JPH0562682A - アルカリ電池 - Google Patents
アルカリ電池Info
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- JPH0562682A JPH0562682A JP25483691A JP25483691A JPH0562682A JP H0562682 A JPH0562682 A JP H0562682A JP 25483691 A JP25483691 A JP 25483691A JP 25483691 A JP25483691 A JP 25483691A JP H0562682 A JPH0562682 A JP H0562682A
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-
- Y02E60/12—
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 負極活物質として亜鉛を用いるアルカリ電池
において、亜鉛の腐食を抑制し、亜鉛からの水素ガスの
発生を抑制する。 【構成】 亜鉛の腐食抑制剤として、下記の一般式
(I) F(CF2 )n (CH2 )2 SO3 X (I) (式中、XはHまたはNH4 であり、nは2〜16であ
る)で示されるフッ素系化合物を用いる。
において、亜鉛の腐食を抑制し、亜鉛からの水素ガスの
発生を抑制する。 【構成】 亜鉛の腐食抑制剤として、下記の一般式
(I) F(CF2 )n (CH2 )2 SO3 X (I) (式中、XはHまたはNH4 であり、nは2〜16であ
る)で示されるフッ素系化合物を用いる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は負極活物質として亜鉛を
用いるアルカリ電池に関する。
用いるアルカリ電池に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、負極活物質として亜鉛を用いるア
ルカリ電池においては、亜鉛の腐食による水素ガスの発
生を抑制するために、亜鉛粒子の表面を水銀でアマルガ
ム化することが行われていた。そして、その水銀量は、
亜鉛に対する腐食抑制効果を重視して、多い場合、アマ
ルガム化率(汞化率)で10重量%近くにまで達してい
た(たとえば、「新しい電池」、東京電機大学出版局発
行、昭和53年、第42頁)。
ルカリ電池においては、亜鉛の腐食による水素ガスの発
生を抑制するために、亜鉛粒子の表面を水銀でアマルガ
ム化することが行われていた。そして、その水銀量は、
亜鉛に対する腐食抑制効果を重視して、多い場合、アマ
ルガム化率(汞化率)で10重量%近くにまで達してい
た(たとえば、「新しい電池」、東京電機大学出版局発
行、昭和53年、第42頁)。
【0003】しかしながら、最近は水銀による環境汚染
が問題になり、アマルガム化率を減少することが要求さ
れている。
が問題になり、アマルガム化率を減少することが要求さ
れている。
【0004】そのため、水銀に代えて、インジウム、
鉛、ガリウム、アルミニウム、ビスマスなどを亜鉛に添
加して、亜鉛と合金化することによって亜鉛の腐食を抑
制することが検討され、現在では、アマルガム化率を
0.10〜0.15重量%程度にまで低減できるように
なってきた。
鉛、ガリウム、アルミニウム、ビスマスなどを亜鉛に添
加して、亜鉛と合金化することによって亜鉛の腐食を抑
制することが検討され、現在では、アマルガム化率を
0.10〜0.15重量%程度にまで低減できるように
なってきた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、今後、
無水銀化していくためには、これまで提案されてきた添
加金属だけでは充分といえず、また、従来から腐食抑制
剤として提案されているラクトニトリルやカルバゾール
などの有機系インヒビターも、充分な効果を持つものが
なく、無水銀化のための有効な手段となっていないのが
現状である。
無水銀化していくためには、これまで提案されてきた添
加金属だけでは充分といえず、また、従来から腐食抑制
剤として提案されているラクトニトリルやカルバゾール
などの有機系インヒビターも、充分な効果を持つものが
なく、無水銀化のための有効な手段となっていないのが
現状である。
【0006】したがって、本発明は、負極活物質として
亜鉛を用いるアルカリ電池を無水銀化していくにあたっ
て生じる問題点を解決し、環境汚染を引き起こすことな
く、亜鉛の腐食を抑制して、亜鉛からの水素ガスの発生
を抑制することを目的とする。
亜鉛を用いるアルカリ電池を無水銀化していくにあたっ
て生じる問題点を解決し、環境汚染を引き起こすことな
く、亜鉛の腐食を抑制して、亜鉛からの水素ガスの発生
を抑制することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、亜鉛の腐食抑
制剤として、下記の一般式(I)
制剤として、下記の一般式(I)
【0008】 F(CF2 )n (CH2 )2 SO3 X (I)
【0009】(式中、XはHまたはNH4 であり、nは
2〜16である)で示されるフッ素系化合物を用いるこ
とによって、上記目的を達成したものである。
2〜16である)で示されるフッ素系化合物を用いるこ
とによって、上記目的を達成したものである。
【0010】上記一般式(I)で示されるフッ素系化合
物を用いることによって、亜鉛の腐食を抑制し、亜鉛か
らの水素ガスの発生を抑制できる理由は、現在のところ
必ずしも明確ではないが、次のように考えられる。
物を用いることによって、亜鉛の腐食を抑制し、亜鉛か
らの水素ガスの発生を抑制できる理由は、現在のところ
必ずしも明確ではないが、次のように考えられる。
【0011】まず、亜鉛の腐食反応は、下記の式に示す
ように進行する。
ように進行する。
【0012】 〔アノード〕 Zn+4OH- → Zn(OH)4 2- +2e- 〔カソード〕 2H2 O+2e- → 2OH- +H2
【0013】一般式(I)で示されるフッ素系化合物
は、その極性基(S含有基)が亜鉛に吸着し、かつ撥水
性のあるF(CF2 )n (CH2 )2 の部分が亜鉛と電
解液との親和性を阻害して両者の接触面積を小さくさせ
るので、上記の腐食反応が抑制され、亜鉛からの水素ガ
スの発生が抑制されるようになるものと考えられる。
は、その極性基(S含有基)が亜鉛に吸着し、かつ撥水
性のあるF(CF2 )n (CH2 )2 の部分が亜鉛と電
解液との親和性を阻害して両者の接触面積を小さくさせ
るので、上記の腐食反応が抑制され、亜鉛からの水素ガ
スの発生が抑制されるようになるものと考えられる。
【0014】また、一般式(I)で示されるフッ素系化
合物は、その鎖状構造部分の大部分がパーフルオロ系で
あるため、従来の有機インヒビターよりアルカリ電解液
中において安定であり、その腐食抑制効果の持続性が優
れている。
合物は、その鎖状構造部分の大部分がパーフルオロ系で
あるため、従来の有機インヒビターよりアルカリ電解液
中において安定であり、その腐食抑制効果の持続性が優
れている。
【0015】本発明において、腐食抑制剤として用いる
フッ素系化合物を示す一般式(I)において、XはHま
たはNH4 であるが、XがNH4である場合、一般式
(I)で示されるフッ素系化合物の電解液への溶解性は
XがHの場合より優れている。
フッ素系化合物を示す一般式(I)において、XはHま
たはNH4 であるが、XがNH4である場合、一般式
(I)で示されるフッ素系化合物の電解液への溶解性は
XがHの場合より優れている。
【0016】一般式(I)において、nを2〜16とし
たのは、nが2より小さくても、また、nが16より大
きくても、亜鉛の腐食を抑制する効果が充分でないから
である。そして、この一般式(I)中のnとしては、特
に6〜12が好ましい。
たのは、nが2より小さくても、また、nが16より大
きくても、亜鉛の腐食を抑制する効果が充分でないから
である。そして、この一般式(I)中のnとしては、特
に6〜12が好ましい。
【0017】上記一般式(I)で示されるフッ素系化合
物の使用方法としては、上記一般式(I)で示されるフ
ッ素系化合物を電解液に添加する方法、上記一般式
(I)で示されるフッ素系化合物を溶解または分散させ
た液で亜鉛を前処理する方法、上記一般式(I)で示さ
れるフッ素系化合物をセパレータに吸着させる方法など
が採用できる。
物の使用方法としては、上記一般式(I)で示されるフ
ッ素系化合物を電解液に添加する方法、上記一般式
(I)で示されるフッ素系化合物を溶解または分散させ
た液で亜鉛を前処理する方法、上記一般式(I)で示さ
れるフッ素系化合物をセパレータに吸着させる方法など
が採用できる。
【0018】上記一般式(I)で示されるフッ素系化合
物の使用量としては、亜鉛に対して50〜5000pp
m、特に100〜1000ppmの範囲が好ましい。
物の使用量としては、亜鉛に対して50〜5000pp
m、特に100〜1000ppmの範囲が好ましい。
【0019】一般式(I)で示されるフッ素系化合物の
使用量が亜鉛に対して50ppmより少ない場合は、亜
鉛の腐食を抑制する効果が充分に発揮されず、また、5
000ppmより多くなると、亜鉛への吸着量が多くな
りすぎて放電異常が発生するおそれがある。
使用量が亜鉛に対して50ppmより少ない場合は、亜
鉛の腐食を抑制する効果が充分に発揮されず、また、5
000ppmより多くなると、亜鉛への吸着量が多くな
りすぎて放電異常が発生するおそれがある。
【0020】本発明においては、上記のように一般式
(I)で示されるフッ素系化合物を腐食抑制剤として用
いることに特徴があるが、それ以外は通常の構成を採用
することができる。
(I)で示されるフッ素系化合物を腐食抑制剤として用
いることに特徴があるが、それ以外は通常の構成を採用
することができる。
【0021】たとえば、負極活物質としての亜鉛には、
亜鉛そのものはもとより、亜鉛にインジウム、鉛、ガリ
ウム、アルミニウム、ビスマスなどを添加したものを用
いることができるし、正極活物質としては、たとえば二
酸化マンガンなどを用いることができる。また、電解液
としては、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水
溶液などのアルカリ水溶液を用いることができるし、ま
た電解液中に酸化亜鉛を添加しておくこともできる。
亜鉛そのものはもとより、亜鉛にインジウム、鉛、ガリ
ウム、アルミニウム、ビスマスなどを添加したものを用
いることができるし、正極活物質としては、たとえば二
酸化マンガンなどを用いることができる。また、電解液
としては、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水
溶液などのアルカリ水溶液を用いることができるし、ま
た電解液中に酸化亜鉛を添加しておくこともできる。
【0022】
【実施例】つぎに、実施例をあげて本発明をより具体的
に説明する。なお、実施例に先立ち、実用電池にするこ
となく、各種腐食抑制剤を添加した電解液中に亜鉛を浸
漬して、腐食抑制剤による亜鉛の腐食抑制効果を調べた
結果を実験例1として示す。このような実験例1は、実
用電池にした場合の他の構成材料による影響を避け、一
般式(I)で示されるフッ素系化合物の亜鉛に対する腐
食抑制効果を正確に把握するためのものである。
に説明する。なお、実施例に先立ち、実用電池にするこ
となく、各種腐食抑制剤を添加した電解液中に亜鉛を浸
漬して、腐食抑制剤による亜鉛の腐食抑制効果を調べた
結果を実験例1として示す。このような実験例1は、実
用電池にした場合の他の構成材料による影響を避け、一
般式(I)で示されるフッ素系化合物の亜鉛に対する腐
食抑制効果を正確に把握するためのものである。
【0023】実験例1 電解液として使用する酸化亜鉛を飽和させた35重量%
水酸化カリウム水溶液に各種腐食抑制剤を添加し、その
中に亜鉛粉末(鉛500ppm含有)を45℃で30日
間浸漬し、その間に発生した水素ガス量を測定した。そ
の結果を表1に示す。
水酸化カリウム水溶液に各種腐食抑制剤を添加し、その
中に亜鉛粉末(鉛500ppm含有)を45℃で30日
間浸漬し、その間に発生した水素ガス量を測定した。そ
の結果を表1に示す。
【0024】上記における亜鉛量は3.5gで、上記水
酸化カリウム水溶液量は2mlであり、これらは単3形
電池に充填する亜鉛量および注入する電解液量と同量で
ある。そして、腐食抑制剤の量は亜鉛に対して500p
pmである。
酸化カリウム水溶液量は2mlであり、これらは単3形
電池に充填する亜鉛量および注入する電解液量と同量で
ある。そして、腐食抑制剤の量は亜鉛に対して500p
pmである。
【0025】また、表1には、水銀を含まない亜鉛(た
だし、鉛500ppm含有)を用い、腐食抑制剤をまっ
たく添加していない場合(試料No.12の無添加)お
よび亜鉛としてアマルガム化率0.15重量%のアマル
ガム化亜鉛を用い、腐食抑制剤を添加しなかった場合
(試料No.13の従来亜鉛)について、同様に水素ガ
スの発生量を調べた結果を併せて示す。
だし、鉛500ppm含有)を用い、腐食抑制剤をまっ
たく添加していない場合(試料No.12の無添加)お
よび亜鉛としてアマルガム化率0.15重量%のアマル
ガム化亜鉛を用い、腐食抑制剤を添加しなかった場合
(試料No.13の従来亜鉛)について、同様に水素ガ
スの発生量を調べた結果を併せて示す。
【0026】
【表1】
【0027】表1において、試料No.1〜No.6の
腐食抑制剤は一般式(I)で示されるフッ素系化合物に
属するものであるが、この試料No.1〜No.6の腐
食抑制剤による場合は、特に水素ガスの発生量が少な
く、従来亜鉛(つまり、従来のアマルガム化率0.15
重量%の亜鉛)を用いた場合に近い水素ガス発生量であ
って、腐食抑制効果が優れていた。
腐食抑制剤は一般式(I)で示されるフッ素系化合物に
属するものであるが、この試料No.1〜No.6の腐
食抑制剤による場合は、特に水素ガスの発生量が少な
く、従来亜鉛(つまり、従来のアマルガム化率0.15
重量%の亜鉛)を用いた場合に近い水素ガス発生量であ
って、腐食抑制効果が優れていた。
【0028】また、試料No.3と試料No.4との対
比からわかるように、一般式(I)中のXがHの場合も
NH4 の場合も、水素ガス発生量が同じであり、同等の
腐食抑制効果を有していた。
比からわかるように、一般式(I)中のXがHの場合も
NH4 の場合も、水素ガス発生量が同じであり、同等の
腐食抑制効果を有していた。
【0029】実施例1 腐食抑制剤としてF(CF2 )8 (CH2 )2 SO3 H
を電解液に添加し、図1に示す構造の単3形アルカリ電
池を作製して、その10Ω放電(終止電圧0.9V)で
の放電持続時間を調べた。その結果を表2に示す。
を電解液に添加し、図1に示す構造の単3形アルカリ電
池を作製して、その10Ω放電(終止電圧0.9V)で
の放電持続時間を調べた。その結果を表2に示す。
【0030】図1に示す電池について説明すると、図
中、1は正極合剤であり、この正極合剤1は二酸化マン
ガンを正極活物質とし、これに導電助剤としてのりん状
黒鉛とバインダーとしてのポリアクリル酸ソーダを加え
て混合した合剤をリング状に成形して、端子付きの正極
缶2内に挿入したものである。
中、1は正極合剤であり、この正極合剤1は二酸化マン
ガンを正極活物質とし、これに導電助剤としてのりん状
黒鉛とバインダーとしてのポリアクリル酸ソーダを加え
て混合した合剤をリング状に成形して、端子付きの正極
缶2内に挿入したものである。
【0031】3はセパレータであり、4はペースト状亜
鉛からなる負極剤である。この負極剤4は、鉛を500
ppm含有した粒度35〜200メッシュの亜鉛粉末6
0重量部とポリアクリル酸ソーダ2重量部を乾式混合し
た後、腐食抑制剤としてF(CF2 )8 (CH2 )2 S
O3 Hを添加した電解液(酸化亜鉛を飽和させた35重
量%水酸化カリウム水溶液)38重量部を加えて攪拌
し、ゲル化させてペースト状に調製したものである。
鉛からなる負極剤である。この負極剤4は、鉛を500
ppm含有した粒度35〜200メッシュの亜鉛粉末6
0重量部とポリアクリル酸ソーダ2重量部を乾式混合し
た後、腐食抑制剤としてF(CF2 )8 (CH2 )2 S
O3 Hを添加した電解液(酸化亜鉛を飽和させた35重
量%水酸化カリウム水溶液)38重量部を加えて攪拌
し、ゲル化させてペースト状に調製したものである。
【0032】5は負極集電体、6は封口体、7は金属ワ
ッシャ、8は樹脂ワッシャ、9は絶縁キャップ、10は
負極端子板、11は樹脂外装体である。
ッシャ、8は樹脂ワッシャ、9は絶縁キャップ、10は
負極端子板、11は樹脂外装体である。
【0033】この電池における亜鉛の充填量は3.5g
で、電解液量は2mlであり、F(CF2 )8 (C
H2 )2 SO3 Hの添加量は亜鉛に対して500ppm
である。
で、電解液量は2mlであり、F(CF2 )8 (C
H2 )2 SO3 Hの添加量は亜鉛に対して500ppm
である。
【0034】比較例1 F(CF2 )8 (CH2 )2 SO3 Hを添加しなかった
ほかは、実施例1と同様にして単3形アルカリ電池を作
製した。つまり、この比較例1の電池の亜鉛は実施例1
の場合と同様に水銀を含んでいない。
ほかは、実施例1と同様にして単3形アルカリ電池を作
製した。つまり、この比較例1の電池の亜鉛は実施例1
の場合と同様に水銀を含んでいない。
【0035】この比較例1の電池について実施例1と同
様に放電持続時間を調べた結果を表2に示す。
様に放電持続時間を調べた結果を表2に示す。
【0036】比較例2 アマルガム化率0.15重量%のアマルガム化亜鉛を用
い、かつF(CF2)8 (CH2 )2 SO3 Hを添加し
なかったほかは、実施例1と同様にして単3形アルカリ
電池を作製した。
い、かつF(CF2)8 (CH2 )2 SO3 Hを添加し
なかったほかは、実施例1と同様にして単3形アルカリ
電池を作製した。
【0037】この比較例2の電池について実施例1と同
様に放電持続時間を調べた結果を表2に示す。
様に放電持続時間を調べた結果を表2に示す。
【0038】
【表2】
【0039】表2に示すように、実施例1の電池は、ア
マルガム化亜鉛を用いた比較例2の電池と同等の放電持
続時間を有しており、無水銀の亜鉛を用いた比較例1の
電池より放電持続時間が長く、アマルガム化に代えて腐
食抑制剤を用いたことによる放電特性の低下がなかっ
た。
マルガム化亜鉛を用いた比較例2の電池と同等の放電持
続時間を有しており、無水銀の亜鉛を用いた比較例1の
電池より放電持続時間が長く、アマルガム化に代えて腐
食抑制剤を用いたことによる放電特性の低下がなかっ
た。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、亜鉛
の腐食抑制剤として、一般式(I)で示されるフッ素系
化合物を用いることによって、亜鉛の腐食を抑制し、亜
鉛からの水素ガスの発生を抑制することができた。
の腐食抑制剤として、一般式(I)で示されるフッ素系
化合物を用いることによって、亜鉛の腐食を抑制し、亜
鉛からの水素ガスの発生を抑制することができた。
【図1】本発明に係るアルカリ電池の一例を示す部分断
面図である。
面図である。
1 正極合剤 3 セパレータ 4 負極剤
Claims (2)
- 【請求項1】 負極活物質として亜鉛を用いるアルカリ
電池において、亜鉛の腐食抑制剤として、下記の一般式
(I) F(CF2 )n (CH2 )2 SO3 X (I) (式中、XはHまたはNH4 であり、nは2〜16であ
る)で示されるフッ素系化合物を用いたことを特徴とす
るアルカリ電池。 - 【請求項2】 一般式(I)中のnが6〜12である請
求項1記載のアルカリ電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25483691A JPH0562682A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25483691A JPH0562682A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | アルカリ電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0562682A true JPH0562682A (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=17270532
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25483691A Withdrawn JPH0562682A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | アルカリ電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0562682A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013079232A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-05-02 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | 光酸発生剤およびこれを含むフォトレジスト |
JP2019175629A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | Tdk株式会社 | リチウムイオン二次電池用負極バインダー、およびこれを用いたリチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池 |
-
1991
- 1991-09-04 JP JP25483691A patent/JPH0562682A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013079232A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-05-02 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | 光酸発生剤およびこれを含むフォトレジスト |
JP2019175629A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | Tdk株式会社 | リチウムイオン二次電池用負極バインダー、およびこれを用いたリチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981203 |