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JP7630918B2 - Zinc battery electrolyte and zinc battery - Google Patents
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Description

本発明は、亜鉛電池用電解液、及び、亜鉛電池に関する。 The present invention relates to an electrolyte for zinc batteries and zinc batteries.

亜鉛電池としては、ニッケル亜鉛電池、空気亜鉛電池、銀亜鉛電池等が知られている。例えば、ニッケル亜鉛電池は、水酸化カリウム水溶液等の水系電解液を用いる水系電池であることから、高い安全性を有すると共に、亜鉛電極とニッケル電極との組み合わせにより、水系電池としては高い起電力を有することが知られている。さらに、ニッケル亜鉛電池は、優れた入出力性能に加えて低コストであることから、産業用途(例えば、バックアップ電源等の用途)及び自動車用途(例えば、ハイブリッド自動車等の用途)への適用可能性が検討されている。 Known zinc batteries include nickel-zinc batteries, air-zinc batteries, and silver-zinc batteries. For example, nickel-zinc batteries are aqueous batteries that use an aqueous electrolyte such as an aqueous potassium hydroxide solution, and therefore are highly safe. In addition, due to the combination of zinc electrodes and nickel electrodes, they are known to have a high electromotive force for an aqueous battery. Furthermore, nickel-zinc batteries have excellent input/output performance and low cost, so their applicability to industrial applications (e.g., backup power sources, etc.) and automotive applications (e.g., hybrid vehicles, etc.) is being considered.

ニッケル亜鉛電池の充放電反応は、例えば、下記式に従って進行する(放電反応:右向き、充電反応:左向き)。
(正極)2NiOOH+2HO+2e → 2Ni(OH)+2OH
(負極)Zn+2OH → Zn(OH)+2e
The charge and discharge reactions of a nickel-zinc battery proceed, for example, according to the following formula (discharge reaction: to the right, charge reaction: to the left).
(Positive electrode) 2NiOOH+2H 2 O+2e - → 2Ni(OH) 2 +2OH -
(Negative electrode) Zn+2OH - → Zn(OH) 2 +2e -

上記式に示されるように、亜鉛電池では、放電反応により水酸化亜鉛(Zn(OH))が生成する。水酸化亜鉛は電解液に可溶であり、水酸化亜鉛が電解液に溶解すると、テトラヒドロキシド亜鉛酸イオン([Zn(OH)2-)が電解液中に拡散する。その結果、負極の形態変化(変形)が進行すると共に充電電流の分布が不均一となること等により、負極上の局所で亜鉛の析出が起こり、デンドライト(樹枝状結晶)が発生する。従来の亜鉛電池では、充放電の繰り返しによりデンドライトが成長した場合、デンドライトがセパレータを貫通し短絡が発生する場合がある。そのため、このようなデンドライトによる短絡を防止し、寿命性能を向上させる種々の試みがなされている。例えば、下記特許文献1には、ナイロン、ポリプロピレン等の不織布にニッケルメッキを施し、当該不織布を正負両極間に介在させたことを特徴とするニッケル亜鉛電池が開示されている。 As shown in the above formula, in zinc batteries, zinc hydroxide (Zn(OH) 2 ) is generated by a discharge reaction. Zinc hydroxide is soluble in an electrolyte, and when zinc hydroxide dissolves in the electrolyte, tetrahydroxide zincate ions ([Zn(OH) 4 ] 2− ) diffuse into the electrolyte. As a result, the morphological change (deformation) of the negative electrode progresses and the distribution of the charging current becomes uneven, causing zinc to precipitate locally on the negative electrode, and dendrites (dendritic crystals) are generated. In conventional zinc batteries, when dendrites grow due to repeated charging and discharging, the dendrites may penetrate the separator and cause a short circuit. Therefore, various attempts have been made to prevent such short circuits caused by dendrites and improve the life performance. For example, the following Patent Document 1 discloses a nickel-zinc battery characterized in that a nonwoven fabric such as nylon or polypropylene is nickel-plated and the nonwoven fabric is interposed between the positive and negative electrodes.

特開昭58-126665号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-126665

亜鉛電池に対しては、寿命性能を向上させること以外に、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制することが求められる。 In addition to improving the lifespan of zinc batteries, it is also necessary to suppress the decrease in discharge capacity when the zinc batteries are stored.

本発明の一側面は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制することが可能な亜鉛電池用電解液を提供することを目的とする。本発明の他の一側面は、当該亜鉛電池用電解液を備える亜鉛電池を提供することを目的とする。 One aspect of the present invention aims to provide an electrolyte for a zinc battery that can suppress the decrease in discharge capacity during storage of the zinc battery. Another aspect of the present invention aims to provide a zinc battery that includes the electrolyte for a zinc battery.

本発明の一側面は、アルカリ金属水酸化物と、界面活性剤と、酸素原子を含む有機化合物と、を含有する、亜鉛電池用電解液を提供する。 One aspect of the present invention provides an electrolyte for a zinc battery that contains an alkali metal hydroxide, a surfactant, and an organic compound containing an oxygen atom.

本発明の他の一側面は、正極と、負極と、上述の亜鉛電池用電解液と、を備える、亜鉛電池を提供する。 Another aspect of the present invention provides a zinc battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and the above-mentioned zinc battery electrolyte.

上述の亜鉛電池用電解液及び亜鉛電池によれば、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制することができる。 The above-mentioned zinc battery electrolyte and zinc battery can suppress the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored.

本発明の一側面によれば、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制することが可能な亜鉛電池用電解液を提供することができる。本発明の他の一側面によれば、当該亜鉛電池用電解液を備える亜鉛電池を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide an electrolyte for a zinc battery that can suppress the decrease in discharge capacity during storage of the zinc battery. According to another aspect of the present invention, it is possible to provide a zinc battery that includes the electrolyte for a zinc battery.

本明細書において、「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値と任意に組み合わせることができる。本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実験例に示されている値に置き換えてもよい。「A又はB」とは、A及びBのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。本明細書において、組成物中の各成分の使用量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。本明細書において「膜」又は「層」との語は、平面図として観察したときに、全面に形成されている形状の構造に加え、一部に形成されている形状の構造も包含される。本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。 In this specification, the numerical range indicated by "~" indicates a range including the numerical values described before and after "~" as the minimum and maximum values, respectively. In the numerical ranges described in stages in this specification, the upper limit or lower limit of a certain stage of the numerical range can be arbitrarily combined with the upper limit or lower limit of the numerical range of another stage. In the numerical ranges described in this specification, the upper limit or lower limit of the numerical range may be replaced with a value shown in an experimental example. "A or B" may include either A or B, or may include both. Unless otherwise specified, the materials exemplified in this specification may be used alone or in combination of two or more types. In this specification, the amount of each component used in the composition means the total amount of the multiple substances present in the composition when multiple substances corresponding to each component are present in the composition, unless otherwise specified. In this specification, the term "film" or "layer" includes a structure having a shape formed over the entire surface when observed in a plan view, as well as a structure having a shape formed only in a part of the surface. In this specification, the term "process" refers not only to an independent process, but also to a process that cannot be clearly distinguished from other processes, as long as the intended effect of the process is achieved.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。但し、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。 The following describes in detail the embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be modified in various ways within the scope of the gist of the invention.

本実施形態に係る亜鉛電池用電解液(以下、場合により、単に「電解液」という)は、亜鉛電池(例えば亜鉛二次電池)の電解液として用いられる。本実施形態に係る亜鉛電池は、正極と、負極と、本実施形態に係る電解液と、を備える。亜鉛電池は、負極として亜鉛電極を備えることができる。亜鉛電池としては、正極がニッケル電極であるニッケル亜鉛電池(例えばニッケル亜鉛二次電池);正極が空気極である空気亜鉛電池(例えば空気亜鉛二次電池);正極が酸化銀極である銀亜鉛電池(例えば銀亜鉛二次電池)等が挙げられる。 The zinc battery electrolyte according to this embodiment (hereinafter, sometimes simply referred to as "electrolyte") is used as an electrolyte for a zinc battery (e.g., a zinc secondary battery). The zinc battery according to this embodiment includes a positive electrode, a negative electrode, and the electrolyte according to this embodiment. The zinc battery can include a zinc electrode as the negative electrode. Examples of zinc batteries include nickel-zinc batteries (e.g., nickel-zinc secondary batteries) in which the positive electrode is a nickel electrode; air-zinc batteries (e.g., air-zinc secondary batteries) in which the positive electrode is an air electrode; and silver-zinc batteries (e.g., silver-zinc secondary batteries) in which the positive electrode is a silver oxide electrode.

本実施形態に係る電解液は、アルカリ金属水酸化物と、界面活性剤と、酸素原子を含む有機化合物と、を含有する。本実施形態に係る電解液によれば、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制可能であり、例えば、亜鉛電池を40℃で28日間保存した後に充放電を行った際の保存前後の放電容量の変化率を低減できる。 The electrolyte according to the present embodiment contains an alkali metal hydroxide, a surfactant, and an organic compound containing oxygen atoms. The electrolyte according to the present embodiment can suppress the decrease in discharge capacity during storage of a zinc battery, and can reduce the rate of change in discharge capacity before and after storage when a zinc battery is stored at 40°C for 28 days and then charged and discharged.

このような効果が得られる要因としては、例えば下記の要因が挙げられるが、下記要因に限定されない。すなわち、アルカリ金属水酸化物(M-OH。Mはアルカリ金属元素を表す)と、酸素原子を含む有機化合物(R-OH)とが共存することにより平衡反応「M-OH + R-O ⇔ R-O + HO」が生じる。これにより、アルカリ金属水酸化物が、アルカリ金属カチオン及び水酸化物イオンに電離(解離)することが抑制されることにより電解液の塩基性が過剰に高まることが抑制される。また、界面活性剤は電極材中の亜鉛の表面に被膜を形成する。これらの相乗効果に伴い、亜鉛電池を保存した場合において、電極材中の亜鉛が酸化されて酸化亜鉛が生じることにより電極材の表面に不働態が形成されることが抑制される。これにより、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下が抑制される。 Examples of factors that can provide such an effect include, but are not limited to, the following factors. That is, the coexistence of an alkali metal hydroxide (M-OH, where M represents an alkali metal element) and an organic compound containing an oxygen atom (R-OH) causes an equilibrium reaction "M + -OH - + R-O - H + ⇔ R-O - K + + H 2 O". This inhibits the alkali metal hydroxide from ionizing (dissociating) into an alkali metal cation and a hydroxide ion, thereby inhibiting the electrolyte from becoming excessively basic. In addition, the surfactant forms a coating on the surface of the zinc in the electrode material. Due to these synergistic effects, when the zinc battery is stored, the zinc in the electrode material is oxidized to generate zinc oxide, which inhibits the formation of a passive state on the surface of the electrode material. This inhibits the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored.

本実施形態に係る電解液によれば、亜鉛電池において優れた高率放電性能を得ることができる。例えば、本実施形態に係る電解液によれば、電流値0.2Cで定電流放電した時の初期放電容量に対して、電流値10Cで定電流放電した時の初期放電容量が低下することを抑制できる。 The electrolyte according to this embodiment can provide excellent high-rate discharge performance in zinc batteries. For example, the electrolyte according to this embodiment can suppress a decrease in the initial discharge capacity when discharged at a constant current of 10 C compared to the initial discharge capacity when discharged at a constant current of 0.2 C.

なお、単位「C」とは、満充電状態から定格容量を定電流放電するときの電流の大きさを相対的に表したものである。単位「C」は、“放電電流値(A)/電池容量(Ah)”を意味する。例えば、定格容量を1時間で放電させることができる電流を「1C」、2時間で放電させることができる電流を「0.5C」と表現する。 The unit "C" is a relative expression of the magnitude of the current when discharging the rated capacity from a fully charged state at a constant current. The unit "C" means "discharge current value (A) / battery capacity (Ah)". For example, a current that can discharge the rated capacity in 1 hour is expressed as "1C", and a current that can discharge the rated capacity in 2 hours is expressed as "0.5C".

アルカリ金属水酸化物としては、水酸化カリウム(KOH)、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化リチウム(LiOH)等が挙げられる。アルカリ金属水酸化物は、水溶液中で電離(解離)していてよく、塩として存在していてもよい。アルカリ金属水酸化物は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、水酸化カリウム及び水酸化リチウムからなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましく、水酸化カリウムを含むことがより好ましい。 Examples of alkali metal hydroxides include potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH), and lithium hydroxide (LiOH). The alkali metal hydroxide may be ionized (dissociated) in an aqueous solution, and may exist as a salt. From the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity during storage of a zinc battery and easily obtaining excellent high-rate discharge performance, the alkali metal hydroxide preferably contains at least one selected from the group consisting of potassium hydroxide and lithium hydroxide, and more preferably contains potassium hydroxide.

電解液におけるアルカリ金属水酸化物の含有量(アルカリ金属水酸化物の合計量)は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、電解液の全量を基準として下記の範囲が好ましい。アルカリ金属水酸化物の含有量は、10質量%以上、15質量%以上、20質量%以上、25質量%以上、又は、30質量%以上が好ましい。アルカリ金属水酸化物の含有量は、50質量%以下、45質量%以下、40質量%以下、又は、35質量%以下が好ましい。これらの観点から、アルカリ金属水酸化物の含有量は、10~50質量%が好ましい。 The content of alkali metal hydroxide in the electrolyte (total amount of alkali metal hydroxide) is preferably in the following range based on the total amount of the electrolyte, from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. The content of alkali metal hydroxide is preferably 10 mass% or more, 15 mass% or more, 20 mass% or more, 25 mass% or more, or 30 mass% or more. The content of alkali metal hydroxide is preferably 50 mass% or less, 45 mass% or less, 40 mass% or less, or 35 mass% or less. From these viewpoints, the content of alkali metal hydroxide is preferably 10 to 50 mass%.

電解液における水酸化カリウムの含有量は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、電解液の全量を基準として下記の範囲が好ましい。水酸化カリウムの含有量は、10質量%以上、15質量%以上、20質量%以上、25質量%以上、又は、30質量%以上が好ましい。水酸化カリウムの含有量は、50質量%以下、45質量%以下、40質量%以下、又は、35質量%以下が好ましい。これらの観点から、水酸化カリウムの含有量は、10~50質量%が好ましい。 The content of potassium hydroxide in the electrolyte is preferably in the following range based on the total amount of the electrolyte, from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored, and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. The content of potassium hydroxide is preferably 10 mass% or more, 15 mass% or more, 20 mass% or more, 25 mass% or more, or 30 mass% or more. The content of potassium hydroxide is preferably 50 mass% or less, 45 mass% or less, 40 mass% or less, or 35 mass% or less. From these viewpoints, the content of potassium hydroxide is preferably 10 to 50 mass%.

電解液における水酸化リチウムの含有量は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、電解液の全量を基準として下記の範囲が好ましい。水酸化リチウムの含有量は、0.1質量%以上、0.3質量%以上、0.5質量%以上、0.8質量%以上、又は、1質量%以上が好ましい。水酸化リチウムの含有量は、3質量%以下、2質量%以下、1.5質量%以下、又は、1.2質量%以下が好ましい。これらの観点から、水酸化リチウムの含有量は、0.1~3質量%が好ましい。 The content of lithium hydroxide in the electrolyte is preferably in the following range based on the total amount of the electrolyte, from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored, and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. The content of lithium hydroxide is preferably 0.1 mass% or more, 0.3 mass% or more, 0.5 mass% or more, 0.8 mass% or more, or 1 mass% or more. The content of lithium hydroxide is preferably 3 mass% or less, 2 mass% or less, 1.5 mass% or less, or 1.2 mass% or less. From these viewpoints, the content of lithium hydroxide is preferably 0.1 to 3 mass%.

本実施形態に係る電解液は、界面活性剤を含有する。界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤(非イオン性界面活性剤)、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられる。界面活性剤は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、及び、カチオン性界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。界面活性剤は、ノニオン性界面活性剤を含む態様であることが好ましく、アニオン性界面活性剤を含む態様であることが好ましく、カチオン性界面活性剤を含む態様であることが好ましい。界面活性剤は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点から、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、及び、カチオン性界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも二種を含むことが好ましい。 The electrolyte according to the present embodiment contains a surfactant. Examples of the surfactant include a nonionic surfactant, an anionic surfactant, a cationic surfactant, and an amphoteric surfactant. From the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance, the surfactant preferably contains at least one selected from the group consisting of a nonionic surfactant, an anionic surfactant, and a cationic surfactant. The surfactant is preferably an embodiment containing a nonionic surfactant, preferably an embodiment containing an anionic surfactant, and preferably an embodiment containing a cationic surfactant. From the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored, the surfactant preferably contains at least two selected from the group consisting of a nonionic surfactant, an anionic surfactant, and a cationic surfactant.

ノニオン性界面活性剤は、ノニオン性の親水基と、疎水基とを有している。ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル等のポリオキシエチレン含有エステル化合物;ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等のポリオキシエチレン含有エーテル化合物などが挙げられる。ノニオン性界面活性剤は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、ポリオキシエチレンアルキルエーテル及びポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルからなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましく、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルを含むことがより好ましい。 The nonionic surfactant has a nonionic hydrophilic group and a hydrophobic group. Examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene-containing ester compounds such as polyoxyethylene fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, and polyoxyethylene sorbitol fatty acid esters; and polyoxyethylene-containing ether compounds such as polyoxyethylene alkyl ethers and polyoxyethylene alkyl phenyl ethers. From the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity during storage of the zinc battery and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance, the nonionic surfactant preferably contains at least one selected from the group consisting of polyoxyethylene alkyl ethers and polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, and more preferably contains polyoxyethylene alkyl phenyl ethers.

ポリオキシエチレンアルキルエーテルは、例えば、下記一般式(1a)で表される構造を有する。
1aO(CHCHO)m1H …(1a)
[式(1a)中、m1は、2~60の整数であり、R1aは、炭素数1~30の炭化水素基である。]
The polyoxyethylene alkyl ether has, for example, a structure represented by the following general formula (1a).
R 1a O(CH 2 CH 2 O) m1 H…(1a)
[In formula (1a), m1 is an integer of 2 to 60, and R 1a is a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms.]

ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルは、例えば、下記一般式(1b)で表される構造を有する。
1bO(CHCHO)m2H …(1b)
[式(1b)中、m2は、2~60の整数であり、R1bは、炭素数1~30の炭化水素基である。]
Polyoxyethylene alkylphenyl ether has, for example, a structure represented by the following general formula (1b).
R 1b C 6 H 4 O(CH 2 CH 2 O) m2 H…(1b)
[In formula (1b), m2 is an integer of 2 to 60, and R 1b is a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms.]

1a及びR1bの炭化水素基は、直鎖状であってもよく、分枝状であってもよく、飽和又は不飽和のいずれであってもよい。R1a及びR1bの炭化水素基は、アルキル基であることが好ましい。R1aの炭化水素基の炭素数は、10~18であることが好ましい。R1bの炭化水素基の炭素数は、4~12が好ましく、6~10がより好ましく、8が更に好ましい。m1及びm2は平均重合度であり、5~12が好ましく、7~10がより好ましい。 The hydrocarbon groups of R 1a and R 1b may be linear or branched, and may be either saturated or unsaturated. The hydrocarbon groups of R 1a and R 1b are preferably alkyl groups. The number of carbon atoms in the hydrocarbon group of R 1a is preferably 10 to 18. The number of carbon atoms in the hydrocarbon group of R 1b is preferably 4 to 12, more preferably 6 to 10, and even more preferably 8. m1 and m2 are average degrees of polymerization, preferably 5 to 12, and more preferably 7 to 10.

ポリオキシエチレンアルキルエーテルの具体例としては、ポリオキシエチレンデシルエーテル、ポリオキシエチレンウンデシルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリオキシエチレンテトラデシルエーテル、ポリオキシエチレンペンタデシルエーテル、ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル、ポリオキシエチレンヘプタデシルエーテル及びポリオキシエチレンオクタデシルエーテルが挙げられる。 Specific examples of polyoxyethylene alkyl ethers include polyoxyethylene decyl ether, polyoxyethylene undecyl ether, polyoxyethylene dodecyl ether, polyoxyethylene tridecyl ether, polyoxyethylene tetradecyl ether, polyoxyethylene pentadecyl ether, polyoxyethylene hexadecyl ether, polyoxyethylene heptadecyl ether, and polyoxyethylene octadecyl ether.

ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルの具体例としては、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル及びポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等が挙げられる。 Specific examples of polyoxyethylene alkylphenyl ethers include polyoxyethylene octylphenyl ether and polyoxyethylene nonylphenyl ether.

アニオン性界面活性剤は、アニオン性の親水基と、疎水基とを有している。アニオン性界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル(例えばポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スチレン-アクリル酸共重合体のアルカリ塩、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、スチレン-アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン等が挙げられる。アニオン性界面活性剤は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステルを含むことが好ましく、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステルを含むことがより好ましい。 The anionic surfactant has an anionic hydrophilic group and a hydrophobic group. Examples of the anionic surfactant include polyoxyalkylene alkyl ether phosphate (e.g., polyoxyethylene alkyl ether phosphate), polyoxyethylene alkyl ether sulfate, sodium dodecylbenzene sulfonate, alkali salt of styrene-acrylic acid copolymer, sodium alkyl naphthalene sulfonate, sodium alkyl diphenyl ether disulfonate, monoethanolamine lauryl sulfate, triethanolamine lauryl sulfate, ammonium lauryl sulfate, monoethanolamine stearate, sodium stearate, sodium lauryl sulfate, monoethanolamine of styrene-acrylic acid copolymer, and the like. The anionic surfactant preferably contains polyoxyalkylene alkyl ether phosphate, and more preferably contains polyoxyethylene alkyl ether phosphate, from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance.

カチオン性界面活性剤は、カチオン性の親水基と、疎水基とを有している。カチオン性界面活性剤としては、脂肪族アミン又はその塩、アルキルアミドアミン塩、モノアルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、塩化ベンゼトニウム塩等の第4級アンモニウム塩型カチオン性界面活性剤などが挙げられる。カチオン性界面活性剤は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、モノアルキルトリメチルアンモニウム塩及びジアルキルジメチルアンモニウム塩からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましく、モノアルキルトリメチルアンモニウム塩を含むことがより好ましい。 The cationic surfactant has a cationic hydrophilic group and a hydrophobic group. Examples of the cationic surfactant include aliphatic amines or their salts, alkylamidoamine salts, monoalkyltrimethylammonium salts, dialkyldimethylammonium salts, alkylbenzyldimethylammonium salts, alkylpyridinium salts, benzethonium chloride salts, and other quaternary ammonium salt-type cationic surfactants. From the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity during storage of the zinc battery and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance, the cationic surfactant preferably contains at least one selected from the group consisting of monoalkyltrimethylammonium salts and dialkyldimethylammonium salts, and more preferably contains monoalkyltrimethylammonium salts.

モノアルキルトリメチルアンモニウム塩及びジアルキルジメチルアンモニウム塩は、例えば、下記一般式(2)で表される構造を有する。
(R2a(R2b4-n …(2)
[式(2)中、nは1又は2であり、R2a及びR2bは、それぞれ独立に、炭素数1~20の炭化水素基であり、Xは、アニオンである。nが2である場合、複数のR2aは、互いに同一であっても異なっていてもよい。複数のR2bは、互いに同一であっても異なっていてもよい。]
The monoalkyltrimethylammonium salt and the dialkyldimethylammonium salt have, for example, a structure represented by the following general formula (2).
(R 2a ) n N + (R 2b ) 4-n X - (2)
[In formula (2), n is 1 or 2, R 2a and R 2b are each independently a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and X is an anion. When n is 2, multiple R 2a may be the same or different from each other. Multiple R 2b may be the same or different from each other.]

2aの炭化水素基は、直鎖状であってもよく、分枝状であってもよく、飽和又は不飽和のいずれであってもよく、脂環式構造等の環状構造を含んでいてもよい。R2aの炭化水素基は、アルキル基であることが好ましい。R2aの炭化水素基の炭素数は、12~18が好ましく、14~16がより好ましい。R2bの炭化水素基は、直鎖状であってもよく、分枝状であってもよく、飽和又は不飽和のいずれであってもよい。R2bの炭化水素基は、アルキル基であることが好ましい。R2bの炭化水素基の炭素数は、1~4が好ましく、1、2又は3がより好ましい。Xは、式(2)の第4級アンモニウムイオンと塩を形成できるアニオンであればよく、例えば、F、Cl、Br、I等のハロゲン化物イオン;CHCOO等のカルボキシレートイオン;スルフェートイオン;ホスフェートイオンなどであってよい。 The hydrocarbon group of R 2a may be linear or branched, saturated or unsaturated, or may contain a cyclic structure such as an alicyclic structure. The hydrocarbon group of R 2a is preferably an alkyl group. The number of carbon atoms of the hydrocarbon group of R 2a is preferably 12 to 18, more preferably 14 to 16. The hydrocarbon group of R 2b may be linear or branched, saturated or unsaturated. The hydrocarbon group of R 2b is preferably an alkyl group. The number of carbon atoms of the hydrocarbon group of R 2b is preferably 1 to 4, more preferably 1, 2 or 3. X - may be any anion capable of forming a salt with the quaternary ammonium ion of formula (2), and may be, for example, a halide ion such as F - , Cl - , Br -, or I - ; a carboxylate ion such as CH 3 COO - ; a sulfate ion; or a phosphate ion.

モノアルキルトリメチルアンモニウム塩の具体例としては、ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド、トリデシルトリメチルアンモニウムブロミド、トリデシルトリメチルアンモニウムクロライド、テトラデシルトリメチルアンモニウムブロミド、テトラデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ペンタデシルトリメチルアンモニウムブロミド、ペンタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ヘプタデシルトリメチルアンモニウムブロミド、ヘプタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムブロミド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。 Specific examples of monoalkyltrimethylammonium salts include dodecyltrimethylammonium bromide, dodecyltrimethylammonium chloride, tridecyltrimethylammonium bromide, tridecyltrimethylammonium chloride, tetradecyltrimethylammonium bromide, tetradecyltrimethylammonium chloride, pentadecyltrimethylammonium bromide, pentadecyltrimethylammonium chloride, hexadecyltrimethylammonium bromide, hexadecyltrimethylammonium chloride, heptadecyltrimethylammonium bromide, heptadecyltrimethylammonium chloride, octadecyltrimethylammonium bromide, and octadecyltrimethylammonium chloride.

ジアルキルジメチルアンモニウム塩の具体例としては、ジドデシルジメチルアンモニウムブロミド、ジドデシルジメチルアンモニウムクロライド、ジトリデシルジメチルアンモニウムブロミド、ジトリデシルジメチルアンモニウムクロライド、ジテトラデシルジメチルアンモニウムブロミド、ジテトラデシルジメチルアンモニウムクロライド、ジペンタデシルジメチルアンモニウムブロミド、ジペンタデシルジメチルアンモニウムクロライド、ジヘキサデシルジメチルアンモニウムブロミド、ジヘキサデシルジメチルアンモニウムクロライド、ジヘプタデシルジメチルアンモニウムブロミド、ジヘプタデシルジメチルアンモニウムクロライド、ジオクタデシルジメチルアンモニウムブロミド、ジオクタデシルジメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。 Specific examples of dialkyldimethylammonium salts include didodecyldimethylammonium bromide, didodecyldimethylammonium chloride, ditridecyldimethylammonium bromide, ditridecyldimethylammonium chloride, ditetradecyldimethylammonium bromide, ditetradecyldimethylammonium chloride, dipentadecyldimethylammonium bromide, dipentadecyldimethylammonium chloride, dihexadecyldimethylammonium bromide, dihexadecyldimethylammonium chloride, diheptadecyldimethylammonium bromide, diheptadecyldimethylammonium chloride, dioctadecyldimethylammonium bromide, dioctadecyldimethylammonium chloride, etc.

界面活性剤がノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、又は、カチオン性界面活性剤を含む場合、界面活性剤におけるノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、又は、カチオン性界面活性剤の含有量は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、界面活性剤の含有量(界面活性剤の合計量)を基準として、50質量%以上、70質量%以上、90質量%以上、95質量%以上、97質量%以上、又は、99質量%以上好ましい。界面活性剤は、実質的にノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、又は、カチオン性界面活性剤からなる態様(実質的に界面活性剤の100質量%がノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、又は、カチオン性界面活性剤である態様)であってもよい。 When the surfactant contains a nonionic surfactant, an anionic surfactant, or a cationic surfactant, the content of the nonionic surfactant, anionic surfactant, or cationic surfactant in the surfactant is preferably 50 mass% or more, 70 mass% or more, 90 mass% or more, 95 mass% or more, 97 mass% or more, or 99 mass% or more based on the surfactant content (total amount of surfactants) from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. The surfactant may be substantially composed of a nonionic surfactant, an anionic surfactant, or a cationic surfactant (an embodiment in which substantially 100 mass% of the surfactant is a nonionic surfactant, an anionic surfactant, or a cationic surfactant).

界面活性剤がノニオン性界面活性剤及びアニオン性界面活性剤を含む場合、ノニオン性界面活性剤の含有量に対するアニオン性界面活性剤の含有量の質量比(アニオン性界面活性剤の含有量/ノニオン性界面活性剤の含有量)は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、下記の範囲が好ましい。質量比は、0.1以上、0.3以上、0.5以上、0.7以上、又は、1以上が好ましい。質量比は、3以下、2.5以下、2以下、1.5以下、1.2以下、又は、1以下が好ましい。これらの観点から、質量比は、0.1~3が好ましい。 When the surfactant contains a nonionic surfactant and an anionic surfactant, the mass ratio of the anionic surfactant content to the nonionic surfactant content (anionic surfactant content/nonionic surfactant content) is preferably in the following range from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. The mass ratio is preferably 0.1 or more, 0.3 or more, 0.5 or more, 0.7 or more, or 1 or more. The mass ratio is preferably 3 or less, 2.5 or less, 2 or less, 1.5 or less, 1.2 or less, or 1 or less. From these viewpoints, the mass ratio is preferably 0.1 to 3.

界面活性剤がノニオン性界面活性剤及びカチオン性界面活性剤を含む場合、ノニオン性界面活性剤の含有量に対するカチオン性界面活性剤の含有量の質量比(カチオン性界面活性剤の含有量/ノニオン性界面活性剤の含有量)は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、下記の範囲が好ましい。質量比は、0.1以上、0.3以上、0.5以上、0.7以上、又は、1以上が好ましい。質量比は、3以下、2.5以下、2以下、1.5以下、1.2以下、又は、1以下が好ましい。これらの観点から、質量比は、0.1~3が好ましい。 When the surfactant contains a nonionic surfactant and a cationic surfactant, the mass ratio of the cationic surfactant content to the nonionic surfactant content (cationic surfactant content/nonionic surfactant content) is preferably in the following range from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. The mass ratio is preferably 0.1 or more, 0.3 or more, 0.5 or more, 0.7 or more, or 1 or more. The mass ratio is preferably 3 or less, 2.5 or less, 2 or less, 1.5 or less, 1.2 or less, or 1 or less. From these viewpoints, the mass ratio is preferably 0.1 to 3.

電解液における界面活性剤の含有量(界面活性剤の合計量)は、電解液の全量を基準として下記の範囲が好ましい。界面活性剤の含有量は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、0.0001質量%以上、0.0005質量%以上、0.001質量%以上、0.003質量%以上、又は、0.005質量%以上が好ましい。界面活性剤の含有量は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、0.1質量%以下、0.08質量%以下、0.05質量%以下、0.03質量%以下、又は、0.01質量%以下が好ましい。これらの観点から、界面活性剤の含有量は、0.0001~0.1質量%が好ましい。界面活性剤の含有量は、更に優れた高率放電性能を得やすい観点から、0.008質量%以上、又は、0.01質量%以上が好ましい。 The content of the surfactant in the electrolyte (total amount of the surfactant) is preferably in the following range based on the total amount of the electrolyte. The content of the surfactant is preferably 0.0001 mass% or more, 0.0005 mass% or more, 0.001 mass% or more, 0.003 mass% or more, or 0.005 mass% or more from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. The content of the surfactant is preferably 0.1 mass% or less, 0.08 mass% or less, 0.05 mass% or less, 0.03 mass% or less, or 0.01 mass% or less from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. From these viewpoints, the content of the surfactant is preferably 0.0001 to 0.1 mass%. The content of the surfactant is preferably 0.008 mass% or more, or 0.01 mass% or more from the viewpoint of easily obtaining even more excellent high-rate discharge performance.

界面活性剤がノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、又は、カチオン性界面活性剤を含む場合、電解液におけるノニオン性界面活性剤の含有量、アニオン性界面活性剤の含有量、又は、カチオン性界面活性剤の含有量は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、電解液の全量を基準として下記の範囲が好ましい。含有量は、0.0001質量%以上、0.0005質量%以上、0.001質量%以上、0.003質量%以上、又は、0.005質量%以上が好ましい。含有量は、0.1質量%以下、0.08質量%以下、0.05質量%以下、0.03質量%以下、0.01質量%以下、0.008質量%以下、又は、0.005質量%以下が好ましい。これらの観点から、含有量は、0.0001~0.1質量%が好ましい。 When the surfactant includes a nonionic surfactant, an anionic surfactant, or a cationic surfactant, the content of the nonionic surfactant, the content of the anionic surfactant, or the content of the cationic surfactant in the electrolyte is preferably in the following range based on the total amount of the electrolyte, from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored, and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. The content is preferably 0.0001 mass% or more, 0.0005 mass% or more, 0.001 mass% or more, 0.003 mass% or more, or 0.005 mass% or more. The content is preferably 0.1 mass% or less, 0.08 mass% or less, 0.05 mass% or less, 0.03 mass% or less, 0.01 mass% or less, 0.008 mass% or less, or 0.005 mass% or less. From these viewpoints, the content is preferably 0.0001 to 0.1 mass%.

本実施形態に係る電解液は、酸素原子を含む有機化合物(アルカリ金属水酸化物又は界面活性剤に該当する化合物を除く。以下、場合により「酸素含有化合物」という)を含有する。酸素含有化合物は、酸素原子を含む官能基を有してよい。酸素原子を含む官能基としては、カルボキシル基、カルボン酸塩基、水酸基(カルボキシル基に包含されるOH構造を除く)、エポキシ基、エーテル基、アルコキシド基、エステル基、ケトン基、アルデヒド基等が挙げられる。酸素含有化合物は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、カルボキシ基、カルボン酸塩基、水酸基、エポキシ基及びエーテル基からなる群より選ばれる少なくとも一種を有することが好ましい。 The electrolyte according to the present embodiment contains an organic compound containing an oxygen atom (excluding compounds corresponding to alkali metal hydroxides or surfactants; hereinafter, sometimes referred to as "oxygen-containing compound"). The oxygen-containing compound may have a functional group containing an oxygen atom. Examples of the functional group containing an oxygen atom include a carboxyl group, a carboxylate group, a hydroxyl group (excluding the OH structure included in the carboxyl group), an epoxy group, an ether group, an alkoxide group, an ester group, a ketone group, and an aldehyde group. From the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance, it is preferable that the oxygen-containing compound has at least one selected from the group consisting of a carboxyl group, a carboxylate group, a hydroxyl group, an epoxy group, and an ether group.

酸素含有化合物がOH構造を有する場合、酸素含有化合物において炭素数に対するOH構造の数の比率(OH構造の数/炭素数)は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、下記の範囲が好ましい。比率は、0.01以上、0.03以上、0.05以上、0.1以上、0.2以上、0.3以上、0.4以上、0.5以上、0.6以上、0.7以上、0.8以上、又は、5/6以上が好ましい。比率は、2以下、1.5以下、1.2以下、1以下、0.9以下、又は、5/6以下が好ましい。酸素含有化合物は、OH構造を有していなくてもよい。 When the oxygen-containing compound has an OH structure, the ratio of the number of OH structures to the number of carbon atoms in the oxygen-containing compound (number of OH structures/number of carbon atoms) is preferably in the following range from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. The ratio is preferably 0.01 or more, 0.03 or more, 0.05 or more, 0.1 or more, 0.2 or more, 0.3 or more, 0.4 or more, 0.5 or more, 0.6 or more, 0.7 or more, 0.8 or more, or 5/6 or more. The ratio is preferably 2 or less, 1.5 or less, 1.2 or less, 1 or less, 0.9 or less, or 5/6 or less. The oxygen-containing compound does not have to have an OH structure.

酸素含有化合物は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、糖類、カルボン酸(糖類に該当する化合物を除く)、カルボン酸塩(糖類に該当する化合物を除く)、エポキシ化合物(エポキシ基を有する化合物。糖類、カルボン酸又はカルボン酸塩に該当する化合物を除く)、及び、エーテル化合物(エーテル基を有する化合物。糖類、カルボン酸、カルボン酸塩又はエポキシ化合物に該当する化合物を除く)からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。 From the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity during storage of the zinc battery and easily obtaining excellent high-rate discharge performance, the oxygen-containing compound preferably contains at least one selected from the group consisting of sugars, carboxylic acids (excluding compounds corresponding to sugars), carboxylates (excluding compounds corresponding to sugars), epoxy compounds (compounds having an epoxy group; excluding compounds corresponding to sugars, carboxylic acids, or carboxylates), and ether compounds (compounds having an ether group; excluding compounds corresponding to sugars, carboxylic acids, carboxylates, or epoxy compounds).

糖類は、単糖類、二糖類、三糖類、多糖類(二糖類又は三糖類に該当する糖類を除く)等を用いることができる。単糖類としては、グルコース、フルクトース、ガラクトース、アラビノース、リボース、マンノース、キシロース、ソルボース、ラムノース、フコース、リボデソース等が挙げられる。二糖類としては、マルトース、トレハロース、ショ糖、セロビオース、ゲンチオビオース、ラクトース、メリビオース等が挙げられる。三糖類としては、ラフィノース、ゲンチアノース、メレチトース等が挙げられる。多糖類としては、シクロデキストリン(例えばγ-シクロデキストリン)、スタキオース等が挙げられる。酸素含有化合物は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、グルコース、マルトース、及び、ラフィノースからなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。 As the sugar, monosaccharides, disaccharides, trisaccharides, polysaccharides (excluding sugars corresponding to disaccharides or trisaccharides), etc. can be used. Examples of monosaccharides include glucose, fructose, galactose, arabinose, ribose, mannose, xylose, sorbose, rhamnose, fucose, ribodesose, etc. Examples of disaccharides include maltose, trehalose, sucrose, cellobiose, gentiobiose, lactose, melibiose, etc. Examples of trisaccharides include raffinose, gentianose, melezitose, etc. Examples of polysaccharides include cyclodextrin (e.g., γ-cyclodextrin), stachyose, etc. It is preferable that the oxygen-containing compound contains at least one selected from the group consisting of glucose, maltose, and raffinose, from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity during storage of the zinc battery and easily obtaining excellent high-rate discharge performance.

カルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、安息香酸、サリチル酸、3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸、ベンゼンヘキサカルボン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アコニット酸、ピルビン酸、オキサロ酢酸、ギ酸グリシジル、酢酸グリシジル、安息香酸グリシジル等が挙げられる。カルボン酸塩としては、これらのカルボン酸の塩等が挙げられる。カルボン酸塩としては、ナトリウム塩(例えば、テレフタル酸二ナトリウム)、カリウム塩等のアルカリ金属塩などが挙げられる。カルボン酸塩は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、アルカリ金属塩を含むことが好ましく、ナトリウム塩を含むことがより好ましい。酸素含有化合物は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、芳香環を有するカルボン酸、及び、芳香環を有するカルボン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましく、テレフタル酸、及び、テレフタル酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことがより好ましく、テレフタル酸、及び、テレフタル酸のナトリウム塩からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが更に好ましい。 Examples of carboxylic acids include terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, benzoic acid, salicylic acid, 3,4,5-trihydroxybenzoic acid, benzenehexacarboxylic acid, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, aconitic acid, pyruvic acid, oxaloacetic acid, glycidyl formate, glycidyl acetate, and glycidyl benzoate. Examples of carboxylates include salts of these carboxylic acids. Examples of carboxylates include alkali metal salts such as sodium salts (e.g., disodium terephthalate) and potassium salts. The carboxylate preferably contains an alkali metal salt, and more preferably contains a sodium salt, from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. From the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity during storage of the zinc battery and easily obtaining excellent high-rate discharge performance, the oxygen-containing compound preferably contains at least one selected from the group consisting of carboxylic acids having aromatic rings and carboxylates having aromatic rings, more preferably contains at least one selected from the group consisting of terephthalic acid and terephthalic acid salts, and even more preferably contains at least one selected from the group consisting of terephthalic acid and sodium salts of terephthalic acid.

カルボン酸におけるカルボキシル基の数、又は、カルボン酸塩におけるカルボン酸塩基の数は、1以上であり、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、下記の範囲が好ましい。カルボキシル基又はカルボン酸塩基の数は、2以上が好ましい。カルボキシル基又はカルボン酸塩基の数は、4以下、3以下又は2以下が好ましい。 The number of carboxyl groups in the carboxylic acid or the number of carboxylate salts in the carboxylate is 1 or more, and the following ranges are preferred from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity during storage of the zinc battery and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. The number of carboxyl groups or carboxylate salts is preferably 2 or more. The number of carboxyl groups or carboxylate salts is preferably 4 or less, 3 or less, or 2 or less.

エポキシ化合物としては、単官能エポキシ化合物、多官能エポキシ化合物等が挙げられる。単官能エポキシ化合物としては、1,2-エポキシエタン、1,2-エポキシプロパン、1,2-エポキシブタン、1,2-エポキシ-2-メチルプロパン、1-フェニル-1,2-エポキシエタン、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、グリシジルメチルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ポリエチレンオキシドグリシジルエーテル、グリシジルアミド、ブチルグリシジルエーテル、2-エチルヘキシルグリシジルエーテル、ステアリルグリシジルエーテル、ラウリルグリシジルエーテル、ブトキシポリエチレングリコールグリシジルエーテル、フェノールポリエチレングリコールグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、p-メチルフェニルグリシジルエーテル、p-エチルフェニルグリシジルエーテル、p-sec-ブチルフェニルグリシジルエーテル、p-tert-ブチルフェニルグリシジル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル等が挙げられる。多官能エポキシ化合物としては、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、ポリフェノール型エポキシ化合物、環状脂肪族エポキシ化合物、脂肪族グリシジルエーテル系エポキシ化合物、グリシジルエステル系エポキシ化合物、グリシジルジアミン系エポキシ化合物、複素環式エポキシ化合物、環状脂肪族エポキシ化合物等が挙げられる。酸素含有化合物は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、単官能エポキシ化合物を含むことが好ましく、1,2-エポキシ-2-メチルプロパンを含むことがより好ましい。 Epoxy compounds include monofunctional epoxy compounds, polyfunctional epoxy compounds, etc. Examples of monofunctional epoxy compounds include 1,2-epoxyethane, 1,2-epoxypropane, 1,2-epoxybutane, 1,2-epoxy-2-methylpropane, 1-phenyl-1,2-epoxyethane, epichlorohydrin, epibromohydrin, glycidyl methyl ether, allyl glycidyl ether, polyethylene oxide glycidyl ether, glycidyl amide, butyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, stearyl glycidyl ether, lauryl glycidyl ether, butoxy polyethylene glycol glycidyl ether, phenol polyethylene glycol glycidyl ether, allyl glycidyl ether, phenyl glycidyl ether, p-methylphenyl glycidyl ether, p-ethylphenyl glycidyl ether, p-sec-butylphenyl glycidyl ether, p-tert-butylphenyl glycidyl, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, etc. Examples of polyfunctional epoxy compounds include bisphenol A type epoxy compounds, bisphenol F type epoxy compounds, phenol novolac type epoxy compounds, cresol novolac type epoxy compounds, polyphenol type epoxy compounds, cyclic aliphatic epoxy compounds, aliphatic glycidyl ether type epoxy compounds, glycidyl ester type epoxy compounds, glycidyl diamine type epoxy compounds, heterocyclic epoxy compounds, cyclic aliphatic epoxy compounds, etc. The oxygen-containing compound preferably contains a monofunctional epoxy compound, more preferably 1,2-epoxy-2-methylpropane, from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity during storage of the zinc battery and easily obtaining excellent high-rate discharge performance.

エーテル化合物としては、18-クラウン-6、15-クラウン-5、12-クラウン-4、ジベンゾ-18-クラウン-6、ジシクロヘキサノ-18-クラウン-6、ジベンゾ-24-クラウン-8等のクラウンエーテル化合物;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリアルキレングリコール;グリセリンなどが挙げられる。エーテル化合物としては、ポリエーテル化合物を用いることができる。酸素含有化合物は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、エーテル基を含む複素環を有するエーテル化合物を含むことが好ましく、18-クラウン-6を含むことがより好ましい。 The ether compounds include crown ether compounds such as 18-crown-6, 15-crown-5, 12-crown-4, dibenzo-18-crown-6, dicyclohexano-18-crown-6, and dibenzo-24-crown-8; polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polytetramethylene glycol; and glycerin. The ether compounds may be polyether compounds. From the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity during storage of the zinc battery and easily obtaining excellent high-rate discharge performance, the oxygen-containing compound preferably contains an ether compound having a heterocycle containing an ether group, and more preferably contains 18-crown-6.

エーテル化合物におけるエーテル基の数は、1以上であり、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、下記の範囲が好ましい。エーテル基の数は、2以上、3以上、4以上、5以上又は6以上が好ましい。エーテル基の数は、10以下、9以下、8以下、7以下又は6以下が好ましい。 The number of ether groups in the ether compound is 1 or more, and the following ranges are preferred from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity during storage of the zinc battery and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. The number of ether groups is preferably 2 or more, 3 or more, 4 or more, 5 or more, or 6 or more. The number of ether groups is preferably 10 or less, 9 or less, 8 or less, 7 or less, or 6 or less.

