JPH02216761A - 亜鉛アルカリ電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は環境問題に対応し、無水銀化、あるいは極低水
銀化された亜鉛アルカリ電池の負極部の構成に関する。

従来の技術 環境問題において、亜鉛アルカリ電池が含む水銀量の低
減が望まれ、究極として無水銀化が求められている。水
銀は亜鉛アルカリ電池の負極部の亜鉛粉末に合金として
添加されて用いられて、色色な作用を行なっている。ま
ず第一に亜鉛粉末表面での水の分解作用による水素ガス
発生を抑制することで電池の耐漏液性を高める。また、
亜分アルカリ電池の負極は電解質高分子（いわゆるゲル
化剤）によってゲル化された電解液中に亜鉛粉末が分散
された構造（いわゆるゲル負極）となっているが、水銀
は亜鉛粉末同士の接触性をよくすることで、負極の放電
特性を改善する働きなどを行なっている。

無水銀化は、上記のような水銀の役割を他の材料で補う
アプローチでなされるわけである。まず水素ガス発生の
抑制は、耐食性亜鉛合金の開発、および防食剤の開発で
行なわれ、亜鉛粉末同士の接触性は電子伝導材の添加お
よびゲル化剤の改良が行なわなければならない。

ここでゲル化剤の改良に着目する。ゲル化剤を使用した
ゲル負極は電池の性能において、反応表面積を多く取れ
るため都合がよく、また、電池の製造においても負極が
液状で取扱うことができ都合がよい。

発明が解決しようとする課題 従来、ゲル化剤としてカポキシメチルセルロースのＮＩ
Ｌ塩　（化上、ＣＭＣと記す）や線状のポリアクリル酸
のＮａ塩　、〃ガムなどが用いられている。これらを単
独で用いて無水銀の亜鉛アルカリ電池を構成すると放電
特性が非常に悪くなる。たとえば１Ω連続放電における
放電電圧のふらつき現象が起ったり、電池を床に落した
後短絡電流を測定するいわゆる落下試験において短絡電
流がとれなくなる。

本発明は、亜鉛アルカリ電池の負極での水銀の低減に伴
ない、落下試験において短絡電流が低下する現象を解消
しようとするものである。

課題を解決するだめの手段 本発明はゲル化剤として、主に重合度３０００以上の直
鎖分子を架橋してなる高重合度架橋型ポリアクリル酸の
アルカリ金属塩と、主に重合度２０００以下の直鎖分子
を架橋してなる低分子架橋型ポリアクリル酸のアルカリ
金属塩とを適正量混合してゲル電解液を調整し、このゲ
ル電解液に対し重量比で１．９〜２．２の亜鉛粉を混合
してできたゲル負極を用いて亜鉛アルカリ電池を構成す
ることを特徴としている。

作用 低水銀に伴なう、落下試験における不良の発生は落下衝
撃時に、水銀がないか又は少ないため、ゲル負極中の亜
鉛粉の個々の粒子がランダムに移動し、電子伝導のネッ
トワークが破壊されたまま回復しないために起こると考
えられる。高重合度架橋型ポリアクリル酸のＮＩＬ塩は
直鎖状のそれと異なり、乾燥時の粉末の形状を保ちつつ
電解液を取込んで造粘作用を起こすため、架橋型の高分
子の特徴であるゴム弾性をゲル負極の状態でも保持し、
衝撃によシ移動した亜鉛粉を元の位置へもどす効果を有
すると思われる。しかし、単独の使用では実際、耐落下
衝撃性は向上しない。そこへ重合度の低い低分子架橋型
ポリアク＋７　Ａ／酸のアルカリ金属塩を同時に使用す
ると、特性が改善することを見出した。これは高重合度
架橋型ポリアクリル酸のアルカリ金属塩の膨潤した粒子
の間に、造粘効果を受けない電解液が存在し、亜鉛粒子
がその間をすべるように移動が可能であるのに対し、低
分子架橋型のゲル化剤がその間にある電解液をゲル化し
、高重合度架橋型のゲル化剤の特徴を活かす効果を出す
ためと考えられる。

さらに、ゲル電解液に対する亜鉛粉の配合比を従来の水
銀を多めに使用していた１、８０程度よりも多くするこ
とにより亜鉛粒子同士および亜鉛粉と集電子との間の接
触確率を高くすることにより、ゲル化剤の効果と相乗的
に耐落下衝撃性を改善でき、従来水銀量の電池と遜色の
ないものになると思われる。

実施例 次に本発明の実施例を図面とともに説明をする。

第１図に示すように正極ケース１内に二酸化マンガンと
黒鉛からなる正極合剤２を予め円筒状に成型して設置し
、その中央にカップ状セパレータ３を挿入したのち、ゲ
ル負極４をセパレータカップ内に注入する。その後ガス
ケット６を伴った負極集電子６をゲル負極４の中央部に
差し込み素電池を形成する。７は正極端子、８は負極端
子、９は絶縁チューブ、１０は外装缶である。

上記ゲル負極の電解液に対する高重合度架橋型ポリアク
ＩＪ　／ｌ／酸のＮ＆塩の濃度、および低分子架橋型ポ
リアクリル酸のＮＩＬ塩の濃度とともに亜鉛粉（ここで
用いた亜鉛はｐｂとＺｎをそれぞれｓｏｏｐｐｍ　　含
有し、無汞化のものである）のゲ）Ｖ電解液に対する比
率を変化させたゲル負極を用いた単玉型アルカリマンガ
ン電池で落下衝撃試験を行なった。表１は１ｍの高さか
ら落下後、短絡電流を測定することを６回繰り返したと
きの電流不良の有無を示している。表中○は６回落下し
ても短絡電流が初度の７５％以上を保つことを、×は落
下６回以内にそれ以下になったことを示し、◇はゲル負
極の粘度が高く、負極の注入ができず、電池を構成でき
なかったことを示している。表２は氷化率０．２　％の
亜鉛粉を用いた単玉型アルカリマンガン電池について落
下衝撃試験を行なった結果を示している。

（以下余白） 表 表 表１２表２より無水銀および極低水銀でも、ゲル化剤に
高重合度架橋型ポリアクリル酸のアルカリ金属塩を電解
液に対し２．５〜４．Ｏｆｔ％、低分子架橋型ポリアク
ＩＪ　）し酸のアルカリ金属塩を１．５〜３、Ｏｆｔ％
混合し、亜鉛のゲ／Ｉ／電解液に対する混合比率を重量
比で１．９〜２．２にすることにより、耐落下衝撃性が
改善された電池の構成が可能であることがわかる。

発明の効果 本発明により、耐落下衝撃性の優れた、無公害の亜鉛ア
ルカリ電池を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における電池の半断面図である
。 １・・・・・・正極ケース、２・・・・・・正極合剤、
３・・・・・・セパレーター、４・・・・・・ゲル負極
、６・・・・・・ガスケット、６・・・・・・集電子、
了・・・・・・正極端子板、８・・・・・・負極端子板
、９・・・・・・ハロンチューブ、１ｏ・山・・外装缶
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水銀含有量が０．２％重量以下の亜鉛を用い、ゲ
   ル化剤として、重合度３０００以上の直鎖分子を架橋し
   てなる高重合度架橋型ポリアクリル酸のアルカリ金属塩
   を電解液に対し２．５〜４．０ｗｔ％、重合度２０００
   以下の直鎖分子を架橋してなる低分子架橋型ポリアクリ
   ル酸のアルカリ金属塩を１．５〜３．０ｗｔ％混合して
   使用することを特徴とする亜鉛アルカリ電池。
2. （２）ゲル負極において、ゲル電解液に対する亜鉛粉の
   配合比を重量比で１．９〜２．２としたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の亜鉛アルカリ電池。