JP2000021459A - ボタン型空気亜鉛電池 - Google Patents
ボタン型空気亜鉛電池Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Hybrid Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
生量の増加や長期貯蔵における放電特性の劣化を伴うこ
となく、高容量化を達成すること。 【解決手段】負極3に亜鉛粉を用い、正極に金属網2´
を有する触媒層2を用いたボタン型空気亜鉛電池であっ
て、触媒層の金属網として酸洗浄した後にニッケルメッ
キしたステンレス製のものを用いたことによって水素ガ
ス発生量を低減し、その結果、2%以下の低汞化亜鉛粉
または無汞化亜鉛粉を用い、かつ該亜鉛粉と電解液との
重量比を1:0.28〜1:0.20として、放電特性
の劣化を伴うことなく、高容量化を達成することができ
る。
Description
池に関し、さらに詳しくは、高容量化と水素ガス発生抑
制化を図ったボタン型空気亜鉛電池に関する。
負極に亜鉛を、そして電解液にアルカリ水溶液を用いて
おり、主に補聴器やペイジャー用にボタンタイプのもの
が製品化されている。これらの空気亜鉛電池は、正極と
しての酸素を還元するための触媒層を備えており、この
触媒層には集電するための金属網がある。一方、負極と
しては水銀を含有する汞化亜鉛粉が用いられている。
に高容量化すること、および環境問題の面から負極の低
汞化もしくは無汞化を図ることが進められている。一般
に空気亜鉛電池を高容量化する手段としては、負極作用
物質である亜鉛を増やすことが行われ、そのため亜鉛に
対する電解液を減少したり、亜鉛中の水銀を減らす等の
方法が採られている。
亜鉛と合金化させることによって、水素過電圧を高め、
水素ガスの発生を抑制するのであるから、亜鉛中の水銀
を減らすことによって水素ガスが発生しやすくなる。ま
た、亜鉛に対する電解液を減少させた場合も、負極亜鉛
上の自由電子が局在化して局部電池を形成しやすくな
り、水素ガスが発生しやすくなる。したがって、亜鉛の
汞化率を低減させ、さらに亜鉛に対する電解液を減少さ
せた場合には、亜鉛から発生する水素ガスが大幅に増加
することになり、長期貯蔵における放電特性の劣化が早
くなる。
で、ボタン型空気亜鉛電池において、高容量化するに際
し、負極に使用する水銀量を低減しかつ電解液量を減少
させた場合でも、水素ガスの発生を抑制して長期貯蔵に
おける放電特性の劣化を防止することを目的とするもの
である。
に亜鉛粉を用い、正極に金属網を有する触媒層を用いた
ボタン型空気亜鉛電池おいて、触媒層の金属網が酸洗浄
した後にニッケルメッキしたステンレス製のものであ
り、かつ負極亜鉛粉が水銀含有率2%以下の低汞化亜鉛
粉または無汞化亜鉛粉であり、該亜鉛粉と電解液との重
量比が1:0.28〜1:0.20であることを特徴と
する。
付着しやすく、これにニッケルメッキを施してもステン
レスが露出することがあり、水素ガス発生の原因はこの
露出したステンレスから鉄等が溶出するために起こるこ
とが、本発明者の研究の結果分かった。そこで、本発明
においては、触媒層の金属網をニッケルメッキ処理する
前にあらかじめ酸洗浄しておき、ニッケルメッキを均質
化してステンレスの露出がないようにすることにより、
亜鉛粉からの水素ガス発生量を抑制することができた。
その結果、上記のように亜鉛粉を低汞化または無汞化
し、さらに亜鉛粉に対する電解液の重量比を減らして
も、亜鉛粉から発生する水素ガス量を従来と同等程度に
抑えることができる。したがって、本発明によれば、高
容量化が、水素ガスの発生量の増加や長期貯蔵における
放電特性の劣化を伴うことなく達成できる。
して説明する。図1は本発明の一実施例であるボタン型
空気亜鉛電池(PR44型、直径11mm,総高5.4
mm)の断面図である。図1において、1は正極缶、2
は正極触媒層、2´は金属網、3は亜鉛粉および電解液
を含有するゲル負極、4は負極容器、5は隔離材、6は
撥水層、7は空気拡散層、8は空気孔、9はシールテー
プ、10は絶縁ガスケットであり、負極容器4内には上
記ゲル負極が充填され、正極側は負極対向面から順に、
隔離材5、触媒層2、撥水層6、空気拡散層7が積層さ
れている。正極缶1には底部に空気孔8を設けて大気中
の酸素が電池内に供給されるようになっている。
%の汞化亜鉛を使用し、この汞化亜鉛と電解液(30%
水酸化カリウム水溶液)の重量比を1:0.28として
ゲル負極とした。また、触媒層(二酸化マンガン30
%、活性炭50%およびPTFE20%からなる混合物
を混練し、シート状にしたもの)の金網は酸洗浄後、常
法によりニッケルメッキしたものを使用した。これらを
用いて上記図1のボタン型空気亜鉛電池を作成した。な
お、上記酸洗浄は、4モル/lの塩酸に10秒間金属網
を浸漬することによって行った。
%の汞化亜鉛を使用し、この汞化亜鉛と電解液の重量比
を1:0.25としてゲル負極とした。正極触媒層は実
施例1と同じように作成したものを用いた。これらを用
いて上記図1のボタン型空気亜鉛電池を作成した。
%の汞化亜鉛を使用し、汞化亜鉛と電解液との重量比を
1:0.20とした。それ以外は実施例1と同様にして
図1のボタン型空気亜鉛電池を作成した。
%の汞化亜鉛を使用し、汞化亜鉛と電解液との重量比を
1:0.28とした。それ以外は実施例1と同様にして
図1のボタン型空気亜鉛電池を作成した。
%の汞化亜鉛を使用し、汞化亜鉛と電解液との重量比を
1:0.20とした。それ以外は実施例1と同様にして
図1のボタン型空気亜鉛電池を作成した。
使用し、無汞化亜鉛と電解液との重量比を1:0.28
とした。それ以外は実施例1と同様にして図1のボタン
型空気亜鉛電池を作成した。
使用し、無汞化亜鉛と電解液との重量比を1:0.20
とした。それ以外は実施例1と同様にして図1のボタン
型空気亜鉛電池を作成した。
%の汞化亜鉛を使用し、汞化亜鉛と電解液との重量比を
1:0.25とした。また、金属網は洗浄せずにメッキ
処理したものを使用した。それ以外は実施例1と同様に
して図1のボタン型空気亜鉛電池を作成した。
%の汞化亜鉛を使用し、汞化亜鉛と電解液との重量比を
1:0.25とした。また、金属網は洗浄せずにメッキ
処理したものを使用した。それ以外は実施例1と同様に
して図1のボタン型空気亜鉛電池を作成した。
%の汞化亜鉛を使用し、汞化亜鉛と電解液との重量比を
1:0.20とした。また、金属網は洗浄せずにメッキ
処理したものを使用した。それ以外は実施例1と同様に
して図1のボタン型空気亜鉛電池を作成した。
%の汞化亜鉛を使用し、汞化亜鉛と電解液との重量比を
1:0.15とした。また、金属網は洗浄せずにメッキ
処理したものを使用した。それ以外は実施例1と同様に
して図1のボタン型空気亜鉛電池を作成した。
%の汞化亜鉛を使用し、汞化亜鉛と電解液との重量比を
1:0.30とした。また、金属網は酸洗浄してメッキ
処理したものを使用した。それ以外は実施例1と同様に
して図1のボタン型空気亜鉛電池を作成した。
%の汞化亜鉛を使用し、汞化亜鉛と電解液との重量比を
1:0.15とした。また、金属網は酸洗浄してメッキ
処理したものを使用した。それ以外は実施例1と同様に
して図1のボタン型空気亜鉛電池を作成した。
化亜鉛と電解液との重量比を1:0.25とした。ま
た、金属網は洗浄せずにメッキ処理したものを使用し
た。それ以外は実施例1と同様にして図1のボタン型空
気亜鉛電池を作成した。以上の実施形態を以下の表1に
まとめる。
て、放電特性と水素ガス発生量の試験を行った。放電特
性の試験では、電池作成1週間後に行う初度放電と、6
か月貯蔵後に行う貯蔵放電とを比較することによって劣
化率を調べた。放電条件はどちらも20℃で250Ω連
続放電を行い、作動電圧が0.9Vになるまでに得られ
る放電容量を放電特性とした。水素ガス発生量は、作成
した電池を45℃の流動パラフィン中に貯蔵して、10
日間に電池の空気孔から抜け出るガスを捕集して確認し
た。これらの結果を表2に示す。
較例7と比較例1,2とを比較すると、亜鉛粉と電解液
の重量比が同じであっても、汞化率が低下するに従い水
素ガスの発生量が増加し、放電特性の劣化も大きくなる
ことが分かる。これらのことから、汞化亜鉛と電解液の
重量比が同じ場合でも、汞化率が高ければ金属網からの
鉄などの溶出による水素ガスの発生への影響は小さい
が、汞化率が低下するに従いその影響は顕著になると考
えられる。
液の重量比も汞化率も共に比較例1と同じであっても、
金属網をメッキ前に酸洗浄することによって、水素ガス
の発生量は比較例1よりもはるかに少なく、汞化率の高
い従来例の発生量とほぼ同じになる。また、放電特性の
劣化率もほぼ同じになる。
ると、汞化率が従来どうり5%であっても、亜鉛粉に対
する電解液の重量比を減少させると、水素ガスの発生量
は増加し、放電特性の劣化も大きくなることが分かる。
これから金属網を酸洗浄しない場合には、金属網から溶
出する鉄などの影響が上記重量比の減少で顕著になった
ものと考えられる。なお、上記重量比が0.15の場
合、初期放電での特性が理論容量に比較して極端に低く
なっており、劣化率も極端に悪化しているが、この原因
としては、水素ガス発生に加え、亜鉛粉近傍の電解液の
減少で放電中の反応生成物の拡散が悪化して反応性が低
下し、亜鉛の利用率が低下したことがその一因として考
えられる。
うに、亜鉛粉と電解液の重量比が1:0.28〜0.2
0の範囲であれば、汞化率が2%以下に低減しても、金
属網を酸洗浄したことにより、水素ガスの発生量も放電
特性の劣化も従来例(比較例7)と同程度となり、結果
として高容量化ができることが分かる。また、従来は亜
鉛粉と電解液の比は1:0.25までが限界であったの
に対し、本発明では1:0.20までの範囲においても
有効であることが分かる。
水素ガスの発生量と放電特性の劣化率は従来例である比
較例7と同等になっているが、理論容量から分かるよう
に、電解液比を大きくすると電池の負極容器に入る亜鉛
の絶対量が低下して、結果的には高容量化することがで
きない。逆に電解液比が0.15%以下では負極容器に
入る亜鉛の絶対量は多くなるが、比較例4にみられるよ
うに電解液が少なくなるに従い水素ガスの発生量は多く
なり、劣化率も大きくなる。同時に反応生成物の拡散悪
化するので反応性が低下し、亜鉛の利用率が低下する。
空気亜鉛電池では、水素ガスの発生量の増加や長期貯蔵
における放電特性の劣化を伴うことなく、高容量化を達
成することができる。
粉および電解液を含有する負極ゲル、4…負極容器、5
…隔離材、6…撥水層、7…空気拡散層、8…空気孔、
9…シールテープ、10…絶縁ガスケット。
Claims (1)
- 【請求項1】 負極に亜鉛粉を用い、正極に金属網を有
する触媒層を用いたボタン型空気亜鉛電池おいて、触媒
層の金属網が酸洗浄した後にニッケルメッキしたステン
レス製のものであり、かつ負極亜鉛粉が水銀含有率2%
以下の低汞化亜鉛粉または無汞化亜鉛粉であり、該亜鉛
粉と電解液との重量比が1:0.28〜1:0.20で
あることを特徴とするボタン型空気亜鉛電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18953698A JP4225391B2 (ja) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | ボタン型空気亜鉛電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18953698A JP4225391B2 (ja) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | ボタン型空気亜鉛電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2000021459A true JP2000021459A (ja) | 2000-01-21 |
JP4225391B2 JP4225391B2 (ja) | 2009-02-18 |
Family
ID=16242959
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18953698A Expired - Fee Related JP4225391B2 (ja) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | ボタン型空気亜鉛電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4225391B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006179430A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ電池用亜鉛合金粉体 |
WO2007107911A1 (en) | 2006-03-22 | 2007-09-27 | The Gillette Company | Zinc/air cell |
EP2157658A1 (en) | 2006-03-22 | 2010-02-24 | The Gillette Company | Zinc/air cell |
CN114709409A (zh) * | 2022-04-01 | 2022-07-05 | 三峡大学 | 水系锌离子电池锌汞合金负极的制备方法与应用 |
-
1998
- 1998-07-06 JP JP18953698A patent/JP4225391B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN114709409A (zh) * | 2022-04-01 | 2022-07-05 | 三峡大学 | 水系锌离子电池锌汞合金负极的制备方法与应用 |
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