JPS6178059A - 亜鉛アルカリ電池 - Google Patents
亜鉛アルカリ電池Info
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- JPS6178059A JPS6178059A JP59200034A JP20003484A JPS6178059A JP S6178059 A JPS6178059 A JP S6178059A JP 59200034 A JP59200034 A JP 59200034A JP 20003484 A JP20003484 A JP 20003484A JP S6178059 A JPS6178059 A JP S6178059A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C18/00—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
- H01M4/36—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
-
- 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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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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。
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、負極活物質として亜鉛、電解液としてアルカ
リ水溶液、正極活物質として二酸化マンガン、酸化銀、
酸化水銀、酸素等を用いる亜鉛アルカリ電池の改良に関
するものである。
リ水溶液、正極活物質として二酸化マンガン、酸化銀、
酸化水銀、酸素等を用いる亜鉛アルカリ電池の改良に関
するものである。
従りの技術
l)tし゛ル/ノリ電池の41.通した間開へとして、
1νa中の亜);)n極の電解液による奮aかtげられ
る。
1νa中の亜);)n極の電解液による奮aかtげられ
る。
iIt[、正):ンに5〜10重量Q6R度の水銀をl
(i加しψニアに1ヒ亜J++ +F)末を用いて水素
過電圧を高め、実用的に間開のない程度に腐食を抑ホi
1することか工業的な手法として採用されている。しか
し近年、低公害化のため、TL池内の含有水銀1を低減
させろことが社会的ニーズとして高まり、種々の研究が
なされている。例えば、亜鉛中に鉛、ガリウム。
(i加しψニアに1ヒ亜J++ +F)末を用いて水素
過電圧を高め、実用的に間開のない程度に腐食を抑ホi
1することか工業的な手法として採用されている。しか
し近年、低公害化のため、TL池内の含有水銀1を低減
させろことが社会的ニーズとして高まり、種々の研究が
なされている。例えば、亜鉛中に鉛、ガリウム。
インジウムなどを添加した合金粉末を用いて耐食性を向
上させ、玉1ヒ率を低減させる方法か提案されている。
上させ、玉1ヒ率を低減させる方法か提案されている。
これは腐食抑制には効里があるが、電化率を低減させる
ことにより強狡電性能が専1ヒするという逆効果が見ら
れろ。これらの提案において低水化〒とした場合に強放
電性能が劣化する墾因は不明確であるが、枚重生成1)
が活性ti亜i■表面を覆い、牧童反応にビ・要な水酸
イオンの亜鉛表面への供給を妨げる度合か水銀含有の多
い場合(こ比較して大きいためと考えられ、耐食性と強
5t=11能を兼ね備えた低木1ヒ千亜鉛り峰の確立か
今後の重要課題とされている。
ことにより強狡電性能が専1ヒするという逆効果が見ら
れろ。これらの提案において低水化〒とした場合に強放
電性能が劣化する墾因は不明確であるが、枚重生成1)
が活性ti亜i■表面を覆い、牧童反応にビ・要な水酸
イオンの亜鉛表面への供給を妨げる度合か水銀含有の多
い場合(こ比較して大きいためと考えられ、耐食性と強
5t=11能を兼ね備えた低木1ヒ千亜鉛り峰の確立か
今後の重要課題とされている。
また、主にマンガン乾電池の改良をめさしで、亜鉛又は
亜)■合金にインジウムを添加した亜J+! r’F金
を[’l極に1±用することがFji j”之1−の7
7、Igう・(きい七いう提案がある(特公昭33−3
204号)。
亜)■合金にインジウムを添加した亜J+! r’F金
を[’l極に1±用することがFji j”之1−の7
7、Igう・(きい七いう提案がある(特公昭33−3
204号)。
発明が解決しようとする間g、4
上記の提案の中では亜鉛合金中の元素として、インンウ
ムの他にFe、 Cd、 Cr、 Pb、 Ca、 H
z。
ムの他にFe、 Cd、 Cr、 Pb、 Ca、 H
z。
Bi、 Sb、 A1. Ax、 Mg、 Si、 N
i、〜In等を不純物又は添加物としてl又は2檀以上
を含む場合を包含して記載されているが、インジウムと
鉛を添カ0元素として併用した場合の有効性以外には、
−ヒ紀の雑多な各元素を不純物として含むのか、有効な
元素として添加するのかの区分は明示されていなく、ど
の元素が防食に有効なのかさえ不明であり、その適切な
添加量についてはインノウム。
i、〜In等を不純物又は添加物としてl又は2檀以上
を含む場合を包含して記載されているが、インジウムと
鉛を添カ0元素として併用した場合の有効性以外には、
−ヒ紀の雑多な各元素を不純物として含むのか、有効な
元素として添加するのかの区分は明示されていなく、ど
の元素が防食に有効なのかさえ不明であり、その適切な
添加量についてはインノウム。
諾以り[の記載はない。
これらの元素の組合せの効果について、しかもこれを亜
鉛アルカリ電池において検討し、有効な合金組成を求め
ることは、なお今後の課題である。
鉛アルカリ電池において検討し、有効な合金組成を求め
ることは、なお今後の課題である。
本発明は、lI極亜鉛の耐食性0枚電性能を劣1ヒさせ
ることなく最北率を低減させ、低公害で放電性能、貯蔵
性、耐di液性などの総合性能のすぐれた亜鉛アルhり
電1thを提供することを目的とする。
ることなく最北率を低減させ、低公害で放電性能、貯蔵
性、耐di液性などの総合性能のすぐれた亜鉛アルhり
電1thを提供することを目的とする。
問8点を解決するための手段
本発明は、電解液にが性カリ、が性ノー2”なとを主成
分とするアルカリ水溶液、負極活物質に亜鉛、正極活物
譬に二酸化マンガン、酸1ヒ銀、酸化水銀、酸素などを
用いるいわゆる亜鉛アノ1カリ系電池の負極にアルミニ
ウム(AI)を0.005〜02重i’=、鉛(Pb)
を0.01−0.5fiffi%、さらにill(Ag
)、ガリウム(Ga)、タリウム(Tl)、カドミウム
fcd)からなる群のうち一種以上の元素を合計で0.
01−0.5重量%含有する亜鉛合金を用いたことを特
徴とする。
分とするアルカリ水溶液、負極活物質に亜鉛、正極活物
譬に二酸化マンガン、酸1ヒ銀、酸化水銀、酸素などを
用いるいわゆる亜鉛アノ1カリ系電池の負極にアルミニ
ウム(AI)を0.005〜02重i’=、鉛(Pb)
を0.01−0.5fiffi%、さらにill(Ag
)、ガリウム(Ga)、タリウム(Tl)、カドミウム
fcd)からなる群のうち一種以上の元素を合計で0.
01−0.5重量%含有する亜鉛合金を用いたことを特
徴とする。
作用
本発明はまず、放電反応生成物が活性な亜鉛表面を覆い
、水酸イオンの供給を阻害して大電流での放電反応が円
滑に進行しない頻回が特に采(ヒTの低い亜鉛を用いる
場合に顕著に表われる問題をAIの適切な量を添加する
ことにより解決し、さらに亜鉛合金の耐食性向上に相乗
的な添加効果をi#るため1.mPb、uとも(こ4八
t、Ga、T1.Cdのうち少なくとも一種以上を添加
した亜Ni合金を負極に用いることにより、耐食性にす
くれ、保存性。
、水酸イオンの供給を阻害して大電流での放電反応が円
滑に進行しない頻回が特に采(ヒTの低い亜鉛を用いる
場合に顕著に表われる問題をAIの適切な量を添加する
ことにより解決し、さらに亜鉛合金の耐食性向上に相乗
的な添加効果をi#るため1.mPb、uとも(こ4八
t、Ga、T1.Cdのうち少なくとも一種以上を添加
した亜Ni合金を負極に用いることにより、耐食性にす
くれ、保存性。
放電性能にすぐれた亜鉛アルカリ電池を実現しだらので
ある。上記のAIの添加効果の作用機構はト分に解明さ
れていない。
ある。上記のAIの添加効果の作用機構はト分に解明さ
れていない。
これを推定するに、負極亜鉛中に合金として含まれてい
る亜鉛より卑な電位を有するAIが亜鉛ととらに放電し
、その反応生成物が亜鉛の放電生成物の電解液中への溶
解を促進させるのか、未溶峠の放電生成物の層が緻密化
して亜鉛表面が不動帖化する作用を緩f口する役割を果
たすことにより、亜鉛の活性表面に水υイオンが豊富に
供給される状態か亜鉛が消耗し尽すまで継続して離係さ
れ、亜鉛の放電利用率が高まるものと考えられる。
る亜鉛より卑な電位を有するAIが亜鉛ととらに放電し
、その反応生成物が亜鉛の放電生成物の電解液中への溶
解を促進させるのか、未溶峠の放電生成物の層が緻密化
して亜鉛表面が不動帖化する作用を緩f口する役割を果
たすことにより、亜鉛の活性表面に水υイオンが豊富に
供給される状態か亜鉛が消耗し尽すまで継続して離係さ
れ、亜鉛の放電利用率が高まるものと考えられる。
又、Pbは亜鉛合金への添加元素として、単体では大き
ti防濱効果はないが、他の適切な有効元素と組合せて
添加することにより相乗的に防に効果hl#られる、す
なわち、その作用機構を推察するにPbは亜鉛合金の結
晶泣昇近傍に偏析し易く、表面から汞化した亜鉛合金中
の水銀が粒界を通じて内H[に拡散するのを抑制する効
果かあると巴われ、結果的に亜鉛合金の表面層の水銀、
署度を高めるのに寄与して防食性に多少の効果を示すと
されれる。その効果を一11高めるには、T1. Ga
。
ti防濱効果はないが、他の適切な有効元素と組合せて
添加することにより相乗的に防に効果hl#られる、す
なわち、その作用機構を推察するにPbは亜鉛合金の結
晶泣昇近傍に偏析し易く、表面から汞化した亜鉛合金中
の水銀が粒界を通じて内H[に拡散するのを抑制する効
果かあると巴われ、結果的に亜鉛合金の表面層の水銀、
署度を高めるのに寄与して防食性に多少の効果を示すと
されれる。その効果を一11高めるには、T1. Ga
。
Agのように水銀と親f口し易い元素を添カロして亜鉛
合金表面に端折させることにより、表面層に水銀が担持
され易く、亜鉛合金の表面の水銀、7度を一層高めるこ
とができる。Cdは前記のPbの添gu作用と同様の作
用をすると習われるか、l#存させることにより効果が
増幅される。又へIは水銀上の親を0性が小さいため、
亜鉛合金の内g(Hへの水銀の拡散を抑制するととらに
、表面層に存在するAIは禾1ヒの際の前処理7α、例
えばアルカリミニ液中にl先して溶解するので亜鉛合金
表面の禾1ヒの妨げともならず、アルミニウムを1井存
させることによりさらに一習の防食効果か得られろもの
と柑察される。
合金表面に端折させることにより、表面層に水銀が担持
され易く、亜鉛合金の表面の水銀、7度を一層高めるこ
とができる。Cdは前記のPbの添gu作用と同様の作
用をすると習われるか、l#存させることにより効果が
増幅される。又へIは水銀上の親を0性が小さいため、
亜鉛合金の内g(Hへの水銀の拡散を抑制するととらに
、表面層に存在するAIは禾1ヒの際の前処理7α、例
えばアルカリミニ液中にl先して溶解するので亜鉛合金
表面の禾1ヒの妨げともならず、アルミニウムを1井存
させることによりさらに一習の防食効果か得られろもの
と柑察される。
しかし、八1を過剰に添加すると禾1ヒの妨げと/iつ
たり、卑な金属であるだけに’:: 4Z llIとの
間で優先的に腐食して却って防食性を「■害するのて、
適tJJな添加Mtを設定する必要かある。以」の上ろ
に、本発明は負極に用いる亜鉛合金中の添加元素の組合
せとその添加量を実験的に検討し、放電性能と11を性
を蒼ね備えた低水1ヒ率の亜鉛負極を実現したちので、
以下、実施1?lにより詳細に説明する。
たり、卑な金属であるだけに’:: 4Z llIとの
間で優先的に腐食して却って防食性を「■害するのて、
適tJJな添加Mtを設定する必要かある。以」の上ろ
に、本発明は負極に用いる亜鉛合金中の添加元素の組合
せとその添加量を実験的に検討し、放電性能と11を性
を蒼ね備えた低水1ヒ率の亜鉛負極を実現したちので、
以下、実施1?lにより詳細に説明する。
実施例
トむ度99997?6以上の亜鉛地金に、次表に示す各
階の元素を添加した各種の亜鉛合金を作成し、杓500
℃で溶融して圧縮空気により噴射しでH) 111ヒし
、50〜+50メツンユの粒度範囲にふるい分けした。
階の元素を添加した各種の亜鉛合金を作成し、杓500
℃で溶融して圧縮空気により噴射しでH) 111ヒし
、50〜+50メツンユの粒度範囲にふるい分けした。
次いで、か性カリのlOf[量?6水溶液中に上記粉体
を投入し、撹拌しながら所定量の水銀を滴下して最北し
た。その後水洗し、アセトンで置換して乾燥し、水化亜
鉛合金粉を作成した。さらに本発明の実施例以外の最北
亜鉛扮、又は水化亜鉛合金粉についても比較例として同
様の方法で作成した。
を投入し、撹拌しながら所定量の水銀を滴下して最北し
た。その後水洗し、アセトンで置換して乾燥し、水化亜
鉛合金粉を作成した。さらに本発明の実施例以外の最北
亜鉛扮、又は水化亜鉛合金粉についても比較例として同
様の方法で作成した。
これらの永(ヒ扮末を用い、図に示すボタン形酸Iヒ正
TLitl+を装作した。図において、lはステンレス
鋼製の封口板で、その内面には鋼メツキトが施されてい
る。?ほか性カリの40重量?6水溶液に酸1ヒ亜鉛を
飽を口させた電解液をカルホキ/メチルセルロースによ
りゲル化し、このゲル中に汞化亜鉛合金粉末を分散させ
た亜鉛9極である。3はセルロース系の保液材、4は寥
孔性ポリブ0ピレン製のセパレータ、5は酸化銀に黒鉛
をt足金して加圧成形した正極、6は鉄にニッケルメッ
キを施した正極リング、7はステンレス鋼製の正極缶で
、その内外面にはニッケルメッキが施されている。
TLitl+を装作した。図において、lはステンレス
鋼製の封口板で、その内面には鋼メツキトが施されてい
る。?ほか性カリの40重量?6水溶液に酸1ヒ亜鉛を
飽を口させた電解液をカルホキ/メチルセルロースによ
りゲル化し、このゲル中に汞化亜鉛合金粉末を分散させ
た亜鉛9極である。3はセルロース系の保液材、4は寥
孔性ポリブ0ピレン製のセパレータ、5は酸化銀に黒鉛
をt足金して加圧成形した正極、6は鉄にニッケルメッ
キを施した正極リング、7はステンレス鋼製の正極缶で
、その内外面にはニッケルメッキが施されている。
8はポリプロピレン製のガスケントで、正極缶の折り曲
げにより正極缶と封口板との間に圧縮されている。
げにより正極缶と封口板との間に圧縮されている。
試作した電池は直径11.6.、高さ5.4−であり、
負極の禾1ヒ粉末のffi量を193町に統一し、水銀
の添加量〈本化88)は、亜鉛合金役に対し、いずれも
1ffi1%とした。
負極の禾1ヒ粉末のffi量を193町に統一し、水銀
の添加量〈本化88)は、亜鉛合金役に対し、いずれも
1ffi1%とした。
試作したTi、池の亜鉛合金の組成と、60−Cで1力
月間保存した後の放電性能と電池総高の変化を次表に示
す。放電性能は、20℃において510Ωで0.9Vを
終止電圧として放電したときの放電持続時間で表わした
。
月間保存した後の放電性能と電池総高の変化を次表に示
す。放電性能は、20℃において510Ωで0.9Vを
終止電圧として放電したときの放電持続時間で表わした
。
この表に見られるように、a来11i+1+1〜6)を
相互に比較すると、pbをjll Ll! ’C添加し
たJJA合〈2)とこれにt\z、Ga、T1.Cdの
一種を101特に添か口した場合(3−6)こては負陽
亜鉛のr力1f幼果;二大きな差が見られる。(3〜6
)の合金にさらに八1を添加した場合には放電性能と耐
g性かさめ(こ改善されA1の添加効果が大きいことが
(7〜!0ンとの対比によって添加元素の絹合せの効果
を和実に示している。本発明の上記の添カ6元素を組合
せて含有させた場合のうち、従来例より改善されたと判
断されるのはPbか0.01〜0 、 :l fiM
%、AIが0.005−0.2mff1’=、八g、
’r1. Ga。
相互に比較すると、pbをjll Ll! ’C添加し
たJJA合〈2)とこれにt\z、Ga、T1.Cdの
一種を101特に添か口した場合(3−6)こては負陽
亜鉛のr力1f幼果;二大きな差が見られる。(3〜6
)の合金にさらに八1を添加した場合には放電性能と耐
g性かさめ(こ改善されA1の添加効果が大きいことが
(7〜!0ンとの対比によって添加元素の絹合せの効果
を和実に示している。本発明の上記の添カ6元素を組合
せて含有させた場合のうち、従来例より改善されたと判
断されるのはPbか0.01〜0 、 :l fiM
%、AIが0.005−0.2mff1’=、八g、
’r1. Ga。
Cdのうちの一種以上の元素の合計が01〕1〜05重
量?60割合で含有された組成の場合(”8.9.10
.12.13.l[i、17.20゜21.24.35
.2g、29.32.:13゜35.36.37.38
.39.40.1である。
量?60割合で含有された組成の場合(”8.9.10
.12.13.l[i、17.20゜21.24.35
.2g、29.32.:13゜35.36.37.38
.39.40.1である。
しかし、添加元素の含有量か過不足の場合(1114、
Is、+8.19.22.23.26゜27.30.3
1.34)は従来例と大差ないか、却って逆効果となっ
ている。以上のように本発明は適切な添加元素の組合せ
と含有量の亜鉛合金をtJlfIに用いることにより、
低公害で実用性能のすくれた亜鉛アルカリ電池を実現し
たものである。
Is、+8.19.22.23.26゜27.30.3
1.34)は従来例と大差ないか、却って逆効果となっ
ている。以上のように本発明は適切な添加元素の組合せ
と含有量の亜鉛合金をtJlfIに用いることにより、
低公害で実用性能のすくれた亜鉛アルカリ電池を実現し
たものである。
/=J=、実施例においては水化亜鉛負極を用いた電池
について説明したが、開放式の空気亜鉛電池や水素吸収
機構を備えた密閉形亜鉛アルカリ電池なとにおいでは水
素ガスの発生許容量は比較的大きいので、このような電
池に本発明を適用する場合は、さらに低重化率、場合に
よっては無水1ヒのまま実施することもできる。
について説明したが、開放式の空気亜鉛電池や水素吸収
機構を備えた密閉形亜鉛アルカリ電池なとにおいでは水
素ガスの発生許容量は比較的大きいので、このような電
池に本発明を適用する場合は、さらに低重化率、場合に
よっては無水1ヒのまま実施することもできる。
発明の効果
以上のように本発明は、負極亜鉛の水化率を低減し、低
公害の亜j;)アルカリ電池をillるに極めて会り東
的である。
公害の亜j;)アルカリ電池をillるに極めて会り東
的である。
1.1′4面の1ijltな説明
図は本発明の実施例に用いたボタン形酸化銀電池の一品
を断面にした側面図である。
を断面にした側面図である。
2 ・・・亜鉛負極、4 ・・・セパレータ、5 ・
酸化銀正極。
酸化銀正極。
Claims (1)
- アルミニウムを0.005〜0.2重量%、鉛を0.0
1〜0.5重量%、銀、ガリウム、タリウム、カドミウ
ムからなる群のうち一種以上の元素を合計で0.01〜
0.5重量%含有した亜鉛合金を負極活物質に用いた亜
鉛アルカリ電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59200034A JPS6178059A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 亜鉛アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59200034A JPS6178059A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 亜鉛アルカリ電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6178059A true JPS6178059A (ja) | 1986-04-21 |
Family
ID=16417717
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59200034A Pending JPS6178059A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 亜鉛アルカリ電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6178059A (ja) |
-
1984
- 1984-09-25 JP JP59200034A patent/JPS6178059A/ja active Pending
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