JPH0151855B2 - - Google Patents

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JPH0151855B2
JPH0151855B2 JP55150861A JP15086180A JPH0151855B2 JP H0151855 B2 JPH0151855 B2 JP H0151855B2 JP 55150861 A JP55150861 A JP 55150861A JP 15086180 A JP15086180 A JP 15086180A JP H0151855 B2 JPH0151855 B2 JP H0151855B2
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electrodes
nickel
calcium
electrode
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Ee Joonzu Richaado
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General Motors Corp
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Publication of JPH0151855B2 publication Critical patent/JPH0151855B2/ja
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/24Electrodes for alkaline accumulators
    • H01M4/244Zinc electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621Binders
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、Ni−Zn蓄電池に関し、更に詳しく
は、そのようなバツテリー用の亜鉛電極に関す
る。
亜鉛電極は、これまで酸化亜鉛粉をバインダー
材料、例えばポリスチレン、ポリテトラフルオロ
エチレン、ポリビニリデンフルオライド、メチル
セルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリ
ビニルアルコール、またはポリエチレンオキサイ
ド、と均質に混和し、混合物を伝導用/保持用グ
リツドワークに適用することにより慣習的に作ら
れていた。鉛(即ちPb、PbOまたはPb3O4とし
て)または銅粉の少量が酸化亜鉛混合物に加えら
れ、亜鉛のよりよい利用が増進され、それによる
電極容量が改良されている。同様に、HgOが加
えられ水素過電圧が上昇しH2ガス発生が減少し
ている。
前記のものに加えて、水酸化カルシウムまたは
酸化カルシウムが亜鉛電極に加えられ、可溶性亜
鉛酸カリウムよりむしろ不溶性亜鉛酸カルシウム
の形成が助長されている。亜鉛酸カルシウムの形
成は、亜鉛の樹枝状結晶(デンドライト)の形成
を減少することにより、電池のサイクル寿命を増
大する。その樹枝状結晶は、電極間の間隙を架橋
することができ、電池を短絡する。亜鉛酸カルシ
ウムは、樹枝状結晶の形成を減少するけれども、
少くとも1人の観測者は、サイクル中のセメンテ
ーシヨン化の傾向と、それによる効率の低下を報
告している。
亜鉛電極は、ニツケル(即ちNiOOH)電極か
ら、板間の樹枝状結晶の成長および内面的電池短
絡に対する最終的保護としてのミクロポーラス膜
またはセパレーターにより隔離される。これらの
セパレーター(典型的にはソーセージケーシング
および類似物)は、電池内部の電流を妨害する。
セパレーターの抵抗が大きくなるほど、出力が低
下し且つ、内部発熱が大きくなる。電池の過剰な
内部発熱はその寿命を短縮する。
亜鉛電極は、“形変化”として知られている問
