[发明专利]二次电池和包含二次电池的装置

说明书

提供减少了铅的使用量或者不使用铅的高电动势的二次电池。一种二次电池，所述二次电池包含：包含含有锰氧化物的正极活性物质的正极；包含含有选自锌、镓和锡中的至少一种的负极活性物质的负极；以及包含选自磷酸和有机含氧酸中的至少一种、在25℃下的pH小于7的电解液，所述二次电池在完全充电时的开路电压大于1.6V。

技术领域

本发明涉及可以通过充放电反应反复使用的二次电池。此外，本发明涉及包含该二次电池的装置。

背景技术

铅蓄电池作为二次电池之一被广泛使用。该二次电池是使用氧化铅作为正极活性物质、金属铅作为负极活性物质、硫酸作为电解液的电池。随着铅蓄电池的放电反应，作为正极活性物质的氧化铅与电解液中的硫酸根离子反应，变成硫酸铅的同时失去结合氧。该结合氧与电解液中的氢离子反应生成水。此外，同时负极的金属铅也同样地发生金属铅与硫酸根离子的反应，生成硫酸铅。该硫酸铅在作为负极活性物质的金属铅的表面生成。由于在这些正·负极活性物质表面上生成的硫酸铅难溶于硫酸，因此留在两种活性物质上。

另一方面，通过铅蓄电池的充电反应，在正极表面上产生的硫酸铅被氧化为氧化铅，在负极表面上产生的硫酸铅被还原为金属铅，返回到放电反应前的状态。

因此，可以说铅蓄电池的特征在于：(1)作为正极活性物质的氧化铅和作为负极活性物质的金属铅是良好的电子传导体；(2)作为电解液的硫酸是水性电解液，与锂离子二次电池中使用的非水溶类(有机类电解液)相比，离子传导率高；以及(3)通过与硫酸根离子的反应而在两种活性物质表面上产生的硫酸铅难溶于硫酸，均保持在电极表面析出的状态。

如上所述，由于电极活性物质的电子传导性高和电解液的离子传导性高、放电时的反应生成物与电极表面密合，铅蓄电池具备具有高放电倍率(放電レート)特性这样的特征。

与作为二次电池一种的锂离子二次电池不同，铅蓄电池由于铅蓄电池的反应机制而在满充电状态下具有高电池稳定性，通常能够适用于在满充电下使用的用途。例如，适合于在行驶时通常处于充电状态并且在发动机启动时需要获得高电力的汽车和摩托车的用途中的使用。再加上铅和硫酸是廉价的材料，铅蓄电池作为二次电池在今天也被广泛使用。

作为使用铅以外的金属材料的电池的例子，例如，在专利文献1中记载了一种印刷电池，其特征在于：该印刷电池为将印刷氧化锰浆而制作的阳极和印刷锌浆而形成的阴极经由浸渗有电解液的隔膜层叠而构成的印刷电池，上述电解液含有2重量％～25重量％的磷酸。

此外，在专利文献2中记载了一种碱性电池，其特征在于：在使用含有铝的锌合金作为负极活性物质的碱性电池中，作为含有该负极活性物质的凝胶状锌负极的电解液，使用含有由磷酸或磷酸的碱盐形成的磷酸根离子的电解液。

此外，在专利文献3中记载了由容器(12)、再充电型锌负电极(14)、离子导电水性电解质、二氧化锰·正电极(18)、隔膜(16)、密封栓部件(22)和端子装置(ターミナル手段)(26、28)构成的再充电型电化学电池。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-209048号公报

专利文献2：日本特许第2609609号公报

专利文献3：日本特表平8-508847号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

铅蓄电池具有由其反应机制所带来的特征的电池特性(高倍率放电、满充电状态下的稳定性)；另一方面，铅和铅化合物的毒性、硫酸的危险性广为人知。