JPH02216757A - 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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- JPH02216757A JPH02216757A JP1038731A JP3873189A JPH02216757A JP H02216757 A JPH02216757 A JP H02216757A JP 1038731 A JP1038731 A JP 1038731A JP 3873189 A JP3873189 A JP 3873189A JP H02216757 A JPH02216757 A JP H02216757A
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- Japan
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- electrode
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- anionic surface
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/44—Fibrous material
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/417—Polyolefins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0002—Aqueous electrolytes
- H01M2300/0014—Alkaline electrolytes
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cell Separators (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、銀−亜鉛蓄電池、ニッケルー亜ｊ９蓄電池等
のアルカリ亜鉛蓄電池に係り、特にそのセパレータの改
良に関するものである。
のアルカリ亜鉛蓄電池に係り、特にそのセパレータの改
良に関するものである。
（ロ）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
ー密度が高く、安価であり、且つ無公害であることから
、数多くの実用化研究が行なわれてきているが、未だ満
足な性能を有するものが得られていない。
ー密度が高く、安価であり、且つ無公害であることから
、数多くの実用化研究が行なわれてきているが、未だ満
足な性能を有するものが得られていない。
これは、亜鉛極が可溶性であることに起因している。即
ち、放電時に、亜鉛がアルカリ電解液中に溶解し、充電
時に溶解時と異なる部分に電着するので、充放電を繰り
返すと、電極の形状変形が生じ、反応面積が減少し、電
池の容量低下を招来する。また、アルカリ電解液中に溶
出した亜鉛酸イオンが亜鉛極表面に、デンドライト亜鉛
として析出し、充放電サイクルの進行と共にデンドライ
ト亜鉛が生長し、正極と内部短絡を生じ、サイクルが命
となってしまうためである。
ち、放電時に、亜鉛がアルカリ電解液中に溶解し、充電
時に溶解時と異なる部分に電着するので、充放電を繰り
返すと、電極の形状変形が生じ、反応面積が減少し、電
池の容量低下を招来する。また、アルカリ電解液中に溶
出した亜鉛酸イオンが亜鉛極表面に、デンドライト亜鉛
として析出し、充放電サイクルの進行と共にデンドライ
ト亜鉛が生長し、正極と内部短絡を生じ、サイクルが命
となってしまうためである。
このような欠点を解消するため、例えば遊離の電解液が
存在しないよう電池内における電解液量を規制して、亜
鉛酸イオンの拡散を抑制したつ、されている、しかしな
がら、これらの手法でデンドライトの析出、生長を防止
することはほとんどは、負極に接するセパレータの電解
液量を正極に接するセパレータの電解液量より小となる
ように構成することが提案されているが、この方法であ
ってもデンドライトの発生及び生長を完全に抑制するこ
とは難しい。
存在しないよう電池内における電解液量を規制して、亜
鉛酸イオンの拡散を抑制したつ、されている、しかしな
がら、これらの手法でデンドライトの析出、生長を防止
することはほとんどは、負極に接するセパレータの電解
液量を正極に接するセパレータの電解液量より小となる
