JPS59205154A - アルカリ電池 - Google Patents
アルカリ電池Info
- Publication number
- JPS59205154A JPS59205154A JP58079562A JP7956283A JPS59205154A JP S59205154 A JPS59205154 A JP S59205154A JP 58079562 A JP58079562 A JP 58079562A JP 7956283 A JP7956283 A JP 7956283A JP S59205154 A JPS59205154 A JP S59205154A
- Authority
- JP
- Japan
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- zinc
- mercury
- thallium
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- active material
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
-
- 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)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (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】
産業上の利用分野
本発明は負極活吻質に曲鉛正極活#I質に二酸化マンガ
ン、酸化銀、酸素、酸化水銀、水酸化ニッケルなど各種
の減極剤、電解層にアルカリ性水溶液をそれぞれ用いる
各種のアルカリ4池の改良に関するものである。
ン、酸化銀、酸素、酸化水銀、水酸化ニッケルなど各種
の減極剤、電解層にアルカリ性水溶液をそれぞれ用いる
各種のアルカリ4池の改良に関するものである。
従来例の購成とその問題点
上記の各種アルカリ4池の共通的な課題として、貯蔵中
の負極亜鉛の腐食による自己消耗と水素ガスの発生とを
効果的に抑止することがある。
の負極亜鉛の腐食による自己消耗と水素ガスの発生とを
効果的に抑止することがある。
てのため、従来より粉体状の亜鉛を氷化して加圧成型す
るか、ゲル中に分散させて、いわゆるゲル負極とし、こ
の負極と接触する負極集′屯体の少くとも表面を、氷化
され易くしかも眠気化学的に貢で女価な曾属、例えは銅
、賜、抗論から形成し、水化により亜鉛自体の水素過′
電圧を高めると共に、亜鉛から拡散して巣′亀体の:&
面に移行する水銀により采框体の氷化を来し、果畦面の
水累過区圧を高めることにより、防賞する方法が一般的
に採用されている。
るか、ゲル中に分散させて、いわゆるゲル負極とし、こ
の負極と接触する負極集′屯体の少くとも表面を、氷化
され易くしかも眠気化学的に貢で女価な曾属、例えは銅
、賜、抗論から形成し、水化により亜鉛自体の水素過′
電圧を高めると共に、亜鉛から拡散して巣′亀体の:&
面に移行する水銀により采框体の氷化を来し、果畦面の
水累過区圧を高めることにより、防賞する方法が一般的
に採用されている。
この場合、亜鉛と巣亀面との電位差により、亜鉛がアノ
ード、果亀面がカソードとして作用する局部電池が形成
され、亜鉛の溶解と果屯面からの水素ガス発生の反応が
起こるが、巣′祇簡に亜鉛からの水銀が拡散して巣嵯面
が水化されると、水素過電圧が上昇し、水素発生反応が
理由lJされ、これに対応jる亜鉛の溶解反応も必然的
に抑制されることになり、亜鉛の腐食は事実上はぼ滴定
すべき状態に抑制され、実用電池としての貯蔵性の確保
と、′電池膨張や漏液の促進を抑止する効果が認められ
ている。
ード、果亀面がカソードとして作用する局部電池が形成
され、亜鉛の溶解と果屯面からの水素ガス発生の反応が
起こるが、巣′祇簡に亜鉛からの水銀が拡散して巣嵯面
が水化されると、水素過電圧が上昇し、水素発生反応が
理由lJされ、これに対応jる亜鉛の溶解反応も必然的
に抑制されることになり、亜鉛の腐食は事実上はぼ滴定
すべき状態に抑制され、実用電池としての貯蔵性の確保
と、′電池膨張や漏液の促進を抑止する効果が認められ
ている。
しかし上記の方法の欠点として、通常亜鉛量に対し、重
造比で5〜12%程度の水銀で水化する9工が必要で、
水銀値が不足な場合、前記局部電池の水素過電圧が十分
に大きくできず、腐食反応を抑止できなく、貯蔵性能の
劣化、漏液、改池膨張の原因となるため、多ポの水銀を
使用せざるを得ない点にある。云うまでもなく、水銀の
使用量を低減することは低公証化のための社会的ニーズ
であり、コストダウンの上でも無視できない要素である
ため、アルカリ亀池中の水銀値を低減させる手段として
、亜鉛の合金化、添加剤の検討などが行われて米たが、
禾だ顕著な効果を期待でさる方法が無いのが現状である
。
造比で5〜12%程度の水銀で水化する9工が必要で、
水銀値が不足な場合、前記局部電池の水素過電圧が十分
に大きくできず、腐食反応を抑止できなく、貯蔵性能の
劣化、漏液、改池膨張の原因となるため、多ポの水銀を
使用せざるを得ない点にある。云うまでもなく、水銀の
使用量を低減することは低公証化のための社会的ニーズ
であり、コストダウンの上でも無視できない要素である
ため、アルカリ亀池中の水銀値を低減させる手段として
、亜鉛の合金化、添加剤の検討などが行われて米たが、
禾だ顕著な効果を期待でさる方法が無いのが現状である
。
発明の1」的
本発明は1ツム述した各独アルカリを電池の負極の自己
消耗と水素ガスの発生とを少量の水銀で抑制し、低公害
化とコストダウンを果さんとするものである。
消耗と水素ガスの発生とを少量の水銀で抑制し、低公害
化とコストダウンを果さんとするものである。
発明の構成
本発明は、負極活物質として亜鉛、電解液にアルカリ性
水溶液を用い、負極果ぽ体の少くとも表面が、銅、賜、
試論など電気化学的に亜鉛より貴で、アマルガムされ易
い金属からなる各棟のアルカリ屯aにおいて、負極集電
体の負極活物質とゴ妾する表面にタリウムを存在させた
ことを特徴とするものである。
水溶液を用い、負極果ぽ体の少くとも表面が、銅、賜、
試論など電気化学的に亜鉛より貴で、アマルガムされ易
い金属からなる各棟のアルカリ屯aにおいて、負極集電
体の負極活物質とゴ妾する表面にタリウムを存在させた
ことを特徴とするものである。
タリウムは水系過′祇圧が大きく、水銀への溶解度も約
43%と、亜鉛の約2.2%、錫の約0.6%、鋼の0
003%に比軟しそ極めて大きい性質を持っている。本
発明は、このタリウムの性質に着目し、さらに亜鉛負極
の腐食反応は、亜鉛がアノードとして浴解し、カソード
として果一体表面が作用して水素ガスが発生ずる局部4
JIJi反応か支配的な要素を占めるため、亜鉛よりも
集成体表面の水銀を高めて水素過電圧を大きくすること
が、亜鉛の腐食防止の最重要課題であるとの認識のもと
に、集゛岨体表面の水銀濃度を高め得るタリウムを在総
させたものである。この方法により亜鉛中の水銀濃度が
極めて低い状態でも十分に腐食が抑制できることを見出
した。氷化亜鉛から集成体表面に水銀が拡散して移行す
る量は、水化亜鉛中の水銀含有率が大きいほど多くなる
が、さらに本発明の作用機構を理解する上に重要なこと
は、集′框体表面の水銀との相溶性、すなわち溶解度が
大きい程、集成体表面への水銀移行量、すなわち水銀の
濃度が犬となる点にある。従来、集成体の表面m質とし
て採用されている錫、銅、眞論などは亜鉛に較べて水銀
との相溶性に乏しいので、亜鉛中の水銀病gより低い濃
度にしか果′覗体表面の水銀濃度を維持し倚ず、負極亜
鉛中の水銀濃度か5〜12wt%という高濃度の状態で
ないと集成体表面の水素過′電圧をr%めるに足る水銀
濃度となし得ない。これに対し、集′屯体表面に水銀と
相溶性が極めて大きいタリウムを存在させることにより
、亜鉛中の水銀濃度よりはるかに高濃度の水銀をタリウ
ム中に合釘し得ること釦なり、亜鉛中の水銀濃度が低い
状態でも、染′屯体表面の水銀濃度を高めることができ
、水素過電圧の上昇により、局部電池作用を事実上消滅
させることができる。
43%と、亜鉛の約2.2%、錫の約0.6%、鋼の0
003%に比軟しそ極めて大きい性質を持っている。本
発明は、このタリウムの性質に着目し、さらに亜鉛負極
の腐食反応は、亜鉛がアノードとして浴解し、カソード
として果一体表面が作用して水素ガスが発生ずる局部4
JIJi反応か支配的な要素を占めるため、亜鉛よりも
集成体表面の水銀を高めて水素過電圧を大きくすること
が、亜鉛の腐食防止の最重要課題であるとの認識のもと
に、集゛岨体表面の水銀濃度を高め得るタリウムを在総
させたものである。この方法により亜鉛中の水銀濃度が
極めて低い状態でも十分に腐食が抑制できることを見出
した。氷化亜鉛から集成体表面に水銀が拡散して移行す
る量は、水化亜鉛中の水銀含有率が大きいほど多くなる
が、さらに本発明の作用機構を理解する上に重要なこと
は、集′框体表面の水銀との相溶性、すなわち溶解度が
大きい程、集成体表面への水銀移行量、すなわち水銀の
濃度が犬となる点にある。従来、集成体の表面m質とし
て採用されている錫、銅、眞論などは亜鉛に較べて水銀
との相溶性に乏しいので、亜鉛中の水銀病gより低い濃
度にしか果′覗体表面の水銀濃度を維持し倚ず、負極亜
鉛中の水銀濃度か5〜12wt%という高濃度の状態で
ないと集成体表面の水素過′電圧をr%めるに足る水銀
濃度となし得ない。これに対し、集′屯体表面に水銀と
相溶性が極めて大きいタリウムを存在させることにより
、亜鉛中の水銀濃度よりはるかに高濃度の水銀をタリウ
ム中に合釘し得ること釦なり、亜鉛中の水銀濃度が低い
状態でも、染′屯体表面の水銀濃度を高めることができ
、水素過電圧の上昇により、局部電池作用を事実上消滅
させることができる。
以上の説明は、氷化亜鉛から集電体表面に水銀を移行さ
せて局部作用を11[J制する電池構成法を念頭におい
て説明したが、本発明の場合には以下に記述するように
、゛電池構成目」に予め集′屯体表面を高濃度に氷化し
、無水化もしくは低木化率の亜鉛全員イ也として用いる
祇7IJ2構成法に適用しても効果的でめる。すなわち
、銅、呉諭、賜など水銀との相俗性が亜鉛より小さい金
属のみで集成体表面が形成されている従来の方法では、
予め集成体表面を間濃度に水化しても、′明細構成後、
徐々に水銀が亜鉛側に移行し、集成体表面の水銀ン震度
が減少するので、局部直af「用が活発化し、ri鉛の
j1゛り食反応をIll制し得ないことになる。これに
対し、本発明では集成体表面のタリウムと亜鉛との水限
相浴件の関係は全く逆となり、予め集成体表面を高瀘縫
にしておけば、これに近い伏聾が′重油構成後も維持で
き、亜鉛中の水銀の法要を極めて少なくした状態で局部
作用に基づく亜鉛の腐食反応を効果的にづill止でき
る。
せて局部作用を11[J制する電池構成法を念頭におい
て説明したが、本発明の場合には以下に記述するように
、゛電池構成目」に予め集′屯体表面を高濃度に氷化し
、無水化もしくは低木化率の亜鉛全員イ也として用いる
祇7IJ2構成法に適用しても効果的でめる。すなわち
、銅、呉諭、賜など水銀との相俗性が亜鉛より小さい金
属のみで集成体表面が形成されている従来の方法では、
予め集成体表面を間濃度に水化しても、′明細構成後、
徐々に水銀が亜鉛側に移行し、集成体表面の水銀ン震度
が減少するので、局部直af「用が活発化し、ri鉛の
j1゛り食反応をIll制し得ないことになる。これに
対し、本発明では集成体表面のタリウムと亜鉛との水限
相浴件の関係は全く逆となり、予め集成体表面を高瀘縫
にしておけば、これに近い伏聾が′重油構成後も維持で
き、亜鉛中の水銀の法要を極めて少なくした状態で局部
作用に基づく亜鉛の腐食反応を効果的にづill止でき
る。
前述のように、本発明は亜鉛中の水銀酸度の低い状態で
も集′亀体表面の水1Iiii!濃度を高い状態に維持
して亜鉛の腐食反応を効果的に抑止でき、集電体表10
iの水銀111は高gKの状態でも絶対量としては極〈
わずかなので、水銀使用機は大幅に減少させ得る。
も集′亀体表面の水1Iiii!濃度を高い状態に維持
して亜鉛の腐食反応を効果的に抑止でき、集電体表10
iの水銀111は高gKの状態でも絶対量としては極〈
わずかなので、水銀使用機は大幅に減少させ得る。
実施例の説明
不発明の効果を具体的に実証するためにボタン型のアル
カリマンガン電池により実験した内容について以下に記
述する。図はその実利に用いた′屯1li2の断面図で
ある。図中1は封口板で、鉄を芯材としその外面1′が
ニッケル、内面1“が眞揃のクラツド板からなり、内面
1゛の構成は後述のようにり〜100メツソーの亜鉛粉
末を後述の各種の比率で氷化した水化粉末を含む亜鉛負
極で、これは、力゛性カリの濃度40wt%水溶液に酸
化亜鉛を飽和させ、さらにカルボキシメチルセルロース
をゲル化剤として分散させたゲル状電解液を使用してい
る。3はセルロース製の保液材、4は微多孔性のポリプ
ロピレン製セパレータ、6は二輪化マンガンに人造黒船
を添加、混合し、て成型した正極、6はステンレススチ
ール製の正極リング、了は鉄を芯材とし外面、内面とも
ニッケル7′のクラツド板からなる正極ケース、8はポ
リプロピレン装ガスケットであり、正極ケース7の開1
−]部の折り曲げにより密封を果している。′電解液は
負極2以外にも保液材3.セパレータ4及び正極5に含
浸されており、その液組成は負極2中の電解液と同様で
ある。ここで、負極集電面として作用する個所は封口板
1の内面1゛なので、以下、封口板の内面の条件と、亜
鉛の水化率を種々後へて本発明の効果を検討するため試
作した内容を第1表に示す。
カリマンガン電池により実験した内容について以下に記
述する。図はその実利に用いた′屯1li2の断面図で
ある。図中1は封口板で、鉄を芯材としその外面1′が
ニッケル、内面1“が眞揃のクラツド板からなり、内面
1゛の構成は後述のようにり〜100メツソーの亜鉛粉
末を後述の各種の比率で氷化した水化粉末を含む亜鉛負
極で、これは、力゛性カリの濃度40wt%水溶液に酸
化亜鉛を飽和させ、さらにカルボキシメチルセルロース
をゲル化剤として分散させたゲル状電解液を使用してい
る。3はセルロース製の保液材、4は微多孔性のポリプ
ロピレン製セパレータ、6は二輪化マンガンに人造黒船
を添加、混合し、て成型した正極、6はステンレススチ
ール製の正極リング、了は鉄を芯材とし外面、内面とも
ニッケル7′のクラツド板からなる正極ケース、8はポ
リプロピレン装ガスケットであり、正極ケース7の開1
−]部の折り曲げにより密封を果している。′電解液は
負極2以外にも保液材3.セパレータ4及び正極5に含
浸されており、その液組成は負極2中の電解液と同様で
ある。ここで、負極集電面として作用する個所は封口板
1の内面1゛なので、以下、封口板の内面の条件と、亜
鉛の水化率を種々後へて本発明の効果を検討するため試
作した内容を第1表に示す。
以下余白
第1表
なお、亜鉛粉末の粒度は60〜100メノンユ、純度は
99.9 %以上のものを用い、濃度約10wt係のか
性カリ溶液中に亜鉛粉末を入れ、攪拌しながら水銀を所
定社添加して水洗乾燥して水化を行なった。捷だ試作し
たボタン型電池の形状は、直径11.6mm、総高3.
○mmK統一した。これらの各試作t/112(a−q
)について、放′屯性能、及び′旺准の総局変化、副液
の発生状況を調べた結果を第2表に示す。
99.9 %以上のものを用い、濃度約10wt係のか
性カリ溶液中に亜鉛粉末を入れ、攪拌しながら水銀を所
定社添加して水洗乾燥して水化を行なった。捷だ試作し
たボタン型電池の形状は、直径11.6mm、総高3.
○mmK統一した。これらの各試作t/112(a−q
)について、放′屯性能、及び′旺准の総局変化、副液
の発生状況を調べた結果を第2表に示す。
以下余白
第2表
第2表に見られるように、封口板内面に無処理の眞論を
用いた場合(a−、)には、亜鉛の汞化率3wt%以上
(c、d、e)では電池の膨張、翻液とも著しく、貯蔵
中に発生した水素ガスのため、電池内の圧力が上昇した
ことを示している。はI了児全に水素ガスの発生が抑止
するには10wt%の水化(d)を必要とする。5wt
%程度(b)でも実用上は大きな支障がない程度にこれ
らの問題は良化するが、信頼性の点で、今−歩欠ける点
がある。
用いた場合(a−、)には、亜鉛の汞化率3wt%以上
(c、d、e)では電池の膨張、翻液とも著しく、貯蔵
中に発生した水素ガスのため、電池内の圧力が上昇した
ことを示している。はI了児全に水素ガスの発生が抑止
するには10wt%の水化(d)を必要とする。5wt
%程度(b)でも実用上は大きな支障がない程度にこれ
らの問題は良化するが、信頼性の点で、今−歩欠ける点
がある。
又、貯蔵後の放電性能の劣化についても、水素ガスの発
生が多い程大きく、これはガス圧による化学的、*理的
な接触不良と、亜鉛の消耗によるものと考えられる。1
だ本発明の適用例として、試論表面に夕1ノウムを被覆
する方法(f〜1ンでは、上記の貯蔵の問題は亜鉛の水
化率が3wt%以上(f+q)なら全く解消し、0.5
〜’1 wt % (h。
生が多い程大きく、これはガス圧による化学的、*理的
な接触不良と、亜鉛の消耗によるものと考えられる。1
だ本発明の適用例として、試論表面に夕1ノウムを被覆
する方法(f〜1ンでは、上記の貯蔵の問題は亜鉛の水
化率が3wt%以上(f+q)なら全く解消し、0.5
〜’1 wt % (h。
i)でも、タリウムを被覆していない場合の5wt%(
b)に相当する効果が得られている。又、タリウムを被
覆しても、亜鉛中に水銀を含有しない場合(1)では、
水素ガスの発生を抑止する効果は乏しく、貯蔵性能も劣
化する。
b)に相当する効果が得られている。又、タリウムを被
覆しても、亜鉛中に水銀を含有しない場合(1)では、
水素ガスの発生を抑止する効果は乏しく、貯蔵性能も劣
化する。
次に、予め封1]板内面を水化したのち電池構成した場
合でも、封口板内面が直諭の場合と、これにタリウム被
覆したものを用いた場合とでは効果が異なり、後着の貯
蔵後の緒特性は極めてすぐれており、亜鉛の水化率0.
5wt%以上(”+0+p)では全く問題なく、無水化
の場合(q)でも問題が少ない。
合でも、封口板内面が直諭の場合と、これにタリウム被
覆したものを用いた場合とでは効果が異なり、後着の貯
蔵後の緒特性は極めてすぐれており、亜鉛の水化率0.
5wt%以上(”+0+p)では全く問題なく、無水化
の場合(q)でも問題が少ない。
これらの結果は、前述した本発明の作用効果を実証する
ものである。
ものである。
発明の効果
以上のように本発明は、アルカリ電解液中の亜鉛負極の
腐食を少量の水銀の使用により効果的に抑1も1]でき
、電池の低公害化、コストダウンに極めて有効である。
腐食を少量の水銀の使用により効果的に抑1も1]でき
、電池の低公害化、コストダウンに極めて有効である。
図は本発明の効果を実証する実験に用いたボタン型アル
カリ′成池の断面図である。 1・・・・・月1」板、1゛・・・・・・負極集電面を
兼ねた封口板内面、2・・・・・は亜鉛負極、3・・・
・保液拐、4・・・・・セパレータ、5・川・正極、6
・・・目正極リンク、7・・・・・正極ケース、8・・
・・・ガスケット。
カリ′成池の断面図である。 1・・・・・月1」板、1゛・・・・・・負極集電面を
兼ねた封口板内面、2・・・・・は亜鉛負極、3・・・
・保液拐、4・・・・・セパレータ、5・川・正極、6
・・・目正極リンク、7・・・・・正極ケース、8・・
・・・ガスケット。
Claims (1)
- (1)負極活吻資として亜鉛、電解層としてアルカリ性
水溶液を用い、負極巣眠僅の少なくとも負極
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58079562A JPS59205154A (ja) | 1983-05-06 | 1983-05-06 | アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58079562A JPS59205154A (ja) | 1983-05-06 | 1983-05-06 | アルカリ電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59205154A true JPS59205154A (ja) | 1984-11-20 |
Family
ID=13693445
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58079562A Pending JPS59205154A (ja) | 1983-05-06 | 1983-05-06 | アルカリ電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59205154A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60221958A (ja) * | 1984-03-22 | 1985-11-06 | Toshiba Battery Co Ltd | 水銀無添加アルカリ電池 |
-
1983
- 1983-05-06 JP JP58079562A patent/JPS59205154A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60221958A (ja) * | 1984-03-22 | 1985-11-06 | Toshiba Battery Co Ltd | 水銀無添加アルカリ電池 |
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