JPH0423380B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0423380B2 JPH0423380B2 JP57144122A JP14412282A JPH0423380B2 JP H0423380 B2 JPH0423380 B2 JP H0423380B2 JP 57144122 A JP57144122 A JP 57144122A JP 14412282 A JP14412282 A JP 14412282A JP H0423380 B2 JPH0423380 B2 JP H0423380B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zinc
- particle size
- electrode
- powder
- battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
-
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は正極活物質として酸化銀、酸化ニツケ
ルなどを用い、電解液としてアルカリ溶液を用い
るアルカリ蓄電池に適用することができる亜鉛極
に関し、亜鉛負極の活物質である金属亜鉛と酸化
亜鉛の粒径を規制すると共に亜鉛極に導電性物質
を添加することにより、充放電サイクルによる負
極活物質の結晶径の粗大化を防止し、亜鉛極板の
変形を抑制すると共に亜鉛極内の導電性の低下を
少なくし、電池容量の減少を僅少にして、電池の
サイクル寿命を向上することを目的とする。
ルなどを用い、電解液としてアルカリ溶液を用い
るアルカリ蓄電池に適用することができる亜鉛極
に関し、亜鉛負極の活物質である金属亜鉛と酸化
亜鉛の粒径を規制すると共に亜鉛極に導電性物質
を添加することにより、充放電サイクルによる負
極活物質の結晶径の粗大化を防止し、亜鉛極板の
変形を抑制すると共に亜鉛極内の導電性の低下を
少なくし、電池容量の減少を僅少にして、電池の
サイクル寿命を向上することを目的とする。
従来より負極に金属亜鉛を活物質として用いた
亜鉛蓄電池は、亜鉛が安価であり、アルカリ電解
液中でカドミウム極に比べて卑な電位を有するこ
とから、エネルギー密度が高く、且公害の心配が
少ないことから、多くの実用化検討がなされてき
た。
亜鉛蓄電池は、亜鉛が安価であり、アルカリ電解
液中でカドミウム極に比べて卑な電位を有するこ
とから、エネルギー密度が高く、且公害の心配が
少ないことから、多くの実用化検討がなされてき
た。
ところが、充放電サイクル途中における亜鉛デ
ンドライトによる正負極間の短絡現象が起こるた
め信頼性に欠けること及び充放電サイクルによる
亜鉛極の変形が著しいために長期のサイクル寿命
が得られにくいこと等の欠点がある。この原因は
亜鉛がアルカリ電解液中に可溶する電極であるこ
とに起因している。
ンドライトによる正負極間の短絡現象が起こるた
め信頼性に欠けること及び充放電サイクルによる
亜鉛極の変形が著しいために長期のサイクル寿命
が得られにくいこと等の欠点がある。この原因は
亜鉛がアルカリ電解液中に可溶する電極であるこ
とに起因している。
而して、亜鉛活物質として金属亜鉛と酸化亜鉛
の混合物を使用することが知られている。しかし
従来から使用される金属亜鉛は、数十μ乃至数百
μの粒子径であり、一方酸化亜鉛は十分の数μの
粒子径であり、金属亜鉛に比し２乃至３桁小さい
粒子径である。このように従来の金属亜鉛の粒子
径が酸化亜鉛の粒子径に比し特に大きいことによ
り次の欠点がある。即ち第１に、粒子径の大きさ
の差が２乃至３桁と大きいため、金属亜鉛と酸化
亜鉛が均一に混合しない。第２に、粒子径が大き
いため同量の金属亜鉛を混入しても、粒子数が少
なく電析の核となる数が少ないので、放電生成物
である亜鉛酸イオンが次の充電時に元の位置に電
着し難くなる。第３に、元々の金属亜鉛の粒子径
が大きいので、デンドライト発生の核となる粗大
粒子亜鉛に早く成長する。
の混合物を使用することが知られている。しかし
従来から使用される金属亜鉛は、数十μ乃至数百
μの粒子径であり、一方酸化亜鉛は十分の数μの
粒子径であり、金属亜鉛に比し２乃至３桁小さい
粒子径である。このように従来の金属亜鉛の粒子
径が酸化亜鉛の粒子径に比し特に大きいことによ
り次の欠点がある。即ち第１に、粒子径の大きさ
の差が２乃至３桁と大きいため、金属亜鉛と酸化
亜鉛が均一に混合しない。第２に、粒子径が大き
いため同量の金属亜鉛を混入しても、粒子数が少
なく電析の核となる数が少ないので、放電生成物
である亜鉛酸イオンが次の充電時に元の位置に電
着し難くなる。第３に、元々の金属亜鉛の粒子径
が大きいので、デンドライト発生の核となる粗大
粒子亜鉛に早く成長する。
そこでかかる問題に対処すべく、活物質である
金属亜鉛粉末と酸化亜鉛粉末の粒子径を規制する
ことを特願昭57−41843号で提案した。即ち金属
亜鉛粉末の粒子径を１〜6μ、酸化亜鉛粉末の粒
子径を0.1〜0.5μとするものである。このように
粒子径を規制することにより、充放電サイクルに
よる活物質の結晶径の粗大化を防止すると共に極
板の変形を抑制し、容量減少を僅少にして電池の
サイクル寿命を向上させることができる。
金属亜鉛粉末と酸化亜鉛粉末の粒子径を規制する
ことを特願昭57−41843号で提案した。即ち金属
亜鉛粉末の粒子径を１〜6μ、酸化亜鉛粉末の粒
子径を0.1〜0.5μとするものである。このように
粒子径を規制することにより、充放電サイクルに
よる活物質の結晶径の粗大化を防止すると共に極
板の変形を抑制し、容量減少を僅少にして電池の
サイクル寿命を向上させることができる。
ところが充放電サイクルを繰返し、より長期に
わたると、規制されて使用していた亜鉛粒子が
徐々に粗大化して高密度化するようになり、亜鉛
電折の核となるべき亜鉛粒子の数が減少する。そ
の結果、不均一な電析が起こるようになり、亜鉛
極の作用有効面積が減少して多孔度が減少するた
め、電解液の内部拡散が妨げられ、導電性が低下
するようになる。即ち不動態化現象が生じ、充放
電を繰り返すにつれて加速的に活物質の利用率の
悪化を招いていた。
わたると、規制されて使用していた亜鉛粒子が
徐々に粗大化して高密度化するようになり、亜鉛
電折の核となるべき亜鉛粒子の数が減少する。そ
の結果、不均一な電析が起こるようになり、亜鉛
極の作用有効面積が減少して多孔度が減少するた
め、電解液の内部拡散が妨げられ、導電性が低下
するようになる。即ち不動態化現象が生じ、充放
電を繰り返すにつれて加速的に活物質の利用率の
悪化を招いていた。
本発明はかかる点に鑑み発明されたものにし
て、上述の諸問題を緩和して、蓄電池に適用する
ときの蓄電池のサイクル寿命を向上せんとするも
のである。即ち、本発明は0.1〜0.5μの粒径を有
する酸化亜鉛粉末及び１〜6μの粒径を有する金
属亜鉛粉末とからなる亜鉛活物質と、水素ガスの
発生を抑制する添加剤と、結着剤と、導電性物質
とからなる亜鉛極を構成するものである。この構
成から明らかなように本発明は、活物質である金
属亜鉛粉末と酸化亜鉛粉末の粒子径を規制するこ
とにより、亜鉛極の変形を抑制して電池のサイク
ル寿命を向上すると共に導電性物質の存在により
活物質の利用率の低下を抑制してサイクル寿命を
より一層向上せんとするものである。
て、上述の諸問題を緩和して、蓄電池に適用する
ときの蓄電池のサイクル寿命を向上せんとするも
のである。即ち、本発明は0.1〜0.5μの粒径を有
する酸化亜鉛粉末及び１〜6μの粒径を有する金
属亜鉛粉末とからなる亜鉛活物質と、水素ガスの
発生を抑制する添加剤と、結着剤と、導電性物質
とからなる亜鉛極を構成するものである。この構
成から明らかなように本発明は、活物質である金
属亜鉛粉末と酸化亜鉛粉末の粒子径を規制するこ
とにより、亜鉛極の変形を抑制して電池のサイク
ル寿命を向上すると共に導電性物質の存在により
活物質の利用率の低下を抑制してサイクル寿命を
より一層向上せんとするものである。
以下本発明の実施例を説明しあわせて比較例を
説明する。
説明する。
実施例 １
粒径0.1〜0.5μの酸化亜鉛粉末100重量部、粒径
１〜6μの金属亜鉛粉末10重量部、亜鉛極の水素
過電圧を上昇させて水素発生を抑制する作用を有
する添加剤としての酸化水銀２重量部及び導電性
物質としての炭素繊維２重量部を混合した。ここ
に、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン
のデイスパージヨン（濃度60％）５重量部及び水
50重量部を加え、剪断力を与えつつ混練する。得
られた混練物を圧延ローラにより1.0mmの厚みに
圧延ちてペーストシートを陰極集電体の両面に当
接し、圧延圧着して厚み1.5mmの亜鉛極を得る。
１〜6μの金属亜鉛粉末10重量部、亜鉛極の水素
過電圧を上昇させて水素発生を抑制する作用を有
する添加剤としての酸化水銀２重量部及び導電性
