JPS6113561A - アルカリ電池の陰極をゲル化する方法及び陰極ブレンド - Google Patents

アルカリ電池の陰極をゲル化する方法及び陰極ブレンド

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JPS6113561A JP60132863A JP13286385A JPS6113561A JP S6113561 A JPS6113561 A JP S6113561A JP 60132863 A JP60132863 A JP 60132863A JP 13286385 A JP13286385 A JP 13286385A JP S6113561 A JPS6113561 A JP S6113561A
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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】 本発明は電気化学電池のゲル状の陰極（ａｎｏｄｅ　）
に関し、具体的には亜鉛陰極を備えたアルカリ電池に関
する。
アルカリ電池の陰極内部の同質性を糾−持するために、
陰極＋４１’ｌと１７で例えばアマルガノ、化した亜鉛
粉末を用い、これを均一に分散して最大の電気化学的作
用を達成せんとする。このとき、かかる陰極はゲル状態
に保たれている。市販の電１ｌｌｔに用いられる一般的
なゲル化物質には、カルボキシメチルセルロース（ＣＭ
’Ｃ）、グレインプロセッシングコーホ１ノージヨン製
のウオータロツタ（Ｗａｔｅｒｌｏｃｋ　）　Ａ　−２
２１のような澱粉グラフト共重合体及びビー、エフ、グ
ツドリッチカンパニー社製のカーボポール（Ｃａｒｌ）
ｏｐｏｌ）のようなポリアクリル酸がある。
その他のゲル化物質として、米国特許第３８８４７２１
号に記載された架橋ポリアクリルアミド、米国特許第４
４３５４８８号に記載された架橋ＣＭＣがある。
アルカリ電池のような電気化学電池におけるゲル化物質
の効能は、電池性能要素、ガス発生、長期の保存、製造
時のハンドリングの容易さ、そして当然のことながら電
池要素との適合性等を考慮して決められる。前述した従
来のゲル物質は、前記の事項を基準にした場合、その有
益性の程度は多様性を呈１．ている。従って、澱粉グラ
フト共重合体とポリアクリル酸の両者を用い、従来から
使用されているＣ　Ｍ　Ｃの特性を改良したとしても、
澱粉グラフト共重合体で作られた陰極の場合、保存寿命
を延ばすための改善や、ポリアクリル酸で作られた陰極
の場合、ハンドリングの改善を行なわねばならない。
本発明は、保存寿命、安定性及びハンドリングを改善１
．たゲル陰極を作るのに使用される新規なゲル剤（Ｈｅ
ｌｌｉｎｇ　３ｇｅｎｔ）を明らかにすることを目的と
する。本発明のこの目的及びその他の目的、特徴並びに
利点について下記の説明から一層明確になるであろう。
本発明は、加水分解したポリアクリロニトリル（とくに
加水分解したアルカリ）をゲル剤として用いてアルカリ
電池のゲル状の陰極を作る方法と、このように形成１〜
た陰極、かかる陰極を内蔵した電池に関するものである
。
ポリアクリロニｌ　リルは次なるユニッ１−が繰り返さ
れたものである。
例えば８０℃の濃縮したＫ　ＯＩＩ処理のように、高温
のアルカリ物質で加水分解させると重合構造を形成する
。
アクリレート、アミド及びニトリル基（ｇｒｏｕｐｓ）
をある程度架橋（ｃｒＯｓｓ　ｌｉｎｋｉｎｇ）　した
ものを示している。加水分解したポリアクリロニトリル
は、一般的には加水分解に関するパラメータである架積
度や溶解度が異なる種々の短鎖分枝と長鎖分枝を備えて
いる。
アルカリ加水分解した市販のポリアクリロニトリルノー
例トシてグレインプロセッシングコーポレーション製の
つ１−タロツク（Ｗａｔ　ｅｒｌｏｃｋ　）　Ａ　−／
Ｉ００が挙けられる。
前述したつＡ−タロツクＡ−２２］という物質は、ｒ丁
稚澱粉にポリアクリロニトリルをグラフトし、グラフト
された物質を次に加水分解したものである。かかる物質
は、ゲル強度が高く吸収性が良いと考えられていた。し
かしながら、を椎澱粉を取り除き、加水分解したポリア
クリロニトリルを電気化常電ｌｉｌに用いてかかるを椎
澱粉を用いないことが長期の保存性能を向−ヒさせるこ
とが見出された。
本発明のゲル陰極は、スラリー状の陰極を予めゲル状に
した後そのゲルを電池の中に分配するか、或は電ｔＩＩ
！の中でゲルを形成するか、といった公知の何れかの方
法によって作られる。
前者の方法の場合、加水分解したポリアクリロニトリル
は、粉末亜鉛のような陰極活性物で１と、一般的にはア
ルカリ性の３０−４０％ＫＯＪ＋水溶液である電ｌ１１
の電解液の一定■占混合する３、電池内で処理する場合
、陰極物質と加水分解されたポリアク１１　ｊＪニトリ
ルを混合してドライ状態にて電ｌ＋１！容器の中に分配
し、次に電１１１！電解ｌｔｋのＩ′Ｙ在下にて活性化
させてゲルを形成する。グリセリン、多価アルコール、
ミネラルオイル等のＩｌ：ｌｌ　／１ｉｉ−Δ１１剤及
び添加剤を陰極山１合物に追加してＩＪ口えることによ
ってハンドリンク゛及び処理を促進することができる。
ゲル陰極に用いられる加水分解したポリアクリロニトリ
ルの量は、０６〜１．５％の範囲内であって、望ましく
は０８〜１．２％そして望ましい川は約０．９％である
。これは、他のゲル剤がこの領域で約２〜３重指幅を必
要とするのと比べるとずいぶん少なくてすむ。
加水分解したポリアクリロニトリルはゲル剤として単独
で用いることもできるし、或は又、澱粉グラフト共重合
体、ＣＭＣ，ポリアクリル酸等の他のゲル剤と混合して
用いその効能を変化させることもできる。
本発明の場合、陰極は、電解液と、微粒子物又は多孔質
状の金属とを混合したゲルである。本発明の陰極に有用
な金属として、一般的に水性の電解質が入った電池に用
いられる金属であればどんなものでも用いることができ
る。
かかる金属としてアルミニウム、カドミウム、カルシウ
ム、銅、インジウム、鉄、鉛、マグネシウム、マンガン
、水銀、ニッケル、すず、亜鉛等の当該分野でよく知ら
れた金属を単独で用いることもできるし、或は、合金、
アマルガム、混合物の中で用いることもできる。電池に
用いられる陰極金属は、粉末、顆粒として、その細微粒
子状等の任意の形態にて供される。
望ましい電池の場合、陰極金属は粉末状のアマルガム化
した亜鉛である。粉末金属は、電解液に曝される陰極の
表面積を最大ならしめることができる。更に、陰極の金
属粉末が微細になればなるほど、粒子を均一に維持する
ためのゲルの能力は大きくなり、陰極金属が電解液に露
出した状態を維持するために作用する。望ましい陰極の
金属粉末の粒子の大きさは直径が０．０３〜０．９脳の
オーダである。最も望ましい粉末のサイズは多くの要因
によって左右されるが、当該分野の専門家にとって容易
に決めることができる。
本発明のゲル剤によってゲル化し得る電解液として、電
気化学電池に使用可能な水性の電解液であればどんなも
のでも構わない。本発明の望ましい実施例においては、
アルカリ電解液を用いている。これら電解液としてアル
カリ及びアルカリ土類金属の水酸化物を例示することが
できる。一般的に最もよく用いられるアルカリ電解質は
水酸化ナトリウム及び／又は水酸化カリウムである。
本発明の加水分解したポリアクリル酸ｌ−ＩＪルのゲル
剤は、水性の電気化学電池にこれまで有効とされてきた
全ての陽極と共に用いることができる。
これら陽極（ｃａｔｈｏｄｅ）として酸化カドミウム、
水酸化カドミウム、酸化水銀、酸化鉛、二酸化マンガン
、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、酸化銀及び空気等の
金属酸化物が例示される。
本発明の有効性をより一層明らかにするために比較例を
次の通り示す。然し乍ら、これら実施例は本来的に説明
の都合−１−行なうものであって、本発明の範囲に制限
を加えるものと解すべきでない。
また、とくに指定のない限り成分の割合は全て重量にて
表わすものとする。
実施例１ アマルガム化した亜鉛（６５％Ｉ−Ｉｇ　）、３５％Ｋ
　ＯＴ（溶液、及び加水分解したポリアクリロニトリル
のゲル剤（ウォータロックＡ−４００）を混合し、相対
比が１２２８：’７５４：］８　（ゲル剤約０．９％）
のスラリーを形成する。約４７５グラムのスラリー混合
物を５個のアルカリＡ　Ａ電池の各々に該電池の陰極と
して分配する（電池、析１〜５）。
電？ｌｈには１０グラムの３５％Ｋ　ＯＴ（溶液を電解
質として装填し、ＭｎＯ２の陽極を挿入して陰極との境
界を形成する。電池は時間及び温度条件を種々変えて保
存し、３９オームの負荷を連続的に加えて放電させた。
その結果を下記の表に示している。
実施例２（従来技術） 実施例１と同じ様に５個の電／１１　（（’ｉ〜１０）
を調製した。なお、ゲル剤には澱粉グラフト共重合体（
ウォータロック２２１）を約１重Ｍ％用いた。
電池は同じ条件で保（ｒ、シ、次に回し負荷を連続的に
加えて放電させた。その結果を下記の表に示す。
（表） １　直ぐ　　　　　　１．５６４　３．３２　５，０４
　５．２０　　　６２．０２１３０°Ｆ、１ｉｌｕ拙１
．５６７　３，２４　４，６９４．７６　　５７．１３
１３０°Ｆ、２週間１５ｅ４３．２１　４．．５９　４
．６５　　５５．８４１３０°Ｆ、４週間　１．５５８
　２．９７　４，３３　４．３６　　５２．２５１６０
°Ｆ１１週間１．５６３　２．８６　４．３３　４．３
７　　５１．８６　直ぐ　　　　　　１．５６２　３．
４６　５，０１　５．１５　　　６２．０７１３０°Ｆ
、１週間１．５５５　３．２８　４，５１　４．５５　
　５５．３８　１３０’ｌ？、２週間　１．５４５　３
．０３　４．２６　４．２９　　５］、、８９　１３０
’Ｆ、４週間　１．５３９　２．９４　４．１．１　４
−．１３　　　５０．０１０　１６０’Ｆ、１週間１．
５４３　２．７８　４．］、２　４．１５　　４９．１
−１−記実施例から明らかな如く、本発明に係る加水分
解したポリアクリロニ）　ＩＪルのゲル剤は、澱粉グラ
フト共重合体のゲル剤を含有した電池に比べて、高渦で
の保存後における電？ｌ！：の放電キャノぐシティが大
きいことを示している。
本発明の加水分解したポリアクリロニ）　ＩＪルのゲル
剤は、従来のポリアクリル酸のゲル剤と比較した場合、
同様な放電特性を示す。
然し乍ら、加水分解したポリアクリロニトリルは幾つか
のすぐれた物理的特性を備えるから製造工程からみた場
合、より適切なものといえる。加水分解したポリアクリ
ロニトリルは本来的に非粘着性であるから機械に付着す
るという問題がない。
更にポリアクリル酸のように発泡しないからより安定で
高密度のゲルを形成することができる。
上記の実施例は説明のために示されたものであって、電
？ｌｉ！要素及び該要素の相対比率を変化させることは
特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱する
ことなく成すことができる。

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）加水分解したポリアクリロニトリルとアルカリ電
    解液で陰極の活物質をゲル化することを特徴とするアル
    カリ電池の陰極をゲル化する方法。
  2. （２）加水分解したポリアクリロニトリルはアルカリを
    加水分解したポリアクリロニトリルである特許請求の範
    囲第１項に記載の方法。
  3. （３）陰極活物質は亜鉛である特許請求の範囲第１項に
    記載の方法。
  4. （４）アルカリ電解液はＫＯＨ溶液である特許請求の範
    囲第１項に記載の方法。
  5. （５）加水分解したポリアクリロニトリルはＫＯＨで加
    水分解したポリアクリロニトリルである特許請求の範囲
    第２項に記載の方法。
  6. （６）加水分解したポリアクリロニトリルの割合は、陰
    極の活物質とアルカリ電解液に対して０．６乃至１．５
    重量パーセントの範囲内である特許請求の範囲第１項に
    記載の方法。
  7. （７）前記の割合は０．８乃至１．２％の範囲内である
    特許請求の範囲第６項に記載の方法。
  8. （８）アルカリ電池は二酸化マンガン、酸化銀、酸化水
    銀及び空気から成るグループの一つの物質から形成され
    た陽極を含んでいる特許請求の範囲第１項に記載の方法
    。
  9. （９）陰極の活性粉末と加水分解したポリアクリロニト
    リルとを含んでいる電気化学電池用陰極ブレンド。
  10. （１０）加水分解したポリアクリロニトリルはアルカリ
    を加水分解したポリアクリロニトリルである特許請求の
    範囲第９項に記載の陰極ブレンド。
  11. （１１）陰極の活性粉末は亜鉛である特許請求の範囲第
    ９項に記載の陰極ブレンド。
  12. （１２）陰極ブレンドにはＫＯＨ水溶液が含まれている
    特許請求の範囲第９項に記載の陽極ブレンド。
  13. （１３）加水分解したポリアクリロニトリルは陰極ブレ
    ンドの０．８乃至１．２重量パーセントの範囲内である
    特許請求の範囲第９項に記載の陽極ブレンド。
  14. （１４）ゲル状の陰極と陽極と水性のアルカリ電解液を
    備える電気化学電池に於てゲル状の陰極は加水分解した
    ポリアクリロニトリルを含んでいることを特徴とする電
    気化学電池。
  15. （１５）加水分解したポリアクリロニトリルはアルカリ
    を加水分解したポリアクリロニトリルである特許請求の
    範囲第１４項に記載の電池。
  16. （１６）陰極は陰極の活性物質として亜鉛を含んでいる
    特許請求の範囲第１４項に記載の電池。
  17. （１７）水性のアルカリ電解液はＫＯＨ溶液である特許
    請求の範囲第１６項に記載の電池。
  18. （１８）陽極は二酸化マンガン、酸化銀、酸化水銀及び
    空気からなるグループの一つの物質から形成されている
    特許請求の範囲第１７項に記載の電池。
  19. （１９）加水分解したポリアクリロニトリルは陰極の０
    ．８乃至１．２重量パーセントである特許請求の範囲第
    １８項に記載の電池。
JP60132863A 1984-06-18 1985-06-18 アルカリ電池の陰極をゲル化する方法及び陰極ブレンド Granted JPS6113561A (ja)

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JPH056791B2 JPH056791B2 (ja) 1993-01-27

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