JPS61203564A - アルカリ電池 - Google Patents
アルカリ電池Info
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- JPS61203564A JPS61203564A JP60043634A JP4363485A JPS61203564A JP S61203564 A JPS61203564 A JP S61203564A JP 60043634 A JP60043634 A JP 60043634A JP 4363485 A JP4363485 A JP 4363485A JP S61203564 A JPS61203564 A JP S61203564A
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- JP
- Japan
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- active material
- zinc
- negative electrode
- alkaline battery
- electrode active
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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
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/42—Alloys based on zinc
-
- 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
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
-
- 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)
- 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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は亜鉛を負極活物質とするアルカリ電池に関し、
更に詳しくは、負極活物質である亜鉛の防食剤としてエ
チレンオキンド重合体等を用いたアルカリ電池に関する
。
更に詳しくは、負極活物質である亜鉛の防食剤としてエ
チレンオキンド重合体等を用いたアルカリ電池に関する
。
密封アルカリ電池には種々の形式のものがあるうしかし
、その構造の基本は以下のとおりである。
、その構造の基本は以下のとおりである。
すなわち、正極端子を兼ねる導電性容器（例えばニッケ
ルメッキを施した鉄製の罐）の中に、正極合剤と負極合
剤とをセパレータを介して充填し、負極合剤の中に例え
ば黄銅製の集電体を埋設し、これら内容物には負極端子
も兼ねる導電性の蓋を冠着して全体を密封状態にして構
成されている。
ルメッキを施した鉄製の罐）の中に、正極合剤と負極合
剤とをセパレータを介して充填し、負極合剤の中に例え
ば黄銅製の集電体を埋設し、これら内容物には負極端子
も兼ねる導電性の蓋を冠着して全体を密封状態にして構
成されている。
このようなアルカリ電池における負極合剤は、通常、負
極活物質と苛性カリのような苛性アルカリの水溶液とを
基本成分とし、更に両者の分散を高めるためにポリアク
リル酸ソーダ、カルボキシメチルセルロースのようなゲ
ル化剤がそれぞれ所定量配合されて成るゲル体である。
極活物質と苛性カリのような苛性アルカリの水溶液とを
基本成分とし、更に両者の分散を高めるためにポリアク
リル酸ソーダ、カルボキシメチルセルロースのようなゲ
ル化剤がそれぞれ所定量配合されて成るゲル体である。
そして、負極活物質としては、単位重量当たりのエネル
ギー密度が大きく、化学的にも比較的安定で加工性に富
みかつ安価であるという地山（二基づき、亜鉛、カドミ
ウム、アルミニウム、鉄、マグネシウムなどが使用され
ている。
ギー密度が大きく、化学的にも比較的安定で加工性に富
みかつ安価であるという地山（二基づき、亜鉛、カドミ
ウム、アルミニウム、鉄、マグネシウムなどが使用され
ている。
とくに−次電池の場合には、化学的安定性が良好、安価
であるということから専ら亜鉛が使用されている。
であるということから専ら亜鉛が使用されている。
この汎用されている亜鉛もアルカリ水浴液の中Ｃ二浸漬
されると、仔々に化学的溶解が進んでその結果として水
素ガスが発生する。
されると、仔々に化学的溶解が進んでその結果として水
素ガスが発生する。
このような事態が進むと、電池の貯蔵中若しくは使用中
に電池内圧が上昇して、電解液の漏出。
に電池内圧が上昇して、電解液の漏出。
電池の変形などを招き、はなはだしい場合には電池の損
壊を招く。しかも、亜鉛の溶解は電池の容量低下など電
池性能の劣化をもたらす重大な原因をも構成する。
壊を招く。しかも、亜鉛の溶解は電池の容量低下など電
池性能の劣化をもたらす重大な原因をも構成する。
したがって、このような問題点を解決するために、従来
から様々な手段が講じられている。例えば、電解液に予
め酸化亜鉛を溶解し、上記した亜、 鉛の溶解に伴って
生成する酸化亜鉛を飽和状態にする方法、又は亜鉛の表
面を約１０重量係の水銀で氷化して水素過電圧を高める
方法、更に昭和４７年９月２９日に出願され、昭和５２
年３月４日に公告となった特公昭５２−７８１０号公報
に記載されているアルカリ電解液中に亜鉛の防食剤とし
てポリエチレングリコール、そのアルキルエーテル、及
びそのアルカリ酸エステルから成るエチレンオキシド重
合体を含有させる方法などが知られている。
から様々な手段が講じられている。例えば、電解液に予
め酸化亜鉛を溶解し、上記した亜、 鉛の溶解に伴って
生成する酸化亜鉛を飽和状態にする方法、又は亜鉛の表
面を約１０重量係の水銀で氷化して水素過電圧を高める
方法、更に昭和４７年９月２９日に出願され、昭和５２
年３月４日に公告となった特公昭５２−７８１０号公報
に記載されているアルカリ電解液中に亜鉛の防食剤とし
てポリエチレングリコール、そのアルキルエーテル、及
びそのアルカリ酸エステルから成るエチレンオキシド重
合体を含有させる方法などが知られている。
しかしながら、これらの方法によっても亜鉛の溶解と水
素ガス発生は充分に抑制することはできておらず、また
水銀を使用する方法では廃棄した電池が公害源となり環
境汚染を招くという問題点をもっていた。
素ガス発生は充分に抑制することはできておらず、また
水銀を使用する方法では廃棄した電池が公害源となり環
境汚染を招くという問題点をもっていた。
本発明は水銀を用いず、また用いてもごく少量の水銀を
使用し、負極活物質である亜鉛の溶解、すなわち水素ガ
ス発生を著しく減少させたアルカリ電池の提供を目的と
する。
使用し、負極活物質である亜鉛の溶解、すなわち水素ガ
ス発生を著しく減少させたアルカリ電池の提供を目的と
する。
本発明は、上記目的を達成するためになされたもので、
亜鉛を負極活物質とするアルカリ電池にオイテ、エチレ
ングリコール、ジエチレンクリコール、トリエチレング
リコール、約７．０００以下の分子量を有するポリエチ
レングリコール、そのアルキルエーテル、炭酸エステル
、及びアルカリ酸エステルの少なくとも１種を負極活物
質の防食剤とし、徂鉛Ｔ、ｇ、 Ｉｎ、 ｐｂ、 Ｇａ
、 Ｃｄ、λｇ、 Ｓｎ、 Ｃａ、 Ｂ ｉ。
亜鉛を負極活物質とするアルカリ電池にオイテ、エチレ
ングリコール、ジエチレンクリコール、トリエチレング
リコール、約７．０００以下の分子量を有するポリエチ
レングリコール、そのアルキルエーテル、炭酸エステル
、及びアルカリ酸エステルの少なくとも１種を負極活物
質の防食剤とし、徂鉛Ｔ、ｇ、 Ｉｎ、 ｐｂ、 Ｇａ
、 Ｃｄ、λｇ、 Ｓｎ、 Ｃａ、 Ｂ ｉ。
Ｎｂの金属元素の少なくとも１種を含有した亜鉛合金を
負極活物質としたことを特徴とするものである。
負極活物質としたことを特徴とするものである。
端的に述べると、本発明は亜鉛を負極活物質とするアル
カリ電池の防食についての種々の研究・検討を重ねた結
果、負極活物質の防食剤として前記エチレンオキシド重
合体等を選択し、負極活物質として亜鉛単体ではなく、
亜鉛にＴで、 Ｉｎ、 Ｐｂ。
カリ電池の防食についての種々の研究・検討を重ねた結
果、負極活物質の防食剤として前記エチレンオキシド重
合体等を選択し、負極活物質として亜鉛単体ではなく、
亜鉛にＴで、 Ｉｎ、 Ｐｂ。
Ｇａ、 Ｃｄ、λｇ、 Ｓｎ、 Ｃａ、 Ｂｉ、 Ｎｂ
の金属元素を少量添加した亜鉛合金を用いる組合せによ
り著しく良好な防食効果を見い出したことにある。
の金属元素を少量添加した亜鉛合金を用いる組合せによ
り著しく良好な防食効果を見い出したことにある。
アルカリ電池は通常、アルカリ電解液に浸漬した正極活
物質と負極活物質とをセパレータを介して対向させ、全
体を耐薬品性のケース中（二収納することにより構成さ
れている。
物質と負極活物質とをセパレータを介して対向させ、全
体を耐薬品性のケース中（二収納することにより構成さ
れている。
正極活物質としては、例えばＭｎＯ，、ＡｇＱ、λｇ、
０゜ＨｇＯ等を単独またはカーボン粉末のような導電性
粉末と混合したものが用いられる。
０゜ＨｇＯ等を単独またはカーボン粉末のような導電性
粉末と混合したものが用いられる。
電解液としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等
の水溶液が用いられ、その濃度はおおむね３０〜４０！
量−程度のものが使用される。
の水溶液が用いられ、その濃度はおおむね３０〜４０！
量−程度のものが使用される。
また、本発明で用いられる負極活物質としては、亜鉛に
ＴＪ３． Ｉｎ、 Ｐｂ、 Ｇａ、 Ｃｄ、 Ａｇ、
ａｎ、 Ｃａ、Ｂｉ、Ｎｂの金属元素の少なくとも１種
を添加した亜鉛合金である。これらの金属元素の添加量
はそれぞれの金属元素の種類により多少異なるが、１ｏ
−３重量％未満では防食効果はあられれにくく、また１
重量％を越えると逆にこの効果が低減するので、１０−
３重量−以上１重ｉｓ、未満とすることが好ましい。
ＴＪ３． Ｉｎ、 Ｐｂ、 Ｇａ、 Ｃｄ、 Ａｇ、
ａｎ、 Ｃａ、Ｂｉ、Ｎｂの金属元素の少なくとも１種
を添加した亜鉛合金である。これらの金属元素の添加量
はそれぞれの金属元素の種類により多少異なるが、１ｏ
−３重量％未満では防食効果はあられれにくく、また１
重量％を越えると逆にこの効果が低減するので、１０−
３重量−以上１重ｉｓ、未満とすることが好ましい。
この亜鉛合金は粒末状、とりわけ通常放電性の面から４
８〜２００メツシユのものを用い、ポリアクリル酸ソー
ダ、カルボキシメチルセルロース等のゲル化剤を添加し
て、アルカリ電解液中で使用することが望ましい。
８〜２００メツシユのものを用い、ポリアクリル酸ソー
ダ、カルボキシメチルセルロース等のゲル化剤を添加し
て、アルカリ電解液中で使用することが望ましい。
本発明に用いる防食剤はエチレングリコール。
ジエｔレンゲリコール、トリエチレングリコール。
約７，０００以下の平均分子量を有するポリエチレンク
リコール、そのアルキルエーテル、及びその炭酸エステ
ル、アルカリ酸エステルの少なくとも１種から成り、例
えばエチレンオキシド重合体の末端の水素を金属イオン
で置庚したようなその誘導体をも含む。当然エチレング
リコール自身も含むものとする。
リコール、そのアルキルエーテル、及びその炭酸エステ
ル、アルカリ酸エステルの少なくとも１種から成り、例
えばエチレンオキシド重合体の末端の水素を金属イオン
で置庚したようなその誘導体をも含む。当然エチレング
リコール自身も含むものとする。
このポリエチレングリコールのエーテル及びエステルと
して炭素款２０以下のアルキルエーテル。
して炭素款２０以下のアルキルエーテル。
アリールエーテル及びアルカリ酸エステルが好ましい。
そしてこのポリエチレンクリコールのエーテルとしては
、メトキンジエチレングリコール、メトキンもしくはエ
トキンポリエチレングリコール、またポリエチレングリ
コールのエステルとしては。
、メトキンジエチレングリコール、メトキンもしくはエ
トキンポリエチレングリコール、またポリエチレングリ
コールのエステルとしては。
ポリエチレングリコールアセテート、ポリエチレングリ
コールプロビオネート、ポリエチレングリコールジカー
ボネート等が好ましい。
コールプロビオネート、ポリエチレングリコールジカー
ボネート等が好ましい。
これらエチレンオキシド重合体の平均分子量は７．００
０以下であるが、 ２，０００以下であることが効果上
好ましい。
０以下であるが、 ２，０００以下であることが効果上
好ましい。
本発明の防食剤は単独でもまた組合せても使用すること
ができる。この防食剤は一般（二本溶性であり、水溶液
としてアルカリ電解液に添加することが可能である。こ
のため特殊な方法、装置を必要とすることなく、また、
直接亜鉛負極活物質に添加したり、電解液あるいはセバ
ンータに添加して亜鉛合金の腐食を容易に抑制すること
ができる。
ができる。この防食剤は一般（二本溶性であり、水溶液
としてアルカリ電解液に添加することが可能である。こ
のため特殊な方法、装置を必要とすることなく、また、
直接亜鉛負極活物質に添加したり、電解液あるいはセバ
ンータに添加して亜鉛合金の腐食を容易に抑制すること
ができる。
この防食剤及び亜鉛合金の腐食抑制効果についての理論
的解釈は今だに定かではないが、防食剤の添加量は通常
亜鉛合金に対して０．０００１ （ｍＭ／ｇ ）以下、
好ましくは０．００１（ｍＭ／ｇ”）以上０．５（ｍＭ
／ｇ）の範囲である。この添加量が亜鉛合金に対１２０
．０００１ （ｍＭ／ｇ）未満の場合には防食剤として
の効果は充分（＝発揮されず、５ （”Ｍ／ｇ）を越え
ると、液の濁りや分離が生じたり電池性能に対する影響
も無視できなくなる。
的解釈は今だに定かではないが、防食剤の添加量は通常
亜鉛合金に対して０．０００１ （ｍＭ／ｇ ）以下、
好ましくは０．００１（ｍＭ／ｇ”）以上０．５（ｍＭ
／ｇ）の範囲である。この添加量が亜鉛合金に対１２０
．０００１ （ｍＭ／ｇ）未満の場合には防食剤として
の効果は充分（＝発揮されず、５ （”Ｍ／ｇ）を越え
ると、液の濁りや分離が生じたり電池性能に対する影響
も無視できなくなる。
本発明を実施例（＝基づき説明する。本実施例において
発明の効果を明確にするため、本発明の実施例とともに
比較例として負極活物質に亜鉛粉末のみを使用したもの
を用いて比較した。
発明の効果を明確にするため、本発明の実施例とともに
比較例として負極活物質に亜鉛粉末のみを使用したもの
を用いて比較した。
以下詳細に説明する。まず表の実施例に示す合金粉末（
