JPH0773054B2 - 濃化したアルカリ性電解質を有する一次電池 - Google Patents
濃化したアルカリ性電解質を有する一次電池Info
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- JPH0773054B2 JPH0773054B2 JP61192205A JP19220586A JPH0773054B2 JP H0773054 B2 JPH0773054 B2 JP H0773054B2 JP 61192205 A JP61192205 A JP 61192205A JP 19220586 A JP19220586 A JP 19220586A JP H0773054 B2 JPH0773054 B2 JP H0773054B2
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ビーカー状金属ケーシグ内にペースト化され
た亜鉛粉末から成る内側の負の電極と、円筒体の形の外
側の正の軟マンガン鉱又は酸化銀電極とが同心配置され
ており、該両電極の間にセパレータが配置されている形
式の、濃化したアルカリ性電解質を有する一次電池に関
する。
た亜鉛粉末から成る内側の負の電極と、円筒体の形の外
側の正の軟マンガン鉱又は酸化銀電極とが同心配置され
ており、該両電極の間にセパレータが配置されている形
式の、濃化したアルカリ性電解質を有する一次電池に関
する。
［従来の技術］ 前記のような円形のアルカリ電池を組み立てる際には、
まず円筒状の薄板ケーシングに軟マンガン鉱／黒鉛混合
物又は酸化銀から成るリング状プレス成形体を積層体と
して挿入しかつ管状カソードにプレスする。この管内
に、スリーブ又は重ね合わせた層の形で薄いフリース層
又はフィルム状のセパレータを接触させてはめ込む。残
りの内部空間にアノードとして亜鉛粉末、増粘剤及び電
解液、特に苛性カリ溶液から成る混合物を部分的に又は
完全に充填する。このアノードの集電体としては、特に
亜鉛粉末混合物の中心部に挿入されかつ閉鎖キャップに
溶接された黄銅又は銅から成るピンが利用される。該閉
鎖キャップは、同時にパッキンとして役立つ環状プラス
チツク部品によって薄板ケーシングに対して絶縁され
る。亜鉛粉末をペースト状で装入する場合、アルカリ水
溶液を該ペーストと分離して挿入する際（この場合に
は、該アルカリ水溶液はペーストの側面又は上に位置し
てもよい）には、セパレータ内側に対する全面的なかつ
均一な分布は保証されない。たとえ亜鉛粉末を前以てア
ルカリ溶液及び増粘剤と捏和してペースト状にしたとし
ても、セル内でのアルカリ水溶液との緊密な混合は達成
されない。亜鉛粉末は可動のままでありかつ電池が振動
すると電気的状態値及び放電値が著しく変化することが
ある。
まず円筒状の薄板ケーシングに軟マンガン鉱／黒鉛混合
物又は酸化銀から成るリング状プレス成形体を積層体と
して挿入しかつ管状カソードにプレスする。この管内
に、スリーブ又は重ね合わせた層の形で薄いフリース層
又はフィルム状のセパレータを接触させてはめ込む。残
りの内部空間にアノードとして亜鉛粉末、増粘剤及び電
解液、特に苛性カリ溶液から成る混合物を部分的に又は
完全に充填する。このアノードの集電体としては、特に
亜鉛粉末混合物の中心部に挿入されかつ閉鎖キャップに
溶接された黄銅又は銅から成るピンが利用される。該閉
鎖キャップは、同時にパッキンとして役立つ環状プラス
チツク部品によって薄板ケーシングに対して絶縁され
る。亜鉛粉末をペースト状で装入する場合、アルカリ水
溶液を該ペーストと分離して挿入する際（この場合に
は、該アルカリ水溶液はペーストの側面又は上に位置し
てもよい）には、セパレータ内側に対する全面的なかつ
均一な分布は保証されない。たとえ亜鉛粉末を前以てア
ルカリ溶液及び増粘剤と捏和してペースト状にしたとし
ても、セル内でのアルカリ水溶液との緊密な混合は達成
されない。亜鉛粉末は可動のままでありかつ電池が振動
すると電気的状態値及び放電値が著しく変化することが
ある。
この亜鉛粉末の均一性が不十分であることは、例えばド
イツ連邦共和国特許出願公開第3337570号明細書に記載
の一次電池が特にその使用目的としているような、高い
作動温度では顕著な欠点として現れる。このような電池
は、内圧が著しく上昇することに基づく破裂の危険性の
ために、アノード室の約2/3だけ充填し、発生するガス
のために電池のその都度の大きさに基づき数cm3の捕集
空間を提供することが可能であるようにするのが好適で
あることが判明した。この手段によれば、例えばベィビ
ー（Baby）タイプの電池の場合には、1cm3/hのH2発生を
計算することができる。
イツ連邦共和国特許出願公開第3337570号明細書に記載
の一次電池が特にその使用目的としているような、高い
作動温度では顕著な欠点として現れる。このような電池
は、内圧が著しく上昇することに基づく破裂の危険性の
ために、アノード室の約2/3だけ充填し、発生するガス
のために電池のその都度の大きさに基づき数cm3の捕集
空間を提供することが可能であるようにするのが好適で
あることが判明した。この手段によれば、例えばベィビ
ー（Baby）タイプの電池の場合には、1cm3/hのH2発生を
計算することができる。
従って、前記のように装入量を減少させることは、アノ
ード室に十分に充填された従来のアルカリ円形電池に比
較して、なお一層固定されないことになり、ひいては高
い温度負荷で放電する際に放電曲線の部分的急落が生じ
る。アノード室充填物は水平な層形成傾向を示し、その
場合亜鉛は最も重い成分として実質的にアノード室の下
1/3を占有する。中央1/3には、水性電解質が占有し、か
つその上に残りの1/3は中空室として存在する。
ード室に十分に充填された従来のアルカリ円形電池に比
較して、なお一層固定されないことになり、ひいては高
い温度負荷で放電する際に放電曲線の部分的急落が生じ
る。アノード室充填物は水平な層形成傾向を示し、その
場合亜鉛は最も重い成分として実質的にアノード室の下
1/3を占有する。中央1/3には、水性電解質が占有し、か
つその上に残りの1/3は中空室として存在する。
この場合の補助的手段として、ドイツ連邦共和国特許第
1201436号明細書から既に公知であるように、円形電池
を遠心分離することにより、カソード表面に対する均一
な分配に従って包囲成層を行うことが試みられた。この
手段は当該の電池構造においては所望の結果をもたらさ
なかった。それというのも、負極集電体としての黄銅ピ
ンは亜鉛との接触を失うからである。更に、亜鉛層は不
安定でありかつ振動すると再び一緒に沈殿する。
1201436号明細書から既に公知であるように、円形電池
を遠心分離することにより、カソード表面に対する均一
な分配に従って包囲成層を行うことが試みられた。この
手段は当該の電池構造においては所望の結果をもたらさ
なかった。それというのも、負極集電体としての黄銅ピ
ンは亜鉛との接触を失うからである。更に、亜鉛層は不
安定でありかつ振動すると再び一緒に沈殿する。
［発明が解決しようとする課題］ 従って、本発明の課題は、亜鉛／電解質ゲルの分離又は
解離に基づく接点障害が十分に排除された、冒頭に記載
した形式の一次電池を提供することである。
解離に基づく接点障害が十分に排除された、冒頭に記載
した形式の一次電池を提供することである。
［課題を解決するための手段］ 前記課題は、本発明により、冒頭に記載した形式の一次
電池において、アノード室内の中心部に中空成形体とし
て形成された押退け体が挿入されており、該押退け体は
アノード室に挿入される際、亜鉛粉末が中空室へ侵入す
るのを実質的に阻止する形状及び寸法に形成された切欠
きを壁に有し、それにより亜鉛粉末が濃化電解質内に浮
遊状態でカソード表面に対して半径方向で押し付けられ
ていることにより解決される。
電池において、アノード室内の中心部に中空成形体とし
て形成された押退け体が挿入されており、該押退け体は
アノード室に挿入される際、亜鉛粉末が中空室へ侵入す
るのを実質的に阻止する形状及び寸法に形成された切欠
きを壁に有し、それにより亜鉛粉末が濃化電解質内に浮
遊状態でカソード表面に対して半径方向で押し付けられ
ていることにより解決される。
本発明による押退け体の可能な形態は種々様々である。
例えば円形、球形、セイヨウナシ形もしくは卵形形態を
有していてもよく、あるいはまた角柱形であってもよ
く、更に三角形、四角形等の横断面を有していてもよ
い。押し退け機能だけが満足されるべきである。円形電
池の場合には、円筒状押退け体が特に好ましく、これは
平坦な又は前成形された底を有していてもよい。その他
の点では、押退け体はその輪郭が、該押退け体を取り囲
む押し退けられた亜鉛ペーストが放電のために特に好ま
しい層を形成するように設計されているべきである。
例えば円形、球形、セイヨウナシ形もしくは卵形形態を
有していてもよく、あるいはまた角柱形であってもよ
く、更に三角形、四角形等の横断面を有していてもよ
い。押し退け機能だけが満足されるべきである。円形電
池の場合には、円筒状押退け体が特に好ましく、これは
平坦な又は前成形された底を有していてもよい。その他
の点では、押退け体はその輪郭が、該押退け体を取り囲
む押し退けられた亜鉛ペーストが放電のために特に好ま
しい層を形成するように設計されているべきである。
原則的に、総ての押退け体の壁は円形又はスリット状切
欠きを有しており、該切欠きを経て電解液は流動するこ
とができる。計量装入されたアノードに押退け体を押し
込む際に、電解液はまず該成形体の内部に逃げ込み、一
方ペースト状亜鉛はゲル化剤と一緒に押し退けにより側
面を上昇する。この形態変化は、以下に更に示すよう
に、放電曲線の著しい改善をもたらす。もちろん、該切
欠きは、亜鉛ペーストが中空室内の侵入し、そこで放電
のためには利用されなくなることを実質的に阻止するよ
うに成形されかつ幅狭く設計されるべきである。
欠きを有しており、該切欠きを経て電解液は流動するこ
とができる。計量装入されたアノードに押退け体を押し
込む際に、電解液はまず該成形体の内部に逃げ込み、一
方ペースト状亜鉛はゲル化剤と一緒に押し退けにより側
面を上昇する。この形態変化は、以下に更に示すよう
に、放電曲線の著しい改善をもたらす。もちろん、該切
欠きは、亜鉛ペーストが中空室内の侵入し、そこで放電
のためには利用されなくなることを実質的に阻止するよ
うに成形されかつ幅狭く設計されるべきである。
有利にはブロー成形又は射出成形によって成形される材
料も、押退け体の形態と同様に多種多様であってよい。
射出成形のためには、耐アルカリ性プラスチック例えば
ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチ
レン等が提供される。更に、例えばポリテトラフルオル
エチレン（PTFE）又はポリフェニレンスルフィド（PP
S）は、同時に耐アルカリ性かつ耐熱性であるという利
点を有する。導電性プラスチックも本発明による目的の
ためには極めて有利である。
料も、押退け体の形態と同様に多種多様であってよい。
射出成形のためには、耐アルカリ性プラスチック例えば
ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチ
レン等が提供される。更に、例えばポリテトラフルオル
エチレン（PTFE）又はポリフェニレンスルフィド（PP
S）は、同時に耐アルカリ性かつ耐熱性であるという利
点を有する。導電性プラスチックも本発明による目的の
ためには極めて有利である。
射出成形品の代わりに、後で穿孔される押出し成形され
た管を使用するもできる。しかしながら、この場合には
後から底蓋として金属又はプラスチックから成る深絞り
部品又は打抜き部品をはめ込まねばならない。
た管を使用するもできる。しかしながら、この場合には
後から底蓋として金属又はプラスチックから成る深絞り
部品又は打抜き部品をはめ込まねばならない。
押退け体を金属から製造する際には、材料として特に銅
又は黄銅、場合によっては青銅が該当する。この場合に
は、相当する金属ネット、圧延金属、有孔薄板又は深絞
り可能な金属薄板から製造するのが有利である。更に、
プラスチック部品と金属部品との組み合わせも可能であ
る。このことは、一定の時間単位内で放電のために大量
の亜鉛を直接消費することができるように、同時に集電
体と電気的に接触した金属膜をプラスチック成形体に高
真空内で蒸着によって施す可能性も包含する。原則的
に、押退け体の全ての構成部材は負極集電体に固定され
ている。
又は黄銅、場合によっては青銅が該当する。この場合に
は、相当する金属ネット、圧延金属、有孔薄板又は深絞
り可能な金属薄板から製造するのが有利である。更に、
プラスチック部品と金属部品との組み合わせも可能であ
る。このことは、一定の時間単位内で放電のために大量
の亜鉛を直接消費することができるように、同時に集電
体と電気的に接触した金属膜をプラスチック成形体に高
真空内で蒸着によって施す可能性も包含する。原則的
に、押退け体の全ての構成部材は負極集電体に固定され
ている。
［実施例］ 次に図示の実施例につき本発明を詳細に説明する。
第１図によれば、絶縁された薄板ジャケット２を有する
一次電池１は、その限りにおいて公知形式で、例えばMn
O2又はAg2Oから成るカソード３と、外側テフロンネット
４及びカップ状挿入体６を有するイオン交換体膜から成
る外側スリーブ５より成る２層セパレータと、アルカリ
電解質及び増量剤と練り合わされた亜鉛７と、PTFEから
成るパッキン８とを内包し、該パッキンを負極集電体９
としての黄銅ピンが貫通している。
一次電池１は、その限りにおいて公知形式で、例えばMn
O2又はAg2Oから成るカソード３と、外側テフロンネット
４及びカップ状挿入体６を有するイオン交換体膜から成
る外側スリーブ５より成る２層セパレータと、アルカリ
電解質及び増量剤と練り合わされた亜鉛７と、PTFEから
成るパッキン８とを内包し、該パッキンを負極集電体９
としての黄銅ピンが貫通している。
パッキン及び黄銅ピンの組み立てと同時に行われる、本
発明による押退け体10,11のアノード室内への挿入によ
り、粘性のアノード材料は底部に僅かに残るまでに側面
及び上方に向かって押し退けられかつそれにより亜鉛ペ
ーストはカソードリングに比較して放電のために特に好
ましい層配置がもたらされ、一方分離された水性電解液
成分12はスリット13（第２図参照）を経て押退け体の中
空室内に移動せしめられる。ピン端部に押し当てられた
黄銅板及び円筒状押退け体部材10,11の端壁14によっ
て、該押退け体は両端部で心合わせされる。同時に、亜
鉛内に突き刺さった黄銅板の面により集電が改善され
る。
発明による押退け体10,11のアノード室内への挿入によ
り、粘性のアノード材料は底部に僅かに残るまでに側面
及び上方に向かって押し退けられかつそれにより亜鉛ペ
ーストはカソードリングに比較して放電のために特に好
ましい層配置がもたらされ、一方分離された水性電解液
成分12はスリット13（第２図参照）を経て押退け体の中
空室内に移動せしめられる。ピン端部に押し当てられた
黄銅板及び円筒状押退け体部材10,11の端壁14によっ
て、該押退け体は両端部で心合わせされる。同時に、亜
鉛内に突き刺さった黄銅板の面により集電が改善され
る。
第２図によれば、押退け体10,11の端面14に付加的な孔1
5が設けられており、該孔は押退けられた電解質成分に
対して場合により例えば熱膨張が大きい場合に中空室か
らの退出及び亜鉛ペースト内への再侵入を可能にする。
それにより、水性電解液相は放電過程にとって好ましい
対流の作用を受ける。円筒状射出成形品のための材料と
しては、ガラス繊維強化ポリビニリデンスルフィド（商
品名:Ryton,R4）が有利であることが立証された。
5が設けられており、該孔は押退けられた電解質成分に
対して場合により例えば熱膨張が大きい場合に中空室か
らの退出及び亜鉛ペースト内への再侵入を可能にする。
それにより、水性電解液相は放電過程にとって好ましい
対流の作用を受ける。円筒状射出成形品のための材料と
しては、ガラス繊維強化ポリビニリデンスルフィド（商
品名:Ryton,R4）が有利であることが立証された。
［発明の効果］ 本発明による手段の有利な効果は、第３図の放電曲線か
ら明らかである。この放電曲線はベィービータイプの同
じ大きさの電池において163℃及び400mAの一定電流にお
ける放電曲線を示し、この場合曲線Ａは本発明により構
成された電池に対応する。曲線Ｂは、本発明による押退
け体は有していないが、但しその外は同じ構造を有する
電池の好ましい条件下での特性曲線を示す。曲線Ｃは、
最も好ましくない場合、即ちアノード量がアノード室の
2/3だけに充填されており、それにより亜鉛が極めて僅
かに固定されているにすぎず、ひいては使用途中で強度
の電圧急落が生じる場合を示す。
ら明らかである。この放電曲線はベィービータイプの同
じ大きさの電池において163℃及び400mAの一定電流にお
ける放電曲線を示し、この場合曲線Ａは本発明により構
成された電池に対応する。曲線Ｂは、本発明による押退
け体は有していないが、但しその外は同じ構造を有する
電池の好ましい条件下での特性曲線を示す。曲線Ｃは、
最も好ましくない場合、即ちアノード量がアノード室の
2/3だけに充填されており、それにより亜鉛が極めて僅
かに固定されているにすぎず、ひいては使用途中で強度
の電圧急落が生じる場合を示す。
第１図は本発明による一次電池の縦断面図、第２図は本
発明による押退け体だけを詳細に示す一部分切取った斜
視図及び第３は本発明による電池と従来技術の電池との
放電曲線の比較を示す図である。 ３……カソード表面、７……亜鉛粉末、９……負極集電
体、10,11……押退け体、13……切欠き
発明による押退け体だけを詳細に示す一部分切取った斜
視図及び第３は本発明による電池と従来技術の電池との
放電曲線の比較を示す図である。 ３……カソード表面、７……亜鉛粉末、９……負極集電
体、10,11……押退け体、13……切欠き
Claims (8)
- 【請求項１】ビーカー状金属ケーシグ内にペースト化さ
れた亜鉛粉末から成る内側の負の電極と、円筒体の形の
外側の軟マンガン鉱又は酸化銀から成る正の電極とが同
心配置されており、該両電極の間にセパレータが配置さ
れている形式の、濃化したアルカリ性電解質を有する一
次電池において、アノード室内の中心部に中空成形体と
して形成された押退け体（10,11）が挿入されており、
該押退け体はアノード室に挿入される際、亜鉛粉末
（７）が中空室へ侵入するのを実質的に阻止する形状及
び寸法に形成された切欠きを壁に有し、それにより亜鉛
粉末が濃化電解質内に浮遊状態でカソード表面（３）に
対して半径方向で押し付けられていることを特徴とす
る、濃化したアルカリ性電解質を有する一次電池。 - 【請求項２】押退け体が円筒状でありかつ平坦な又は前
以て成形された底を有する、特許請求の範囲第１項記載
の一次電池。 - 【請求項３】押退け体が角柱状に形成されている、特許
請求の範囲第１項記載の一次電池。 - 【請求項４】押退け体の壁が円形又はスリット状切欠き
（13,15）を有する特許請求の範囲第１項から第３項ま
でのいずれか１項記載の一次電池。 - 【請求項５】押退け体がポリアミド、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリスチレンのような耐アルカリ性プラ
スチツク又はポリテトラフルオルエチレン（PTFE）もし
くはポリフェニレンスルフィド（PPS）のような耐アル
カリ性かつ同時に耐熱性プラスチツクから成る、特許請
求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項に記載の
一次電池。 - 【請求項６】押退け体が金属ネット、圧延金属、有孔薄
板又は深絞り可能な金属薄板の形の金属製作材料から成
る特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項
に記載の一次電池。 - 【請求項７】押退け体がプラスチツク、導電性プラスチ
ツクもしくは金属製作材料、又は導電性被覆が施された
プラスチツクから成る特許請求の範囲第５項又は第６項
記載の一次電池。 - 【請求項８】押退け体の構成素子が負極集電体（９）に
固定されている、特許請求の範囲第５項から第７項まで
のいずれか１項に記載の一次電池。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3529723.9 | 1985-08-20 | ||
| DE19853529723 DE3529723A1 (de) | 1985-08-20 | 1985-08-20 | Galvanisches primaerelement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6244954A JPS6244954A (ja) | 1987-02-26 |
| JPH0773054B2 true JPH0773054B2 (ja) | 1995-08-02 |
Family
ID=6278901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61192205A Expired - Fee Related JPH0773054B2 (ja) | 1985-08-20 | 1986-08-19 | 濃化したアルカリ性電解質を有する一次電池 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4726779A (ja) |
| EP (1) | EP0212180B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0773054B2 (ja) |
| AT (1) | ATE80247T1 (ja) |
| DE (2) | DE3529723A1 (ja) |
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| US7628780B2 (en) * | 2001-01-13 | 2009-12-08 | Medtronic, Inc. | Devices and methods for interstitial injection of biologic agents into tissue |
| US8323835B2 (en) * | 2008-10-01 | 2012-12-04 | The Gillette Company | Batteries having multiple anode portions |
Family Cites Families (9)
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| US3069485A (en) * | 1960-05-04 | 1962-12-18 | Union Carbide Corp | Anode collector |
| NL300503A (ja) * | 1963-02-21 | |||
| FR1542442A (fr) * | 1964-11-05 | 1968-10-18 | Mallory Batteries Ltd | éléments de production de courant électrique |
| US3510358A (en) * | 1967-11-02 | 1970-05-05 | Faat Khatovich Nabiullin | Primary alkaline cell |
| US3660168A (en) * | 1970-04-09 | 1972-05-02 | Mallory & Co Inc P R | Leak-proof primary cell |
| FR2251109A1 (en) * | 1973-11-14 | 1975-06-06 | Accumulateurs Fixes | Zinc alkaline battery cell - has air depolarization system and has no moving or flexible parts inside battery case |
| FR2316759A1 (fr) * | 1975-06-30 | 1977-01-28 | Accumulateurs Fixes | Generateur electrochimique cylindrique |
| US4032696A (en) * | 1976-02-18 | 1977-06-28 | Union Carbide Corporation | Discrete anode bodies for use in various cylindrical cell systems |
-
1985
- 1985-08-20 DE DE19853529723 patent/DE3529723A1/de not_active Withdrawn
-
1986
- 1986-07-04 AT AT86109163T patent/ATE80247T1/de not_active IP Right Cessation
- 1986-07-04 EP EP86109163A patent/EP0212180B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-07-04 DE DE8686109163T patent/DE3686618D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-08-12 US US06/895,877 patent/US4726779A/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-08-19 JP JP61192205A patent/JPH0773054B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6244954A (ja) | 1987-02-26 |
| US4726779A (en) | 1988-02-23 |
| EP0212180A2 (de) | 1987-03-04 |
| EP0212180A3 (en) | 1988-12-14 |
| ATE80247T1 (de) | 1992-09-15 |
| DE3686618D1 (de) | 1992-10-08 |
| EP0212180B1 (de) | 1992-09-02 |
| DE3529723A1 (de) | 1987-03-05 |
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