CN118974976A - 锌电池用负极及锌电池 - Google Patents

Abstract

本发明的锌电池用负极(1)具备集电体(2)和固着于集电体(2)的负极材料层(3)。集电体(2)具有沿厚度方向贯穿且由负极材料层(3)填充的多个孔(6)。多个孔(6)各自的与厚度方向垂直的截面上的内表面积大于0.5mm²且小于19.6mm²。

Description

锌电池用负极及锌电池

技术领域

本发明涉及一种锌电池用负极及锌电池。

背景技术

作为锌电池，已知有镍锌电池、锌空气电池、银锌电池等。例如，已知镍锌电池是使用氢氧化钾水溶液等水系电解液的水系电池，因此具有高安全性，并且通过锌电极和镍电极的组合，作为水系电池具有高电动势。此外，镍锌电池不仅具有优异的输入/输出性能，而且成本低，因此正在研究工业用途(例如备用电源等的用途)及汽车用途(例如混合动力汽车等的用途)的应用可能性。专利文献1中公开有一种与镍锌电池相关的技术。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭58-126665号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

例如，如专利文献1中所记载，在锌电池的负极上，由于锌的析出而生成枝晶。在反复使用锌电池的过程中，枝晶会显著生长，迟早会使负极和正极短路。因此，枝晶的生长速度越快，锌电池的寿命变得越短。本发明的一方面的目的在于提供一种能够减缓枝晶的生长速度来延长锌电池的寿命的锌电池用负极及锌电池。

用于解决技术课题的手段

本发明的一方面所涉及的锌电池用负极包括集电体和固着于集电体的负极材料层。集电体具有沿厚度方向贯穿且由负极材料层填充的多个孔。多个孔包括在与厚度方向垂直的截面上的内表面积大于0.5mm²且小于19.6mm²的孔。

在上述[1]的锌电池用负极中，上述多个孔各自的截面形状为圆形，上述多个孔可以包括上述截面上的内径大于0.8mm且小于5mm的孔。

在上述[1]或[2]的锌电池用负极中，集电体的开孔率可以为35％以上。

在上述[1]至[3]中的任一个锌电池用负极中，集电体可以具有导电性基材和覆盖基材表面中的至少一部分的镀锡膜。

此时，基材可以主要包含碳钢。

在上述[1]至[5]中的任一个锌电池用负极中，负极材料层可以包含含锌成分及粘合剂。

本发明的一侧面所涉及的锌电池具备上述[1]～[6]中的任一个锌电池用负极及正极。

发明效果

根据本发明的一方面，能够提供一种可以减缓枝晶的生长速度来延长锌电池寿命的锌电池用负极及锌电池。

附图说明

图1是表示一实施方式的锌电池用负极的主视图。

图2是沿图1的II-II线剖切的剖视图。

图3中的(a)部分～(c)部分是表示变形例所涉及的锌电池用负极的主视图。

图4是示意性地表示镍锌电池的结构的图。

具体实施方式

在本说明书中阶段性记载的数值范围中，某阶段的数值范围的上限值或下限值能够与其他阶段的数值范围的上限值或下限值任意组合。在本说明书中所记载的数值范围中，其数值范围的上限值或下限值可以替换为实施例中所示的值。除非另有说明，本说明书中例示的材料能够单独使用1种，也能够组合2种以上来使用。在本说明书中，“膜”或“层”等词不仅包括作为俯视图观察时形成于整个面上的形状的结构，还包括形成于一部分上的形状的结构。

以下，对本发明的实施方式进行详细说明。但是，本发明并不限定于以下实施方式，能够在其主旨范围内进行各种变形来实施。各图中的结构要件的大小是概念性的，结构要件之间的关于大小的相对关系并不限定于各图所示。

图1是表示本实施方式的锌电池用负极1的主视图。图2是沿图1的II-II线剖切的剖视图。如图1及图2所示，锌电池用负极1具备集电体(负极集电体)2和负极材料层3。集电体2构成来自负极材料层3的电流的导电路径。集电体2由基材4和镀锡膜5构成。

基材4由具有导电性的材料构成，主要包含铜或碳钢。在一例中，基材4仅由铜构成或仅由碳钢构成。基材4具有平板状等形状。基材4可以是由碳钢构成的冲孔金属板。碳钢具有导电性及耐碱性，且在负极的反应电位下也稳定。基材4例如可以是冷轧钢板或对冷轧钢板进行了加工的部件。加工例如为弯曲加工、冲压加工及/或拉深加工等。基材4的厚度例如可以为0.01mm以上，也可以为0.5mm以下。从正面观察的基材4的形状例如可以为长方形、正方形等各种形状。从正面观察的基材4的面积例如可以为2000mm²以上，也可以为20000mm²以下。

镀锡膜(锡膜)5覆盖基材4的全部或一部分表面。当基材4的至少一部分被镀锡膜5覆盖时，能够抑制基材4的氧化。在负极中，作为副反应，进行电解液的分解反应而产生氢气，但当基材4的至少一部分被镀锡膜5覆盖时，能够抑制这种副反应的进行。镀锡膜5的膜厚例如可以为0.1μm以上，也可以为5μm以下。当基材4的表面由铜构成时，集电体2可以不具有镀锡膜5。

集电体2具有沿厚度方向贯穿集电体2的多个孔6。多个孔6在与集电体2的厚度方向垂直的平面内按照某种规则以二维形状分散配置。在一例中，多个孔6配置成使它们的重心与正方格子或正三角格子的格点一致。当基材4的表面上设置有镀锡膜5时，镀锡膜5还形成于多个孔6各自的内侧。在以下说明中，当基材4的表面上设置有镀锡膜5时，多个孔6各自的内表面积及内径如下规定。即，多个孔6各自的内表面积是指由形成于孔6内侧的镀锡膜5的表面规定的多个孔6各自的内表面积。多个孔6各自的内径是指由形成于孔6内侧的镀锡膜5的表面规定的多个孔6各自的内径。当基材4的表面上未设置有镀锡膜5时，多个孔6各自的内表面积及内径如下规定。即，多个孔6各自的内表面积是指由孔6内侧的基材4的表面规定的多个孔6各自的内表面积。多个孔6各自的内径是指由形成于孔6内侧的基材4的表面规定的多个孔6各自的内径。

当多个孔6各自的与集电体2的厚度方向垂直的截面(换言之为与集电体2的表面平行的截面)的形状为内径R[mm]的圆形时，多个孔6各自在与集电体2的厚度方向垂直的截面上的内表面积以π(R/2)²[mm²]来计算出。当孔6的内表面积根据与集电体2的厚度方向垂直的截面的该厚度方向上的位置而不同时，孔6的内表面积由其中最小的内表面积来定义。当孔6的内径根据与集电体2的厚度方向垂直的截面的该厚度方向上的位置而不同时，孔6的内径由其中最小的内径来定义。在本实施方式中，多个孔6包括一个以上内表面积大于0.5mm²且小于19.6mm²的孔6。换言之，多个孔6包括一个以上内径R大于0.8mm且小于5mm的孔6。更优选多个孔6包括一个以上内表面积为1.7mm²以上且7.0mm²以下的孔6。换言之，多个孔6包括一个以上内径R为1.5mm以上且3mm以下的孔6。更优选多个孔6包括一个以上内表面积为1.7mm²以上且3.1mm²以下的孔6。换言之，多个孔6包括一个以上内径R为1.5mm以上且2mm以下的孔6。

可以是多个孔6中的两个以上的孔6满足这些数值范围中的任一个数值范围，也可以是多个孔6的全部均满足这些数值范围中的任一个数值范围。可以是所有孔6的平均值均满足这些数值范围中的任一个数值范围。也可以是多个孔6中主要的孔6满足这些数值范围中的任一个数值范围。主要的孔6是指例如在集电体2的开孔率中所占比例合计为80％以上且均匀大小的两个以上的孔6。

集电体2的开孔率定义为由集电体2中被负极材料层3覆盖的部分的外缘规定的面积A与多个孔6的内表面积的总和B之比(B/A)。集电体2的开孔率例如为35％以上，优选为40％以上，更优选为45％以上，进一步优选为50％以上。集电体2的开孔率例如为70％以下。

多个孔6各自的与集电体2的厚度方向垂直的截面的形状不限于圆形。图3中的(a)部分～(c)部分分别示出了与厚度方向垂直的截面的孔6的形状为四边形、椭圆形及多边形的情况。孔6的形状为四边形时，四边形包括正方形、长方形、平行四边形、梯形及圆角四边形。当孔6的形状为长方形时，其长边方向可以在多个孔6之间对齐，也可以不对齐。当长方形的长边方向在多个孔6之间对齐时，其长边方向可以沿着设置锌电池时的铅垂方向，也可以沿着水平方向。孔6的形状不限于椭圆形，可以为例如长椭圆形。椭圆形或长椭圆形的长轴方向可以在多个孔6之间对齐，也可以不对齐。当椭圆形或长椭圆形的长轴方向在多个孔6之间对齐时，其长轴方向可以沿着设置锌电池时的铅垂方向，也可以沿着水平方向。孔6的形状为多边形时，例如可以采用三角形、六边形、八边形等各种数量的边。多边形可以是正多边形。

负极材料层3是由负极材料形成的层。负极材料层3通过在集电体2的多个孔6之间填充负极材料而被集电体2支承，同时固着于集电体2。负极材料层3包含含锌成分。作为含锌成分，例如可以举出金属锌、氧化锌及氢氧化锌。含锌成分在锌电池中作为负极活性物质发挥作用，也能够改称作负极活性物质的原料。从可获得更优异的寿命性能的观点来看，以负极材料的总质量为基准，含锌成分的含量优选为50质量％以上，更优选为70质量％以上，进一步优选为75质量％以上。从可获得更优异的寿命性能的观点来看，以负极材料的总质量为基准，含锌成分的含量优选为95质量％以下，更优选为90质量％以下，进一步优选为85质量％以下。

负极材料层3还可以包含粘合剂(粘结剂)、导电材料等添加剂。作为粘合剂，可以举出亲水性或疏水性的聚合物等。具体而言，例如能够将聚四氟乙烯(PTFE)、羟乙基纤维素(HEC)、羧甲基纤维素(CMC)、聚氧化乙烯、聚乙烯、聚丙烯等用作粘合剂。粘合剂可以单独使用一种，也可以组合多种使用。关于粘合剂的粘度，例如在浓度2％的水溶液中，在室温(25℃)中可为3000～6000cp，在浓度60％的水溶液中，在室温(25℃)中可为约25cp。粘合剂的含量例如相对于含锌成分100质量％为0.5～10质量％。作为导电材料，可以举出氧化铟等铟化合物。导电剂的含量例如相对于含锌成分100质量％为1～20质量％。

作为制作上述锌电池用负极1的方法，例如有准备集电体2，且将负极材料浆料配置于集电体2之后进行干燥的方法。负极材料浆料例如可以通过将负极材料浆料用辊轧制成薄片并贴附于集电体2的方法来配置于集电体2上。负极材料浆料例如可以通过将负极材料浆料涂布或填充于集电体2来配置于集电体2上及多个孔6的内侧。涂布或填充负极材料浆料的方法并无特别限定，可以根据集电体2的形状、负极材料层3的形状等适当选择。通过干燥由负极材料浆料构成的负极材料浆料层，形成由负极材料构成的负极材料层3。根据需要，负极材料层3也可以通过冲压等方法来提高密度。负极材料浆料含有负极材料的原料和溶剂(例如水)。负极材料浆料可以通过向负极材料的原料中添加溶剂(例如水)并进行混炼而获得。作为负极材料的原料，可以举出含锌成分、添加剂等。

接着，作为使用上述锌电池用负极1的本实施方式的锌电池的一例，对镍锌电池进行说明。在镍锌电池中，负极为锌(Zn)电极，正极为镍(Ni)电极。图4是示意性地表示镍锌电池10的结构的图。

本实施方式的镍锌电池10例如具备电解槽11、收纳于电解槽11中的电极组(例如极板组)12及电解液13。镍锌电池10可以是化成后的或未化成的中的任一种。当镍锌电池10为未化成的镍锌电池时，电极(负极及正极)为未化成的电极，当镍锌电池10为化成后的镍锌电池时，电极为化成后的电极。

电极组12例如具备负极(例如负极板)14、正极(例如正极板)15及设置于负极14和正极15之间的隔膜16。电极组12可以具备多个负极14、正极15及隔膜16。多个负极14彼此及多个正极15彼此例如可以通过带状物连结。负极14具备上述的锌电池用负极1的结构。隔膜16例如为具有平板状、片状等形状的隔膜。作为隔膜16，可以举出聚烯烃系微多孔膜、尼龙系微多孔膜、耐氧化性的离子交换树脂膜、赛璐玢系再生树脂膜、无机-有机隔膜、聚烯烃系无纺布等。

正极15具有正极集电体和被该正极集电体支承的正极材料。正极集电体构成来自正极材料的电流的导电路径。正极集电体例如具有平板状、片状等形状。正极集电体可以是由发泡金属、多孔金属板、冲孔金属板、金属纤维的毛毡状物等构成的三维网状结构的集电体等。正极集电体由具有导电性及耐碱性的材料构成。作为这种材料，例如能够使用在正极的反应电位下也能保持稳定的材料。关于在正极的反应电位下仍稳定的材料，例如为具有比正极的反应电位更高的氧化还原电位的材料，或者在碱性水溶液中在基材表面形成氧化被膜等保护被膜而稳定化的材料等。在正极中，作为副反应，进行电解液的分解反应而产生氧气，在能够抑制这种副反应的进行这一点上，优选氧气过电压高的材料。作为构成正极集电体的材料的具体例，可以举出铂、镍(发泡镍等)、镍等实施了金属镀敷的金属材料(铜、黄铜、钢等)等。在它们中，优选使用由发泡镍构成的正极集电体。从能够进一步提高高倍率放电性能的观点来看，优选至少支承正极集电体中的正极材料的部分(正极材料支承部)由发泡镍构成。

正极材料例如呈层状。即，正极可以具有正极材料层。正极材料层可以形成在正极集电体上。当正极集电体的正极材料支承部具有三维网状结构时，可以在正极集电体的网格之间填充正极材料来形成正极材料层。正极材料含有包含镍的正极活性物质。作为正极活性物质，可以举出羟基氧化镍(NiOOH)、氢氧化镍等。正极材料例如在满充电状态下含有羟基氧化镍，在放电结束状态下含有氢氧化镍。例如以正极材料的总质量为基准，正极活性物质的含量可以为50质量％～95质量％的范围内。

正极材料作为添加剂还可以含有除了正极活性物质以外的其他成分。作为添加剂，可以举出粘合剂(粘结剂)、导电剂、膨胀抑制剂等。作为粘合剂，可以举出亲水性或疏水性的聚合物等。具体而言，例如作为粘合剂能够使用羧甲基纤维素(CMC)、羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、聚丙烯酸钠(SPA)、氟系聚合物(聚四氟乙烯(PTFE)等)等。粘合剂的含量例如相对于正极活性物质100质量％在0.01质量％～5质量％的范围内。作为导电剂，可以举出钴化合物(金属钴、氧化钴、氢氧化钴等)等。粘合剂的含量例如相对于正极活性物质100质量％在1质量％～20质量％的范围内。作为膨胀抑制剂，可以举出氧化锌等。膨胀抑制剂的含量例如相对于正极活性物质100质量％在0.01质量％～5质量％的范围内。

电解液13例如含有溶剂及电解质。作为溶剂，可以举出水(例如离子交换水)等。作为电解质，可以举出碱性化合物等，例如可以举出氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化锂(LiOH)等碱金属氢氧化物等。电解液可以含有除了溶剂及电解质以外的成分，例如磷酸钾、氟化钾、碳酸钾、磷酸钠、氟化钠、氧化锌、氧化锑、二氧化钛、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂等。

以上说明的镍锌电池10例如能够通过具备组装工序的方法来获得，所述组装工序将包括负极14及正极15的构成部件进行组装来获得镍锌电池10。在组装工序中，例如，首先将未化成的正极15及未化成的负极14隔着隔膜16交替层叠，并使正极15彼此及负极14彼此通过带状物来连结，从而制作电极组12。接着，将该电极组12配置于电解槽11内之后，在电解槽11的上表面黏合盖体来获得未化成的镍锌电池10。接着，将电解液13注入到电解槽11内之后，放置一定时间。接着，通过在规定条件下进行充电来进行化成，从而获得镍锌电池10。

以上，对正极15为镍电极的镍锌电池10进行了说明，但锌电池也可以是正极为空气电极的锌空气电池，或者也可以是正极为氧化银极的银锌电池。作为银锌电池的氧化银极，能够使用在银锌电池中使用的公知的氧化银极。氧化银极例如含有氧化银(I)。作为锌空气电池的空气电极，能够使用在锌空气电池中使用的公知的空气电极。空气电极例如含有空气电极催化剂、电子传导性材料等。作为空气电极催化剂，能够使用也作为电子传导性材料发挥作用的空气电极催化剂。

作为空气电极催化剂，能够使用作为锌空气电池中的正极发挥作用的催化剂，能够使用将氧气作为正极活性物质利用的各种空气电极催化剂。作为空气电极催化剂，可以举出具有氧化还原催化剂功能的碳系材料(石墨等)、具有氧化还原催化剂功能的金属材料(铂、镍等)、具有氧化还原催化剂功能的无机氧化物材料(钙钛矿型氧化物、二氧化锰、氧化镍、氧化钴、尖晶石氧化物等)等。空气电极催化剂的形状并无特别限定，例如可以为粒子状。空气电极中的空气电极催化剂的使用量相对于空气电极的总量可以在5体积％～70体积％的范围内，也可以在5体积％～60体积％的范围内，也可以在5体积％～50体积％的范围内。

作为电子传导性材料，能够使用具有导电性，且能够进行空气电极催化剂与隔膜之间的电子传导的材料。作为电子传导性材料，可以举出科琴黑、乙炔黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑和热炭黑等炭黑类；如鳞片状石墨之类的天然石墨、人造石墨、膨胀石墨等石墨类；碳纤维、金属纤维等导电性纤维类；铜、银、镍、铝等金属粉末类；聚苯撑衍生物等有机电子传导性材料；它们的任意混合物等。电子传导性材料的形状可以是粒子状，也可以是其他形状。电子传导性材料优选以在空气电极中产生沿厚度方向的连续相的形式使用。例如，电子传导性材料可以为多孔材料。电子传导性材料可以是与空气电极催化剂的混合物或复合物的形式，如上述，也可以是作为电子传导性材料发挥作用的空气电极催化剂。空气电极中的电子传导性材料的使用量相对于空气电极的总量可以在10体积％～80体积％的范围内，也可以在15体积％～80体积％的范围内，也可以在20体积％～80体积％的范围内。

对通过以上说明的本实施方式所涉及的锌电池用负极1及镍锌电池10而获得的效果进行说明。如上所述，在本实施方式的锌电池用负极1中，集电体2具有沿集电体2的厚度方向贯穿且由负极材料层3填充的多个孔6。并且，多个孔6包括在与集电体2的厚度方向垂直的截面上的内表面积大于0.5mm²且小于19.6mm²的孔6。当多个孔6各自的截面形状为圆形时，多个孔6包括上述截面上的内径R大于0.8mm且小于5mm的孔6。

当孔6的内表面积大于0.5mm²且小于19.6mm²，或孔6的内径R大于0.8mm且小于5mm时，如后述的实施例所示，能够延长循环试验中的锌电池的寿命。该结果被认为是由于以下作用所致。即，当孔6的内表面积大于0.5mm²或孔6的内径R大于0.8mm时，锌电池用负极1的内部的电解液13的流动性增加，因此反应的均匀性提高。当孔6的内表面积小于19.6mm²或内径R小于5mm时，在孔6与除孔6以外的基材4的表面之间，负极材料浆料的涂布不均变小，负极材料层3的厚度均匀性提高，因此反应的均匀性提高。若反应的均匀性提高，则基于锌的析出的枝晶生长变慢，至负极14与正极15因枝晶而短路为止的时间延长。其结果，锌电池的寿命延长。基于锌的析出的枝晶生长在高温时(例如70℃)显著，因此上述效果在高温时更显著奏效。

孔6的内表面积可以为1.7mm²以上且7.0mm²以下。或者，孔6的内径R可以为1.5mm以上且3mm以下。此时，如后述实施例所示，能够更加延长循环试验中的锌电池寿命。该结果也可以认为是由于反应的均匀性提高，基于锌的析出的枝晶生长变慢，从而至负极14与正极15因枝晶而短路为止的时间延长。

如本实施方式，集电体2可以具有导电性基材4和覆盖基材4表面中的至少一部分的镀锡膜5。由此，即使在基材4的电阻率较大时，也能够充分发挥作为集电体2的电气性能。因此，能够将电阻率较大的例如碳钢这种材料作为集电体2的主要构成材料，能够增加集电体2的构成材料的选项。此时，基材4可以主要包含碳钢。由此，相比例如使用铜作为基材4的材料的情况，能够降低锌电池用负极1的制造成本。

如本实施方式，负极材料层3可以包含含锌成分及粘合剂。此时，能够通过涂布负极材料浆料来简易地形成负极材料层3。

实施例

以下，将使用实施例对本发明的内容进行更详细的说明，但本发明并不限定于以下实施例。

[负极的制作]

作为负极集电体，制作了下述表1所示的5个样品A～E。具体而言，准备了样品A～E具有各自的孔径及开孔率的、实施了镀锡的钢板制冲孔金属板。在样品A～E之间，仅圆形孔6的内径及开孔率彼此不同，此外其他结构彼此相同。任一样品的开孔率均为50％以上。

[表1]

接着，将氧化锌、金属锌、表面活性剂、HEC及离子交换水称量规定量并进行混合，并且通过搅拌所获得的混合液来制作了负极材料浆料。此时，将固体成分的质量比调整为“氧化锌:金属锌:HEC:表面活性剂＝84.5:11.5:3.5:0.5”。负极材料浆料的水分量调整为以负极材料浆料的总质量基准计为32.5质量％。接着，将负极材料浆料涂布于负极集电体上之后，在80℃下干燥了30分钟。之后，通过辊压机进行加压成形，获得了具有负极材料层的未化成的负极。

[电解液的制备]

在离子交换水中加入氢氧化钾(KOH)及氢氧化锂(LiOH)并进行混合，由此制作了电解液(氢氧化钾浓度：30质量％、氢氧化锂浓度：1质量％)。

[正极的制作]

准备孔隙率95％的发泡镍构成的格子体，并通过将格子体进行加压成形来获得了正极集电体。接着，将钴包覆氢氧化镍粉末、金属钴、氢氧化钴、氧化钇、CMC、PTFE、离子交换水称量规定量并进行混合，并且通过搅拌混合液来制作了正极材料浆料。此时，将固体成分的质量比调整为“氢氧化镍:金属钴:氧化钇:氢氧化钴:CMC:PTFE＝88:10.3:1:0.3:0.3:0.1”。正极材料浆料的水分量调整为以正极材料浆料的总质量基准计为27.5质量％。接着，将正极材料浆料涂布于正极集电体的正极材料支承部之后，在80℃中干燥了30分钟。之后，通过辊压机进行加压成形，获得了具有正极材料层的未化成的正极。

[隔膜的准备]

在隔膜中，分别作为微多孔膜使用了Celgard(注册商标)2500，且作为无纺布使用了VL100(Nippon Kodoshi Corporation制造)。在组装电池前，用表面活性剂Triton(注册商标)-X100(The Dow Chemical Company制造)对微多孔膜进行了亲水化处理。亲水化处理通过将微多孔膜在含有1质量％Triton-X100的水溶液中浸渍24小时后，在室温下干燥1小时的方法进行。另外，将微多孔膜切割成规定大小，将其对折，并对侧面进行热熔接，由此加工成袋状。在加工成袋状的微多孔膜中，分别收纳了1片未化成的正极及未化成的负极。无纺布使用切割成规定大小的无纺布。

[镍锌电池的制作]

将分别收纳于袋状的微多孔膜的2片正极和分别收纳于袋状的微多孔膜的3片负极(样品A)交替层叠，将无纺布夹在正极与负极之间，并用带状物将同极性的极板彼此连结，从而制作了电极组(极板组)。将该电极组配置于电解槽内之后，在电解槽的上表面黏合盖体来获得了未化成的镍锌电池。接着，将电解液注入到未化成的镍锌电池的电解槽内之后，放置24小时。之后，以20mA、15小时的条件进行充电，从而制作了公称容量为320mAh的镍锌电池。关于分别具有样品B～E的负极的镍锌电池，也以相同的方式制作。

[循环试验]

使用分别具备样品A～E的负极集电体的镍锌电池，在温度70℃、电流值105.7mA(0.33C)、电压1.88V的恒电压条件下进行充电至电流值衰减为16mA(0.05C)后，以105.7mA(0.33C)的恒电流进行放电，直至电池电压达到1.1V为止，将此作为一个循环进行了循环试验。上述“C”相对地表示从满充电状态恒流放电额定容量时的电流大小。上述“C”是指“放电电流值(A)/电池容量(Ah)”。例如，将能够在1小时内放电额定容量的电流表示为“1C”，将能够在2小时内放电额定容量的电流表示为“0.5C”。

在上述循环试验中，通过将每个循环的充电容量除以放电容量而得到的充电率来评价耐短路性，并将充电率超过110％的时刻的循环数判定为发生短路的循环并作为寿命。下述表2示出分别具备样品A～E的负极集电体的镍锌电池的循环寿命。

[表2]

如表2所示，具备样品B的负极集电体的镍锌电池的循环寿命最长，其次是具备样品C、D的负极集电体的镍锌电池的循环寿命较长。具备样品A、E的负极集电体的镍锌电池的循环寿命与样品B～D相比，显著缩短。根据该结果，可以说当孔6的内表面积大于0.5mm²且小于19.6mm²时，循环寿命变长，当孔6的内表面积为1.7mm²以上且7.0mm²以下时，循环寿命变得更长，当孔6的内表面积为1.7mm²以上且3.1mm²以下时，循环寿命进一步变长。

本发明的锌电池用负极及锌电池不限于上述实施方式，还可以进行各种变形。例如，在上述实施方式中，作为基材的材料的例子例示出铜及碳钢，但只要是具有导电性的材料，则能够将各种材料用于基材。

符号说明

1-锌电池用负极，2-集电体，3-负极材料层，4-基材，5-镀锡膜，6-孔。

Claims (7)

1.一种锌电池用负极，其具备：

集电体；及

负极材料层，固着于所述集电体，

所述集电体具有沿厚度方向贯穿且由所述负极材料层填充的多个孔，

所述多个孔包括在与所述厚度方向垂直的截面上的内表面积大于0.5mm²且小于19.6mm²的孔。

2.根据权利要求1所述的锌电池用负极，其中，

所述多个孔各自的所述截面的形状为圆形，

所述多个孔包括在所述截面上的内径大于0.8mm且小于5mm的孔。

3.根据权利要求1或2所述的锌电池用负极，其中，

所述集电体的开孔率为35％以上。

4.根据权利要求1或2所述的锌电池用负极，其中，

所述集电体具有：

导电性基材；及

镀锡膜，覆盖所述基材表面中的至少一部分。

5.根据权利要求4所述的锌电池用负极，其中，

所述基材主要包含碳钢。

6.根据权利要求1或2所述的锌电池用负极，其中，

所述负极材料层包含含锌成分及粘合剂。

7.一种锌电池，其具备：

权利要求1或2所述的锌电池用负极；及

正极。