JPS59143277A - アルカリ一次電池 - Google Patents
アルカリ一次電池Info
- Publication number
- JPS59143277A JPS59143277A JP1762483A JP1762483A JPS59143277A JP S59143277 A JPS59143277 A JP S59143277A JP 1762483 A JP1762483 A JP 1762483A JP 1762483 A JP1762483 A JP 1762483A JP S59143277 A JPS59143277 A JP S59143277A
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- Japan
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- positive electrode
- negative electrode
- standard deviation
- battery
- theoretical
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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
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/04—Cells with aqueous electrolyte
- H01M6/06—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Primary Cells (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】
産業上の利用分野
この発明は、酸化銀電池、水銀電池、アルカリマンガン
電池など、アルカリ水溶液を電解液として用いる一次電
池に関するものである。
電池など、アルカリ水溶液を電解液として用いる一次電
池に関するものである。
従来例の構成とその問題点
アルカリ−次電池の代表的な構成例を第１図に示す。第
１図はボタン形電池の例であって、図中１は正極剤、２
は負極剤、３はセパレータ及び電解液含浸材である。正
極剤、負極剤及びセパレータ、含浸材には力性カリ、力
性ソーダ等の水溶液からなるアルカリ電解液が含浸され
ている。４は金属ケース、６は金属封口蓋であり、両者
はガスケット６を介して液密に封止されている。７は金
属リングである。正極剤１は一般に酸化銀、過酸化銀、
酸化水銀、二酸化マンガン等の金属酸化物粉末に、必要
に応じて黒鉛粉末などを混合したものが用いられ、負極
剤２は一般に亜鉛粒子を水銀によりアマルガム化した、
いわゆる氷化亜鉛粒が用いられる。
１図はボタン形電池の例であって、図中１は正極剤、２
は負極剤、３はセパレータ及び電解液含浸材である。正
極剤、負極剤及びセパレータ、含浸材には力性カリ、力
性ソーダ等の水溶液からなるアルカリ電解液が含浸され
ている。４は金属ケース、６は金属封口蓋であり、両者
はガスケット６を介して液密に封止されている。７は金
属リングである。正極剤１は一般に酸化銀、過酸化銀、
酸化水銀、二酸化マンガン等の金属酸化物粉末に、必要
に応じて黒鉛粉末などを混合したものが用いられ、負極
剤２は一般に亜鉛粒子を水銀によりアマルガム化した、
いわゆる氷化亜鉛粒が用いられる。
この電池は、いうまでもなく正極の金属酸化物の還元と
、負極亜鉛の酸化とが同時に当量宛おこる化学反応エネ
ルギーを外部に取り出す装置であるから、常識的には電
気化学的には同一電気容量分の負極と正極を充填すれば
よいのであるが、もし負極量が多く、正極か反応しつぐ
した後も負極の亜鉛が残っていると、亜鉛から水素ガス
が発生して電池が膨張し、時には破裂するに至ることが
ある。従って一般には負極の量よシも正極の量を多くす
るよう設計するのが普通である。しかし正・負極の容量
をどの程度の差にしておくかは一般に明１ａな基準がな
く、この差が過大であれば、結果として膨張破裂の危険
はないが、電池の容量は小さくなり、また過小であれば
容量は大きくなるが、膨張破裂の危険が大になる。近年
電池の小型化大容量の要求が強くなるに従って、負極と
正極との充填電気容量比の差は小になる傾向にあり、市
場において使用中に電池が膨張破裂する事故が起こって
いる。これは電池の設計に際し、その電池を製造する工
程のいわゆるばらつきを無視又は軽視した結果であると
いって間違いない。
、負極亜鉛の酸化とが同時に当量宛おこる化学反応エネ
ルギーを外部に取り出す装置であるから、常識的には電
気化学的には同一電気容量分の負極と正極を充填すれば
よいのであるが、もし負極量が多く、正極か反応しつぐ
した後も負極の亜鉛が残っていると、亜鉛から水素ガス
が発生して電池が膨張し、時には破裂するに至ることが
ある。従って一般には負極の量よシも正極の量を多くす
るよう設計するのが普通である。しかし正・負極の容量
をどの程度の差にしておくかは一般に明１ａな基準がな
く、この差が過大であれば、結果として膨張破裂の危険
はないが、電池の容量は小さくなり、また過小であれば
容量は大きくなるが、膨張破裂の危険が大になる。近年
電池の小型化大容量の要求が強くなるに従って、負極と
正極との充填電気容量比の差は小になる傾向にあり、市
場において使用中に電池が膨張破裂する事故が起こって
いる。これは電池の設計に際し、その電池を製造する工
程のいわゆるばらつきを無視又は軽視した結果であると
いって間違いない。
発明の目的
本発明は従来のこのような欠点を解消するだめ、電池の
設計にばらつきの思想を導入し、容量大にして、膨張破
裂の危険のない電池を提供しようとするものである。
設計にばらつきの思想を導入し、容量大にして、膨張破
裂の危険のない電池を提供しようとするものである。
発明の構成
本発明は前記の目的を達成するだめ次のようにアルカリ
−次重電を構成したものである。すなわち、正極に例え
ば酸化銀、過酸化銀、酸化水銀。
−次重電を構成したものである。すなわち、正極に例え
ば酸化銀、過酸化銀、酸化水銀。
二酸化マンガンをそれぞれ単独か又は混合物を、負極に
氷化した亜鉛粒を、電解液に力性カリ、力性ソーダ又は
これらの混合物の水溶液をそれぞれ用いる電池１でおい
て、電池容器内に充填する負極剤及び正極剤の重量−ｑ
を、それぞれから得られる理論電気容量（ｍＡｈ）にお
いて正極側よりも負極側が小となるようにし、その容量
差はその電池を製造する工程のばらつきに応じ、負極剤
の平均値（ｍのに負極剤の標準偏差（ｑ）の４倍を加え
た重量（〜）の負極理論電気容量（ｍＡｈ）が、正極剤
の平均値（〜）から正極剤の標準偏差烏）の４倍を減じ
た重量（Ｎ１ｙ）の正極理論電気容量（ｍＡｈ）と合致
する点と、負極剤の平均値＜ｍｙ＞に負極剤の標準偏差
（暫）の５倍を加えた重量ＣＭｆ／）の負極理論電気容
量（ｍＡｈ ）が、正極剤の平均値（〜）から正極剤の
標準偏差（〜）の６倍を減じた重量（＃Ｉｙ）の正極理
論電気容量（ｍＡｈ）と合致する点との間にあるように
したものである。
氷化した亜鉛粒を、電解液に力性カリ、力性ソーダ又は
これらの混合物の水溶液をそれぞれ用いる電池１でおい
て、電池容器内に充填する負極剤及び正極剤の重量−ｑ
を、それぞれから得られる理論電気容量（ｍＡｈ）にお
いて正極側よりも負極側が小となるようにし、その容量
差はその電池を製造する工程のばらつきに応じ、負極剤
の平均値（ｍのに負極剤の標準偏差（ｑ）の４倍を加え
た重量（〜）の負極理論電気容量（ｍＡｈ）が、正極剤
の平均値（〜）から正極剤の標準偏差烏）の４倍を減じ
た重量（Ｎ１ｙ）の正極理論電気容量（ｍＡｈ）と合致
する点と、負極剤の平均値＜ｍｙ＞に負極剤の標準偏差
（暫）の５倍を加えた重量ＣＭｆ／）の負極理論電気容
量（ｍＡｈ ）が、正極剤の平均値（〜）から正極剤の
標準偏差（〜）の６倍を減じた重量（＃Ｉｙ）の正極理
論電気容量（ｍＡｈ）と合致する点との間にあるように
したものである。
一般にアルカリ−次重電に用いられる材料のＩ Ａｈ（
１０００ｍＡｈ）当りの理論所要量、及び１ｇ（１００
ｏｌＩＩＦ／）当りの理論電気容量は次のとおりである
。
１０００ｍＡｈ）当りの理論所要量、及び１ｇ（１００
ｏｌＩＩＦ／）当りの理論電気容量は次のとおりである
。
負極剤 理論所要量 理論電気容量亜
鉛（Ｚｎ） １．２２ｇ／Ａｈ ０．８２
Ａｈ／ｇ正極剤 酸化銀（Ａｇ２０） ４．３２ｇ／Ａｈ Ｏ
，２３Ａｈ／ｆ！イｆｊ＠ （Ａｇｏ ）
２．ｓｏ ／ｌ Ｏ，４３ｕ酸化水銀（
ＨｇＯ） ４．０４ ／／ ０．２６
ｎ二酸化−ｑ７ガン（ＭｎＯ２）３．２４ ｔｔ
ｏ、ａｌ ｎ一方、電池を多量に生産する工
程には、その工程特壱のばらつきがある。例えば１ｏＯ
ｍＡｈに相当する亜鉛の量は、上の表から１２２ｑであ
るが、どの電池も昂に１２２〜あるのではなく、一般に
は１２２〜を中心にし、ある値の標準偏差をもった正規
分布になっている。正極剤についても全く同様である。
鉛（Ｚｎ） １．２２ｇ／Ａｈ ０．８２
Ａｈ／ｇ正極剤 酸化銀（Ａｇ２０） ４．３２ｇ／Ａｈ Ｏ
，２３Ａｈ／ｆ！イｆｊ＠ （Ａｇｏ ）
２．ｓｏ ／ｌ Ｏ，４３ｕ酸化水銀（
ＨｇＯ） ４．０４ ／／ ０．２６
ｎ二酸化−ｑ７ガン（ＭｎＯ２）３．２４ ｔｔ
ｏ、ａｌ ｎ一方、電池を多量に生産する工
程には、その工程特壱のばらつきがある。例えば１ｏＯ
ｍＡｈに相当する亜鉛の量は、上の表から１２２ｑであ
るが、どの電池も昂に１２２〜あるのではなく、一般に
は１２２〜を中心にし、ある値の標準偏差をもった正規
分布になっている。正極剤についても全く同様である。
これを第２図に示す。ここにおいて、標準偏差はシグマ
（σ）で表わす。正規分布の場合、分布からはずれる確
率は次のとおりで、一般的に４σから５σを規格限界に
するのがよいといわれている。それはこれからはずれる
ことが統計的にみて殆ど起こり得ないからである。
（σ）で表わす。正規分布の場合、分布からはずれる確
率は次のとおりで、一般的に４σから５σを規格限界に
するのがよいといわれている。それはこれからはずれる
ことが統計的にみて殆ど起こり得ないからである。
＋１σ 両側３１．７％ 片側１６．９チ±２σ
４．６％ ２．３％±３σ
０．２７％ ０．１３５％±４ ａ
Ｏ，００６％ ｏ、００３％これをアルカリ−
次重電の負極及び正極に適用して示したものが第３図、
第４図及び第６図である。これらの図中縦軸の目盛は負
極剤及び正極剤の重量（財）であっても、あるいは電気
容量であってもよい。第３図において負極の＋４σと、
正極の一４σとが合致する点が＆になっている。すなわ
ち第３図においては、負極と正極との差はそれぞれの４
σである。第４図では負極の＋５σと正極の一５σとが
合致する点がａ′になっている。すなわち第４図におい
ては、負極と正極との差はそれぞれの６σである。また
第６図は負極と正極との標準偏差が異なる（むしろこれ
が一般的であるが）場合で、合致点ａ ／／Ｕそれぞれ
の４σである・このように負極と正極との充填量もしく
は電気容量を負極側を小さくし、その差はそれぞれの標
準偏差の４倍から６倍の間に保っておけば、結果として
電池の膨張や破裂のおそれが実質的に殆どなく、シかも
電気容量としては最大の電池が得られる。
４．６％ ２．３％±３σ
０．２７％ ０．１３５％±４ ａ
Ｏ，００６％ ｏ、００３％これをアルカリ−
次重電の負極及び正極に適用して示したものが第３図、
第４図及び第６図である。これらの図中縦軸の目盛は負
極剤及び正極剤の重量（財）であっても、あるいは電気
容量であってもよい。第３図において負極の＋４σと、
正極の一４σとが合致する点が＆になっている。すなわ
ち第３図においては、負極と正極との差はそれぞれの４
σである。第４図では負極の＋５σと正極の一５σとが
合致する点がａ′になっている。すなわち第４図におい
ては、負極と正極との差はそれぞれの６σである。また
第６図は負極と正極との標準偏差が異なる（むしろこれ
が一般的であるが）場合で、合致点ａ ／／Ｕそれぞれ
の４σである・このように負極と正極との充填量もしく
は電気容量を負極側を小さくし、その差はそれぞれの標
準偏差の４倍から６倍の間に保っておけば、結果として
電池の膨張や破裂のおそれが実質的に殆どなく、シかも
電気容量としては最大の電池が得られる。
尚第３図においてはそれぞれ４σ、第４図においてはそ
れぞれ６σの場合を示したが、たとえば負極は４σ、正
極は６σであってもよいし、又その逆であっても差支え
ない。
れぞれ６σの場合を示したが、たとえば負極は４σ、正
極は６σであってもよいし、又その逆であっても差支え
ない。
実施例の説明
以下、本発明の詳細は容量１００ｍＡｈの酸化銀電池の
実施例で説明する。
実施例で説明する。
この電池の容量は１００ｆｎＡｈである力１ら、使用す
る亜鉛（Ｚｎ）の量は１２２＃ＩＦＩである。亜鉛を計
量供給する工程の標準偏差（σ）が仮に２ｑであるとす
れば、 １２２７９−１−４σ、、＝１３０Ｑ （１０７ｍＡ
ｈ）となる。
る亜鉛（Ｚｎ）の量は１２２＃ＩＦＩである。亜鉛を計
量供給する工程の標準偏差（σ）が仮に２ｑであるとす
れば、 １２２７９−１−４σ、、＝１３０Ｑ （１０７ｍＡ
ｈ）となる。
一方これに見合う正極の酸化銀（Ａｇ２０）の量は１０
０ｍＡｈが４３２■であるから、１０７ｍＡｈ相当量は ４３２ｆｆ１７Ｘ１．０７＝４６２〜 となる。
０ｍＡｈが４３２■であるから、１０７ｍＡｈ相当量は ４３２ｆｆ１７Ｘ１．０７＝４６２〜 となる。
酸化銀を成型する工程の標準偏差（σ）が仮に３ｙｎｙ
であるとすれば、４σの場合は ４６２ｙｔｔｇ＋（３ｍｙｘ４）＝４７４〜となる。
であるとすれば、４σの場合は ４６２ｙｔｔｇ＋（３ｍｙｘ４）＝４７４〜となる。
すなわち、設計基準は負極亜鉛１２２■、正極酸化銀４
７４〜になる。
７４〜になる。
同様にして標準偏差が５σの場合は、負極亜鉛１２２〜
、正極酸化銀４８２πｇである。従って酸化銀の重量の
中心値は４７４ｑから４８２１１７７の間におけばよい
ことになる。
、正極酸化銀４８２πｇである。従って酸化銀の重量の
中心値は４７４ｑから４８２１１７７の間におけばよい
ことになる。
実際には亜鉛は氷化しているだめ水銀含量分だけ多く、
又正極は純度及び黒鉛等を入れている場合は、その分だ
け多くしなければならないことはいうまでもない。又負
極及び正極の標準偏差を小さくすれば、両者の電気容量
差を小さくし得るから、結果として小型化もしくは同一
サイズにおいては高容量化し得ることも明らかである。
又正極は純度及び黒鉛等を入れている場合は、その分だ
け多くしなければならないことはいうまでもない。又負
極及び正極の標準偏差を小さくすれば、両者の電気容量
差を小さくし得るから、結果として小型化もしくは同一
サイズにおいては高容量化し得ることも明らかである。
尚、実施例においては酸化銀電池を例示したが、他の１
１−、極刑あるいは混合正極剤の場合も同様にして求め
ることができる。
１−、極刑あるいは混合正極剤の場合も同様にして求め
ることができる。
本発明の効果を確認するため、直径７．９問、高さ３．
６朋の酸化銀電池を用いてテストした。テストの方法は
２０′Ｃにおいて各電池に１５にΩの抵抗を接続して８
００時間経過した後、電池の高さを測定し、放電する前
の高さから０．２ｔｎｍ以上高くなったものを膨張した
ものとしてその個数を数えた。この電池の１，３ｖまで
の持続時間は４００時間程度であるから、約４００時間
の過放電になる。
６朋の酸化銀電池を用いてテストした。テストの方法は
２０′Ｃにおいて各電池に１５にΩの抵抗を接続して８
００時間経過した後、電池の高さを測定し、放電する前
の高さから０．２ｔｎｍ以上高くなったものを膨張した
ものとしてその個数を数えた。この電池の１，３ｖまで
の持続時間は４００時間程度であるから、約４００時間
の過放電になる。
テスト数は各１００個である。
標準偏差
（ｈｌ
２σ ３５８ ９ ３ １２３σ
４１３ ２ ０ ２４σ ４
２８ ０ ０ ０６σ
４１Ｂ、０ ０ ０６ ａ
４０３ ０ ０
０４σ及び５σのものは膨張破裂がなく、また持続時
間も長く、本発明の効果が実証された。尚２σ。
４１３ ２ ０ ２４σ ４
２８ ０ ０ ０６σ
４１Ｂ、０ ０ ０６ ａ
４０３ ０ ０
０４σ及び５σのものは膨張破裂がなく、また持続時
間も長く、本発明の効果が実証された。尚２σ。
３σのものの平均持続時間が短いのは、途中で膨張又は
破裂によシ、極端に持続時間の短いものが含まれている
ためである。
破裂によシ、極端に持続時間の短いものが含まれている
ためである。
発明の効果
以上述べたように本発明は電池容器内に充填する正極剤
及び負極剤の重量を、１理論電気容量において正極より
も負極を小さくし、その差を標準偏差量の４倍〜６倍の
間とすることにより容量が犬にして膨張破裂のないアル
カリ−次重電を提供できるものである。
及び負極剤の重量を、１理論電気容量において正極より
も負極を小さくし、その差を標準偏差量の４倍〜６倍の
間とすることにより容量が犬にして膨張破裂のないアル
カリ−次重電を提供できるものである。
第１図はボタン形アルカリ電池の代表的構造を示す半断
面図、第２図は負極剤及び正極剤の正規分布を示す図、
第３図は負極及び正極の充填量差が４倍の標準偏差のと
きの図、第４図は同じく５倍の標準偏差のときの図、第
５図は負極と正極の標準偏差の値が異なるときの４倍の
標準偏差だけ充填量差をもだせた図である。 １・・・・・・正極剤、２・・・・・・負極剤。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図
面図、第２図は負極剤及び正極剤の正規分布を示す図、
第３図は負極及び正極の充填量差が４倍の標準偏差のと
きの図、第４図は同じく５倍の標準偏差のときの図、第
５図は負極と正極の標準偏差の値が異なるときの４倍の
標準偏差だけ充填量差をもだせた図である。 １・・・・・・正極剤、２・・・・・・負極剤。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図
Claims (1)
- 正極と、氷化した亜鉛からなる負極と、力性アルカリ電
解液を用いる電池であって、電池容器内に充填する負極
剤及び正極剤の重量をそれぞれから得られる理論電気容
量で正極側よりも負極側を小さくシ、その容量差はその
電池を製造する工程のばらつきに応じ、負極剤の平均値
に負極剤の標準偏差の４倍を加えた重量の負極理論電気
容量が、正極剤の平均値から正極剤の標準偏差の４倍を
減じた重量の正極理論電気容量と合致する点と、負極剤
の平均値に負極剤の標準偏差の６倍を加えた重量の負極
理論電気容量が、正極剤の平均値から正極剤の標準偏差
の５倍を減じた重量の正極理論電気容量と合致する点と
の間ｖＣ１−ｆｉっだアルカＩＪ −次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1762483A JPS59143277A (ja) | 1983-02-04 | 1983-02-04 | アルカリ一次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1762483A JPS59143277A (ja) | 1983-02-04 | 1983-02-04 | アルカリ一次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59143277A true JPS59143277A (ja) | 1984-08-16 |
Family
ID=11949018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1762483A Pending JPS59143277A (ja) | 1983-02-04 | 1983-02-04 | アルカリ一次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59143277A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008096559A1 (ja) * | 2007-02-09 | 2008-08-14 | Panasonic Corporation | マンガン乾電池 |
| CN114833455A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-08-02 | 喆烯新材(北京)科技有限公司 | 飞秒激光进行轧辊辊面无序微造型的方法、装置及应用 |
-
1983
- 1983-02-04 JP JP1762483A patent/JPS59143277A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008096559A1 (ja) * | 2007-02-09 | 2008-08-14 | Panasonic Corporation | マンガン乾電池 |
| CN114833455A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-08-02 | 喆烯新材(北京)科技有限公司 | 飞秒激光进行轧辊辊面无序微造型的方法、装置及应用 |
| CN114833455B (zh) * | 2022-05-23 | 2024-02-23 | 荣烯新材(北京)科技有限公司 | 飞秒激光进行轧辊辊面无序微造型的方法、装置及应用 |
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