JPH06283194A - 密閉形アルカリ亜鉛蓄電池 - Google Patents
密閉形アルカリ亜鉛蓄電池Info
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- JPH06283194A JPH06283194A JP5095304A JP9530493A JPH06283194A JP H06283194 A JPH06283194 A JP H06283194A JP 5095304 A JP5095304 A JP 5095304A JP 9530493 A JP9530493 A JP 9530493A JP H06283194 A JPH06283194 A JP H06283194A
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Classifications
-
- 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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 密閉形アルカリ亜鉛蓄電池のサイクル寿命の
向上を図る。 【構成】 電解液として、濃度が４〜６モル／ｌの水酸
化カリウムを用い、亜鉛負極１側の電解液量がニッケル
正極２の容量密度に対して０．２〜１．０ｍｌ／ｍＡｈ
になるように、ニッケル正極２側の電解液量がニッケル
正極２の容量密度に対して０．４〜２．０ｍｌ／ｍＡｈ
になるように保液層４，５の材質、空隙率、厚み、枚数
を調節してなる。 【効果】 デンドライトショート、亜鉛負極のシェイプ
チェンジや不働態化、ニッケル正極の利用率の低下が抑
制でき、サイクル寿命の向上を図ることができる。
向上を図る。 【構成】 電解液として、濃度が４〜６モル／ｌの水酸
化カリウムを用い、亜鉛負極１側の電解液量がニッケル
正極２の容量密度に対して０．２〜１．０ｍｌ／ｍＡｈ
になるように、ニッケル正極２側の電解液量がニッケル
正極２の容量密度に対して０．４〜２．０ｍｌ／ｍＡｈ
になるように保液層４，５の材質、空隙率、厚み、枚数
を調節してなる。 【効果】 デンドライトショート、亜鉛負極のシェイプ
チェンジや不働態化、ニッケル正極の利用率の低下が抑
制でき、サイクル寿命の向上を図ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は密閉形アルカリ亜鉛蓄電
池に関するもので、さらに詳しく言えば、亜鉛負極の不
働態化によるサイクル寿命の低下の防止に関するもので
ある。
池に関するもので、さらに詳しく言えば、亜鉛負極の不
働態化によるサイクル寿命の低下の防止に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】密閉形アルカリ亜鉛蓄電池は、メンテナ
ンスの簡易性にすぐれているため、可搬用または据置用
として広く用いられるようになってきている。
ンスの簡易性にすぐれているため、可搬用または据置用
として広く用いられるようになってきている。
【０００３】このような密閉形アルカリ亜鉛蓄電池で
は、放電によって亜鉛負極中に酸化亜鉛が生成するが、
この酸化亜鉛は放電時の副反応によってアルカリ電解液
中に亜鉛酸イオンとして溶出している。そのため、この
亜鉛酸イオンは充電時に電子を受け取って金属亜鉛にな
るが、この金属亜鉛が樹枝状結晶として成長し、該結晶
が保液層とセパレータとを貫通してデンドライトショー
トを引き起こすということが知られている。
は、放電によって亜鉛負極中に酸化亜鉛が生成するが、
この酸化亜鉛は放電時の副反応によってアルカリ電解液
中に亜鉛酸イオンとして溶出している。そのため、この
亜鉛酸イオンは充電時に電子を受け取って金属亜鉛にな
るが、この金属亜鉛が樹枝状結晶として成長し、該結晶
が保液層とセパレータとを貫通してデンドライトショー
トを引き起こすということが知られている。
【０００４】一方、放電によって一旦アルカリ電解液中
に溶出した酸化亜鉛は充電によって再び同じ位置に電析
しないため、亜鉛負極がシェイプチェンジを引き起こす
ということが知られている。
に溶出した酸化亜鉛は充電によって再び同じ位置に電析
しないため、亜鉛負極がシェイプチェンジを引き起こす
ということが知られている。
【０００５】上記したデンドライトショートや亜鉛負極
のシェイプチェンジは密閉形アルカリ亜鉛蓄電池のサイ
クル寿命を低下させる原因になり、実用化の妨げになっ
ていた。
のシェイプチェンジは密閉形アルカリ亜鉛蓄電池のサイ
クル寿命を低下させる原因になり、実用化の妨げになっ
ていた。
【０００６】このようなデンドライトショートや亜鉛負
極のシェイプチェンジを防止する方法として、電解液中
の水酸化物イオンの濃度を低下させ、酸化亜鉛の電解液
中への溶出を抑制する方法が提案されている。
極のシェイプチェンジを防止する方法として、電解液中
の水酸化物イオンの濃度を低下させ、酸化亜鉛の電解液
中への溶出を抑制する方法が提案されている。
【０００７】一方、このような密閉形アルカリ亜鉛蓄電
池では、電解液量を遊離電解液が生じない程度に制限す
ることにより、充電末期や過充電時に電解液の分解によ
ってニッケル正極から発生する酸素を亜鉛負極で吸収さ
せ、亜鉛負極から水素が発生するのを防止して密閉化を
実現しているため、電解液中の水酸化物イオンの濃度を
低下させると、亜鉛負極が不働態化するということが知
られている。
池では、電解液量を遊離電解液が生じない程度に制限す
ることにより、充電末期や過充電時に電解液の分解によ
ってニッケル正極から発生する酸素を亜鉛負極で吸収さ
せ、亜鉛負極から水素が発生するのを防止して密閉化を
実現しているため、電解液中の水酸化物イオンの濃度を
低下させると、亜鉛負極が不働態化するということが知
られている。
【０００８】上記した亜鉛負極の不働態化は密閉形アル
カリ亜鉛蓄電池のサイクル寿命を低下させる原因にな
り、実用化の妨げになっていた。
カリ亜鉛蓄電池のサイクル寿命を低下させる原因にな
り、実用化の妨げになっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の密閉形
アルカリ亜鉛蓄電池では、デンドライトショートや亜鉛
負極のシェイプチェンジを防止しようとすれば、亜鉛負
極の不働態化が発生し、亜鉛負極の不働態化を防止しよ
うとすれば、デンドライトショートや亜鉛負極のシェイ
プチェンジが発生するという問題があった。
アルカリ亜鉛蓄電池では、デンドライトショートや亜鉛
負極のシェイプチェンジを防止しようとすれば、亜鉛負
極の不働態化が発生し、亜鉛負極の不働態化を防止しよ
うとすれば、デンドライトショートや亜鉛負極のシェイ
プチェンジが発生するという問題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、金属亜鉛または酸化亜鉛の少なくとも一
方を主成分とする亜鉛負極と、ニッケル正極と、前記亜
鉛負極とニッケル正極との間に介挿された保液層および
セパレータとを積層してなる極群を電槽内に収納すると
ともに、遊離電解液が生じない程度の電解液が前記極群
に保持されてなる密閉形アルカリ亜鉛蓄電池において、
前記電解液は濃度が４〜６モル／ｌの水酸化カリウムを
主成分とし、亜鉛負極側の電解液量をニッケル正極の容
量密度に対して０．２〜１．０ｍｌ／ｍＡｈとし、ニッ
ケル正極側の電解液量をニッケル正極の容量密度に対し
て０．４〜２．０ｍｌ／ｍＡｈとしたことを特徴とする
ものである。
め、本発明は、金属亜鉛または酸化亜鉛の少なくとも一
方を主成分とする亜鉛負極と、ニッケル正極と、前記亜
鉛負極とニッケル正極との間に介挿された保液層および
セパレータとを積層してなる極群を電槽内に収納すると
ともに、遊離電解液が生じない程度の電解液が前記極群
に保持されてなる密閉形アルカリ亜鉛蓄電池において、
前記電解液は濃度が４〜６モル／ｌの水酸化カリウムを
主成分とし、亜鉛負極側の電解液量をニッケル正極の容
量密度に対して０．２〜１．０ｍｌ／ｍＡｈとし、ニッ
ケル正極側の電解液量をニッケル正極の容量密度に対し
て０．４〜２．０ｍｌ／ｍＡｈとしたことを特徴とする
ものである。
【００１１】
【作用】従って、本発明は、電解液として濃度が４〜６
モル／ｌの水酸化カリウムを用い、亜鉛負極側の電解液
量をニッケル正極の容量密度に対して０．２〜１．０ｍ
ｌ／ｍＡｈとすることにより、亜鉛負極中に生成した酸
化亜鉛が電解液中に溶出するのを抑制することができ、
しかも電解液中の水酸化物イオンの濃度の低下による亜
鉛負極の不働態化を抑制することができる。
モル／ｌの水酸化カリウムを用い、亜鉛負極側の電解液
量をニッケル正極の容量密度に対して０．２〜１．０ｍ
ｌ／ｍＡｈとすることにより、亜鉛負極中に生成した酸
化亜鉛が電解液中に溶出するのを抑制することができ、
しかも電解液中の水酸化物イオンの濃度の低下による亜
鉛負極の不働態化を抑制することができる。
【００１２】また、本発明は、電解液として濃度が４〜
６モル／ｌの水酸化カリウムを用い、ニッケル正極側の
電解液量をニッケル正極の容量密度に対して０．４〜
２．０ｍｌ／ｍＡｈとすることにより、ニッケル正極の
利用率の低下を抑制することができ、しかも放電時に電
解液中に溶出した亜鉛酸イオンがニッケル正極側に移動
するのを抑制することができる。
６モル／ｌの水酸化カリウムを用い、ニッケル正極側の
電解液量をニッケル正極の容量密度に対して０．４〜
２．０ｍｌ／ｍＡｈとすることにより、ニッケル正極の
利用率の低下を抑制することができ、しかも放電時に電
解液中に溶出した亜鉛酸イオンがニッケル正極側に移動
するのを抑制することができる。
【００１３】
【実施例】図１は、本発明の密閉形アルカリ亜鉛蓄電池
の断面図である。
の断面図である。
【００１４】本発明の特徴は、金属亜鉛と酸化亜鉛とを
主成分とする負極活物質を銅製のパンチングメタル集電
体の両面に塗布してなる亜鉛負極１と、前記亜鉛負極１
と同寸法で、水酸化ニッケルを主成分とした焼結式ニッ
ケルからなるニッケル正極２とを準備し、このニッケル
正極２は内側にセルロース不繊布からなる保液層５が、
中間に微孔性フィルムからなるセパレータ３が、外側に
ポリプロピレン不繊布からなる保液層４が配され、上方
を除く周囲を包囲し、前記保液層４間に亜鉛負極１を介
在させるように積層して極群とし、この極群を電槽６内
に収納してなるものである。
主成分とする負極活物質を銅製のパンチングメタル集電
体の両面に塗布してなる亜鉛負極１と、前記亜鉛負極１
と同寸法で、水酸化ニッケルを主成分とした焼結式ニッ
ケルからなるニッケル正極２とを準備し、このニッケル
正極２は内側にセルロース不繊布からなる保液層５が、
中間に微孔性フィルムからなるセパレータ３が、外側に
ポリプロピレン不繊布からなる保液層４が配され、上方
を除く周囲を包囲し、前記保液層４間に亜鉛負極１を介
在させるように積層して極群とし、この極群を電槽６内
に収納してなるものである。
【００１５】そして、前記亜鉛負極１に接する保液層４
は、その空隙率、厚み、枚数を調節してニッケル正極２
の容量密度に対して０．５ｍｌ／ｍＡｈの電解液が保持
されるようにし、前記ニッケル正極２に接する保液層５
は、その空隙率、厚み、枚数を調節してニッケル正極２
の容量密度に対して１．２ｍｌ／ｍＡｈの電解液が保持
されるようにするとともに、前記電解液として濃度が４
モル／ｌの水酸化カリウム水溶液を用い、亜鉛負極１、
ニッケル正極２、セパレータ３、保液層４，５の全空隙
の８０〜９５％まで注液する。
は、その空隙率、厚み、枚数を調節してニッケル正極２
の容量密度に対して０．５ｍｌ／ｍＡｈの電解液が保持
されるようにし、前記ニッケル正極２に接する保液層５
は、その空隙率、厚み、枚数を調節してニッケル正極２
の容量密度に対して１．２ｍｌ／ｍＡｈの電解液が保持
されるようにするとともに、前記電解液として濃度が４
モル／ｌの水酸化カリウム水溶液を用い、亜鉛負極１、
ニッケル正極２、セパレータ３、保液層４，５の全空隙
の８０〜９５％まで注液する。
【００１６】このようにして得た本発明電池Ａの容量は
１０Ａｈであり、この本発明電池Ａに用いた電解液と同
じ濃度の電解液を用い、保液層４，５に保持させる量を
変化させた表１のような比較電池Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅと、本
発明電池Ａと同じ量で、濃度が８モル／ｌの電解液を保
液層４，５に保持させた表１のような比較電池Ｆとを製
作した。
１０Ａｈであり、この本発明電池Ａに用いた電解液と同
じ濃度の電解液を用い、保液層４，５に保持させる量を
変化させた表１のような比較電池Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅと、本
発明電池Ａと同じ量で、濃度が８モル／ｌの電解液を保
液層４，５に保持させた表１のような比較電池Ｆとを製
作した。
【００１７】
【表１】
【００１８】次に、上記した本発明電池Ａと比較電池
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆとについて、２５℃の雰囲気下にお
いて０．１Ｃで１１５％充電した後、０．５Ｃで容量の
８０％まで放電する充放電サイクル寿命試験を行い、放
電容量の変化を図２に示す。
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆとについて、２５℃の雰囲気下にお
いて０．１Ｃで１１５％充電した後、０．５Ｃで容量の
８０％まで放電する充放電サイクル寿命試験を行い、放
電容量の変化を図２に示す。
【００１９】図２から、比較電池Ｂの放電容量は１００
サイクルを経過するまでは本発明電池Ａの放電容量とほ
とんど同じであるが、１００サイクルを経過した後は比
較電池Ｂでは保液層４の電解液量が少ないため、亜鉛負
極１の不働態化が進行して放電容量が急激に低下するこ
とがわかる。
サイクルを経過するまでは本発明電池Ａの放電容量とほ
とんど同じであるが、１００サイクルを経過した後は比
較電池Ｂでは保液層４の電解液量が少ないため、亜鉛負
極１の不働態化が進行して放電容量が急激に低下するこ
とがわかる。
【００２０】また、比較電池Ｃの放電容量は本発明電池
Ａより保液層４の電解液量が多いため、電解液中に多く
の亜鉛酸イオンが溶出してデンドライトショートや亜鉛
負極１のシェイプチェンジが発生しやすくなり、比較電
池Ｂより放電容量の低下が大きくなることがわかる。
Ａより保液層４の電解液量が多いため、電解液中に多く
の亜鉛酸イオンが溶出してデンドライトショートや亜鉛
負極１のシェイプチェンジが発生しやすくなり、比較電
池Ｂより放電容量の低下が大きくなることがわかる。
【００２１】また、比較電池Ｄの放電容量は本発明電池
Ａより保液層５の電解液量が少ないため、ニッケル正極
２の利用率が低下して充放電サイクルの初期から放電容
量が低下することがわかる。
Ａより保液層５の電解液量が少ないため、ニッケル正極
２の利用率が低下して充放電サイクルの初期から放電容
量が低下することがわかる。
【００２２】また、比較電池Ｅの放電容量は本発明電池
Ａより保液層５の電解液量が多いため、ニッケル正極２
の利用率が高く、放電容量の低下は小さいが、電解液中
に多くの亜鉛酸イオンが溶出してデンドライトショート
や亜鉛負極１のシェイプチェンジが発生しやすくなり、
１００サイクルを経過した後は放電容量が急激に低下す
ることがわかる。
Ａより保液層５の電解液量が多いため、ニッケル正極２
の利用率が高く、放電容量の低下は小さいが、電解液中
に多くの亜鉛酸イオンが溶出してデンドライトショート
や亜鉛負極１のシェイプチェンジが発生しやすくなり、
１００サイクルを経過した後は放電容量が急激に低下す
ることがわかる。
【００２３】また、比較電池Ｆの放電容量は電解液量は
本発明電池Ａと同じであるが、電解液の濃度が高いため
に電解液中に多くの亜鉛酸イオンが溶出してデンドライ
トショートや亜鉛負極１のシェイプチェンジが発生しや
すくなり、本発明電池Ａより放電容量の低下が大きくな
ることがわかる。
本発明電池Ａと同じであるが、電解液の濃度が高いため
に電解液中に多くの亜鉛酸イオンが溶出してデンドライ
トショートや亜鉛負極１のシェイプチェンジが発生しや
すくなり、本発明電池Ａより放電容量の低下が大きくな
ることがわかる。
【００２４】
【発明の効果】上記したとおりであるから、本発明は、
電解液の濃度を４〜６モル／ｌとし、亜鉛負極側の電解
液量をニッケル正極の容量密度に対して０．２〜１．０
ｍｌ／ｍＡｈにするとともに、ニッケル正極側の電解液
量をニッケル正極の容量密度に対して０．４〜２．０ｍ
ｌ／ｍＡｈにしたことにより、デンドライトショート、
亜鉛負極のシェイプチェンジや不働態化、ニッケル正極
の利用率の低下を抑制することができるので、密閉形ア
ルカリ亜鉛蓄電池のサイクル寿命の向上を図ることがで
きる。
電解液の濃度を４〜６モル／ｌとし、亜鉛負極側の電解
液量をニッケル正極の容量密度に対して０．２〜１．０
ｍｌ／ｍＡｈにするとともに、ニッケル正極側の電解液
量をニッケル正極の容量密度に対して０．４〜２．０ｍ
ｌ／ｍＡｈにしたことにより、デンドライトショート、
亜鉛負極のシェイプチェンジや不働態化、ニッケル正極
の利用率の低下を抑制することができるので、密閉形ア
ルカリ亜鉛蓄電池のサイクル寿命の向上を図ることがで
きる。
【図１】本発明の密閉形アルカリ亜鉛蓄電池の断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明電池Ａと比較電池Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆと
について、充放電サイクル寿命試験を行った結果を示す
図である。
について、充放電サイクル寿命試験を行った結果を示す
図である。
１ 亜鉛負極 ２ ニッケル正極 ３ セパレータ ４ 保液層 ５ 保液層 ６ 電槽
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１月３１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
Claims (2)
- 【請求項１】 金属亜鉛または酸化亜鉛の少なくとも一
方を主成分とする亜鉛負極と、ニッケル正極と、前記亜
鉛負極とニッケル正極との間に介挿された保液層および
セパレータとを積層してなる極群を電槽内に収納すると
ともに、遊離電解液が生じない程度の電解液が前記極群
に保持されてなる密閉形アルカリ亜鉛蓄電池において、
前記電解液は濃度が４〜６モル／ｌの水酸化カリウムを
主成分とし、亜鉛負極側の電解液量をニッケル正極の容
量密度に対して０．２〜１．０ｍｌ／ｍＡｈとし、ニッ
ケル正極側の電解液量をニッケル正極の容量密度に対し
て０．４〜２．０ｍｌ／ｍＡｈとしたことを特徴とする
密閉形アルカリ亜鉛蓄電池。 - 【請求項２】 亜鉛負極に接する保液層がポリプロピレ
ン系、ナイロン系またはこれらの混紡の多孔性不繊布で
あり、ニッケル正極に接する保液層がセルロース系また
はセルロース系と合成繊維の混紡の多孔性不繊布であ
り、亜鉛負極に接する保液層に保持させる電解液量をニ
ッケル正極に接する保液層に保持させる電解液量より少
なくしたことを特徴とする請求項第１項記載の密閉形ア
ルカリ亜鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5095304A JPH06283194A (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 密閉形アルカリ亜鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5095304A JPH06283194A (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 密閉形アルカリ亜鉛蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06283194A true JPH06283194A (ja) | 1994-10-07 |
Family
ID=14134035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5095304A Pending JPH06283194A (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 密閉形アルカリ亜鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06283194A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2828336A1 (fr) * | 2001-08-03 | 2003-02-07 | Conseil Et De Prospective Scie | Generateurs electrochimiques secondaires alcalins a anode de zinc |
| WO2006116496A3 (en) * | 2005-04-26 | 2007-01-04 | Powergenix Systems Inc | Nickel zinc battery design |
| US7833663B2 (en) | 2003-08-18 | 2010-11-16 | Powergenix Systems, Inc. | Method of manufacturing nickel zinc batteries |
| US8048558B2 (en) | 2005-04-26 | 2011-11-01 | Powergenix Systems, Inc. | Cylindrical nickel-zinc cell with negative can |
-
1993
- 1993-03-29 JP JP5095304A patent/JPH06283194A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2828336A1 (fr) * | 2001-08-03 | 2003-02-07 | Conseil Et De Prospective Scie | Generateurs electrochimiques secondaires alcalins a anode de zinc |
| WO2003015197A3 (fr) * | 2001-08-03 | 2003-10-23 | Scps | Generateurs electrochimiques secondaires alcalins a anode de zinc |
| US7300721B2 (en) | 2001-08-03 | 2007-11-27 | S.C.P.S. Societe De Conseil Et De Prospective Scientifique S.A. | Alkaline secondary electrochemical generators with a zinc anode |
| US7833663B2 (en) | 2003-08-18 | 2010-11-16 | Powergenix Systems, Inc. | Method of manufacturing nickel zinc batteries |
| WO2006116496A3 (en) * | 2005-04-26 | 2007-01-04 | Powergenix Systems Inc | Nickel zinc battery design |
| JP2008539559A (ja) * | 2005-04-26 | 2008-11-13 | パワージェニックス システムズ， インコーポレーテッド | ニッケル亜鉛電池構造 |
| US8048558B2 (en) | 2005-04-26 | 2011-11-01 | Powergenix Systems, Inc. | Cylindrical nickel-zinc cell with negative can |
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