JPS5931177B2 - アルカリ蓄電池用亜鉛極 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本轟明は命−芯体の表面に亜鉛活物質層を設けたアルカ
リ蓄電池用亜鉛極の改良に関レ、特にサィク、！ＩＸ特
性と重負荷特性とを向上せしめたもので、る。

従来、亜鉛を陰極として用いたアルカリ蓄電池ツ奄＊例
えばユツケルー亜鉛蓄電池、銀−亜鉛蓄電池などが開発
されており、その一部は既に実用化されている。

これらアルカリ蓄電池の陰極はシート状の金属芯体に亜
鉛、酸化亜鉛等を主体とする電極材料を結着剤でシート
状に成形した亜鉛系電極活物質層を圧着したものでめる
。このように金属芯体に亜鉛系電極活物質層を設けた極
板を陰極とするアルカリ蓄電池は、カドミウムを陰極と
するニッケル−カドミウム蓄電池に比べて、作動電圧が
０．２〜０．４Ｖ高く性能的に優れているにも拘らず、
放電サイクル寿命が短く重負荷放電特性が悪いため、未
だ実用化されるに至つていない。このように亜鎖奪陰極
として用いたアルカリ蓄電池の放電サイクル寿命が短か
く、重負荷特性が悪い原因は、充電時に陰極か、ら発生
する水素ガスを完全に抑制できないためで、る。即ち亜
鉛陰極はカドミウム陰極に比べて負電位に藝る上、亜鉛
自体の過電圧が低いため水素ガスを発生し易いからでる
る。従つて充電時に水素ガスの発生を防ぐ手段として例
えば陰極の８チ程度を水銀アマルガム化することが提案
されているが、金属芯体を形成する材料の水素ガス発生
に対する過電圧が低り、ため、亜鉛を主体とする電極活
物質層からの水素ガス発生を抑えたとしても、金属芯体
から発生する水素ガスを完全に抑えることができない。
このように金属芯体から発生する水素ガスが、微量であ
つても該芯体に密着して設けられている亜鉛活物質が徐
々に剥離脱絡するため充放電時の電子伝導性が低下し、
この結果蓄電池の放電サイクル寿命を低下させ重負荷物
性を悪くするものである。本発明はかかる点に鑑み種々
研究を行なつた結果、金属芯体の表面に、亜鉛活物質よ
り水素過電圧が大なる導電材料を耐アルカリ性樹脂で結
着した導電性樹脂層を介して、亜鉛系電極活物質層を般
けて、放電サイクル特性と重負荷特性とを向上せしめた
アルカリ蓄電池用亜鉛極を提供することを目的とするも
のである。以下本発明を図面に示す一実施態様に基づい
て詳細に説明する。

第１図及び第２図において１は亜鉛極で、この亜鉛極１
は銀、銅或はこれら合金の多孔金属板からなる金属芯体
２の表面に、亜鉛活物質より水素過電圧が大なる導電材
料を耐アルカリ性樹脂で結着した導電性樹脂層３を介し
て、シート状の亜鉛系電極活物質層４を設けたものであ
る。なお図において５は銀箔などの電気導電性の優れた
材料からなる導電端子である。また亜鉛、アマルガム化
亜鉛、酸化亜鉛など亜鉛活物質より水素過電圧が大なる
導電材料としては例えばビスマス、銀、インジウム、カ
ドミウム、金属アマルガム化物などの金属粉の他、カー
ボンブラツク、アセチレンブラツク、鱗状黒鉛などの黒
鉛粉でるる。

またこれら導電材粉を結着する耐アルカリ性樹脂として
は例えばポリビニールアルコール、ポリスチレン、エポ
キシ樹脂などがあり、導電材粉と耐アルカリ性樹脂との
混合比率は、樹脂の水溶液濃度が３〜３０重量％で、こ
の水溶液１０に対して導電材粉１〜１０程度の重量比で
混合したものが好ましく、この範囲の下限値未満では水
素ガス発生に対する十分な抑制効果がなく、また上限値
を越えると粘性が高くなり金属芯体の表面に薄い導電性
樹脂層を形成し難くなる。またこの導電性樹脂層３の厚
さは５μ以上であれば良く、特ＶＣ．ｌＯＯμ程度が好
ましいが、余り厚過ぎると蓄電池の容積が大きくなるの
で好ましくない。上記構成の亜鉛極１は例えば第３図に
示す如きニツケル一亜鉛アルカリ蓄電池の陰極６として
組合てられるものである。このアルカリ蓄電池けニツケ
ル粉を焼結した多孔性焼結基板内にニツケル活物質を充
填して形成した陽極７と前記亜鉛陰極６との間にポリア
ミド樹脂の不織布からなるセパレーター８を挟持せしめ
、これを渦巻状に巻回して円柱状の発電要素９を形成し
、この発電要素９を陰極端子を兼ねる円筒状の金属容器
１０内に収納すると共にアルカリ電解液を注入して密封
型のニツケル一亜鉛アルカリ蓄電池を形成したものであ
る。なお図において１１は金属容器１０の開口部を密封
する絶縁封口板で、この絶縁封口板１１の中央部には導
電端子５に接続する陽極端子１２が設けられている。

また１３は陰極６と金属容器１０とを接続する亜鉛極導
電端子、１４は絶縁板である。しかして上記構成のアル
カリ蓄電池において陰極６は、水素過電圧の低い金属芯
体２を、亜鉛より水素過電圧が大きい導電材と耐アルカ
リ樹脂とで形成された導電性樹脂層３で被覆した構造で
あるため、充電時においても、前記金属芯体２からの水
素ガス発生を完全に抑制することができ、この結果導電
性樹脂層３を介して金属芯体２の表面に設けた亜鉛系電
極活物質層４が剥離、脱落することを防止できるもので
ある。

次に本発明の具体的な実施例について説明する。

厚さ０．１５ｍｕ１幅３３龍、長さ１６５ｍｍ銅板に多
数の孔を形成して金属芯体とし、この金属芯体に銀箔か
らなる導電端子を溶着する。次に５重量％のポリビニー
ルアルコール水溶液１０ｍ２中に３ｔの金属ビスマス粉
を分散した耐アルカリ性の樹脂を前記金属芯体の表面に
塗布して厚さ１００μの導電性樹脂層を形成する。また
１０重量％アマルガム化亜鉛１０７、酸化亜鉛７０ｒ，
水酸化カルシウム１０ｔを十分混合し、含有量２０重量
％、のポリテトラフロルエチレン分散液３０ｍｅで混練
した後、８〜１２回ロール圧延を行なつて厚さ０．３５
ｍｍの亜鉛系電極活物質層を作成する。この電極活物質
層を導電性樹脂層を形成した前記金属芯体の両面に圧着
して亜鉛陰極を作成する。この亜鉛陰極を、ポリアミド
樹脂からなるセパレーターを介してニツケル陽極と積層
し、第３図に示す如きニツケル一亜鉛アルカリ蓄電池を
作成した。このニツケル一亜鉛アルカリ蓄電池に室温で
３００ｍＡの電流を７時間通電して充電を行ない、同電
流で放電電圧が１．０になるまで放電したときの放電容
量が、放充電を繰返し行なつた場合にどのように変化す
るかを測定し、蓄電池のサイクル特性を調べた。その結
果は第４図のグラフに曲線Ａで示す通りである。またこ
の蓄電池ＶＣ３ＯＯｍＡの電流で７時間通電して充電を
行ない、しかる後１５００ｍＡの電流で放電を行なつて
電圧が１．０になるまでの放電時間を測定し、重負荷特
性を調べた。この測定結果は第５図のグラフに曲線Ａで
示す通りである。なお本発明と比較するために、前記実
施例において導電性樹脂層を設けていないニツケル一亜
鉛アルカリ蓄電池を作成し、このサイクル特性と重負荷
特性とを測定し、その結果を第４図及び第５図に夫々曲
線Ｂで示す。

なお上記実施例Ｖｃ｝いて金属芯体として多孔金属板を
用いたものについて示したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、例えば金網、工クズパッドメタルなど
を用いたものでも良い。

以上説明した如く、本発明に係るアルカリ蓄電池用亜鉛
極によれば、亜鉛活物質より水素過電圧が大きい導電材
料を耐アルカリ性樹脂で結着した導電性樹脂層を介して
金属芯体の表面にシ一下状に圧延成形した亜鉛系活物質
層を設けた構造であるため、アルカリ電解液中において
充電を行なつても、水素過電圧の小さい金属芯体からの
水素ガスの発生を阻止することができると共に、耐アル
カリ性樹脂の結着性と相俟つて、金属芯体と亜鉛系活物
質層とを長期間にわたつて強固に接合することができる
。従つて充放電サイクルを繰返し行なつても亜鉛活物質
が金属芯体から剥離、脱落することがなく、サイクル寿
命を向上させることができると共に．重負荷特性を大幅
に改善せしめることができるなど顕著な効果を有するこ
とができるものである。図面の簡傘な説明 第１図は本発明に係るアルカリ蓄電池用亜鉛極の一部切
欠した正面図、第２図は第１図の−線に沿う断面図、第
３図はアルカリ蓄電池の断面図、第４図はサイクル特性
を示すグラフ、第５図は重負荷特性を示すグラフである
。

１・・・亜鉛極、２・・・金属芯体、３・・・導電性樹
脂層、４・Ｉ亜鉛系電極活物質層、５・・・導電端子、
６・・・陰極、７・・・陽極、８・・・セパレーター、
９・・・発電要素。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属芯体の表面に、亜鉛活物質より水素過電圧が大
   なる導電材料を耐アルカリ性樹脂で結着した導電性樹脂
   層を介して、亜鉛系電極活物質層を設けたことを特徴と
   するアルカリ蓄電池用亜鉛極。