JPH0719604B2 - アルカリ電池の製造方法 - Google Patents
アルカリ電池の製造方法Info
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- JPH0719604B2 JPH0719604B2 JP17861686A JP17861686A JPH0719604B2 JP H0719604 B2 JPH0719604 B2 JP H0719604B2 JP 17861686 A JP17861686 A JP 17861686A JP 17861686 A JP17861686 A JP 17861686A JP H0719604 B2 JPH0719604 B2 JP H0719604B2
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- H01M6/04—Cells with aqueous electrolyte
- H01M6/06—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
Description
【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明はアルカリ電池の製造方法に関するもので、よ
り具体的には、粒状亜鉛を負極活物質とするアルカリ電
池において負極亜鉛内の水銀の含有量を減少させること
のできるアルカリ電池の製造方法に関する。
り具体的には、粒状亜鉛を負極活物質とするアルカリ電
池において負極亜鉛内の水銀の含有量を減少させること
のできるアルカリ電池の製造方法に関する。
《従来の技術》 従来この種のアルカリ電池は、良く知られているよう
に、有底円筒形の正極缶内に正極合剤，セパレータ，ゲ
ル状の負極亜鉛が同軸上に装填されるとともに、正極缶
の開口部が封口ガスケットと負極端子板とで密封され、
かつ、負極亜鉛の中心部に挿入された棒状の負極集電体
の上端が封口ガスケットの中心を貫通して負極端子板の
内面にスポット溶接などで接合された構造となってい
る。
に、有底円筒形の正極缶内に正極合剤，セパレータ，ゲ
ル状の負極亜鉛が同軸上に装填されるとともに、正極缶
の開口部が封口ガスケットと負極端子板とで密封され、
かつ、負極亜鉛の中心部に挿入された棒状の負極集電体
の上端が封口ガスケットの中心を貫通して負極端子板の
内面にスポット溶接などで接合された構造となってい
る。
そして、負極の亜鉛粒子の表面はアマルガム化されてお
り、これにより亜鉛粒子の腐蝕防止、アルカリ電解液中
での水素過電圧を高め、水素ガス発生の抑制といった面
で大きな効果が得られる。従って、アマルガム化した粒
状亜鉛を用いることで、アルカリ電池の放電性能及び貯
蔵性能が大いに向上した。
り、これにより亜鉛粒子の腐蝕防止、アルカリ電解液中
での水素過電圧を高め、水素ガス発生の抑制といった面
で大きな効果が得られる。従って、アマルガム化した粒
状亜鉛を用いることで、アルカリ電池の放電性能及び貯
蔵性能が大いに向上した。
また、上記負極集電体としては、銅や真鍮あるいは亜鉛
メッキされた鉄の棒が一般的である。これらの金属はア
マルガム化されやすく、これをアマルガム化した負極亜
鉛中に挿入すると、負極集電体側へ水銀が移動し、負極
集電体と負極亜鉛との局部電池反応の形成が抑制され
る。
メッキされた鉄の棒が一般的である。これらの金属はア
マルガム化されやすく、これをアマルガム化した負極亜
鉛中に挿入すると、負極集電体側へ水銀が移動し、負極
集電体と負極亜鉛との局部電池反応の形成が抑制され
る。
《発明が解決しようとする問題点》 アルカリ電池の性能向上に大きく寄与した負極亜鉛をア
マルガム化する技術は、有害物質である水銀を用いると
いう問題を内在している。したがって、電池の水銀含有
量は極力少ない方が望ましい。そのために、負極の亜鉛
中の水銀含有率を低下させ、しかも、電池の性能を低下
させないようにする研究開発がさかんになされている。
マルガム化する技術は、有害物質である水銀を用いると
いう問題を内在している。したがって、電池の水銀含有
量は極力少ない方が望ましい。そのために、負極の亜鉛
中の水銀含有率を低下させ、しかも、電池の性能を低下
させないようにする研究開発がさかんになされている。
しかし、単に負極亜鉛のアマルガム化度をさげると、負
極集電体との関係で次のような問題を生ずる。
極集電体との関係で次のような問題を生ずる。
すなわち、上記したごとく、アマルガム化した負極亜鉛
中に負極集電体を挿入すると、負極亜鉛中の水銀が負極
集電体側へ移行し、負極集電体は、その表面及び表面に
近い結晶粒界がアマルガム化される。そして、負極集電
体の表面及び結晶粒界が充分にアマルガム化されること
で、水素過電圧が上昇し、局部電池形成による水素ガス
発生反応を抑制でき、亜鉛とのつながりも良好となる。
しかし、負極集電体側へ水銀が移行することにより亜鉛
表面の水銀が失われることになる。このことは、負極亜
鉛のアマルガム化度が高ければ、負極集電体側へ水銀が
移行しても問題はなかったが、負極亜鉛のアマルガム化
度を例えば、１％程度にさげると負極集電体側へ水銀を
取られることで亜鉛表面の水銀が極端な不足状態とな
る。その結果、負極集電体と亜鉛との間に局部電池を形
成し易くなり、亜鉛の溶解と水素ガス発生反応を充分に
抑制することができず、電池の貯蔵性能が低下するなど
の悪影響が顕著になる。
中に負極集電体を挿入すると、負極亜鉛中の水銀が負極
集電体側へ移行し、負極集電体は、その表面及び表面に
近い結晶粒界がアマルガム化される。そして、負極集電
体の表面及び結晶粒界が充分にアマルガム化されること
で、水素過電圧が上昇し、局部電池形成による水素ガス
発生反応を抑制でき、亜鉛とのつながりも良好となる。
しかし、負極集電体側へ水銀が移行することにより亜鉛
表面の水銀が失われることになる。このことは、負極亜
鉛のアマルガム化度が高ければ、負極集電体側へ水銀が
移行しても問題はなかったが、負極亜鉛のアマルガム化
度を例えば、１％程度にさげると負極集電体側へ水銀を
取られることで亜鉛表面の水銀が極端な不足状態とな
る。その結果、負極集電体と亜鉛との間に局部電池を形
成し易くなり、亜鉛の溶解と水素ガス発生反応を充分に
抑制することができず、電池の貯蔵性能が低下するなど
の悪影響が顕著になる。
また、負極集電体の表面に、水素過電圧が高く、水銀へ
の溶解度が比較的大きいCd,Tl等を存在させる手段もあ
るが、充分な効果は得られなかった。
の溶解度が比較的大きいCd,Tl等を存在させる手段もあ
るが、充分な効果は得られなかった。
本発明は上記した問題点に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、負極亜鉛から負極集電体への水銀
の移行量を必要最低限に押さえ、その結果として水銀の
含有量を少なくしても電池の性能低下は抑制できるアル
カリ電池の製造方法を提供することにある。
目的とするところは、負極亜鉛から負極集電体への水銀
の移行量を必要最低限に押さえ、その結果として水銀の
含有量を少なくしても電池の性能低下は抑制できるアル
カリ電池の製造方法を提供することにある。
《問題点を解決するための手段》 上記した目的を達成するために、本発明では、予め焼鈍
して形成した負極集電体を用いてアルカリ電池を製造し
た。
して形成した負極集電体を用いてアルカリ電池を製造し
た。
《作 用》 負極集電体を焼鈍することにより、銅、真鍮等の負極集
電体を形成している金属の結晶粒を成長させ、大きくさ
せる。その結果、負極集電体の表面には、大きな変化は
生じないが、水銀が入り込む結晶粒界の面積が減少し、
負極集電体をアマルガム化するに必要な水銀の量は低減
される。従って、負極亜鉛中に含有させる水銀の量は少
なくてすむ。
電体を形成している金属の結晶粒を成長させ、大きくさ
せる。その結果、負極集電体の表面には、大きな変化は
生じないが、水銀が入り込む結晶粒界の面積が減少し、
負極集電体をアマルガム化するに必要な水銀の量は低減
される。従って、負極亜鉛中に含有させる水銀の量は少
なくてすむ。
《実 施 例》 以下、本発明に係るアルカリ電池の製造方法の好適な実
施例について添付図面を参照にして説明する。
施例について添付図面を参照にして説明する。
第１図は、本発明に係るアルカリ電池の断面図を示して
いる。
いる。
同図に示すように、有底円筒形の正極缶10内に、二酸化
マンガンとカーボンを混合して成形した円筒状の正極合
剤12を配設する。そして、この正極合剤12の中央空間内
には、その内周面に沿ってポリプロピレン不織布等を袋
状に形成したセパレータ14を挿入配設する。さらに、こ
のセパレータ14の内側空間内にはアマルガム化した粒状
亜鉛を主体としこれにアルカリ電解液やゲル化剤を加え
て混練したゲル状の負極亜鉛16を充填する。
マンガンとカーボンを混合して成形した円筒状の正極合
剤12を配設する。そして、この正極合剤12の中央空間内
には、その内周面に沿ってポリプロピレン不織布等を袋
状に形成したセパレータ14を挿入配設する。さらに、こ
のセパレータ14の内側空間内にはアマルガム化した粒状
亜鉛を主体としこれにアルカリ電解液やゲル化剤を加え
て混練したゲル状の負極亜鉛16を充填する。
また、正極缶10の上端開口部は、封口ガスケット18と負
極端子板20とで密封する。さらに、負極亜鉛16の中心部
には、棒状の負極集電体22を挿入配設し、その上方部は
封口ガスケット18の中心を貫通して負極端子板20の内面
中央部にスポット溶接などで接合されている。
極端子板20とで密封する。さらに、負極亜鉛16の中心部
には、棒状の負極集電体22を挿入配設し、その上方部は
封口ガスケット18の中心を貫通して負極端子板20の内面
中央部にスポット溶接などで接合されている。