題に伝統的に苦しめられている。その形変化は、
充電および放電サイクルを行なう際の電極上の亜
鉛の不均一な堆積により起る。その結果、より多
量の亜鉛が電極の中心に蓄積しがちであり、そこ
では亜鉛は密で非反応性になる。一方、電極の端
部は亜鉛の枯渇状態となる。正味の結果は、反応
に適応する非常に小さい有効表面積をもつた変形
された電極である。形変化は、一般に、その全体
を通して不均一な電流分布を有する板に起り、そ
の条件は、電極の表面積の増大と共に増幅され
る。エネルギーおよび出力の両能力(例えば電動
車用に対し)を有する実用上の電池は、一般に約
161.29cm2(25インチ平方)より大きい、比較的大
きな面積の電極を必要とする。
慣習的なバインダー材料で作られた亜鉛電極
は、容量およびサイクル(即ち、充電および放
電)の際の出力保持力がかなり乏しいことが判つ
ており、多くの適用に対し、数回の2サイクルの
後にしばしば有効水準以下となる。そのように作
られた電極が亜鉛、酸化亜鉛およびバインダーの
偏析の徴候を、特に、その有効寿命の末期近くに
示すことがいままでに観察されている。例えば、
レジン−タイプのバインダー(例えばポリスチレ
ン)で作られた亜鉛電極の目視検査が、酸化亜鉛
とバインダーの最初の均質分布がサイクルの進行
と共に失われ、しばしば亜鉛、酸化亜鉛およびバ
インダーの小さな島が電極表面の全域にあらわれ
はじめることを示している。更に、繰返し使用さ
れた電極の顕微鏡検査は、レジン−タイプのバイ
ンダーがグリツドのより近くに濃縮され、亜鉛が
電極の表面の、より近くに濃縮される傾向がある
ことを示している。バインダーと活物質のこの偏
析は、サイクルの進行につれ、電極を累進的に不
動態化しがちである。一方、水溶性/KOH−不
溶性タイプのバインダー(例えば、セルロース性
−タイプ)は、電解液濃度および温度変化により
移動しがちである。このような変化は、サイクル
環境においてこれら水溶性バインダーの溶解度に
影響を与え、電解液の濃度が変るにつれ部分的溶
解および沈殿を生ずることが明らかである。これ
ら電極の研究が、バインダーの薄膜の電極表面上
への形成を示している。このようなバインダーの
不安定性は前述の膜形成と相まつて、それから作
られる亜鉛電極の寿命を短縮しがちである。その
亜鉛含量を有効に利用するための亜鉛電極の減少
された有効性のため、この分野の技術者は、いま
まで伝統的にニツケル電極容量より約3倍大きい
亜鉛電極を用意していた。(例えば100AH Ni
(OH)2に対する300AHの酸化亜鉛) しかるに本発明者は、フルサイズNi−Znバツ
テリーにおいて亜鉛電極に酸化カルシウム/水酸
化カルシウムを添加し、これら添加剤の効果を有
効ならしめるためには、該添加剤を含む電極を十
分に湿潤せしめなければならないことを見い出し
た。本発明者はさらに、水酸化カルシウムを含
む、正しく湿潤された電極は亜鉛酸カルシウムの
セメンテーシヨンの何らの徴候も示さないことの
みならず亜鉛酸カルシウムを形成しおよび/また
は存続させるためには、電極の湿潤が絶対に必要
であることを見い出した。本発明者はさらにま
た、湿潤は電極の内側の水酸化カリウムの濃度を
約30%(すなわち、亜鉛酸カルシウムが消失する
レベル)以下に維持するに十分なものでなければ
ならないことをも見い出した。亜鉛酸カルシウム
生成反応は、カルシウムを含まない電極中におい
て起こる亜鉛酸カリウム生成反応が消費するより
もはるかに多量の水を消費するので、電極内の水
酸化カリウムの濃度を低下せしめるのに十分な程
度に電極を湿潤しない限り、電極内部の電界液の
濃度は急激に、酸化カルシウム/水酸化カルシウ
ムがその能力を失う範囲にまで上昇する。本発明
によれば、湿潤用のセルロース繊維を用いて電極
を全面に広げることにより、水酸化カルシウムを
含有する亜鉛の水への渇望を満たしてやることが
できる。すなわち、本発明において、セルロース
繊維は活物質を一体に結合せしめる働きをするば
かりでなく、電極を湿潤して電極内の酸化カルシ
ウム/水酸化カルシウムの有効性を維持する働き
をするものである。
本発明によれば、Ni−Znバツテリーは慣用の
バインダー材料を実質的に含まない亜鉛電極を有
し、その活物質は、安定な、補強用の親水性繊維
のもつれによつて全面に広げられる。亜鉛活物質
は、不溶性−亜鉛酸塩−形成添加材と、該安定
な、補強用、親水性繊維を含む。その繊維は活性
材料を湿潤し、形成された不溶性亜鉛酸塩がセメ
ンテーシヨン化して電界液の接近を阻み、その中
の亜鉛の有効性を減じようとする傾向を減少せし
める。
本発明を以下に特に添付図面を参照して説明す
る。
第1−4図は本発明により作つたNi−Zn電池
の性能を示す曲線である。
本発明は、アルカリ性Ni−Znバツテリー用亜
鉛電極を含み、該バツテリーは、実質的に亜鉛リ
ツチな(即ち、亜鉛、水酸化亜鉛、酸化亜鉛、お
よび/または亜鉛酸カルシウム)粒子と、もつれ
た天然セルロース繊維よりなり、その他には慣用
のバインダーを実質的に含まない。“天然セルロ
ース繊維”とは、実質的に天然の植物生物中に生
成するような溶解され、溶液から再生されること
のないセルロース繊維を意味する。天然セルロー
ス繊維を含む亜鉛電極は、長期のサイクルの後に
卓越した容量および出力保有が立証されている。
天然セルロース繊維が亜鉛リツチの粒子と共存し
て、長期間容量と出力水準を維持する正確な機構
は、完全にはわかつていない。紙状態の、繊維の
もつれが、活物質を機械的に保持し、且つ強化し
ている一方で、繊維の親水性が活物質を電解液で
湿らせることは、確かである。サイクル使用され
た亜鉛電極の走査電子顕微鏡研究が、亜鉛リツチ
の結晶が繊維に付着することを示している。機構
がどうであれ、高容量且つ高出力水準での長期寿
命が観察されている。
本発明において、亜鉛電極は酸化カルシウム粒
子および/または水酸化カルシウム粒子も含む。
これらの粒子は、容量を確保するために正規に用
いられる以外の或る量の余剰の亜鉛で置換えら
れ、不溶性亜鉛酸カルシウムの形で、反応した亜
鉛をその場で捕える働きをする。電池環境下の亜
鉛と反応する量以上の水酸化カルシウムは必要で
ない。酸化亜鉛1モル当り約0.25−1.5モルのカ
ルシウム化合物が、これまでに示唆されている。
それより多い如何なる量も、より多い量の亜鉛に
利用される以外の価値ある容積を労費するための
みに使われるだけである。天然セルロース繊維で
つながれたときには、亜鉛酸カルシウムのセメン
テーシヨンに起因する不働態化が回避され、通常
用いられるより遥かに低いNi(OH)2に対する酸
化亜鉛の割合が可能である。好ましい電極は、少
量の(即ち約4重量%より少ない)鉛を含む。鉛
は主として初期サイクルに於ける折返し効率
(turn around efficiency)(即ちワツト時出力/
ワツト時入力)を改善する。一方、実質的に鉛を
含まない電極は、その初期サイクルに於ける多少
すくない折返し効率を有するが、そのサイクル寿
命の後半でより高い保有容量が立証されている。
ある試験において、例えば酸化亜鉛、Ca(OH)2
および新聞用紙のみを含み、鉛を含まない試験用
電池は、100サイクルと290サイクルとの間でその
容量をわずか4%ロスしたのみであり、一般的
に、鉛を含む電極について第2図に示した容量保
有曲線に比べサイクルの最終段近くにおいてより
平坦な容量保有曲線を示した。更にまた、より好
ましい実施態様は銅グリツドを含む。銅グリツド
は電極表面を横断してより均一な電流分布を与
え、バツテリーの内部抵抗を減少する。その両者
は、形変化の割合の減少について影響を有するよ
うに思われる。セルガード(Celgard)2400また
は2500のような比較的低い抵抗のポリオレフイン
系セパレーターを適当な浸潤剤と一諸に用いるこ
とはより好ましい。これは、電池の内部電気抵抗
を減少し、電解液のよりよい循環を可能にする。
後者について、本発明の亜鉛電極は、このような
低い抵抗のセパレーターの使用を可能とする。こ
のセパレーターは多孔性と孔寸法の理由から、他
の何等かの手段なしでは長期の使用の間の板間の
デンドライト成長を抑制するのに適当でない。
銅グリツドは、電極中にわたつて、より高い抵
抗グリツドよりも均一な電流分布を与える。同様
に、より多孔質なセパレーターは、より低い内部
抵抗と共に、電池内により均一な電解液濃度を生
じ、そのため少い熱発生と増強された出力を生ず
る。この組合せ(即ちグリツドとセパレーター)
は、亜鉛酸カルシウムとしての亜鉛の捕促ならび
にセルロース繊維によるその湿潤と相まつて、寿
命を失わせるデンドライトの成長速度と変形を抑
制するために一齎に作用すると思われ、一方、低
い内部抵抗は、発熱を減少し出力を向上する。
電解液はKOH水溶液であり、好ましくは、10
%−28%の範囲である。KOHが30%に近づくに
つれ、亜鉛酸は、可溶性となり、Ca(OH)2の効
果が失われる。長寿命の深サイクルバツテリーに
対しては、約20%KOHが最高と見られる一方、
自動車用クランキングバツテリーのような浅サイ
クル使用に対しては、冷クランキング運転には約
25%が最高と思われる。
本発明により作つた亜鉛電極は、亜鉛、酸化亜
鉛、または亜鉛酸カルシウム粒子(以下ここに亜
鉛リツチ粒子という)で作ることができる。好ま
しくは、電極は、酸化亜鉛を水溶性のスラリーま
たはペーストとしてセルロース繊維と混和し、混
和物をグリツド(例えばエキスパンド・メタルス
クリーン、多孔シート等)に施すことにより作ら
れる。その後、電極は、加圧、乾燥および再加圧
してあらかじめ定めた最終厚さとする。酸化亜鉛
でそのようにして作られたプレートは、“化成さ
れない”状態にあると言われ、バツテリーに与え
られる最初の充電である“化成”の間に、バツテ
リー内で亜鉛に変換される。その後電極は充電状
態における亜鉛と、放電状態におけるZn(OH)2
または亜鉛酸カルシウム(もし使われていれば)
の間を反覆する。
本発明の天然繊維は、これまでに用いられてい
る慣用のバインダーが実質的に含まれず、このた
め丁度よい時に電極を不働態化する傾向がある。
これはそのようなバインダーを少量でも、セルロ
ースと共に使用してはならないということではな
く、セルロースが電極に湿潤してその有効寿命を
延ばす際の有効性を減少せしめるような量を使用
しないということである。満足すべき電極は、い
ままで蒸煮するか、または再パルプ化した紙の形
の木材ベースのセルロース繊維で作られていた。
この件に関し、比較的低級の紙、例えば約5%の
α−セルロース、20%のリグニンおよび30%のヘ
ミセルロースを含む新聞用紙が、綿繊維で作られ
98%のα−セルロースを含む高級紙(即ちワツ
トマン42)とほとんど同様に有効なことが立証さ
れている。活性材料混和物の重量の約0.5%から
約10%までの範囲のフアイバー充填の使用で成功
している。それより低濃度でも、更に適当であ
り、実際により薄いプレートの製造にはより好ま
しい。
亜鉛電極の製造に於て、適切な重量の紙の小片
を適宜の原料(例えばロールまたはシート)から
切り取る。それから、その小片を好ましくは半分
に切る。半分にした1方を、更に非常に小さい方
形で、繊維がグリツドの開口サイズより小さい長
さに切り刻まれるように、切断または打抜かれ
る。その打抜かれた半分および打抜かれない半分
を、それから混和機中の水に加え紙が再パルプ化
されるまで撹拌し、繊維のスラリーを形成する。
他の成分(即ち、酸化亜鉛、Ca(OH)2、Pb3O4
等)を次に混和機に加えセルロース繊維と均質化
にする。スラリーをそれからグリツドにつける。
濃いスラリーは、グリツド上にスパチユラまたは
慣用のグリツドペーステイング機器(例えばベル
トペースター)による方法で塗布することができ
る。薄いスラリーは慣用の真空テーブル技術を用
いてグリツドにつけるのが最善である。何れの場
合でも、スラリーの半分はグリツドの片面に、そ
してスラリーの他の半分はグリツドの他の1面に
つける。打抜き作業からのより小さい繊維は、グ
リツドの開口に架橋し、より長い繊維を一諸に結
合しようとする長い切断されていない繊維ともつ
れ合うようになる。
特定の実施例および試験結果 多数の電池を試験した。本質的に、これら電池
は、ニツケル電極、適当なセパレーター系、
KOH電解液および試験される特定の亜鉛電極か
らなつていた。電極は陽極より陰極が1枚多くな
るように、そして電極の両端が陰極(即ち亜鉛)
となるように積重ねられた奇数枚のプレート(即
ち電極)を有した。端部電極は、電池積重ねの中
心部にあるその他の電極の約1/2の容量をもつて
いた。陽極、陰極両方の全ての電極は、18.288cm
(7.2インチ)高さ×10.0076cm(3.94インチ)巾で
あつた。ニツケル電極は、全ての試験に対して実
質的に同じであり、水酸化ニツケルおよび水酸化
コバルトが含浸されたニツケル額基材(nickel
plaque substrate)(即ちゼネラルエレクトリツ
ク社)を含んでいた。その額は、約0.00635mm
(0.00025インチ)の厚さにニツケルをメツキした
多孔鋼板〔即ち0.1016mm(0.004インチ)厚さ〕
を含んでいた。打抜き口は、約1.956mm(0.077イ
ンチ)の直径で、基板1平方インチ当り約78個の
密度であつた。シートは、その後製造者によつて
カルボニルニツケル粉末で被覆され、焼結され
て、0.9144mm(0.036インチ)厚さで、約73%の
全体(即ち、鋼シートを含む)気孔率で約10ミク
ロンの平均孔サイズの基板を作る。その額は、約
5%の硝酸コバルトと、その孔で陰極的に形成さ
れるNi(OH)2を含む硝酸ニツケルの2モル溶液
にそれを浸して含浸した。コバルトまたは均等物
であるバリウムは、電極の充電効率の改良のため
用いられる。完成した電極は、24.7グラムのNi
(OH)2と、1.3グラムのCo(OH)2からなり、各々
約7.52アンペア時(AH)の理論容量をもつてい
た。
試験電池は、本質的に圧縮しない方法で組立て
られた。それは例えば、セパレーターと易吸水性
マツト(使用される場合)がプレートの間に軽く
保持されるような方法である。プレートは電解液
中に浸漬され、約200%の容量(即ちアンペア時)
のニツケル電極を“形成した”。その後プレート
は約3時間率(即ち約30amps)でニツケルの理
論容量(アンペア時)の約85%まで放電された
(即ち約1.0のカツトオフ電圧に)。その後電池は
約9−12アンペアで2.25ボルトのカツトオフ電圧
まで、または、ニツケル電極の理論容量(即ち約
5%オーバーチヤージ)まで再充電された。この
サイクルの繰返し、サイクル中にデーターを採取
した。
第1図はそれらの亜鉛電極のほかは、実質的に
同じ電池の保有容量を示したものである。破線で
示される曲線は、亜鉛電極にポリスチレンバイン
ダーを使つたものであり、一方実線で代表される
電池は、慣用のバインダーを含まずに、他の活物
質成分との混合物にむしろ再パルプ化された新聞
用紙のみを含んだものを示した。この電池は13枚
の陽極プレートと14枚の陰極プレートを上に記載
したように配列した。陰極プレートは亜鉛メツキ
された銅グリツド(即ちエキパンドメタル)と
37.2グラムの酸化亜鉛、0.56グラムのHgOおよび
バインダーからなる活物質を有していた。点線で
代表される電池は酸化亜鉛用バインダーとして
2.23グラムのポリスチレンを有し、一方実線で代
表される電池は酸化亜鉛と混和した4.3グラムの
再パルプ化された新聞用紙を有していた。亜鉛電
極は、上に記載したようにして作られた。電極を
結合するポリスチレンは、リチヤーマー
(Richamer)HMEとしして認識され、リチヤー
ドソン会社(Richardson CO.)から供給される
ポリスチレンのエマルジヨンとして使用した。数
枚のプレートが27枚74アンペア−時(AH)電池
に組込まれた。陰極プレートを2層の繊維状ソー
セージケーシング(FSC)でつつみ、陽極プレー
トを2層のポリプロピレン膜、セルガード
(Celgard)K−513でつつんだ。セルガードK−
513は、本質的にセルガード2400(ミクロポーラス
ポリプロピレン)と、その一面に接着した不織布
易吸水性マツトとの層状板であり、適当な浸濡剤
で含浸されている。マツト側にニツケルプレート
を接触した。第1図のデーターは、5サイクルの
後両方の電池が同じ容量(即ち約74アンペアー
時)を有する、一方100サイクルではセルロース
亜鉛電池でさえ60アンペア時または最初の容量の
約81%の容量を有し、また一方ポリスチレン亜鉛
電池は、たつたの41アンペア時または最初の容量
の約55%の容量をもつたことを示している。これ
らの電池はZnO−対Ni(OH)2、3.26:1のアンペ
アー時の率を有した。
第2図は、保持されるエネルギーおよび出力を
本発明の特により好ましい実施態様の最初の容量
のパーセントに関して示したものである。第2図
のデーターの由来する試験電池は、14枚の陽極プ
レートと15枚の陰極プレートを含む29枚のプレー
トよりなり、各プレートは105アンペアー時のニ
ツケル電極の理論容量を有していた。ニツケルプ
レートは上に記載した通りであつたが、中央の陰
極プレートは以下に記載する通りであつた。端部
の陰極は、中央の陰極プレートの半分の容量を有
した。各中央の亜鉛電極(形成されない条件下
の)は、20.1グラムの酸化亜鉛13.8グラムのCa
(OH)2、1.35グラムのPb3O4および0.44グラムの
新聞用紙よりなるものであつた。電極のあるもの
は、約5グラム重量の銅グリツドを有し、薄い銅
シートの表面を横断して複数の接近した間隔の1/
4インチ径の穴をあけることによつて形成され、
一方他の電極は同様に5グラム重量のエキスパン
ドされた銅グリツドを有していた。ZnO、Ca
(OH)2およびPb3O4の平均粒径は、夫々約1.6ミ
クロン、7.9ミクロンおよび2.3ミクロンであつ
た。約0.22グラムの新聞用紙を各辺が6.35mm(1/
4インチ)より小さい方形に打抜き約50%短かい
セルロース繊維を作つた。新聞用紙をワーリング
ブレンダー(Waring blender)内の400ミリリツ
トルの水に加え、再パルプ化してセルロース繊維
の均質スラリーにした。それから、酸化亜鉛、
Ca(OH)2およびPb3O4を加え、混和して均質ス
ラリーとなし、それから上に記載したように真空
テーブル上のグリツドの上に注型した。プレート
はそれから圧縮乾燥し、再圧縮して約0.8522cm
(0.038インチ)の仕上げ厚さにした。亜鉛および
ニツケルプレートは、その後夫々50−85%多孔性
の、不織ナイロン〔即ち、0.1275cm(0.005イン
チ)口径の太さ〕製易吸水性マツトで包んだ。こ
のような材料例えばペロン(Pellon)2501、セレ
ツクス(Celex)3605、3607および3610は好結果
なことが立証されている。不織ポリプロピレンマ
ツト、例えばケンダル(Kendall)1583またはキ
ンバレークラークの(Kimberley Clark′s)S−
95、またはS−96もまた有効なことが立証されて
いる。マツトはセパレーターをプレートから引離
し、プレート−セパレーター間隙の電解液のより
良い循環を可能にする。マツト包装された電極
は、それから夫々二層のミクロポーラスポリプロ
ピレンセパレーター材料(即ちセルガード2400)
内に包んだ。セルガード2500も好結果であつた。
より低い抵抗の2500セパレーターは、より高い多
孔質(即ち45%)およびより大きな孔径(即ち
0.4μ)に、そしてそのためより低い内部抵抗に対
し、より好ましい。セパレーターはプレートの底
部上を折りたたみその側部にそつてヒートシール
した。これらの試験電池は、約105アンペアー時
の理論容量、約89アンペアー時の実働容量(即ち
放電の85%深度)と1.76のZnO:Ni(OH)2アン
ペアー時の率を有した。第2図から判るように、
250サイクルで電池はまだ最初の容量(即ちエネ
ルギー)の約80%と最初の出力の約96%を保有し
ている。出力は放電サイクルのはじめに電池から
約30秒間に300ampを周期的に取出すことにより
測定した。約300サイクルの終りに、電池は数種
の放電率(即ち再充電の間)に供し、数率に対す
る電池電圧低下および出力容量を測定した。第3
図は電池の容量が放電率に対しいかに極めて少し
しか変化しないかということを示している。これ
に関し、25アンペア率でその電池は62.3AHの容
量を示し、100アンペア率で55AHの容量を示し
た。同様に、第4図は、非常に高い放電率で電池
電圧の降下が如何に少ないかを示している。その
ため300サイクル以上の後でさえ、より好ましい
電池の容量がまだ300サイクル以上の後でさえ、
より好ましい電池の容量がまだ驚くべき能力を示
し、非常に高い割合に於てさえそのエネルギーを
放出した。
更に他の試験は、第2図の29枚プレート電池に
関連して記載されたような33枚のプレートとセパ
レーター系を含む電池について行われた。この電
池は、その理論容量の85%で101AHへ定格出力
を下げた約119AHの理論容量を有していた。亜
鉛電極は、銅グリツドと、15.31グラムの酸化亜
鉛、11.48グラムのCa(OH)2、1.04グラムの
Pb3O4および37グラムの新聞用紙よりなる活物質
混合物を有する。この電池はたつた1.34のZnO:
Ni(OH)2アンペアー時率を有し、約276サイクル
の後、第2図に示したような29枚プレート試験電
池以上に実質的に同様に行われた。更に他の酸化
亜鉛/Ni(OH)2での実施は、塩基性形が最も効
果があると考えられている。この割合が減少する
と、そのように作られた電池のエネルギー密度は
増大する。
【図面の簡単な説明】
第1図から第4図までは、本発明により作られ
たNi−Zn電池の性能を示すカーブである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 交互に差し込まれた複数のニツケル電極及び
    亜鉛電極と、該電極を包囲し、かつ該電極に浸透
    している水溶性水酸化カリウム電解液とを備え、
    前記亜鉛電極が夫々、他の成分類との均質混合物
    中の亜鉛リツチな粒子からなる活物質中に埋めら
    れた電導性グリツドを含むアルカリ性ニツケル亜
    鉛蓄電池において、 前記他の成分類が、前記蓄電池の放電中に亜鉛
    酸カルシウムを生成する酸化カルシウム粒子及
    び/又は水酸化カルシウム粒子と、十分に安定
    な、補強用の親水性セルロース繊維であつて前記
    混合物中に広がつたセルロース繊維のからみ合い
    との組合わせを含み、該セルロース繊維は少なく
    とも天然セルロースと実質的に同等な湿潤性を有
    することを特徴とするアルカリ性ニツケル亜鉛蓄
    電池。 2 前記繊維が天然セルロースを含む特許請求の
    範囲第1項記載のアルカリ性ニツケル亜鉛蓄電
    池。 3 前記グリツドが銅を含み、前記亜鉛リツチな
    粒子が酸化亜鉛を含み、そして前記亜鉛酸カルシ
    ウム形成成分が水酸化カルシウムを含み、かつ前
    記混合物が更にPb3O4を含み、水酸化カルシウム
    含量が酸化亜鉛1モル当たり水酸化カルシウム
    0.25乃至1.5モルであり、Pb3O4含量が前記混合物
    の4重量%までであり、且つセルロース繊維含量
    が前記混合物の0.5乃至10重量%であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の
    アルカリ性ニツケル亜鉛蓄電池。 4 前記繊維の一部が前記グリツドの開口より長
    く、一部が該開口より短い特許請求の範囲第1項
    乃至第3項の何れかに記載のアルカリ性ニツケル
    亜鉛蓄電池。
JP15086180A 1979-10-30 1980-10-29 Nickellzinc storage battery cell Granted JPS5673858A (en)

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