JPS6326952A - 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、亜鉛極を用いてなる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、エネ
ルギー密度が高く、安価で且つ無公害である等の多くの
利点があり、このような亜鉛極を用いるアルカリ亜鉛蓄
電池は、高エネルギー密度等の特長ある電池としての期
待が大きく、多くの実用化研究がなされているものの、
未だニッケルーカドミウム蓄電池のように広く実用化さ
れるに至ってはいないのが現状である。

これは、ニッケルーカドミウム蓄電池のカドミウム極は
不溶性電極でおるのに対し、亜鉛極が可溶性電極である
ことに起因している。即ち、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、
充放電の繰返しによってこの電析亜鉛が生長し、セパレ
ータを貫通して対極に達して内部短絡を引き起こす結果
、サイクル寿命が短く、実用上満足しうろサイクル寿命
が１ｑられないのである。

アルカリ亜鉛蓄電池の４ノイクル寿命を改善するため、
電池内のアルカリ電解液旦を実質的に遊離のものがない
ように規制して亜多１）酸イオンの拡散を防止すると共
に、亜鉛極中に各種金属の酸化物や水酸化物などを添加
する技術が広く用いられている。このような添加物の１
つとして、例えば特開昭５８−１６３１６０号公報１こ
開示されているような、酸化インジウムおるいは水酸化
インジウムかおる。これらのインジウム化合物は、亜鉛
の水素過電圧を高めてアルカリ電解液中への溶出を抑え
る効果があり、これによって電析亜鉛の樹枝状の生長が
抑制されることから、これらを亜鉛］※に添加すること
でアルカリ亜鉛蓄電池のサイクル寿命が大幅に改善され
る。

そしてこれら酸化インジウム、水酸化インジウムは不良
導体であり充放電効率の低下を招くので、これらを添加
する場合は、通常、上記特開昭５８−１６３１６０号公
報に示されているように、これら化合物に加えて金属イ
ンジウムを導電剤として添加する構成としている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記した酸化インジウム、水酸化インジ
ウム、あるいは金属インジウムを添加剤として用い、こ
れらを亜鉛活物質や水などと共に混練して活物質ペース
１〜を作製した場合、これら添加剤を（１１１成する粒
子同士が混線時に凝集し、二次粒子化してしまう結果、
これら添加剤が亜鉛極内で偏在し易くなり、添加剤の利
用率が低下して電池の充放電効率低下を招いてしまうと
いう問題がある。

く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、亜鉛または酸化亜鉛
の少なくとも一方を活物質として用いてなる亜鉛極を備
え、この亜鉛極中にインジウム酸化物、インジウム水酸
化物、あるいは金属インジウムを含有させてなるアルカ
リ亜鉛蓄電池で必って、前記インジウム酸化物、インジ
ウム水酸化物、あるいは金属インジウムはその表面が二
酸化ケイ基で被覆されていることを要旨とする。

く作　用〉 上記のようにインジウム酸化物などの添加剤の表”面を
二酸化ケイ素で被覆することにより、上記混練時、この
二酸化ケイ素表面で電離して生じたシラノＷ　（Ｓ　１
−０Ｈ）が活物質ペース１〜中の水と水素結合し、これ
によってインジウム酸化物などが活物質ペース１〜中で
スムーズに分散するようになる。この結果、前記従来の
ような添加剤同士の凝集がなくなり、添加剤の偏在化を
防止することができる。

尚、インジウム酸化物などの表面の二酸化ケイ素はアル
カリ電解液中で溶解するので、インジウム酸化物などの
添加剤としての効果が１０われることはない。

〈実施例〉 以下に本発明の実施例を詳述する。

実施例１゜ 酸化亜釣粉末６０重帛％、亜鉛粉末３０小徂％とからな
る亜鉛活物質に、本発明の酸化インジウム粉末２．５重
量％並びに本発明の金属インジウム粉末２．５手伝ソロ
を添加し、更に結着剤としてフッ素樹脂粉末５重量％を
加え、十分に混合した。この混合粉末に水を加えた後、
混練して作った活物質ペーストを、ローラによりシート
状に圧延した。そして、この活物質シートを銅製の集電
体の両面に配設し、加圧成型した後に乾燥して、本発明
に係るペースト式亜鉛極を作製した。尚、上記本発明の
酸化インジウム粉末及び金属インジウム粉末は、ケイ酸
を含む水溶液中で湿式’Ｉｎ後乾燥することで、その表
面を二酸化ケイ素で被ｍ！２！！理したものである。

こうして１ワた亜鉛極を陰極に用い、これに公知の焼結
式ニッケル極を陽極として組合せ、第１図に示した構造
の単玉サイズの本発明のニッケルー亜鉛蓄電池（本発明
電池Ａ）を作った。

この図において、１は亜鉛恒、２はニッケル極であり、
これらはセパレータ３を介して渦巻状に巻回されて電極
群を形成している。また、４は１（λ極端子兼用の外装
缶、５はガス１友き機構を具備した陽極端子兼用の封口
体であり、これらは陰極端子板７、陽極端子板６によっ
てそれぞれ亜鉛極１、ニッケル極２に電気的に接続され
てい゛る。

一方、二酸化ケイ素の被覆処理をしない酸化インジウム
及び金属インジウムを用いた（ｌ！２は本発明電池Ａと
同様にしてペース１〜式亜鉛極を作り、これと公知の焼
結式ニッケル極を組合せるなどして比較用のニッケルー
亜鉛蓄電池（比較電池Ｂ）を作製した。

以上の２つの電池について、Ｏ，’２５　Ｃの電流で５
時間充電した後に０．２５　ｃの電流で電池電圧が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
を繰返した時の電池放電容量（％）のサイクル変化を調
べた。尚、電池放電容量が初期容量の５０％以下となっ
た時点で充放電サイクルを中止し、そのサイクルを電池
のサイクル寿命とした。

結果は第２図に示した通りであり、比較電池Ｂではサイ
クル劣化が大きくて３００サイクル目における電池放電
容量は僅かに６０％程度であり、サイクル寿命も３１５
サイクル程度と短いのに対し、本発明電池Ａでは、電池
放電容量は３００サイクル目においても９５％以上もの
高い値を示し、その後のサイクル劣化も比較量Ｂに較べ
てずつと小さい。

比較電池Ｂの１ｊ性が悪いのは次の理由に依るものと考
えられる。つまり、比較電池已に用いた亜鉛極では、そ
の中に添加した酸化インジウム及び金属インジウムが凝
集による二次粒子化によって偏在している。そして、初
期の充放電サイクルでは金属インジウムが存在する近傍
の酸化インジウムがまず添加剤として動き、サイクルが
進むと金属インジウムが酸化・還元を繰返しこれ自体も
添加剤として働くようになり、結果として酸化インジウ
ム及び金属インジウムの両者が添加剤として働くように
なる。このようにして電析亜鉛の樹枝状の生長が抑制さ
れるが、上記偏在により酸化インジウムなどの足が少な
い個所はこれら添加剤の効果がみられず、その個所では
亜鉛の水素過電圧が小さくなって局部的に電析亜鉛が樹
枝状に生長してしまうことから、結局、内部短絡を有効
に防ぐことができなくなってサイクル寿命が短い。

これに対して本発明電池Ａでは、酸化インジウムあるい
は金属インジウムが混練時に二次粒子化することがなく
、これら添加剤が亜鉛極仝体に均一に分散して存在する
ので、電析亜鉛の樹枝状の生長が亜鉛極仝体に亘って効
果的に抑制され、この結果良好なサイクル特性が１ｑら
れたものと思われる。

尚、以上は酸化インジウム並びに金属インジウムを亜鉛
極中に添加した場合について説明したが、水酸化インジ
ウムを金属インジウムと共に添加した場合などにおいて
も同様の効果が得られることは明らかである。

〈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、亜鉛極中における酸化インジウムなどの添加
剤の偏在化を防止し、これら添加剤を均一に亜鉛極中に
分散させることができるため、電析亜鉛の樹枝状おるい
は）角線状の電析に起因する亜鉛極の変形、並びにこの
変形に伴う内部短絡の発生を有効に防止でき、長期にわ
たって特性の優れたアルカリ亜鉛蓄電池を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例などの電池Ｉｒ４造を示した
説明図、第２図は本発明電池と比較電池のサイクル特性
を示したグラフである。 １・・・亜鉛極、２・・・ニッケル極、４・・・外装缶
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、亜鉛または酸化亜鉛の少なくとも一方を活物質とし
   て用いてなる亜鉛極を備え、この亜鉛極中にインジウム
   酸化物、インジウム水酸化物、あるいは金属インジウム
   を含有させてなるアルカリ亜鉛蓄電池であって、前記イ
   ンジウム酸化物、インジウム水酸化物、あるいは金属イ
   ンジウムはその表面が二酸化ケイ素で被覆されているこ
   とを特徴とするアルカリ亜鉛蓄電池。