JP2010218946A - アルカリ電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 正極、亜鉛合金粉末を含有するゲル状負極、セパレータおよびアルカリ水溶液からなる電解液を、外装缶、負極端子板および樹脂製の封口体からなる電池容器内に収容してなるアルカリ電池であって、前記亜鉛合金が、Alを100〜2000ppm、Biを50〜125ppm、並びにCaおよびMgの少なくとも一方を合計で1〜50ppm含有し、前記樹脂製の封口体が、構成樹脂として、分子内にアミド基を20〜37質量%含有するポリアミドを有していることを特徴とするアルカリ電池により、前記課題を解決する。
【選択図】 図2
Description
本発明のアルカリ電池では、樹脂製の封口体に、構成樹脂として、アミド基を、20質量%以上、好ましくは25質量%以上であって、37質量%以下、好ましくは35質量%以下で分子内に含有するポリアミドを有するものを使用する。なお、本明細書でいうポリアミドにおけるアミド基の含有量は、ポリアミドの化学構造から理論的に求められる値である。
本発明のアルカリ電池に係る負極には、亜鉛合金粉末と、電解液と、ゲル化剤とを有するゲル状の負極合剤(ゲル状負極)が使用される。亜鉛合金の粉末中のZn成分が、負極活物質として作用する。
本発明のアルカリ電池に係る正極は、例えば、活物質である二酸化マンガン、オキシ水酸化ニッケル、および導電助剤、更には成形のための電解液およびバインダを混合して正極合剤とし、この正極合剤をリング状などに加圧成形することにより形成される。
前記の通り、過放電時における電池内でのガス発生は、電池の放電が終了した後の負極において、放電反応に関与していない未反応のZn(亜鉛合金粉末に係る亜鉛合金中のZn成分)が存在する場合に起こる。よって、本発明の電池においては、正極容量に対する負極容量の比(負極容量/正極容量)が、1.25以下であることが好ましく、1.20以下であることがより好ましく、1.10以下であることが更に好ましい。このように正極容量に対する負極容量の比を小さくすることで、放電終了時における未反応のZn量を可及的に低減し、過放電時におけるガス発生を、更に抑制することができる。
正極および負極に使用する以外に電池内に注入するための電解液としては、前記の正極や負極に係る電解液と同様に、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属の水酸化物の水溶液からなるアルカリ水溶液や、それに酸化亜鉛を添加したものなどを用いることができる。電解液中のアルカリ金属の水酸化物の濃度としては、例えば水酸化カリウムの場合、28〜38質量%であることが好ましく、また、酸化亜鉛を使用する場合、その濃度は、1.0〜4.0質量%であることが好ましい。
本発明のアルカリ電池に係るセパレータについては特に制限は無く、例えば、ビニロンとレーヨンを主体とする不織布、ビニロン・レーヨン不織布(ビニロン・レーヨン混抄紙)、ポリアミド不織布、ポリオレフィン・レーヨン不織布、ビニロン紙、ビニロン・リンターパルプ紙、ビニロン・マーセル化パルプ紙などを用いることができる。また、親水処理された微孔性ポリオレフィンフィルム(微孔性ポリエチレンフィルムや微孔性ポリプロピレンフィルムなど)とセロファンフィルムとビニロン・レーヨン混抄紙のような吸液層とを積み重ねたものをセパレータとしてもよい。
水分を1.6質量%含有する二酸化マンガン、黒鉛、ポリテトラフルオロエチレン粉末および正極合剤調製用のアルカリ電解液(酸化亜鉛を2.9質量%含有する56質量%水酸化カリウム水溶液)を87.6:6.7:0.2:5.5の質量比で、50℃の温度下で混合して正極合剤を調製した。なお、この正極合剤中、二酸化マンガン100質量部に対して、黒鉛は7.6質量部であった。また、正極合剤が含有する電解液の水酸化カリウム濃度は、二酸化マンガンの含有水分を考慮すると44.6質量%となった。
亜鉛合金粉末を、Alを300ppm、Biを100ppm、Inを500ppm、Mgを5ppmの割合で含有する亜鉛合金からなる粉末に変更した以外は、実施例1と同様にして筒形アルカリ電池を作製した。なお、実施例2で使用した亜鉛合金粉末は、その平均粒径、200メッシュの篩い目を通過する粉末の割合(前記の方法により求めた粒径が75μm以下の粒子の割合)、およびかさ密度が、実施例1で使用したものと同じである(後記の実施例3、4、および比較例1〜3も同様である。)。
亜鉛合金粉末を、Alを1000ppm、Biを100ppm、Inを500ppm、Caを5ppmの割合で含有する亜鉛合金からなる粉末に変更した以外は、実施例1と同様にして筒形アルカリ電池を作製した。
封口体6を、ナイロン610(分子内におけるアミド基の量が30.5質量%)製のものに変更した以外は、実施例1と同様にして筒形アルカリ電池を作製した。
亜鉛合金粉末を、Alを30ppm、Biを150ppm、Inを500ppmの割合で含有する亜鉛合金からなる粉末に変更した以外は、実施例1と同様にして筒形アルカリ電池を作製した。
封口体6を、ナイロン66(分子内におけるアミド基の量が38.1質量%)製のものに変更した以外は、実施例1と同様にして筒形アルカリ電池を作製した。
亜鉛合金粉末を、Alを30ppm、Biを150ppm、Inを500ppmの割合で含有する亜鉛合金からなる粉末に変更した以外は、実施例4と同様にして筒形アルカリ電池を作製した。
実施例1〜4および比較例1〜3の筒型アルカリ電池各20個を、60℃、相対湿度90%の環境下で80日間貯蔵した際の漏液発生率を確認した。60℃、相対湿度90%の環境下での80日間の貯蔵は、常温で約11年間での貯蔵に相当する。なお、漏液の有無は目視により判断した。
実施例1〜4および比較例1〜3の筒型アルカリ電池(前記の未放電漏液試験を実施していないもの)各20個を、20℃、10Ωで48時間放電させて過放電状態とし、その後、60℃、相対湿度90%の環境下で80日間貯蔵した際の漏液発生率を確認した。なお、漏液の有無は目視により判断した。
2 正極
3 セパレータ
4 負極
5 負極集電棒
6 樹脂製の封口体
7 負極端子板
8 絶縁板
9 金属ワッシャ
63 防爆用の薄肉部
Claims (6)
- 正極、亜鉛合金粉末を含有するゲル状負極、セパレータおよびアルカリ水溶液からなる電解液を、外装缶、負極端子板および樹脂製の封口体からなる電池容器内に収容してなるアルカリ電池であって、
前記亜鉛合金が、Alを100〜2000ppm、Biを50〜125ppm、並びにCaおよびMgの少なくとも一方を合計で1〜50ppm含有し、
前記樹脂の封口体が、構成樹脂として、分子内にアミド基を20〜37質量%含有するポリアミドを有していることを特徴とするアルカリ電池。 - 樹脂製の封口体が、構成樹脂として、ナイロン610またはナイロン612を有している請求項1に記載のアルカリ電池。
- 亜鉛合金は、Inを100〜1000ppm含有している請求項1または2に記載のアルカリ電池。
- 亜鉛合金粉末は、粒径が75μm以下の粒子の割合が、10〜80質量%である請求項1〜3のいずれかに記載のアルカリ電池。
- 亜鉛合金粉末は、粒径が75μm以下の粒子の割合が、40質量%以下である請求項4に記載のアルカリ電池。
- 電解液が水酸化カリウム水溶液であり、電池系内における電解液の水酸化カリウム濃度が、平均して30〜35質量%である請求項1〜5のいずれかに記載のアルカリ電池。
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