碱性电池及碱性电池用负极凝胶的制造方法技术

一种碱性电池，其具有将由锌合金构成的负极活性物质与粘合剂分散在碱性水溶液中而形成的负极凝胶，作为所述粘合剂含有超细纤维素。素。素。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碱性电池及碱性电池用负极凝胶的制造方法


[0001]本专利技术涉及碱性电池及碱性电池用负极凝胶的制造方法。

技术介绍

[0002]已知有正极使用二氧化锰、负极使用锌作为活性物质的碱性电池。
[0003]更详细地说，正极除了作为活性物质的二氧化锰之外，还使用混合有石墨等导电助剂、粘合剂以及电解液等的合剂电极，负极除了作为活性物质的锌粉之外，还使用混合有粘合剂以及电解液等的凝胶状电极。另外，电解液使用将氢氧化钾或氢氧化钠等溶解于水中的碱性电解液。通常，碱性电池是通过依次进行正极合剂的嵌合、隔膜(separator)的插入、电解质的注液
·
含浸、凝胶注入、封口工序而得到的。
[0004]另外，负极的粘合剂多使用聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯醇、苯乙烯丁二烯橡胶、藻酸、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等石油类材料。
[0005]但是，为了减轻环境负荷，要求来源于植物等的非石油类原材料。
[0006]此外，还有一个目的是，通过有效利用负极中的水分来提高放电性能。
[0007]与之相应地，作为非石油类原材料，已公开有纤维素纤维等(专利文献1-3)。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1：特开2008-1728号公报
[0011]专利文献2：特开2017-25468号公报
[0012]专利文献3：特开2005-270891号公报

技术实现思路

[0013]专利技术要解决的课题
[0014]鉴于此，本专利技术的目的在于，提供一种能够减轻环境负荷的碱性电池以及该碱性电池使用的负极凝胶的制造方法。
[0015]解决课题的手段
[0016]用于实现上述目的的本专利技术的一个方面涉及一种碱性电池，其具有将由锌合金构成的负极活性物质与粘合剂分散在碱性水溶液中而形成的负极凝胶，作为所述粘合剂含有超细纤维素。另外，锌合金还包括与除锌以外的微量金属元素的合金。
[0017]在所述负极凝胶的水溶液中，优选含有0.2wt％以上、0.7wt％以下的所述超细纤维素。
[0018]另外，本专利技术的另一方面涉及一种碱性电池用负极凝胶的制造方法，其中，所述负极凝胶是将由锌合金构成的负极活性物质与粘合剂一起分散在碱性水溶液中而形成的，该制造方法包括：使用超细纤维素和石油类材料作为粘合剂，使用离子交换水对所述超细纤维素的水溶液进行高速搅拌的第一步骤：在通过所述第一步骤得到的水溶液中添加氧化锌粉末而得到第二水溶液的第二步骤；在通过所述第二步骤得到的水溶液中溶解固体的KOH
的第三步骤；在通过所述第三步骤得到的水溶液中添加第一所述石油类材料的第四步骤；以及在通过所述第四步骤得到的水溶液中添加锌和第二所述石油类材料的混合粉末的步骤。
[0019]专利技术效果
[0020]在碱性电池中，通过使用来源于植物的超细纤维素作为负极粘合剂，可以减轻环境负荷。另外，在以下描述中将阐明其他效果。
附图说明
[0021]图1是碱性电池的制作顺序的示意图。
具体实施方式
[0022]相关申请的交叉引用
[0023]本申请要求2018年6月20日提交的日本专利申请特愿2018-116914的优先权，并对其内容进行引用。
[0024]以下，对本专利技术的实施方式进行说明，但本实施方式的范围并不限定于包含实施例在内的内容描述。
[0025]本实施方式所涉及的碱性电池，使用来源于植物的超细纤维素作为负极粘合剂。来源于植物的超细纤维素是，例如以木粉、木屑(chip)、竹子等木质材料为原料，且具有直径为3～100nm左右、长度为数百nm～数μm左右的高纵横比的原材料。另外，该超细纤维素如果不进行疏水化处理，则基本上是亲水性的原材料，通过分散在水溶液中，作为增稠剂或凝胶化剂发挥作用。
[0026]上述木质材料由纤维素、木质素等构成。通过对这些木质材料进行打破细胞壁式的分解，可以得到极微小的纤维素。作为分解方法，有如专利文献1记载的TEMPO氧化法、如专利文献2记载的磷酸酯法这样的化学处理方法、以及如专利文献3记载的水中逆流碰撞法这样的物理处理方法。
[0027]可以认为，作为负极粘合剂使用的聚丙烯酸等石油类材料，具有在直径0.1nm左右的分子链上树枝状地分支有羟基等官能团的结构，而超细纤维素在直径3nm左右的直线状的纤维上带有官能团。因此，认为超细纤维素每单位重量的官能团数比分子链上带有多个官能团的石油类材料少。在包含超细纤维素的负极凝胶中，随着官能团数的减少，被官能团捕获的水分子的数量减少，因而可以预期放电性能的提高。
[0028]当使用超细纤维素作为碱性电池的负极粘合剂时，通过使作为粘合剂的超细纤维素均匀地分散在负极凝胶内，形成三维网络结构，从而可以得到负极凝胶所需的粘度。在此，为了使超细纤维素均匀地分散在负极凝胶内，需要使用高速搅拌机等施加强大的剪切力。但是，此时，如果在水溶液中添加锌粉末或固体氢氧化钾等固体成分，则水溶液的粘度迅速增加，因此有时不能使用高速搅拌机等。这样，即使之后添加水，超细纤维素也不能均匀地分散，其结果，作为体系整体的粘度可能不足。因此，优选在水溶液中添加锌粉末或固体氢氧化钾等固体物质之前，预先将超细纤维素充分分散在水中。另外，图1示出了上述碱性电池的制作方法的一个例子。细节将在实施例中描述。
[0029]超细纤维素的含量过少的话，放电性能提高效果不明显，另一方面，如果含量过多
的话，负极凝胶的粘度就会大幅增加，对电池的操作方面产生不良影响。一般地，相对于负极凝胶的水溶液成分，固体成分即超细纤维素优选为0.2～0.7重量％。
[0030]＝＝＝本专利技术的实施例＝＝＝
[0031]以下，将参考实施例对本实施方式进行更具体的说明，但本实施方式不应限定于这些实施例。
[0032]将作为负极材料使用的聚丙烯酸替换为本实施方式的超细纤维素，按照以下工序制作单三形碱性干电池。作为超细纤维素，使用的是直径约3nm、长度数μm的纤维素纳米纤维。
[0033]首先，基于图1对负极凝胶的制作顺序进行说明。
[0034](1)用高速搅拌机混合超细纤维素水溶液和离子交换水(s11b)。
[0035](2)在通过s11b得到的水溶液中添加氧化锌粉末(s12b)。
[0036](3)在通过上述s12b得到的水溶液中逐渐溶解固体的氢氧化钾(s13b)。另外，由于水分通过发热而蒸发，因此适当添加离子交换水，以调整重量。
[0037](4)在上述s13b得到的水溶液中，边搅拌边添加作为第一石油类材料的聚丙烯酸(s14b)。
[0038](5)在上述s14b得到的水溶液中，添加预先混合好的、锌和作为第二石油类材料的聚丙烯酸钠的混合粉末并搅拌，制成负极凝胶(s15b)。
[0039]接着，对本实施方式涉及的碱性电池的制作顺序进行说明。
[0040](1)将通过在作为活性物质的二氧化锰中混合石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种碱性电池，其具有将由锌合金构成的负极活性物质与粘合剂分散在碱性水溶液中而形成的负极凝胶，作为所述粘合剂含有超细纤维素。2.根据权利要求1所述的碱性电池，其中，在所述负极凝胶的水溶液中，含有0.2wt％以上、0.7wt％以下的所述超细纤维素。3.一种碱性电池用负极凝胶的制造方法，所述负极凝胶是将由锌合金构成的负极活性物质与粘合剂一起分散在碱性水溶液中而形成的，所述制造方法包...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木雄也，国谷繁之，野上武男，安西晋吾，松井隼司，
申请(专利权)人：FDK株式会社，
类型：发明
国别省市：