JPH0685326B2 - アルカリ亜鉛二次電池 - Google Patents
アルカリ亜鉛二次電池Info
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- JPH0685326B2 JPH0685326B2 JP58004355A JP435583A JPH0685326B2 JP H0685326 B2 JPH0685326 B2 JP H0685326B2 JP 58004355 A JP58004355 A JP 58004355A JP 435583 A JP435583 A JP 435583A JP H0685326 B2 JPH0685326 B2 JP H0685326B2
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Classifications
-
- 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
-
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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−亜鉛電池や銀−亜鉛電池の如く陰極
活物質として亜鉛を用いるアルカリ亜鉛二次電池に係
り、特に亜鉛極の改良に関するものである。
活物質として亜鉛を用いるアルカリ亜鉛二次電池に係
り、特に亜鉛極の改良に関するものである。
（ロ）従来技術 この種電池において陰極活物質として用いられる亜鉛は
単位重量当りのエネルギー密度が大きく、且低価格であ
るという利点を有するものの、充電の際亜鉛極上にデン
ドライト（樹枝状亜鉛）が成長しこれが陽極と接して内
部短絡を引起し電池寿命を縮めるという欠点を有してい
た。
単位重量当りのエネルギー密度が大きく、且低価格であ
るという利点を有するものの、充電の際亜鉛極上にデン
ドライト（樹枝状亜鉛）が成長しこれが陽極と接して内
部短絡を引起し電池寿命を縮めるという欠点を有してい
た。
このような問題に対処するために、従来では亜鉛活物質
層の表面に種々のデンドライト防止層を形成することが
提案されている。
層の表面に種々のデンドライト防止層を形成することが
提案されている。
第１の例としては亜鉛活物質層の表面に、カドミウム、
カドミウム化合物或いはそれらの混合物を主体とするデ
ンドライト防止層を形成することである。
カドミウム化合物或いはそれらの混合物を主体とするデ
ンドライト防止層を形成することである。
カドミウムは亜鉛より貴な酸化還元電位を有しているた
め充電時には亜鉛活物質層の表面が緻密な金属カドミウ
ム層で覆われることになり、金属亜鉛のデンドライト成
長を防止することができると共に放電時においても未だ
金属状態で存在するカドミウムの緻密な層がデンドライ
トの要因となる亜鉛酸イオンの溶出を抑制しうるため亜
鉛極の性能を改善しうる利点がある。
め充電時には亜鉛活物質層の表面が緻密な金属カドミウ
ム層で覆われることになり、金属亜鉛のデンドライト成
長を防止することができると共に放電時においても未だ
金属状態で存在するカドミウムの緻密な層がデンドライ
トの要因となる亜鉛酸イオンの溶出を抑制しうるため亜
鉛極の性能を改善しうる利点がある。
ところが、長期にわたる充放電サイクルの繰返しによ
り、亜鉛活物質層が徐々に膨張して表面のカドミウム単
独層が徐々にカドミウムと亜鉛との混合物層となつて前
述せるカドミウム単独層における効果が低下してしまう
ことがわかつた。
り、亜鉛活物質層が徐々に膨張して表面のカドミウム単
独層が徐々にカドミウムと亜鉛との混合物層となつて前
述せるカドミウム単独層における効果が低下してしまう
ことがわかつた。
又、第２の例としては亜鉛活物質層の表面にカーボンを
主体とするデンドライト防止層を形成することである。
カーボンは導電性を向上させると共に触媒作用により金
属亜鉛のデンドライトと接してこれを酸化物或いは水酸
化物に変化させて内部短絡を防止するというものであ
る。
主体とするデンドライト防止層を形成することである。
カーボンは導電性を向上させると共に触媒作用により金
属亜鉛のデンドライトと接してこれを酸化物或いは水酸
化物に変化させて内部短絡を防止するというものであ
る。
しかし、この場合においてもカーボン層は多孔体である
ため放電時における亜鉛酸イオンの溶出を防止すること
ができず必然的に亜鉛極の形状変化をもたらし、且活物
質の容量の低下を招く。
ため放電時における亜鉛酸イオンの溶出を防止すること
ができず必然的に亜鉛極の形状変化をもたらし、且活物
質の容量の低下を招く。
更に、第３の例としては亜鉛活物質層の表面に水酸化カ
ルシウムなどのアルカリ土類金属の水酸化物を主体とす
るデンドライト防止層を形成することである。この方法
は水酸化カルシウムが亜鉛酸イオンと下式（ｉ）の如く
反応して遊離の亜鉛酸イオンを抑制するものである。
ルシウムなどのアルカリ土類金属の水酸化物を主体とす
るデンドライト防止層を形成することである。この方法
は水酸化カルシウムが亜鉛酸イオンと下式（ｉ）の如く
反応して遊離の亜鉛酸イオンを抑制するものである。
Ca(OH)2+Zn(OH)2- 4→CaZn(OH)4 +2OH- ……（ｉ） しかしながら上式（ｉ）で明らかなように亜鉛酸イオン
１モルに対して水酸化カルシウムも１モル要するため放
電時に溶解してくる亜鉛酸イオンを全て固定するために
は少くとも亜鉛酸イオンと等モルの水酸化カルシウムが
必要となり、その結果として亜鉛極中の水酸化カルシウ
ムの量が増大して電池容量の低下を招く。
１モルに対して水酸化カルシウムも１モル要するため放
電時に溶解してくる亜鉛酸イオンを全て固定するために
は少くとも亜鉛酸イオンと等モルの水酸化カルシウムが
必要となり、その結果として亜鉛極中の水酸化カルシウ
ムの量が増大して電池容量の低下を招く。
（ハ）発明の目的 本発明は上記従来技術の問題点を抑制しこの種電池のサ
イクル特性向上を目的とする。
イクル特性向上を目的とする。
（ニ）発明の構成 本発明は上記目的を達成すべくなされたものでありその
要旨とするところは、亜鉛活物質層の表面にポリアセチ
レンを添加したデンドライト防止層を形成したる亜鉛極
を備えたアルカリ亜鉛二次電池を提案するものである。
要旨とするところは、亜鉛活物質層の表面にポリアセチ
レンを添加したデンドライト防止層を形成したる亜鉛極
を備えたアルカリ亜鉛二次電池を提案するものである。
（ホ）実施例 第１図は本発明電池の縦断面図を示し、（１）は亜鉛活
物質層（２）の表面にポリアセチレンを添加したデンド
ライト防止層（３）を形成したる亜鉛極であり、その詳
細については後述する。
物質層（２）の表面にポリアセチレンを添加したデンド
ライト防止層（３）を形成したる亜鉛極であり、その詳
細については後述する。
（５）は例えばニツケル−カドミウム電池において一般
的に用いられている焼結式ニツケル極、（６）は保液
層、（７）はセパレータ、（８）（９）は陰陽極外部端
子、（10）は電槽、（11）は電槽蓋である。
的に用いられている焼結式ニツケル極、（６）は保液
層、（７）はセパレータ、（８）（９）は陰陽極外部端
子、（10）は電槽、（11）は電槽蓋である。
亜鉛極の作成： 例１、亜鉛活物質層（２）は酸化亜鉛100部と酸化水銀
５部との混合粉末にポリテトラフルオロエチレン分散液
５〜10部を加え水で希釈してのち混練し、この混練物を
数回ロール掛けして所定厚みの亜鉛活物質シートを作成
し、これを陰極集電板（４）の両面に圧着したものであ
る。
５部との混合粉末にポリテトラフルオロエチレン分散液
５〜10部を加え水で希釈してのち混練し、この混練物を
数回ロール掛けして所定厚みの亜鉛活物質シートを作成
し、これを陰極集電板（４）の両面に圧着したものであ
る。
次にポリアセチレン粉末10部と酸化カドミウム10部との
混合粉末にポリテトラフルオロエチレン分散液２〜５部
を加え水で希釈したのち混練し、この混練物を数回ロー
ル掛してシート状とし、これを上記亜鉛活物質層の表面
に圧着してデンドライト防止層を形成する。
混合粉末にポリテトラフルオロエチレン分散液２〜５部
を加え水で希釈したのち混練し、この混練物を数回ロー
ル掛してシート状とし、これを上記亜鉛活物質層の表面
に圧着してデンドライト防止層を形成する。
この亜鉛極を用いた電池をＡとし、デンドライト防止層
にポリアセチレンを添加しない比較電池をＡ′とする。
にポリアセチレンを添加しない比較電池をＡ′とする。
例２、亜鉛活物質層は例１と同様である。
次にポリアセチレン粉末30部とカーボン粉末70部との混
合粉末にポリテトラフルオロエチレン分散液５〜10部を
加え水で希釈したのち混練し、この混練物を数回ロール
掛してシート状とし、これを亜鉛活物質層の表面に圧着
してデンドライト防止層を形成する。
合粉末にポリテトラフルオロエチレン分散液５〜10部を
加え水で希釈したのち混練し、この混練物を数回ロール
掛してシート状とし、これを亜鉛活物質層の表面に圧着
してデンドライト防止層を形成する。
この亜鉛極を用いた電池をＢとし、デンドライト防止層
にポリアセチレンを添加しない比較電池をＢ′とする。
にポリアセチレンを添加しない比較電池をＢ′とする。
例３、亜鉛活物層は例１と同様である。
次にポリアセチレン粉末10部と水酸化カルシウム10部と
の混合粉末にポリテトラフルオロエチレン分散液10部を
加え水で希釈したのち混練し、この混練物を数回ロール
掛してシート状とし、これを亜鉛活物質層の表面に圧着
してデンドライト防止層を形成する。
の混合粉末にポリテトラフルオロエチレン分散液10部を
加え水で希釈したのち混練し、この混練物を数回ロール
掛してシート状とし、これを亜鉛活物質層の表面に圧着
してデンドライト防止層を形成する。
この亜鉛極を用いた電池をＣとし、デンドライト防止層
にポリアセチレンを添加しない電池をＣ′とする。
にポリアセチレンを添加しない電池をＣ′とする。
第２図はこれら電池のサイクル特性比較図であり、サイ
クル条件は0.25C電流で４時間充電、0.25C電流で３時間
放電とし、初期容量を100％としてサイクル数に伴う電
池容量の変化を示した。
クル条件は0.25C電流で４時間充電、0.25C電流で３時間
放電とし、初期容量を100％としてサイクル数に伴う電
池容量の変化を示した。
（ヘ）発明の効果 第２図より本発明電池（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）によれば、比
較電池（Ａ）′（Ｂ）′（Ｃ）′に比してサイクル特性
が向上していることがわかる。
較電池（Ａ）′（Ｂ）′（Ｃ）′に比してサイクル特性
が向上していることがわかる。
