JP2563109B2 - アルカリ電池 - Google Patents
アルカリ電池Info
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- 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
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/06—Electrodes for primary cells
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- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
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Description
【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明は、低水銀化のために負極活物質にアルミニ
ウムを含む亜鉛合金を用いたアルカリ電池に関する。
ウムを含む亜鉛合金を用いたアルカリ電池に関する。
《従来の技術》 亜鉛の汞化のための水銀は、一種の公害物質であると
ころから、現在では水銀の含有量を低下させるための亜
鉛合金の開発が種々なされている。
ころから、現在では水銀の含有量を低下させるための亜
鉛合金の開発が種々なされている。
そのなかで、とりわけアルミニウムを含む亜鉛合金
は、ガスの発生を抑制でき、低汞化のための有力な材料
であるとして注目されている。
は、ガスの発生を抑制でき、低汞化のための有力な材料
であるとして注目されている。
《発明が解決しようとする問題点》 しかしながら、アルミニウム含有亜鉛合金を負極活物
質として用いた場合には、ある負荷抵抗で急速に放電性
能が低下することが問題となっている。
質として用いた場合には、ある負荷抵抗で急速に放電性
能が低下することが問題となっている。
この現象は、特に軽負荷放電時で特異的に発現してい
るが、これら放電性能の低下した電池の内部を分解して
調べた結果、放電反応生成物によって内部短絡を起こし
ていることが判明した。
るが、これら放電性能の低下した電池の内部を分解して
調べた結果、放電反応生成物によって内部短絡を起こし
ていることが判明した。
最も確度の高いこととして推定されることは、アルミ
ニウムを含む亜鉛合金が、特定の電流で放電されること
によって特異な結晶が成長し、該結晶がセパレータを貫
通し、その結果短絡現象を引き起こすのであろうと考え
られている。
ニウムを含む亜鉛合金が、特定の電流で放電されること
によって特異な結晶が成長し、該結晶がセパレータを貫
通し、その結果短絡現象を引き起こすのであろうと考え
られている。
従って、この対策としてまず最初に考えられること
は、セパレータの材質を厚くしたり、繊維を密にするこ
とによって内部短絡を封ずることであるが、このような
方法で対処した場合にはゲル状負極亜鉛の充填量の減少
による放電容量の低下や、内部抵抗の増大等の不都合を
生じ、一般的性能を大幅に低下させるものとなる。
は、セパレータの材質を厚くしたり、繊維を密にするこ
とによって内部短絡を封ずることであるが、このような
方法で対処した場合にはゲル状負極亜鉛の充填量の減少
による放電容量の低下や、内部抵抗の増大等の不都合を
生じ、一般的性能を大幅に低下させるものとなる。
そこで本発明者らは、この種の特異な結晶の生成を阻
害する物質について種々検討した結果、ホウ酸またはホ
ウ酸を含むアルカリ塩を電解液に添加したところ所定の
効果を得ることを確認した。
害する物質について種々検討した結果、ホウ酸またはホ
ウ酸を含むアルカリ塩を電解液に添加したところ所定の
効果を得ることを確認した。
本発明は以上の知見に基づきなされたもので、その目
的とするところは、アルミニウムを含む低汞化亜鉛合金
を使用したアルカリ電池において、放電時の内部短絡を
防止し、放電性能を高い水準に維持するようにしたアル
カリ電池を提供するものである。
的とするところは、アルミニウムを含む低汞化亜鉛合金
を使用したアルカリ電池において、放電時の内部短絡を
防止し、放電性能を高い水準に維持するようにしたアル
カリ電池を提供するものである。
《問題点を解決するための手段》 前記目的を達成するため、この発明は、負極活物質と
してアルミニウムを含む亜鉛合金を用いたアルカリ電池
において、該負極活物質を含むゲル状亜鉛負極の電解液
としてホウ酸イオンを含む電解液を用いたことを要旨と
する。
してアルミニウムを含む亜鉛合金を用いたアルカリ電池
において、該負極活物質を含むゲル状亜鉛負極の電解液
としてホウ酸イオンを含む電解液を用いたことを要旨と
する。
すなわち、本発明のアルカリ電池は、負極を構成する
材料として、前記アルミニウム含有の亜鉛合金からなる
負極活物質と、ゲル状アルカリ電解液との混合物を用
い、前記ゲル状アルカリ電解液中にホウ酸、またはホウ
酸のアルカリ塩形態でホウ酸イオンを添加したものであ
る。
材料として、前記アルミニウム含有の亜鉛合金からなる
負極活物質と、ゲル状アルカリ電解液との混合物を用
い、前記ゲル状アルカリ電解液中にホウ酸、またはホウ
