JPS6161364A - アルカリ電池 - Google Patents
アルカリ電池Info
- Publication number
- JPS6161364A JPS6161364A JP59184026A JP18402684A JPS6161364A JP S6161364 A JPS6161364 A JP S6161364A JP 59184026 A JP59184026 A JP 59184026A JP 18402684 A JP18402684 A JP 18402684A JP S6161364 A JPS6161364 A JP S6161364A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- battery
- copper layer
- zinc
- mercury
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/669—Steels
-
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、アルカリ電池の負極容器に関するものである
。
。
従来の技術
正極に酸化銀、酸化水銀、二酸化マンガン等を用い、負
極に亜鉛、電解液に）アルカリ水溶液を用いる、いわゆ
るアルカリ電池においては、アルカリ電解液によって負
極の亜鉛が腐食され、それに伴なう水素ガス発生によっ
て自己放電が大きくなったり、場合によってふくれや電
池の破裂をきたすことがあった。
極に亜鉛、電解液に）アルカリ水溶液を用いる、いわゆ
るアルカリ電池においては、アルカリ電解液によって負
極の亜鉛が腐食され、それに伴なう水素ガス発生によっ
て自己放電が大きくなったり、場合によってふくれや電
池の破裂をきたすことがあった。
この対策としては負極亜鉛の水素過電圧を高く維持させ
ることが必要となる。
ることが必要となる。
そのためにこれまで亜鉛に水銀を添加し氷化処理する方
法がとられてきた。その氷化率としては一般に亜鉛に対
し７〜１５ｗｔ％のものが使用されている。
法がとられてきた。その氷化率としては一般に亜鉛に対
し７〜１５ｗｔ％のものが使用されている。
ところが、最近になって水銀の問題が再びクローズアッ
プされてきた。
プされてきた。
発明が解決しようとする問題点
これに対応して氷化率を下げるために、負極亜鉛と異種
金属との合金化などの検討が進められ、氷化率も３〜５
ｗｔ％に下げることが可能となった。しかし水銀量を減
らすことによって、氷化亜鉛粉末が、アルカリ電解液の
存在のもとで、負極容器内面の銅層と接触してこの銅層
表面を永化されるが、その氷化速度は亜鉛の氷化量、氷
化亜鉛粉末と電解液との接触面積、負極容器内面の銅層
の表面状態などによって異なり、負極容器のみをみても
、物理的な歪、酸化腐食、汚れ、異物付着などを完全に
防ぐことができず、その部分の水化が極めて遅れる。又
完全氷化までに時間を要し、その間に水素過電圧の低い
ところから水素ガスの発生が見られた。
金属との合金化などの検討が進められ、氷化率も３〜５
ｗｔ％に下げることが可能となった。しかし水銀量を減
らすことによって、氷化亜鉛粉末が、アルカリ電解液の
存在のもとで、負極容器内面の銅層と接触してこの銅層
表面を永化されるが、その氷化速度は亜鉛の氷化量、氷
化亜鉛粉末と電解液との接触面積、負極容器内面の銅層
の表面状態などによって異なり、負極容器のみをみても
、物理的な歪、酸化腐食、汚れ、異物付着などを完全に
防ぐことができず、その部分の水化が極めて遅れる。又
完全氷化までに時間を要し、その間に水素過電圧の低い
ところから水素ガスの発生が見られた。
そのため電池を密閉後も水素ガスの発生が続き、これが
電池のふくれや漏液の原因となっていた。
電池のふくれや漏液の原因となっていた。
特に、小型のボタン電池の様に電池内の自由体積が小さ
いものではこの問題は大きくなる。
いものではこの問題は大きくなる。
又、最近の機器の短薄軽小の傾向から、より小型なボタ
ン電池が開発されており、この場合は総水銀量も極めて
少なくなり、例えばＲ４４サイズの接触面積車９の水銀
量を１とするとそれよりも小型の１１１３０サイズでは
０，５．Ｒ１１２０サイズでは０２５の割合となる。
ン電池が開発されており、この場合は総水銀量も極めて
少なくなり、例えばＲ４４サイズの接触面積車９の水銀
量を１とするとそれよりも小型の１１１３０サイズでは
０，５．Ｒ１１２０サイズでは０２５の割合となる。
従って、更に小屋の７２６サイズなどでは、水銀量がよ
シ一層少なくなる。そのために、電池のふくれや漏液が
より一層加速されるという問題があった。
シ一層少なくなる。そのために、電池のふくれや漏液が
より一層加速されるという問題があった。
本発明は、前述の問題を解決し、より安定したアルカリ
電池を提供することを自尊的としたものである。
電池を提供することを自尊的としたものである。
問題点を解決するための手段
本発明は負極容器内面の銅層の水素過電圧を高く維持さ
せるために、水素過電圧を高めうる少なくとも１種の金
属を合金化した銅層を用いたものである。
せるために、水素過電圧を高めうる少なくとも１種の金
属を合金化した銅層を用いたものである。
本発明の詳細についてＬＲ４ａＲ４４サイズカリボタン
電池（直径１１，８１１．高さ６．４ｇｍ）を例に説明
する。
電池（直径１１，８１１．高さ６．４ｇｍ）を例に説明
する。
図は、このボタン電池の部分断面図で、図中１は正極容
器であり、２は二酸化マンガンと黒鉛の混合物を加圧成
型した正極で正極リング３と共に容器１内に加圧密着さ
せたものである。４は本発明の特徴とする負極容器で、
外側よりニッケルーステンレス鋼−銅の三層クラツド板
からなり、内側の銅層は、水素過電圧を高めるための金
属、例えばＩｎ、Ｃｄ、Ｓｎ、ＴＩ、Ｐｂ、ＡＩ、Ｃａ
、Ａｇ、Ｂｉ ０群から選んだ少なくとも一種と合金
化したものである。
器であり、２は二酸化マンガンと黒鉛の混合物を加圧成
型した正極で正極リング３と共に容器１内に加圧密着さ
せたものである。４は本発明の特徴とする負極容器で、
外側よりニッケルーステンレス鋼−銅の三層クラツド板
からなり、内側の銅層は、水素過電圧を高めるための金
属、例えばＩｎ、Ｃｄ、Ｓｎ、ＴＩ、Ｐｂ、ＡＩ、Ｃａ
、Ａｇ、Ｂｉ ０群から選んだ少なくとも一種と合金
化したものである。
その合金化する金属の添加量としては１１００ＰＰから
１ｏｏＱｐＰＭが望ましい。その添加量が１１００ＰＰ
未満では、水素ガスの発生を完全に抑制することができ
ない。又、１１０００ＰＰよシも多量では水素ガス発生
は完全に抑制できるものの、電池構成時に、これらの物
質が亜鉛の反応を抑えるようになり、負極利用率の低下
をきたして逆効果となる。従って検討の結果１００〜１
１０００ＰＰが最も好ましいといえる。このことは合金
化する金属が２種以上添加されるものであっても同じこ
とが言える。その添加量も総量で１００〜１１０００Ｐ
Ｐとする。ここでは銅−Ｉｎ−Ｐｂの３元合金を用い、
その添加量は、銅に対してＩｎ ３００ＰＰＭ 、Ｐｂ
３ｏｏＰＰＭとし、総添加量はｅｏｏＰＰＭとしたも
のを用いた。
１ｏｏＱｐＰＭが望ましい。その添加量が１１００ＰＰ
未満では、水素ガスの発生を完全に抑制することができ
ない。又、１１０００ＰＰよシも多量では水素ガス発生
は完全に抑制できるものの、電池構成時に、これらの物
質が亜鉛の反応を抑えるようになり、負極利用率の低下
をきたして逆効果となる。従って検討の結果１００〜１
１０００ＰＰが最も好ましいといえる。このことは合金
化する金属が２種以上添加されるものであっても同じこ
とが言える。その添加量も総量で１００〜１１０００Ｐ
Ｐとする。ここでは銅−Ｉｎ−Ｐｂの３元合金を用い、
その添加量は、銅に対してＩｎ ３００ＰＰＭ 、Ｐｂ
３ｏｏＰＰＭとし、総添加量はｅｏｏＰＰＭとしたも
のを用いた。
５はナイロンよりなる封ロリ／グで、負極容器４とカッ
プリングされている。この容器内に０．５カリ電解液と
を収納する。
プリングされている。この容器内に０．５カリ電解液と
を収納する。
従来の電池では水素ガス発生を抑えるために、少なくと
も水銀量は６〜７ｗｔ％を必要としていたが、本発明で
は、ｏ、ｓｗｔ％の水化であっても水素ガス発生の抑制
が可能となった。また封口板内面に汚れがあっても支障
はなく、水素過電圧を高めた銅層であるので、少ない水
銀量でも負極容器内面からの水素の発生は認められない
。７はセパレータ、８は含液材である。
も水銀量は６〜７ｗｔ％を必要としていたが、本発明で
は、ｏ、ｓｗｔ％の水化であっても水素ガス発生の抑制
が可能となった。また封口板内面に汚れがあっても支障
はなく、水素過電圧を高めた銅層であるので、少ない水
銀量でも負極容器内面からの水素の発生は認められない
。７はセパレータ、８は含液材である。
作用
これは、負極容器内面を氷化するによって水素ガス発生
を抑えるのではなく、水素過電圧の高い金属と銅とを合
金化することによって抑制させるためである。ととろが
負極活物質である亜鉛の氷化をＯにすると、逆に合金の
効果はなくなる。この原因は明らかでないが、水銀と合
金化の相乗効果が何らかの形で発生したものと思われる
。
を抑えるのではなく、水素過電圧の高い金属と銅とを合
金化することによって抑制させるためである。ととろが
負極活物質である亜鉛の氷化をＯにすると、逆に合金の
効果はなくなる。この原因は明らかでないが、水銀と合
金化の相乗効果が何らかの形で発生したものと思われる
。
実施例
図に示す構造で氷化率１．６％の亜鉛を負極活物質に用
い、電解液には１０ＭのＫＯＨｊＣＺｎＯを溶解したも
のを用いた本発明の電池人と従来の氷化率が高く、負極
容器内面を銅のみの層とした電池Ｂについて評価した。
い、電解液には１０ＭのＫＯＨｊＣＺｎＯを溶解したも
のを用いた本発明の電池人と従来の氷化率が高く、負極
容器内面を銅のみの層とした電池Ｂについて評価した。
水銀の公害性が問題となっているが、電池人の実際の使
用水銀量はＢの約百の量に減少することが可能となった
。
用水銀量はＢの約百の量に減少することが可能となった
。
また両電池を６０°Ｃで保存した時の電池のふくれ数を
調べたところ第１表の通りであった。
調べたところ第１表の通りであった。
第１表 ｎ＝ｓ。
この結果、本発明の電池人は、水銀の使用量がＢの職と
少いにもかかわらず全く問題は認められなかった。一方
、従来の電池Ｂは、初期より電池のふくれが確認された
。この原因としては、負極容器の銅層の汚れ、キズなど
が考えられ、分解して調べると、銅層の１部に黒変色が
あった。その部分において十分な氷化が進まなかったと
思われる。
少いにもかかわらず全く問題は認められなかった。一方
、従来の電池Ｂは、初期より電池のふくれが確認された
。この原因としては、負極容器の銅層の汚れ、キズなど
が考えられ、分解して調べると、銅層の１部に黒変色が
あった。その部分において十分な氷化が進まなかったと
思われる。
又、漏液試験においても第２表の結果が得られた。なお
保存条件は温度４６°Ｃ１相対湿度９０％とした。
保存条件は温度４６°Ｃ１相対湿度９０％とした。
第２表 ｎ＝２０本発明の電
池人は２０００時間経過でも全く漏液は認められなかっ
た。この電池を分解すると、ナイロンリングと接触して
いる封口板の銅層の部分が全く変色していなく、電解液
の存在も認められなかった。又、負極亜鉛の状態をみる
と初期のままとなっており、黒変色、水銀による亜鉛の
ブロッキング現象がなかった。
池人は２０００時間経過でも全く漏液は認められなかっ
た。この電池を分解すると、ナイロンリングと接触して
いる封口板の銅層の部分が全く変色していなく、電解液
の存在も認められなかった。又、負極亜鉛の状態をみる
と初期のままとなっており、黒変色、水銀による亜鉛の
ブロッキング現象がなかった。
一方、従来電池ＢではＳＯＯ時間経過で２０コ中２コの
漏液が確認された、この電池を分解すると、内圧の上昇
が認められ、電解液がふき出してきて明らかなガス発生
があった。さらに負極容器内面の銅層をみると、前述と
同じく黒変色があった。これは銅層に汚れやキズなどの
原因によって氷化が十分に進まなかった部分が存在し、
ここから水素ガスが発生したものである。
漏液が確認された、この電池を分解すると、内圧の上昇
が認められ、電解液がふき出してきて明らかなガス発生
があった。さらに負極容器内面の銅層をみると、前述と
同じく黒変色があった。これは銅層に汚れやキズなどの
原因によって氷化が十分に進まなかった部分が存在し、
ここから水素ガスが発生したものである。
本発明では前述のようなふくれや漏液は全くなかった。
本発明によれば、さらに小型のボタン電池の開発を可能
にし、負極容器面積に対して絶対水銀量の少ない電池で
は、その効果は一層顕著になる。
にし、負極容器面積に対して絶対水銀量の少ない電池で
は、その効果は一層顕著になる。
発明の効果
以上の様に、負極容器内面の銅層を水素過電圧を高めう
る金属で合金化することによって■ 総水銀の使用量を
これまでよりも大幅に低下できる。
る金属で合金化することによって■ 総水銀の使用量を
これまでよりも大幅に低下できる。
■ ガス発生による電池のふくれが防止できる。
■ 耐漏液特性の向上がはかれる。
など、安定した特性のアルカリ電池が得られる。
図は本発明におけるアルカリ電池の断面図である。
１・・・・・・正極容器、２・・・・・・正極、３・・
・・・・正極リング、４・・・・・・負極容器、６・・
・・・・封口リング、６・・・・・・負極活物質、ア・
・・・・・セパレータ、８・・・・・・含液材。
・・・・正極リング、４・・・・・・負極容器、６・・
・・・・封口リング、６・・・・・・負極活物質、ア・
・・・・・セパレータ、８・・・・・・含液材。
Claims (2)
- （１）亜鉛を主とした負極活物質を収容する負極容器の
内面が銅層よりなり、前記銅層が水素過電圧を高める金
属少なくとも１種を合金化したものであるアルカリ電池
。 - （２）銅と合金化する金属が、インジウム、カドミウム
、鉛、スズ、タリウム、カルシウム、銀、及びビスマス
からなる群より選ばれた少なくとも１種である特許請求
の範囲第１項記載のアルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59184026A JPS6161364A (ja) | 1984-09-03 | 1984-09-03 | アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59184026A JPS6161364A (ja) | 1984-09-03 | 1984-09-03 | アルカリ電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6161364A true JPS6161364A (ja) | 1986-03-29 |
Family
ID=16146047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59184026A Pending JPS6161364A (ja) | 1984-09-03 | 1984-09-03 | アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6161364A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6602629B1 (en) | 2000-05-24 | 2003-08-05 | Eveready Battery Company, Inc. | Zero mercury air cell |
| US7632605B2 (en) | 2005-04-29 | 2009-12-15 | Eveready Battery Co., Inc. | Alkaline cell anode casing |
| WO2009157360A1 (ja) | 2008-06-25 | 2009-12-30 | 株式会社ニコンビジョン | リレーズーム系 |
| US7993508B2 (en) | 2006-11-01 | 2011-08-09 | Eveready Battery Company, Inc. | Method of forming an electrode casing for an alkaline electrochemical cell with reduced gassing |
| WO2012069449A1 (de) | 2010-11-25 | 2012-05-31 | Varta Microbattery Gmbh | Gehäuse für quecksilberfreie knopfzellen |
| US8318340B2 (en) | 2006-11-01 | 2012-11-27 | Eveready Battery Company, Inc. | Alkaline electrochemical cell with reduced gassing |
-
1984
- 1984-09-03 JP JP59184026A patent/JPS6161364A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6602629B1 (en) | 2000-05-24 | 2003-08-05 | Eveready Battery Company, Inc. | Zero mercury air cell |
| US7632605B2 (en) | 2005-04-29 | 2009-12-15 | Eveready Battery Co., Inc. | Alkaline cell anode casing |
| US7993508B2 (en) | 2006-11-01 | 2011-08-09 | Eveready Battery Company, Inc. | Method of forming an electrode casing for an alkaline electrochemical cell with reduced gassing |
| US8318340B2 (en) | 2006-11-01 | 2012-11-27 | Eveready Battery Company, Inc. | Alkaline electrochemical cell with reduced gassing |
| US8444840B2 (en) | 2006-11-01 | 2013-05-21 | Eveready Battery Company, Inc. | Method of forming an electrode casing for an alkaline electrochemical cell with reduced gassing |
| WO2009157360A1 (ja) | 2008-06-25 | 2009-12-30 | 株式会社ニコンビジョン | リレーズーム系 |
| WO2012069449A1 (de) | 2010-11-25 | 2012-05-31 | Varta Microbattery Gmbh | Gehäuse für quecksilberfreie knopfzellen |
| DE102010062001A1 (de) | 2010-11-25 | 2012-05-31 | Varta Microbattery Gmbh | Gehäuse für quecksilberfreie Knopfzellen |
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