JP2000030695A - 亜鉛アルカリ電池用ゲル状亜鉛負極の製造方法 - Google Patents

亜鉛アルカリ電池用ゲル状亜鉛負極の製造方法

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JP2000030695A
JP2000030695A JP19533998A JP19533998A JP2000030695A JP 2000030695 A JP2000030695 A JP 2000030695A JP 19533998 A JP19533998 A JP 19533998A JP 19533998 A JP19533998 A JP 19533998A JP 2000030695 A JP2000030695 A JP 2000030695A
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alkaline battery
battery
alloy powder
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Kiyoto Yoda
清人 依田
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Toshiba Battery Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】亜鉛アルカリ電池のゲル状亜鉛負極を改良して
電池内の水素ガス発生を抑制し、電池の信頼性を高め
る。 【解決手段】亜鉛アルカリ電池のゲル状亜鉛負極4の製
造方法であって、予めゲル化剤と固形粉末状の添加剤を
乾式で均一に混合した後、この混合物とアルカリ電解液
とを攪拌・混合してゲル状電解液とし、さらにこのゲル
状電解液と亜鉛合金粉末とを減圧下で攪拌・混合するこ
とからなる。この方法によれば亜鉛合金粉末が破砕され
ないので、水素ガス発生量が減少し、一方固形粉末状の
添加剤は均一に分散されるので、電池の信頼性を高める
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は亜鉛アルカリ電池の
ゲル状亜鉛負極の製造法法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の亜鉛アルカリ電池のゲル状亜鉛負
極の製造方法としては、ゲル化剤,添加剤および亜鉛合
金粉末を乾式で混合した後に電解液と減圧下で攪拌・混
合する方式(ドライ・ミックス方式)と、電解液にゲル
化剤を均一に分散させた後に亜鉛合金粉末と添加剤を投
入して減圧下で攪拌・混合する方式(ウェット・ミック
ス方式)に大別される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ドライ
・ミックス方式では乾式混合の際に混合機の器壁との摩
擦により亜鉛合金粉末が破砕され微粉化するために、相
対的に亜鉛合金粉末の表面積が増える結果、ゲル状亜鉛
負極として電解液と接した場合に水素ガス発生量が増加
する傾向にあった。
【0004】亜鉛合金粉末を傷めないという点ではウェ
ット・ミックス方式の方が適しているが、この方式では
ゲル化剤が微粉末のものでは電解液にゲル化剤を均一に
分散させることが困難であり、またインヒビター等の添
加剤も粘度が高いゲル状電解液中では均一に分散させ難
いという問題があった。
【0005】本発明は、上記状況に鑑みてなされたもの
で、その目的は水素ガス発生量を極力抑えるとともに、
構成材料をより均一に分散させたゲル状亜鉛負極とする
ことにより、長期安定性,信頼性を向上させた安全で高
性能な亜鉛アルカリ電池を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、予めゲル化剤
と固形粉末状の添加剤を乾式で均一に混合した後、該混
合物とアルカリ電解液とを攪拌・混合してゲル状電解液
とし、更に該ゲル状電解液と亜鉛合金粉末とを減圧下で
攪拌・混合することを特徴とする亜鉛アルカリ電池用ゲ
ル状亜鉛負極の製造方法に関する。
【0007】上記亜鉛合金粉末としては、例えばインジ
ウム,ビスマス,アルミニウム,カルシウム,ガリウム
よりなる群のうち少なくとも1種類を含む無汞化亜鉛合
金粉末を挙げることができる。上記ゲル化剤としては、
粒状で高膨潤性の架橋型ポリアクリル酸またはその金属
塩を挙げることができる。上記固形粉末状の添加剤とし
ては、インヒビターである酸化インジウム,水酸化イン
ジウムを挙げることができる。また、微粉状のゲル化剤
も粉末状の添加剤として考えて、粒状・高膨潤性のゲル
化剤と併用してもよい。
【0008】本発明のゲル状亜鉛負極製造方法は基本的
にはウェット・ミックス方式であるので、混合機の器壁
と亜鉛合金粉末との摩擦が低減されて亜鉛合金粉末の破
砕が起こりにくい。その結果、水素ガス発生量が低減さ
れる。また、予めゲル化剤と固形粉末状の添加剤を乾式
で均一に混合しているために、添加剤のゲル状電解液中
への分散がより均一になり、ひいてはゲル状亜鉛負極中
への分散がより均一になる。さらに、ゲル化剤自体も、
インジウム化合物のような水分を吸収しにくい添加剤が
ゲル化剤表面に付着することにより、電解液中に投入し
た際にダマ(ママコ)になりにくく、より容易に分散さ
せることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】(実施例)まず、粒状の架橋型ポ
リアクリル酸ナトリウムからなるゲル化剤95重量%
と、インヒビターである酸化インジウム粉末5重量%と
を、乾式で30分間混合した。次に、該混合物4重量%
と、KOH:40重量%,ZnO:3重量%を含むアル
カリ電解液96重量%とを、20分間攪拌・混合してゲ
ル状電解液とした。更に該ゲル状電解液35重量%と、
インジウム450ppm,ビスマス150ppm,アル
ミニウム20ppmを含有する無汞化亜鉛粉末65重量
%とを、減圧下で20分間攪拌・混合してゲル状亜鉛負
極を調製した。
【0010】こうして得られたゲル状亜鉛負極を用い
て、図1に示すJIS規格LR6形(単3形)アルカリ
電池を組み立てた。この図において、1は正極端子を兼
ねる有底円筒形の金属缶であり、この金属缶1内には円
筒状に加圧成型した正極合剤2が充填されている。正極
合剤2は、二酸化マンガン粉末とカーボン粉末を混合
し、これを金属缶1内に収納し所定の圧力で中空円筒状
に加圧成型したものである。また、正極合剤2の中空部
には、パルプ,ビニロン,レーヨン等の不織布からなる
有底円筒状のセパレータ3を介して、前記ゲル状亜鉛負
極4が充填されている。ゲル状亜鉛負極4内には真鍮製
の負極集電棒5が、その上端部をゲル状負極4より突出
するように挿着されている。負極集電棒5の突出部外周
面および金属缶1の上部内周面には二重環状のポリアミ
ド樹脂からなる絶縁ガスケット6が配設されている。ま
た、ガスケット6の二重環状部の間にはリング状の金属
板7が配設され、かつ金属板7には負極端子を兼ねる帽
子形の金属封口板8が集電棒5の頭部に当接するように
配設されている。そして、金属缶1の開口縁を内方に屈
曲させることによりガスケット6および金属封口板8で
金属缶1内を密封口している。
【0011】(比較例1)まず、粒状の架橋型ポリアク
リル酸ナトリウムからなるゲル化剤3.8重量%と、K
OH:40重量%,ZnO:3重量%からなるアルカリ
電解液96.2重量%とを20分間攪拌・混合してゲル
状電解液とした。次にインヒビターである酸化インジウ
ム粉末0.1重量%と、インジウム450ppm,ビス
マス150ppm,アルミニウム20ppmを含有する
無汞化亜鉛粉末99.9重量%とを乾式で5分間攪拌・
混合した。更に前記ゲル状電解液34.93重量%と、
酸化インジウム・無汞化亜鉛粉末混合物65.07重量
%とを減圧下で20分間攪拌・混合して、ゲル状亜鉛負
極を調製した。こうして得られたゲル状亜鉛負極を用い
て、図1に示すJIS規格LR6形(単3形)アルカリ
電池を組み立てた。
【0012】(比較例2)まず、粒状の架橋型ポリアク
リル酸ナトリウムからなるゲル化剤95重量%と、イン
ヒビターである酸化インジウム粉末5重量%とを、乾式
で30分間混合した。次に、該混合物2.1重量%と、
インジウム450ppm,ビスマス150ppm,アル
ミニウム20ppmを含有する無汞化亜鉛粉末97.9
重量%とを、乾式で5分間攪拌・混合した。更に、該混
合物66.4重量%と、KOH:40重量%,ZnO:
3重量%からなるアルカリ電解液33.6重量%とを、
減圧下で20分間攪拌・混合して、ゲル状亜鉛負極を調
製した。こうして得られたゲル状亜鉛負極を用いて、図
1に示すJIS規格LR6形(単3形)アルカリ電池を
組み立てた。
【0013】以上のようにして組み立てた実施例および
比較例1〜2の電池について、未使用の場合および2Ω
・1時間の一部放電処理を行った場合のそれぞれに対し
て次の試験を行った。すなわち、上記の各未使用電池お
