JP3371577B2 - Alkaline battery - Google Patents

Alkaline battery

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JP3371577B2
JP3371577B2 JP27130194A JP27130194A JP3371577B2 JP 3371577 B2 JP3371577 B2 JP 3371577B2 JP 27130194 A JP27130194 A JP 27130194A JP 27130194 A JP27130194 A JP 27130194A JP 3371577 B2 JP3371577 B2 JP 3371577B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はゲル状負極を用いるアル
カリ電池に関し、詳しくはゲル状負極のゲル化剤の改良
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alkaline battery using a gelled negative electrode, and more particularly to improvement of a gelling agent for the gelled negative electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、アルカリ電池、例えばアルカリ乾
電池のゲル化剤には、架橋分枝型ポリアクリル酸または
そのナトリウム塩等が一般的に用いられている。ゲル化
剤として用いられている架橋分枝型ポリアクリル酸は、
その高粘性により、ゲル状負極中の亜鉛粉末を均一に分
散させ、さらに亜鉛粒子同志、亜鉛粒子と集電子との接
触性を増して集電効果を高める働きをしている(例え
ば、特開平2−119053号公報)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a cross-linked branched polyacrylic acid or its sodium salt is generally used as a gelling agent for alkaline batteries, for example, alkaline dry batteries. The cross-linked branched polyacrylic acid used as a gelling agent is
Due to its high viscosity, the zinc powder in the gelled negative electrode is uniformly dispersed, and further, the zinc particles work together to increase the contact property between the zinc particles and the current collector to enhance the current collecting effect (see, for example, Japanese Patent Laid-Open Publication No. HEI-HEI-KOKAI). No. 2-119053).

【0003】また、亜鉛の腐食を抑制し電池の保存特性
を維持するために、従来は亜鉛粉末に水銀を添加した汞
化亜鉛が使用されていた。この水銀は、亜鉛粒子同志、
亜鉛粒子と集電子との接触性を増して集電効果を高める
作用もあった。
Further, in order to suppress the corrosion of zinc and maintain the storage characteristics of the battery, zinc fluoride, which is obtained by adding mercury to zinc powder, has been conventionally used. This mercury is zinc particles,
It also had the effect of increasing the contact property between the zinc particles and the current collector to enhance the current collecting effect.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、昨今の環境汚
染問題のため、電池の負極中に水銀を使用しないことが
必要になってきた。このため亜鉛粉末から水銀を取り除
いたところ、亜鉛粒子同志の接触性が低下してしまい、
電池に長時間の連続した振動・衝撃を加えた場合、ゲル
状負極中の亜鉛粒子が負極内でかたより、集電効果が悪
くなってしまう。また、そのような条件下で放電させる
と、亜鉛粒子の表面が放電反応で酸化亜鉛になり粒子も
小さくなるため、集電効果がさらに悪くなってしまう。
したがって、放電しながら長時間の振動・衝撃を与え続
けると、電圧が急に低下して放電性能が劣化する現象が
生じた。
However, due to recent environmental pollution problems, it has become necessary to use no mercury in the negative electrode of the battery. Therefore, when mercury is removed from the zinc powder, the contact properties of the zinc particles drop,
When the battery is subjected to continuous vibration / shock for a long time, the zinc particles in the gelled negative electrode are hardened in the negative electrode, and the current collecting effect is deteriorated. Further, when discharged under such conditions, the surface of the zinc particles becomes zinc oxide due to the discharge reaction and the particles become smaller, so that the current collecting effect becomes worse.
Therefore, when vibration and impact are continuously applied for a long time while discharging, a phenomenon occurs in which the voltage suddenly drops and the discharging performance deteriorates.

【0005】本発明は、特定のゲル化剤を併用すること
によって放電中に強い振動・衝撃が長時間加えられても
耐えることができるアルカリ電池、及びこれらのゲル化
剤からなるゲル状電解液にさらにインジウム、スズ、ビ
スマスの中から選択される金属の酸化物、水酸化物、硫
化物の少なくとも一種を含有せしめることによって、耐
振動・衝撃特性をさらに向上せしめることができるアル
カリ電池を提供することを目的とする。
The present invention provides an alkaline battery which can endure strong vibration and shock during discharge for a long time by using a specific gelling agent together, and a gel electrolyte containing these gelling agents. Further, by providing at least one of oxides, hydroxides and sulfides of metals selected from indium, tin and bismuth, an alkaline battery capable of further improving vibration resistance and impact characteristics is provided. The purpose is to

