JPH0560219B2 - - Google Patents
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- JPH0560219B2 JPH0560219B2 JP59198097A JP19809784A JPH0560219B2 JP H0560219 B2 JPH0560219 B2 JP H0560219B2 JP 59198097 A JP59198097 A JP 59198097A JP 19809784 A JP19809784 A JP 19809784A JP H0560219 B2 JPH0560219 B2 JP H0560219B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zinc
- negative electrode
- active material
- current collector
- electrode
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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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
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/244—Zinc electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/24—Alkaline accumulators
- H01M10/28—Construction or manufacture
- H01M10/286—Cells or batteries with wound or folded electrodes
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
(イ) 産業上の利用分野
この発明はニツケル亜鉛蓄電池、銀亜鉛電池な
どのような負極活物質として亜鉛を用いる電池で
あつて帯状の正負両端をセパレータを介して巻回
してなる渦巻形電極体を備えた円筒形アルカリ蓄
電池に関する。 (ロ) 従来の技術 上記の電池において、負極活物質として亜鉛
は、単位重量あたりのエネルギー密度が大きくか
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るた
めに充放電を繰返すと電極の形状が変化するとい
う欠点がある。またこの負極活物質は、充放電に
ともなつてその容積が収縮、膨張を繰返すので、
負極上で移動し負極の形状変化が加速度的に進行
しこの電池サイクル寿命低下の原因となつてい
る。このような負極の形状変化を抑制するために
亜鉛負極集電体としては、活物質が移動しやすい
メツシユ（網）でなくては開孔率が比較的小さい
50％以下の活物質の移動しにくい孔あき金属板が
用いられてきた。しかしながらこの負極の形状変
化防止は満足すべきものではない。 (ハ) 発明が解決しようとする問題点 この発明は上記の事情に鑑みなされたもので、
亜鉛負極の形状変化を抑制してサイクル寿命の長
いアルカリ亜鉛電池を目的とするものである。 (ニ) 問題点を解決するための手段 この発明の発明者らは、孔あき金属板の集電体
の両面に負極活物質層を設けた帯状亜鉛負極と帯
状正極とをセパレータを介して巻回した渦巻形電
極体を備えた円筒形アルカリ亜鉛蓄電池の亜鉛負
極の劣化状態を研究した結果、前記集電体を中心
して渦巻形電極体の外面側に位置する負極活物質
層が主として劣化減容していることを見出した。 この発明は上記の知見に基づいてなされたもの
であつて、帯状亜鉛負極と帯状正極とをセパレー
タを介して巻回した渦巻形電極体を備えた電池で
あつて、亜鉛負極が孔あき金属板の集電体の両面
に亜鉛活物質を具備し、前記集電体を中心にして
前記電極体の外面側に位置する亜鉛活物質層の厚
みをその反対側の亜鉛活物質層の厚みの1.2〜1.5
倍であることを特徴とする円筒形アルカリ亜鉛蓄
電池を提供するものである。 この発明の亜鉛負極集電体としては従来用いら
れている開孔率が50％の金属板が用いられる。ま
た亜鉛活物質層の集電体は前記外面側の厚みが内
面側のそれ1.2倍未満の場合は外面側の劣化減容
が著しくサイクル寿命が低下しまた1.8倍を超え
ると内面側が薄すぎてかえつてサイクル寿命が低
下する。 (ホ) 作用 この発明によれば亜鉛負極の形状変化を抑制す
ることができるサイクル寿命の長いアルカリ亜鉛
電池が得られる。 (ヘ) 実施例 酸化亜鉛粉末85重量％、亜鉛粉末10重量％、添
加剤の酸化カドミウム2.5重量％、結着剤のフツ
沿樹脂粉末2.5重量％よりなる混合粉末に水を加
え混練した後ローラーにより0.43、0.48、0.55、
0.60、0.65、0.72及び0.77mmの７種の厚みのシー
トを作成した。これらのシートを、第１表に示す
各種の組合わせで、孔径1.5mmφの透孔を開口率
22％で設けた幅40mm長さ200mm厚み0.08mmの鉄板
（負極集電体）の図面に圧着して全体の厚みを
0.70mmとしてこれを乾燥させて第１図に示すよう
な亜鉛負極を作製した。（第１図において１は集
電体、２と２′は活物質層であり２′の方が厚みが
大きい）。また得られた負極の集電体両面上の活
物質層の厚みの比率の測定結果を第１表に示し
た。
どのような負極活物質として亜鉛を用いる電池で
あつて帯状の正負両端をセパレータを介して巻回
してなる渦巻形電極体を備えた円筒形アルカリ蓄
電池に関する。 (ロ) 従来の技術 上記の電池において、負極活物質として亜鉛
は、単位重量あたりのエネルギー密度が大きくか
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るた
めに充放電を繰返すと電極の形状が変化するとい
う欠点がある。またこの負極活物質は、充放電に
ともなつてその容積が収縮、膨張を繰返すので、
負極上で移動し負極の形状変化が加速度的に進行
しこの電池サイクル寿命低下の原因となつてい
る。このような負極の形状変化を抑制するために
亜鉛負極集電体としては、活物質が移動しやすい
メツシユ（網）でなくては開孔率が比較的小さい
50％以下の活物質の移動しにくい孔あき金属板が
用いられてきた。しかしながらこの負極の形状変
化防止は満足すべきものではない。 (ハ) 発明が解決しようとする問題点 この発明は上記の事情に鑑みなされたもので、
亜鉛負極の形状変化を抑制してサイクル寿命の長
いアルカリ亜鉛電池を目的とするものである。 (ニ) 問題点を解決するための手段 この発明の発明者らは、孔あき金属板の集電体
の両面に負極活物質層を設けた帯状亜鉛負極と帯
状正極とをセパレータを介して巻回した渦巻形電
極体を備えた円筒形アルカリ亜鉛蓄電池の亜鉛負
極の劣化状態を研究した結果、前記集電体を中心
して渦巻形電極体の外面側に位置する負極活物質
層が主として劣化減容していることを見出した。 この発明は上記の知見に基づいてなされたもの
であつて、帯状亜鉛負極と帯状正極とをセパレー
タを介して巻回した渦巻形電極体を備えた電池で
あつて、亜鉛負極が孔あき金属板の集電体の両面
に亜鉛活物質を具備し、前記集電体を中心にして
前記電極体の外面側に位置する亜鉛活物質層の厚
みをその反対側の亜鉛活物質層の厚みの1.2〜1.5
倍であることを特徴とする円筒形アルカリ亜鉛蓄
電池を提供するものである。 この発明の亜鉛負極集電体としては従来用いら
れている開孔率が50％の金属板が用いられる。ま
た亜鉛活物質層の集電体は前記外面側の厚みが内
面側のそれ1.2倍未満の場合は外面側の劣化減容
が著しくサイクル寿命が低下しまた1.8倍を超え
ると内面側が薄すぎてかえつてサイクル寿命が低
下する。 (ホ) 作用 この発明によれば亜鉛負極の形状変化を抑制す
ることができるサイクル寿命の長いアルカリ亜鉛
電池が得られる。 (ヘ) 実施例 酸化亜鉛粉末85重量％、亜鉛粉末10重量％、添
加剤の酸化カドミウム2.5重量％、結着剤のフツ
沿樹脂粉末2.5重量％よりなる混合粉末に水を加
え混練した後ローラーにより0.43、0.48、0.55、
0.60、0.65、0.72及び0.77mmの７種の厚みのシー
トを作成した。これらのシートを、第１表に示す
各種の組合わせで、孔径1.5mmφの透孔を開口率
22％で設けた幅40mm長さ200mm厚み0.08mmの鉄板
（負極集電体）の図面に圧着して全体の厚みを
0.70mmとしてこれを乾燥させて第１図に示すよう
な亜鉛負極を作製した。（第１図において１は集
電体、２と２′は活物質層であり２′の方が厚みが
大きい）。また得られた負極の集電体両面上の活
物質層の厚みの比率の測定結果を第１表に示し
た。
【表】
次いで第２図に示すように、得られた帯状負極
ａ，ｂ，ｃ又はｄ１１と焼結式ニツケルの帯状正
極ナイロン不織布のセパレータ１４を介して巻回
して渦巻形電極体１５を作製した。なお帯状負極
ａ，ｂ又はｃを用いた場合は負極集電体の両面の
負極活性物質の厚みは電極体の外面側の方が厚く
なるように巻回した。上記ａ，ｂ，ｃ又はｄの負
極を用いて作製した電極体と水酸化カリウムの電
解液を用いて、1500ｍAHの円筒形のアルカリ亜
鉛蓄電池Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤを各々10セル作製し
た。これらの各電池を充電電流400ｍＡで４時間
30分充電し、放電電流400ｍＡで４時間放電する
充放電を繰返し、1.4V以上の電池電圧を３時間
以上維持できなくなるまでの充放電サイクル数を
測定した。各電池10セルのうち上記充放電サイク
ル数の最小のものから順に３個の電池を除いた残
りの７セルの上記充放電サイクル数の平均値をそ
の電池のサイクル寿命とし、これをグラフにして
第３図に示した。 その結果、亜鉛極活物質層の厚みの外面側／内
面側の比率1.2〜1.5のもののサイクル寿命が優れ
ていることが分かる。 上記の結果から得られた理由としては次のこと
が考えられる。 前記のごとき渦巻形電極体において、亜鉛負極
