JP2004014306A - アルカリ電池用電解液及び該電解液を用いたアルカリ電池 - Google Patents

アルカリ電池用電解液及び該電解液を用いたアルカリ電池 Download PDF

Info

Publication number
JP2004014306A
JP2004014306A JP2002166382A JP2002166382A JP2004014306A JP 2004014306 A JP2004014306 A JP 2004014306A JP 2002166382 A JP2002166382 A JP 2002166382A JP 2002166382 A JP2002166382 A JP 2002166382A JP 2004014306 A JP2004014306 A JP 2004014306A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aluminum
electrolytic solution
alkaline battery
electrolyte
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002166382A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuo Shinoda
篠田　光男
Seiji Fuchino
渕野　誠治
Tadayoshi Odawara
小田原　忠良
Shigeo Hirayama
平山　成生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Kinzoku Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Mining and Smelting Co Ltd filed Critical Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority to JP2002166382A priority Critical patent/JP2004014306A/ja
Priority to AU2003235319A priority patent/AU2003235319A1/en
Priority to CNA038010194A priority patent/CN1557033A/zh
Priority to KR10-2004-7002433A priority patent/KR20040108640A/ko
Priority to PCT/JP2003/005048 priority patent/WO2003105257A1/ja
Priority to CA002459553A priority patent/CA2459553A1/en
Priority to US10/486,971 priority patent/US20040191624A1/en
Publication of JP2004014306A publication Critical patent/JP2004014306A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/04—Cells with aqueous electrolyte
    • H01M6/06—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/06—Electrodes for primary cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/42—Alloys based on zinc
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/04—Cells with aqueous electrolyte
    • H01M6/06—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
    • H01M6/08—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid with cup-shaped electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0002—Aqueous electrolytes
    • H01M2300/0014—Alkaline electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Primary Cells (AREA)

