JPH07254407A - 無汞化亜鉛アルカリ電池 - Google Patents
無汞化亜鉛アルカリ電池Info
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- JPH07254407A JPH07254407A JP6899194A JP6899194A JPH07254407A JP H07254407 A JPH07254407 A JP H07254407A JP 6899194 A JP6899194 A JP 6899194A JP 6899194 A JP6899194 A JP 6899194A JP H07254407 A JPH07254407 A JP H07254407A
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Classifications
-
- Y02E60/12—
Landscapes
- Primary Cells (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、アルカリ電池の無水銀化に伴う亜
鉛利用率低下を抑制し、優れた放電特性を持つ高性能な
アルカリ電池を提供することを目的とする。 【構成】 本発明は、無汞化亜鉛粉末を主体とする負極
活物質に、ゲル化剤とアルカリ電解液とを混合したゲル
状亜鉛負極を有する無汞化亜鉛アルカリ電池において、
該ゲル状亜鉛負極に、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ2 Ｏ3 のう
ちいずれか１種類以上を添加することを特徴とする無汞
化亜鉛アルカリ電池である。
鉛利用率低下を抑制し、優れた放電特性を持つ高性能な
アルカリ電池を提供することを目的とする。 【構成】 本発明は、無汞化亜鉛粉末を主体とする負極
活物質に、ゲル化剤とアルカリ電解液とを混合したゲル
状亜鉛負極を有する無汞化亜鉛アルカリ電池において、
該ゲル状亜鉛負極に、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ2 Ｏ3 のう
ちいずれか１種類以上を添加することを特徴とする無汞
化亜鉛アルカリ電池である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルカリ電池の無水銀
化に伴う亜鉛利用率低下を抑制し、優れた放電特性を持
つ高性能アルカリ電池に関するものである。
化に伴う亜鉛利用率低下を抑制し、優れた放電特性を持
つ高性能アルカリ電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、亜鉛を負極としたアルカリ電池は
水銀が含まれていた。これは負極活物質である亜鉛が腐
食して水素ガスを発生し、漏液や破裂等の危険性がある
ため、それを防止する目的で水銀を添加していた。ま
た、水銀は水素過電圧を高めるとともに水素ガスを抑制
するだけでなく、亜鉛粉末粒子間に良好な導電性物質と
して存在するので、放電反応においても亜鉛利用率が良
く、電池の放電特性に大きく影響していた。
水銀が含まれていた。これは負極活物質である亜鉛が腐
食して水素ガスを発生し、漏液や破裂等の危険性がある
ため、それを防止する目的で水銀を添加していた。ま
た、水銀は水素過電圧を高めるとともに水素ガスを抑制
するだけでなく、亜鉛粉末粒子間に良好な導電性物質と
して存在するので、放電反応においても亜鉛利用率が良
く、電池の放電特性に大きく影響していた。
【０００３】近年、低公害化が求められてきたため、水
銀の含有率を低減させた電池の研究、開発がなされるよ
うになった。しかしながら、水銀含有率の低減は、従来
の有水銀に比べて、亜鉛粉末粒子間の接触が悪くなるの
で亜鉛利用率が低下し、十分な放電特性が得ることがで
きない。このため、亜鉛粉末粒子間の接触を良好にする
ため、ゲル化剤を改良して大粒径のゲル化剤（特開平３
−８９４５８号）を用いたものがある。このゲル化剤は
ゲル化剤粒子間に亜鉛粉末粒子を押しやり、亜鉛粉末粒
子の接触を良くして放電特性を向上させているが、接触
箇所が亜鉛粉末粒子間の接触部分だけであるため、亜鉛
利用率という点では、放電反応に寄与しない部分が残る
ことになるため、十分な放電特性を得ていない。また、
少量の汞化亜鉛を使用しているため、社会一般に水銀の
イメージを拭えていないなどの問題があった。
銀の含有率を低減させた電池の研究、開発がなされるよ
うになった。しかしながら、水銀含有率の低減は、従来
の有水銀に比べて、亜鉛粉末粒子間の接触が悪くなるの
で亜鉛利用率が低下し、十分な放電特性が得ることがで
きない。このため、亜鉛粉末粒子間の接触を良好にする
ため、ゲル化剤を改良して大粒径のゲル化剤（特開平３
−８９４５８号）を用いたものがある。このゲル化剤は
ゲル化剤粒子間に亜鉛粉末粒子を押しやり、亜鉛粉末粒
子の接触を良くして放電特性を向上させているが、接触
箇所が亜鉛粉末粒子間の接触部分だけであるため、亜鉛
利用率という点では、放電反応に寄与しない部分が残る
ことになるため、十分な放電特性を得ていない。また、
少量の汞化亜鉛を使用しているため、社会一般に水銀の
イメージを拭えていないなどの問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】さらに近年では、生活
環境への関心の高まりの中で、少量とはいえ有害な水銀
が電池中に含有されていることは問題であり、無水銀化
した電池の開発が望まれていた。しかし、無水銀化した
電池は、亜鉛粉末粒子間の接触が悪く、亜鉛利用率低下
に伴い、放電特性が低下する。また、電池内に多量の未
反応亜鉛を残すためガス発生量を増加させることとな
る。こうして発生したガスは電池の内部圧力を上げ、電
池総高を高くしたり、場合によっては漏液、破裂の危険
性があった。
環境への関心の高まりの中で、少量とはいえ有害な水銀
が電池中に含有されていることは問題であり、無水銀化
した電池の開発が望まれていた。しかし、無水銀化した
電池は、亜鉛粉末粒子間の接触が悪く、亜鉛利用率低下
に伴い、放電特性が低下する。また、電池内に多量の未
反応亜鉛を残すためガス発生量を増加させることとな
る。こうして発生したガスは電池の内部圧力を上げ、電
池総高を高くしたり、場合によっては漏液、破裂の危険
性があった。
【０００５】しかしながら、上記のような問題を解決す
るために、ゲル化剤の種類、ゲル亜鉛負極中の亜鉛配合
比、亜鉛粉末などを改良した負極活物質の開発が試みら
れてきたが、亜鉛粉末粒子間の接触、亜鉛利用率の向上
には限界があった。
るために、ゲル化剤の種類、ゲル亜鉛負極中の亜鉛配合
比、亜鉛粉末などを改良した負極活物質の開発が試みら
れてきたが、亜鉛粉末粒子間の接触、亜鉛利用率の向上
には限界があった。
【０００６】本発明は、無水銀化に伴う亜鉛利用率の低
下を抑制し、優れた放電特性を持つ高性能アルカリ電池
の提供を目的とするものである。
下を抑制し、優れた放電特性を持つ高性能アルカリ電池
の提供を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、無汞化亜鉛粉
末を主体とする負極活物質に、ゲル化剤とアルカリ電解
液とを混合したゲル状亜鉛負極を有するアルカリ電池に
おいて、該ゲル状亜鉛負極に酸化カルシウム（Ｃａ
Ｏ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム
（Ａｌ2 Ｏ3 ）のうちいずれか１種類以上を添加するこ
とで、無水銀化に伴う亜鉛利用率の低下を抑制し、優れ
た放電特性を有する高性能なアルカリ電池を提供するも
のである。
末を主体とする負極活物質に、ゲル化剤とアルカリ電解
液とを混合したゲル状亜鉛負極を有するアルカリ電池に
おいて、該ゲル状亜鉛負極に酸化カルシウム（Ｃａ
Ｏ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム
（Ａｌ2 Ｏ3 ）のうちいずれか１種類以上を添加するこ
とで、無水銀化に伴う亜鉛利用率の低下を抑制し、優れ
た放電特性を有する高性能なアルカリ電池を提供するも
のである。
【０００８】
【作用】本発明は、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ2 Ｏ3 のう
ちいずれか１種類以上を添加するが、一般に、金属酸化
物は溶解性が悪いため、電解液と反応しない。そのた
め、ゲル状亜鉛負極に添加した場合、亜鉛粉末粒子表面
付近では、金属酸化物自体が抵抗となり、亜鉛利用率が
低下するため、放電特性が低下する。しかし、上記の添
加物は溶解性が高いため、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ2 Ｏ
3 が電解液と反応してＣａ2+、Ｍｇ2+及びＡｌ3+のイオ
ンになり、これが亜鉛粉末粒子表面全体に導電性の良好
な無機物として拡散して存在する。また、該無機物が、
亜鉛粉末粒子表面に濡れ性を持った状態で存在するた
め、電解液との接触も良好になる。その結果、亜鉛利用
率の低下を抑制し、放電特性を大幅に向上させる作用が
ある。したがって、ゲル状亜鉛負極に溶解度の高い金属
酸化物のＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ2 Ｏ3 のうちいずれか
１種類以上を添加することにより、優れた放電特性を持
つアルカリ電池を提供することができる。
ちいずれか１種類以上を添加するが、一般に、金属酸化
物は溶解性が悪いため、電解液と反応しない。そのた
め、ゲル状亜鉛負極に添加した場合、亜鉛粉末粒子表面
付近では、金属酸化物自体が抵抗となり、亜鉛利用率が
低下するため、放電特性が低下する。しかし、上記の添
加物は溶解性が高いため、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ2 Ｏ
3 が電解液と反応してＣａ2+、Ｍｇ2+及びＡｌ3+のイオ
ンになり、これが亜鉛粉末粒子表面全体に導電性の良好
な無機物として拡散して存在する。また、該無機物が、
亜鉛粉末粒子表面に濡れ性を持った状態で存在するた
め、電解液との接触も良好になる。その結果、亜鉛利用
率の低下を抑制し、放電特性を大幅に向上させる作用が
ある。したがって、ゲル状亜鉛負極に溶解度の高い金属
酸化物のＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ2 Ｏ3 のうちいずれか
１種類以上を添加することにより、優れた放電特性を持
つアルカリ電池を提供することができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１を用いて説明す
る。 実施例１〜１６ 本発明の実施例として、Ｒ４４タイプ（直径１１．６ｍ
ｍ、高さ５．４ｍｍ）のボタン型空気電池を用いた。図
中の１は正極端子を兼ねる正極ケースで、底部に空気を
取り入れる空気孔２が設けられている。３はセルロー
ス、ポリプロピレン等からなる空気拡散紙、４はポリテ
トラフルオロエチレンよりなる撥水膜、５は活性炭、黒
鉛、二酸化マンガン及びポリテトラフルオロエチレンか
らなる正極触媒層である。６はセパレータで、耐アルカ
リ性の不織布よりなるバリヤーを用いている。７は亜鉛
粉末及びポリアクリル酸からなるゲル化剤に、上記添加
物を添加して混合した後、水酸化カリウムからなるアル
カリ水溶液の電解液を加え、撹拌して得たゲル状亜鉛負
極、８は負極端子を兼ねる封口板、９はナイロンよりな
るガスケット、１０は未使用時に保存特性を向上させる
ため、水分、炭酸ガス等が電池内に入るのを防止するた
めのシール紙である。また、電池封口については、封口
板８にガスケット１０を介して正極ケース１の開口部を
折曲することで電池を封口した。この構成の電池におけ
るゲル状亜鉛負極にＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ2 Ｏ3 を表
１に示すような配合でそれぞれ添加し、実施例１〜１６
のボタン型空気電池を作製した。
る。 実施例１〜１６ 本発明の実施例として、Ｒ４４タイプ（直径１１．６ｍ
ｍ、高さ５．４ｍｍ）のボタン型空気電池を用いた。図
中の１は正極端子を兼ねる正極ケースで、底部に空気を
取り入れる空気孔２が設けられている。３はセルロー
ス、ポリプロピレン等からなる空気拡散紙、４はポリテ
トラフルオロエチレンよりなる撥水膜、５は活性炭、黒
鉛、二酸化マンガン及びポリテトラフルオロエチレンか
らなる正極触媒層である。６はセパレータで、耐アルカ
リ性の不織布よりなるバリヤーを用いている。７は亜鉛
粉末及びポリアクリル酸からなるゲル化剤に、上記添加
物を添加して混合した後、水酸化カリウムからなるアル
カリ水溶液の電解液を加え、撹拌して得たゲル状亜鉛負
極、８は負極端子を兼ねる封口板、９はナイロンよりな
るガスケット、１０は未使用時に保存特性を向上させる
ため、水分、炭酸ガス等が電池内に入るのを防止するた
めのシール紙である。また、電池封口については、封口
板８にガスケット１０を介して正極ケース１の開口部を
折曲することで電池を封口した。この構成の電池におけ
るゲル状亜鉛負極にＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ2 Ｏ3 を表
１に示すような配合でそれぞれ添加し、実施例１〜１６
のボタン型空気電池を作製した。
【００１０】比較例１ ゲル状亜鉛負極として、上記の添加物を添加しない以外
は実施例と同様のボタン型空気電池を作製した。
は実施例と同様のボタン型空気電池を作製した。
【００１１】比較例２ ゲル状亜鉛負極として、水銀を添加した汞化亜鉛を用
い、上記の添加物を添加しない以外は実施例と同様のボ
タン型空気電池を作製した。
い、上記の添加物を添加しない以外は実施例と同様のボ
タン型空気電池を作製した。
【００１２】上記のようにして作製した本発明の実施例
１〜１６及び比較例１，２の電池について、温度２０℃
−湿度６０％のもとで、２５０Ωで連続放電を行い、終
止電圧１．０Ｖまでの放電持続時間を測定した。その放
電持続時間を表１に示す。
１〜１６及び比較例１，２の電池について、温度２０℃
−湿度６０％のもとで、２５０Ωで連続放電を行い、終
止電圧１．０Ｖまでの放電持続時間を測定した。その放
電持続時間を表１に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】表１の結果により、本発明の実施例１〜１
６のいずれの場合でも、有水銀である比較例２と同等、
もしくはそれ以上の良好な放電特性を示した。さらに、
電池分解を行ったが、未反応亜鉛はほとんどなかった。
また、ＣａＯ及びＭｇＯの添加量を１０〜１００００ｐ
ｐｍとしたが、１０ｐｐｍよりも少なくなると負極内で
の拡散が少ないため、亜鉛利用率の効果が少なく、１０
０００ｐｐｍを超えると負極中の亜鉛配合比が減少する
ため、放電特性が低下した。Ａｌ2 Ｏ3 においても１０
〜１０００ｐｐｍの添加量であるが、１０ｐｐｍよりも
少なくなると負極内での拡散が少ないため、亜鉛利用率
の効果が少なく、１０００ｐｐｍを超えると負極中の亜
鉛配合比が減少するため、放電特性が低下した。これに
対して比較例１では放電特性が良くなかった。また、電
池分解を行ったところ、多量の未反応亜鉛が残ってい
た。
６のいずれの場合でも、有水銀である比較例２と同等、
もしくはそれ以上の良好な放電特性を示した。さらに、
電池分解を行ったが、未反応亜鉛はほとんどなかった。
また、ＣａＯ及びＭｇＯの添加量を１０〜１００００ｐ
ｐｍとしたが、１０ｐｐｍよりも少なくなると負極内で
の拡散が少ないため、亜鉛利用率の効果が少なく、１０
０００ｐｐｍを超えると負極中の亜鉛配合比が減少する
ため、放電特性が低下した。Ａｌ2 Ｏ3 においても１０
〜１０００ｐｐｍの添加量であるが、１０ｐｐｍよりも
少なくなると負極内での拡散が少ないため、亜鉛利用率
の効果が少なく、１０００ｐｐｍを超えると負極中の亜
鉛配合比が減少するため、放電特性が低下した。これに
対して比較例１では放電特性が良くなかった。また、電
池分解を行ったところ、多量の未反応亜鉛が残ってい
た。
【００１５】上記の結果からも明らかなように、ゲル状
亜鉛負極にＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ2 Ｏ3 のうちいずれ
か１種類以上を添加することで、亜鉛利用率低下を抑制
し、優れた放電特性を示すことが判る。添加量として
は、ＣａＯ及びＭｇＯでは１０〜１００００ｐｐｍ、Ａ
ｌ2 Ｏ3 では１０〜１０００ｐｐｍとするのが最も好ま
しい。また、２種類以上を添加するとさらに良好な放電
特性が得られることが判る。
亜鉛負極にＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ2 Ｏ3 のうちいずれ
か１種類以上を添加することで、亜鉛利用率低下を抑制
し、優れた放電特性を示すことが判る。添加量として
は、ＣａＯ及びＭｇＯでは１０〜１００００ｐｐｍ、Ａ
ｌ2 Ｏ3 では１０〜１０００ｐｐｍとするのが最も好ま
しい。また、２種類以上を添加するとさらに良好な放電
特性が得られることが判る。
【００１６】なお、実施例において、ボタン型空気電池
について説明したが、他のアルカリマンガン電池、酸化
銀電池等の粒状亜鉛をゲル状亜鉛負極活物質に用いる電
池においても、適宜配合比を変更することで、同様の効
果が得られる。
について説明したが、他のアルカリマンガン電池、酸化
銀電池等の粒状亜鉛をゲル状亜鉛負極活物質に用いる電
池においても、適宜配合比を変更することで、同様の効
果が得られる。
【００１７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、無
汞化亜鉛粉末を主体とする負極活物質にゲル化剤とアル
カリ電解液とを混合したゲル状亜鉛負極を有する無汞化
亜鉛アルカリ電池において、該ゲル状亜鉛負極にＣａ
Ｏ、ＭｇＯ、Ａｌ2 Ｏ3 のうちいずれか１種類以上を添
加することで、無水銀化に伴う亜鉛利用率低下を抑制
し、優れた放電特性を持つ高性能なアルカリ電池を提供
することができる。
汞化亜鉛粉末を主体とする負極活物質にゲル化剤とアル
カリ電解液とを混合したゲル状亜鉛負極を有する無汞化
亜鉛アルカリ電池において、該ゲル状亜鉛負極にＣａ
Ｏ、ＭｇＯ、Ａｌ2 Ｏ3 のうちいずれか１種類以上を添
加することで、無水銀化に伴う亜鉛利用率低下を抑制
し、優れた放電特性を持つ高性能なアルカリ電池を提供
することができる。
【図１】本発明の本実施例のボタン型空気電池を示す断
面図である。
面図である。
１ 正極ケース ５ 正極触媒層 ６ セパレータ ７ ゲル状亜鉛負極 ８ 封口板
Claims (3)
- 【請求項１】 無汞化亜鉛粉末を主体とする負極活物質
に、ゲル化剤とアルカリ電解液とを混合したゲル状亜鉛
負極を有する無汞化亜鉛アルカリ電池において、該ゲル
状亜鉛負極に、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸
化アルミニウムのいずれか１種類以上を添加することを
特徴とする無汞化亜鉛アルカリ電池。 - 【請求項２】 該酸化カルシウムを１０〜１００００ｐ
ｐｍ、酸化マグネシウムを１０〜１００００ｐｐｍ、酸
化アルミニウムを１０〜１０００ｐｐｍの範囲で、いず
れか１種類以上を添加することを特徴とする請求項１記
載の無汞化亜鉛アルカリ電池。 - 【請求項３】 該酸化カルシウム、酸化マグネシウム及
び酸化アルミニウムのうち２種類以上を添加することを
特徴とする請求項１、２記載の無汞化亜鉛アルカリ電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6899194A JPH07254407A (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 無汞化亜鉛アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6899194A JPH07254407A (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 無汞化亜鉛アルカリ電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07254407A true JPH07254407A (ja) | 1995-10-03 |
Family
ID=13389647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6899194A Pending JPH07254407A (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 無汞化亜鉛アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07254407A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006004900A (ja) * | 2004-05-20 | 2006-01-05 | Sony Corp | アルカリ乾電池 |
| US8039150B2 (en) * | 2005-04-20 | 2011-10-18 | Revoit Technology Ltd. | Agglomerated zinc powder anode |
-
1994
- 1994-03-15 JP JP6899194A patent/JPH07254407A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006004900A (ja) * | 2004-05-20 | 2006-01-05 | Sony Corp | アルカリ乾電池 |
| US8039150B2 (en) * | 2005-04-20 | 2011-10-18 | Revoit Technology Ltd. | Agglomerated zinc powder anode |
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