JPH0665040B2 - アルカリ電池 - Google Patents

アルカリ電池

Info

Publication number
JPH0665040B2
JPH0665040B2 JP59200446A JP20044684A JPH0665040B2 JP H0665040 B2 JPH0665040 B2 JP H0665040B2 JP 59200446 A JP59200446 A JP 59200446A JP 20044684 A JP20044684 A JP 20044684A JP H0665040 B2 JPH0665040 B2 JP H0665040B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
zinc
negative electrode
battery
carbon atoms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59200446A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6180758A (ja
Inventor
敏昭 中村
慎司 鶴田
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP59200446A priority Critical patent/JPH0665040B2/ja
Publication of JPS6180758A publication Critical patent/JPS6180758A/ja
Publication of JPH0665040B2 publication Critical patent/JPH0665040B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/04Cells with aqueous electrolyte

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、負極活物質である亜鉛,カドミウム,アルミ
ニウム,鉄,マグネシウム等の活性金属又は亜鉛合金,
カドミウム合金,アルミニウム合金,鉄合金,マグネシ
ウム合金等の化学的溶解を防止し、もって水素ガス発生
を抑制して電池内圧の上昇を低減せしめる効果を有した
負極合剤が内蔵されているアルカリ電池に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
密封アルカリ電池には種々の形式のものがある。しか
し、その構造の基本は以下のとおりである。すなわち、
正極端子を兼ねる導電性容器(例えばニッケルメッキを
施した鉄製の罐)の中に、正極合剤と負極合剤とをセパ
レータを介して充填し、負極合剤の中に例えば黄銅製の
集電体を埋設し、これら内容物には負極端子も兼ねる導
電性の蓋を冠着して全体を密封状態にして構成されてい
る。
このようなアルカリ電池における負極合剤は、通常、負
極活物質と苛性カリのような苛性アルカリの水溶液とを
基本成分とし、更に両者の分散を高めるためにポリアク
リル酸ソーダ,カルボキシルメチルセルロースのような
ゲル化剤がそれぞれ所定量配合されて成るゲル体であ
る。
そして、負極活物質としては、単位重量当たりのエネル
ギー密度が大きく、化学的にも比較的安定で加工性に富
みかつ安価であるという理由に基づき、亜鉛,カドミウ
ム,アルミニウム,鉄,マグネシウムなどが使用されて
いる。
とくに一次電池の場合には、化学的安定性が良好,安価
であるということから専ら亜鉛が使用されている。
よって以下、本発明を亜鉛を用いた場合を例に挙げて説
明する。
この汎用されている亜鉛もアルカリ水溶液の中に浸漬さ
れると、徐々に化学的溶解が進んでその結果として水素
ガスが発生する。
このような事態が進むと、電池の貯蔵中若しくは使用中
に電池内圧が上昇して、電解液の漏出,電池の変形など
を招き、はなはだしい場合には電池の損傷を招く。しか
も、亜鉛の溶解は電池の容量低下など電池性能の劣化を
もたらす重大な原因をも構成する。
したがって、このような問題点を解決するために、従来
から様々な手段が講じられている。例えば、電解液に予
め酸化亜鉛を溶解し、上記した亜鉛の溶解に伴って生成
する酸化亜鉛を飽和状態にする方法,又は亜鉛の表面を
約10重量%の水銀で汞化して水素過電圧を高める方法
などが知られている。
しかしながら、前者の方法によっても亜鉛の溶解と水素
ガス発生は充分に抑制されていない。また、後者の方法
は有害な水銀を使用しているため、廃棄した電池が公害
源となって環境汚染を招くので避けるべきである。
〔発明の目的〕
本発明は、水銀を用いず、またはごく少量の水銀を使用
して亜鉛の溶解,すなわち水素ガス発生を著しく減少さ
せたアルカリ電池の提供を目的とする。
〔発明の概要〕
本発明のアルカリ電池は、活性金属から成る負極活物
質、苛性アルカリ水溶液の電解液及び第四級アンモニウ
ム塩とを必須成分とし、該第四級アンモニウム塩が、 (式中、R〜Rは同じであっても異なっていてもよ
く、 (a)炭素数2〜32のアルキル基、アルケニル基又は
アルキニル基; (b)8環以下の縮合環もしくは単環の置換若しくは非
置換のアリール基又はアラルキル基; (c)4員以上の脂環を10個以下有する脂環式炭化水
素基; (d)基(a)を主鎖とし、基(b)、基(c)のうち
少なくとも一方を側鎖とする炭化水素基; (e)炭素数2〜32のアルコール、エーテル、ケト
ン、アルデヒド、カルボン酸又は芳香族酸素化合物から
水素原子1個を除去して得られる含酸素の有機残基;あ
るいは (f)アミン、イミン、アゾ化合物から水素原子1個を
除去して得られる含窒素の有機残基である) で示される化合物であることを特徴とする。
本発明のアルカリ電池において、その負極合剤の第1の
成分は活性金属,好ましくは亜鉛又は亜鉛合金である。
これらは、電池組立て時の作業性,電池の放電特性の関
係からして、通常、48〜200メッシュ(タイラー篩)
の粉末を用いることが好ましい。
なお、負極活物質として亜鉛合金を採用する場合には、
それは、亜鉛をベースとし、アルカリ金属以外の金属元
素の少なくとも1種を微小量含有した組成の亜鉛合金で
あることが好ましい。添加する金属元素としては、例え
ば、タリウム,インジウム,鉛,カリウム,銀,ビスマ
ス,カドミウム等があげられる。また、汞化亜鉛であっ
てもよい。
第2の成分は電解液であるが、例えば苛性カリ水溶液,
苛性ソーダ水溶液があげられる。その濃度は、通常、3
0〜40重量%のものが用いられる。この電解液には、
ポリアクリル酸ソーダ,カルボキシメチルセルロースの
ようなゲル化剤が添加されて、負極活物質の粉末の沈降
等を防止する。また、前述したように、電解液に酸化亜
鉛を溶解・飽和せしめて、負極活物質の溶解を抑制す
る。
第3の成分は後述する第四級アンモニウム塩であって、
これは負極活物質の防食剤として機能する。
この防食剤は、 で示される第四級アンモニウム塩である。
塩(I)において、R〜Rは同じであっても異なっ
ていてもよく、以下に述べるような基である。
すなわち、先ず第1の群は、(a)炭素数2〜32のア
ルキル基,アルケニル基,アルキニル基のいずれかであ
る。具体的には、アルキル基としては、エチル基,プロ
ピル基,ブチル基,ペンチル基,オクチル基,ドデシル
基,ヘキサデシル基,エイコシル基,エトラコシル基な
どを好適例とし;アルケニル基としては、ビニル基,ア
リル基,クロチル基,ヘキセニル基,ヘキサジエニル基
などを好適例とし;アルキニル基としてはエチニル基,
プロピニル基などを好適例とする。これら基(a)は、
直鎖又は分枝鎖状のものであってもよい。
第2の群は、(b)8環以下の縮合環もしくは単環の置
換若しくは非置換のアリール基またはアラルキル基であ
る。具体的には、フェニル基,トリル基,ベンジル基,
スチリル基などがあげられる。
第3の群は、(c)4員以下の脂環を10個以下有する
脂環式炭化水素基であって、具体的にはシクロヘキシル
基,シクロヘキシニル基などを好適例とする。
第4の群は、(d)基(a)を主鎖とし、基(b),基
(c)のうち少なくとも一方を側鎖とする炭化水素基で
あって、具体的には、4−フェニルブチル基,3,6−
ジシクロヘキシルオクチル基,3−(p−シクロヘキシ
ルフェニル)ステアリル基などを好適例とする。
第5の群は、(e)炭素数2〜32のアルコール,エー
テル,ケトン,アルデヒド,カルボン酸又は芳香族酸素
化合物から水素原子1個を除去して得られる含酸素の有
機残基である。具体的には、エトキシ基,イソプロポキ
シ基,ペンチルオキシ基,1,1−ジエチルブトキシ基
のようなアルコキシ基;メトキシメチル基,2,4−ジ
メトキシペンチル基のようなアルコキシアルキル基;ア
セチル基,ブチリル基,ヘキサノイル基,ラウロイル
基,ステアロイル基,アクリロイル基,のようなアシル
基;アセトキシ基,ベンゾイルオキシ基のようなアシル
オキシ基;メトキシカルボニル基,エトキシカルボニル
基,ベンジルオキシカルボニル基,のようなアルコキシ
カルボニル基若しくはアラルキルカルボニル基;フェノ
キシ基のようなアリールオキシ基;ベンジルオキシ基の
ようなアラルキルオキシ基;をあげることができる。
第6の群は、(f)アミン,イミン,アゾ化合物から水
素原子1個を除去して得られる含窒素の有機残基であ
る。具体的には、エチルアミノ基,アセトアミド基,ベ
ンズアミド基,フェニルアゾ基,スクシンイミド基,ピ
ロリル基,ピロリジニル基,ピペリジニル基,N,N,
N−トリエチル−4−アミノブチル基などをあげること
ができる。
以上列記した基のうち、好適な基はアルキル基であり、
とくに直鎖状アルキル基である。また、R〜Rは全
て同一の基であることがより好ましい。基(a),基
(e)において、炭素数が1の場合は、塩(I)の亜鉛
表面への吸着性が大となり、しかもその表面状態を不均
一化して腐食促進要素たるメタノールを生成する虞れが
あるので不都合であり、また、炭素数が32以上または
環数が指定環数の上限より多い場合には、立体障害が大
きくなり塩(I)の合成が困難となる。好ましい炭素数
は2〜10である。
第四級アンモニウムイオンの対イオンとしては、OH
が用いられる。
なお、かかる対イオンとして塩素イオン、臭素イオン、
塩素酸イオン、過塩素酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオ
ンのような腐食性イオンは排除すべきである。
防食剤の配合量は、用いる電解液に対し、0.0001〜10
モル/または、亜鉛に対して0.0001〜50ミリモル/
g,好ましくは0.001〜1.0モル/または亜鉛に対して
0.001〜5ミリモル/gである。配合量が0.0001モル/
未満の場合には、負極活物質の防食効果が充分に発揮
されず、また、10モル/を超えると電解液ににごり
又は分離が起こって電池特性に悪影響を及ぼすようにな
る。
なお、本発明のアルカリ電池において、用いる正極合剤
は通常のものでよく格別限定されるものではない。例え
ば、MnO,AgO,Ag2O,HgOの各粉末又はこれらに適量のカー
ボン粉末を混合したものである。
〔発明の実施例〕
実施例1〜16 35%苛性カリ水溶液に表に示した各塩を濃度0.01モル
/となるように溶解し、この溶液中に46〜150メ
ッシュ(タイラー篩)の表示の亜鉛又は亜鉛合金粉末2
0gを浸漬した。なお、絵案の純度は99.99%である。
比較のために、酸化亜鉛を飽和させた35%苛性カリ水
溶液の中に上記と同様の亜鉛粉末20gを浸漬した。
45℃で1週間放置し発生水素ガス量を測定した。比較
例を100としたときの相対値を表に記した。
また、表面の亜鉛粉末を負極活物質とし、電解液は上記
苛性カリ水溶液,ゲル化剤としてカルボキシメチルセル
ロース,防食剤として表示の塩を用いて負極合剤を調製
し、二酸化マンガンと黒鉛との混合物を正極合剤とし
て、常法にしたがって、単3形アルカリマンガン電池を
製造した。
この電池を45℃において1週間貯蔵しそのときの水素
ガス発生量を測定し、防食剤を用いなかった電池のガス
発生量を100にしたときの相対値として表に併記し
た。
〔発明の効果〕 以上の説明でも明らかなように、本発明のアルカリ電池
は、既述した第四アンモニウム塩を負極活物質の防食剤
として使用した負極合剤を用いているので、水素ガス発
生量が従来の無汞化亜鉛を用いた電池に比べて大幅に抑
制され電池内圧の上昇が低減してその保存安定性は向上
する。なお、実施例ではアルカリマンガン電池について
その効果を示したが、本発明の技術思想は亜鉛又は亜鉛
合金を負極活物質とするアルカリ電池,例えば、銀・亜
鉛,水銀・亜鉛,ニッケル・亜鉛などの各電池に適用し
て有効であることは言うをまたない。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】活性金属から成る負極活物質、苛性アルカ
    リ水溶液の電解液及び第四級アンモニウム塩とを必須成
    分とするアルカリ電池において、該第四級アンモニウム
    塩が、 (式中、R〜Rは同じであっても異なっていてもよ
    く、 (a)炭素数2〜32のアルキル基、アルケニル基又は
    アルキニル基; (b)8環以下の縮合環もしくは単環の置換若しくは非
    置換のアリール基又はアラルキル基; (c)4員以上の脂環を10個以下有する脂環式炭化水
    素基; (d)基(a)を主鎖とし、基(b)、基(c)のうち
    少なくとも一方を側鎖とする炭化水素基; (e)炭素数2〜32のアルコール、エーテル、ケト
    ン、アルデヒド、カルボン酸又は芳香族酸素化合物から
    水素原子1個を除去して得られる含酸素の有機残基;あ
    るいは (f)アミン、イミン、アゾ化合物から水素原子1個を
    除去して得られる含窒素の有機残基である) で示される化合物であるアルカリ電池。
JP59200446A 1984-09-27 1984-09-27 アルカリ電池 Expired - Lifetime JPH0665040B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59200446A JPH0665040B2 (ja) 1984-09-27 1984-09-27 アルカリ電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59200446A JPH0665040B2 (ja) 1984-09-27 1984-09-27 アルカリ電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6180758A JPS6180758A (ja) 1986-04-24
JPH0665040B2 true JPH0665040B2 (ja) 1994-08-22

Family

ID=16424432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59200446A Expired - Lifetime JPH0665040B2 (ja) 1984-09-27 1984-09-27 アルカリ電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0665040B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2063475A1 (en) * 2006-07-28 2009-05-27 Panasonic Corporation Alkaline primary battery

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6899978B2 (en) * 2000-12-18 2005-05-31 Johan Christiaan Fitter Electrochemical cell

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2807980C2 (de) * 1978-02-24 1986-12-11 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Galvanisches Element mit negativer Zinkelektrode
US4397925A (en) * 1981-10-15 1983-08-09 Ray-O-Vac Corporation Alkaline battery with reducing agents in the electrolyte

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2063475A1 (en) * 2006-07-28 2009-05-27 Panasonic Corporation Alkaline primary battery

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6180758A (ja) 1986-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH05325954A (ja) 亜鉛アルカリ電池の製造法
JPH05242881A (ja) 亜鉛アルカリ電池の製造法
JPS61203564A (ja) アルカリ電池
JPH0665040B2 (ja) アルカリ電池
JPH0421310B2 (ja)
JPH0371738B2 (ja)
JPH08222194A (ja) ボタン形アルカリ電池
JPS61208753A (ja) アルカリ電池
WO2003105257A1 (ja) アルカリ電池用電解液及び該電解液を用いたアルカリ電池
JP2754865B2 (ja) 亜鉛アルカリ電池の製造法
JPH0562683A (ja) アルカリ電池
JPH0317181B2 (ja)
JPH0750612B2 (ja) 亜鉛アルカリ電池
JPH0513070A (ja) アルカリ電池
JP3031037B2 (ja) 亜鉛アルカリ電池の製造法
JP2805486B2 (ja) アルカリ電池およびその負極活物質
JPS61240573A (ja) アルカリ電池
JPH0622128B2 (ja) アルカリ電池
JPH0562682A (ja) アルカリ電池
JPH0513071A (ja) アルカリ電池
JPH0777131B2 (ja) 亜鉛アルカリ電池
JPH0513073A (ja) アルカリ電池
JPS6240161A (ja) 亜鉛アルカリ電池
JPH08222193A (ja) ボタン形アルカリ電池
JPS62176049A (ja) 亜鉛アルカリ電池

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term