JPH1083812A - 亜鉛アルカリ電池 - Google Patents
亜鉛アルカリ電池Info
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- JPH1083812A JPH1083812A JP24021796A JP24021796A JPH1083812A JP H1083812 A JPH1083812 A JP H1083812A JP 24021796 A JP24021796 A JP 24021796A JP 24021796 A JP24021796 A JP 24021796A JP H1083812 A JPH1083812 A JP H1083812A
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Classifications
-
- Y02E60/12—
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】無汞化亜鉛合金粉末を用いたゲル状亜鉛負極の
充填を容易にさせると共に、低公害かつ安全で高性能な
亜鉛アルカリ電池を提供すること。 【解決手段】２５℃における粘度が１００，０００〜３
００，０００ｃｐｓであるゲル状亜鉛負極中に、フッ素
系界面活性剤を無汞化亜鉛合金粉末に対して０．５〜１
００ｐｐｍ添加することにより、ゲル状亜鉛負極の充填
を容易にさせると共に、低公害かつ安全で高性能な亜鉛
アルカリ電池を提供することができる。
充填を容易にさせると共に、低公害かつ安全で高性能な
亜鉛アルカリ電池を提供すること。 【解決手段】２５℃における粘度が１００，０００〜３
００，０００ｃｐｓであるゲル状亜鉛負極中に、フッ素
系界面活性剤を無汞化亜鉛合金粉末に対して０．５〜１
００ｐｐｍ添加することにより、ゲル状亜鉛負極の充填
を容易にさせると共に、低公害かつ安全で高性能な亜鉛
アルカリ電池を提供することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は亜鉛アルカリ電池に
関し、詳しくは無汞化亜鉛合金粉末を用いたゲル状亜鉛
負極を備えた亜鉛アルカリ電池に関するものである。
関し、詳しくは無汞化亜鉛合金粉末を用いたゲル状亜鉛
負極を備えた亜鉛アルカリ電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、亜鉛アルカリ電池の負極活物質と
しては、亜鉛の腐食によるガス発生の抑制及び電気特性
の向上を目的として、汞化亜鉛合金粉末が用いられてい
たが、近年、使用済み電池による環境汚染が問題視され
るようになってきたことから低公害化が社会的な要望と
なり、亜鉛合金粉末を無汞化（無水銀）にするための亜
鉛合金組成や防食剤（インヒビター）等の研究が進めら
れ、ついに実用上ガス発生に問題のない無水銀アルカリ
電池用ゲル状負極が開発されるに至った。
しては、亜鉛の腐食によるガス発生の抑制及び電気特性
の向上を目的として、汞化亜鉛合金粉末が用いられてい
たが、近年、使用済み電池による環境汚染が問題視され
るようになってきたことから低公害化が社会的な要望と
なり、亜鉛合金粉末を無汞化（無水銀）にするための亜
鉛合金組成や防食剤（インヒビター）等の研究が進めら
れ、ついに実用上ガス発生に問題のない無水銀アルカリ
電池用ゲル状負極が開発されるに至った。
【０００３】ところで、無汞化亜鉛合金粉末を単に用い
た電池は、汞化亜鉛合金粉末を用いた電池より耐衝撃性
が弱いことが分り、その改善のためにゲル化剤の形状、
粒度の見直しや増量により、ゲル状亜鉛負極の粘度を上
げて耐衝撃性を向上させる方策が取られてきた。
た電池は、汞化亜鉛合金粉末を用いた電池より耐衝撃性
が弱いことが分り、その改善のためにゲル化剤の形状、
粒度の見直しや増量により、ゲル状亜鉛負極の粘度を上
げて耐衝撃性を向上させる方策が取られてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電池の
耐衝撃性を改善するためにゲル状亜鉛負極の粘度を上げ
ると、ゲル状亜鉛負極を充填する際に充填装置の器壁と
の摩擦が大きくなり、滑らかにゲル状亜鉛負極が流れな
いために安定した充填作業が困難になる、という問題が
生じた。
耐衝撃性を改善するためにゲル状亜鉛負極の粘度を上げ
ると、ゲル状亜鉛負極を充填する際に充填装置の器壁と
の摩擦が大きくなり、滑らかにゲル状亜鉛負極が流れな
いために安定した充填作業が困難になる、という問題が
生じた。
【０００５】本発明は、上記状況に鑑みてなされたもの
で、その目的は無汞化亜鉛合金粉末を用いたゲル状亜鉛
負極の充填を容易にさせると共に、低公害かつ安全で高
性能な亜鉛アルカリ電池を提供することにある。
で、その目的は無汞化亜鉛合金粉末を用いたゲル状亜鉛
負極の充填を容易にさせると共に、低公害かつ安全で高
性能な亜鉛アルカリ電池を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１は、２５℃における粘度が１０
０，０００〜３００，０００ｃｐｓであるゲル状亜鉛負
極中に、フッ素系界面活性剤を無汞化亜鉛合金粉末に対
して０．５〜１００ｐｐｍ添加することにより、ゲル状
亜鉛負極の充填を容易にさせると共に、低公害かつ安全
で高性能な亜鉛アルカリ電池を提供することができる。
め、本発明の請求項１は、２５℃における粘度が１０
０，０００〜３００，０００ｃｐｓであるゲル状亜鉛負
極中に、フッ素系界面活性剤を無汞化亜鉛合金粉末に対
して０．５〜１００ｐｐｍ添加することにより、ゲル状
亜鉛負極の充填を容易にさせると共に、低公害かつ安全
で高性能な亜鉛アルカリ電池を提供することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例及び比較例
について詳細に説明する。まず、無汞化亜鉛合金粉末と
アルカリ電解液の配合を固定し、ゲル化剤としてのポリ
アクリル酸ソーダの添加量を変えて、２５℃におけるゲ
ル状亜鉛負極の粘度が５０，０００±５，０００、１０
０，０００±５，０００、２００，０００±５，００
０、３００，０００±５，０００、３５０，０００±
５，０００ｃｐｓ（Ｂ型粘度計により測定）の５段階と
なるように調製した。
について詳細に説明する。まず、無汞化亜鉛合金粉末と
アルカリ電解液の配合を固定し、ゲル化剤としてのポリ
アクリル酸ソーダの添加量を変えて、２５℃におけるゲ
ル状亜鉛負極の粘度が５０，０００±５，０００、１０
０，０００±５，０００、２００，０００±５，００
０、３００，０００±５，０００、３５０，０００±
５，０００ｃｐｓ（Ｂ型粘度計により測定）の５段階と
なるように調製した。
【０００８】次に、これらの配合のゲル状亜鉛負極を基
本にして、各々にパーフルオロアルキル基を有するフッ
素系界面活性剤を無汞化亜鉛合金粉末に対して０．０、
０．１、０．５、１．０、５．０、１０．０、５０．
０、１００．０、１５０．０ｐｐｍの９通りに添加した
ゲル状亜鉛負極を調製した。こうして得られた４５種類
のゲル状亜鉛負極を用いて、図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ
６形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
本にして、各々にパーフルオロアルキル基を有するフッ
素系界面活性剤を無汞化亜鉛合金粉末に対して０．０、
０．１、０．５、１．０、５．０、１０．０、５０．
０、１００．０、１５０．０ｐｐｍの９通りに添加した
ゲル状亜鉛負極を調製した。こうして得られた４５種類
のゲル状亜鉛負極を用いて、図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ
６形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
【０００９】図１において、１は正極端子を兼ねる有底
円筒形の金属缶であり、この金属缶１内には円筒状に加
圧成形した正極合剤２が充填されている。正極合剤２は
二酸化マンガン粉末とカーボン粉末を混合し、これを金
属缶１内に収納し所定の圧力で中空円筒状に加圧成形し
たものである。また、正極合剤２の中空部にはアセター
ル化ポリビニルアルコール繊維の不織布からなる有底円
筒状のセパレータ３を介して前記方法で製造したゲル状
亜鉛負極４が充填されている。ゲル状亜鉛負極４内には
真鍮製の負極集電棒５が、その上端部をゲル状負極４よ
り突出するように挿着されている。負極集電棒５の突出
部外周面及び金属缶１の上部内周面には二重環状のポリ
アミド樹脂からなる絶縁ガスケット６が配設されてい
る。また、絶縁ガスケット６の二重環状部の間にはリン
グ状の金属板７が配設され、かつ金属板７には負極端子
を兼ねる帽子形の金属封口板８が集電棒５の頭部に当接
するように配設されている。そして、金属缶１の開口縁
を内方に屈曲させることによりガスケット６及び金属封
口板８で金属缶１内を密封口している。以上のようにし
て組み立てた各ＬＲ６形アルカリ電池について、作業
性、耐衝撃性、１Ω連続放電及びガス発生量を調査した
結果を表１〜４に示す。
円筒形の金属缶であり、この金属缶１内には円筒状に加
圧成形した正極合剤２が充填されている。正極合剤２は
二酸化マンガン粉末とカーボン粉末を混合し、これを金
属缶１内に収納し所定の圧力で中空円筒状に加圧成形し
たものである。また、正極合剤２の中空部にはアセター
ル化ポリビニルアルコール繊維の不織布からなる有底円
筒状のセパレータ３を介して前記方法で製造したゲル状
亜鉛負極４が充填されている。ゲル状亜鉛負極４内には
真鍮製の負極集電棒５が、その上端部をゲル状負極４よ
り突出するように挿着されている。負極集電棒５の突出
部外周面及び金属缶１の上部内周面には二重環状のポリ
アミド樹脂からなる絶縁ガスケット６が配設されてい
る。また、絶縁ガスケット６の二重環状部の間にはリン
グ状の金属板７が配設され、かつ金属板７には負極端子
を兼ねる帽子形の金属封口板８が集電棒５の頭部に当接
するように配設されている。そして、金属缶１の開口縁
を内方に屈曲させることによりガスケット６及び金属封
口板８で金属缶１内を密封口している。以上のようにし
て組み立てた各ＬＲ６形アルカリ電池について、作業
性、耐衝撃性、１Ω連続放電及びガス発生量を調査した
結果を表１〜４に示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】表１は、ゲル状亜鉛負極を充填した際の作
業性（器壁での流れ性）の状態を定性的に示している。
◎は非常に良好、○は良好、△は可、×は不可を示す。
この表１から、ゲル状亜鉛負極の粘度５０，０００ｃｐ
ｓでは、作業性に関してはフッ素系界面活性剤の添加を
必要とせず、ゲル状亜鉛負極の粘度３５０，０００ｃｐ
ｓでは、フッ素系界面活性剤を１００ｐｐｍ添加しても
十分な効果は現れない。また、フッ素系界面活性剤０．
１ｐｐｍ添加では、いずれの粘度でも無添加とほとんど
変わらず、フッ素系界面活性剤０．５ｐｐｍ添加で効果
が現れはじめることが観察された。
業性（器壁での流れ性）の状態を定性的に示している。
◎は非常に良好、○は良好、△は可、×は不可を示す。
この表１から、ゲル状亜鉛負極の粘度５０，０００ｃｐ
ｓでは、作業性に関してはフッ素系界面活性剤の添加を
必要とせず、ゲル状亜鉛負極の粘度３５０，０００ｃｐ
ｓでは、フッ素系界面活性剤を１００ｐｐｍ添加しても
十分な効果は現れない。また、フッ素系界面活性剤０．
１ｐｐｍ添加では、いずれの粘度でも無添加とほとんど
変わらず、フッ素系界面活性剤０．５ｐｐｍ添加で効果
が現れはじめることが観察された。
【００１２】
【表２】
【００１３】表２は、各電池の耐衝撃性の調査結果を示
している。◎は変化量５０ｍＶ以下，○は５０〜７０ｍ
Ｖ，△は７０〜１００ｍＶ，×は１００ｍＶ以上を示
す。調査方法は、放電負荷２Ωで放電している電池を高
さ２ｍから自由落下させて、その時の作動電圧の変化量
をオシロスコープで測定した（ｎ＝３の平均値）。
している。◎は変化量５０ｍＶ以下，○は５０〜７０ｍ
Ｖ，△は７０〜１００ｍＶ，×は１００ｍＶ以上を示
す。調査方法は、放電負荷２Ωで放電している電池を高
さ２ｍから自由落下させて、その時の作動電圧の変化量
をオシロスコープで測定した（ｎ＝３の平均値）。
【００１４】この表２から、ゲル状亜鉛負極の粘度５
０，０００ｃｐｓでは、耐衝撃性は全く不可であり、ゲ
ル状亜鉛負極の粘度１００，０００ｃｐｓ以上であれば
耐衝撃性はほぼ良好であるが、フッ素系界面活性剤の添
加量が多い程、耐衝撃性は悪くなる傾向があることが観
察された。これは、フッ素系界面活性剤の潤滑剤として
の効果が耐衝撃性には逆効果となるためと考えられ、フ
ッ素系界面活性剤１５０ｐｐｍは添加しない方が良いこ
とが分る。
０，０００ｃｐｓでは、耐衝撃性は全く不可であり、ゲ
ル状亜鉛負極の粘度１００，０００ｃｐｓ以上であれば
耐衝撃性はほぼ良好であるが、フッ素系界面活性剤の添
加量が多い程、耐衝撃性は悪くなる傾向があることが観
察された。これは、フッ素系界面活性剤の潤滑剤として
の効果が耐衝撃性には逆効果となるためと考えられ、フ
ッ素系界面活性剤１５０ｐｐｍは添加しない方が良いこ
とが分る。
【００１５】
【表３】
【００１６】表３は、各電池を１Ω連続放電した放電持
続時間（終止電圧：０．９Ｖ，ｎ＝６の平均値，単位：
分）を示している。この表３から、フッ素系界面活性剤
の添加量が多い程、放電持続時間は短くなる傾向があ
り、フッ素系界面活性剤１５０ｐｐｍ添加では約１０％
ダウンしており、明らかに放電特性は劣化していること
が分る。これは、無汞化亜鉛合金粉末表面に付着するフ
ッ素系界面活性剤の量が多すぎると、電池の内部抵抗と
して作用してしまうためと考えられる。また、ゲル状亜
鉛負極の粘度が高くなると放電特性が劣化する傾向があ
ることも観察された。これは、ゲル化剤の添加量が多い
ために、電極反応に必要な電解液がゲル化剤から放出さ
れにくくなったためと考えられる。
続時間（終止電圧：０．９Ｖ，ｎ＝６の平均値，単位：
分）を示している。この表３から、フッ素系界面活性剤
の添加量が多い程、放電持続時間は短くなる傾向があ
り、フッ素系界面活性剤１５０ｐｐｍ添加では約１０％
ダウンしており、明らかに放電特性は劣化していること
が分る。これは、無汞化亜鉛合金粉末表面に付着するフ
ッ素系界面活性剤の量が多すぎると、電池の内部抵抗と
して作用してしまうためと考えられる。また、ゲル状亜
鉛負極の粘度が高くなると放電特性が劣化する傾向があ
ることも観察された。これは、ゲル化剤の添加量が多い
ために、電極反応に必要な電解液がゲル化剤から放出さ
れにくくなったためと考えられる。
【００１７】
【表４】
【００１８】表４は、ゲル状亜鉛負極の粘度２００，０
００ｃｐｓの電池について６０℃・Ｄｒｙ貯蔵でのガス
発生量を調査した結果を示している（未使用電池，ｎ＝
１０の平均値，単位：ｍｌ／Ｃｅｌｌ）。
００ｃｐｓの電池について６０℃・Ｄｒｙ貯蔵でのガス
発生量を調査した結果を示している（未使用電池，ｎ＝
１０の平均値，単位：ｍｌ／Ｃｅｌｌ）。
【００１９】この表３から、フッ素系界面活性剤の添加
量が多い程、ガス発生量が少なくなる傾向が観察される
ので、防食剤（インヒビター）としても作用しているも
のと考えられる。
量が多い程、ガス発生量が少なくなる傾向が観察される
ので、防食剤（インヒビター）としても作用しているも
のと考えられる。
【００２０】以上の結果から、本発明のゲル状亜鉛負極
によると、添加したフッ素系界面活性剤が無汞化亜鉛合
金粉末やゲル化剤表面に分布して潤滑剤の役割を果たす
ため、充填装置の器壁との摩擦を低減してゲル状亜鉛負
極の充填を容易にすることができる。
によると、添加したフッ素系界面活性剤が無汞化亜鉛合
金粉末やゲル化剤表面に分布して潤滑剤の役割を果たす
ため、充填装置の器壁との摩擦を低減してゲル状亜鉛負
極の充填を容易にすることができる。
【００２１】また、添加したフッ素系界面活性材は防食
剤（インヒビター）としても作用するために、電池内部
でのガス発生を抑制して、より安全な亜鉛アルカリ電池
とすることができる。
剤（インヒビター）としても作用するために、電池内部
でのガス発生を抑制して、より安全な亜鉛アルカリ電池
とすることができる。
【００２２】以上総合的に判断すると、２５℃における
ゲル状亜鉛負極の粘度が１００，０００〜３００，００
０ｃｐｓであるゲル状亜鉛負極中に、フッ素系界面活性
剤を無汞化亜鉛合金粉末に対して０．５〜１００ｐｐｍ
添加することにより、ゲル状亜鉛負極の充填を容易にさ
せると共に、低公害かつ安全で高性能な亜鉛アルカリ電
池とすることができる。
ゲル状亜鉛負極の粘度が１００，０００〜３００，００
０ｃｐｓであるゲル状亜鉛負極中に、フッ素系界面活性
剤を無汞化亜鉛合金粉末に対して０．５〜１００ｐｐｍ
添加することにより、ゲル状亜鉛負極の充填を容易にさ
せると共に、低公害かつ安全で高性能な亜鉛アルカリ電
池とすることができる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のゲル状亜
鉛負極を用いることにより、無汞化亜鉛合金粉末使用に
よる電池の低公害化を達成し、しかも耐衝撃性に優れた
安全で高性能な亜鉛アルカリ電池を提供することができ
る。
鉛負極を用いることにより、無汞化亜鉛合金粉末使用に
よる電池の低公害化を達成し、しかも耐衝撃性に優れた
安全で高性能な亜鉛アルカリ電池を提供することができ
る。
【図１】本発明方法により製造されたゲル状負極を組み
込んだＪＩＳ規格ＬＲ６形（単３形）アルカリ電池の断
面図。
込んだＪＩＳ規格ＬＲ６形（単３形）アルカリ電池の断
面図。
【符号の説明】 １…金属缶、２…正極合剤、３…セパレータ、４…ゲル
状亜鉛負極、５…負極集電棒、６…絶縁ガスケット、７
…リング状の金属板、８…金属封口板。
状亜鉛負極、５…負極集電棒、６…絶縁ガスケット、７
…リング状の金属板、８…金属封口板。
Claims (1)
- 【請求項１】 ２５℃における粘度が１００，０００〜
３００，０００ｃｐｓであるゲル状亜鉛負極中に、フッ
素系界面活性剤を無汞化亜鉛合金粉末に対して０．５〜
１００ｐｐｍ添加してなるゲル状亜鉛負極を備えたこと
を特徴とする亜鉛アルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24021796A JP4355800B2 (ja) | 1996-09-11 | 1996-09-11 | 亜鉛アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24021796A JP4355800B2 (ja) | 1996-09-11 | 1996-09-11 | 亜鉛アルカリ電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1083812A true JPH1083812A (ja) | 1998-03-31 |
| JP4355800B2 JP4355800B2 (ja) | 2009-11-04 |
Family
ID=17056200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24021796A Expired - Fee Related JP4355800B2 (ja) | 1996-09-11 | 1996-09-11 | 亜鉛アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4355800B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6927000B2 (en) | 2001-12-14 | 2005-08-09 | Rayovac Corporation | Oxazoline surfactant anode additive for alkaline electrochemical cells |
-
1996
- 1996-09-11 JP JP24021796A patent/JP4355800B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US6927000B2 (en) | 2001-12-14 | 2005-08-09 | Rayovac Corporation | Oxazoline surfactant anode additive for alkaline electrochemical cells |
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