JPS6329447A - 亜鉛極 - 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−亜鉛苔電池な
どのアルカリ亜鉛蓄電池に用いられる亜鉛極に関するも
のでおる。

〈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おり、このよう
な亜鉛極を陰極とするアルカリ亜鉛蓄電池は高エネルギ
ー密度等の特長おる電池としての期待が大ぎいものの、
この種のアルカリ亜鉛蓄電池は長期のザイクル庁命が（
９にくいという欠点があり、→ノイクル寿命を改善して
実用化を図るために多くの研究がなされている。アルカ
リ亜鉛蓄電池のザイクル寿命がこのように短いのは、陰
極として用いる亜鉛極がアルカリ電解液に可溶な電極で
おることに起因している。即ち、亜鉛極においては放電
時に亜鉛がアルカリ電解液中に溶出する。そして、この
溶出により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
絡を引き起こしてしまい、またこれによって亜鉛極の形
状変化が大きくなる結果、早期４ノイクルで電池１ソ１
性が劣化し、実用上満足しうる→ノイクルリ命か得られ
ないのである。

この欠点に対処し、アルカリ亜鉛蓄電池のり一イクル寿
命を少しでも改善するため、電池内のアルカリ電解液足
を実質的に遊離のものがないように規制して亜鉛酸イオ
ンの拡散を防止する技１ホｉが従来より提案されている
。このように電解液量を規制することで、上記放電生成
物でおる亜鉛酸イオンは拡散することなく亜鉛１勇近傍
にとどまるようになるので、次の充電時には電析亜鉛か
元の位置に電着し易くなり、亜鉛の樹枝状電析が抑えら
れ、また亜鉛極の変形が緩和される結果、亜鉛極のサイ
クル寿命が抑ｔ１１されて電池のサイクル寿命が改善さ
れる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このようにアルカリ電解液量を制限して
電池を溝成した場合、低温における電池特性がかなり悪
くなってしまうという問題がおる。これは、アルカリ亜
鉛蓄電池の場合、亜鉛活物質の自然溶解を防ぐために電
解液中に酸化亜鉛を飽和させており、このために電解液
の粘度が大きく、電解液の電導度がもともとめより高く
ないことに加え、上記のように電解液を制限したことで
電導度が一層低くなってしまい、低温使用時には実用上
十分な電導度が得られないことに起因している。そして
、このような？電解液の電尋度の低下によって電極の不
活性化が起こり易くなり、活物質の利用率が著しく小さ
くなってしまうので、必要な放電特性が得られず、リイ
クル′ｌテ命が短くなってしまう。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明化は、上記問題点を解消するように険討した所、
亜鉛極の亜鉛活物質として用いる酸化亜鉛粉末の粒径を
次のように規ル１１シた時には所期の目的を達成できた
。

即ち、この発明の亜鉛極は、０．１〜０．５μｍの粒径
を有する第１の酸化亜鉛粉末２０〜８０重量％と、０．
５〜１０μｍの粒径を有づる第２の酸化亜鉛粉末８０〜
２０重Ｎ？６とを混合してなる酸化亜鉛粉末を用いたこ
とを要旨とする。

〈作　用〉 亜鉛活物質として使用する酸化亜鉛粉末としては、従来
、粒径が０．１〜０．５μｍの範囲のものが用いられて
いる。本発明では従来用いられていたこの範囲の粒径を
有する第１の酸化亜鉛粉末に、粒径０．５〜１０ｕｍの
第２の酸化亜鉛粉末を混合するようにしたものでおる。

そ、−Ｃ１第２の酸化亜鉛粉末を上記割合で混合させる
ことで、亜鉛１セ中におけるアルカリ電解Ｍ（７）通路
が適度な大きさとなり、亜鉛唖の細孔中を通るイオンの
電導度が高められる結果、低温による電導度の低下が相
当額用されて低温特性が大幅に改善される。

〈実施例〉 実施例］。

０．１〜０．５μｍの粒径の第１の酸化亜鉛粉末５０Ｉ
ｆｆ１％に、０．５Ｉｉｍより大きい所にそれぞれピー
クをもつ種々の粒径の第２の酸化亜鉛粉末５０重量％を
加えて種々の酸化亜鉛粉末を作った。この酸化亜鉛粉末
８５重量％に金属亜鉛粉末１０重Ｇ％並びに酸化カドミ
ウム粉末５重量％を加えてなる混合粉末に、水とＰＴＦ
Ｅを添加し混練して活物質ペース（−を作り、この活物
質ペース１へをニッケルメツシュの両面に圧着するなど
して種々の亜１１）極を作製した。

このようにして作った亜鉛）かを陰極とし、これに公知
の焼結式ニッケル極を陽極として組合せ、種々の密閉型
ニッケルー亜鉛蓄電池を溝成した。尚、電解液には、酸
化亜鉛を飽和させた３０重量％ＫＯＩ−１水溶液を用い
た。またセパレータには、微孔性フィルムと含液材であ
る不織布とを多層にして配したものを使用した。更に、
アルカリ電解液の注液ｍは、これらセパレータと陽極両
極が均一に濡れ、且つ遊離の電解液が実質的に存在しな
い程度とした。

以上のニッケルー亜ｍＮ電池について、０°Ｃの環境温
度で、４時間率の電流で５時間充電した後に同じく４時
間率の電流で電池電圧が１．３Ｖになるまで放電すると
いう一連の充放電サイクルを繰返して各電池のサイクル
寿命（回）を測定した。ここで、放電時において１．３
Ｖの電池電圧を３時間維持できなくなった時点、つまり
電池放電容釡が公称容量（初期容但）の７５％以下とな
ったところを電池サイクル寿命とした。結果は第１図に
示した通りでおる。この図において点線は、亜鉛・ｉ※
中に用いる酸化亜銘扮末として、０．１〜０．５μｍの
粒径のものが１００重足％でおる酸化亜鉛粉末を使用し
た他は同様なニッケルー亜鉛蓄電池のサイクル寿命でお
る。

同図より、上記のように粒径の大きな酸化亜鉛粉末を混
合して用いることで低温時における電池のサイクル寿命
が改善されることは明らかでおる。この理由は、粒径の
大きな酸化亜鉛粉末の混合により亜鉛極におけるイオン
の経路が太くなり、これによって低温時の電導度の低下
の度合が緩和されるためと考えられる。また、上記で混
合する酸化亜鉛粉末の粒径を１０μｍより大きくした場
合には低温特性の向上はめより見られなくなる。これは
粒径が大きくなりすぎるとその粒径の大きな酸化亜鉛粉
末の内部が活物質として有効に利用されなくなり、亜鉛
極における活物質の利用率の低下を招くようになること
が原因と考えられる。よって、上記混合する酸化亜鉛粉
末の粒径は０．５〜１０μｍの範囲のものがよい。

実施例２゜ 次に、上記第１．第２の駁化亜′；Ｇ　’を分末の好適
な混合割合についての検δ・１を−するため、第１の酸
化亜鉛粉末（粒径０．１〜０．５．ａｍ　）に、０．５
〜１０ｕｍにブロードなピークをもつ第２の酸化亜鉛粉
末を種々な９１合で混合した亜鉛極を種々作り、これら
の亜鉛極を用いて実施例１と同様にニッケルー亜鉛蓄電
池を（ず」１成して、上記実施例１と同様なリイクル条
件で環境温度Ｏ′Ｃにおけるサイクル寿命をそれぞれ調
べた。結果は。

第２図の通りで、この実験結果より、第２の酸化亜鉛粉
末を２０〜８０重量％混合して用いた場合のサイクル特
性が格段に優れていることがわかり、亜鉛極に用いる酸
化亜鉛粉末として０．１〜０．５μｍの粒径を有する第
１の酸化亜鉛粉末２０〜８０重足％と０．５〜１０μｍ
の粒径を有する第２の酸化亜鉛粉末８０〜２０手足％と
の混合粉末を用いた時に低温特性の著しい向上が図れる
ことがわかった。

第２の酸化亜鉛粉末の混合量が８０単ω％より大きくな
ると低温特性が低下するのは、粒径の大きな粉末はその
内部が充放電反応に有効利用されにくく、粒径の大きな
粉末の割合が大きすぎると亜鉛極における活物質利用率
の低下が箸しくなるためと思われる。また、混合Ｗが２
０重足％より少ないと、亜鉛極中における電解液の通路
の大きさが差程大きくならず、イオン電導度の向上の効
果の度合が小ざくなることに依ると考えられる。

く発明の効果〉 以上のように構成されるこの発明の亜鉛、唖によれば、
亜鉛極中におけるイオン電）９度が高められ低温使用時
における電導度の低下が緩和される結果、この亜鉛極を
用いた電池の低温特性向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は亜鉛極に用いる第２の酸化亜鉛粉末のピーク粒
径と電池の１ノイクル寿命との関係を示したグラフ、第
２図は亜鉛、唖に用いる第２の酸化亜鉛粉末の混合量と
電池サイクル寿命との関係を示したグラフである。 同　　　　　荒　木　友之助 第　１　図 嘔 暖　　イし　　」ジ　　ＩＱ　　　ｎ　　　Ｈ’−り　
学Ｌ　　イｉ（、ｕｍ）第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、０．１〜０．５μｍの粒径を有する第１の酸化亜鉛
   粉末２０〜８０重量％と、０．５〜１０μｍの粒径を有
   する第２の酸化亜鉛粉末８０〜２０重量％とを混合して
   なる酸化亜鉛粉末を用いたことを特徴とする亜鉛極。