の内面側の方が外面側より曲率が小さいので前者
の方が圧縮されて活物質層の厚みが大きくなり、
後者の方が伸長されて厚みが薄くなる。しかも亜
鉛負極の外面側に対向する正極の面積は同じ亜鉛
負極の内面側に対向する正極の面積よりもはるか
に大きくなる。したがつて亜鉛負極の活物質層の
充放電深度は外面側の方が内面側よりはるかに大
きくなり、外面側の方が活物質層の劣化減容が大
きくなると考えられる。そしてこの傾向は特に渦
巻形電極体の中央の巻回開始部で著しい。一方渦
巻形電極体の最外周の正極は、その外面側に負極
が存在していないので、この最外周の正極の内面
側の亜鉛負極に対する容量が他の部分より大き
い。したがつてこの部分の亜鉛負極も特に外面側
の充放電深度が深くなり劣化減容が大きくなり形
状変形が大きくなる。いずれにしても亜鉛負極の
外面側の活物質の利用率が内面側よりも大きくな
り劣化減容が大きいので、外面側の活物質層の厚
みを内面側の厚みより適度に厚くすることによつ
て外面側の劣化減容による形状変形が抑制されそ
の結果電池のサイクル寿命が向上する。 (ハ) 発明の効果 この発明によれば、亜鉛負極の形状変形が抑制
されサイクル寿命が大きいアルカリ亜鉛蓄電池が
得られる。
ａ，ｂ，ｃ又はｄ１１と焼結式ニツケルの帯状正
極ナイロン不織布のセパレータ１４を介して巻回
して渦巻形電極体１５を作製した。なお帯状負極
ａ，ｂ又はｃを用いた場合は負極集電体の両面の
負極活性物質の厚みは電極体の外面側の方が厚く
なるように巻回した。上記ａ，ｂ，ｃ又はｄの負
極を用いて作製した電極体と水酸化カリウムの電
解液を用いて、1500ｍAHの円筒形のアルカリ亜
鉛蓄電池Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤを各々10セル作製し
た。これらの各電池を充電電流400ｍＡで４時間
30分充電し、放電電流400ｍＡで４時間放電する
充放電を繰返し、1.4V以上の電池電圧を３時間
以上維持できなくなるまでの充放電サイクル数を
測定した。各電池10セルのうち上記充放電サイク
ル数の最小のものから順に３個の電池を除いた残
りの７セルの上記充放電サイクル数の平均値をそ
の電池のサイクル寿命とし、これをグラフにして
第３図に示した。 その結果、亜鉛極活物質層の厚みの外面側／内
面側の比率1.2〜1.5のもののサイクル寿命が優れ
ていることが分かる。 上記の結果から得られた理由としては次のこと
が考えられる。 前記のごとき渦巻形電極体において、亜鉛負極
の内面側の方が外面側より曲率が小さいので前者
の方が圧縮されて活物質層の厚みが大きくなり、
後者の方が伸長されて厚みが薄くなる。しかも亜
鉛負極の外面側に対向する正極の面積は同じ亜鉛
負極の内面側に対向する正極の面積よりもはるか
に大きくなる。したがつて亜鉛負極の活物質層の
充放電深度は外面側の方が内面側よりはるかに大
きくなり、外面側の方が活物質層の劣化減容が大
きくなると考えられる。そしてこの傾向は特に渦
巻形電極体の中央の巻回開始部で著しい。一方渦
巻形電極体の最外周の正極は、その外面側に負極
が存在していないので、この最外周の正極の内面
側の亜鉛負極に対する容量が他の部分より大き
い。したがつてこの部分の亜鉛負極も特に外面側
の充放電深度が深くなり劣化減容が大きくなり形
状変形が大きくなる。いずれにしても亜鉛負極の
外面側の活物質の利用率が内面側よりも大きくな
り劣化減容が大きいので、外面側の活物質層の厚
みを内面側の厚みより適度に厚くすることによつ
て外面側の劣化減容による形状変形が抑制されそ
の結果電池のサイクル寿命が向上する。 (ハ) 発明の効果 この発明によれば、亜鉛負極の形状変形が抑制
されサイクル寿命が大きいアルカリ亜鉛蓄電池が
得られる。
第１図はこの発明の一実施例の電池の亜鉛負極
の縦断面図、第２図はこの発明の一実施例の電池
の渦巻形電極体の横断面図、第３図はこの発明の
実施例及び比較例の電池における亜鉛負極集電体
の両面の活物質層の厚みの比率と電池のサイクル
寿命との関係を示すグラフである。 １，１２……孔あき負極集電体、２，２′……
負極活物質層、１１……負極、１３……正極、１
４……セパレータ、１５……渦巻形電極体。
の縦断面図、第２図はこの発明の一実施例の電池
の渦巻形電極体の横断面図、第３図はこの発明の
実施例及び比較例の電池における亜鉛負極集電体
の両面の活物質層の厚みの比率と電池のサイクル
寿命との関係を示すグラフである。 １，１２……孔あき負極集電体、２，２′……
負極活物質層、１１……負極、１３……正極、１
４……セパレータ、１５……渦巻形電極体。
Claims (1)
- １ 帯状亜鉛負極と帯状正極とをセパレータを介
して巻回した渦巻形電極体を備えた電池であつ
て、亜鉛負極が孔あき金属板の集電体の両面に亜
鉛活物質層を具備し、前記集電体を中心にして前
記電極体の外面側に位置する亜鉛活物質層の厚み
をその反対側の亜鉛活物質層の厚みの1.2〜1.5倍
