JPH079807B2 - アルカリ蓄電池用亜鉛極 - Google Patents
アルカリ蓄電池用亜鉛極Info
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- JPH079807B2 JPH079807B2 JP61304406A JP30440686A JPH079807B2 JP H079807 B2 JPH079807 B2 JP H079807B2 JP 61304406 A JP61304406 A JP 61304406A JP 30440686 A JP30440686 A JP 30440686A JP H079807 B2 JPH079807 B2 JP H079807B2
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- Japan
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- zinc
- electrode
- thallium
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- battery
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- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/42—Alloys based on zinc
-
- 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
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明はニッケル−亜鉛蓄電池や、銀−亜鉛蓄電池など
に用いられる活物質として亜鉛を使用するアルカリ蓄電
池用亜鉛極に関するものである。
に用いられる活物質として亜鉛を使用するアルカリ蓄電
池用亜鉛極に関するものである。
（ロ） 従来の技術 負極活物質として用いられる亜鉛は単位重量当りのエネ
ルギー密度が大きく、且安価であるという利点があり、
このような亜鉛極を有してなるアルカリ亜鉛蓄電池は高
エネルギー密度で作動電圧が高い等の特徴のある電池と
しての期待が大きい。
ルギー密度が大きく、且安価であるという利点があり、
このような亜鉛極を有してなるアルカリ亜鉛蓄電池は高
エネルギー密度で作動電圧が高い等の特徴のある電池と
しての期待が大きい。
ところが、この種のアルカリ亜鉛蓄電池では、放電時に
亜鉛が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樹枝状に電析し生長するの
で、充放電の繰返しによりこの電析亜鉛がセパレータを
貫通し正極に接触して電池内内部短絡を引き起こした
り、あるいは亜鉛極表面が高密度化して電池放電容量が
低下する結果、電池のサイクル寿命が非常に短いという
欠点がある。
亜鉛が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樹枝状に電析し生長するの
で、充放電の繰返しによりこの電析亜鉛がセパレータを
貫通し正極に接触して電池内内部短絡を引き起こした
り、あるいは亜鉛極表面が高密度化して電池放電容量が
低下する結果、電池のサイクル寿命が非常に短いという
欠点がある。
この欠点に対処し、電池のサイクル特性を改善する従来
技術として例えば特開昭59−189562号公報にはタリウム
の酸化物または水酸化物と、インジウムの酸化物または
水酸化物を亜鉛活物質に対し総量１〜15重量％添加、含
有させるとサイクル特性の大幅な向上が得られることが
開示されている。しかしながら、これらを単に添加する
のみでは樹枝状亜鉛の生長を有効に阻止することができ
ず、その効果を十分に発揮することができない。これ
は、これらの添加物が還元されて、サイクル数が進行す
るに従い金属亜鉛表面を覆うものの、充放電サイクルの
初期においては、これら添加物が金属亜鉛表面を覆って
おらず、この時に樹枝状亜鉛生成の核となるような金属
亜鉛が一旦出現すると、サイクル数が進行するに従い前
記添加物があったとしても、樹枝状亜鉛生長が有効に阻
止できないためである。また、前記添加物が金属亜鉛表
面を覆うのは、充放電サイクルを数10回程度繰り返した
後であり、この時点では樹枝状亜鉛生成の核となるよう
な金属亜鉛がすでに出現している。更に樹枝状亜鉛の生
成は急速充電時及び過充電時に特に顕著となる。
技術として例えば特開昭59−189562号公報にはタリウム
の酸化物または水酸化物と、インジウムの酸化物または
水酸化物を亜鉛活物質に対し総量１〜15重量％添加、含
有させるとサイクル特性の大幅な向上が得られることが
開示されている。しかしながら、これらを単に添加する
のみでは樹枝状亜鉛の生長を有効に阻止することができ
ず、その効果を十分に発揮することができない。これ
は、これらの添加物が還元されて、サイクル数が進行す
るに従い金属亜鉛表面を覆うものの、充放電サイクルの
初期においては、これら添加物が金属亜鉛表面を覆って
おらず、この時に樹枝状亜鉛生成の核となるような金属
亜鉛が一旦出現すると、サイクル数が進行するに従い前
記添加物があったとしても、樹枝状亜鉛生長が有効に阻
止できないためである。また、前記添加物が金属亜鉛表
面を覆うのは、充放電サイクルを数10回程度繰り返した
後であり、この時点では樹枝状亜鉛生成の核となるよう
な金属亜鉛がすでに出現している。更に樹枝状亜鉛の生
成は急速充電時及び過充電時に特に顕著となる。
（ハ） 発明が解決しようとする問題点 本発明は前記問題点に鑑みなされたものであって、亜鉛
極における充放電サイクル初期の金属亜鉛粒子からの樹
枝状亜鉛発生を抑制し、サイクル特性のすぐれたアルカ
リ蓄電池を提供しようとするものである。
極における充放電サイクル初期の金属亜鉛粒子からの樹
枝状亜鉛発生を抑制し、サイクル特性のすぐれたアルカ
リ蓄電池を提供しようとするものである。
（ニ） 問題点を解決するための手段 本発明は、酸化亜鉛と金属亜鉛とを主活物質とする亜鉛
極において、前記金属亜鉛をタリウムあるいは酸化タリ
ウムで覆ったことを特徴とするものである。
極において、前記金属亜鉛をタリウムあるいは酸化タリ
ウムで覆ったことを特徴とするものである。
（ホ） 作用 急速充電時あるいは過充電時の亜鉛極の電極電位は通常
の充電時よりも卑側にシフトし、亜鉛酸イオンが還元さ
れて金属亜鉛上に電着する反応がおこりやすくなる。す
なわち急速充電時あるいは過充電時の亜鉛極における電
極反応は、酸化亜鉛が還元される反応と、亜鉛酸イオン
が還元されて金属亜鉛上に電着する反応との競争反応と
なる。ところが金属亜鉛表面をタリウムあるいは酸化タ
リウムで覆っておくと電着反応の過電圧が増大し、酸化
亜鉛の還元だけが優先的におこるようになる。したがっ
てサイクル初期に急速充電や過充電を行っても、亜鉛極
からの樹枝状亜鉛生長を有効に阻止でき電池内内部短絡
を抑制しうる。
の充電時よりも卑側にシフトし、亜鉛酸イオンが還元さ
れて金属亜鉛上に電着する反応がおこりやすくなる。す
なわち急速充電時あるいは過充電時の亜鉛極における電
極反応は、酸化亜鉛が還元される反応と、亜鉛酸イオン
が還元されて金属亜鉛上に電着する反応との競争反応と
なる。ところが金属亜鉛表面をタリウムあるいは酸化タ
リウムで覆っておくと電着反応の過電圧が増大し、酸化
亜鉛の還元だけが優先的におこるようになる。したがっ
てサイクル初期に急速充電や過充電を行っても、亜鉛極
からの樹枝状亜鉛生長を有効に阻止でき電池内内部短絡
を抑制しうる。
（ヘ） 実施例 ３規定の水酸化ナトリウム水溶液１に亜鉛粉末500gを
添加し、30分間浸漬した後ろ過し、500mlの純水で10回
水洗しした。この亜鉛粉末を2.0％の硝酸第１タリウム
水溶液500mlに投入し、撹拌し、ろ過後、水洗し、70℃
で乾燥させ、タリウムにより表面を覆われた金属亜鉛を
作成した。尚、この時のタリウム被膜の重量は金属亜鉛
に対して１重量％であった。次に、この金属亜鉛15重量
部と酸化亜鉛100重量部、及び水素過電圧を上げるため
の酸化水銀２重量部とを粉体混合した後、水とポリテト
ラフルオロエチレン（PTFE）を添加、混練し、ペースト
を得、集電体上に圧着して亜鉛極とした。この本発明亜
鉛極と焼結式ニッケル極とを組み合わせて、円筒密閉型
の公称容量700mAhの本発明に係るニッケル−亜鉛電池Ａ
を10セル作成した。
添加し、30分間浸漬した後ろ過し、500mlの純水で10回
水洗しした。この亜鉛粉末を2.0％の硝酸第１タリウム
水溶液500mlに投入し、撹拌し、ろ過後、水洗し、70℃
で乾燥させ、タリウムにより表面を覆われた金属亜鉛を
作成した。尚、この時のタリウム被膜の重量は金属亜鉛
に対して１重量％であった。次に、この金属亜鉛15重量
部と酸化亜鉛100重量部、及び水素過電圧を上げるため
の酸化水銀２重量部とを粉体混合した後、水とポリテト
ラフルオロエチレン（PTFE）を添加、混練し、ペースト
を得、集電体上に圧着して亜鉛極とした。この本発明亜
鉛極と焼結式ニッケル極とを組み合わせて、円筒密閉型
の公称容量700mAhの本発明に係るニッケル−亜鉛電池Ａ
を10セル作成した。
また比較用電池として、金属亜鉛表面をタリウム処理し
ていない金属亜鉛を用い酸化タリウムを２重量部添加し
た以外は、本発明亜鉛極と同様の亜鉛極を得、比較電池
Ｂを同様にして10セル作成した。
ていない金属亜鉛を用い酸化タリウムを２重量部添加し
た以外は、本発明亜鉛極と同様の亜鉛極を得、比較電池
Ｂを同様にして10セル作成した。
次にこれらの電池を用い、充電を1cの電流で150％、放
電を1cの電流で100％行い、電池容量が500mAh（終止電
圧1.0V）以下になったところを電池寿命とするサイクル
条件にて、充放電サイクルテストを行った。この結果を
図に示す。
電を1cの電流で100％行い、電池容量が500mAh（終止電
圧1.0V）以下になったところを電池寿命とするサイクル
条件にて、充放電サイクルテストを行った。この結果を
図に示す。
図の結果より、本発明電池Ａが優れていることがわか
る。これは、樹枝状亜鉛発生の核となる金属亜鉛粒子表
面をタリウムにより覆っているので、サイクル数が進行
しても、樹枝状亜鉛の生長を有効に抑制していることに
基づくものである。
る。これは、樹枝状亜鉛発生の核となる金属亜鉛粒子表
面をタリウムにより覆っているので、サイクル数が進行
しても、樹枝状亜鉛の生長を有効に抑制していることに
基づくものである。
尚、タリウム被膜の量としては金属亜鉛重量に対して0.
5〜2.0重量％とするのが好ましいことが実験によって確
認された。
5〜2.0重量％とするのが好ましいことが実験によって確
認された。
また実施例においては金属亜鉛粒子表面を金属タリウム
で覆うものを開示したが、酸化タリウムで覆っても同様
の効果がある。
で覆うものを開示したが、酸化タリウムで覆っても同様
の効果がある。
（ト） 発明の効果 本発明のアルカリ蓄電池用亜鉛極は、添加せる金属亜鉛
粒子の表面をタリウムあるい酸化タリウムで覆うことに
より効果的に樹枝状亜鉛生長を抑制しうるので、かかる
亜鉛極を用いたアルカリ蓄電池はサイクル特性において
きわめて優れたものであり、その工業的価値は大きい。
粒子の表面をタリウムあるい酸化タリウムで覆うことに
より効果的に樹枝状亜鉛生長を抑制しうるので、かかる
亜鉛極を用いたアルカリ蓄電池はサイクル特性において
きわめて優れたものであり、その工業的価値は大きい。
図は電池のサイクル特性比較図である。 Ａ……本発明電池、Ｂ……比較電池。
Claims (1)
- 【請求項１】酸化亜鉛と金属亜鉛とを主活物質として用
いるものにおいて、前記金属亜鉛をタリウムあるいは酸
化タリウムで覆ったことを特徴とするアルカリ蓄電池用
亜鉛極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61304406A JPH079807B2 (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | アルカリ蓄電池用亜鉛極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61304406A JPH079807B2 (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | アルカリ蓄電池用亜鉛極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63158750A JPS63158750A (ja) | 1988-07-01 |
| JPH079807B2 true JPH079807B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=17932625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61304406A Expired - Lifetime JPH079807B2 (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | アルカリ蓄電池用亜鉛極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079807B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101431901B1 (ko) * | 2011-09-02 | 2014-08-26 | 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 | 알칼리 2차 전지 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0224963A (ja) * | 1988-07-13 | 1990-01-26 | Sanyo Electric Co Ltd | アルカリ蓄電池及びその亜鉛極 |
-
1986
- 1986-12-19 JP JP61304406A patent/JPH079807B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101431901B1 (ko) * | 2011-09-02 | 2014-08-26 | 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 | 알칼리 2차 전지 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63158750A (ja) | 1988-07-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |