JPH09106791A - ボタン形アルカリ電池及びその製造方法 - Google Patents

ボタン形アルカリ電池及びその製造方法

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JPH09106791A
JPH09106791A JP7261867A JP26186795A JPH09106791A JP H09106791 A JPH09106791 A JP H09106791A JP 7261867 A JP7261867 A JP 7261867A JP 26186795 A JP26186795 A JP 26186795A JP H09106791 A JPH09106791 A JP H09106791A
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JP
Japan
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negative electrode
alkaline battery
fluorine
cup
type alkaline
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Withdrawn
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JP7261867A
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English (en)
Inventor
Norishige Yamaguchi
典重 山口
Hiroshi Nagashima
浩 長嶋
Hideki Terajima
英樹 寺嶋
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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    • Y02E60/12

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  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Primary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負極合剤に水銀を添加しなくとも亜鉛の消耗
による電池内での水素ガス発生が抑えられ、水素ガス発
生による漏液が防止できるボタン形アルカリ電池を獲得
する。そのような電池は、水銀の使用が不要になるので
環境保護の点で非常に好ましいと言える。 【解決手段】 負極カップ6の負極合剤1側の表面をフ
ッ素系界面活性剤で被覆する。このフッ素系界面活性剤
としては、パーフルオロポリエーテル系化合物が好適で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水銀が不要なボタ
ン形アルカリ電池に関する。
【0002】
【従来の技術】ボタン形アルカリ電池は、電子腕時計や
電子卓上計算機等の小型電子機器の供給電源として多用
されており、これら小型電子機器の普及に伴って益々需
要が高まる方向にある。
【0003】このボタン形アルカリ電池は、亜鉛を負極
活物質とし、二酸化マンガン、酸化銀等を正極活物質と
し、高濃度の水酸化カリウム溶液、水酸化ナトリウム溶
液を電解液として用いる電池である。
【0004】具体的には、粒状の亜鉛をゲル化剤、電解
液とともに混合し、ペレット状に成形してなる負極合剤
が負極カップ内に収容され、また粒状の二酸化マンガン
や酸化銀を、導電剤、電解液とともに混合し、ペレット
状に成形してなる正極合剤が正極缶内に収容され、これ
ら負極合剤と正極合剤がセパレータを介して積層され
る。そして、この負極合剤、正極合剤がそれぞれ収容さ
れた負極カップと正極缶とが、封口ガスケットを介して
かしめられることで電池が密封されている。
【0005】ここで、このようなボタン形アルカリ電池
では、負極活物質となる亜鉛粒が腐食しないように、負
極合剤中に水銀を亜鉛粒質量に対して10質量%程度の
割合で添加するのが通常である。水銀を使用せずに負極
合剤を構成した場合には、亜鉛の自己消耗や腐食にとも
なって電池内で水素ガスが発生する。水素ガスが発生す
ると、それによって電池内圧が上昇し、ついには電池の
密閉性が損なわれ漏液が発生してしまう。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水銀
は、環境問題の観点から、電池業界全体でできるだけ使
用を避けるような方向にある。このため、上記ボタン形
アルカリ電池においても水銀を不要とするための研究が
多くなされているが、水銀を全く使用せずに水素ガスの
発生を防止する技術は見い出されていないのが実情であ
る。
【0007】そこで、本発明者等が詳細に検討したとこ
ろ、水素ガスの発生は、主に図2の模式図で示すような
プロセスで生じていることが推察された。すなわち、亜
鉛から発生した電子e-が負極カップ11を介して電解
液中のH3+に供給され、このH3+に電子e-が取り
込まれる際に水素ガスが発生する。したがって、このプ
ロセスが進行しないような工夫を施すことで、この水素
ガス発生が抑えられるものと考えられた。
【0008】本発明はこのような従来の実情に鑑みて提
案されたものであり、負極合剤に水銀を添加しなくと
も、亜鉛の消耗による水素ガス発生が抑えられ、耐漏液
性が高く環境保護の点においても優れたボタン形アルカ
リ電池及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明のボタン形アルカリ電池は、負極カップ内
に収容された、亜鉛を含有する負極合剤と、正極缶内に
収容された正極合剤が、セパレータを介して積層されて
なるボタン形アルカリ電池であって、上記負極カップの
負極合剤側の表面が、フッ素系界面活性剤で被覆されて
いることを特徴とするものである。
【0010】上記フッ素系界面活性剤としては、パーフ
ルオロポリエーテル構造を有する化合物、パーフルオロ
アルキルカルボン酸塩、パーフルオロ第4級アンモニウ
ム塩、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加
物、パーフルオロアルキルオリゴマーのいずれか1種、
あるいはこれらの混合物等が使用できる。
【0011】このフッ素系界面活性剤は、当該フッ素系
界面活性剤を溶剤に溶解して界面活性剤溶液を調製し、
この溶液中に負極カップを浸漬することで被覆すること
ができる。このとき、界面活性剤溶液の濃度は0.01
〜0.5質量%であるのが望ましい。また、界面活性剤
を溶解させる溶剤としては、パーフルオロn−ヘキサ
ン、エタノール、アセトン等が使用できる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の具体的な実施の形態につ
いて説明する。
【0013】本発明は、ボタン形アルカリ電池に適用さ
れる。
【0014】ボタン形アルカリ電池は、亜鉛を負極活物
質とし、二酸化マンガン、酸化銀等を正極活物質とし、
高濃度の水酸化カリウム溶液、水酸化ナトリウム溶液を
電解液として用いる電池である。具体的には、図1に示
すように、粒状の亜鉛をゲル化剤、電解液とともに混合
し、ペレット状に成形してなる負極合剤2が負極カップ
6内に収容され、また粒状の二酸化マンガンや酸化銀
を、導電剤、電解液とともに混合し、ペレット状に成形
してなる正極合剤1が正極缶3内に収容され、これら負
極合剤2と正極合剤1がセパレータ4を介して積層され
る。そして、負極カップ6と正極缶3とが、封口ガスケ
ット5を介してかしめられることで電池が密封されてい
る。
【0015】本発明では、このようなボタン形アルカリ
電池において、負極カップ6の負極合剤2側の表面を、
フッ素系界面活性剤で被覆することとする。
【0016】負極カップの負極合剤側の表面をフッ素系
界面活性剤で被覆すると この界面活性剤の溌水性によ
って負極カップ表面の負極水素過電圧が高くなる。その
結果、負極カップを介して亜鉛からH3+に電子e-
供給されることによって引き起る水素ガスの発生が効果
的に抑えられ、水素ガスの発生によって生じる漏液が防
止されることになる。また、このアルカリ電池は、水銀
を負極合剤に添加していないので、環境保護の点からも
有利である。
【0017】フッ素系界面活性剤の被覆は、当該フッ素
系界面活性剤を溶剤に溶解して界面活性剤溶液を調製
し、この溶液中に負極カップを浸漬するといった手法で
容易に行うことができる。
【0018】このフッ素系界面活性剤としては、パーフ
ルオロポリエーテル構造を有する化合物、パーフルオロ
アルキルカルボン酸塩、パーフルオロ第4級アンモニウ
ム塩、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加
物、パーフルオロアルキルオリゴマー等が好ましい。
【0019】これらフッ素系界面活性剤は、化学的に安
定しているため、強アルカリ性である電解液中でも変質
せず、持続してその効果を得ることができる。また、な
かでもパーフルオロポリエーテル構造を有する化合物
は、化学的に安定であるとともに、構造中にフレキシブ
ルなエーテル結合を有するため、低粘性であり負極カッ
プ内面へのコーティングが容易である。パーフルオロポ
リエーテル構造を有する化合物としては、具体的にはパ
ーフルオロポリエーテルアミドシラン、パーフルオロポ
リエーテルトリアジンアミド、パーフルオロポリエーテ
ルアルキルアミド、パーフルオロポリエーテルメルカプ
トベンゾチアゾールアミド等が挙げられる。なお、以上
のフッ素系界面活性剤は、それぞれ1種類単独で用いて
もよく、複数種を組み合わせて用いても良い。
【0020】これらフッ素系界面活性剤を溶解する溶剤
としては、特に限定されず、フッ素系界面活性剤を溶解
できるものであればいずれでも良い。例えば、パーフル
オロn−ヘキサン、エタノール、アセトン、イソプロピ
ルアルコール等が挙げられる。
【0021】界面活性剤溶液の濃度は、0.01〜0.
5質量%であるのが望ましい。界面活性剤溶液の濃度が
0.01質量%未満である場合には、水素ガスの発生を
抑える効果が十分に得られない。また、界面活性剤溶液
の濃度が0.5質量%を越えてしまうと負極カップの集
電能力が損なわれ、電流特性が劣化する虞れがある。
【0022】
【実施例】本発明の実施例について実験結果に基づいて
説明する。
【0023】実施例1 以下のようにしてボタン形アルカリ電池を作製した。
【0024】まず、酸化銀を主成分とする混合物を加圧
成型することで正極合剤を作製し、この正極合剤を、ス
テンレススチールにニッケルメッキを施した正極缶(正
極端子)内に収納した。
【0025】また、亜鉛粉末をゲル化剤とアルカリ電解
液とともに混合した混合物を成形することで負極合剤を
作製し、この負極合剤を、所定厚の銅,ステンレススチ
ール及びニッケルの3層クラッド板よりなり負極カップ
(負極端子)に収納した。なお、この負極カップの負極
合剤側の表面にはパーフルオロポリエーテルアミドシラ
ンが被覆されている。この被覆は、パーフルオロポリエ
ーテルを0.5質量%の濃度でパーフルオロn−ヘキサ
ン(溶剤)に溶解した界面活性剤溶液中に、負極カップ
を3〜5秒間浸漬することで行った。
【0026】そして、上記正極合剤、負極合剤を、不織
布,セロファン及びポリエチレンをグラフト重合した3
層膜からなるセパレータを間に挟んで積層し、正極缶と
負極カップをナイロン製のガスケットを介してかしめる
ことで電池(外径6.8mm、高さ2.6mm)を作製
した。
【0027】実施例2〜実施例8 負極カップに被覆するフッ素系界面活性剤として表1に
示すものを用いたこと以外は実施例1と同様にしてボタ
ン形アルカリ電池を作製した。
【0028】比較例1 負極カップをフッ素系界面活性剤で被覆しないこと以外
は実施例1と同様にしてボタン形アルカリ電池を作製し
た。
【0029】比較例2 負極合剤に水銀を添加するとともに、負極カップをフッ
素系界面活性剤で被覆しないこと以外は実施例1と同様
にしてボタン形アルカリ電池を作製した。
【0030】以上のようにして作製された電池を、温度
45℃相対湿度93%環境下で保存し、100日後、1
20日後、140日後、160日後での漏液発生数を調
べた。なお、調査に用いた電池の数は、それぞれ50個
である。電池の漏液発生数を、使用したフッ素界面活性
剤の種類と併せて表1に示す。
【0031】
【表1】
【0032】表1に示すように、負極カップをフッ素系
界面活性剤で被覆した実施例1〜実施例8の電池は、負
極合剤に水銀を添加した比較例1の電池と同等の耐漏液
性が得られる。これに対して、負極カップをフッ素系界
面活性剤で処理しなかった比較例1の電池は、160日
保存後で合計15個に漏液が発生する。
【0033】このことから、負極カップをフッ素系界面
活性剤で被覆すると、水銀を使用しなくとも漏液が防止
できるようになり、水銀の添加が不要となることがわか
った。
【0034】フッ素系界面活性剤の被覆量の検討 負極カップを被覆するのに用いる界面活性剤溶液の濃度
を、表2に示すように変えたこと以外は実施例1と同様
にしてボタン形アルカリ電池を作製した。
【0035】作製した電池について、耐漏液性及び電流
特性を評価した。
【0036】なお、耐漏液性の評価は上述と同様な方法
で行った。
【0037】また、電流特性は、温度−10℃下、負荷
抵抗2kΩで5秒間の放電を行い、その放電後の閉路電
圧を測定することで評価した。なお、この閉路電圧の測
定は、放電深度が0%、40%及び80%のそれぞれの
時点で行った。また、調査に用いた電池の数は20個で
あり、データはそれらの平均値で記録した。
【0038】耐漏液液性の測定結果を表2に、電流特性
の測定結果を表3にそれぞれ示す。
【0039】
【表2】
【0040】
【表3】
【0041】まず、表2を見てわかるように、界面活性
剤溶液の濃度が、0.01質量%未満になると、負極カ
ップを覆う界面活性剤の量が不足することから、漏液を
起こす電池が出てくるようになる。
【0042】一方、表3に示すように、界面活性剤溶液
の濃度が0.50質量%を越えると、負極カップの集電
能力が損なわれることから、電流特性が劣化してくる。
【0043】このことから、負極カップの被覆に用いる
界面活性剤溶液の濃度は、0.01〜0.50質量%が
適当であることがわかった。
【0044】以上、本発明の効果を実験により検討した
が、本実施例で用いた以外のフッ素系界面活性剤を用い
た場合にも同傾向の結果が得られるのは勿論である。
【0045】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明では、ボタン形アルカリ電池において、負極カップの
負極合剤側の表面をフッ素系界面活性剤で被覆するの
で、負極合剤に水銀を添加しなくとも、亜鉛の自己消耗
による水素ガス発生が抑えられ、電池内での水素ガス発
生による漏液が防止できる。したがって、水銀の使用が
不要になるので、環境保護の点で非常に好ましいボタン
形アルカリ電池が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したボタン形アルカリ電池の1構
成例を示す断面図である。
【図2】ボタン形アルカリ電池の水素ガス発生機序を説
明するための模式図である。
【符号の説明】
1 正極合剤 2 負極合剤 3 正極缶 4 セパレータ 5 ガスケット 6 負極カップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺嶋 英樹 福島県郡山市日和田町高倉字下杉下1番地 の1 株式会社ソニー・エナジー・テック 内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負極カップ内に収容された、亜鉛を含有
    する負極合剤と、正極缶内に収容された正極合剤が、セ
    パレータを介して積層されてなるボタン形アルカリ電池
    において、 上記負極カップの負極合剤側の表面が、フッ素系界面活
    性剤で被覆されていることを特徴とするボタン形アルカ
    リ電池。
  2. 【請求項2】 フッ素系界面活性剤は、パーフルオロポ
    リエーテル系化合物、パーフルオロアルキルカルボン酸
    塩、パーフルオロ第4級アンモニウム塩、パーフルオロ
    アルキルエチレンオキシド付加物、パーフルオロアルキ
    ルオリゴマーのいずれか1種、あるいはこれらの混合物
    であることを特徴とする請求項1記載のボタン形アルカ
    リ電池。
  3. 【請求項3】 負極カップを、0.01〜0.5質量%
    なる濃度のフッ素系界面活性剤の溶液中に浸漬すること
    で、負極カップの表面にフッ素系界面活性剤を被覆する
    ことを特徴とするボタン形アルカリ電池の製造方法。
  4. 【請求項4】 フッ素系界面活性剤溶液の溶剤が、パー
    フルオロn−ヘキサン、エタノール、アセトンのいずれ
    かであることを特徴とする請求項3記載のボタン形アル
    カリ電池の製造方法。
JP7261867A 1995-10-09 1995-10-09 ボタン形アルカリ電池及びその製造方法 Withdrawn JPH09106791A (ja)

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