酸素含有化合物の分子量は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、50以上、70以上、80以上、100以上、120以上、150以上、160以上、170以上、又は、180以上が好ましい。酸素含有化合物の分子量は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、2000以下、1500以下、1300以下、1200以下、1000以下、800以下、又は、600以下が好ましい。これらの観点から、酸素含有化合物の分子量は、50~2000が好ましい。酸素含有化合物の分子量は、190以上、200以上、210以上、220以上、240以上、260以上、300以上、340以上、350以上、400以上、450以上、又は、500以上であってよい。酸素含有化合物の分子量は、500以下、400以下、350以下、340以下、320以下、300以下、280以下、270以下、260以下、250以下、230以下、220以下、210以下、200以下、190以下、又は、185以下であってよい。 The molecular weight of the oxygen-containing compound is preferably 50 or more, 70 or more, 80 or more, 100 or more, 120 or more, 150 or more, 160 or more, 170 or more, or 180 or more, from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. The molecular weight of the oxygen-containing compound is preferably 2000 or less, 1500 or less, 1300 or less, 1200 or less, 1000 or less, 800 or less, or 600 or less, from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. From these viewpoints, the molecular weight of the oxygen-containing compound is preferably 50 to 2000. The molecular weight of the oxygen-containing compound may be 190 or more, 200 or more, 210 or more, 220 or more, 240 or more, 260 or more, 300 or more, 340 or more, 350 or more, 400 or more, 450 or more, or 500 or more. The molecular weight of the oxygen-containing compound may be 500 or less, 400 or less, 350 or less, 340 or less, 320 or less, 300 or less, 280 or less, 270 or less, 260 or less, 250 or less, 230 or less, 220 or less, 210 or less, 200 or less, 190 or less, or 185 or less.

酸素含有化合物としては、電解液に対する溶解性の高い化合物を用いることが好ましい。溶解性が高くない化合物であっても、濾過で残渣を除去する等して用いることができる。本実施形態に係る電解液は、アルコールを含有しなくてもよい。 As the oxygen-containing compound, it is preferable to use a compound that is highly soluble in the electrolyte. Even if the compound is not highly soluble, it can be used by removing the residue by filtration, etc. The electrolyte according to this embodiment does not need to contain alcohol.

電解液における酸素含有化合物の含有量は、電解液の全量を基準として下記の範囲が好ましい。酸素含有化合物の含有量は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、0.1質量%以上、0.3質量%以上、0.5質量%以上、0.8質量%以上、又は、1質量%以上が好ましい。酸素含有化合物の含有量は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、5質量%以下、4.5質量%以下、4質量%以下、3.5質量%以下、又は、3質量%以下が好ましい。これらの観点から、酸素含有化合物の含有量は、0.1~5質量%が好ましい。酸素含有化合物の含有量は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を更に抑制しやすい観点から、1.2質量%以上、1.5質量%以上、1.8質量%以上、2質量%以上、2.2質量%以上、2.5質量%以上、2.7質量%以上又は3質量%以上が好ましい。酸素含有化合物の含有量は、3.5質量%以上、4質量%以上、4.5質量%以上、又は、5質量%以上であってよい。酸素含有化合物の含有量は、更に優れた高率放電性能を得やすい観点から、2.7質量%以下、2.5質量%以下、2.2質量%以下、2質量%以下、1.7質量%以下、1.5質量%以下、1.2質量%以下、又は、1質量%以下が好ましい。酸素含有化合物の含有量は、電解液の全量を基準として0.5mol/L未満であってよい。 The content of the oxygen-containing compound in the electrolyte is preferably in the following range based on the total amount of the electrolyte. The content of the oxygen-containing compound is preferably 0.1 mass% or more, 0.3 mass% or more, 0.5 mass% or more, 0.8 mass% or more, or 1 mass% or more from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. The content of the oxygen-containing compound is preferably 5 mass% or less, 4.5 mass% or less, 4 mass% or less, 3.5 mass% or less, or 3 mass% or less from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. From these viewpoints, the content of the oxygen-containing compound is preferably 0.1 to 5 mass%. The content of the oxygen-containing compound is preferably 1.2 mass% or more, 1.5 mass% or more, 1.8 mass% or more, 2 mass% or more, 2.2 mass% or more, 2.5 mass% or more, 2.7 mass% or more, or 3 mass% or more from the viewpoint of further easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored. The content of the oxygen-containing compound may be 3.5% by mass or more, 4% by mass or more, 4.5% by mass or more, or 5% by mass or more. From the viewpoint of easily obtaining even better high-rate discharge performance, the content of the oxygen-containing compound is preferably 2.7% by mass or less, 2.5% by mass or less, 2.2% by mass or less, 2% by mass or less, 1.7% by mass or less, 1.5% by mass or less, 1.2% by mass or less, or 1% by mass or less. The content of the oxygen-containing compound may be less than 0.5 mol/L based on the total amount of the electrolyte.

酸素含有化合物の含有量は、界面活性剤1質量部に対して下記の範囲が好ましい。酸素含有化合物の含有量は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、10質量部以上、30質量部以上、50質量部以上、80質量部以上、又は、100質量部以上が好ましい。酸素含有化合物の含有量は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、1000質量部以下、800質量部以下、600質量部以下、500質量部以下、450質量部以下、400質量部以下、350質量部以下、又は、300質量部以下が好ましい。これらの観点から、酸素含有化合物の含有量は、10~1000質量部が好ましい。酸素含有化合物の含有量は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を更に抑制しやすい観点から、150質量部以上、200質量部以上、250質量部以上、又は、300質量部以上が好ましい。酸素含有化合物の含有量は、350質量部以上、400質量部以上、450質量部以上、又は、500質量部以上であってよい。酸素含有化合物の含有量は、250質量部以下、200質量部以下、150質量部以下、又は、100質量部以下が好ましい。 The content of the oxygen-containing compound is preferably in the following range per part by mass of the surfactant. The content of the oxygen-containing compound is preferably 10 parts by mass or more, 30 parts by mass or more, 50 parts by mass or more, 80 parts by mass or more, or 100 parts by mass or more from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. The content of the oxygen-containing compound is preferably 1000 parts by mass or less, 800 parts by mass or less, 600 parts by mass or less, 500 parts by mass or less, 450 parts by mass or less, 400 parts by mass or less, 350 parts by mass or less, or 300 parts by mass or less from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. From these viewpoints, the content of the oxygen-containing compound is preferably 10 to 1000 parts by mass. The content of the oxygen-containing compound is preferably 150 parts by mass or more, 200 parts by mass or more, 250 parts by mass or more, or 300 parts by mass or more from the viewpoint of further suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored. The content of the oxygen-containing compound may be 350 parts by mass or more, 400 parts by mass or more, 450 parts by mass or more, or 500 parts by mass or more. The content of the oxygen-containing compound is preferably 250 parts by mass or less, 200 parts by mass or less, 150 parts by mass or less, or 100 parts by mass or less.

酸素含有化合物の含有量は、アルカリ金属水酸化物100質量部に対して下記の範囲が好ましい。酸素含有化合物の含有量は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、1質量部以上、1.5質量部以上、2質量部以上、2.5質量部以上、又は、3質量部以上が好ましい。酸素含有化合物の含有量は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を抑制しやすい観点、及び、優れた高率放電性能を得やすい観点から、30質量部以下、25質量部以下、20質量部以下、16質量部以下、15質量部以下、13質量部以下、12質量部以下、又は、10質量部以下が好ましい。これらの観点から、酸素含有化合物の含有量は、1~30質量部が好ましい。酸素含有化合物の含有量は、亜鉛電池を保存したときの放電容量の低下を更に抑制しやすい観点から、4質量部以上、5質量部以上、6質量部以上、7質量部以上、8質量部以上、又は、9質量部以上が好ましい。酸素含有化合物の含有量は、10質量部以上、12質量部以上、13質量部以上、15質量部以上、又は、16質量部以上であってよい。酸素含有化合物の含有量は、更に優れた高率放電性能を得やすい観点から、9質量部以下、8質量部以下、7質量部以下、6質量部以下、5質量部以下、又は、4質量部以下が好ましい。 The content of the oxygen-containing compound is preferably in the following ranges relative to 100 parts by mass of the alkali metal hydroxide. The content of the oxygen-containing compound is preferably 1 part by mass or more, 1.5 parts by mass or more, 2 parts by mass or more, 2.5 parts by mass or more, or 3 parts by mass or more from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. The content of the oxygen-containing compound is preferably 30 parts by mass or less, 25 parts by mass or less, 20 parts by mass or less, 16 parts by mass or less, 15 parts by mass or less, 13 parts by mass or less, 12 parts by mass or less, or 10 parts by mass or less from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored and from the viewpoint of easily obtaining excellent high-rate discharge performance. From these viewpoints, the content of the oxygen-containing compound is preferably 1 to 30 parts by mass. The content of the oxygen-containing compound is preferably 4 parts by mass or more, 5 parts by mass or more, 6 parts by mass or more, 7 parts by mass or more, 8 parts by mass or more, or 9 parts by mass or more from the viewpoint of easily suppressing the decrease in discharge capacity when the zinc battery is stored. The content of the oxygen-containing compound may be 10 parts by mass or more, 12 parts by mass or more, 13 parts by mass or more, 15 parts by mass or more, or 16 parts by mass or more. From the viewpoint of easily obtaining even better high-rate discharge performance, the content of the oxygen-containing compound is preferably 9 parts by mass or less, 8 parts by mass or less, 7 parts by mass or less, 6 parts by mass or less, 5 parts by mass or less, or 4 parts by mass or less.

本実施形態に係る電解液は、水(例えばイオン交換水)等の液状媒体を含有できる。 The electrolyte according to this embodiment can contain a liquid medium such as water (e.g., ion-exchanged water).

以下、上記実施形態に係る電解液が用いられる亜鉛電池の一例として、ニッケル亜鉛電池について説明する。 Below, we will explain a nickel-zinc battery as an example of a zinc battery in which the electrolyte according to the above embodiment is used.

本実施形態に係る亜鉛電池は、例えば、電槽と、電槽に収容された電極群(例えば極板群)及び電解液と、を備える。本実施形態に係る亜鉛電池は、化成後又は未化成のいずれであってもよい。 The zinc battery according to this embodiment includes, for example, a battery case, and an electrode group (e.g., a plate group) and an electrolyte solution housed in the battery case. The zinc battery according to this embodiment may be either chemically formed or unchemically formed.

電極群は、例えば、正極(例えば正極板)と、負極(例えば負極板)と、セパレータと、を備える。正極と負極とは、一又は複数のセパレータを介して隣り合っている。すなわち、隣り合う正極と負極との間には、一又は複数のセパレータが設けられている。電極群は、複数の正極、負極及びセパレータを備えていてよい。電極群が複数の正極及び/又は複数の負極を備える場合、正極と負極は、セパレータを介して交互に積層されてよい。複数の正極同士及び複数の負極同士は、例えば、ストラップで連結されていてよい。 The electrode group includes, for example, a positive electrode (e.g., a positive electrode plate), a negative electrode (e.g., a negative electrode plate), and a separator. The positive electrode and the negative electrode are adjacent to each other via one or more separators. That is, one or more separators are provided between adjacent positive electrodes and negative electrodes. The electrode group may include multiple positive electrodes, negative electrodes, and separators. When the electrode group includes multiple positive electrodes and/or multiple negative electrodes, the positive electrodes and negative electrodes may be stacked alternately via separators. The multiple positive electrodes and the multiple negative electrodes may be connected to each other, for example, by straps.

本実施形態に係る亜鉛電池において負極は、負極集電体と、当該集電体に支持された負極材(電極材)と、を有する。負極は、化成前及び化成後のいずれであってもよい。 In the zinc battery according to this embodiment, the negative electrode has a negative electrode current collector and a negative electrode material (electrode material) supported by the current collector. The negative electrode may be either before or after chemical formation.

負極集電体は、負極材からの電流の導電路を構成する。負極集電体は、例えば、平板状、シート状等の形状を有している。負極集電体は、発泡金属、エキスパンドメタル、パンチングメタル、金属繊維のフェルト状物等によって構成された3次元網目構造の集電体などであってもよい。負極集電体は、導電性及び耐アルカリ性を有する材料で構成されている。このような材料としては、例えば、負極の反応電位でも安定である材料(負極の反応電位よりも貴な酸化還元電位を有する材料、アルカリ水溶液中で基材表面に酸化被膜等の保護被膜を形成して安定化する材料など)を用いることができる。また、負極においては、副反応として電解液の分解反応が進行し水素ガスが発生するが、水素過電圧の高い材料はこのような副反応の進行を抑制できる点で好ましい。負極集電体を構成する材料の具体例としては、亜鉛;鉛;スズ;スズ等の金属メッキを施した金属材料(銅、真鍮、鋼、ニッケル等)などが挙げられる。 The negative electrode current collector constitutes a conductive path for the current from the negative electrode material. The negative electrode current collector has a shape such as a flat plate or a sheet. The negative electrode current collector may be a collector with a three-dimensional mesh structure constituted by foam metal, expanded metal, punching metal, felt-like metal fiber, or the like. The negative electrode current collector is constituted by a material having electrical conductivity and alkali resistance. For example, a material that is stable even at the reaction potential of the negative electrode (a material having an oxidation-reduction potential more noble than the reaction potential of the negative electrode, a material that forms a protective film such as an oxide film on the substrate surface in an alkaline aqueous solution to stabilize the material, etc.) can be used. In addition, in the negative electrode, a decomposition reaction of the electrolyte proceeds as a side reaction, generating hydrogen gas, and a material with a high hydrogen overvoltage is preferable in that it can suppress the progression of such a side reaction. Specific examples of materials that constitute the negative electrode current collector include zinc, lead, tin, and metal materials plated with metals such as tin (copper, brass, steel, nickel, etc.).

負極材は、例えば、層状を呈している。すなわち、負極は、負極材層を有していてよい。負極材層は、負極集電体上に形成されていてよい。負極集電体の負極材を支持する部分が3次元網目構造を有する場合、当該集電体の網目の間に負極材が充填されて負極材層が形成されていてもよい。 The negative electrode material is, for example, layered. That is, the negative electrode may have a negative electrode material layer. The negative electrode material layer may be formed on a negative electrode current collector. When the part of the negative electrode current collector that supports the negative electrode material has a three-dimensional mesh structure, the negative electrode material may be filled between the meshes of the current collector to form the negative electrode material layer.

負極材は、亜鉛を含む負極活物質(電極活物質)を含有する。負極活物質としては、例えば、金属亜鉛、酸化亜鉛及び水酸化亜鉛が挙げられる。負極活物質は、これらの成分のうちの一種を単独で含んでいてよく、複数種を含んでいてもよい。負極材は、例えば、満充電状態では金属亜鉛を含有し、放電末状態では酸化亜鉛及び水酸化亜鉛を含有する。負極活物質は例えば粒子状である。すなわち、負極材は、金属亜鉛粒子、酸化亜鉛粒子及び水酸化亜鉛粒子からなる群より選択される少なくとも一種を含んでいてよい。負極活物質の含有量は、例えば、負極材の全質量を基準として50~95質量%である。 The negative electrode material contains a negative electrode active material (electrode active material) containing zinc. Examples of the negative electrode active material include metallic zinc, zinc oxide, and zinc hydroxide. The negative electrode active material may contain one of these components alone, or may contain multiple types. The negative electrode material contains metallic zinc in a fully charged state, and zinc oxide and zinc hydroxide in an end-of-discharge state. The negative electrode active material is, for example, in a particulate form. That is, the negative electrode material may contain at least one selected from the group consisting of metallic zinc particles, zinc oxide particles, and zinc hydroxide particles. The content of the negative electrode active material is, for example, 50 to 95 mass% based on the total mass of the negative electrode material.

負極材は、添加剤を含有してよい。添加剤としては、結着剤等が挙げられる。結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレンオキシド、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。結着剤の含有量は、例えば、負極活物質100質量部に対して0.5~10質量部であってもよい。 The negative electrode material may contain additives. Examples of additives include binders. Examples of binders include polytetrafluoroethylene, hydroxyethyl cellulose, polyethylene oxide, polyethylene, and polypropylene. The content of the binder may be, for example, 0.5 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material.

正極は、例えば、正極集電体と、当該正極集電体に支持された正極材と、を備えている。正極は、化成前及び化成後のいずれであってもよい。 The positive electrode includes, for example, a positive electrode current collector and a positive electrode material supported on the positive electrode current collector. The positive electrode may be either before or after chemical formation.

正極集電体は、正極材からの電流の導電路を構成する。正極集電体は、例えば、平板状、シート状等の形状を有している。正極集電体は、発泡金属、エキスパンドメタル、パンチングメタル、金属繊維のフェルト状物等によって構成された3次元網目構造の集電体などであってもよい。正極集電体は、導電性及び耐アルカリ性を有する材料で構成されている。このような材料としては、例えば、正極の反応電位でも安定である材料(正極の反応電位よりも貴な酸化還元電位を有する材料、アルカリ水溶液中で基材表面に酸化被膜等の保護被膜を形成して安定化する材料など)を用いることができる。また、正極においては、副反応として電解液の分解反応が進行し酸素ガスが発生するが、酸素過電圧の高い材料はこのような副反応の進行を抑制できる点で好ましい。正極集電体を構成する材料の具体例としては、白金;ニッケル(発泡ニッケル等);ニッケル等の金属メッキを施した金属材料(銅、真鍮、鋼等)などが挙げられる。これらの中でも、発泡ニッケルで構成される正極集電体が好ましく用いられる。高率放電性能を更に向上させることができる観点から、少なくとも正極集電体における正極材を支持する部分(正極材支持部)が発泡ニッケルで構成されていることが好ましい。 The positive electrode collector constitutes a conductive path for the current from the positive electrode material. The positive electrode collector has a shape such as a flat plate or a sheet. The positive electrode collector may be a collector having a three-dimensional mesh structure composed of foam metal, expanded metal, punching metal, felt-like metal fiber, or the like. The positive electrode collector is made of a material having electrical conductivity and alkali resistance. For example, a material that is stable even at the reaction potential of the positive electrode (a material having an oxidation-reduction potential more noble than the reaction potential of the positive electrode, a material that forms a protective film such as an oxide film on the substrate surface in an alkaline aqueous solution to stabilize the substrate, etc.) can be used as such a material. In addition, in the positive electrode, a decomposition reaction of the electrolyte proceeds as a side reaction, generating oxygen gas, and a material with a high oxygen overvoltage is preferable in that it can suppress the progress of such a side reaction. Specific examples of materials that constitute the positive electrode collector include platinum; nickel (foamed nickel, etc.); and metal materials (copper, brass, steel, etc.) plated with a metal such as nickel. Among these, a positive electrode collector made of foamed nickel is preferably used. From the viewpoint of further improving the high-rate discharge performance, it is preferable that at least the portion of the positive electrode current collector that supports the positive electrode material (positive electrode material support portion) is made of foamed nickel.

正極材は、例えば、層状を呈している。すなわち、正極は、正極材層を有していてよい。正極材層は、正極集電体上に形成されていてよい。正極集電体の正極材支持部が3次元網目構造を有する場合、当該集電体の網目の間に正極材が充填されて正極材層が形成されていてもよい。 The positive electrode material is, for example, layered. That is, the positive electrode may have a positive electrode material layer. The positive electrode material layer may be formed on a positive electrode current collector. When the positive electrode material support part of the positive electrode current collector has a three-dimensional mesh structure, the positive electrode material may be filled between the meshes of the current collector to form a positive electrode material layer.

正極材は、ニッケルを含む正極活物質(電極活物質)を含有する。正極活物質としては、オキシ水酸化ニッケル(NiOOH)、水酸化ニッケル等が挙げられる。正極材は、例えば、満充電状態ではオキシ水酸化ニッケルを含有し、放電末状態では水酸化ニッケルを含有する。正極活物質の含有量は、例えば、正極材の全質量を基準として50~95質量%であってもよい。 The positive electrode material contains a positive electrode active material (electrode active material) containing nickel. Examples of the positive electrode active material include nickel oxyhydroxide (NiOOH) and nickel hydroxide. The positive electrode material contains, for example, nickel oxyhydroxide in a fully charged state and nickel hydroxide in an end-of-discharge state. The content of the positive electrode active material may be, for example, 50 to 95 mass% based on the total mass of the positive electrode material.

正極材は、添加剤として、正極活物質以外の他の成分を更に含有してよい。添加剤としては、バインダー(結着剤)、導電剤、膨張抑制剤等が挙げられる。 The positive electrode material may further contain other components as additives other than the positive electrode active material. Examples of additives include binders, conductive agents, and expansion inhibitors.

バインダーとしては、親水性又は疎水性のポリマー等が挙げられる。具体的には、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、ポリアクリル酸ナトリウム(SPA)、フッ素系ポリマー(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等)などをバインダーとして用いることができる。バインダーの含有量は、例えば、正極活物質100質量部に対して0.01~5質量部である。 Examples of binders include hydrophilic or hydrophobic polymers. Specifically, for example, carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxyethyl cellulose (HEC), hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), sodium polyacrylate (SPA), fluorine-based polymers (polytetrafluoroethylene (PTFE), etc.), etc. can be used as binders. The content of the binder is, for example, 0.01 to 5 parts by mass per 100 parts by mass of the positive electrode active material.

導電剤としては、コバルト化合物(金属コバルト、酸化コバルト、水酸化コバルト等)などが挙げられる。導電剤の含有量は、例えば、正極活物質100質量部に対して1~20質量部である。 Examples of conductive agents include cobalt compounds (metallic cobalt, cobalt oxide, cobalt hydroxide, etc.). The content of the conductive agent is, for example, 1 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of the positive electrode active material.

膨張抑制剤としては、酸化亜鉛等が挙げられる。膨張抑制剤の含有量は、例えば、正極活物質100質量部に対して0.01~5質量部である。 Examples of the expansion inhibitor include zinc oxide. The content of the expansion inhibitor is, for example, 0.01 to 5 parts by mass per 100 parts by mass of the positive electrode active material.

セパレータは、例えば、平板状、シート状等の形状を有するセパレータであってもよい。セパレータとしては、ポリオレフィン系微多孔膜、ナイロン系微多孔膜、耐酸化性のイオン交換樹脂膜、セロハン系再生樹脂膜、無機-有機セパレータ、ポリオレフィン系不織布等が挙げられる。セパレータは、正極及び/又は負極を収容可能なように、袋状に加工されていてもよい。この場合、正極及び/又は負極はセパレータに収容されていてよい。セパレータは一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いてよい。 The separator may be, for example, a separator having a shape such as a flat plate or a sheet. Examples of the separator include a polyolefin-based microporous membrane, a nylon-based microporous membrane, an oxidation-resistant ion-exchange resin membrane, a cellophane-based recycled resin membrane, an inorganic-organic separator, and a polyolefin-based nonwoven fabric. The separator may be processed into a bag shape so that it can accommodate the positive electrode and/or the negative electrode. In this case, the positive electrode and/or the negative electrode may be accommodated in the separator. The separator may be used alone or in combination of two or more types.

以上説明したニッケル亜鉛電池の製造方法は、例えば、亜鉛電池の構成部材を得る構成部材製造工程と、構成部材を組み立てて亜鉛電池を得る組立工程と、を備える。構成部材製造工程では、少なくとも電極(正極及び負極)を得る。 The manufacturing method of the nickel-zinc battery described above includes, for example, a component manufacturing process for obtaining components of a zinc battery, and an assembly process for assembling the components to obtain a zinc battery. In the component manufacturing process, at least electrodes (positive and negative electrodes) are obtained.

電極は、例えば、電極材(正極材及び負極材)の原料に対して溶媒(例えば水)を加えて混練することにより電極材ペースト(ペースト状の電極材)を得た後、電極材ペーストを用いて電極材層を形成することにより得ることができる。 The electrodes can be obtained, for example, by adding a solvent (e.g., water) to the raw materials of the electrode materials (positive and negative electrode materials) and kneading them to obtain an electrode material paste (a paste-like electrode material), and then forming an electrode material layer using the electrode material paste.

