JP2755634B2 - アルカリ亜鉛蓄電池 - Google Patents
アルカリ亜鉛蓄電池Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ニッケル−亜鉛蓄電池、或いは銀−亜鉛蓄
電池等、負極活物質として亜鉛を用いるアルカリ亜鉛蓄
電池に関する。
電池等、負極活物質として亜鉛を用いるアルカリ亜鉛蓄
電池に関する。
従来の技術 上記の如く負極活物質として亜鉛を用いた場合には、
単位重量当たりの高いエネルギ密度と、高い作動電圧
と、良好な低温特性とを有し、且つ経済性、安全性に優
れている等の利点がある。
単位重量当たりの高いエネルギ密度と、高い作動電圧
と、良好な低温特性とを有し、且つ経済性、安全性に優
れている等の利点がある。
しかしながら、亜鉛極は可溶性電極であり放電時にア
ルカリ電解液中に溶解して亜鉛酸イオンとなる。そし
て、充電時に上記亜鉛酸イオンが亜鉛極表面に均一に電
着せず、樹枝状あるいは海綿状に電析する（以下電析亜
鉛と称する）。このため、充放電を繰り返すにともなっ
て上記電析亜鉛がセパレータを貫通して電池内部で短絡
が生じ、この結果、電池のサイクル寿命が短くなって、
電池性能が低下する。
ルカリ電解液中に溶解して亜鉛酸イオンとなる。そし
て、充電時に上記亜鉛酸イオンが亜鉛極表面に均一に電
着せず、樹枝状あるいは海綿状に電析する（以下電析亜
鉛と称する）。このため、充放電を繰り返すにともなっ
て上記電析亜鉛がセパレータを貫通して電池内部で短絡
が生じ、この結果、電池のサイクル寿命が短くなって、
電池性能が低下する。
そこで、上記サイクル寿命の改善のため、特公昭55−
29548号公報に示すように、実質的に遊離のものが存在
しない程度に電解液量を制限する構成の電池、或いは特
開昭57−197757号公報に示すように、負極に接するセパ
レータの電解液量を正極に接する電解液量よりも少なく
するような構成の電池が提案されている。しかしなが
ら、これらの電池では亜鉛が樹枝状或いは海綿状に析出
することを完全に抑制することは難しい。
29548号公報に示すように、実質的に遊離のものが存在
しない程度に電解液量を制限する構成の電池、或いは特
開昭57−197757号公報に示すように、負極に接するセパ
レータの電解液量を正極に接する電解液量よりも少なく
するような構成の電池が提案されている。しかしなが
ら、これらの電池では亜鉛が樹枝状或いは海綿状に析出
することを完全に抑制することは難しい。
そこで、特開昭53−24541号公報等に示すように、セ
パレータとして微孔性セパレータを用い、電析亜鉛がセ
パレータを貫通するのを機械的に阻止するようなものが
提案されている。
パレータとして微孔性セパレータを用い、電析亜鉛がセ
パレータを貫通するのを機械的に阻止するようなものが
提案されている。
発明が解決しようとする課題 ここで、上記微孔性セパレータとしてはポリプロピレ
ン或いはポリエチレン等の微孔性薄膜が一般的に用いら
れている。ところが、この微孔性薄膜は疎水性であるた
め、そのままの状態で使用した場合には電解液に対する
濡れ性が低く、膜の濡れが不均一になる。この結果、電
極反応が不均一化し、負極表面で亜鉛が樹脂状に析出す
るのを促進という課題を有していた。
ン或いはポリエチレン等の微孔性薄膜が一般的に用いら
れている。ところが、この微孔性薄膜は疎水性であるた
め、そのままの状態で使用した場合には電解液に対する
濡れ性が低く、膜の濡れが不均一になる。この結果、電
極反応が不均一化し、負極表面で亜鉛が樹脂状に析出す
るのを促進という課題を有していた。
そこで、本発明は上記課題を考慮してなされたもので
あり、微孔性薄膜の濡れを均一化して電極反応が不均一
となるのを防止し、亜鉛極表面で亜鉛が樹脂状に析出す
るのを抑制しうるアルカリ亜鉛蓄電池の提供を目的とす
る。
あり、微孔性薄膜の濡れを均一化して電極反応が不均一
となるのを防止し、亜鉛極表面で亜鉛が樹脂状に析出す
るのを抑制しうるアルカリ亜鉛蓄電池の提供を目的とす
