JP3086313B2 - マンガン乾電池 - Google Patents

マンガン乾電池

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JP3086313B2
JP3086313B2 JP03324613A JP32461391A JP3086313B2 JP 3086313 B2 JP3086313 B2 JP 3086313B2 JP 03324613 A JP03324613 A JP 03324613A JP 32461391 A JP32461391 A JP 32461391A JP 3086313 B2 JP3086313 B2 JP 3086313B2
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秀樹 高橋
一成 小林
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Toshiba Battery Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/04Cells with aqueous electrolyte
    • H01M6/06Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material

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  • Cell Separators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は貯蔵後の内部抵抗上昇の
抑制と軽負荷・中負荷放電特性を改良したマンガン乾電
池に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、二酸化マンガン特に天然二酸化マ
ンガンを正極作用物質、亜鉛合金を負極作用物質、塩化
亜鉛を主体とする電解液とを用いたマンガン乾電池は、
貯蔵後に内部抵抗が上昇していた。また、軽負荷・中負
荷で放電を行なった場合、放電中にも電池の内部抵抗が
上昇し、パルス放電特性が悪化するという問題があっ
た。この問題を解決するために、正極合剤中の電解液量
を多くしたり、導電材である黒鉛の配合を増加したり、
あるいはセパレータの糊剤の種類を変更したり等して種
々の改善が講じられてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電解液の配合
量を増加させることは、乾電池の漏液数の増加につなが
り、また導電材を増加させることは、正極合剤中の二酸
化マンガンの配合量を減少させることになり、結果とし
て放電容量の低下につながる。また、糊剤を変えた場合
も、貯蔵後及び軽負荷・中負荷放電中の乾電池の内部抵
抗上昇を抑制できても、重負荷放電特性が低下する等の
問題があった。
【0004】本発明は上記問題を解決するためになされ
たもので、その目的は貯蔵後及び軽負荷・中負荷放電中
の乾電池の内部抵抗上昇を抑制するとともにパルス放電
特性の低下が少ない水銀無添加のマンガン乾電池を提供
することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は負極である亜鉛または亜鉛合金と、セパレ
ータを介して正極活物質である合剤を対向して配置して
なるマンガン乾電池において、負極とセパレータの間に
用いられる糊剤にニッケル化合物および/またはビスマ
ス化合物をニッケルおよび/またはビスマスとして5重
量%〜0.05重量%添加してなる糊剤を用いたことを
特徴とする。
【0006】
【作用】本発明のマンガン乾電池によれば、亜鉛面に析
出した金属ニッケルまたは金属ビスマスが貯蔵中の亜鉛
溶解を減少させるので、電池の内部抵抗上昇を抑制す
る。また、放電中の亜鉛面の反応性を均一にし、放電生
成物の析出を抑制し、内部抵抗の上昇を抑える。
【0007】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例について詳
細に説明する。図1は本発明の一実施例の断面図であ
る。同図において、1は水銀無添加の負極亜鉛缶で、こ
の亜鉛缶1の内部には澱粉、合成糊料等よりなる糊層が
形成されたセパレータ2を糊層が亜鉛缶1に接触するよ
うに収納されている。セパレータ2の内側には炭素棒4
を中央に埋設した正極合剤3が充填されている。この正
極合剤3は、二酸化マンガンとアセチレンブラックある
いは黒鉛等の導電剤と、塩化亜鉛あるいは塩化アンモニ
ウムの電解液等とを混合した成形体からなっている。5
はプラスチック封口体で、中央の透孔に炭素棒4を挿入
している。6は炭素棒4の頂部に嵌着した金属製の正極
端子板、7は亜鉛缶1の外底部に当接した金属製の負極
端子板である。9は亜鉛缶外周壁を被包している熱収縮
性で柔軟性の架橋ポリオレフィンチューブ、8は金属外
装缶で、上下端部を内方へ折曲して乾電池全体を封口し
ている。
【0008】(実施例1〜3)本発明の水銀無添加マン
ガン乾電池に使用したセパレータ2は、ポリビニルアル
コール、澱粉および界面活性剤の水溶液からなる糊剤ペ
ーストに、酸化ニッケルNiOを添加し、よく攪拌して
NiOを均一に分散させる。このときの糊剤に対するN
iOの添加量は0.05重量%、0.5重量%、5.0
重量%となるように3種類調整する。これらの糊剤ペー
ストをクラフト紙材に塗布して乾燥させ、セパレータ2
とする。これらを用いてR20(単1)型の水銀無添加
マンガン乾電池を3種類作成し実施例1〜3とした。
【0009】(比較例1,2)糊剤ペーストへのNiO
添加量を0.01重量%,10重量%としたこと以外上
記実施例1〜3と同様な操作を行ない、R20型マンガ
ン乾電池を2種類作成し、比較例1,2とした。
【0010】次に、上記実施例1〜3及び比較例1,2
の乾電池を45℃で3ケ月間貯蔵し、各々の乾電池につ
いて300Ωの連続放電を行ない、0.9Vまでの放電
持続時間とそのときの内部抵抗を測定した。測定はそれ
ぞれ10個づつ行ない、その平均値を求めた(測定例
1)。その結果を表1に示す。また、同様に45℃で3
ケ月貯蔵した各々の乾電池について、300Ωの連続放
電中に、1日1回4Ω,5秒のパルス放電を行ない、
0.9Vまでの放電持続時間を測定した。測定はそれぞ
れ10個づつ行いその平均値を求めた(測定例2)。そ
の結果を表1に示す。また、ここで表ではNiOを用い
た実施例を示したが、Ni(OH)2 、NiCl2 を用
いた場合も、同様の効果が得られることを確認してい
る。
【0011】(実施例4〜6)本発明の水銀無添加マン
ガン電池に使用したセパレータ2は、ポリビニルアルコ
ール、澱粉、界面活性剤の水溶液からなる糊剤ペースト
に酸化ビスマスBi2 3 を添加し、良く攪拌して、B
2 3 を均一に分散させる。このときBi2 3 の添
加量は、クラフト紙上の糊剤に0.05重量%、0.5
重量%、5.0重量%となるように調整する。これらの
糊剤ペーストをクラフト紙材に塗布して乾燥させ、セパ
レータ2とする。これらを用いてR20(単1)型の水
銀無添加マンガン電池を3種類作成して実施例4〜6と
した。
【0012】(比較例3,4)糊剤ペーストへのBi2
3 添加量を0.01重量%,10重量%としたこと以
外上記実施例4〜6と同様な操作を行ない。R20(単
1)型マンガン乾電池を2種類作成し、比較例3,4と
した。
【0013】次に、実施例4〜6及び比較例3,4で作
製した乾電池を、それぞれ45℃で3カ月保存した後、
300Ωで連続放電を行い0.9Vまでの放電持続時間
と内部抵抗を測定した。測定はそれぞれ10個について
行い、その平均値を求めた(測定例1)。その結果を糊
剤ペーストのBi2 3 添加量とともに表1に示す。ま
た、300Ωで連続放電中に、1回/日の割合で4Ω、
5秒のパルス放電を行い、0.9Vまでの放電持続時間
を求めた(測定例2)。その結果も表1に示す。なお、
数値は10個の測定の平均値である。
【0014】(実施例7,8)本発明の水銀無添加マン
ガン電池に使用したセパレータ2は、ポリビニルアルコ
ール、澱粉および界面活性剤の水溶液からなる糊剤ペー
ストに、酸化ニッケルNiOと酸化ビスマスBi2 3
をそれぞれ同量添加し、良く攪拌して、NiOとBi2
3 を均一に分散させる。このときNiOとBi2 3
の添加量は、クラフト紙上の糊剤に対して両者とも0.
05重量%または0.50重量%となるように調整す
る。これらの糊剤ペーストをクラフト紙材に塗布して乾
燥させ、セパレータ2とする。これらを用いてR20
(単1)型の水銀無添加マンガン電池を2種類作成して
実施例7,8とした。
【0015】(比較例5,6)糊剤ペーストへのNiO
とBi2 3 添加量を両者とも0.005重量%または
5.0重量%としたこと以外は上記実施例7,8と同様
な操作を行ない。R20(単1)型マンガン乾電池を2
種類作成し、比較例5,6とした。
【0016】次に、実施例7,8及び比較例5,6で作
製した乾電池を、それぞれ45℃で3カ月保存した後、
300Ωで連続放電を行い0.9Vまでの放電持続時間
と内部抵抗を測定した。測定はそれぞれ10個について
行い、その平均値を求めた(測定例1)。その結果を糊
剤ペーストのNiOとBi2 3 添加量とともに表1に
示す。また、300Ωで連続放電中に、1回/日の割合
で4Ω、5秒のパルス放電を行い、0.9Vまでの放電
持続時間を求めた(測定例2)。その結果も表1に示
す。なお、数値は10個の測定の平均値である。
【0017】(比較例7)糊剤ペーストへNiO及びB
2 3がともに無添加以外は上記実施例7,8と同様
な操作でR20型マンガン乾電池を作成し、比較例7と
した。
【0018】(比較例8)糊剤ペーストへNiO及びB
2 3がともに無添加で正極合剤中に水銀を添加した
こと以外は上記実施例7,8と同様な操作でR20型マ
ンガン乾電池を作成し、比較例8とした。
【0019】次に、比較例7,8で作製した乾電池も上
記した試験と同様に、それぞれ45℃で3カ月保存した
後、300Ωで連続放電を行い0.9Vまでの放電持続
時間と内部抵抗を測定した。測定はそれぞれ10個につ
いて行い、その平均値を求めた(測定例1)。その結果
を表1に示す。また、300Ωで連続放電中に、1回/
日の割合で4Ω、5秒のパルス放電を行い、0.9Vま
での放電持続時間を求めた(測定例2)。その結果も表
1に示す。なお、数値は10個の測定の平均値である。
なお、ここでは試験結果を示していないが、乾電池を作
成した後、保存を行わずに放電実験を行った結果では、
実施例と比較例との間に、顕著な差は現われなかった。
保存後は表1に見られるように、両者の差は明瞭であ
る。
【0020】(実施例9〜11)ニッケル化合物として
NiOの代わりにNi(OH)2 を糊剤ペーストに添加
した以外は実施例1〜3と同様にして、マンガン乾電池
を作成し、同様の測定を行った。その結果は表2のとお
りであり、NiOを添加した場合と同様の効果が得られ
る。
【0021】(実施例12〜14)ビスマス化合物とし
てBi2 3 の代わりに、Bi(OH)3 を糊剤ペース
トに添加した以外は実施例4〜6と同様にして、マンガ
ン乾電池を作成し、同様の測定を行った。その結果は表
2のとおりであり、Bi2 3 を添加した場合と同様の
効果が得られる。なお、本発明は積層乾電池にも応用で
きることは勿論である。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
貯蔵後及び軽負荷・中負荷放電中の電池の内部抵抗の上
昇を抑制し、パルス放電特性の低下が少ないマンガン乾
電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の断面図。
【符号の説明】
1…亜鉛(負極)、2…セパレータ、3…正極合剤、4
…炭素棒、5…封口体、6…正極端子板、7…負極端子
板、8…絶縁チューブ、9…外装缶。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 6/06 - 6/12 H01M 2/16

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負極である亜鉛または亜鉛合金と、セパ
    レータを介して正極活物質である合剤を対向して配置し
    てなるマンガン乾電池において、負極とセパレータ間に
    用いられる糊剤にニッケル化合物および/またはビスマ
    ス化合物を糊剤に対してニッケルおよび/またはビスマ
    スとして5重量%〜0.05重量%添加してなる糊剤を
    用いたことを特徴とするマンガン乾電池。
JP03324613A 1991-12-09 1991-12-09 マンガン乾電池 Expired - Lifetime JP3086313B2 (ja)

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