液性を増大させることが考えられる。例えば特開昭５
０−１１９９４１号公報では亜鉛極表面にカーボンの薄
層を形成することが提案されており、これにより亜鉛極
表面の電子伝導性及び含液性が向上する。しかしながら
、この方法では充放電サイクルを繰り返すとカーボン層
が表面から剥離脱落し、カーボン層としての効果を長期
にわたって維持することはできなかった。
また、特公昭５７−４１０６７号公報では、目的は異な
るものの亜鉛極表面に合成樹脂と亜鉛粉末と活性炭との
混合物層を設けることが提案されている。しかしながら
、前記合成樹脂としてフッ素樹脂などの疎水性高分子を
結着剤に用いると、混合物層の機械的強度は増大するが
、結着剤が疎水性のため電解液保持力が低下して、活物
質の不活性化を効果的に抑制することができない。また
、ポリビニルアルコールなどの親水性高分子を結着剤に
用いた場合は、結着剤が親水性のため、活物質の含液性
が高水準に維持され初期特性は良いが充放電を繰り返し
サイクルが進むと、それら親水性高分子は分解し易いも
のであり、分解により混合物層の含液性が低下し、また
分解した高分子が不良導電体となり電子伝導性が低下す
るため亜鉛極の反応性が低下する。
るものの亜鉛極表面に合成樹脂と亜鉛粉末と活性炭との
混合物層を設けることが提案されている。しかしながら
、前記合成樹脂としてフッ素樹脂などの疎水性高分子を
結着剤に用いると、混合物層の機械的強度は増大するが
、結着剤が疎水性のため電解液保持力が低下して、活物
質の不活性化を効果的に抑制することができない。また
、ポリビニルアルコールなどの親水性高分子を結着剤に
用いた場合は、結着剤が親水性のため、活物質の含液性
が高水準に維持され初期特性は良いが充放電を繰り返し
サイクルが進むと、それら親水性高分子は分解し易いも
のであり、分解により混合物層の含液性が低下し、また
分解した高分子が不良導電体となり電子伝導性が低下す
るため亜鉛極の反応性が低下する。
（ハ）発明が解決しようとする問題点
本発明は高率放電時などに於ける電解液不足による亜鉛
極の反応性の低下を長期にわたって抑制しようとするも
のである。
極の反応性の低下を長期にわたって抑制しようとするも
のである。
に）問題点を解決するための手段
本発明のアルカリ亜鉛蓄電池は、金属亜鉛またまたはカ
ーボンなどの導電性の良好な湿潤剤と、亜鉛活物質とか
らなり結着剤を含膚しない混合物層を配設してなる亜鉛
極を負極に用いたものである。
ーボンなどの導電性の良好な湿潤剤と、亜鉛活物質とか
らなり結着剤を含膚しない混合物層を配設してなる亜鉛
極を負極に用いたものである。
（ホ）作 用
亜鉛活物質層表面に湿潤剤と金属亜鉛とからなり結着剤
を含有しない混合物層を配設した亜鉛極は、充放電を繰
り返すことにより、混合物層中の金属亜鉛粉末が酸化還
元されこの亜鉛が活物質層表面に電着して活物質層と混
合物層との密着性が高まると共に、混合物層中に亜鉛に
よる骨格を形成し、湿潤剤を混合物層中に強固に保持す
る。また、混合物層中には結着剤を混入していないので
、結着剤による悪影響も生じない。
を含有しない混合物層を配設した亜鉛極は、充放電を繰
り返すことにより、混合物層中の金属亜鉛粉末が酸化還
元されこの亜鉛が活物質層表面に電着して活物質層と混
合物層との密着性が高まると共に、混合物層中に亜鉛に
よる骨格を形成し、湿潤剤を混合物層中に強固に保持す
る。また、混合物層中には結着剤を混入していないので
、結着剤による悪影響も生じない。
−（へ）実施例
以下に本発明の詳細な説明する。
酸化亜鉛粉末８０重ｆｉｇ、金属亜鉛粉末１０重量悌、
添加剤としての酸化水銀５重量％及び結着剤としてのフ
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、ローラで圧延してシート状にしたものを、銅等よ
りなる集電体の両面に付着させ加圧成型した後乾燥して
集電体の表面に亜鉛活物質層を形成する。
添加剤としての酸化水銀５重量％及び結着剤としてのフ
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、ローラで圧延してシート状にしたものを、銅等よ
りなる集電体の両面に付着させ加圧成型した後乾燥して
集電体の表面に亜鉛活物質層を形成する。
次いで、湿潤剤の粉末と金属亜鉛粉末を重量比で１対１
に混合した粉末をエタノールからなる溶剤に分散させ、
こうして分散させた溶剤をスプレーガンにより前記亜鉛
活物質層の両面に厚み約５０μになる様吹きつけた。そ
の後乾燥機にて分散剤に用いたエタノールを蒸発させて
除去し、活物質層表面に湿潤剤と金属亜鉛とからなる混
合物層を配設した亜鉛極を得る。
に混合した粉末をエタノールからなる溶剤に分散させ、
こうして分散させた溶剤をスプレーガンにより前記亜鉛
活物質層の両面に厚み約５０μになる様吹きつけた。そ
の後乾燥機にて分散剤に用いたエタノールを蒸発させて
除去し、活物質層表面に湿潤剤と金属亜鉛とからなる混
合物層を配設した亜鉛極を得る。
この亜鉛極と焼結式ニッケル極とを組み合わせて第１図
に示すようなニッケルー亜鉛蓄電池を組み立てた。図中
（１１は亜鉛極、（２）は金属亜鉛と湿潤剤とからなる
混合物層、（３）は亜鉛活物質層、（４）はニッケル極
、（５）はセパレータ、（６）は保液層、（７）は電槽
、＋８１、（９）は正、負極端子である。
に示すようなニッケルー亜鉛蓄電池を組み立てた。図中
（１１は亜鉛極、（２）は金属亜鉛と湿潤剤とからなる
混合物層、（３）は亜鉛活物質層、（４）はニッケル極
、（５）はセパレータ、（６）は保液層、（７）は電槽
、＋８１、（９）は正、負極端子である。
上記ニッケルー亜鉛蓄電池を前記混合物層に用いる湿潤
剤のみ下表に示すように種々変化させて作製し、本発明
電池体）乃至ＩＫ＋とする。また、比較として、亜鉛活
物質層の表面に同様の操作で酸化チタンの単独層を配設
した亜鉛極を用いたニッケル亜鉛蓄電池０同様に金属亜
鉛の単独層を配設した亜鉛極を用いたニッケルー亜鉛蓄
電池お１及び亜鉛活物質表面に何ら他の層を配設してい
ない亜鉛極を用いたニッケルー亜鉛蓄電池ｔＮｌを作製
した。
剤のみ下表に示すように種々変化させて作製し、本発明
電池体）乃至ＩＫ＋とする。また、比較として、亜鉛活
物質層の表面に同様の操作で酸化チタンの単独層を配設
した亜鉛極を用いたニッケル亜鉛蓄電池０同様に金属亜
鉛の単独層を配設した亜鉛極を用いたニッケルー亜鉛蓄
電池お１及び亜鉛活物質表面に何ら他の層を配設してい
ない亜鉛極を用いたニッケルー亜鉛蓄電池ｔＮｌを作製
した。
表
第２図は上記電池（Ａｔ乃至（勺のサイクル特性図であ
り、０．２５０の電流で５時間充電した後２Ｃ電流で放
電し電池電圧が１．、ＯＶに達する時点で放電を停止す
るというサイクル条件で充放電を繰り返し、各電池の初
期容量を１００としてサイクツ−の経過に伴う容量の変
化を示している。尚、第２図中の斜線部分は、この範囲
内に電池囚乃至翰の特性が集中したことを示している。
り、０．２５０の電流で５時間充電した後２Ｃ電流で放
電し電池電圧が１．、ＯＶに達する時点で放電を停止す
るというサイクル条件で充放電を繰り返し、各電池の初
期容量を１００としてサイクツ−の経過に伴う容量の変
化を示している。尚、第２図中の斜線部分は、この範囲
内に電池囚乃至翰の特性が集中したことを示している。
本発明電池因乃至（Ｋｌは何れも比較電池（Ｌ＋（財）
及び（Ｎ＋よりサイクル寿命が向上している。これは本
発明電池因乃至西では亜鉛活物質層表面に湿潤剤を含有
する混合物層を配設しているために、電解液の供給不足
による不活性化が抑制され、また、充放電を繰り返すこ
とにより混合物層中の金属亜鉛が活物質層表面に電着し
、この亜鉛が活物質層と一体化した骨格を形成し、湿潤
剤を活物質中に保持してサイクルが経過しても湿潤剤の
効果が維持されたからである。
及び（Ｎ＋よりサイクル寿命が向上している。これは本
発明電池因乃至西では亜鉛活物質層表面に湿潤剤を含有
する混合物層を配設しているために、電解液の供給不足
による不活性化が抑制され、また、充放電を繰り返すこ
とにより混合物層中の金属亜鉛が活物質層表面に電着し
、この亜鉛が活物質層と一体化した骨格を形成し、湿潤
剤を活物質中に保持してサイクルが経過しても湿潤剤の
効果が維持されたからである。
また、第２図では明らかではないが、本発明型池中特性
の一番優れたのは電池（Ｆ）であり、はとんど差がなく
次に電池（′ＰＪがまたその次に電池Ｏ）が優れた特性
を示していた。このように電池「）及び（Ｅｌが優れる
のは酸化ジルコニウム及び酸化チタンが他の湿潤剤に比
ベイオン伝導性に優れるためと考えられ、電池ｔＧｌが
優れたのはアセチレンブラックが高い含液性を有するの
に加え、電子伝導性が良好であるため、混合物層での亜
鉛の酸化還元反応が円滑に行なわれ、活物質層表面の亜
鉛と混合物層の亜鉛の一体化がスムーズに行なわれて活
物質層と混合物層の密着性が向上したためと考えられる
。このようにアセチレンブラックを用いた場合の特性が
、他のカーボンを用いた場合の特性より優れているのは
、アセチレンブラックが高い含液性を持ち、不純物をほ
とんど含まないことに起因すると考えられるが、含液性
の高いケッチンブラックを用いた場合の特性がアセチレ
ンブラックを用いた場合に比べて劣るのは、ケッチンブ
ラックがその特殊な中空を有する粒子構造のため、含液
量の大部分が中空部に吸収され有効利用できないためと
考えられる。また他のカーボンはアセチレンブラック及
びケッチンブラックより含液性が小さいためサイクル特
性が劣ったものと考えられる。
