JPH0443387B2 - - Google Patents
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- JPH0443387B2 JPH0443387B2 JP58198195A JP19819583A JPH0443387B2 JP H0443387 B2 JPH0443387 B2 JP H0443387B2 JP 58198195 A JP58198195 A JP 58198195A JP 19819583 A JP19819583 A JP 19819583A JP H0443387 B2 JPH0443387 B2 JP H0443387B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- mixture
- anode
- battery
- particle size
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/04—Cells with aqueous electrolyte
- H01M6/06—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
- H01M6/08—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid with cup-shaped electrodes
-
- 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
- H01M4/06—Electrodes for primary cells
- H01M4/08—Processes of manufacture
- H01M4/12—Processes of manufacture of consumable metal or alloy electrodes
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
この発明は円筒形アルカリ電池に関し、特に、
電池性能を低下させることなしにコストを低減さ
せる改良に関する。 周知のように、円筒形アルカリ電池では、円筒
形の電池ケース内に陽極合剤とセパレータおよび
陰極合剤が外側からこの順で同心状に装填されて
いる。 ここで陽極と陰極の容量（体積）比について
は、用いられる活物質の電気化学的性質によつて
基本的に決まるもので、電池ケースの容積が決ま
れば、電気化学的観点から陽極合剤と陰極合剤の
それぞれの理想容量が求まる。しかし、実際に電
池ケース内に組込まれた活物質は必ずしも理想的
に消費されるわけではない。活物質を効率良く消
費するには、陽極と陰極の対向面積（反応面積）
が極めて重要な要素となる。この対向面積が大き
い程反応効率は良くなる。 従来、二酸化マンガンを陽極活物質とし、ゲル
状亜鉛を陰極活物質とする円筒形のアルカリマン
ガン電池においては、陽・陰極容量比は電池の使
用目的（放電条件）に応じて Ｐ＝陽／陰＝1.2〜0.8 の範囲で適宜に選定されている。ここで陽・陰極
の容積を同時に変化させることは電池の設計変更
につながるため、一般には陰極容量を変化させる
ことで、上記容量比Ｐの調整を行なつている。 すなわち従来は、容量比Ｐの高い（陽極リツ
チ）電池の場合、陰極ゲルの充填量を減少させる
か、あるいはゲル容積を減らさずに、それに含ま
れる亜鉛の密度を低下させていた。しかし、陰極
ゲルの充填量を少くしたものでは、陽極活物質の
内周面の高さに対して陰極ゲルの外周面の高さが
低下することにより、前述の陰陽極の対向面積
（反応面積）が減少し、反応効率が悪くなるとい
う欠点があつた。また、上記の対向面積を低下さ
せないために亜鉛密度を低下させるものでは、そ
のために相当のコストを要するという問題の他、
ゲル粘度の調整が困難となり、ゲル充填量のバラ
ツキが生じるという欠点があつた。 この発明は上述したような技術的背景に鑑みて
なされたもので、その目的は、低コストかつ製作
容易な手段によつて陽極リツチでかつ高性能の円
筒形アルカリ電池を提供することにある。 上記の目的を達成するために、この発明の円筒
形アルカリ電池は、円筒形電池ケース内に陽極合