Abstract

【課題】水素ガスの発生を抑え、電池の漏液発生を防止したアルカリ電池用電解液及び該電解液を用いたアルカリ電池を提供する。
【解決手段】電解液中にアルミニウムイオンを含有させる。その方法として、電解液にアルミニウム粉末、あるいは水溶性アルミニウム化合物又はその溶液を添加し、電解液中のアルミニウムのイオン濃度を５〜２００ｐｐｍとする。あるいは、アルミニウムイオンは負極活性物質であるアルミニウム含有亜鉛合金粉末から電解液中に溶出したものでも良い。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルカリ電池用電解液及び該電解液を用いたアルカリ電池に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、ビデオカメラやヘッドフォンステレオ等の電子機器の小型化が進められている。そのために、エネルギー密度の大きい電池が求められている。
【０００３】
このような電子機器の小型化に対応する電池としては、アルカリ溶液を電解液とするアルカリ電池が使用されている。このアルカリ電池には、負極活物質として水素過電圧が高く、比較的廉価な亜鉛又は亜鉛合金粉末を用いられている。また、電解液としては水に水酸化カリウムを４０重量％程度となるように溶解し、さらに局部電池の形成による水素ガスの発生を少なくし、電池の漏液を防止するため酸化亜鉛を飽和状態まで溶解したものが一般的に用いられている。
【０００４】
そして、このようなアルカリ電池では、負極活物質である亜鉛又は亜鉛合金粉末をゲル化剤及び電解液と混合してゲル状負極として用いられる。
【０００５】
しかし、負極活物質として用いられる亜鉛又は亜鉛合金粉末には、電池の組み込み後に、その他の部材から及び製造までの経路により、不純物が混入する。また、同様に電解液中にも不純物が溶出してくる。
【０００６】
このように、負極活物質や電解液中に不純物が混入した場合には、亜鉛又は亜鉛合金粉末のアルカリ液反応によりさらなる腐食作用を助長し、異常な水素ガス発生を生じ、アルカリ電池における漏液発生の原因となるという問題を有していた。
【０００７】
従って、本発明の目的は、水素ガスの発生を抑え、電池の漏液発生を防止したアルカリ電池用電解液及び該電解液を用いたアルカリ電池を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、検討の結果、電解液中に一定濃度のアルミニウムを含有させることによって、上記目的が達成し得ることを知見した。
【０００９】
本発明は、上記知見に基づきなされたもので、アルミニウムを含有し、そのイオン濃度が５〜２００ｐｐｍであることを特徴とするアルカリ電池用電解液を提供するものである。
【００１０】
また、本発明は、上記電解液を用いたアルカリ電池を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアルカリ電池用電解液及び該電解液を用いたアルカリ電池について詳述する。
【００１２】
本発明のアルカリ電池用電解液は、アルミニウムを含有し、そのイオン濃度は５〜２００ｐｐｍ、好ましくは１０〜１５０ｐｐｍである。イオン濃度が５ｐｐｍ未満では水素ガスの発生を抑え、電池の漏液発生を防止することができず、１００ｐｐｍを超えるとショートの問題が生じやすくなる。
【００１３】
このように、電解液中に所定濃度のアルミニウムを含有させるには、下記（１）〜（３）の手段が採用される。
（１）電解液中にアルミニウム粉末を添加する。
（２）電解液中に水溶性アルミニウム化合物又はその水溶液を添加する。
（３）負極活物質である亜鉛合金粉末中にアルミニウムを含有させ、電解液中にアルミニウムを溶出させる。この場合には、アルミニウムの溶出量に基づいて亜鉛合金粉末中のアルミニウムの含有量を決定する必要がある。
【００１４】
このようにして、電解液中に所定濃度のアルミニウムを含有させることができる。電解液中のアルミニウムは、イオン化のままの状態又は塩の状態で存在する。また、本発明の電解液は、４０重量％程度の水酸化カリウム水溶液に酸化亜鉛を飽和状態まで溶解したものである。
【００１５】
次に、本発明のアルカリ電池について説明する。本発明のアルカリ電池は、上記電解液を用いたものであり、その他は従来のアルカリ電池と同様である。
【００１６】
図１は、本発明のアルカリ電池の一例を示す断面図である。同図において、１は正極缶、２は正極、３はセパレーター、４は負極、５は負極集電体、６は封口キャップ、７はガスケット、８は負極端子をそれぞれ示す。
【００１７】
同図において、負極４は、負極活物質としての亜鉛又は亜鉛合金粉末とアルミニウムを一定濃度含有する上記電解液をゲル化剤と混合してゲル状負極として形成されている。ここで用いられるゲル化剤は、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸塩、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸等が用いられる。
【００１８】
このような本発明のアルカリ電池によって、水素ガス発生が抑えられ、電池の漏液発生を防止することすることができる。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例等に基づいて本発明を具体的に説明する。
【００２０】
〔実施例１〕
所定の合金組成となるように、合金溶湯を作成し、これをアトマイズすることによって、ビスマス０．０１３重量％、インジウム０．０５０重量％を含有する亜鉛合金粉末を得た。
【００２１】
電解液として濃度４０重量％の水酸化カリウム水溶液に酸化亜鉛を飽和させたものを用い、これに対してアルミニウムイオン濃度が５０ｐｐｍとなるようにアルミニウム粉末を添加した。
【００２２】
上記亜鉛合金粉末及び電解液を用いて、ガス特性及び電池特性を評価した。ガス特性としては、上記電解液５ｍｌに上記亜鉛合金粉末を１０ｇ浸漬し、４５℃で３日間のガス発生速度（μｌ／ｇ・ｄａｙ）を測定することによって行った。この結果を表１に原粉ガスとして示した。
【００２３】
また、亜鉛合金粉末を負極とし、図１に示されるアルカリマンガン電池（ＪＩＳ規格ＬＲ６形式）を構成し、放電抵抗１Ωで連続放電を行い、終止（Ｃｕｔ）電圧０．２Ｖとし、放電後のアルカリマンガン電池を６０℃の温度で３日間保存した後のガス発生量の測定を行なった。１Ω定抵抗放電後、電池内包ガス量として表１に示した。また、電池特性としては、ＪＩＳ規格ＬＲ６形式としたアルカリ電池を２０℃の温度で７日間保存した後、放電抵抗１Ωで連続放電を行い、電圧０．９Ｖに至るまでの放電持続時間の測定を行った。結果を表１に示した。
【００２４】
〔実施例２〕
アルミニウムイオン濃度が５０ｐｐｍとなるように水酸化アルミニウムを添加した電解液を用いた以外は、実施例１と同様にしてガス特性及び電池特性の評価を行った。結果を表１に示した。
【００２５】
〔実施例３〕
所定の合金組成となるように、合金溶湯を作成し、これをアトマイズすることによって、ビスマス０．０１３重量％、インジウム０．０５０重量％、アルミニウム０．００８重量％を含有する亜鉛合金粉末を得た。
【００２６】
電解液として濃度４０重量％の水酸化カリウム水溶液に酸化亜鉛を飽和させたものを用いた。
【００２７】
実施例１と同様にしてガス特性及び電池特性の評価を行った。結果を表１に示した。なお、電解液５ｍｌに亜鉛合金粉末を１０ｇ浸漬した時の電解液中のアルミニウムイオン濃度は５０ｐｐｍであった。
【００２８】
〔比較例１〕
電解液として濃度４０重量％の水酸化カリウム水溶液に酸化亜鉛を飽和させたものを用い、アルミニウム粉末を添加させない以外は、実施例１と同様にしてガス特性及び電池特性の評価を行った。結果を表１に示した。
【００２９】
【表１】
Figure 2004014306
【００３０】
【発明の効果】
本発明の電解液を用いることによって、水素ガスの発生を抑え、電池の漏液発生を防止したアルカリ電池が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のアルカリ電池の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：正極缶
２：正極
３：セパレーター
４：負極
５：負極集電体
６：封口キャップ
７：ガスケット
８：負極端子

