JPS60216450A - アルカリ亜鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明はニッケルー亜鉛蓄電池、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。

（ロ）従来技術 負極活物質としての亜鉛は、中位重量当りの工１　ｒｓ
ｒｒ ネルギー密度が大きく目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脂状
或いは海綿上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知い欠点がある。

このサイクル寿命を改善するため、各種の金属あるいは
酸化物を活物質中あるいは電解液中に添加することが提
案されている（特開昭４８−７７３３２号公報、特公昭
５２−１９６５８号公報など）。その１つに酸化インジ
ウムがある。インジウムは水素化電圧が高く、かつ亜鉛
の酸＋ｅ還元電位より貴であるため、亜鉛の樹脂状結晶
の発生を抑制し、かつ電極の極板変形も抑えるので、添
加剤として有望である。

しかしながら長期にわたる充放電サイクルの結果、亜鉛
活物質だけでなくインジウムも充放電反応に関与し、イ
ンジウムの分布が遍在すると同時に亜鉛活物質の不活性
化が促進されるので、添加２− 剤の添加効果を肩１持Ｃきず電極の有効反応面（＾が減
少し電池容量が犬１］に低下した。

（ハ）発明の目的 この発明はかかる点に鑑み発明された１」ので、亜鉛極
に特定の複数の添加剤を加え、Ｊ：り長期にわたるサイ
クル寿命に耐え（ｑるアルカリ曲鉛蓄電池を得ることを
目的どする。

（ニ）発明の構成 この発明のアルカリ１Ｉｉｋｉｌ蓄電池は酸化亜鉛又は
亜鉛を負極活物質どし、インジウムの酸化物（又は水酸
化物）おＪ、びガリウムの酸化物（、Ｍ　ｌ；ｌ水酸化
物）を１〜１５市ｍ％含有する亜鉛極を１４１１えて構
成される。

（ホ）実施例 以上この発明のアルカリ曲鉛蓄電池を実施例を用いて説
明し、比較例どの対比に言及する。

「実施例１」 酸化亜鉛粉末７０重部％、１ト鉛粉末２０　ｉｆｉ　ｆ
ｌｕ％、添加剤として酸化インジウム３重量％及び酸化
ガリウム２重量％、結着剤とし−Ｃノッ索樹脂粉末５重
量％よりなる混合粉末に水を加え混練した後、ローラに
よりシート状にしたものを銅等よりなる集電体の両面に
付着し、加圧成型し乾燥して亜鉛極を作成する。

このように作成し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）を組立てた。この
蓄電池の断面図を第１図に示す。

この図面において（１）は亜鉛極、（２）はニッケル極
、（３）Ｉまセパレーター、（４）は保液層、（５）は
電槽、（６）は電槽蓋、（７１＋８）は正負極端子であ
る。

「比較例１」 比較のため、実施例１の添加剤を酸化インジウム５％の
みとした点を除いて、伯は実施例と同一の比較電池（Ｂ
）を作成した。

［対比］ 第２図はこの発明による蓄電池（Δ）と比較電池（Ｂ）
のサイクル特性図である。

サイクル条件は１５０ＷＡで６時間充電した後、１５０
鯖で放電し、電池電圧が１．ＯＶ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３− にこの発明による蓄電池（Ａ）は比較型ｈ１＋　＜　８
＞に対しサイクル寿命が改善されていることがわかる。

これは、比較例の亜鉛極では添加剤がインジウムだけの
ため、長期にわたる充放電サイクルの結束、インジウム
も充放電反応に開ノフし、インジウムの分布が遍在する
と同時に、り１−鉛活物質の不活性化が進行し、有効反
応面積が減少したため容Ｍが大幅に減少したと考えられ
る。

一方この発明の亜鉛極では添加剤としてインジウムだけ
でなくガリウムも添加することにリインジウムの分布の
遍在化を抑制し、添加剤の添加効果を維持するのでサイ
クル寿命が大目］に改善されたと考えられる。

「実施例２」 次に酸化亜鉛粉末Ｘ　ｒｌ＞　ｆｉｎ％、仙鉛粉末１５
車量％、結着剤のフッ素樹脂粉末５％、添加剤として酸
化インジウムＹ重量％及び酸化ガリウム７市量％とした
点を除いて他は実施例１と同一の電池（ア）〜（ケ）を
作製した。第１表にその配合比−４＝ を示した。

（以下余白、次頁に続く） 第２図にそのサイクル特性図を示した。この図面におい
て、横軸は酸化インジウムと酸化ガリウｌいの総重量％
を示し、縦軸はサイクル数を示す。

この図から明らかなように添加剤の総量が１〜１５市量
％の試作電池（イ）〜（り）のサイクル特性がよい。

これは１％以下だとある添加剤の添加効果がなく、１５
％以上であると有効な活物質量が減少し、さらにインジ
ウム濃度が増加し、亜鉛活物質が不活性化しやすく有効
反応面積が減少するためと考えられる。

［実施例３］ 次に亜鉛極における酸化亜鉛粉末を７０重量％、亜鉛粉
末を２０重量％、結着剤のフッ素樹脂粉末を５重量％と
し、添加剤としての酸化インジウム（７重Ｍ％）と酸化
ガリウム（７重量％）の総重量％を５％としその配合比
を第２表に示すごとく変化させた試作電池（コ）〜〈テ
〉を作製した。

第２表にその配合比を示した。

Ｍ３図にそのサイクル特性図を示した。この図面におい
て横軸は酸化インジウムの重量％に対する酸化ガリウム
の重量％の配合比（Ｙ／Ｚ）を示し縦軸はサイクル数を
示す。この図面から明らかなように配合比が９倍〜１１
５倍の配合化でサイクル特性の向上が見られるが、この
範囲をはずれるとサイクル特性はよくない。

これは配合比が９倍以上になるとインジウムの添加濃度
が大きくなり、亜鉛活物質の不活性化が進み、電極反応
面積が減少し、電池容量が低下すると考えられ、一方配
合比１１５倍以−トになるとガリウムの添加濃度が大き
くなり、ガリウムはインジウムと比べて電解液中へ溶解
しやすいことからサイクルが−むと亜鉛極中のガ１功ム
濃度が低）し、添加剤の添加効果が充分発揮されず亜鉛
極変形が生じ電池容量が低ドすると考えられる。

（へ）発明の効果 この発明によるアルカリ亜鉛蓄電池は、亜鉛又は酸化亜
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
ガリウムの酸化物または水酸化物を含有する亜鉛極をｌ
１ｉｉえてなるものであるため、インジウムの酸化物ま
たは水酸化物が亜鉛活物質を不活性化しやづい欠点をガ
リウムの酸化物または水酸化物で改善することにより、
添加剤の添加効果が充分発揮され、内部短絡、極板変形
が従来の亜鉛極に比して少なくなりより長期にわたるサ
イクル寿命に耐え得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による亜［１４４ｉを用いたニッケル
亜鉛蓄電池の断面図、第２図はこの発明の蓄電池（Ａ）
と比較電池（Ｂ）のリイクル特ｔ１１比較図で第３図は
、亜鉛極における酸化インジウム及び酸化ガリウムの総
重量％を変えた場合のアルカリ亜鉛蓄電池のサイクル特
性比較図、第４図Ｇ；ｉ　ｌ！Ｉ化インジウムと酸化ガ
リウムの配合比を変゛えた場合のアルカリ亜鉛蓄電池の
サイクル特性比較図である。 （１）・・・・・・亜鉛極、（２）・・・・・・ニッケ
ル極、（３）・・・・・・セパレーター、（４）・・・
・・・保液層、（５）・・・・・・電槽、（６）・・・
・・・電槽器、＋７１　＋８１・・・・・・正負極端子
。 ′ｎ　−〜　０）　（中　ば） 替　滅　検　−（圓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　亜鉛又は酸化亜鉛を主成分とする亜鉛極であって
   、インジウム及びガリウムの酸化物又は水酸化物よりな
   る添加剤を１乃至１５ｔｆｆ吊％含有させた亜鉛極を備
   えたことを特徴どするアルカリ亜鉛蓄電池。 ２、　ガリウムの酸化物又は水酸化物に対づるインジウ
   ムの酸化物又は水酸化物の配合化（小量）が１／６乃至
   １０Ｔ’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。