JPH10144313A - アルカリ二次電池 - Google Patents
アルカリ二次電池Info
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- JPH10144313A JPH10144313A JP8316943A JP31694396A JPH10144313A JP H10144313 A JPH10144313 A JP H10144313A JP 8316943 A JP8316943 A JP 8316943A JP 31694396 A JP31694396 A JP 31694396A JP H10144313 A JPH10144313 A JP H10144313A
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 負極活物質として亜鉛を用いるアルカリ二次
電池において亜鉛極の劣化を軽減し、サイクル寿命の長
いアルカリ亜鉛二次電池を供給する。 【解決手段】 湿式撹拌中の亜鉛粉にメタ錫酸ソーダ水
溶液を加えて亜鉛粉を錫で被覆した後、脱水、洗浄処理
して室温にて真空乾燥し、得られた被覆亜鉛粉５０部と
酸化亜鉛粉５０部とＰＴＦＥ５部とを加えて結着させた
負極活物質を圧延・プレスして厚さ０．６ｍｍの負極を
作成した。得られた負極を、焼結式水酸化ニッケル正極
とセパレータとしてのナイロン性不織布・セロファンを
介して捲回し、電解液として酸化亜鉛を飽和させた４５
ｗｔ％のＫＯＨ水溶液に０．５％水酸化インジウムを加
えて公称容量５００ｍＡｈの密閉型アルカリ亜鉛二次電
池を作成した。
電池において亜鉛極の劣化を軽減し、サイクル寿命の長
いアルカリ亜鉛二次電池を供給する。 【解決手段】 湿式撹拌中の亜鉛粉にメタ錫酸ソーダ水
溶液を加えて亜鉛粉を錫で被覆した後、脱水、洗浄処理
して室温にて真空乾燥し、得られた被覆亜鉛粉５０部と
酸化亜鉛粉５０部とＰＴＦＥ５部とを加えて結着させた
負極活物質を圧延・プレスして厚さ０．６ｍｍの負極を
作成した。得られた負極を、焼結式水酸化ニッケル正極
とセパレータとしてのナイロン性不織布・セロファンを
介して捲回し、電解液として酸化亜鉛を飽和させた４５
ｗｔ％のＫＯＨ水溶液に０．５％水酸化インジウムを加
えて公称容量５００ｍＡｈの密閉型アルカリ亜鉛二次電
池を作成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ二次電池
に関するもので、さらに詳しくは充放電サイクル寿命を
向上できるアルカリ二次電池である。
に関するもので、さらに詳しくは充放電サイクル寿命を
向上できるアルカリ二次電池である。
【０００２】
【従来の技術】近年、各種電気機器の小型高性能化、携
帯電話やノートパソコン等のポータブル電子機器が広く
普及し、これらの電源として小型で高容量の二次電池が
要求されている。これらの要求に答えるものとして、エ
ネルギー密度の大きい且つ経済性に優れた負極活物質と
して亜鉛を用いる二次電池の研究が広く行われている。
しかしながらこのような従来の技術において、溶解反応
を伴う亜鉛二次電池は充放電の繰り返しにより、デンド
ライトの析出（充電時）や実質的活物質の減少等に伴う
亜鉛極の劣化が大きく、サイクル寿命が短いという欠点
があった。
帯電話やノートパソコン等のポータブル電子機器が広く
普及し、これらの電源として小型で高容量の二次電池が
要求されている。これらの要求に答えるものとして、エ
ネルギー密度の大きい且つ経済性に優れた負極活物質と
して亜鉛を用いる二次電池の研究が広く行われている。
しかしながらこのような従来の技術において、溶解反応
を伴う亜鉛二次電池は充放電の繰り返しにより、デンド
ライトの析出（充電時）や実質的活物質の減少等に伴う
亜鉛極の劣化が大きく、サイクル寿命が短いという欠点
があった。
【０００３】また、亜鉛は平衡電位が水素発生電位より
卑な金属であり、充電により生成した活性化亜鉛は水素
ガスを発生してアルカリ電解液に溶解する。この活物質
の減少を軽減させるために、従来、水素過電圧の高い
錫、鉛等によって銅系集電体をメッキしたり、または亜
鉛との合金を作ることによって自己放電を抑え、水素ガ
スの発生を軽減させようとする提案がなされている。こ
の場合、前者は活物質の減少や活物質上の反応を制御す
