JPH0224963A - アルカリ蓄電池及びその亜鉛極 - 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 本発明は、ニッケル唖鉛蓄を池や、銀−亜鉛蓄電池など
に用いられる一活物質として亜鉛を使用するアルカリ蓄
１！池用亜鉛極及びその亜鉛極を備えたアルカリ蓄電池
に関するものである。

（ｒ：４　　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が
あり、このような亜鉛を有してなるアルカリ亜鉛層′亀
池は、高エネルギー密度であって作動電圧が高い等の特
徴があるので、新型汎用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ｔｍでは、充放電サ
イクルを繰り返すと、負極活物質形状が変化するために
＊池容竜か低下する。活物質の形状変形が進行しても負
極容ｔ’を維持させるためには、負極活物質中に放電リ
ザーブとしての金属亜鉛を含有させておくのが効果的で
ある。そこで負極活物質中に放電リザーブとしての金属
亜鉛を含有させておく方法が、特開昭５９−４２７７５
号公報に開示されている。すなわち、ここではインジウ
ム等の添加１！ｉ１ｊと、平均粒径ｌ〜６μｍｌ有する
金属亜鉛粉末と、平均粒径０．１〜０．５μｍｉ有する
酸化亜鉛粉末からなる亜鉛極が示されている。

この方法によると、添７１０剤により、水素発生や樹枝
状結晶の生長を抑え、また酸化亜鉛粉末と金属亜鉛粉末
の混合度も高く、優れたサイクル特性を有する亜鉛極が
得られる。

ところが細かい金属亜鉛粉末を用いると、活物質マトリ
ックスの電子伝導度が高くなりすぎ、電極表面での反応
が支配的になる０その結果、充分低い電流値での充電で
は問題にならないが、サイクルが進まないうちに急速光
［を行なうと、電極表面に反応が集中するため、活物質
と集電体との密着性が悪くなり、また亜鉛極表面の高密
度化が進行して電池特性が低下するという問題がある、
この問題は低い電流値で予備的に充放ｔを行なうことに
より解決できるが、その操作を必要とすることがまた新
たな問題となる。

以上の理由より急速充電に耐えられる亜鉛極という観点
からは、添加剤と、酸化亜鉛粉末と、比較的粒径の大き
な金属亜鉛粉末で、亜鉛極を構成する必要があるりしか
しながら金属亜鉛粉末が充分大きいと、金属亜鉛粉末ど
うしの接触が悪ぐなｐ、その結果活物質マしＩＪフクス
の電子伝導度はそれほど大きくならない。このために、
サイクル初期から急速充電を行っても、集電体と活物質
のｑＭ着面部分から反応が進行し、従来のように活物質
のはく離や亜鉛極表面の高密度化は生じなくなる０ ｅｉ発明が解決しようとする課題 ところが粒径の大きな金属亜鉛粉末は、樹枝状結晶１長
の核となりやすく、’ａｍ内内部矧絡がおこりやすいと
いう問題がある。そこで特開昭５３−８５３４９号公報
に開示されているように、金属亜鉛ヲインジウム、鉛、
スズ、カドミウム、タリウム等との合金にする方法があ
る。しかしこれらの方法においても一樹枝状結晶の生長
を十分に抑えることはできない。

そこでＸ＠明は、前記間要点に鑑みてなされたものであ
って、急速充電という過酷な条件下であっても、十分に
樹枝状亜鉛生長が抑制されたアルカリ蓄電池用亜鉛極及
びサイクル特性に浸れたアルカリ蓄電池全提倶しようと
するものである◎（ロ）課題を解決するだめの手段 本発明のアルカリ蓄電池用亜鉛極は、少なくとモインジ
ウムあるいはタリウムの１種で表面を置換した平均粒径
１０μｍ以上の金属亜鉛と、平均粒径】μｍ以下の酸化
亜鉛とからなることを特徴とするものである。

又、本発明のアルカリ＠を池は、少なくともインジウム
あるいはタリウムの１種で、表面を置換した平均粒径１
０μｍ以上の金属亜鉛及び平均粒径１μｍ以下の酸化亜
鉛とからなる亜鉛極と、正他と、アルカリ電解液とを備
えたこと全特徴とする。

（ホ）作　用 金属亜鉛表面上にインジウム、タリウムの少なくともど
ちらか一万の金属が存在すると、この表面上に金ＦＡ亜
鉛が電着する反応の過電圧（電荷移動抵抗）が増大する
ｎこの作用により亜鉛極において電着が均一となり、樹
枝状亜鉛の生長が抑制される。

金属亜鉛と、インジウムま九はタリウムを溶融させて得
る合金粉末については−インジウムやタリウムは粉末の
バルク中に存在し、粉末表面には多く存在しないため、
上記作用効果は本発明と比較すると、極めて小さいっ このように表面をインジウムやタリウムで置換した金属
亜鉛粉末は、樹枝状結晶が生長しにくいために−大きな
金属亜鉛粉末を用いることが可能である。、ｌまた活物
質マトリ、シクスの１子伝導ばか大きくなりすぎること
はない、このために、サイクル初期からの急速充電に対
しても、特性低下の少ない亜鉛極が得られ、かかる亜鉛
極を用いたアルカリ蓄電池のサイクル特性の向上が計ら
れる。

（へ）実施例 （実施例１．） 平均粒径２０μｍの金属亜鉛粒子音、０．１・そルの塩
化インジウム溶液の中に２時間浸漬させた後。

ろ過した。ｌ続いて０１モルの水酸化す）　ＩＩウム溶
液に浸渭畜せて水洗し、乾慄させて、インジウムを表面
に付加した金属亜鉛粉末全得た。この時のインジウムの
付７１［１（置換ンｔは、金属亜鉛粉末の重量に対し、
０．５９６程度であったり次に平均粒径２０μｍの金属
亜鉛粒子を０．０３モルの塩化タリウム溶液の中に２時
間浸漬させた後、ろ過し、以下同様Ｋ　Ｏ，１モルの水
酸化ナトリウム溶液に浸漬させて水洗し一乾燥させてタ
リウムを付加した金属亜鉛粉末を得た□この時のタリウ
ムの付加量は、金属亜鉛粉末の重量に対し０．５％程度
であっ念。

また平均粒径２０μｍの金属亜鉛粒子全一０．０３モル
のｔＨｅタリウムの溶液の中に２時間浸漬させた後、更
に０．１モルの塩化インジウムの溶液中に２時間浸漬さ
せ、以下同様の操作を行なって、インジウム及びタリウ
ムをそれぞれ０．５９１６スつ付加した金属亜鉛粉末を
得九−更に同様にしてインジウム、タリウム及び鉛を付
加した金属亜鉛粉末を得たり これらそれぞれの金属亜鉛粉末と、酸化亜鉛と、添加剤
としての水酸化インジウムを、３０：６８；２の割合で
混合し、ＰＴＦＥディスバージョンと水を加えて混１ｔ
ｉ’ｒ行なってペーストｉ作成した。

このベース＋−１集電体に圧着させて、亜鉛極を得た。

尚、ここで用いた酸化亜鉛の平均粒径は１μｍ以下であ
って、通常この程度のものが用いられるｎインジウムを
置換、付加した金属亜鉛を用いた亜鉛極を、本発明亜鉛
極Ａ、タリウムを置換、付加した金属亜鉛を用いた亜鉛
極ｆｆｉ′Ｘ＠明亜鉛［８、インジウム及びタリウム全
置換、付加した金属亜鉛音用いた亜鉛極全本発明亜鉛極
Ｃ、インジウム、タリウム及び鉛ｆｔ置換、付加した金
属亜鉛音用いた亜鉛極を本発明亜鉛極りとしたりまたイ
ンジウムもタリウムも付加していない平均粒径２０μｍ
の金属亜鉛音用いた亜鉛極上、比較例の亜鉛極Ｅとした
。

これらの亜鉛極と焼結式二つケル極とを組み合わせて、
円筒密閉型のニッケル亜鉛電池をそれぞれＩＯセルずつ
作成した。そして、それぞれ本発明＠ａａ、ｌ）、Ｃ，
ｄ、及び比較を池ｅとした０次にこれらの電池ａ〜θ？
用いて、充放電サイクル試験を行なった。充放電条件は
、ＩＣの電流で充ｔｅｘ２ｏ９６行ない、その後ただち
にＩＣの電流で放ｔを１００％行なうという急速充放電
サイクルを繰り返し、−容量が初期電池容量の６０９６
以下になったところをサイクル寿命と定めるものである
。

上記各条件の亜鉛極Ａ−Ｅｔ−用いた、電池ａ〜θのサ
イクル寿命を第１表に示した。

第　１　表 第１表に示した窪＋Ｃ２本発明電池ａ−ｄは、全て３０
０サイクル以上のサイクル寿命が得られているが、比較
電池ｅのサイクル寿命は５５サイクルと蓮端に炉かい□
これは、インジウムまたＩｄｙリウム付加を行なわない
比較的粒径の大きな金属亜鉛音用いているために、この
金属亜鉛が核となり、樹枝状の結晶が生長し、内部雪路
を生じたものと考えられる。

（５ｊ！施例２．） 次に一平均粒径２μｍ、５μｍ、１０μｍ、２Ｑμｍ、
５０μｍ、ＬＯＯｊＪｍ、２（１０ａｍの合図にインジ
ウム及びタリウム？、それぞれ０．５％以上付加させた
金属亜鉛粉末を得た。

以下同様の方法で、亜鉛極及び試験電池を作成し、また
前記実施例１と同様の条件でサイクル試験を行なった□
そしてそのサイクル寿命から、インジウム及びタリウム
全付加させた金属亜鉛粉末の粒径の評価を行なった。そ
の結果金、第１図に示し念。

第１図の結果より、急速充電の試験においても、優れた
特性を示す金属亜鉛粉末の平均粒径は、１０μｍ以上で
あることがわかる。また金桟亜ｆＥ！表面にインジウム
及びタリウム全付加した金属亜鉛粉末であれば、２００
μｍという大きな粒径全有する粒子であっても樹枝状結
晶の生長が抑えられるためＫｉれた特性が得られている
。

（ト）　発明の効果 本発明によれば、急速充放電サイクルという過酷な条件
下であっても、亜鉛極からの樹枝状亜鉛の生長が抑制で
き、サイクル特性に優れたアルカリ蓄電池を提供しうる
ので、その工業的価値は極めて大きい・

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明に係る亜鉛極を構成する金属亜鉛粉末
の平均粒径と、！池のサイクル寿命との関係を示す図で
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくともインジウムあるいはタリウムの１種で
   、表面を置換した平均粒径１０μｍ以上の金属亜鉛と、
   平均粒径１μｍ以下の酸化亜鉛とからなるアルカリ蓄電
   池用亜鉛極。
2. （２）少なくともインジウムあるいはタリウムの１種で
   、表面を置換した平均粒径１０μｍ以上の金属亜鉛及び
   平均粒径１μｍ以下の酸化亜鉛とからなる亜鉛極と、正
   極と、アルカリ電解液とを備えたアルカリ蓄電池。