JPH06267541A

JPH06267541A - 亜鉛アルカリ電池

Info

Publication number: JPH06267541A
Application number: JP5683693A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shimizu; 隆士清水; Ichiro Matsuhisa; 一朗松久
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-03-17
Filing date: 1993-03-17
Publication date: 1994-09-22

Abstract

(57)【要約】【目的】水銀無添加の亜鉛アルカリ電池において、亜
鉛粉末間の電気伝導性を促進させる効果を向上させるこ
とにより、強負荷特性の向上を図ることができる亜鉛ア
ルカリ電池を提供するものである。【構成】ゲル状亜鉛負極４に水銀に代わる導電剤とし
て、電解液に対して０．０５重量％〜０．１５重量％の
界面活性剤水溶液と練合し親水性処理をした黒鉛を添加
することにより、亜鉛粉末をゲル状亜鉛負極４中に均一
に分散することができ、優れた強負荷特性を確保するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は亜鉛を負極活物質とする
アルカリ電池の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルカリ電池において、負極とし
ては従来から、以下のようなゲル状亜鉛負極が多用され
ている。すなわち、溶融亜鉛合金を空気中で噴霧して調
整された粒状の汞化率０．１５重量％の亜鉛粉末をアル
カリ電解液とポリアクリル酸ソーダのようなゲル化剤と
からなるゲル状電解液に分散させたものである。ここで
水銀添加の理由は、亜鉛粉末の表面をアマルガム化して
その水素過電圧を高め、電池内部の水素ガスの発生を抑
制することによって、自己溶解を防止するためのもので
ある。そのことにより、電池保存中もしくは、使用中に
おけるガス発生と、それに伴う電池内圧の上昇を抑制
し、電池の耐漏液性が高められる。一方、今日、世界的
な環境保護運動の高まりの中、アルカリ電池中の無水銀
化が強く要望されている。このため、亜鉛合金組成に関
する防食技術や、防食効果を高める働きをする無機イン
ヒビターあるいは、有機インヒビターの開発がなされ、
既に水銀無添加の亜鉛合金粉末を用いたアルカリ電池が
製品化されている。しかしながら、上記、水銀無添加の
アルカリ電池においては、強放電特性の低下を招くとい
う問題があった。これは水銀無添加により、亜鉛表面と
電解液との拡散支配の電気化学的反応性が低下すること
以外に、水銀の機能の一つである亜鉛粉末間の電気的接
触を促進させる効果がなくなり、粉末粒子間の接触度合
いが少なくなることが主因として考えられる。上記問題
点を解決するために、後述の本発明に関連した技術、即
ち、固定炭素９９．５％以上の炭素及び又は、黒鉛の粉
末を含有しているゲル状負極を用いることが提案されて
いる（特開昭６１−５８１６５号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この提
案では黒鉛粉末はその表面が疎水性であるため、水溶性
のゲル状負極に均一に分散させることは非常に困難であ
る。また、疎水性の表面である黒鉛粉末は空気を保持す
る作用があり、亜鉛と黒鉛粉末間の電気的接触がとりに
くい。

【０００４】従って、黒鉛粉末を分散させたゲル状負極
を用いても十分な強負荷特性を確保することはできな
い。また、均一に分散していないため、攪拌バネ、攪拌
容器などに黒鉛が付着するなど製造上不都合を生じる。
本発明は、上記問題点を解決するための有効なゲル状負
極の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、この目的
に沿って鋭意研究の結果、疎水性表面である炭素系粉末
を親水処理することを見い出し、界面活性剤水溶液と炭
素系粉末を練合することにより、ゲル状負極に均一に分
散することができることを最大の特徴とする。

【０００６】

【作用】このように、ゲル負極中に親水性処理をした炭
素系粉末を分散させることによって、水銀無添加の亜鉛
合金粉末の相互接触度合いが少ないことによる電気伝導
性の低下を解消することができる。即ち、炭素系粉末は
それ自体が優れた電気伝導体であり、しかも親水処理を
しているため、亜鉛合金粉末間に均一に介在することに
より、亜鉛合金粉末間の電気伝導性を高めることができ
る。また、炭素系粉末は電気化学的には不活性であるの
で負極と接触しても局部電池を形成することはなく、亜
鉛の腐食を促進する作用を持たない。

【０００７】

【実施例】以下、実施例によって、この発明の詳細を説
明する。図１は本発明の効果を確認するための実験に用
いた筒形のアルカリマンガン電池ＬＲ２０の断面図であ
る。金属容器である正極ケース１の内周に沿って、二酸
化マンガンと黒鉛とからなる正極合剤２を筒状に成型し
て加圧充填し、その内側にカップ状セパレータ３を挿入
した後、セパレータ内にアルカリ電解液を注入する。そ
して、セパレータ及び、正極合剤にアルカリ電解液を十
分に吸液させた後に、予め、黒鉛と界面活性剤水溶液と
を３００ｒｐｍで５分間攪拌し、親水性処理をした黒鉛
を電解液に混合し、次いで、ポリアクリル酸ソーダより
なるゲル化剤と水銀無添加の亜鉛合金よりなる負極活物
質とを分散させたゲル負極４をカップ状セパレータ３内
に注入する。その後、ガスケット６を一体化した負極集
電体５をゲル負極４の中央部に挿入し、ガスケット６で
正極ケース１を封口して電池を形成する。７は負極端
子、８は外装ラベルである。ここで、界面活性剤にはア
ニオン性界面活性剤を用い、その化学構造を（化１）に
示す。

【０００８】

【化１】

【０００９】（表１）は実施例として、電解液に対して
０．２５重量％の黒鉛と練合する界面活性剤水溶液の添
加量に対するＣＣＶ特性と２．２Ω連続放電性能を示し
ている（終止電圧０．７５Ｖ）。

【００１０】なお、黒鉛の配合量は、電解液に対し０．
０１〜１重量％であることが好ましい。この量が０．０
１重量％より少ない場合には、亜鉛合金粉末間の電気伝
導性を高めるのに充分有効ではなく、逆に１重量％より
多くなると、負極合剤中の占有体積が大きくなり、電池
の放電性能が短くなるという結果を招く。

【００１１】

【表１】

【００１２】また、界面活性剤水溶液添加量は電解液に
対して、０〜０．２５％とした。そして、従来例とし
て、黒鉛をゲル状負極中に添加していない水銀無添加ア
ルカリ電池について同様の評価を行い（表１）に示し
た。ＣＣＶ特性として、図２のように、開路電圧と１０
Ωの定抵抗で０．５秒間放電時の閉路電圧の最低値との
差の値を表すこととする。（表１）に示すように、従来
例は、ＣＣＶ特性が非常に悪いことがわかる。また、界
面活性剤水溶液の添加量が０の場合、すなわち、黒鉛を
親水性処理しない場合、黒鉛が疎水性表面であるため、
均一に分散できない。また、製造上においても、攪拌バ
ネ、攪拌棒、攪拌容器に黒鉛が付着するなど、不都合な
点が多い。しかしながら、界面活性剤水溶液の添加量
０．０５重量％以上で黒鉛を親水性処理を行うと、均一
に分散しＣＣＶ特性は向上する。

【００１３】また、界面活性剤水溶液の添加量を０．２
重量％以上にすると、逆に亜鉛の反応を阻害し電池の内
部抵抗が上昇し２．２Ω連続放電性能が劣化する。した
がって、優れたＣＣＶ特性で、２．２Ω連続放電時間も
長く、しかも製造上不都合を生じない界面活性剤水溶液
の添加量は、電解液に対して０．０５重量％〜０．１５
重量％である。なお、実施例では黒鉛粉末を用いたが、
カーボンブラック、人造黒鉛粉末、天然黒鉛粉末につい
てもほとんど同じ結果が得られた。また界面活性剤につ
いて本実施例では（化１）に示したポリエチレンオキサ
イド系の界面活性剤を用いたが、これが最も効果が高く
フッ素系界面活性剤についてもある程度の結果が得られ
た。

【００１４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、水銀無
添加で強負荷特性の優れた亜鉛アルカリ電池を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の円筒型アルカリ電池の半断面図

【図２】ＣＣＶ特性を説明するための波形図

【符号の説明】

１正極ケース２正極合剤３セパレータ４親水性処理をした黒鉛を分散させたゲル負極５負極集電体６ガスケット７負極端子８外装ラベル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルカリ電解液とゲル化剤と負極活物質
とからなるゲル状負極に親水性処理をした炭素系粉末か
らなる導電剤を分散させたことを特徴とする水銀無添加
の亜鉛アルカリ電池。
【請求項２】導電剤が黒鉛であることを特徴とする請
求項１記載の亜鉛アルカリ電池。
【請求項３】親水性処理に界面活性剤を用い、その添
加量が電解液に対して０．０５〜０．１５重量％である
ことを特徴とする請求項１記載の亜鉛アルカリ電池。