JPS5873952A - 電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、亜鉛を負極とし、アルカリ水溶液を２１、− 電解液とする電池内の水素ガス発生、亜鉛の腐食を抑制
するとともに、負極容器への電解液のはい上りを抑止し
電池の膨張、自己消耗、漏液を防止するとともに安定し
た放電性能を得ることを目的とする。

亜鉛を負極とし、アルカリ電解液を用いる電池系、例え
ば水銀電池、酸化銀電池、アルカリマンガン電池、空気
電池などに於いては亜鉛の腐食による電池内での水素ガ
スの発生を抑止するために一３〜１０％程度の水銀で亜
鉛をアマルガム化し、負極と連なるコレクター表面には
銅、スズ、真鍮などアマルガム化され易い材質を用い、
負極から水素過電圧を高め、亜鉛負極を防食する方法が
採られている。

しかし乍ら、コレクター表面のアマルガム化が十分に行
われなかったり、コレクター材質がアマルガム化され難
い金属、例えばニッケル、ステンレススチール、鉄など
を用いた場合、コレクターの水素過電圧が小さいために
、コレクターと亜鉛負極との間に局部電池が生じコレク
ター表面から水素ガスが発生すると共に亜鉛が腐食され
る。その反応速度はコレクターが十分にアマルガム化さ
れている場合は殆んど無視できるほど小さいのに較べ、
アマルガム化が不十分な場合は極めて大きく、数日間の
放置で、電池の破裂をひき起こす場合もある。従って、
負極自体のアマルガム化は勿論、負極コレクターのうち
電池内部に於いて電解液で濡れる部分には十分なアマル
ガム化を施す必要があり、局部的にでもアマルガム化が
不十分な個所が存在することは水素ガスの発生と亜鉛腐
食の決定的な原因とをシ、この腐食反応を完全に抑止す
ることは極めて困難であった。

次に、従来°例を第１図悴より説明する。

第１図はボタン形酸化銀−池の断面図で、図中１はステ
ンレススチールを導体とする負極容器で。

外面には機器との電気接触を良好に保つためニッケルク
ラッド層１′が設けられ、内面にはアマル、　ガム化さ
れ易い材質として銅クラツド層１１が設けられている。

２は銅クラツド層１”に接する亜鉛負極で隻約１０ｑ６
の水銀を含有する水化亜鉛粉末をベレット状に成型した
ものである。３はコツトンファイバーからなる保液材、
４は多孔性ポリプロピレンからなるセパレータ、６は鉄
にニッケルメッキを施した正極リング、６は酸化銀粉末
に黒鉛を添加して加圧成型した正極、７はステンレスス
チールを基体とする正極容器で、内外両面にニッケルク
ラッド層７１を設けている。８はナイロン製のガスケッ
トであり、電池内には濃度３６チの水酸化カリウム本溶
液に酸化亜鉛を飽和させたアルカリ電解液を注入し、正
極容器’ｒｒＪＡ口部の内方への折りまげにより封口、
している。この電池内に於いて、封口後、亜鉛負極２が
ら銅クラツド層１１に一部の水銀が移行し、銅クラツド
層１″がアマルガム化されて水素ｉｉ、を圧が大となり
、亜鉛腐食と水素ガス発生とが抑イ返れる仕組みになっ
ている。

１１ しかし、負極容器１の端面１−ａのステンレススチール
及びこれに続くニッケルクラッド層１′はアマル化され
ず、又、これらの部分はガスケット８と負極容器１との
微少な間隙からにじみ込んだりクリープ現象で漏出する
電解液で多少なりとも濡れることは避は得ないので、こ
れら局所的にしろ水素過電圧の小さい部分で集中的に水
素ガスが発生し、同時に亜鉛負極２の腐食が発生し易か
った６また、前記のガス発生以外に負極電位をＭする負
極表面の宿命として電解液のはい上りの性質が強く、漏
液を完全に防止する事は極めて困難であった０ 本発明は前記従来の問題点を効果的に解決するもので、
封口部の負極容器の表面、とりわけアマルガム化されに
＜＜、電解液に触れる可能性のある部分に表面がフン素
樹脂でおおわれたフッ素樹脂と金属との複合電着層を設
けることを特徴とするものである。

本発明の着眼点は、先ず前記の如く負極容器のうち、少
くとも負極電位が印加され、電解液で濡れる可能性があ
り、かつアマルガム化されにくい材質から成る部分の表
面には、負極容器表面と密着性が良く、絶縁性にすぐれ
ピンホールが少なく、耐アルカリ性にすぐれ、かつ撥水
性の強い被覆を行うことにより、負極と負極容器との間
の局部電池による水素ガスの発生、亜鉛負極の腐食を防
止することにあり、さらに亜鉛負極電位をＭする負極容
器表面は電解液がはい上るクリープ現象が著しく、負極
側から漏液し易いという衆知の問題点を、封口部の負極
容器表面の前記被覆を施して電解液のクリープ径路を断
つことで解決し、耐漏液性をも高めたものである〇 フッ素樹脂は撥水性、耐薬品性にすぐれた樹脂として知
られているが、通常の塗布、焼付により金檎表面を被覆
する場合には密着性が不十分で、ピンホールを完全にな
くすことは困難であり、本発明の意図する目的を果すこ
とはできない〇一方木本発明おいて適用するフッ素樹脂
と金属との共析電着層は撥水性、耐薬品性にすぐれてい
ることはもとより、被電着金属表面への密着性もよく、
後述するような方法で電着層表面を完全にフッ素声脂で
被われたものとすることができ、ピンホールのない絶縁
被覆層となる。

７ フッ素樹脂と金属との共析電着の一般的な方法は、金属
メッキ液に界面活性剤とフッ素樹脂ディスパージョンと
を添加分散させたものを電着浴とし、被電着物を陰極と
して極間に直流電流を通じて被電着物の表面にフッ素樹
脂と金属の複合電着層を得る方法を採ることができる。

この複合電着層の断面の一例を第２図に示す。第２図に
於いて９は被電着物、１ｏは共析させた金属電着物、１
１は共析させたフッ素樹脂であり、／６　ｓ　”　で複
合電着層を形成している。金属１０とフッ素樹脂１１の
複合電着層が厚くなるにつれてフッ素樹脂１１の電着が
多く逐り、電着の際通電電流が著しく減少するまで通電
することにより全表面がフッ素樹脂１１で被われた複合
電着層が得られる。また、被電着物９の表面には金属電
着物１ｏがほぼ全面に析出しているので、通常や金属メ
ッキと同様に、１！、￥Ｆ’ｓ。７カ□１−１ｉ□工□
５のが得られ、さらに金属電着物１０はフッ素樹脂１１
にマトリックス状に喰い込んだ形で密着しているので、
被電着物９、金属電着物１ｏ、フッ素樹脂１１の三者の
密着が極めて強固であり耐久性にも富んでいる。第２図
の複合電着層の平滑性。

被覆性をよシ完全にする必要のある場合には、例えば３
００〜４００℃で１０〜３０分間の熱処理を行うことに
よシ、第３図の如く表面の平滑なフッ素樹脂表面１１１
が得られる。

次に本発明を実施例により詳細に説明する。

（実施例１）　第４図は第１図に示した従来例の電池に
本発明を適用した実施例である。第１図と異なるのは負
極容器１の端面１−ａ及びその内外面近傍１’−ＩＬ、
１”−ａにフッ素樹脂で表面が完全に覆われたフッ素樹
脂とニッケルとの複合電着層１２を設けている点にある
。この複合電着層は通常のワット浴（浴組成　硫酸ニッ
ケル１５０　’／ｌ　、塩化アンモニウム１６〜．はう
酸１６？）にカチオン界面活性剤を約７９／ｌ添加し、
ポリテトラフルオロエチレンの微粉、、末を分散させた
水性ディスパージョンを固形分として約６０？添加して
攪拌した液を電着液とし、常温で最大１Ａ／ｄｍ２の電
流密度で電着させて得たものである。この複合電着層の
断面は第２図の状態とほぼ同様で、その全表面はポリテ
トラフルオロエチレンの層で覆れている。この電池にお
ける複合電着層１２の効果は、まづ、密着性と表面絶縁
性及び撥水性がすぐれた被覆が形成されることにより、
複合電着層１２０部分で電解液のクリープ経路が断たれ
る点にあり、さらにアマルガム化されない負極容器の端
面１−ＩＬのステンレススチールとニッケル及びその近
傍のニッケル面１’　−ａが゛直接電解液に触れること
がないので亜鉛負極２の腐食と水素ガスの発生を極めて
効果的に抑制でき、耐漏液性向上、電池膨張防止、自己
消耗の減少に極めて効果を発揮する。

（実施例２）　第６図は外周部に折り返し部を設けた負
極容器を備えた本発明の別の実施例の電池の断面を示し
たものである。各構成要素の材質は特記しない限りすべ
て、第４図の実施例と同様で１３はステンレススチール
を基体とした負極容器、１３’はニッケルクラッド層、
１３１は銅クラツド層、１４は亜鉛負極、１６は保液材
、１６はセパレータ、１７は正極リング、１８は酸化銀
正極、１９１０　　　。

は正極缶で、１９′はニッケルクラッド層、２０はガス
ケット、２１はフッ素樹脂で覆われたニッケルとフッ素
樹脂との複合電着層であり、封口部の負極容器１３の表
面のほぼ全域を覆っている。本実施例においても実施例
１と同様の作用効果がある０ 次に本発明の効果を実証するため、直径７，９　ｊＥｌ
高さ３．６１１１の電池により試作実験を行った。試作
した電池の種別は表−１の通りである。

尚、第６．７．８図はこれらの実験に用いた本発明の他
の形態の封口部の負極容器１３のみの断面を示したもの
で第６図は封口部の負極容器１３の銅クラツド層１３“
のみに複合電着層２１°を設けた場合、第７図は封口部
の負極容器１３のニッケルクラッド層１３“の一部のみ
に複合電着層２１１を設けた場合、第８図は負極容器１
３の端面１３−ＩＬと、その近傍部のニッケルクラッド
層１３′及び銅クラツド層１３°の表面にまたがって複
合電着層２１”を設けたものである。

１１　　、、−： 表−１ 表−２には温度４６℃、相対湿度ｓｏｄ下で。

９０日間保存した後の観察状態及び２０℃、１５にΩ放
電での持続時間を測定した結果を示した。

９．り １２　　、 表−２ 表−２の結果は電池構造で分類し従来品ａ９本発明品ａ
との比較、他の６種類の間の比較検討を行なうべきであ
る。

まず本発明品［は従来品ａにくらべ、圧倒的な好成績で
ある。′１”し１ 又、負極容器の外側に折シかえしのある電池槽３ とほぼ近い効果が、本発明品ｅで得られ、負極容器の端
面の被覆が効果的である事を示している。

しかし、これらより劣るとはいえ、必ずしも端面を被覆
していなくてもクリープ抑止作用により相応の効果が発
揮できることが本発明品ｃ、ｄと従来例すとの比較で判
る。尚、本発明品ａとｂとの間で放電持続時間に差が見
られるが、これは電池の有効内容積の相違によるもので
いずれも保存劣化は殆んどないと見てよく、本発明品す
はａに比して持続時間よりも耐漏液性重視の構造を採っ
ているためである。とれらは本発明の効果を如実に表わ
すもので、その事由は先に詳述した内容から容易に理解
されよう。

尚、前記に於いてはフッ素樹脂とニッケルとの複合電着
層を負極容器に形成することを中心に本発明を説明した
が、銅、スズなど他の金属とフッ素樹脂との複合電着層
を同様に適用することにより類似の効果が得られること
も自明である。

以上の如く、本発明は亜鉛を負極とし、アルカ系水溶液
を電解液として用いる電池の耐漏液性の向上、自己消耗
防止、電池の膨張、破裂防止など緒特性に極めて顕著な
効果を発揮するものである０

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電池の断面図、第２図は全面が）Ａ素樹
脂で被覆されたフッ素樹脂と金属との複合電着層の断面
図、第３図は第２図の電着層を熱処理したものの断面図
、第４図、第６図は本発明の実施例の電池の断面図、第
６図、第７図、第８図は本発明の他の実施形態の負極容
器の要部断面図である。 １．１３・・・・・・負極容器、２．１４・・・・・・
亜鉛負極、１“、１３１・・・・・・アマルガム化され
難い金属、１°。 １３’・・・・・・アマルガム化され易い金４１．１２
，２１゜２１’　、２１’　、２１”　・・・・・・複
合電着層、１０・・・・・・電着金属、１１・・・・・
・電着フッ素樹脂〇代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏
　男　ほか１名第４図 第５図 第７図 ＠８図 １３α

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）負極活物質に亜鉛、電解液にアルカリ性水溶液を
   それぞれ用い、負極容器の内外表面のうち負極と電気的
   に擬勢する部分と機器と電気的に接触する部分を除いた
   表面の少くとも一部にフッ素樹月ｉで表面を被覆された
   フッ素樹脂と金属との複合電着層を設けた電池。
2. （２）前記負極容器の表面がアマルガム化され易い金属
   の部分と、アマルガム化され難い金属の部分とから成り
   、前記アマルガム化され易い金属とアマルガム化され難
   い金属とが接合する線が電池封口部に位置し、少なくと
   も前記接合する線を含む表面にフッ素樹脂で表面を被覆
   されたフッ素樹脂と金属との複合電着層を設けた特許請
   求の範囲第１項記載の電池。