JPH08138656A - アルカリ電池 - Google Patents
アルカリ電池Info
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- JPH08138656A JPH08138656A JP6271301A JP27130194A JPH08138656A JP H08138656 A JPH08138656 A JP H08138656A JP 6271301 A JP6271301 A JP 6271301A JP 27130194 A JP27130194 A JP 27130194A JP H08138656 A JPH08138656 A JP H08138656A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アルカリ電解液とゲル化剤とからなるゲル状
電解液に亜鉛又は亜鉛合金粉末を分散させたゲル状負極
を用いるアルカリ電池において、長時間の連続した振
動、衝撃を与え続けても安定した放電特性を有するアル
カリ電池を提供することを目的とする。 【構成】 架橋ポリアクリル酸塩型吸水性ポリマーと直
鎖ポリアクリル酸もしくはその塩を併用し、さらに、随
時、これらのゲル化剤からなるゲル状電解液に、インジ
ウム、スズ及びビスマスの中から選択される金属の酸化
物、水酸化物並びに硫化物から選ばれる少なくとも１種
類の化合物を添加してゲル状電解液とした。
電解液に亜鉛又は亜鉛合金粉末を分散させたゲル状負極
を用いるアルカリ電池において、長時間の連続した振
動、衝撃を与え続けても安定した放電特性を有するアル
カリ電池を提供することを目的とする。 【構成】 架橋ポリアクリル酸塩型吸水性ポリマーと直
鎖ポリアクリル酸もしくはその塩を併用し、さらに、随
時、これらのゲル化剤からなるゲル状電解液に、インジ
ウム、スズ及びビスマスの中から選択される金属の酸化
物、水酸化物並びに硫化物から選ばれる少なくとも１種
類の化合物を添加してゲル状電解液とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はゲル状負極を用いるアル
カリ電池に関し、詳しくはゲル状負極のゲル化剤の改良
に関するものである。
カリ電池に関し、詳しくはゲル状負極のゲル化剤の改良
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、アルカリ電池、例えばアルカリ乾
電池のゲル化剤には、架橋分枝型ポリアクリル酸または
そのナトリウム塩等が一般的に用いられている。ゲル化
剤として用いられている架橋分枝型ポリアクリル酸は、
その高粘性により、ゲル状負極中の亜鉛粉末を均一に分
散させ、さらに亜鉛粒子同志、亜鉛粒子と集電子との接
触性を増して集電効果を高める働きをしている（例え
ば、特開平２−１１９０５３号公報）。
電池のゲル化剤には、架橋分枝型ポリアクリル酸または
そのナトリウム塩等が一般的に用いられている。ゲル化
剤として用いられている架橋分枝型ポリアクリル酸は、
その高粘性により、ゲル状負極中の亜鉛粉末を均一に分
散させ、さらに亜鉛粒子同志、亜鉛粒子と集電子との接
触性を増して集電効果を高める働きをしている（例え
ば、特開平２−１１９０５３号公報）。
【０００３】また、亜鉛の腐食を抑制し電池の保存特性
を維持するために、従来は亜鉛粉末に水銀を添加した汞
化亜鉛が使用されていた。この水銀は、亜鉛粒子同志、
亜鉛粒子と集電子との接触性を増して集電効果を高める
作用もあった。
を維持するために、従来は亜鉛粉末に水銀を添加した汞
化亜鉛が使用されていた。この水銀は、亜鉛粒子同志、
亜鉛粒子と集電子との接触性を増して集電効果を高める
作用もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、昨今の環境汚
染問題のため、電池の負極中に水銀を使用しないことが
必要になってきた。このため亜鉛粉末から水銀を取り除
いたところ、亜鉛粒子同志の接触性が低下してしまい、
電池に長時間の連続した振動・衝撃を加えた場合、ゲル
状負極中の亜鉛粒子が負極内でかたより、集電効果が悪
くなってしまう。また、そのような条件下で放電させる
と、亜鉛粒子の表面が放電反応で酸化亜鉛になり粒子も
小さくなるため、集電効果がさらに悪くなってしまう。
したがって、放電しながら長時間の振動・衝撃を与え続
けると、電圧が急に低下して放電性能が劣化する現象が
生じた。
染問題のため、電池の負極中に水銀を使用しないことが
必要になってきた。このため亜鉛粉末から水銀を取り除
いたところ、亜鉛粒子同志の接触性が低下してしまい、
電池に長時間の連続した振動・衝撃を加えた場合、ゲル
状負極中の亜鉛粒子が負極内でかたより、集電効果が悪
