JPH01231272A - Gelatinizer for gel-state anode for alkaline battery - Google Patents

Gelatinizer for gel-state anode for alkaline battery

Info

Publication number
JPH01231272A
JPH01231272A JP63054585A JP5458588A JPH01231272A JP H01231272 A JPH01231272 A JP H01231272A JP 63054585 A JP63054585 A JP 63054585A JP 5458588 A JP5458588 A JP 5458588A JP H01231272 A JPH01231272 A JP H01231272A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gel
battery
gelling agent
sulfone group
water
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.)
Granted
Application number
JP63054585A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2640354B2 (en
Inventor
Toku Sakakibara
徳 榊原
Kenji Tanaka
健治 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Sanyo Chemical Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Chemical Industries Ltd filed Critical Sanyo Chemical Industries Ltd
Priority to JP63054585A priority Critical patent/JP2640354B2/en
Publication of JPH01231272A publication Critical patent/JPH01231272A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2640354B2 publication Critical patent/JP2640354B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621Binders
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make it possible to eliminate spinnability, and to obtain high thickening in an alkaline electrolyte and the stable dispersibility of a powder- state anode active material by using the gelatinizer composed of a water absorptive resin having a sulfone group. CONSTITUTION:A water absorptive resin having a sulfone group is used as a gelatinizer. This, as it has a high dissociative high polymer electrolyte, causes the thickening in an alkaline electrolyte to become higher, the lowering of the thickening to be reduced even if a polyvalent metal ion exists, and the elapse stability of a gel to be improved. And the elapsed setting of a powder- state anode active material having a large specific gravity is small, a stable battery characteristic is given for a long time, and a battery having a long life is obtained. Moreover a filling workability into a battery is improved since spinnability is unshown with a bridge structure existed.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、アルカリ電池のゲル状陰極用ゲル化剤に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a gelling agent for a gelled cathode of an alkaline battery.

[従来の技術] 従来からアルカリ電池に使用されるゲル状陰使のゲル化
剤として、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル
酸ナトリウム、架橋ポリアクリル酸ナトリウム、デンプ
ン−アクリロニトリル共重合体ケン化物等のカルボキシ
ル基からなる弱解雑性の水溶性樹脂または架橋型の水膨
潤性樹脂が用いられてきた。
[Prior Art] Conventionally, gelling agents for gelatinous materials used in alkaline batteries include carboxymethyl cellulose, sodium polyacrylate, cross-linked sodium polyacrylate, and saponified starch-acrylonitrile copolymers. Weakly decomposable water-soluble resins or crosslinked water-swellable resins have been used.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、これらをゲル化剤として用いて粉末状の
陰極活物質(たとえば亜鉛粉末)を分散した場合、初期
においては曳糸性のほとんとない良好なゲル状態を保持
しているが、時間の経過と共にアルカリ電解液中で分解
を生じ、粘性か低下して粘着性を帯びた曳糸性の高いゲ
ルとなる。加えてカルボキシメチルセルロースやポリア
クリル酸ナトリウムなどの水溶性樹脂は粘度の温度によ
る変化が比較的太きい。これらの結果、比重の大きな粉
末状陰極活物質の分散安定性が損なわれて沈降を生じ、
電池の内部抵抗の増加や放電性能が低下するという問題
点を生じる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, when a powdered cathode active material (for example, zinc powder) is dispersed using these as a gelling agent, a good gel state with almost no stringiness is created in the initial stage. However, over time, it decomposes in the alkaline electrolyte and its viscosity decreases, resulting in a sticky gel with high stringiness. In addition, the viscosity of water-soluble resins such as carboxymethyl cellulose and sodium polyacrylate changes relatively sharply with temperature. As a result, the dispersion stability of the powdered cathode active material with a large specific gravity is impaired and sedimentation occurs.
Problems arise in that the internal resistance of the battery increases and the discharge performance deteriorates.

また上記のカルボキシル基を有する弱解離性のゲル化剤
は、ゲル状陰極中に含まれる亜鉛などの陰極活物質に対
してはイオン架橋により不溶化が進行し、経時的に増粘
性が低下する。したがって、陰極活物質の長期分散安定
性に劣るという問題点がある。
In addition, the above-mentioned weakly dissociable gelling agent having a carboxyl group progresses to insolubilization of the cathode active material such as zinc contained in the gelled cathode due to ionic crosslinking, and its thickening property decreases over time. Therefore, there is a problem that the long-term dispersion stability of the cathode active material is poor.

[問題点を解決するための手段] 本発明者らは、曳糸性がなく、アルカリ電解液中で高い
増粘性を示し、亜鉛末などの粉末状陰極活物質の安定な
分散性を有し、かつ長期間にわたって電池の内部抵抗と
放電性能を良好に保持しろるアルカリ電池のゲル状陰極
用ゲル化剤について鋭意検討した結果、本発明に到達し
た。すなわち本発明は、スルホン基を有する吸水性樹脂
からなるアルカリ電池のゲル状陰極用ゲル化剤である。
[Means for Solving the Problems] The present inventors have discovered a method that has no stringiness, exhibits high viscosity in alkaline electrolytes, and has stable dispersibility of powdered cathode active materials such as zinc dust. As a result of extensive research into a gelling agent for a gelled cathode of an alkaline battery that can maintain the internal resistance and discharge performance of the battery well over a long period of time, the present invention has been arrived at. That is, the present invention is a gelling agent for a gelled cathode of an alkaline battery, which is made of a water-absorbing resin having a sulfone group.

本発明において、スルホン基を有する吸水性樹脂として
は、(1)スルホン基を有するビニル単量体(A>、共
重合性架橋剤(B)および必要により非イオン性ビニル
単量体(D)を重合してなり、アルカリ化金物で中和ま
たは部分中和されていてもよい吸水性樹脂、(2)スル
ホン基を有するビニル単量体(A)、共重合性架橋剤(
B)、カルボキシル基を有するビニル単量体(C)およ
び必要により非イオン性ビニル単量体(C)を重合して
なり、アルカリ化合物で中和または部分中和されていて
もよい吸水性樹脂などが挙げられる。
In the present invention, the water-absorbing resin having a sulfone group includes (1) a vinyl monomer having a sulfone group (A>, a copolymerizable crosslinking agent (B) and, if necessary, a nonionic vinyl monomer (D)). (2) a vinyl monomer having a sulfone group (A), a copolymerizable crosslinking agent (
B), a water-absorbing resin obtained by polymerizing a vinyl monomer (C) having a carboxyl group and, if necessary, a nonionic vinyl monomer (C), which may be neutralized or partially neutralized with an alkali compound. Examples include.

スルホン基を有するビニル単量体(A)としては、例え
ば脂肪族または芳香族ビニルスルホン酸[ビニルスルホ
ン酸、(メタ)アリルスルホン酸、ビニルトルエンスル
ホン酸、スチレンスルホン酸などコ、(メタ)アクリル
スルホン酸[(メタ)アクリル酸スルホエチル、(メタ
)アクリル酸スルホプロピルなど]、(メタ)アクリル
アミドスルホン酸[2−アクリルアミド−2−メチルプ
ロパンスルホン酸なとコなどが挙げられる。
Examples of the vinyl monomer (A) having a sulfonic group include aliphatic or aromatic vinylsulfonic acids [vinylsulfonic acid, (meth)allylsulfonic acid, vinyltoluenesulfonic acid, styrenesulfonic acid, etc., (meth)acrylic acid] Examples include sulfonic acid [sulfoethyl (meth)acrylate, sulfopropyl (meth)acrylate, etc.], (meth)acrylamidosulfonic acid [2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, etc.].

カルボキシル基を有するビニル単量体(C)としては、
例えば不飽和モノまたはポリカルボン酸[(メタ)アク
リル酸(アクリル酸および/またはメタクリル酸をいう
。以下同様の記載を用いる。)、クロトン酸、ソルビン
酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸などコ、それら
の無水物[無水マレイン酸など]などが挙げられる。
As the vinyl monomer (C) having a carboxyl group,
For example, unsaturated mono- or polycarboxylic acids [(meth)acrylic acid (refers to acrylic acid and/or methacrylic acid. The same description will be used hereinafter), crotonic acid, sorbic acid, maleic acid, itaconic acid, cinnamic acid, etc. and their anhydrides [such as maleic anhydride].

これらスルホン基および/またはカルボキシル基を有す
るビニル単量体は水溶性塩として使用してもよい。これ
らの塩としては、アルカリ金属塩(すトリウム、カリウ
ム、リチウムなどの塩)、アルカリ土類金属塩(カルシ
ウム、マグネシウムなどの塩)、アンモニウム塩および
アミン塩(メチルアミン、トリメチルアミンなどのアル
キルアミンの塩;トリエタノールアミン、ジェタノール
アミンなどのアルカノールアミンの塩など)およびこれ
らの二種以上が挙げられる。これらのうちで好ましいも
のは、ナトリウム塩およびカリウム塩である。
These vinyl monomers having sulfonic groups and/or carboxyl groups may be used as water-soluble salts. These salts include alkali metal salts (storium, potassium, lithium, etc.), alkaline earth metal salts (calcium, magnesium, etc.), ammonium salts and amine salts (alkyl amine salts such as methylamine, trimethylamine, etc.). salts; salts of alkanolamines such as triethanolamine and jetanolamine) and two or more thereof. Preferred among these are sodium and potassium salts.

上記スルホン基および/またはカルボキシル基を有する
ビニル単量体は単独で使用してもよく、また2種以上併
用してもよい。
The above vinyl monomers having a sulfone group and/or a carboxyl group may be used alone or in combination of two or more.

共重合性架橋剤(B)としては、(1)少なくとも2個
の重合性二重結合を有する化合物および(2)1個の重
合性二重結合を有しかつスルホン基および/またはカル
ボキシル基と反応しうる基を少なくとも1個有する化合
物が挙げられる。
The copolymerizable crosslinking agent (B) includes (1) a compound having at least two polymerizable double bonds and (2) a compound having one polymerizable double bond and a sulfonic group and/or a carboxyl group. Examples include compounds having at least one reactive group.

(1)の化合物としては、例えばN、N−メチレンビス
(メタ)アクリルアミド、ポリオール類[エチレングリ
コール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ポリオ
キシエチレング刀コール、ポリオキシプロピレングリコ
ールなど]のジーまたはトリー(メタ)アクリル酸エス
テル、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、テトラア
リロキシエタン、ジアリルフタレート、ジアリルアジベ
−1・などが挙げられる。
Examples of the compound (1) include N,N-methylenebis(meth)acrylamide, polyols [ethylene glycol, trimethylolpropane, glycerin, polyoxyethylene glycol, polyoxypropylene glycol, etc.] ) Acrylic acid ester, divinylbenzene, divinyltoluene, tetraallyloxyethane, diallyl phthalate, diallylazibe-1.

(2)の化合物の例としては、スルホン基および/また
はカルボキシル基と反応性の基たとえばヒドロキシル基
、エポキシ基、アミン基、第四級アンモニウム塩基など
を含有するエチレン性不飽和化合物があげられる。例え
ばヒドロキシル基含有不飽和化合物[N−メチロール(
メタ)アクリルアミドなどコ、エポキシ基含有不飽和化
合物[グ刀シジル(メタ)アクリレートなど]および第
四級アンモニウJ、塩基含有不飽和化合物[(メタ)ア
クリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロラ
イド、トリメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミ
ドの塩化物など]などである。
Examples of compounds (2) include ethylenically unsaturated compounds containing groups reactive with sulfone groups and/or carboxyl groups, such as hydroxyl groups, epoxy groups, amine groups, and quaternary ammonium bases. For example, unsaturated compounds containing hydroxyl groups [N-methylol (
meth)acrylamide, etc., epoxy group-containing unsaturated compounds [such as methacrylate] and quaternary ammonium J, base-containing unsaturated compounds [(meth)acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, trimethylaminopropyl(meth)acrylate, etc.] ) acrylamide chloride, etc.].

共重合性架橋剤(13)のうちで好ましいものは(1)
の化合物であり、とくに好ましいものはN、N−メチレ
ンビスアクリルアミド、エチレングリコールジアクリレ
−1・、トリメチロールプロパントリアクリレート 上記ビニル単量体および共重合性架橋剤とともに必要に
より非イオン性ビニル単阜体(D)を併用することがで
き、例えばヒドロキシエチル(メタ)アクリレ−)・、
ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)ア
クリルアミド、ビニルピロリドンなどが挙げられる。
Among the copolymerizable crosslinking agents (13), preferred are (1)
Among these compounds, particularly preferred are N,N-methylenebisacrylamide, ethylene glycol diacrylate-1, trimethylolpropane triacrylate. A polymer (D) can be used in combination, for example, hydroxyethyl (meth)acrylate).
Examples include hydroxypropyl (meth)acrylate, (meth)acrylamide, and vinylpyrrolidone.

本発明の吸水性樹脂において、スルホン基を有するビニ
ル単量体(A)の量は、要求される吸収性能、増粘性、
ゲルの強度などの条件により種々変化しろるが、(A)
、([3)、(C)および(D)の合計重量に基づいて
通常30%以上であり、好ましくは50%以上である。
In the water absorbent resin of the present invention, the amount of the vinyl monomer (A) having a sulfone group is determined by the amount of the vinyl monomer (A) having the required absorption performance, viscosity
Although it varies depending on conditions such as the strength of the gel, (A)
, ([3), based on the total weight of (C) and (D), it is usually 30% or more, preferably 50% or more.

(A)の量が30%未満の場合、アルカリ電n!1?α
中における増粘性およびその経時安定性が低下し・、そ
の結果陰極活物質の長期分散安定性も低下する。
If the amount of (A) is less than 30%, alkaline n! 1? α
The thickening properties of the cathode active material and its stability over time are reduced, and as a result, the long-term dispersion stability of the cathode active material is also reduced.

必要により併用されるカルボキシル基を有するビニル単
量体(C)の量は(A)、(B)、<C>および(「)
)の合計重量に基づいて通常70%以下、好まし・くは
50%以下である。
The amount of the vinyl monomer (C) having a carboxyl group used together if necessary is (A), (B), <C> and ('')
), usually 70% or less, preferably 50% or less, based on the total weight of

本発明において共重合性架橋剤(B)の量は、(A)、
(B)、(C)および(D)の合計重量に対して通常0
.01〜10%、好ましくは0,1〜5%である。共重
合性架橋剤の口が0.01%未満ては得られた樹脂はア
ルカリ電解液吸収時のゲル強度が小さくゾル状となり、
曳糸性を示す。また陰極活物質の分散安定性にも劣る。
In the present invention, the amount of the copolymerizable crosslinking agent (B) is (A),
Usually 0 for the total weight of (B), (C) and (D)
.. 0.01-10%, preferably 0.1-5%. If the content of the copolymerizable crosslinking agent is less than 0.01%, the resulting resin will have a low gel strength when absorbed with an alkaline electrolyte and will become sol-like.
Shows stringability. Furthermore, the dispersion stability of the cathode active material is also poor.

一方10重量%を越えると逆にゲル強度が過大となり増
粘性が低下する。
On the other hand, if it exceeds 10% by weight, the gel strength will be too high and the viscosity will decrease.

また必要により併用される非イオン性ビニル単量体(D
)の量は(A)、(B)、(C)および(D)の合計重
量に基づいて通常30%以下、好ましくは10%以下で
ある。
In addition, nonionic vinyl monomer (D
) is usually 30% or less, preferably 10% or less, based on the total weight of (A), (B), (C) and (D).

スルホン基を有するビニル単fflft(A)、共重合
性架橋剤(U3)および必要により併用されるカルボキ
シル基を有するビニル単量体(C)および/または非イ
オン性ビニル単量体(D)を重合する方法は従来から知
られている方法でよく、たとえばこれらの水溶液または
水分散液をラジカル重合開始剤を用いて重合する方法、
有機溶媒を使用した逆相懸濁重合による方法および放射
線、電子線、紫外線などを照射する通常の方法などが挙
げられる。
A vinyl monomer having a sulfonic group (A), a copolymerizable crosslinking agent (U3), and a vinyl monomer having a carboxyl group (C) and/or a nonionic vinyl monomer (D) used together if necessary. The polymerization method may be a conventionally known method, such as a method in which an aqueous solution or dispersion of these is polymerized using a radical polymerization initiator,
Examples include a reverse phase suspension polymerization method using an organic solvent and a conventional method of irradiating with radiation, electron beams, ultraviolet rays, etc.

本発明において、必要によりアルカリ化合物を添加して
酸基を中和し、部分的にアルカリ塩基とすることができ
る。
In the present invention, if necessary, an alkali compound can be added to neutralize the acid groups to partially form an alkali base.

アルカリ化合物としては、アルカリ金属水酸化物(水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなど)
、アルカリ金属炭酸塩(炭酸ナトリウム、重炭酸すトリ
ウムなと)、アミン化合物、アンモニウム化合物よびこ
れらの二種以上が挙げられる。これらのうちで好ましい
ものは、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび重炭
酸ナトリウムである。
Alkali compounds include alkali metal hydroxides (sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, etc.)
, alkali metal carbonates (sodium carbonate, sodium bicarbonate), amine compounds, ammonium compounds, and two or more thereof. Preferred among these are sodium hydroxide, potassium hydroxide and sodium bicarbonate.

中和度は通常スルホン酸基および/またはカルボン酸基
の90モル%以下、好ましくは50〜80モル%である
。スルホン酸基および°/またはカルホン酸基の中和度
が90モル%を越えると得られた樹脂の凹が高くなり人
体の皮膚に対する安全性の点て問題となる。
The degree of neutralization is usually 90 mol% or less, preferably 50 to 80 mol% of the sulfonic acid groups and/or carboxylic acid groups. If the degree of neutralization of the sulfonic acid groups and/or the carbonic acid groups exceeds 90 mol %, the resulting resin will have a high degree of concavity, which poses a safety problem for human skin.

該重合体中の官能基と反応しろる基を少なくとも2個有
する化合物でさらに架橋せしめることにより、より高い
ゲル強度と増粘性を有し、粘度および陰極活物質の安定
性により優れた樹脂を製造することができる。
By further crosslinking with a compound that has at least two groups that react with the functional groups in the polymer, a resin with higher gel strength and thickening properties and superior viscosity and stability of the cathode active material is produced. can do.

この化合物としては、エポキシ基、水酸基、イソシアナ
ート基、第4級アンモニウム基などのスルホン基および
/またはカルボキシル基と反応性の基を少なくとも2個
有する化合物およびイオン架橋を形成し得る多価金属化
合物があげられる。
Examples of such compounds include compounds having at least two groups reactive with sulfonic groups and/or carboxyl groups such as epoxy groups, hydroxyl groups, isocyanate groups, and quaternary ammonium groups, and polyvalent metal compounds capable of forming ionic crosslinks. can be given.

