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公開番号2024141534
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-10
出願番号2023053248
出願日2023-03-29
発明の名称亜鉛二次電池
出願人FDK株式会社
代理人弁理士法人相原国際知財事務所
主分類H01M 10/28 20060101AFI20241003BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】従来よりもサイクル寿命特性に優れる亜鉛二次電池を提供する。
【解決手段】電池2は、外装缶10と、外装缶10内にアルカリ電解液とともに収容された電極群22とを備え、電極群22は、正極24と、負極26とがセパレータ28を介して重ね合わされてなり、負極26は、負極芯体と、この負極芯体に保持された負極合剤とを含み、負極合剤は、亜鉛、亜鉛合金及び亜鉛含有化合物のうちの少なくとも1種を含み、負極芯体は、銅製の無孔箔からなり、セパレータ28は、不織布42と、微多孔フィルム40とを厚さ方向に合わせた複合体であり、微多孔フィルム40の総厚さをAとし、不織布42の総厚さをBとした場合に、A/Bの値が0.28以上、0.53以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
容器と、前記容器内にアルカリ電解液とともに収容された電極群とを備え、
前記電極群は、正極と、負極とがセパレータを介して重ね合わされてなり、
前記負極は、負極芯体と、前記負極芯体に保持された負極合剤とを含み、
前記負極合剤は、亜鉛、亜鉛合金及び亜鉛含有化合物のうちの少なくとも１種を含み、
前記負極芯体は、無孔のシート状の金属製導電体からなり、
前記セパレータは、不織布と、微多孔フィルムとを厚さ方向に合わせた複合体であり、
前記微多孔フィルムの総厚さをＡとし、前記不織布の総厚さをＢとした場合に、Ａ／Ｂの値が０．２８以上、０．５３以下である、亜鉛二次電池。
続きを表示（約 310 文字）【請求項２】
前記セパレータは、前記不織布及び前記微多孔フィルムがそれぞれ複数枚含まれている複合体である、請求項１に記載の亜鉛二次電池。
【請求項３】
前記複合体は、前記不織布及び前記微多孔フィルムが、前記正極から前記負極にかけて、第１の不織布、第１の微多孔フィルム、第２の不織布、第２の微多孔フィルムの順に組み合わされた４層構造である、請求項２に記載の亜鉛二次電池。
【請求項４】
前記微多孔フィルムの総厚さＡが、３５μｍ以上、６６μｍ以下である、請求項１に記載の亜鉛二次電池。
【請求項５】
前記金属製導電体は、銅製の無孔箔である、請求項１に記載の亜鉛二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜鉛二次電池に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
負極活物質に亜鉛、亜鉛合金又は亜鉛含有化合物を用いる亜鉛電池においては、一次電池、及び二次電池が研究開発されている。亜鉛電池は、正極活物質に用いられる物質により分類されている。このような亜鉛電池としては、例えば、正極活物質に空気中の酸素を用いる空気亜鉛電池、正極活物質にニッケル含有化合物を用いるニッケル亜鉛電池、正極活物質にマンガン含有化合物を用いるマンガン亜鉛電池、正極活物質に銀含有化合物を用いる銀亜鉛電池等が挙げられる。特に、空気亜鉛一次電池、マンガン亜鉛一次電池、銀亜鉛一次電池は実用化され、広く使用されている。
【０００３】
一方、ニッケル亜鉛二次電池のような亜鉛二次電池は、電解質に水溶液を使うことができるので安全性が高い上に理論的な体積エネルギー密度が極めて高く、既存のリチウムイオン二次電池の性能を凌ぐ優れたポテンシャルを備えている。
【０００４】
しかしながら、亜鉛二次電池は、充放電時に負極に亜鉛の析出物が樹枝状に形成される、いわゆるデンドライトを発生させてしまう。このデンドライトは、比較的少ない充放電サイクル数で成長してしまいセパレータを突き抜けて正極にまで到達して短絡を引き起こす原因となる。このため、亜鉛二次電池は、デンドライトによる短絡が原因でサイクル寿命が短くなるという課題がある。
【０００５】
この課題を解決するために、種々の研究がなされており、例えば、特許文献１に開示されている亜鉛電池のように、セパレータに微多孔フィルムを組み込むことが行われている。これにより短絡の発生を少なくすることが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１９－１３３８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年においては、各種のポータブル機器やハイブリッド電気自動車等の各種機器に電池が使用されるようになっており、電池の用途は拡大している。このような用途の拡大にともない、多くの産業において電池の開発や改良の重要性が高まっており、主に電池の高性能化が望まれている。このような状況において、亜鉛二次電池に対してもより高性能化が望まれている。ここで、亜鉛二次電池に求められる高度化すべき性能の一つとしては、充放電をより長い期間繰り返せる性能、すなわちサイクル寿命性能が挙げられる。
【０００８】
亜鉛二次電池においてサイクル寿命が短くなる原因としては、上記したようなデンドライト成長による短絡の他に、正極が劣化により膨潤してセパレータを押圧し、セパレータから電解液が押し出されてセパレータで十分な電解液を保持できなくなる、いわゆるセパレータドライアウト現象がある。特許文献１のように微多孔フィルムをセパレータに組み込むとデンドライトが突き抜けることに対する耐性（以下、デンドライト耐性とも表記する）は向上するが、セパレータにおける電解液の保持能力が低下し、セパレータドライアウト現象により十分に充放電が出来なくなってサイクル寿命が低下することが起こる。
【０００９】
現状の亜鉛二次電池では、デンドライト耐性については、特許文献１のように検討がなされている。しかしながら、亜鉛二次電池においては、ユーザーの要望に応えることができるだけの十分なサイクル寿命特性は未だ得られていないのが現状である。このため、更なるサイクル寿命向上のためには、デンドライト耐性の検討に偏らずに、より広い範囲で検討を行い、サイクル寿命特性の向上に寄与するファクターを見出し、それらのバランスをとることが重要であると考えられる。その観点から、デンドライト耐性を維持しつつ、セパレータドライアウト現象を抑制し、更にデンドライト成長をも抑制することを検討すれば、サイクル寿命を更に延ばせると考えられる。
【００１０】
本発明は、上記の事情に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、従来よりもサイクル寿命特性に優れる亜鉛二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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