JP2000223113A - 亜鉛アルカリ電池 - Google Patents
亜鉛アルカリ電池Info
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Classifications
-
- Y02E60/12—
Landscapes
- Primary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ゲル状亜鉛負極に無汞化亜鉛合金粉末を用いた
低公害の亜鉛アルカリ電池において、ゲル状亜鉛負極の
電池内への充填を容易にするとともに、耐衝撃性および
放電性能を高める。 【解決手段】ゲル状亜鉛負極４に無汞化亜鉛合金粉末を
用いて低公害化した亜鉛アルカリ電池であって、２５℃
における粘度が１００，０００〜３００，０００ｃｐｓ
のゲル状亜鉛負極中に鎖状ポリアクリル酸または鎖状ポ
リアクリル酸ナトリウムをアルカリ電解液に対して０．
０５％〜０．５％添加したことによって、ゲル状亜鉛負
極の充填性および電池の耐衝撃性を高め、かつ放電性能
を高く保持することができる。
低公害の亜鉛アルカリ電池において、ゲル状亜鉛負極の
電池内への充填を容易にするとともに、耐衝撃性および
放電性能を高める。 【解決手段】ゲル状亜鉛負極４に無汞化亜鉛合金粉末を
用いて低公害化した亜鉛アルカリ電池であって、２５℃
における粘度が１００，０００〜３００，０００ｃｐｓ
のゲル状亜鉛負極中に鎖状ポリアクリル酸または鎖状ポ
リアクリル酸ナトリウムをアルカリ電解液に対して０．
０５％〜０．５％添加したことによって、ゲル状亜鉛負
極の充填性および電池の耐衝撃性を高め、かつ放電性能
を高く保持することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は亜鉛アルカリ電池に
関し、詳しくは無汞化亜鉛合金粉末を用いたゲル状亜鉛
負極を備えた亜鉛アルカリ電池に関するものである。
関し、詳しくは無汞化亜鉛合金粉末を用いたゲル状亜鉛
負極を備えた亜鉛アルカリ電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、亜鉛アルカリ電池の負極活物質と
しては、亜鉛の腐食によるガス発生の抑制および電気特
性の向上を目的として、汞化亜鉛合金粉末が用いられて
いたが、近年、使用済み電池による環境汚染が問題視さ
れるようになってきたことから低公害化が社会的な要望
となり、亜鉛合金粉末を無汞化（無水銀）にするための
亜鉛合金組成や、防食剤（インヒビター）等の研究が進
められ、ついに実用上ガス発生に問題のない無水銀アル
カリ電池用ゲル状亜鉛負極が開発されるに至った。
しては、亜鉛の腐食によるガス発生の抑制および電気特
性の向上を目的として、汞化亜鉛合金粉末が用いられて
いたが、近年、使用済み電池による環境汚染が問題視さ
れるようになってきたことから低公害化が社会的な要望
となり、亜鉛合金粉末を無汞化（無水銀）にするための
亜鉛合金組成や、防食剤（インヒビター）等の研究が進
められ、ついに実用上ガス発生に問題のない無水銀アル
カリ電池用ゲル状亜鉛負極が開発されるに至った。
【０００３】ところで、単に無汞化亜鉛合金粉末を用い
た電池は、汞化亜鉛合金粉末を用いた電池より耐衝撃性
が弱いことが分かり、その改善のためにゲル化剤の形
状，粒度の見直しや増量により、ゲル状亜鉛負極の粘度
を上げて耐衝撃性を向上させる方策が採られてきた。
た電池は、汞化亜鉛合金粉末を用いた電池より耐衝撃性
が弱いことが分かり、その改善のためにゲル化剤の形
状，粒度の見直しや増量により、ゲル状亜鉛負極の粘度
を上げて耐衝撃性を向上させる方策が採られてきた。
【０００４】ところが、電池の耐衝撃性を改善するため
にゲル状亜鉛負極の粘度を上げると、ゲル状亜鉛負極を
充填する際に充填装置の器壁との摩擦が大きくなり、滑
らかにゲル状亜鉛負極が流れないので、安定した充填作
