JP6691738B2 - アルカリ電池 - Google Patents
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Description
以上の構成からなるアルカリ電池1について、ゲル粘度、放電性能(重負荷放電性能)、及び耐衝撃性を検証すべく、以下の試験1〜4を行った。
試験1では、負極合剤23(ゲル状の負極)の亜鉛合金粉末の粒径の違いによる影響を検証すべく、負極合剤23の亜鉛合金粉末の粒径を変えた(粒径が75μm以下の粒子の含有率を20〜50質量%の範囲で変化させた)複数種のアルカリ電池1(サンプル(1)〜(7))を作製し、夫々について、ゲル状の負極の粘度(以下、「ゲル粘度」とも称する。)、放電性能(重負荷放電性能)、及び耐衝撃性(耐落下衝撃性)を測定した。
吸水樹脂は、いずれのアルカリ電池1についても、膨潤前の平均粒径が20μmのものを用いた。またいずれのアルカリ電池1についても、亜鉛合金粉末に対する吸水樹脂の合計量は0.10wt%とした。また吸水樹脂は、アルカリ電解液によって分解しない吸水樹脂(橋かけポリアクリル酸塩系重合体)とアルカリ電解液によって分解する吸水樹脂(PVA/ポリアクリル酸塩系重合体)とが同じ割合(50%)で含まれるように調整した。表2に試験1の結果を示す。
表2に示すように、亜鉛合金粉末における粒径が75μm以下の粒子の含有率を30〜40wt%とした場合(サンプル(3)〜(5))は、ゲル粘度、放電性能、及び耐衝撃性のいずれについても良好な結果が得られた。一方、亜鉛合金粉末における粒径が75μm以下の粒子の含有率を20〜25wt%とした場合(サンプル(1),(2))は、放電性能が低下した。また亜鉛合金粉末における粒径が75μm以下の粒子の含有率を45〜50wt%とした場合(サンプル(6),(7))は、ゲル粘度の上昇が見られた。
試験2では、吸水樹脂における、アルカリ電解液によって分解しない吸水樹脂(橋かけポリアクリル酸塩系重合体)とアルカリ電解液によって分解する吸水樹脂(PVA/ポリアクリル酸塩系重合体)の混合比率を変えた複数種のアルカリ電池1(サンプル(8)〜(14))を作製し、夫々について、試験1と同様の方法でゲル粘度、放電性能、及び耐衝撃性を測定した。ゲル粘度、放電性能、及び耐衝撃性の判断基準は試験1と同じである。表3に試験2の結果を示す。
表3に示すように、アルカリ電解液によって分解しない吸水樹脂(橋かけポリアクリル酸塩系重合体)の割合を60〜20%とした場合(アルカリ電解液によって分解する吸水樹脂(PVA/ポリアクリル酸塩系重合体)の割合を40〜80%とした場合)(サンプル(11)〜(13))は、ゲル粘度、放電性能、及び耐衝撃性のいずれについても良好な結果が得られた。一方、アルカリ電解液によって分解しない吸水樹脂(橋かけポリアクリル酸塩系重合体)の割合を100〜80%とした場合(アルカリ電解液によって分解する吸水樹脂(PVA/ポリアクリル酸塩系重合体)の割合を0〜20%とした場合)(サンプル(8)〜(10))は、放電性能が低下した。またアルカリ電解液によって分解する吸水樹脂(橋かけポリアクリル酸塩系重合体)の割合を0%とした場合(アルカリ電解液によって分解する吸水樹脂(PVA/ポリアクリル酸塩系重合体)の割合を100%とした場合)(サンプル(14))には、耐衝撃性が低下した。これはアルカリ電解液により吸水樹脂が分解し、衝撃吸収力が低下したことによるものと考えられる。
試験3では、吸水樹脂の混合比率を試験2で良好な結果が得られた範囲(アルカリ電解液によって分解しない吸水樹脂(橋かけポリアクリル酸塩系重合体)の割合が60〜20%の範囲(アルカリ電解液によって分解する吸水樹脂(PVA/ポリアクリル酸塩系重合体)の割合が40〜80%の範囲)で変えるとともに、亜鉛合金粉末に対する吸水樹脂の合計量を0.05〜0.50wt%の範囲で変えた複数種のアルカリ電池1(サンプル(15)〜(26))を作製し、夫々について、試験1と同様の方法でゲル粘度、放電性能、及び耐衝撃性を測定した。ゲル粘度、放電性能、及び耐衝撃性の判断基準は試験1と同じである。表4に試験3の結果を示す。
表4に示すように、亜鉛合金粉末に対する吸水樹脂の合計量を0.10〜0.20wt%の範囲とした場合(サンプル(16),(17),(20),(21),(24),(25)) は、試験2で良好な結果が得られた吸水樹脂の混合比率の範囲において、ゲル粘度、放電性能、及び耐衝撃性のいずれについても良好な結果が得られた。また亜鉛合金粉末に対する吸水樹脂の合計量を0.05wt%とした場合(サンプル(15),(19),(23))は、ゲル粘土の上昇が見られ、とくにアルカリ電解液によって分解しない吸水樹脂(橋かけポリアクリル酸塩系重合体)の割合を20%としたサンプル(23)については、耐衝撃性も低下した。また亜鉛合金粉末に対する吸水樹脂の合計量を0.50wt%とし、アルカリ電解液によって分解しない吸水樹脂(橋かけポリアクリル酸塩系重合体)の割合を60〜40%とした場合(サンプル(18),(22))には、放電性能が低下した。
試験4では、吸水樹脂の膨潤前の平均粒径を10〜500μmの範囲で変えるとともに、吸水樹脂の混合比率を試験2で良好な結果が得られた範囲(アルカリ電解液によって分解しない吸水樹脂(橋かけポリアクリル酸塩系重合体)の割合が60〜20%の範囲(アルカリ電解液によって分解する吸水樹脂(PVA/ポリアクリル酸塩系重合体)の割合が40〜80%の範囲)で変えるとともに、亜鉛合金粉末に対する吸水樹脂の合計量を試験3で良好な結果が得られた0.10〜0.20wt%の範囲で変えた複数種のアルカリ電池1(サンプル(27)〜(50))を作製し、夫々について、試験1と同様の方法でゲル粘度、放電性能、及び耐衝撃性を測定した。ゲル粘度、放電性能、及び耐衝撃性の判断基準は試験1と同じである。表5に試験4の結果を示す。
表5に示すように、吸水樹脂の膨潤前の平均粒径を20〜200μmの範囲とした場合(サンプル(28),(29),(32),(33),(36),(37),(40),(41),(44),(45),(48),(49))は、試験2で良好な結果が得られた吸水樹脂の混合比率の範囲、かつ、試験3で良好な結果が得られた亜鉛合金粉末に対する吸水樹脂の合計量の範囲において、ゲル粘度、放電性能、及び耐衝撃性のいずれについても良好な結果が得られた。また吸水樹脂の膨潤前の平均粒径を500μmとすると(サンプル(30),(34),(38),(42),(46),(50))放電性能が低下した。また吸水樹脂の膨潤前の平均粒径を10μmとすると耐衝撃性が低下する場合があった(サンプル(35),(43))。
試験1より、負極合剤23の亜鉛合金粉末の粒径が75μm以下の粒子の含有率を30〜40wt%の範囲とした場合に、ゲル粘度、放電性能、及び耐衝撃性のいずれについても良好な結果が得られることが確認された。
Claims (1)
- アルカリ電解液、ゲル化剤、及び亜鉛を主成分とする粉末を含むゲル状の負極を備えたアルカリ電池であって、
前記ゲル状の負極は、前記亜鉛を主成分とする粉末に対して0.10〜0.20wt%の割合で吸水樹脂を含み、
前記吸水樹脂は、アルカリ電解液で分解する吸水樹脂とアルカリ電解液で分解しない吸水樹脂とを含むとともに、前記アルカリ電解液で分解する吸水樹脂を、前記アルカリ電解液で分解する吸水樹脂と前記アルカリ電解液で分解しない吸水樹脂との全体に対して40〜80wt%の割合で含み、
前記亜鉛を主成分とする粉末は、粒径が75μm以下の粒子を30〜40wt%の割合で含み、
前記吸水樹脂の膨潤前の平均粒径が20〜200μmである
ことを特徴とするアルカリ電池。
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