JP2005276698A - アルカリ電池 - Google Patents

アルカリ電池 Download PDF

Info

Publication number
JP2005276698A
JP2005276698A JP2004090122A JP2004090122A JP2005276698A JP 2005276698 A JP2005276698 A JP 2005276698A JP 2004090122 A JP2004090122 A JP 2004090122A JP 2004090122 A JP2004090122 A JP 2004090122A JP 2005276698 A JP2005276698 A JP 2005276698A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
negative electrode
positive electrode
electrode
body
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.)
Withdrawn
Application number
JP2004090122A
Other languages
English (en)
Inventor
Kyoko Fujiwara
Hidekatsu Izumi
Yasuo Mukai
Shigeto Noya
Katsuya Sawada
保雄 向井
秀勝 泉
勝也 澤田
教子 藤原
重人 野矢
Original Assignee
Matsushita Electric Ind Co Ltd
松下電器産業株式会社
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 Matsushita Electric Ind Co Ltd, 松下電器産業株式会社 filed Critical Matsushita Electric Ind Co Ltd
Priority to JP2004090122A priority Critical patent/JP2005276698A/ja
Publication of JP2005276698A publication Critical patent/JP2005276698A/ja
Application status is Withdrawn legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/04Cells with aqueous electrolyte
    • H01M6/06Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
    • H01M6/08Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid with cup shaped electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of or comprising active material
    • H01M4/24Electrodes for alkaline accumulators
    • H01M4/26Processes of manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of or comprising active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/364Composites as mixtures
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of or comprising active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of or comprising active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M2010/4292Aspects relating to capacity ratio of electrodes/electrolyte or anode/cathode

Abstract

【課題】 放電容量を損なうことなく、過放電によるガス発生を抑制し、耐漏液性に優れたアルカリ電池を提供する。
【解決手段】 アルカリ電池が、正極2と、負極3と、セパレータ4とからなる電極体、負極内に挿入される負極集電体6、および電極体中に含まれるアルカリ水溶液からなる電解液を収容する電池缶1、ならびに電池缶の開口部を封口する封口体5を具備し、正極の電気容量に対する負極の電気容量比が1.00〜1.15であり、かつ電池缶および封口体で形成される電池内部の容積に対する、この容積から電解液を含む電極体および負極集電体が占める体積を除いた部分の割合が、5〜15%である。
【選択図】図1

Description

本発明は、正極活物質に二酸化マンガンおよびオキシ水酸化ニッケルを用いたアルカリ電池に関する。

アルカリ電池は、正極端子を兼ねる正極ケースの中に、正極ケースに密着して円筒状の正極合剤を配置し、その中央にセパレータを介してゲル状負極を配置した構造を有する。近年、この電池が用いられる機器の負荷が増大しているため、強負荷放電特性に優れた電池が要望されている。そこで、強負荷放電特性の向上に対して、正極合剤にオキシ水酸化ニッケルを混合することが検討されている。

例えば、特許文献1では、次のような電池が提案されている。オキシ水酸化ニッケルを含有する正極合剤を筒状に形成する。この正極合剤の内側にセパレータを介して負極を配置することにより電極体を構成する。この電極体を有底円筒状の電池缶内に収納し、電池缶の開口部に封口ユニットを嵌合して封止する。そして、正極合剤中に含まれるオキシ水酸化ニッケルが過放電時に膨張することを考慮して、この封止ユニットと正極合剤との間に、正極合剤の高さの5〜10%に相当する隙間を設ける。

しかし、正極に対する負極の電気容量比(負極の電気容量/正極の電気容量)が大きいと、過放電時に水素ガスが発生し、電池の内圧が上昇することにより、漏液してしまう可能性がある。
特開2002−198060号公報

そこで、本発明では、放電容量を損なうことなく、過放電によるガス発生を抑制し、耐漏液性に優れたアルカリ電池を提供することを目的とする。

本発明のアルカリ電池は、正極活物質として二酸化マンガンおよびオキシ水酸化ニッケルを含む正極と、負極活物質として亜鉛または亜鉛合金を含む負極と、前記正極と負極との間に配されるセパレータとからなる電極体、前記負極内に挿入される負極集電体、および前記電極体中に含まれるアルカリ水溶液からなる電解液を収容する電池缶、ならびに前記電池缶の開口部を封口する封口体を具備するアルカリ電池であって、前記正極の電気容量に対する負極の電気容量比が1.00〜1.15であり、かつ前記電池缶および封口体で形成される電池内部の容積に対する、前記容積から電解液を含む電極体および負極集電体が占める体積を除いた部分の割合が、5〜15%であることを特徴とする。

前記二酸化マンガンとオキシ水酸化ニッケルとの重量比が、20〜90:80〜10であるのが好ましい。
前記二酸化マンガンとオキシ水酸化ニッケルとの重量比が、40〜60:60〜40であるのが好ましい。

本発明によれば、放電容量を損なうことなく、過放電によるガス発生を抑制し、耐漏液性に優れたアルカリ電池を提供することができる。

本発明の一実施の形態を図1を参照しながら説明する。図1は、円筒形アルカリ乾電池の一部を断面とする正面図である。
正極端子を兼ねる電池缶1の内面に密着した状態で中空円筒状の正極2が配されている。正極2には、例えば、活物質としての二酸化マンガンおよびオキシ水酸化ニッケルの混合物、ならびに導電剤としての黒鉛からなる正極合剤が用いられる。

この正極2の内側には、有底円筒形のセパレータ4が配置され、さらにセパレータ4の内側には、負極集電体が挿入された負極3が配置される。負極3には、例えば、ポリアクリル酸ソーダ等のゲル化剤を加えたアルカリ電解液に、亜鉛または亜鉛合金粉末を分散混合したゲル状負極が用いられる。亜鉛合金には、例えば、Bi、In、およびAlを含む亜鉛合金が用いられる。
そして、この正極2、負極3およびセパレータ4からなる電極体は、アルカリ水溶液からなる電解液を含む。

負極集電体6は、封口体5、負極端子を兼ねる底板7、および絶縁ワッシャー8と一体化している。電池缶1の開口端部が、封口体5の端部を介して底板7の周縁部にかしめつけられることにより、電池缶の開口部が封口されている。外装ラベル9により電池缶1の外表面が被覆されている。

正極2の電気容量に対する負極3の電気容量比(負極の電気容量/正極の電気容量)が1.00〜1.15である。1.00未満では、負極の電気容量が小さすぎるため、放電性能が低下する。一方、1.15を超えると、負極の電気容量に対して正極の電気容量が小さ過ぎるため、過放電時に水素ガスが発生し、電池内圧が上昇し、漏液し易くなる。

電池缶1および封口体5で形成される電池内部の容積に対する、前記容積から電解液を含む電極体および負極集電体6が占める体積を除いた部分の割合(以下、空隙率と表す)が、5〜15%である。
なお、図1では、負極集電体6の一部が、封口体5の中央部に設けられた孔5aに挿入され、さらに外側に露出している。この場合における電池内部の容積とは、電池缶1と、孔5aを含む封口体5とで囲まれた内側の部分の容積を示す。また、負極集電体6が占める体積は、上述した電池内部において負極集電体6が占める体積を示す。すなわち、負極集電体6の孔5aに挿入された部分および外側に露出した部分の体積は除かれる。
空隙率が5%未満では、正極の膨張により封口体が変形したり、電池内部で発生するガスにより内圧が上昇したりすることにより、漏液しやすくなる。一方、空隙率が15%を超えると、活物質量が減少し、放電性能が低下する。

上記の構成において、正極活物質である二酸化マンガンとオキシ水酸化ニッケルとの混合重量比は、20〜90:80〜10が好ましい。過放電時のガス発生が抑制され、かつオキシ水酸化ニッケルによる優れた強負荷放電特性が得られる。さらに、好ましくは40〜60:60〜40である。

《実施例1》
上述した図1と同様の構造の単三形のアルカリ乾電池ZR6を作製した。
正極2には次のように作製したものを用いた。まず、二酸化マンガンとオキシ水酸化ニッケルと黒鉛とアルカリ電解液とを、重量比50:50:6:1の割合で混合し、充分に攪拌した後、フレーク状に圧縮成形した。ついでフレーク状の正極合剤を粉砕して顆粒状とし、これを篩によって分級し、10〜100メッシュのものを中空円筒状に加圧成形してペレット状とした正極合剤を用いた。

負極3には、ゲル化剤であるポリアクリル酸ナトリウム1重量部、アルカリ電解液を33重量部および亜鉛粉末66重量部からなるゲル状負極を用いた。セパレータ4には、ポリビニルアルコール繊維とレーヨン繊維を主体として混抄した不織布を用いた。アルカリ電解液には、40重量%の水酸化ナトリウム水溶液を用いた。

上記で得られた正極重量、および負極重量を調整して、正極の電気容量に対する負極の電気容量比、および空隙率を表1に示すように種々に変えて、電池1〜23を作製した。なお、実施例の電池は、電池4〜8、10〜14、および16〜20であり、比較例の電池は、電池1〜3、9、15、および21〜23である。

[電池の評価]
(1)放電性能
20℃の環境下、1Wの定電力で連続放電した。そして、放電性能を電池13の場合の放電時間を100とした指数として表し、指数が85以上の場合に放電性能が優れているものと評価した。

(2)耐漏液特性
30℃、90%RHの環境下で、10Ωで10日間連続放電した。そして、放電後の電池を水中にて分解し、電池内部に蓄積されたガスをメスシリンダーに捕集し、ガスの発生量を調べた。また、放電後に、漏液した電池の個数を調べた。この時、試験した電池数は100個とした。
正極の電気容量に対する負極の電気容量比が、1.00〜1.15、かつ空隙率が5〜15%の場合に、優れた耐漏液性および放電性能が得られた。

《実施例2》
二酸化マンガンとオキシ水酸化ニッケルとの重量比を表2に示すように種々に変えた以外は、実施例1と同様の条件でアルカリ乾電池24〜55を作製した。そして、実施例1と同様の条件で電池を評価した。

二酸化マンガンと、オキシ水酸化ニッケルとの重量比が20〜90:80〜10の場合に、優れた耐漏液性および放電性能が得られた。

本発明のアルカリ電池は、通信機器、携帯機器等の電子機器用の電源として用いられる。

本発明のアルカリ電池の一例の一部を断面にした正面図である。

符号の説明

1 電池缶
2 正極
3 負極
4 セパレータ
5 封口体
5a 孔
6 負極集電体
7 底板
8 絶縁ワッシャー
9 外装ラベル

Claims (3)

  1. 正極活物質として二酸化マンガンおよびオキシ水酸化ニッケルを含む正極と、負極活物質として亜鉛または亜鉛合金を含む負極と、前記正極と負極との間に配されるセパレータとからなる電極体、前記負極内に挿入される負極集電体、および前記電極体中に含まれるアルカリ水溶液からなる電解液を収容する電池缶、ならびに前記電池缶の開口部を封口する封口体を具備するアルカリ電池であって、
    前記正極の電気容量に対する前記負極の電気容量比が1.00〜1.15であり、かつ前記電池缶および封口体で形成される電池内部の容積に対する、前記容積から電解液を含む電極体および負極集電体が占める体積を除いた部分の割合が、5〜15%であることを特徴とするアルカリ電池。
  2. 前記二酸化マンガンとオキシ水酸化ニッケルとの重量比が、20〜90:80〜10である請求項1記載のアルカリ電池。
  3. 前記二酸化マンガンとオキシ水酸化ニッケルとの重量比が、40〜60:60〜40である請求項1記載のアルカリ電池。
JP2004090122A 2004-03-25 2004-03-25 アルカリ電池 Withdrawn JP2005276698A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004090122A JP2005276698A (ja) 2004-03-25 2004-03-25 アルカリ電池

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004090122A JP2005276698A (ja) 2004-03-25 2004-03-25 アルカリ電池
EP05721405A EP1729362A4 (en) 2004-03-25 2005-03-24 Alkaline battery
CNA200580009541XA CN1934735A (zh) 2004-03-25 2005-03-24 碱性电池
PCT/JP2005/005391 WO2005093882A1 (ja) 2004-03-25 2005-03-24 アルカリ電池
US10/593,632 US20070184344A1 (en) 2004-03-25 2005-03-24 Alkaline battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005276698A true JP2005276698A (ja) 2005-10-06

Family

ID=35056501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004090122A Withdrawn JP2005276698A (ja) 2004-03-25 2004-03-25 アルカリ電池

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20070184344A1 (ja)
EP (1) EP1729362A4 (ja)
JP (1) JP2005276698A (ja)
CN (1) CN1934735A (ja)
WO (1) WO2005093882A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009043417A (ja) * 2007-08-06 2009-02-26 Hitachi Maxell Ltd 筒形アルカリ電池
WO2010067494A1 (ja) * 2008-12-12 2010-06-17 パナソニック株式会社 アルカリ乾電池
WO2010067493A1 (ja) * 2008-12-12 2010-06-17 パナソニック株式会社 アルカリ乾電池

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7820326B2 (en) * 2008-10-17 2010-10-26 Panasonic Corporation Alkaline battery
JP4865845B2 (ja) * 2009-10-01 2012-02-01 パナソニック株式会社 アルカリ乾電池およびその製造方法
JP5820158B2 (ja) * 2010-08-18 2015-11-24 セイコーインスツル株式会社 電気二重層キャパシタ及びその製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5772266A (en) * 1980-10-23 1982-05-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd Alkaline manganese battery
US5188869A (en) * 1990-08-14 1993-02-23 Eveready Battery Company, Inc. Process for burnishing anode current collectors
CA2046148C (en) * 1990-08-14 1997-01-07 Dale R. Getz Alkaline cells that are substantially free of mercury
KR100381217B1 (ko) * 1997-01-30 2003-04-21 산요 덴키 가부시키가이샤 밀폐형 알칼리 축전지
JPH1173974A (ja) * 1997-08-29 1999-03-16 Toshiba Battery Co Ltd アルカリ電池
JP2002198060A (ja) * 2000-12-26 2002-07-12 Sony Corp 電 池
JPWO2002069420A1 (ja) * 2001-02-26 2004-07-02 Fdk株式会社 アルカリ一次電池
JP4322472B2 (ja) * 2002-05-31 2009-09-02 東芝電池株式会社 密閉型ニッケル亜鉛一次電池

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009043417A (ja) * 2007-08-06 2009-02-26 Hitachi Maxell Ltd 筒形アルカリ電池
WO2010067494A1 (ja) * 2008-12-12 2010-06-17 パナソニック株式会社 アルカリ乾電池
WO2010067493A1 (ja) * 2008-12-12 2010-06-17 パナソニック株式会社 アルカリ乾電池

Also Published As

Publication number Publication date
EP1729362A1 (en) 2006-12-06
US20070184344A1 (en) 2007-08-09
WO2005093882A1 (ja) 2005-10-06
CN1934735A (zh) 2007-03-21
EP1729362A4 (en) 2008-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60319999T2 (de) Batterie mit erhöhter elektrodenoberfläche und mit erhöhter aktivmaterial-dichte
EP0587973B1 (en) Nickel positive electrode for use in alkaline storage battery and nickel-hydrogen storage battery using the same
EP2132809B1 (en) Alkaline electrochemical cell
JP2008502121A (ja) 平面ハウジング及びオキソ水酸化ニッケルを備えるアルカリ電池
EP0817299A2 (en) Sealed rechargeable cell comprising a cathode with a hydrogen recombination catalyst
JP3607612B2 (ja) ガルバニ電池およびその製造法
US7008723B2 (en) Method of manufacture of an anode composition for use in a rechargeable electrochemical cell
US3870564A (en) Alkaline cell
US7179310B2 (en) Zinc/air cell with improved anode
JP3042043B2 (ja) アルカリ蓄電池用ニッケル正極とこれを用いたニッケル・水素蓄電池
KR100646064B1 (ko) 밀폐형 니켈 아연 일차전지
CN1179631A (zh) 镍正电极及采用该镍正电极的碱性蓄电池
US3056849A (en) Primary cell with slurry electrolyteanode body
JP2008511961A (ja) MnO2/NiOOH活物質を有するアルカリ電池
JP2006019094A (ja) アルカリ乾電池およびアルカリ乾電池用セパレータの評価方法
JP5400270B2 (ja) アルカリ電気化学セル
US5462821A (en) Gallium based active material for the negative electrode, a negative electrode using the same, and batteries using said negative electrode
DE60007138T2 (de) Alkalische zelle mit verbesserte anode
JP2009541936A (ja) アルカリ電気化学セル
KR19990072691A (ko) 알칼리이차전지및그의제조방법
US20010033966A1 (en) Paste type positive electrode for alkaline storage battery, and nickel-metal hydridge storage battery
KR20010051593A (ko) 니켈수소축전지
JP4309494B2 (ja) ニッケル水素二次電池
KR20070008400A (ko) 알칼리전지
US20100003596A1 (en) Alkaline battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060704

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20061225

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20080522