業が困難になる。そのため、フッ素系界面活性剤をゲル
状亜鉛負極に添加して充填作業を容易にしている。
にゲル状亜鉛負極の粘度を上げると、ゲル状亜鉛負極を
充填する際に充填装置の器壁との摩擦が大きくなり、滑
らかにゲル状亜鉛負極が流れないので、安定した充填作
業が困難になる。そのため、フッ素系界面活性剤をゲル
状亜鉛負極に添加して充填作業を容易にしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ゲル充
填を容易にするためにフッ素系界面活性剤を添加する
と、これが電池の内部抵抗として作用してしまうため、
放電持続時間が短くなるという問題が生じた。
填を容易にするためにフッ素系界面活性剤を添加する
と、これが電池の内部抵抗として作用してしまうため、
放電持続時間が短くなるという問題が生じた。
【０００６】本発明は、上記状況に鑑みてなされたもの
で、その目的は、ゲル状亜鉛負極に無汞化亜鉛合金粉末
を用いた低公害の亜鉛アルカリ電池において、ゲル状亜
鉛負極の電池内への充填を容易にさせるとともに、耐衝
撃性を良好に保持して安全性を高め、かつ放電性能を高
めることにある。
で、その目的は、ゲル状亜鉛負極に無汞化亜鉛合金粉末
を用いた低公害の亜鉛アルカリ電池において、ゲル状亜
鉛負極の電池内への充填を容易にさせるとともに、耐衝
撃性を良好に保持して安全性を高め、かつ放電性能を高
めることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、ゲル
状亜鉛負極に無汞化亜鉛合金粉末を用いた亜鉛アルカリ
電池において、２５℃における粘度が１００，０００〜
３００，０００ｃｐｓのゲル状亜鉛負極中に鎖状ポリア
クリル酸または鎖状ポリアクリル酸ナトリウムをアルカ
リ電解液に対して０．０５％〜０．５％添加したことを
特徴とする。
状亜鉛負極に無汞化亜鉛合金粉末を用いた亜鉛アルカリ
電池において、２５℃における粘度が１００，０００〜
３００，０００ｃｐｓのゲル状亜鉛負極中に鎖状ポリア
クリル酸または鎖状ポリアクリル酸ナトリウムをアルカ
リ電解液に対して０．０５％〜０．５％添加したことを
特徴とする。
【０００８】本発明では上記のごときゲル状亜鉛負極と
したことにより、ゲル状亜鉛負極の電池内への充填性、
電池の耐衝撃性および放電性能のいずれにも優れた亜鉛
アルカリ電池を提供することができる。
したことにより、ゲル状亜鉛負極の電池内への充填性、
電池の耐衝撃性および放電性能のいずれにも優れた亜鉛
アルカリ電池を提供することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例および比較
例について詳細に説明する。まず、無汞化亜鉛合金粉末
とアルカリ電解液の配合を固定し、ゲル化剤としての架
橋型ポリアクリル酸ナトリウムの添加量を変えて、２５
℃におけるゲル状亜鉛負極の粘度が５０，０００±５，
０００、１００，０００±５，０００、２００，０００
±５，０００、３００，０００±５，０００、３５０，
０００±５，０００ｃｐｓ（Ｂ型粘度計により測定）の
５段階となるように調製した。
例について詳細に説明する。まず、無汞化亜鉛合金粉末
とアルカリ電解液の配合を固定し、ゲル化剤としての架
橋型ポリアクリル酸ナトリウムの添加量を変えて、２５
℃におけるゲル状亜鉛負極の粘度が５０，０００±５，
０００、１００，０００±５，０００、２００，０００
±５，０００、３００，０００±５，０００、３５０，
０００±５，０００ｃｐｓ（Ｂ型粘度計により測定）の
５段階となるように調製した。
【００１０】次に、これらの配合のゲル状亜鉛負極を基
本として、各々に直鎖型ポリアクリル酸をアルカリ電解
液に対して０．０、０．０１、０．０５、０．１、０．
３、０．５、０．７％の７通りに添加したゲル状亜鉛負
極を調製した。こうして得られた３５種類のゲル状亜鉛
負極を用いて、図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６形（単３
形）アルカリ電池を組み立てた。
本として、各々に直鎖型ポリアクリル酸をアルカリ電解
液に対して０．０、０．０１、０．０５、０．１、０．
３、０．５、０．７％の７通りに添加したゲル状亜鉛負
極を調製した。こうして得られた３５種類のゲル状亜鉛
負極を用いて、図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６形（単３
形）アルカリ電池を組み立てた。
【００１１】図１において、１は正極端子を兼ねる有底
円筒形の金属缶であり、この金属缶１内には円筒状に加
圧成形した３個の正極合剤２が分割充填されている。正
極合剤２は二酸化マンガン粉末とカーボン粉末を混合
し、これを成形型を用いて所定の圧力で中空円筒状に加
圧成形したものである。また、正極合剤２の中空部には
アセタール化ポリビニルアルコール繊維の不織布からな
る有底円筒状のセパレータ３が配置されている。このセ
パレータを介して、前記方法で製造したゲル状亜鉛負極
４が充填されている。ゲル状亜鉛負極４内には真鍮製の
負極集電棒５が、その上端部をゲル状負極４より突出す
るように装着されている。負極集電棒５の突出部外周面
および金属缶１の上部内周面には二重環状のポリアミド
樹脂からなる絶縁ガスケット６が配設されている。ま
た、絶縁ガスケット６の二重環状部の間にはリング状の
金属板７が配設され、且つ金属板７には負極端子を兼ね
る帽子形の金属封口板８が集電棒５の頭部に当接するよ
うに配設されている。そして、金属缶１の開口縁を内方
に屈曲させることによりガスケット６および金属封口板
８で金属缶１内を密封口している。以上のようにして組
み立てた各ＬＲ６形アルカリ電池について、作業性、耐
衝撃性および１Ω連続放電の持続時間を調査した結果を
表１〜３に示す。
円筒形の金属缶であり、この金属缶１内には円筒状に加
圧成形した３個の正極合剤２が分割充填されている。正
極合剤２は二酸化マンガン粉末とカーボン粉末を混合
し、これを成形型を用いて所定の圧力で中空円筒状に加
圧成形したものである。また、正極合剤２の中空部には
アセタール化ポリビニルアルコール繊維の不織布からな
る有底円筒状のセパレータ３が配置されている。このセ
パレータを介して、前記方法で製造したゲル状亜鉛負極
４が充填されている。ゲル状亜鉛負極４内には真鍮製の
負極集電棒５が、その上端部をゲル状負極４より突出す
るように装着されている。負極集電棒５の突出部外周面
および金属缶１の上部内周面には二重環状のポリアミド
樹脂からなる絶縁ガスケット６が配設されている。ま
た、絶縁ガスケット６の二重環状部の間にはリング状の
金属板７が配設され、且つ金属板７には負極端子を兼ね
る帽子形の金属封口板８が集電棒５の頭部に当接するよ
うに配設されている。そして、金属缶１の開口縁を内方
に屈曲させることによりガスケット６および金属封口板
８で金属缶１内を密封口している。以上のようにして組
み立てた各ＬＲ６形アルカリ電池について、作業性、耐
衝撃性および１Ω連続放電の持続時間を調査した結果を
表１〜３に示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】表１はゲル状亜鉛負極を充填した際の作業
性（器壁での流れ性）の状態を定性的に示したものであ
る。◎は非常に良好、○は良好、△は可、×は不可を示
す。この表１から、ゲル状亜鉛負極の粘度５０，０００
ｃｐｓでは作業性に関して直鎖型ポリアクリル酸の添加
を必要としないことがわかる。一方、ゲル状亜鉛負極の
粘度３５０，０００ｃｐｓでは、直鎖型ポリアクリル酸
を０．５％添加しても十分な効果は現れないことがわか
る。また、直鎖型ポリアクリル酸０．０１％添加では、
いずれの粘度でも無添加とほとんど変わらず、ポリアク
リル酸０．０５％で効果が現れ始めることが観察され
た。
性（器壁での流れ性）の状態を定性的に示したものであ
る。◎は非常に良好、○は良好、△は可、×は不可を示
す。この表１から、ゲル状亜鉛負極の粘度５０，０００
ｃｐｓでは作業性に関して直鎖型ポリアクリル酸の添加
を必要としないことがわかる。一方、ゲル状亜鉛負極の
粘度３５０，０００ｃｐｓでは、直鎖型ポリアクリル酸
を０．５％添加しても十分な効果は現れないことがわか
る。また、直鎖型ポリアクリル酸０．０１％添加では、
いずれの粘度でも無添加とほとんど変わらず、ポリアク
リル酸０．０５％で効果が現れ始めることが観察され
た。
【００１４】直鎖型ポリアクリル酸の添加により作業性
が向上するのは、直鎖型ポリアクリル酸が溶解して無汞
化亜鉛合金粉末やゲル化剤表面に分布し、潤滑剤として
の役割を果たすためと考えられる。
が向上するのは、直鎖型ポリアクリル酸が溶解して無汞
化亜鉛合金粉末やゲル化剤表面に分布し、潤滑剤として
の役割を果たすためと考えられる。
【００１５】
【表２】
【００１６】表２は、各電池の耐衝撃性の調査結果を示
している。◎は変化量１００ｍＶ以下、○は１００〜２
００ｍＶ、△は２００〜５００ｍＶ、×は５００ｍＶ以
上を示す。調査方法は、放電負荷２Ωで放電している電
池を高さ２ｍから自由落下させて、その時の作動電圧の
変化量をオシロスコープで測定した（ｎ＝３の平均
値）。
している。◎は変化量１００ｍＶ以下、○は１００〜２
００ｍＶ、△は２００〜５００ｍＶ、×は５００ｍＶ以
上を示す。調査方法は、放電負荷２Ωで放電している電
池を高さ２ｍから自由落下させて、その時の作動電圧の
変化量をオシロスコープで測定した（ｎ＝３の平均
値）。
【００１７】この表２から、ゲル状亜鉛負極の粘度５
０，０００ｃｐｓでは耐衝撃性は全く不可であり、ゲル
状亜鉛負極の粘度１００，０００ｃｐｓ以上であれば耐
衝撃性はほぼ良好であるが、直鎖型ポリアクリル酸の添
加量が多いほど耐衝撃性は悪くなる傾向があることが観
察された。これは、直鎖型ポリアクリル酸の流動性のよ
さが耐衝撃性には逆効果となるためと考えられ、直鎖型
ポリアクリル酸０．７％以上の添加はよくないことがわ
かる。
０，０００ｃｐｓでは耐衝撃性は全く不可であり、ゲル
状亜鉛負極の粘度１００，０００ｃｐｓ以上であれば耐
衝撃性はほぼ良好であるが、直鎖型ポリアクリル酸の添
加量が多いほど耐衝撃性は悪くなる傾向があることが観
察された。これは、直鎖型ポリアクリル酸の流動性のよ
さが耐衝撃性には逆効果となるためと考えられ、直鎖型
ポリアクリル酸０．７％以上の添加はよくないことがわ
かる。
【００１８】
【表３】
【００１９】表３は、各電池を１Ω連続放電した放電持
続時間（終止電圧：０．９Ｖ，ｎ＝６の平均値，単位：
分）を示している。この表３から直鎖型ポリアクリル酸
の添加量による放電持続時間に対する影響はほとんどな
いことが分かる。また、ゲル状亜鉛負極の粘度が高くな
ると放電特性が劣化する傾向があることも観察された。
これは、ゲル化剤の添加量が多いために電極反応に必要
な電解液がゲル化剤から放出されにくくなったためと考
えられる。
続時間（終止電圧：０．９Ｖ，ｎ＝６の平均値，単位：
分）を示している。この表３から直鎖型ポリアクリル酸
の添加量による放電持続時間に対する影響はほとんどな
いことが分かる。また、ゲル状亜鉛負極の粘度が高くな
ると放電特性が劣化する傾向があることも観察された。
これは、ゲル化剤の添加量が多いために電極反応に必要
な電解液がゲル化剤から放出されにくくなったためと考
えられる。
【００２０】以上総合的に判断すると、２５℃における
ゲル状亜鉛負極の粘度が１００，０００〜３００，００
０ｃｐｓであるゲル状亜鉛負極中に、直鎖型ポリアクリ
ル酸をアルカリ電解液に対して０．０５〜０．５％添加
することにより、ゲル状亜鉛負極の充填を容易にさせる
とともに、安全で高性能な亜鉛アルカリ電池とすること
ができる。なお、上記実施例では直鎖型ポリアクリル酸
について説明したが、直鎖型ポリアクリル酸ナトリウム
についても全く同様の効果が示された。
ゲル状亜鉛負極の粘度が１００，０００〜３００，００
０ｃｐｓであるゲル状亜鉛負極中に、直鎖型ポリアクリ
ル酸をアルカリ電解液に対して０．０５〜０．５％添加
することにより、ゲル状亜鉛負極の充填を容易にさせる
とともに、安全で高性能な亜鉛アルカリ電池とすること
ができる。なお、上記実施例では直鎖型ポリアクリル酸
について説明したが、直鎖型ポリアクリル酸ナトリウム
についても全く同様の効果が示された。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
無汞化亜鉛合金粉末使用による電池の低公害化を達成す
るとともに、作業性がよくしかも耐衝撃性に優れ、かつ
放電性能の高い亜鉛アルカリ電池を提供することができ
る。
無汞化亜鉛合金粉末使用による電池の低公害化を達成す
るとともに、作業性がよくしかも耐衝撃性に優れ、かつ
放電性能の高い亜鉛アルカリ電池を提供することができ
る。
【図１】本発明の一実施例であるアルカリ電池の断面
図。
図。
１…金属缶、２…正極合剤、３…セパレータ、４…ゲル
状亜鉛負極、５…負極集電棒、６…絶縁ガスケット、７
…リング状の金属板、８…金属封口板。
状亜鉛負極、５…負極集電棒、６…絶縁ガスケット、７
…リング状の金属板、８…金属封口板。
Claims (2)
- 【請求項１】 ゲル状亜鉛負極に無汞化亜鉛合金粉末を
用いた亜鉛アルカリ電池において、２５℃における粘度
が１００，０００〜３００，０００ｃｐｓのゲル状亜鉛
負極中に鎖状ポリアクリル酸または鎖状ポリアクリル酸
ナトリウムをアルカリ電解液に対して０．０５％〜０．
５％添加したことを特徴とする亜鉛アルカリ電池。 - 【請求項２】 ２５℃における粘度が１００，０００〜
３００，０００ｃｐｓのゲル状亜鉛負極は、ゲル化剤と
して架橋型ポリアクリル酸または架橋型ポリアクリル酸
ナトリウムを用いたものである請求項１記載の亜鉛アル
カリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02451499A JP4517314B2 (ja) | 1999-02-02 | 1999-02-02 | 亜鉛アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02451499A JP4517314B2 (ja) | 1999-02-02 | 1999-02-02 | 亜鉛アルカリ電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000223113A true JP2000223113A (ja) | 2000-08-11 |
| JP4517314B2 JP4517314B2 (ja) | 2010-08-04 |
Family
ID=12140291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02451499A Expired - Fee Related JP4517314B2 (ja) | 1999-02-02 | 1999-02-02 | 亜鉛アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4517314B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004259454A (ja) * | 2003-02-24 | 2004-09-16 | Toshiba Battery Co Ltd | 筒形アルカリ電池 |
Citations (5)
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