JPS5887759A - アルカリ電池 - Google Patents
アルカリ電池Info
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- JPS5887759A JPS5887759A JP56185003A JP18500381A JPS5887759A JP S5887759 A JPS5887759 A JP S5887759A JP 56185003 A JP56185003 A JP 56185003A JP 18500381 A JP18500381 A JP 18500381A JP S5887759 A JPS5887759 A JP S5887759A
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- JP
- Japan
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- gel
- cathode
- electrolyte
- battery
- alkaline
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- 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
-
- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアルカリマンガン電池や水銀電池などのアルカ
リ電池の改良に係り、電池性能の面上及び安定ｒヒを図
ることを目的とする。
リ電池の改良に係り、電池性能の面上及び安定ｒヒを図
ることを目的とする。
従来アルカ＋）６池に用いられているゲル状陰極のゲル
ｆヒ剤としては、一般的にカルボキシメチルセルロース
（以下、ＣＭＣとい゛う）やポリアクリル酸ナトリウム
等が広く用いられてきた。こねはゲル［ヒ剤の具備すべ
き性質として、 ■ アルカリ電解液に対して安定であること■ アルカ
−り電解液中でゲル状態を呈し、例えば陰極活物質とし
ての亜鉛粉末等を分散したとき充分安定保持しうろこと ■ ゲル状陰極（以下、ゲル陰極という）状態で極力曳
糸性のないこと 等の理由によるものである。
ｆヒ剤としては、一般的にカルボキシメチルセルロース
（以下、ＣＭＣとい゛う）やポリアクリル酸ナトリウム
等が広く用いられてきた。こねはゲル［ヒ剤の具備すべ
き性質として、 ■ アルカリ電解液に対して安定であること■ アルカ
−り電解液中でゲル状態を呈し、例えば陰極活物質とし
ての亜鉛粉末等を分散したとき充分安定保持しうろこと ■ ゲル状陰極（以下、ゲル陰極という）状態で極力曳
糸性のないこと 等の理由によるものである。
ＣＭＣは一般的にアルカリ電解液中で粉末状の陰極活物
質と共に単独で用いた場合、初期においては曳糸ヰのほ
とんどない良好なゲル状態を保持しているが、時間の経
過と共にＣＭＣが離漿し、ゲル状態を保持し得す、粉末
状の陰極活物質同士の固着による反応表面積の減少、あ
るいはＣＭＣから遊離した電解液の陽極合剤、セバレー
２ｆｌ！！ｌへの移・勧による陰極反応に要する融解液
の供給不足等により放電性能が低下し、特に重負荷放［
Ｅでの低下が著しい。
質と共に単独で用いた場合、初期においては曳糸ヰのほ
とんどない良好なゲル状態を保持しているが、時間の経
過と共にＣＭＣが離漿し、ゲル状態を保持し得す、粉末
状の陰極活物質同士の固着による反応表面積の減少、あ
るいはＣＭＣから遊離した電解液の陽極合剤、セバレー
２ｆｌ！！ｌへの移・勧による陰極反応に要する融解液
の供給不足等により放電性能が低下し、特に重負荷放［
Ｅでの低下が著しい。
またＣＭＣの分解に伴う電池の開路電圧の低下も特に二
酸ｒヒマンガンを陽極活物質として使用するアルカリマ
ンガン電池では著しす。
酸ｒヒマンガンを陽極活物質として使用するアルカリマ
ンガン電池では著しす。
これらの欠点を解消するために、従来から直鎖型ポリア
クリル酸ナトリウムの使用も試みられてキタ。コノ直鎖
型ポリアクリル酸ナトリウムはＣＭＣの欠点をかなり解
消できるが、粘着性を帯びた曳糸性の高いゲルとなって
、電池に充填する作業が極めて困難となるところから単
独での使用は難しく 、ＣＭＣへの補助剤としてごく少
量添加される程度にとどまらざるを得ないという欠点が
ある。
クリル酸ナトリウムの使用も試みられてキタ。コノ直鎖
