JPH0799694B2 - アルカリ亜鉛蓄電池用亜鉛極の製造方法 - Google Patents
アルカリ亜鉛蓄電池用亜鉛極の製造方法Info
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- JPH0799694B2 JPH0799694B2 JP61145467A JP14546786A JPH0799694B2 JP H0799694 B2 JPH0799694 B2 JP H0799694B2 JP 61145467 A JP61145467 A JP 61145467A JP 14546786 A JP14546786 A JP 14546786A JP H0799694 B2 JPH0799694 B2 JP H0799694B2
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- electrode
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- 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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- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
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- 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
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、アルカリ亜鉛蓄電池の陰極として用いられ
る、亜鉛極の製造方法に関するものである。
る、亜鉛極の製造方法に関するものである。
〈従来の技術〉 ニッケル−亜鉛蓄電池や銀−亜鉛蓄電池などのアルカリ
亜鉛蓄電池で陰極に用いられる亜鉛極には、集電並びに
活物質保持を兼ねるシート状の集電体の表面に亜鉛活物
質を付着させた構成のものが一般に使用されている。そ
して、例えば円筒形ニッケル亜鉛蓄電池では、シート状
の亜鉛極とニッケル極とをセパレータを介して渦巻状に
巻回して用いる構成としている。上記集電体としては、
従来より、例えばニッケル−カドミウム蓄電池の極板な
どに用いられるのと同様な、ニッケルパンチング板やニ
ッケルメッキ多孔板などのニッケル基板からなる開孔率
の大きな多孔性集電体が用いられている。
亜鉛蓄電池で陰極に用いられる亜鉛極には、集電並びに
活物質保持を兼ねるシート状の集電体の表面に亜鉛活物
質を付着させた構成のものが一般に使用されている。そ
して、例えば円筒形ニッケル亜鉛蓄電池では、シート状
の亜鉛極とニッケル極とをセパレータを介して渦巻状に
巻回して用いる構成としている。上記集電体としては、
従来より、例えばニッケル−カドミウム蓄電池の極板な
どに用いられるのと同様な、ニッケルパンチング板やニ
ッケルメッキ多孔板などのニッケル基板からなる開孔率
の大きな多孔性集電体が用いられている。
〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、上記亜鉛極においては、充電状態では硬い亜
鉛活物質が放電状態になると酸化亜鉛を主成分とする軟
らかい組成となる。このため、上述のように亜鉛極を渦
巻状に巻回して使用すると、集電体の弾性変形によって
押された亜鉛活物質が放電時に軟らかくなった際に集電
体の開孔部を通って集電体の他面側に移行するので、亜
鉛極が変形してサイクル劣化が助長されてしまうという
欠点がある。
鉛活物質が放電状態になると酸化亜鉛を主成分とする軟
らかい組成となる。このため、上述のように亜鉛極を渦
巻状に巻回して使用すると、集電体の弾性変形によって
押された亜鉛活物質が放電時に軟らかくなった際に集電
体の開孔部を通って集電体の他面側に移行するので、亜
鉛極が変形してサイクル劣化が助長されてしまうという
欠点がある。
亜鉛極の上記変形を抑止するため無孔集電体に亜鉛活物
質を付着させる構成としたり、あるいは多孔性集電体の
穴径及び開孔度を上記変形が生じない程度に制限してし
まうことも考えられる。ところがこの場合には集電体と
活物質層との結着力が弱くなるので活物質の脱落や剥離
の起きる度合が大きくなってこれまたサイクル劣化し易
くなってしまうという問題がある。
質を付着させる構成としたり、あるいは多孔性集電体の
穴径及び開孔度を上記変形が生じない程度に制限してし
まうことも考えられる。ところがこの場合には集電体と
活物質層との結着力が弱くなるので活物質の脱落や剥離
の起きる度合が大きくなってこれまたサイクル劣化し易
くなってしまうという問題がある。
〈問題点を解決するための手段〉 この発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであっ
て、集電体の表面にニッケル−亜鉛共析メッキを施した
後、亜鉛を溶出させて多孔性集電体を形成し、前記多孔
性集電体に亜鉛活物質を付着させることを特徴とするも
のである。
て、集電体の表面にニッケル−亜鉛共析メッキを施した
後、亜鉛を溶出させて多孔性集電体を形成し、前記多孔
性集電体に亜鉛活物質を付着させることを特徴とするも
のである。
また、前記多孔性集電体の穴径が0.4〜0.8mmで開孔率が
10〜15％であることを特徴とする。
10〜15％であることを特徴とする。
ここで、前記多孔性集電体としては、ニッケル基板が最
適である。
適である。
〈作 用〉 上記手段の如く多孔性集電体に施したニッケル亜鉛共析
メッキから亜鉛を溶出させることによって、この集電体
表面の多孔度が増大し、亜鉛活物質との接触面積が著し
く大きくなって亜鉛活物質と集電体との結着力が著しく
増す。この結果、多孔性集電体の穴径及び開孔率を亜鉛
極の前記変形が実質的に生じない程度に制限しても亜鉛
活物質の脱落や剥離がほとんど起こらなくなる。
メッキから亜鉛を溶出させることによって、この集電体
表面の多孔度が増大し、亜鉛活物質との接触面積が著し
く大きくなって亜鉛活物質と集電体との結着力が著しく
増す。この結果、多孔性集電体の穴径及び開孔率を亜鉛
極の前記変形が実質的に生じない程度に制限しても亜鉛
活物質の脱落や剥離がほとんど起こらなくなる。
また、集電体の穴径を0.4〜0.8mm、開孔率を10〜15％と
することで、無孔集電体を用いた場合とほぼ同様に、亜
鉛極の前記変形が効果的に抑止されることが知得されて
いる。
することで、無孔集電体を用いた場合とほぼ同様に、亜
鉛極の前記変形が効果的に抑止されることが知得されて
いる。
〈実施例〉 塩化亜鉛50g/、塩化ニッケル300g/、ホウ酸60g/
及び塩化ナトリウム6g/に調製したメッキ浴を作製
し、このメッキ浴を温度60℃に加熱した状態で第１表に
示したＡ〜Ｇのニッケルパンチング板を浸漬し、メッキ
電流密度50mA/cm2で１時間メッキ処理を行なって、ニッ
ケルパンチング板の表面にニッケル−亜鉛共析メッキを
施した。次いでこのメッキ処理をしたニッケルパンチン
グ板をメッキ浴より取出し、水洗いした後、30重量％の
水酸化カリウム水溶液中に浸漬し、別のニッケル板を対
極として用い、この対極との間に溶解電流20mA/cm2を通
電させ、ニッケルパンチング板表面のニッケル−亜鉛共
析メッキ中の共析亜鉛を溶出させた。共析亜鉛の溶出が
終了するまで通電を続けた後、ニッケルパンチング板を
水酸化カリウム水溶液より取出し、水洗いした。
及び塩化ナトリウム6g/に調製したメッキ浴を作製
し、このメッキ浴を温度60℃に加熱した状態で第１表に
示したＡ〜Ｇのニッケルパンチング板を浸漬し、メッキ
電流密度50mA/cm2で１時間メッキ処理を行なって、ニッ
ケルパンチング板の表面にニッケル−亜鉛共析メッキを
施した。次いでこのメッキ処理をしたニッケルパンチン
グ板をメッキ浴より取出し、水洗いした後、30重量％の
水酸化カリウム水溶液中に浸漬し、別のニッケル板を対
極として用い、この対極との間に溶解電流20mA/cm2を通
電させ、ニッケルパンチング板表面のニッケル−亜鉛共
析メッキ中の共析亜鉛を溶出させた。共析亜鉛の溶出が
終了するまで通電を続けた後、ニッケルパンチング板を
水酸化カリウム水溶液より取出し、水洗いした。
一方、活物質としての酸化亜鉛85重量％と亜鉛粉末10重
量％及び添加剤としての酸化カドミウム2.5重量％を混
合し、この混合物にポリテトラフルオロエチレン乳液2.
5重量％を加えて混練した後、ローラにより圧延して亜
鉛活物質シートを作製した。そして、前記処理により得
たニッケルパンチング板を集電体として用い、この集電
体の両面に上記亜鉛活物質シートをそれぞれ圧着して亜
鉛極Ａ〜Ｇを作った。そして、この亜鉛極Ａ〜Ｇとセパ
レータを介して公知の焼結式ニッケル極とを組合せ、こ
れらを一緒に渦巻状に巻回して電極体を作り、この電極
体を円筒容器に挿入し、電極群に含浸される程度のアル
カリ電解液を注入した後に封口して、公称容量1.5AHの
ニッケル−亜鉛蓄電池（電池Ａ〜Ｇ）を作製した。
量％及び添加剤としての酸化カドミウム2.5重量％を混
合し、この混合物にポリテトラフルオロエチレン乳液2.
5重量％を加えて混練した後、ローラにより圧延して亜
鉛活物質シートを作製した。そして、前記処理により得
たニッケルパンチング板を集電体として用い、この集電
体の両面に上記亜鉛活物質シートをそれぞれ圧着して亜
鉛極Ａ〜Ｇを作った。そして、この亜鉛極Ａ〜Ｇとセパ
レータを介して公知の焼結式ニッケル極とを組合せ、こ
れらを一緒に渦巻状に巻回して電極体を作り、この電極
体を円筒容器に挿入し、電極群に含浸される程度のアル
カリ電解液を注入した後に封口して、公称容量1.5AHの
ニッケル−亜鉛蓄電池（電池Ａ〜Ｇ）を作製した。
一方、ニッケル−亜鉛共析メッキを施さないニッケルパ
ンチング板を集電体として用いた他は電池Ａ〜Ｇと同様
にして比較用のニッケル−亜鉛蓄電池ａ〜ｇをそれぞれ
作製した。
ンチング板を集電体として用いた他は電池Ａ〜Ｇと同様
にして比較用のニッケル−亜鉛蓄電池ａ〜ｇをそれぞれ
作製した。
これらの電池Ａ〜Ｇ及び電池ａ〜ｇを、４時間率の電流
で５時間充電した後に同じく４時間率の電流で電池電圧
が1.0Vになるまで放電するという一連の充放電サイクル
を行ない、電池のサイクル寿命をそれぞれ求めた。尚、
放電容器が初期容量の60％以下になった時点のサイクル
寿命とした。結果を添付図面に示した。
で５時間充電した後に同じく４時間率の電流で電池電圧
が1.0Vになるまで放電するという一連の充放電サイクル
を行ない、電池のサイクル寿命をそれぞれ求めた。尚、
放電容器が初期容量の60％以下になった時点のサイクル
寿命とした。結果を添付図面に示した。
この実験結果より、電池ａ〜ｇにおいて、使用する集電
体として穴径0.9mm、開孔率20％のものを用いた時はサ
イクル寿命の伸びが最も大きいことがわかる。これは、
この付近の値を境として集電体の性質が無孔板としての
性質からパンチング板としての性質に変化しているため
である。また、穴径及び開孔率がこの付近の値より大き
くなった場合、電池ａ〜ｇではサイクル寿命に変化はな
いが、電池Ａ〜Ｇではサイクル寿命が大きく低下してい
る。電池Ａ〜Ｇでこのようなサイクル寿命の変化がみら
れるのは、亜鉛極に用いる集電体の穴径及び開孔率が上
記付近の値より大きくなると亜鉛極の前記形状変化が顕
著となり、これが原因で亜鉛極のサイクル劣化が加速さ
れるためと思われる。そして、本発明者の研究によれ
ば、400サイクル程度以上の長いサイクル寿命を得るた
めには、亜鉛極の集電体としてその穴径が0.4〜0.8mmで
開孔率が10〜15％程度の範囲のものを用いればよいこと
が知得されている。
体として穴径0.9mm、開孔率20％のものを用いた時はサ
イクル寿命の伸びが最も大きいことがわかる。これは、
この付近の値を境として集電体の性質が無孔板としての
性質からパンチング板としての性質に変化しているため
である。また、穴径及び開孔率がこの付近の値より大き
くなった場合、電池ａ〜ｇではサイクル寿命に変化はな
いが、電池Ａ〜Ｇではサイクル寿命が大きく低下してい
る。電池Ａ〜Ｇでこのようなサイクル寿命の変化がみら
れるのは、亜鉛極に用いる集電体の穴径及び開孔率が上
記付近の値より大きくなると亜鉛極の前記形状変化が顕
著となり、これが原因で亜鉛極のサイクル劣化が加速さ
れるためと思われる。そして、本発明者の研究によれ
ば、400サイクル程度以上の長いサイクル寿命を得るた
めには、亜鉛極の集電体としてその穴径が0.4〜0.8mmで
開孔率が10〜15％程度の範囲のものを用いればよいこと
が知得されている。
上記サイクル試験後に電池Ａ〜Ｇを分解して亜鉛極を取
出し、その状態をそれぞれ観察した所、電池A,Bの亜鉛
極では亜鉛極両面間の活物質の移動はみられないのもの
活物質の脱落あるいは剥離が生じていた。また電池Ｅ〜
Ｇに用いた亜鉛極にあっては活物質の脱落や剥離はない
が亜鉛極両面間の活物質移動が観察されその形状変化が
大きかった。一方、電池Ｃの亜鉛極では活物質の脱落や
剥離はまったく観察されず、また亜鉛極両面間の活物質
移動は極くわずかでその形状変化が効果的に抑制されて
いた。また電池Ｄでは電池Ｃより活物質移動の度合がや
や大きい程度であった。
出し、その状態をそれぞれ観察した所、電池A,Bの亜鉛
極では亜鉛極両面間の活物質の移動はみられないのもの
活物質の脱落あるいは剥離が生じていた。また電池Ｅ〜
Ｇに用いた亜鉛極にあっては活物質の脱落や剥離はない
が亜鉛極両面間の活物質移動が観察されその形状変化が
大きかった。一方、電池Ｃの亜鉛極では活物質の脱落や
剥離はまったく観察されず、また亜鉛極両面間の活物質
移動は極くわずかでその形状変化が効果的に抑制されて
いた。また電池Ｄでは電池Ｃより活物質移動の度合がや
や大きい程度であった。
このように電池Ｃにおいてサイクル寿命が非常に大きく
改善されたのは次の理由によると考えられる。即ち、電
池Ｃの集電体では前記メッキ及び溶出処理によって表面
の多孔度が著しく増大し、このため集電体と亜鉛活物質
との接触面積が増大して活物質と集電体との結着が強固
になり、亜鉛極におけるサイクル中での活物質脱落が非
常に生じにくくなったためである。また、このような集
電体表面の多孔度増大によって集電体の表面積が著しく
大きくなり、このため亜鉛極内の実質の電流密度が小さ
くなり、電流分布が均一化したことも亜鉛活物質の形状
劣化抑制に効果があり、サイクル寿命改善に役立つもの
と思われる。
改善されたのは次の理由によると考えられる。即ち、電
池Ｃの集電体では前記メッキ及び溶出処理によって表面
の多孔度が著しく増大し、このため集電体と亜鉛活物質
との接触面積が増大して活物質と集電体との結着が強固
になり、亜鉛極におけるサイクル中での活物質脱落が非
常に生じにくくなったためである。また、このような集
電体表面の多孔度増大によって集電体の表面積が著しく
大きくなり、このため亜鉛極内の実質の電流密度が小さ
くなり、電流分布が均一化したことも亜鉛活物質の形状
劣化抑制に効果があり、サイクル寿命改善に役立つもの
と思われる。
〈発明の効果〉 以上のように構成されるこの発明のアルカリ亜鉛蓄電池
用亜鉛極の製造方法によれば、集電体の穴径や開孔率を
亜鉛活物質の前記変形が実質的に生じない程度を制限し
た場合においても、亜鉛極における亜鉛活物質の脱落や
剥離を効果的に抑制できて電池のサイクル寿命の向上を
図ることができる。
用亜鉛極の製造方法によれば、集電体の穴径や開孔率を
亜鉛活物質の前記変形が実質的に生じない程度を制限し
た場合においても、亜鉛極における亜鉛活物質の脱落や
剥離を効果的に抑制できて電池のサイクル寿命の向上を
図ることができる。
添付図面は亜鉛極に用いる集電体の穴径並びに開孔率を
変えた場合の電池サイクル寿命の変化を示したグラフで
ある。
変えた場合の電池サイクル寿命の変化を示したグラフで
ある。
Claims (3)
- 【請求項１】集電体の表面にニッケル−亜鉛共析メッキ
を施した後、亜鉛を溶出させて多孔性集電体を形成し、
前記多孔性集電体に亜鉛活物質を付着させることを特徴
とするアルカリ亜鉛蓄電池用亜鉛極の製造方法。 - 【請求項２】前記多孔性集電体の穴径が0.4〜0.8mmで開
孔率が10〜15％であ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用亜鉛極の製造方法。 - 【請求項３】前記多孔性集電体がニッケル基板からなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
載のアルカリ亜鉛蓄電池用亜鉛極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61145467A JPH0799694B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | アルカリ亜鉛蓄電池用亜鉛極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61145467A JPH0799694B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | アルカリ亜鉛蓄電池用亜鉛極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS632254A JPS632254A (ja) | 1988-01-07 |
| JPH0799694B2 true JPH0799694B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=15385913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61145467A Expired - Lifetime JPH0799694B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | アルカリ亜鉛蓄電池用亜鉛極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0799694B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998053512A1 (fr) * | 1997-05-20 | 1998-11-26 | Toyo Kohan Co., Ltd. | Procede de fabrication de toles en acier perforees, noyaux pour plaques electrodes de piles secondaires, et piles secondaires comprenant un tel noyau |
| JP2017188212A (ja) * | 2016-04-01 | 2017-10-12 | 日立化成株式会社 | ニッケル亜鉛蓄電池用亜鉛電極及びその製造方法 |
-
1986
- 1986-06-20 JP JP61145467A patent/JPH0799694B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS632254A (ja) | 1988-01-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |