JPH0992289A - 空気亜鉛電池 - Google Patents
空気亜鉛電池Info
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- JPH0992289A JPH0992289A JP7242890A JP24289095A JPH0992289A JP H0992289 A JPH0992289 A JP H0992289A JP 7242890 A JP7242890 A JP 7242890A JP 24289095 A JP24289095 A JP 24289095A JP H0992289 A JPH0992289 A JP H0992289A
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- Japan
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- nickel
- air
- core material
- battery
- electrode
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- Pending
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 空気亜鉛電池の空気極芯材の機械的強度、耐
酸化性に優れ、コストダウンを可能にする材料を提供す
るものである。 【構成】 鉄−ニッケル合金、鉄−ニッケル−クロム合
金、ニッケル−銅合金からなるネット、ラスメタルを空
気極芯材とした空気亜鉛電池を構成する。
酸化性に優れ、コストダウンを可能にする材料を提供す
るものである。 【構成】 鉄−ニッケル合金、鉄−ニッケル−クロム合
金、ニッケル−銅合金からなるネット、ラスメタルを空
気極芯材とした空気亜鉛電池を構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は空気亜鉛電池の正極芯材
の改良に関するものである。
の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の空気亜鉛電池の空気極の
芯材は、ニッケルの線材をネット化又は、鉄、ステンレ
ス鋼の線材をネット化し、そのネット全表面にニッケル
メッキを施し、鉄、ステンレス鋼のアルカリ液中での耐
酸化性を向上し、このネット芯材に活性炭、アセチレン
ブラック、マンガン酸化物などをフッ素樹脂とともに十
分混練してペースト状とした空気極材料を塗着、乾燥
後、その片面に多孔性のフッ素樹脂膜を密着させて空気
極としていた。
芯材は、ニッケルの線材をネット化又は、鉄、ステンレ
ス鋼の線材をネット化し、そのネット全表面にニッケル
メッキを施し、鉄、ステンレス鋼のアルカリ液中での耐
酸化性を向上し、このネット芯材に活性炭、アセチレン
ブラック、マンガン酸化物などをフッ素樹脂とともに十
分混練してペースト状とした空気極材料を塗着、乾燥
後、その片面に多孔性のフッ素樹脂膜を密着させて空気
極としていた。
【０００３】この空気極を各サイズに打ち抜き空気亜鉛
電池の正極とする。ニッケル製芯材を用いた空気極は、
導電性、耐アルカリ、耐酸化性にすぐれるが、線材の機
械的強度が弱いため塗着、乾燥工程で変形しやすく、電
池組立時に触媒層がそりやすく、撥水膜あるいはセパレ
ータとの均一な密着性に劣り、これらの間に空気層を生
じやすく、電池の特性として内部抵抗が高くバラツキも
大きくなる問題及びニッケル芯材が高価である欠点を有
していた。
電池の正極とする。ニッケル製芯材を用いた空気極は、
導電性、耐アルカリ、耐酸化性にすぐれるが、線材の機
械的強度が弱いため塗着、乾燥工程で変形しやすく、電
池組立時に触媒層がそりやすく、撥水膜あるいはセパレ
ータとの均一な密着性に劣り、これらの間に空気層を生
じやすく、電池の特性として内部抵抗が高くバラツキも
大きくなる問題及びニッケル芯材が高価である欠点を有
していた。
【０００４】上記欠点を改善するために、線材の機械的
強度の強いステンレス鋼線からなるネット表面にニッケ
ルメッキを施し空気極の芯材とする方法が、特公平５−
２２３４５号公報に提案されている。
強度の強いステンレス鋼線からなるネット表面にニッケ
ルメッキを施し空気極の芯材とする方法が、特公平５−
２２３４５号公報に提案されている。
【０００５】この方法は線材強度が有るため、触媒層が
そりにくく撥水膜、セパレータとの均一な密着性が得ら
れ、これらの間に空気層を生じず電池の特性として内部
抵抗が高くなる問題は解決したが、ステンレス鋼ネット
自身は安価であるが、アルカリ電解液中での耐酸化性、
電気抵抗を減少するニッケルメッキ費用がネット価格の
約２倍も必要でトータルコストは高い材料となってい
る。
そりにくく撥水膜、セパレータとの均一な密着性が得ら
れ、これらの間に空気層を生じず電池の特性として内部
抵抗が高くなる問題は解決したが、ステンレス鋼ネット
自身は安価であるが、アルカリ電解液中での耐酸化性、
電気抵抗を減少するニッケルメッキ費用がネット価格の
約２倍も必要でトータルコストは高い材料となってい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、空気亜鉛電
池の空気極の芯材として、鉄、ニッケル、と同等又はそ
れ以上の機械的強度があり、その材料自身、アルカリ電
解液中で耐酸化性を有しニッケルメッキをしなくとも電
池内部抵抗の安定した従来より低コストの空気極芯材を
開発することが課題である。
池の空気極の芯材として、鉄、ニッケル、と同等又はそ
れ以上の機械的強度があり、その材料自身、アルカリ電
解液中で耐酸化性を有しニッケルメッキをしなくとも電
池内部抵抗の安定した従来より低コストの空気極芯材を
開発することが課題である。
【０００７】本発明は、空気亜鉛電池の正極芯材に必要
な機械的強度、アルカリ電解液中での耐酸化性（耐食
性）を満足する材料を究明することにある。
な機械的強度、アルカリ電解液中での耐酸化性（耐食
性）を満足する材料を究明することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は空気亜鉛電池用
空気極の芯材に、ニッケルを少なくとも２０重量％含む
ニッケル−鉄合金またはニッケル−銅合金を用いるもの
であり、鉄−ニッケル−クロム合金組成の場合ニッケル
含有率２０重量％以上、クロム含有率２０％以下とする
ことにより機械的強度、耐酸化特性をともに改良するこ
とができる。
空気極の芯材に、ニッケルを少なくとも２０重量％含む
ニッケル−鉄合金またはニッケル−銅合金を用いるもの
であり、鉄−ニッケル−クロム合金組成の場合ニッケル
含有率２０重量％以上、クロム含有率２０％以下とする
ことにより機械的強度、耐酸化特性をともに改良するこ
とができる。
【０００９】
【作用】上記鉄−ニッケル合金のニッケル含有率を少な
くとも２０重量％にすることにより、空気極芯材に必要
な機械的強度及びマンガン酸化物が共存することに起因
した腐食電流を抑制することができ、この芯材表面にニ
ッケルメッキをする必要性がなくなる。
くとも２０重量％にすることにより、空気極芯材に必要
な機械的強度及びマンガン酸化物が共存することに起因
した腐食電流を抑制することができ、この芯材表面にニ
ッケルメッキをする必要性がなくなる。
【００１０】又、上記鉄−ニッケル合金の耐酸化性を維
持し機械的強度をより向上させるために添加する許容ク
ロム量は２０重量％が最大であり、この鉄−ニッケル−
クロム合金でもニッケルメッキを無くすことができる。
持し機械的強度をより向上させるために添加する許容ク
ロム量は２０重量％が最大であり、この鉄−ニッケル−
クロム合金でもニッケルメッキを無くすことができる。
【００１１】
（実施例１）以下実施例によって本発明の詳細ならびに
その効果を説明する。
その効果を説明する。
【００１２】（表１）に示す鉄−ニッケルの合金組成で
線径０．１５ｍｍの細線を作り、この細線を平織した目
の荒さ４０メッシュのネットを試作する。
線径０．１５ｍｍの細線を作り、この細線を平織した目
の荒さ４０メッシュのネットを試作する。
【００１３】
【表１】
【００１４】又、各種鉄−ニッケル合金を圧延し、厚さ
０．１５ｍｍの板材を作り、図１に示す形状にラス加工
した。図中ＬＷはメッシュ長目方向中心距離、ＳＷはメ
ッシュ短目方向中心距離、Ｗは刻み幅、Ｔはラス厚、ｔ
は材料板厚を示す。本実施例では、ＬＷを１．５ｍｍ、
ＳＷを１．１ｍｍ、Ｗを０．２０ｍｍ、Ｔはラス加工終
了後調厚をかけ０．１６ｍｍとした。
０．１５ｍｍの板材を作り、図１に示す形状にラス加工
した。図中ＬＷはメッシュ長目方向中心距離、ＳＷはメ
ッシュ短目方向中心距離、Ｗは刻み幅、Ｔはラス厚、ｔ
は材料板厚を示す。本実施例では、ＬＷを１．５ｍｍ、
ＳＷを１．１ｍｍ、Ｗを０．２０ｍｍ、Ｔはラス加工終
了後調厚をかけ０．１６ｍｍとした。
【００１５】上記ネットとラス芯材に触媒として、マン
ガン酸化物と活性炭とカーボンブラックをそれぞれ４
０，３０，１０重量部とり、さらにフッ素樹脂の水性デ
ィスパージョンを固形分にして２０重量部加えて約３０
分間十分に混練し、各芯材にシート状に塗着し、乾燥し
て厚さ０．３５ｍｍの触媒を得た。この触媒を図２に示
すように、片面に厚さ０．２ｍｍ、気孔率５０％のフッ
素樹脂多孔膜３を加圧させた。
ガン酸化物と活性炭とカーボンブラックをそれぞれ４
０，３０，１０重量部とり、さらにフッ素樹脂の水性デ
ィスパージョンを固形分にして２０重量部加えて約３０
分間十分に混練し、各芯材にシート状に塗着し、乾燥し
て厚さ０．３５ｍｍの触媒を得た。この触媒を図２に示
すように、片面に厚さ０．２ｍｍ、気孔率５０％のフッ
素樹脂多孔膜３を加圧させた。
【００１６】そしてこれを直径１１．０ｍｍに打ち抜い
て空気極４とした。この空気極４を正極とし、負極５に
汞化亜鉛粉末、電解液として水酸化カリウム水溶液、セ
パレータ６として樹脂微多孔膜、電解液保持材７として
含浸材を組み合わせ、図３に示した直径１１．６ｍｍ、
高さ５．４ｍｍのボタン形空気亜鉛電池を（表１）に示
す内容で試作した。ここに示す比較例１はＳＵＳ３０４
細線０．１５ｍｍを平織にした４０メッシュのネットを
ニッケルメッキした芯材を使用し、上記説明内容と同条
件で電池を試作した。
て空気極４とした。この空気極４を正極とし、負極５に
汞化亜鉛粉末、電解液として水酸化カリウム水溶液、セ
パレータ６として樹脂微多孔膜、電解液保持材７として
含浸材を組み合わせ、図３に示した直径１１．６ｍｍ、
高さ５．４ｍｍのボタン形空気亜鉛電池を（表１）に示
す内容で試作した。ここに示す比較例１はＳＵＳ３０４
細線０．１５ｍｍを平織にした４０メッシュのネットを
ニッケルメッキした芯材を使用し、上記説明内容と同条
件で電池を試作した。
【００１７】上記試作電池の初度内部抵抗値及び６０℃
で４０日保存後の内部抵抗値を評価し、空気極芯材材料
の適性を評価した。（表２）にその結果をまとめる。
で４０日保存後の内部抵抗値を評価し、空気極芯材材料
の適性を評価した。（表２）にその結果をまとめる。
【００１８】
【表２】
【００１９】耐酸化性、機械的強度に問題のある鉄単独
のネット及びラスメタルを芯材とする電池の内部抵抗は
電池組立エージング後の初度の段階で比較例１の２倍も
あり、６０℃×４０日後では芯材表面の酸化が進み初度
の２．５倍となる。鉄−ニッケル合金のニッケル含有率
を上げて行った場合、耐酸化性は２０重量％から実用上
問題のない結果が得られるが、鉄−ニッケル合金組成と
線材強度の関係よりニッケル含有率を上げて行きニッケ
ル１００％に近づくに従い電池内部抵抗は高くなる。こ
こに示す電池内部抵抗値は試作電池１００個の平均値
で、１０００Ｈｚ交流法で測定した。
のネット及びラスメタルを芯材とする電池の内部抵抗は
電池組立エージング後の初度の段階で比較例１の２倍も
あり、６０℃×４０日後では芯材表面の酸化が進み初度
の２．５倍となる。鉄−ニッケル合金のニッケル含有率
を上げて行った場合、耐酸化性は２０重量％から実用上
問題のない結果が得られるが、鉄−ニッケル合金組成と
線材強度の関係よりニッケル含有率を上げて行きニッケ
ル１００％に近づくに従い電池内部抵抗は高くなる。こ
こに示す電池内部抵抗値は試作電池１００個の平均値
で、１０００Ｈｚ交流法で測定した。
【００２０】各合金組成と引張り強度の関係は図４のよ
うになり、強度のピークはニッケル５０重量％前後に有
ると考えられる。
うになり、強度のピークはニッケル５０重量％前後に有
ると考えられる。
【００２１】アルカリ電解液中での各合金組成の腐食電
流を空気極に相当する酸化電位を印加して測定した。
又、同じ試料の皮膜抵抗値を測定した結果を図５に示
す。ニッケル含有率２０重量％で腐食電流は急激に低下
し、この挙動と連動した形で被膜抵抗も激減する。
流を空気極に相当する酸化電位を印加して測定した。
又、同じ試料の皮膜抵抗値を測定した結果を図５に示
す。ニッケル含有率２０重量％で腐食電流は急激に低下
し、この挙動と連動した形で被膜抵抗も激減する。
【００２２】各合金の材料特性、電池内部抵抗から判断
し、ＳＵＳ３０４にニッケルメッキをした従来の芯材を
用いなくとも内部抵抗の安定した空気亜鉛電池が得られ
ることが確認できた。
し、ＳＵＳ３０４にニッケルメッキをした従来の芯材を
用いなくとも内部抵抗の安定した空気亜鉛電池が得られ
ることが確認できた。
【００２３】（実施例２）（表３）に示す鉄−ニッケル
−クロム合金組成で線径０．１５ｍｍの細線を作り、こ
の細線を平織した目の荒さ４０メッシュのネットを試作
し、実施例１と同条件で空気極及び電池を各１００個試
作した。
−クロム合金組成で線径０．１５ｍｍの細線を作り、こ
の細線を平織した目の荒さ４０メッシュのネットを試作
し、実施例１と同条件で空気極及び電池を各１００個試
作した。
【００２４】
【表３】
【００２５】この電池の初度、６０℃保存４０日後の内
部抵抗を（表４）に示す。
部抵抗を（表４）に示す。
【００２６】
【表４】
【００２７】鉄−ニッケル合金のニッケルを固定しクロ
ム量を増加させると線材の引張り強度は明らかに増加す
るがクロム量２０重量％を境にアルカリ電解液中での定
電位酸化電流は増加する又、定電位酸化後の表面皮膜抵
抗も２０重量％を境に増加する。
ム量を増加させると線材の引張り強度は明らかに増加す
るがクロム量２０重量％を境にアルカリ電解液中での定
電位酸化電流は増加する又、定電位酸化後の表面皮膜抵
抗も２０重量％を境に増加する。
【００２８】試作電池の初度、６０℃保存４０日後の内
部抵抗はクロム含有率が増加するに従い若干増加傾向に
あるが、クロム２０重量％以下であれば実質的な電池特
性の問題はなく、線材強度がアップするメリットが空気
極製造工程で生かされる。
部抵抗はクロム含有率が増加するに従い若干増加傾向に
あるが、クロム２０重量％以下であれば実質的な電池特
性の問題はなく、線材強度がアップするメリットが空気
極製造工程で生かされる。
【００２９】（実施例３）ニッケル−銅合金でニッケル
の含有率を２０，４０，６０，８０重量％と変化させ、
その材料の定電位酸化電流をアルカリ電解液中で測定す
ると、ニッケルが含有しない銅は１５００μＡ／ｃｍ2
の電流が流れ、２０重量％は１μＡ／ｃｍ2、４０重量
％は０．６μＡ／ｃｍ2、６０，８０重量％は０．４〜
０．５μＡ／ｃｍ2でほとんど変化しなかった。
の含有率を２０，４０，６０，８０重量％と変化させ、
その材料の定電位酸化電流をアルカリ電解液中で測定す
ると、ニッケルが含有しない銅は１５００μＡ／ｃｍ2
の電流が流れ、２０重量％は１μＡ／ｃｍ2、４０重量
％は０．６μＡ／ｃｍ2、６０，８０重量％は０．４〜
０．５μＡ／ｃｍ2でほとんど変化しなかった。
【００３０】そこで、ニッケル含有率２０重量％、５０
重量％のニッケル−銅合金で線径０．１５ｍｍの細線を
作り、この細線を平織した図の荒さ４０メッシュのネッ
トと０．１５ｍｍの板材を実施例１と同じ条件でラスメ
タル、空気極、電池を試作した。
重量％のニッケル−銅合金で線径０．１５ｍｍの細線を
作り、この細線を平織した図の荒さ４０メッシュのネッ
トと０．１５ｍｍの板材を実施例１と同じ条件でラスメ
タル、空気極、電池を試作した。
【００３１】この電池の初度及び６０℃保存４０日後の
電池内部抵抗を（表５）に示す。
電池内部抵抗を（表５）に示す。
【００３２】
【表５】
【００３３】この電池内部抵抗は１００個の平均値で、
測定は１ｋＨｚ交流法で測定した。試作電池ナンバー２
２はニッケル２０重量％、２３はニッケル５０重量％の
芯材でａはネット、ｂはラスを示す。又、比較例１はＳ
ＵＳ３０４にニッケルメッキを施したネット芯材、比較
例２は銅ネット芯材である。空気極、電池の構成条件は
実施例１と同条件である。
測定は１ｋＨｚ交流法で測定した。試作電池ナンバー２
２はニッケル２０重量％、２３はニッケル５０重量％の
芯材でａはネット、ｂはラスを示す。又、比較例１はＳ
ＵＳ３０４にニッケルメッキを施したネット芯材、比較
例２は銅ネット芯材である。空気極、電池の構成条件は
実施例１と同条件である。
【００３４】銅材料は空気極電位で腐食され酸化銅を形
成し内部抵抗が上昇するが、２０重量％以上のニッケル
を含有すると従来のＳＵＳ３０４にニッケルメッキをし
た芯材と同等の内部抵抗を示し、６０℃保存後も安定し
た特性を示す。
成し内部抵抗が上昇するが、２０重量％以上のニッケル
を含有すると従来のＳＵＳ３０４にニッケルメッキをし
た芯材と同等の内部抵抗を示し、６０℃保存後も安定し
た特性を示す。
【００３５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば鉄−ニッ
ケル合金、鉄−ニッケル−クロム合金、ニッケル−銅合
金を空気極の芯材に用いることにより、耐酸化性（耐食
性）、機械的強度が大幅に改良される。
ケル合金、鉄−ニッケル−クロム合金、ニッケル−銅合
金を空気極の芯材に用いることにより、耐酸化性（耐食
性）、機械的強度が大幅に改良される。
【図１】空気亜鉛電池に用いるラスメタル芯材の形状図
【図２】空気亜鉛電池空気極の縦断面図
【図３】空気亜鉛電池の構成を示す半截側面図
【図４】本発明の鉄−ニッケル合金の組成と引張り強度
の関係を示す図
の関係を示す図
【図５】本発明の鉄−ニッケル合金の組成と腐食電流、
皮膜抵抗の関係を示す図
皮膜抵抗の関係を示す図
１ 空気極芯材 ２ 触媒 ３ 撥水膜 ４ 空気極 ５ 負極 ６ セパレータ ７ 含浸材 ８ 正極ケース ９ 負極ケース １０ 空気孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 是宣 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】正極と負極と電解液、セパレータよりなる
空気亜鉛電池の空気極の芯材材料に少なくともニッケル
を２０重量％含有するニッケル−鉄合金を用いたことを
特徴とする空気亜鉛電池。 - 【請求項２】正極と負極と電解液、セパレータよりなる
空気亜鉛電池の芯材材料に少なくともニッケルを２０重
量％、クロムの含有量を最大２０重量％に規制した鉄−
ニッケル−クロム合金を用いたことを特徴とする空気亜
鉛電池。 - 【請求項３】正極と負極と電解液、セパレータよりなる
空気亜鉛電池の空気極の芯材材料に少なくともニッケル
を２０重量％含有するニッケル−銅合金を用いたことを
特徴とする空気亜鉛電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7242890A JPH0992289A (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | 空気亜鉛電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7242890A JPH0992289A (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | 空気亜鉛電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0992289A true JPH0992289A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17095755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7242890A Pending JPH0992289A (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | 空気亜鉛電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0992289A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000195568A (ja) * | 1998-12-25 | 2000-07-14 | Toshiba Battery Co Ltd | 空気電池 |
-
1995
- 1995-09-21 JP JP7242890A patent/JPH0992289A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000195568A (ja) * | 1998-12-25 | 2000-07-14 | Toshiba Battery Co Ltd | 空気電池 |
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