JPS62274554A - 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】 ３、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や、銀−亜鉛蓄電池など
のように、負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。

（ロ）従来の技術 負極活物質として用いられる亜鉛は単位ｉｉ量当りのエ
ネルギー密度が大きく、且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徴のある電池
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、放電時に
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
通し正極に接触してＩｔ／ｌｌ！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、電池のサイクル特性を改善する従来
技術として例えば持開昭５９−１８９５６２号公報には
タリウムの酸化物または水酸化物と、インジウムの酸化
物または水酸化物を亜鉛活物質に対し総ｊｌｔ〜１５重
量％添加、含膚させるとサイクル特性の大幅な向上が得
られることが開示されている。しかしながらこれらの添
加剤ではやはりサイクル数が進むと電気化学的に不活性
な亜鉛化合物が亜鉛極表面を緻密に覆い始め、有効電極
面積が少なくなりまた電極厚み方向の充放電深度も浅く
なって電極容量が著しく低下し、ひいては電池容量が少
なくなって電池寿命となる。

また高負荷放電サイクルを行うと電池容量の低下は顕著
となり、サイクル数が少なくなる。つまりこれらはアル
カリ亜鉛蓄を池の亜鉛極において高負荷放電を行うと亜
鉛活物質表面への○Ｈ−の供給速度が遅くなり、ＯＨ−
の消費の速度とのバランスがくずれ容量が低下すること
が知得きれ、坊らに亜鉛極表面に緻密な不活性亜鉛化合
物が生成すると亜鉛極厚み方向の内部へのＯＨ−の供給
速度が遅くなり著しく容量が低下するということにもと
つくものである。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明は、インジウム化合物とタリウム化合物を含む亜
鉛極の表面に電気化学的な亜鉛化合物が緻密に生成する
ことを抑制し、さらに高負荷放電においてもサイクル特
性に優れたアルカリ亜鉛蓄電池を得んとするものである
。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は、亜鉛活物質、及び添加剤としてのインジウム
化合物とタリウム化合物と水酸化セシウムを含有させた
亜鉛極を用いることを特徴とするものである。

前記水酸化セシウムの添加量は、前記亜鉛活物質に対し
て０．５〜２重量％とするのが好ましい。

尚、添加せるインジウム化合物およびタリウム化合物は
酸化物もしくは水酸化物の形態として添カ目するのが良
く、その添加量は亜鉛活物質に対して１〜１５重量％と
するのが望ましい。

（ホ）作用 水酸化セシウムは他の水酸化アルカリ例２−ば水酸化カ
リウムや水酸化リチウｌ、などに比し゛Ｃアルカリ強度
の強い物質である。そのため水酸化セシウムが電極活物
質中に含まれていると、電解液からのＯＨ−の供給が遅
くなった場合亜鉛活物質の近くに存在する水酸化セシウ
ムからＯＨ−が円滑に供給される。したがって高負荷放
電を行った場合においてもＯＨ−の供給不足による容量
低下を抑制することができる。またサイクル数が進行し
て亜鉛極表面に緻密な不活性亜鉛化合物が生成し亜鉛＃
ｆＡｗ、み方向の内部への電解液からのＯＨ−の供給速
度が遅くなったとしても、亜鉛活物質中に含有せろ水酸
化セシウムによりＯＨ−が円滑に供給され容量低下を抑
制しうる。

（へ）実施例 実施例１ 亜鉛活物質として酸化亜鉛８９重量部、金属亜鉛１０重
量部と、添加剤として水酸化インジウム５重量部、酸化
タリウム５重量部、水醜化セシウム１！！量部（これは
亜鉛活物質に対し１重量％に相当する）と、結着剤とし
てのフッ素樹脂２．５重量部を混合した粉末に水を加え
混練を行った。その後ローラにより圧延しで、シート状
活物質を作製し、これをパンチングメタル集電体に付着
させる。そして加圧成型した後、乾燥して亜鉛極を得た
。この亜鉛極と公知の焼結式ニッケル極とヤパレータを
用い巻回して渦巻状電極体を得、電池缶を挿入し、酸化
亜鉛を飽和させた３０％水θ化カリウム溶液を電解液と
して注液を行い封口した。この本発明電池を（Ａ）とす
る。

実施例２ 亜鉛活物質としての酸化亜鉛を８９．５重量部と、添加
剤としての水酸化セシウムの添加量を０５重量部（これ
は亜鉛活物質に対して０．５重量％に相当）とした他は
実施例１と同一の本発明電池（Ｂ）を得た。

実施例３ 亜鉛活物質として酸化亜鉛を８８重景品と、添加剤とし
ての水酸化セシウムの添カロ量を２重量部くこれは亜鉛
活物質に対して２重段％に相当）とした他は実施例１と
同一の本発明電池／　Ｃ）を得た。

比較例１ 亜鉛活物質として酸化亜鉛を９０重置部と、添カロ剤と
して水酸化セ〉ラムは用いず、水酸化インジウムを５重
量部、酸化タリウムを５重量部を添加した他は実施例１
と同一の比較電池（Ｄ）を得た。

比較例２ 添カロ剤として酸化タリウムは用いず、水酸化インジウ
ムを５重量部、水酸化セシウムを１重量部を添カロした
他は実施例１と同一の比較電池（Ｅ）を得た。

比較例３ 添加剤として水酸化インジウムは用いず酸化タリウムを
５重量部、水酸化セシウムを１重量部を添加した他は実
施例１と同一の比較電池（Ｆ＞を得た。

比較例４ 亜鉛活物質として酸化亜鉛を８５重量部と、添加剤とし
て水酸化セシウムを５重量部（これは亜鉛活物質に対し
て５重量％に相当する）、水酸化インジウ１１を５重量
部、酸化タリウムを５重量部を添加した他は実施例１と
同一の比較電池（Ｇ）を得た。

比較例５ 亜鉛１６物質として酸化亜鉛を８８重量部と、添加剤と
して水酸化セシウムの代りに水酸化カリウムを２重量部
（これは亜鉛活物質に対し２重１％に相当する）、水酸
化インジウムを５重量部、酸化タリウムを５重量部を添
加した他は実施例１と同一の比較電池（Ｈ）を得た。

これら（Ａ）〜（Ｈ）の電池を用いサイクルテストを行
った。ナイクルテストは４００ｍ　Ａで５時間充電しそ
の後直ちに２Ａで電池電圧が１．ＯＶに達する迄放電す
るという条件で充放電池繰返し行い、を池放電容量が初
期の容量の６０％以下になった時点をサイクル数とする
ものである。

先ず第１ｔｙＪは本発明電池（Ａ）と、比較電池（Ｄ）
〜（Ｆ）のサイクル数を比較したものである。：れより
水酸化セシウムの添加の効果は水酸化インジウムと酸化
タリウムの存在下において初めて得られる特有の効果で
あることがわかる。

次に第２図に本発明電池＜Ｃ＞と比較電池（Ｈ）のサイ
クル数を示す。いずれもアルカリ金属の水酸化物を添加
しているにもかかわらずサイクル数が異なるのはアルカ
リ金属水酸化物のアルカリ強度が異なることに起因する
。つまり水酸化セシウムは水酸化カリウムに比してアル
カリ強度が犬であるためＯＨ−の供給が円滑に進行する
。その結果として、水酸化カリウムよりアルカリ強度の
強い水酸化セシウムの方がサイクル特性の向上が得られ
るのである。

またこのサイクル数の差は活物質混線物の硬きの違いに
よってももたらされる。１を極組成の混合粉末に水を加
え混練を行った時の混練物の硬きをカードメータを用い
て測定を行うと、添加物として水酸化セシウムを用いた
場合には混練物の硬さが約１．Ｏｘ　１０’ｄｙｎｅ／
ｃｍ’、添加剤として水酸化カリウムを用いた場合には
混練物の硬さが約０．１８Ｘ１０”ｄｙｎｅ／　ＣｌＴ
ｌ　’となる。この水酸化カリウム混線物が柔らかい値
を示す理由は明らかではないが、水酸化カリウムの添加
によってフン素樹脂の繊維化が悪くなり歌かい混練物と
なると考えられる。

フッ素樹脂の繊維化が悪いと亜鉛活物質を強く保持する
ことができず、亜鉛極の形状変化が大きくなりサイクル
数が短くなる。したがって水酸化セシウムを用いるのが
良い。

次に添カロ剤としての水酸化セシウムの添加量を種々変
化浮せたときのサイクル数を比較したものを第３図に示
す。これより水酸化セシウムの添加１は亜鉛活物質に対
して０５〜２重染％とするのが好ましい。

２重量％より多量に含有させると水酸化セシウムが電解
液中の水を多く引きよせることになるので活物質中にお
ける電解液の水の肚が少なくなり亜鉛極中の活物質の利
用ぶが低下十乙ので→ノイクル数が劣化するため好まし
くない。

（ト）発明の対果 上述した如く亜鉛極の添加剤としてインーノウム化合物
とタリウム化合物と水酸化セシウムを用いることにより
、サイクル特性にすぐれ、特に高負荷放電のすぐれたア
ルカリ亜鉛蓄電池が得られその工業的価値はきわめて大
きい。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は種々の添加剤を用いｔこ電池のサイクル数
比較図であり、第３図は水酸化セ／ウム添力ｒ１ｇｋを
変化させた種々電池のザイ！フル数比較図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）亜鉛活物質、及び添加剤としてのインジウム化合
   物とタリウム化合物と水酸化セシウムを含有させた亜鉛
   極を用いるアルカリ亜鉛蓄電池。
2. （２）前記水酸化セシウムの添加量が前記亜鉛活物質に
   対して０．５〜２重量％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。