JPH073794B2 - アルカリ亜鉛蓄電池 - Google Patents
アルカリ亜鉛蓄電池Info
- Publication number
- JPH073794B2 JPH073794B2 JP61272633A JP27263386A JPH073794B2 JP H073794 B2 JPH073794 B2 JP H073794B2 JP 61272633 A JP61272633 A JP 61272633A JP 27263386 A JP27263386 A JP 27263386A JP H073794 B2 JPH073794 B2 JP H073794B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zinc
- negative electrode
- area
- battery
- zinc negative
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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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
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/34—Gastight accumulators
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- 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。
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）従来の技術 負極活物質に亜鉛を用いたアルカリ蓄電池はエネルギー
密度が高く、高い作動電圧を有し、経済性に優れている
などの利点を有するが、サイクル寿命が短いという欠点
がある。この原因は放電時に亜鉛がアルカリ電解液中に
亜鉛酸イオンとして溶出し、充電時にこの亜鉛酸イオン
が亜鉛負極表面に樹枝状に金属亜鉛として電析するた
め、充放電を繰り返すとこの樹枝状亜鉛が生長しセパレ
ータを貫通して、正極と接し内部短絡を引き起すことに
起因する。
密度が高く、高い作動電圧を有し、経済性に優れている
などの利点を有するが、サイクル寿命が短いという欠点
がある。この原因は放電時に亜鉛がアルカリ電解液中に
亜鉛酸イオンとして溶出し、充電時にこの亜鉛酸イオン
が亜鉛負極表面に樹枝状に金属亜鉛として電析するた
め、充放電を繰り返すとこの樹枝状亜鉛が生長しセパレ
ータを貫通して、正極と接し内部短絡を引き起すことに
起因する。
この樹枝状亜鉛の生長を抑制するため種々のセパレータ
材が検討されているが、セパレータが１枚よりなるもの
においては抑制効果が十分でないので、セパレータを数
枚、数種類よりなるものより構成することが種々提案さ
れている。しかし、このようなセパレータの構成を用い
たとしても、亜鉛負極周辺部に余剰の電解液が存在した
り、亜鉛負極周辺部に電流が集中するというエッヂ効果
によって、充放電サイクルの進行と共に亜鉛負極周辺部
の活物質が他の部分に電析して極板変形を生じたり、亜
鉛負極周辺部に樹枝状亜鉛が生長しやすいという問題が
ある。
材が検討されているが、セパレータが１枚よりなるもの
においては抑制効果が十分でないので、セパレータを数
枚、数種類よりなるものより構成することが種々提案さ
れている。しかし、このようなセパレータの構成を用い
たとしても、亜鉛負極周辺部に余剰の電解液が存在した
り、亜鉛負極周辺部に電流が集中するというエッヂ効果
によって、充放電サイクルの進行と共に亜鉛負極周辺部
の活物質が他の部分に電析して極板変形を生じたり、亜
鉛負極周辺部に樹枝状亜鉛が生長しやすいという問題が
ある。
そこで実開昭49−34317号公報では亜鉛負極周辺部に耐
アルカリ性樹脂層を設けることが提案されており、亜鉛
負極周辺部の電流集中を抑制する試みがなされている
が、耐アルカリ性樹脂と亜鉛負極が化学結合しているわ
けではなく単に物理的に接触しているものであるため、
電解液が亜鉛負極周辺部に浸透して行き、長期に亘って
その効果を維持できなくなるという問題がある。
アルカリ性樹脂層を設けることが提案されており、亜鉛
負極周辺部の電流集中を抑制する試みがなされている
が、耐アルカリ性樹脂と亜鉛負極が化学結合しているわ
けではなく単に物理的に接触しているものであるため、
電解液が亜鉛負極周辺部に浸透して行き、長期に亘って
その効果を維持できなくなるという問題がある。
（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明は充放電サイクルの進行に伴って生じる亜鉛負極
周辺部の変形を抑制し、且樹枝状亜鉛の生長を因とする
電池特性のサイクル劣化を抑制しようとするものであ
る。
周辺部の変形を抑制し、且樹枝状亜鉛の生長を因とする
電池特性のサイクル劣化を抑制しようとするものであ
る。
（ニ）問題点を解決するための手段 本発明のアルカリ亜鉛蓄電池は亜鉛負極と正極間に、微
孔性フィルムと電解液保持体としての不織布とを含む複
数枚のセパレータを配設してなる電極体を備えたもので
あって、亜鉛負極の最も近くに配設した不織布の面積を
前記正負両極よりも小とし、他のセパレータ部材の面積
を前記正負両極よりも大とした構成とするものである。
尚、亜鉛負極の最も近くに配設した不織布の面積を、前
記亜鉛負極の面積に対して80〜95％とすれば一層の効果
を奏するものである。
孔性フィルムと電解液保持体としての不織布とを含む複
数枚のセパレータを配設してなる電極体を備えたもので
あって、亜鉛負極の最も近くに配設した不織布の面積を
前記正負両極よりも小とし、他のセパレータ部材の面積
を前記正負両極よりも大とした構成とするものである。
尚、亜鉛負極の最も近くに配設した不織布の面積を、前
記亜鉛負極の面積に対して80〜95％とすれば一層の効果
を奏するものである。
（ホ）作用 亜鉛負極の最も近くに配設した電解液保持体である不織
布の面積を正負両極よりも小さくすることで、亜鉛負極
周辺部における電解液量を制限し反応が集中するのを抑
え、エッヂ効果による電流集中を緩和し、更に、周辺部
の電解液量が規制されているので、亜鉛負極周辺部の変
形及び樹枝状亜鉛の生長を抑制することが可能となる。
また亜鉛負極周辺部に不織布が存在しないことから、過
充電時に正極より発生する酸素ガスが、亜鉛負極と接し
やすくなり、酸素ガスの吸収が速やかに行なわれるので
過充電時の電池内圧上昇を抑制しうる。
布の面積を正負両極よりも小さくすることで、亜鉛負極
周辺部における電解液量を制限し反応が集中するのを抑
え、エッヂ効果による電流集中を緩和し、更に、周辺部
の電解液量が規制されているので、亜鉛負極周辺部の変
形及び樹枝状亜鉛の生長を抑制することが可能となる。
また亜鉛負極周辺部に不織布が存在しないことから、過
充電時に正極より発生する酸素ガスが、亜鉛負極と接し
やすくなり、酸素ガスの吸収が速やかに行なわれるので
過充電時の電池内圧上昇を抑制しうる。
（ヘ）実施例 以下に本発明の一実施例を示し詳述する。
第１図は本発明のニッケル−亜鉛蓄電池の縦断面図であ
り、１は活物質としての酸化亜鉛及び添加剤としての酸
化インジウムの混合物にポリテトラフルオロエチレンの
ディスパーションを加えて混練、圧延した活物質シート
をパンチングメタル集電体に圧着した亜鉛負極、２はポ
リプロピレン製の微孔性フィルム、3a、3bはナイロン不
織布、４は焼結式ニッケル正極である。ここで亜鉛負極
の最も近くに配設したナイロン不織布3aの面積は亜鉛負
極の面積の90％であり、亜鉛負極とニッケル正極の面積
は略同等である。また他のナイロン不織布36及び微孔正
フィルム２は正負両極よりも大となっており、これを本
発明電池Ａとした。
り、１は活物質としての酸化亜鉛及び添加剤としての酸
化インジウムの混合物にポリテトラフルオロエチレンの
ディスパーションを加えて混練、圧延した活物質シート
をパンチングメタル集電体に圧着した亜鉛負極、２はポ
リプロピレン製の微孔性フィルム、3a、3bはナイロン不
織布、４は焼結式ニッケル正極である。ここで亜鉛負極
の最も近くに配設したナイロン不織布3aの面積は亜鉛負
極の面積の90％であり、亜鉛負極とニッケル正極の面積
は略同等である。また他のナイロン不織布36及び微孔正
フィルム２は正負両極よりも大となっており、これを本
発明電池Ａとした。
比較例として、前記実施例のナイロン不織布3aが他のナ
イロン不織布と同一の大きさのものを用いた他の同一構
成の比較電池Ｂを作製した。
イロン不織布と同一の大きさのものを用いた他の同一構
成の比較電池Ｂを作製した。
これらの電池を用い充電電流250mAで４時間30分充電
し、直ちに250mAで放電終止電圧1.0Vまで放電を行うと
いう一連の充放電サイクル試験を行い、初期容量の50％
を維持できなくなったところを電池寿命とした。
し、直ちに250mAで放電終止電圧1.0Vまで放電を行うと
いう一連の充放電サイクル試験を行い、初期容量の50％
を維持できなくなったところを電池寿命とした。
第２図はこれら電池のサイクル特性比較図である。第２
図より本発明電池Ａのサイクル特性が優れているのがわ
かり、これは亜鉛負極の最も近くに配設した電解液保持
体である不織布の面積を亜鉛負極よりも小さくしている
ため、亜鉛負極周辺部の変形、樹枝状亜鉛の生長が抑制
されたことに基づくものである。
図より本発明電池Ａのサイクル特性が優れているのがわ
かり、これは亜鉛負極の最も近くに配設した電解液保持
体である不織布の面積を亜鉛負極よりも小さくしている
ため、亜鉛負極周辺部の変形、樹枝状亜鉛の生長が抑制
されたことに基づくものである。
次に本発明電池Ａ、比較電池Ｂを250mAの充電電流で20
時間充電した時の電池内圧を比較した結果を、第３図に
示す。
時間充電した時の電池内圧を比較した結果を、第３図に
示す。
第３図より本発明電池Ａに過充電により発生した酸素ガ
スの吸収が速く、電池内圧が5kg/cm2で一定となってい
る。しかし比較電池Ｂは酸素ガスの吸収が遅いため電池
内圧が10kg/cm2以上となり、安全弁が作動し、電解液量
が減少するという現象が発生する。
スの吸収が速く、電池内圧が5kg/cm2で一定となってい
る。しかし比較電池Ｂは酸素ガスの吸収が遅いため電池
内圧が10kg/cm2以上となり、安全弁が作動し、電解液量
が減少するという現象が発生する。
次に亜鉛負極の最も近くに配設したナイロン不織布の大
きさについて種々検討した。亜鉛負極の面積を100とし
ナイロン不織布の大きさを130、100、95、90、80、70の
６種類を用いて前述のニッケル−亜鉛蓄電池を組み立
て、前述と同様のサイクル試験を行った。
きさについて種々検討した。亜鉛負極の面積を100とし
ナイロン不織布の大きさを130、100、95、90、80、70の
６種類を用いて前述のニッケル−亜鉛蓄電池を組み立
て、前述と同様のサイクル試験を行った。
この結果を第４図に示す。これより亜鉛負極に対し95〜
80％の面積を有する不織布を用いるとサイクル寿命の向
上が計れる。ナイロン不織布の面積を80％以下とすると
亜鉛負極の利用面積が小さくなるので急にサイクル寿命
が短くなる。また100％以上になると亜鉛負極周辺部の
変形、樹枝状亜鉛の生長が抑制されず、サイクル寿命が
低下する。
80％の面積を有する不織布を用いるとサイクル寿命の向
上が計れる。ナイロン不織布の面積を80％以下とすると
亜鉛負極の利用面積が小さくなるので急にサイクル寿命
が短くなる。また100％以上になると亜鉛負極周辺部の
変形、樹枝状亜鉛の生長が抑制されず、サイクル寿命が
低下する。
尚、実施例では不織布としてナイロン不織布を用いた
が、ポリプロピレン、レーヨン、ビニロン、コットンな
どの不織布を用いても同様の効果が得られる。また微孔
性フィルムとしては実施例で用いたポリプロピレン製の
もの以外に、セルロース製のセロハン、ポリエチレン製
のものなどを用いることができる。
が、ポリプロピレン、レーヨン、ビニロン、コットンな
どの不織布を用いても同様の効果が得られる。また微孔
性フィルムとしては実施例で用いたポリプロピレン製の
もの以外に、セルロース製のセロハン、ポリエチレン製
のものなどを用いることができる。
（ト）発明の効果 本発明の構成とすることで、亜鉛負極周辺部の変形及び
樹枝状亜鉛の生長が抑制でき、更には過充電時の酸素ガ
ス吸収性能を向上させることができるので、サイクル特
性に優れたアルカリ亜鉛蓄電池が提供でき、その工業的
価値はきわめて大きい。
樹枝状亜鉛の生長が抑制でき、更には過充電時の酸素ガ
ス吸収性能を向上させることができるので、サイクル特
性に優れたアルカリ亜鉛蓄電池が提供でき、その工業的
価値はきわめて大きい。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明電池の縦断面図、第２図は電池のサイク
ル特性比較図、第３図は電池内圧比較図、第４図は不織
布の大きさを変えたときの電池のサイクル寿命比較図で
ある。 １…亜鉛負極、２…微孔性フィルム、3a、3b…ナイロン
不織布、４…ニッケル正極、Ａ…本発明電池、Ｂ…比較
電池。
ル特性比較図、第３図は電池内圧比較図、第４図は不織
布の大きさを変えたときの電池のサイクル寿命比較図で
ある。 １…亜鉛負極、２…微孔性フィルム、3a、3b…ナイロン
不織布、４…ニッケル正極、Ａ…本発明電池、Ｂ…比較
電池。
Claims (2)
- 【請求項１】亜鉛負極と正極間に、微孔性フィルムと電
解液保持体としての不織布とを含む複数枚のセパレータ
を配設してなる電極体を備えたものであって、亜鉛負極
の最も近くに配設した不織布の面積を前記正負両極より
も小とし、他のセパレータ部材の面積を前記正負両極よ
りも大とすることを特徴とするアルカリ亜鉛蓄電池。 - 【請求項２】前記亜鉛負極の最も近くに配設した不織布
の面積を、前記亜鉛負極の面積に対して80〜95％とする
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアルカリ
亜鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61272633A JPH073794B2 (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61272633A JPH073794B2 (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63126176A JPS63126176A (ja) | 1988-05-30 |
| JPH073794B2 true JPH073794B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=17516645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61272633A Expired - Lifetime JPH073794B2 (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073794B2 (ja) |
-
1986
- 1986-11-14 JP JP61272633A patent/JPH073794B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63126176A (ja) | 1988-05-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |