JP2517936B2 - 空気亜鉛電池 - Google Patents
空気亜鉛電池Info
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- JP2517936B2 JP2517936B2 JP62006805A JP680587A JP2517936B2 JP 2517936 B2 JP2517936 B2 JP 2517936B2 JP 62006805 A JP62006805 A JP 62006805A JP 680587 A JP680587 A JP 680587A JP 2517936 B2 JP2517936 B2 JP 2517936B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
- H01M12/04—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type
- H01M12/06—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type with one metallic and one gaseous electrode
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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、補聴器等の電源として用いられるボタン型
空気亜鉛電池に関するものである。
空気亜鉛電池に関するものである。
本発明は、亜鉛を主体とする負極活物質と電解液とか
らなり、空気中の酸素を正極活物質としてなる空気亜鉛
電池において、 上記電解液濃度及び電解液量を所定の範囲内に制限す
ることにより、 放電容量の増大、放電時及び長期保存時における耐漏
液特性の向上を図り、信頼性に優れた空気亜鉛電池を提
供しようとするものである。
らなり、空気中の酸素を正極活物質としてなる空気亜鉛
電池において、 上記電解液濃度及び電解液量を所定の範囲内に制限す
ることにより、 放電容量の増大、放電時及び長期保存時における耐漏
液特性の向上を図り、信頼性に優れた空気亜鉛電池を提
供しようとするものである。
近年、高年齢化に伴う難聴対策として補聴器の需要が
急速に伸びてきており、かかる状況から補聴器用電源電
池への要求も高まっている。
急速に伸びてきており、かかる状況から補聴器用電源電
池への要求も高まっている。
従来、上記補聴器用電源としては、水銀電池が多く用
いられている。該水銀電池は、アルカリマンガン電池に
比べ電池容量が大きく、容量当たりのコストが安価であ
ること、放電電圧が安定していること等の利点を有する
反面、補聴器用電源として使用した場合、約２週間程度
で電池交換を必要とすること、陽極活物質として用いる
水銀が公害の原因となること、水銀の比重が大きいため
例えば直径11.6mm,高さ5.4mmの大きさの電池でその重量
が約3gと比較的重量が重いこと等の問題がある。
いられている。該水銀電池は、アルカリマンガン電池に
比べ電池容量が大きく、容量当たりのコストが安価であ
ること、放電電圧が安定していること等の利点を有する
反面、補聴器用電源として使用した場合、約２週間程度
で電池交換を必要とすること、陽極活物質として用いる
水銀が公害の原因となること、水銀の比重が大きいため
例えば直径11.6mm,高さ5.4mmの大きさの電池でその重量
が約3gと比較的重量が重いこと等の問題がある。
これらの問題を解決する電池として、ボタン型空気亜
鉛電池が注目されている。
鉛電池が注目されている。
上記空気亜鉛電池は、正極活物質として空気中の酸素
を用いるため、電池には負極活物質と触媒層を設けるだ
けでよく、従って負極活物質内容積の増大が図れ、電池
の高容量化が可能な電池である。また、空気亜鉛電池は
放電電位が平坦で安定しており、しかも低公害性且つ軽
量化が図れる等各種の利点を有している。
を用いるため、電池には負極活物質と触媒層を設けるだ
けでよく、従って負極活物質内容積の増大が図れ、電池
の高容量化が可能な電池である。また、空気亜鉛電池は
放電電位が平坦で安定しており、しかも低公害性且つ軽
量化が図れる等各種の利点を有している。
ところが、上記空気亜鉛電池は、正極罐側に空気取り
入れのための空気孔を設けているため、放電中や過放電
後または長期保存時の自然放電等において進行する放電
反応に伴う負極活物質の体積増加により、電解液を含有
したセパレータを空気極側に圧迫することになり、該空
気孔から上記電解液が漏出してしまうという問題が生じ
電池の信頼性を喪失させることになる。
入れのための空気孔を設けているため、放電中や過放電
後または長期保存時の自然放電等において進行する放電
反応に伴う負極活物質の体積増加により、電解液を含有
したセパレータを空気極側に圧迫することになり、該空
気孔から上記電解液が漏出してしまうという問題が生じ
電池の信頼性を喪失させることになる。
そこで、本発明は上述の問題点に鑑みて提案されたも
のであって、放電容量が大きく、放電時及び長期保存時
等における耐漏液特性に優れ、信頼性に優れた空気亜鉛
電池を提供することを目的とするものである。
のであって、放電容量が大きく、放電時及び長期保存時
等における耐漏液特性に優れ、信頼性に優れた空気亜鉛
電池を提供することを目的とするものである。
本発明は、上述の目的を達成するために、亜鉛を主体
とする負極活物質と電解液とからなり、空気中の酸素を
正極活物質としてなる空気亜鉛電池において、上記電解
液として濃度32.5〜36.0重量％の水酸化カリウム水溶液
を用いるとともに、該電解液量を負極活物質1AH（アン
ペア時間）相当量に対して0.26〜0.36gとしたことを特
徴とするものである。
とする負極活物質と電解液とからなり、空気中の酸素を
正極活物質としてなる空気亜鉛電池において、上記電解
液として濃度32.5〜36.0重量％の水酸化カリウム水溶液
を用いるとともに、該電解液量を負極活物質1AH（アン
ペア時間）相当量に対して0.26〜0.36gとしたことを特
徴とするものである。
ここで、上記水酸化カリウム水溶液の濃度と負極活物
質である亜鉛に対する電解液の含有量が重要となる。す
なわち、電解液である水酸化カリウム水溶液の濃度を3
2.5〜36.0重量％、負極活物質1AH相当の電解液量を0.26
〜0.36gの範囲内とすることにより放電容量の増大、放
電時及び長期保存時等における耐漏液特性の向上が図る
ことができるのである。
質である亜鉛に対する電解液の含有量が重要となる。す
なわち、電解液である水酸化カリウム水溶液の濃度を3
2.5〜36.0重量％、負極活物質1AH相当の電解液量を0.26
〜0.36gの範囲内とすることにより放電容量の増大、放
電時及び長期保存時等における耐漏液特性の向上が図る
ことができるのである。
上記電解液濃度が32.5重量％未満では電池容量の低下
を招き、36.0重量％以上では電解液の漏液を招くことに
なる。また、電解液量については負極活物質1AH当りの
電解液量が0.26g未満の場合、亜鉛量は増加するものの
放電時に負極活物質が体積膨張して正極を圧迫し酸素供
給の不足が起こり、負極活物質である亜鉛が未放電のま
ま残存してしまい放電容量の低下を招くことになる。電
解液量が0.36g以上の場合、亜鉛量が減少し高容量化す
ることができない。
を招き、36.0重量％以上では電解液の漏液を招くことに
なる。また、電解液量については負極活物質1AH当りの
電解液量が0.26g未満の場合、亜鉛量は増加するものの
放電時に負極活物質が体積膨張して正極を圧迫し酸素供
給の不足が起こり、負極活物質である亜鉛が未放電のま
ま残存してしまい放電容量の低下を招くことになる。電
解液量が0.36g以上の場合、亜鉛量が減少し高容量化す
ることができない。
正極活物質に酸素，負極活物質に亜鉛，電解液に所定
濃度の水酸化カリウム水溶液を用い、上記負極活物質1A
H当りの上記電解液量を限定することにより、放電容量
が約10％程度増加する。
濃度の水酸化カリウム水溶液を用い、上記負極活物質1A
H当りの上記電解液量を限定することにより、放電容量
が約10％程度増加する。
また、電解液量を最適値に規制しているため、放電反
応に伴う負極活物質の膨張が生じても若しくは長期保存
においても不要な電解液がなくなり、耐漏液特性が改善
される。
応に伴う負極活物質の膨張が生じても若しくは長期保存
においても不要な電解液がなくなり、耐漏液特性が改善
される。
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、
本発明はこの実施例に限定されるものではない。
本発明はこの実施例に限定されるものではない。
本実施例は、いわゆる44タイプ（直径11.6mm,高さ5.4
mm）のボタン型空気亜鉛電池に適用したものである。
mm）のボタン型空気亜鉛電池に適用したものである。
上記ボタン型空気亜鉛電池は、第１図に示すように、
負極活物質の放電反応による膨張を考慮した容積を有す
る負極罐（６）内に負極活物質（１）が充填され、セパ
レータ（４）を介して正極触媒層（２）と揆水層（３）
が設けられ、これらに空気取り込み用の空気孔（８）が
形成され空気が存在できる僅かな容積を有した正極罐
（５）をガスケット（７）を介して、その端部をカシメ
ることにより取り付け構成されるものである。
負極活物質の放電反応による膨張を考慮した容積を有す
る負極罐（６）内に負極活物質（１）が充填され、セパ
レータ（４）を介して正極触媒層（２）と揆水層（３）
が設けられ、これらに空気取り込み用の空気孔（８）が
形成され空気が存在できる僅かな容積を有した正極罐
（５）をガスケット（７）を介して、その端部をカシメ
ることにより取り付け構成されるものである。
上記負極活物質（１）は、亜鉛を主体とするもので、
通常は汞化亜鉛と電解液と亜鉛の自己放電制御のための
酸化亜鉛及び増粘剤を混合したものを用いた。上記汞水
亜鉛は水銀含有量２重量％のものを使用した。また、酸
化亜鉛は電解液に５重量％添加して使用した。上述のよ
うな組成からなる負極活物質（１）の電池内容積に対す
る充填率は85％とした。
通常は汞化亜鉛と電解液と亜鉛の自己放電制御のための
酸化亜鉛及び増粘剤を混合したものを用いた。上記汞水
亜鉛は水銀含有量２重量％のものを使用した。また、酸
化亜鉛は電解液に５重量％添加して使用した。上述のよ
うな組成からなる負極活物質（１）の電池内容積に対す
る充填率は85％とした。
上記正極触媒層（２）は、例えばニッケル多孔質を集
電体とし、ポリテトラフロロエチレン樹脂からなる結合
剤に炭素と二酸化マンガンを混合したものを上記集電体
に圧着して成っている。さらに、正極触媒層（２）の空
気と接触する側に設けられた揆水層（３）は、ポリテト
ラフロロエチレン製の多孔質樹脂等からなるもので、電
解液の漏出を防止する働きをしている。
電体とし、ポリテトラフロロエチレン樹脂からなる結合
剤に炭素と二酸化マンガンを混合したものを上記集電体
に圧着して成っている。さらに、正極触媒層（２）の空
気と接触する側に設けられた揆水層（３）は、ポリテト
ラフロロエチレン製の多孔質樹脂等からなるもので、電
解液の漏出を防止する働きをしている。
上記ガスケット（７）は、ナイロン等からなるもので
負極活物質（１）が漏出することによる正極罐（６）と
の接触による短絡を防止するものである。
負極活物質（１）が漏出することによる正極罐（６）と
の接触による短絡を防止するものである。
また、正極罐（５）には空気を取り込むための空気孔
（８）が直径0.6mmの大きさで２箇所形成されている。
（８）が直径0.6mmの大きさで２箇所形成されている。
実施例１ 上述のような構成で示されるボタン型空気亜鉛電池に
おいて、電解液の濃度を一定にし、負極活物質の容量に
対する電解液の液量を変化させてサンプル電池（試料１
〜試料4,比較試料１）を作製した。尚、各サンプル電池
の電解液濃度，充填亜鉛量，電解液量を第１表に示す。
おいて、電解液の濃度を一定にし、負極活物質の容量に
対する電解液の液量を変化させてサンプル電池（試料１
〜試料4,比較試料１）を作製した。尚、各サンプル電池
の電解液濃度，充填亜鉛量，電解液量を第１表に示す。
作製した各サンプル電池について、電池初期特性，放
電特性，保存後の漏液性を調べた。
電特性，保存後の漏液性を調べた。
電池初期特性については開路電圧と内部抵抗を、放電
特性については620Ωの負荷を加えた時の放電容量，平
坦電圧，放電後の漏液性を、保存後の漏液性については
サンプル電池50個について60℃，相対湿度91％,40日間
放置後の漏液した個数をそれぞれ調べた。その結果を第
２表に示す。
特性については620Ωの負荷を加えた時の放電容量，平
坦電圧，放電後の漏液性を、保存後の漏液性については
サンプル電池50個について60℃，相対湿度91％,40日間
放置後の漏液した個数をそれぞれ調べた。その結果を第
２表に示す。
以上の結果に基づき電解液量に対する放電容量の特性
をプロットしたのが第２図である。尚、第２図中Ａは試
料1,Bは試料2,Cは試料3,Dは試料4,Eは比較試料１にそれ
ぞれ対応している。
をプロットしたのが第２図である。尚、第２図中Ａは試
料1,Bは試料2,Cは試料3,Dは試料4,Eは比較試料１にそれ
ぞれ対応している。
第２表及び第２図から、電解液量を0.26g/AH未満とす
ると亜鉛量は増加するが、放電容量が減少することがわ
かる。これは放電時に負極活物質が体積膨張して正極を
圧迫し、酸素供給の不足が起こり負極活物質である亜鉛
が未反応のまま残存するために容量が低下するものと考
えられるからである。また、電解液容量を0.4g/AH以上
とする亜鉛量が減少するため、高容量化することができ
なくなる。
ると亜鉛量は増加するが、放電容量が減少することがわ
かる。これは放電時に負極活物質が体積膨張して正極を
圧迫し、酸素供給の不足が起こり負極活物質である亜鉛
が未反応のまま残存するために容量が低下するものと考
えられるからである。また、電解液容量を0.4g/AH以上
とする亜鉛量が減少するため、高容量化することができ
なくなる。
実施例２ 次に、負極活物質の容量に対する電解液量を一定に
し、電解液の濃度を変化させてサンプル電池（試料５〜
試料9,比較試料２〜比較試料５）を作製した。尚、各サ
ンプル電池の電解液濃度，充填亜鉛量，電解液量を第３
表に示す。
し、電解液の濃度を変化させてサンプル電池（試料５〜
試料9,比較試料２〜比較試料５）を作製した。尚、各サ
ンプル電池の電解液濃度，充填亜鉛量，電解液量を第３
表に示す。
作製した各サンプル電池について電池初期特性，放電
特性，保存後の漏液性について調べた。
特性，保存後の漏液性について調べた。
電池初期特性については開路電圧と内部抵抗を、放電
特性については620Ωの負荷を加えた時の放電容量，平
坦電圧，放電後の漏液性を、保存後の漏液性については
サンプル電池50個について60℃，相対湿度90％,40日間
放置後の漏液した個数をそれぞれ調べた。その結果を第
４表に示す。
特性については620Ωの負荷を加えた時の放電容量，平
坦電圧，放電後の漏液性を、保存後の漏液性については
サンプル電池50個について60℃，相対湿度90％,40日間
放置後の漏液した個数をそれぞれ調べた。その結果を第
４表に示す。
以上の結果に基づき電解液量に対する放電容量の特性
をプロットしたのが第３図である。尚、第３図中Ｆは比
較試料2,Gは比較試料3,Hは試料5,Iは試料6,Jは試料7,K
は試料8,Lは試料9,Mは比較試料４の結果を,Nは比較試料
５にそれぞれ対応している。
をプロットしたのが第３図である。尚、第３図中Ｆは比
較試料2,Gは比較試料3,Hは試料5,Iは試料6,Jは試料7,K
は試料8,Lは試料9,Mは比較試料４の結果を,Nは比較試料
５にそれぞれ対応している。
第４表及び第３図から、電解液濃度は34重量％KOH付
近が最も大きな放電容量を示しており、32.5〜36重量％
KOHの範囲内が良好な放電容量を示す範囲と考えられ
る。電解液濃度が36.5重量％KOH以上では漏液が起こ
り、32.0重量％KOH未満では放電容量が減少してしま
う。これは亜鉛粒子の表面層の水酸化カリウム量が34重
量％付近で亜鉛イオンに配位してZn（OH）4 2-の形態を
取りやすくなり、放電状態が良く不動態化亜鉛に成りに
くいと考えられるからである。
近が最も大きな放電容量を示しており、32.5〜36重量％
KOHの範囲内が良好な放電容量を示す範囲と考えられ
る。電解液濃度が36.5重量％KOH以上では漏液が起こ
り、32.0重量％KOH未満では放電容量が減少してしま
う。これは亜鉛粒子の表面層の水酸化カリウム量が34重
量％付近で亜鉛イオンに配位してZn（OH）4 2-の形態を
取りやすくなり、放電状態が良く不動態化亜鉛に成りに
くいと考えられるからである。
比較例 電解液の濃度を30重量％KOH,充填亜鉛量を430mAH,電
解液量を0.40gと電解液濃度及び電解液量を本発明の範
囲外に設定したサンプル電池を作製した。
解液量を0.40gと電解液濃度及び電解液量を本発明の範
囲外に設定したサンプル電池を作製した。
作製したサンプル電池について電池初期特性，放電特
性，保存後の漏液性について調べた。
性，保存後の漏液性について調べた。
電池初期特性については開路電圧と内部抵抗を、放電
特性については620Ωの負荷を加えた時の放電容量，平
坦電圧，放電後の漏液性を、保存後の漏液性については
サンプル電池50個について60℃，相対湿度90％,40日間
放置後の漏液した個数をそれぞれ調べた。
特性については620Ωの負荷を加えた時の放電容量，平
坦電圧，放電後の漏液性を、保存後の漏液性については
サンプル電池50個について60℃，相対湿度90％,40日間
放置後の漏液した個数をそれぞれ調べた。
その結果、電池初期特性のうち開路電圧は1.472V,内
部抵抗は1.0Ωであった。また、放電特性のうち放電容
量は409mAH,平坦電圧は1.27V,放電時の漏液性は良好で
あった。保存後の漏液性についてはサンプル電池50個中
40個漏液が見られた。
部抵抗は1.0Ωであった。また、放電特性のうち放電容
量は409mAH,平坦電圧は1.27V,放電時の漏液性は良好で
あった。保存後の漏液性についてはサンプル電池50個中
40個漏液が見られた。
これらの結果より、上記比較例においては、電解液濃
度及び電解液量が本発明の範囲外となっているため放電
容量が低く、さらに保存後の漏液性が著しく劣化してい
ることがわかる。
度及び電解液量が本発明の範囲外となっているため放電
容量が低く、さらに保存後の漏液性が著しく劣化してい
ることがわかる。
以上の説明から明らかなように、亜鉛を主体とする負
極活物質と電解液とからなり、空気中の酸素を正極活物
質としてなる空気亜鉛電池において、上記電解液として
濃度32.5〜36.0重量％の水酸化カリウム水溶液を用いる
とともに、該電解液量を負極活物質1AH相当量に対して
0.26〜0.36gの範囲に限定することにより、従来電池に
比較して放電容量が約10％程度増加させることが可能と
なる。
極活物質と電解液とからなり、空気中の酸素を正極活物
質としてなる空気亜鉛電池において、上記電解液として
濃度32.5〜36.0重量％の水酸化カリウム水溶液を用いる
とともに、該電解液量を負極活物質1AH相当量に対して
0.26〜0.36gの範囲に限定することにより、従来電池に
比較して放電容量が約10％程度増加させることが可能と
なる。
しかも、電解液量を最適値に規制しているため、放電
反応に伴う負極活物質の膨張が生じても若しくは長期保
存性においても耐漏液特性が改善され電解液の漏出が防
止できる。
反応に伴う負極活物質の膨張が生じても若しくは長期保
存性においても耐漏液特性が改善され電解液の漏出が防
止できる。
従って、信頼性に優れた空気亜鉛電池を提供すること
ができる。
ができる。
第１図は本発明を適用した空気亜鉛電池の一構成例を示
す概略断面図である。 第２図は負極活物質の容量に対する電解液量を変化させ
た時の電解液量と放電容量との関係を示す特性図であ
る。 第３図は電解液の濃度を変化させた時の電解液濃度と放
電容量との関係を示す特性図である。 １……負極活物質 ２……正極触媒層 ３……揆水層 ４……セパレータ ５……正極罐 ６……負極罐 ７……ガスケット ８……空気孔
す概略断面図である。 第２図は負極活物質の容量に対する電解液量を変化させ
た時の電解液量と放電容量との関係を示す特性図であ
る。 第３図は電解液の濃度を変化させた時の電解液濃度と放
電容量との関係を示す特性図である。 １……負極活物質 ２……正極触媒層 ３……揆水層 ４……セパレータ ５……正極罐 ６……負極罐 ７……ガスケット ８……空気孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅野 直之 郡山市日和田町高倉字下杉下１−１ 株 式会社ソニー・エナジー・テック郡山工 場内 (56)参考文献 特公 昭51−18610（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】亜鉛を主体とする負極活物質と電解液とか
らなり、空気中の酸素を正極活物質としてなる空気亜鉛
電池において、 上記電解液として濃度32.5〜36.0重量％の水酸化カリウ
ム水溶液を用いるとともに、 該電解液量を負極活物質1AH相当量に対して0.26〜0.36g
としたことを特徴とする空気亜鉛電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62006805A JP2517936B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | 空気亜鉛電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62006805A JP2517936B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | 空気亜鉛電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63175357A JPS63175357A (ja) | 1988-07-19 |
| JP2517936B2 true JP2517936B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=11648407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62006805A Expired - Fee Related JP2517936B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | 空気亜鉛電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2517936B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007107911A1 (en) | 2006-03-22 | 2007-09-27 | The Gillette Company | Zinc/air cell |
| EP2157658A1 (en) | 2006-03-22 | 2010-02-24 | The Gillette Company | Zinc/air cell |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0461763A (ja) * | 1990-06-28 | 1992-02-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 空気電池 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6029449B2 (ja) * | 1975-06-21 | 1985-07-10 | 敏雄 高山 | 土付水稲苗の育苗方法 |
| US4041211A (en) * | 1975-10-06 | 1977-08-09 | Unican Electrochemical Products Ltd. | Production of zinc-air button cell |
| US4262062A (en) * | 1980-03-24 | 1981-04-14 | Timex Corporation | Metal-air battery with environment control for intermittent high current demand |
-
1987
- 1987-01-14 JP JP62006805A patent/JP2517936B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007107911A1 (en) | 2006-03-22 | 2007-09-27 | The Gillette Company | Zinc/air cell |
| EP2157658A1 (en) | 2006-03-22 | 2010-02-24 | The Gillette Company | Zinc/air cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63175357A (ja) | 1988-07-19 |
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