ように構成することが提案されているが、この方法であ
ってもデンドライトの発生及び生長を完全に抑制するこ
とは難しい。
そこで、特開昭５３−２１１５４１号公報等に記載され
た如く、亜鉛極に近接するセパレータとして微孔性セパ
レータを使用することで、亜鉛極表面に電析したデンド
ライト亜鉛がセパレータを貫通するのを物理的に抑制す
る技術が知られている。
た如く、亜鉛極に近接するセパレータとして微孔性セパ
レータを使用することで、亜鉛極表面に電析したデンド
ライト亜鉛がセパレータを貫通するのを物理的に抑制す
る技術が知られている。
（ハ） 発明が解決しようとする課題
−成功に、微孔性セパレータとしてはポリオレフィン系
、例えばポリプロピレン又はポリエチレンなどが用いら
れている。しかしながら、ポリオレフィン系微孔性膜は
、疎水性なので電解液に漏れにくく、微孔性薄膜に濡れ
の不均一が生じ、亜鉛極においてそれに対応して局部反
応が生じるので、デンドライト発生、生長が観察される
という問題点があった。
、例えばポリプロピレン又はポリエチレンなどが用いら
れている。しかしながら、ポリオレフィン系微孔性膜は
、疎水性なので電解液に漏れにくく、微孔性薄膜に濡れ
の不均一が生じ、亜鉛極においてそれに対応して局部反
応が生じるので、デンドライト発生、生長が観察される
という問題点があった。
そこで、本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであ
って、アルカリ亜鉛蓄電池のセパレータとして用いられ
るポリオレフィン系微孔性薄膜の濡れ性を改善し、嵩れ
を均一化させるものである。このようにすることで、亜
鉛極における局部反応が抑えられ、デンドライト発生、
生長が抑制されるので、サイクル寿命の長いアルカリ亜
鉛蓄電池が提供できる。
って、アルカリ亜鉛蓄電池のセパレータとして用いられ
るポリオレフィン系微孔性薄膜の濡れ性を改善し、嵩れ
を均一化させるものである。このようにすることで、亜
鉛極における局部反応が抑えられ、デンドライト発生、
生長が抑制されるので、サイクル寿命の長いアルカリ亜
鉛蓄電池が提供できる。
（ニ）課題を解決するための手段
本発明のアルカリ亜鉛蓄電池は、正極と、亜鉛極と、セ
パレータとしてのポリオレフィン系微孔性薄膜と、アル
カリ電解液とからなり、前記ポリオレフィン系微孔性薄
膜に、スルホン酸基を有するアニオン界面活性剤を付着
させたことを特徴とするものである。
パレータとしてのポリオレフィン系微孔性薄膜と、アル
カリ電解液とからなり、前記ポリオレフィン系微孔性薄
膜に、スルホン酸基を有するアニオン界面活性剤を付着
させたことを特徴とするものである。
また、前記スルホン酸基を有するアニオン界面活性剤と
しては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルスル
ホン酸塩、アルキルスルホン酸エステルからなる群より
選ばれた、少なくとも１つを用いることが好ましい。
しては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルスル
ホン酸塩、アルキルスルホン酸エステルからなる群より
選ばれた、少なくとも１つを用いることが好ましい。
また前記ポリオレフィン系微孔性薄膜として、ポリプロ
ピレンフィルムもしくはポリエチレンフィルムを用いる
ことができる。
ピレンフィルムもしくはポリエチレンフィルムを用いる
ことができる。
（ホ）作 用
電池電解液のアルカリ濃度が２０％以上という過酷な条
件下において、アニオン界面活性剤の中でも特にスルホ
ン酸基を有するものが、安定であることを見い出し、本
発明を完成するに至ったものである。
件下において、アニオン界面活性剤の中でも特にスルホ
ン酸基を有するものが、安定であることを見い出し、本
発明を完成するに至ったものである。
ポリオレフィン系、例えばポリプロピレン、ポリエチレ
ン等の微孔性薄膜を、スルホン酸基を有するアニオン界
面活性剤で処理することにより、微孔性薄膜の濡れが十
分となり、濡れの均一化が計られ、その結果、電極反応
が均一化される。そして、亜鉛極における電流集中が防
止されるので、亜鉛極においてデンドライト析出、生長
が抑制される。
ン等の微孔性薄膜を、スルホン酸基を有するアニオン界
面活性剤で処理することにより、微孔性薄膜の濡れが十
分となり、濡れの均一化が計られ、その結果、電極反応
が均一化される。そして、亜鉛極における電流集中が防
止されるので、亜鉛極においてデンドライト析出、生長
が抑制される。
また、充放電サイクルを繰り返し行っても、前記界面活
性剤が安定に保持され、界面活性剤の分解に起因せる電
解液のイオン伝導性の低下も観察されないので５前記添
加効果が十分に発揮される。
性剤が安定に保持され、界面活性剤の分解に起因せる電
解液のイオン伝導性の低下も観察されないので５前記添
加効果が十分に発揮される。
（へ）実施例
以下に、本発明の実施例を詳述し、比較例との対比に言
及する。
及する。
実施例１゜
ポリプロピレン（ポリオレフィン系）微孔性薄膜を、前
記薄膜重量に対して１０重量％のアルキルベンゼンスル
ホン酸塩からなるアニオン界面活性剤を付着、保持させ
た。この操作は前記薄膜をアルキルベンゼンスルホン酸
塩の溶液に浸漬するというものである。そしてこのポリ
プロピレン微孔性薄膜とナイロン不織布（厚み１１２０
μｍ）とを用い、多層セパレータ３とした。尚、ここで
用いる薄膜としては、厚さ２０〜３０μｍのものが好ま
しい。また、ナイロン不織布は、保液層として用いてお
り、厚さ１００〜２００μｍのものが好適する。
記薄膜重量に対して１０重量％のアルキルベンゼンスル
ホン酸塩からなるアニオン界面活性剤を付着、保持させ
た。この操作は前記薄膜をアルキルベンゼンスルホン酸
塩の溶液に浸漬するというものである。そしてこのポリ
プロピレン微孔性薄膜とナイロン不織布（厚み１１２０
μｍ）とを用い、多層セパレータ３とした。尚、ここで
用いる薄膜としては、厚さ２０〜３０μｍのものが好ま
しい。また、ナイロン不織布は、保液層として用いてお
り、厚さ１００〜２００μｍのものが好適する。
亜鉛極２は、以下のようにして作製した。活物質として
の酸化亜鉛６０重量％、及び金属亜鉛３０重量％と、添
加剤としての水酸化インジウム５重量％と、結着剤とし
てのフッ素樹脂５重量％とからなる混合粉末に、水を加
えて混練した後、ローラを用いて活物質シートを作製す
る。このシートを銅等よりなる集電体上に付着する。こ
れを加圧成型後、乾燥して亜鉛８ｉ！２を得る。
の酸化亜鉛６０重量％、及び金属亜鉛３０重量％と、添
加剤としての水酸化インジウム５重量％と、結着剤とし
てのフッ素樹脂５重量％とからなる混合粉末に、水を加
えて混練した後、ローラを用いて活物質シートを作製す
る。このシートを銅等よりなる集電体上に付着する。こ
れを加圧成型後、乾燥して亜鉛８ｉ！２を得る。
これらセパレータ３及び亜鉛極２を用い、公称容量５０
０ｍＡｈの単玉サイズのニッケルー亜鉛蓄電池を作製し
、本発明電池Ａとした。
０ｍＡｈの単玉サイズ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、この電池の断面図であり、水酸化ニッケルを
活物質とする焼結式正極１と、亜鉛極（負極）２と、こ
れら正負両ｆ！１．２間に介挿された多層セパレータ３
とからなる電極群４は渦巻状に巻回され構成されている
。この電極群４は、熱収縮チューブ５に内包され、この
熱収縮チューブ５を介して、上記亜鉛極２は負極端子兼
用の外装缶６に負極用導電タブ１１にて、電気接続され
るように構成されている。この外装缶６の上部開口には
、バッキング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。このコイルスブリ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８ｉ！１とは正極用導
電タブ１０にて接続されている。
活物質とする焼結式正極１と、亜鉛極（負極）２と、こ
れら正負両ｆ！１．２間に介挿された多層セパレータ３
とからなる電極群４は渦巻状に巻回され構成されている
。この電極群４は、熱収縮チューブ５に内包され、この
熱収縮チューブ５を介して、上記亜鉛極２は負極端子兼
用の外装缶６に負極用導電タブ１１にて、電気接続され
るように構成されている。この外装缶６の上部開口には
、バッキング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。このコイルスブリ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８ｉ！１とは正極用導
電タブ１０にて接続されている。
実施例２゜
前記実施例１において用いたアルキルベンゼンスルホン
酸塩に代えて、アルキルスルホン酸塩を使用した以外は
同様にして１本発明電池Ｂを作製した。
酸塩に代えて、アルキルスルホン酸塩を使用した以外は
同様にして１本発明電池Ｂを作製した。
実施例３゜
前記実施例１において用いたアルキルベンゼンスルホン
酸塩に代えて、アルキルスルホン酸エステルを使用した
以外は同様にして、本発明電池Ｃを作製した。
酸塩に代えて、アルキルスルホン酸エステルを使用した
以外は同様にして、本発明電池Ｃを作製した。
比較例１゜
前記実施例１において用いたアルキルベンゼンスルホン
酸塩に代えて、脂肪酸塩を使用した以外は同様にして、
比較電池りを作製した。
酸塩に代えて、脂肪酸塩を使用した以外は同様にして、
比較電池りを作製した。
比較例２゜
前記実施例１において用いたアルキルベンゼンスルホン
酸塩に代えて、アルキルリン酸エステルを使用した以外
は同様にして、比較電池Ｅを作製した。
酸塩に代えて、アルキルリン酸エステルを使用した以外
は同様にして、比較電池Ｅを作製した。
尚、各種電池に用いた界面活性剤とその構造式を第１表
に示す。
に示す。
第 １ 表
これら電池は、ポリプロピレン微孔性薄膜が亜鉛極と当
接し、この薄膜と正極との間にナイロン不織布が保液層
として介挿された構成となっている。
接し、この薄膜と正極との間にナイロン不織布が保液層
として介挿された構成となっている。
そして、これら電池を用い、電池のサイクル特性を比較
した。この時のサイクル試験の条件は電池を１ＡＣの電
流で５時間充電を行なった後、ｌへＣの電流で放電し、
電池電圧が１．ＯＶに達した時点で放電を終了すると０
うものであり、電池容量が初期容量の５０％以下になっ
た時点で充放電サイクルを停止した。
した。この時のサイクル試験の条件は電池を１ＡＣの電
流で５時間充電を行なった後、ｌへＣの電流で放電し、
電池電圧が１．ＯＶに達した時点で放電を終了すると０
うものであり、電池容量が初期容量の５０％以下になっ
た時点で充放電サイクルを停止した。
この結果を、第２図に示す。第２図より明らかな如く、
本発明電池Ａ＝Ｂ、Ｃのサイクル特性が、比較電池り、
Ｅよりも、優れていることがわかる。
本発明電池Ａ＝Ｂ、Ｃのサイクル特性が、比較電池り、
Ｅよりも、優れていることがわかる。
これは比較電池り、Ｈの場合、界面活性剤処理により微
孔性薄膜の濡れが均一となるが、スルホン酸基を有する
界面活性剤ではないので、濃厚なアルカリ電解液中では
安定ではなく、充放電サイクルの進行に住い、界面活性
剤が電解液と反応し分解するので、電解液濃度が低下す
る。その結果、微孔性薄膜中における保液量が減少し、
イオン伝導性が低下し、電池性能が劣化したものと考え
られる。
孔性薄膜の濡れが均一となるが、スルホン酸基を有する
界面活性剤ではないので、濃厚なアルカリ電解液中では
安定ではなく、充放電サイクルの進行に住い、界面活性
剤が電解液と反応し分解するので、電解液濃度が低下す
る。その結果、微孔性薄膜中における保液量が減少し、
イオン伝導性が低下し、電池性能が劣化したものと考え
られる。
一方、本発明電池Ａ、Ｂ、Ｃでは、界面活性剤処理によ
り微孔性薄膜の濡れが均一となり、更にスルホン酸基を
有する界面活性剤を用いているので濃厚なアルカリ電解
液中においても安定であって、経時変化がないので界面
活性剤の分解もなく、イオン伝導性の低下がなく、電池
のサイクル特性が向上したと考えられる。
り微孔性薄膜の濡れが均一となり、更にスルホン酸基を
有する界面活性剤を用いているので濃厚なアルカリ電解
液中においても安定であって、経時変化がないので界面
活性剤の分解もなく、イオン伝導性の低下がなく、電池
のサイクル特性が向上したと考えられる。
（ト）発明の効果
以上、上述した如く、本発明によればポリオレフィン系
微孔性薄膜にスルホン酸基を有するアニオン界面活性剤
を付着させ、これをセパレータに用いているので、前記
薄膜の濡れが均一となり、経時変化が少ないものが得ら
れる。その結果、電極反応が均一化され、亜鉛極におけ
るデンドライト発生、生長が抑制されるので、サイクル
特性に優れたアルカリ亜鉛蓄電池を提供できるものであ
り、その工業的価値は極めて大きい。
微孔性薄膜にスルホン酸基を有するアニオン界面活性剤
を付着させ、これをセパレータに用いているので、前記
薄膜の濡れが均一となり、経時変化が少ないものが得ら
れる。その結果、電極反応が均一化され、亜鉛極におけ
るデンドライト発生、生長が抑制されるので、サイクル
特性に優れたアルカリ亜鉛蓄電池を提供できるものであ
り、その工業的価値は極めて大きい。
第１図は本発明電池の縦断面図、第２図は電池のサイク
ル特性図である。 Ａ、Ｂ、Ｃ・・・本発明電池、 Ｄ、Ｅ・・比較電池。
ル特性図である。 Ａ、Ｂ、Ｃ・・・本発明電池、 Ｄ、Ｅ・・比較電池。
Claims (3)
- （１）正極と、亜鉛極と、セパレータとしてのポリオレ
フィン系微孔性薄膜と、アルカリ電解液とからなる電池
であって、 前記ポリオレフィン系微孔性薄膜に、スルホン酸基を有
するアニオン界面活性剤を付着させたことを特徴とする
アルカリ亜鉛蓄電池。 - （２）前記スルホン酸基を有するアニオン界面活性剤は
、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸
塩、アルキルスルホン酸エステルからなる群より選ばれ
た、少なくとも１つであることを特徴とする請求項（１
）記載のアルカリ亜鉛蓄電池。 - （３）前記ポリオレフィン系微孔性薄膜がポリプロピレ
ンフィルムもしくはポリエチレンフィルムであることを
特徴とする請求項（１）記載のアルカリ亜鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1038731A JPH02216757A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1038731A JPH02216757A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02216757A true JPH02216757A (ja) | 1990-08-29 |
Family
ID=12533473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1038731A Pending JPH02216757A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02216757A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992012544A1 (fr) * | 1990-12-28 | 1992-07-23 | Yuasa Battery Co., Ltd. | Separateur pour accumulateurs a zinc alcalin |
| JP2009218048A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-09-24 | Nippon Kodoshi Corp | アルカリ蓄電池用セパレータ及びその製造方法、アルカリ蓄電池 |
| JP2009218047A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-09-24 | Nippon Kodoshi Corp | アルカリ蓄電池用セパレータ及びその製造方法、アルカリ蓄電池 |
-
1989
- 1989-02-17 JP JP1038731A patent/JPH02216757A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992012544A1 (fr) * | 1990-12-28 | 1992-07-23 | Yuasa Battery Co., Ltd. | Separateur pour accumulateurs a zinc alcalin |
| US5320916A (en) * | 1990-12-28 | 1994-06-14 | Yuasa Corporation | Separator for alkali-zinc battery |
| US5547779A (en) * | 1990-12-28 | 1996-08-20 | Yuasa Corporation | Separator for alkali-zinc battery |
| JP2009218048A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-09-24 | Nippon Kodoshi Corp | アルカリ蓄電池用セパレータ及びその製造方法、アルカリ蓄電池 |
| JP2009218047A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-09-24 | Nippon Kodoshi Corp | アルカリ蓄電池用セパレータ及びその製造方法、アルカリ蓄電池 |
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