JPH04328261A - アルカリ電池 - Google Patents
アルカリ電池Info
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- JPH04328261A JPH04328261A JP12292091A JP12292091A JPH04328261A JP H04328261 A JPH04328261 A JP H04328261A JP 12292091 A JP12292091 A JP 12292091A JP 12292091 A JP12292091 A JP 12292091A JP H04328261 A JPH04328261 A JP H04328261A
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Classifications
-
- Y02E60/12—
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集電体を改良すること
により低水銀ないし無水銀化による電池性能の低下を防
止したアルカリ電池に関する。
により低水銀ないし無水銀化による電池性能の低下を防
止したアルカリ電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルカリ電池の負極に用いられる亜鉛、
またはその合金粉末の耐蝕性を上げるために、従来では
少量の水銀で汞化していた。しかしながら、水銀は有害
物質のため、現在ではその量を低減ないしは無水銀化を
図る試みが種々行われており、このための技術の一種と
して、亜鉛に鉛やアルミニウムなどの金属を微量添加し
て合金化する技術が提供されている。
またはその合金粉末の耐蝕性を上げるために、従来では
少量の水銀で汞化していた。しかしながら、水銀は有害
物質のため、現在ではその量を低減ないしは無水銀化を
図る試みが種々行われており、このための技術の一種と
して、亜鉛に鉛やアルミニウムなどの金属を微量添加し
て合金化する技術が提供されている。
【０００３】一方、アルカリ電池の集電体としては、従
来から機械的加工性が良好なこと、負極汞化亜鉛との親
和性の観点から黄銅が比較的多く採用されている。黄銅
製の集電体と汞化亜鉛合金粉末との組合わせでは、亜鉛
合金粉末中に含まれる水銀の一部が集電体の表面を汞化
し、これが負極と集電体の電気的接触を良好に保つ役割
を果たしてきた。
来から機械的加工性が良好なこと、負極汞化亜鉛との親
和性の観点から黄銅が比較的多く採用されている。黄銅
製の集電体と汞化亜鉛合金粉末との組合わせでは、亜鉛
合金粉末中に含まれる水銀の一部が集電体の表面を汞化
し、これが負極と集電体の電気的接触を良好に保つ役割
を果たしてきた。
【０００４】しかし、前述のように負極の低水銀化、ま
たは無水銀化を達成した場合には、負極中に余剰水銀が
存在しないため、従来のような形では負極と集電体の電
気的な接触が良好に保てず、集電体の影響による負極の
腐蝕が顕著となり、従来の水銀含有電池に比較して大幅
に電池性能が低下する問題があった。
たは無水銀化を達成した場合には、負極中に余剰水銀が
存在しないため、従来のような形では負極と集電体の電
気的な接触が良好に保てず、集電体の影響による負極の
腐蝕が顕著となり、従来の水銀含有電池に比較して大幅
に電池性能が低下する問題があった。
【０００５】この新たな問題の対処としては、従来では
、例えば特開平１−３０７１６０号公報，同２−５０５
８６号公報（国際分類：Ｈ０１Ｍ ４／６６）に示す
ように負極集電体を構成する黄銅棒の表面に亜鉛合金を
被覆したり、鉛，ビスマス，錫などで被覆する方法や、
特開昭６１−９３５５８号，同６３−３７５６７号報（
国際分類：Ｈ０１Ｍ ４／６６）に示すように集電体
自体を亜鉛単体あるいは亜鉛を主体とする合金で構成す
る方法が提案されているが、次の問題点があった。
、例えば特開平１−３０７１６０号公報，同２−５０５
８６号公報（国際分類：Ｈ０１Ｍ ４／６６）に示す
ように負極集電体を構成する黄銅棒の表面に亜鉛合金を
被覆したり、鉛，ビスマス，錫などで被覆する方法や、
特開昭６１−９３５５８号，同６３−３７５６７号報（
国際分類：Ｈ０１Ｍ ４／６６）に示すように集電体
自体を亜鉛単体あるいは亜鉛を主体とする合金で構成す
る方法が提案されているが、次の問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、前者の被覆
方法は、具体的には黄銅製材料を集電体に加工後、メッ
キにより表面を被覆する方法が取られているが、ピンホ
ールなどの構造的な欠陥を生じ易くなる上に、工数もか
かるためコスト面で不利になる。また、亜鉛単体または
亜鉛を主体とした合金は、脆性が高いため、これにより
集電体を製造する場合、プレス成形性や電池組立時にお
ける強度の面で不利であり、実用性に乏しいという問題
があった。
