JPS6116472A - 平板型電池 - Google Patents

平板型電池

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JPS6116472A
JPS6116472A JP13749084A JP13749084A JPS6116472A JP S6116472 A JPS6116472 A JP S6116472A JP 13749084 A JP13749084 A JP 13749084A JP 13749084 A JP13749084 A JP 13749084A JP S6116472 A JPS6116472 A JP S6116472A
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battery
negative electrode
zinc powder
flat plate
zinc
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Kazutoshi Takeda
和俊 竹田
Takakazu Fukuchi
高和 福地
Masanori Suzuki
正則 鈴木
Hideo Sasaki
英夫 佐々木
Kenji Matsumoto
研二 松本
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Toppan Inc
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Seiko Instruments Inc
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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
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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】 〔座業上の利用分野〕 本発明は平板型電池に関し、ガス発生による電池ツクラ
ミの生じない平板型電池に関するものである。
〔従来の技術〕
現在、塩化亜鉛及び塩化アンモニウム全主体とした電解
液ケ用いたルクランシエ型の平板型′電池が、ポラロイ
ド社より市販されている。この電池はインスタント・カ
メラ用電源として、さラニ、他機器の′電源として多用
されている。
しかし、この電池は長期間貯蔵中にガス発生が生じても
電池が膨まないようにガス抜機構が設けられている。こ
のことは、米国特許第4.1[15゜861号、り<4
,254,191号、第4゜25.6,815号に詳述
されている。
また、亜鉛末全印刷方式により、薄層塗布して負&ff
i形成することが、米国%1j44,119゜770号
に記載されている。
さらに、亜鉛に対して鉛全0.6%程度七加えることが
、乾′電池用亜鉛板の延性全増大させ方ロエ葡容易にさ
せるとともに、亜鉛の腐食速度金運くする効果があるこ
と及び、カドミウムは0.05 %程度金加えることに
より加工缶の機械的強度全増大させる効果があることが
吉沢四部監修「電池ハンドブック」(電気曹院)、p2
−88に記載されている。
また、亜鉛のアマルガムのために、電解液もしくは正極
合剤中にHf01.f加えること及び水銀の添加量が亜
鉛の約α1〜0.25 %であることも・前記「電池ハ
ンドブックJ p 2−90 VC記載されて〔発明が
解決しようとしている問題点〕以上説QIJした従来技
術では、625メツシュ(44μ)以下の細かい粒度が
99.0%以上である亜鉛末音用いて、印刷方式により
薄層全形成して負極とする平板型電池のツクラミ防止対
策は、ガス抜機構もしくは乾電池内に設けら九でいるよ
うな空気室全般けることなくして施すことができない欠
点がある。さらに、これらガス板機構や空気室はスペー
ス的に厚さが1.0顧以下の平板型電池に設けることは
困難である。
本発明は」二記欠点を除くために、 (1)印刷方式により大量にかつ薄く亜鉛末を印刷、塗
布して薄層とするため、625メツシュ以下の粒度が9
9.0 %以上で、平均粒径が5〜10゜μの亜鉛末上
用いていること。
(2ン  この亜鉛末は鉛分の含有量が0.18〜02
0チ、カドミウム分の含有量が0.06〜0.04%で
