JPH01209664A - 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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- JPH01209664A JPH01209664A JP63035658A JP3565888A JPH01209664A JP H01209664 A JPH01209664 A JP H01209664A JP 63035658 A JP63035658 A JP 63035658A JP 3565888 A JP3565888 A JP 3565888A JP H01209664 A JPH01209664 A JP H01209664A
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Classifications
-
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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−亜鉛蓄電池等Ｉ：
用いられるアルカリ蓄電池用亜鉛極Ｃ二関するものであ
る。
用いられるアルカリ蓄電池用亜鉛極Ｃ二関するものであ
る。
（財）従来の技術
負極活物質としての亜鉛は単位重量あたりのエネルギー
密度が大きく、且つ安価である利点を有する反面、放電
時に亜鉛がアルカリ電解液に溶出して沖鉛酸イオ／とな
り、充電時にこの亜鉛酸イオンが亜鉛極表面に樹枝状或
いは海綿状（−電析する。そして充放電を繰り返すと、
電析亜鉛がセパレータを貫通して対極に到達し内部短絡
をひき起こすのでサイクル寿命が短かいという欠点があ
る。
密度が大きく、且つ安価である利点を有する反面、放電
時に亜鉛がアルカリ電解液に溶出して沖鉛酸イオ／とな
り、充電時にこの亜鉛酸イオンが亜鉛極表面に樹枝状或
いは海綿状（−電析する。そして充放電を繰り返すと、
電析亜鉛がセパレータを貫通して対極に到達し内部短絡
をひき起こすのでサイクル寿命が短かいという欠点があ
る。
かかる問題（二対処する九め、たとえば複数種のセパレ
ータを組合せると共に電解液量を規制する方法が提案さ
れている。この方法により電析亜鉛Ｃ−基づく内部短絡
６二よる劣化が緩和されるようになるが、電解液量を規
制するため、亜鉛極中の電解液の偏在が起こり、反応面
積が減少して満足する放電容量及びサイクル寿命が得ら
れず、また充放電効率が低下するという欠点がある。そ
こで、特開昭５８−１６５２５０号公報では、亜鉛極活
物質中Ｃ：カーボンを含有することＣ二より、亜鉛極の
多孔度を増大させて有効表面積の増大を図り、亜鉛極内
の活物質をより活性化すると共に導電性を向上させてい
る。
ータを組合せると共に電解液量を規制する方法が提案さ
れている。この方法により電析亜鉛Ｃ−基づく内部短絡
６二よる劣化が緩和されるようになるが、電解液量を規
制するため、亜鉛極中の電解液の偏在が起こり、反応面
積が減少して満足する放電容量及びサイクル寿命が得ら
れず、また充放電効率が低下するという欠点がある。そ
こで、特開昭５８−１６５２５０号公報では、亜鉛極活
物質中Ｃ：カーボンを含有することＣ二より、亜鉛極の
多孔度を増大させて有効表面積の増大を図り、亜鉛極内
の活物質をより活性化すると共に導電性を向上させてい
る。
この亜鉛極中に単（−カーボンを添加含有する方法では
、充放電の繰り返しＣ二従って、亜鉛活物質の溶出が進
行するため、充放電に関与しないカーボンが亜鉛極表面
に露出する。この露出したカ−ポンは水素過電圧が小ζ
いため、この状態で充電を行なうと亜鉛極表面上で水素
発生反応が進行し、亜鉛極活物質の充電不良となり電池
容量の低下をひき起こすという問題があった。
、充放電の繰り返しＣ二従って、亜鉛活物質の溶出が進
行するため、充放電に関与しないカーボンが亜鉛極表面
に露出する。この露出したカ−ポンは水素過電圧が小ζ
いため、この状態で充電を行なうと亜鉛極表面上で水素
発生反応が進行し、亜鉛極活物質の充電不良となり電池
容量の低下をひき起こすという問題があった。
（ハ）発明が解決しようとする課題
本発明は前記問題点１：鑑みなされたものであって、単
；ニカーボンを添加した場合の問題点を解決し、サイク
ル特性；：優れたアルカリ蓄電池用亜鉛極を提供するこ
とを課題とする。
；ニカーボンを添加した場合の問題点を解決し、サイク
ル特性；：優れたアルカリ蓄電池用亜鉛極を提供するこ
とを課題とする。
に）課題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、亜鉛活物質にイン
ジウム、タリウム、ガリウム、ビスマス、スズ、鉛もし
くはカドミウムのうち少なくとも１種の金属を還元析出
させたカーボンが添加されたことを特徴とするものであ
る。
ジウム、タリウム、ガリウム、ビスマス、スズ、鉛もし
くはカドミウムのうち少なくとも１種の金属を還元析出
させたカーボンが添加されたことを特徴とするものであ
る。
（ホ）作 用
本発明者の検討（二よれば、インジウム、タリウム、ガ
リウム、ビスマス、スズ、鉛、もしくはカドミウムの１
種以上の金属をカーボンの表面に還元析出させると、カ
ーボンの水素過電圧を大きくすることが可能となると共
に、この作用効果はサイクル数が進行しても持続するこ
とを見い出し、本発明を完成するに至ったものである。
リウム、ビスマス、スズ、鉛、もしくはカドミウムの１
種以上の金属をカーボンの表面に還元析出させると、カ
ーボンの水素過電圧を大きくすることが可能となると共
に、この作用効果はサイクル数が進行しても持続するこ
とを見い出し、本発明を完成するに至ったものである。
これはインジウム、タリウム、ガリウム、ビスマス、ス
ズ、鉛もしくはカドミウム等の金属はアルカリ電解液中
で水素過電圧が大きく、これらの金属をカーボン上Ｉ：
還元析出させると、添加剤としてのカーボンの水素過電
圧が大きくなること（二起因する。したがってサイクル
数が進行し、亜鉛極の溶出が進行しても、カーボン上で
の水素発生反応を抑制することが可能となる。一方、カ
ーボン自身の添加効果Ｃ；より、亜鉛活物質の充電反応
が促進され、より長期に亘って電池容量の維持が可能と
なる。
ズ、鉛もしくはカドミウム等の金属はアルカリ電解液中
で水素過電圧が大きく、これらの金属をカーボン上Ｉ：
還元析出させると、添加剤としてのカーボンの水素過電
圧が大きくなること（二起因する。したがってサイクル
数が進行し、亜鉛極の溶出が進行しても、カーボン上で
の水素発生反応を抑制することが可能となる。一方、カ
ーボン自身の添加効果Ｃ；より、亜鉛活物質の充電反応
が促進され、より長期に亘って電池容量の維持が可能と
なる。
（へ）実施例
以下に、本発明の実施例と比較例との対比に言及し、詳
述する。
述する。
〔実施例１〕
硫酸インジウムＩ ｎ ２ （Ｓ Ｏ４） ５七４．５
ｊ。
ｊ。
濃硫酸（９６チ）１０００および水１６０００を混合し
硫酸インジウムを加熱溶解する。次Ｃ二水１００ＣＣお
よび膨張黒鉛（日本黒鉛株式会社製）１０Ｉを加える。
硫酸インジウムを加熱溶解する。次Ｃ二水１００ＣＣお
よび膨張黒鉛（日本黒鉛株式会社製）１０Ｉを加える。
きらにホルマリン（３７’１）３０ｃａを添加したのち
、５０チ水酸化カリウム溶液約９０ＣＣを除々Ｃ：加え
る０この溶液を１５時間以上熟成した後、膨張黒鉛を濾
過し水洗、乾燥する。
、５０チ水酸化カリウム溶液約９０ＣＣを除々Ｃ：加え
る０この溶液を１５時間以上熟成した後、膨張黒鉛を濾
過し水洗、乾燥する。
このよう１ニジて得られた膨張黒鉛の表面にはインジウ
ムが還元析出しておシ膨張黒鉛１０重量部に対してイン
ジウム２重量部が担持されている。
ムが還元析出しておシ膨張黒鉛１０重量部に対してイン
ジウム２重量部が担持されている。
次に亜鉛活物質としての酸化亜鉛４５重量韻金属亜鉛４
５重量部？＝添加剤としてのインジウム５重量部ざらＣ
：前記方法で作製したインジウムが還元析出している膨
張黒鉛２５重量部を加え充分に混合したのちポリテトラ
フルオロエチレンディスバージョン２５重量部加え水で
希釈して混練しペースト状とする。次いでこのペースト
を圧延ローラで圧延し所定の厚みのカレンダーシートを
作製しこのカレンダーシートな集電体の両側に貼シ合わ
せて圧着ローラで圧着して本発明の亜鉛極を得る。
５重量部？＝添加剤としてのインジウム５重量部ざらＣ
：前記方法で作製したインジウムが還元析出している膨
張黒鉛２５重量部を加え充分に混合したのちポリテトラ
フルオロエチレンディスバージョン２５重量部加え水で
希釈して混練しペースト状とする。次いでこのペースト
を圧延ローラで圧延し所定の厚みのカレンダーシートを
作製しこのカレンダーシートな集電体の両側に貼シ合わ
せて圧着ローラで圧着して本発明の亜鉛極を得る。
この亜鉛極と公知の焼結式ニッケル極とを組み合わせて
、第１図Ｃ：示す単２サイズ（公称容量１５００ｍＡｈ
）のニッケルー亜鉛蓄電池を作製し、本発明電池Ａとし
た。第１図は本発明電池の縦断面図である。第１図中、
１は本発明の特徴である亜鉛極、２はニッケル極であっ
て、これら亜鉛極１及びニッケル極２の間（：多層セパ
レータ３を介して渦巻状に巻回することによって電極体
が構成きれている。また電解液（Ｋ ＯＨ）は、亜鉛極
１、ニッケル極２及び多層セパレータ３に吸収保持され
ているため、遊離の電解液は実質的に存在しない状態と
なっている。尚４は負極端子兼用の電池罐、５はガス抜
き機構を具備した正極端子兼用封口体、６は絶縁バッキ
ングである。
、第１図Ｃ：示す単２サイズ（公称容量１５００ｍＡｈ
）のニッケルー亜鉛蓄電池を作製し、本発明電池Ａとし
た。第１図は本発明電池の縦断面図である。第１図中、
１は本発明の特徴である亜鉛極、２はニッケル極であっ
て、これら亜鉛極１及びニッケル極２の間（：多層セパ
レータ３を介して渦巻状に巻回することによって電極体
が構成きれている。また電解液（Ｋ ＯＨ）は、亜鉛極
１、ニッケル極２及び多層セパレータ３に吸収保持され
ているため、遊離の電解液は実質的に存在しない状態と
なっている。尚４は負極端子兼用の電池罐、５はガス抜
き機構を具備した正極端子兼用封口体、６は絶縁バッキ
ングである。
〔実施例２〕
前記実施例１において、硫酸インジウム４．５Ｉの代わ
りに硫酸タリウムＴＪ２８０４２．５Ｆを加えた以外は
同一の条件で亜鉛極を得、本発明電池Ｂを作製した。
りに硫酸タリウムＴＪ２８０４２．５Ｆを加えた以外は
同一の条件で亜鉛極を得、本発明電池Ｂを作製した。
〔実施例３〕
前記実施例１において、硫酸インジウム４．５Ｉの代わ
リニ硫酸ガリウＡ （Ｇａ２ （８０４）３）６゜０
ｇを加えた比外は同一の条件で亜鉛極を得、本発明電池
Ｃを作製した。
リニ硫酸ガリウＡ （Ｇａ２ （８０４）３）６゜０
ｇを加えた比外は同一の条件で亜鉛極を得、本発明電池
Ｃを作製した。
〔実施例４〕
前記実施例１において、硫酸インジウム４．５１の代わ
りに硫酸ビスマス（Ｂｉ２ （８０４）３）６．４１
を加えた以外は同一の条件で亜鉛極を得、本発明電池り
を作製した。
りに硫酸ビスマス（Ｂｉ２ （８０４）３）６．４１
を加えた以外は同一の条件で亜鉛極を得、本発明電池り
を作製した。
（実施例５〕
前記実施例１において、硫酸インジウム４．５１の代わ
りｌ：ｌ−ｋ 酸スズ（８ｎ８０４） ５．６１に加え
た以外は同一の条件で亜鉛極を得、本発明電池Ｅ！作製
した。
りｌ：ｌ−ｋ 酸スズ（８ｎ８０４） ５．６１に加え
た以外は同一の条件で亜鉛極を得、本発明電池Ｅ！作製
した。
〔実施例６〕
前記実施例１Ｃ二おいて、硫酸インジウム４．５Ｉの代
わ＃）０硫酸鉛（ＰｂＳＯ４）２．９１を加えた以外は
同一の条件で亜鉛極を得、本発明電ｇｐを作製した。
わ＃）０硫酸鉛（ＰｂＳＯ４）２．９１を加えた以外は
同一の条件で亜鉛極を得、本発明電ｇｐを作製した。
〔実施例７〕
前記実施例１において、硫酸インジウム４．５Ｉの代わ
りに硫酸カドミウム（ｃａｓｏ４）５．７１を加えた以
外は同一の条件で亜鉛極を得、本発明電池Ｇを作製した
。
りに硫酸カドミウム（ｃａｓｏ４）５．７１を加えた以
外は同一の条件で亜鉛極を得、本発明電池Ｇを作製した
。
〔実施例８〕
前記実施例１において、硫酸インジウム４．５ｊ’の代
わりＣ：硫酸インジウム２．３ｇおよび硫酸タリウム１
，３１を加え、膨張黒鉛の表面にインジウムおよびタリ
ウムを担持させた以外は同一の条件で亜鉛極を得、本発
明電池Ｈ％−作製した。
わりＣ：硫酸インジウム２．３ｇおよび硫酸タリウム１
，３１を加え、膨張黒鉛の表面にインジウムおよびタリ
ウムを担持させた以外は同一の条件で亜鉛極を得、本発
明電池Ｈ％−作製した。
前記実施例１において、金属担持させない膨張黒鉛をそ
のまま使用した以外は同一の条件で亜鉛極を得、比較電
池工を作製した。
のまま使用した以外は同一の条件で亜鉛極を得、比較電
池工を作製した。
このように作製した本発明電池Ａ−Ｈ及び比較ｔｌ’ｕ
！ｌ’用い、夫々３６０ｍＡで５時間充電し、３６ｏｍ
Ａで電池電圧が１．０ Ｖに達するまで放電するという
条件で、充放電サイクルテストを行なった。この結果を
第２図（−示す。第２図は、電池のサイクル特性比較図
である。第２図（：おいて、電池容量は初期の電池容量
を１００とした時の値である。
！ｌ’用い、夫々３６０ｍＡで５時間充電し、３６ｏｍ
Ａで電池電圧が１．０ Ｖに達するまで放電するという
条件で、充放電サイクルテストを行なった。この結果を
第２図（−示す。第２図は、電池のサイクル特性比較図
である。第２図（：おいて、電池容量は初期の電池容量
を１００とした時の値である。
第２図より明らかなように、本発明電池Ａ−Ｈのサイク
ル特性が、比較電池工よりも優れていることがわかる。
ル特性が、比較電池工よりも優れていることがわかる。
比較置型（１）が２５０サイクルで容量低下するのに対
して、本発明電池Ａ−Ｈでは３５０サイクル以上の寿命
が得られた。これは比較電Ｚｍ Ｉでは、サイクル数の
進行に伴なって亜鉛極活物質の溶出が進行し、反応に関
与しない膨張黒鉛が表面に露出した際、膨張黒鉛の水素
過電圧が小づいため充電時に膨張黒鉛の表面から水素が
発生し、亜鉛極活物質の充電不良を起こし電池容量の低
下をもたらす。
して、本発明電池Ａ−Ｈでは３５０サイクル以上の寿命
が得られた。これは比較電Ｚｍ Ｉでは、サイクル数の
進行に伴なって亜鉛極活物質の溶出が進行し、反応に関
与しない膨張黒鉛が表面に露出した際、膨張黒鉛の水素
過電圧が小づいため充電時に膨張黒鉛の表面から水素が
発生し、亜鉛極活物質の充電不良を起こし電池容量の低
下をもたらす。
これに対して本発明電池Ａ、Ｒ，（］、Ｄ、ｇ。
Ｆ、Ｇ及びＨでは、ＩＰ−張黒鉛の表面に、夫々アルカ
リ中でそれ自身水素過電圧の大きいインジウム、タリウ
ム、ガリウム、ビスマス、スズ、鉛、カドミウムおよび
インジウムとタリウムを還元析出しているため、サイク
ル数の進行Ｃ二伴って亜鉛極活物質の溶出が進行し膨張
黒鉛が亜鉛極の表面に露出しても、膨張黒鉛の表面から
は水素発生反応が起こらず、亜鉛極活物質の充′＃Ｌ反
応が進行する。
リ中でそれ自身水素過電圧の大きいインジウム、タリウ
ム、ガリウム、ビスマス、スズ、鉛、カドミウムおよび
インジウムとタリウムを還元析出しているため、サイク
ル数の進行Ｃ二伴って亜鉛極活物質の溶出が進行し膨張
黒鉛が亜鉛極の表面に露出しても、膨張黒鉛の表面から
は水素発生反応が起こらず、亜鉛極活物質の充′＃Ｌ反
応が進行する。
従って、本来のカーボン添加の作用効果である、活物質
の導電性の向上と甲鉛極の多孔性の向上を十分に発揮で
きると共Ｃ：、インジウム、タリウム、ガリウム、ビス
マス、スズ、鉛、カドミウム及びインジウムとタリウム
が添加剤とＬ７て働き、電流分布の均一化が計られるた
め、より長期にわたるサイクル寿命が得られたものと考
えちれる。
の導電性の向上と甲鉛極の多孔性の向上を十分に発揮で
きると共Ｃ：、インジウム、タリウム、ガリウム、ビス
マス、スズ、鉛、カドミウム及びインジウムとタリウム
が添加剤とＬ７て働き、電流分布の均一化が計られるた
め、より長期にわたるサイクル寿命が得られたものと考
えちれる。
上述したよう（：、本発明の実施例において、カーボン
として膨張黒鉛を使用したが、この他に人造黒鉛、アセ
チレンブラックおよびケッナンプラックなども使用する
ことができるのけ甘う壕でもない。
として膨張黒鉛を使用したが、この他に人造黒鉛、アセ
チレンブラックおよびケッナンプラックなども使用する
ことができるのけ甘う壕でもない。
（ト）発明の効果
本発明のアルカリ亜鉛蓄電池用亜鉛極は、カーボンにあ
らかじめインジウム、タリウム、カリウム、ビスマス、
スズ、鉛もしくはカドミウムのうち少なくとも一種以上
の金属を還元析出したものを亜鉛活物質中に添加してい
るので、カーボン表面からの水素発生反応を抑制すると
共（二亜鉛極活物質の反応性をより長期にわたって帷持
することができるので、かかる亜鉛極を用いた電池のサ
イクル特性が向上するので、その工業的価値は極めて大
きい。
らかじめインジウム、タリウム、カリウム、ビスマス、
スズ、鉛もしくはカドミウムのうち少なくとも一種以上
の金属を還元析出したものを亜鉛活物質中に添加してい
るので、カーボン表面からの水素発生反応を抑制すると
共（二亜鉛極活物質の反応性をより長期にわたって帷持
することができるので、かかる亜鉛極を用いた電池のサ
イクル特性が向上するので、その工業的価値は極めて大
きい。
第１図は本発明に係る電池の縦断面図、第２図は電池の
サイクル特性比較図である。 １・・・亜鉛極、２・・・ニッケル極、３・・・セパレ
ータ、４・・・電池罐、５・・・封口体、６・・・絶縁
バッキング、Ａ％Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ’、Ｇ、Ｈ−・・
本発明Ｅ ｉｔ？ ％Ｉ・・・比較電池。
サイクル特性比較図である。 １・・・亜鉛極、２・・・ニッケル極、３・・・セパレ
ータ、４・・・電池罐、５・・・封口体、６・・・絶縁
バッキング、Ａ％Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ’、Ｇ、Ｈ−・・
本発明Ｅ ｉｔ？ ％Ｉ・・・比較電池。
Claims (1)
- （１）亜鉛活物質中に、インジウム、タリウム、ガリウ
ム、ビスマス、スズ、鉛もしくはカドミウムのうち少な
くとも１種の金属を還元析出させたカーボンが添加され
た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 |
|---|---|---|---|
| JP63035658A JP2578633B2 (ja) | 1988-02-18 | 1988-02-18 | アルカリ蓄電池用亜鉛極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63035658A JP2578633B2 (ja) | 1988-02-18 | 1988-02-18 | アルカリ蓄電池用亜鉛極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01209664A true JPH01209664A (ja) | 1989-08-23 |
| JP2578633B2 JP2578633B2 (ja) | 1997-02-05 |
Family
ID=12447972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63035658A Expired - Lifetime JP2578633B2 (ja) | 1988-02-18 | 1988-02-18 | アルカリ蓄電池用亜鉛極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2578633B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013502026A (ja) * | 2009-08-07 | 2013-01-17 | パワージェニックス・システムズ・インコーポレーテッド | 炭素繊維亜鉛電極 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5519799A (en) * | 1978-07-25 | 1980-02-12 | Michelin & Cie | Zinc electrode |
-
1988
- 1988-02-18 JP JP63035658A patent/JP2578633B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5519799A (en) * | 1978-07-25 | 1980-02-12 | Michelin & Cie | Zinc electrode |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013502026A (ja) * | 2009-08-07 | 2013-01-17 | パワージェニックス・システムズ・インコーポレーテッド | 炭素繊維亜鉛電極 |
| US9947919B2 (en) | 2009-08-07 | 2018-04-17 | Zincfive Power, Inc. | Carbon fiber zinc negative electrode |
| US10763495B2 (en) | 2009-08-07 | 2020-09-01 | Zincfive Power, Inc. | Carbon fiber zinc negative electrode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2578633B2 (ja) | 1997-02-05 |
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