[发明专利]锌二次电池

说明书

相关申请的引用

本申请要求2012年2月6日申请的日本专利申请2012-23377号的优先权，在此将其全部公开内容结合到本说明书中。

技术领域

本发明涉及锌二次电池例如镍锌二次电池、氧化银锌二次电池、氧化锰锌二次电池、锌空气二次电池，以及其他碱性锌二次电池等。

背景技术

自古以来，镍锌二次电池就被开发和研究，但至今仍未实用化。这是因为充电时，构成负极的锌形成树枝状结晶(dendrite)，该树枝状结晶贯穿隔膜，导致负极与正极短路的问题。另一方面，镍镉电池和氢化镍电池已经商品化。然而，镍锌二次电池具有极高的理论容量密度，其理论容量密度为镍镉二次电池的约5倍，镍氢二次电池的2.5倍、锂离子电池的1.3倍，且原料价格低的优点。因此，强烈期望可防止锌树枝状结晶所导致的短路的技术。

专利文献1(特开平6-196199号公报)中提出通过镍锌电池中的隔膜来抑制树枝状结晶。在该文献中，通过在树脂隔膜上设置具有微细孔的多层金属氧化物层，使得参与电池反应的离子透过，但树枝状结晶生长的金属则难以通过。作为多层金属氧化物的材料，可使用选自氧化铝、氧化钛、二氧化硅、氧化铈、氧化锆、氧化镁、氧化铬、氧化钙、氧化锡、氧化铟、氧化锗中的一种或两种以上。

专利文献2(特开平11-054103号公报)公开了通过用甘油浸渍部分皂化聚乙烯醇交联膜所形成的多孔膜隔膜，延缓树枝状结晶的生长速度，从而提高耐树枝状结晶性。

专利文献3(特表2008-539559号公报)公开了一种隔膜，该隔膜具有抑制树枝状结晶形成的阻挡层和保持电解质的湿润层。该隔膜优选具有细孔的结构，更优选两层以上的多层结构。通过这样的结构，形成锌树枝状结晶的蜿蜒路径，从而抑制树枝状结晶短路。

此外，近年来，如通式M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂A^n-_x/n·mH₂O(式中，M²⁺表示2价阳离子，M³⁺表示3价阳离子，A^n-表示n价阴离子)所示的层状双氢氧化物(LDH)作为具有氢氧化物离子导电性的固体电解质是已知的，有人提出使用层状双氢氧化物的膜作为直接醇类燃料电池的碱性电解质膜(例如，参见专利文献4(国际公开第2010/109670号论文))。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开平6-196199号公报

专利文献2：特开平11-54103号公报

专利文献3：特表2008-539559号公报

专利文献4：国际公开第2010/109670号论文

发明内容

本发明人发现通过在锌二次电池中使用具有氢氧化物离子导电性的无机固体电解质体作为隔膜，可防止充电时锌树枝状结晶所导致的正负极之间的短路，于是，锌二次电池的可靠性被大大地提高。

因此，本发明的目的在于提供可防止锌树枝状结晶所导致的正负极之间的短路的锌二次电池。

根据本发明的一个实施方式，提供一种锌二次电池，其包括：

正极；

含有锌的负极；

浸渍或接触所述正极和所述负极的电解液，其为含有碱金属氢氧化物的水溶液；以及

隔膜，其由具有氢氧化物离子导电性的无机固体电解质体所形成，所述隔膜设置在所述正极与所述负极之间使得所述正极与所述负极彼此隔离

附图说明

图1为显示根据本发明的锌二次电池结构的概略图。

图2为显示例2中制造的镍锌二次电池的横截面图。

具体实施方式

锌二次电池

本发明的锌二次电池没有特别限定，只要其为使用锌作为负极并且使用碱金属氢氧化物水溶液作为电解液的二次电池即可。因此，可使用镍锌二次电池、氧化银锌二次电池、氧化锰锌二次电池、锌空气二次电池以及其他各种碱性锌二次电池。其中，优选镍锌二次电池，这是因为其单位重量的理论容量密度较高并且其原料价格也较低。例如，市售的氧化银锌一次电池的能量密度为116Wh/kg，市售的氧化锰锌一次电池的能量密度为160Wh/kg，而碱性锌二次电池的理论能量密度则高达334Wh/kg。