JPH04366553A - 密閉形ニッケル・亜鉛電池 - Google Patents
密閉形ニッケル・亜鉛電池Info
- Publication number
- JPH04366553A JPH04366553A JP3167554A JP16755491A JPH04366553A JP H04366553 A JPH04366553 A JP H04366553A JP 3167554 A JP3167554 A JP 3167554A JP 16755491 A JP16755491 A JP 16755491A JP H04366553 A JPH04366553 A JP H04366553A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode plate
- nickel
- positive electrode
- battery
- zinc
- 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.)
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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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は密閉型ニッケル・亜鉛電
に関するものである。
に関するものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】近年、電子機器の発展によっ
て新しい高性能の電池の出現が期待されている。そのう
ち、亜鉛を負極とする電池、例えばアルカリマンガン電
池やニッケル・亜鉛電池の高性能化への要求が強まって
いる。特に、これらの電池は二次電池としての可能性が
あるが、サイクル寿命が短いために、実用化が困難であ
った。その大きな技術的な課題としては、亜鉛のデンド
ライト現象やシェイプチェンジ現象がある。
て新しい高性能の電池の出現が期待されている。そのう
ち、亜鉛を負極とする電池、例えばアルカリマンガン電
池やニッケル・亜鉛電池の高性能化への要求が強まって
いる。特に、これらの電池は二次電池としての可能性が
あるが、サイクル寿命が短いために、実用化が困難であ
った。その大きな技術的な課題としては、亜鉛のデンド
ライト現象やシェイプチェンジ現象がある。
【0003】これらの課題を克服するための一つの手段
として、導電材として銅粉末やカドミウム粉末を添加し
て電流分布を均一にして、これらの課題を軽減する試み
が提案されている(例えばGS NEWS VOL.4
9,26(1990) ,特開平1−315949号)
。また、円形あるいは楕円状の微孔性のセパレータを使
用する試みが提案され(特開平1−42522 号)密
閉形電池としての寿命性能の向上がはかられている。し
かしながら、亜鉛負極板から、充電時あるいは放置中に
発生する水素ガスを吸収する技術的な手段がなかったた
めに、ニッケル・カドミウム電池のような信頼性のある
密閉形電池にはなりえなかった。
として、導電材として銅粉末やカドミウム粉末を添加し
て電流分布を均一にして、これらの課題を軽減する試み
が提案されている(例えばGS NEWS VOL.4
9,26(1990) ,特開平1−315949号)
。また、円形あるいは楕円状の微孔性のセパレータを使
用する試みが提案され(特開平1−42522 号)密
閉形電池としての寿命性能の向上がはかられている。し
かしながら、亜鉛負極板から、充電時あるいは放置中に
発生する水素ガスを吸収する技術的な手段がなかったた
めに、ニッケル・カドミウム電池のような信頼性のある
密閉形電池にはなりえなかった。
【0004】このように亜鉛電池は、高エネルギー密度
の電池として期待されているものの、現在のところ寿命
性能が充分でないために実用化レベルには、到達してい
ない。
の電池として期待されているものの、現在のところ寿命
性能が充分でないために実用化レベルには、到達してい
ない。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によるニッケル・
亜鉛電池は、ランタニド元素を含有する水酸化ニッケル
正極板を備えたことを特徴とするものであり、亜鉛負極
板から、充電時あるいは放置中に発生する水素ガスを正
極板で有効に吸収する能力があり、ニッケル・カドミウ
ム電池のような信頼性のある密閉形電池となりうる。
亜鉛電池は、ランタニド元素を含有する水酸化ニッケル
正極板を備えたことを特徴とするものであり、亜鉛負極
板から、充電時あるいは放置中に発生する水素ガスを正
極板で有効に吸収する能力があり、ニッケル・カドミウ
ム電池のような信頼性のある密閉形電池となりうる。
【0006】
【実施例】以下本発明の好適な実施例を用いて説明する
。 [実施例1]多孔度80%の焼結式ニツケル基板に硝酸
ランタン2 mol%,硝酸コバルト2 mol%を含
む5Mの硝酸ニッケル水溶液を80℃で含浸したのち、
80 ℃の5Mの水酸化ナトリウム水溶液に浸漬する。 その後、湯洗・乾燥して、理論容量が300 mAh、
寸法が0.8×14×52(mm)の正極板を2枚製作
した。
。 [実施例1]多孔度80%の焼結式ニツケル基板に硝酸
ランタン2 mol%,硝酸コバルト2 mol%を含
む5Mの硝酸ニッケル水溶液を80℃で含浸したのち、
80 ℃の5Mの水酸化ナトリウム水溶液に浸漬する。 その後、湯洗・乾燥して、理論容量が300 mAh、
寸法が0.8×14×52(mm)の正極板を2枚製作
した。
【0007】つぎに酸化亜鉛粉末80部,金属亜鉛粉末
20部および長さ1 mmのナイロンの短繊維0.2
部を混合する。つぎにプロピレングリコール30部を加
えて混合して、ペースト状にする。さらにポリテトラフ
ルオロエチレン粉末の60%水性デイスパージョン溶液
3 部を加えて混練する。
20部および長さ1 mmのナイロンの短繊維0.2
部を混合する。つぎにプロピレングリコール30部を加
えて混合して、ペースト状にする。さらにポリテトラフ
ルオロエチレン粉末の60%水性デイスパージョン溶液
3 部を加えて混練する。
【0008】その後、厚さ0.1 mmの銅のパンチン
グメタルに加圧ローラーで圧着してから150 ℃で乾
燥し、再度プレスして酸化亜鉛の理論容量が500 m
Ah で、寸法が0.7 ×15×52 (mm) の
負極板3 枚を製作した。
グメタルに加圧ローラーで圧着してから150 ℃で乾
燥し、再度プレスして酸化亜鉛の理論容量が500 m
Ah で、寸法が0.7 ×15×52 (mm) の
負極板3 枚を製作した。
【0009】つぎに、この正極板を0.12mmのポリ
アミド不織布1枚と厚さ25μmのポリエチレン製の微
孔性膜1枚からなるセパレータで包んだのち、ヒートシ
ールした。続いて0.12mmのポリアミド不織布1枚
で負極板を包んだのち、正極板と負極板とを交互に積み
重ねて極板群とした。
アミド不織布1枚と厚さ25μmのポリエチレン製の微
孔性膜1枚からなるセパレータで包んだのち、ヒートシ
ールした。続いて0.12mmのポリアミド不織布1枚
で負極板を包んだのち、正極板と負極板とを交互に積み
重ねて極板群とした。
【0010】この極板群と電解液として酸化亜鉛を飽和
した8.5Mの水酸化カリウム水溶液 2.5mlを用
いて公称容量が 500mAh の合成樹脂電槽を使用
した本発明による角形ニッケル・亜鉛電池(A)を製作
した。外形寸法は67×16.5×8(mm) であり
、電池には0.5 Kg/cm2 で作動する安全弁を
付けている。 [実施例2]水酸化コバルトを2 mol%,水酸化ラ
ンタンを2 mol%含む5 μの球状水酸化ニッケル
粉末85部と金属コバルト粉末10部とカーボニルニッ
ケル粉末5 部とを混合する。つぎに0.2%のカルボ
キシメチルセルローズ40部を加えて、混合してペース
ト状態にする。
した8.5Mの水酸化カリウム水溶液 2.5mlを用
いて公称容量が 500mAh の合成樹脂電槽を使用
した本発明による角形ニッケル・亜鉛電池(A)を製作
した。外形寸法は67×16.5×8(mm) であり
、電池には0.5 Kg/cm2 で作動する安全弁を
付けている。 [実施例2]水酸化コバルトを2 mol%,水酸化ラ
ンタンを2 mol%含む5 μの球状水酸化ニッケル
粉末85部と金属コバルト粉末10部とカーボニルニッ
ケル粉末5 部とを混合する。つぎに0.2%のカルボ
キシメチルセルローズ40部を加えて、混合してペース
ト状態にする。
【0011】このペーストを厚さが1.2 mmの発泡
ニッケル(住友電工製、商品名セルメット)に減圧充填
してから、90 ℃で20分乾燥してから加圧して、理
論容量が300 mAh、寸法が0.8 ×14×52
(mm)の正極板を2 枚製作した。
ニッケル(住友電工製、商品名セルメット)に減圧充填
してから、90 ℃で20分乾燥してから加圧して、理
論容量が300 mAh、寸法が0.8 ×14×52