の一番優れたのは電池（Ｆ）であり、はとんど差がなく
次に電池（′ＰＪがまたその次に電池Ｏ）が優れた特性
を示していた。このように電池「）及び（Ｅｌが優れる
のは酸化ジルコニウム及び酸化チタンが他の湿潤剤に比
ベイオン伝導性に優れるためと考えられ、電池ｔＧｌが
優れたのはアセチレンブラックが高い含液性を有するの
に加え、電子伝導性が良好であるため、混合物層での亜
鉛の酸化還元反応が円滑に行なわれ、活物質層表面の亜
鉛と混合物層の亜鉛の一体化がスムーズに行なわれて活
物質層と混合物層の密着性が向上したためと考えられる
。このようにアセチレンブラックを用いた場合の特性が
、他のカーボンを用いた場合の特性より優れているのは
、アセチレンブラックが高い含液性を持ち、不純物をほ
とんど含まないことに起因すると考えられるが、含液性
の高いケッチンブラックを用いた場合の特性がアセチレ
ンブラックを用いた場合に比べて劣るのは、ケッチンブ
ラックがその特殊な中空を有する粒子構造のため、含液
量の大部分が中空部に吸収され有効利用できないためと
考えられる。また他のカーボンはアセチレンブラック及
びケッチンブラックより含液性が小さいためサイクル特
性が劣ったものと考えられる。
尚、上記実施例に於いて湿潤剤と亜鉛活物質を分散する
溶剤としてエタノールを示したが、他にアセトン、メタ
ノールなどの低沸点を有する有機溶剤を用いてもよく、
水を用いることも可能である。
溶剤としてエタノールを示したが、他にアセトン、メタ
ノールなどの低沸点を有する有機溶剤を用いてもよく、
水を用いることも可能である。
（ト） 発明の効果
本発明のアルカリ亜鉛蓄電池は、亜鉛または酸化亜鉛の
ような亜鉛活物質を主体とする活物質層の表面に、湿潤
剤と亜鉛活物質とからなり結着剤を含有しない混合物を
配設してなる亜鉛極を備えたものであるから、湿潤剤の
存在によって高率放電時などに於ける電解液不足が抑制
され不活性化を抑えることができ、また、充放電を繰り
返すことにより混合物中の亜鉛が活物質層表面に電着し
活物質層と混合物層の密着性が高まると共に、混合物層
中に亜鉛の骨格が形成されこの骨格内に湿潤剤が保持さ
れるため、混合物層及び混合物層中の湿潤剤の脱落が抑
えられ、より長期にわたって前記不活性化を抑制するこ
とができサイクル特性が向上する。
ような亜鉛活物質を主体とする活物質層の表面に、湿潤
剤と亜鉛活物質とからなり結着剤を含有しない混合物を
配設してなる亜鉛極を備えたものであるから、湿潤剤の
存在によって高率放電時などに於ける電解液不足が抑制
され不活性化を抑えることができ、また、充放電を繰り
返すことにより混合物中の亜鉛が活物質層表面に電着し
活物質層と混合物層の密着性が高まると共に、混合物層
中に亜鉛の骨格が形成されこの骨格内に湿潤剤が保持さ
れるため、混合物層及び混合物層中の湿潤剤の脱落が抑
えられ、より長期にわたって前記不活性化を抑制するこ
とができサイクル特性が向上する。
第１図は本発明のアルカリ亜鉛蓄電池の断面図、第２図
は本発明電池Ａ）乃至叫と比較電池（匂（財）及びＩＮ
Ｉのサイクル特性図である。 （１）・・・亜鉛極、（２）・・・湿潤剤と亜鉛活物質
とからなる混合物層、（３）・・・亜鉛活物質層、（４
）・・・ニッケル極、（５）・・・セパレータ、（６）
・・・保液層。
は本発明電池Ａ）乃至叫と比較電池（匂（財）及びＩＮ
Ｉのサイクル特性図である。 （１）・・・亜鉛極、（２）・・・湿潤剤と亜鉛活物質
とからなる混合物層、（３）・・・亜鉛活物質層、（４
）・・・ニッケル極、（５）・・・セパレータ、（６）
・・・保液層。
Claims (3)
- （１）亜鉛活物質を主体とする活物質層の表面に、湿潤
剤と亜鉛活物質とからなり結着剤を含有しない混合物層
を配設してなる亜鉛極を備えたアルカリ亜鉛蓄電池。 - （２）前記湿潤剤がマグネシウム、アルミニウム、イッ
トリウム、ケイ素、チタン、ジルコニウム、ストロンチ
ウム、バリウム、ゲルマニウム、錫及びハフニウムから
なる群から選ばれた少なくとも一種の酸化物または水酸
化物である特許請求の範囲第（１）項記載のアルカリ亜
鉛蓄電池。 - （３）前記湿潤剤がカーボンである特許請求の範囲第（
１）項記載のアルカリ亜鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60160711A JPS6222369A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60160711A JPS6222369A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6222369A true JPS6222369A (ja) | 1987-01-30 |
Family
ID=15720816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60160711A Pending JPS6222369A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6222369A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0173793U (ja) * | 1987-11-05 | 1989-05-18 | ||
| JPH01266446A (ja) * | 1988-04-18 | 1989-10-24 | Yazaki Corp | 天井輻射パネル |
| JPH0311579A (ja) * | 1989-06-08 | 1991-01-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パネルヒータ |
| US20100203345A1 (en) * | 2007-11-19 | 2010-08-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Electrical-discharge surface-treatment electrode and metal coating film formed using the same |
| US9525166B2 (en) | 2011-07-28 | 2016-12-20 | Gs Yuasa International Ltd. | Negative electrode for alkaline secondary battery, outer case for alkaline secondary battery and alkaline secondary battery |
-
1985
- 1985-07-19 JP JP60160711A patent/JPS6222369A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0173793U (ja) * | 1987-11-05 | 1989-05-18 | ||
| JPH01266446A (ja) * | 1988-04-18 | 1989-10-24 | Yazaki Corp | 天井輻射パネル |
| JP2505246B2 (ja) * | 1988-04-18 | 1996-06-05 | 矢崎総業株式会社 | 天井輻射パネル |
| JPH0311579A (ja) * | 1989-06-08 | 1991-01-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パネルヒータ |
| US20100203345A1 (en) * | 2007-11-19 | 2010-08-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Electrical-discharge surface-treatment electrode and metal coating film formed using the same |
| US8372313B2 (en) * | 2007-11-19 | 2013-02-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Electrical-discharge surface-treatment electrode and metal coating film formed using the same |
| US9525166B2 (en) | 2011-07-28 | 2016-12-20 | Gs Yuasa International Ltd. | Negative electrode for alkaline secondary battery, outer case for alkaline secondary battery and alkaline secondary battery |
| US9748560B2 (en) | 2011-07-28 | 2017-08-29 | Gs Yuasa International Ltd. | Negative electrode for alkaline secondary battery, outer case for alkaline secondary battery and alkaline secondary battery |
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