JPS6149379A - 亜鉛アルカリ電池 - Google Patents

亜鉛アルカリ電池

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JPS6149379A
JPS6149379A JP59170635A JP17063584A JPS6149379A JP S6149379 A JPS6149379 A JP S6149379A JP 59170635 A JP59170635 A JP 59170635A JP 17063584 A JP17063584 A JP 17063584A JP S6149379 A JPS6149379 A JP S6149379A
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hydrogen
battery
zinc
electrolyte
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JP59170635A
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JPH0570267B2 (ja
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Ryoji Okazaki
良二 岡崎
Nobuyuki Yanagihara
伸行 柳原
Koji Gamo
孝治 蒲生
Kanji Takada
寛治 高田
Akira Miura
三浦 晃
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/52Removing gases inside the secondary cell, e.g. by absorption
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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】 産業上の利用分野 本発明は亜鉛を負極の生活物質とし、アルカリ水溶液を
電解液とする亜鉛アルカリ電池において、電池内で発生
する水素ガスに起因した電池内圧の上昇を抑止する手段
を提供するものである。
従来の技術 亜鉛アルカリ電池の亜鉛負極の電解液による腐食反応を
抑制し、電池の保存中の亜鉛の自己消耗と水素ガス発生
とを抑制するため、亜鉛に5〜10条程度の水銀を添加
してアマルガム化して負極として用いるのが、現在一般
的な方法として採用されている。これにより、保存によ
る電池内圧上昇を防ぎ、耐漏液性、貯蔵性を確保し、電
池の膨張。
破裂がなく、性能劣化の少ない実用電池として普及して
いる。しかし、近年、低公害化の社会的ニーズが高まり
、使用する水銀量を低減し、さらに水銀を使用せずに上
記の実用性能を確保するための研究開発が行われている
が、水銀量の低減はある程度可能であっても、本質的な
解決を可能とする手段は見当らないのが現状である。
発明が解決しようとする問題点 例えば、亜鉛に鉛、インジウム、ガリウムなどを添加し
た耐食性亜鉛合金を用い、水銀を1〜3係程度に低減で
きそうな技術が検討されているが、水銀を殆んど使わな
いで負極亜鉛の十分な耐食性を確保するのは至難と考え
られる。そこで、今一つの提案として、電池内で発生し
た水素ガスを電池に内蔵した水素吸蔵合金により吸蔵し
て固定し、電池の内圧上昇を防ぐ方法が考えられている
。しかし、水素吸蔵合金を有効に作用させ、しかも、電
池内の発電要素が占める有効内容積を犠牲にすることな
く、内蔵させる具体的かつ適切な方法がないのが現状で
ある。
本発明は前記の電池内で発生する水素ガスを水素吸蔵合
金により吸蔵させながら、吸蔵した水素を電気化学的に
正極活物質により酸化して消失させ、少量の水素吸蔵合
金の使用により効率よく電池内圧上昇を抑制するだめの
具体的手段を提供して、前記の実用性能を総合的に備え
だ低公害電池を得ることを目的とする。
問題点を解決するだめの手段 本発明は負極の主活物質として亜鉛、電解液として、カ
セイカリ、カセイソーダなどを主成分とするアルカリ水
溶液を用いる亜鉛アルカリ電池において、正極と電気的
に導通させた状態で粉体状の水素吸蔵合金を含む成型体
を内蔵し、この水素吸蔵合金は少くとも一部分が気相に
触れ、かつ少くとも一部分が電解液に触れる位置に固定
されていることを特徴とするものである。さらに前記の
成型体は例えば、金属のスポンジ状の多孔体、金属や炭
素などの導電性繊維の不織布やマットの空隙に水素吸蔵
合金の粉末を充填したもの、或いは水素吸蔵合金の粉末
とバインダー、必要に応じて炭素粉などの導電体を混合
して加圧成型したものなど、様々の実施形態がある。
また、上記の水素吸蔵合金を含む成型体を正極と電子電
導で導通させる方法として、正極に直接的に接触させる
方法と、正極缶の内壁や正極集電体に接触させる方法の
何れを採ってもよい。又、一部が気相に触れ、一部が電
解液に触れた状態で上記成型体を配設する場合、正負極
の放電反応を阻害しない位置で、しかも気液の境界部に
配設場所を設定する必要があり、例えば、円筒形電池の
場合、後に実施例で示すように、中空円筒状の正極の頂
面K IJソング状成型した水素吸蔵体を載置すること
により、正極との導通、気液相との接触を果し、しかも
放電反応を阻害しない方法を採ることができ、上記のリ
ング状成型体は押圧して所定個所に密接させ、さらに固
定を確実にするため、例えば、ガスケットに設けた突起
部などで押圧すればよい。
又、本発明で用いる水素吸蔵合金は耐アルカリ性で比較
的低い圧力で水素を吸蔵する合金であり、吸蔵速度を高
めるために粉末状のものを用いるのが良く、これらの条
件を満す水素吸蔵合金として、例えば、ZnMnα(0
(α(3,5) 、 ZrYβ(0<β(s、s;Ti
 、−127M2(0<r<1 、 M=Cr、V、C
:o、Mn、Ni、Fe。
Cn ) 、 CaNi5(3,5(δ<6.0)など
が挙げられ、電池の膨張や漏液、及び放電性能に支障を
来す懸念のない圧力以下で水素を吸蔵する必要があるの
で少なくとも5気圧以下、好ましくは1気圧以下で水素
を吸蔵する合金を選択すればよい。
作用 次にその作用の要点について述べる。if、亜鉛負極と
電解液との腐食反応により発生した水素カスは順次、電
池内の気相に蓄積されるが、所定圧力に達すると水素吸
蔵合金に水素が吸蔵され、内圧の上昇を防ぐ。その状態
で正極と水素吸蔵合金が導通しているので、吸蔵された
水素を負極の作用物質、正極活物質を正極の作用物質と
する局部電池が形成され、水素吸蔵合金に吸蔵された水
素は正極作用物質を還元するために消費され、順次、水
素吸蔵合金は水素吸蔵能力を回復して、気相中の新たな
水素を吸蔵し、負極から継続して発生する水素を順次、
消失させて電池の内圧上昇を防ぐことができる。この際
、水素の吸蔵反応はおもて気相中で行われるので一部は
気相に触れている必要がある。それて反して、正極との
電気化学的反応で水素を還元剤として作用させるには、
前記の電子電導による導通に加えて正極と水素吸蔵合金
とが電解液でつらなり、イオン電導していることが必要
で、一部は電解液に触れていることが必要である。この
ような反応をさらに円滑に進めるには、水素吸蔵合金粉
又はこれを含む成型体は接水処理を施しておくことが有
効である。
これにより、電解液の水素吸蔵合金の表面への付着を防
ぎ、水素ガスが吸蔵され易い状態が保たれる。
このような方法を適用することにより、水素吸蔵合金を
気相中に設置して単に吸蔵機能のみを作用させる従来の
方法に比べて、水素ガス吸蔵合金の実質的な必要量は少
くてすみ、多量の水素ガスが発生しても内圧上昇を効果
的に抑止できることになる。
以下、実施例により本発明の詳細な説明する。
実施例 第1図は本発明を適用したアルカリマンガン乾電池の1
例の断面図、第2図は本発明の効果を比較検討するため
用いた従来例の電池の断面図である。
第1図において、1は金属製外装缶、2は正極絶縁用リ
ング、3は負極絶縁用リング、4は絶縁用熱収縮チュー
ブ、5は金属製正極端子、6は金属製負極端子、7は鉄
にニッケルメッキを施した正極ケース、8は二酸化マン
ガンに黒鉛を混合して加圧成型した正極、9はポリプロ
ピレンの不織布から成るセパレータである。1Qは本発
明の説明において「気相」と表現している空室部、11
はリング状に加工された成型体で、水素吸蔵合金の粉末
を後述する各種の方法で充填したものである。この成型
体11は、正極80頂部8−1と正極ケース7の内壁7
−1及び、電解液を含浸したセパレータ9に各々密接し
ており、正極、電解液。
気相の三者と接触している。12はポリプロピレン製の
封口板で、その突出部12′で成型体11を押圧して固
定している。13はセルロース製の底板、14はカルボ
キシルメチルセルロースでゲル化されたカセイカリ水溶
液の電解液に平均粒通約100μの亜鉛合金粉を分散さ
せたゲル状の亜鉛負極で、亜鉛合金には添加元素として
鉛、インジウム、カリウムが各々亜鉛に対して、重量比
で0.05%添加された比較的耐食性の良いものを用い
、氷化処理を施していない。15は眞鍮製の負極集電子
である。第2図の従来例の電池の場合、水素吸蔵合金の
粉末16が7ノ素樹脂製の微多孔性チューブ1アの中空
部に充填され、チューブ17が封口板12の凹部12”
に装着して固定され、水素吸蔵合金を含有するリング状
成型体を配設していない点を除き、第1図の実施例と同
様の構成である。
本発明の効果を検討するだめ、単3形の電池により、水
素吸蔵体の構成法を変えて試作したが、用いた水素吸蔵
合金は何れもZrMn2をアルゴン算囲気中で約100
μに粉砕したものを用い、従来例の場合は単にこの粉末
を多孔性チューブに所定量充填したもので、本発明の実
施例の場合に用いたニッケルのスポンジ状多孔体は空孔
率が93〜95係のものを用い、これに水素吸蔵合金粉
と、フッ素樹脂系パイングーを固形分の重量比で1o:
1に配合し、スラリー状としたものを吸引含浸させ、不
活性雰囲気中で乾燥したものをo −ラー加圧したのち
リング状に加工したものである。
又、同じ〈実施例のう、ち加圧成形でリング状に加工し
た水素吸蔵体の場合は水素吸蔵合金粉と7ノ素樹脂の微
粉とを10:1に重量比で混合してプレスにより加圧成
型したものと、上記の混合粉にさらに重量比で6係の黒
鉛を混合して加圧成型したものを試作した。試作した各
電池は60℃、1力月の貯蔵後、20℃、10Ωの連続
放電性能。
耐漏液性、膨張度合を各々評価した。試作電池の内訳と
試験の結果を次表に示す。
曙 表に見られるよう【、従来例として試作した&は、使用
した水素吸蔵合金の量が最も多いにもかかわらず、電池
の内圧上昇を抑え切れず、電池の膨張度合、漏液個数、
放電性能の劣化がいづれも著しく、実用性能を満してい
ない。これは前述の通り、水素を吸蔵する機能は備えて
いるが、本発明のように吸蔵した水素を正極との反応で
消費する機構を備えていないため、吸蔵能力の限界を超
えた水素ガスにより、上記の障害が発生したものである
。一方、本発明の実施例であるす、c、d。
eは何れも、aよりも水素吸蔵合金の使用量が少いにも
かかわらず、乙に見られた障害が殆んど見られず、発生
した水素ガスを吸蔵し、吸蔵した水素が正極との反応で
消費されることにより、新たな水素ガスを吸蔵するとい
う作用が円滑に行われていることを示している。この間
の反応は次の式7式%(2) すなわち、乙の場合は1の吸蔵反応のみが行われるのに
対し、b −eの場合は1の反応に続き、2.3の電気
化学的反応が同時に起こり、H2がMnO2の還元のた
めに消費されるとともにZrMn2−H2はZrMn2
に戻り、H2を吸蔵する能力を回復する。この場合Zr
Mn2はH2ガスを消失させるだめの触媒的な作用を行
うので、少量の水素吸蔵合金で電池内圧の上昇を防止で
きることになる。
発明の効果 上述のように本発明は低公害で実用性能のすぐれた亜鉛
アルカリ電池を得るに極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の電池の断面図、第2図は従来
例の電池の断面図である。 7・・・・・・正極ケース、8・・・・・・正極、9・
・・・・セパレータ、10・・・・・・気相(空室部)
、11・・・・・・水素吸蔵合金を含有する成型体、1
2・・・・・・封口板、14・・・・・・負極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 負極の主活物質として亜鉛、電解液としてアルカリ性水
    溶液を用いた亜鉛アルカリ電池であって、正極と電気的
    に導通し、一部分が気相に触れかつ一部分が電解液と触
    れる状態で水素吸蔵合金を含有する成型体を内蔵した亜
    鉛アルカリ電池。
JP59170635A 1984-08-16 1984-08-16 亜鉛アルカリ電池 Granted JPS6149379A (ja)

Priority Applications (1)

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JP59170635A JPS6149379A (ja) 1984-08-16 1984-08-16 亜鉛アルカリ電池

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JP59170635A JPS6149379A (ja) 1984-08-16 1984-08-16 亜鉛アルカリ電池

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JPS6149379A true JPS6149379A (ja) 1986-03-11
JPH0570267B2 JPH0570267B2 (ja) 1993-10-04

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ID=15908529

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JP59170635A Granted JPS6149379A (ja) 1984-08-16 1984-08-16 亜鉛アルカリ電池

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006302597A (ja) * 2005-04-19 2006-11-02 Sii Micro Parts Ltd ボタン形アルカリ電池
JP2007188725A (ja) * 2006-01-12 2007-07-26 Fujifilm Corp 無機分散型エレクトロルミネッセンス表示装置

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GB1546613A (en) * 1977-09-02 1979-05-23 Atomic Energy Authority Uk Electric cells

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JPH0570267B2 (ja) 1993-10-04

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