电极单元包及使用了该电极单元包的锌二次电池制造技术

技术编号:19563068 阅读:39 留言:0更新日期:2018-11-25 00:52
本发明专利技术是一种使用于密封型锌二次电池的电极单元包,该电极单元包包括:隔板结构体,其包含具有氢氧化物离子传导性但不具有透水性的隔板;对置部件,其以能够形成出内部空间的方式被液密性地密封接合于隔板结构体,并与隔板结构体一起构成上部开放的不透水性壳体;以及电极,其为负极或正极,该电极被收纳在不透水性壳体的内部空间,并且所述负极包含锌和/或氧化锌。根据本发明专利技术,能够以在使密封接合部位较少的同时处理性更加优异、制作更加简便且对层叠电池的组装更加有利的电极单元包的形态,来提供正负极间通过氢氧化物离子传导性隔板而可靠地被分隔开的电极内置零件。

Electrode cell package and zinc secondary battery using the electrode cell package

The present invention is an electrode unit package for sealed zinc secondary batteries. The electrode unit package includes a separator structure, which contains a separator with hydroxide ion conductivity but no water permeability, and an opposite component which is sealed and joined to the separator structure in a liquid-tightly manner in which an internal space can be formed. An upper open impermeable shell is formed together with a partition structure, and an electrode, which is a negative or positive electrode, is incorporated into the inner space of the impermeable shell, and the negative electrode contains zinc and/or zinc oxide. According to the present invention, the inner parts of the electrodes which are reliably separated between the positive and negative electrodes through the hydroxide ion conductive separator can be provided by means of the morphology of the electrode unit pack, which makes the sealing joint less, the processing more excellent, the fabrication more convenient and the assembly of the stacked battery more advantageous.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电极单元包及使用了该电极单元包的锌二次电池
本专利技术涉及电极单元包及使用了该电极单元包的锌二次电池。
技术介绍
虽然一直以来都在开发及研究镍锌二次电池等锌二次电池,但是尚未实用化。这是因为存在如下问题:充电时构成负极的锌生成被称为枝晶的树枝状结晶,该枝晶刺破隔板,与正极发生短路。因此,对于镍锌二次电池等锌二次电池,强烈希望开发出防止锌枝晶导致的短路的技术。为了应对这样的问题和要求,提出了使用氢氧化物离子传导性陶瓷隔板的电池。例如在专利文献1(国际公开第2013/118561号)中,公开了:在镍锌二次电池中,为了防止锌枝晶导致的短路的目的,将包含氢氧化物离子传导性的无机固体电解质体的隔板设置在正极及负极之间的内容,作为无机固体电解质体,使用基本组成为通式:M2+1-xM3+x(OH)2An-x/n·mH2O(式中,M2+是至少一种以上的2价阳离子,M3+是至少一种以上的3价阳离子,An-是n价的阴离子,n是1以上的整数,x是0.1~0.4)的层状双氢氧化物(LDH)。另外,专利文献2(国际公开第2015/098610号)公开了:具有多孔质基材、以及包含有层状双氢氧化物的功能层的、含有层状双氢氧化物的复合材料,并记载了功能层不具有透水性。另一方面,为了得到高电压及大电流,广泛采用将多个单电池组合而制作的层叠电池。层叠电池的构成为:多个单电池串联或并联连接而得到的层叠体被收纳在一个电池容器内。现有技术文献专利文献专利文献1:国际公开第2013/118561号专利文献2:国际公开第2015/098610号
技术实现思路
本申请人率先成功开发出了具有氢氧化物离子传导性、但高度致密化成不具有透水性的程度的陶瓷隔板(无机固体电解质隔板)。另外,还成功地将这样的陶瓷隔板形成在多孔质基材上。在使用这样的隔板(或者附带有多孔质基材的隔板)构成镍锌电池等二次电池的情况下,能够防止锌枝晶所导致的短路等。并且,为了最大限度地发挥该效果,希望通过氢氧化物离子传导性陶瓷隔板而将电池容器内可靠地分隔出正极侧和负极侧。特别是,为了确保该构成,并且,得到高电压及大电流,只要能够将多个单电池组合而容易地组装层叠电池即可。另一方面,为了构成密封型的镍锌电池,希望能够可靠地分隔出正极侧和负极侧,并能确保所期望的密封性。为此,必须可靠地进行粘接部位的密封,电池构成、制造工序容易变得复杂。这种电池构成、制造工序的复杂化在构成层叠电池的情况下会变得比较显著。这是因为:需要针对构成层叠电池的多个单电池的每一个实施用于确保密封性的密封。为了应对上述课题,本专利技术的申请人将镍锌电池的单电池(单元电池)的层叠体收纳于柔性膜制的上部开放的柔性袋体中,并且利用包括氢氧化物离子传导性隔板在内的隔板结构体而划分出正极室和负极室,从而成功地制作出了:正负极间通过氢氧化物离子传导性隔板而可靠地被分隔开的单电池(单元电池)的层叠体。由此能够以处理性优异、制作简便且对层叠电池的组装极其有利的柔性单元包(单元包)的形态来提供单电池的层叠体。另外,通过将所希望个数的单元包收纳在密封容器内,能够极其简单地组装密封型镍锌电池而作为所希望层数的层叠电池。然而,该构成的层叠电池有时会因为经过了通过热封等对多张柔性膜进行密封接合的工序而发生膜破损,另外,膜层叠张数一旦较多,在通过热封等进行密封接合时,有时会有未密封部分,结果,会招致产品成品率降低。因此,希望是密封接合部位尽可能少的构成的电极内置零件。本专利技术的专利技术人最近发现了:使用包括氢氧化物离子传导性隔板在内的隔板结构体和对置部件来构成上部开放的不透水性壳体,并且在该壳体内收纳锌二次电池用的正极或负极,由此,能够以在使密封接合部位较少的同时处理性更加优异、制作更加简便且对层叠电池的组装更加有利的柔性单元包的形态,来提供正负极间通过氢氧化物离子传导性隔板而可靠地被分隔开的电极内置零件。另外,还发现了:通过将所希望个数的电极单元包以与对置电极交替的方式配置在密封容器内,能够极其简单地组装密封型锌二次电池而作为所希望的层数的层叠电池。特别是,在作为层叠电池的情况下,不需要层叠多张柔性膜,并且不是将对置电极(例如正极)的收纳区域(例如正极室)进行相互隔离而是作为共通化的收纳区域,由此能够以极其容易制作的被大幅简化的构成来提供层叠电池。因此,本专利技术的目的在于:以在使密封接合部位较少的同时处理性更加优异、制作更加简便且对层叠电池的组装更加有利的电极单元包的形态,来提供正负极间通过氢氧化物离子传导性隔板而可靠地被分隔开的电极内置零件。另外,本专利技术的另一目的在于:能够极其简单地组装成所希望层数的层叠电池的密封型锌二次电池。根据本专利技术的一个方案,提供一种使用于密封型锌二次电池的电极单元包,其包括:隔板结构体,其包含具有氢氧化物离子传导性但不具有透水性的隔板;对置部件,其以能够形成出内部空间的方式被液密性地密封接合于所述隔板结构体,并与所述隔板结构体一起构成上部开放的不透水性壳体;以及电极,其为负极或正极,该电极被收纳在所述不透水性壳体的所述内部空间,并且所述负极包含锌和/或氧化锌。根据本专利技术的另一个方案,提供一种锌二次电池,所述锌二次电池包括:密封容器、以上部开放的状态被收纳在所述密封容器内的1个以上的上述电极单元包、被收纳在所述电极单元包内且浸渍所述电极的含有碱金属氢氧化物水溶液的第一电解液、与所述电极单元包的所述隔板结构体相对置配置的作为正极或者含有锌和/或氧化锌的负极的1个以上对置电极、以及被收纳在所述密封容器内且浸渍所述对置电极的含有碱金属氢氧化物水溶液的第二电解液,所述第一电解液和所述第二电解液借助所述电极单元包而以液体相互不连通的方式被隔离开。附图说明图1A是本专利技术一个方案的电极单元包的剖面示意图。图1B是具有图1A所示的电极单元包的镍锌电池的剖面示意图。图2A是本专利技术的其他方案的电极单元包的剖面示意图。图2B是具有图2A所示的电极单元包的镍锌电池的剖面示意图。图3A是本专利技术的另一个方案的电极单元包的剖面示意图。图3B是具有图2A所示的电极单元包的镍锌电池的剖面示意图。图4是表示附带有多孔质基材的隔板的一个方案的剖面示意图。图5是表示附带有多孔质基材的隔板的另一个方案的剖面示意图。图6是表示层状双氢氧化物(LDH)板状粒子的示意图。图7是例1中制作的氧化铝制多孔质基材的表面的SEM图像。图8是例1中针对试样的结晶相得到的XRD图谱。图9是表示例1中观察到的膜试样的表面微结构的SEM图像。图10是例1中观察到的复合材料试样的研磨截面微结构的SEM图像。图11A是例1中所使用的致密性判别测定体系的分解立体图。图11B是例1中所使用的致密性判别测定体系的剖面示意图。图12A是例1的致密性判定试验II中所使用的测定用密封容器的分解立体图。图12B是例1的致密性判定试验II中所使用的测定体系的剖面示意图。图13A是示意性地表示例2中所制作的隔板结构体的各构成部件的位置关系的俯视图。图13B是表示例2中所制作的隔板结构体的制作顺序的工序图。图14是例2中所制作的隔板结构体的照片。图15是拍摄例2中所制作的热封接合前的层叠物而得到的照片。图16是拍摄例2中所制作的热封接合后的层叠物而得到的照片。图17是拍摄例2中所制作的层压型镍锌电池单元包而得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电极单元包,是使用于密封型锌二次电池的电极单元包,其中,所述电极单元包包括:隔板结构体,所述隔板结构体包含具有氢氧化物离子传导性但不具有透水性的隔板;对置部件,所述对置部件以能够形成出内部空间的方式被液密性地密封接合于所述隔板结构体,并与所述隔板结构体一起构成上部开放的不透水性壳体;以及电极,所述电极为负极或正极,该电极被收纳在所述不透水性壳体的所述内部空间,并且所述负极包含锌和/或氧化锌。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.16 JP 2015-2238001.一种电极单元包,是使用于密封型锌二次电池的电极单元包,其中,所述电极单元包包括:隔板结构体,所述隔板结构体包含具有氢氧化物离子传导性但不具有透水性的隔板;对置部件,所述对置部件以能够形成出内部空间的方式被液密性地密封接合于所述隔板结构体,并与所述隔板结构体一起构成上部开放的不透水性壳体;以及电极,所述电极为负极或正极,该电极被收纳在所述不透水性壳体的所述内部空间,并且所述负极包含锌和/或氧化锌。2.根据权利要求1所述的电极单元包,其中,所述隔板结构体沿着所述隔板的外周缘而具有框架,所述对置部件的外周缘和所述隔板结构体除了上端部以外,借助所述框架而被液密性地粘接起来。3.根据权利要求1或2所述的电极单元包,其中,所述对置部件为柔性膜。4.根据权利要求3所述的电极单元包,其中,所述柔性膜为树脂膜。5.根据权利要求1或2所述的电极单元包,其中,所述对置部件为刚性板。6.根据权利要求5所述的电极单元包,其中,所述刚性板包含树脂制的板。7.根据权利要求1或2所述的电极单元包,其中,所述对置部件也包含有隔板结构体,且该隔板结构体包含:具有氢氧化物离子传导性但不具有透水性的隔板。8.根据权利要求7所述的电极单元包,其中,没有构成所述对置部件的所述隔板结构体、和构成所述对置部件的所述隔板结构体这两方沿着所述隔板的外周缘而分别具备框架,构成所述对置部件的所述框架、和没有构成所述对置部件的所述框架被液密性地密封接合。9.根据权利要求8所述的电极单元包,其中,所述框架是树脂制的框架。10.根据权利要求1~9中的任意一项所述的电极单元包,其中,在所述电极和所述隔板之间还设置有多孔质片。11.根据权利要求1~10中的任意一项所述的电极单元包,其中,所述隔板为:包含无机固体电解质体的陶瓷隔板。12.根据权利要求11所述的电极单元包,其中,所述无机固体电解质体包含:具有下述通式的基本组成的层状双氢氧化物,该通式:M2+1-xM3+x(OH)2An-x/n·mH2O式中,M2+为2价的阳离子,M3+为3价的阳离子,An-为n价的阴离子,n为1以上的整数,x为0.1~0.4,m为0以上。13.根据权利要求11或12所述的电极单元包,其中,所述隔板结构体还在所述隔板的单面或两面设置有多孔质基材,并且,所述无机固体电...

【专利技术属性】
技术研发人员:权田裕一山田直仁鬼头贤信
申请(专利权)人:日本碍子株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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