JP2609609B2 - アルカリ電池 - Google Patents
アルカリ電池Info
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- 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
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- 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
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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ル電池に関する。
ウムを含む亜鉛合金を用いたアルカル電池に関する。
《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、特に軽負荷放電時に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、ゲル状亜鉛負極の充填量の減
少により放電容量の低下や、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、ゲル状亜鉛負極の充填量の減
少により放電容量の低下や、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、リン酸またはリ
ン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、リン酸またはリ
ン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
としてリン酸またはリン酸のアルカリ塩からなるリン酸
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
としてリン酸またはリン酸のアルカリ塩からなるリン酸
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、ゲル状アルカル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リン酸、またはリン
酸のアルカリ塩形態でリン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、ゲル状アルカル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リン酸、またはリン
酸のアルカリ塩形態でリン酸イオンを添加したものであ
る。
そして、該リン酸イオンは、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1gについて10〜100ppmの割合で電解液中に含有させ
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1gについて10〜100ppmの割合で電解液中に含有させ
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》 リン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、リン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、リン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LR03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荷端子板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荷端子板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、上端に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。
前記負荷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はリン酸、ま
たはリン酸アルカリ塩形態でリン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はリン酸、ま
たはリン酸アルカリ塩形態でリン酸イオンが含まれてい
る。
以上の構成の電池において、リン酸イオンを含まない
従来電池では、例えば300Ωの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の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、電解液中にリン酸を負荷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、亜鉛負極として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。
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。
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ず汞化率は同様に1.0％である。
アルミニウムを含まず汞化率は同様に1.0％である。
以上の表に示す結果から明らかなように、本発明では
電解液中にリン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。
電解液中にリン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）のリン酸の添加量が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、本発明ではリン酸イオンの下
限を負極亜鉛に対して重量比で10ppm、上限を100ppm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、本発明ではリン酸イオンの下
限を負極亜鉛に対して重量比で10ppm、上限を100ppmと
することで、最良の結果を得ることができる。
また、前記実施例ではリン酸形態でリン酸イオンを含
有させているが、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム等
リン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、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム等
リン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》 以上説明したように、本発明にあっては、リン酸また
はリン酸のアルカリ塩からなるリン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
のことはリン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。
はリン酸のアルカリ塩からなるリン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
のことはリン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
Claims (2)
- 【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リン酸またはリン酸の
アルカリ塩からなるリン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】前記リン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項記載のアルカリ電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62122261A JP2609609B2 (ja) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62122261A JP2609609B2 (ja) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | アルカリ電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63285868A JPS63285868A (ja) | 1988-11-22 |
| JP2609609B2 true JP2609609B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=14831574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62122261A Expired - Fee Related JP2609609B2 (ja) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2609609B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11316203B2 (en) | 2017-05-29 | 2022-04-26 | Namics Corporation | Secondary battery and device including secondary battery |
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 |
| CN103236552B (zh) * | 2013-03-14 | 2015-04-22 | 浙江野马电池有限公司 | 大容量碱性锌锰电池 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63248064A (ja) * | 1987-04-02 | 1988-10-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 亜鉛アルカリ電池 |
-
1987
- 1987-05-19 JP JP62122261A patent/JP2609609B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63248064A (ja) * | 1987-04-02 | 1988-10-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 亜鉛アルカリ電池 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11316203B2 (en) | 2017-05-29 | 2022-04-26 | Namics Corporation | Secondary battery and device including secondary battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63285868A (ja) | 1988-11-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |