JPH01319261A - アルカリ亜鉛蓄電池 - Google Patents
アルカリ亜鉛蓄電池Info
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- JPH01319261A JPH01319261A JP63150551A JP15055188A JPH01319261A JP H01319261 A JPH01319261 A JP H01319261A JP 63150551 A JP63150551 A JP 63150551A JP 15055188 A JP15055188 A JP 15055188A JP H01319261 A JPH01319261 A JP H01319261A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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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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。
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
本発明は銀−亜鉛蓄電池、ニッケルー亜鉛蓄電池等のよ
うに負極に亜鉛極を用い、電解液にアルカリ水溶液を用
いるアルカリ亜鉛蓄電池に関し、特に亜鉛極に使用する
集電体の改良に関するものである。
うに負極に亜鉛極を用い、電解液にアルカリ水溶液を用
いるアルカリ亜鉛蓄電池に関し、特に亜鉛極に使用する
集電体の改良に関するものである。
（口１ 従来の技術
アルカリ亜鉛蓄電池において、負極活物質としての亜鉛
は、単位重量あたりのエネルギー密度が大きくかつ安価
であるという利点を有する。ところが亜鉛は放電時にア
ルカリ電解液に溶出して亜鉛酸イオンとなり、充電時に
この亜鉛酸イオンが亜鉛極表面に電析すふという充放電
反応を行なう。
は、単位重量あたりのエネルギー密度が大きくかつ安価
であるという利点を有する。ところが亜鉛は放電時にア
ルカリ電解液に溶出して亜鉛酸イオンとなり、充電時に
この亜鉛酸イオンが亜鉛極表面に電析すふという充放電
反応を行なう。
その結果、この亜鉛極の電析電位が水素発生電位より電
気化学的に卑なため、充電時や放置時に負極から水素が
発生し、電池内部圧力を高める欠点がある。
気化学的に卑なため、充電時や放置時に負極から水素が
発生し、電池内部圧力を高める欠点がある。
ここで活物質上からの水素発生を抑制する方法としては
、従来より亜鉛活物質に水銀やカドミウム等の水素過電
圧を高める物質を添加する方法が提案されている。これ
により、活物質上からの水素発生はかなり抑制されるが
活物質を支持する集電体上からの水素発生を抑えること
はできない。
、従来より亜鉛活物質に水銀やカドミウム等の水素過電
圧を高める物質を添加する方法が提案されている。これ
により、活物質上からの水素発生はかなり抑制されるが
活物質を支持する集電体上からの水素発生を抑えること
はできない。
集電体面から水素が発生すると、電池内圧が上昇し、液
モレの原因となるばかりか、集電体と活物質が剥離し、
電池の容量低下を招く原因となる。
モレの原因となるばかりか、集電体と活物質が剥離し、
電池の容量低下を招く原因となる。
この対策としてたとえば特開昭４８−１３８３０号公報
では、水素過電圧が低い集電体を用いることによる自己
放電を防止するために、水素過電圧が比較的高いカドミ
ウム、水銀、鉛、スズ等をメッキした集電体に、亜鉛活
物質を塗着した亜鉛極が提案されており、これにより集
電体上からの水素発生が抑制される。
では、水素過電圧が低い集電体を用いることによる自己
放電を防止するために、水素過電圧が比較的高いカドミ
ウム、水銀、鉛、スズ等をメッキした集電体に、亜鉛活
物質を塗着した亜鉛極が提案されており、これにより集
電体上からの水素発生が抑制される。
ｔ／ｉ 発明が解決しようとする課題水素過電圧が高
い金属を、集電体にメッキすることにより、集電体上か
らの水素発生抑制の効果は認められるが、水素過電圧が
高いこれらの金属は亜鉛と固溶しやすいという性質があ
る。このため充電時に亜鉛が集電体に電着すると、メッ
キされた金属が亜鉛と固溶し、前記メッキがはがれ、そ
の結果活物質と集電体との密着性が低下するという問題
点があった。
い金属を、集電体にメッキすることにより、集電体上か
らの水素発生抑制の効果は認められるが、水素過電圧が
高いこれらの金属は亜鉛と固溶しやすいという性質があ
る。このため充電時に亜鉛が集電体に電着すると、メッ
キされた金属が亜鉛と固溶し、前記メッキがはがれ、そ
の結果活物質と集電体との密着性が低下するという問題
点があった。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
集電体上からの水素発生を抑制し、集電体と活物質との
密着性の向上を計ることを課題とする。
集電体上からの水素発生を抑制し、集電体と活物質との
密着性の向上を計ることを課題とする。
に）課題を解決するための手段
本発明のアルカリ亜鉛蓄電池は、金属芯体に亜鉛メッキ
を施し、メッキされた亜鉛の一部を、亜鉛より酸化還元
電位が貴であり、かつ水素過電圧の大きな金属で一部イ
オン置換した集電体を亜鉛極に用いることを特徴とする
ものである。ここで前記亜鉛より酸化還元電位が貴であ
り、かつ水素（ホ）作 用 メッキされた亜鉛は純亜鉛であるので、アルカリ水溶液
中に浸すと水素発生をともなう自己放電がおきｂが、水
素過電圧の大きな金属でその一部をイオン置換させると
、メッキされた亜鉛部分からの水素発生は完全に抑えら
れる。
を施し、メッキされた亜鉛の一部を、亜鉛より酸化還元
電位が貴であり、かつ水素過電圧の大きな金属で一部イ
オン置換した集電体を亜鉛極に用いることを特徴とする
ものである。ここで前記亜鉛より酸化還元電位が貴であ
り、かつ水素（ホ）作 用 メッキされた亜鉛は純亜鉛であるので、アルカリ水溶液
中に浸すと水素発生をともなう自己放電がおきｂが、水
素過電圧の大きな金属でその一部をイオン置換させると
、メッキされた亜鉛部分からの水素発生は完全に抑えら
れる。
また充電反応により、電着する亜鉛と一部をイオン置換
され九亜鉛メッキ部分との密着性は良く活物質と集電体
との剥離は生じない。
され九亜鉛メッキ部分との密着性は良く活物質と集電体
との剥離は生じない。
これらの理由により、長期充電放置を行なっても、特性
低下のない亜鉛極が得られる。
低下のない亜鉛極が得られる。
集電体からの水素発生を抑えるという観点からは、亜鉛
と水素過電圧の大きい金属の共析メッキを施こすという
方法においても、同様の効果は得られるが、水素過電圧
の大きな金属、たとえばインジウムやタリウムと亜鉛と
の共析メッキで得られる表面は、きわめて平滑であり、
このために活物質と１１電体との密着性が低下するとい
う問題点がある。これに対し、亜鉛メッキを施こした後
に水素過電圧の大きな金属でイオン置換した集電体表面
はポーラスであり、活物質と集電体との機械的密着性も
優れているという特徴がある。
と水素過電圧の大きい金属の共析メッキを施こすという
方法においても、同様の効果は得られるが、水素過電圧
の大きな金属、たとえばインジウムやタリウムと亜鉛と
の共析メッキで得られる表面は、きわめて平滑であり、
このために活物質と１１電体との密着性が低下するとい
う問題点がある。これに対し、亜鉛メッキを施こした後
に水素過電圧の大きな金属でイオン置換した集電体表面
はポーラスであり、活物質と集電体との機械的密着性も
優れているという特徴がある。
（へ）実施例
以下に本発明の詳細な説明すふ。
まず最初に金属芯体としてのパンチングニッケル板の表
面に、厚さ３μｍの亜鉛メッキを施した。
面に、厚さ３μｍの亜鉛メッキを施した。
次にこの亜鉛メッキを施したパンチングニッケル板を、
それぞれ０．０１モルの塩化第二タリウム水溶液、Ｏ，
ＯＳモルの塩化インジウム水溶液、０゜０５モルのスズ
酸ナトリウム水溶液に浸漬させてした集電体、Ｃ：亜鉛
メッキの一部をスズで置換した集電体を得た。
それぞれ０．０１モルの塩化第二タリウム水溶液、Ｏ，
ＯＳモルの塩化インジウム水溶液、０゜０５モルのスズ
酸ナトリウム水溶液に浸漬させてした集電体、Ｃ：亜鉛
メッキの一部をスズで置換した集電体を得た。
次いで酸化亜鉛粉末８０重量部、金属亜鉛粉末１０重１
１品、添加剤としての酸化カドミウム１０重量部及び結
着剤としての耐アルカリ性撲水性のフッ素樹脂粉末５重
量部からなる混合粉末に、水を加えて混練し、フッ素樹
脂を繊維化した後圧延してシートを得、このシートを前
記集電体の両面に圧着させた、本発明に係る亜鉛極ａ％
ｂ％Ｃを得た。
１品、添加剤としての酸化カドミウム１０重量部及び結
着剤としての耐アルカリ性撲水性のフッ素樹脂粉末５重
量部からなる混合粉末に、水を加えて混練し、フッ素樹
脂を繊維化した後圧延してシートを得、このシートを前
記集電体の両面に圧着させた、本発明に係る亜鉛極ａ％
ｂ％Ｃを得た。
また比較例としてメッキを施していない集電体、インジ
ウムメッキを施した集電体、亜鉛メッキを施してイオン
置換を行なっていない集電体、亜鉛インジウム共析メッ
キを行なった集電体を用いて同様に亜鉛極を作成し、比
較亜鉛極ｄ、θ、ｆ、ｇとした。
ウムメッキを施した集電体、亜鉛メッキを施してイオン
置換を行なっていない集電体、亜鉛インジウム共析メッ
キを行なった集電体を用いて同様に亜鉛極を作成し、比
較亜鉛極ｄ、θ、ｆ、ｇとした。
これらの亜鉛極ａ−ｇ、周知の焼結式ニッケル極を組み
合わせ、円筒形のニッケル４蛇電池を、−条件につき１
０セＷずつ作成した。そしてそれぞれ本発明電池Ａ、Ｂ
％Ｃ１比較電池り、Ｅ、Ｆ、Ｇとした。次にこれらの電
池すべてについて、深［１００％の充放電サイクルを１
０サイクル行なった後、電池容量の測定を行なった。こ
の時の電池容量については、どの条件の電池もほとんど
同じてあった。
合わせ、円筒形のニッケル４蛇電池を、−条件につき１
０セＷずつ作成した。そしてそれぞれ本発明電池Ａ、Ｂ
％Ｃ１比較電池り、Ｅ、Ｆ、Ｇとした。次にこれらの電
池すべてについて、深［１００％の充放電サイクルを１
０サイクル行なった後、電池容量の測定を行なった。こ
の時の電池容量については、どの条件の電池もほとんど
同じてあった。
更にこの後電池を満充電の状態にして４０℃の温度下に
１カ月間保存し、容量残存率と漏液のセル数を調べた。
１カ月間保存し、容量残存率と漏液のセル数を調べた。
尚、サンプル数は１ｏセルずつで行った。その結果を第
１表に示す。
１表に示す。
以下余白
本発明電池Ａ、Ｂ、０の容量残存率はいずれも約６０％
で、この値は主にニッケル正極の自己放電による値と一
致する。一方、比較電池り、Ｅ、Ｆ、Ｇの容量残存率は
、この値より小さく、電池の自己放電量は亜鉛極に支配
されていることが理解される。また本発明電池Ａ、 Ｂ
％Ｃについては漏液はみられなかったが、比較電池Ｄ％
Ｅ％Ｆについては、それぞれ５セル、２セル、５セルの
漏液が観察された。これは比較電池り、Ｅ、Ｆは、自己
放電による集電体からの水素発生量が多いために、内圧
が上昇し、漏液したものと考えられる。
で、この値は主にニッケル正極の自己放電による値と一
致する。一方、比較電池り、Ｅ、Ｆ、Ｇの容量残存率は
、この値より小さく、電池の自己放電量は亜鉛極に支配
されていることが理解される。また本発明電池Ａ、 Ｂ
％Ｃについては漏液はみられなかったが、比較電池Ｄ％
Ｅ％Ｆについては、それぞれ５セル、２セル、５セルの
漏液が観察された。これは比較電池り、Ｅ、Ｆは、自己
放電による集電体からの水素発生量が多いために、内圧
が上昇し、漏液したものと考えられる。
次に、４０℃で１力月間の放置を行なった電池Ａ−Ｇに
ついて、更に１０サイクルの充放電を行ない、再度容量
を測定して、初期時の値を１００として比較した。その
結果を第２表に示す。
ついて、更に１０サイクルの充放電を行ない、再度容量
を測定して、初期時の値を１００として比較した。その
結果を第２表に示す。
以下余白
第２表
第２表の結果より、本発明電池Ａ、−，Ｃは、はとんど
初期時の電池容量と変わらないのに対し、比較電池Ｄ−
Ｇの容量は、初期時の値より低下しているのが認められ
る。これは比較電池り、Ｇの比較亜鉛極ｄ−Ｇが、高温
放置時に集電体表面から水素を発生し、これが原因とな
って集電体と活物質が一部剥離したことに起因すると考
えられる。
初期時の電池容量と変わらないのに対し、比較電池Ｄ−
Ｇの容量は、初期時の値より低下しているのが認められ
る。これは比較電池り、Ｇの比較亜鉛極ｄ−Ｇが、高温
放置時に集電体表面から水素を発生し、これが原因とな
って集電体と活物質が一部剥離したことに起因すると考
えられる。
尚、金属芯体に施された亜鉛メッキの厚みとしては３μ
ｍ以上が必要であり、これより薄いと亜鉛メッキの効果
が十分に得られなくなる。
ｍ以上が必要であり、これより薄いと亜鉛メッキの効果
が十分に得られなくなる。
（ト１ 発明の効果
本発明のアルカリ亜鉛蓄電池は、高温下に長期間放置し
ても水素発生が抑制され、電池容量の低下がなく、安定
した特性を有するものであり、その工業的価値はきわめ
て大きい。
ても水素発生が抑制され、電池容量の低下がなく、安定
した特性を有するものであり、その工業的価値はきわめ
て大きい。
Claims (1)
- （１）金属芯体に亜鉛メッキを施し、メッキされた亜鉛
の一部を、亜鉛より酸化還元電位が貴であり、かつ水素
過電圧の大きな金属で一部イオン置換した集電体を亜鉛
極に用いることを特徴とするアルカリ亜鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63150551A JP2589150B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63150551A JP2589150B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01319261A true JPH01319261A (ja) | 1989-12-25 |
| JP2589150B2 JP2589150B2 (ja) | 1997-03-12 |
Family
ID=15499349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63150551A Expired - Fee Related JP2589150B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2589150B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998028805A1 (en) * | 1996-12-23 | 1998-07-02 | Aer Energy Resources, Inc. | Mercury-free zinc anode for electrochemical cell and method for making same |
| KR20090109550A (ko) * | 2007-02-12 | 2009-10-20 | 파워지닉스 시스템즈, 인코포레이티드 | 금속성 아연-기반의 집전기 |
| JP2015525832A (ja) * | 2012-07-19 | 2015-09-07 | ベクター コロージョン テクノロジーズ エルティーディー． | 犠牲陽極を使用する腐食防止 |
| CN114864950A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-08-05 | 山东合泰新能源有限公司 | 一种电极集流体及其制备方法和锌镍电池 |
-
1988
- 1988-06-17 JP JP63150551A patent/JP2589150B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998028805A1 (en) * | 1996-12-23 | 1998-07-02 | Aer Energy Resources, Inc. | Mercury-free zinc anode for electrochemical cell and method for making same |
| US6221530B1 (en) | 1996-12-23 | 2001-04-24 | Aer Energy Resources, Inc. | Mercury-free zinc anode for electromechanical cell and method for making same |
| KR20090109550A (ko) * | 2007-02-12 | 2009-10-20 | 파워지닉스 시스템즈, 인코포레이티드 | 금속성 아연-기반의 집전기 |
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