JPS6376271A - 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、陰極に亜鉛極を用いる密閉型アルカリ亜鉛
蓄電池に関するものである。

〈従来の技術〉 ニッケルー亜鉛蓄電池や銀−亜鉛蓄電池などのアルカリ
亜鉛蓄電池は、エネルギー密度が大きく、また無公害の
電池としての期待が高く、その実用化のための種々の開
発が進められている。特に、最近、電気機器のコードレ
ス化に伴って軽量で高エネルギー密度の蓄電池が要求さ
れているなかで、この要求を満たしうるちのとして注目
されている。

このアルカリ亜鉛蓄電池では、放電時に亜鉛極から電解
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
表面に樹枝状あるいは海綿状に電析しまたセパレータを
通って対極に向って漸次生長することから、充放電を何
回も繰返すと、この電析亜鉛がセパレータを貫通して内
部短絡を引き起こし、サイクル寿命を低下させるという
不都合がおる。そこで、従来より、電解液子を制限して
亜鉛酸イオンの拡散を防止するなどして上記電析亜鉛の
成長に起因する内部短絡の抑制を図る構成が採られてい
る。

また、この種の蓄電池、例えばニッケルー亜鉛蓄電池で
は、満充電に達するとニッケル陽極からは酸素ガスが、
亜鉛極からは水素ガスがそれぞれ発生する。そして、上
記の酸素ガスは亜鉛極においてその充電生成物の金属亜
鉛と反応して消費しうるが、亜鉛極で発生する水素ガス
は電池内で消費されることなく電池内に蓄積され、この
ため、過充電状態が長く続いた場合、水素ガス蓄積量の
増大によって電池内圧上昇を招くという不都合があり、
電池の密閉化が非常に困難となってしまう。そこで、現
用の密閉型アルカリ亜鉛蓄電池では、亜鉛極の容量を陽
極容量よりも実質的に大きくする所謂陽極支配とし、過
充電状態にあっても陽極からの酸素ガスを優先的に発生
させ、亜鉛極からの水素ガス発生を抑制するようにして
いる。

ところで、上記のように密閉型アルカリ亜鉛蓄電池を陽
極支配で構成した場合、充電末期に陽極で発生する酸素
ガスを陰極でおる亜鉛極で速やかに吸収・消費させなけ
れば電池内圧の上昇により漏液ヤ電池缶の膨れの原因と
なり、また電池のサイクル寿命低下を招く。このため、
従来技術では、電池作製時、陰極活物質中に金属亜鉛を
粉末で添加して放電リザーブを持たしておくようにした
構成が知られている。この構成とすれば、酸素ガスの還
元剤として殿能する金属亜鉛が陰極中に多辺に存在する
ようになり、酸化ガス吸収速度が高まって電池内圧上昇
を大幅に抑制することが可能となる。また、このように
亜鉛極中に金属亜鉛を添加して放電リザーブを持たせて
おくことで、少量の亜鉛活物質が電解液中に溶解し逸散
した場合でもこれによる容量低下が抑えられるという効
果を併せ持つ。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記で添加される金属亜鉛粉末は、亜鉛
極において酸化亜鉛から充電されてできる金属亜鉛に較
べてその粒径が非常に大きい。このため、放電時、上記
のように充電されてできる金属亜鉛に較べて完全放電し
にくく、電池の放電が終了した段階でも亜鉛極表面に粒
子として残る。そして、次の充電時にはここから前記樹
枝状の電析亜鉛が生長し易くなり、結果的に電池内部短
絡を引き起こしてサイクル劣化を招く度合が高まるとい
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、金属亜鉛を含んでな
る活物質ペーストを導電芯体に塗着して作製した亜鉛極
を陰極とし、この陰極を陽極と組合せて構成されるアル
カリ亜鉛蓄電池であって、前記陽極は前記金属亜鉛の理
論容量の５〜５０％分に相当する容量が充電状態となっ
ていることを要旨とする。

〈作　用〉 この手段を採ることで、電池放電時、亜鉛極中に含有さ
れた金属亜鉛が一部放電して酸化亜鉛に変わる。この時
に一部ｆｊＩｉ電する金属亜鉛は亜鉛極表面部分に存在
する金属亜鉛であり、この金属亜鉛が放電時に酸化亜鉛
となって消失することで、上記樹枝状電析亜鉛の起点が
なくなり、電析亜鉛に起因する電池の内部短絡を抑制し
防止することができる。しかも、亜鉛極内部には未放電
の金属亜鉛が残存しているので、陰極の放電リザーブが
損われることはない。このため、陰極での酸素ガス吸収
性能を損うことなく、電析亜鉛に起因する電池内部短絡
を抑制し、長寿命のアルカリ亜鉛蓄電池が得られる。

〈実施例〉 第１表に示す組成の混合物に水とフッ素樹脂とを加え混
練して活物質ペーストを作り、このペーストを銅メツシ
ユからなる導電芯体に塗布し圧着して亜鉛極を種々作っ
た。そして、これらの亜鉛極を陰極として用い、これと
公知の焼結式ニッケル極を陽極として組合せ、円筒密閉
型のニッケルー亜鉛蓄電池（Ａ−Ｃ）を作製した。

第１表 注）＊１　完全放電状態の焼結式ニッケル極を陽極とし
て用いた。

＊２　完全放電状態の焼結式ニッケル極を陽極として用
いたちのく電池８１．Ｃ１）の他、亜鉛極中に添加した
金属亜鉛の理論容量（電気化学層Ｍ）のそれぞれ５％（
電池Ｂ２．Ｃ２＞、２０％（電池８３゜Ｃ３）、５０％
（電池８４．Ｃ４）、 ７０％（電池８５．Ｃ５）に相当する容量だけ予め充電
した焼結式ニッケル極を陽極に用いたものを作製した。

次いで、これらの電池Ａ、Ｂ　（８１〜Ｂ５）。

Ｃ（０１〜Ｃ５）について、満充電状態にした後、４時
間率の電流値で電池電圧が１．２■に達するまで放電し
、また４時間率の電流値で電池容量の１２０％充電する
という充放電サイクルを繰返し、電池容量が初期の７０
％以下になったサイクルを電池寿命として夫々の電池寿
命を調べた。結果は第２表に示した通りである。尚、こ
の結果は各々の電池について２０セルづつの平均値とし
て示した。また、充放電サイクル中に漏液の生じたもの
についてはその漏液発生率〔（漏液発生セル／２０）ｘ
ｌｏｏ％〕も第２表に併せて示した。

第２表の結果より次のことが明らかとなる。

即ち、電池８１〜Ｂ５．Ｃ１〜Ｃ５のように亜鉛極中に
金属亜鉛を添加すると電池内圧の上昇が抑えられて漏液
発生率が改善される。しかしこの場合でも電池Ｂ１．Ｃ
１のように亜鉛極を完全放電状態のニッケル陽極と組合
せて電池を構成すると、樹枝状電析亜鉛に起因する内部
短絡が生じ易くなってサイクル寿命が短くなってしまう
。一方、電池８２〜８４．０２〜Ｃ４のように電池作製
時に陽極を一部充電状態にしておくと、放電時、陽極で
この充電部分が放電する際、陰極では添加した金属亜鉛
のうちの陰極表面部分に存在するものが酸化亜鉛となっ
て消失する結果、上部内部短絡が抑制されてサイクル寿
命向上が図れる。このようなサイクル寿命向上のための
陽極充電量としては、少なすぎれば内部短絡抑制効果が
顕著とならないし、多すぎると効果がさして変わらなく
なり、更に電池８５、Ｃ５のように過大であるとかえっ
てサイクル寿命劣化が顕著となる等のおそれがあるので
、適正な値とする必要がある。第２表の結果並びに本発
明者の研究考察より、このような値としては５〜５０％
程度が適当であると考えられる。

尚、上記例では電池組立俊に電池を満充電して用いたが
、陽極の一部充電分だけまず電池の予備放電を行ない、
その後に充放電サイクルを行なうようにしてもよく、こ
の場合にも同様の効果が得られることは言うまでもない
。そして、この予備放電の際には、陰極は未化成状態な
ので、放電電流値を十分小さく抑えてやる必要がおる。

また、以上の例では陽極に焼結式極板を用いたためにそ
の一部を充電状態にするには電気化学的な方法に依らざ
るを得なかったが、例えば陽極としてペース１〜式の極
板を用いた場合は、充電時の生成陽極活物質を添加する
という形式を採ってもよいことは勿論でおる。

〈発明の効果〉 以上のように、この発明によれば、充放電サイクルにお
いて酸素ガス吸収性能がよく、また亜鉛極における電析
亜鉛に起因する容母低下が少なく、サイクル特性の良好
なアルカリ亜鉛蓄電池を提供することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属亜鉛を含んでなる活物質ペーストを導電芯体に
   塗着して作製した亜鉛極を陰極とし、この陰極を陽極と
   組合せて構成されるアルカリ亜鉛蓄電池であって、前記
   陽極は前記金属亜鉛の理論容量の５〜５０％分に相当す
   る容量が充電状態となっていることを特徴とするアルカ
   リ亜鉛蓄電池。 ２、電池組合せ後に電池を満充電す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。 ３、電池組合せ後に前記充電状態となっている陽極容量
   に相当する容量分の電池の放電を行なうことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のアルカリ亜鉛蓄電池。