JPH0690926B2 - 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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- JPH0690926B2 JPH0690926B2 JP57082014A JP8201482A JPH0690926B2 JP H0690926 B2 JPH0690926 B2 JP H0690926B2 JP 57082014 A JP57082014 A JP 57082014A JP 8201482 A JP8201482 A JP 8201482A JP H0690926 B2 JPH0690926 B2 JP H0690926B2
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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
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明はニツケル−亜鉛電池、銀−亜鉛電池のように負
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、特に亜鉛負極の改良に関するものである。
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、特に亜鉛負極の改良に関するものである。
この種の電池において亜鉛は単位重量当りのエネルギー
密度が大きく、且低価格で無公害であるという利点を有
するが放電生成物である亜鉛酸イオンが電解液中に遊離
し、充電の際に金属亜鉛が樹枝状に電着するという形態
をとり、充放電の繰返しにより電着亜鉛が生長して対極
に接し内部短絡を引起すという問題がある。
密度が大きく、且低価格で無公害であるという利点を有
するが放電生成物である亜鉛酸イオンが電解液中に遊離
し、充電の際に金属亜鉛が樹枝状に電着するという形態
をとり、充放電の繰返しにより電着亜鉛が生長して対極
に接し内部短絡を引起すという問題がある。
このような問題に対処するために従来では亜鉛活物質表
面に水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物
質を形成し下記の反応式に基づきCaZn(OH)4の形体で固
定する方法が提案されている。
面に水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物
質を形成し下記の反応式に基づきCaZn(OH)4の形体で固
定する方法が提案されている。
Ca(OH)2＋▲Zn(OH)2- 4▼→CaZn(OH)4＋20H- しかしながら、アルカリ土類金属の水酸化物層のみでは
遊離した亜鉛酸イオンを完全に固定することは不可能で
ある。なぜならば上述の反応式で明白なるように亜鉛酸
イオン１モルに対しアルカリ土類金属の水酸化物１モル
が必要となる。従って放電時に溶解、溶出してくる亜鉛
酸イオンを全て固定するためには少くとも等モルのアル
カリ土類金属の水酸化物を必要とし、亜鉛負極における
アルカリ土類金属の水酸化物量が増大して電池活物質の
利用率の低下、云い換えれば電池容量の低下を招くこと
になるからである。
遊離した亜鉛酸イオンを完全に固定することは不可能で
ある。なぜならば上述の反応式で明白なるように亜鉛酸
イオン１モルに対しアルカリ土類金属の水酸化物１モル
が必要となる。従って放電時に溶解、溶出してくる亜鉛
酸イオンを全て固定するためには少くとも等モルのアル
カリ土類金属の水酸化物を必要とし、亜鉛負極における
アルカリ土類金属の水酸化物量が増大して電池活物質の
利用率の低下、云い換えれば電池容量の低下を招くこと
になるからである。
又、CaZn(OH)4の形体で固定されたはずの亜鉛の一部に
ついては充放電反応に関与することがあり、その結果金
属亜鉛亜鉛酸イオンの反応を繰返し金属亜鉛が樹枝状
に生長して内部短絡を引起す懸念がある。
ついては充放電反応に関与することがあり、その結果金
属亜鉛亜鉛酸イオンの反応を繰返し金属亜鉛が樹枝状
に生長して内部短絡を引起す懸念がある。
本発明は斯る点に鑑みてなされたものであり、その要旨
とするところはポリアセチレンを添加した亜鉛負極を用
いる点にあり、亜鉛酸イオンの溶出を抑え内部短絡の要
因となる電着亜鉛の生長を制御することを目的とする。
とするところはポリアセチレンを添加した亜鉛負極を用
いる点にあり、亜鉛酸イオンの溶出を抑え内部短絡の要
因となる電着亜鉛の生長を制御することを目的とする。
以下本発明の実施例を図面と共に説明する。
（１）は本発明の要旨とする亜鉛負極であって、酸化亜
鉛活物質粉末80部と、酸化水銀粉末10部と、ポリアセチ
レン粉末10部との混合粉末にポリテトラフルオロエチレ
ン分散液を10％加え水で希釈したのち混練し、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
を負極集電体（２）の両面に圧着して構成されている。
尚、添加するポリアセチレンとしては上記実施例におけ
る粉末状以外に例えばポリアセチレン膜を粋砕した細片
状のものであっても良い。（３）は例えばニツケル−カ
ドミウム電池に用いられている周知の焼結式のニツケル
正極、（４）はアルカリ電解液を保持したセパレータ、
（５）は電槽、（６）は電槽蓋、（７）（８）は正負極
外部端子である。
鉛活物質粉末80部と、酸化水銀粉末10部と、ポリアセチ
レン粉末10部との混合粉末にポリテトラフルオロエチレ
ン分散液を10％加え水で希釈したのち混練し、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
を負極集電体（２）の両面に圧着して構成されている。
尚、添加するポリアセチレンとしては上記実施例におけ
る粉末状以外に例えばポリアセチレン膜を粋砕した細片
状のものであっても良い。（３）は例えばニツケル−カ
ドミウム電池に用いられている周知の焼結式のニツケル
正極、（４）はアルカリ電解液を保持したセパレータ、
（５）は電槽、（６）は電槽蓋、（７）（８）は正負極
外部端子である。
上記構成の本発明によるニツケル−亜鉛二次電池（Ａ）
と、比較のためにポリアセチレンを添加しない亜鉛負極
を用いた電池（Ｂ）と、ポリアセチレンを添加しない代
わりに亜鉛負極の表面に水酸化カルシウム層を配設した
負極を用いた電池（Ｃ）とを作成した。尚、電池容量は
いづれも2AHである。
と、比較のためにポリアセチレンを添加しない亜鉛負極
を用いた電池（Ｂ）と、ポリアセチレンを添加しない代
わりに亜鉛負極の表面に水酸化カルシウム層を配設した
負極を用いた電池（Ｃ）とを作成した。尚、電池容量は
いづれも2AHである。
そしてこれらの電池を0.25Cの電流で４時間充電、0.25C
の電流で３時間放電の条件で充放電を繰返して比較した
サイクル特性を第２図に示す。第２図より本発明電池に
よればサイクル特性が飛躍的に改善されていることがわ
かる。
の電流で３時間放電の条件で充放電を繰返して比較した
サイクル特性を第２図に示す。第２図より本発明電池に
よればサイクル特性が飛躍的に改善されていることがわ
かる。
この理由を考察するに、比較電池（Ｂ）においては、放
電時に亜鉛がイオンとなって溶出して亜鉛負極の表面に
凹凸が形成され、その後の充電の際亜鉛酸イオンが亜鉛
負極の凸部に集中的に金属亜鉛として電着し、樹枝状に
生長して内部短絡を引起し容量低下を招く。
電時に亜鉛がイオンとなって溶出して亜鉛負極の表面に
凹凸が形成され、その後の充電の際亜鉛酸イオンが亜鉛
負極の凸部に集中的に金属亜鉛として電着し、樹枝状に
生長して内部短絡を引起し容量低下を招く。
又、比較電池（Ｃ）においては比較電池（Ｂ）よりもサ
イクル特性は20サイクル程度改良されるが、水酸化カル
シウム層がCaZn(OH)4の形体になるにつれ、CaZn(OH)4の
生成反応効率が悪くなり、亜鉛酸イオンとなって亜鉛が
溶解、溶出するため電着亜鉛が樹枝状に生長して内部短
絡を引起し容量の低下を招く。
イクル特性は20サイクル程度改良されるが、水酸化カル
シウム層がCaZn(OH)4の形体になるにつれ、CaZn(OH)4の
生成反応効率が悪くなり、亜鉛酸イオンとなって亜鉛が
溶解、溶出するため電着亜鉛が樹枝状に生長して内部短
絡を引起し容量の低下を招く。
これに対して本発明電池においては、充電時、亜鉛負極
中に添加されたポリアセチレン（CH）ｎが水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム又は水酸化リチウム等のアルカリ
電解液におけるアルカリ金属（ナトリウム、カリウム又
はリチウム）と下記の反応によってポリアセチレンとア
ルカリ金属の層間化合物が形成される。
中に添加されたポリアセチレン（CH）ｎが水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム又は水酸化リチウム等のアルカリ
電解液におけるアルカリ金属（ナトリウム、カリウム又
はリチウム）と下記の反応によってポリアセチレンとア
ルカリ金属の層間化合物が形成される。
（CH）ｎ＋xMe+→（CH）ｎ・xMe （ここでMeはナトリウム、カリウム、リチウム等のアル
カリ金属である） 次に放電時、亜鉛が溶解して生成した亜鉛酸イオンは亜
鉛負極中に存在している上記層間化合物と接して下記の
反応が起り、亜鉛に還元され亜鉛粒子表面に析出するこ
とになり、亜鉛酸イオンが電解液中に溶出されるのが阻
止される。
カリ金属である） 次に放電時、亜鉛が溶解して生成した亜鉛酸イオンは亜
鉛負極中に存在している上記層間化合物と接して下記の
反応が起り、亜鉛に還元され亜鉛粒子表面に析出するこ
とになり、亜鉛酸イオンが電解液中に溶出されるのが阻
止される。
▲Zn(OH)2- 4▼＋（CH）ｎ・xMe→Zn＋（CH）ｎ・（ｘ−
２）Me＋2M＋40H- 一般に樹枝状亜鉛の生長は、電解液中に溶出した亜鉛酸
イオンが充電時に金属亜鉛として亜鉛負極上に電着する
際に生じるのであるが、本発明電池においては亜鉛負極
に添加したポリアセチレンが亜鉛酸イオンと反応して亜
鉛酸イオンを亜鉛に還元し亜鉛負極中に留める作用をな
し、亜鉛酸イオンの電解液中への溶出が抑えられるた
め、樹枝状亜鉛の生長を因とする内部短絡が抑制されサ
イクル特性の向上が計れるものである。
２）Me＋2M＋40H- 一般に樹枝状亜鉛の生長は、電解液中に溶出した亜鉛酸
イオンが充電時に金属亜鉛として亜鉛負極上に電着する
際に生じるのであるが、本発明電池においては亜鉛負極
に添加したポリアセチレンが亜鉛酸イオンと反応して亜
鉛酸イオンを亜鉛に還元し亜鉛負極中に留める作用をな
し、亜鉛酸イオンの電解液中への溶出が抑えられるた
め、樹枝状亜鉛の生長を因とする内部短絡が抑制されサ
イクル特性の向上が計れるものである。
上述した如く、本発明によればアルカリ亜鉛二次電池の
重要な問題点である亜鉛の樹枝状生長を抑制してこの種
電池のサイクル特性を向上することができるものであ
り、その工業的価値は極めて大である。
重要な問題点である亜鉛の樹枝状生長を抑制してこの種
電池のサイクル特性を向上することができるものであ
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図は本発明電池と
比較電池とのサイクル特性比較図を夫々示す。 （１）……亜鉛負極、（３）……ニツケル正極、（４）
……セパレータ。
比較電池とのサイクル特性比較図を夫々示す。 （１）……亜鉛負極、（３）……ニツケル正極、（４）
……セパレータ。
Claims (1)
- 【請求項１】正極と、アルカリ電解液と、ポリアセチレ
ンを添加した亜鉛負極とを備えたアルカリ亜鉛二次電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57082014A JPH0690926B2 (ja) | 1982-05-14 | 1982-05-14 | アルカリ亜鉛二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57082014A JPH0690926B2 (ja) | 1982-05-14 | 1982-05-14 | アルカリ亜鉛二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58198858A JPS58198858A (ja) | 1983-11-18 |
| JPH0690926B2 true JPH0690926B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=13762658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57082014A Expired - Lifetime JPH0690926B2 (ja) | 1982-05-14 | 1982-05-14 | アルカリ亜鉛二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690926B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105161702B (zh) * | 2015-10-26 | 2017-08-04 | 新乡市超力新能源有限公司 | 一种锌镍电池负极活性物质、锌镍电池负极片及锌镍电池 |
| CN119252838B (zh) * | 2024-09-25 | 2025-12-16 | 中国科学院化学研究所 | 氟取代石墨炔保护的锌离子二次电池锌负极及其制备方法和应用 |
-
1982
- 1982-05-14 JP JP57082014A patent/JPH0690926B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58198858A (ja) | 1983-11-18 |
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