【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、亜鉛を負極活物質として用いる電池
の製造方法の改良に係り、特に低温重負荷特性の
向上をはかることを目的とする。
たとえばアルカリ電池では、放電進行に伴つて
亜鉛が不動態化して放電利用率が低下するのを防
止するため、ポリアクリル酸ナトリウムやカルボ
キシメチルロースなどのゲル化剤でゲル状化した
り、亜鉛の粒子表面を水銀でアマルガム化するな
どの手段が講じられているが、低温重負荷特性に
関しては必ずしも充分に満足しうるほどにいたつ
ていない。
本発明は、そのような事情に鑑み、溶融亜鉛を
水中に噴射することによつて、球状でかつ表面に
微細な凹凸を多数形成した表面積が0.80〜1.35
m2／ｇの亜鉛粉末を製造し、この亜鉛粉末を負極
活物質として用いることによつて、負極亜鉛の反
応表面積を増大させ、低温重負荷特性が優れ、し
かも放電容量のバラツキが少ない電池が得られる
ようにしたものである。
本発明において、負極活物質として用いる亜鉛
粉末は、上記のように溶融亜鉛を水中に噴射する
ことによつて製造されるものであり、球状でかつ
表面に微細な凹凸が多数形成されていて、表面積
が0.80〜1.35m2／ｇである。
この亜鉛粉末は、従来一般に使用されてきた亜
鉛粉末が粒径100〜200μｍで表面積が0.42〜0.50
m2／ｇであるのに対し、同程度の粒径で上記のよ
うに0.80〜1.35m2／ｇという大きな表面積を有し
ている。
本発明において、負極活物質として用いる亜鉛
粉末の表面積を特に0.80〜1.35m2／ｇに特定して
いるのは、表面積が0.08m2／ｇより小さくなると
低温重負荷特性を充分に向上させることができ
ず、また表面積が1.35m2／ｇより大きくなると流
動性が悪くなり放電容量にバラツキが生じるから
である。
なお、本発明において用いる上記特定の亜鉛粉
末も、使用に際しては従来の亜鉛粉末と同様に水
銀でアマルガム化されるが、アマルガム化は亜鉛
粉末の表面形状にそつてほぼ均一な厚さで行なわ
れるので、亜鉛粉末表面の凹凸はアマルガム化に
よつて損なわれることはない。
つぎの第１表は本発明の電池と従来電池の20℃
および−20℃における閉路電圧と放電持続時間を
示すものである。電池は両者ともJIS C8511の
SR44タイプの酸化銀電池であり、放電持続時間
の測定は負荷25Ωで２秒間放電し、１秒間休止す
る、いわゆるパルス放電で終止電圧0.75Vまで放
電させることにより行なわれた。
本発明の電池には、負極活物質として溶融亜鉛
を水中に噴射することによつて製造した球状でか
つ表面に微細な凹凸を多数形成した表面が1.10
m2／ｇの亜鉛粉末が用いられ、従来電池には粒径
が150μｍで表面積が0.45m2／ｇの通常の亜鉛粉末
が用いられている。
なお、亜鉛粉末は両者ともアマルガム化率９重
量％のアマルガム化され、かつポリアクリル酸ナ
トリウムによりアルカリ電解液と共にゲル状にさ
れている。そして両者とも亜鉛粉末の使用量はア
マルガム化亜鉛の形で250mgである。
The present invention relates to an improvement in a method for manufacturing a battery using zinc as a negative electrode active material, and particularly aims to improve low-temperature heavy load characteristics. For example, in alkaline batteries, in order to prevent zinc from becoming passivated as discharge progresses and reducing the discharge utilization rate, zinc particles are gelled with gelling agents such as sodium polyacrylate or carboxymethylulose, or zinc particles are used. Although measures such as amalgamating the surface with mercury have been taken, the low-temperature heavy load characteristics have not necessarily been sufficiently achieved. In view of such circumstances, the present invention was developed by injecting molten zinc into water to create a spherical structure with a surface area of 0.80 to 1.35 with many fine irregularities formed on the surface.
By producing zinc powder of m 2 /g and using this zinc powder as the negative electrode active material, the reaction surface area of the negative electrode zinc is increased, and a battery with excellent low-temperature heavy load characteristics and less variation in discharge capacity can be created. It was made so that it could be obtained. In the present invention, the zinc powder used as the negative electrode active material is produced by injecting molten zinc into water as described above, and is spherical and has many fine irregularities formed on its surface. The surface area is 0.80 to 1.35 m 2 /g. This zinc powder has a particle size of 100 to 200 μm and a surface area of 0.42 to 0.50.
m 2 /g, but as mentioned above, it has a large surface area of 0.80 to 1.35 m 2 /g with the same particle size. In the present invention, the surface area of the zinc powder used as the negative electrode active material is specifically specified to be 0.80 to 1.35 m 2 /g because the low-temperature heavy load characteristics are sufficiently improved when the surface area is smaller than 0.08 m 2 /g. If the surface area is larger than 1.35 m 2 /g, the fluidity will deteriorate and the discharge capacity will vary. In addition, the above-mentioned specific zinc powder used in the present invention is also amalgamated with mercury in the same way as conventional zinc powder, but the amalgamation is carried out to a substantially uniform thickness along the surface shape of the zinc powder. Therefore, the irregularities on the surface of the zinc powder are not damaged by amalgamation. The following Table 1 shows the temperature at 20°C for the battery of the present invention and the conventional battery.
and shows the closed circuit voltage and discharge duration at -20°C. Both batteries are JIS C8511.
This is an SR44 type silver oxide battery, and the discharge duration was measured by discharging to a final voltage of 0.75V with a so-called pulse discharge, in which the battery was discharged for 2 seconds under a load of 25Ω, and then paused for 1 second. The battery of the present invention has a spherical surface manufactured by injecting molten zinc into water as a negative electrode active material, and has a surface with many fine irregularities of 1.10 mm.
m 2 /g of zinc powder is used, and conventional batteries use regular zinc powder with a particle size of 150 μm and a surface area of 0.45 m 2 /g. Both zinc powders were amalgamated with an amalgamation rate of 9% by weight, and made into a gel together with an alkaline electrolyte using sodium polyacrylate. In both cases, the amount of zinc powder used is 250 mg in the form of amalgamated zinc.
【表】
第１表に示すように、本発明の電池は従来電池
より低温重負荷特性が優れている。
つぎに、亜鉛粉末の表面積の相違に基づく放電
特性の相違について説明する。
第２表に本発明の電池（亜鉛粉末の表面積＝
1.10m2／ｇ）、対照品１（亜鉛粉末の表面積＝0.67
m2／ｇ）および対照品２の閉路電圧を調べた結果
を示す。また、第３表に本発明の電池および対照
品１〜２の放電持続時間ならびにそのバラツキを
調べた結果を示す。
なお、本発明の電池、対照品１〜２の詳細は次
の通りである。
本発明の電池は、前記したように、負極活物質
として溶融亜鉛を水中に、噴射することによつて
製造した球状でかつ表面に微細な凹凸を多数形成
した表面が1.10m2／ｇの亜鉛粉末を用いたもので
あり、対照品１は上記と同様に製造した亜鉛粉末
であるが、表面積が0.67m2／ｇと本発明のものよ
り表面積が小さい亜鉛粉末を負極活物質として用
いた電池である。また、対照品２は上記と同様に
製造した亜鉛粉末であるが、表面積が1.48m2／ｇ
と本発明のものより表面積が大きい亜鉛粉末を負
極活物質として用いた電池である。
上記以外の構成は第１表に関連して説明したも
のと同様であり、閉路電圧および放電持続時間の
測定方法なども前記の場合と同様である。[Table] As shown in Table 1, the battery of the present invention has better low-temperature heavy load characteristics than the conventional battery. Next, differences in discharge characteristics based on differences in surface area of zinc powder will be explained. Table 2 shows the battery of the present invention (surface area of zinc powder =
1.10m 2 /g), control product 1 (surface area of zinc powder = 0.67
m 2 /g) and the closed circuit voltage of Control Product 2 are shown. Furthermore, Table 3 shows the results of examining the discharge durations and variations thereof for the batteries of the present invention and comparative products 1 and 2. The details of the battery of the present invention and comparative products 1 and 2 are as follows. As described above, the battery of the present invention uses 1.10 m 2 /g of zinc as a negative electrode active material, which is manufactured by spraying molten zinc into water and has a spherical shape and a surface with many fine irregularities. Comparative product 1 is a battery using zinc powder produced in the same manner as above, but with a surface area of 0.67 m 2 /g, which is smaller than that of the present invention, as a negative electrode active material. It is. Control product 2 is zinc powder produced in the same manner as above, but with a surface area of 1.48 m 2 /g.
This is a battery using zinc powder, which has a larger surface area than that of the present invention, as a negative electrode active material. The configuration other than the above is the same as that described in connection with Table 1, and the methods for measuring the closed circuit voltage and discharge duration are also the same as in the above case.
【表】【table】
【表】
κ：平均値
σ：標準偏差
第２〜３表に示す結果から明らかなように、亜
鉛粉末の表面積が小さくなると低温重負荷特性が
低下し、また表面積が大きくなると放電容量のバ
ラツキが大きくなる。[Table] κ: Average value σ: Standard deviation As is clear from the results shown in Tables 2 and 3, the smaller the surface area of zinc powder, the lower the low-temperature heavy load characteristics, and the larger the surface area, the less variation in discharge capacity. growing.