Claims (5)

  1. アルミニウムを含有し、そのイオン濃度が５〜２００ｐｐｍであることを特徴とするアルカリ電池用電解液。
  2. 上記アルミニウムが、アルミニウム粉末を添加したものである請求項１記載のアルカリ電池用電解液。
  3. 上記アルミニウムが、水溶性アルミニウム化合物又はその溶液を添加したものである請求項１記載のアルカリ電池用電解液。
  4. 上記アルミニウムが、負極活物質であるアルミニウム含有亜鉛合金粉末から溶出したものである請求項１記載のアルカリ電池用電解液。
  5. 請求項１〜４のいずれかに記載の電解液を用いたアルカリ電池。
JP2002166382A 2002-06-07 2002-06-07 アルカリ電池用電解液及び該電解液を用いたアルカリ電池 Pending JP2004014306A (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002166382A JP2004014306A (ja) 2002-06-07 2002-06-07 アルカリ電池用電解液及び該電解液を用いたアルカリ電池
AU2003235319A AU2003235319A1 (en) 2002-06-07 2003-04-21 Electrolyte for alkaline battery and alkaline battery employing electrolyte
CNA038010194A CN1557033A (zh) 2002-06-07 2003-04-21 碱性电池用电解液及使用了该电解液的碱性电池
KR10-2004-7002433A KR20040108640A (ko) 2002-06-07 2003-04-21 알칼리 전지용 전해액 및 상기 전해액을 사용한 알칼리 전지
PCT/JP2003/005048 WO2003105257A1 (ja) 2002-06-07 2003-04-21 アルカリ電池用電解液及び該電解液を用いたアルカリ電池
CA002459553A CA2459553A1 (en) 2002-06-07 2003-04-21 Electrolytic solution for alkaline battery and alkaline battery containing the same
US10/486,971 US20040191624A1 (en) 2002-06-07 2003-04-21 Electrolyte for alkaline battery and alkaline battery employing electrolyte

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002166382A JP2004014306A (ja) 2002-06-07 2002-06-07 アルカリ電池用電解液及び該電解液を用いたアルカリ電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004014306A true JP2004014306A (ja) 2004-01-15

Family

ID=29727627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002166382A Pending JP2004014306A (ja) 2002-06-07 2002-06-07 アルカリ電池用電解液及び該電解液を用いたアルカリ電池

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20040191624A1 (ja)
JP (1) JP2004014306A (ja)
KR (1) KR20040108640A (ja)
CN (1) CN1557033A (ja)
AU (1) AU2003235319A1 (ja)
CA (1) CA2459553A1 (ja)
WO (1) WO2003105257A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005112155A1 (ja) * 2004-05-13 2005-11-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. アルカリ電池

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100636362B1 (ko) 2004-07-28 2006-10-19 한국과학기술원 알루미늄계 화합물이 함유된 리튬 2차전지용 전해액 및 리튬 2차전지
CN100511786C (zh) * 2004-09-09 2009-07-08 三洋化成工业株式会社 碱性电池用增稠剂以及碱性电池
US20070264572A1 (en) * 2006-05-09 2007-11-15 Zuraw Michael J Battery Anodes
US9466853B2 (en) 2010-09-30 2016-10-11 Ut-Battelle, Llc High energy density aluminum battery

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6031069B2 (ja) * 1979-07-05 1985-07-19 住友金属鉱山株式会社 過酸化銀電池
JP2832228B2 (ja) * 1992-04-24 1998-12-09 三井金属鉱業株式会社 アルカリ電池用亜鉛合金粉末およびその製造方法
JP3647980B2 (ja) * 1996-07-25 2005-05-18 同和鉱業株式会社 アルカリマンガン電池用負極材
JP2000277107A (ja) * 1999-03-25 2000-10-06 Dowa Mining Co Ltd アルカリ電池用負極活物質と該負極活物質を用いたアルカリ電池
US20030113622A1 (en) * 2001-12-14 2003-06-19 Blasi Jane A. Electrolyte additive for non-aqueous electrochemical cells
US7049030B2 (en) * 2003-03-06 2006-05-23 The Gillette Company Battery

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005112155A1 (ja) * 2004-05-13 2005-11-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. アルカリ電池
JP2005327541A (ja) * 2004-05-13 2005-11-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd アルカリ電池
CN100428546C (zh) * 2004-05-13 2008-10-22 松下电器产业株式会社 碱性电池
US8771883B2 (en) 2004-05-13 2014-07-08 Panasonic Corporation Alkaline battery

Also Published As

Publication number Publication date
US20040191624A1 (en) 2004-09-30
WO2003105257A1 (ja) 2003-12-18
CN1557033A (zh) 2004-12-22
CA2459553A1 (en) 2003-12-18
KR20040108640A (ko) 2004-12-24
AU2003235319A1 (en) 2003-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4377625A (en) Corrosion and hydrogen evolution inhibitors for current-producing cells having zinc anodes
JP4007455B2 (ja) ボタン形アルカリ電池の製造方法
JPH05135776A (ja) 筒形アルカリ電池
JP2004014306A (ja) アルカリ電池用電解液及び該電解液を用いたアルカリ電池
JP4222488B2 (ja) アルカリ電池
JPH0562683A (ja) アルカリ電池
JPH1040926A (ja) アルカリマンガン電池用電解液と負極材および亜鉛合金粉末
JPH0119622B2 (ja)
JPH0513070A (ja) アルカリ電池
JPH04289661A (ja) アルカリ電池用亜鉛合金粉末およびその製造方法
JPH0750612B2 (ja) 亜鉛アルカリ電池
JP7315381B2 (ja) アルカリ電池
JP3490708B1 (ja) アルカリ電池用亜鉛合金粉末
JPH06223829A (ja) 亜鉛アルカリ電池
JPH09161781A (ja) アルカリ電池用負極活物質
KR890004989B1 (ko) 아연-알카리 전지
JP3643584B2 (ja) 無水銀アルカリ電池用負極活物質及びこれを利用する無水銀アルカリ電池
JPH0513073A (ja) アルカリ電池
JP2562664B2 (ja) アルカリ電池およびその負極活物質
JP2002373651A (ja) アルカリ電池
JPH0562682A (ja) アルカリ電池
JPS6240161A (ja) 亜鉛アルカリ電池
JPH06338319A (ja) 亜鉛アルカリ電池
JPH0513072A (ja) アルカリ電池
JP2000277107A (ja) アルカリ電池用負極活物質と該負極活物質を用いたアルカリ電池