JPS63245859A - アルカリ蓄電池用亜鉛極 - Google Patents
アルカリ蓄電池用亜鉛極Info
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- JPS63245859A JPS63245859A JP61292071A JP29207186A JPS63245859A JP S63245859 A JPS63245859 A JP S63245859A JP 61292071 A JP61292071 A JP 61292071A JP 29207186 A JP29207186 A JP 29207186A JP S63245859 A JPS63245859 A JP S63245859A
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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
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- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/244—Zinc electrodes
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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。
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
アルカリ蓄電池に用いられる亜鉛極に関するものである
。
アルカリ蓄電池に用いられる亜鉛極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、安価である利点を有する。
密度が高く、安価である利点を有する。
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、析出を繰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くデンドライト）、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５７−７０６
３号公報には亜鉛極表面に水酸化カルシウムを塗布する
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
ことが提案きれている。
出、析出を繰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くデンドライト）、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５７−７０６
３号公報には亜鉛極表面に水酸化カルシウムを塗布する
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
ことが提案きれている。
しかしながら、このような水酸化カルシウム層を形成す
る方法において、水酸化カルシウムの分散媒として水を
用いているので、水酸化カルシウム層形成時に水が亜鉛
活物質層内部迄浸透していき、集電体近傍の金属亜鉛活
物質が水と反応して自己放電し、水素ガスを発生する。
る方法において、水酸化カルシウムの分散媒として水を
用いているので、水酸化カルシウム層形成時に水が亜鉛
活物質層内部迄浸透していき、集電体近傍の金属亜鉛活
物質が水と反応して自己放電し、水素ガスを発生する。
この結果、この水素ガス発生の応力により亜鉛活物質層
と集電体との密着性が低下し、活物質層の剥離が生じる
。また更に、水酸化カルシウム層を形成するための増粘
剤としてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、メチルセル
ロース（Ｍ Ｃ＞、カルボキシメチルセルロース（ＣＭ
Ｃ）などを用いた場合には、亜鉛極の水素過電圧が小き
くなり充電効率が低下するという問題点がある。
と集電体との密着性が低下し、活物質層の剥離が生じる
。また更に、水酸化カルシウム層を形成するための増粘
