JPS63126162A

JPS63126162A - アルカリ亜鉛蓄電池

Info

Publication number: JPS63126162A
Application number: JP61271380A
Authority: JP
Inventors: Sanehiro Furukawa; 古川　修弘; Kenji Inoue; 健次井上; Mitsuzo Nogami; 光造野上
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1986-11-14
Filing date: 1986-11-14
Publication date: 1988-05-30
Anticipated expiration: 2010-01-11
Also published as: JPH071695B2

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】〈産業上の利用分野〉この発明は、ニッケルー亜鉛蓄電池や銀−亜鉛蓄電池な
どの、亜鉛極を陰極に用いて構成されるアルカリ亜鉛蓄
電池に関するものである。

〈従来の技術〉上記アルカリ亜鉛蓄電池は、その陰極活物質として用い
られる亜鉛が単位重瓜当りのエネルギー密度が大きいこ
とから、高エネルギー密度の電池としての期待が大きい
ものの、長期のサイクル寿命が得にくく、未だ実用化さ
れるには至っていない。これは、その陰極である亜鉛（
退が可溶性電極であることに起因している。つまり、こ
のアルカリ亜鉛蓄電池では、放電時に亜鉛極からアルカ
リ電解液中に溶出して生じた亜鉛酸イオンが充電時には
亜鉛極表面に均一に電着せず、テンドライトと呼ばれる
樹枝状結晶となって電析する。そして、このデンドライ
トがサイクル進行と共に漸次生長し、セパレータを貫通
して対極に達する結果、内部短絡を引き起こし易く、そ
れ故、サイクル寿命が短くなってしまう。

このため、従来より、電解液用を制限して亜鉛酸イオン
の拡散を防止したり、酸化カドミウムなどの金属酸化物
あるいは水酸化カルシウムの如き金属水酸化物を亜鉛極
中に添加含有させることでデンドライトの生長を抑制す
る技術が用いられている。また、亜鉛極と、対極である
陽極との間に配するセパレータとして、複数枚のセパレ
ータを積重したものを用いることでデンドライトの対極
への生長を阻止するようにした構成もある。

ところで、この種の電池ではその亜鉛極は、一般に、酸
化亜鉛粉末に金属亜鉛粉末を混合した亜鉛活物質を出発
物質として用いて作製される。この金属亜鉛粉末を添加
することで、亜鉛極にＪ）ける導電性が向上してその充
電効率が高まる。またこの金属亜鉛粉末は所謂放電リザ
ーブ、並びに酸素ガスの還元剤としても機能し、少量の
亜鉛活物質が電解液中に溶解し逸散した場合もこれによ
る容量低下が抑えられるし、更に満充電時に陽極から発
生する酸素ガスの吸収性能が高まって電池内圧の上昇を
有効に抑制できるようになる。

〈発明が解決しようとする問題点〉しかしながら、金属亜鉛粉末を添加した上記の亜鉛極で
は、電池の組立後の初期化成時などの充電時において、
極板中の酸化亜鉛が充電により還元（ＺｎＯ−＋Ｚｎ）
される反応と共に、金属亜鉛粉末の粒子上に亜鉛が電着
する反応が起こり、この電着によって粗大化した金属亜
鉛粒子がデンドライトの核となり、ここから生長するデ
ンドライトにより内部短絡が生じ易くなるという問題が
ある。そして、このデンドライトによる内部短絡の度合
は一様でなく、電池毎に大きくなることから、電池のサ
イクル寿命のバラツキが著しく、安定した性能が得にく
い。

〈問題点を解決するための手段〉この発明のアルカリ亜鉛蓄電池は、酸化亜鉛粉末と金属
亜鉛粉末とを混合してなる亜鉛活物質層を集電体に保持
させた亜鉛極を備え、前記亜鉛活物質層は集電体表面側
の内層と亜鉛極表面側の外層との少なくとも２層とから
構成されており、前記内層における金属亜鉛粉末の濃度
を前記外層より高くしたことを要旨とする。

〈作　用〉上記手段を採ることで、内層の導電性が向上してその反
応性が高まり内層における活物質の利用率が増大して放
電反応のゾーンが深くなる結果、亜鉛極表面での集中的
な反応が緩和される。加えて、デンドライト生長の核と
なる金属亜鉛粉末の亜鉛極表面部分における濃度が低減
することから、亜鉛極表面からのデンドライト生長が抑
制されて内部短絡が生じにくくなり、また電池のサイク
ル寿命のバラツキが小さく抑えられる。尚、このように
金属亜鉛粉末を亜鉛極内部に多く存在させた場合でも、
放電リザーブとしての性能は同様であり、これによる亜
鉛極の放電容量の低下抑制の効果は同じであることは言
うまでもない。

〈実施例〉酸化亜鉛粉末６０重量％と金属亜鉛粉末３５重量％とか
らなる亜鉛活物質に添加剤である酸化カドミウム５車岱
％を混合した粉末に、水と結着剤であるポリテトラフル
オロエチレンを加え混練して活物質ペーストを作り、こ
の活物質ペーストを所定寸法に圧延して活物質シート（
シート■）を作製した。また、酸化亜鉛粉末９０小砒％
と金属亜鉛粉末５重ω％からなる亜鉛活物質を用いた他
は同様にして活物質シート（シート■）を作製した。

そして、ニッケルメッキを施したバッキングメタルから
なる集電体の両面に夫々、シート■が集電体表面に接し
またシート■が外側に位置するように、上記のシート■
、■を圧着し、乾燥して、添付図面に示したように、集
電体の両面に内層２と外層３の２層の活物質をそれぞれ
保持させてなる亜鉛極を作った。次に、この亜鉛極を陽
極として、陽極には公知の焼結式ニッケル極を用いて、
密閉円筒形のニッケルー亜鉛蓄電池（本発明電池Ａ）を
作った。

一方、亜鉛極において集電体両面に設ける上記の内層並
びに外層として、第１表に示す組合せの活物質シート（
シート■、■）を夫々用いた他は本発明電池Ａと同様に
して、公称容量１．５Ａｈで密閉円筒形のニッケルー亜
鉛蓄電池（比較電池Ｂ−Ｄ　＞をぞれ作製した。

第１表これら電池Ａ〜Ｄについて、４５０ｍＡの電流で４時間
３０分充電し、その後直ちに１．８Ａの電流で１時間充
電するという操作を連続して繰返し、各電池のサイクル
寿命を測定した。尚、サイクル寿命は各電池について夫
々１０セルずつの結果である。また、放電時に１．４ｖ
の電池電圧を４５分以上維持できなくなった時点を電池
のサイクル寿命とした。結果は第２表に示した。

第２表上記の結果より、本発明電池Ａでは比較電池Ｂ−Ｄに較
べてサイクル寿命が非常に長く、またそのバラツキも小
さく抑えられている。これに対し、内外層における金属
亜鉛粉末の濃度を逆とした比較電池Ｂ、あるいは内層及
び外層の両層に金属亜鉛粉末の濃度の高いシート■を用
いた亜鉛極を使用してなる比較電池りでは、サイクル寿
命はかなり良いものの、そのバラツキが非常に大きい。

また、金属亜鉛粉末の温度の低いシート■を両層に用い
た亜鉛極を使用した比較電池Ｃでは、バラツキは小さい
もののサイクルか命が非常に短い。

比較電池Ｂ、Ｄにおいてサイクル寿命のバラツキが大き
いのは、これらの電池ではその亜鉛極表面に金属亜鉛粉
末が多聞に存在し、この金属亜鉛粉末が核となって起き
るデンドライトの度合が著しいことに起因するものと思
われる。

また、比較電池Ｃの場合、放電リザーブとして機能する
金属亜鉛粉末の濃度が低いため、亜鉛極での各組低下が
大きく、このため早期サイクルで必要な容量が得られな
くなるためにサイクル寿命が短いと考えられる。

尚、亜鉛活物質層における内層と外層との金属亜鉛粉末
の濃度差は３０重量％以上が好ましく、これより少ない
場合には亜鉛極表面からのデンドライト発生を有効に防
止できず、サイクル寿命の低下を招く。また、上記の内
層における金属亜鉛粉末と酸化亜鉛粉末との温度（重信
％）の比（金属亜鉛粉末二酸化亜鉛粉末）は、３ニア〜
５：５の範囲がデンドライト防止上の観点から好適であ
ることが知得されている。

〈発明の効果〉以上のように、この発明によれば、亜鉛極表面からのデ
ンドライトの生長が有効に抑制でき、バラツキが小さく
、また長期なサイクル寿命のアルカリ亜鉛蓄電池を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は実施例の電池に用いる亜鉛（※の断面図であ
る。１・・・集電体、２・・・内層、３・・・外層。

Claims

【特許請求の範囲】

１、酸化亜鉛粉末と金属亜鉛粉末とを混合してなる亜鉛
活物質層を集電体に保持させた亜鉛極を備え、前記亜鉛
活物質層は集電体表面側の内層と亜鉛極表面側の外層と
の少なくとも２層とから構成されており、前記内層にお
ける金属亜鉛粉末の濃度を前記外層より高くしたことを
特徴とするアルカリ亜鉛蓄電池。