物質としての炭素繊維２重量部を混合した。ここ
に、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン
のデイスパージヨン（濃度60％）５重量部及び水
50重量部を加え、剪断力を与えつつ混練する。得
られた混練物を圧延ローラにより1.0mmの厚みに
圧延ちてペーストシートを陰極集電体の両面に当
接し、圧延圧着して厚み1.5mmの亜鉛極を得る。
この亜鉛負極５枚と周知の焼結式ニツケル極４
枚を用いて容量2AHのニツケル−亜鉛蓄電池(A)
を作成した。
枚を用いて容量2AHのニツケル−亜鉛蓄電池(A)
を作成した。
尚、従来の数十μ乃至数百μの金属亜鉛粉末
は、還元雰囲気中で金属亜鉛を一旦溶融してノズ
ルから噴霧状に吹き飛ばして製造されるものであ
るのに対し、本発明で使用される１〜6μの金属
亜鉛粉末は、還元雰囲気中で金属亜鉛を溶融した
後蒸発させ、それを凝縮したものである。
は、還元雰囲気中で金属亜鉛を一旦溶融してノズ
ルから噴霧状に吹き飛ばして製造されるものであ
るのに対し、本発明で使用される１〜6μの金属
亜鉛粉末は、還元雰囲気中で金属亜鉛を溶融した
後蒸発させ、それを凝縮したものである。
第１図はこの蓄電池(A)の断面図である。この図
面において、１は亜鉛極、２ニツケル極、３はセ
パレータ、４は保液層、５は電槽、６は電槽蓋、
７，８は正負極端子である。
面において、１は亜鉛極、２ニツケル極、３はセ
パレータ、４は保液層、５は電槽、６は電槽蓋、
７，８は正負極端子である。
実施例 ２
実施例１において用いた導電性物質としての炭
素繊維に代えて炭素粉末を使用した点を除いて、
他は実施例１における蓄電池(A)と同一の蓄電池(B)
を作成した。
素繊維に代えて炭素粉末を使用した点を除いて、
他は実施例１における蓄電池(A)と同一の蓄電池(B)
を作成した。
比較例
比較のため、実施例１において用いた導電性物
質である炭素繊維を使用しない点を除いて、他は
実施例１の蓄電池(A)と同一の蓄電池(C)を作成し
た。
質である炭素繊維を使用しない点を除いて、他は
実施例１の蓄電池(A)と同一の蓄電池(C)を作成し
た。
第２図は本発明による亜鉛極を用いた蓄電池(A)
及び(B)と比較電池(C)の充放電サイクル特性図であ
る。その充放電条件は、400ｍＡで５時間充電し
た後、500ｍＡで電池電圧が1.0Vに達するまで放
電するものである。第２図は放電容量として初期
容量を100として示す。
及び(B)と比較電池(C)の充放電サイクル特性図であ
る。その充放電条件は、400ｍＡで５時間充電し
た後、500ｍＡで電池電圧が1.0Vに達するまで放
電するものである。第２図は放電容量として初期
容量を100として示す。
第２図より本発明による亜鉛極を用いた蓄電池
(A)及び(B)のサイクル特性が比較電池(C)のサイクル
特性に比し改善されることがわかる。
(A)及び(B)のサイクル特性が比較電池(C)のサイクル
特性に比し改善されることがわかる。
この改善理由は、炭素繊維や炭素粉末が導電性
物質であるため、亜鉛活物質の不動態化を有効に
防止するためと考えられる。実施例では炭素繊維
と炭素粉末の２例を示したが、導電性があり、電
池性能に悪影響を及ぼさないものであれば他の導
電性物質たとえばインジウム、スズ等の金属を用
いることができる。導電性物質の含有割合は、
0.1重量部以下ではほとんどその効果がなく、25
重量部以上では亜鉛活物質の充填量を減少させる
ので、0.1〜25重量部位がよく、好ましくは0.3〜
10重量部である。
物質であるため、亜鉛活物質の不動態化を有効に
防止するためと考えられる。実施例では炭素繊維
と炭素粉末の２例を示したが、導電性があり、電
池性能に悪影響を及ぼさないものであれば他の導
電性物質たとえばインジウム、スズ等の金属を用
いることができる。導電性物質の含有割合は、
0.1重量部以下ではほとんどその効果がなく、25
重量部以上では亜鉛活物質の充填量を減少させる
ので、0.1〜25重量部位がよく、好ましくは0.3〜
10重量部である。
以上の如く本発明は、亜鉛極の活物質である金
属亜鉛粉末と酸化亜鉛粉末の粒径と規制すると共
に導電性物質を添加することにより、充放電サイ
クルによる負極活物質の結晶径の粗大化を防止す
ると共に亜鉛極の変形を抑制することができ、ま
た活物質の利用率の低下を抑制し、この亜鉛極を
用いた蓄電池のサイクル寿命を大きくすることが
できる等工業的価値大なるものである。
属亜鉛粉末と酸化亜鉛粉末の粒径と規制すると共
に導電性物質を添加することにより、充放電サイ
クルによる負極活物質の結晶径の粗大化を防止す
ると共に亜鉛極の変形を抑制することができ、ま
た活物質の利用率の低下を抑制し、この亜鉛極を
用いた蓄電池のサイクル寿命を大きくすることが
できる等工業的価値大なるものである。
第１図は本発明による亜鉛極を用いたアルカリ
亜鉛蓄電池の断面図、第２図は本発明による亜鉛
極を用いたアルカリ亜鉛蓄電池と比較電池のサイ
クル特性図である。
亜鉛蓄電池の断面図、第２図は本発明による亜鉛
極を用いたアルカリ亜鉛蓄電池と比較電池のサイ
クル特性図である。
Claims (1)
- １ 0.1〜0.5μの粒径を有する酸化亜鉛粉末及び
１〜6μの粒径を有する金属亜鉛粉末とからなる
亜鉛活物質と、水素ガスの発生を抑制する添加剤
と、結着剤と、導電性物質とからなる亜鉛極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57144122A JPS5933756A (ja) | 1982-08-19 | 1982-08-19 | 亜鉛極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57144122A JPS5933756A (ja) | 1982-08-19 | 1982-08-19 | 亜鉛極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5933756A JPS5933756A (ja) | 1984-02-23 |
| JPH0423380B2 true JPH0423380B2 (ja) | 1992-04-22 |
Family
ID=15354701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57144122A Granted JPS5933756A (ja) | 1982-08-19 | 1982-08-19 | 亜鉛極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5933756A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6272895A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-03 | 東急建設株式会社 | 推進工法における排土方法および排土装置 |
| CN100449823C (zh) * | 2005-01-28 | 2009-01-07 | 比亚迪股份有限公司 | 用于二次锌镍电池的锌负极及其制备方法和含该锌负极的二次锌镍电池 |
| KR101822666B1 (ko) | 2009-08-07 | 2018-03-08 | 파워지닉스 시스템즈, 인코포레이티드 | 탄소 섬유 아연 음극 |
| JP6246999B2 (ja) * | 2011-08-23 | 2017-12-13 | 株式会社日本触媒 | 亜鉛負極合剤及び該亜鉛負極合剤を使用した電池 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3923544A (en) * | 1974-03-11 | 1975-12-02 | Electrochem Inc | Zinc electrode and method of making same |
| US4084047A (en) * | 1976-11-29 | 1978-04-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Stable alkaline zinc electrode |
| JPS58158867A (ja) * | 1982-03-16 | 1983-09-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 亜鉛極 |
-
1982
- 1982-08-19 JP JP57144122A patent/JPS5933756A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5933756A (ja) | 1984-02-23 |
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