次いて重合体を通常の方法で乾燥、粉砕し、必要により
希望の粒度に調整して本発明におけるゲル化剤とする。
Next, the polymer is dried and pulverized by a conventional method, and if necessary, the particle size is adjusted to a desired size to obtain the gelling agent of the present invention.

該ゲル化剤の形状については特に制限はなく、粉粒状、
フレーク状、繊維状などのいずれの形状であってもよい
。好ましいのは、粒度200ミクロン以下の微粉末状で
ある。
The shape of the gelling agent is not particularly limited, and may be powdery, granular,
It may be in any shape such as flakes or fibers. Preferably, it is in the form of a fine powder with a particle size of 200 microns or less.

本発明のゲル化剤を使用してゲル状陰極を作成し、アル
カリ電池に適用する方法としては、(1)アルカリ電解
液(たとえば30〜40%の水酸化カリウム、水および
必要により酸化亜鉛などから構成される)中にゲル化剤
と粉末状亜鉛を同時または別々に添加して均一なゲル状
物作成し、これを電池内に充填してゲル状陰極とする方
法、(2)あらかじめゲル化剤および粉末状亜鉛を電池
内に添加しておき、その後アルカリ電解液を注入してゲ
ル状陰極とする方法などが挙げられるが、必ずしも上記
方法に限定されず、それぞれの電池に応じた通常の方法
で適用される。
A method for creating a gelled cathode using the gelling agent of the present invention and applying it to an alkaline battery includes (1) an alkaline electrolyte (for example, 30 to 40% potassium hydroxide, water and, if necessary, zinc oxide, etc.); (2) A method in which a gelling agent and powdered zinc are added simultaneously or separately to a gelling agent (composed of Examples of methods include adding a curing agent and powdered zinc into the battery and then injecting an alkaline electrolyte to form a gel cathode. applied in the following manner.

ゲル化剤の添加量は、アルカリ電解液とゲル化剤の合計
重量に対し通常0.5〜10%、好ましくは1〜5%で
ある。添加量が0.5%未満の場合、ゲル状陰極の粘性
が不足し経時的に亜鉛末の沈降が生じるとともに漏液の
危険性がある。加えて内部抵抗の経時変化が大きい。一
方10%を越えた場合、高粘度になりすぎ、気泡の抱き
込みや電池内への充填作業性の低下および内部抵抗の増
加を招く原因となる。
The amount of the gelling agent added is usually 0.5 to 10%, preferably 1 to 5%, based on the total weight of the alkaline electrolyte and the gelling agent. If the amount added is less than 0.5%, the viscosity of the gelled cathode will be insufficient and the zinc dust will settle over time, and there is a risk of leakage. In addition, the internal resistance changes significantly over time. On the other hand, if it exceeds 10%, the viscosity becomes too high, leading to the entrapment of air bubbles, a decrease in the workability of filling into the battery, and an increase in internal resistance.

[実施例コ 以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明
はこれに限定されるものではない。なお実施例中の部は
重量部である。
[Example] The present invention will be further explained below with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto. Note that parts in the examples are parts by weight.

実施例1 アクリル酸60部、2−アクリルアミド−2−メチルプ
ロパンスルホン酸115部、N、 N−メチレンビスア
クリルアミド1部および水525部を開閉可能な密閉容
器に仕込み、窒素雰囲気下て液温を10°Cとした(u
 N10.5%の過硫酸アンモニウム水溶液1部および
0.5%の亜硫酸水素ナトリウム水溶液1部を添加して
重合させたところ発熱とともにゲル状となった。重合開
始から8時間後に密閉反応容器を開き、生成したゲル状
含水架橋重合体を取り出した。このゲル状含水架橋重合
・体を細断したのち、30%水酸化すトリウム水溶液1
38部を加えて中和し、ざらに均一に混練して重合体中
の酸基の約75モル%をすI・リウム塩に変換した。
Example 1 60 parts of acrylic acid, 115 parts of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 1 part of N,N-methylenebisacrylamide, and 525 parts of water were charged into an airtight container that can be opened and closed, and the liquid temperature was lowered under a nitrogen atmosphere. The temperature was set at 10°C (u
When 1 part of a 10.5% N aqueous ammonium persulfate solution and 1 part of a 0.5% sodium bisulfite aqueous solution were added and polymerized, it became gel-like with heat generation. Eight hours after the start of polymerization, the closed reaction vessel was opened, and the produced gel-like hydrous crosslinked polymer was taken out. After cutting this gel-like water-containing cross-linked polymer into pieces, a 30% thorium hydroxide aqueous solution 1
38 parts of the polymer was added to neutralize the mixture, and the mixture was roughly and uniformly kneaded to convert about 75 mol % of the acid groups in the polymer into lithium salt.

この中和されたゲルを150℃に加熱されたドラムドラ
イヤーで乾燥した後、100メツシユ以下の粒度に粉砕
して本発明のゲル化剤(a)を得た。
This neutralized gel was dried with a drum dryer heated to 150° C., and then ground to a particle size of 100 mesh or less to obtain the gelling agent (a) of the present invention.

実施例2 実施例1において、2−アクリルアミド−2−メチルプ
ロパンスルホン酸115部に代えてメタクリル酸スルホ
プロピル116部を使用する以外は全く同様の方法で本
発明のゲル化剤(b)を得た。
Example 2 The gelling agent (b) of the present invention was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that 116 parts of sulfopropyl methacrylate was used in place of 115 parts of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid. Ta.

実施例3 実施例1において、アクリル160部、2−アクリルア
ミド−2−メチルプロパンスルホン酸115部、N。
Example 3 In Example 1, 160 parts of acrylic, 115 parts of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, N.

N−メチレンビスアクリルアミド1部および水525部
に代えてアクリル酸30部、2−アクリルアミド−2−
メチルプロパンスルホン酸201部、テトラアリロキシ
エタン0.8部および水693部を使用する以外は全く
同様の方法で本発明のゲル化剤(c)を得た。
30 parts of acrylic acid, 2-acrylamide-2- in place of 1 part of N-methylenebisacrylamide and 525 parts of water
A gelling agent (c) of the present invention was obtained in exactly the same manner except that 201 parts of methylpropanesulfonic acid, 0.8 parts of tetraallyloxyethane and 693 parts of water were used.

実施例4 実施例3において、アクリル酸30部、2−アクリルア
ミド−2−メ、チルプロパンスルホンM2O1部および
水693部に代えて2−アクリルアミド−2−メチルプ
ロパンスルホン酸287部および水860部を使用する
以外は全く同様の方法で本発明のゲル化剤(d)を得た
Example 4 In Example 3, 287 parts of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and 860 parts of water were used in place of 30 parts of acrylic acid, 2-acrylamido-2-methyl, 1 part of methylpropanesulfone M2O, and 693 parts of water. The gelling agent (d) of the present invention was obtained in exactly the same manner except for using the same method.

〈評価方法〉 実施例1〜4で得たゲル化剤(a)、(b)、(c)ま
たは(d)の第1表に示す量を40%水酸化カリウム水
溶液に添加し混合して11り8のゲル状電解液を調製し
、更にこのゲル状電解液に亜鉛粉末(平均粒径200ミ
クロン)1に8を加えて攪拌・均一混合してゲル状物を
得た。このゲル状物を円筒容器(高さ1001Illl
I、直径50+nn+)内に密封して常温で肋月間保存
し、亜鉛粉末の沈降高さを測定した。
<Evaluation method> The amounts of the gelling agents (a), (b), (c) or (d) obtained in Examples 1 to 4 shown in Table 1 were added to a 40% potassium hydroxide aqueous solution and mixed. A gel electrolyte solution of 11 and 8 was prepared, and 1 part 8 of zinc powder (average particle size 200 microns) was added to this gel electrolyte solution, and the mixture was stirred and mixed uniformly to obtain a gel material. This gel-like substance is stored in a cylindrical container (height 1001Illll).
I, diameter 50+nn+) was sealed and stored at room temperature for a month, and the settling height of the zinc powder was measured.

上記と同じゲル状物をアルカリマンガン電池のセパレー
ター内の中空部に充填して電池を組立て、直後および常
温で2力月間保存した後の電池の内部抵抗値(20°C
て測定)を測定した。これらの結果を第1表に示す。
Immediately after assembling a battery by filling the same gel-like substance as above into the hollow space in the separator of an alkaline manganese battery and after storing it at room temperature for 2 months (20°C
) was measured. These results are shown in Table 1.

なお比較として、ゲル化剤としてカル本キシメチルセル
ロース(第一工業製薬01)製、ファインガムIIES
S)を使用した場合、ポリアクリル酸ナトリウム(東亜
合成側製、アロンA−20P)を使用した場合および架
橋ポリアクリル酸ナトリウム系吸水性樹脂(製鉄化学工
業((田製、アクアキープl0SH)を使用した場合の
評価結果を実施例5〜7として第1表に併記した。
For comparison, as a gelling agent, Calbonxymethylcellulose (Daiichi Kogyo Seiyaku 01) and Fine Gum IIES were used.
S), when using sodium polyacrylate (manufactured by Toagosei Co., Ltd., Aron A-20P), and when using cross-linked sodium polyacrylate-based water absorbent resin (Steel Chemical Industry Co., Ltd. (manufactured by Toagosei Co., Ltd., Aqua Keep 10SH)). The evaluation results when used are also listed in Table 1 as Examples 5 to 7.

[発明の効果コ 本発明のアルカリ電池のゲル状陰極用ゲル化剤を使用す
ることにより、次のような効果を奏する。
[Effects of the Invention] By using the gelling agent for the gelled cathode of an alkaline battery of the present invention, the following effects are achieved.