であることを特徴とする円筒形アルカリ亜鉛蓄電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59198097A JPS6177255A (ja) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | 円筒形アルカリ亜鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59198097A JPS6177255A (ja) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | 円筒形アルカリ亜鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6177255A JPS6177255A (ja) | 1986-04-19 |
| JPH0560219B2 true JPH0560219B2 (ja) | 1993-09-01 |
Family
ID=16385443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59198097A Granted JPS6177255A (ja) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | 円筒形アルカリ亜鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6177255A (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2522967B2 (ja) * | 1987-10-19 | 1996-08-07 | 三洋電機株式会社 | 円筒型アルカリ亜鉛蓄電池 |
| JP3131976B2 (ja) * | 1990-04-28 | 2001-02-05 | ソニー株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| US5683834A (en) * | 1994-09-07 | 1997-11-04 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Nonaqueous secondary battery |
| CA2207801C (en) * | 1996-06-19 | 2004-03-30 | Hideki Kaido | Nonaqueous electrolyte battery |
| KR100601561B1 (ko) | 2004-07-28 | 2006-07-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | 권취형 전극 조립체 및 이를 구비하는 원통형 리튬 이차전지 |
| JP4529750B2 (ja) * | 2005-03-23 | 2010-08-25 | 新神戸電機株式会社 | 捲回型密閉式鉛蓄電池 |
| JP4855708B2 (ja) * | 2005-04-25 | 2012-01-18 | パナソニック株式会社 | 電極フープの圧延方法 |
| US7867553B2 (en) | 2006-08-23 | 2011-01-11 | The Gillette Company | Method of making cathode including iron disulfide |
| KR100963981B1 (ko) * | 2007-03-26 | 2010-06-15 | 주식회사 엘지화학 | 로딩량이 다른 활물질층을 포함하고 있는 젤리-롤 |
| US8739400B2 (en) | 2010-10-04 | 2014-06-03 | Lg Chem, Ltd. | Press assembly and method for bending electrical terminals of battery cells |
| JP2017188212A (ja) * | 2016-04-01 | 2017-10-12 | 日立化成株式会社 | ニッケル亜鉛蓄電池用亜鉛電極及びその製造方法 |
| JP7530703B2 (ja) * | 2019-04-04 | 2024-08-08 | エナジーウィズ株式会社 | 亜鉛電池用負極の製造方法、及び亜鉛電池用負極 |
| DE112021006933T5 (de) * | 2021-03-15 | 2023-11-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Negative elektrode und zink-sekundärbatterie |
-
1984
- 1984-09-20 JP JP59198097A patent/JPS6177255A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6177255A (ja) | 1986-04-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |