JPS63126163A - アルカリ蓄電池 - 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】 （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
亜鉛極を備えたアルカリ蓄電池に関するものである。

（ロ）従来の技術 負極活物質に亜鉛を用いたアルカリ蓄電池はエネルギー
密度が高く、安価である利点を右下る。

しかし亜鉛極は可溶性電極であり、充放電反応で亜鉛が
溶出、析出を緑り返すものであるため、充放電サイクル
の進行とともに極板形状が変化したり、又充電時には亜
鉛が均一に電析せず樹枝状に生長し、この樹枝状亜鉛が
セパレータを貫通してしまうという欠点があった。これ
を改善するために特開昭５７−７０６３号公報及び特公
昭５４−２５２１７号公報に記載きれたように、粒径数
〃の水酸化カルシウムの粉末を亜鉛活物質中に均一に混
合することによって得た亜鉛極を用いることで、放電に
伴って亜鉛極から溶出する亜鉛酸イオンを亜鉛酸カルシ
ウムＣａＺｎ（ＯＨ）４の形で固定することが提案され
ている。この亜鉛酸カルシウムの生成は亜鉛極中に添加
した水酸化カルシウムを核として反応が進行するため、
生成した亜鉛酸カルシウムの粒径は、添加した水酸化カ
ルシウムの粒径によって決定される。よって従来の数μ
の水酸化カルシウムを用いた場合、サイクル数の進行に
伴って亜鉛酸カルシウムが高密度化して電解液の亜鉛極
内部への拡散を阻害するので、亜鉛極の利用率が低下し
、電池特性の低下をもたらすという問題がある。

くハ〉　発明が解決しようとする問題点本発明は前記問
題点に鑑みなされたものであって、樹枝状亜鉛の生長を
抑え、更には亜鉛酸カルンウムの高密度化を抑制した亜
鉛極を備え、サイクル特性に優れたアルカリ＃電池を提
供せんとするものである。

〈ニン　問題点を解決するための手段 本発明は亜鉛極への添加剤として、粒径５ｏμ〜２５０
μの水酸化カルシウムを用いることを要旨とするも■で
ある。尚、亜鉛極の活物質は酸化亜鉛、イ）シ＜は酸化
亜鉛と金属亜鉛の混合物を用いることができる。

（ホ）作用 亜鉛極において溶出する亜鉛酸イオンを亜鉛酸カルシウ
ムの形で固定する場合、亜鉛酸イオ〉と水散化カルシウ
ムの反応が水酸化カルシウムの粒子を咳として進行する
ので、生成する亜鉛酸カルシウムの粒径は最初に流加す
る水酸化カルシウムの粒径によって決定される。ここで
添加せる水酸化カルシウムの粒径を５０μ〜２５０μの
範囲に制限することにより、亜鉛酸カルシウムの高密度
を因とする亜鉛極内への電解液拡散の低下を抑制判るこ
とができる。尚、５０μより小さい粒径の水酸化カルシ
ウムを用いた場合、サイクル数の進行に伴ない亜鉛酸カ
ルシウムが高密度化し、亜鉛極内への電解液の拡散が低
下するので′電池特性が劣化する。また一方、粒径が２
５０μよりも大きいと水酸化カルシウム粒子間のずさ間
が大きくなって亜鉛酸イオンの透過が容易となり、水酸
化カルシウムによる亜鉛酸イ°オンの固定が十分に発揮
できなくなる。

（へ）実施例 〔実施例１〕 活物質としての酸化亜鉛粉末４５重１部及び金属亜鉛粉
末４５重量部と、水素過電圧を上げるだめの酸化水銀５
重量部と、添加剤としての粒径５０ｓ〜２５０μの水酸
化カルシウム５！ｒｒｉＬ３６（活物質に対する比）、
膨張黒鉛２重量％（同〉及びリグニンスルボン酸カルシ
ウム０．５重量％（同）を用いて十分に混合した後、ポ
リテトラフルオロ、ニチレンディスバージｄン５重身部
と水を加λて混線し、活物質ペーストを得た。このペー
ストをローラーにて圧延し、シート状にしたものをパン
チングメタル集電体の両面に配設して加圧成型したのら
、乾燥して本発明の亜鉛極を得た。この亜鉛極を用い、
公知の焼結式ニッケル極と組み合わせてＱｊニサｆズの
ニッケルー亜鉛蓄電池を得、本発明電池Ａとした。第１
図は本発明電池の縦断面図であり、１は一ツケル極、２
は粒径５０μ〜２５０μの水酸化力ルンウムを添加した
亜鉛極であり、これらは多層セパレータ３を介して渦巻
状に捲回されて′ｉｌ極群を構成している。これらの亜
鉛極２、ニッケルａｉｌ及びセパレータ３には苛性カリ
水溶液からなるアルカリ電解液が保持きれており、電池
内には遊離の電解液が殆んど存在しない構成となっ℃い
る。

また４は陰極端子兼用の電池缶、５はガス抜き機ｍ　（
図示せず）を具備した陽極端子兼用の封口体であり、こ
れらはそれぞれ亜鉛極２、ニッケル極１に１気的に接続
きれている。尚、６は絶縁パフキングである。

〔比較例１〕 粒径５〜４５μの水酸化カルシウムを用いた他は実施例
１と同様して得た亜鉛極を用い、比較電池Ｂを得た。

〔比較例２〕 粒径３００ｐ〜６００μの水酸化カルシウムを用いた他
は実施例１と同様にして得た亜鉛極を用い、比較電池Ｃ
を得た。

これらの電池を用い３６０ＩＩＩＡの電流で５時間充電
した後、３６０ｍＡで電池電圧が１．ＯＶに達するまで
放電するという条件で充放電サイクルを繰り返した時の
、サイクル特性を比較した。第１図は、この結果の電池
のサイクル特性比較図である。

これより比較電池Ｂ及び比較電池Ｃでは２５０サイクル
で容量が低下４−るのに対して、本発明電池Ａは３００
サイクル以上の優れたサイクル特性を示すことがわかる
。

これは比較電池Ｂの亜鉛極においては、充放賞サイクル
の進行に伴って亜鉛酸カルシウムが高密度化し、電解液
の肉部拡散が阻害きれるのでサイクル特性が低下する。

また比較電池Ｃの亜鉛極においては、添加量る水酸化カ
ルシウムの粒径が３００〃〜６００ｐと大きく、粒子間
のすき間が粗になり亜鉛酸イ・オンが容易に透過して、
亜鉛酸イオンが亜鉛酸カルシウムの形で固定されにくく
、亜鉛極の変形の抑制効果が十分に発揮されなかったも
のである。これらに対し本発明電池Ａの亜鉛極において
は、イ悉加せる水酸化カルシウムの粒径が５０μ〜２５
０μであってサイクル数の進行に伴い、生成した亜鉛酸
カルシウムの粒径が高密度化されにくい状態にあるので
、長期に亘るサイクル性能が発揮きれたものと考えられ
る。

次に亜鉛活物質に対する粒径５０ｐ〜２５０μの水酸化
カルシウムの添加量を３重量％とした亜鉛極を用いた以
外は、実施例１と開環の電池りを作成した。また前記と
同様にして粒径５０μ〜２５０μの水酸化カルシウムの
添加量を１０重量％、２０重量％、３０！　！　’！≦
及び無添加の亜鉛極を得、それぞれ電池Ｅ、電池Ｆ、電
池Ｇ及びＴＬ池Ｈを作製した。

これらの電池Ｄ−Ｈ及び実施例１で寿た電池Ａを用いて
、前記と同様の充放電サイクルテストを行い、電池放電
容量のサイクル変化を調へた。この結果を第３図に示す
。

これより粒径が５０μ〜２５０μの水酸化カルシウムを
３重量％〜２０重量％添加した電池ＡおよびＤ〜Ｆの特
性が優れている。したがって粒径５０μ〜２５０μの水
酸化カルシウムの好ましい添加はは亜鉛活物質に対し３
重量％〜２０重量％であるここが理解される。尚、水酸
化カルシウムの添加量が３重量％よりも少なくなると、
亜鉛活物質に対し水酸化カルシウムの量が不足し、充分
に亜鉛酸カルシウムを固定できなくなり、また添加量が
２０重量％よりも多いと、亜鉛極表面に亜鉛酸カルシウ
ムが多く生成して亜鉛極表面を閉そくし、電解液の拡散
を低下させると共に、亜鉛活物質量が減少するため、亜
鉛極の反応性が低下し、ナイクル寿命が短くなるものと
考えられる。

（ト）発明の効果 本発明によれば亜鉛極に粒径５０μ〜２５０μの水酸化
カルシウムを添加しているので、充放電サイクルの進行
に伴なう亜鉛酸カルシウムの高密度化が抑制されると共
に、亜鉛極の変形、樹枝状亜鉛生長が抑制されるので、
かかる亜鉛極を用いたアルカリ亜鉛蓄電池は長期に亘っ
て優れたサイクル特性を発揮することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はオ１発明電池の縦断面図、第２図は電池のサイ
クル特性比較図、第３図は水酸化カルシウムの添加量を
変化移せたとさの電池のサイクル特性比較図である。 １・・・ニッケル極、２・・・亜鉛極、３・・・セパレ
ータ、４・・・電池缶、５・・・封口体、６・・・バッ
キング、Ａ、Ｄ、Ｅ、Ｆ・・・本発明電池、Ｂ、Ｃ，Ｇ
、Ｈ・・・比較電池。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）正極と、亜鉛極と、アルカリ電解液を備えるもの
   であって、前記亜鉛極の添加剤として粒径５０μ〜２５
   ０μの水酸化カルシウムを用いることを特徴とするアル
   カリ蓄電池。
2. （２）前記水酸化カルシウムの添加量が、前記亜鉛極の
   活物質に対して３重量％〜２０重量％であることを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載のアルカリ蓄電池
   。