る。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するため本発明は、活物質として亜鉛
を用いた負極と、正極と、これら正負極間に介挿され微
孔性薄膜及び不織布を有するセパレータとを備えたアル
カリ亜鉛蓄電池において、前記微孔性薄膜に親水性界面
活性剤を付着させることにより、下記式に示す前記微孔
性薄膜の保液率が、85％以上であることを特徴とするア
ルカリ亜鉛蓄電池。
を用いた負極と、正極と、これら正負極間に介挿され微
孔性薄膜及び不織布を有するセパレータとを備えたアル
カリ亜鉛蓄電池において、前記微孔性薄膜に親水性界面
活性剤を付着させることにより、下記式に示す前記微孔
性薄膜の保液率が、85％以上であることを特徴とするア
ルカリ亜鉛蓄電池。
作用 上記の構成であれば、微孔性薄膜の保液率が微孔性薄
膜の空間体積に対して85％以上であるので、微孔性薄膜
の電解液に対する濡れ性が向上し、膜の濡れが均一化す
る。これにより、電極反応が均一となって、負極表面で
亜鉛が樹脂状に析出するのを抑制することできる。ま
た、上記濡れ性の増加により膜抵抗が小さくなるので、
充放電サイクルの経過に伴う電池容量の低下を抑制する
ことも可能となる。
膜の空間体積に対して85％以上であるので、微孔性薄膜
の電解液に対する濡れ性が向上し、膜の濡れが均一化す
る。これにより、電極反応が均一となって、負極表面で
亜鉛が樹脂状に析出するのを抑制することできる。ま
た、上記濡れ性の増加により膜抵抗が小さくなるので、
充放電サイクルの経過に伴う電池容量の低下を抑制する
ことも可能となる。
具体的に、微孔性薄膜の保液率を85％以上とするに
は、疎水性のポリオレフィン系微孔性薄膜（例えばポリ
プロピレン膜或いはポリエチレン膜）に親水性界面活性
剤を、微孔性薄膜重量に対して８重量％以上付着させる
ことにより行う。但し、上記界面活性剤を過剰に添加し
た場合には、充放電サイクルの進行に伴って界面活性剤
が分解して炭酸化合物を生成するため、電解液のイオン
導電性が低下する。したがって、界面活性剤の添加量は
20重量％以下であることが望ましい。
は、疎水性のポリオレフィン系微孔性薄膜（例えばポリ
プロピレン膜或いはポリエチレン膜）に親水性界面活性
剤を、微孔性薄膜重量に対して８重量％以上付着させる
ことにより行う。但し、上記界面活性剤を過剰に添加し
た場合には、充放電サイクルの進行に伴って界面活性剤
が分解して炭酸化合物を生成するため、電解液のイオン
導電性が低下する。したがって、界面活性剤の添加量は
20重量％以下であることが望ましい。
実 施 例 本発明の一実施例を、第１図及び第２図に基づいて、
以下に説明する。
以下に説明する。
第１図は公称容量500mAhの単三サイズのニッケル−亜
鉛蓄電池の断面図であり、公知の焼結式ニッケルから成
る正極１と、亜鉛を活物質とする負極２と、これら正負
両極１・２間に介挿された多層セパレータ３とから成る
電極群４は渦巻状に巻回されている。この電極群は熱収
縮チューブ11に包含されて負極端子兼用の外装罐６内に
配置されており、この外装罐６と上記負極２とは負極用
導電タブ５により接続されている。上記外装罐６の上部
開口にはパッキング７を介して封口体８が装着されてお
り、この封口体８の内部にはコイルスプリング９が設け
られている。このコイルスプリング９は電池内部の内圧
が異常上昇したときに矢印Ａ方向に押圧されて内部のガ
スが大気中に開放されるように構成されている。また、
上記封口体８と前記正極１とは正極用導電タブ10にて接
続されている。
鉛蓄電池の断面図であり、公知の焼結式ニッケルから成
る正極１と、亜鉛を活物質とする負極２と、これら正負
両極１・２間に介挿された多層セパレータ３とから成る
電極群４は渦巻状に巻回されている。この電極群は熱収
縮チューブ11に包含されて負極端子兼用の外装罐６内に
配置されており、この外装罐６と上記負極２とは負極用
導電タブ５により接続されている。上記外装罐６の上部
開口にはパッキング７を介して封口体８が装着されてお
り、この封口体８の内部にはコイルスプリング９が設け
られている。このコイルスプリング９は電池内部の内圧
が異常上昇したときに矢印Ａ方向に押圧されて内部のガ
スが大気中に開放されるように構成されている。また、
上記封口体８と前記正極１とは正極用導電タブ10にて接
続されている。
ここで、上記微孔性フィルムとナイロン不織布（厚さ
0.200mm,87g/m2）とは、微孔性フィルムが負極２側とな
るようにして正負極１・２間に配置されている。
0.200mm,87g/m2）とは、微孔性フィルムが負極２側とな
るようにして正負極１・２間に配置されている。
上記の構成において、上記多層セパレータ３の微孔性
フィルムは、孔径が0.2μｍ以下のポリプロピレンフィ
ルムに、親水性の界面活性剤（オレイルイミダゾールと
シリコングリコールとの混合物）を16重量％付着させる
ことにより作製した。
フィルムは、孔径が0.2μｍ以下のポリプロピレンフィ
ルムに、親水性の界面活性剤（オレイルイミダゾールと
シリコングリコールとの混合物）を16重量％付着させる
ことにより作製した。
また、負極２は以下のようにして作製した。
先ず初めに、亜鉛活物質としての酸化亜鉛45重量部
と、金属亜鉛45重量部とに添加剤としての酸化水銀５重
量部を加えてこれらを十分に混合する。次に、この混合
物にポリテトラフルオロエチレン（PTFE）ディスパージ
ョン５重量部を加えて水で希釈した後、これを混練しペ
ーストを作製する。次いで、このペーストを圧延ローラ
で圧延して所定の厚みのカレンダーシートを作製する。
しかる後、このカレンダーシートを集電体の両側に貼り
合わせて圧着ローラで圧着して負極２を作製した。
と、金属亜鉛45重量部とに添加剤としての酸化水銀５重
量部を加えてこれらを十分に混合する。次に、この混合
物にポリテトラフルオロエチレン（PTFE）ディスパージ
ョン５重量部を加えて水で希釈した後、これを混練しペ
ーストを作製する。次いで、このペーストを圧延ローラ
で圧延して所定の厚みのカレンダーシートを作製する。
しかる後、このカレンダーシートを集電体の両側に貼り
合わせて圧着ローラで圧着して負極２を作製した。
このようにして作製した電池を、以下（A1）電池と称
する。
する。
下記第１表に示すように、微孔性薄膜に対する界面活
性剤の付着量をそれぞれ８％,12％,20％,24％とする以
外は、上記実施例Ｉと同様にして電池を作製した。この
ようにして作製した電池を、下記第２表に示すように、
（A2）電池〜（A5）電池と称する。
性剤の付着量をそれぞれ８％,12％,20％,24％とする以
外は、上記実施例Ｉと同様にして電池を作製した。この
ようにして作製した電池を、下記第２表に示すように、
（A2）電池〜（A5）電池と称する。
尚、第２表はセパレータの配置状態を示している。
〔比較例I,II〕 上記第１表に示すように、微孔性薄膜に対する界面活
性剤の付着量をそれぞれ０％,4％とする以外は、上記実
施例Ｉと同様にして電池を作製した。このようにして作
製した電池を、上記第２表に示すように、（B1）電池，
（B2）電池と称する。
性剤の付着量をそれぞれ０％,4％とする以外は、上記実
施例Ｉと同様にして電池を作製した。このようにして作
製した電池を、上記第２表に示すように、（B1）電池，
（B2）電池と称する。
上記本発明の（A1）電池〜（A5）電池及び比較例の
（B1）電池，（B2）電池のサイクル特性試験を行ったの
で、その結果を第２図に示す。尚、サイクル条件は、1/
4Cの電流で５時間充電した後、I/4Cの電流で電池電圧が
1.0Vに達するまで放電するという条件で行い、電池容量
が初期容量の50％以下になった時点で電池寿命とした。
（B1）電池，（B2）電池のサイクル特性試験を行ったの
で、その結果を第２図に示す。尚、サイクル条件は、1/
4Cの電流で５時間充電した後、I/4Cの電流で電池電圧が
1.0Vに達するまで放電するという条件で行い、電池容量
が初期容量の50％以下になった時点で電池寿命とした。
また、10サイクル経過後に各電池を分解して各微孔性
薄膜の湿重量と、水洗，乾燥後の乾燥重量とを測定し、
上記湿重量から乾燥重量を減算して電解液保持量を算出
すると共に、微孔性薄膜の空間体積を計算する。そし
て、下記（１）式によって保液率を調べたので、その結
果を上記第１表に併せて示す。
薄膜の湿重量と、水洗，乾燥後の乾燥重量とを測定し、
上記湿重量から乾燥重量を減算して電解液保持量を算出
すると共に、微孔性薄膜の空間体積を計算する。そし
て、下記（１）式によって保液率を調べたので、その結
果を上記第１表に併せて示す。
第２図に示すように、本発明の（A1）電池〜（A5）電
池は比較例（B1）電池，（B2）電池と比べて、サイクル
性能が向上していることが認められる。
池は比較例（B1）電池，（B2）電池と比べて、サイクル
性能が向上していることが認められる。
これは、比較例の（B1）電池，（B2）電池では微孔性
薄膜の保液率が低く（60〜75％）膜の濡れが不均一であ
るため、電極反応が不均一化する。このため、亜鉛の樹
枝状成長が促進され、電池の内部短絡を早期に引き起こ
す。これに対して、本発明の（A1）電池〜（A5）電池で
は微孔性薄膜の保液率が高い（85％以上）ため、電極反
応が均一化し、亜鉛の樹枝状成長が抑制されるというこ
とに起因するものと考えられる。
薄膜の保液率が低く（60〜75％）膜の濡れが不均一であ
るため、電極反応が不均一化する。このため、亜鉛の樹
枝状成長が促進され、電池の内部短絡を早期に引き起こ
す。これに対して、本発明の（A1）電池〜（A5）電池で
は微孔性薄膜の保液率が高い（85％以上）ため、電極反
応が均一化し、亜鉛の樹枝状成長が抑制されるというこ
とに起因するものと考えられる。
したがって、微孔性薄膜に対する界面活性剤の付着量
は８重量％以上であることが望ましい。
は８重量％以上であることが望ましい。
更に、本発明の（A1）電池〜（A4）電池は本発明の
（A5）電池と比べて、一層サイクル性能が向上している
ことが認められる。
（A5）電池と比べて、一層サイクル性能が向上している
ことが認められる。
これは、（A5）電池では保液率は100％であって膜の
濡れ性は均一化されているが、界面活性剤の付着量が多
いため、電解液中に溶解する界面活性剤の量が多くな
る。この電解液中に溶解した界面活性剤は、充放電サイ
クルの進行に伴って分解され、炭酸化合物を生成する。
この結果、電解液のイオン導電性が低下して、電池容量
が低下する。これに対して、本発明の（A1）電池〜
（A4）電池では、界面活性剤の付着量を最小限に抑制し
ているので、充放電サイクルが進行しても電解液のイオ
ン導電性が低下せず、電池容量が低下しないということ
に起因するものと考えられる。
濡れ性は均一化されているが、界面活性剤の付着量が多
いため、電解液中に溶解する界面活性剤の量が多くな
る。この電解液中に溶解した界面活性剤は、充放電サイ
クルの進行に伴って分解され、炭酸化合物を生成する。
この結果、電解液のイオン導電性が低下して、電池容量
が低下する。これに対して、本発明の（A1）電池〜
（A4）電池では、界面活性剤の付着量を最小限に抑制し
ているので、充放電サイクルが進行しても電解液のイオ
ン導電性が低下せず、電池容量が低下しないということ
に起因するものと考えられる。
したがって、微孔性薄膜に対する界面活性剤の付着量
は20重量％以下であることが望ましい。これらのことか
ら、微孔性薄膜に対する界面活性剤の付着量は８重量％
〜20重量％であることが望ましい。
は20重量％以下であることが望ましい。これらのことか
ら、微孔性薄膜に対する界面活性剤の付着量は８重量％
〜20重量％であることが望ましい。
尚、上記実施例では微孔性薄膜としてポリプロピレン
膜を用いたが、これに限定するものではなく、例えばポ
リエチレン膜を用いた場合であっても同様の効果を奏す
る。
膜を用いたが、これに限定するものではなく、例えばポ
リエチレン膜を用いた場合であっても同様の効果を奏す
る。
発明の効果 以上説明したように本発明によれば、微孔性薄膜の電
解液に対する濡れ性が向上し、膜の濡れが均一化する。
これにより、電極反応が均一となって、亜鉛極表面で亜
鉛が樹脂状に析出するのを抑制することができる。ま
た、上記濡れ性の増加により膜抵抗が小さくなるので、
