JPH05129017A

JPH05129017A - アルカリ電池

Info

Publication number: JPH05129017A
Application number: JP31143291A
Authority: JP
Inventors: Akihide Izumi; 彰英泉; Mitsuo Murakoshi; 光男村越; Kiyohide Tsutsui; 清英筒井; Shusuke Tsuzuki; 秀典都築
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 1993-05-25

Abstract

(57)【要約】【目的】アルカリ電池の耐振性，耐衝撃性，重負荷お
よび低温放電性能の向上を図る。【構成】筒形アルカリ電池のゲル状負極４に長さ４ｍ
ｍ程度，太さ０．５〜１デニールの繊維材を添加した。
繊維材料としては、レーヨン，ビニロン，アクリル，ビ
ニヨン，ポリアミド，ポリプロピレン，ポリエチレン，
マーセル化パルプ，リンターパルプ等の耐アルカリ性を
有する繊維を用い、その特性が長期間に亘って劣化しな
いようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアルカリ電池に係わり、
特に耐振性，耐衝撃性に優れ、重負荷および低温放電性
能の劣化率を低減できるアルカリ電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来アルカリ電池の負極としては、亜鉛
粉末，アルカリ電解液およびゲル化剤を混合，混練して
得られるゲル状負極が用いられている。ゲル化剤は、亜
鉛粉末をゲル状に均一分散させて保持し、亜鉛粉末の接
触表面積を増大させ、反応効率を向上させることを目的
として添加される。

【０００３】このゲル化剤としては、粉末ゲル化剤と、
アルカリ電解液を保持することができる顆粒状ゲル化剤
とが使用されている。粉末ゲル化剤としては、カルボキ
シメチルセルロース（ＣＭＣ），ポリアクリル酸および
その塩類が、顆粒状ゲル化剤としては、特開平３−８９
４５８号公報に開示されているように、顆粒状架橋分枝
型ポリ（メタ）アクリル酸またはその塩類を単独もしく
は主成分としたゲル化剤が代表的である。

【０００４】しかしながら、これらの粉末あるいは顆粒
状ゲル化剤には、次のような問題点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、粉末ゲル化
剤を用いたゲル状負極にあっては、電池の落下等によっ
て強い衝撃が加えられると、ゲル状負極を構成するゲル
状電解液が流動し、ゲル中に均一に分散していた亜鉛粉
末が偏在するようになって、亜鉛粉末同士あるいは亜鉛
粉末と負極集電体との接触状態が悪化し、電池性能が低
下するという問題点があった。従来このような問題点に
対しては、亜鉛粉末の接触性を良好に保つために水銀を
添加して亜鉛をアマルガム化させることが一般的に行わ
れてきたが、近時の環境保護の観点からは電池の無水銀
化に対して強力な社会的要請があり、その場合、前記問
題点の他の手段による解消は不可避である。

【０００６】また、顆粒状ゲル化剤にあっては、顆粒内
にアルカリ電解液を保持して膨潤し、亜鉛粒子間を充填
して振動，衝撃に対する亜鉛粒子の移動を抑制して電池
性能の低下を防止するという効果は得られるものの、電
池の放電が進行しても顆粒内に捕捉されている電解液が
放出されにくく、重負荷および低温放電性能が充分に改
善できないという問題点があった。

【０００７】これらの問題点を解決するために、粉末ゲ
ル化剤と顆粒状ゲル化剤とを併用することも種々試行さ
れているが、この場合、どちらの問題に対しても実用上
充分な改善効果を得るには至っていない。

【０００８】本発明は前記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的は、耐振性，耐衝撃性に優れ、重負荷およ
び低温放電性能の劣化率を低減できるアルカリ電池を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、アルカリ電解液，ゲル化剤，亜鉛粉末から
なるゲル状負極を有するアルカリ電池において、前記ゲ
ル状負極に繊維材を添加したことを特徴とする。

【００１０】前記繊維材としては、レーヨン，ビニロ
ン，アクリル，ビニヨン，ポリアミド，ポリプロピレ
ン，ポリエチレン，マーセル化パルプ，リンターパルプ
等の耐アルカリ性を有する繊維を用いることが望まし
い。

【００１１】

【作用】前記の構成を有する本発明によれば、アルカリ
電解液，ゲル化剤，亜鉛粉末からなるゲル状負極を有す
るアルカリ電池において、前記ゲル状負極に繊維材を添
加したので、亜鉛粉末が三次元的に交錯する繊維材に包
囲，保持されて、振動や衝撃が加えられても繊維材自体
の緩衝作用と相俟って移動することがない。

【００１２】また、繊維材はアルカリ電解液を吸収して
膨潤し、亜鉛粉末同士あるいは亜鉛粉末と負極集電体と
の接触状態を密にするため、内部抵抗の上昇が抑制され
る。

【００１３】さらに、繊維材に捕捉されているアルカリ
電解液が放電の進行にともなって所要量ずつ徐々に放出
され、放電の安定化が図られる。

【００１４】前記繊維材として、レーヨン，ビニロン，
アクリル，ビニヨン，ポリアミド，ポリプロピレン，ポ
リエチレン，マーセル化パルプ，リンターパルプ等の耐
アルカリ性を有する繊維を用いると、繊維材は長期間に
亘ってその特性を維持し、前記の作用を安定してなすも
のである。

【００１５】

【実施例】以下本発明に係るアルカリ電池の好適実施例
につき添付図面を参照して説明する。図１は筒形アルカ
リ電池の側断面図である。円筒形の正極缶１内に二酸化
マンガンと黒鉛とからなる正極合剤２と筒状のセパレー
タ３とゲル状負極４とが外側からこの順で同心状に装填
されている。また、ゲル状負極４内には負極集電体６が
挿入されている。正極缶１の開口部は電気絶縁性のガス
ケット５を介して負極端子板７によって封止されてい
る。

【００１６】本実施例では、前記筒形アルカリ電池とし
てＬＲ６形を用い、従来品と同様のゲル状負極４を有す
る電池と、それに各種の繊維材を添加して形成したゲル
状負極４を有する電池とを試作して、性能比較試験を実
施した。以下に、試験に用いた電池のゲル状負極の性状
について示す。

【００１７】従来品１：４０重量％ＫＯＨ溶液にＺｎＯ
を飽和状態に溶解させ、粉末ゲル化剤（粉末ポリアクリ
ル酸）を加えて調製したゲル状アルカリ電解液４０重量
部に亜鉛粉末６０重量部を添加したゲル状負極を用い
た。

【００１８】従来品２：従来品１で用いた粉末ゲル化剤
を、粉末ポリアクリル酸５０重量部と顆粒状ポリアクリ
ル酸５０重量部とを混合したゲル化剤に置き換えたゲル
状負極を用いた。

【００１９】試作品Ａ：従来品１の亜鉛粉末の重量に対
してレーヨン繊維２重量％を添加したゲル状負極を用い
た。

【００２０】試作品Ｂ：従来品１の亜鉛粉末の重量に対
してマーセル化パルプ２重量％を添加したゲル状負極を
用いた。

【００２１】試作品Ｃ：従来品１の亜鉛粉末の重量に対
してビニロン繊維２重量％を添加したゲル状負極を用い
た。

【００２２】試作品Ｄ：従来品１の亜鉛粉末の重量に対
してアクリル繊維２重量％を添加したゲル状負極を用い
た。

【００２３】なお、前記試作品Ａ〜試作品Ｄに用いたそ
れぞれの繊維材は、長さ約４ｍｍ，太さ０．５〜１デニ
ールのものである。

【００２４】前記６種類のゲル状負極を有するＬＲ６形
アルカリ電池を用いて、（イ）振動試験，（ロ）重負荷
および低温放電性能試験を行った。

【００２５】（イ）振動試験：振幅を１．５ｍｍに設定
し、周波数を初期値１０Ｈｚから上昇率１Ｈｚ／分で５
５Ｈｚまで増加させた後、減少率１Ｈｚ／分で初期値１
０Ｈｚまで減少させて短絡電流を測定し、初度と比較し
た。

【００２６】（ロ）重負荷および低温放電性能試験：周
囲温度２０℃，負荷抵抗２Ωで連続放電させたときの終
止電圧（E.P.V.) ０．９Ｖに達するまでの時間を測定し
て初度と比較した。また、周囲温度−１０℃，負荷抵抗
１０Ωで連続放電させたときの終止電圧０．９Ｖに達す
るまでの時間を測定して初度と比較した。なお、この試
験は供試電池をそれぞれ６０℃で２０日間保存（ほぼ常
温で１年間保存した場合に相当する加速条件）した後に
実施した。

【００２７】表１に、それぞれの試験の結果をまとめて
示す。試験（イ）では初度での短絡電流に対する加振後
の短絡電流の百分比を、試験（ロ）では初度での終止電
圧までの到達時間に対する保存処置後の到達時間の百分
比を示している。

【００２８】

【００２９】（イ）振動試験結果繊維材を添加した試作品Ａ〜試作品Ｄのいずれもが、粉
末ゲル化剤のみを用いた従来品１よりも良好な結果を示
し、特にビニロン繊維を添加した試作品Ｃについては、
粉末ゲル化剤と顆粒状ゲル化剤とを併用した従来品２よ
りもよい結果が得られた。耐振動性，耐衝撃性に関して
は、緩衝作用が高い柔軟な繊維材を添加すると効果的で
ある。

【００３０】また、本試験に加えて、ＬＲ２０形アルカ
リ電池を１Ωの負荷抵抗に接続して放電試験を行い、高
さ１０ｃｍから鉄板上に５回落下させたときの負荷抵抗
両端の端子電圧を観測した。この試験は、（ａ）水銀無
添加，（ｂ）水銀２５０ｐｐｍ添加（現行と同様），
（ｃ）水銀無添加でビニロン繊維添加のそれぞれの場合
について比較した。この結果、水銀無添加の電池では、
落下衝突時に端子電圧が急激に降下し、回復後も落下前
の電圧値に対してオフセットが残るが、ビニロン繊維を
２．０重量％添加した電池では、落下衝突時の端子電圧
の変動は僅かでただちに落下前の電圧値にほぼ復旧し
た。これは、現行の水銀を２５０ｐｐｍ添加した電池と
ほぼ同等の性能である。

【００３１】（ロ）重負荷および低温放電性能試験２０℃，２Ω連続放電（重負荷）と−１０℃，１０Ω連
続放電（重負荷，低温）のいずれの条件についても、試
作品Ａ〜試作品Ｄのすべてが従来品１を上回る性能を示
し、従来品２と同等以上の性能が得られた。特にアクリ
ル繊維を添加した試作品Ｄにおいて改善効果が著しい。

【００３２】以上詳細に説明したように、筒形アルカリ
電池のゲル状負極に繊維材を添加することによって、無
水銀化しても現行と同等の耐振性，耐衝撃性が得られる
とともに、保存後の重負荷および低温放電性能の劣化に
関しても従来と同等以上の性能が得られることが確認さ
れた。

【００３３】なお、本実施例では筒形アルカリ電池につ
いての試験結果を示したが、本発明は電池の構造に関わ
らず、広くアルカリ電池一般に適用できることはいうま
でもない。

【００３４】

【発明の効果】以上実施例によって詳細に説明したよう
に、本発明に係るアルカリ電池によれば、次の優れた効
果を発揮する。

【００３５】（１）アルカリ電解液，ゲル化剤，亜鉛粉
末からなるゲル状負極を有するアルカリ電池において、
前記ゲル状負極に繊維材を添加したので、亜鉛粉末が三
次元的に交錯する繊維材に包囲，保持されて、振動や衝
撃が加えられても繊維材自体の緩衝作用と相俟って移動
することがなく、耐振性，耐衝撃性が向上する。

【００３６】（２）繊維材はアルカリ電解液を吸収して
膨潤し、亜鉛粉末同士あるいは亜鉛粉末と負極集電体と
の接触状態を密にするので、内部抵抗の上昇が抑制さ
れ、放電の安定化が図られて、重負荷時の放電性能が向
上する。

【００３７】（３）繊維材に捕捉されているアルカリ電
解液が放電の進行にともなって所要量ずつ徐々に放出さ
れ、放電の安定化が図られて、重負荷時および低温時の
放電性能が向上する。

【００３８】（４）繊維材として、レーヨン，ビニロ
ン，アクリル，ビニヨン，ポリアミド，ポリプロピレ
ン，ポリエチレン，マーセル化パルプ，リンターパルプ
等の耐アルカリ性を有する繊維を用いると、繊維材は長
期間に亘ってその特性を維持し、前記の効果が安定して
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】筒形アルカリ電池の構造を示す側断面図であ
る。

【符号の説明】

１正極缶２正極合剤３セパレータ４ゲル状負極５ガスケット６負極集電体７負極端子板

フロントページの続き (72)発明者都築秀典東京都港区新橋５丁目36番11号富士電気化学株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルカリ電解液，ゲル化剤，亜鉛粉末か
らなるゲル状負極を有するアルカリ電池において、前記ゲル状負極に繊維材を添加したことを特徴とするア
ルカリ電池。
【請求項２】前記繊維材は、レーヨン，ビニロン，ア
クリル，ビニヨン，ポリアミド，ポリプロピレン，ポリ
エチレン，マーセル化パルプ，リンターパルプ等の耐ア
ルカリ性を有する繊維であることを特徴とする請求項１
に記載のアルカリ電池。