くなってしまう。また、そのような条件下で放電させる
と、亜鉛粒子の表面が放電反応で酸化亜鉛になり粒子も
小さくなるため、集電効果がさらに悪くなってしまう。
したがって、放電しながら長時間の振動・衝撃を与え続
けると、電圧が急に低下して放電性能が劣化する現象が
生じた。
【０００５】本発明は、特定のゲル化剤を併用すること
によって放電中に強い振動・衝撃が長時間加えられても
耐えることができるアルカリ電池、及びこれらのゲル化
剤からなるゲル状電解液にさらにインジウム、スズ、ビ
スマスの中から選択される金属の酸化物、水酸化物、硫
化物の少なくとも一種を含有せしめることによって、耐
振動・衝撃特性をさらに向上せしめることができるアル
カリ電池を提供することを目的とする。
によって放電中に強い振動・衝撃が長時間加えられても
耐えることができるアルカリ電池、及びこれらのゲル化
剤からなるゲル状電解液にさらにインジウム、スズ、ビ
スマスの中から選択される金属の酸化物、水酸化物、硫
化物の少なくとも一種を含有せしめることによって、耐
振動・衝撃特性をさらに向上せしめることができるアル
カリ電池を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成すべく、アルカリ電池のアルカリ電解液、ゲル化剤及
び亜鉛又は亜鉛合金粉末を含むゲル状負極において、ゲ
ル化剤として、２５℃における０．５重量％水溶液分散
粘度が１５，０００ｃｐｓ以上でかつその粒径が１００
〜９００ミクロンを主としたものである架橋ポリアクリ
ル酸塩型吸水性ポリマーと、２５℃における０．５重量
％水溶液分散粘度が１５，０００ｃｐｓ以上である直鎖
ポリアクリル酸またはその塩とを併用することを特徴と
する。
成すべく、アルカリ電池のアルカリ電解液、ゲル化剤及
び亜鉛又は亜鉛合金粉末を含むゲル状負極において、ゲ
ル化剤として、２５℃における０．５重量％水溶液分散
粘度が１５，０００ｃｐｓ以上でかつその粒径が１００
〜９００ミクロンを主としたものである架橋ポリアクリ
ル酸塩型吸水性ポリマーと、２５℃における０．５重量
％水溶液分散粘度が１５，０００ｃｐｓ以上である直鎖
ポリアクリル酸またはその塩とを併用することを特徴と
する。
【０００７】前記架橋ポリアクリル酸塩型吸水性ポリマ
ーの添加濃度（Ｘ）がアルカリ電解液に対して１．０重
量％≦Ｘ≦３．０重重％の範囲内にあり、前記直鎖ポリ
アクリル酸もしくはその塩の添加濃度（Ｙ）が０．０５
重量％≦Ｙ≦１．０重量％の範囲内にあり、さらにそれ
ぞれのゲル化剤添加量の総和（Ｔ）がゲル状電解液に対
して１．２５重量％≦Ｔ≦３．５重量％の範囲内にある
ことが好ましい。
ーの添加濃度（Ｘ）がアルカリ電解液に対して１．０重
量％≦Ｘ≦３．０重重％の範囲内にあり、前記直鎖ポリ
アクリル酸もしくはその塩の添加濃度（Ｙ）が０．０５
重量％≦Ｙ≦１．０重量％の範囲内にあり、さらにそれ
ぞれのゲル化剤添加量の総和（Ｔ）がゲル状電解液に対
して１．２５重量％≦Ｔ≦３．５重量％の範囲内にある
ことが好ましい。
【０００８】また、本発明では、上記ゲル化剤を用いた
ゲル状負極において、さらにゲル状負極が、インジウ
ム、スズ及びビスマスの中から選択される金属の酸化
物、水酸化物並びに硫化物から選ばれる少なくとも一種
類の化合物を含有することが好ましい。
ゲル状負極において、さらにゲル状負極が、インジウ
ム、スズ及びビスマスの中から選択される金属の酸化
物、水酸化物並びに硫化物から選ばれる少なくとも一種
類の化合物を含有することが好ましい。
【０００９】また、前記インジウム、スズ及びビスマス
の中から選択される金属の酸化物、水酸化物並びに硫化
物から選ばれる少なくとも一種類の化合物を含有する場
合、その全含有量が亜鉛又は亜鉛合金粉末に対して０．
００５〜ｌ．０重量％の範囲内にあることが好ましい。
の中から選択される金属の酸化物、水酸化物並びに硫化
物から選ばれる少なくとも一種類の化合物を含有する場
合、その全含有量が亜鉛又は亜鉛合金粉末に対して０．
００５〜ｌ．０重量％の範囲内にあることが好ましい。
【００１０】
【作用】本発明によれば、前記ゲル化剤を併用すること
によって、従来のゲル状負極を使用した場合に生じる耐
振動・衝撃特性の劣化を防止し、また前記ゲル化剤を併
用したゲル状負極にさらにインジウム、スズ及びビスマ
スの中から選択される金属の酸化物、水酸化物並びに硫
化物から選ばれる少なくとも一種類の化合物を含有せし
めたものを使用することによって耐振動・衝撃特性をさ
らに向上させることができる。
によって、従来のゲル状負極を使用した場合に生じる耐
振動・衝撃特性の劣化を防止し、また前記ゲル化剤を併
用したゲル状負極にさらにインジウム、スズ及びビスマ
スの中から選択される金属の酸化物、水酸化物並びに硫
化物から選ばれる少なくとも一種類の化合物を含有せし
めたものを使用することによって耐振動・衝撃特性をさ
らに向上させることができる。
【００１１】ゲル状負極のなかで膨潤した架橋ポリアク
リル酸塩型吸水性ポリマーは、弾力性と保液性が高く、
アルカリ電解液に完全に溶けないで、ゲル化剤の粒子が
ゲル状電解液中に残るため、亜鉛又は亜鉛合金粒子の沈
降を防ぎ、また亜鉛又は亜鉛合金粒子間の接触点を増加
させて集電効果を高めている。しかし、この吸水性ポリ
マーは保液力が高すぎるため、電解液を保持すると放出
しにくいので、放電末期になると放電に必要な電解液が
電池内に円滑に供給されなくなってしまう欠点がある。
また、亜鉛又は亜鉛合金粒子間の接触点は増加するが、
接着性が弱いため、連続した振動や衝撃を与えると亜鉛
又は亜鉛合金粒子が流動してしまう。これらの欠点を補
うため、この吸水性ポリマーに曳糸性を有する直鎖ポリ
アクリル酸またはその塩を添加すると、弾力性が高い吸
水性ポリマーの添加量を減らしても、ゲル状負極の粘度
や亜鉛又は亜鉛合金粒子間の接触を確保することがで
き、さらに液不足が生じるのも防ぐことができる。これ
は、曳糸性を有する直鎖ポリアクリル酸またはその塩は
粘性が高いため、少量でも高粘度を得ることができるか
らである。さらに、曳糸性と接着性によって、亜鉛又は
亜鉛合金粒子を塊としてしっかりと包み込むように固定
させ、亜鉛又は亜鉛合金粒子の沈降や流動を抑えて、ネ
ットワークを強化していると推察される。
リル酸塩型吸水性ポリマーは、弾力性と保液性が高く、
アルカリ電解液に完全に溶けないで、ゲル化剤の粒子が
ゲル状電解液中に残るため、亜鉛又は亜鉛合金粒子の沈
降を防ぎ、また亜鉛又は亜鉛合金粒子間の接触点を増加
させて集電効果を高めている。しかし、この吸水性ポリ
マーは保液力が高すぎるため、電解液を保持すると放出
しにくいので、放電末期になると放電に必要な電解液が
電池内に円滑に供給されなくなってしまう欠点がある。
また、亜鉛又は亜鉛合金粒子間の接触点は増加するが、
接着性が弱いため、連続した振動や衝撃を与えると亜鉛
又は亜鉛合金粒子が流動してしまう。これらの欠点を補
うため、この吸水性ポリマーに曳糸性を有する直鎖ポリ
アクリル酸またはその塩を添加すると、弾力性が高い吸
水性ポリマーの添加量を減らしても、ゲル状負極の粘度
や亜鉛又は亜鉛合金粒子間の接触を確保することがで
き、さらに液不足が生じるのも防ぐことができる。これ
は、曳糸性を有する直鎖ポリアクリル酸またはその塩は
粘性が高いため、少量でも高粘度を得ることができるか
らである。さらに、曳糸性と接着性によって、亜鉛又は
亜鉛合金粒子を塊としてしっかりと包み込むように固定
させ、亜鉛又は亜鉛合金粒子の沈降や流動を抑えて、ネ
ットワークを強化していると推察される。
【００１２】これらの２種類のゲル化剤を併用すること
によって、それぞれのゲル化剤がもつ弾力性と曳糸性の
特長が生かされ、亜鉛又は亜鉛合金粒子同志の接触性が
向上し、ネットワークも強化される。このため、放電し
ながらの長時間にわたる振動・衝撃にも耐えることがで
きる。
によって、それぞれのゲル化剤がもつ弾力性と曳糸性の
特長が生かされ、亜鉛又は亜鉛合金粒子同志の接触性が
向上し、ネットワークも強化される。このため、放電し
ながらの長時間にわたる振動・衝撃にも耐えることがで
きる。
【００１３】さらに、インジウム、スズ及びビスマスの
中から選沢される金属の酸化物、水酸化物並びに硫化物
から選ばれる少なくとも一種類の化合物を分散させたゲ
ル状負極では、その化合物の一部が置換メッキの原理で
亜鉛又は亜鉛合金表面に電析し、亜鉛又は亜鉛合金粒子
同志の接触性が向上するため、放電しながらの長時間に
わたる耐振動・衝撃特性を向上させることができる。
中から選沢される金属の酸化物、水酸化物並びに硫化物
から選ばれる少なくとも一種類の化合物を分散させたゲ
ル状負極では、その化合物の一部が置換メッキの原理で
亜鉛又は亜鉛合金表面に電析し、亜鉛又は亜鉛合金粒子
同志の接触性が向上するため、放電しながらの長時間に
わたる耐振動・衝撃特性を向上させることができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１５】図１は、本発明の実施例に用いた円筒形状
の単３形アルカリ電池ＬＲ６の半裁縦断面図である。金
属ケ一ス１に二酸化マンガンと黒鉛からなる正極合剤２
を入れ、セパレータ３を挿入した後、ゲル状負極４をセ
パレータ３内に注入する。負極集電子６と底板７を一体
とした樹脂封口体５をゲル状負極に差しこみ素電池を形
成する。
の単３形アルカリ電池ＬＲ６の半裁縦断面図である。金
属ケ一ス１に二酸化マンガンと黒鉛からなる正極合剤２
を入れ、セパレータ３を挿入した後、ゲル状負極４をセ
パレータ３内に注入する。負極集電子６と底板７を一体
とした樹脂封口体５をゲル状負極に差しこみ素電池を形
成する。
【００１６】上記したゲル状負極は、酸化亜鉛と４０％
水酸化カリウム水溶液とからなるアルカリ電解液、ゲル
化剤及び該電解液に対して２倍の重量の亜鉛又は亜鉛合
金粉末から構成されている。
水酸化カリウム水溶液とからなるアルカリ電解液、ゲル
化剤及び該電解液に対して２倍の重量の亜鉛又は亜鉛合
金粉末から構成されている。
【００１７】まず、ゲル化剤として、２５℃における
０．５重量％水溶液分散粘度が２０，０００ｃｐｓで、
その粒径が１００〜９００ミクロンを主とした平均粒径
５００ミクロンで、またゲル強度が３０，０００グイン
／ｃｍ2 である架橋ポリアクリル酸ナトリウム（ゲル化
剤Ａ）、及び２５℃における０．５重量％水溶液分散粘
度が４０，０００ｃｐｓで、分子量が２５０万〜５００
万で、さらに粒径が１００〜９００ミクロンを主とした
平均粒径が５００ミクロンである直鎖ポリアクリル酸ナ
トリウム（ゲル化剤Ｂ）を用いて、電解液に対して表１
に示す量のゲル化剤とその２倍量の亜鉛又は亜鉛合金粉
末を添加してゲル状負極を作成した。
０．５重量％水溶液分散粘度が２０，０００ｃｐｓで、
その粒径が１００〜９００ミクロンを主とした平均粒径
５００ミクロンで、またゲル強度が３０，０００グイン
／ｃｍ2 である架橋ポリアクリル酸ナトリウム（ゲル化
剤Ａ）、及び２５℃における０．５重量％水溶液分散粘
度が４０，０００ｃｐｓで、分子量が２５０万〜５００
万で、さらに粒径が１００〜９００ミクロンを主とした
平均粒径が５００ミクロンである直鎖ポリアクリル酸ナ
トリウム（ゲル化剤Ｂ）を用いて、電解液に対して表１
に示す量のゲル化剤とその２倍量の亜鉛又は亜鉛合金粉
末を添加してゲル状負極を作成した。
【００１８】かくして得られたゲル状負極を所定量注入
した円筒状単３形アルカリ電池ＬＲ６を２０個作り、振
動試験を行った。振動試験は、負荷抵抗１Ωで放電しな
がら１分間に２ｃｍの高さから１００回落下させること
を１時間続けたときの放電カーブの変動幅を測定するこ
とによって行われた。なお、ゲル化剤のゲル強度は次に
示す方法により測定した。
した円筒状単３形アルカリ電池ＬＲ６を２０個作り、振
動試験を行った。振動試験は、負荷抵抗１Ωで放電しな
がら１分間に２ｃｍの高さから１００回落下させること
を１時間続けたときの放電カーブの変動幅を測定するこ
とによって行われた。なお、ゲル化剤のゲル強度は次に
示す方法により測定した。
【００１９】予め吸水性ポリマーの生理食塩水に対する
吸液量（Ａ ｇ／ｇ）をティーバッグ法にて測定した。
吸液量Ａに対応する７５％の生理食塩水をビーカーに採
り、攪拌しながら１ｇの吸水性ポリマーを添加して均一
に吸収させ、表面が平滑な吸水ゲルを作成した。この吸
水ゲルを２５℃に保温し、下記の操作条件で、ネオカー
ドメーターを用いてゲル強度を測定した。
吸液量（Ａ ｇ／ｇ）をティーバッグ法にて測定した。
吸液量Ａに対応する７５％の生理食塩水をビーカーに採
り、攪拌しながら１ｇの吸水性ポリマーを添加して均一
に吸収させ、表面が平滑な吸水ゲルを作成した。この吸
水ゲルを２５℃に保温し、下記の操作条件で、ネオカー
ドメーターを用いてゲル強度を測定した。
【００２０】荷重 ： ２００ｇ 感圧軸の直径 ： ８ｍｍφ 感圧軸の降下速度 ： ０．３６ｃｍ 上記の方法で行った振動試験の結果を表１に示した。
【００２１】
【表１】
【００２２】表ｌはゲル化剤Ａとゲル化剤Ｂの２種類で
ゲル状電解液を作って試験した結果である。表中、◎は
正常な放電力ーブ（電圧の変動幅１００ｍＶ以内）、○
は正常な放電カーブ（電圧の変動幅２００ｍＶ以内）、
×は放電カーブに電圧の急激な落ち込みが現れたもの
（電圧の変動幅５００ｍＶ以上）、△は完全に落ちては
いないが落ちる兆候があるもの（電圧の変動幅２００ｍ
Ｖ〜５００ｍＶ）を示す。この結果によるとそれぞれ単
独のゲル化剤では電圧の急激な落下が見られるが、ゲル
化剤Ａとゲル化剤Ｂとを併用すると電圧の挙動を改善す
ることができ、耐振動・衝撃特性は向上できることがわ
かる。しかし、いずれかのゲル化剤の添加量が多くなり
すぎてしまうと耐振動・衝撃特性は悪くなってしまう。
ゲル状電解液を作って試験した結果である。表中、◎は
正常な放電力ーブ（電圧の変動幅１００ｍＶ以内）、○
は正常な放電カーブ（電圧の変動幅２００ｍＶ以内）、
×は放電カーブに電圧の急激な落ち込みが現れたもの
（電圧の変動幅５００ｍＶ以上）、△は完全に落ちては
いないが落ちる兆候があるもの（電圧の変動幅２００ｍ
Ｖ〜５００ｍＶ）を示す。この結果によるとそれぞれ単
独のゲル化剤では電圧の急激な落下が見られるが、ゲル
化剤Ａとゲル化剤Ｂとを併用すると電圧の挙動を改善す
ることができ、耐振動・衝撃特性は向上できることがわ
かる。しかし、いずれかのゲル化剤の添加量が多くなり
すぎてしまうと耐振動・衝撃特性は悪くなってしまう。
【００２３】弾力性が高いゲル化剤Ａは単独で使用する
と放電変動幅が増大し、さらに放電持続時間も◎印の正
常なカーブと比べると半分ほど短くなった。これは、吸
水性ポリマーの保液力により、放電末期になると液不足
が生じて、反応のための電解液が供給されにくくなった
り不足したりして、放電が円滑に行われなくなり、そこ
に振動が加わってくると電圧が急に降下してしまうので
ある。また、接着性に欠けるゲル化剤であるため振動や
衝撃が加えられると亜鉛又は亜鉛合金粒子が流動して接
触点が少なくなり、集電が悪くなる。
と放電変動幅が増大し、さらに放電持続時間も◎印の正
常なカーブと比べると半分ほど短くなった。これは、吸
水性ポリマーの保液力により、放電末期になると液不足
が生じて、反応のための電解液が供給されにくくなった
り不足したりして、放電が円滑に行われなくなり、そこ
に振動が加わってくると電圧が急に降下してしまうので
ある。また、接着性に欠けるゲル化剤であるため振動や
衝撃が加えられると亜鉛又は亜鉛合金粒子が流動して接
触点が少なくなり、集電が悪くなる。
【００２４】曳糸性を有するゲル化剤Ｂの単独使用では
弾力性に劣り、ゲル化剤自身が粒子として残っていない
ため、亜鉛又は亜鉛合金粒子の接触が悪く、振動や衝撃
が加えられると亜鉛又は亜鉛合金粒子がゲル状負極内で
沈降してしまい、集電効果が劣化して電圧が急に降下し
てしまう。
弾力性に劣り、ゲル化剤自身が粒子として残っていない
ため、亜鉛又は亜鉛合金粒子の接触が悪く、振動や衝撃
が加えられると亜鉛又は亜鉛合金粒子がゲル状負極内で
沈降してしまい、集電効果が劣化して電圧が急に降下し
てしまう。
【００２５】しかし、この２種類のゲル化剤を併用する
と、ゲル化剤Ａの優れた弾力性と吸水性によって粒子間
の接触性が向上し、ゲル化剤Ｂの添加によってその曳糸
性と粘性で亜鉛又は亜鉛合金粒子のネットワ−クをより
強固なものにして、振動や衝撃が与えられた時に生じる
亜鉛又は亜鉛合金粒子の流動を防ぎ、電圧の急激な低下
を改良することができる。また、ゲル化剤Ｂの添加によ
ってゲル化剤Ａの添加量を減少させることができるた
め、ゲル化剤Ａの保液力から生じる放電末期においての
液不足も防ぐことができる。
と、ゲル化剤Ａの優れた弾力性と吸水性によって粒子間
の接触性が向上し、ゲル化剤Ｂの添加によってその曳糸
性と粘性で亜鉛又は亜鉛合金粒子のネットワ−クをより
強固なものにして、振動や衝撃が与えられた時に生じる
亜鉛又は亜鉛合金粒子の流動を防ぎ、電圧の急激な低下
を改良することができる。また、ゲル化剤Ｂの添加によ
ってゲル化剤Ａの添加量を減少させることができるた
め、ゲル化剤Ａの保液力から生じる放電末期においての
液不足も防ぐことができる。
【００２６】さらに、それぞれのゲル化剤添加量の総和
がゲル状電解液に対してｌ．２５重量％未満では、ゲル
状電解液の粘度が低いため、ゲル状電解液中で亜鉛又は
亜鉛合金粒子が沈降してしまい、安定した分散状態を保
つことができない。また、ゲル化剤添加量の総和がゲル
状電解液に対して３．５重重％を越えると、電解液の粘
度が高すぎて放電が円滑に進まなくなる。この試験結果
より、２種類のゲル化剤を併用できる添加量範囲を、電
解液に対してゲル化剤Ａの添加濃度（Ｘ）が１．０≦Ｘ
≦３．０重量％の範囲、ゲル化剤Ｂの添加濃度（Ｙ）が
０．０５≦ｙ≦１．０重量％の範囲とすることにより、
耐衝撃特性に対するアルカリ電池の性能が安定すること
が判明した。
がゲル状電解液に対してｌ．２５重量％未満では、ゲル
状電解液の粘度が低いため、ゲル状電解液中で亜鉛又は
亜鉛合金粒子が沈降してしまい、安定した分散状態を保
つことができない。また、ゲル化剤添加量の総和がゲル
状電解液に対して３．５重重％を越えると、電解液の粘
度が高すぎて放電が円滑に進まなくなる。この試験結果
より、２種類のゲル化剤を併用できる添加量範囲を、電
解液に対してゲル化剤Ａの添加濃度（Ｘ）が１．０≦Ｘ
≦３．０重量％の範囲、ゲル化剤Ｂの添加濃度（Ｙ）が
０．０５≦ｙ≦１．０重量％の範囲とすることにより、
耐衝撃特性に対するアルカリ電池の性能が安定すること
が判明した。
【００２７】なお、ゲル化剤Ａの０．５重量％水溶液分
散粘度が１５，０００ｃｐｓ未満、ゲル化剤Ｂの０．５
重量％水溶液分散粘度が２０，０００ｃｐｓ未満である
と、ゲル化剤Ａの添加濃度が１．０≦Ｘ≦３．０重量％
の範囲、ゲル化剤Ｂの添加濃度が０．０５≦Ｙ≦ｌ．０
重量％の範囲にあるゲル状負極であっても粘度が低すぎ
るので、亜鉛又は亜鉛合金粉末粒子が沈降して分離し
た。したがって、ゲル化剤Ａの０．５重量％水溶液分散
粘度を１５，０００ｃｐｓ以上、ゲル化剤Ｂの０．５重
量％水溶液分散粘度が２０，０００ｃｐｓ以上にしなけ
ればならない。
散粘度が１５，０００ｃｐｓ未満、ゲル化剤Ｂの０．５
重量％水溶液分散粘度が２０，０００ｃｐｓ未満である
と、ゲル化剤Ａの添加濃度が１．０≦Ｘ≦３．０重量％
の範囲、ゲル化剤Ｂの添加濃度が０．０５≦Ｙ≦ｌ．０
重量％の範囲にあるゲル状負極であっても粘度が低すぎ
るので、亜鉛又は亜鉛合金粉末粒子が沈降して分離し
た。したがって、ゲル化剤Ａの０．５重量％水溶液分散
粘度を１５，０００ｃｐｓ以上、ゲル化剤Ｂの０．５重
量％水溶液分散粘度が２０，０００ｃｐｓ以上にしなけ
ればならない。
【００２８】さらに、ゲル化剤Ａの粒径を１００ミクロ
ン以下にすると振動や衝撃に耐えることができなくな
り、粒径が９００ミクロンを越えてしまうとゲル状負極
の流動性が悪くなって充填量のバラツキが大きくなり、
ゲル状負極の密度も低下した。このため１００〜９００
ミクロンの粒径範囲が好ましい。
ン以下にすると振動や衝撃に耐えることができなくな
り、粒径が９００ミクロンを越えてしまうとゲル状負極
の流動性が悪くなって充填量のバラツキが大きくなり、
ゲル状負極の密度も低下した。このため１００〜９００
ミクロンの粒径範囲が好ましい。
【００２９】また、ゲル化剤Ａのゲル強度については、
１５，０００〜５０，０００ダイン／ｃｍ2 の範囲にあ
る場合に吸水性ポリマーの特長である弾力性がもっとも
耐振動・衝撃に効果があり、ゲル化剤Ｂにおいては、必
要な曳糸性を取り出すためには分子量が２５０万〜５０
０万である未架橋型ポリマーを使用することが好まし
い。
１５，０００〜５０，０００ダイン／ｃｍ2 の範囲にあ
る場合に吸水性ポリマーの特長である弾力性がもっとも
耐振動・衝撃に効果があり、ゲル化剤Ｂにおいては、必
要な曳糸性を取り出すためには分子量が２５０万〜５０
０万である未架橋型ポリマーを使用することが好まし
い。
【００３０】なお、本実施例には、ゲル化剤Ａとゲル化
剤Ｂの両者にポリアクリル酸のナトリウム塩を使用した
が、他の塩類（例えばポリアクリル酸カリウム）でもよ
く、またゲル化剤Ｂにおいてはポリアクリル酸を用いて
も同様の効果が得られた。
剤Ｂの両者にポリアクリル酸のナトリウム塩を使用した
が、他の塩類（例えばポリアクリル酸カリウム）でもよ
く、またゲル化剤Ｂにおいてはポリアクリル酸を用いて
も同様の効果が得られた。
【００３１】次に、本発明で使用する添加剤としてのイ
ンジウム、スズ、ビスマスから選ばれる金属の酸化物、
水酸化物または硫化物の添加効果について説明する。
ンジウム、スズ、ビスマスから選ばれる金属の酸化物、
水酸化物または硫化物の添加効果について説明する。
【００３２】前記実施例で使用した２種類のゲル化剤と
水酸化インジウムとを添加したゲル状電解液を作成し
た。電解液に対してゲル化剤Ａを２．０重量％、ゲル化
剤Ｂを０．４重量％、水酸化インジウムを表２に示した
量で添加してゲル状負極を作成した。このようにして作
成したゲル状負極を用いて単三形アルカリ電池ＬＲ６を
作り、前記実施例の場合と同様の振動試験を行った。そ
の結果を表２に示した。
水酸化インジウムとを添加したゲル状電解液を作成し
た。電解液に対してゲル化剤Ａを２．０重量％、ゲル化
剤Ｂを０．４重量％、水酸化インジウムを表２に示した
量で添加してゲル状負極を作成した。このようにして作
成したゲル状負極を用いて単三形アルカリ電池ＬＲ６を
作り、前記実施例の場合と同様の振動試験を行った。そ
の結果を表２に示した。
【００３３】
【表２】
【００３４】表２は、ゲル化剤Ａとゲル化剤Ｂと水酸化
インジウムとを添加したゲル状負極を用いて作成した電
池について振動試験を行った時の放電カーブの電圧変動
幅である。これらの結果より、水酸化インジウムを添加
すると電圧変動幅が減少していることがわかる。アルカ
リ電解液中において、水酸化インジウムの一部はイオン
化し、置換メッキの原理で亜鉛又は亜鉛合金表面に電析
しており、亜鉛又亜鉛合金粒子に電析したインジウムは
亜鉛又は亜鉛合金粒子同志の接触性を向上させ、亜鉛又
は亜鉛合金粒子のネットワークを強固なものにする働き
があるものと思われる。このため、放電をさせながらの
振動試験においても、電圧の急激な落ち込みがなく、電
圧の変動が少ない正常な放電になる。さらに、水酸化イ
ンジウムの亜鉛又は亜鉛合金に対する添加量の効果は、
０．００５重量％からｌ．０重量％までは添加量の増大
とともに振動試験の結果はよくなるが、それ以上添加し
てもさらによくはならない。なお０．００１重量％未満
ではその添加効果は現れなかった。
インジウムとを添加したゲル状負極を用いて作成した電
池について振動試験を行った時の放電カーブの電圧変動
幅である。これらの結果より、水酸化インジウムを添加
すると電圧変動幅が減少していることがわかる。アルカ
リ電解液中において、水酸化インジウムの一部はイオン
化し、置換メッキの原理で亜鉛又は亜鉛合金表面に電析
しており、亜鉛又亜鉛合金粒子に電析したインジウムは
亜鉛又は亜鉛合金粒子同志の接触性を向上させ、亜鉛又
は亜鉛合金粒子のネットワークを強固なものにする働き
があるものと思われる。このため、放電をさせながらの
振動試験においても、電圧の急激な落ち込みがなく、電
圧の変動が少ない正常な放電になる。さらに、水酸化イ
ンジウムの亜鉛又は亜鉛合金に対する添加量の効果は、
０．００５重量％からｌ．０重量％までは添加量の増大
とともに振動試験の結果はよくなるが、それ以上添加し
てもさらによくはならない。なお０．００１重量％未満
ではその添加効果は現れなかった。
【００３５】このような添加効果については、インジウ
ムの酸化物、硫化物、さらにはスズ、ビスマスの酸化
物、水酸化物、硫化物の添加、またこれらの化合物の複
合添加によっても同様の結果が得られた。
ムの酸化物、硫化物、さらにはスズ、ビスマスの酸化
物、水酸化物、硫化物の添加、またこれらの化合物の複
合添加によっても同様の結果が得られた。
【００３６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、放
電中の耐振動・衝撃特性に優れたアルカリ電池を提供す
ることができる。
電中の耐振動・衝撃特性に優れたアルカリ電池を提供す
ることができる。
【図１】本発明の実施例における単３形アルカリ電池Ｌ
Ｒ６の縦断面図。
Ｒ６の縦断面図。
ｌ 金属ケ−ス ２ 正極合剤 ３ セパレータ ４ 負極 ５ 樹脂封口板 ６ 負極集電体 ７ 底板
Claims (5)
- 【請求項１】 アルカリ電解液とゲル化剤とからなるゲ
ル状電解液に亜鉛又は亜鉛合金粉末を分散させたゲル状
負極を用いるアルカリ電池において、前記ゲル化剤とし
て、２５℃における０．５重量％水溶液分散粘度が１
５，０００ｃｐｓ以上でかつその粒径が１００〜９００
ミクロンを主としたものである架橋ポリアクリル酸塩型
吸水性ポリマーと、２５℃における０．５重量％水溶液
分散粘度が２０，０００ｃｐｓ以上である直鎖ポリアク
リル酸またはその塩とを併用することを特徴とするアル
カリ電池。 - 【請求項２】 前記架橋ポリアクリル酸塩型吸水性ポリ
マーの添加濃度（Ｘ）がアルカリ電解液に対して１．０
重量％≦Ｘ≦３．０重重％の範囲内にあり、前記直鎖ポ
リアクリル酸もしくはその塩の添加濃度（Ｙ）が０．０
５重量％≦Ｙ≦１．０重量％の範囲内にあり、さらにそ
れぞれのゲル化剤添加量の総和（Ｔ）がゲル状電解液に
対して１．２５重量％≦Ｔ≦３．５重量％の範囲内にあ
る請求項１記載のアルカリ電池。 - 【請求項３】 アルカリ電解液とゲル化剤とからなるゲ
ル状電解液に亜鉛又は亜鉛合金粉末を分散させたゲル状
負極を用いるアルカリ電池において、前記ゲル化剤とし
て、２５℃における０．５重量％水溶液分散粘度が１
５，０００ｃｐｓ以上でかつその粒径が１００〜９００
ミクロンを主とした架橋ポリアクリル酸塩型吸水性ポリ
マーと、２５℃における０．５重量％水溶液分散粘度が
２０，０００ｃｐｓ以上の直鎖ポリアクリル酸もしくは
その塩とを併用し、さらに前記ゲル状負極がインジウ
ム、スズ及びビスマスの中から選択される金属の酸化
物、水酸化物並びに硫化物から選ばれる少なくとも一種
類の化合物を含有することを特徴とするアルカリ電池。 - 【請求項４】 前記架橋ポリアクリル酸塩型吸水性ポリ
マーの添加濃度（Ｘ）がアルカリ電解液に対してｌ．０
重量％≦Ｘ≦３．０重量％の範囲内にあり、前記直鎖ポ
リアクリル酸もしくはその塩の添加濃度（Ｙ）が０．０
５重量％≦Ｙ≦ｌ．０重量％の範囲内にあり、さらにそ
れぞれのゲル化剤添加量の総和（Ｔ）がゲル状電解液に
対して１．２５重量％≦Ｔ≦３．５重量％の範囲内にあ
る請求項３記載のアルカリ電池。 - 【請求項５】 前記インジウム、スズ及びビスマスの中
から選択される金属の酸化物、水酸化物並びに硫化物か
ら選ばれる少なくとも一種類の化合物の全含有量が、亜
鉛又は亜鉛合金粉末に対して０．００５〜ｌ．０重量％
の範囲内にある請求項３または４記載のアルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27130194A JP3371577B2 (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27130194A JP3371577B2 (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | アルカリ電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08138656A true JPH08138656A (ja) | 1996-05-31 |
| JP3371577B2 JP3371577B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=17498140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27130194A Expired - Fee Related JP3371577B2 (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3371577B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999057771A1 (en) * | 1998-05-01 | 1999-11-11 | Eveready Battery Company, Inc. | Method for producing an electrode containing electrolyte-absorbed polymer particles |
| JP2000223113A (ja) * | 1999-02-02 | 2000-08-11 | Toshiba Battery Co Ltd | 亜鉛アルカリ電池 |
| EP1162676A4 (en) * | 1999-02-17 | 2003-04-16 | Sanyo Chemical Ind Ltd | YELLOWING AGENT FOR ALKALINE CELL AND ALKALINE CELL |
| JP2004259454A (ja) * | 2003-02-24 | 2004-09-16 | Toshiba Battery Co Ltd | 筒形アルカリ電池 |
| JP2014007002A (ja) * | 2012-06-22 | 2014-01-16 | Panasonic Corp | アルカリ電池 |
| CN112563479A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-26 | 香港理工大学 | 一种水凝胶赋形的锌负极材料及其制备方法、负极和电池 |
-
1994
- 1994-11-04 JP JP27130194A patent/JP3371577B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999057771A1 (en) * | 1998-05-01 | 1999-11-11 | Eveready Battery Company, Inc. | Method for producing an electrode containing electrolyte-absorbed polymer particles |
| JP2000223113A (ja) * | 1999-02-02 | 2000-08-11 | Toshiba Battery Co Ltd | 亜鉛アルカリ電池 |
| EP1162676A4 (en) * | 1999-02-17 | 2003-04-16 | Sanyo Chemical Ind Ltd | YELLOWING AGENT FOR ALKALINE CELL AND ALKALINE CELL |
| JP2004259454A (ja) * | 2003-02-24 | 2004-09-16 | Toshiba Battery Co Ltd | 筒形アルカリ電池 |
| JP2014007002A (ja) * | 2012-06-22 | 2014-01-16 | Panasonic Corp | アルカリ電池 |
| CN112563479A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-26 | 香港理工大学 | 一种水凝胶赋形的锌负极材料及其制备方法、负极和电池 |
| CN112563479B (zh) * | 2020-12-10 | 2024-04-30 | 香港理工大学 | 一种水凝胶赋形的锌负极材料及其制备方法、负极和电池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3371577B2 (ja) | 2003-01-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |