JP2775829B2 - 亜鉛アルカリ電池 - Google Patents
亜鉛アルカリ電池Info
- Publication number
- JP2775829B2 JP2775829B2 JP1088829A JP8882989A JP2775829B2 JP 2775829 B2 JP2775829 B2 JP 2775829B2 JP 1088829 A JP1088829 A JP 1088829A JP 8882989 A JP8882989 A JP 8882989A JP 2775829 B2 JP2775829 B2 JP 2775829B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zinc
- negative electrode
- gelling agent
- battery
- powder
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
-
- 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)
- Primary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は環境問題に対応し、無水銀、あるいは極低水
銀化された亜鉛アルカリ電池の負極部の構成に関する。
銀化された亜鉛アルカリ電池の負極部の構成に関する。
従来の技術 環境問題において、亜鉛アルカリ電池が含有する水銀
量の低減が望まれ、究極として無水銀量化が求められて
いる。水銀は亜鉛アルカリ電池の負極部の亜鉛粉末に合
金として添加され種々の作用を行っている。まず水銀は
亜鉛粉末表面での水の分解による水素ガス発生を抑制す
ることで電池の耐漏液性を高める。また、亜鉛アルカリ
電池の負極は電解質高分子、いわゆるゲル化剤によって
ゲル化された電解液中に亜鉛粉末が分散された構造、い
わゆるゲル負極となっているが、水銀は亜鉛粉同士の接
触性をよくすることで負極の放電特性を改善する働きを
行っている。
量の低減が望まれ、究極として無水銀量化が求められて
いる。水銀は亜鉛アルカリ電池の負極部の亜鉛粉末に合
金として添加され種々の作用を行っている。まず水銀は
亜鉛粉末表面での水の分解による水素ガス発生を抑制す
ることで電池の耐漏液性を高める。また、亜鉛アルカリ
電池の負極は電解質高分子、いわゆるゲル化剤によって
ゲル化された電解液中に亜鉛粉末が分散された構造、い
わゆるゲル負極となっているが、水銀は亜鉛粉同士の接
触性をよくすることで負極の放電特性を改善する働きを
行っている。
無水銀化は、上記のような水銀の役割を他の材料で補
なうアプローチでなされるわけである。まず水素ガス発
生の抑制は、耐食性亜鉛合金の開発、および防食剤の開
発で行われ、亜鉛粉同士の接触性は電子伝導材の添加、
ゲル負極中のZn量の増加およびゲル化剤の改良が行われ
る。ここでゲル化剤の改良に着目する。ゲル化剤を使用
したゲル負極は電池の性能において、反応表面積を多く
取れるため都合がよく、また、電池の製造においても負
極を液状で取り扱うことができ生産性が高い。
なうアプローチでなされるわけである。まず水素ガス発
生の抑制は、耐食性亜鉛合金の開発、および防食剤の開
発で行われ、亜鉛粉同士の接触性は電子伝導材の添加、
ゲル負極中のZn量の増加およびゲル化剤の改良が行われ
る。ここでゲル化剤の改良に着目する。ゲル化剤を使用
したゲル負極は電池の性能において、反応表面積を多く
取れるため都合がよく、また、電池の製造においても負
極を液状で取り扱うことができ生産性が高い。
発明が解決しようとする課題 従来、ゲル化剤としてカルボキシメチルセルロースの
Na塩（以下、CMCと記す）や直鎖型のポリアクリル酸のN
a塩，グアーガムなどが用いられている。これらを用い
て無水銀の亜鉛アルカリ電池を構成すると放電特性が非
常に悪くなる。たとえば１Ω連続放電における放電電圧
のふらつき現象が起ったり、電池を床に落した後、短絡
電流を測定する、いわゆる落下試験において短絡電流が
とれなくなるような異常を来たす。
Na塩（以下、CMCと記す）や直鎖型のポリアクリル酸のN
a塩，グアーガムなどが用いられている。これらを用い
て無水銀の亜鉛アルカリ電池を構成すると放電特性が非
常に悪くなる。たとえば１Ω連続放電における放電電圧
のふらつき現象が起ったり、電池を床に落した後、短絡
電流を測定する、いわゆる落下試験において短絡電流が
とれなくなるような異常を来たす。
本発明は、亜鉛アルカリ電池の負極での水銀の低減に
伴ない、落下試験において短絡電流が低下する現象を解
消しようとするものである。
伴ない、落下試験において短絡電流が低下する現象を解
消しようとするものである。
課題を解決するための手段 本発明はゲル化剤として塊状重合により合成した高重
合度架橋型ポリアクリル酸のアルカリ金属塩粉末で、そ
の60重量％以上が粉末径0.1mm以上であるように粒度を
調整されたものを用いて亜鉛アルカリ電池を構成するこ
とを特徴としている。
合度架橋型ポリアクリル酸のアルカリ金属塩粉末で、そ
の60重量％以上が粉末径0.1mm以上であるように粒度を
調整されたものを用いて亜鉛アルカリ電池を構成するこ
とを特徴としている。
作 用 低水銀に伴なう落下試験における不良の発生は次のよ
うに考えられる。
うに考えられる。
水銀の低減化によりゲル負極中の亜鉛同士の接解性が
低下し、それが原因で電池の内部抵抗を高め、本質的に
短絡電流を低下させる。また、従来の直鎖型ポリアクリ
ル酸のアルカリ金属塩のような電解質高分子が電解液中
へ溶けだして造粘効果を示すゲル化剤を用いた場合、落
下衝撃時にゲル負極中の亜鉛粒子がそれぞれランダムに
移動し、電子伝導のネットワークが破壊されたまま回復
が起こりにくくなっているため、落下試験において短絡
電流値が異常に低下してしまう。
低下し、それが原因で電池の内部抵抗を高め、本質的に
短絡電流を低下させる。また、従来の直鎖型ポリアクリ
ル酸のアルカリ金属塩のような電解質高分子が電解液中
へ溶けだして造粘効果を示すゲル化剤を用いた場合、落
下衝撃時にゲル負極中の亜鉛粒子がそれぞれランダムに
移動し、電子伝導のネットワークが破壊されたまま回復
が起こりにくくなっているため、落下試験において短絡
電流値が異常に低下してしまう。
高重合度架橋型ポリアクリル酸のアルカリ金属塩は、
直鎖型のそれと異なり、乾燥時の粉末の形状を保ちつつ
電解液を取込んで造粘作用を起すため架橋型の電解質高
分子の特徴であるゴム弾性をゲル負極の状態でも保持し
衝撃により移動する亜鉛粒子を元の位置へもどす作用が
期待される。しかし、通常用いられる0.1mm以下の粒子
径よりなる高重合度架橋型ポリアクリル酸のNa塩の粉末
を用いても、実際、耐落下衝撃性は向上しない。これは
高重合度架橋型の電解質高分子のゴム弾性をゲル負極中
で発揮させるには粒子径が小さすぎる。つまり負極に用
いられる亜鉛粒子の径は0.05〜0.5mmの範囲にあり、亜
鉛粒子より小さいゲル化剤粒子が多い場合、ゲル化剤自
身の位置の自由度が高くゴム弾性を発揮する以前に衝撃
時、重い亜鉛の移動をゆるしてしまうためと思われる。
そこでゲル負極中において高重合度架橋型の電解質高分
子の性質を発揮させるには、それらの粒子径が電解液を
吸収して膨潤した時点で、亜鉛粒子の径と同等かそれ以
上の径を有する必要がある。
直鎖型のそれと異なり、乾燥時の粉末の形状を保ちつつ
電解液を取込んで造粘作用を起すため架橋型の電解質高
分子の特徴であるゴム弾性をゲル負極の状態でも保持し
衝撃により移動する亜鉛粒子を元の位置へもどす作用が
期待される。しかし、通常用いられる0.1mm以下の粒子
径よりなる高重合度架橋型ポリアクリル酸のNa塩の粉末
を用いても、実際、耐落下衝撃性は向上しない。これは
高重合度架橋型の電解質高分子のゴム弾性をゲル負極中
で発揮させるには粒子径が小さすぎる。つまり負極に用
いられる亜鉛粒子の径は0.05〜0.5mmの範囲にあり、亜
鉛粒子より小さいゲル化剤粒子が多い場合、ゲル化剤自
身の位置の自由度が高くゴム弾性を発揮する以前に衝撃
時、重い亜鉛の移動をゆるしてしまうためと思われる。
そこでゲル負極中において高重合度架橋型の電解質高分
子の性質を発揮させるには、それらの粒子径が電解液を
吸収して膨潤した時点で、亜鉛粒子の径と同等かそれ以
上の径を有する必要がある。
また、ゲル負極中のゲル化剤濃度を低くすると、造粘
効果を受けない電解液が存在するようになり、この場
合、亜鉛粒子がその中を移動するため耐衝撃性は低下す
る。これに対しては、電解液に溶解して造粘作用を起こ
すゲル化剤の併用も効果的と思われる。
効果を受けない電解液が存在するようになり、この場
合、亜鉛粒子がその中を移動するため耐衝撃性は低下す
る。これに対しては、電解液に溶解して造粘作用を起こ
すゲル化剤の併用も効果的と思われる。
実施例 ゲル負極中の高重合度架橋型ポリアクリル酸のNa塩の
粒度、また電解液に対するその濃度を変化させ、さらに
補助的なゲル化剤の併用を行い、本発明の効果を実施例
を用いて説明する。
粒度、また電解液に対するその濃度を変化させ、さらに
補助的なゲル化剤の併用を行い、本発明の効果を実施例
を用いて説明する。
第１図は本発明による単三型アルカリマンガン乾電池
でその構成は次のとおりである。正極ケース１内に二酸
化マンガンと黒鉛からなる正極合剤２を予め円筒状に成
形して設置し、その中央にカップ状セパレーター３を挿
入した後、本発明の特徴であるゲル化剤を用いたゲル負
極４をセパレーターカップ内に注入する。その後ガスケ
ット５を伴った負極集電子６をゲル負極４の中央部に差
し込み形成する。７は正極端子板、８は負極端子板、９
は絶縁チューブ、10は外装缶である。
でその構成は次のとおりである。正極ケース１内に二酸
化マンガンと黒鉛からなる正極合剤２を予め円筒状に成
形して設置し、その中央にカップ状セパレーター３を挿
入した後、本発明の特徴であるゲル化剤を用いたゲル負
極４をセパレーターカップ内に注入する。その後ガスケ
ット５を伴った負極集電子６をゲル負極４の中央部に差
し込み形成する。７は正極端子板、８は負極端子板、９
は絶縁チューブ、10は外装缶である。
また、落下衝撃試験は電池を1mの高さから木製の床に
対し落下後、短絡電流（１秒間、短絡通電し、短絡の0.
1秒後の電流値）を測定を５回繰り返し、当初の短絡電
流値の75％を保つかどうかで良，不良の判定を行った。
対し落下後、短絡電流（１秒間、短絡通電し、短絡の0.
1秒後の電流値）を測定を５回繰り返し、当初の短絡電
流値の75％を保つかどうかで良，不良の判定を行った。
表１は無汞化の亜鉛合金粉（ここで用いた亜鉛合金は
In,Pb,Alを500ppmづつ含有している）のゲル電解液に対
する比を2.1に固定し、本発明のゲル化剤において電解
液に対する濃度と、ゲル化剤の粒度（粒子径0.1mm以上
の粒子がしめる重量比率で示す）を変化させて作ったア
ルカリマンガン電池に対し、落下衝撃試験を行った結果
を示している。表中○は試験で良好であったこと、×は
不良が発生したこと、また◇はゲル負極の粘度が高く、
電池の構成が困難であったことを示している。表２は表
１での条件に加え補助的にCMCを電解液に対し１重量％
併用した条件下で耐落下衝撃性を評価した結果を示して
いる。
In,Pb,Alを500ppmづつ含有している）のゲル電解液に対
する比を2.1に固定し、本発明のゲル化剤において電解
液に対する濃度と、ゲル化剤の粒度（粒子径0.1mm以上
の粒子がしめる重量比率で示す）を変化させて作ったア
ルカリマンガン電池に対し、落下衝撃試験を行った結果
を示している。表中○は試験で良好であったこと、×は
不良が発生したこと、また◇はゲル負極の粘度が高く、
電池の構成が困難であったことを示している。表２は表
１での条件に加え補助的にCMCを電解液に対し１重量％
併用した条件下で耐落下衝撃性を評価した結果を示して
いる。
表1,表２より無汞化でも、0.1mm以上の粒子径をもっ
た粒子が60重量％以上しめる高重合度架橋型ポリアクリ
ル酸のアルカリ金属塩の粉末をゲル化剤として用いるこ
とにより耐落下衝撃性が改善されることがわかる。ま
た、CMCを複合的に使用することで高重合度架橋型ポリ
アクリル酸のアルカリ金属塩の使用可能粒度範囲は拡大
することがわかる。
た粒子が60重量％以上しめる高重合度架橋型ポリアクリ
ル酸のアルカリ金属塩の粉末をゲル化剤として用いるこ
とにより耐落下衝撃性が改善されることがわかる。ま
た、CMCを複合的に使用することで高重合度架橋型ポリ
アクリル酸のアルカリ金属塩の使用可能粒度範囲は拡大
することがわかる。
前記の実施例では無汞化亜鉛を用いたが、0.2重量％
汞化した亜鉛粉を用いた実験を同様に行ない、同様な結
果が得られた。また直鎖型ポリアクリル酸のアルカリ金
属塩を複合使用してもCMCと同様であった。
汞化した亜鉛粉を用いた実験を同様に行ない、同様な結
果が得られた。また直鎖型ポリアクリル酸のアルカリ金
属塩を複合使用してもCMCと同様であった。
発明の効果 本発明により、耐落下衝撃性の優れた無公害の亜鉛ア
ルカリ電池を供給することができる。
ルカリ電池を供給することができる。
第１図は本発明の実施例における電池の半断面図であ
る。 １……正極ケース、２……正極合剤、３……セパレータ
ー、４……ゲル負極、５……ガスケット、６……集電
子、７……正極端子板、８……負極端子板、９……ハロ
ンチューブ、10……外装缶。
る。 １……正極ケース、２……正極合剤、３……セパレータ
ー、４……ゲル負極、５……ガスケット、６……集電
子、７……正極端子板、８……負極端子板、９……ハロ
ンチューブ、10……外装缶。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新田 芳明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 芳澤 浩司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 末次 佐知子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−25169（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−117637（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−152676（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−241862（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−206048（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 4/62 H01M 4/06
Claims (2)
- 【請求項１】無汞化亜鉛粉末をアルカリ電解液に分散さ
せたゲル負極において、ゲル化剤粉末として、総量の60
重量％以上が粒子径0.1mm以上である塊状重合により合
成した高重合度架橋型ポリアクリル酸のアルカリ金属塩
粉末を3.0〜4.5重量％ゲル負極中に添加することを特徴
とする円筒形亜鉛アルカリ電池。 - 【請求項２】ゲル化剤としてカルボキシメチルセルロー
スのアルカリ金属塩を１％以上併用した特許請求の範囲
第１項記載の円筒形亜鉛アルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1088829A JP2775829B2 (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 亜鉛アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1088829A JP2775829B2 (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 亜鉛アルカリ電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02267863A JPH02267863A (ja) | 1990-11-01 |
| JP2775829B2 true JP2775829B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=13953833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1088829A Expired - Lifetime JP2775829B2 (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 亜鉛アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2775829B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4517314B2 (ja) * | 1999-02-02 | 2010-08-04 | 東芝電池株式会社 | 亜鉛アルカリ電池 |
| KR100847983B1 (ko) | 2004-07-08 | 2008-07-22 | 산요가세이고교 가부시키가이샤 | 알칼리 전지용 겔화제 및 알칼리 전지 |
| 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 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57152676A (en) * | 1981-03-16 | 1982-09-21 | Hitachi Maxell Ltd | Alkaline battery |
| JPS58117637A (ja) * | 1981-12-29 | 1983-07-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ボタン型アルカリ電池 |
| JPS58206048A (ja) * | 1982-05-26 | 1983-12-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ電池 |
| JPS5925169A (ja) * | 1982-08-04 | 1984-02-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ一次電池用負極の製造法 |
| JPS63241862A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-07 | Arukari Kandenchi Gijutsu Kenkyu Kumiai | アルカリ・亜鉛電池およびその製造方法 |
-
1989
- 1989-04-07 JP JP1088829A patent/JP2775829B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02267863A (ja) | 1990-11-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4319253B2 (ja) | 電気化学電池の亜鉛アノード | |
| US5587254A (en) | Alkaline battery having a gelled negative electrode | |
| US5348816A (en) | Alkaline battery | |
| JP3215448B2 (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JP3215446B2 (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JP5172181B2 (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JP3215447B2 (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JP2775829B2 (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JPH0222984B2 (ja) | ||
| JP2805796B2 (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JPH0638332B2 (ja) | ポリマ−で強化したアルカリ電池用カドミウム電極の製法及び該製法によつて得られる電極 | |
| JPH1083811A (ja) | アルカリ乾電池 | |
| JP3286346B2 (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JP2867458B2 (ja) | アルカリ電池 | |
| JPH02216760A (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JP2805487B2 (ja) | アルカリ電池およびその負極活物質 | |
| JP3315530B2 (ja) | アルカリ電池 | |
| JP3187862B2 (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JP3219418B2 (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JPH04296451A (ja) | アルカリ電池 | |
| JP2805485B2 (ja) | アルカリ電池およびその負極活物質 | |
| JP2002042794A (ja) | 密閉型鉛蓄電池 | |
| JPH09171837A (ja) | ニッケル・水素二次電池 | |
| JPH0724215B2 (ja) | 乾電池 | |
| JPH02216762A (ja) | 亜鉛アルカリ電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090501 Year of fee payment: 11 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |