JPH06275280A - アルカリ電池 - Google Patents

アルカリ電池

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Publication number
JPH06275280A
JPH06275280A JP5058226A JP5822693A JPH06275280A JP H06275280 A JPH06275280 A JP H06275280A JP 5058226 A JP5058226 A JP 5058226A JP 5822693 A JP5822693 A JP 5822693A JP H06275280 A JPH06275280 A JP H06275280A
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JP
Japan
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negative electrode
current collector
indium
alloy powder
plating
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Pending
Application number
JP5058226A
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English (en)
Inventor
Ritsuko Tanaka
立子 田中
Koichi Inoue
孝一 井上
Kazutoshi Okubo
一利 大久保
Keisuke Tanaka
啓介 田中
Kohei Kitagawa
幸平 北川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 負極活物質に水銀無添加の亜鉛合金、その負
極集電体として銅及び、銅合金を有するアルカリ電池で
あって、負極集電体から発生する水素ガスを抑制した耐
漏液性に優れたアルカリ電池を提供することを目的とす
る。 【構成】 負極集電体4表面に水素過電圧の高いインジ
ウムを0.10μm以上無電解メッキすることにより、
負極集電体4表面に固着、又は食い込んだFe,Cr,
Co,Mo,W及び、その酸化物を隠蔽し水素ガス発生
を抑制した耐漏液性に優れたアルカリ電池。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルカリ電池に関し、詳
しくは負極活物質が水銀無添加の亜鉛合金粉末であるア
ルカリ電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】亜鉛を負極活物質として用いたアルカリ
電池においては、亜鉛の腐食反応により電池保存中に水
素ガスが発生し、電池内圧が増加して電解液を外部へ押
し出し耐漏液性が低下するという問題があり、場合によ
っては電池の破裂現象を伴う危険性もあった。
【0003】その対策として、負極活物質である亜鉛の
水素過電圧を高め、亜鉛の腐食を防止し電池内部の水素
ガス発生を抑制する目的で水銀を添加した汞化亜鉛粉末
を負極活物質として用いることが一般的に行われてき
た。この亜鉛負極の集電体も、従来から銅あるいは銅合
金等の材質が一般に使用され、汞化亜鉛負極に接触する
ことにより集電体表面が汞化されていた。さらに亜鉛の
腐食を助長する集電体表面の不純物、特にFe,Ni,
Cr,Co,Mo,Wまたは、これらの酸化物を除去
し、水素ガスの発生を抑制するために電池組立前に集電
体表面をアルカリ脱脂洗浄や酸または過酸化水素等の化
学研磨液で研磨する方法が用いられたり(特開昭61−
56286号公報)、また、水素過電圧の高い金属を電
解メッキした集電体が提案されている(特開昭63−1
95958号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような集電体の洗浄、化学研磨による方法、または水素
過電圧の高い金属を電解メッキした集電体によっても、
水銀無添加の亜鉛合金粉末では耐食性に優れ、しかも製
品品質のばらつきを低減し、安定化を高い水準で達成し
たアルカリ電池を得るには至っていなかった。その理由
を以下に述べる。
【0005】円筒型アルカリ電池の負極集電体として、
一般的に銅または真鍮等の銅合金からなる集電体が用い
られているが、図1に示すように線材20を所定の線径
にするために数段階の伸線製造工程により絞り加工した
ものが一般的に使用されている。これらの絞り加工金型
10は通常、超鋼あるいは熱間工具鋼が使われるため、
これにより造られた集電体の表面には鉄、ニッケル等の
金属の微細片が付着し、しかもその微細片は集電体表面
に食い込んで固着している場合が多い。
【0006】また、ボタン型アルカリ電池の負極集電体
である負極容器はステンレスと銅または銅合金との二層
クラッド板、あるいはニッケルとステンレスと銅または
銅合金との三層クラッド板を使用し、その銅または銅合
金層側が容器の内側になるように加工されたものが用い
られている。このように構成、加工された負極容器の銅
または銅合金層の表面は、クラッド板の製造、スリット
加工、打ち抜き絞り加工等の工程において鉄、ニッケル
等の金属の微細片が付着し、前述の場合と同様集電体表
面に固着していることが多い。
【0007】従って、従来の方法である集電体のアルカ
リ脱脂処理ではそれら微細片を完全に除去できず、電池
の組立後において水素ガスの発生要因となる。
【0008】また、清浄作用のより効果的な酸や化学研
磨剤による研磨でも、前記微細片が負極集電体の表面で
深く食い込んで固着しているものは完全に除去できず水
素ガスの発生要因となる。
【0009】また、種々の電解条件での電解メッキを施
した集電体の場合、表面に付着し露出したFe,Ni,
Cr,Co,Mo,W又はこれらの酸化物は隠蔽できる
が、深く食い込んだFe,Ni,Cr,Co,Mo,W
またはこれらの酸化物上にはメッキができず、メッキ表
面に発生するピンホ−ルにより上記同様水素ガスの発生
を増大させることになる。
【0010】本発明は上記の問題を解決するもので、ア
ルカリ電池に水銀無添加の亜鉛合金粉末を用いても水素
ガスの発生を抑制して耐漏液性に優れ、しかも製品品質
のばらつきを低減し安定化させたアルカリ電池を提供す
ることを目的とする。
【0011】
【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、水銀無添加の亜鉛合金粉末をア
ルカリ電池に用いた場合、集電体表面に固着する不純
物、特に集電体用の線材の伸線製造工程及び負極容器の
プレス加工工程で容易に固着し得るFe,Ni,Cr,
Co,Mo,Wまたはこれらの酸化物等の微細片が、水
素の発生を増大させることがわかった。しかも水素ガス
が連続的に発生する部位は不純物が集電体の表面上に微
量偏在する場所であることを突き止めた。これらの知見
より、負極活物質として水銀無添加の亜鉛合金粉末を用
いたアルカリ電池であって、集電体の表面に固着する不
純物を水素過電圧の高いインジウムを無電解メッキする
ことで隠蔽することにより水素の発生を抑制し、耐食性
を向上させることができることから本発明に到達した。
【0012】
【作用】銅または銅合金からなる集電体の表面にFe,
Ni,Cr,Co,Mo,Wまたはこれらの酸化物の微
細片が付着すると、その微細片は水素過電圧が小さいの
でアルカリ電池の亜鉛負極にこの集電体を接触させる
と、水素ガスを発生する。特に水銀無添加の亜鉛合金粉
末を負極活物質に用いると、汞化した亜鉛合金粉末に比
べて水素ガスの発生が著しい。そこで前記集電体におい
てその製造工程で固着、食い込んだ微細なFe,Ni,
Cr,Co,Mo,Wまたはこれらの酸化物を水素過電
圧の高いインジウムで無電解メッキすることにより、そ
の特徴である集電体のきずの深部または窪んだ深部まで
比較的均一にメッキでき、固着及び食い込んだ微細な不
純物を水素過電圧の高いインジウムで被い隠蔽すること
ができる。従って、水銀無添加の亜鉛合金粉末に本発明
の集電体を用いても水素ガスの発生が抑制され、耐漏液
性に優れた高品質の水銀無添加アルカリ電池を提供する
ことができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例のアルカリ電池につい
て図面に基づいて具体的に説明する。
【0014】第1の実施例は、円筒型アルカリ電池であ
る。図1に示す製造工程で得られた真鍮製の集電体用線
材を直径1.5mm長さ30mmに加工した負極集電体
を、塩化インジウム6g/l、チオ尿素55g/l、酒
石酸40g/lにより作成したメッキ液により無電解イ
ンジウムメッキし、メッキ厚さ0.05μm,0.10
μm,0.15μm,0.20μmのものを用意した。
【0015】こうして得られた集電体を、水銀無添加の
亜鉛合金粉末として、鉛0.05重量%、インジウム
0.05重量%、ビスマス0.025重量%を含有して
いるZn−Pb−In−Bi合金粉末と、インジウム
0.025重量%、ビスマス0.025重量%、カルシ
ウム0.015重量%を含有しているZn−In−Bi
−Ca合金粉末を用いて、図2に示すアルカリマンガン
電池LR6型を作成して本実施例1〜8とした。図2に
おいて、1は二酸化マンガンに導電材として黒鉛を添加
し成型した正極合剤、2は水銀無添加の亜鉛合金粉末を
充填した亜鉛負極である。3はセパレータ、4は本発明
による負極集電体、5は正極ケース、6は封口ガスケッ
ト、7は負極端子をなす底板である。
【0016】第2の実施例はボタン型アルカリ電池であ
る。集電体である三層クラッド板の負極容器の内面の銅
層を前述のメッキ液によりメッキ厚さ0.05μm、
0.10μm、0.15μm、0.20μmに無電解イ
ンジウムメッキした負極容器と前記と同様のZn−Pb
−In−Bi合金粉末とZn−In−Bi−Ca合金粉
末を用いて図3に示すボタン型アルカリ電池LR44型
を作成し実施例9〜16とした。図3において、1は二
酸化マンガンに導電材として黒鉛を添加した正極合剤、
2は水銀無添加の亜鉛合金粉末を充填した亜鉛負極、3
はセパレータ、4は本発明による負極集電体である負極
容器、5は正極ケース、6は封口ガスケット、8はアル
カリ電解液を保持させる電解液含浸材である。
【0017】
【表1】
【0018】比較例として、表1に示すように、2種の
負極集電体を用い実施例と同様にして円筒型アルカリ電
池LR6型及びボタン型アルカリ電池LR44型を組み
立て、比較例17〜20および21〜24とした。
【0019】比較例17、19は表面を過酸化水素、硫
酸の混液で化学研磨した真鍮製負極集電体、比較例1
8、20は表面を電解法によインジウムメッキ(5μ
m)した真鍮製負極集電体、比較例21、23は集電面
である銅層を過酸化水素、硫酸の混液で化学研磨した負
極集電体である負極容器、比較例22、24は集電面で
ある銅層を電解法によりインジウムメッキ(5μm)し
た負極集電体である負極容器である。
【0020】このようにして、本実施例および比較例の
電池各10000個を常温に3ヶ月貯蔵した後の漏液個
数(目視判定)の結果を表1に示す。
【0021】表1に示す結果より、本実施例は負極集電
体の無電解メッキで、そのメッキ厚が0.1μm以上の
ものはまったく漏液せず、実用的な耐漏液性が確保でき
る。しかし、0.05μmのものでは漏液が発生した。
また漏液した電池は多量のガスを発生しており、集電体
の表面からFe,Cr,Ni等が検出された。これは、
0.05μm以下では表面に食い込んでいるFe,N
i,Cr等の微細片が無電解メッキのインジウムで完全
に隠蔽できないためと考えられる。一方、比較例におい
ては多数の漏液が発生し、いずれの集電体表面からもF
e,Cr,Ni等が検出された。
【0022】この理由として、比較例17、19、2
1、23の化学研磨では表面に付着した程度の微細不純
物であれば除去可能であるが表面に深く食い込んだもの
については溶解除去出来なかったと考えられる。また、
比較例18、20、22、24の電解インジウムメッキ
を施したものは無電解メッキと異なりくぼんだ所に存在
するFe、Ni,Cr等がインジウムにより隠蔽出来な
かったためと思われる。
【0023】なお、亜鉛合金粉末として本実施例では、
Zn−Pb−In−BiとZn−In−Bi−Caの2
種類を使用しているが、他の亜鉛合金粉末でも、インジ
ウムを無電解メッキした負極集電体を備えたアルカリ電
池は効果が得られたものの、本実施例の組成との組合せ
が最も効果が得られた。
【0024】
【発明の効果】以上の実施例の説明により明らかなよう
に、本発明のアルカリ電池によれば、水銀無添加の亜鉛
合金粉末をアルカリ電池の負極活物質に用いても、水素
ガスの発生を抑制し耐漏液性に優れた良品質の製品を提
供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】負極集電体用線材の伸線製造工程および工程中
の要部を拡大した図
【図2】本発明の一実施例の円筒型アルカリ電池の縦断
面図
【図3】本発明の一実施例のボタン型アルカリ電池の縦
断面図
【符号の説明】
1 正極合剤 2 亜鉛負極 3 セパレータ 4 負極集電体 5 正極ケース
フロントページの続き (72)発明者 田中 啓介 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 北川 幸平 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】負極活物質として水銀無添加の亜鉛合金粉
    末を用いたアルカリ電池であって、集電面である銅また
    は銅合金の表面にインジウムを無電解メッキした負極集
    電体を備えたアルカリ電池。
  2. 【請求項2】インジウムメッキ厚が0.1μm以上であ
    る請求項1記載のアルカリ電池。
  3. 【請求項3】水銀無添加の亜鉛合金粉末が、鉛、インジ
    ウムおよびビスマスを含有している亜鉛合金粉末、また
    はインジウム、ビスマスおよびカルシウムを含有してい
    る亜鉛合金粉末である請求項1記載のアルカリ電池。
JP5058226A 1993-03-18 1993-03-18 アルカリ電池 Pending JPH06275280A (ja)

Priority Applications (1)

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JP5058226A JPH06275280A (ja) 1993-03-18 1993-03-18 アルカリ電池

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JP5058226A JPH06275280A (ja) 1993-03-18 1993-03-18 アルカリ電池

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1062083C (zh) * 1998-06-18 2001-02-14 重庆大学 碱锰电池集流体表面处理方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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