剤としてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、メチルセル
ロース（Ｍ Ｃ＞、カルボキシメチルセルロース（ＣＭ
Ｃ）などを用いた場合には、亜鉛極の水素過電圧が小き
くなり充電効率が低下するという問題点がある。
（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、亜鉛
活物質層表面に水酸化カルシウム層を塗布した時に生じ
る集電体からの水素ガス発生を抑制し、集電体と亜鉛活
物質層の密着性を低下させることなく十分に水酸化カル
シウム層形成の効果を発揮きせると共に、亜鉛極の水素
過電圧を小さくすることなく充電効率を高めようとする
ものである。
活物質層表面に水酸化カルシウム層を塗布した時に生じ
る集電体からの水素ガス発生を抑制し、集電体と亜鉛活
物質層の密着性を低下させることなく十分に水酸化カル
シウム層形成の効果を発揮きせると共に、亜鉛極の水素
過電圧を小さくすることなく充電効率を高めようとする
ものである。
（ニ）問題点を解決するための手段
本発明のアルカリ蓄電池用亜鉛極は、酸化亜鉛と金属亜
鉛よりなる活物質を充填した電極表面に、水酸化カルシ
ウムと増粘剤とよりなるスラリーを塗着して水酸化カル
シウム層を配設するものであって、前記増粘剤としてポ
リエチレンオキサイドもしくはヒドロキシプロピルセル
ロースを用いることを要旨とするものである。
鉛よりなる活物質を充填した電極表面に、水酸化カルシ
ウムと増粘剤とよりなるスラリーを塗着して水酸化カル
シウム層を配設するものであって、前記増粘剤としてポ
リエチレンオキサイドもしくはヒドロキシプロピルセル
ロースを用いることを要旨とするものである。
（ホ）作用
亜鉛活物質層表面に、水酸化カルシウムをポリエチレン
オキサイドもしくはヒドロキシプロピルセルロースの増
粘剤に分散せしめてスラリー状にして塗着することによ
り、増粘剤の粘性によって分散媒である水が集電体近傍
迄浸透しないため、集電体近傍の金属亜鉛の自己放電が
なく、集電体から水素ガスが発生しないので、集電体と
活物質層の剥離が生じることもなく活物質層と集電体の
密着性が維持される。また増粘剤としてポリエチレンオ
キサイド、ヒドロキシプロピルセルロースを使用してい
るので、亜鉛極の水素過電圧が低下することなく、亜鉛
極の充電効率も低下せず水酸化カルシウム層形成による
亜鉛酸イオンの固定の効果が十分に発揮きれ、デンドラ
イト成長による内部ショートや極板変形を抑制しろる。
オキサイドもしくはヒドロキシプロピルセルロースの増
粘剤に分散せしめてスラリー状にして塗着することによ
り、増粘剤の粘性によって分散媒である水が集電体近傍
迄浸透しないため、集電体近傍の金属亜鉛の自己放電が
なく、集電体から水素ガスが発生しないので、集電体と
活物質層の剥離が生じることもなく活物質層と集電体の
密着性が維持される。また増粘剤としてポリエチレンオ
キサイド、ヒドロキシプロピルセルロースを使用してい
るので、亜鉛極の水素過電圧が低下することなく、亜鉛
極の充電効率も低下せず水酸化カルシウム層形成による
亜鉛酸イオンの固定の効果が十分に発揮きれ、デンドラ
イト成長による内部ショートや極板変形を抑制しろる。
（へ）実施例
〔実施例１〕
活物質としての酸化亜鉛粉末６０重量％と金属亜鉛粉末
３０重量％を用い、添加剤としての酸化水銀５重量％、
結着剤としてのフッ素樹脂粉末５重量％よりなる混合粉
末に水を加え混練し、ローラで圧延して活物質シートを
作製する。このシートを用い、鋼よりなるパンチングメ
タル集電体に付着させ、これを加圧成型後、乾燥して亜
鉛活物質層を形成した。これに５重量％のポリエチレン
オキサイド水溶液に前記水溶液と同重量の水酸化カルシ
ウムを分散させたスラリーを塗着し水酸化カルシウム層
を形成して、乾燥後、本発明による亜鉛極を得た。
３０重量％を用い、添加剤としての酸化水銀５重量％、
結着剤としてのフッ素樹脂粉末５重量％よりなる混合粉
末に水を加え混練し、ローラで圧延して活物質シートを
作製する。このシートを用い、鋼よりなるパンチングメ
タル集電体に付着させ、これを加圧成型後、乾燥して亜
鉛活物質層を形成した。これに５重量％のポリエチレン
オキサイド水溶液に前記水溶液と同重量の水酸化カルシ
ウムを分散させたスラリーを塗着し水酸化カルシウム層
を形成して、乾燥後、本発明による亜鉛極を得た。
この亜鉛極の正面図を第１図ａに示し、この亜鉛極のｘ
−ｘ’断面図を第１図すに示した。図中、１−１は銅よ
りなるパンチングメタル集電体、１−２は前述の亜鉛活
物質層であって、１−３は亜鉛活物質層上に設けられた
増粘剤を含む水酸化カルシウム層である。次にこの亜鉛
極を用いて公知の焼結式ニッケル極とを組合せて渦巻電
極体を得、公称容量４５０ｍＡＨの円筒型ニッケルー亜
鉛蓄電池（単三サイズ）を作製し、本発明電池とした。
−ｘ’断面図を第１図すに示した。図中、１−１は銅よ
りなるパンチングメタル集電体、１−２は前述の亜鉛活
物質層であって、１−３は亜鉛活物質層上に設けられた
増粘剤を含む水酸化カルシウム層である。次にこの亜鉛
極を用いて公知の焼結式ニッケル極とを組合せて渦巻電
極体を得、公称容量４５０ｍＡＨの円筒型ニッケルー亜
鉛蓄電池（単三サイズ）を作製し、本発明電池とした。
第２図は本発明電池Ａの縦断面図を示し、図中１は水酸
化力ルンウム層を形成した本発明に係る亜鉛極、２は二
ンケル極、３はセパレータであり、これらを重ねて捲回
して渦巻電極体を構成し、熱収縮チューブ８で包み、外
装缶４に挿入する。また正極用導電タブ６は封口体５に
接続され、負極用導電タブは外装缶４に接続きれてい゛
る。更に、封口体５はバッキング９を介して外装缶４の
開口部に装着され、密閉されている。
化力ルンウム層を形成した本発明に係る亜鉛極、２は二
ンケル極、３はセパレータであり、これらを重ねて捲回
して渦巻電極体を構成し、熱収縮チューブ８で包み、外
装缶４に挿入する。また正極用導電タブ６は封口体５に
接続され、負極用導電タブは外装缶４に接続きれてい゛
る。更に、封口体５はバッキング９を介して外装缶４の
開口部に装着され、密閉されている。
〔比較例１〕
前記実施例１において、増粘剤は用いず水酸化カルシウ
ムを同重量の水で分散した水溶液を塗着して水酸化カル
シウム層を形成した以外は、実施例１と同様の亜鉛極を
作成し、実施例１に基づき比較電池Ｂを得た。
ムを同重量の水で分散した水溶液を塗着して水酸化カル
シウム層を形成した以外は、実施例１と同様の亜鉛極を
作成し、実施例１に基づき比較電池Ｂを得た。
〔比較例２〕
前記実施例１において増粘剤は用いず水酸化カルシウム
を同重量のエタノールで分散させたものを塗着して水酸
化カルシウム層を形成した以外は、実施例１と同様の亜
鉛極を作成し、実施例１に基つき比較電池Ｃを得た。
を同重量のエタノールで分散させたものを塗着して水酸
化カルシウム層を形成した以外は、実施例１と同様の亜
鉛極を作成し、実施例１に基つき比較電池Ｃを得た。
これらの電池Ａ、Ｂ及びＣを用い充電電流にＣで５時間
充電後、放電電流にＣで電池電圧が１．ＯＶになる迄放
電するという条件で、電池容量が５０％以下になった時
点で電池寿命とするサイクルテストを行った。この結果
を第３図に示す。
充電後、放電電流にＣで電池電圧が１．ＯＶになる迄放
電するという条件で、電池容量が５０％以下になった時
点で電池寿命とするサイクルテストを行った。この結果
を第３図に示す。
第３図より明らかなように本発明電池Ａは比較電池Ｂ、
Ｃに比ベサイクル特性が優れていることがわかる。これ
は本発明電池Ａは水酸化カルシウム水溶液に増粘剤を含
有するので、水酸化カルシウムを含むスラリーの粘性が
上がり、前記スラリー塗着時に水が集電体近傍に浸透し
にくく、水素ガス発生による集電体と活物質の剥離がな
く、かつ亜鉛活物質層と水酸化カルシウム層の密着性が
亜鉛酸カルシウムの生成により向上するので水酸化カル
シウム層形成の効果が維持され、長期に亘って優れたサ
イクル特性が発揮されたものである。一方、比較電池Ｂ
は増粘剤を用いずに水酸化カルシウム層を形成している
ので、分散媒として用いた水が亜鉛活物質層内部迄浸透
し、集電体と接する金属亜鉛が自己放電して集電体から
水素ガスが発生し、この応力によって集電体と活物質と
が剥離するので、亜鉛極の集電効率が低下して電池容量
が低下することと、水酸化カルシウム層が増粘剤を含ま
ずに構成されているので、水酸化カルシウムが脱落しや
すくなることに起因してサイクル寿命が短くなったもの
である。また一方、比較電池Ｃにおいては、水酸化カル
シウム層形成時に分散媒としての水を使用せずエタノー
ルを用いているので、水の亜鉛活物質層内部ｌ＼の浸透
による集電体部分からの水素ガス発生がみられないもの
の、前記水酸化カルシウム層は増粘剤を含んでいないの
で強度が低く、長期に亘ってその効果を維持できなかっ
たものである。
Ｃに比ベサイクル特性が優れていることがわかる。これ
は本発明電池Ａは水酸化カルシウム水溶液に増粘剤を含
有するので、水酸化カルシウムを含むスラリーの粘性が
上がり、前記スラリー塗着時に水が集電体近傍に浸透し
にくく、水素ガス発生による集電体と活物質の剥離がな
く、かつ亜鉛活物質層と水酸化カルシウム層の密着性が
亜鉛酸カルシウムの生成により向上するので水酸化カル
シウム層形成の効果が維持され、長期に亘って優れたサ
イクル特性が発揮されたものである。一方、比較電池Ｂ
は増粘剤を用いずに水酸化カルシウム層を形成している
ので、分散媒として用いた水が亜鉛活物質層内部迄浸透
し、集電体と接する金属亜鉛が自己放電して集電体から
水素ガスが発生し、この応力によって集電体と活物質と
が剥離するので、亜鉛極の集電効率が低下して電池容量
が低下することと、水酸化カルシウム層が増粘剤を含ま
ずに構成されているので、水酸化カルシウムが脱落しや
すくなることに起因してサイクル寿命が短くなったもの
である。また一方、比較電池Ｃにおいては、水酸化カル
シウム層形成時に分散媒としての水を使用せずエタノー
ルを用いているので、水の亜鉛活物質層内部ｌ＼の浸透
による集電体部分からの水素ガス発生がみられないもの
の、前記水酸化カルシウム層は増粘剤を含んでいないの
で強度が低く、長期に亘ってその効果を維持できなかっ
たものである。
前記実施例１において増粘剤としてポリエチレンオキサ
イドを用いているが、他の増粘剤についても検討をし、
種々の増粘剤を用いて水酸化カルシウム層を形成し、得
た亜鉛極の充電効率を比較した。なお測定条件は、対極
を十分に大きなニッケル極とし、亜鉛極をにＣの電流で
５時間充電し、ＸＣ（１）電流−ｃ’０Ｖ（ＶＳ Ｈ
ｇ／Ｈｇ０）になる迄放電するというものであって、こ
の時の接続時間から放電容量を算出し、次式に基づき充
電効率を算出した。
イドを用いているが、他の増粘剤についても検討をし、
種々の増粘剤を用いて水酸化カルシウム層を形成し、得
た亜鉛極の充電効率を比較した。なお測定条件は、対極
を十分に大きなニッケル極とし、亜鉛極をにＣの電流で
５時間充電し、ＸＣ（１）電流−ｃ’０Ｖ（ＶＳ Ｈ
ｇ／Ｈｇ０）になる迄放電するというものであって、こ
の時の接続時間から放電容量を算出し、次式に基づき充
電効率を算出した。
この結果を、次表に示す。
表
この結果より、本発明に係る増粘剤であるポリエチレン
オキサイド及びヒドロキシプロピルセルロースを水酸化
カルシウム層形成時に用いた場合において、亜鉛極の充
電効率が高いことが理解される。これは前記増粘剤を用
いることで、亜鉛極の水素過電圧の低下を招がないこと
に基づくものある。他の増粘剤であるポリビニルアルコ
ール、メチルセルロ−ス を用いた場合には水素過電圧が低下し、充電効率が低下
するので、増粘剤として用いるのは好ましくない。
オキサイド及びヒドロキシプロピルセルロースを水酸化
カルシウム層形成時に用いた場合において、亜鉛極の充
電効率が高いことが理解される。これは前記増粘剤を用
いることで、亜鉛極の水素過電圧の低下を招がないこと
に基づくものある。他の増粘剤であるポリビニルアルコ
ール、メチルセルロ−ス を用いた場合には水素過電圧が低下し、充電効率が低下
するので、増粘剤として用いるのは好ましくない。
（ト） 発明の効果
本発明によれば、増粘剤としてのポリエチレンオキサイ
ド、ヒドロキシプロピルセルロースを用いているので亜
鉛極への水酸化カルシウム層形成時の集電体からの水素
ガス発生が抑制きれると共に、亜鉛極の充電効率が高く
なるので、水酸化カルシウム層形成の効果を長期に亘っ
て維持可能となり、サイクル特性に儂れたアルカリ亜鉛
蓄電池が提供でき、その工業的価値はきわめて大きい。
ド、ヒドロキシプロピルセルロースを用いているので亜
鉛極への水酸化カルシウム層形成時の集電体からの水素
ガス発生が抑制きれると共に、亜鉛極の充電効率が高く
なるので、水酸化カルシウム層形成の効果を長期に亘っ
て維持可能となり、サイクル特性に儂れたアルカリ亜鉛
蓄電池が提供でき、その工業的価値はきわめて大きい。
第１図ａは本発明による亜鉛極め正面図、第１図すは第
１図ａ亜鉛極のｘ−ｘ’断面図、第２図は本発明電池の
縦断面図、第３図は電池のサイクル特性比較図である。 １・・・亜鉛極、１−１・・・集電体、１−２・・・亜
鉛活物質層、１−３・・・水酸化カルシウム層、２・・
・二・ンケル正極、３・・・セパレータ、４・・・外装
缶、５・・・封口体、６・・・正極用導電タブ、７・・
・負極用導電タブ、８・・・熱収縮チューブ、９・・・
バッキングＡ・・・本発明電池、Ｂ、Ｃ・・・比較電池
。
１図ａ亜鉛極のｘ−ｘ’断面図、第２図は本発明電池の
縦断面図、第３図は電池のサイクル特性比較図である。 １・・・亜鉛極、１−１・・・集電体、１−２・・・亜
鉛活物質層、１−３・・・水酸化カルシウム層、２・・
・二・ンケル正極、３・・・セパレータ、４・・・外装
缶、５・・・封口体、６・・・正極用導電タブ、７・・
・負極用導電タブ、８・・・熱収縮チューブ、９・・・
バッキングＡ・・・本発明電池、Ｂ、Ｃ・・・比較電池
。
Claims (1)
- （１）酸化亜鉛と金属亜鉛よりなる活物質を充填した電
極表面に、水酸化カルシウムと増粘剤とよりなるスラリ
ーを塗着するものであって、前記増粘剤としてポリエチ
レンオキサイドもしくはヒドロキシプロピルセルロース
を用いることを特徴とするアルカリ蓄電池用亜鉛極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61292071A JPS63245859A (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | アルカリ蓄電池用亜鉛極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61292071A JPS63245859A (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | アルカリ蓄電池用亜鉛極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63245859A true JPS63245859A (ja) | 1988-10-12 |
Family
ID=17777160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61292071A Pending JPS63245859A (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | アルカリ蓄電池用亜鉛極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63245859A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0714145A1 (en) * | 1992-06-12 | 1996-05-29 | Furukawa Denchi Kabushiki Kaisha | A hydrogen-occlusion electrode and a method of manufacturing thereof |
| US5948563A (en) * | 1995-08-16 | 1999-09-07 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Sealed |
-
1986
- 1986-12-08 JP JP61292071A patent/JPS63245859A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0714145A1 (en) * | 1992-06-12 | 1996-05-29 | Furukawa Denchi Kabushiki Kaisha | A hydrogen-occlusion electrode and a method of manufacturing thereof |
| US5948563A (en) * | 1995-08-16 | 1999-09-07 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Sealed |
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