(1)少量の添加で良好な増粘性とゲルの経時安定性を
有する。
(1) It has good thickening properties and gel stability over time even when added in small amounts.

従来のカルボキシル基からなる水溶性樹脂または架橋型
水膨潤性樹脂は弱解離性高分子電解質であるため、水酸
化カリウムなどを多量に含有したアルカリ電解液中での
増粘性に乏しく、且つ亜鉛などの多価金属イオンが存在
すればイオン架(后により樹脂の不溶化が進行して更に
増粘性が低下する。したがってゲルの経時安定性に劣る
Conventional water-soluble resins or cross-linked water-swellable resins consisting of carboxyl groups are weakly dissociable polymer electrolytes, so they have poor viscosity in alkaline electrolytes containing large amounts of potassium hydroxide, etc. If polyvalent metal ions exist, the insolubilization of the resin will proceed due to ionic crosslinking, further reducing the viscosity increasing property.Therefore, the stability of the gel over time will be poor.

しかるに本発明におけるスルポン基を有する吸水性樹脂
は強解離性高分子電解質であることからアルカリ電解液
中での増粘性か高く、且つ多洒企屈イオンが存在しても
増粘性の低下か少なく、ゲルの経時安定性に優れる。
However, since the water-absorbing resin having a sulfone group in the present invention is a strongly dissociable polymer electrolyte, it has a high viscosity increase in an alkaline electrolyte, and even in the presence of polyvalent ions, the viscosity decreases only slightly. , excellent gel stability over time.

(2)粉末状陰極活物質(たとえば亜鉛粉末)の良好な
分散状態を長期間にわたって1呆持し・うる。
(2) A good dispersion state of the powdered cathode active material (for example, zinc powder) can be maintained for a long period of time.

上記のように、本発明のゲル化剤は陰極活物質を含有し
たアルカリ電解液に対する増粘性が高く、且つゲルの経
時安定性にも優れることから、比重の大きな粉末状陰極
活物質の経時的な沈降が少ない。したがって長期間にわ
たり安定した電池特性を示し、長寿命の電池が得られる
As mentioned above, the gelling agent of the present invention has a high viscosity increasing property for an alkaline electrolyte containing a cathode active material, and also has excellent gel stability over time. There is little sedimentation. Therefore, a battery with stable battery characteristics over a long period of time and a long life can be obtained.

(3)ゲル状陰極状態て曳糸性がない。(3) There is no stringiness in the gel-like cathode state.

本発明のゲル化剤は架橋構造を有していることがら曳糸
性を示さない。したがって電池内への充填作業性が良好
である。
Since the gelling agent of the present invention has a crosslinked structure, it does not exhibit stringiness. Therefore, the workability of filling the battery into the battery is good.

(4)粘度の温度による変化が少ない。(4) Little change in viscosity due to temperature.

本発明のゲル化剤は架橋構造を有していることから、非
架橋型のカルボキシメチルセルロースやポリアクリル酸
ナトリウムのような水溶性樹脂に比べて粘度の温度によ
る変化が少ない。したがって巾広い温度環境において安
定した電池特性を発揮する。
Since the gelling agent of the present invention has a crosslinked structure, its viscosity changes less with temperature than non-crosslinked water-soluble resins such as carboxymethyl cellulose and sodium polyacrylate. Therefore, it exhibits stable battery characteristics in a wide range of temperature environments.

(5)本発明のゲル化剤はアルカリ電解液を強力に長時
間保持するため、乾燥による抵抗増が少ない。
(5) Since the gelling agent of the present invention strongly retains the alkaline electrolyte for a long time, there is little increase in resistance due to drying.

(6)内部抵抗が小さく、且つその経時変化も少ない。(6) Internal resistance is small and its change over time is also small.

(7)長期間保存しても漏液がない。(7) No leakage even after long-term storage.

以上の効果を奏することから本発明のゲル状陰極用ゲル
化剤は、筒型アルカリマンガン電池のみならず、ボタン
型のアルカリマンガン電池や酸化銀電池、水銀電池、ニ
ッケル電池など、ゲル化剤を必要とする他の一次および
二次アルカリ電池にも適用することができる。
Because of the above effects, the gelling agent for gelled cathodes of the present invention can be used not only for cylindrical alkaline manganese batteries, but also for button-shaped alkaline manganese batteries, silver oxide batteries, mercury batteries, nickel batteries, etc. It can also be applied to other primary and secondary alkaline batteries as required.

1−ニニニニ11-nininini 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、スルホン基を有する吸水性樹脂からなるアルカリ電
池のゲル状陰極用ゲル化剤。 2、該スルホン基を有する吸水性樹脂が、スルホン基を
有するビニル単量体(A)、共重合性架橋剤(B)、お
よび必要によりその他のアニオン性ビニル単量体(C)
および/または非イオン性ビニル単量体(D)を重合し
てなり、アルカリ化合物で中和または部分中和されてい
てもよい吸水性樹脂である請求項1記載のゲル化剤。 3、該スルホン基を有するビニル単量体(A)の含有量
が、(A)、(B)、(C)および(D)の合計重量に
対し30%以上である請求項1または2記載のゲル化剤
[Scope of Claims] 1. A gelling agent for a gelled cathode of an alkaline battery, which is made of a water-absorbing resin having a sulfone group. 2. The water absorbent resin having a sulfone group contains a vinyl monomer (A) having a sulfone group, a copolymerizable crosslinking agent (B), and, if necessary, other anionic vinyl monomers (C).
The gelling agent according to claim 1, which is a water-absorbing resin obtained by polymerizing and/or a nonionic vinyl monomer (D) and which may be neutralized or partially neutralized with an alkali compound. 3. The content of the vinyl monomer (A) having a sulfone group is 30% or more based on the total weight of (A), (B), (C) and (D). gelling agent.
JP63054585A 1988-03-08 1988-03-08 Gelling agent for gelled cathode of alkaline battery Expired - Lifetime JP2640354B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63054585A JP2640354B2 (en) 1988-03-08 1988-03-08 Gelling agent for gelled cathode of alkaline battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63054585A JP2640354B2 (en) 1988-03-08 1988-03-08 Gelling agent for gelled cathode of alkaline battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01231272A true JPH01231272A (en) 1989-09-14
JP2640354B2 JP2640354B2 (en) 1997-08-13

Family

ID=12974786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63054585A Expired - Lifetime JP2640354B2 (en) 1988-03-08 1988-03-08 Gelling agent for gelled cathode of alkaline battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2640354B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6872489B2 (en) 2002-02-27 2005-03-29 Rovcal, Inc. Alkaline cell with gassing inhibitors
JP2006114422A (en) * 2004-10-18 2006-04-27 Fdk Energy Co Ltd Positive electrode mixture of alkaline battery, and alkaline battery
US7226696B2 (en) 2002-02-27 2007-06-05 Rayovac Corporation Alkaline cell with performance enhancing additives

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6872489B2 (en) 2002-02-27 2005-03-29 Rovcal, Inc. Alkaline cell with gassing inhibitors
US7169504B2 (en) 2002-02-27 2007-01-30 Rovcal, Inc. Alkaline cell with performance enhancing additives
US7226696B2 (en) 2002-02-27 2007-06-05 Rayovac Corporation Alkaline cell with performance enhancing additives
US7749654B2 (en) 2002-02-27 2010-07-06 Rovcal, Inc. Alkaline cell with performance enhancing additives
US8691439B2 (en) 2002-02-27 2014-04-08 Spectrum Brands, Inc. Alkaline cell with performance enhancing additives
JP2006114422A (en) * 2004-10-18 2006-04-27 Fdk Energy Co Ltd Positive electrode mixture of alkaline battery, and alkaline battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP2640354B2 (en) 1997-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6130304A (en) Water-absorbent or water-retention material and production method thereof
JPH0841136A (en) Water-swelling hydrophilic polymer
US5686204A (en) Gelling agent for alkaline electrochemical cells
JP2002513059A (en) Mechanically stable hydrogel
JPH0828216B2 (en) Gelling agent for gel cathode of alkaline battery
JP4083482B2 (en) Gelling agent for alkaline battery and alkaline battery
CA2766251A1 (en) Gelling agent for an electrolyte solution for an alkaline battery
JP3207785B2 (en) Water absorption or water retention agent
JPH01231272A (en) Gelatinizer for gel-state anode for alkaline battery
JP3343459B2 (en) Thickener for the production process of electrode paste for alkaline storage batteries
JP2001220415A (en) Method for producing water absorbing resin
JP2711880B2 (en) Electrolyte gelling agent for dry batteries and gel electrolyte
JP2008034379A (en) Thickener for alkaline battery, and alkaline battery
JPH10101886A (en) Gel-like composition and battery
WO1997048487A1 (en) Liquid-absorbing resin, process for the preparation thereof, and gel composition
JPH01235155A (en) Separator for storage battery
JPH02135263A (en) Water absorbing gel composition having excellent light resistance and heat resistance
JP3323419B2 (en) Water absorbing or water retaining agent and method for producing the same
JPWO2010050116A1 (en) Thickener for alkaline battery and alkaline battery
JPH10101745A (en) Liquid-absorbing resin and its production
JP2592567B2 (en) Water swellable rubber
JPH01144408A (en) Production of water-absorbing resin
JP2720051B2 (en) Absorbent for high concentration inorganic salt aqueous solution
JP2611795B2 (en) Electrically responsive material
JPH0445850A (en) Salt-resistant water absorbent