[发明专利]碱性锌二次电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及碱性锌二次电池。更具体地说，本发明涉及一种，具备含有由吸水性聚合物及碱性水溶液构成的胶体电解质的隔离层的碱性锌二次电池。

背景技术

作为碱性锌二次电池，由于其负极含有锌，故能量密度高。并且，锌与氢吸储合金等相比价格低廉。但是，锌相对于碱电解质的溶解度高。因此，随着充放电循环的进行，会出现含有锌的负极的形状发生改变、产生树枝状晶体等现象。这是导致内部发生短路的原因。此外，与非水系二次电池相比，碱性锌二次电池的自放电较大。

为了防止因产生树枝状晶体而引起内部短路，有人提出使用由再生纤维素和聚乙烯醇等构成的隔离物，或者使用由经过表面活性剂处理的聚烯烃多孔膜构成的隔离物的技术。

但是，当隔离物使用再生纤维素或聚乙烯醇等时，碱性电解液会使隔离物老化。因此，要长期保持良好效果是困难的。此外，使用聚烯烃多孔膜时也同样，在抑制含有锌的负极形状改变以及树枝状晶体引起内部短路方面，其效果不能说是令人满意的。而且，还存在着如何减小自放电的问题。

发明的公开

本发明涉及一种由正极、含有从由锌和氧化锌构成的组中选择出的至少一种的负极、以及由含有胶体电解质的隔离层构成的碱性锌二次电池，其特征是，所说胶体电解质由吸水性聚合物及碱性水溶液构成。

作为吸水性聚合物，可以使用含有从由丙烯酸盐单元及甲基丙烯酸盐单元构成的组中选择出的至少一种单体单元的交联聚合物。

最好是，隔离层还含有斥水剂。作为斥水剂，可以使用氟化碳和氟树脂等。

也可以将吸水性聚合物、以及由聚烯烃或聚酰胺构成的无纺布或者由聚烯烃或再生纤维素构成的多孔膜所构成的芯材进行组合，形成隔离层。

最好是，隔离层与所说正极和负极中的至少一方的表面紧密接触。

最好是，芯材存在于所说隔离层上厚度方向的大致中心部，单侧的表层部或两侧的表层部中。

作为隔离层，从提高其作业性和耐久性考虑，最好是还含有从由聚乙烯、聚丙烯、羧甲基纤维素、丁苯橡胶以及聚乙烯醇构成的组中选择出的至少一种构成的粘合剂。

隔离层的透气性在120～130Pa压力差下例如为1～100ml/cm²·s。而所说隔离层的厚度以5～200μm为宜。

此外，本发明还涉及一种碱性锌二次电池的制造方法，具有(1)制造正极、以及从由锌和氧化锌构成的组中选择出的至少一种构成的负极的第1工序，(2)将吸水性聚合物和碱性水溶液混合，由所得到的混合物制造出含有胶体电解质的片状隔离层的第2工序，(3)将所说正极和负极中间夹着所说隔离层进行层叠以得到电极组的第3工序，以及(4)使用在第3工序得到的电极组组装成碱性锌二次电池的第4工序。

此外，本发明还涉及一种碱性锌二次电池的制造方法，具有(1)制造正极、以及从由锌和氧化锌构成的组中选择出的至少一种构成的负极的第1工序，(2)将吸水性聚合物和碱性水溶液混合，将所得到的混合物涂布在所说正极和负极中的至少一方的表面上，形成与所说表面紧密接触的含有胶体电解质的隔离层的第2工序，(3)将所说正极和负极中间夹着所说隔离层进行层叠以得到电极组的第3工序，以及(4)使用在第3工序得到的电极组组装成碱性锌二次电池的第4工序。

附图的简单说明

图1是本发明的碱性锌二次电池的一个例子的纵向剖视图。

图2示出实施例及比较例的电池的充放电循环次数与放电容量之间的关系。

实施发明的优选方式

本发明的碱性锌二次电池在正极和含有从由锌和氧化锌构成的组中选择出的至少一种的负极之间，具有含有由吸水性聚合物和碱性水溶液构成的胶体电解质的隔离层。

隔离层由于含有碱性水溶液，因此具有适度的离子传导性。此外，所说隔离层由于含有吸水性聚合物，故能够以凝胶状良好地保持住碱性水溶液，因而内阻不容易增大。

当隔离层为凝胶状时，对锌的腐蚀进程不太容易发展。而且，即使锌溶解在碱性水溶液中，锌离子的移动也受到限制。因而，从某部位溶解出来的锌离子从其它部位析出的概率降低。因此，充放电引起的负极形状的改变以及树枝状晶体的生成可在很大程度上得到抑制。其结果，电池的循环寿命比现有技术显著延长。此外，硝酸离子等杂质离子也不容易移动，故电池的自放电也得到抑制。

作为吸水性聚合物，可以使用具有亲水性的聚合物，但对此并无特殊限定。例如，可以使用作为聚合物的碱性金属盐。