JPH061693B2 - アルカリ亜鉛蓄電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、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亜鉛極表面に樹枝状或いは
海綿状に電析するため、充放電を繰返すと、電析亜鉛が
セパレータを貫通して対極に接して内部短絡を惹起する
ためサイクル寿命が短い欠点がある。

このサイクル寿命を改善するため、電解液量を規制して
亜鉛酸イオンの拡散を防止すると共に複数枚の有機セパ
レータあるいは無機セパレータを使用することによりサ
イクル寿命がかなり向上する。しかしながら放電時に一
旦亜鉛酸イオンとして溶解した亜鉛は、充電時に元の位
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つてい
た。

亜鉛極の極板変形が最も著しいのは、極板周縁部であ
る。極板周縁部の極板変形を防止すべく、第１図に示す
如く、亜鉛且物質(1)を集電体(2)に加圧成型により付着
した亜鉛極(3)の周縁部(4)を更にプレスして機械的強度
を向上せしめたものである。これにより亜鉛活物質の脱
落による極板の劣化を防止すると共に極板周縁部の活物
質を多孔度を減少せしめることにより、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防止
し、極板周縁部での変形を防止する。また極板周縁部を
プレスすることにより、製造工程中における極板周縁部
の破損を防止し、完成蓄電池の不良率をも低減できる。

ところがこの亜鉛極の周縁部をプレスするものであつて
も、より長期にわたる充放電には耐えられないことがわ
かつた。即ち、亜鉛極の極板周縁部をプレスするため、
極板周縁部は極板中央部より厚みが薄くなり、かかる亜
鉛極をセパレータを介して正極と組合せて蓄電池を組立
てると、亜鉛極の極板周縁部の近傍に空間部が形成さ
れ、この空間部に電解液が溜まり易くなる。このため電
解液の付均一分布が生じ、本来電解液量が規制されてい
るにもかかわらず、亜鉛極の極板周縁部に多量の電解液
が存在することになり、亜鉛活物質が亜鉛酸イオンとし
て溶出していき、極板変形を防止することができなかつ
た。

(ハ) 発明の目的 本発明はかかる点に鑑み発明されたものにして、亜鉛極
の極板変形が極板周縁部から始まることに着目して、亜
鉛極の極板周縁部と極板中央部の活物質充填量を変え
て、亜鉛極の極板変形をより一層少なくし、より長期に
わたるサイクル寿命に耐え得るアルカリ亜鉛蓄電池を提
供せんとするものである。

(ニ) 発明の構成 かかる目的を達成するために、本発明によるアルカリ亜
鉛蓄電池は、亜鉛及び酸化亜鉛を活物質とする極板であ
つて、極板周縁部の活物質充填量を極板中央部より大に
すると共に極板周縁部と極板中央部の厚みを略同一にし
た亜鉛極を備えて構成される。

(ホ) 実 施 例 以下本発明の一実施例を説明し、比較例との対比に言及
する。

〔実施例〕

酸化亜鉛粉末８０重量％、亜鉛粉末１０重量％、添加剤
として酸化カドミウム５重量％及び結着剤としてフツ素
樹脂粉末５重量％よりなる混合粉末に水を加えて混練し
た後、ローラにより加圧して縦５０mm横４０mmの第１シ
ートを作成した。

この第１シートと同剤の枠状シートであつて、巾４mmの
縦桟及び巾５mmの横桟の寸法を有する枠状第２シートを
作成した。

銅等よりなる縦５０mm横４０mmの集電体の両面に、第１
シートを配すると共にこの第１シートの周縁上に第２シ
ートを配し、周縁部及び中央部の厚みが略同一になる如
く加圧成型し、乾燥して亜鉛極を作成した。第２図はこ
の亜鉛極の正面図、第３図は第２図のIII−III断面図で
ある。これらの図面において、(5)は第１シート、(6)は
第２シートにして第１シート(5)の周縁部(7)に重なつて
いる。第３図ではこの重なり状態を模式的に示してい
る。(8)は集電体、(9)は集電体リード部である。

