JPH0711964B2 - 塩化亜鉛系乾電池 - Google Patents
塩化亜鉛系乾電池Info
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- JPH0711964B2 JPH0711964B2 JP61068769A JP6876986A JPH0711964B2 JP H0711964 B2 JPH0711964 B2 JP H0711964B2 JP 61068769 A JP61068769 A JP 61068769A JP 6876986 A JP6876986 A JP 6876986A JP H0711964 B2 JPH0711964 B2 JP H0711964B2
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- JP
- Japan
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- zinc chloride
- positive electrode
- discharge
- electrode mixture
- zinc
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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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明は、塩化亜鉛を主成分とする電解液を用いる円
筒形のマンガン乾電池（以下、塩化亜鉛系乾電池と称す
る）の改良に関する。
筒形のマンガン乾電池（以下、塩化亜鉛系乾電池と称す
る）の改良に関する。
《従来の技術》 一般的な塩化亜鉛系乾電池は、負極亜鉛缶の内面にセパ
レータを配し、その内部に二酸化マンガンを活物質とす
る正極合剤を充填し、この正極合剤層の中心に正極集電
棒を挿入した内部構造になっている。そして上記セパレ
ータと上記正極合剤に塩化亜鉛を主成分とする電解液が
含まれている。
レータを配し、その内部に二酸化マンガンを活物質とす
る正極合剤を充填し、この正極合剤層の中心に正極集電
棒を挿入した内部構造になっている。そして上記セパレ
ータと上記正極合剤に塩化亜鉛を主成分とする電解液が
含まれている。
ここで正極合剤層の組成は均一であり、約20％程度の導
電性炭素質が均一に含まれているとともに、約25％程度
の塩化亜鉛濃度の電解液が均一に含まれている。
電性炭素質が均一に含まれているとともに、約25％程度
の塩化亜鉛濃度の電解液が均一に含まれている。
《発明が解決しようとする問題点》 塩化亜鉛系乾電池は、塩化アンモニウム系の旧来のマン
ガン乾電池に比べると急速放電（高負荷放電）や低温で
の放電性能に優れているが、アルカリ電池などと比較し
た場合は、高負荷放電特性が劣り、この面でのより一層
の性能向上が望まれている。
ガン乾電池に比べると急速放電（高負荷放電）や低温で
の放電性能に優れているが、アルカリ電池などと比較し
た場合は、高負荷放電特性が劣り、この面でのより一層
の性能向上が望まれている。
従来の塩化亜鉛系乾電池の放電反応を詳しく研究した結
果、特に高負荷連続放電の際に、放電末期には正極合剤
層の塩化亜鉛濃度の著しい減少がみられ、二酸化マンガ
ンや水分の未反応分に比べて塩化亜鉛が不十分な状態と
なり、これによって端子電圧が著しく低下することが分
った。
果、特に高負荷連続放電の際に、放電末期には正極合剤
層の塩化亜鉛濃度の著しい減少がみられ、二酸化マンガ
ンや水分の未反応分に比べて塩化亜鉛が不十分な状態と
なり、これによって端子電圧が著しく低下することが分
った。
塩化亜鉛系乾電池の放電反応は水を消費する。特に放電
初期においては水の消費量が多い。このことから正極合
剤には水分を多量に含有させている。しかし放電末期に
おいては、電解質である塩化亜鉛の量が不足し、水分は
十分にあるという状態になっている。
初期においては水の消費量が多い。このことから正極合
剤には水分を多量に含有させている。しかし放電末期に
おいては、電解質である塩化亜鉛の量が不足し、水分は
十分にあるという状態になっている。
この発明は上述した研究結果に基づいてなされたもの
で、その目的は、塩化亜鉛系乾電池の放電性能、特に高
負荷連続放電での放電性能を従来より向上させることに
ある。
で、その目的は、塩化亜鉛系乾電池の放電性能、特に高
負荷連続放電での放電性能を従来より向上させることに
ある。
《問題点を解決するための手段》 そこでこの発明では、正極合剤の負極亜鉛缶に近い外周
側の領域に塩化亜鉛濃度の比較的小さい電解液を含ま
せ、正極合剤の正極集電棒に近い中心側の領域に塩化亜
鉛の比較的大きい電解液を含ませた。
側の領域に塩化亜鉛濃度の比較的小さい電解液を含ま
せ、正極合剤の正極集電棒に近い中心側の領域に塩化亜
鉛の比較的大きい電解液を含ませた。
《作用》 上記正極合剤の外周側の領域は、放電初期において使わ
れる十分な量の水分を供給する。上記正極合剤の中心側
の領域は、放電末期において不足しがちになる塩化亜鉛
を十分に供給する。
れる十分な量の水分を供給する。上記正極合剤の中心側
の領域は、放電末期において不足しがちになる塩化亜鉛
を十分に供給する。
《実施例》 図はこの発明による塩化亜鉛系乾電池の外装前の状態を
示している。10は有底円筒形の負極亜鉛缶、12は負極亜
鉛缶10の内周面および底面に密着配置されたセパレー
タ、14aと14bは二酸化マンガンを活物質とする正極合
剤、16は中心側の正極合剤14bに挿入された炭素棒から
なる正極集電棒、18は正極集電棒16を中心に突出させて
負極亜鉛缶10の上端開口部を塞ぐ封口ガスケットであ
る。
示している。10は有底円筒形の負極亜鉛缶、12は負極亜
鉛缶10の内周面および底面に密着配置されたセパレー
タ、14aと14bは二酸化マンガンを活物質とする正極合
剤、16は中心側の正極合剤14bに挿入された炭素棒から
なる正極集電棒、18は正極集電棒16を中心に突出させて
負極亜鉛缶10の上端開口部を塞ぐ封口ガスケットであ
る。
セパレータ12と正極合剤14a,14bには、主電解質として
の塩化亜鉛と少量の塩化アンモニウムとを水に溶解した
電解液が含浸されている。この電解液の塩化亜鉛濃度に
ついては以下に説明する。
の塩化亜鉛と少量の塩化アンモニウムとを水に溶解した
電解液が含浸されている。この電解液の塩化亜鉛濃度に
ついては以下に説明する。
正極合剤14a,14bは、二酸化マンガンと導電性炭素質
（アセチレンブラックや黒鉛粉末）と上述の電解液とを
混合して円筒形に加圧成形したものであるが、この実施
例においては、負極亜鉛缶10に近い外側部分14aの導電
性炭素質の含有率を高くするとともに電解液の塩化亜鉛
濃度を小さくし、正極集電棒16に近い内側部分14bの導
電性炭素質の含有率を低くするとともに電解液の塩化亜
鉛濃度を大きくしている。
（アセチレンブラックや黒鉛粉末）と上述の電解液とを
混合して円筒形に加圧成形したものであるが、この実施
例においては、負極亜鉛缶10に近い外側部分14aの導電
性炭素質の含有率を高くするとともに電解液の塩化亜鉛
濃度を小さくし、正極集電棒16に近い内側部分14bの導
電性炭素質の含有率を低くするとともに電解液の塩化亜
鉛濃度を大きくしている。
具体的には、外側の正極合剤層14aにおいては、二酸化
マンガン１に対して導電性炭素質を1/4とし、また電解
液の塩化亜鉛濃度を26.4％にしている。一方、内側の正
極合剤層14bにおいては、二酸化マンガン１に対して導
電性炭素質を1/9とし、また電解液の塩化亜鉛濃度を33.
3％としている。
マンガン１に対して導電性炭素質を1/4とし、また電解
液の塩化亜鉛濃度を26.4％にしている。一方、内側の正
極合剤層14bにおいては、二酸化マンガン１に対して導
電性炭素質を1/9とし、また電解液の塩化亜鉛濃度を33.
3％としている。
上述した本発明の実施例による単一型電池を本発明品Ａ
とする。これに対して同じ大きさの単一型電池で、正極
合剤層における導電性炭素質が二酸化マンガン１に対し
て1/6と均一で、また塩化亜鉛濃度が26.4％の電解液が
均一に含まれた乾電池を従来品Ｂ、同様に、塩化亜鉛の
濃度が30.0％の乾電池を従来品Ｃ、塩化亜鉛の濃度が3
3.3％の乾電池を従来品Ｄとする。
とする。これに対して同じ大きさの単一型電池で、正極
合剤層における導電性炭素質が二酸化マンガン１に対し
て1/6と均一で、また塩化亜鉛濃度が26.4％の電解液が
均一に含まれた乾電池を従来品Ｂ、同様に、塩化亜鉛の
濃度が30.0％の乾電池を従来品Ｃ、塩化亜鉛の濃度が3
3.3％の乾電池を従来品Ｄとする。
本発明品Ａと従来品Ｂ〜Ｄとについて、同じ条件で４Ω
連続放電の試験を行なった。その結果、放電時間につい
ては、従来品Ｂ〜Ｄにあってはそれぞれ1140分、1100分
及び1000分であったのに対し、本発明品Ａの放電時間で
は1320分となり、明らかな性能向上が認められた。
連続放電の試験を行なった。その結果、放電時間につい
ては、従来品Ｂ〜Ｄにあってはそれぞれ1140分、1100分
及び1000分であったのに対し、本発明品Ａの放電時間で
は1320分となり、明らかな性能向上が認められた。
上記従来品Ｂにあっては、負極亜鉛缶から遠い内側部分
で放電反応が起きる放電末期においては、塩化亜鉛濃度
が26.4％と本発明品Ａの内側の正極合剤層14bの塩化亜
鉛濃度33.3％に比べて著しく小さいため、内側部分にお
ける塩化亜鉛が不足し、放電反応が低下する。その結
果、端子電圧が低下し、放電時間が本発明品Ａと比べて
短くなる。
で放電反応が起きる放電末期においては、塩化亜鉛濃度
が26.4％と本発明品Ａの内側の正極合剤層14bの塩化亜
鉛濃度33.3％に比べて著しく小さいため、内側部分にお
ける塩化亜鉛が不足し、放電反応が低下する。その結
果、端子電圧が低下し、放電時間が本発明品Ａと比べて
短くなる。
上記従来品Ｃにあっては、水分消費が多く、かつ負極亜
鉛缶に近い外側部分で放電反応が起きる放電初期におい
ては、電解液の塩化亜鉛濃度が30.0％と本発明品Ａの外
側部分14aの塩化亜鉛濃度26.4％に比べて大きく、それ
だけ放電反応に必要な水分が不足し、放電反応が低下す
る。その結果、端子電圧が低下し、放電時間が本発明品
Ａと比べて短くなる。また、この放電反応によりMnOOH
などの反応生成物が生じるが、この反応生成物が二酸化
マンガン表面に蓄積して放電反応を阻害してしまうこと
のないようになるべく拡散させる必要がある。しかしな
がら、従来品Ｃのように、正極合剤中の水分が不足する
と、この反応生成物の拡散が促進されず、放電反応が阻
害されてしまう。その結果、端子電圧がさらに低下し、
放電時間が本発明品Ａと比べてさらに短くなる。また、
負極亜鉛缶から遠い内側部分で放電反応が起きる放電末
期においては、塩化亜鉛濃度が30.0％と本発明品Ａの内
側の正極合剤層14bの塩化亜鉛濃度33.3％に比べて小さ
いため、内側部分における塩化亜鉛が不足し、放電反応
が低下する。その結果、端子電圧が著しく低下し、放電
時間が本発明品Ａと比べてさらにまた短くなる。
鉛缶に近い外側部分で放電反応が起きる放電初期におい
ては、電解液の塩化亜鉛濃度が30.0％と本発明品Ａの外
側部分14aの塩化亜鉛濃度26.4％に比べて大きく、それ
だけ放電反応に必要な水分が不足し、放電反応が低下す
る。その結果、端子電圧が低下し、放電時間が本発明品
Ａと比べて短くなる。また、この放電反応によりMnOOH
などの反応生成物が生じるが、この反応生成物が二酸化
マンガン表面に蓄積して放電反応を阻害してしまうこと
のないようになるべく拡散させる必要がある。しかしな
がら、従来品Ｃのように、正極合剤中の水分が不足する
と、この反応生成物の拡散が促進されず、放電反応が阻
害されてしまう。その結果、端子電圧がさらに低下し、
放電時間が本発明品Ａと比べてさらに短くなる。また、
負極亜鉛缶から遠い内側部分で放電反応が起きる放電末
期においては、塩化亜鉛濃度が30.0％と本発明品Ａの内
側の正極合剤層14bの塩化亜鉛濃度33.3％に比べて小さ
いため、内側部分における塩化亜鉛が不足し、放電反応
が低下する。その結果、端子電圧が著しく低下し、放電
時間が本発明品Ａと比べてさらにまた短くなる。
上記従来品Ｄにあっては、水分消費が多く、かつ負極亜
鉛缶に近い外側部分で放電反応が起きる放電初期におい
ては、電解液の塩化亜鉛濃度が33.3％と本発明品Ａの外
側の正極合剤層14aの塩化亜鉛濃度26.4％に比べて著し
く大きく、それだけ放電反応に必要な水分が不足し、放
電反応が低下する。その結果、端子電圧が低下し、放電
時間が本発明品Ａと比べて短くなる。さらに、正極合剤
中の水分が不足すると、上述したMnOOHなどの反応生成
物の拡散が促進されず、放電反応が阻害されてしまう。
その結果、端子電圧がさらに低下し、放電時間が本発明
品Ａと比べてさらに短くなる。
鉛缶に近い外側部分で放電反応が起きる放電初期におい
ては、電解液の塩化亜鉛濃度が33.3％と本発明品Ａの外
側の正極合剤層14aの塩化亜鉛濃度26.4％に比べて著し
く大きく、それだけ放電反応に必要な水分が不足し、放
電反応が低下する。その結果、端子電圧が低下し、放電
時間が本発明品Ａと比べて短くなる。さらに、正極合剤
中の水分が不足すると、上述したMnOOHなどの反応生成
物の拡散が促進されず、放電反応が阻害されてしまう。
その結果、端子電圧がさらに低下し、放電時間が本発明
品Ａと比べてさらに短くなる。
これに対し、本発明品Ａにあっては、水分消費が多く、
かつ負極亜鉛缶10に近い外側部分14aで放電反応が起き
る放電初期においては、負極亜鉛缶10に近い外側の正極
合剤層14aの電解液の塩化亜鉛濃度が小さいので、その
分だけ水分が多くなり、必要な水分は遅滞なく供給さ
れ、放電特性は良好である。
かつ負極亜鉛缶10に近い外側部分14aで放電反応が起き
る放電初期においては、負極亜鉛缶10に近い外側の正極
合剤層14aの電解液の塩化亜鉛濃度が小さいので、その
分だけ水分が多くなり、必要な水分は遅滞なく供給さ
れ、放電特性は良好である。
一方、負極亜鉛缶10から遠い内側部分で放電反応が起き
る放電末期においては、消費される内側の正極合剤層14
bに、塩化亜鉛濃度の大きい電解液を含ませているの
で、塩化亜鉛の不足現象はおきず、二酸化マンガンや水
の未反応分とつりあった量が保たれている。その結果前
述のように放電時間が長くなるのである。
る放電末期においては、消費される内側の正極合剤層14
bに、塩化亜鉛濃度の大きい電解液を含ませているの
で、塩化亜鉛の不足現象はおきず、二酸化マンガンや水
の未反応分とつりあった量が保たれている。その結果前
述のように放電時間が長くなるのである。
なお上記の実施例においては、外側の正極合剤層14aの
導電性炭素質の比率を大きくしているため、この部分の
抵抗値が小さくなるとともに、この部分に多量の電解液
を保持することができることから合剤内部へのイオン伝
導がよくなり、急速放電時の抵抗分極および濃度分極を
小さくするのに大いに効果がある。
導電性炭素質の比率を大きくしているため、この部分の
抵抗値が小さくなるとともに、この部分に多量の電解液
を保持することができることから合剤内部へのイオン伝
導がよくなり、急速放電時の抵抗分極および濃度分極を
小さくするのに大いに効果がある。
また内側の正極合剤層14bの二酸化マンガンの比率を大
きくしているが、この部分の二酸化マンガンは低率放電
で放電深度が高くなった時に有効に活用され、電池容量
を高める効果がある。ただし、二酸化マンガンが多いと
電解液の保持量が比較的小さくなる。しかしこの部分に
含まれる電解液の塩化亜鉛濃度が大きいので、必要な塩
化亜鉛の量を確保できる。
きくしているが、この部分の二酸化マンガンは低率放電
で放電深度が高くなった時に有効に活用され、電池容量
を高める効果がある。ただし、二酸化マンガンが多いと
電解液の保持量が比較的小さくなる。しかしこの部分に
含まれる電解液の塩化亜鉛濃度が大きいので、必要な塩
化亜鉛の量を確保できる。
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、正
極合剤における二酸化マンガンと導電性炭素質の比率は
均一とし、電解液の塩化亜鉛濃度のみを変えるようにし
てもよい。また上記実施例では正極合剤層を塩化亜鉛濃
度の面で外側と内側の二層に分けているが、これを三層
以上に分けて、段階的に塩化亜鉛濃度を変化させてもよ
い。
極合剤における二酸化マンガンと導電性炭素質の比率は
均一とし、電解液の塩化亜鉛濃度のみを変えるようにし
てもよい。また上記実施例では正極合剤層を塩化亜鉛濃
度の面で外側と内側の二層に分けているが、これを三層
以上に分けて、段階的に塩化亜鉛濃度を変化させてもよ
い。
《発明の効果》 以上詳細に説明したように、この発明にあっては、正極
合剤層の外周側で電解液の塩化亜鉛濃度を小さくし、内
周側で大きくするという簡単な改良手段により、この種
の塩化亜鉛系乾電池の放電性能が向上し、特に高負荷連
続放電の際の放電末期における端子電圧の低下を少なく
し、放電時間を長くすることができる。
合剤層の外周側で電解液の塩化亜鉛濃度を小さくし、内
周側で大きくするという簡単な改良手段により、この種
の塩化亜鉛系乾電池の放電性能が向上し、特に高負荷連
続放電の際の放電末期における端子電圧の低下を少なく
し、放電時間を長くすることができる。
図はこの発明の一実施例による塩化亜鉛系乾電池の断面
図である。 10……負極亜鉛缶、12……セパレータ 14a……外側の正極合剤層 14b……内側の正極合剤層 16……正極集電棒、18……封口ガスケット
図である。 10……負極亜鉛缶、12……セパレータ 14a……外側の正極合剤層 14b……内側の正極合剤層 16……正極集電棒、18……封口ガスケット
Claims (1)
- 【請求項１】負極亜鉛缶の内面にセパレータを配し、そ
の内部に二酸化マンガンを活物質とする正極合剤を充填
し、この正極合剤層の中心に正極集電棒を挿入した構造
で、上記セパレータと上記正極合剤に塩化亜鉛を主成分
とする電解液を含ませた塩化亜鉛系乾電池において、上
記正極合剤の上記負極亜鉛缶に近い外周側の領域に塩化
亜鉛濃度の比較的小さい電解液を含ませ、上記正極合剤
の上記正極集電棒に近い中心側の領域に塩化亜鉛濃度の
比較的大きい電解液を含ませたことを特徴とする塩化亜
鉛系乾電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61068769A JPH0711964B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 塩化亜鉛系乾電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61068769A JPH0711964B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 塩化亜鉛系乾電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62226574A JPS62226574A (ja) | 1987-10-05 |
| JPH0711964B2 true JPH0711964B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=13383268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61068769A Expired - Lifetime JPH0711964B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 塩化亜鉛系乾電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0711964B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51136141A (en) * | 1975-05-20 | 1976-11-25 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Dry element battery |
| JPS5220231A (en) * | 1975-08-08 | 1977-02-16 | Toshiba Ray O Vac | Layerrbuilt dry element battery |
-
1986
- 1986-03-28 JP JP61068769A patent/JPH0711964B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62226574A (ja) | 1987-10-05 |
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