あること。
(3)  印刷工程及び印刷作業が水銀にて汚染されな
いように、汞化されていない亜鉛末を印刷、塗布するこ
とにより薄層負極を形成すること。。
(4ン 電解液組成がH,064,3%、 NH4Cl
  6.7%+  zno  1%、ZnO1228%
のZn04系電解液組成であること。
(5)上記電解液にHr a z2  が極〈微少量添
加されていて、将来の水銀公害會未然に抑制しているこ
と。
(6)この電解液にヒドロキシエチルセルロース2%が
添加され、高粘性化していること。
等の技術を組合せることにより、ガス抜機構を用いずに
電池フクラミケ防止した極薄の平板型電池を提供するも
のである。
〔問題点ケ解決するための手段〕
以下、図面ケ用いて本発明の詳細な説明する。
実施例1 第1図は本発明の一実施例を示す平板型電池の断面図で
ある。
図中、1は正極端子を兼ねる正極ン−1で厚みが15μ
のアルミニウム箔と、厚みが75μの導電性グラスチツ
クフイルムとがラミネートされたものである。この正極
シート1において、アルミニウム箔面が外側で、導電性
グラスチックフィルムが内側に配tiされている。
2は正極シート1の導電性プラスチックフィルム面に印
刷方式により、塗布された正極合剤である。印刷方式は
スクリーン印刷、メタルスクリーン印刷、グラビア印刷
、フレキン印刷等の任意の印刷手段を用いることができ
る。
この正極合剤2はMnO2951,アセチレンブラック
5f、エチレン−酢酸ビニル共重合エマルジョン(樹脂
分として)20r、H2O180ccからなる混合スラ
リー全54閾x 65聾の面積に塗布して乾燥したもの
である。
この正極合剤2の塗布量は乾燥上りで、492■(理論
容量120mAh)であり、その塗布層の厚みは13L
Iμである。
この−正極合剤2は導電性プラスチックフィルムに良好
に結治しておジ、折り曲げても正極合剤が剥離したり、
ヒビ割れたすしないものである。
一方、負極合剤4は亜鉛末99.1 ? 、エチルセル
ロース0.9 F 、アセチレンブラックt D fi
’ 、エチレンクリコール−モノー\−フチルエーテル
18 ? 7>らなる混合スラリー?、641I+ff
+×651mの面積に室涌したのち乾燥させたものであ
る。5は負極端子を兼ねる負極シートで必ジ、厚み15
μのアルミニウム箔と、厚み75μの導′亀性プラスチ
ックフィルムとがラミネートされたものである。この負
極/−ト5は′電池の外面にアルミニウム箔、内面に導
゛亀性プラスチックフィルムを配置している。
捷たこの負極シート5の内面に、負極合剤4が塗布され
ている。この負極合剤4の塗布蓋は乾燥上りで、1.2
−4 mg (理論容量100 mAh )であり、そ
の塗布I―の厚みは5υμである。
図には示されていないが′電池組立段階で2%のヒドロ
キシエチルセルロースが添加された電解液が正、負極合
剤、の表面に各々0..1cc  づつ塗布さtている
ここで、電解液組成はH,o64.sz量チ。
ZnCl2 27.9 重量%+ NH4at  6.
5重量係。
zno  11)](JJi%、Hr04 1.5N量
係である。
この′#4I解液のpH,比重、電気伝導度はそれぞれ
、 4.6 、 1.52. 150 t6. mI〕
o (siemens)であった。
電気伝4mu、+coNDucT:cvxTy MET
ERc:o−55M、[(M&S工nstrument
s工nc、  )により、常温で測雉した。
このt解液ゾ8重首部に2重量部のヒドロキシエチルセ
ルロース紫添刀口することにより、ゲル状電解液を調製
した。このゲル状電解液の比重は1.75で、粘度は5
0000  cpsであった。
6は厚みが45μのクラフトペーパーからなるセパレー
タで、外周部3aK熱接着性のポリアミド樹脂がき浸お
よび塗布されている。
電池の封止方法は正極シート1、セパレータ6及び負極
7−ト5の三者を重ね合せて、加圧しながらとnらの周
辺部’1z150〜200℃でヒートシールする。
このようにして本発明の平板型電池(サイズ:84論×
54填X O,55鴫厚み)全作製した。
次に本発明に係る亜鉛末につbて詳述する。
本発明者は印刷コーティングが口J能であることを最重
点課題として、平均粒径が5〜aOμである超微粒子亜
鉛末の分析品位と上述し1こ゛厄解液中でのガス発生速
度の関係全詳細に調べた。
ガス発生速度は第2図に示う“ように、目盛付カス測冗
管6内に1gr のサングル亜鉛末7と′電解液8全充
填する。9は60℃の温水であり、時間が経過するにつ
れてガス10が発生してくる。このガス発生量は初期の
目盛りと読み取9目盛りの差で示される。
さらに、このガス発生量は単位時間、亜鉛末の単位重量
当りのガス号ら生速吸A(μ7/H,gr)と単位時間
、亜鉛末の見掛単位表面積当りのカス発生量k B (
1−tl/1(、cA )で示しである。A、B、  
C。
D、には亜鉛の品゛挿である。
この結果を第1表に示す。この表よジ明らかなように、
平均粒径がサンプル品種毎に異なるのでガス発生速度B
で比較するならば、D>A>B>C>Eの順にガス発生
速度が小さいことが分る。
すなわち、このガス発生速度の小さい亜鉛末はど電池を
長期間使用したり、貯蔵したすする場合、電池膨みが少
くなる訳である。
第  1  表 最もガスうれ生速度の小さい亜鉛末はEであり、次いで
、Cでめった。
この結果全鋭意検討したところ、一般に電池工業界で広
く使用されている高品位亜鉛末りが最もガス発生速度が
太きく、逆に、鉛分、カドミウム分が多くて、低品位亜
鉛末A、B、C!、Eのガス発生速度が小さいことを見
出した。さらに、低品位亜鉛末A、B、0.Bの分析品
位盆みると、カドミウム分は0906〜0. [355
%と大きな差異が見られないが、鉛分に大きな差異が見
られることを見出した。
実用′電池として使用できるレベルは品)Ic、Eの亜
鉛末である。すなわち、これらの分析品位として、金属
並鉛分97.1〜97.5%、総亜鉛分99.0〜99
5%、鉛分0.−1〜0.19%、カドミウム分O,O
S〜0.035%、鉄分0.0006〜0、0025%
、平均粒径Z1〜a、 Oμ、525メツシュ(44μ
)以下の粒度が990チ以上と言うことができる。とり
わけ、鉛分、カドミウム分が重要な因子であることが分
る。
次に、亜鉛末を予め水化した万が電池の性能や電池の膨
みに対して効果があるかどうかを調べた。
第3図は水化もしくは米水化亜鉛末?用いfc電池の4
0℃、20日保存後の開路電圧及び電池膨みinn載板
て示す図である。
図中、Aは本発明゛電池で、第1衣中の亜鉛末Eを用い
た′電池である。Bは比較′電池で、第1表中の亜鉛末
りを用いた電池である。
また、開路電圧は電池紫40℃で20日間保存したのち
、室温下にて測足した。データはn=12の平均値であ
る。電池膨み童は40℃で保存する前の′電池厚みと4
0℃、20日間保存したのちの電池厚みの差違から求め
た。
亜鉛末の汞化は常法の水化処理により行なった。
第3図より明らη為な通り、本発明電池Aは開路電圧が
各水化率において安定した電圧を得ている。
一方、比較電池Bは10条汞化率では良好な電圧が得ら
nるが、未水化(0%)、5%の汞化では電圧が著しく
低下している。
ちなみに、40℃での保存前1/1mは、本発明電池A
、及び比較電池Bは各汞化率のところで、開路′電圧1
.56 V全有していた。
1fc、比較′電池Bにおいて、汞化率5%のところで
、著しく開路電圧が低下することの理由は現在の所解明
さnていない。
さらに、電池膨み量について、本発明電池Aは汞化率Q
、、5.10%それぞれのところで、十〇、[I211
111、−0.02mn、 + 0.01 tanとほ
とんど膨みが児られない。
一方、比較電池Bは水化率0.5.10%と水銀での汞
化量が増加するにつれて、電池の膨み量が減少してくる
。これは亜鉛が高品位のため、従来から提唱されている
通り、汞化処理により亜鉛の水素過電圧が高くなること
でガス発生が抑制されている。しかし、10%汞化率で
も本発明電池Aよりも電池膨み量は大きく、不満足であ
る。
以上のことから、本発明電池Aは電池内の電解液中へt
 5 % HgC/4  k添加させておけば、予め亜
鉛末全水化する必要がなく、未水化亜鉛′に使用できる
ことが分る。
さらに驚くべき発見は、本発明電池Aにおいて、未水化
亜鉛金用いた電池の方が水化亜鉛音用いた電池より開路
電圧が高いことと′電池の膨み量がほとんど変らないこ
とである。
筐た、第1表中では亜鉛末a、mでも電解液中でガス発
生が皆無という訳ではないのに、電池に組込んだ場企に
実用上支障葡米はない理由は、本実施例中で詳述したよ
うに、適切な亜鉛末の選定に加えて負極合剤組成、正極
合剤組成、電解液組成2よびヒドロキシエチルセルロー
スによるゲル化′亀解液の採用、並びVこ本実施例には
記載されていないが各種構成原材料の厳選等々がバラン
ス設計されているためと推定さnる。
と9わけ、負極合剤4 fa−亜鉛末99.1 ? 、
エチルセルロース0.9 F 、アセチレンブラックi
、 Of 。
エチレングリコール−モノ−n−ブチルエーテル18グ
で均一なスラリーとすることにより、亜鉛末全エチルセ
ルロースが電池反応に支障来さない程度に被憶して、亜
鉛末と電解液との接触全滅じているものと推定される。
〔効 果」 以上詳述したように、本発明は平均粒径Z1〜8.0μ
、325メツシュ以下の粒度が99.0%以上で、鉛分
01〜0.19%、カドミウム分0.θ3〜Q、 O3
5チ全含有している亜鉛末を負極活物質として用いるこ
とにより、ガス抜機構を用いずに電池ツクラミに防止し
た極薄の平板型電池を提供することができ、紙状のカメ
ラ、ラジオ、電卓、テレビ、クロック、ゲームウォッチ
、店頭広告の電源として最適であp、その工業的価値大
なるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明全適用したー実施例ケ示す電池の断面図
、第2図はガス発生量の測定装置會示す図、第3図は本
発明電池と従来′電池について、亜鉛末の水化率と開路
゛電圧、゛電池膨み量の関係ケ比較して示′j図である
。 1・・・・・・正極シート、2・・・・・・正極合剤、
3・・・・・・セパレータ、3a・・・・・・セパレー
タ外周部、4・・・・・・負極合剤、5・・・・・負極
シート、6・・・・・・目盛付ガス測定管、7・・・・
・・サンプル亜鉛末、8・・・・・・電解液、9・・・
・・・温水 以  上

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)325メッシュ(44μ)以下の粒度が99.0
    %以上で、かつ鉛分の含有量が0.18〜0.20%、
    カドミウム分の含有量が0.03〜0.04%である亜
    鉛末を印刷方式にて薄層として負極としたことを特徴と
    する平板型電池。
  2. (2)亜鉛末は電池に組立てられる以前には水銀で汞化
    されていない未汞化品であることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の平板型電池。
  3. (3)負極合剤が亜鉛末、エチルセルロース、アセチレ
    ンブラックであることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項もしくは第2項記載の平板型電池。
  4. (4)正極合剤が二酸化マンガン、アセチレンブラック
    、エチレン−酢酸ビニル共重合エマルジョンであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項もしくは第
    3項記載の平板型電池。
  5. (5)電解液が塩化亜鉛、塩化アンモニウムを主体とす
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項、第
    3項、もしくは第4項記載の平板型電池。
  6. (6)ヒドロキシエチルセルロース、HgCl_2を含
    有したゲル状電解液を用いたことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項、第2項、第3項、第4項、もしくは第5
    項記載の平板型電池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006173048A (ja) * 2004-12-20 2006-06-29 Hitachi Maxell Ltd コイン形酸化銀電池

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4119770A (en) * 1976-05-07 1978-10-10 Polaroid Corporation Electrical cells and batteries
JPS5682571A (en) * 1979-12-06 1981-07-06 Seiko Instr & Electronics Ltd Thin alkaline battery

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