[发明专利]碱性蓄电池

说明书

本发明的目的在于在以锌等能够生成枝晶的金属和/或其金属化合物为负极活性物质的碱性蓄电池的电解液中加入特定的化合物作为添加剂，从而改善碱性蓄电池的循环特性。为此，本发明提供一种碱性蓄电池，其具备正极、以能够生成枝晶的金属和/或其金属化合物为活性物质的负极、以及碱性电解液，其中，上述碱性电解液以7体积％以上的量含有具有伯氨基而不具有羧基的化合物。优选以13～30体积％的量含有上述化合物、优选上述碱性蓄电池为开放型、优选上述化合物具有仅由伯氨基构成的氨基、优选其具有2个以上伯氨基、优选其包含选自乙二胺、丙二胺及丁二胺中的1种以上、优选上述化合物的分子量为200以下。

技术领域

本发明涉及具备以锌等能够生成枝晶的金属和/或其化合物为活性物质的负极、以及碱性电解液的碱性蓄电池。

背景技术

近年来，伴随电子设备的小型轻质化的进展，作为电源，对于高能量电池的需求正不断提高。作为这样的电池的负极活性物质，Zn、Mg、Cd、Al、 Ca、Fe等具有每单位质量的能量、输出密度高、或廉价且安全性优异的优点。

然而，对于以Zn(锌)等为活性物质的负极而言，由于锌等的溶解度高，因而存在在充电时锌等的枝晶生长而引起间隔件的击穿短路的问题，而这会成为充放电循环寿命缩短的原因(例如，参见专利文献1)。

为此，在专利文献1中提出了下述发明：“一种密闭型碱性锌蓄电池，其是将下述电极组层叠而成的，所述电极组具有：以氧化锌及金属锌为主成分的锌负极、正极、插入上述锌负极与正极之间的保液层及间隔件、以及浸渗至该保液层及间隔件的电解液，其中，在所述电极组内添加有分子量为 10000以下的聚乙烯亚胺。”(权利要求1)，并公开了下述内容：“由于要发生枝晶生长的金属锌的晶体被分子量为10000以下的聚乙烯亚胺所包围，因此能够抑制该晶体的生长”(第[0008]段)。

另外还记载了下述内容：“作为在上述的密闭型镍-锌蓄电池的电极组内添加的聚乙烯亚胺，可使其结构中包含伯氨基氮、仲氨基氮或叔氨基氮。”(第 [0010]段)，其中记载：“由表2可知，无论是向电解液中添加何种分子量的聚乙烯亚胺，由于其溶解度小，因而在循环数改善方面均未获得充分的效果，但如果添加到锌负极中或保液层中，则可使循环数大幅改善。”(第[0019]段)。

专利文献2中记载了下述发明：“一种碱性电池，其中，使作为负极活性物质的包含锌或锌合金的负极凝胶夹着间隔件与正极活性物质相对，其中，所述负极凝胶中添加有螯合剂。”(权利要求1)，并公开了下述内容：“其目的在于提供一种碱性电池，其能够通过减薄间隔件而实现发电物质的增量，并且能够有效地抑制由放电引起锌氧化物的晶体生成、生长进而击穿间隔件的现象，由此，能够使放电性能得到综合性改善。”(第[0008]段)。另外公开了：在负极凝胶中，作为螯合剂，添加了乙醇胺、草酸、乙二胺、乙二胺四乙酸、甘氨酸、亚氨基二乙酸、次氮基三乙酸、环己烷二胺四乙酸(表1、第 [0033]～[0044]段)。

进一步，作为在使用了水性电解液的锌空气电池中，充放电循环的寿命短的原因，已被指出是由于副反应引起的氢气的发生、锌在析出时产生的枝晶、及形状变化(参见专利文献3)。专利文献3中记载了下述发明：“一种碱性电池用电解液，其至少包含分子内具有2个以上碳原子且具有1个以上羟基的有机物。”(权利要求1)，并记载了下述内容：“本发明的目的在于提供能够抑制副反应引起的氢气的发生、锌在析出时产生的枝晶、锌的形状变化，从而实现长期的充放电循环及优异的充放电效率的碱性电池用电解液及碱性电池。”(第[0007]段)，其中记载：“如果形成这样的构成，则在应用于空气 -锌二次电池、镍-锌二次电池等碱性二次电池时，能够抑制副反应引起的氢气的发生、锌在析出时产生的枝晶、锌的形状变化。其结果是，能够实现长期的充放电循环及优异的充放电效率。”(第[0024]段)。