正極材の原料としては、正極活物質の原料(例えば水酸化ニッケル)、添加剤(例えば前記結着剤)等が挙げられる。負極材の原料としては、負極活物質の原料(例えば金属亜鉛、酸化亜鉛及び水酸化亜鉛)、添加剤(例えば結着剤)等が挙げられる。 The raw materials for the positive electrode material include raw materials for the positive electrode active material (e.g., nickel hydroxide), additives (e.g., the binder), etc. The raw materials for the negative electrode material include raw materials for the negative electrode active material (e.g., zinc metal, zinc oxide, and zinc hydroxide), additives (e.g., the binder), etc.

電極材層を形成する方法としては、例えば、電極材ペーストを集電体に塗布又は充填した後に乾燥することで電極材層を得る方法が挙げられる。電極材層は、必要に応じて、プレス等によって密度を高めてもよい。 One method for forming the electrode material layer is, for example, to apply or fill an electrode material paste onto a collector and then dry it to obtain an electrode material layer. If necessary, the density of the electrode material layer may be increased by pressing or the like.

組立工程では、例えば、構成部材製造工程で得られた正極及び負極を、セパレータを介して交互に積層した後、正極同士及び負極同士をストラップで連結させて電極群を作製する。次いで、この電極群を電槽内に配置した後、電槽の上面に蓋体を接着して未化成の亜鉛電池(ニッケル亜鉛電池)を得る。 In the assembly process, for example, the positive and negative electrodes obtained in the component manufacturing process are stacked alternately with separators between them, and then the positive and negative electrodes are connected with straps to create an electrode group. Next, this electrode group is placed in a battery case, and a lid is attached to the top of the battery case to obtain an unformed zinc battery (nickel-zinc battery).

続いて、本実施形態に係る電解液を未化成の亜鉛電池の電槽内に注入した後、一定時間放置する。次いで、所定の条件にて充電を行うことで化成することにより亜鉛電池(ニッケル亜鉛電池)を得る。化成条件は、電極活物質(正極活物質及び負極活物質)の性状に応じて調整することができる。 Then, the electrolyte according to this embodiment is poured into the battery case of the unformed zinc battery and left for a certain period of time. Then, the battery is formed by charging under specified conditions to obtain a zinc battery (nickel-zinc battery). The formation conditions can be adjusted according to the properties of the electrode active materials (positive and negative active materials).

以上、正極がニッケル電極であるニッケル亜鉛電池(例えばニッケル亜鉛二次電池)の例を説明したが、亜鉛電池は、正極が空気極である空気亜鉛電池(例えば空気亜鉛二次電池)であってもよく、正極が酸化銀極である銀亜鉛電池(例えば銀亜鉛二次電池)であってもよい。 The above describes an example of a nickel-zinc battery (e.g., a nickel-zinc secondary battery) in which the positive electrode is a nickel electrode, but the zinc battery may also be an air-zinc battery (e.g., an air-zinc secondary battery) in which the positive electrode is an air electrode, or a silver-zinc battery (e.g., a silver-zinc secondary battery) in which the positive electrode is a silver oxide electrode.

空気亜鉛電池の空気極としては、空気亜鉛電池に使用される公知の空気極を用いることができる。空気極は、例えば、空気極触媒、電子伝導性材料等を含む。空気極触媒としては、電子伝導性材料としても機能する空気極触媒を用いることができる。 As the air electrode of the air-zinc battery, a known air electrode used in air-zinc batteries can be used. The air electrode includes, for example, an air electrode catalyst, an electronically conductive material, etc. As the air electrode catalyst, an air electrode catalyst that also functions as an electronically conductive material can be used.

空気極触媒としては、空気亜鉛電池における正極として機能するものを用いることが可能であり、酸素を正極活物質として利用可能な種々の空気極触媒が使用できる。空気極触媒としては、酸化還元触媒機能を有するカーボン系材料(黒鉛等)、酸化還元触媒機能を有する金属材料(白金、ニッケル等)、酸化還元触媒機能を有する無機酸化物材料(ペロブスカイト型酸化物、二酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化コバルト、スピネル酸化物等)などが挙げられる。空気極触媒の形状は、特に限定されないが、例えば粒子状であってもよい。空気極における空気極触媒の使用量は、空気極の合計量に対して、5~70体積%であってもよく、5~60体積%であってもよく、5~50体積%であってもよい。 As the air electrode catalyst, one that functions as the positive electrode in an air-zinc battery can be used, and various air electrode catalysts that can use oxygen as a positive electrode active material can be used. Examples of the air electrode catalyst include carbon-based materials (graphite, etc.) that have an oxidation-reduction catalytic function, metal materials (platinum, nickel, etc.) that have an oxidation-reduction catalytic function, and inorganic oxide materials (perovskite-type oxides, manganese dioxide, nickel oxide, cobalt oxide, spinel oxide, etc.) that have an oxidation-reduction catalytic function. The shape of the air electrode catalyst is not particularly limited, but may be, for example, particulate. The amount of the air electrode catalyst used in the air electrode may be 5 to 70 volume % of the total volume of the air electrode, 5 to 60 volume %, or 5 to 50 volume %.

電子伝導性材料としては、導電性を有し、かつ、空気極触媒とセパレータとの間の電子伝導を可能とするものを用いることができる。電子伝導性材料としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック類;鱗片状黒鉛のような天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛等のグラファイト類;炭素繊維、金属繊維等の導電性繊維類;銅、銀、ニッケル、アルミニウム等の金属粉末類;ポリフェニレン誘導体等の有機電子伝導性材料;これらの任意の混合物などが挙げられる。電子伝導性材料の形状は、粒子状であってもよく、その他の形状であってもよい。電子伝導性材料は、空気極において厚さ方向に連続した相をもたらす形態で用いられることが好ましい。例えば、電子伝導性材料は、多孔質材料であってもよい。また、電子伝導性材料は、空気極触媒との混合物又は複合体の形態であってもよく、前述したように、電子伝導性材料としても機能する空気極触媒であってもよい。空気極における電子伝導性材料の使用量は、空気極の合計量に対して、10~80体積%であってもよく、15~80体積%であってもよく、20~80体積%であってもよい。 As the electronically conductive material, a material that has electrical conductivity and enables electronic conduction between the air electrode catalyst and the separator can be used. Examples of the electronically conductive material include carbon blacks such as ketjen black, acetylene black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; graphites such as natural graphite such as flake graphite, artificial graphite, and expanded graphite; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; metal powders such as copper, silver, nickel, and aluminum; organic electronically conductive materials such as polyphenylene derivatives; and any mixtures thereof. The shape of the electronically conductive material may be particulate or may be other shapes. It is preferable that the electronically conductive material is used in a form that provides a continuous phase in the thickness direction in the air electrode. For example, the electronically conductive material may be a porous material. The electronically conductive material may also be in the form of a mixture or complex with the air electrode catalyst, and may be an air electrode catalyst that also functions as an electronically conductive material as described above. The amount of electronically conductive material used in the air electrode may be 10-80% by volume, 15-80% by volume, or 20-80% by volume, based on the total volume of the air electrode.

銀亜鉛電池の酸化銀極としては、銀亜鉛電池に使用される公知の酸化銀極を用いることができる。酸化銀極は、例えば酸化銀(I)を含む。 A known silver oxide electrode used in silver-zinc batteries can be used as the silver oxide electrode of the silver-zinc battery. The silver oxide electrode includes, for example, silver(I) oxide.

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。但し、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。 The present invention will be specifically explained below with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

<電解液の調製>
(実施例1~12及び比較例1~2)
イオン交換水、水酸化カリウム(KOH)、水酸化リチウム(LiOH)、及び、下記表1に示す添加剤(界面活性剤及び/又は酸素含有化合物)を混合することにより電解液(水酸化カリウム濃度:30質量%、水酸化リチウム濃度:1質量%、添加剤の含有量:表1に示す含有量)を調製した。
<Preparation of Electrolyte Solution>
(Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 and 2)
An electrolyte solution (potassium hydroxide concentration: 30 mass %, lithium hydroxide concentration: 1 mass %, additive content: the content shown in Table 1) was prepared by mixing ion-exchanged water, potassium hydroxide (KOH), lithium hydroxide (LiOH), and additives (surfactants and/or oxygen-containing compounds) shown in Table 1 below.

ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル(TritonX-100、シグマアルドリッチジャパン合同会社製)を用いた。アニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル(モノエステル及びジエステルの混合物)(SOLVEY株式会社製、商品名:RHODAFAC RA-600)を用いた。カチオン性界面活性剤としては、テトラデシルトリメチルアンモニウムブロミド(特級試薬、富士フィルム和光純薬株式会社製)を用いた。 As the nonionic surfactant, polyoxyethylene octylphenyl ether (Triton X-100, manufactured by Sigma-Aldrich Japan LLC) was used. As the anionic surfactant, polyoxyethylene alkyl ether phosphate ester (mixture of monoester and diester) (manufactured by SOLVEY Corporation, product name: RHODAFAC RA-600) was used. As the cationic surfactant, tetradecyltrimethylammonium bromide (special grade reagent, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used.

(比較例3)
イオン交換水、水酸化カリウム(KOH)、及び、水酸化リチウム(LiOH)を混合することにより電解液(水酸化カリウム濃度:30質量%、水酸化リチウム濃度:1質量%)を調製した。
(Comparative Example 3)
An electrolyte solution (potassium hydroxide concentration: 30 mass %, lithium hydroxide concentration: 1 mass %) was prepared by mixing ion-exchanged water, potassium hydroxide (KOH), and lithium hydroxide (LiOH).

<正極の作製>
空隙率95%の発泡ニッケルからなる格子体を用意し、格子体を加圧成形することで正極集電体を得た。次いで、コバルトコート水酸化ニッケル粉末、金属コバルト、水酸化コバルト、酸化イットリウム、CMC、PTFE、イオン交換水を所定量秤量して混合し、混合液を攪拌することにより、正極材ペーストを作製した。この際、固形分の質量比を、「水酸化ニッケル:金属コバルト:酸化イットリウム:水酸化コバルト:CMC:PTFE=88:10.3:1:0.3:0.3:0.1」に調整した。正極材ペーストの水分量は、正極材ペーストの全質量基準で27.5質量%に調整した。次いで、正極材ペーストを正極集電体の正極材支持部に塗布した後、80℃で30分乾燥した。その後、ロールプレスにて加圧成形し、正極材層を有する未化成の正極を得た。
<Preparation of Positive Electrode>
A lattice body made of foamed nickel with a porosity of 95% was prepared, and the lattice body was pressure-molded to obtain a positive electrode current collector. Next, a predetermined amount of cobalt-coated nickel hydroxide powder, metal cobalt, cobalt hydroxide, yttrium oxide, CMC, PTFE, and ion-exchanged water were weighed and mixed, and the mixed liquid was stirred to prepare a positive electrode material paste. At this time, the mass ratio of the solid content was adjusted to "nickel hydroxide: metal cobalt: yttrium oxide: cobalt hydroxide: CMC: PTFE = 88: 10.3: 1: 0.3: 0.3: 0.1". The moisture content of the positive electrode material paste was adjusted to 27.5 mass% based on the total mass of the positive electrode material paste. Next, the positive electrode material paste was applied to the positive electrode material support part of the positive electrode current collector, and then dried at 80 ° C. for 30 minutes. Then, pressure molding was performed with a roll press to obtain an unformed positive electrode having a positive electrode material layer.

<負極の作製>
負極集電体として開孔率60%のスズメッキを施した鋼板パンチングメタルを用意した。次いで、酸化亜鉛、金属亜鉛、HEC及びイオン交換水を所定量秤量して混合し、得られた混合液を攪拌することにより負極材ペーストを作製した。この際、固形分の質量比を「酸化亜鉛:金属亜鉛:HEC=85:11.5:3.5」に調整した。HECとしては、住友精化株式会社製のAV-15F(商品名)を使用した。負極材ペーストの水分量は、負極材ペーストの全質量基準で32.5質量%に調整した。次いで、負極材ペーストを負極集電体上に塗布した後、80℃で30分乾燥した。その後、ロールプレスにて加圧成形し、負極材(負極材層)を有する未化成の負極を得た。
<Preparation of negative electrode>
A tin-plated steel plate punching metal with an aperture ratio of 60% was prepared as a negative electrode current collector. Next, a predetermined amount of zinc oxide, metal zinc, HEC and ion-exchanged water were weighed and mixed, and the resulting mixture was stirred to prepare a negative electrode material paste. At this time, the mass ratio of the solid content was adjusted to "zinc oxide: metal zinc: HEC = 85: 11.5: 3.5". AV-15F (product name) manufactured by Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd. was used as the HEC. The moisture content of the negative electrode material paste was adjusted to 32.5 mass% based on the total mass of the negative electrode material paste. Next, the negative electrode material paste was applied onto the negative electrode current collector and then dried at 80 ° C. for 30 minutes. Thereafter, pressure molding was performed with a roll press to obtain an unformed negative electrode having a negative electrode material (negative electrode material layer).

<セパレータの準備>
セパレータには、微多孔膜として、UP3355(宇部興産株式会社製、商品名、透気度:440sec/100mL)、不織布として、不織布(ニッポン高度紙工業株式会社製、商品名:VL-100、透気度:0.3sec/100mL)を、それぞれ用いた。微多孔膜は、電池組立て前に、界面活性剤Triton-X100(シグマアルドリッチジャパン合同会社製)で、親水化処理した。親水化処理は、Triton-X100が1質量%の量で含まれる水溶液に微多孔膜を24時間浸漬した後、室温で1時間乾燥する方法で行った。なお、微多孔膜の透気度は親水化処理後の値を示す。さらに、微多孔膜は、所定の大きさに裁断し、それを半分に折り、側面を熱溶着することで袋状に加工した。不織布は、所定の大きさに裁断したものを使用した。
<Preparing the separator>
For the separator, UP3355 (manufactured by Ube Industries, Ltd., product name, air permeability: 440 sec/100 mL) was used as the microporous membrane, and nonwoven fabric (manufactured by Nippon Kodoshi Kogyo Co., Ltd., product name: VL-100, air permeability: 0.3 sec/100 mL) was used as the nonwoven fabric. The microporous membrane was hydrophilized with a surfactant Triton-X100 (manufactured by Sigma-Aldrich Japan LLC) before the battery was assembled. The hydrophilization was performed by immersing the microporous membrane in an aqueous solution containing 1% by mass of Triton-X100 for 24 hours and then drying at room temperature for 1 hour. The air permeability of the microporous membrane indicates the value after the hydrophilization treatment. Furthermore, the microporous membrane was cut to a predetermined size, folded in half, and processed into a bag shape by heat welding the sides. The nonwoven fabric was cut to a predetermined size.

<ニッケル亜鉛電池の作製>
袋状に加工した微多孔膜に、正極(未化成の正極)及び負極(未化成の負極)のそれぞれを1枚収納した。袋状の微多孔膜に収納された正極と、袋状の微多孔膜に収納された負極と、不織布とを積層した後、同極性の極板同士をストラップで連結させて電極群(極板群)を作製した。電極群は、正極2枚及び負極3枚で、正極と負極の間(正極側の微多孔膜と負極側の微多孔膜との間)に不織布を1枚ずつ配置した構成とした。この電極群を電槽内に配置した後、電槽の上面に蓋体を接着し、上記電解液を電槽内に注入することにより、未化成のニッケル亜鉛電池を得た。その後、32mA、15時間の条件で充電を行い、公称容量が320mAhのニッケル亜鉛電池を作製した。
<Preparation of nickel-zinc battery>
A positive electrode (unformed positive electrode) and a negative electrode (unformed negative electrode) were housed in a microporous membrane processed into a bag shape. After laminating the positive electrode housed in the bag-shaped microporous membrane, the negative electrode housed in the bag-shaped microporous membrane, and the nonwoven fabric, the electrode plates of the same polarity were connected with a strap to prepare an electrode group (electrode plate group). The electrode group was configured with two positive electrodes and three negative electrodes, with one nonwoven fabric placed between the positive electrode and the negative electrode (between the microporous membrane on the positive electrode side and the microporous membrane on the negative electrode side). After placing this electrode group in a battery case, a lid was attached to the top surface of the battery case, and the electrolyte was poured into the battery case to obtain an unformed nickel-zinc battery. Thereafter, charging was performed under conditions of 32 mA and 15 hours to prepare a nickel-zinc battery with a nominal capacity of 320 mAh.

<電池特性の評価>
上述の実施例及び比較例のニッケル亜鉛電池を用いて、25℃の環境下において、320mA(1C)、1.9Vの定電圧充電(電流値16mA(0.05C)まで減衰した時点で充電終止)を行った後に、電池電圧が1.1Vに到達するまで64mA(0.2C)の定電流放電を行って放電容量A(低率放電の初期容量)を測定した。
<Evaluation of Battery Characteristics>
Using the nickel-zinc batteries of the above-mentioned Examples and Comparative Examples, constant voltage charging of 320 mA (1 C) and 1.9 V (charging was terminated when the current value decayed to 16 mA (0.05 C)) was performed in an environment of 25° C., and then constant current discharging of 64 mA (0.2 C) was performed until the battery voltage reached 1.1 V, and the discharge capacity A (initial capacity of low-rate discharge) was measured.

上述の実施例及び比較例のニッケル亜鉛電池を40℃で28日間保存した後、25℃で3時間静置した。当該ニッケル亜鉛電池を用いて、25℃の環境下において、320mA(1C)、1.9Vの定電圧充電(電流値16mA(0.05C)まで減衰した時点で充電終止)を行った後に、電池電圧が1.1Vに到達するまで64mA(0.2C)の定電流放電を行って放電容量B(保存後容量)を測定した。 The nickel-zinc batteries of the above-mentioned examples and comparative examples were stored at 40°C for 28 days, and then left to stand at 25°C for 3 hours. Using the nickel-zinc batteries, constant voltage charging of 320mA (1C) and 1.9V (charging was terminated when the current value decayed to 16mA (0.05C)) was performed in an environment of 25°C, and then constant current discharging of 64mA (0.2C) was performed until the battery voltage reached 1.1V, and discharge capacity B (capacity after storage) was measured.

上述の実施例のニッケル亜鉛電池を用いて、25℃の環境下において、320mA(1C)、1.9Vの定電圧充電(電流値16mA(0.05C)まで減衰した時点で充電終止)を行った後に、電池電圧が1.1Vに到達するまで3200mA(10C)の定電流放電を行って放電容量C(高率放電の初期容量)を測定した。 The nickel-zinc battery of the above example was used in a 25°C environment, where it was charged at a constant voltage of 320 mA (1C) and 1.9 V (charging was terminated when the current decayed to 16 mA (0.05 C)), and then discharged at a constant current of 3200 mA (10C) until the battery voltage reached 1.1 V, and the discharge capacity C (initial capacity of high-rate discharge) was measured.

実施例及び比較例に関して、保存試験の放電容量維持率として、放電容量A(初期(保存前))に対する放電容量B(保存後)の放電容量比B/A(単位:%)を算出した。実施例に関して、初期高率放電試験の放電容量比として、放電容量A(低率放電:0.2C)に対する放電容量C(高率放電:10C)の放電容量比C/A(単位:%)を算出した。結果を表1に示す。 For the examples and comparative examples, the discharge capacity ratio B/A (unit: %) of discharge capacity B (after storage) to discharge capacity A (initial (before storage)) was calculated as the discharge capacity retention rate in the storage test.For the examples, the discharge capacity ratio C/A (unit: %) of discharge capacity C (high rate discharge: 10C) to discharge capacity A (low rate discharge: 0.2C) was calculated as the discharge capacity ratio in the initial high rate discharge test.The results are shown in Table 1.

Figure 0007630918000001
Figure 0007630918000001

Claims (9)

アルカリ金属水酸化物と、界面活性剤と、酸素原子を含む有機化合物と、を含有し、
前記有機化合物が、カルボキシ基及びエーテル基からなる群より選ばれる少なくとも一種を有し、
前記有機化合物の含有量が、前記界面活性剤1質量部に対して10質量部以上である、亜鉛電池用電解液。
The composition contains an alkali metal hydroxide, a surfactant, and an organic compound containing an oxygen atom,
the organic compound has at least one group selected from the group consisting of a carboxy group and an ether group,
The content of the organic compound is 10 parts by mass or more per 1 part by mass of the surfactant .
アルカリ金属水酸化物と、界面活性剤と、酸素原子を含む有機化合物と、を含有し、The composition contains an alkali metal hydroxide, a surfactant, and an organic compound containing an oxygen atom,
前記有機化合物が、カルボキシ基及びエーテル基からなる群より選ばれる少なくとも一種を有し、the organic compound has at least one group selected from the group consisting of a carboxy group and an ether group,
前記有機化合物が糖類を含む、亜鉛電池用電解液。The electrolyte for a zinc battery, wherein the organic compound comprises a sugar.
前記アルカリ金属水酸化物が水酸化カリウムを含む、請求項1又は2に記載の亜鉛電池用電解液。 3. The zinc battery electrolyte according to claim 1 , wherein the alkali metal hydroxide comprises potassium hydroxide. 前記界面活性剤がノニオン性界面活性剤を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の亜鉛電池用電解液。 The zinc battery electrolyte according to claim 1 , wherein the surfactant comprises a nonionic surfactant. 前記界面活性剤がアニオン性界面活性剤を含む、請求項1~のいずれか一項に記載の亜鉛電池用電解液。 The zinc battery electrolyte according to claim 1 , wherein the surfactant comprises an anionic surfactant. 前記界面活性剤がカチオン性界面活性剤を含む、請求項1~のいずれか一項に記載の亜鉛電池用電解液。 The zinc battery electrolyte according to claim 1 , wherein the surfactant comprises a cationic surfactant. 前記有機化合物が、グルコース、マルトース、及び、ラフィノースからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の亜鉛電池用電解液。 The zinc battery electrolyte according to any one of claims 1 to 6, wherein the organic compound contains at least one selected from the group consisting of glucose, maltose, and raffinose. 前記有機化合物が、エーテル基を含む複素環を有するエーテル化合物を含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の亜鉛電池用電解液。 The zinc battery electrolyte according to any one of claims 1 to 7, wherein the organic compound includes an ether compound having a heterocycle containing an ether group. 正極と、負極と、請求項1~8のいずれか一項に記載の亜鉛電池用電解液と、を備える、亜鉛電池。 A zinc battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and the zinc battery electrolyte solution according to any one of claims 1 to 8.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115911596B (en) * 2023-01-17 2023-09-01 南方科技大学 Zinc metal battery electrolyte and preparation method and application thereof
CN119786762A (en) * 2025-01-17 2025-04-08 安徽大学 An aqueous zinc ion battery electrolyte containing a multifunctional additive
CN119944107B (en) * 2025-02-06 2025-12-23 辽宁大学 Polyhydroxy electrolyte additive and application thereof in water-based zinc ion battery

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008034247A (en) 2006-07-28 2008-02-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Alkaline primary battery
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4941833A (en) * 1972-08-30 1974-04-19
JPH07161376A (en) * 1993-12-10 1995-06-23 Yuasa Corp Sealed alkaline zinc storage battery

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008034247A (en) 2006-07-28 2008-02-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Alkaline primary battery
CN101969144A (en) 2010-08-20 2011-02-09 华南师范大学 Alkaline zinc battery cathode electrolyte and preparation method and application thereof
KR20180112223A (en) 2017-04-03 2018-10-12 상명대학교산학협력단 Electrorite for zinc-air cell, cathode of zinc-air cell using the electrorite and zinc-air cell using the electrorite
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