JPH02267863A - 亜鉛アルカリ電池 - Google Patents
亜鉛アルカリ電池Info
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- JPH02267863A JPH02267863A JP1088829A JP8882989A JPH02267863A JP H02267863 A JPH02267863 A JP H02267863A JP 1088829 A JP1088829 A JP 1088829A JP 8882989 A JP8882989 A JP 8882989A JP H02267863 A JPH02267863 A JP H02267863A
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Classifications
-
- 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
- H01M4/621—Binders
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- 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)
- Primary Cells (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】
竜業上の利用分野
本発明ld環境問題に対応し、無水銀、あるいは極低水
銀化された亜鉛アルカリ電池の負極部の構成に関する。
銀化された亜鉛アルカリ電池の負極部の構成に関する。
従来の技術
環境間萌において、亜鉛アルカリ電池が含有する水銀量
の低減が望まれ、究極として無水銀量化が求められてい
る。水銀は亜鉛アルカリ電池の負極部の亜鉛粉末に合金
として添加され種々の作用を行っている。まず水銀は亜
鉛粉木表面での水の分解による水素ガス発生を抑制する
ことで電池の耐漏液性を高める。また、亜鉛アルカリ電
池の負極は電解質高分子、いわゆるゲル化剤によってゲ
ル化された電解液中に亜鉛粉末が分散された構造、いわ
ゆるゲル負極となっているが、水銀は亜鉛粉同士の接触
性をよくすることで負極の放電特性を改善する働きを行
っている。
の低減が望まれ、究極として無水銀量化が求められてい
る。水銀は亜鉛アルカリ電池の負極部の亜鉛粉末に合金
として添加され種々の作用を行っている。まず水銀は亜
鉛粉木表面での水の分解による水素ガス発生を抑制する
ことで電池の耐漏液性を高める。また、亜鉛アルカリ電
池の負極は電解質高分子、いわゆるゲル化剤によってゲ
ル化された電解液中に亜鉛粉末が分散された構造、いわ
ゆるゲル負極となっているが、水銀は亜鉛粉同士の接触
性をよくすることで負極の放電特性を改善する働きを行
っている。
無水銀化は、上記のような水銀の役割を也の材料で補な
うアプローチでなされるわけである。まず水素ガス発生
の抑制は、耐食性亜鉛合金の開発、および防食剤の開発
で行われ、亜鉛粉同士の接触性は電子伝導材の添加、゛
ゲル負極中のZn量の増加およびゲル化剤の改良が行わ
れる。ここでゲル化剤の改良に着目する。ゲル化剤を使
用したゲル負極は電池の性能において1反応表面積を多
く取れるため都合がよく、また、電池の製造においても
負極を液状で取り扱うことができ生産性が高い。
うアプローチでなされるわけである。まず水素ガス発生
の抑制は、耐食性亜鉛合金の開発、および防食剤の開発
で行われ、亜鉛粉同士の接触性は電子伝導材の添加、゛
ゲル負極中のZn量の増加およびゲル化剤の改良が行わ
れる。ここでゲル化剤の改良に着目する。ゲル化剤を使
用したゲル負極は電池の性能において1反応表面積を多
く取れるため都合がよく、また、電池の製造においても
負極を液状で取り扱うことができ生産性が高い。
発明が解決しようとする課題
従来、ゲル化剤としてカルボキシメチルセルロースのN
a塩(以下、CMGと記す)や直鎖型のポリアクリル酸
のNa塩、グアーガムなどが用いられている。これらを
用いて無水銀の亜鉛アルカリ電池を構成すると放電特性
が非常に悪くなる。たとえば1Ω連続放電における放電
電圧のふらつき現象が起ったり、電池を床に落した後、
短絡電流を測定する、いわゆる落下試験において短絡電
流がとれなくなるような異常を来たす。
a塩(以下、CMGと記す)や直鎖型のポリアクリル酸
のNa塩、グアーガムなどが用いられている。これらを
用いて無水銀の亜鉛アルカリ電池を構成すると放電特性
が非常に悪くなる。たとえば1Ω連続放電における放電
電圧のふらつき現象が起ったり、電池を床に落した後、
短絡電流を測定する、いわゆる落下試験において短絡電
流がとれなくなるような異常を来たす。
本発明は、亜鉛アルカリ電池の負極での水銀の低減に伴
ない、落下試験において短絡電流が低下する現象を解消
しようとするものである。
ない、落下試験において短絡電流が低下する現象を解消
しようとするものである。
課題を解決するための手段
本発明’−tゲル化剤として塊状重合により合成した高
重合度架橋型ポリアクリル酸のアルカリ金属塩粉末で、
その60重量%以上が扮木径(J1ffll11以上で
あるように粒度を調整されたものを用いて亜鉛アルカリ
金属を構成することを特徴としている。
重合度架橋型ポリアクリル酸のアルカリ金属塩粉末で、
その60重量%以上が扮木径(J1ffll11以上で
あるように粒度を調整されたものを用いて亜鉛アルカリ
金属を構成することを特徴としている。
作用
低水銀に伴なう落下試食における不良の発生は次のよう
に考えられる。
に考えられる。
水銀の低減化によりゲル負極中の亜鉛同士の接触性が低
下し、それが原因で電池の内部抵抗を高め、本質的に短
絡電流を低下させる。また、従来の直鎖型ポリアクリル
酸のアルカリ金属塩のような電解質高分子が電解液中へ
溶けだして造粘効果を示すゲル化剤を用いた場合、落下
衝撃時にゲル負極中の亜鉛粒子がそれぞれランダムに移
動し、電子伝導のネットワークが破壊されたまま回復が
起こりにくくなっているため、落下試験において短絡電
流値が異常に低下してしまう。
下し、それが原因で電池の内部抵抗を高め、本質的に短
絡電流を低下させる。また、従来の直鎖型ポリアクリル
酸のアルカリ金属塩のような電解質高分子が電解液中へ
溶けだして造粘効果を示すゲル化剤を用いた場合、落下
衝撃時にゲル負極中の亜鉛粒子がそれぞれランダムに移
動し、電子伝導のネットワークが破壊されたまま回復が
起こりにくくなっているため、落下試験において短絡電
流値が異常に低下してしまう。
高重合度架橋型ポリアクリル酸のアルカリ金属塩は、直
鎖型のそれと異なり、乾燥時の粉末の形状を保ちつつ電
解液をを込んで造粘作用を起すため架橋型の電解質高分
子の特徴であるゴム弾性をゲル負甑の状態でも保持し衝
撃により移動する亜鉛粒子を元の位置へもどす作用が期
待される。しかし、通常用いられる0、1ml11以下
の粒子径よりなる高重合度架橋型ポリアクリル酸のNa
塩の粉末を用いても、実際、耐落下#撃性は向上しない
。これは高重合度架橋型の電解質高分子のゴム弾性をゲ
ル負極中で発揮させるには粒子径が小さすぎる。
鎖型のそれと異なり、乾燥時の粉末の形状を保ちつつ電
解液をを込んで造粘作用を起すため架橋型の電解質高分
子の特徴であるゴム弾性をゲル負甑の状態でも保持し衝
撃により移動する亜鉛粒子を元の位置へもどす作用が期
待される。しかし、通常用いられる0、1ml11以下
の粒子径よりなる高重合度架橋型ポリアクリル酸のNa
塩の粉末を用いても、実際、耐落下#撃性は向上しない
。これは高重合度架橋型の電解質高分子のゴム弾性をゲ
ル負極中で発揮させるには粒子径が小さすぎる。
つまり負極に用いられる亜鉛粒子の径は0.05〜0.
5ff1mの範囲にあり、亜鉛粒子より小さいゲル化剤
粒子が多い場合、ゲル化剤自身の位置の自由度が高くゴ
ム弾性を発揮する以前に#撃時、重い亜鉛の移動をゆる
してしまうためと思われる。そこでゲル負極中において
高重合度架橋型の電解質高分子の性質を発揮させるには
、それらの粒子径が電解液を吸収して膨潤した時点で、
亜鉛粒子の径と同等かそれ以上の径を有する必要がある
。
5ff1mの範囲にあり、亜鉛粒子より小さいゲル化剤
粒子が多い場合、ゲル化剤自身の位置の自由度が高くゴ
ム弾性を発揮する以前に#撃時、重い亜鉛の移動をゆる
してしまうためと思われる。そこでゲル負極中において
高重合度架橋型の電解質高分子の性質を発揮させるには
、それらの粒子径が電解液を吸収して膨潤した時点で、
亜鉛粒子の径と同等かそれ以上の径を有する必要がある
。
また、ゲル負極中のゲル化剤濃度を低くすると、造粘効
果を受けない電解液が存在するようになり、この場合、
亜鉛粒子がその中を移動するため耐衝撃性は低下する。
果を受けない電解液が存在するようになり、この場合、
亜鉛粒子がその中を移動するため耐衝撃性は低下する。
これに対しては、電解液に溶解して造粘作用を起こすゲ
ル化剤の併用も効果的と思われる。
ル化剤の併用も効果的と思われる。
実施例
ゲル負極中の高重合度架橋型ポリアクリル酸のNa塩の
粒度、また電解液に対するその濃度を変化させ、さらに
補助的なゲル化剤の併用を行い1本発明の効果を実施例
を用いて説明する。
粒度、また電解液に対するその濃度を変化させ、さらに
補助的なゲル化剤の併用を行い1本発明の効果を実施例
を用いて説明する。
第4図は本発明による単玉型アルカリマンガン乾電池で
その構成は次のとおりである。正極ケース1内に二酸化
マンガンと黒鉛からなる正極合剤2を予め円筒状に成形
して設置し、その中央にカップ状セパレーター3を挿入
した後、本発明の特徴であるゲル化剤を用いたゲル負+
1ii4をセパレーターカップ内に注入する。その後ガ
スケット6を伴った負極集電子6をゲル負極4の中央部
に差し込み形成する。7は正極端子板、8は負極端子板
。
その構成は次のとおりである。正極ケース1内に二酸化
マンガンと黒鉛からなる正極合剤2を予め円筒状に成形
して設置し、その中央にカップ状セパレーター3を挿入
した後、本発明の特徴であるゲル化剤を用いたゲル負+
1ii4をセパレーターカップ内に注入する。その後ガ
スケット6を伴った負極集電子6をゲル負極4の中央部
に差し込み形成する。7は正極端子板、8は負極端子板
。
9は絶縁チューブ、1oは外装缶である。
また、落下衝撃試食は電池を1mの高さから木製の床に
対し落下後、短絡電流(1秒間、短絡通電し、短絡のO
j秒後の電流値)を測定を6回操り返し、当初の短絡電
流値の76%を保つかどうかで良、不良の判定を行った
。
対し落下後、短絡電流(1秒間、短絡通電し、短絡のO
j秒後の電流値)を測定を6回操り返し、当初の短絡電
流値の76%を保つかどうかで良、不良の判定を行った
。
表1は無水化の亜鉛合金粉(ここで用いた亜鉛合金はI
n 、 Pb 、ムlをs o o ppm づつ含有
している)のゲ/I/電解液に対する比を2.1に固定
し、本発明のゲル化剤において電解液に対する濃度と、
ゲル化剤の粒度(粒子径0.1fflll+以との粒子
がしめる重量比率で示す)を変化させて作ったアルカリ
マンガン電池に対し、落下衝撃試験を行った結果を示し
ている。表中○は試験で良好であったこと。
n 、 Pb 、ムlをs o o ppm づつ含有
している)のゲ/I/電解液に対する比を2.1に固定
し、本発明のゲル化剤において電解液に対する濃度と、
ゲル化剤の粒度(粒子径0.1fflll+以との粒子
がしめる重量比率で示す)を変化させて作ったアルカリ
マンガン電池に対し、落下衝撃試験を行った結果を示し
ている。表中○は試験で良好であったこと。
×は不良が発生したこと、また◇はゲル負極の粘度が高
く、電池の構改が困維であったことを示している。表2
は表1での条件に加え補助的にCMGを電解液に対し1
重量%併用した条件下で耐落下衝撃性を評価した結果を
示している。
く、電池の構改が困維であったことを示している。表2
は表1での条件に加え補助的にCMGを電解液に対し1
重量%併用した条件下で耐落下衝撃性を評価した結果を
示している。
(以下余白)
表19表2より無氷化でも、o、imm以上の粒子をも
った粒子が60重量%以上しめる高重合度僑型ポリアク
リル酸のアルカリ金属塩の粉末をル化剤として用いるこ
とにより耐落下衝撃性が善されることがわかる。また、
CMCを複合的使用することで高重合度架橋型ポリアク
リル酸アルカリ金属塩の使用可能粒度範囲は拡大すると
かわかる。
った粒子が60重量%以上しめる高重合度僑型ポリアク
リル酸のアルカリ金属塩の粉末をル化剤として用いるこ
とにより耐落下衝撃性が善されることがわかる。また、
CMCを複合的使用することで高重合度架橋型ポリアク
リル酸アルカリ金属塩の使用可能粒度範囲は拡大すると
かわかる。
前記の実施例では無氷化亜鉛を用いたが、0.2世%水
化し次亜鉛粉を用いた実験を同様に行な、同様な結果が
得られた。また直鎖型ボリアクル酸のアルカリ金属塩を
複合使用してもCMC同様であった。
化し次亜鉛粉を用いた実験を同様に行な、同様な結果が
得られた。また直鎖型ボリアクル酸のアルカリ金属塩を
複合使用してもCMC同様であった。
発明の効果
本発明により、耐落下衝撃性の優れfc4F@公害の鉛
アルカリ電池を供給することができる。
アルカリ電池を供給することができる。
第4図は本発明の実施例における電池の半断面である。
1・・・・・・正電ケース、2・・・・・・正極合剤、
3・・・・・−セパレータ−14・・・・・・ゲル負極
、6・・・・・ガスケット、6・・・・・・集電子、7
・・・・・・正極端子板、8・・・・・・負極端子板、
9・・・・・・ハロンチューブ、1o・・・・・・外装
缶。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか1名第4
図 1−一正不3合炉1 3−−−セへ′し一ダ 4−−−ゲ;L貞不ぺ
3・・・・・−セパレータ−14・・・・・・ゲル負極
、6・・・・・ガスケット、6・・・・・・集電子、7
・・・・・・正極端子板、8・・・・・・負極端子板、
9・・・・・・ハロンチューブ、1o・・・・・・外装
缶。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか1名第4
図 1−一正不3合炉1 3−−−セへ′し一ダ 4−−−ゲ;L貞不ぺ
Claims (2)
- (1)水銀含有量が0.2重量%以下の亜鉛粉末をアル
カリ電解液に分散させたゲル負極のゲル化剤粉末として
、総量の60重量%以上が粒子径0.1mm以上である
塊状重合により合成した高重合度架橋型ポリアクリル酸
のアルカリ金属塩粉末を用いることを特徴とする亜鉛ア
ルカリ電池。 - (2)ゲル化剤として直鎖型ポリアクリル酸のアルカリ
金属塩およびカルボキシメチルセルロースのアルカリ金
属塩を併用した特許請求の範囲第4項記載の亜鉛アルカ
リ電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1088829A JP2775829B2 (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 亜鉛アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1088829A JP2775829B2 (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 亜鉛アルカリ電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02267863A true JPH02267863A (ja) | 1990-11-01 |
JP2775829B2 JP2775829B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=13953833
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1088829A Expired - Lifetime JP2775829B2 (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 亜鉛アルカリ電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2775829B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000223113A (ja) * | 1999-02-02 | 2000-08-11 | Toshiba Battery Co Ltd | 亜鉛アルカリ電池 |
US7579115B2 (en) | 2004-07-08 | 2009-08-25 | Sanyo Chemical Industries, Ltd. | Gelling agent for alkaline battery and alkaline battery |
US7838156B2 (en) | 2004-09-09 | 2010-11-23 | Sanyo Chemical Industries, Ltd. | Thickener for alkaline battery and alkaline battery |
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JPS58117637A (ja) * | 1981-12-29 | 1983-07-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ボタン型アルカリ電池 |
JPS58206048A (ja) * | 1982-05-26 | 1983-12-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ電池 |
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JPS63241862A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-07 | Arukari Kandenchi Gijutsu Kenkyu Kumiai | アルカリ・亜鉛電池およびその製造方法 |
-
1989
- 1989-04-07 JP JP1088829A patent/JP2775829B2/ja not_active Expired - Lifetime
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