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のアルカリ電池
は、上記目的を達成すべく、アルカリ電解液、ゲル化剤
及び亜鉛又は亜鉛合金粉末を含むゲル状負極において、
ゲル化剤として、25℃における0.5重量%水溶液分
散粘度が15,000cps以上でかつその粒径が10
0〜900ミクロンを主としたものである架橋ポリアク
リル酸塩型吸水性ポリマーと、25℃における0.5重
量%水溶液分散粘度が20,000cps以上である直
鎖ポリアクリル酸またはその塩とを用いるものであり、
さらに各々の添加濃度、及び濃度の総和を規定すること
を特徴とする。
Means for Solving the ProblemsAlkaline batteries
To achieve the above objectives, ALucari electrolyte, gelling agent
And a gelled negative electrode containing zinc or zinc alloy powder,
As a gelling agent, 0.5% by weight aqueous solution at 25 ° C.
Diffusivity is over 15,000 cps and particle size is 10
Cross-linked polyac, mainly for 0-900 microns
Lilate type water-absorbing polymer and 0.5 weight at 25 ° C
Amount% aqueous dispersion viscosity20More than 1,000 cps
Chain polyacrylic acid or its saltUsed,
Furthermore, specify the concentration of each addition and the total concentrationWhat to do
Is characterized by.

【0007】具体的には、前記架橋ポリアクリル酸塩型
吸水性ポリマーの添加濃度(X)がアルカリ電解液に対
して1.0重量%≦X≦3.0重重%の範囲内にあり、
前記直鎖ポリアクリル酸もしくはその塩の添加濃度
(Y)が0.05重量%≦Y≦1.0重量%の範囲内に
あり、各添加濃度の総和(T)がゲル状電解液に対して
1.25重量%≦T≦3.5重量%の範囲内にあるもの
である。
Specifically, the addition concentration (X) of the crosslinked polyacrylate type water-absorbing polymer is within the range of 1.0% by weight ≤X≤3.0% by weight with respect to the alkaline electrolyte.
The addition concentration (Y) of the linear polyacrylic acid or salt thereof is within the range of 0.05% by weight ≦ Y ≦ 1.0% by weight, and the sum (T) of the addition concentrations is based on the gel electrolyte. which Te is in the range of 1.25 wt% ≦ T ≦ 3.5 wt%
Is.

【0008】また、本発明では、上記ゲル化剤を用いた
ゲル状負極において、さらにゲル状負極が、インジウ
ム、スズ及びビスマスの中から選択される金属の酸化
物、水酸化物並びに硫化物から選ばれる少なくとも一種
類の化合物を含有することが好ましい。
Further, in the present invention, in the gelled negative electrode using the above gelling agent, the gelled negative electrode is further made of an oxide, hydroxide or sulfide of a metal selected from indium, tin and bismuth. It is preferable to contain at least one selected compound.

【0009】また、前記インジウム、スズ及びビスマス
の中から選択される金属の酸化物、水酸化物並びに硫化
物から選ばれる少なくとも一種類の化合物を含有する場
合、その全含有量が亜鉛又は亜鉛合金粉末に対して0.
005〜l.0重量%の範囲内にあることが好ましい。
When the compound contains at least one compound selected from oxides, hydroxides and sulfides of metals selected from the above-mentioned indium, tin and bismuth, the total content thereof is zinc or zinc alloy. 0 for powder.
005-l. It is preferably in the range of 0% by weight.

【0010】[0010]

【作用】本発明によれば、前記ゲル化剤を併用すること
によって、従来のゲル状負極を使用した場合に生じる耐
振動・衝撃特性の劣化を防止し、また前記ゲル化剤を併
用したゲル状負極にさらにインジウム、スズ及びビスマ
スの中から選択される金属の酸化物、水酸化物並びに硫
化物から選ばれる少なくとも一種類の化合物を含有せし
めたものを使用することによって耐振動・衝撃特性をさ
らに向上させることができる。
According to the present invention, by using the gelling agent in combination, deterioration of vibration resistance and impact characteristics which would occur when a conventional gelled negative electrode is used is prevented, and a gel containing the gelling agent is also used. Vibration resistance and impact resistance by using at least one compound selected from the oxides, hydroxides and sulfides of metals selected from indium, tin and bismuth for the negative electrode. It can be further improved.

【0011】ゲル状負極のなかで膨潤した架橋ポリアク
リル酸塩型吸水性ポリマーは、弾力性と保液性が高く、
アルカリ電解液に完全に溶けないで、ゲル化剤の粒子が
ゲル状電解液中に残るため、亜鉛又は亜鉛合金粒子の沈
降を防ぎ、また亜鉛又は亜鉛合金粒子間の接触点を増加
させて集電効果を高めている。しかし、この吸水性ポリ
マーは保液力が高すぎるため、電解液を保持すると放出
しにくいので、放電末期になると放電に必要な電解液が
電池内に円滑に供給されなくなってしまう欠点がある。
また、亜鉛又は亜鉛合金粒子間の接触点は増加するが、
接着性が弱いため、連続した振動や衝撃を与えると亜鉛
又は亜鉛合金粒子が流動してしまう。これらの欠点を補
うため、この吸水性ポリマーに曳糸性を有する直鎖ポリ
アクリル酸またはその塩を添加すると、弾力性が高い吸
水性ポリマーの添加量を減らしても、ゲル状負極の粘度
や亜鉛又は亜鉛合金粒子間の接触を確保することがで
き、さらに液不足が生じるのも防ぐことができる。これ
は、曳糸性を有する直鎖ポリアクリル酸またはその塩は
粘性が高いため、少量でも高粘度を得ることができるか
らである。さらに、曳糸性と接着性によって、亜鉛又は
亜鉛合金粒子を塊としてしっかりと包み込むように固定
させ、亜鉛又は亜鉛合金粒子の沈降や流動を抑えて、ネ
ットワークを強化していると推察される。
The crosslinked polyacrylate type water-absorbing polymer swollen in the gelled negative electrode has high elasticity and liquid retention,
Since the gelling agent particles do not completely dissolve in the alkaline electrolyte and remain in the gel electrolyte, the zinc or zinc alloy particles are prevented from settling and the contact points between the zinc or zinc alloy particles are increased to collect the particles. The electric effect is enhanced. However, since this water-absorbing polymer has too high a liquid-retaining ability, it is difficult to release it when the electrolytic solution is held, and thus there is a drawback that the electrolytic solution required for discharging cannot be smoothly supplied into the battery at the end of discharge.
Also, the contact points between zinc or zinc alloy particles increase,
Since the adhesiveness is weak, zinc or zinc alloy particles flow when subjected to continuous vibration or impact. In order to compensate for these drawbacks, if a linear polyacrylic acid having spinnability or a salt thereof is added to this water-absorbing polymer, the viscosity of the gelled negative electrode and It is possible to secure contact between zinc or zinc alloy particles, and also to prevent liquid shortage. This is because the linear polyacrylic acid having spinnability or its salt has a high viscosity, and thus a high viscosity can be obtained even in a small amount. Furthermore, it is presumed that the zinc or zinc alloy particles are tightly wrapped and fixed as a lump due to the spinnability and adhesiveness, and the precipitation or flow of the zinc or zinc alloy particles is suppressed to strengthen the network.

【0012】これらの2種類のゲル化剤を併用すること
によって、それぞれのゲル化剤がもつ弾力性と曳糸性の
特長が生かされ、亜鉛又は亜鉛合金粒子同志の接触性が
向上し、ネットワークも強化される。このため、放電し
ながらの長時間にわたる振動・衝撃にも耐えることがで
きる。
By using these two types of gelling agents in combination, the elasticity and spinnability of each gelling agent can be fully utilized, the contact between zinc or zinc alloy particles is improved, and the network is improved. Will also be strengthened. Therefore, it is possible to withstand vibration and shock for a long time while discharging.

【0013】さらに、インジウム、スズ及びビスマスの
中から選沢される金属の酸化物、水酸化物並びに硫化物
から選ばれる少なくとも一種類の化合物を分散させたゲ
ル状負極では、その化合物の一部が置換メッキの原理で
亜鉛又は亜鉛合金表面に電析し、亜鉛又は亜鉛合金粒子
同志の接触性が向上するため、放電しながらの長時間に
わたる耐振動・衝撃特性を向上させることができる。
Furthermore, in a gelled negative electrode in which at least one compound selected from oxides, hydroxides and sulfides of metals selected from indium, tin and bismuth is dispersed, a part of the compound is used. Is deposited on the surface of zinc or a zinc alloy by the principle of displacement plating, and the contact property between zinc or zinc alloy particles is improved, so that the vibration resistance / impact characteristics for a long time while discharging can be improved.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて
詳細に説明する。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below based on examples and comparative examples.

【0015】図1は、本発明の実施例に用いた円筒形状
の単3形アルカリ電池LR6の半裁縦断面図である。金
属ケ一ス1に二酸化マンガンと黒鉛からなる正極合剤2
を入れ、セパレータ3を挿入した後、ゲル状負極4をセ
パレータ3内に注入する。負極集電子6と底板7を一体
とした樹脂封口体5をゲル状負極に差しこみ素電池を形
成する。
FIG. 1 is a half-cut vertical sectional view of a cylindrical AA alkaline battery LR6 used in an embodiment of the present invention. Positive electrode mixture 2 consisting of manganese dioxide and graphite in metal case 1
Then, after inserting the separator 3, the gelled negative electrode 4 is injected into the separator 3. The resin sealing body 5 in which the negative electrode current collector 6 and the bottom plate 7 are integrated is inserted into the gelled negative electrode to form a unit cell.

【0016】上記したゲル状負極は、酸化亜鉛と40%
水酸化カリウム水溶液とからなるアルカリ電解液、ゲル
化剤及び該電解液に対して2倍の重量の亜鉛又は亜鉛合
金粉末から構成されている。
The above gelled negative electrode contains zinc oxide and 40%
It is composed of an alkaline electrolyte containing an aqueous solution of potassium hydroxide, a gelling agent, and zinc or zinc alloy powder in an amount twice as much as the weight of the electrolyte.

【0017】まず、ゲル化剤として、25℃における
0.5重量%水溶液分散粘度が20,000cpsで、
その粒径が100〜900ミクロンを主とした平均粒径
500ミクロンで、またゲル強度が30,000グイン
/cm2 である架橋ポリアクリル酸ナトリウム(ゲル化
剤A)、及び25℃における0.5重量%水溶液分散粘
度が40,000cpsで、分子量が250万〜500
万で、さらに粒径が100〜900ミクロンを主とした
平均粒径が500ミクロンである直鎖ポリアクリル酸ナ
トリウム(ゲル化剤B)を用いて、電解液に対して表1
に示す量のゲル化剤とその2倍量の亜鉛又は亜鉛合金粉
末を添加してゲル状負極を作成した。
First, as a gelling agent, the dispersion viscosity of a 0.5 wt% aqueous solution at 25 ° C. is 20,000 cps,
Cross-linked sodium polyacrylate (gelling agent A) having an average particle size of 500 to 500 microns and a gel strength of 30,000 guin / cm 2 , and a particle size of 0. 5% by weight aqueous solution has a dispersion viscosity of 40,000 cps and a molecular weight of 2,500,000 to 500.
In addition, a linear sodium polyacrylate (gelling agent B) having an average particle size of 100 to 900 μm and an average particle size of 500 μm was used.
A gelled negative electrode was prepared by adding the gelling agent in the amount shown in 1 and the zinc or zinc alloy powder in an amount twice that of the gelling agent.

【0018】かくして得られたゲル状負極を所定量注入
した円筒状単3形アルカリ電池LR6を20個作り、振
動試験を行った。振動試験は、負荷抵抗1Ωで放電しな
がら1分間に2cmの高さから100回落下させること
を1時間続けたときの放電カーブの変動幅を測定するこ
とによって行われた。なお、ゲル化剤のゲル強度は次に
示す方法により測定した。
Twenty cylindrical AA alkaline batteries LR6, each containing a predetermined amount of the gelled negative electrode thus obtained, were prepared and subjected to a vibration test. The vibration test was performed by measuring the fluctuation range of the discharge curve when discharging 100 times from a height of 2 cm per minute for 1 hour while discharging with a load resistance of 1Ω. The gel strength of the gelling agent was measured by the following method.

【0019】予め吸水性ポリマーの生理食塩水に対する
吸液量(A g/g)をティーバッグ法にて測定した。
吸液量Aに対応する75%の生理食塩水をビーカーに採
り、攪拌しながら1gの吸水性ポリマーを添加して均一
に吸収させ、表面が平滑な吸水ゲルを作成した。この吸
水ゲルを25℃に保温し、下記の操作条件で、ネオカー
ドメーターを用いてゲル強度を測定した。
The amount (A g / g) of the water-absorbent polymer absorbed in physiological saline was measured in advance by the tea bag method.
A 75% physiological saline solution corresponding to the liquid absorption amount A was placed in a beaker, and 1 g of the water-absorbing polymer was added to the beaker with stirring to uniformly absorb the water-absorbing polymer to prepare a water-absorbent gel having a smooth surface. The water-absorbent gel was kept warm at 25 ° C., and the gel strength was measured using a neocard meter under the following operating conditions.

【0020】荷重 : 200g 感圧軸の直径 : 8mmφ 感圧軸の降下速度 : 0.36cm 上記の方法で行った振動試験の結果を表1に示した。Load: 200g Diameter of pressure sensitive shaft: 8mmφ Pressure-sensitive axis descending speed: 0.36 cm The results of the vibration test conducted by the above method are shown in Table 1.

【0021】[0021]

【表1】 [Table 1]

【0022】表lはゲル化剤Aとゲル化剤Bの2種類で
ゲル状電解液を作って試験した結果である。表中、◎は
正常な放電力ーブ(電圧の変動幅100mV以内)、○
は正常な放電カーブ(電圧の変動幅200mV以内)、
×は放電カーブに電圧の急激な落ち込みが現れたもの
(電圧の変動幅500mV以上)、△は完全に落ちては
いないが落ちる兆候があるもの(電圧の変動幅200m
V〜500mV)を示す。この結果によるとそれぞれ単
独のゲル化剤では電圧の急激な落下が見られるが、ゲル
化剤Aとゲル化剤Bとを併用すると電圧の挙動を改善す
ることができ、耐振動・衝撃特性は向上できることがわ
かる。しかし、いずれかのゲル化剤の添加量が多くなり
すぎてしまうと耐振動・衝撃特性は悪くなってしまう。
Table 1 shows the results of testing by making a gel electrolyte with two kinds of gelling agent A and gelling agent B. In the table, ◎ indicates normal discharge power (voltage fluctuation range within 100 mV), ○
Is a normal discharge curve (voltage fluctuation range within 200 mV),
× indicates a sharp drop in voltage on the discharge curve (voltage fluctuation range of 500 mV or more), Δ indicates that it does not completely drop but there is a sign of decrease (voltage fluctuation range of 200 m)
V to 500 mV). According to these results, the voltage drops sharply with each gelling agent alone, but when gelling agent A and gelling agent B are used together, the behavior of the voltage can be improved, and the vibration and shock resistance characteristics are improved. You can see that it can be improved. However, if the amount of any one of the gelling agents added is too large, the vibration resistance / impact characteristics deteriorate.

【0023】弾力性が高いゲル化剤Aは単独で使用する
と放電変動幅が増大し、さらに放電持続時間も◎印の正
常なカーブと比べると半分ほど短くなった。これは、吸
水性ポリマーの保液力により、放電末期になると液不足
が生じて、反応のための電解液が供給されにくくなった
り不足したりして、放電が円滑に行われなくなり、そこ
に振動が加わってくると電圧が急に降下してしまうので
ある。また、接着性に欠けるゲル化剤であるため振動や
衝撃が加えられると亜鉛又は亜鉛合金粒子が流動して接
触点が少なくなり、集電が悪くなる。
When the gelling agent A having high elasticity was used alone, the fluctuation range of discharge was increased, and the duration of discharge was shortened by about half as compared with the normal curve marked with ⊚. This is because the liquid retention capacity of the water-absorbent polymer causes a liquid shortage at the end of discharge, which makes it difficult or insufficient to supply the electrolyte solution for the reaction, and the discharge is not performed smoothly. The voltage suddenly drops when vibration is applied. Further, since it is a gelling agent lacking adhesiveness, when vibration or impact is applied, the zinc or zinc alloy particles flow, the number of contact points decreases, and current collection deteriorates.

【0024】曳糸性を有するゲル化剤Bの単独使用では
弾力性に劣り、ゲル化剤自身が粒子として残っていない
ため、亜鉛又は亜鉛合金粒子の接触が悪く、振動や衝撃
が加えられると亜鉛又は亜鉛合金粒子がゲル状負極内で
沈降してしまい、集電効果が劣化して電圧が急に降下し
てしまう。
When the gelling agent B having spinnability is used alone, it is inferior in elasticity and the gelling agent itself does not remain as particles, so that the zinc or zinc alloy particles are not in good contact with each other and vibration or impact is applied. Zinc or zinc alloy particles settle in the gelled negative electrode, the current collecting effect deteriorates, and the voltage suddenly drops.

【0025】しかし、この2種類のゲル化剤を併用する
と、ゲル化剤Aの優れた弾力性と吸水性によって粒子間
の接触性が向上し、ゲル化剤Bの添加によってその曳糸
性と粘性で亜鉛又は亜鉛合金粒子のネットワ−クをより
強固なものにして、振動や衝撃が与えられた時に生じる
亜鉛又は亜鉛合金粒子の流動を防ぎ、電圧の急激な低下
を改良することができる。また、ゲル化剤Bの添加によ
ってゲル化剤Aの添加量を減少させることができるた
め、ゲル化剤Aの保液力から生じる放電末期においての
液不足も防ぐことができる。
However, when these two types of gelling agents are used in combination, the excellent elasticity and water absorption of the gelling agent A improve the contact between particles, and the addition of the gelling agent B improves the spinnability of the particles. By making the network of zinc or zinc alloy particles more viscous and stronger, it is possible to prevent the flow of zinc or zinc alloy particles which occurs when vibration or shock is applied, and improve the sharp drop in voltage. In addition, since the addition amount of the gelling agent A can be reduced by adding the gelling agent B, it is possible to prevent the liquid shortage at the end of discharge, which is caused by the liquid holding power of the gelling agent A.

【0026】さらに、それぞれのゲル化剤添加量の総和
がゲル状電解液に対してl.25重量%未満では、ゲル
状電解液の粘度が低いため、ゲル状電解液中で亜鉛又は
亜鉛合金粒子が沈降してしまい、安定した分散状態を保
つことができない。また、ゲル化剤添加量の総和がゲル
状電解液に対して3.5重重%を越えると、電解液の粘
度が高すぎて放電が円滑に進まなくなる。この試験結果
より、2種類のゲル化剤を併用できる添加量範囲を、電
解液に対してゲル化剤Aの添加濃度(X)が1.0≦X
≦3.0重量%の範囲、ゲル化剤Bの添加濃度(Y)が
0.05≦y≦1.0重量%の範囲とすることにより、
耐衝撃特性に対するアルカリ電池の性能が安定すること
が判明した。
Furthermore, the total amount of each gelling agent added is 1. If it is less than 25% by weight, the viscosity of the gel electrolyte is low, so that zinc or zinc alloy particles settle in the gel electrolyte and a stable dispersed state cannot be maintained. If the total amount of the gelling agent added exceeds 3.5% by weight with respect to the gel electrolyte, the viscosity of the electrolyte is too high and the discharge cannot proceed smoothly. From this test result, the addition amount range in which two kinds of gelling agents can be used in combination is such that the addition concentration (X) of the gelling agent A to the electrolytic solution is 1.0 ≦ X.
By setting the range of ≦ 3.0% by weight and the addition concentration (Y) of the gelling agent B in the range of 0.05 ≦ y ≦ 1.0% by weight,
It has been found that the performance of the alkaline battery with respect to impact resistance characteristics is stable.

【0027】なお、ゲル化剤Aの0.5重量%水溶液分
散粘度が15,000cps未満、ゲル化剤Bの0.5
重量%水溶液分散粘度が20,000cps未満である
と、ゲル化剤Aの添加濃度が1.0≦X≦3.0重量%
の範囲、ゲル化剤Bの添加濃度が0.05≦Y≦l.0
重量%の範囲にあるゲル状負極であっても粘度が低すぎ
るので、亜鉛又は亜鉛合金粉末粒子が沈降して分離し
た。したがって、ゲル化剤Aの0.5重量%水溶液分散
粘度を15,000cps以上、ゲル化剤Bの0.5重
量%水溶液分散粘度が20,000cps以上にしなけ
ればならない。
The dispersion viscosity of a 0.5 wt% aqueous solution of gelling agent A is less than 15,000 cps, and that of gelling agent B is 0.5.
When the weight% aqueous dispersion viscosity is less than 20,000 cps, the addition concentration of the gelling agent A is 1.0 ≦ X ≦ 3.0% by weight.
, The addition concentration of the gelling agent B is 0.05 ≦ Y ≦ l. 0
Since the viscosity of the gelled negative electrode in the range of wt% is too low, zinc or zinc alloy powder particles were precipitated and separated. Therefore, the dispersion viscosity of the 0.5% by weight aqueous solution of the gelling agent A should be 15,000 cps or more and the dispersion viscosity of the 0.5% by weight aqueous solution of the gelling agent B should be 20,000 cps or more.

【0028】さらに、ゲル化剤Aの粒径を100ミクロ
ン以下にすると振動や衝撃に耐えることができなくな
り、粒径が900ミクロンを越えてしまうとゲル状負極
の流動性が悪くなって充填量のバラツキが大きくなり、
ゲル状負極の密度も低下した。このため100〜900
ミクロンの粒径範囲が好ましい。
Furthermore, if the particle size of the gelling agent A is less than 100 microns, it will not be able to withstand vibration and shock, and if the particle size exceeds 900 microns, the fluidity of the gelled negative electrode will deteriorate and the filling amount will be reduced. Variation will increase,
The density of the gelled negative electrode also decreased. Therefore, 100 to 900
The micron particle size range is preferred.

【0029】また、ゲル化剤Aのゲル強度については、
15,000〜50,000ダイン/cm2 の範囲にあ
る場合に吸水性ポリマーの特長である弾力性がもっとも
耐振動・衝撃に効果があり、ゲル化剤Bにおいては、必
要な曳糸性を取り出すためには分子量が250万〜50
0万である未架橋型ポリマーを使用することが好まし
い。
Regarding the gel strength of the gelling agent A,
When it is in the range of 15,000 to 50,000 dynes / cm 2 , the elasticity, which is the characteristic of the water-absorbent polymer, is most effective for vibration resistance and impact, and the gelling agent B has the necessary spinnability. The molecular weight is 2.5 million to 50
It is preferable to use an uncrosslinked polymer having a molecular weight of 0,000.

【0030】なお、本実施例には、ゲル化剤Aとゲル化
剤Bの両者にポリアクリル酸のナトリウム塩を使用した
が、他の塩類(例えばポリアクリル酸カリウム)でもよ
く、またゲル化剤Bにおいてはポリアクリル酸を用いて
も同様の効果が得られた。
In this example, the sodium salt of polyacrylic acid was used as both the gelling agent A and the gelling agent B, but other salts (eg potassium polyacrylate) may also be used. The same effect was obtained by using polyacrylic acid in the agent B.

【0031】次に、本発明で使用する添加剤としてのイ
ンジウム、スズ、ビスマスから選ばれる金属の酸化物、
水酸化物または硫化物の添加効果について説明する。
Next, an oxide of a metal selected from indium, tin and bismuth as an additive used in the present invention,
The effect of adding hydroxide or sulfide will be described.

【0032】前記実施例で使用した2種類のゲル化剤と
水酸化インジウムとを添加したゲル状電解液を作成し
た。電解液に対してゲル化剤Aを2.0重量%、ゲル化
剤Bを0.4重量%、水酸化インジウムを表2に示した
量で添加してゲル状負極を作成した。このようにして作
成したゲル状負極を用いて単三形アルカリ電池LR6を
作り、前記実施例の場合と同様の振動試験を行った。そ
の結果を表2に示した。
A gel electrolyte containing the two types of gelling agents used in the above examples and indium hydroxide was prepared. A gelled negative electrode was prepared by adding 2.0% by weight of gelling agent A, 0.4% by weight of gelling agent B, and indium hydroxide in the amounts shown in Table 2 to the electrolytic solution. Using the gelled negative electrode thus prepared, an AA alkaline battery LR6 was prepared and a vibration test similar to that in the above-mentioned example was conducted. The results are shown in Table 2.

【0033】[0033]

【表2】 [Table 2]

【0034】表2は、ゲル化剤Aとゲル化剤Bと水酸化
インジウムとを添加したゲル状負極を用いて作成した電
池について振動試験を行った時の放電カーブの電圧変動
幅である。これらの結果より、水酸化インジウムを添加
すると電圧変動幅が減少していることがわかる。アルカ
リ電解液中において、水酸化インジウムの一部はイオン
化し、置換メッキの原理で亜鉛又は亜鉛合金表面に電析
しており、亜鉛又亜鉛合金粒子に電析したインジウムは
亜鉛又は亜鉛合金粒子同志の接触性を向上させ、亜鉛又
は亜鉛合金粒子のネットワークを強固なものにする働き
があるものと思われる。このため、放電をさせながらの
振動試験においても、電圧の急激な落ち込みがなく、電
圧の変動が少ない正常な放電になる。さらに、水酸化イ
ンジウムの亜鉛又は亜鉛合金に対する添加量の効果は、
0.005重量%からl.0重量%までは添加量の増大
とともに振動試験の結果はよくなるが、それ以上添加し
てもさらによくはならない。なお0.001重量%未満
ではその添加効果は現れなかった。
Table 2 shows the voltage fluctuation range of the discharge curve when the vibration test was conducted on the battery prepared by using the gelled negative electrode to which the gelling agent A, the gelling agent B and the indium hydroxide were added. From these results, it is found that the addition of indium hydroxide reduces the voltage fluctuation range. In the alkaline electrolyte, part of indium hydroxide is ionized and electrodeposited on the surface of zinc or zinc alloy by the principle of displacement plating. The indium electrodeposited on zinc or zinc alloy particles is the same as zinc or zinc alloy particles. It is thought that it has the function of improving the contact property of (3) and strengthening the network of zinc or zinc alloy particles. For this reason, even in the vibration test while discharging, the voltage does not drop sharply, and the discharge is normal with little fluctuation in voltage. Furthermore, the effect of the amount of indium hydroxide added to zinc or a zinc alloy is
0.005% by weight to l. Up to 0% by weight, the vibration test results improved as the amount of addition increased, but further addition did not improve. If it is less than 0.001% by weight, the effect of addition does not appear.

【0035】このような添加効果については、インジウ
ムの酸化物、硫化物、さらにはスズ、ビスマスの酸化
物、水酸化物、硫化物の添加、またこれらの化合物の複
合添加によっても同様の結果が得られた。
With respect to the effect of such addition, similar results can be obtained by addition of indium oxide, sulfide, tin oxide, bismuth oxide, hydroxide and sulfide, and composite addition of these compounds. Was obtained.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、放
電中の耐振動・衝撃特性に優れたアルカリ電池を提供す
ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an alkaline battery having excellent resistance to vibration and shock during discharge.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例における単3形アルカリ電池L
R6の縦断面図。
FIG. 1 is an AA alkaline battery L according to an embodiment of the present invention.
The longitudinal cross-sectional view of R6.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

l 金属ケ−ス 2 正極合剤 3 セパレータ 4 負極 5 樹脂封口板 6 負極集電体 7 底板 l Metal case 2 Positive electrode mixture 3 separator 4 Negative electrode 5 Resin sealing plate 6 Negative electrode current collector 7 Bottom plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−231272(JP,A) 特開 平2−119053(JP,A) 特開 昭59−215663(JP,A) 特開 平2−267863(JP,A) 特開 平4−366550(JP,A) 特開 平6−84521(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/06 - 4/08 H01M 4/62 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-1-231272 (JP, A) JP-A-2-119053 (JP, A) JP-A-59-215663 (JP, A) JP-A-2- 267863 (JP, A) JP 4-366550 (JP, A) JP 6-84521 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 4/06-4 / 08 H01M 4/62

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 アルカリ電解液とゲル化剤とからなるゲ
ル状電解液に亜鉛又は亜鉛合金粉末を分散させたゲル状
負極を用いるアルカリ電池であって、 前記ゲル化剤は、25℃における0.5重量%水溶液分
散粘度が15,000cps以上でかつその粒径が10
0〜900ミクロンを主としたものである架橋ポリアク
リル酸塩型吸水性ポリマーと、25℃における0.5重
量%水溶液分散粘度が20,000cps以上である直
鎖ポリアクリル酸またはその塩とを含み、さらに前記架
橋ポリアクリル酸塩型吸水性ポリマーの添加濃度(X)
がアルカリ電解液に対して1.0重量%≦X≦3.0重
重%の範囲内にあり、前記直鎖ポリアクリル酸もしくは
その塩の添加濃度(Y)が0.05重量%≦Y≦1.0
重量%の範囲内にあり、各添加濃度の総和(T)がゲル
状電解液に対して1.25重量%≦T≦3.5重量%の
範囲内にあることを特徴とするアルカリ電池。
1. An alkaline battery using a gelled negative electrode in which zinc or zinc alloy powder is dispersed in a gelled electrolytic solution comprising an alkaline electrolytic solution and a gelling agent , wherein the gelling agent is 0 at 25 ° C. Dispersion viscosity of a 5% by weight aqueous solution is 15,000 cps or more and the particle size is 10
A crosslinked polyacrylate type water-absorbing polymer mainly composed of 0 to 900 microns and a linear polyacrylic acid or a salt thereof having a 0.5 wt% aqueous solution dispersion viscosity at 25 ° C. of 20,000 cps or more. Including the rack
Addition concentration of bridge polyacrylate type water-absorbing polymer (X)
Is 1.0% by weight ≦ X ≦ 3.0 weight with respect to the alkaline electrolyte
Is within the range of 40% by weight, and the linear polyacrylic acid or
The addition concentration (Y) of the salt is 0.05% by weight ≦ Y ≦ 1.0
It is in the range of wt%, and the total (T) of each addition concentration is gel.
1.25 wt% ≤ T ≤ 3.5 wt% of the electrolyte solution
Alkaline battery characterized by being in the range .
【請求項2】 前記ゲル状負極が、インジウム、スズ及
びビスマスの中から選択される金属の酸化物、水酸化物
並びに硫化物から選ばれる少なくとも一種類の化合物を
含有する請求項1記載のアルカリ電池。
2. The gelled negative electrode comprises indium, tin and
And oxides of metals selected from bismuth and bismuth
And at least one compound selected from sulfides
The alkaline battery according to claim 1, containing the same .
【請求項3】 前記インジウム、スズ及びビスマスの中
から選択される金属の酸化物、水酸化物並びに硫化物か
ら選ばれる少なくとも一種類の化合物の全含有量が、亜
鉛又は亜鉛合金粉末に対して0.005〜l.0重量%
の範囲内にある請求項記載のアルカリ電池。
3. The total content of at least one compound selected from oxides, hydroxides and sulfides of metals selected from indium, tin and bismuth is based on zinc or zinc alloy powder. 0.005-l. 0% by weight
The alkaline battery according to claim 2 , which is within the range of.
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