よび各一部放電処理電池を60℃・ドライで40日間貯
蔵した後、電池内部のガス量を、水中で分解・捕集して
測定した。この試験はn=30個で行った。未使用電池
の測定結果を表1に、一部放電処理電池の測定結果を表
2に示す。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】比較例2はドライ・ミックス方式であり、
ウェット・ミックス方式である実施例や比較例1よりも
全体的にガス発生量が多いことが分かる。これは、亜鉛
合金粉末を乾式で混合したために、亜鉛合金粉末の破砕
・微粉化が起こったためと考えられる。
【0017】比較例1のガス発生量は、基本的には実施
例と同等と思われるが、突発的にガス発生が多いものが
見られ、バラツキが多い。これは、インヒビターである
酸化インジウムの分散が不十分なため、電池によって酸
化インジウムの量にバラツキが生じ、未使用電池の場合
には酸化インジウムがより多く含有された電池において
ガス発生が促進されて多くなり、一方、一部放電処理電
池の場合には酸化インジウムがより少ない電池において
十分な防蝕効果が得られずにガス発生量が多くなったも
のと考えられる。
【0018】この試験では、ガス発生により安全弁が作
動して漏液に至った電池は見られなかったが、より亜鉛
合金粉末の微粉化が進んだ場合や、より添加剤の分散が
不十分である場合には、突発的なガス発生が起きる確率
が増すとともにガス発生量も増加し、電池の安全性に対
して多大な悪影響を及ぼす可能性がある。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
により調製されたゲル状亜鉛負極を用いることにより、
長期安定性,信頼性を向上させた安全で高性能な亜鉛ア
ルカリ電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明により製造したゲル状亜鉛負極を組み込
んだアルカリ電池の断面図。
【符号の説明】
1…金属缶、2…正極合剤、3…セパレータ、4…ゲル
状負極、5…負極集電棒、6…絶縁ガスケット、7…リ
ング状金属板、8…金属封口板。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 予めゲル化剤と固形粉末状の添加剤を乾
    式で均一に混合した後、該混合物とアルカリ電解液とを
    攪拌・混合してゲル状電解液とし、更に該ゲル状電解液
    と亜鉛合金粉末とを減圧下で攪拌・混合することを特徴
    とする亜鉛アルカリ電池用ゲル状亜鉛負極の製造方法。
  2. 【請求項2】 亜鉛合金粉末が、インジウム,ビスマ
    ス,アルミニウム,カルシウムおよびガリウムよりなる
    群のうち少なくとも1種類を含む無汞化亜鉛合金粉末で
    ある請求項1記載の亜鉛アルカリ電池用ゲル状亜鉛負極
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 ゲル化剤が粒状で高膨潤性の架橋型ポリ
    アクリル酸またはその金属塩である請求項1記載の亜鉛
    アルカリ電池用ゲル状亜鉛負極の製造方法。
  4. 【請求項4】 固形粉末状の添加剤が酸化インジウム,
    水酸化インジウムのうち少なくとも1種類である請求項
    1記載の亜鉛アルカリ電池用ゲル状亜鉛負極の製造方
    法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005100677A (ja) * 2003-09-22 2005-04-14 Toshiba Battery Co Ltd ボタン型アルカリ電池とその製造方法
CN1322613C (zh) * 2005-09-28 2007-06-20 浙江工业大学 一种碱性二次锌电池的负极材料及其制备方法
CN1333479C (zh) * 2005-09-28 2007-08-22 浙江工业大学 一种可充电锌电极的添加剂、制备方法及其应用
US7332000B2 (en) 2001-09-17 2008-02-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of producing gel negative electrode for alkaline battery and apparatus for producing the same

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