JPH0679481B2 - 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、ニッケル−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
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板の有機セパ
レータあるいは無機セパレータを積合したり、一体化し
たもの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且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っていた。

亜鉛極の極板変形が最も著しい箇所は極板周縁であり、
これはエッジ効果に起因すると共に極板周縁に電解液が
たまり易いことにも起因する。一般に正極、セパレータ
及び負極からなる電池においては、正極と負極間に圧力
がかかった状態にあり、電極及びセパレータ中に含液さ
れた電解液は、電極周縁部に押し出される傾向にある。
このため亜鉛極の周縁部にも電池反応には基本的には必
要でない電解液が存在することになり、亜鉛活物質の電
解液への溶出が促進されることになる。

かかる問題に対して、種々の方法が提案されているが、
その１つに、亜鉛極の周縁を耐アルカリ性の合成樹脂も
しくはゴムを塗布して撥水性を持たせる提案がある。こ
の提案による方法は亜鉛極周縁での撥水性を高めて上記
問題を抑制するので、サイクル寿命の向上に寄与する。

ところがこの方法もさらに長期にわたる充放電サイクル
には耐えられなくなる。この理由は、亜鉛活物質と耐ア
ルカリ性の合成樹脂あるいはゴムとの密着性が劣化する
ため、徐々に両者が離れ始めて両者間に電解液の浸透が
起り始め、その結果、亜鉛活物質の溶出を抑えきれなく
なると考えられる。

（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
の極板変形が周縁部から始まることに着目して亜鉛極中
央部を周縁部の結着剤濃度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、本発明によるアルカリ亜鉛
蓄電池は、金属亜鉛及び酸化亜鉛を主成分とし、耐アル
カリ性、撥水性の繊維化された合成樹脂からなる結着剤
を含有し、且当該結着剤の極板周縁部における含有濃度
が極板中央部における含有濃度より大きい亜鉛極を備え
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％、金属亜鉛粉末10重量％、添加剤
として酸化カドミウム５重量％及び結着剤として耐アル
カリ性、撥水性の繊維化されたフッ素樹脂粉末（PTFE）
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45mm横36mmの第１シートを作成
した。上記混練によりフッ素樹脂が繊維化される。

この第１シートにおけるフッ素樹脂粉末を15重量％と
し、の増量分だけ酸化亜鉛粉末の量を減らし、第１シー
トへ同様にして、巾4mmの縦桟、巾5mmの横桟の枠状の第
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
ートを中央部に、第２シートをその周縁部に夫々配して
付着させ、加圧成型し乾燥して亜鉛極を作成した。

このようにして得た亜鉛極と公知の焼結式ニッケル極と
を組合せて角型ニッケル−亜鉛蓄電池（Ａ）を作成し
た。第１図は上記亜鉛極の正面図であり、（１）は亜鉛
極にして、中央部の第１シート（２）と周縁部の第２シ
ート（３）を有する。（４）は集電体に設けたリード部
である。

〔比較例１〕 比較のため、実施例の第１シートの構成比からなり、大
きさが実施例の集電体の大きさに一致するシートを作成
し、このシートを実施例と同じ大きさの集電体の両面に
加圧成型し、乾燥して亜鉛極を作成した。この亜鉛極を
用いること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部、即ち実施例の第２
シート（３）に該当する位置に、フッ素樹脂ディスパー
ジョン（60重量％）を５回塗布した後、乾燥して作成し
た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。

〔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10
0％として示す。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。

この理由は、比較電池（Ｂ）（Ｃ）では亜鉛活物質が電
解液に溶出していくのを抑えきれず、亜鉛極の極板変形
が進行し、容量低下していくに対し、実施例による蓄電
池（Ａ）では、繊維化された結着剤が互いに絡まって強
固な骨格を形成し、特に亜鉛極の極板周縁の結着剤含有
濃度が極板中央部より大であるため、極板周縁部におけ
る亜鉛活物質を繊維の網目の中に堅固に保持しており、
又極板周縁部の結着剤含有濃度が高いことにより、極板
周縁部の撥水性が増大し、極板周縁部に余分な電解液が
存在し難くなる。このため実施例による蓄電池（Ａ）の
サイクル寿命が大巾に向上したものと考えられる。

尚実施例では、耐アルカリ性、耐撥水性の繊維化された
合成樹脂として、フッ素樹脂を用いたが、繊維化された
ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維あるいはナイロ
ン繊維等の分散液を用いることができる。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
発明は角型極板に限らず、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、金属亜鉛及び及び酸化亜鉛を主成
分とし、耐アルカリ性、撥水性の繊維化された合成樹脂
からなる結着剤を含有し、且当該結着剤の極板周縁部に
おける含有濃度が極板中央部における含有濃度より大き
い亜鉛極を備えるから、亜鉛極の極板周縁部に極板中央
部より含有濃度大なる繊維化された結着剤が存在し、こ
のため極板周縁部における亜鉛活物質が極板中央部に比
しより堅固に捕縛されて電解液への溶出を抑える。ま
た、極板周縁部の撥水性の結着剤の含有濃度が大である
ため、撥水性により極板周縁部における電解液を少なく
するので、亜鉛活物質の溶出を抑えることになり、亜鉛
極の極板周縁部における極板変形を抑制して、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図は本発明の一実施例の亜鉛極の正面図、第２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】金属亜鉛及び酸化亜鉛を主成分とし、耐ア
   ルカリ性、撥水性の繊維化された合成樹脂からなる結着
   剤を含有し、且当該結着剤の極板周縁部における含有濃
   度が極板中央部における含有濃度より大きい亜鉛極を備
   えたアルカリ亜鉛蓄電池。