JPH0756796B2 - アルカリ電池 - Google Patents
アルカリ電池Info
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- JPH0756796B2 JPH0756796B2 JP60246049A JP24604985A JPH0756796B2 JP H0756796 B2 JPH0756796 B2 JP H0756796B2 JP 60246049 A JP60246049 A JP 60246049A JP 24604985 A JP24604985 A JP 24604985A JP H0756796 B2 JPH0756796 B2 JP H0756796B2
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- particle layer
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/06—Electrodes for primary cells
- H01M4/08—Processes of manufacture
- H01M4/12—Processes of manufacture of consumable metal or alloy electrodes
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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に関し、詳しくは、電池内の負
極における亜鉛粉末の粒度を部分的に変えてやることに
より、放電性能等を低下させることなく水銀使用量を大
幅に減少させたアルカリ電池に関するものである。
極における亜鉛粉末の粒度を部分的に変えてやることに
より、放電性能等を低下させることなく水銀使用量を大
幅に減少させたアルカリ電池に関するものである。
〈従来の技術〉 二酸化マンガンや酸化銀などを活物質とする正極合剤、
亜鉛粉末にカルボキシメチルセルロース等のゲル化剤と
アルカリ電解液とを加え混練して亜鉛粉末をゲル状に分
散させてなる負極等を用いてなるボタン形や筒形等の各
種アルカリ電池では、共通の課題として、貯蔵中におけ
る負極内の亜鉛粉末の腐蝕を如何に防ぎ、このような腐
蝕に起因する亜鉛粉末の自己消費並びに水素ガス発生を
抑制し、もって電池の放電性能及び貯蔵性能を高めるか
ということがある。
亜鉛粉末にカルボキシメチルセルロース等のゲル化剤と
アルカリ電解液とを加え混練して亜鉛粉末をゲル状に分
散させてなる負極等を用いてなるボタン形や筒形等の各
種アルカリ電池では、共通の課題として、貯蔵中におけ
る負極内の亜鉛粉末の腐蝕を如何に防ぎ、このような腐
蝕に起因する亜鉛粉末の自己消費並びに水素ガス発生を
抑制し、もって電池の放電性能及び貯蔵性能を高めるか
ということがある。
このため、現用のアルカリ電池では、使用する亜鉛粉末
を汞化処理し、その水素過電圧を高めることで耐食性を
もたせ、亜鉛粉末の防蝕を図る方法が一般的に広く用い
られている。
を汞化処理し、その水素過電圧を高めることで耐食性を
もたせ、亜鉛粉末の防蝕を図る方法が一般的に広く用い
られている。
〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、上記のように亜鉛粉末を汞化処理する方法を
用いた場合、亜鉛粉末の水素過電圧を十分高くするため
にはその汞化度を５〜10重量％（亜鉛粉末重量に対し
て）とかなり高汞化度としなければならない。このた
め、負極内における含有水銀量が増大し、電池コストダ
ウンの面からみても無視できず経済性低下の原因となる
ことは勿論、社会的にも汞化度を低くし、水銀の使用量
を大幅に低減することが強く要望されている。
用いた場合、亜鉛粉末の水素過電圧を十分高くするため
にはその汞化度を５〜10重量％（亜鉛粉末重量に対し
て）とかなり高汞化度としなければならない。このた
め、負極内における含有水銀量が増大し、電池コストダ
ウンの面からみても無視できず経済性低下の原因となる
ことは勿論、社会的にも汞化度を低くし、水銀の使用量
を大幅に低減することが強く要望されている。
このため、例えば、インジウム，ガリウム，鉛，カドミ
ウム，タリウム，ビスマス，アルミニウム等のように亜
鉛に添加・含有させた時にはその水素過電圧を上げる働
きをする元素を１種または２種以上用い、これらを亜鉛
に含有させて合金化した亜鉛粉末を用いることによって
水銀使用量を大幅に低減化すること等が検討されてい
る。しかし汞化度３重量％以下の低汞化を図った場合に
は放電性能並びに貯蔵性能の面で実用上満足できる結果
が得られないでいるのが現状である。
ウム，タリウム，ビスマス，アルミニウム等のように亜
鉛に添加・含有させた時にはその水素過電圧を上げる働
きをする元素を１種または２種以上用い、これらを亜鉛
に含有させて合金化した亜鉛粉末を用いることによって
水銀使用量を大幅に低減化すること等が検討されてい
る。しかし汞化度３重量％以下の低汞化を図った場合に
は放電性能並びに貯蔵性能の面で実用上満足できる結果
が得られないでいるのが現状である。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明者は放電性能を低下させることなく水銀使用量を
大幅に低減できる手段について研究し考察した結果、負
極においては負極集電面のみが十分汞化されてさえいれ
ば３重量％以下の低汞化にした場合でも異種金属の電位
差による局部電池形成に起因する水素ガス発生を十分に
抑制できることに注目し、本発明に完成した。
大幅に低減できる手段について研究し考察した結果、負
極においては負極集電面のみが十分汞化されてさえいれ
ば３重量％以下の低汞化にした場合でも異種金属の電位
差による局部電池形成に起因する水素ガス発生を十分に
抑制できることに注目し、本発明に完成した。
即ち、この発明のアルカリ電池は、負極における亜鉛粉
末の汞化度が３重量％以下のアルカリ電池であって、粒
度の細い亜鉛粉末からなる微粒子層と粒度の粗い亜鉛粉
末からなる粗粒子層とによって負極を構成し、微粒子層
を負極集電面近傍に配したことを要旨とする。
末の汞化度が３重量％以下のアルカリ電池であって、粒
度の細い亜鉛粉末からなる微粒子層と粒度の粗い亜鉛粉
末からなる粗粒子層とによって負極を構成し、微粒子層
を負極集電面近傍に配したことを要旨とする。
上記した両粒子層における亜鉛粉末の好ましい粒径範囲
としては、微粒子層が177〜74μｍ、粗粒子層が840〜10
4μｍであり、この範囲とすることによって汞化度３重
量％以下の場合でも負極集電面が均一に十分汞化でき水
素ガス発生抑制を図ることができることが本発明者の研
究によりわかっている。
としては、微粒子層が177〜74μｍ、粗粒子層が840〜10
4μｍであり、この範囲とすることによって汞化度３重
量％以下の場合でも負極集電面が均一に十分汞化でき水
素ガス発生抑制を図ることができることが本発明者の研
究によりわかっている。
尚、このような構成とした結果、両層の見掛け比重が異
なってしまうことによる不都合が生じることもある。こ
のため、例えば、粗粒子層における汞化度を微粒子層よ
りやや高めとすることにより粗粒子層側の見掛け比重を
高め、両層の見掛け比重を同等もしくは低い値とする構
成としてもよい。
なってしまうことによる不都合が生じることもある。こ
のため、例えば、粗粒子層における汞化度を微粒子層よ
りやや高めとすることにより粗粒子層側の見掛け比重を
高め、両層の見掛け比重を同等もしくは低い値とする構
成としてもよい。
〈作用〉 負極集電面が十分汞化されていない場合、負極集電面と
この面に接する亜鉛粉末との電位差により、亜鉛がアノ
ード、集電面がカソードとして作用する局部電池が形成
され、亜鉛粉末の溶解と負極集電面からの水素ガス発生
反応が起こり、ガス発生による耐漏液性の低下や放電性
能の低下が生じる。これに加えて、負極集電面と亜鉛粉
末とのつながりが不安定となり、放電途中で電圧のバラ
ツキやふらつきが生じる等といった問題も併発する。
この面に接する亜鉛粉末との電位差により、亜鉛がアノ
ード、集電面がカソードとして作用する局部電池が形成
され、亜鉛粉末の溶解と負極集電面からの水素ガス発生
反応が起こり、ガス発生による耐漏液性の低下や放電性
能の低下が生じる。これに加えて、負極集電面と亜鉛粉
末とのつながりが不安定となり、放電途中で電圧のバラ
ツキやふらつきが生じる等といった問題も併発する。
これに対し、負極集電面が十分に汞化されていれば、こ
の面における水素過電圧が上昇して水素ガス発生反応が
抑制され、また、亜鉛と負極集電面とのつながりが良好
となって放電電圧のバラつき等もなくなる。
の面における水素過電圧が上昇して水素ガス発生反応が
抑制され、また、亜鉛と負極集電面とのつながりが良好
となって放電電圧のバラつき等もなくなる。
そして、上記手段のように粒度の細い亜鉛粉末からなる
微粒子層を負極集電面近傍に配する構成とすることによ
り、負極集電面への亜鉛粉末の接触面積が増大し、負極
集電面に移行するトータル水銀量が多くなるので、汞化
度３重量％以下、更には２重量％以下の状態でも負極集
電面が均一且つ十分に汞化される。また、それ以外の部
分を粗粒子層とすることで、負極内の亜鉛粉末のトータ
ル表面積を制御し、亜鉛粉末の腐蝕反応によるガス発生
量を従来電池と同程度に抑えることができる。
微粒子層を負極集電面近傍に配する構成とすることによ
り、負極集電面への亜鉛粉末の接触面積が増大し、負極
集電面に移行するトータル水銀量が多くなるので、汞化
度３重量％以下、更には２重量％以下の状態でも負極集
電面が均一且つ十分に汞化される。また、それ以外の部
分を粗粒子層とすることで、負極内の亜鉛粉末のトータ
ル表面積を制御し、亜鉛粉末の腐蝕反応によるガス発生
量を従来電池と同程度に抑えることができる。
〈実施例〉 第１図（Ａ）あるいは第１図（Ｂ）に示すように、負極
１を、一端が負極端子板３に溶接された集電子２の周辺
に形成した粒径149〜74μｍの亜鉛粉末からなる微粒子
層1aと、微粒子層1aの外周に形成した粒径840〜177μｍ
の亜鉛粉末からなる粗粒子層1bとから構成し、また負極
１に占める体積を夫々微粒子層1aが15％、粗粒子層1bが
85％とし、両層の汞化度を1.5重量％とした。その他は
公知の方法及び組成で、封口ガスケット４、セパレータ
５、正極合剤６、正極缶７等を組合せて、本発明に係る
LR20形アルカリ・マンガン電池（本発明品Ａ）を作製し
た。また、負極内の粉末亜鉛の粒径を500〜149μｍとし
た他は上記と同様にしてLR20形アルカリ・マンガン電池
（比較品Ｂ）を作製した。
１を、一端が負極端子板３に溶接された集電子２の周辺
に形成した粒径149〜74μｍの亜鉛粉末からなる微粒子
層1aと、微粒子層1aの外周に形成した粒径840〜177μｍ
の亜鉛粉末からなる粗粒子層1bとから構成し、また負極
１に占める体積を夫々微粒子層1aが15％、粗粒子層1bが
85％とし、両層の汞化度を1.5重量％とした。その他は
公知の方法及び組成で、封口ガスケット４、セパレータ
５、正極合剤６、正極缶７等を組合せて、本発明に係る
LR20形アルカリ・マンガン電池（本発明品Ａ）を作製し
た。また、負極内の粉末亜鉛の粒径を500〜149μｍとし
た他は上記と同様にしてLR20形アルカリ・マンガン電池
（比較品Ｂ）を作製した。
以上の２つの電池の性能を比較するため、製造直後（初
度）並びに45℃で３カ月貯蔵した後において、温度20
℃、放電抵抗２Ωあるいは40Ωで夫々終止電圧0.9Vまで
連続放電させてそれらの放電時間の測定をした実験の結
果を第１表に示す。尚、第１表に示した値は、汞化度5.
0重量％で粒径500〜149μｍの亜鉛粉末からなる負極を
用いた同形電池（従来品Ｃ）における同じ実験の初度放
電の結果値を100とした時の指数である。同表より、本
発明品Ａは全ての測定項目について汞化度5.0重量％の
負極を用いた従来品Ｃとほぼ同程度の放電性能を示すこ
とがわかる。
度）並びに45℃で３カ月貯蔵した後において、温度20
℃、放電抵抗２Ωあるいは40Ωで夫々終止電圧0.9Vまで
連続放電させてそれらの放電時間の測定をした実験の結
果を第１表に示す。尚、第１表に示した値は、汞化度5.
0重量％で粒径500〜149μｍの亜鉛粉末からなる負極を
用いた同形電池（従来品Ｃ）における同じ実験の初度放
電の結果値を100とした時の指数である。同表より、本
発明品Ａは全ての測定項目について汞化度5.0重量％の
負極を用いた従来品Ｃとほぼ同程度の放電性能を示すこ
とがわかる。
また、本発明品Ａ、比較品B,従来品Ｃ等について、負極
集電面である集電子2,9の表面への水銀拡散移行量の製
造後45℃における経時変化を測定した結果は第２図示に
示す通りである。尚、同図中、比較品Ｄ、従来品Ｅは、
負極における汞化度を1.0重量％、３重量％とした以外
は比較品Ｂあるいは従来品Ｃと同じ組成並びに型式のも
のである。
集電面である集電子2,9の表面への水銀拡散移行量の製
造後45℃における経時変化を測定した結果は第２図示に
示す通りである。尚、同図中、比較品Ｄ、従来品Ｅは、
負極における汞化度を1.0重量％、３重量％とした以外
は比較品Ｂあるいは従来品Ｃと同じ組成並びに型式のも
のである。
同図より、本発明品Ａにおける水銀拡散移行量の経時変
化は従来品Ｅとほぼ同じであることがわかり、汞化度1.
5重量％でも汞化度３重量％と同様な負極集電面の均一
汞化が行なえることが証明された。
化は従来品Ｅとほぼ同じであることがわかり、汞化度1.
5重量％でも汞化度３重量％と同様な負極集電面の均一
汞化が行なえることが証明された。
次に、負極集電面近傍に粒径149〜74μｍの粉末亜鉛
（汞化度1.5重量％）からなる微粒子層を体積化15％配
し、この微粒子層以外の部分（体積比85％）には粒径84
0〜177μｍの粉末亜鉛からなる粗粒子層（汞化度1.5重
量％）を配したLR20形電池の負極部分（本発明品Ｉ）
を、酸化亜鉛ZnOを飽和させた40重量％のKOH溶液中に入
れた場合の温度（50±２）℃における粉末亜鉛単位重量
当りの１日の水素ガス発生量（ml/g・day））を測定し
た。尚、比較のため、負極部分における全ての粉末亜鉛
の粒径を夫々500〜149μｍ（比較品II）、149〜74μｍ
（比較品III）、840〜177μｍ（比較品IV）とした負極
部分（汞化度1.5重量％）を作り、同じ条件において水
素ガス発生量を測定した。結果は第２表に示す通りであ
る。
（汞化度1.5重量％）からなる微粒子層を体積化15％配
し、この微粒子層以外の部分（体積比85％）には粒径84
0〜177μｍの粉末亜鉛からなる粗粒子層（汞化度1.5重
量％）を配したLR20形電池の負極部分（本発明品Ｉ）
を、酸化亜鉛ZnOを飽和させた40重量％のKOH溶液中に入
れた場合の温度（50±２）℃における粉末亜鉛単位重量
当りの１日の水素ガス発生量（ml/g・day））を測定し
た。尚、比較のため、負極部分における全ての粉末亜鉛
の粒径を夫々500〜149μｍ（比較品II）、149〜74μｍ
（比較品III）、840〜177μｍ（比較品IV）とした負極
部分（汞化度1.5重量％）を作り、同じ条件において水
素ガス発生量を測定した。結果は第２表に示す通りであ
る。
上表より、本発明品Ｉにおける水素ガス発生量が低く抑
えられていることがわかる。尚、比較品IVにおいてガス
発生量が著しく低いのは、粉末亜鉛として全て大きな粒
径のものを用いたことによって負極内における亜鉛粉末
のトータル表面積が減少したことによるものと考えられ
る。しかしながら、この場合には亜鉛の充填容量が著し
く低下するという不都合があることは言うまでもない。
えられていることがわかる。尚、比較品IVにおいてガス
発生量が著しく低いのは、粉末亜鉛として全て大きな粒
径のものを用いたことによって負極内における亜鉛粉末
のトータル表面積が減少したことによるものと考えられ
る。しかしながら、この場合には亜鉛の充填容量が著し
く低下するという不都合があることは言うまでもない。
また、微粒子層を負極集電面近傍に形成する他例として
は、例えば第１図（Ｃ）に示したLR6形アルカリ・マン
ガン電池のように、負極端子板10に溶接した集電子９の
延長方向に負極８を微粒子層8aと粗粒子層8bとに分割
し、負極端子板側に微粒子層8aを配置する構成等の如
く、適宜なものを用いればよいことは言うまでもない。
は、例えば第１図（Ｃ）に示したLR6形アルカリ・マン
ガン電池のように、負極端子板10に溶接した集電子９の
延長方向に負極８を微粒子層8aと粗粒子層8bとに分割
し、負極端子板側に微粒子層8aを配置する構成等の如
く、適宜なものを用いればよいことは言うまでもない。
尚、この発明をボタン形アルカリ電池に適用し、負極集
電面や負極端子板の電池内面の近傍に微粒子層を、その
他の部分に粗粒子層を配する構成としても同様な効果が
得られることは明らかである。
電面や負極端子板の電池内面の近傍に微粒子層を、その
他の部分に粗粒子層を配する構成としても同様な効果が
得られることは明らかである。
〈発明の効果〉 以上のように構成されるこの発明のアルカリ電池によれ
ば、負極集電面近傍に負極集電面との接触密度の大きい
微粒子層を、またその他の部分にはトータル表面積の小
さい粗粒子層を配置する構成としたので、汞化度３重量
％以下の状態においても負極集電面を均一且つ十分に汞
化することができて負極集電面近傍における水素ガス発
生反応を防ぐことができ、また負極内における亜鉛粉末
のトータル表面積が増大することもない。よって、電池
の放電性能並びに貯蔵性能の低下を招くことなく低汞化
を図れるという効果を奏する。
ば、負極集電面近傍に負極集電面との接触密度の大きい
微粒子層を、またその他の部分にはトータル表面積の小
さい粗粒子層を配置する構成としたので、汞化度３重量
％以下の状態においても負極集電面を均一且つ十分に汞
化することができて負極集電面近傍における水素ガス発
生反応を防ぐことができ、また負極内における亜鉛粉末
のトータル表面積が増大することもない。よって、電池
の放電性能並びに貯蔵性能の低下を招くことなく低汞化
を図れるという効果を奏する。
第１図（Ａ）〜（Ｃ）は夫々この発明の実施例を示した
断面図、第２図は本発明品及び比較品等における負極集
電面への水銀拡散移行量の経時変化を示したグラフであ
る。 1,8…負極、1a,8a…微粒子層、1b,8b…粗粒子層、2,9…
集電子、3,10…負極端子板、4,11…封口ガスケット、5,
12…セパレータ、6,13…正極合剤、7,14…正極缶。
断面図、第２図は本発明品及び比較品等における負極集
電面への水銀拡散移行量の経時変化を示したグラフであ
る。 1,8…負極、1a,8a…微粒子層、1b,8b…粗粒子層、2,9…
集電子、3,10…負極端子板、4,11…封口ガスケット、5,
12…セパレータ、6,13…正極合剤、7,14…正極缶。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (2)
- 【請求項１】負極における亜鉛粉末の汞化度が３重量％
以下のアルカリ電池であって、 粒度の細い亜鉛粉末からなる微粒子層と粒度の粗い亜鉛
粉末からなる粗粒子層とによって負極を構成し、微粒子
層を負極集電面近傍に配したことを特徴とするアルカリ
電池。 - 【請求項２】前記微粒子層における亜鉛粉末の粒径が17
7〜74μｍであり、前記粗粒子層における亜鉛粉末の粒
径が840〜104μｍであ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60246049A JPH0756796B2 (ja) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60246049A JPH0756796B2 (ja) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | アルカリ電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62105365A JPS62105365A (ja) | 1987-05-15 |
| JPH0756796B2 true JPH0756796B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=17142703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60246049A Expired - Lifetime JPH0756796B2 (ja) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0756796B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6284410B1 (en) | 1997-08-01 | 2001-09-04 | Duracell Inc. | Zinc electrode particle form |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4725865U (ja) * | 1971-04-19 | 1972-11-22 |
-
1985
- 1985-11-01 JP JP60246049A patent/JPH0756796B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4725865U (ja) * | 1971-04-19 | 1972-11-22 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62105365A (ja) | 1987-05-15 |
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