この理由を考察すると、本発明において亜鉛極表面に形
成せるデンドライト防止層に添加したポリアセチレン
（CH）ｎは、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム或いは
水酸化リチウムなどのアルカリ電解液中のアルカリ金属
（カリウム、ナトリウム、リチウム）と下式（ii）の如
く反応して層間化合物を形成する。
成せるデンドライト防止層に添加したポリアセチレン
（CH）ｎは、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム或いは
水酸化リチウムなどのアルカリ電解液中のアルカリ金属
（カリウム、ナトリウム、リチウム）と下式（ii）の如
く反応して層間化合物を形成する。
（CH）ｎ＋xMe+→（CH）ｎ・xMe …（ii） （ポリアセチレン〕〔アルカリ金属〕〔層間化合物〕 そしてこの層間化合物が下式（iii）の如く亜鉛酸イオ
ンと反応する。
ンと反応する。
Zn(OH)-- 4+CH）ｎ・xMe→Zn+（CH）ｎ・（ｘ−２）Me+2
Me-+4OH- ……（iii） 即ち、ポリアセチレンを添加することにより、各種のデ
ンドライト防止層単独では十分に阻止しえなかつた亜鉛
酸イオンの電解液中への拡散を更に抑制することができ
るため、デンドライトの成長が抑えられこの種電池のサ
イクル特性の向上が計れるものでありその工業的価値は
極めて大である。
Me-+4OH- ……（iii） 即ち、ポリアセチレンを添加することにより、各種のデ
ンドライト防止層単独では十分に阻止しえなかつた亜鉛
酸イオンの電解液中への拡散を更に抑制することができ
るため、デンドライトの成長が抑えられこの種電池のサ
イクル特性の向上が計れるものでありその工業的価値は
極めて大である。
第１図は本発明電池の縦断面図、第２図はサイクル特性
比較図を夫々示す。 （１）…亜鉛極、（２）…亜鉛活物質層、（３）…ポリ
アセチレンを添加したデンドライト防止層、（５）…ニ
ツケル極、（６）…保液層、（７）…セパレータ、（1
0）…電槽、（11）…電槽蓋、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）…本
発明電池、（Ａ）′（Ｂ）′（Ｃ）′…比較電池。
比較図を夫々示す。 （１）…亜鉛極、（２）…亜鉛活物質層、（３）…ポリ
アセチレンを添加したデンドライト防止層、（５）…ニ
ツケル極、（６）…保液層、（７）…セパレータ、（1
0）…電槽、（11）…電槽蓋、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）…本
発明電池、（Ａ）′（Ｂ）′（Ｃ）′…比較電池。
Claims (2)
- 【請求項１】亜鉛活物質層の表面にポリアセチレンを添
加したデンドライト防止層を形成したる亜鉛極を備えた
アルカリ亜鉛二次電池。 - 【請求項２】前記デンドライト防止層がカドミウム、カ
ドミウム化合物、カーボン或いはアルカリ土類金属の水
酸化物のうち少くとも一つを主体として構成されている
特許請求の範囲第項記載のアルカリ亜鉛二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58004355A JPH0685326B2 (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | アルカリ亜鉛二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58004355A JPH0685326B2 (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | アルカリ亜鉛二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59128761A JPS59128761A (ja) | 1984-07-24 |
| JPH0685326B2 true JPH0685326B2 (ja) | 1994-10-26 |
Family
ID=11582089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58004355A Expired - Lifetime JPH0685326B2 (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | アルカリ亜鉛二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0685326B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015518278A (ja) * | 2012-04-13 | 2015-06-25 | ポリジュール・インコーポレイテッドＰｏｌｙＪｏｕｌｅ，Ｉｎｃ． | ポリアセチレンを含むデバイス及び方法 |
-
1983
- 1983-01-14 JP JP58004355A patent/JPH0685326B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59128761A (ja) | 1984-07-24 |
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