充放電サイクルの経過に伴う電池容量の低下を抑制する
ことも可能となる。
解液に対する濡れ性が向上し、膜の濡れが均一化する。
これにより、電極反応が均一となって、亜鉛極表面で亜
鉛が樹脂状に析出するのを抑制することができる。ま
た、上記濡れ性の増加により膜抵抗が小さくなるので、
充放電サイクルの経過に伴う電池容量の低下を抑制する
ことも可能となる。
これらのことから、アルカリ亜鉛蓄電池のサイクル特
性を飛躍的に向上させることができるという効果を奏す
る。
性を飛躍的に向上させることができるという効果を奏す
る。
第１図は本発明のアルカリ亜鉛蓄電池の断面図、第２図
は本発明の（A1）電池〜（A5）電池及び比較例の（B1）
電池，（B2）電池のサイクル特性を示すグラフである。 １……正極、２……負極、３……セパレータ。
は本発明の（A1）電池〜（A5）電池及び比較例の（B1）
電池，（B2）電池のサイクル特性を示すグラフである。 １……正極、２……負極、３……セパレータ。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 2/16 H01M 10/30
Claims (1)
- 【請求項１】活物質として亜鉛を用いた負極と、正極
と、これら正負極間に介挿され微孔性薄膜及び不織布を
有するセパレータとを備えたアルカリ亜鉛蓄電池におい
て、 前記微孔性薄膜に親水性界面活性剤を付着することによ
り、下記式に示す前記微孔性薄膜の保液率が、85％以上
であることを特徴とするアルカリ亜鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63310627A JP2755634B2 (ja) | 1988-12-07 | 1988-12-07 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63310627A JP2755634B2 (ja) | 1988-12-07 | 1988-12-07 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02155160A JPH02155160A (ja) | 1990-06-14 |
| JP2755634B2 true JP2755634B2 (ja) | 1998-05-20 |
Family
ID=18007534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63310627A Expired - Fee Related JP2755634B2 (ja) | 1988-12-07 | 1988-12-07 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2755634B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117397060A (zh) * | 2021-09-09 | 2024-01-12 | 安奈吉位斯株式会社 | 锌电池 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5324541A (en) * | 1976-08-18 | 1978-03-07 | Tokyo Shibaura Electric Co | Zinc alkali secondary cell |
| JPS55146873A (en) * | 1979-05-01 | 1980-11-15 | Hitachi Maxell Ltd | Organic electrolyte battery |
-
1988
- 1988-12-07 JP JP63310627A patent/JP2755634B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02155160A (ja) | 1990-06-14 |
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