(mm)の正極板を2 枚製作した。
【0012】つぎに酸化亜鉛粉末80部,金属亜鉛粉末
20部および長さ1 mmの塩化ビニルとアクリルニト
リルとの共重合体の短繊維0.2部をプロピレングリコ
ール30部で混合してペースト状にする。つぎにポリテ
トラフルオロエチレン粉末の60%水性デイスパージョ
ン溶液3 部を加えて混練する。その後、厚さ0.1
mmの銅のパンチングメタルに加圧ローラーで圧着して
から150 ℃で乾燥し、再度プレスして酸化亜鉛の理
論容量が500 mAh で、寸法が0.7 ×15×
52(mm)の負極板3 枚を製作した。つぎに、この
正極板を0.12mmのポリアミド不織布1 枚と厚さ
25μmのポリエチレン製の微孔性膜1枚からなるセパ
レータで包んだのち、ヒートシールした。つづいて0.
12mmのポリアミド不織布1枚で負極板を包んだのち
、正極板と負極板とを交互に積み重ねて極板群とした。
20部および長さ1 mmの塩化ビニルとアクリルニト
リルとの共重合体の短繊維0.2部をプロピレングリコ
ール30部で混合してペースト状にする。つぎにポリテ
トラフルオロエチレン粉末の60%水性デイスパージョ
ン溶液3 部を加えて混練する。その後、厚さ0.1
mmの銅のパンチングメタルに加圧ローラーで圧着して
から150 ℃で乾燥し、再度プレスして酸化亜鉛の理
論容量が500 mAh で、寸法が0.7 ×15×
52(mm)の負極板3 枚を製作した。つぎに、この
正極板を0.12mmのポリアミド不織布1 枚と厚さ
25μmのポリエチレン製の微孔性膜1枚からなるセパ
レータで包んだのち、ヒートシールした。つづいて0.
12mmのポリアミド不織布1枚で負極板を包んだのち
、正極板と負極板とを交互に積み重ねて極板群とした。
【0013】この極板群と電解液として酸化亜鉛を飽和
した8.5 M の水酸化カリウム水溶液2.5 ml
を用いて公称容量が 500mAh の合成樹脂電槽を
使用した本発明による角形ニッケル・亜鉛電池(B)を
製作した。外形寸法は67×16.5×8(mm) で
あり、電池には0.5 Kg/cm2 で作動する安全
弁を付けている。
した8.5 M の水酸化カリウム水溶液2.5 ml
を用いて公称容量が 500mAh の合成樹脂電槽を
使用した本発明による角形ニッケル・亜鉛電池(B)を
製作した。外形寸法は67×16.5×8(mm) で
あり、電池には0.5 Kg/cm2 で作動する安全
弁を付けている。
【0014】これらの電池を35℃,0.5Cで6 時
間充電したのち、同じ温度で2 週間保存してから、同
じ電流で1.40Vまで放電するというサイクル試験を
おこなった。1 サイクル目における放電容量を基準と
する容量保持率のサイクル経過にともなう変化を図1に
示す。比較のために、実施例1において硝酸ランタンを
含まない含浸液を使用した以外は電池(A)と同様にし
て製作した従来の電池(C)の場合も合わせて示した。 図2には、電池の重量減少の変化を示す。
間充電したのち、同じ温度で2 週間保存してから、同
じ電流で1.40Vまで放電するというサイクル試験を
おこなった。1 サイクル目における放電容量を基準と
する容量保持率のサイクル経過にともなう変化を図1に
示す。比較のために、実施例1において硝酸ランタンを
含まない含浸液を使用した以外は電池(A)と同様にし
て製作した従来の電池(C)の場合も合わせて示した。 図2には、電池の重量減少の変化を示す。
【0015】図1より、本発明の電池(A)および(B
)の容量低下は従来の電池(C)よりも少ないことがわ
かる。また、図2の電池の重量減少から、本発明の電池
の密閉性が優れているといえる。その理由は次のように
考えられる。
)の容量低下は従来の電池(C)よりも少ないことがわ
かる。また、図2の電池の重量減少から、本発明の電池
の密閉性が優れているといえる。その理由は次のように
考えられる。
【0016】一般にニツケル・亜鉛電池を充電すると、
亜鉛極の集電体として使用している銅の集電体表面から
局部的に式(1)に示す反応によって水素が発生する。 また、電池の保存中に亜鉛極の金属亜鉛が腐食して、式
(2)の反応によって、同様に水素ガスが発生する。
亜鉛極の集電体として使用している銅の集電体表面から
局部的に式(1)に示す反応によって水素が発生する。 また、電池の保存中に亜鉛極の金属亜鉛が腐食して、式
(2)の反応によって、同様に水素ガスが発生する。
【0017】
2H2 O+2e− →H2 +2OH−
(1) Zn+2H2 O+2OH− →
H2 +Zn(OH)4 2− (2)した
がって、本発明の電池では亜鉛極から発生する水素ガス
が、電池系外へ放散せずに電池内で吸収されていること
がわかる。おそらく、負極から発生した水素ガスは式(
3)に示す反応によって正極活物質内に吸収されたもの
と考えられる。
(1) Zn+2H2 O+2OH− →
H2 +Zn(OH)4 2− (2)した
がって、本発明の電池では亜鉛極から発生する水素ガス
が、電池系外へ放散せずに電池内で吸収されていること
がわかる。おそらく、負極から発生した水素ガスは式(
3)に示す反応によって正極活物質内に吸収されたもの
と考えられる。
【0018】
2NiOOH+H2 →2Ni(OH)2
(3)一方、従来の電池の場合は、この水素ガス
の吸収能力が低いので、充電時および放置中に発生した
水素ガスが放散し、電解液の減少がおこる。とくに、充
電後の放置中に水素が発生すると、負極の金属亜鉛が減
少するので、放電容量が減少し、その後の充電で正極が
過充電されて、酸素ガスが発生するようになる。この酸
素ガスは電池内部に水素ガスが蓄積すると負極での吸収
が困難になるので、電池系外へ弁を通して散逸し、電解
液の減少が大きくなったものと推定される。
(3)一方、従来の電池の場合は、この水素ガス
の吸収能力が低いので、充電時および放置中に発生した
水素ガスが放散し、電解液の減少がおこる。とくに、充
電後の放置中に水素が発生すると、負極の金属亜鉛が減
少するので、放電容量が減少し、その後の充電で正極が
過充電されて、酸素ガスが発生するようになる。この酸
素ガスは電池内部に水素ガスが蓄積すると負極での吸収
が困難になるので、電池系外へ弁を通して散逸し、電解
液の減少が大きくなったものと推定される。
【0019】つぎに、ランタニド元素として、セリウム
、ネオジウム、サマリウム、ユウロピウム、ジスプロシ
ウムの硝酸塩を選定して、実施例1の場合と同様にして
電池を製作し、図1の場合と同様な試験をおこなった。 12サイクル目の容量保持率と電池重量減少の値を表1
にまとめて示す。
、ネオジウム、サマリウム、ユウロピウム、ジスプロシ
ウムの硝酸塩を選定して、実施例1の場合と同様にして
電池を製作し、図1の場合と同様な試験をおこなった。 12サイクル目の容量保持率と電池重量減少の値を表1
にまとめて示す。
【0020】
【表1】
表から、ランタニド元素を含有した正極板を使用した本
発明の密閉形電池は、従来の電池よりもはるかに、性能
がよいことがわかる。このように、本発明による密閉電
池の性能がすぐれているのは、正極に添加したランタニ
ド元素に活物質の充電生成物であるNi00Hの水素吸
収サイトが増加する機能があるものと推定される。
発明の密閉形電池は、従来の電池よりもはるかに、性能
がよいことがわかる。このように、本発明による密閉電
池の性能がすぐれているのは、正極に添加したランタニ
ド元素に活物質の充電生成物であるNi00Hの水素吸
収サイトが増加する機能があるものと推定される。
【0021】なお、実施例1で、セパレータとして従来
のセロファンを使用した電池についても、同様な試験を
おこなったが、微孔性膜を使用したものの方が性能はす
ぐれていた。
のセロファンを使用した電池についても、同様な試験を
おこなったが、微孔性膜を使用したものの方が性能はす
ぐれていた。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の密閉形電池
はランタニド元素を正極活物質に含むことにより、充電
あるいは電池の放置中におけて負極から発生する水素ガ
スを正極活物資に効率よく吸収できるために、長寿命で
、信頼性の高い電池となる。
はランタニド元素を正極活物質に含むことにより、充電
あるいは電池の放置中におけて負極から発生する水素ガ
スを正極活物資に効率よく吸収できるために、長寿命で
、信頼性の高い電池となる。
【図1】本発明の密閉形電池と従来の電池の充放電サイ
クルにともなう容量保持率を比較した図。
クルにともなう容量保持率を比較した図。
【図2】本発明の密閉形電池と従来の電池の充放電サイ
クルにともなう重量減少量を比較した図。
クルにともなう重量減少量を比較した図。
Claims (2)
- 【請求項1】ランタニド元素を含有する水酸化ニッケル
正極板を備えた密閉型ニッケル・亜鉛電池。 - 【請求項2】ランタニド元素および水酸化コバルトを含
有する水酸化ニッケル正極板を備えた密閉型ニッケル・
亜鉛電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03167554A JP3118716B2 (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | 密閉形ニッケル・亜鉛電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03167554A JP3118716B2 (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | 密閉形ニッケル・亜鉛電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04366553A true JPH04366553A (ja) | 1992-12-18 |
| JP3118716B2 JP3118716B2 (ja) | 2000-12-18 |
Family
ID=15851879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03167554A Expired - Fee Related JP3118716B2 (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | 密閉形ニッケル・亜鉛電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3118716B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6492062B1 (en) | 2000-08-04 | 2002-12-10 | The Gillette Company | Primary alkaline battery including nickel oxyhydroxide |
| US6740451B2 (en) | 2001-12-20 | 2004-05-25 | The Gillette Company | Gold additive for a cathode including nickel oxyhydroxide for an alkaline battery |
| US7081319B2 (en) | 2002-03-04 | 2006-07-25 | The Gillette Company | Preparation of nickel oxyhydroxide |
| EP0794584A4 (en) * | 1995-09-28 | 2007-01-31 | Yuasa Battery Co Ltd | HYDROGEN STORAGE ELECTRODE, NICKEL ELECTRODE AND ALKALIS MEMORY BATTERY |
-
1991
- 1991-06-11 JP JP03167554A patent/JP3118716B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0794584A4 (en) * | 1995-09-28 | 2007-01-31 | Yuasa Battery Co Ltd | HYDROGEN STORAGE ELECTRODE, NICKEL ELECTRODE AND ALKALIS MEMORY BATTERY |
| US6492062B1 (en) | 2000-08-04 | 2002-12-10 | The Gillette Company | Primary alkaline battery including nickel oxyhydroxide |
| US6740451B2 (en) | 2001-12-20 | 2004-05-25 | The Gillette Company | Gold additive for a cathode including nickel oxyhydroxide for an alkaline battery |
| US7081319B2 (en) | 2002-03-04 | 2006-07-25 | The Gillette Company | Preparation of nickel oxyhydroxide |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3118716B2 (ja) | 2000-12-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |