JPS62243253A - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、ニッケルー亜鉛蓄電池や銀−亜鉛蓄電池な
どのように、陰極に亜鉛極を用いたアルカリ亜鉛蓄電池
に関するものである。

〈従来の技術〉 上記亜鉛極で活物質として用いられている亜鉛は、単位
重旧当りのエネルギー密度が大きく且つ安価であるとい
う利点があり、このような亜鉛極を有してなる上記アル
カリ亜鉛蓄電池は、高エネルギー密度で作動電圧が高い
等の特長ある電池としての期待が大きい。

ところが、この種のアルカリ亜鉛蓄電池では、放電■４
に亜鉛がアルカリ電解液中に溶出して生じた亜鉛酸イオ
ンが充電時には亜鉛極表面に樹枝状あるいは海綿状に電
析し成長するので、充放電の繰返しによりこの電析亜鉛
がセパレータを貫通し陽極に接触して電池内部短絡を引
き起こしたりあるいは亜鉛極表面が高密度化して電池放
電容量が低下する結果、電池のサイクル寿命が非常に短
いという欠点がある。

この欠点に対処し、電池のサイクル寿命を改善する従来
技術として、例えば特公昭５４−９６９６号公報に開示
されているように、亜鉛活物質の利用率を上げる働きを
するカドミウム、鉛、インジウム、スズ等の金属と共に
、亜鉛極中に水酸化カルシウムを添加・含有させること
が提案されている。そしてこの構、成とすれば、亜鉛の
放電生成物である上記亜鉛酸イオンはこの水酸化カルシ
ウムと反応して不溶化合物である亜鉛酸カルシウムＣａ
Ｚｎ（０１−１＞４となって亜鉛極中に固定されるので
、放電時の亜ｔ？Ｊ！！２イオンの溶出・逸散が抑制さ
れ、充放電に伴う電析亜鉛の生長や亜鉛極表面の高密度
化が効果的に防止されてアルカリ蓄電池の長寿命化が図
れる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、本発明者の研究によれば、上記水酸化カ
ルシウムの亜鉛極への添加・含有は成程放電時における
上記亜鉛酸イオンの固定によって電池特性向上に寄与す
る働きがあるものの、放電時に生成した亜鉛酸カルシウ
ムが充電サイクルで元の亜鉛と水酸化カルシウムとに戻
る分解反応がいささか起きにくいことがあるという問題
があることがわかった。つまり、常温あるいは高温環境
下でしかも低率電流値で上記充電を行なう場合は差程で
はないが、４時間率以上の高率電流値で急速充電する場
合、あるいは低温環境下で上記充電を行なう場合、上記
分解反応が顕著に起こりにくくなる。特に、水酸化カル
シウムを添加した亜鉛極で構成されるアルカリ蓄電池を
温度１５℃以下の低温環境下で充電した場合には、水酸
化カルシウムを添加しない亜鉛極を有するものに較べて
亜鉛極の過電圧が大きくなって充電時の電池電圧が上昇
することから、このような充電を電池サイクルで繰り返
していくと亜鉛極の劣化が早められて、結局、水酸化カ
ルシウムを添加しない時よりもサイクル寿命が短くなっ
てしまう。

尚、上記特公昭５４−９６９６号公報に記載されている
カドミウム、鉛、インジウム、スズ等は、充電時に金属
に還元されて亜鉛極中に導電性の多孔状骨格を形成し、
亜鉛極の電導性を増大させで亜鉛活物質の利用率を上げ
る働きはするが、上記分解反応を促進させる働きはしな
いことが知得されている。

〈問題点を解決する。ための手段〉 この発明のアルカリ亜鉛蓄電池は、亜鉛活物質、タリウ
ムあるいはタリウム化合物と水酸化カルシウムとを含ん
でなる添加剤、及び結着剤からなる混合物を亜鉛極に用
いてなり、この混合物中のタリウムあるいはタリウム化
合物、水酸化カルシウムの含有聞を混合物に対してそれ
ぞれ０．５〜５重量％、５〜２０＠母％としたことを要
旨とする。

〈作　用〉 亜鉛極中に水酸化カルシウム及びタリウムあるいはタリ
ウム化合物をそれぞれ上記範囲内で添加・含有させるこ
とにより、急速充電や低温環境下での充電時における前
記分解反応が促進されて電池特性が著しく改善される。

タリウムあるいはタリウム化合物の添加が何故このよう
な効果があるのかその詳細な理由は明確ではないが、お
よそ次の理由に依るものと考えられる。即ち、タリウム
あるいはタリウム化合物のアルカリ電解液中での溶解種
はＴぶ１というカチオンである。そして、このＴβ１の
存在のもとて放電時において水酸化カルシウムと亜鉛酸
イオンとが反応して亜鉛酸カルシウムが生成される際に
は、亜鉛酸カルシウムに混って亜鉛酸タリウムなる物質
が一緒に生成すると共に、次の充電反応においてはこれ
らの放電生成物から充電によって水酸化カルシウムと亜
鉛−タリウム合金とが生成するものと考えられる。

そして、亜鉛酸カルシウムと亜鉛酸タリウムとの混合物
を含む亜鉛極を充電する場合の方が、亜鉛酸カルシウム
を含むが亜鉛酸タリウムの混らない亜鉛極を充電する場
合に較べて、充電反応がスムーズに進行して亜鉛極は充
電され易くなり、急速充電や低温下での充電時にも前記
分解反応が促進されるものと推察される。

前記したカドミウム、鉛、インジウム、スズ等はアルカ
リ電解液中での溶解種がアニオンであることから、タリ
ウムやタリウム化合物のような上記効果はないものと考
えられる。

〈実施例〉 実施例１゜ 第１表に示した組成の混合物を用いて公知の方法でペー
ス１〜式亜鉛極を種々作製した。これらの亜鉛極と公知
の焼結式ニッケル極とを夫々セパレータを介して組合せ
て作った電極体を電池箱に収納した後、アルカリ電解液
を注入してなるニッケルー亜鉛蓄電池を、それぞれの品
種（Ａ〜Ｉ）について１０個ずつ試作した。これらの電
池について、温度１５℃、４時間率の電流値で充放電サ
イクルを繰り返し行なった時の電池Ａ−１のサイクル寿
命を第１表に併せて示した。尚、電池放電容量が初期容
品の２／３になったところを電池寿命とし、それぞれの
品種について電池のサイクル寿命は１０個の平均値とし
て示した。

第１表 上表並びに以下の８表において、混合物を構成する各組
成物の含有量（重量％・）は混合物の全重量に対する値
である。上表より、水酸化カルシウムと併せて用いる添
加剤として Ｔλ２０３．■、２２０などのタリウム化合物を用いた
電池Ａ、Ｂのサイクル寿命が著しく優れていることがわ
かる。

亙思■ニー 次に、水酸化カルシウムと酸化タリウムＴβ２０３の適
当な添加・含有量を調べるべく、第２表に示したように
こ杭らの含有εを種々変えた以外は実施例１と同様な電
池Ｊ−Ｐを１０個ずつ作製し、実施例１と同様に充放電
サイクル試験を行なった時の電池のサイクル寿命を第２
表に併せて示した。

第２ａ 上表より、水酸化カルシウムの含有量を５〜２０＠ｍ％
とし且つ酸化タリウムＴβ２０３の含有量を０．５〜５
．０重量％とじた亜鉛極を用いた電池Ｊ、に、Ｎ、Ｏは
３００回以上の長いサイクル寿命を示すことがわかる。

衷亙叢ニー 更に、水酸化カルシウム、酸化タリウムＴぶ２０３の含
有−をそれぞれ１０＠量％。

２．５＠伍％とした他、第３表に示した添加剤を加えた
亜鉛極を種々作製した。そして、この亜鉛極を用いた他
は実施例１と同様な電池Ｑ−Ｕを１０個ずつ作り、これ
らについて実施例１と同様に充放電サイクル試験を行な
った時の各電池のサイクル寿命を第３表に併せて示した
。

第３表 第３表の結果Ｊ：す、水酸化タリウムと酸化タリウムに
加えてインジ■クムヤスズ等の化合物を亜鉛極に添加・
含有させると電池サイクル寿命が更に延びることがわか
る。これは、前述の水酸化タリウムと酸化タリウムとの
添加の効果に加えて、インジウムなどの化合物の添加に
よって亜鉛極における活物質の電導性が向上して活物質
の利用率が高まったことに依るものと考えられる。しか
しこの場合でも、インジウムなどの化合物の添加量が多
すぎると亜鉛（鉦中の亜鉛の重量比が下がって電池特性
が低下する恐れがあるので添加量は上表程度が好ましい
。

実施例４゜ また、実施例１で作った電池Ａ〜■について、温度１５
℃、２５℃、４０’Ｃでそれぞれ上記実施例１と同じ充
放電サイクル試験を行なった時の各電池のサイクル寿命
を第４表に示した。

温度１５℃の低温下のみならず、温度２５℃の常温下、
更には温度４０℃の高温下でもサイクル特性の優れた電
池であることがわかる。

〈発明、の効果〉 以上のように構成されるこの発明のアルカリ亜鉛蓄電池
によれば、常温あるいは高温下における低率電流値での
充放電サイクル時は勿論、低温下あるいは高率電流値で
の充放電サイクル時においても亜鉛極への水酸化カルシ
ウム含有による電池９イクルの長寿命化が図れるため、
広い温度範囲で急速充電に耐えられる長寿命のアルカリ
蓄電池を提供できる。

特許出願人　　　三洋電機株式会社 代　理　人　　　　尾　　股　　行　　離開　　　　　
　　荒　　木　　友之助 −糸たネ甫〒Ｅ書（自発差出） 昭和６１年６月１９日 国

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、亜鉛活物質、タリウムあるいはタリウム化合物と水
   酸化カルシウムとを含んでなる添加剤、及び結着剤から
   なる混合物を亜鉛極に用いてなり、この混合物中のタリ
   ウムあるいはタリウム化合物、水酸化カルシウムの含有
   量を混合物に対してそれぞれ０．５〜５重量％、５〜２
   ０重量％としたことを特徴とするアルカリ亜鉛蓄電池。