上述の如くして得た亜鉛極と公知の焼結式ニツケル極と
を組合せて角型ニツケル−亜鉛蓄電池(A)を作成した。

〔比較例１〕 比較のため、実施例の第１シートのみを実施例の集電体
に付着し、外形及び厚み寸法が実施例と同一の亜鉛極を
作成し、この亜鉛極を用いる点を除いて、他は実施例と
同一の比較電池(B)を作成した。

〔比較例２〕 比較例１で得られた亜鉛極の周縁、即ち左右側縁４mmづ
つ、上下側縁５mmづつの枠状部を、その他の部分の厚み
の約1/2にプレスした亜鉛極を作成し、この亜鉛極を用
いる点を除いて、他は実施例と同一の比較電池(C)を作
成した。尚この比較電池(C)に使用する亜鉛極の周縁プ
レス部における亜鉛活物質の充填密度は、実施例で使用
する亜鉛極の周縁における第１及び第２シートの重なり
部の亜鉛活物質の充填密度とほぼ同じであり、亜鉛極の
中央部における亜鉛活物質の充填密度の約２倍である。

〔対比〕

第２図は本発明による蓄電池(A)と比較電池(B)(C)のサ
イクル特性図であり、蓄電池の初期容量を１００％とし
て示す。第２図中の記号は同一記号の蓄電池のサイクル
特性を示す。サイクル条件は、１５０ｍＡ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
時点で放電停止するものである。この図から明らかなよ
うに本発明による蓄電池(A)は、比較電池(B)(C)に対し
サイクル寿命が改善されていることがわかる。

この理由として次の３点が考えられる。即ち、第１に、
実施例の亜鉛極は、極板中央部と極板周縁部の厚みが略
同一であるため、蓄電池を組立るときにも、極板周縁部
と正極との間に空間部が形成されないので、電解液が極
板周縁部に溜まり難いものとなる。第２に、実施例の亜
鉛極は、極板周縁部が第１シート(5)と第２シート(6)の
重なり状態にあり、第１シート(5)のみからなる極板中
央部より多孔度が減少しており、電解液の浸透が規制さ
れている。第３に、実施例の亜鉛極は、極板周縁部にお
ける亜鉛活物質の充填量が極板中央部における亜鉛活物
質の充填量より多いので、たとえ極板周縁部における亜
鉛活物質が亜鉛酸イオンとして溶出しても、極板周縁部
における亜鉛活物質全てが溶出し難くなり、比較電池
(B)(C)の如く亜鉛極の極板周縁からのガス発生による充
放電効率の低下、あるいはガス圧力による蓄電池の破壊
が起り難くなる。

而して、本発明において、亜鉛極の極板周縁部における
亜鉛活物質の充填量を上げる方法として亜鉛活物質中の
亜鉛濃度を特に高めるようにしてもよい。亜鉛極の作成
法としては、極板周縁部の亜鉛粉末の含有量を増大させ
てもよく、また実施例における第２シート(6)の亜鉛粉
末の含有量を増大させてもよい。このように亜鉛極にお
ける極板周縁部の亜鉛含有量を増大させると、充電時に
おける電析の核となり得る亜鉛が多量に存在するので、
電析が円滑に行なわれ、充放電効率を向上させる利点も
考えられる。

また実施例では、第２シートの巾を極板寸法の1/10にし
たが、極板形状により1/20乃至1/5にすることが考えら
れ、さらに本発明は角難極板に限らず、渦巻電極にも適
用できることは明らかである。

(ヘ) 発明の効果 以上の如く本発明は、亜鉛及び酸化亜鉛を活物質とする
極板であつて、極板周縁部の活物質充填量を極板中央部
より大にすると共に極板周縁部と極板中央部の厚みを略
同一にした亜鉛極を備えるものであるから、亜鉛極の極
板周縁部における極板変形が比較電池に比し少なくな
り、より長期にわたるサイクル寿命に耐え得るアルカリ
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１図は従来の亜鉛極の断面図、第２図は本発明の一実
施例の亜鉛極の正面図、第３図は第２図のIII−III断面
図、第４図は実施例による蓄電池と比較電池のサイクル
特性図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】亜鉛及び酸化亜鉛を活物質とする極板であ
   つて、極板周縁部の活物質充填量を極板中央部より大に
   すると共に極板周縁部と極板中央部の厚みを略同一にし
   た亜鉛極を備えたアルカリ亜鉛蓄電池。