镍锌电池制造技术

本发明专利技术提供一种高可靠性的镍锌电池，其使用了具有氢氧化物离子传导性但不具有透水性的隔板。本发明专利技术的镍锌电池包含：含有氢氧化镍及/或羟基氧化镍的正极、浸渍正极且含有碱金属氢氧化物的正极电解液、含有锌及/或氧化锌的负极、浸渍负极且含有碱金属氢氧化物的负极电解液、容纳正极、正极电解液、负极及负极电解液的密闭容器、在密闭容器内设置成将容纳正极及正极电解液的正极室和容纳负极及负极电解液的负极室区划开，具有氢氧化物离子传导性但不具有透水性的隔板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种镍锌电池。
技术介绍
虽然一直以来都在开发及研究镍锌二次电池，但是尚未实用化。原因是存在如下问题：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。另一方面，镍镉电池及镍氢电池已经商品化。然而，镍锌二次电池具有极高的理论容量密度，比镍镉二次电池高约5倍，比镍氢二次电池高2.5倍，比锂离子电池高1.3倍，并且，具有原料价格也较低这样的优势。因此，对于镍锌二次电池，强烈希望开发出防止锌枝晶导致的短路的技术。例如在专利文献1(国际公开第2013/118561号)中，为了防止锌枝晶导致的短路的目的，提出了将由氢氧化物离子传导性的无机固体电解质体形成的隔板设置在正极及负极之间的镍锌二次电池。在该文献中公开了：该无机固体电解质体的相对密度为90％以上，可以由基本组成为通式：M2+1-xM3+x(OH)2An-x/n·mH2O(式中，M2+为至少1种以上的2价阳离子，M3+为至少1种以上的3价阳离子，An-为n价的阴离子，n为1以上的整数，x为0.1～0.4)的层状双氢氧化物形成。另外，也已知在负极吸收及循环充电末期产生的氧气的密闭型镍锌电池。例如在专利文献2(日本特开平5-303978号公报)中公开了具备极板组和配置在该极板组的周围的保液层的密闭型镍锌电池，所述极板组具有正极板、负极板、隔板及保持器，并公开了保液层为在长度0.5～50mm、直径5～100μm的纤维素纤维中含有电解液的层。在该专利文献2中，使用将聚丙烯多孔膜用表面活性剂处理而得的隔板。在专利文献3(日本特开平6-96795号公报)中，公开了一种密闭型镍锌电池，配置成极组的极板面与电池槽底面对向且电解液的体积超过极组的总空间容积的98％且在110％以下，可将微孔性膜及玻璃纸膜用作隔板。也已知在过充电时由正极产生的氧气容易经由隔板到达负极的技术。例如在专利文献4(日本特开平5-36394号公报)中公开了由至少在表面存在亲水性纤维的疏水性树脂多孔体膜形成的碱性电池隔板。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：日本特开平5-303978号公报专利文献3：日本特开平6-96795号公报专利文献4：日本特开平5-36394号公报
技术实现思路
本专利技术人等如今发现使用具有氢氧化物离子传导性但不具有透水性的隔板可提供可靠性高的镍锌电池。因此，本专利技术的目的在于，提供一种可靠性高的镍锌电池，其使用了具有氢氧化物离子传导性但不具有透水性的隔板。根据本专利技术的一个方案，提供一种镍锌电池，其包含：正极，所述正极含有氢氧化镍及/或羟基氧化镍，正极电解液，所述正极电解液含有碱金属氢氧化物，浸渍所述正极，负极，所述负极含有锌及/或氧化锌，负极电解液，所述负极电解液含有碱金属氢氧化物，浸渍所述负极，密闭容器，所述密闭容器容纳所述正极、所述正极电解液、所述负极及所述负极电解液，隔板，所述隔板具有氢氧化物离子传导性但不具有透水性，在所述密闭容器内设置成将容纳所述正极及所述正极电解液的正极室和容纳所述负极及所述负极电解液的负极室区划开。附图说明图1是示意性地表示本专利技术的镍锌电池之一例的示意图，表示放电末状态。图2是表示图1所示的镍锌电池的满充电状态的图。图3是示意性地表示本专利技术的并列层叠型镍锌电池之一例的示意图，表示放电末状态。图4是表示附带有多孔基材的隔板的一个方案的剖视简图。图5是表示附带有多孔基材的隔板的另一个方案的剖视简图。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中使用的致密性判别测定体系的分解立体图。图11B是例1中使用的致密性判别测定体系的剖视简图。具体实施方式镍锌电池图1中示意性地表示本专利技术的镍锌电池之一例。图1所示的镍锌电池为进行充电前的初期状态，相当于放电末状态。但是，本专利技术的镍锌电池当然也可以以满充电状态构成。如图1所示，本专利技术的镍锌电池10在密闭容器22内具有正极12、正极电解液14、负极16、负极电解液18、及隔板20。正极12包含氢氧化镍及/或羟基氧化镍。正极电解液14包含碱金属氢氧化物，浸渍正极12。负极16包含锌及/或氧化锌。负极电解液18包含碱金属氢氧化物，浸渍负极16。密闭容器22容纳正极12、正极电解液14、负极16及负极电解液18。正极12及正极电解液14并不一定要分离，也可以构成为正极12和正极电解液14混合而成的正极合剂。同样地，负极16及负极电解液18并不一定要分离，也可以构成为负极16和负极电解液18混合而成的负极合剂。根据需要将正极集电体13设置成与正极12接触。另外，根据需要将负极集电体17设置成与负极16接触。隔板20在密闭容器22内设置成将容纳正极12及正极电解液14的正极室24和容纳负极16及负极电解液18的负极室26区划开。隔板20具有氢氧化物离子传导性，但不具有透水性。此处，本说明书中“不具有透水性”是指通过后述例1所使用的“致密性判定试验”或以此为基准的方法或构成评价透水性的情况下，与测定对象物(例如隔板20及/或多孔基材28)的一面侧接触的水没有透过到另一面侧。即，隔板20不具有透水性意味着隔板20具有不透水程度的高度致密性，意味着不是具有透水性的多孔性膜或其它多孔材料。因此，成为对物理性阻止充电时生成的锌枝晶所导致的隔板贯穿，从而防止正负极间的短路极为有效的构成。但是，当然也可以如图1所示在隔板20上附设多孔基材28。总之，因为隔板20具有氢氧化物离子传导性，所以在正极电解液14和负极电解液18之间，所需的氢氧化物离子能够有效率地移动，从而实现正极室24及负极室26中的充放电反应。正极室24及负极室26中充电时的反应如下所示，放电反应与此相反。-正极：Ni(OH)2+OH-→NiOOH+H2O+e--负极：ZnO+H2O+2e-→Zn+2OH-其中，上述负极反应由以下的2个反应构成。-ZnO的溶解反应：ZnO+H2O+2OH-→Zn(OH)42--Zn的析出反应：Zn(OH)42-+2e-→Zn+4OH-镍锌电池10优选在正极室24内具有正极侧剩余空间25，该正极侧剩余空间25的容积允许伴随充放电时的正极反应而产生的水分量增减，并且，在负极室26具有负极侧剩余空间27，该负极侧剩余空间27的容积允许伴随充放电时的负极反应而产生的水分量减增。由此能够有效地防止因正极室24及负极室26内的水分量增减而产生的不良情况(例如漏液、容器内压变化导致的容器变形等)，进一步提高镍锌电池的可靠性。即，由上述反应式可知，充电时正极室24中水增加，而负极室26中水减少。另一方面，放电时正极室24中水减少，而负极室26中水增加。就此点而言，现有隔板因为几乎都具有透水性，所以水能够经由隔板自由进出。但是，本专利技术中使用的隔板20因为具有不具有透水性的致密性高的结构，所以水不能经由隔板20自由进出，伴随充放电，在正极室24内及/或负极室26内电解液量单方增加，会发生漏液等不良情况。因此，通过在正极室24本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍锌电池，其包含：正极，所述正极含有氢氧化镍及/或羟基氧化镍，正极电解液，所述正极电解液含有碱金属氢氧化物，浸渍所述正极，负极，所述负极含有锌及/或氧化锌，负极电解液，所述负极电解液含有碱金属氢氧化物，浸渍所述负极，密闭容器，所述密闭容器容纳所述正极、所述正极电解液、所述负极及所述负极电解液，隔板，所述隔板具有氢氧化物离子传导性但不具有透水性，在所述密闭容器内设置成将容纳所述正极及所述正极电解液的正极室和容纳所述负极及所述负极电解液的负极室区划开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.09 JP 2014-1417131.一种镍锌电池，其包含：正极，所述正极含有氢氧化镍及/或羟基氧化镍，正极电解液，所述正极电解液含有碱金属氢氧化物，浸渍所述正极，负极，所述负极含有锌及/或氧化锌，负极电解液，所述负极电解液含有碱金属氢氧化物，浸渍所述负极，密闭容器，所述密闭容器容纳所述正极、所述正极电解液、所述负极及所述负极电解液，隔板，所述隔板具有氢氧化物离子传导性但不具有透水性，在所述密闭容器内设置成将容纳所述正极及所述正极电解液的正极室和容纳所述负极及所述负极电解液的负极室区划开。2.根据权利要求1所述的镍锌电池，其中，在所述正极室中具有正极侧剩余空间，该正极侧剩余空间的容积允许伴随充放电时的正极反应而产生的水分量增减，并且，在所述负极室中具有负极侧剩余空间，该负极侧剩余空间的容积允许伴随充放电时的负极反应而产生的水分量减增。3.根据权利要求2所述的镍锌电池，其中，所述正极侧剩余空间具有超过预估随着充电时的正极反应而增加的水分量的容积，该正极侧剩余空间中没有预先填充所述正极电解液，并且，所述负极侧剩余空间具有超过预估随着充电时的负极反应而减少的水分量的容积，在该负极侧剩余空间中预先填充有预估减少的量的所述负极电解液。4.根据权利要求2或3所述的镍锌电池，其中，所述正极侧剩余空间具有超过预估随着放电时的正极反应而减少的水分量的容积，在该正极侧剩余空间中预先填充有预估减少的量的所述正极电解液，并且，所述负极侧剩余空间具有超过预估随着放电时的负极反应而增加的水分量的容积，在该负极侧剩余空间中没有预先填充所述负极电解液。5.根据权利要求2～4中的任一项所述的镍锌电池，其中，在所述正极侧剩余空间...

【专利技术属性】
技术研发人员：林洋志，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