型ポリアクリル酸ナトリウムはＣＭＣの欠点をかなり解
消できるが、粘着性を帯びた曳糸性の高いゲルとなって
、電池に充填する作業が極めて困難となるところから単
独での使用は難しく 、ＣＭＣへの補助剤としてごく少
量添加される程度にとどまらざるを得ないという欠点が
ある。
これに対し、架橋分枝型ポリアクリル酸ナトリウムは、
耐アルカリ性を有するとともに、架橋反応による三次元
方向への分枝状分子構造を持つため曳糸性がほとんどな
く、チクントロピックな流動性と高い降べ値を示すため
、比重の大きな粉末状の陰極活物質の沈降を防止して良
好な分散状態を長期にわたって維持することができる。
耐アルカリ性を有するとともに、架橋反応による三次元
方向への分枝状分子構造を持つため曳糸性がほとんどな
く、チクントロピックな流動性と高い降べ値を示すため
、比重の大きな粉末状の陰極活物質の沈降を防止して良
好な分散状態を長期にわたって維持することができる。
従って長期常温保存や高温保存後の開路電圧の低下がＣ
ＭＣに比べて少なく、放電性能の劣ｒヒも少ない９、一
方、その強く安定した保液性のため、セパレータ中の電
解液が不足しがちな放電末期、特ＶＣｆｆｔｌ欠放電の
末期にゲル陰極からセバレ〜りへ電解液が円滑に供給さ
れにくくなり、維持電圧に不安定な変動を生じやすぐな
る。またこの架橋分枝型ポリアクリル酸ナトリウムは高
チクソトロビノク性を有するため、電池に強い衝撃、例
えば落下や強い振動が加わると、ゲル陰極が流動しやす
く、しかも原状に復帰しにくいためゲル陰極中に分散し
ている活物質粒子と陰極集電体との接触にずれが生じ、
集電効果が不完全又は不安定になりやすい。
ＭＣに比べて少なく、放電性能の劣ｒヒも少ない９、一
方、その強く安定した保液性のため、セパレータ中の電
解液が不足しがちな放電末期、特ＶＣｆｆｔｌ欠放電の
末期にゲル陰極からセバレ〜りへ電解液が円滑に供給さ
れにくくなり、維持電圧に不安定な変動を生じやすぐな
る。またこの架橋分枝型ポリアクリル酸ナトリウムは高
チクソトロビノク性を有するため、電池に強い衝撃、例
えば落下や強い振動が加わると、ゲル陰極が流動しやす
く、しかも原状に復帰しにくいためゲル陰極中に分散し
ている活物質粒子と陰極集電体との接触にずれが生じ、
集電効果が不完全又は不安定になりやすい。
このため電池の短絡電流や放電初期の端子電圧が著しく
低下したり、変動を来たす場合がある。
低下したり、変動を来たす場合がある。
この欠点を防止するＫはゲル陰極中への陰極活物質の比
率を増して集電子との接触確率を増すのも一つの手段で
あるが、分散されている陰極活物質同士か互いに固定さ
れ変動しない程度の効果的な分散度まで比率を増すと陰
極反応に必要な電解液が不足し、特にアルカリ電池の持
つ重要な特性の一つである重負荷放電性能の低下及び反
応効率の低下につながるため得策とはいえない。
率を増して集電子との接触確率を増すのも一つの手段で
あるが、分散されている陰極活物質同士か互いに固定さ
れ変動しない程度の効果的な分散度まで比率を増すと陰
極反応に必要な電解液が不足し、特にアルカリ電池の持
つ重要な特性の一つである重負荷放電性能の低下及び反
応効率の低下につながるため得策とはいえない。
一方、ＣＭＣは前述の如く、若干耐アルカＩＪ ａが悪
く保存時ＭＩＥに問題があるが、架橋分枝型ポリアクリ
ル酸ナトリウムに比べてチクソトロピックｅｔが小さい
ため、耐衝撃性が強い充分実用に耐え得る。また降ｉ（
値が小さくゲル陰極が流動しやすいため、ゲル陰極中の
保液力を弱め、間欠放電末期のセパレータへの電解液の
供給を円滑にし、端子電圧の不安定な変動を防止できる
という長所を持っている。
く保存時ＭＩＥに問題があるが、架橋分枝型ポリアクリ
ル酸ナトリウムに比べてチクソトロピックｅｔが小さい
ため、耐衝撃性が強い充分実用に耐え得る。また降ｉ（
値が小さくゲル陰極が流動しやすいため、ゲル陰極中の
保液力を弱め、間欠放電末期のセパレータへの電解液の
供給を円滑にし、端子電圧の不安定な変動を防止できる
という長所を持っている。
本発明は、以上述べてきた従来の欠点を改善し、■ 長
期常温保存、高温保存中の電池性能の劣［ヒ率の低減 ■ 落下、振動にχ・Ｊする電池性能の安定ｒヒ◎ 一
般的な使われ方である間欠放電の末期に現われやすい端
子電圧の不安定な変動の防止○ 電池内１ｃ充填する作
業を容易にする曳糸性のないゲル陰極の供与 を同時に満足することができる優れたアルカリ電池を提
供することにある。
期常温保存、高温保存中の電池性能の劣［ヒ率の低減 ■ 落下、振動にχ・Ｊする電池性能の安定ｒヒ◎ 一
般的な使われ方である間欠放電の末期に現われやすい端
子電圧の不安定な変動の防止○ 電池内１ｃ充填する作
業を容易にする曳糸性のないゲル陰極の供与 を同時に満足することができる優れたアルカリ電池を提
供することにある。
本発明は第１に単独のゲルｒヒ剤では同時ＶＣ／ｌ＋１
１足し得ない上記４つの課題を架橋分枝型ポリアク１ノ
ル酸ナトリウムとＣＭＣの二つのゲルｒヒ削を併用して
それぞれの長所を生かすことに３同時ｖＣＭ決したもの
である。
１足し得ない上記４つの課題を架橋分枝型ポリアク１ノ
ル酸ナトリウムとＣＭＣの二つのゲルｒヒ削を併用して
それぞれの長所を生かすことに３同時ｖＣＭ決したもの
である。
第２は、それぞれのゲル比重の濃度及びその濃度の総和
をゲル状電解液に対して設定したものである。
をゲル状電解液に対して設定したものである。
以下、実施例により本発明を説明する。第１図に示す如
く陽極ケース１内に二酸比マンガンと黒鉛とからなる陽
極合剤２を予め円筒状に成型して設置し、その中央にカ
ップ状七）（レータ３を挿入したのち、ゲル陰極４をセ
パレータのカップ内に注入する。この後ガスケット５を
伴った陰修集市体６をゲル陰極４の中央部に差し込み素
成池を形成する。７゛ハ陽極端子、８は陰極端子、９は
外装缶、１Ｑは絶縁チューブであるＯ 上記ゲル陰極の水酸ｆヒカリウム、酸［ヒ即鉛、水から
なる電解液に７・ゴする架橋分枝型ポリアクリル酸ナト
リウムとＣＭＣのさ寸ざまな濃度（重量％）のゲル陰Ｗ
ｋ用いたｊｌｉ３型アルカリマンガン電池で耐落下特性
試験、保存試験を行なった。表−１は１ｍの高さからの
電池落下後、１Ω閉路亀圧を１０秒間測定したときに端
子電圧に現われる異常（不安定性）の有無を示している
。
く陽極ケース１内に二酸比マンガンと黒鉛とからなる陽
極合剤２を予め円筒状に成型して設置し、その中央にカ
ップ状七）（レータ３を挿入したのち、ゲル陰極４をセ
パレータのカップ内に注入する。この後ガスケット５を
伴った陰修集市体６をゲル陰極４の中央部に差し込み素
成池を形成する。７゛ハ陽極端子、８は陰極端子、９は
外装缶、１Ｑは絶縁チューブであるＯ 上記ゲル陰極の水酸ｆヒカリウム、酸［ヒ即鉛、水から
なる電解液に７・ゴする架橋分枝型ポリアクリル酸ナト
リウムとＣＭＣのさ寸ざまな濃度（重量％）のゲル陰Ｗ
ｋ用いたｊｌｉ３型アルカリマンガン電池で耐落下特性
試験、保存試験を行なった。表−１は１ｍの高さからの
電池落下後、１Ω閉路亀圧を１０秒間測定したときに端
子電圧に現われる異常（不安定性）の有無を示している
。
表 −１
なお表中、○は異常の発生しない領域、△は異常の発生
するおそれのある領域、×は異常の発生した領域を示・
す。
するおそれのある領域、×は異常の発生した領域を示・
す。
この表−１が示す如く、ゲル状電解液に対して架橋分枝
型ポリアクリル酸ナトリウム０．６〜２．５重量％、Ｃ
ＭＣ０，５〜２．５重置％の領域では電池の耐落下に対
する性能は総じて安定している。
型ポリアクリル酸ナトリウム０．６〜２．５重量％、Ｃ
ＭＣ０，５〜２．５重置％の領域では電池の耐落下に対
する性能は総じて安定している。
表−２は電池と６００＋：２℃ に１ケ月保存した後開
路電圧を測定し、製造直後の開路電圧との差をｍＶ小単
位示したものである。
路電圧を測定し、製造直後の開路電圧との差をｍＶ小単
位示したものである。
表−２
以上の如く開路電圧劣［ヒに対する影響度は架橋分校型
ポリアクリル酸ナトリウムよりＣＭＣの方が大きいこと
が解る。また開路電圧の劣ｆヒから判断すると、ゲル状
電解液に対するＣＭＣの濃度は○〜１．６重計％が好ま
しい。
ポリアクリル酸ナトリウムよりＣＭＣの方が大きいこと
が解る。また開路電圧の劣ｆヒから判断すると、ゲル状
電解液に対するＣＭＣの濃度は○〜１．６重計％が好ま
しい。
一方、それぞれのゲル１ヒ剤濃度の総和がゲル状電解液
に対して２．０重量％以下ではゲル状電解液中で陰極活
物質粒子の安定した分散状態が保ち得す、電池内へゲル
陰極を充填する際、ゲル電解液と陰極活物質とが分離し
、充填量のバラツキや充填口からの自然画下等により、
暇池特は及び製造上重大な支障をきたす。
に対して２．０重量％以下ではゲル状電解液中で陰極活
物質粒子の安定した分散状態が保ち得す、電池内へゲル
陰極を充填する際、ゲル電解液と陰極活物質とが分離し
、充填量のバラツキや充填口からの自然画下等により、
暇池特は及び製造上重大な支障をきたす。
′またゲル１ヒ剤濃度の呪和かゲル状電解液に対して４
．○重量％以上ではゲル状電解液の粘度が高すぎ′て、
ゲル陰極を作成する際に気泡の抱き込みが著しくなり、
充填１１１のバラツキや電池特注に悪い影響を与えやす
くなると共にゲル陰極の充填工程での作業性も悪くなる
。
．○重量％以上ではゲル状電解液の粘度が高すぎ′て、
ゲル陰極を作成する際に気泡の抱き込みが著しくなり、
充填１１１のバラツキや電池特注に悪い影響を与えやす
くなると共にゲル陰極の充填工程での作業性も悪くなる
。
以上の耐落下＋１作試験、保存試験、ゲル陰極の安定性
及び作業性の各々のゲル陰極としての好適範囲イ１１ロ
、ハ図示すると第２図のごとくなる。
及び作業性の各々のゲル陰極としての好適範囲イ１１ロ
、ハ図示すると第２図のごとくなる。
従ってアルカリ耐曲Ｖことって、耐落下特性イ。
保存時ｆｐ−ｏが良好で、かつゲル陰極が安定ししか０
も作業Ｐｔ・・の良いゲル陰極に使用されるゲル電解液
中のゲル化剤は、＠１に架橋分枝型ポリアクリル酸ナト
リウムとＣＭＣとを併用し、第２にゲル状電解液に対す
る濃度が架橋分枝型ポリアクリル酸ナトリウムで０．５
〜２．５重量％、ＣＭＣ″ｃＯ，５〜１．６重量％しか
も各々の濃度の和が約２．０重量％以上の範囲が好適で
ある。
中のゲル化剤は、＠１に架橋分枝型ポリアクリル酸ナト
リウムとＣＭＣとを併用し、第２にゲル状電解液に対す
る濃度が架橋分枝型ポリアクリル酸ナトリウムで０．５
〜２．５重量％、ＣＭＣ″ｃＯ，５〜１．６重量％しか
も各々の濃度の和が約２．０重量％以上の範囲が好適で
ある。
また上記範囲内のゲル状電解液で調整したゲル陰極を用
いて単３型のアルカリマンガン電池を試作し、抵抗１ｏ
Ω、放電様式３０分／日、試験温度２０°±２℃ で間
欠放電したところ第３図に一例を示すごとく、放電末期
における端子電圧の異常曲線は認められなかった。なお
図中Ａはゲル１ヒ剤として架橋分枝型ポリアクリル酸ナ
トリウム２．０重量％とＣＭＣ１重量％とを併用した試
作電池の特注と、Ｂはゲル「ヒ剤として架橋分枝型ポリ
アクリル酸ナトリウムを単独で４．０重量％用いた試作
電池の特注を示す。
いて単３型のアルカリマンガン電池を試作し、抵抗１ｏ
Ω、放電様式３０分／日、試験温度２０°±２℃ で間
欠放電したところ第３図に一例を示すごとく、放電末期
における端子電圧の異常曲線は認められなかった。なお
図中Ａはゲル１ヒ剤として架橋分枝型ポリアクリル酸ナ
トリウム２．０重量％とＣＭＣ１重量％とを併用した試
作電池の特注と、Ｂはゲル「ヒ剤として架橋分枝型ポリ
アクリル酸ナトリウムを単独で４．０重量％用いた試作
電池の特注を示す。
本発明は前述のように電池の保存時け、耐衝撃性に優れ
るとともに安定した間欠放電特注を示し、しかもゲル陰
極に強い曳糸性がないことにより製造′も容易なアルカ
リ電池を得ることができる。ものである。
るとともに安定した間欠放電特注を示し、しかもゲル陰
極に強い曳糸性がないことにより製造′も容易なアルカ
リ電池を得ることができる。ものである。
第１図は本発明の実施例における単３型アルカ４１７マ
ンガン電池の半裁側面図、第２図はゲル［ヒ剤濃度の好
適領域を示す図、第３図は同電池の間欠放電特性の推移
図である。 ′１・・・・・・陽極ケース、２・・・・・・陽極合剤
、３・・・・・・セパレータ、４・ＩＩ＋１０・ゲル陰
極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ｉｅ３叡１１畦〉す訃亨貝（− の 板胃ε 、
ンガン電池の半裁側面図、第２図はゲル［ヒ剤濃度の好
適領域を示す図、第３図は同電池の間欠放電特性の推移
図である。 ′１・・・・・・陽極ケース、２・・・・・・陽極合剤
、３・・・・・・セパレータ、４・ＩＩ＋１０・ゲル陰
極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ｉｅ３叡１１畦〉す訃亨貝（− の 板胃ε 、
Claims (2)
- （１） アルカリ電解液とゲルｒヒ剤とからなるゲル
状電大液に陰極活物質を分散させたゲル状陰極会備え、
前記ゲルｆヒ剤として架橋分枝型ポリアクリル酸ナトリ
ウムと、カルボキシメチルセルロースとを併用したこと
を特徴とするアルカリ電池。 - （２）前記ゲル状電解液に対する架橋分枝型ポリアクリ
ル酸す） ＩＪウムの添加濃度が０．５〜２．５重量係
、カルボキシメチルセルロースの添加濃度が０．６〜１
．５重量係であり、ゲルｒヒ剤の濃度総和がゲル状電解
液に対して２．６〜４．０重量係の範囲とした特許請求
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 |
|---|---|---|---|
| JP56185003A JPS5887759A (ja) | 1981-11-18 | 1981-11-18 | アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56185003A JPS5887759A (ja) | 1981-11-18 | 1981-11-18 | アルカリ電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5887759A true JPS5887759A (ja) | 1983-05-25 |
Family
ID=16163071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56185003A Pending JPS5887759A (ja) | 1981-11-18 | 1981-11-18 | アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5887759A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62128441A (ja) * | 1985-11-28 | 1987-06-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ電池 |
| JPS62136770A (ja) * | 1985-12-09 | 1987-06-19 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | アルカリ電池 |
| JP2008282655A (ja) * | 2007-05-10 | 2008-11-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ乾電池 |
| JP2016177890A (ja) * | 2015-03-18 | 2016-10-06 | セイコーインスツル株式会社 | 扁平形アルカリ一次電池、扁平形アルカリ一次電池用負極合剤及びその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57152676A (en) * | 1981-03-16 | 1982-09-21 | Hitachi Maxell Ltd | Alkaline battery |
-
1981
- 1981-11-18 JP JP56185003A patent/JPS5887759A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57152676A (en) * | 1981-03-16 | 1982-09-21 | Hitachi Maxell Ltd | Alkaline battery |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS62136770A (ja) * | 1985-12-09 | 1987-06-19 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | アルカリ電池 |
| JP2008282655A (ja) * | 2007-05-10 | 2008-11-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ乾電池 |
| JP2016177890A (ja) * | 2015-03-18 | 2016-10-06 | セイコーインスツル株式会社 | 扁平形アルカリ一次電池、扁平形アルカリ一次電池用負極合剤及びその製造方法 |
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