ることは出来ず、また後者は亜鉛活物質の表面積の減少
による容量の低下をきたすことから、その効果は充分で
はなくサイクル性の悪さから亜鉛極を用いた二次電池は
実用化がなされていない。
卑な金属であり、充電により生成した活性化亜鉛は水素
ガスを発生してアルカリ電解液に溶解する。この活物質
の減少を軽減させるために、従来、水素過電圧の高い
錫、鉛等によって銅系集電体をメッキしたり、または亜
鉛との合金を作ることによって自己放電を抑え、水素ガ
スの発生を軽減させようとする提案がなされている。こ
の場合、前者は活物質の減少や活物質上の反応を制御す
ることは出来ず、また後者は亜鉛活物質の表面積の減少
による容量の低下をきたすことから、その効果は充分で
はなくサイクル性の悪さから亜鉛極を用いた二次電池は
実用化がなされていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来のア
ルカリ亜鉛二次電池には、放電時における亜鉛の溶解性
の問題からサイクル特性が悪いという問題があった。こ
のため本発明は、負極活物質として亜鉛を用いるアルカ
リ二次電池において亜鉛極の劣化を軽減し、サイクル寿
命の長いアルカリ亜鉛二次電池を供給することを目的と
するものである。
ルカリ亜鉛二次電池には、放電時における亜鉛の溶解性
の問題からサイクル特性が悪いという問題があった。こ
のため本発明は、負極活物質として亜鉛を用いるアルカ
リ二次電池において亜鉛極の劣化を軽減し、サイクル寿
命の長いアルカリ亜鉛二次電池を供給することを目的と
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、かかる課
題を解決するために鋭意研究したところ、錫、鉛、また
はカドミウムのうちの少なくとも一種で被覆された亜鉛
粉を負極活物質として用いると充放電サイクル寿命が伸
びることを見出し、本発明を提出することができた。す
なわち本発明は、負極活物質に亜鉛を用いる二次電池に
おいて、錫、鉛、カドミウムのうちから選ばれる少なく
とも一種の金属で亜鉛粒子の表面を被覆した粉末を、負
極活物質として用いることを特徴とするアルカリ二次電
池である。
題を解決するために鋭意研究したところ、錫、鉛、また
はカドミウムのうちの少なくとも一種で被覆された亜鉛
粉を負極活物質として用いると充放電サイクル寿命が伸
びることを見出し、本発明を提出することができた。す
なわち本発明は、負極活物質に亜鉛を用いる二次電池に
おいて、錫、鉛、カドミウムのうちから選ばれる少なく
とも一種の金属で亜鉛粒子の表面を被覆した粉末を、負
極活物質として用いることを特徴とするアルカリ二次電
池である。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の構成による効果作用につ
いては現在のところ明確ではないが、下記のように推察
される。本発明においては、錫、鉛、またはカドミウム
のイオンを含む溶液中に亜鉛の粉末を存在させることに
よって、亜鉛粒子の表面において亜鉛が溶出すると同時
に亜鉛粒子の表面に錫、鉛、またはカドミウムが析出
し、最終的に亜鉛粒子の表面がこれらの金属で被覆され
る。
いては現在のところ明確ではないが、下記のように推察
される。本発明においては、錫、鉛、またはカドミウム
のイオンを含む溶液中に亜鉛の粉末を存在させることに
よって、亜鉛粒子の表面において亜鉛が溶出すると同時
に亜鉛粒子の表面に錫、鉛、またはカドミウムが析出
し、最終的に亜鉛粒子の表面がこれらの金属で被覆され
る。
【０００７】この場合、亜鉛粒子の表面を覆った錫、
鉛、カドミウムは多孔質の状態であるため亜鉛粉は活物
質としての機能を失わない。またこれらの金属と亜鉛の
緊密なネットワークにより、充電時のデンドライトの発
生が被覆金属の錫、鉛、カドミウムによって抑制される
ことが判明した。更にこれら水素過電圧の高い錫、鉛、
カドミウムの少なくとも一種で被覆することにより、充
電時に活物質中の酸化亜鉛が容易に還元され、不働態化
を抑制すると共に活性化した亜鉛の自己放電も抑制され
ることが判明した。以下実例をもって詳細に説明する
が、本発明の範囲は以下に限定されるものではない。
鉛、カドミウムは多孔質の状態であるため亜鉛粉は活物
質としての機能を失わない。またこれらの金属と亜鉛の
緊密なネットワークにより、充電時のデンドライトの発
生が被覆金属の錫、鉛、カドミウムによって抑制される
ことが判明した。更にこれら水素過電圧の高い錫、鉛、
カドミウムの少なくとも一種で被覆することにより、充
電時に活物質中の酸化亜鉛が容易に還元され、不働態化
を抑制すると共に活性化した亜鉛の自己放電も抑制され
ることが判明した。以下実例をもって詳細に説明する
が、本発明の範囲は以下に限定されるものではない。
【０００８】
【実施例１】平均粒径７μｍの亜鉛粉を湿式法で強撹拌
しながら０．０３規定硝酸で亜鉛粉をエッチングした
後、メタ錫酸ソーダ水溶液を錫として、亜鉛粉に対して
それぞれ０．５％、１．０％、３．０％、５．０％、１
０％となるように定量ポンプを使用して加える。上記亜
鉛粉を錫で被覆した後、脱水、洗浄処理して室温にて真
空乾燥した。このようにして得た被覆亜鉛粉５０部と酸
化亜鉛粉５０部とＰＴＦＥ５部とを加えて結着させた負
極活物質を圧延ロール・油圧プレスを用い、厚さ０．１
５ｍｍ、サイズ３．５×５．０ｃｍの銅パンチングメタ
ルに貼り付け、全体の厚さが０．６ｍｍの負極を作成し
た。
しながら０．０３規定硝酸で亜鉛粉をエッチングした
後、メタ錫酸ソーダ水溶液を錫として、亜鉛粉に対して
それぞれ０．５％、１．０％、３．０％、５．０％、１
０％となるように定量ポンプを使用して加える。上記亜
鉛粉を錫で被覆した後、脱水、洗浄処理して室温にて真
空乾燥した。このようにして得た被覆亜鉛粉５０部と酸
化亜鉛粉５０部とＰＴＦＥ５部とを加えて結着させた負
極活物質を圧延ロール・油圧プレスを用い、厚さ０．１
５ｍｍ、サイズ３．５×５．０ｃｍの銅パンチングメタ
ルに貼り付け、全体の厚さが０．６ｍｍの負極を作成し
た。
【０００９】次いで得られた各負極を、公知の焼結式水
酸化ニッケル正極とセパレータとしてのナイロン性不織
布・セロファンを介して捲回し、電解液として酸化亜鉛
を飽和させた４５ｗｔ％のＫＯＨ水溶液に０．５％水酸
化インジウムを加えて公称容量５００ｍＡｈの密閉型ア
ルカリ亜鉛二次電池を作成した。得られた上記の密閉型
アルカリ亜鉛二次電池を２０℃の雰囲気下で、２６０ｍ
Ａの充電電流で２時間充電した後、２６０ｍＡで１．０
Ｖまで放電した時の放電容量を５０、１００、１５０、
２００サイクル目において測定し、その結果を表１に示
した。
酸化ニッケル正極とセパレータとしてのナイロン性不織
布・セロファンを介して捲回し、電解液として酸化亜鉛
を飽和させた４５ｗｔ％のＫＯＨ水溶液に０．５％水酸
化インジウムを加えて公称容量５００ｍＡｈの密閉型ア
ルカリ亜鉛二次電池を作成した。得られた上記の密閉型
アルカリ亜鉛二次電池を２０℃の雰囲気下で、２６０ｍ
Ａの充電電流で２時間充電した後、２６０ｍＡで１．０
Ｖまで放電した時の放電容量を５０、１００、１５０、
２００サイクル目において測定し、その結果を表１に示
した。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【実施例２】同様にして、硝酸鉛水溶液を亜鉛粉に対す
る鉛の被覆量が０．５％、１．０％、３．０％、５．０
％となるように実施例１と同様に操作し、鉛被覆亜鉛粉
を得た。鉛被覆亜鉛粉を用いた以外は実施例１と同様に
して密閉型アルカリ亜鉛電池を作成して放電容量を測定
し、その結果を表１に併せて示した。
る鉛の被覆量が０．５％、１．０％、３．０％、５．０
％となるように実施例１と同様に操作し、鉛被覆亜鉛粉
を得た。鉛被覆亜鉛粉を用いた以外は実施例１と同様に
して密閉型アルカリ亜鉛電池を作成して放電容量を測定
し、その結果を表１に併せて示した。
【００１２】
【実施例３】同様にして、硝酸カドミウム水溶液を亜鉛
粉に対するカドミウムの被覆量が０．５％、１．０％
３．０％、５．０％となるように実施例１と同様に操作
し、カドミウム被覆亜鉛粉を得た。カドミウム被覆亜鉛
粉を用いた以外は実施例１と同様にして密閉型アルカリ
亜鉛電池を作成して放電容量を測定し、その結果を表１
に併せて示した。
粉に対するカドミウムの被覆量が０．５％、１．０％
３．０％、５．０％となるように実施例１と同様に操作
し、カドミウム被覆亜鉛粉を得た。カドミウム被覆亜鉛
粉を用いた以外は実施例１と同様にして密閉型アルカリ
亜鉛電池を作成して放電容量を測定し、その結果を表１
に併せて示した。
【００１３】
【比較例１】被覆処理をしない亜鉛粉（平均粒径７μ
ｍ）に酸化亜鉛を５０部混合したものに対して、ＰＴＦ
Ｅを５部の割合で添加したものを実施例１と同様に操作
して密閉型アルカリ亜鉛電池を作成して放電容量を測定
した。その結果を表１に併せて示した。表１の結果か
ら、比較例１に示す被覆処理を施さない密閉型アルカリ
亜鉛二次電池に比べて、本発明の錫、鉛、カドミウムで
亜鉛粉を被覆した亜鉛電極を用いた密閉型アルカリ亜鉛
二次電池は、サイクルと共に放電容量の低下が穏やかで
あると共に大幅にサイクル寿命が長く、放電効率も大き
くなることが明確となった。
ｍ）に酸化亜鉛を５０部混合したものに対して、ＰＴＦ
Ｅを５部の割合で添加したものを実施例１と同様に操作
して密閉型アルカリ亜鉛電池を作成して放電容量を測定
した。その結果を表１に併せて示した。表１の結果か
ら、比較例１に示す被覆処理を施さない密閉型アルカリ
亜鉛二次電池に比べて、本発明の錫、鉛、カドミウムで
亜鉛粉を被覆した亜鉛電極を用いた密閉型アルカリ亜鉛
二次電池は、サイクルと共に放電容量の低下が穏やかで
あると共に大幅にサイクル寿命が長く、放電効率も大き
くなることが明確となった。
【００１４】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、負極活物
質に錫、鉛、カドミウムで被覆された亜鉛粉を使用する
ことによって、デンドライト生成によるショートや、電
気化学的な亜鉛極の不働態化、負極活物質からの有効な
る亜鉛の溶出を効果的に制御することができる、サイク
ル寿命が長く且つ放電容量の大きいアルカリ亜鉛二次電
池を提供することができる。
質に錫、鉛、カドミウムで被覆された亜鉛粉を使用する
ことによって、デンドライト生成によるショートや、電
気化学的な亜鉛極の不働態化、負極活物質からの有効な
る亜鉛の溶出を効果的に制御することができる、サイク
ル寿命が長く且つ放電容量の大きいアルカリ亜鉛二次電
池を提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加賀 政光 東京都千代田区丸の内１丁目８番２号 同 和鉱業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】負極活物質に亜鉛を用いる二次電池におい
て、錫、鉛、カドミウムのうちから選ばれる少なくとも
一種の金属で亜鉛粒子の表面を被覆した粉末を、負極活
物質として用いることを特徴とするアルカリ二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8316943A JPH10144313A (ja) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | アルカリ二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8316943A JPH10144313A (ja) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | アルカリ二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10144313A true JPH10144313A (ja) | 1998-05-29 |
Family
ID=18082674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8316943A Pending JPH10144313A (ja) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | アルカリ二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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- 1996-11-13 JP JP8316943A patent/JPH10144313A/ja active Pending
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