また、負極集電体22は、銅と亜鉛の比が65:35の真鍮で
成形されている。
成形されている。
ここで、本発明では、上記した負極集電体22を予め焼鈍
により形成することである。すなわち、焼鈍することに
より、負極集電体22を形成している真鍮の結晶を成長さ
せて大きくし、結晶粒界の面積を減少させた負極集電体
22を形成する。
により形成することである。すなわち、焼鈍することに
より、負極集電体22を形成している真鍮の結晶を成長さ
せて大きくし、結晶粒界の面積を減少させた負極集電体
22を形成する。
具体的には、不活性ガスであるN2雰囲気中において600
〜930℃で30分間焼鈍を行った。ここで焼鈍温度を600〜
930℃としたのは、あまり温度が低いと結晶粒を充分に
成長させることができず、また、930℃を越えると負極
集電体22を形成している真鍮の融点となり、真鍮が溶け
てしまうからである。
〜930℃で30分間焼鈍を行った。ここで焼鈍温度を600〜
930℃としたのは、あまり温度が低いと結晶粒を充分に
成長させることができず、また、930℃を越えると負極
集電体22を形成している真鍮の融点となり、真鍮が溶け
てしまうからである。
上記したごとく焼鈍をした負極集電体22をアマルガム化
度1.5重量％の負極亜鉛16中に挿入し、時間とともに負
極集電体22の表面に移行してくる水銀量を測定した。そ
の結果が、第２図に示すの曲線である。第２図におい
て、横軸は経過時間であり、縦軸は負極集電体22表面に
付着した単位表面積当りの水銀の増加量である。なお、
試験温度は45℃とし、亜鉛粒度は35〜150meshのものを
使用した。
度1.5重量％の負極亜鉛16中に挿入し、時間とともに負
極集電体22の表面に移行してくる水銀量を測定した。そ
の結果が、第２図に示すの曲線である。第２図におい
て、横軸は経過時間であり、縦軸は負極集電体22表面に
付着した単位表面積当りの水銀の増加量である。なお、
試験温度は45℃とし、亜鉛粒度は35〜150meshのものを
使用した。
また、上記した負極集電体22をアマルガム化度３重量％
の負極亜鉛16内に挿入した場合の特性をに示す。
の負極亜鉛16内に挿入した場合の特性をに示す。
一方、本発明の方法で製造したアルカリ電池と比較する
ために、従来の焼鈍を行っていない負極集電体を用いた
アルカリ電池におけるそれを同図中に示す。すなわち、
アマルガム化度1.5重量％の負極亜鉛を用いたものが同
図中に、また、３重量％のものがにそれぞれ示して
いる。
ために、従来の焼鈍を行っていない負極集電体を用いた
アルカリ電池におけるそれを同図中に示す。すなわち、
アマルガム化度1.5重量％の負極亜鉛を用いたものが同
図中に、また、３重量％のものがにそれぞれ示して
いる。
同図から明らかなように、従来の集電体では、結晶粒が
小さいため、粒界が大きく従って、粒界に入り込む水銀
量は多量に必要となる。これに対して、本発明の方法で
製造したアルカリ電池では、集電体の結晶粒が大きいた
めに粒界の面積は小さくなり、その結果、小量の水銀で
集電体を充分にアマルガム化することができ、負極亜鉛
からの水銀の移行量は少なくてすむ。なお、水銀の付着
量が少ないといっても、上記のごとく、負極集電体22の
表面は水銀によって覆われているので、負極亜鉛16と負
極集電体22との接触面の電位差による局部電池反応は充
分に抑制することができる。
小さいため、粒界が大きく従って、粒界に入り込む水銀
量は多量に必要となる。これに対して、本発明の方法で
製造したアルカリ電池では、集電体の結晶粒が大きいた
めに粒界の面積は小さくなり、その結果、小量の水銀で
集電体を充分にアマルガム化することができ、負極亜鉛
からの水銀の移行量は少なくてすむ。なお、水銀の付着
量が少ないといっても、上記のごとく、負極集電体22の
表面は水銀によって覆われているので、負極亜鉛16と負
極集電体22との接触面の電位差による局部電池反応は充
分に抑制することができる。
また、負極集電体22への水銀移行量が少ないということ
は、負極亜鉛16から失われる水銀量が少ないということ
になり、負極亜鉛16の亜鉛表面上における局部電池反応
の抑制効果が保たれている。したがって、負極亜鉛16の
アマルガム化度が同じであれば、従来のものと本発明の
ものとでは、水素ガス発生量は本発明の方が少なくな
る。その結果、水銀含有量を低下させることによる電池
性能の低下をおさえることができる。
は、負極亜鉛16から失われる水銀量が少ないということ
になり、負極亜鉛16の亜鉛表面上における局部電池反応
の抑制効果が保たれている。したがって、負極亜鉛16の
アマルガム化度が同じであれば、従来のものと本発明の
ものとでは、水素ガス発生量は本発明の方が少なくな
る。その結果、水銀含有量を低下させることによる電池
性能の低下をおさえることができる。
次に、LR20の電池を用い、本発明の方法で製造したアル
カリ電池と従来のアルカリ電池との放電特性の比較を行
った結果、表１に示すようになった。なお、ともに、負
極亜鉛の亜鉛粒度は35〜150meshで、アマルガム化度は
1.5重量％のものを使用し、端子電圧が0.90Vになるまで
を測定した（測定温度20℃）。
カリ電池と従来のアルカリ電池との放電特性の比較を行
った結果、表１に示すようになった。なお、ともに、負
極亜鉛の亜鉛粒度は35〜150meshで、アマルガム化度は
1.5重量％のものを使用し、端子電圧が0.90Vになるまで
を測定した（測定温度20℃）。
上記表から明らかなように、本発明の方法で製造したア
ルカリ電池は負極亜鉛のアマルガム化度が同じのものと
比較すると、その放電特性が優れており、焼鈍を行って
いないアマルガム化度５％の従来のアルカリ電池とほぼ
同等の放電特性を示すことがわかる。また、表中、従来
品の放電特性が劣るのは、次の理由による。すなわち、
結晶粒の小さな従来のものは、粒界面積が大きいため
に、アマルガム化に要する水銀量が多量に必要となり、
その結果、負極亜鉛のアマルガム化度が低下して、局部
電池を形成してしまい、そのために、性能が低下してし
まっているのである。
ルカリ電池は負極亜鉛のアマルガム化度が同じのものと
比較すると、その放電特性が優れており、焼鈍を行って
いないアマルガム化度５％の従来のアルカリ電池とほぼ
同等の放電特性を示すことがわかる。また、表中、従来
品の放電特性が劣るのは、次の理由による。すなわち、
結晶粒の小さな従来のものは、粒界面積が大きいため
に、アマルガム化に要する水銀量が多量に必要となり、
その結果、負極亜鉛のアマルガム化度が低下して、局部
電池を形成してしまい、そのために、性能が低下してし
まっているのである。
さらに、LR20の電池を用い、本発明の方法で製造した電
池と従来のものとの漏液特性を測定した結果を表２に示
す。
池と従来のものとの漏液特性を測定した結果を表２に示
す。
上記表から明らかなように、本発明の方法で製造した電
池は、負極亜鉛のアマルガム化度を下げても、高いアマ
ルガム化度の従来品とほぼ同じ漏液特性を示すことがわ
かる。また、単にアマルガム化度のみ低くし、従来の負
極集電体を用いたもの（表２の1.5重量％の従来品）と
比較すると、その性能の優劣は明らかである。
池は、負極亜鉛のアマルガム化度を下げても、高いアマ
ルガム化度の従来品とほぼ同じ漏液特性を示すことがわ
かる。また、単にアマルガム化度のみ低くし、従来の負
極集電体を用いたもの（表２の1.5重量％の従来品）と
比較すると、その性能の優劣は明らかである。
なお、上記実施例によれば、負極集電体を焼鈍する際に
N2ガス雰囲気中において行ったが、本発明はこれに限ら
れることはなく、例えば、空気中で行ってもかまわな
い。但し、その場合には負極集電体の表面が酸化してし
まうため、焼鈍した後、表面を酸処理する必要がある。
また、負極集電体として真鍮を用いたが、例えば、銅や
錫等を用いても良い。その場合には、前者は900〜1080
℃が、後者は150〜230℃の温度で焼鈍を行うのが望まし
い。
N2ガス雰囲気中において行ったが、本発明はこれに限ら
れることはなく、例えば、空気中で行ってもかまわな
い。但し、その場合には負極集電体の表面が酸化してし
まうため、焼鈍した後、表面を酸処理する必要がある。
また、負極集電体として真鍮を用いたが、例えば、銅や
錫等を用いても良い。その場合には、前者は900〜1080
℃が、後者は150〜230℃の温度で焼鈍を行うのが望まし
い。
《発明の効果》 以上のように、本発明の方法で製造したアルカリ電池に
よれば、電池の負極亜鉛内に挿入する負極集電体とし
て、焼鈍した負極集電体を用いたことにより、負極集電
体を構成する真鍮等の結晶粒が成長して大きくなるた
め、結晶粒界の面積が小さくなる。その結果、負極集電
体に付着しその表面及び粒界面を覆うにたりる水銀の量
が減少し、負極亜鉛内からの水銀の移行量も減少する。
従って、予め負極亜鉛をアマルガム化するために添加す
る水銀の量を少なくしても、負極亜鉛と負極集電体との
接触面にて局部電池形成を抑制することができる。その
結果、放電特性、漏液特性等の電池の性能を低下させる
ことなく、電池内に添加する水銀の量を減少させること
ができる。
よれば、電池の負極亜鉛内に挿入する負極集電体とし
て、焼鈍した負極集電体を用いたことにより、負極集電
体を構成する真鍮等の結晶粒が成長して大きくなるた
め、結晶粒界の面積が小さくなる。その結果、負極集電
体に付着しその表面及び粒界面を覆うにたりる水銀の量
が減少し、負極亜鉛内からの水銀の移行量も減少する。
従って、予め負極亜鉛をアマルガム化するために添加す
る水銀の量を少なくしても、負極亜鉛と負極集電体との
接触面にて局部電池形成を抑制することができる。その
結果、放電特性、漏液特性等の電池の性能を低下させる
ことなく、電池内に添加する水銀の量を減少させること
ができる。
第１図は本発明の方法で製造したアルカリ電池の一実施
例を示す断面図、第２図は本発明並びに従来の方法で製
造された電池における負極集電体への水銀移行量を示す
グラフである。 10……正極缶、12……正極合剤 14……セパレータ、16……負極亜鉛 22……負極集電体
例を示す断面図、第２図は本発明並びに従来の方法で製
造された電池における負極集電体への水銀移行量を示す
グラフである。 10……正極缶、12……正極合剤 14……セパレータ、16……負極亜鉛 22……負極集電体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 雄三 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 筒井 清英 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】筒状の正極缶内に筒状の正極合剤を配設
し、該正極合剤の中央空間内にセパレータを介して粒状
亜鉛を主体としたゲル状の負極亜鉛を注入し、該負極亜
鉛内に負極集電体を挿入配設してなるアルカリ電池の製
造方法において、該負極集電体を予め焼鈍して形成して
なることを特徴とするアルカリ電池の製造方法。 - 【請求項２】前記負極集電体を真鍮から形成し、かつ、
600〜930℃で焼鈍してなることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のアルカリ電池の製造方法。 - 【請求項３】前記焼鈍を、不活性ガス雰囲気中で行って
なることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
項記載のアルカリ電池の製造方法。 - 【請求項４】前記負極亜鉛のアマルガム化度を3.0重量
％以下としてなることを特徴とする特許請求の範囲第１
項，第２項または第３項のいずれかに記載のアルカリ電
池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17861686A JPH0719604B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | アルカリ電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17861686A JPH0719604B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | アルカリ電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6337568A JPS6337568A (ja) | 1988-02-18 |
| JPH0719604B2 true JPH0719604B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=16051558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17861686A Expired - Fee Related JPH0719604B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | アルカリ電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719604B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2046148C (en) * | 1990-08-14 | 1997-01-07 | Dale R. Getz | Alkaline cells that are substantially free of mercury |
| US5332633A (en) * | 1993-03-16 | 1994-07-26 | Duracell Inc. | Cell sealant |
| US5626988A (en) * | 1994-05-06 | 1997-05-06 | Battery Technologies Inc. | Sealed rechargeable cells containing mercury-free zinc anodes, and a method of manufacture |
| WO2006095683A1 (ja) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Fukui Byora Co., Ltd. | 乾電池用負極集電体 |
| JP5099738B2 (ja) * | 2006-09-04 | 2012-12-19 | 福井鋲螺株式会社 | 乾電池用負極集電体 |
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