４６メツシユから１５０メツシユまでの粒度範囲の粉末
）２０ｇに対して各々のエチレンオキシド及びその重合
体０．１ （ｍＭ／ ｇ Ｚｎ ）を３５重ｉｓのＫＯ
Ｈ水溶液中に混入させ４５ Ｃに保ちながら１週間浸漬
した。１そしてこの間に発生した亜鉛合金粉末からの水
素ガス発生量を測定し、亜鉛粉末のみを用いたものの水
素ガス発生量を１００（％）として防食効果を表に示し
て比較した。
４６メツシユから１５０メツシユまでの粒度範囲の粉末
）２０ｇに対して各々のエチレンオキシド及びその重合
体０．１ （ｍＭ／ ｇ Ｚｎ ）を３５重ｉｓのＫＯ
Ｈ水溶液中に混入させ４５ Ｃに保ちながら１週間浸漬
した。１そしてこの間に発生した亜鉛合金粉末からの水
素ガス発生量を測定し、亜鉛粉末のみを用いたものの水
素ガス発生量を１００（％）として防食効果を表に示し
て比較した。
また、表に挙げた亜鉛粉末、亜鉛合金粉末、防食剤を使
用し、カルポキンメチルセルロースヲケル化剤として作
成した亜鉛合金負極合剤と、二酸化マンガンと黒鉛との
混合物から成る正極合剤とを用い常法により単３形アル
カリマンガン電池を各５０個作成した。このようにして
得られた単３形アルカリマンガン電池を４５ ｃで１週
間貯蔵した場合の水素ガス発生量を測定し、防食効果を
亜鉛粉末のみを用いて防食剤を使用していない負極合剤
を使用した単３形アルカリマンガン電池の水素ガス発生
量を１００（％）とし、表に併記した。
用し、カルポキンメチルセルロースヲケル化剤として作
成した亜鉛合金負極合剤と、二酸化マンガンと黒鉛との
混合物から成る正極合剤とを用い常法により単３形アル
カリマンガン電池を各５０個作成した。このようにして
得られた単３形アルカリマンガン電池を４５ ｃで１週
間貯蔵した場合の水素ガス発生量を測定し、防食効果を
亜鉛粉末のみを用いて防食剤を使用していない負極合剤
を使用した単３形アルカリマンガン電池の水素ガス発生
量を１００（％）とし、表に併記した。
（以下余白）
七の結果、表かられかるように、本発明の実施例である
、負極活物質として亜鉛合金を用い、防食剤としてエチ
レングリコール等を組合せて用いたものは前者の実験及
び後者の実験とも比較例に比べ水素ガス発注量が少なく
良好な防食効果を示した。
、負極活物質として亜鉛合金を用い、防食剤としてエチ
レングリコール等を組合せて用いたものは前者の実験及
び後者の実験とも比較例に比べ水素ガス発注量が少なく
良好な防食効果を示した。
以上の説明により明らかなように本発明による負極活物
質と防食剤との組合せを用いると、負極活物質の溶解、
すなわち水素ガス発生を著しく減少させることができ、
水銀を使用せず、あるいは使用してもごく少量のみで済
み、良好なアルカリ電池を得ることができる。
質と防食剤との組合せを用いると、負極活物質の溶解、
すなわち水素ガス発生を著しく減少させることができ、
水銀を使用せず、あるいは使用してもごく少量のみで済
み、良好なアルカリ電池を得ることができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、亜鉛を負極活物質とするアルカリ電池において、エ
チレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレ
ングリコール、約７，０００以下の平均分子量を有する
ポリエチレングリコール、それらのアルキルエーテル、
炭酸エステル、及びアルカリ酸エステルの少なくとも１
種を負極活物質の防食剤とし、亜鉛にＴｌ、Ｉｎ、Ｐｂ
、Ｇａ、Ｃｄ、Ａｇ、Ｓｈ、Ｃａ、Ｂｉ、Ｎｂの金属元
素の少なくとも１種を含有した亜鉛合金を負極活物質と
したことを特徴とするアルカリ電池。 ２、負極活物質としての亜鉛合金が亜鉛にＴｌ、Ｉｎ、
Ｐｂ、Ｇａ、Ｃｄ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃａ、Ｂｉ、Ｎｂの金
属元素の少なくとも１種を総量０．００１〜１重量％添
加した亜鉛合金であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のアルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60043634A JPS61203564A (ja) | 1985-03-07 | 1985-03-07 | アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60043634A JPS61203564A (ja) | 1985-03-07 | 1985-03-07 | アルカリ電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61203564A true JPS61203564A (ja) | 1986-09-09 |
Family
ID=12669294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60043634A Pending JPS61203564A (ja) | 1985-03-07 | 1985-03-07 | アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61203564A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0205783A2 (en) * | 1985-06-28 | 1986-12-30 | Eveready Battery Company, Inc. | Alkaline cell employing a zinc electrode with reduced mercury additive |
| JPS63171843A (ja) * | 1987-01-10 | 1988-07-15 | Dowa Mining Co Ltd | 電池用亜鉛合金およびその製造方法 |
| FR2634594A1 (fr) * | 1988-07-25 | 1990-01-26 | Cipel Wonder | Generateur electrochimique a electrolyte alcalin et a electrode negative de zinc |
| EP0474382A1 (en) | 1990-08-14 | 1992-03-11 | Eveready Battery Company, Inc. | Substantially mercury-free electrochemical cells |
| JPH04289607A (ja) * | 1990-01-08 | 1992-10-14 | Ultracell Inc | 固体水性電解質、それを用いた電気化学セル及びその製造方法 |
| US5626988A (en) * | 1994-05-06 | 1997-05-06 | Battery Technologies Inc. | Sealed rechargeable cells containing mercury-free zinc anodes, and a method of manufacture |
| WO2002043169A2 (en) * | 2000-11-22 | 2002-05-30 | Electric Fuel (E.F.L.) Ltd. | Metal-alkaline battery cells with reduced corrosion rates |
| WO2013051503A1 (ja) * | 2011-10-06 | 2013-04-11 | 日産自動車株式会社 | アルカリ電池用電解液及びアルカリ電池 |
| JP2014192066A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Nissan Motor Co Ltd | アルカリ電池用電解液及びアルカリ電池 |
-
1985
- 1985-03-07 JP JP60043634A patent/JPS61203564A/ja active Pending
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| EP0845827A3 (en) * | 1990-08-14 | 2002-06-19 | Eveready Battery Company, Inc. | Substantially mercury-free electrochemical cells |
| JPH04351843A (ja) * | 1990-08-14 | 1992-12-07 | Eveready Battery Co Inc | 実質的に水銀を含まないアルカリ電気化学槽 |
| EP0845827A2 (en) * | 1990-08-14 | 1998-06-03 | Eveready Battery Company, Inc. | Substantially mercury-free electrochemical cells |
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| WO2002043169A3 (en) * | 2000-11-22 | 2002-08-29 | Electric Fuel Ltd | Metal-alkaline battery cells with reduced corrosion rates |
| WO2013051503A1 (ja) * | 2011-10-06 | 2013-04-11 | 日産自動車株式会社 | アルカリ電池用電解液及びアルカリ電池 |
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