方法は、具体的には黄銅製材料を集電体に加工後、メッ
キにより表面を被覆する方法が取られているが、ピンホ
ールなどの構造的な欠陥を生じ易くなる上に、工数もか
かるためコスト面で不利になる。また、亜鉛単体または
亜鉛を主体とした合金は、脆性が高いため、これにより
集電体を製造する場合、プレス成形性や電池組立時にお
ける強度の面で不利であり、実用性に乏しいという問題
があった。
【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、耐蝕
性の向上とともに、集電体のプレス成形性や電池組立時
における強度を改善したアルカリ電池を提供することに
ある。
てなされたものであり、その目的とするところは、耐蝕
性の向上とともに、集電体のプレス成形性や電池組立時
における強度を改善したアルカリ電池を提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明は、負極に低汞化ないしは無汞化の亜鉛、また
はその合金粉末を用いたアルカリ電池において、前記負
極の集電体は、黄銅を主体として鉛および／または、錫
を含む合金からなることを特徴とする。この場合、前記
鉛は黄銅中に０．０５〜５．０重量％含まれていること
が望ましい。さらに前記錫は黄銅中に０．０５〜４．０
重量％含まれていることが望ましい。この数値限定理由
は以下の通りである。
、本発明は、負極に低汞化ないしは無汞化の亜鉛、また
はその合金粉末を用いたアルカリ電池において、前記負
極の集電体は、黄銅を主体として鉛および／または、錫
を含む合金からなることを特徴とする。この場合、前記
鉛は黄銅中に０．０５〜５．０重量％含まれていること
が望ましい。さらに前記錫は黄銅中に０．０５〜４．０
重量％含まれていることが望ましい。この数値限定理由
は以下の通りである。
【０００９】すなわち、鉛の場合、下限値である０．０
５重量％を下回る含有量であると防蝕効果がなく耐蝕性
を達成できない。逆に上限値である５．０重量％を越え
て含有されると、脆性が高くなり、本発明のもう一つの
目的である成形性，組立性を満足できない。
５重量％を下回る含有量であると防蝕効果がなく耐蝕性
を達成できない。逆に上限値である５．０重量％を越え
て含有されると、脆性が高くなり、本発明のもう一つの
目的である成形性，組立性を満足できない。
【００１０】錫の場合も前記と同様に、下限値である０
．０５重量％を下回る含有量であると防蝕効果がなく耐
蝕性を達成できない。逆に上限値である４．０重量％を
越えて含有されると、脆性が高くなり、本発明のもう一
つの目的である成形性，組立性を満足できない。
．０５重量％を下回る含有量であると防蝕効果がなく耐
蝕性を達成できない。逆に上限値である４．０重量％を
越えて含有されると、脆性が高くなり、本発明のもう一
つの目的である成形性，組立性を満足できない。
【００１１】さらに、前記鉛および錫は単独で黄銅中に
含有させることも出来るが、両者を適度な組成比で混合
して含有させることもできる。この場合の配合比は両金
属の限定数値を越えない範囲の数値で含有させることが
できる。
含有させることも出来るが、両者を適度な組成比で混合
して含有させることもできる。この場合の配合比は両金
属の限定数値を越えない範囲の数値で含有させることが
できる。
【００１２】
【作用】以上の組成からなる集電体を用いた本発明によ
るアルカリ電池にあっては、ガス発生が従来に比べて少
なく、防蝕効果が高まることが確認されている。またこ
のことは、集電体である黄銅中で鉛，錫などは結晶粒界
における水素過電圧を高め、水素ガスの発生を抑制する
からであろうと推定される。また、適度の機械加工性を
有しているため、プレス成形時や電池への組付け時にお
ける折損や割れなどの不具合の発生もない。
るアルカリ電池にあっては、ガス発生が従来に比べて少
なく、防蝕効果が高まることが確認されている。またこ
のことは、集電体である黄銅中で鉛，錫などは結晶粒界
における水素過電圧を高め、水素ガスの発生を抑制する
からであろうと推定される。また、適度の機械加工性を
有しているため、プレス成形時や電池への組付け時にお
ける折損や割れなどの不具合の発生もない。
【００１３】
【実施例】以下に本発明の好適な実施例について、添付
図面を参照にして詳細に説明する図１は本発明にかかる
円筒形アルカリ電池を示している。同図に示すアルカリ
電池は、有底筒形の正極缶１と、この正極缶１の内部の
嵌合された正極合剤２と、この正極合剤２の中央部にセ
パレータ３を介して充填された負極４とを備えている。 負極４の中心には、棒状の負極集電体５が挿入され、正
極缶１の開口部は、封口ガスケット６を介して負極端子
板７をカシメ付け固定することで内部が封止されている
。
図面を参照にして詳細に説明する図１は本発明にかかる
円筒形アルカリ電池を示している。同図に示すアルカリ
電池は、有底筒形の正極缶１と、この正極缶１の内部の
嵌合された正極合剤２と、この正極合剤２の中央部にセ
パレータ３を介して充填された負極４とを備えている。 負極４の中心には、棒状の負極集電体５が挿入され、正
極缶１の開口部は、封口ガスケット６を介して負極端子
板７をカシメ付け固定することで内部が封止されている
。
【００１４】集電体５の上部は、前記封口ガスケット６
の中心孔ないに嵌入され、その頭部５ａが負極端子板７
にスポット溶接されている。この集電体５は、以下に詳
述する組成の合金を線材の形に成形するとともに、この
線材を所定寸法にカットし、一端をプレス成形などによ
り偏平状に加工し、釘状の頭部５ａを形成した状態で電
池組立工程に供給され、組付け後に負極端子板７にその
頭部５ａをスポット溶接により電気的に接続される。ま
た、負極３は、無汞化亜鉛またはその合金粉末にアルカ
リ電解液とゲル化剤とを混合したゲル状のものである。
の中心孔ないに嵌入され、その頭部５ａが負極端子板７
にスポット溶接されている。この集電体５は、以下に詳
述する組成の合金を線材の形に成形するとともに、この
線材を所定寸法にカットし、一端をプレス成形などによ
り偏平状に加工し、釘状の頭部５ａを形成した状態で電
池組立工程に供給され、組付け後に負極端子板７にその
頭部５ａをスポット溶接により電気的に接続される。ま
た、負極３は、無汞化亜鉛またはその合金粉末にアルカ
リ電解液とゲル化剤とを混合したゲル状のものである。
【００１５】以上の電池としての基本的な構成は、従来
のこの種の電池と同じであるが、本発明の電池は、特に
、負極集電体５の構成に特徴があり、負極集電体５は、
黄銅を主体として鉛および／または、錫を含む合金から
構成されている。このような合金製の負極集電体５では
、ガス発生が従来に比べて少なく、防蝕効果が高まると
ともに、黄銅中に混入された鉛，錫などは、結晶粒界に
おける水素過電圧を高め、水素ガスの発生を抑制するこ
とが推定される。
のこの種の電池と同じであるが、本発明の電池は、特に
、負極集電体５の構成に特徴があり、負極集電体５は、
黄銅を主体として鉛および／または、錫を含む合金から
構成されている。このような合金製の負極集電体５では
、ガス発生が従来に比べて少なく、防蝕効果が高まると
ともに、黄銅中に混入された鉛，錫などは、結晶粒界に
おける水素過電圧を高め、水素ガスの発生を抑制するこ
とが推定される。
【００１６】そこで、本発明者らは、このような作用効
果を確認するために、図２に示す各種合金組成の集電体
を製作し、これらの集電体を用いたガス発生試験を行っ
た。なお、各図中Ｎｏ．１は従来の黄銅合金であり、後
は本発明による合金組成を示している。
果を確認するために、図２に示す各種合金組成の集電体
を製作し、これらの集電体を用いたガス発生試験を行っ
た。なお、各図中Ｎｏ．１は従来の黄銅合金であり、後
は本発明による合金組成を示している。
【００１７】ガス発生試験は、図３に示すように、ガラ
ス製試験容器１０の内底部に、前記電池の負極４の組成
と同様な無汞化のゲル状亜鉛粉末４ａを充填し、その内
部に各合金組成から構成され、かつアルカリ電池用に加
工された集電体５を埋め込み、さらに負極亜鉛粉末４ａ
の上部に流動パラフィン１２を注入し、栓１４を容器１
０の開口部に挿入して行った。栓１４の上部は、メスシ
リンダ１４ａとなっていて、ガス発生に応じて液位の上
昇が測定できるようになっており、この試験容器１０を
６０℃の高温に保ち、それぞれ５日後および１０日後の
液位を測定した。
ス製試験容器１０の内底部に、前記電池の負極４の組成
と同様な無汞化のゲル状亜鉛粉末４ａを充填し、その内
部に各合金組成から構成され、かつアルカリ電池用に加
工された集電体５を埋め込み、さらに負極亜鉛粉末４ａ
の上部に流動パラフィン１２を注入し、栓１４を容器１
０の開口部に挿入して行った。栓１４の上部は、メスシ
リンダ１４ａとなっていて、ガス発生に応じて液位の上
昇が測定できるようになっており、この試験容器１０を
６０℃の高温に保ち、それぞれ５日後および１０日後の
液位を測定した。
【００１８】この測定結果を図４に示している。同図で
は、ブランク（集電体が入っていないもの）を１００と
して、それ以外のものを指数で表している。この図４に
示す結果から、従来の集電体では、ブランクに対して５
日後、約２倍近いガス発生率があり、１０日後では２．
７倍にもなるが、本発明の合金組成の集電体では、５日
後のガス発生率が最大約１．８倍（Ｎｏ．１０：最低限
の錫を添加したもの）、最少約１．２倍（Ｎｏ．１３）
、１０日後のガス発生率が最大２．２倍（Ｎｏ．１０）
、最少約１．２倍（Ｎｏ．１３）であり、ガス発生の防
止に対して有効であることが確認された。
は、ブランク（集電体が入っていないもの）を１００と
して、それ以外のものを指数で表している。この図４に
示す結果から、従来の集電体では、ブランクに対して５
日後、約２倍近いガス発生率があり、１０日後では２．
７倍にもなるが、本発明の合金組成の集電体では、５日
後のガス発生率が最大約１．８倍（Ｎｏ．１０：最低限
の錫を添加したもの）、最少約１．２倍（Ｎｏ．１３）
、１０日後のガス発生率が最大２．２倍（Ｎｏ．１０）
、最少約１．２倍（Ｎｏ．１３）であり、ガス発生の防
止に対して有効であることが確認された。
【００１９】なお、Ｎｏ．２の鉛５．０重量％以上を含
むもの、あるいはＮｏ．７の錫を４．０重量％以上含む
合金はガス発生を抑制する上では有効ではあるが、脆性
が増し、プレス加工などがやりにくくなるため、加工性
の面から実用的でない。また、上記実施例では、本発明
を円筒形のアルカリ電池に適用したものを例示したが、
本発明の実施はこれに限られることはなく、例えば、上
記合金組成のものを網目状に加工すれば、偏平形のアル
カリ電池にも適用することができる。
むもの、あるいはＮｏ．７の錫を４．０重量％以上含む
合金はガス発生を抑制する上では有効ではあるが、脆性
が増し、プレス加工などがやりにくくなるため、加工性
の面から実用的でない。また、上記実施例では、本発明
を円筒形のアルカリ電池に適用したものを例示したが、
本発明の実施はこれに限られることはなく、例えば、上
記合金組成のものを網目状に加工すれば、偏平形のアル
カリ電池にも適用することができる。
【００２０】
【発明の効果】以上実施例によって詳細に説明したよう
に本発明のアルカリ電池にあっては、高温保存時におけ
るガス発生が従来に比べて低下し、負極を低水銀ないし
は無水銀化した場合における電池性能を向上できる。
に本発明のアルカリ電池にあっては、高温保存時におけ
るガス発生が従来に比べて低下し、負極を低水銀ないし
は無水銀化した場合における電池性能を向上できる。
【図１】本発明の集電体を設けた筒形アルカリ電池の断
面図である。
面図である。
【図２】本発明にかかる集電体および従来の集電体の合
金組成を示す図表である。
金組成を示す図表である。
【図３】ガス発生試験容器を示す説明図である。
【図４】ガス発生指数を示す図表である。
１ 正極缶
５ 集電体
５ａ 頭部
Claims (3)
- 【請求項１】 負極に低汞化ないしは無汞化の亜鉛ま
たはその合金粉末を用いたアルカリ電池において、前記
負極の集電体は、黄銅を主体として鉛および／または、
錫を含む合金からなることを特徴とするアルカリ電池。 - 【請求項２】 前記鉛は、前記黄銅中に０．０５〜５
．０重量％含まれていることを特徴とする請求項１記載
のアルカリ電池。 - 【請求項３】 前記錫は、前記黄銅中に０．０５〜４
．０重量％含まれていることを特徴とする請求項１記載
のアルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12292091A JPH04328261A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12292091A JPH04328261A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | アルカリ電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04328261A true JPH04328261A (ja) | 1992-11-17 |
Family
ID=14847876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12292091A Pending JPH04328261A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04328261A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006139948A (ja) * | 2004-11-10 | 2006-06-01 | Hitachi Maxell Ltd | 無水銀電池用の亜鉛装填装置 |
| CN107779654A (zh) * | 2017-11-09 | 2018-03-09 | 四川城际轨道交通材料有限责任公司 | 一种列车接地装置集电盘用合金材料 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6459768A (en) * | 1987-08-31 | 1989-03-07 | Alkali Dry Battery Eng Lab | Negative current collector for zinc-alkaline battery |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP12292091A patent/JPH04328261A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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