JPH02267863A

JPH02267863A - 亜鉛アルカリ電池

Info

Publication number: JPH02267863A
Application number: JP1088829A
Authority: JP
Inventors: Akira Miura; 三浦　晃; Akira Ota; 璋太田; Seiji Toge; 峠　成二; Yoshiaki Nitta; 芳明新田; Koji Yoshizawa; 浩司芳澤; Sachiko Suetsugu; 末次　佐知子
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-04-07
Filing date: 1989-04-07
Publication date: 1990-11-01
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: JP2775829B2

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】竜業上の利用分野本発明ｌｄ環境問題に対応し、無水銀、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。

従来の技術環境間萌において、亜鉛アルカリ電池が含有する水銀量
の低減が望まれ、究極として無水銀量化が求められてい
る。水銀は亜鉛アルカリ電池の負極部の亜鉛粉末に合金
として添加され種々の作用を行っている。まず水銀は亜
鉛粉木表面での水の分解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、亜鉛アルカリ電
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を行
っている。

無水銀化は、上記のような水銀の役割を也の材料で補な
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
で行われ、亜鉛粉同士の接触性は電子伝導材の添加、゛
ゲル負極中のＺｎ量の増加およびゲル化剤の改良が行わ
れる。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１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
負極を液状で取り扱うことができ生産性が高い。

発明が解決しようとする課題従来、ゲル化剤としてカルボキシメチルセルロースのＮ
ａ塩（以下、ＣＭＧと記す）や直鎖型のポリアクリル酸
のＮａ塩、グアーガムなどが用いられている。これらを
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
流がとれなくなるような異常を来たす。

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。

課題を解決するための手段本発明’−ｔゲル化剤として塊状重合により合成した高
重合度架橋型ポリアクリル酸のアルカリ金属塩粉末で、
その６０重量％以上が扮木径（Ｊ１ｆｆｌｌ１１以上で
あるように粒度を調整されたものを用いて亜鉛アルカリ
金属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食における不良の発生は次のよう
に考えられる。

水銀の低減化によりゲル負極中の亜鉛同士の接触性が低
下し、それが原因で電池の内部抵抗を高め、本質的に短
絡電流を低下させる。また、従来の直鎖型ポリアクリル
酸のアルカリ金属塩のような電解質高分子が電解液中へ
溶けだして造粘効果を示すゲル化剤を用いた場合、落下
衝撃時にゲル負極中の亜鉛粒子がそれぞれランダムに移
動し、電子伝導のネットワークが破壊されたまま回復が
起こりにくくなっているため、落下試験において短絡電
流値が異常に低下してしまう。

高重合度架橋型ポリアクリル酸のアルカリ金属塩は、直
鎖型のそれと異なり、乾燥時の粉末の形状を保ちつつ電
解液をを込んで造粘作用を起すため架橋型の電解質高分
子の特徴であるゴム弾性をゲル負甑の状態でも保持し衝
撃により移動する亜鉛粒子を元の位置へもどす作用が期
待される。しかし、通常用いられる０、１ｍｌ１１以下
の粒子径よりなる高重合度架橋型ポリアクリル酸のＮａ
塩の粉末を用いても、実際、耐落下＃撃性は向上しない
。これは高重合度架橋型の電解質高分子のゴム弾性をゲ
ル負極中で発揮させるには粒子径が小さすぎる。

つまり負極に用いられる亜鉛粒子の径は０．０５〜０．
５ｆｆ１ｍの範囲にあり、亜鉛粒子より小さいゲル化剤
粒子が多い場合、ゲル化剤自身の位置の自由度が高くゴ
ム弾性を発揮する以前に＃撃時、重い亜鉛の移動をゆる
してしまうためと思われる。そこでゲル負極中において
高重合度架橋型の電解質高分子の性質を発揮させるには
、それらの粒子径が電解液を吸収して膨潤した時点で、
亜鉛粒子の径と同等かそれ以上の径を有する必要がある
。

また、ゲル負極中のゲル化剤濃度を低くすると、造粘効
果を受けない電解液が存在するようになり、この場合、
亜鉛粒子がその中を移動するため耐衝撃性は低下する。

これに対しては、電解液に溶解して造粘作用を起こすゲ
ル化剤の併用も効果的と思われる。

実施例ゲル負極中の高重合度架橋型ポリアクリル酸のＮａ塩の
粒度、また電解液に対するその濃度を変化させ、さらに
補助的なゲル化剤の併用を行い１本発明の効果を実施例
を用いて説明する。

第４図は本発明による単玉型アルカリマンガン乾電池で
その構成は次のとおりである。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を予め円筒状に成形
して設置し、その中央にカップ状セパレーター３を挿入
した後、本発明の特徴であるゲル化剤を用いたゲル負＋
１ｉｉ４をセパレーター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
に差し込み形成する。７は正極端子板、８は負極端子板
。

９は絶縁チューブ、１ｏは外装缶である。

また、落下衝撃試食は電池を１ｍの高さから木製の床に
対し落下後、短絡電流（１秒間、短絡通電し、短絡のＯ
ｊ秒後の電流値）を測定を６回操り返し、当初の短絡電
流値の７６％を保つかどうかで良、不良の判定を行った
。

表１は無水化の亜鉛合金粉（ここで用いた亜鉛合金はＩ
ｎ　、　Ｐｂ　、ムｌをｓ　ｏ　ｏ　ｐｐｍ　づつ含有
している）のゲ／Ｉ／電解液に対する比を２．１に固定
し、本発明のゲル化剤において電解液に対する濃度と、
ゲル化剤の粒度（粒子径０．１ｆｆｌｌｌ＋以との粒子
がしめる重量比率で示す）を変化させて作ったアルカリ
マンガン電池に対し、落下衝撃試験を行った結果を示し
ている。表中○は試験で良好であったこと。

×は不良が発生したこと、また◇はゲル負極の粘度が高
く、電池の構改が困維であったことを示している。表２
は表１での条件に加え補助的にＣＭＧを電解液に対し１
重量％併用した条件下で耐落下衝撃性を評価した結果を
示している。

（以下余白）表１９表２より無氷化でも、ｏ、ｉｍｍ以上の粒子をも
った粒子が６０重量％以上しめる高重合度僑型ポリアク
リル酸のアルカリ金属塩の粉末をル化剤として用いるこ
とにより耐落下衝撃性が善されることがわかる。また、
ＣＭＣを複合的使用することで高重合度架橋型ポリアク
リル酸アルカリ金属塩の使用可能粒度範囲は拡大すると
かわかる。

前記の実施例では無氷化亜鉛を用いたが、０．２世％水
化し次亜鉛粉を用いた実験を同様に行な、同様な結果が
得られた。また直鎖型ボリアクル酸のアルカリ金属塩を
複合使用してもＣＭＣ同様であった。

発明の効果本発明により、耐落下衝撃性の優れｆｃ４Ｆ＠公害の鉛
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４図は本発明の実施例における電池の半断面である。１・・・・・・正電ケース、２・・・・・・正極合剤、
３・・・・・−セパレータ−１４・・・・・・ゲル負極
、６・・・・・ガスケット、６・・・・・・集電子、７
・・・・・・正極端子板、８・・・・・・負極端子板、
９・・・・・・ハロンチューブ、１ｏ・・・・・・外装
缶。代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第４
図１−一正不３合炉１３−−−セへ′し一ダ４−−−ゲ；Ｌ貞不ぺ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水銀含有量が０．２重量％以下の亜鉛粉末をアル
カリ電解液に分散させたゲル負極のゲル化剤粉末として
、総量の６０重量％以上が粒子径０．１ｍｍ以上である
塊状重合により合成した高重合度架橋型ポリアクリル酸
のアルカリ金属塩粉末を用いることを特徴とする亜鉛ア
ルカリ電池。
（２）ゲル化剤として直鎖型ポリアクリル酸のアルカリ
金属塩およびカルボキシメチルセルロースのアルカリ金
属塩を併用した特許請求の範囲第４項記載の亜鉛アルカ
リ電池。