JPH07254406A

JPH07254406A - 無汞化亜鉛アルカリ電池

Info

Publication number: JPH07254406A
Application number: JP6068990A
Authority: JP
Inventors: Naomi Ishihara; 直美石原; Masatomo Oohashi; 真智大橋
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1994-03-15
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 1995-10-03

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、無汞化亜鉛粉末を主体とする負極
活物質に、ゲル化剤とアルカリ電解液とを混合したゲル
状亜鉛負極を有する無汞化亜鉛アルカリ電池において、
亜鉛重量に対する表面積が大きく、放電利用率が向上と
いう点で優れている細長状の亜鉛粉末と、流動性が良
く、亜鉛粉末同志の絡み付きの少ない点で優れている球
状の亜鉛粉末との混合亜鉛粉末を用い、両方の優れた点
を生かしたゲル状亜鉛負極であり、組み立て工程におけ
る、ゲル充填機でのゲル状亜鉛負極の充填においてもノ
ズルの詰まりを防止でき、作業性の向上をはかることを
目的としたものである。【構成】本発明は、無汞化亜鉛粉末を主体とする負極
活物質に、ゲル化剤と無汞化亜鉛粉末を主体とする負極
活物質に、ゲル化剤とアルカリ電解液とを混合したゲル
状亜鉛負極を有する無汞化亜鉛アルカリ電池において、
該無汞化亜鉛粉末が細長状の亜鉛粉末と、球状の亜鉛粉
末との混合亜鉛粉末を用いたことを特徴とする無汞化亜
鉛アルカリ電池である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルカリ電池における
ゲル状亜鉛負極の充填方法の改善に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、亜鉛粉末を負極活物質としたゲル
状亜鉛負極を用いたアルカリ電池、例えば、アルカリマ
ンガン電池、水銀電池、酸化銀電池、空気電池において
は、亜鉛粉末、ゲル化剤およびアルカリ電解液を適宜混
合して使用していた。また、一般には、アルカリマンガ
ン電池では、アルカリ電解液／汞化亜鉛粉末の比率が、
重量比で５０／５０であり、水銀電池、酸化銀電池、空
気電池では、５０／５０から３０／７０の範囲で使用さ
れている。

【０００３】また、電池の電気容量を増大させる動きの
なかで、アルカリ電解液／汞化亜鉛粉末の比率に変化が
あらわれてきた。つまり、汞化亜鉛粉末の比率を多くす
ることで、電気容量を増大させることが可能となった。
しかし、組み立て工程において、ゲル状亜鉛負極をゲル
充填機で充填する際に、汞化亜鉛粉末の比率の増大によ
り、ゲル状亜鉛負極の流動性が低下するため作業が非常
に困難となる。

【０００４】そして、公害問題などにより低公害化が求
められてきたため、水銀の含有率を減らそうとする試み
の中で、汞化亜鉛においても水銀の含有率を低下させて
きた。さらに、近年、生活環境への感心の高まりの中
で、少量とはいえ有害な水銀が電池中に含有されている
ことは問題であり、無水銀化した電池の開発が望まれて
いた。しかし、水銀を全く使わない電池は、放電反応に
よって、亜鉛粉末の粒子が小さくなると、電気的導通が
遮断されるため、放電反応に寄与しない亜鉛粉末の粒子
が残り、放電利用率が低下してしまう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この対策として、亜鉛
粉末の形状を細長状にして、電気的導通の接点数を増や
す必要があり、細長状の亜鉛粉末を用いたゲル状亜鉛負
極が用いられるようになった。また、細長状の亜鉛粉末
を用いたゲル状亜鉛負極を図２を用いて説明する。図中
の２１は細長状の亜鉛粉末、２２はポリアクリル酸から
なるゲル化剤を含んだ水酸化カリウムからなるアルカリ
水溶液の電解液である。この細長状の亜鉛粉末を用いた
ゲル状亜鉛負極は、亜鉛重量に対する表面積が大きいた
め、放電利用率という点では良いが、亜鉛粉末同志の絡
み付きが強いため摩擦が生じ、ゲル状亜鉛負極として用
いた場合、流動性が低下する。このため、組み立て工程
において、ゲル充填機を利用してゲル状亜鉛負極を充填
した作業が、非常に困難となる。つまり、流動性の低下
したゲル状亜鉛負極をゲル充填機を利用して充填した当
初の充填量については問題ないが、後に、ゲル充填機の
ノズル付近内で、ゲル状亜鉛負極が滞留し始め、１回の
充填量が減少し、最終的にノズルが詰まってしまうため
充填できなくなってしまう。また、上記のゲル状亜鉛負
極は重量バラツキ、容量バラツキを生じるため、電池性
能が一定しないという問題があった。

【０００６】このため、充填量を安定させるために亜鉛
粉末の摩擦を減少させることが必要となり、亜鉛粉末の
粒子を球状にすることで、摩擦を減少させることができ
た。その結果、流動性が良好となり、１回の充填量を安
定させることができたので、重量バラツキ、容量バラツ
キを生じなくなった。しかしながら、球状の亜鉛粉末を
使用すれば、亜鉛重量に対する表面積が小さくなり、放
電利用率が低下するという別な問題がでてきた。そのた
め、従来の細長状の亜鉛粉末が専ら使用され、球状の亜
鉛粉末は商品化されなかった。

【０００７】しかしながら、本発明者らは細長状の亜鉛
粉末と球状の亜鉛粉末との混合亜鉛粉末を用いること
で、組み立て工程において充填量を一定させ、重量バラ
ツキ、容量バラツキを生じない優れた流動性をもつゲル
状亜鉛負極を見いだした。

【０００８】本発明は、無汞化亜鉛粉末を主体とする負
極活物質に、ゲル化剤とアルカリ電解液とを混合したゲ
ル状亜鉛負極を有する無汞化亜鉛アルカリ電池におい
て、組み立て工程における、ゲル充填機でのゲル状亜鉛
負極の充填においてもノズルの詰まりを防止でき、作業
性の向上をはかることを目的としたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、無汞化亜鉛粉
末を主体とする負極活物質に、ゲル化剤とアルカリ電解
液とを混合したゲル状亜鉛負極を有する無汞化亜鉛アル
カリ電池において、該無汞化亜鉛粉末が細長状の亜鉛粉
末と球状の亜鉛粉末との混合亜鉛粉末であることを特徴
とする無汞化亜鉛アルカリ電池を提供するものである。

【００１０】

【作用】本発明は、無汞化亜鉛粉末を主体とする負極活
物質に、ゲル化剤とアルカリ電解液とを混合したゲル状
亜鉛負極を有する無汞化亜鉛アルカリ電池において、亜
鉛重量に対する表面積が大きく、放電利用率の向上とい
う点で優れている細長状の亜鉛粉末と、流動性が良く、
亜鉛粉末同志の絡み付きの少ない点で優れている球状の
亜鉛粉末との混合亜鉛粉末を用い、両方の優れた点を生
かしたゲル状亜鉛負極であり、組み立て工程における、
ゲル充填機でのゲル状亜鉛負極の充填においてもノズル
の詰まりを防止でき、作業性の向上をはかれるものであ
る。

【００１１】本発明者は、さらに、球状の亜鉛粉末につ
いて検討した結果、次のことが判った。とくに、球状の
亜鉛粉末における粒子の長直径／短直径比が、１．０〜
２．０の範囲にある場合、流動性、放電利用率という点
のいずれも最も効果が高かった。しかし、長直径／短直
径比が２．０を超えた場合、充填量が一定しなくなっ
た。これは亜鉛粉末の粒子が細長状に近くなるため、亜
鉛粉末同志の絡み付きが強くなり、摩擦が生じるので、
流動性が低下したものと考えられる。したがって、球状
の亜鉛粉末における粒子の長直径／短直径比が１．０〜
２．０の範囲にあることが望ましい。

【００１２】また、亜鉛粉末の混合割合について検討し
た結果、細長状の亜鉛粉末に対する球状の亜鉛粉末の比
率が、少量であっても優れた流動性を示し、効果が顕著
にあらわれた。しかし、比率が６０重量％を超えると、
流動性という点では優れているが、球状亜鉛の占める割
合が多くなるため、放電利用率が低下した。したがっ
て、混合割合については、細長状の亜鉛粉末に対する球
状の亜鉛粉末の比率が６０重量％以下であることが望ま
しい。

【００１３】

【実施例】本発明のゲル状亜鉛負極を図１を用いて説明
する。図中の１は、粒子の長直径／短直径比が１．０〜
２．０の範囲である球状の亜鉛粉末、２は細長状の亜鉛
粉末、３はポリアクリル酸からなるゲル化剤を含む水酸
化カリウムからなるアルカリ水溶液の電解液である。

【００１４】以下、本発明の実施例の電池を図３を用い
て説明する。実施例１〜１０本発明の実施例として、ＳＲ１１３０タイプ（直径１
１．６ｍｍ、高さ３．５ｍｍ）の酸化銀電池を用いた。
図中の３１は正極端子を兼ねる正極ケースで、３２はＡ
ｇＯまたはＡｇ₂Ｏからなる正極活物質、３３はセパレ
ータ、３４はビニロンなどの不織布からなる液保持材、
３５は粉末粒子の長直径／短直径比が１．０〜２．０の
範囲である球状の亜鉛粉末と細長状の亜鉛粉末との混合
亜鉛粉末にポリアクリル酸からなるゲル化剤および水酸
化カリウムからなるアルカリ水溶液の電解液を加え、撹
拌して得たゲル状亜鉛負極、３６は負極端子を兼ねる封
口板、３７はナイロンよりなる絶縁パッキングである。
また、電池封口については、封口板３６に絶縁パッキン
グ３７を介して正極ケース３１の開口部を折曲すること
で電池を封口した。この構成の電池におけるゲル状亜鉛
負極について、球状の亜鉛粉末と細長状の亜鉛粉末との
混合比率を表１に示すような比率で混合し、実施例１〜
１０の酸化銀電池をそれぞれ５０個作製した。

【００１５】比較例亜鉛粉末が、細長状の亜鉛粉末のみを用いた以外は実施
例と同様の酸化銀電池を５０個作製した。

【００１６】上記のようにして作製した実施例１〜１０
及び比較例の電池について、ゲル状亜鉛負極の充填にお
ける重量バラツキ、容量バラツキをみるため、ゲル重量
および放電容量を調べた。ゲル重量（ｍｇ）の平均値と
その標準偏差（σ）、また、１５ｋΩで連続放電を行
い、終止電圧１．０Ｖとしたときの放電容量（ｍＡｈ）
の平均値とその標準偏差（σ）について、結果を下記の
表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】この表１の結果から、本発明のゲル状亜鉛
負極は、ゲル充填機を用いてゲル状亜鉛負極を充填した
際の充填量についても、重量バラツキ、容量バラツキが
ほとんどなく一定しており、比較例と比べても優れてい
ることが判る。

【００１９】また、実施例１〜１０および比較例のゲル
状亜鉛負極について、ゲル充填機を用いて、充填する際
のノズルのつまりを調べた。充填回数は５０００回行
い、ノズルのつまり回数（Ｘ）をカウントした。結果を
下記の表２に示す。

【００２０】

【表２】

【００２１】この表２の結果から、比較例がノズルのつ
まりを幾度かおこしたのに比べ、本発明のゲル状亜鉛負
極は、連続５０００回充填を行っても、ノズルのつまり
を全くおこさなかった。このことから、本発明のゲル状
亜鉛負極は流動性に優れ、作業性が大幅に向上させたこ
とが判る。

【００２２】さらに、実施例１〜１０および比較例の電
池について、放電利用率を調べた。温度２０℃−湿度６
０％のもとで、１５ｋΩ、３０ｋΩでそれぞれ連続放電
を行い、終止電圧は１．０Ｖとした。その放電利用率の
平均値を下記の表３に示し、また、そのグラフを図４に
示す。

【００２３】

【表３】

【００２４】表３および図４の結果から、本発明のゲル
状亜鉛負極は、球状の亜鉛粉末を用いているが、放電利
用率についても比較例とほとんど変わらなかった。しか
し、細長状の亜鉛粉末に対する球状の亜鉛粉末の混合割
合が、６０重量％を超えると、放電利用率の低下を招い
た。これは、反応に関わる亜鉛粉末の表面積および亜鉛
粉末同志の電子伝導性は、球状の亜鉛粉末の増加によっ
て低下するためと考えられる。しかし、６０重量％以下
の場合は、球状の亜鉛粉末が占める混合比率がそれほど
多くないため、放電性能に影響を受けないものと考えら
れる。

【００２５】以上の結果より、本発明のゲル状亜鉛負極
は、組み立て工程におけるゲル充填機でのゲル状亜鉛負
極の充填においてもノズルの詰まりを防止でき、作業性
の向上をはかれる優れたゲル状亜鉛負極であることが判
る。

【００２６】なお、実施例について、酸化銀電池につい
て説明したが、他のアルカリマンガン電池、空気電池等
の亜鉛粉末をゲル状亜鉛負極に用いる電池においても、
適宜配合比を変更することで、同様の効果が得られる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、無
汞化亜鉛粉末を主体とする負極活物質に、ゲル化剤とア
ルカリ電解液とを混合したゲル状亜鉛負極を有する無汞
化亜鉛アルカリ電池において、該無汞化亜鉛粉末が細長
状の亜鉛粉末と球状の亜鉛粉末との混合粉末であること
により、組み立て工程における、ゲル充填機でのゲル状
亜鉛負極の充填においてもノズルの詰まりを防止でき、
作業性の向上をはかれるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の細長状の亜鉛粉末と球状の亜鉛粉末と
の混合亜鉛粉末を用いたゲル状亜鉛負極の拡大図であ
る。

【図２】従来の細長状の亜鉛粉末だけを用いたゲル状亜
鉛負極の拡大図である。

【図３】本発明の実施例の酸化銀電池を示す断面図であ
る。

【図４】本発明の実施例１〜１０および比較例の放電利
用率の平均値を示すグラフである。

【符号の説明】

１球状の亜鉛粉末２細長状の亜鉛粉末３２正極活物質３３セパレータ３５ゲル状亜鉛負極３６封口板３７絶縁パッキング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無汞化亜鉛粉末を主体とする負極活物質
に、ゲル化剤とアルカリ電解液とを混合したゲル状亜鉛
負極を有する無汞化亜鉛アルカリ電池において、該無汞
化亜鉛粉末が細長状の亜鉛粉末と、球状の亜鉛粉末との
混合亜鉛粉末を用いたことを特徴とする無汞化亜鉛アル
カリ電池。
【請求項２】該球状の亜鉛粉末において、粉末粒子の
長直径／短直径比が１．０〜２．０であることを特徴と
する請求項１記載の無汞化亜鉛アルカリ電池。
【請求項３】該混合亜鉛粉末において、細長状の亜鉛
粉末に対して、粉末粒子の長直径／短直径比が１．０〜
２．０である球状の亜鉛粉末の混合割合が６０重量％以
下であることを特徴とする請求項１、２記載の無汞化亜
鉛アルカリ電池。