JP2798680B2 - アルカリ電池 - Google Patents
アルカリ電池Info
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- 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
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明はアルカリ電池に関し、詳しくは、亜鉛粉末
の腐蝕防止用の特定の有機インヒビターをゲル状亜鉛負
極中に添加することで、貯蔵性能の向上を図ったアルカ
リ電池に関する。
の腐蝕防止用の特定の有機インヒビターをゲル状亜鉛負
極中に添加することで、貯蔵性能の向上を図ったアルカ
リ電池に関する。
〈従来の技術〉 アルカリ−マンガン電池や酸化銀−亜鉛電池などのア
ルカリ電池では、負極活物質として粉末亜鉛を用い、ま
たこれに、CMC（カルボキシメチルセルロース）やポリ
アクリル酸ソーダ等のゲル化剤並びにアルカリ電解液等
を混ぜ、上記粉末亜鉛をゲル状に分散させた、所謂ゲル
状亜鉛負極を使用している。
ルカリ電池では、負極活物質として粉末亜鉛を用い、ま
たこれに、CMC（カルボキシメチルセルロース）やポリ
アクリル酸ソーダ等のゲル化剤並びにアルカリ電解液等
を混ぜ、上記粉末亜鉛をゲル状に分散させた、所謂ゲル
状亜鉛負極を使用している。
これらのアルカリ電池では、電池の貯蔵中における粉
末亜鉛の腐蝕を防ぎ、この腐蝕に因る電池の電気容量の
低下，及び電池内での水素ガス発生を抑制して、貯蔵性
能を向上させることを共通の課題とする。
末亜鉛の腐蝕を防ぎ、この腐蝕に因る電池の電気容量の
低下，及び電池内での水素ガス発生を抑制して、貯蔵性
能を向上させることを共通の課題とする。
この粉末亜鉛の腐蝕は、基本的には亜鉛の水素過電圧
が低いために起こることから、現用の電池では、負極に
使用する粉末亜鉛を汞化処理してその水素過電圧を高め
る方法が広く用いられている。
が低いために起こることから、現用の電池では、負極に
使用する粉末亜鉛を汞化処理してその水素過電圧を高め
る方法が広く用いられている。
ところで、上記のような汞化処理を行う場合、粉末亜
鉛の水素過電圧を十分高くするためには、その汞化率を
粉末亜鉛に対して５〜10重量％としなければならない。
このように高い汞化率とした場合、電池内における水銀
含有量が増大し、このため電池のコスト面から見ても、
また環境上への影響から見ても好ましくない。従って、
水銀使用量を大幅に低減し、更にはなくすこと、具体的
には汞化率を、1.0重量％程度以下とすることが強く望
まれている。
鉛の水素過電圧を十分高くするためには、その汞化率を
粉末亜鉛に対して５〜10重量％としなければならない。
このように高い汞化率とした場合、電池内における水銀
含有量が増大し、このため電池のコスト面から見ても、
また環境上への影響から見ても好ましくない。従って、
水銀使用量を大幅に低減し、更にはなくすこと、具体的
には汞化率を、1.0重量％程度以下とすることが強く望
まれている。
アルカリ電池において従来より用いられている水銀量
の低減方法としては、水素過電圧を上げる働きをする異
種金属（鉛，アルミニウム，インジウム，ガリウム，ビ
スマス等）を亜鉛に添加し合金化させる方法がある。ま
た、有機系のインヒビターを用いることも提案されてい
る。
の低減方法としては、水素過電圧を上げる働きをする異
種金属（鉛，アルミニウム，インジウム，ガリウム，ビ
スマス等）を亜鉛に添加し合金化させる方法がある。ま
た、有機系のインヒビターを用いることも提案されてい
る。
このような有機インヒビターとしては、例えば、ポリ
エチレングリコールなどのエチレンオキシド重合体（特
開昭48-43130号），メルカプトカルボン酸（特開昭50-3
2437号），アミノナフタリンスルホン酸及びその誘導体
（特開昭50-32438号），あるいはエトキシル化フルオロ
アルコール型のパーフルオロ有機化合物（特開昭61-270
63号）、あるいはフルオロカーボンなどの炭化フッ素系
のものが挙げられる。
エチレングリコールなどのエチレンオキシド重合体（特
開昭48-43130号），メルカプトカルボン酸（特開昭50-3
2437号），アミノナフタリンスルホン酸及びその誘導体
（特開昭50-32438号），あるいはエトキシル化フルオロ
アルコール型のパーフルオロ有機化合物（特開昭61-270
63号）、あるいはフルオロカーボンなどの炭化フッ素系
のものが挙げられる。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記のようにインヒビターとして異種
金属を添加して水銀使用量を抑える方法では、汞化率1.
5重量％程度が限度で、汞化率1.0重量％以下では充分な
耐蝕効果が得られない。
金属を添加して水銀使用量を抑える方法では、汞化率1.
5重量％程度が限度で、汞化率1.0重量％以下では充分な
耐蝕効果が得られない。
一方、上記した有機系のインヒビターを用いた場合
は、初期の耐食性はある程度認められるものの、安定性
に欠け、長期保存後における性能低下が大きいという問
題がある。
は、初期の耐食性はある程度認められるものの、安定性
に欠け、長期保存後における性能低下が大きいという問
題がある。
この発明は、汞化率1.0重量％以下に低水銀化し、若
しくは無水銀化した場合でも、ゲル状亜鉛負極における
耐食性が長期に亘って高く、貯蔵性能の優れた、アルカ
リ電池を提供することを目的とする。
しくは無水銀化した場合でも、ゲル状亜鉛負極における
耐食性が長期に亘って高く、貯蔵性能の優れた、アルカ
リ電池を提供することを目的とする。
〈課題を解決するための手段〉 この発明のアルカリ電池は、有機ケイ素を疎水基とす
る非イオン界面活性剤を含有して成るゲル状亜鉛負極を
用いたことを要旨とする。
る非イオン界面活性剤を含有して成るゲル状亜鉛負極を
用いたことを要旨とする。
上記の有機ケイ素を疎水素とする非イオン界面活性
剤、即ち有機ケイ素系の非イオン界面活性剤は、例え
ば、東芝シリコーン製のシリコーンポリエーテル共重合
体で製品名TSF4445,TSF4452等がある。
剤、即ち有機ケイ素系の非イオン界面活性剤は、例え
ば、東芝シリコーン製のシリコーンポリエーテル共重合
体で製品名TSF4445,TSF4452等がある。
また、ゲル状亜鉛に用いる粉末亜鉛としては、亜鉛粉
末、並びに亜鉛粉末に鉛，アルミニウム，インジウム，
ガリウム，ビスマス，カドミウム，タリウム等の異種金
属を１種ないし２種添加し合金化させた亜鉛合金粉末を
用いることができる。また、本発明においては、後述す
る通り、これら亜鉛粉末ないし亜鉛合金粉末を汞化率１
重量％以下あるいは無汞化で用いても、高い耐蝕効果が
得られる。
末、並びに亜鉛粉末に鉛，アルミニウム，インジウム，
ガリウム，ビスマス，カドミウム，タリウム等の異種金
属を１種ないし２種添加し合金化させた亜鉛合金粉末を
用いることができる。また、本発明においては、後述す
る通り、これら亜鉛粉末ないし亜鉛合金粉末を汞化率１
重量％以下あるいは無汞化で用いても、高い耐蝕効果が
得られる。
上記有機ケイ素系の非イオン界面活性剤の添加量は、
上記亜鉛粉末あるいは亜鉛合金粉末の重量に対して、最
大100ppm程度とすれば良い。これ以上では耐蝕性ではほ
とんど変化がないが、電池の放電性能の低下を招く虞が
ある。
上記亜鉛粉末あるいは亜鉛合金粉末の重量に対して、最
大100ppm程度とすれば良い。これ以上では耐蝕性ではほ
とんど変化がないが、電池の放電性能の低下を招く虞が
ある。
また、この界面活性剤の下限は、具体的に数値を特定
することは困難であるが、例えば5ppm以下でも十分な耐
蝕性をもたせることができることが知得されており、極
少量でも有効であると思われる。
することは困難であるが、例えば5ppm以下でも十分な耐
蝕性をもたせることができることが知得されており、極
少量でも有効であると思われる。
〈作用〉 有機インヒビター添加による防蝕作用は、異種金属添
加による場合と異なり、有機インヒビターが亜鉛表面に
吸着されてその表面を覆うことで、保存中における亜鉛
の防蝕がなされるものと考えられる。そして、有機イン
ヒビターの種類によりこの吸着の態様ないし度合いが異
なると思われる。
加による場合と異なり、有機インヒビターが亜鉛表面に
吸着されてその表面を覆うことで、保存中における亜鉛
の防蝕がなされるものと考えられる。そして、有機イン
ヒビターの種類によりこの吸着の態様ないし度合いが異
なると思われる。
そして、本発明の有機ケイ素系の非イオン界面活性剤
はこの吸着の度合いが従来のものより強く、このため、
これをゲル状負極に添加・含有させた場合、粉末亜鉛の
表面に本発明の界面活性剤の強い吸着膜が形成され、従
って電池保存時における粉末亜鉛の表面からアルカリ電
解液を遮断する働きが大きく、これにより長期に亘って
粉末亜鉛の腐蝕が防止されて優れた耐蝕性が得られるよ
うになるものと考えられる。
はこの吸着の度合いが従来のものより強く、このため、
これをゲル状負極に添加・含有させた場合、粉末亜鉛の
表面に本発明の界面活性剤の強い吸着膜が形成され、従
って電池保存時における粉末亜鉛の表面からアルカリ電
解液を遮断する働きが大きく、これにより長期に亘って
粉末亜鉛の腐蝕が防止されて優れた耐蝕性が得られるよ
うになるものと考えられる。
〈実施例〉 以下に実施例を説明する。
アルミニウム600ppm,鉛500ppm,並びにインジウム200p
pmを添加し合金化させた粉末亜鉛60重量％と、ゲル化剤
２重量％、並びに40％の苛性カリ水溶液38重量％とを混
合してなるゲル状亜鉛負極を作った。
pmを添加し合金化させた粉末亜鉛60重量％と、ゲル化剤
２重量％、並びに40％の苛性カリ水溶液38重量％とを混
合してなるゲル状亜鉛負極を作った。
そして、この組成に加え、第１表の通り、水銀による
汞化処理及び次式で示される本発明の界面活性剤を添加
・含有させたゲル状負極を種々作った。
汞化処理及び次式で示される本発明の界面活性剤を添加
・含有させたゲル状負極を種々作った。
尚、上式において、EOはエチレオキシドを、またn,m
はそれぞれ整数を表わす。
はそれぞれ整数を表わす。
そして、これらのゲル状亜鉛負極を用いて、以下のガ
ス発生試験を行った。
ス発生試験を行った。
即ち、上記ゲル状亜鉛負極5gを採り、これをガラス製
容器に入れた後、この容器に流動パラフィンを充填し、
また容器開口部をメスピペットで塞いだ。次いで、容器
を60℃の恒温水槽に入れ、温度60℃で20日間後における
ガス（水素ガス）の発生量を測定した。この結果を第１
表に示した。
容器に入れた後、この容器に流動パラフィンを充填し、
また容器開口部をメスピペットで塞いだ。次いで、容器
を60℃の恒温水槽に入れ、温度60℃で20日間後における
ガス（水素ガス）の発生量を測定した。この結果を第１
表に示した。
上表において、試験No.1,3〜８は本発明の界面活性剤
を用いたゲル状亜鉛負極（本発明品）であり、また試験
No.10は従来の汞化率の高いゲル状亜鉛負極（従来品）
であり、更に試験No.2,9は本発明の界面活性剤を用いな
い低汞化率のゲル状亜鉛負極（比較品）である。尚、界
面活性剤の添加量（ppm）は、上記粉末亜鉛の重量に対
する添加量である。
を用いたゲル状亜鉛負極（本発明品）であり、また試験
No.10は従来の汞化率の高いゲル状亜鉛負極（従来品）
であり、更に試験No.2,9は本発明の界面活性剤を用いな
い低汞化率のゲル状亜鉛負極（比較品）である。尚、界
面活性剤の添加量（ppm）は、上記粉末亜鉛の重量に対
する添加量である。
この結果から、本発明の界面活性剤を用いることで、
低汞化率ないし無汞化状態においても、水素ガス発生量
を大幅に低減させ、高汞化率のゲル状亜鉛負極を用いた
従来品と略同程度とすることができる。
低汞化率ないし無汞化状態においても、水素ガス発生量
を大幅に低減させ、高汞化率のゲル状亜鉛負極を用いた
従来品と略同程度とすることができる。
比較のため、従来の有機系のインヒビターを用いた場
合の同じ試験におけるガス発生量を調べた結果を第２表
に示した。尚、試験No.5は第１表で用いた本発明品と同
じもので、参考として載せた。
合の同じ試験におけるガス発生量を調べた結果を第２表
に示した。尚、試験No.5は第１表で用いた本発明品と同
じもので、参考として載せた。
一方、本発明品である試験No.4,6〜８と、従来品であ
る試験No.10の組成のゲル状亜鉛負極をそれぞれ用い、
同一構造のLR6の筒形アルカリ−マンガン電池を種々作
製し、またこれらの電池を抵抗10Ωで終止電圧0.9Vまで
連続放電させた時の放電時間を測定した。
る試験No.10の組成のゲル状亜鉛負極をそれぞれ用い、
同一構造のLR6の筒形アルカリ−マンガン電池を種々作
製し、またこれらの電池を抵抗10Ωで終止電圧0.9Vまで
連続放電させた時の放電時間を測定した。
結果は第３表に示した通りであり、本発明品を用いた
電池は、従来品を用いた電池と同程度の性能であった。
ただし、界面活性剤を200ppm添加した場合には、放電性
能の低下が認められた。
電池は、従来品を用いた電池と同程度の性能であった。
ただし、界面活性剤を200ppm添加した場合には、放電性
能の低下が認められた。
尚、以上は本発明の界面活性剤とアルミニウム、鉛及
びインジウムなどの異種金属を併用した例であるが、例
えば他の異種金属を１種ないし２種以上併用した場合、
あるいはこのような異種金属を添加せずに本発明の界面
活性剤を単独で用いた場合も、同様ないし次善の効果が
得られた。
びインジウムなどの異種金属を併用した例であるが、例
えば他の異種金属を１種ないし２種以上併用した場合、
あるいはこのような異種金属を添加せずに本発明の界面
活性剤を単独で用いた場合も、同様ないし次善の効果が
得られた。
〈発明の効果〉 以上のように、本発明によれば、ゲル状亜鉛負極の汞
化率を1.0重量％以下ないし無汞化とした場合でも、こ
のゲル状亜鉛負極における耐蝕性が十分に高く、且つこ
の高い耐蝕性を長期間維持することができ、従って貯蔵
性能の優れたアルカリ電池を提供することができる。
化率を1.0重量％以下ないし無汞化とした場合でも、こ
のゲル状亜鉛負極における耐蝕性が十分に高く、且つこ
の高い耐蝕性を長期間維持することができ、従って貯蔵
性能の優れたアルカリ電池を提供することができる。
フロントページの続き (72)発明者 筒井 清英 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 6/06 - 6/12 H01M 4/06 - 4/12
Claims (1)
- 【請求項１】有機ケイ素を疎水基とする非イオン界面活
性剤を含有して成るゲル状亜鉛負極を用いたことを特徴
とするアルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24716088A JP2798680B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24716088A JP2798680B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | アルカリ電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0294361A JPH0294361A (ja) | 1990-04-05 |
| JP2798680B2 true JP2798680B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=17159333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24716088A Expired - Fee Related JP2798680B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2798680B2 (ja) |
-
1988
- 1988-09-30 JP JP24716088A patent/JP2798680B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0294361A (ja) | 1990-04-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |