JPH077677B2 - ニツケル亜鉛蓄電池 - Google Patents
ニツケル亜鉛蓄電池Info
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- JPH077677B2 JPH077677B2 JP58041098A JP4109883A JPH077677B2 JP H077677 B2 JPH077677 B2 JP H077677B2 JP 58041098 A JP58041098 A JP 58041098A JP 4109883 A JP4109883 A JP 4109883A JP H077677 B2 JPH077677 B2 JP H077677B2
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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
- H01M10/24—Alkaline accumulators
- H01M10/30—Nickel 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
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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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、負極として亜鉛を用い、正極としてニッケル
を用いるニッケル亜鉛蓄電池に関するものである。
を用いるニッケル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。
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に、添加剤として酸化
あるいは水酸化インジウムの使用が提案されている。こ
れらは亜鉛の水素過電圧を高めて亜鉛の樹枝状結晶の生
長を防止するものであり、サイクル寿命の向上に大きく
寄与している。
あるいは水酸化インジウムの使用が提案されている。こ
れらは亜鉛の水素過電圧を高めて亜鉛の樹枝状結晶の生
長を防止するものであり、サイクル寿命の向上に大きく
寄与している。
ところが酸化または水酸化インジウムは、充放電時に亜
鉛極の活物質中に不良導電体として存在し充放電効率を
低下させる。即ち蓄電池の充電電圧が高くなる割に、放
電電圧が低くなり、単位重量当りのエネルギー密度が小
さくなる。
鉛極の活物質中に不良導電体として存在し充放電効率を
低下させる。即ち蓄電池の充電電圧が高くなる割に、放
電電圧が低くなり、単位重量当りのエネルギー密度が小
さくなる。
この充放電効率の低下を防止するため、導電剤としての
金属インジウムの使用が考えられるが、まだ十分に充放
電効率の低下を防止できず、他の添加剤を使用した時の
エネルギー密度に比べて小さい欠点がある。また金属イ
ンジウムを亜鉛極に含有させる場合においても、アルカ
リ亜鉛蓄電池の充放電サイクルがより長期にわたると、
亜鉛極内の溶解度の小さいインジウムが徐々に電解液中
に溶出していく。特に亜鉛極の表面近傍ではインジウム
濃度が亜鉛極内部と比べて低くなり、インジウム添加の
本来の効果を維持できなくなり、亜鉛極表面からは水素
発生あるいは樹枝状結晶が生長するようになる。たとえ
樹枝状結晶による内部短絡が惹起しないとしても、活物
質の移動による変形、脱落が起こり、亜鉛極内のインジ
ウムの不均一分布が一層激しくなり、インジウム添加の
効果がなくなり、より長期にわたる充放電反応に耐えら
れなくなる。
金属インジウムの使用が考えられるが、まだ十分に充放
電効率の低下を防止できず、他の添加剤を使用した時の
エネルギー密度に比べて小さい欠点がある。また金属イ
ンジウムを亜鉛極に含有させる場合においても、アルカ
リ亜鉛蓄電池の充放電サイクルがより長期にわたると、
亜鉛極内の溶解度の小さいインジウムが徐々に電解液中
に溶出していく。特に亜鉛極の表面近傍ではインジウム
濃度が亜鉛極内部と比べて低くなり、インジウム添加の
本来の効果を維持できなくなり、亜鉛極表面からは水素
発生あるいは樹枝状結晶が生長するようになる。たとえ
樹枝状結晶による内部短絡が惹起しないとしても、活物
質の移動による変形、脱落が起こり、亜鉛極内のインジ
ウムの不均一分布が一層激しくなり、インジウム添加の
効果がなくなり、より長期にわたる充放電反応に耐えら
れなくなる。
(ハ)発明の目的 亜鉛極の長所であるエネルギー密度を高く維持し、長期
にわたるサイクル寿命に耐え得るニッケル亜鉛蓄電池を
提供せんとするものである。
にわたるサイクル寿命に耐え得るニッケル亜鉛蓄電池を
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に、本発明によるニッケル亜
鉛蓄電池は、亜鉛及び酸化亜鉛を主成分とし、インジウ
ムの酸化物または水酸化物及び金属インジウムを出発活
物質として含有する亜鉛極と、ニッケルを活物質とする
ニッケル極と、リチウムイオンとインジウムイオンを含
むアルカリ電解液とを具備するものである。
鉛蓄電池は、亜鉛及び酸化亜鉛を主成分とし、インジウ
ムの酸化物または水酸化物及び金属インジウムを出発活
物質として含有する亜鉛極と、ニッケルを活物質とする
ニッケル極と、リチウムイオンとインジウムイオンを含
むアルカリ電解液とを具備するものである。
尚インジウムイオンとは、インジウムの酸化物または水
酸化物、インジウムの塩たとえば硝酸塩、硫酸塩等を電
解液中に溶解させたインジウムの形態を意味する。また
リチウムイオンとは、リチウムの酸化物又は水酸化物又
はその他の化合物を電解液中に溶解させたリチウムの形
態を意味する。
酸化物、インジウムの塩たとえば硝酸塩、硫酸塩等を電
解液中に溶解させたインジウムの形態を意味する。また
リチウムイオンとは、リチウムの酸化物又は水酸化物又
はその他の化合物を電解液中に溶解させたリチウムの形
態を意味する。
(ホ)実施例 以下本発明の一実施例を説明し、比較電池との対比に言
及する。
及する。
出発活物質として、酸化亜鉛粉末75重量%、亜鉛粉末10
重量%、添加剤として酸化インジウム5重量%、金属イ
ンジウム5重量%、及び結着剤としてフッ素樹脂粉末5
重量%よりなる混合粉末に水を加え、混練りした後、ロ
ーラによりシート状に形成したものを銅等よりなる集電
体の両面に付着する。しかる後加圧成型し、乾燥して亜
鉛極を作成する。
重量%、添加剤として酸化インジウム5重量%、金属イ
ンジウム5重量%、及び結着剤としてフッ素樹脂粉末5
重量%よりなる混合粉末に水を加え、混練りした後、ロ
ーラによりシート状に形成したものを銅等よりなる集電
体の両面に付着する。しかる後加圧成型し、乾燥して亜
鉛極を作成する。
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
を組合せてニッケル亜鉛蓄電池(A)を作成した。使用
した電解液は、30%濃度の水酸化カリウム溶液に水酸化
インジウム10-4モル/l及び水酸化リチウム1モル/lを夫
々溶かしたものである。
を組合せてニッケル亜鉛蓄電池(A)を作成した。使用
した電解液は、30%濃度の水酸化カリウム溶液に水酸化
インジウム10-4モル/l及び水酸化リチウム1モル/lを夫
々溶かしたものである。
第1図は、この蓄電池の断面図である。この図面におい
て、(1)は亜鉛極、(2)はニッケル極、(3)はセ
パレータ、(4)は保液層、(5)は電槽、(6)は電
槽蓋、(7)(8)は正負極端子である。
て、(1)は亜鉛極、(2)はニッケル極、(3)はセ
パレータ、(4)は保液層、(5)は電槽、(6)は電
槽蓋、(7)(8)は正負極端子である。
また比較のため、アルカリ電解液にリチウムイオンを含
有しない点を除いて、他は実施例の蓄電池(A)と同一
の比較電池(B)を作成した。
有しない点を除いて、他は実施例の蓄電池(A)と同一
の比較電池(B)を作成した。
第2図は実施例による蓄電池(A)と比較電池(B)の
放電電流150mAでの放電特性図であり、同図中の記号
(A)(B)は夫々同一記号の電池の放電特性を示す。
この図から明らかなように実施例による蓄電池(A)
は、比較電池(B)に対し放電電圧が高く、容量も向上
し、単位重量当りのエネルギー密度が改善されているこ
とがわかる。
放電電流150mAでの放電特性図であり、同図中の記号
(A)(B)は夫々同一記号の電池の放電特性を示す。
この図から明らかなように実施例による蓄電池(A)
は、比較電池(B)に対し放電電圧が高く、容量も向上
し、単位重量当りのエネルギー密度が改善されているこ
とがわかる。
この理由は、亜鉛極へのインジウム添加により放電電圧
が低くなるが、電解液中のリチウムイオンがニッケル極
における水酸化ニッケルの結晶中に侵入してニッケル活
物質をより活性化することにより放電電圧を高めてい
る。即ちインジウムにより低くなつた放電電圧をリチウ
ムにより回復しており、またニッケル活物質が活性にな
ることにより容量も向上しているものと思われる。
が低くなるが、電解液中のリチウムイオンがニッケル極
における水酸化ニッケルの結晶中に侵入してニッケル活
物質をより活性化することにより放電電圧を高めてい
る。即ちインジウムにより低くなつた放電電圧をリチウ
ムにより回復しており、またニッケル活物質が活性にな
ることにより容量も向上しているものと思われる。
さらに比較のため、実施例におけるアルカリ電解液にイ
ンジウムイオンを含まない点を除いて、他は実施例の蓄
電池(A)と同一の比較電池(C)を作成した。
ンジウムイオンを含まない点を除いて、他は実施例の蓄
電池(A)と同一の比較電池(C)を作成した。
第3図は本発明による蓄電池(A)と比較電池(B)と
(C)のサイクル特性図である。比較電池(B)の初期
容量を100%として示す。また同図中の記号(A)
(B)(C)は夫々同一記号の電池のサイクル特性を示
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、電解液にインジ
ウムイオンを含まずリチウムイオンを単独に含む比較電
池(C)は、容量は向上するがサイクル寿命が短かい。
また電解液にインジウムイオンを含む蓄電池(A)及び
比較電池(B)が、電解液にインジウムイオンを含まな
い比較電池(C)よりサイクル寿命が長い。この理由と
しては、蓄電池の充放電サイクルがより長期にわたる
と、亜鉛極の表面近傍のインジウムが徐々にアルカリ電
解液に溶出して、亜鉛極表面のインジウム濃度が低下
し、蓄電池の劣化が生ずるが、蓄電池(A)及び比較電
池(B)では充電時に、電解液中のインジウムイオンが
亜鉛極表面にインジウムとして電析されるため、亜鉛極
表面のインジウム濃度の低下を抑制しているためである
と考えられる。
(C)のサイクル特性図である。比較電池(B)の初期
容量を100%として示す。また同図中の記号(A)
(B)(C)は夫々同一記号の電池のサイクル特性を示
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、電解液にインジ
ウムイオンを含まずリチウムイオンを単独に含む比較電
池(C)は、容量は向上するがサイクル寿命が短かい。
また電解液にインジウムイオンを含む蓄電池(A)及び
比較電池(B)が、電解液にインジウムイオンを含まな
い比較電池(C)よりサイクル寿命が長い。この理由と
しては、蓄電池の充放電サイクルがより長期にわたる
と、亜鉛極の表面近傍のインジウムが徐々にアルカリ電
解液に溶出して、亜鉛極表面のインジウム濃度が低下
し、蓄電池の劣化が生ずるが、蓄電池(A)及び比較電
池(B)では充電時に、電解液中のインジウムイオンが
亜鉛極表面にインジウムとして電析されるため、亜鉛極
表面のインジウム濃度の低下を抑制しているためである
と考えられる。
さらに第2図及び第3図から、電解液にインジウムイオ
ンとリチウムイオンが共存する蓄電池(A)は、比較電
池(B)及び(C)に比し、電池容量も高く、サイクル
寿命も向上していくことがわかる。
ンとリチウムイオンが共存する蓄電池(A)は、比較電
池(B)及び(C)に比し、電池容量も高く、サイクル
寿命も向上していくことがわかる。
思うに、この理由は蓄電池の充放電サイクル寿命向上に
はインジウムが大きな効力を示し、エネルギー密度向上
にはリチウムイオンが大きな効力を示しており、インジ
ウムイオンとリチウムイオンの共存の相乗効果により、
高エネルギー密度の状態におけるサイクル寿命が向上し
たものと考えられる。
はインジウムが大きな効力を示し、エネルギー密度向上
にはリチウムイオンが大きな効力を示しており、インジ
ウムイオンとリチウムイオンの共存の相乗効果により、
高エネルギー密度の状態におけるサイクル寿命が向上し
たものと考えられる。
(ヘ)発明の効果 本発明によるニッケル亜鉛蓄電池は、亜鉛及び酸化亜鉛
を主成分とし、インジウムの酸化物または水酸化物及び
金属インジウムを出発活物質として含有する亜鉛極と、
ニッケル極と、インジウムイオンとリチウムイオンを含
むアルカリ電解液とを備えてなるものであるから、従来
のニッケル亜鉛蓄電池の放電電圧を向上し、大巾にエネ
ルギー密度を向上でき、さらにサイクル寿命も向上する
ことができる。
を主成分とし、インジウムの酸化物または水酸化物及び
金属インジウムを出発活物質として含有する亜鉛極と、
ニッケル極と、インジウムイオンとリチウムイオンを含
むアルカリ電解液とを備えてなるものであるから、従来
のニッケル亜鉛蓄電池の放電電圧を向上し、大巾にエネ
ルギー密度を向上でき、さらにサイクル寿命も向上する
ことができる。
第1図は本発明の一実施例によるニッケル亜鉛蓄電池の
断面図、第2図は実施例による蓄電池(A)と比較電池
(B)との放電特性図、第3図は実施例による蓄電池と
比較電池(B)(C)のサイクル特性図である。 (1)…亜鉛極、(2)…ニッケル極。
断面図、第2図は実施例による蓄電池(A)と比較電池
(B)との放電特性図、第3図は実施例による蓄電池と
比較電池(B)(C)のサイクル特性図である。 (1)…亜鉛極、(2)…ニッケル極。
Claims (1)
- 【請求項1】亜鉛及び酸化亜鉛を主成分とし、インジウ
ムの酸化物または水酸化物及び金属インジウムを出発活
物質として含有する亜鉛極と、ニッケルを活物質とする
ニッケル極と、リチウムイオンとインジウムイオンを含
むアルカリ電解液を備えてなるニッケル亜鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58041098A JPH077677B2 (ja) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | ニツケル亜鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58041098A JPH077677B2 (ja) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | ニツケル亜鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59167970A JPS59167970A (ja) | 1984-09-21 |
| JPH077677B2 true JPH077677B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=12599000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58041098A Expired - Lifetime JPH077677B2 (ja) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | ニツケル亜鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077677B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5385349A (en) * | 1977-01-07 | 1978-07-27 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Nickel zinc storage battery |
-
1983
- 1983-03-11 JP JP58041098A patent/JPH077677B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59167970A (ja) | 1984-09-21 |
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