酸のアルカリ塩形態でホウ酸イオンを添加したものであ
る。
そして、該ホウ酸イオンは、負極活物質中に含まれる
アルミニウムが特定の放電条件下で亜鉛の特異な結晶の
生成を妨害するイオンとして含有され、その添加量は、
亜鉛負極に対して重量比で10〜100ppmの割合で電解液中
に含有されていることが望ましい。
アルミニウムが特定の放電条件下で亜鉛の特異な結晶の
生成を妨害するイオンとして含有され、その添加量は、
亜鉛負極に対して重量比で10〜100ppmの割合で電解液中
に含有されていることが望ましい。
なお、その含有量が10ppmを下回ると結晶生成の阻害
物質としての絶対量が少なく、また、100ppm以上を越え
て添加したとしても効果の増加が余り期待できない割り
には、添加量増大に伴い、開路電圧の低下を招くなどの
不都合を生ずるので、上記の範囲内の添加量とする。
物質としての絶対量が少なく、また、100ppm以上を越え
て添加したとしても効果の増加が余り期待できない割り
には、添加量増大に伴い、開路電圧の低下を招くなどの
不都合を生ずるので、上記の範囲内の添加量とする。
《作 用》 ホウ酸イオンの添加によって、特定の負荷抵抗での放
電性能の低下は見られなくなった。またこの事実に対す
る作用機序は明らかでないが、ホウ酸イオンの存在によ
って特異な結晶の生成が阻害され、結晶による内部短絡
現象がなくなるからであると推定される。
電性能の低下は見られなくなった。またこの事実に対す
る作用機序は明らかでないが、ホウ酸イオンの存在によ
って特異な結晶の生成が阻害され、結晶による内部短絡
現象がなくなるからであると推定される。
《実 施 例》 以下、実施例によってこの発明の効果を説明する。
まず、この発明の実施に用いたLRO3形電池の構造は、
図に示す一般的構造となっている。
図に示す一般的構造となっている。
図における電池は、正極缶を兼ねた有底円筒型の電池
ケース１の上部開口の内周部を負極端子板２の周縁フラ
ンジ部に封口ガスケット３を介して絞り加工、カール加
工などによってカシメ付け、電池内部を密封している。
ケース１の上部開口の内周部を負極端子板２の周縁フラ
ンジ部に封口ガスケット３を介して絞り加工、カール加
工などによってカシメ付け、電池内部を密封している。
電池内部には、上端を前記封口ガスケット３の中心を
貫通して前記負極端子板２に電気的接続した集電棒４
と、該集電棒４の外周を取巻くようにして負極５、セパ
レータ６、及び二酸化マンガンを主体とする正極合剤７
が同心状に充填され、発電要素を構成している。
貫通して前記負極端子板２に電気的接続した集電棒４
と、該集電棒４の外周を取巻くようにして負極５、セパ
レータ６、及び二酸化マンガンを主体とする正極合剤７
が同心状に充填され、発電要素を構成している。
前記負極５はアルミニウム含有の亜鉛合金からなる負
極活物質と、ゲル状アルカリ電解液との混合物であり、
本発明では前記ゲル状アルカリ電解液中にホウ酸、また
はホウ酸アルカリ塩形態でホウ酸イオンが含まれてい
る。
極活物質と、ゲル状アルカリ電解液との混合物であり、
本発明では前記ゲル状アルカリ電解液中にホウ酸、また
はホウ酸アルカリ塩形態でホウ酸イオンが含まれてい
る。
以上の構成の電池において、ホウ酸イオンを含まない
従来電池では、例えば300Ω軽負荷で連続放電した場合
に汞化率1.5％以下の低汞化亜鉛負極を用いると放電性
能が低下しやすい。
従来電池では、例えば300Ω軽負荷で連続放電した場合
に汞化率1.5％以下の低汞化亜鉛負極を用いると放電性
能が低下しやすい。
そこで、電解液中にホウ酸を負極亜鉛に対して重量比
で10〜200ppm添加した本発明サンプル（イ）〜（ニ）を
用意し、それぞれの放電性能を比較した所、以下の表に
示す結果を得た。
で10〜200ppm添加した本発明サンプル（イ）〜（ニ）を
用意し、それぞれの放電性能を比較した所、以下の表に
示す結果を得た。
なお、亜鉛負極は前記アルミニウムを600ppm含むほか
に鉛500ppm、インジウム200ppm含む亜鉛合金で汞化率は
1.0％のものを用い、従来電池も同一の亜鉛合金で汞化
率は1.0％であるものを用いた。
に鉛500ppm、インジウム200ppm含む亜鉛合金で汞化率は
1.0％のものを用い、従来電池も同一の亜鉛合金で汞化
率は1.0％であるものを用いた。
また、比較例では鉛500ppm、インジウム200ppmのみで
アルミニウムを含まない合金を用いた。
アルミニウムを含まない合金を用いた。
以上の表に示す結果から明らかなように、本発明では
電解液中にホウ酸イオンを含まないアルミニウム含有亜
鉛合金を用いた従来の電池に比べて有意差が明らかに生
じている。また、比較例で示したアルミニウムを含まな
い亜鉛合金を用いた電池は、放電特性としては良好な状
態を示しているが、ガス発生抑制の面で不利であり、総
合的な評価としては前記実施例で得た電池が上回るもの
となる。
電解液中にホウ酸イオンを含まないアルミニウム含有亜
鉛合金を用いた従来の電池に比べて有意差が明らかに生
じている。また、比較例で示したアルミニウムを含まな
い亜鉛合金を用いた電池は、放電特性としては良好な状
態を示しているが、ガス発生抑制の面で不利であり、総
合的な評価としては前記実施例で得た電池が上回るもの
となる。
また、（ニ）のホウ酸の添加量が100ppmを上回ったも
のについては効果の向上が見られないばかりか、開路電
圧の面で不利になるので、本発明ではホウ酸イオンの下
限を10ppm、上限を200ppmとすることで、最良の結果を
得ることができる。
のについては効果の向上が見られないばかりか、開路電
圧の面で不利になるので、本発明ではホウ酸イオンの下
限を10ppm、上限を200ppmとすることで、最良の結果を
得ることができる。
また、前記実施例ではホウ酸形態でホウ酸イオンを含
有させているが、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム等
ホウ酸のアルカリ塩類であっても同様の効果を達成する
ことを確認している。
有させているが、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム等
ホウ酸のアルカリ塩類であっても同様の効果を達成する
ことを確認している。
《効 果》 以上の説明から明らかなように、本発明にあっては、
ホウ酸イオンの添加によって特定の負荷抵抗での放電性
能の低下はなく、またこのことはホウ酸イオンの存在に
よって特異な結晶の生成が阻害され、内部短絡が防止で
きた結果であると推定される。
ホウ酸イオンの添加によって特定の負荷抵抗での放電性
能の低下はなく、またこのことはホウ酸イオンの存在に
よって特異な結晶の生成が阻害され、内部短絡が防止で
きた結果であると推定される。
したがって、以上の組成の負極を用いた場合には低汞
化材料であるアルミニウム含有によるガス発生の抑制効
果とともに、これの欠点であった特定の負荷抵抗下での
内部短絡を防止できることになり、低水銀化材料として
有用である。
化材料であるアルミニウム含有によるガス発生の抑制効
果とともに、これの欠点であった特定の負荷抵抗下での
内部短絡を防止できることになり、低水銀化材料として
有用である。
図は本発明に係るアルカリマンガン電池の断面図であ
る。 １……正極缶、２……負極端子板 ３……封口ガスケット、４……集電棒 ５……負極、６……セパレータ ７……正極合剤
る。 １……正極缶、２……負極端子板 ３……封口ガスケット、４……集電棒 ５……負極、６……セパレータ ７……正極合剤
Claims (3)
- 【請求項１】負極活物質としてアルミニウムを含む亜鉛
合金を用いたアルカリ電池において、該負極活物質を含
むゲル状亜鉛負極の電解液としてホウ酸イオンを含む電
解液を用いたことを特徴とするアルカリ電池。 - 【請求項２】前記ホウ酸イオンは、ホウ酸またはホウ酸
のアルカリ塩であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載のアルカリ電池。 - 【請求項３】前記ホウ酸イオンは負極亜鉛に対して重量
比で10〜100ppmの割合で電解液中に含有されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載
のアルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12226287A JP2563109B2 (ja) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12226287A JP2563109B2 (ja) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | アルカリ電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63285869A JPS63285869A (ja) | 1988-11-22 |
| JP2563109B2 true JP2563109B2 (ja) | 1996-12-11 |
Family
ID=14831601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12226287A Expired - Fee Related JP2563109B2 (ja) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2563109B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3370486B2 (ja) * | 1995-07-21 | 2003-01-27 | 松下電器産業株式会社 | アルカリ電池 |
| US6500584B1 (en) | 1998-03-27 | 2002-12-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Manganese dry batteries |
-
1987
- 1987-05-19 JP JP12226287A patent/JP2563109B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63285869A (ja) | 1988-11-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |