JPH0311807Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この考案は、ニツケル−亜鉛蓄電池、銀−亜鉛
蓄電池などのように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ものである。

(ロ) 従来技術 負極活物質としての亜鉛は、単位重量当りのエ
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
て亜鉛酸イオンとなり、充電時に、その亜鉛酸イ
オンが元の位置に電析することがほとんどないた
め、更に充放電を繰り返すと亜鉛負極の極板変形
が著しくなり容量低下を招いてより長期にわたる
充放電に耐えられなくなる。そして上記亜鉛負極
の極板変形はその周縁部が著しい。これは、周縁
部に過剰の電解液が溜りやすいとかいわゆるエツ
ヂ効果により周縁部に電流が集中することなどか
ら周縁部の亜鉛が、他の部分の亜鉛よりも多量に
亜鉛酸イオンとして電解液に溶出するためである
と考えられる。

上記問題点を改善するために従来、電解液量を
規制して亜鉛活物質が亜鉛酸イオンとして溶出す
るのを抑制する方法が提案されている（特開昭55
−3135号公報）が、極板変形は十分防止できな
い。また亜鉛負極中にアルカリ土類金属の水酸化
物を添加することが提案されている（特公昭37−
5883号）。この方法は、下記反応式(1)のように亜
鉛が亜鉛酸イオンとして電解液中に溶解して拡散
するのを、直ちに式(2)の反応によつてアルカリ土
類金属水酸化物と反応させて負極内に固定する方
法である。

Zn＋4OH^-→Zn（OH）^2- ₄＋2e (1) Zn（OH）^2- ₄＋Ca（OH）₂→CaZn（OH）₄＋2OH^-
(2) しかしこの方法では、亜鉛に対して等モルのア
ルカリ土類金属の水酸化物が必要であるから、負
極中の亜鉛活物質の量が減少するという問題点が
ある。

(ハ) 考案の目的 この考案の目的は上記問題点を改善するために
なされたものであつて、亜鉛負極の周縁部におけ
る、集電体への亜鉛の析出、溶解を抑え、亜鉛負
極の形状変形を抑制し、優れた充放電寿命を有す
るアルカリ亜鉛蓄電池を提供するにある。

(ニ) 考案の構成 本考案のアルカリ亜鉛蓄電池は、少なくとも一
つの亜鉛負極、少なくとも一つの正極、これら両
極間に配置されたセパレータ及びこれら両極とセ
パレータに吸収されたアルカリ電解液からなり、
前記亜鉛負極は、集電体、耐アルカリ性撥水性合
成樹脂からなる多孔性シート及び亜鉛活物質層を
有しており、前記集電体は、その周縁部の両表面
に、前記多孔性シートが添設されており、前記多
孔性シート上及び前記周縁部を除く集電体の両表
面には、前記亜鉛活物質層が固着されていること
を特徴とするものである。

この考案において耐アルカリ性撥水性合成樹脂
とは、アルカリ亜鉛蓄電池に通常用いられアルカ
リ電解液に充分耐えうる撥水性合成樹脂であつて
具体的には、弗素含有合成樹脂例えばポリテトラ
フルオロエチレン（PTFE）、テトラフルオロエ
チレンとヘキサクロロプロピレンの共重合体など
や、ポリオレフイン類例えばポリプロピレン、ポ
リエチレンなどが挙げられる。

またこの考案における上記合成樹脂からなる多
孔性シートとしては上記合成樹脂製で多孔度がア
ルカリ電解液や亜鉛イオンが通過しうる程度以上
のものが用いられる。弗素樹脂の多孔性シートの
具体例としては日東電気工業(株)製のニトフロンな
どが挙げられる。また上記合成樹脂のうち特に弗
素含有樹脂粉末に酸化亜鉛粉末を混合し水を加え
て混練し圧延乾燥して得られる弗素樹脂の多孔性
シートも使用できる。このシートはアルカリ電解
液が充分浸透透過しうる。

また上記多孔性シートは、銅やニツケルなどの
網、パンチング板、エキスパンデツド板などの集
電体の周縁部両面を充分被覆するように集電体に
添設される。一方、例えば酸化亜鉛粉末、亜鉛粉
末、酸化カドミウム及びポリテトラフルオロエチ
レン粉末の混合物に水を加えて混練して作つた亜
鉛活物質ペーストをローラにて加圧して板状とす
る。この活物質板状物を上記の多孔性シートを添
設した集電体の両面に重ねておいて両面から加圧
成形して該シートを集電体に付着させ、乾燥して
この考案の電池に用いる亜鉛負極が得られる。

この考案の電池に用いられる正極としては通常
のアルカリ蓄電池用のもの、例えば焼結ニツケル
に水酸化ニツケルを充填したものなどが用いられ
る。

また電解液、正負極間に介在させるセパレータ
と保液層としては通常のアルカリ蓄電池用のもの
が用いられる。

また電解液としては、水酸化カリウム、水酸化
ナトリウムなどの水溶液が用いられ、その濃度は
５〜10規定、好ましくは７〜９規定であり、これ
に飽和値までの酸化亜鉛を溶解させたものなどが
用いられる。

なおこの考案の電池としては、上記の電極やセ
パレータを渦巻き型に巻いた形態のいわゆる渦巻
き型電極を備えたアルカリ亜鉛蓄電池も含まれ
る。

(ホ) 実施例 実施例 １ 第１ａ及び１ｂ図に示すごとく、銅製パンチン
グ板からなる５cm×４cmの集電体１の両面に、縦
桟の幅が５mm、横桟の幅が５mmの枠状の厚み0.15
mmで、多孔性のポリテトラフルオロエチレンのシ
ート（ニトフロン）２を添設して集電体１両面の
周縁を覆つた。次いで酸化亜鉛粉末80重量％、金
属亜鉛粉末10重量％、酸化カドミウム粉末５重量
％及び結着剤のポリテトラフルオロエチレン粉末
５重量％の混合物に水を加え混練した後ローラに
よつて加圧し負極活物質シートを作製し、その１
枚づゝを上記の多孔性ポリテトラフルオロエチレ
ンシートを添設した集電体を挾んで重ね、加圧成
形し乾燥して第２図に示すような負極活物質層３
を有する５cm×４cm厚み１mmの亜鉛負極４を作製
した。

この亜鉛負極を用い焼結ニツケルに水酸化ニツ
ケルを充填した正極を有するアルカリ亜鉛蓄電池
Ａを作製した。５は亜鉛負極、６は保液層、７は
セパレータ、８は正極、９は電槽、１０は電槽
蓋、１１と１２はそれぞれ正極と負極の端子であ
る。

比較例 １ 集電体の周縁を覆う多孔性シートを用いないこ
と以外、実施例１と同じアルカリ亜鉛蓄電池Ｂを
作製した。

性能比較試験 上記のアルカリ亜鉛蓄電池Ａ及びＢについて、
150mAの電流で５時間充電した後150mAで放電
し、電池電圧が1.2Vに達する時点で放電を停止
するという充放電サイクルを繰返し、そのサイク
ル数に対する電池容量の変化を示すグラフを第４
図に示した。

このグラフから明らかなようにこの考案の実施
例の電池Ａは比較例電池Ｂと比べて充放電サイク
ル特性が著しく優れていることは明らかである。

上記の実施例の電池はその集電体の周縁部に、
耐アルカリ性撥水性合成樹脂からなる多孔性シー
トを添設することにより集電体周縁部の電流集中
を緩和して電流分布が均一になり、その結果周縁
部から亜鉛酸イオンが集中的に溶出することが抑
制されて極板変形が少なくサイクル寿命が向上し
たものと考えられる。なお特に上記実施例の電池
Ａの多孔性シートと負極の活物質板にはいずれも
弗素樹脂が用いられているので両者の密着性が良
好であり、その結果亜鉛負極周縁の活物質は強く
拘束され極板周縁部の変形が一層抑制されると考
えられる。

(ヘ) 考案の効果 以上詳述した如く、本考案は、亜鉛負極の集電
体には、その周縁部の両表面に、耐アルカリ性撥
水性合成樹脂からなる多孔性シートが添設されて
いるので、亜鉛負極の周縁部における亜鉛活物質
層は、直接、集電体に接しておらず、この周縁部
を除く集電体の両表面に固着された亜鉛活物質層
に比べて、亜鉛の析出、溶解が小さくなるので、
亜鉛負極の形状変形が抑制できる。従つて、長期
にわたる充放電サイクルに耐えうるアルカリ亜鉛
蓄電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図はこの考案の一実施例の集電体の平面
図、第１ｂ図は第１ａ図のＡ−A′断面図、第２
ａ図はこの考案の一実施例の亜鉛負極の平面図、
第２ｂ図は第２ａ図のＢ−B′断面図、第３図は
この考案の一実施例のアルカリ亜鉛蓄電池の縦断
面図、第４図は各種アルカリ亜鉛蓄電池の充放電
サイクルにおける容量の変化を示すグラフであ
る。 １……集電体、２……多孔性弗素樹脂シート、
３……負極活物質層、４，５……亜鉛負極、６…
…保液層、７……セパレータ、８……正極、９…
…電槽、１０……電槽蓋、１１……正極端子、１
２……負極端子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 少なくとも一つの亜鉛負極、少なくとも一つの
   正極、これら両極間に配置されたセパレータ及び
   これら両極とセパレータに吸収されたアルカリ電
   解液からなり、 前記亜鉛負極は、集電体、耐アルカリ性撥水性
   合成樹脂からなる多孔性シート及び亜鉛活物質層
   を有しており、 前記集電体は、その周縁部の両表面に、前記多
   孔性シートが添設されており、 前記多孔性シート上及び前記周縁部を除く集電
   体の両表面には、前記亜鉛活物質層が固着されて
   いることを特徴とするアルカリ亜鉛蓄電池。