剤とセパレータと陰極合剤を外側からこの順で同
心状に装填するとともに陽極の容量の方を陰極の
容量よりも大きくしてなる陽極リツチな円筒形ア
ルカリ電池において、上記陰極合剤が粒径75〜
300μmの亜鉛粉末とゲル化剤を加えた混合物中
に、粒径500〜2000μmの合成樹脂粉末を増量剤と
して混入してなることを特徴とする。 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。 図はこの発明が適用される円筒形アルカリ電池
を示している。円筒形の陽極缶１（電池ケース）
内に、陽極合剤３と筒状のセパレータ４と陰極合
剤５が外側からこの順で同心状に装填されてい
る。また、陰極合剤５内には金属集電棒９が挿入
されている。陽極缶１の開口部は、電気絶縁性の
ガスケツト７を介して陰極端子板８によつて封止
されている。 陽極合剤３は、活物質としての二酸化マンガン
等の金属酸化物と導電物質である黒鉛やアセチレ
ンブラツク等を適量混合して合剤とし、円筒形状
に成形したものである。セパレータ４にはアルカ
リ電解液が含浸されている。陰極合剤５は汞化し
た亜鉛粉末とゲル化剤を混合してなる陰極ゲル中
に、亜鉛粉末より粒径の大きなポリスチレンビー
ズが増量剤として混入されている。 陰極合剤５について詳述する。亜鉛粉末の粒径
は一般に75〜300μm程度であり、これに対して粒
径が500〜2000μmと大きなポリスチレンビーズが
増量剤として混入されている。この増量剤の量
は、陰極合剤５の全体体積に対して好ましくは約
10％の比率で混入されている。 このポリスチレンビーズは極めて安価である
し、また電池反応には全く悪影響を及ぼさない。
そして、陰極合剤５の体積が同じで上記増量剤の
混入されていない従来の電池と、約10％が増量剤
である本発明の電池とでは、放電電気容量等の特
性は殆ど同じである。そのため、陽極リツチな電
池の場合に、陰極亜鉛粉末の充填量を減少させて
も増量剤を添加することによつて陰極合材３全体
の体積を増し、セパレータ４を介して陽極合剤５
との対向部を所望の面積に維持する。すなわち、
本発明の電池は、その特性を損なうこと無く陽陰
極の対向面積を所望の値に維持することができ
る。従つて、安価な増量剤に置換した分だけコス
トは低減されることになる。 次に、発明の上述した効果を従来の電池と比較
した試験結果に基づいて説明する。 次の表は従来の円筒形アルカリ電池において、
陰極合剤の量を変化させることで放電時間がどの
ように変化するかを示している。ここでは最大の
放電時間が得られた陰極合剤の量を100とし、（前
述したように、このときの陰極合剤の量は電気化
学的に求まる比率よりも多い）、これに対して陰
極合剤の量（体積）を95，90，85と変化させたと
きの放電時間を示している。表から明らかなよう
に陰極合剤の量を減らすと、これと陽極合剤との
反応面積が小さくなり、その結果反応効率が低下
して放電時間が短くなつている。
電池性能を低下させることなしにコストを低減さ
せる改良に関する。 周知のように、円筒形アルカリ電池では、円筒
形の電池ケース内に陽極合剤とセパレータおよび
陰極合剤が外側からこの順で同心状に装填されて
いる。 ここで陽極と陰極の容量（体積）比について
は、用いられる活物質の電気化学的性質によつて
基本的に決まるもので、電池ケースの容積が決ま
れば、電気化学的観点から陽極合剤と陰極合剤の
それぞれの理想容量が求まる。しかし、実際に電
池ケース内に組込まれた活物質は必ずしも理想的
に消費されるわけではない。活物質を効率良く消
費するには、陽極と陰極の対向面積（反応面積）
が極めて重要な要素となる。この対向面積が大き
い程反応効率は良くなる。 従来、二酸化マンガンを陽極活物質とし、ゲル
状亜鉛を陰極活物質とする円筒形のアルカリマン
ガン電池においては、陽・陰極容量比は電池の使
用目的（放電条件）に応じて Ｐ＝陽／陰＝1.2〜0.8 の範囲で適宜に選定されている。ここで陽・陰極
の容積を同時に変化させることは電池の設計変更
につながるため、一般には陰極容量を変化させる
ことで、上記容量比Ｐの調整を行なつている。 すなわち従来は、容量比Ｐの高い（陽極リツ
チ）電池の場合、陰極ゲルの充填量を減少させる
か、あるいはゲル容積を減らさずに、それに含ま
れる亜鉛の密度を低下させていた。しかし、陰極
ゲルの充填量を少くしたものでは、陽極活物質の
内周面の高さに対して陰極ゲルの外周面の高さが
低下することにより、前述の陰陽極の対向面積
（反応面積）が減少し、反応効率が悪くなるとい
う欠点があつた。また、上記の対向面積を低下さ
せないために亜鉛密度を低下させるものでは、そ
のために相当のコストを要するという問題の他、
ゲル粘度の調整が困難となり、ゲル充填量のバラ
ツキが生じるという欠点があつた。 この発明は上述したような技術的背景に鑑みて
なされたもので、その目的は、低コストかつ製作
容易な手段によつて陽極リツチでかつ高性能の円
筒形アルカリ電池を提供することにある。 上記の目的を達成するために、この発明の円筒
形アルカリ電池は、円筒形電池ケース内に陽極合
剤とセパレータと陰極合剤を外側からこの順で同
心状に装填するとともに陽極の容量の方を陰極の
容量よりも大きくしてなる陽極リツチな円筒形ア
ルカリ電池において、上記陰極合剤が粒径75〜
300μmの亜鉛粉末とゲル化剤を加えた混合物中
に、粒径500〜2000μmの合成樹脂粉末を増量剤と
して混入してなることを特徴とする。 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。 図はこの発明が適用される円筒形アルカリ電池
を示している。円筒形の陽極缶１（電池ケース）
内に、陽極合剤３と筒状のセパレータ４と陰極合
剤５が外側からこの順で同心状に装填されてい
る。また、陰極合剤５内には金属集電棒９が挿入
されている。陽極缶１の開口部は、電気絶縁性の
ガスケツト７を介して陰極端子板８によつて封止
されている。 陽極合剤３は、活物質としての二酸化マンガン
等の金属酸化物と導電物質である黒鉛やアセチレ
ンブラツク等を適量混合して合剤とし、円筒形状
に成形したものである。セパレータ４にはアルカ
リ電解液が含浸されている。陰極合剤５は汞化し
た亜鉛粉末とゲル化剤を混合してなる陰極ゲル中
に、亜鉛粉末より粒径の大きなポリスチレンビー
ズが増量剤として混入されている。 陰極合剤５について詳述する。亜鉛粉末の粒径
は一般に75〜300μm程度であり、これに対して粒
径が500〜2000μmと大きなポリスチレンビーズが
増量剤として混入されている。この増量剤の量
は、陰極合剤５の全体体積に対して好ましくは約
10％の比率で混入されている。 このポリスチレンビーズは極めて安価である
し、また電池反応には全く悪影響を及ぼさない。
そして、陰極合剤５の体積が同じで上記増量剤の
混入されていない従来の電池と、約10％が増量剤
である本発明の電池とでは、放電電気容量等の特
性は殆ど同じである。そのため、陽極リツチな電
池の場合に、陰極亜鉛粉末の充填量を減少させて
も増量剤を添加することによつて陰極合材３全体
の体積を増し、セパレータ４を介して陽極合剤５
との対向部を所望の面積に維持する。すなわち、
本発明の電池は、その特性を損なうこと無く陽陰
極の対向面積を所望の値に維持することができ
る。従つて、安価な増量剤に置換した分だけコス
トは低減されることになる。 次に、発明の上述した効果を従来の電池と比較
した試験結果に基づいて説明する。 次の表は従来の円筒形アルカリ電池において、
陰極合剤の量を変化させることで放電時間がどの
ように変化するかを示している。ここでは最大の
放電時間が得られた陰極合剤の量を100とし、（前
述したように、このときの陰極合剤の量は電気化
学的に求まる比率よりも多い）、これに対して陰
極合剤の量（体積）を95，90，85と変化させたと
きの放電時間を示している。表から明らかなよう
に陰極合剤の量を減らすと、これと陽極合剤との
反応面積が小さくなり、その結果反応効率が低下
して放電時間が短くなつている。
【表】
これに対し、次に示す表は本発明品の円筒形ア
ルカリ電池についてのものである。ここでは上記
増量剤を含んだ陰極合剤５の量（体積）を、先の
従来品の最良の特性が得られた場合の量100と同
じにし、その中に占めるポリスチレンビーズの量
（体積）を５％、10％、15％にした場合のそれぞ
の放電時間を示している。表から明らかなよう
に、増量剤を５％および10％加えた例では従来品
の最良の放電時間13時間と同じ特性が得られてお
り、15％加えたものでも殆ど同じ放電時間であ
る。このため、亜鉛粉末にゲル化剤を加えた混合
物の量を減らした分だけコストダウンに繋がるの
である。
ルカリ電池についてのものである。ここでは上記
増量剤を含んだ陰極合剤５の量（体積）を、先の
従来品の最良の特性が得られた場合の量100と同
じにし、その中に占めるポリスチレンビーズの量
（体積）を５％、10％、15％にした場合のそれぞ
の放電時間を示している。表から明らかなよう
に、増量剤を５％および10％加えた例では従来品
の最良の放電時間13時間と同じ特性が得られてお
り、15％加えたものでも殆ど同じ放電時間であ
る。このため、亜鉛粉末にゲル化剤を加えた混合
物の量を減らした分だけコストダウンに繋がるの
である。
【表】
上記の従来品と本発明品の比較は勿論同じ条件
の試験結果である。つまり、電池の形式はLR20
型であり、20℃の温度において2Ωの連続放電を
行なつたときの放電時間である（放電終止電圧は
0.9V）。 次に、本発明の円筒形電池における増量剤とし
てのポリスチレンビーズの粒径が電池性能にどの
ような影響を与えるかについて説明する。次に示
す表は、ポリスチレンビーズを陰極合剤５中に10
％混入した電池において、そのポリスチレンビー
ズの粒径を変化させた場合の放電時間を示してい
る。
の試験結果である。つまり、電池の形式はLR20
型であり、20℃の温度において2Ωの連続放電を
行なつたときの放電時間である（放電終止電圧は
0.9V）。 次に、本発明の円筒形電池における増量剤とし
てのポリスチレンビーズの粒径が電池性能にどの
ような影響を与えるかについて説明する。次に示
す表は、ポリスチレンビーズを陰極合剤５中に10
％混入した電池において、そのポリスチレンビー
ズの粒径を変化させた場合の放電時間を示してい
る。
【表】
この表から明らかなように、ポリスチレンビー
ズの粒径が小さくて亜鉛粉末の粒径に近い場合、
放電時間は短くなる。即ち、ポリスチレンビーズ
の粒径が亜鉛粉末の粒径と同程度に小さくなる
と、亜鉛粉末間の接触性がポリスチレンビーズに
よつて阻害されたり、ポリスチレンビーズがセパ
レータ層に密着しすぎて陽陰極の反応効率を損う
こととなり、この結果放電時間が短くなる。一
方、ポリスチレンビーズの粒径が2000μm以上の
大粒になると、前記粒径別の試験結果から分かる
ように増量剤は陰極合剤全体の約10％が適量であ
るため、このポリスチレンビーズが大粒になつた
ことに伴いその数は減少するため陰極合剤内での
亜鉛粉末の均一分散の困難性を生じ、且つその影
響から亜鉛粉末間の距離が安定せず均一の放電が
行われない問題が生じてしまう。 これらの試験等を鑑みて、ポリスチレンビーズ
の粒径が500〜2000μmの範囲にあれば、亜鉛粉末
の量を減らしても、陽極合剤と陰極合剤の対向面
積をほぼ同じに維持して、従来品の最良の放電時
間と殆ど同じにする事が出来、亜鉛粉末を安価な
ポリスチレンビーズと置換した分だけ電池の製造
コストを低減させることができる。 以上詳細に説明したように、この発明に係る円
筒形アルカリ電池によれば、電池性能を低下させ
ることなしに、陰極合剤に要するコストが低減さ
れる。
ズの粒径が小さくて亜鉛粉末の粒径に近い場合、
放電時間は短くなる。即ち、ポリスチレンビーズ
の粒径が亜鉛粉末の粒径と同程度に小さくなる
と、亜鉛粉末間の接触性がポリスチレンビーズに
よつて阻害されたり、ポリスチレンビーズがセパ
レータ層に密着しすぎて陽陰極の反応効率を損う
こととなり、この結果放電時間が短くなる。一
方、ポリスチレンビーズの粒径が2000μm以上の
大粒になると、前記粒径別の試験結果から分かる
ように増量剤は陰極合剤全体の約10％が適量であ
るため、このポリスチレンビーズが大粒になつた
ことに伴いその数は減少するため陰極合剤内での
亜鉛粉末の均一分散の困難性を生じ、且つその影
響から亜鉛粉末間の距離が安定せず均一の放電が
行われない問題が生じてしまう。 これらの試験等を鑑みて、ポリスチレンビーズ
の粒径が500〜2000μmの範囲にあれば、亜鉛粉末
の量を減らしても、陽極合剤と陰極合剤の対向面
積をほぼ同じに維持して、従来品の最良の放電時
間と殆ど同じにする事が出来、亜鉛粉末を安価な
ポリスチレンビーズと置換した分だけ電池の製造
コストを低減させることができる。 以上詳細に説明したように、この発明に係る円
筒形アルカリ電池によれば、電池性能を低下させ
ることなしに、陰極合剤に要するコストが低減さ
れる。
図はこの発明が適用される円筒形アルカリ電池
の断面図である。 １…陽極缶（電池ケース）、３…陽極合剤、４
…セパレータ、５…陰極合剤、７…ガスケツト、
８…陰極端子板、９…金属集電棒。
の断面図である。 １…陽極缶（電池ケース）、３…陽極合剤、４
…セパレータ、５…陰極合剤、７…ガスケツト、
８…陰極端子板、９…金属集電棒。
Claims (1)
- １ 円筒形電池ケース内に陽極合剤とセパレータ
と陰極合剤を外側からこの順で同心状に装填する
とともに陽極の容量の方を陰極の容量よりも大き
くしてなる陽極リツチな円筒形アルカリ電池にお
いて、上記陰極合剤が粒径75〜300μmの亜鉛粉末
とゲル化剤を加えた混合物中に、粒径500〜
2000μmの合成樹脂粉末を増量剤として混入して
なることを特徴とする円筒形アルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58198195A JPS6091562A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 円筒形アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58198195A JPS6091562A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 円筒形アルカリ電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6091562A JPS6091562A (ja) | 1985-05-22 |
| JPH0443387B2 true JPH0443387B2 (ja) | 1992-07-16 |
Family
ID=16387048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58198195A Granted JPS6091562A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 円筒形アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6091562A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BR9206939A (pt) * | 1991-12-16 | 1995-11-28 | Matsi Inc | Célula de metal-ar e processo para acomodar uma variação na dimensão de um elétrodo |
| US5458988A (en) * | 1993-08-10 | 1995-10-17 | Matsi, Inc. | Metal-air-cells having improved anode assemblies |
| JP5999968B2 (ja) * | 2012-05-02 | 2016-09-28 | セイコーインスツル株式会社 | 扁平形一次電池、扁平形一次電池用負極合剤及びその製造方法 |
| JP6130012B2 (ja) * | 2016-03-22 | 2017-05-17 | セイコーインスツル株式会社 | 扁平形一次電池、扁平形一次電池用負極合剤及びその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5751483U (ja) * | 1980-09-08 | 1982-03-24 |
-
1983
- 1983-10-25 JP JP58198195A patent/JPS6091562A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6091562A (ja) | 1985-05-22 |
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