碱性电池制造技术

一种具有在至少含Ｂｉ的锌合金粉中使碱电解液、凝胶剂及吸水性聚合物混合而凝胶化的凝胶状负极的碱性电池中，其Ｂｉ的含量为１００↓［ｐｐｍ］以下。另外，使用以水溶液块状聚合法所制得的聚丙烯酸钠作为吸水性聚合物，同时使其添加量为相对凝胶状负极的２↓［ｗｔ％］以下。其效果是，以水溶液块状聚合法所制得的聚丙烯酸钠变成为耐振动、耐冲击特性及稳定性好的三维网目结构，使得锌粉相互间或锌粉与集电子间的接触变得良好。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及能无汞化处理的碱性电池。最近，主要是从环境问题观点出发，虽然正在普及无汞化、无铅化的碱性电池，但为了弥补未使用汞、铅而带来的缺点已投入了各行各业的人力。例如，如特公平3-71737号公报及特开平5-166507号公报所揭示的，由在锌粉中添加一种以上的Bi、In、Al或Ca，可抑制来自未放电状态的电池内部的气体，如特开平2-119053号公报及特开平3-89458号公报所揭示的，在凝胶状负极中添加了吸水性聚合物，由于提高了集电效应，改善了耐振动和耐冲击特性。然而，以抑制气体作为目标的在锌粉中添Bi等的方法，其在未放电状态中的效果得到肯定，但是，存在部分放电与过放电后的电池内部的气体发生量变成未放电状态数十倍的危险性，而且在间歇放电的暂停时，还有发生内部短路使电池电压下降的缺陷。另一方面，以提高集电效应和耐振动、耐冲击特性为目标的在凝胶状负极添加吸水性聚合物的方法，由于吸水性聚合物的种类、形状，不见得有显著的效果，因而希望进一步改善。本专利技术的目的在于针对以上事实，提供一种碱性电池，不仅在未放电状态而且在部分放电和过放电后也能抑制从电池内部所产生的气体，同时避免间歇放电时电池电压的下降，大幅度提高集电效应及耐振动、耐冲击特性。即，本专利技术的构成是在具有在至少含有Bi的锌合金粉中将碱电解液、凝胶剂与吸水性聚合物混合而凝胶化的凝胶状负极的碱电池，使前述Bi的含量在100ppm以下，以由水溶液块状聚合而得到的聚丙烯酸钠作为前述吸水性聚合物，同时使其添加量相对前述凝胶状负极为2wt％以下。之所以使聚丙烯酸钠的添加量定在2wt％以下，那是因为一旦超过2wt％，会使凝胶状负极的流动性变差，使其填充变得困难。根据以上的结构，在本专利技术中，由水溶液块状聚合而得到的聚丙烯酸钠变成耐振动、耐冲击特性及稳定性好的三维网目结构，起到使锌粉相互间或锌粉与集电子的接触良好的作用。另外，由于限制了Bi的含量，在使过放电后的气体产生量减少之同时，还起到提高间歇放电时的放电性能而不产生异常放电的作用。以下，根据附图说明本专利技术的实施例。图1是表示碱性电池的耐振动、耐冲击试验中的放电曲线的曲线图；图2是表示碱性电池的过放电后的气体产生量与Bi添加量之间关系的曲线图；图3是碱性电池的间歇放电后的气体产生量与Bi的添加量之间关系的曲线图；图4是表示凝胶状负极的气体产生量与Bi的添加量之间关系的曲线图。凝胶状负极的调制在锌合金粉中添加Al、In及Bi后，在该锌合金粉中使碱电解液、凝胶剂及吸水性聚合物混合而凝胶化，由此调制成凝胶状负极。其中，Al、In、Bi的添加量，相对锌合金粉分别为30ppm、500ppm及200ppm。另外，作为吸水性聚合物，使用通过水溶液聚合法使丙烯酸钠聚合而得到的聚丙烯酸钠，其添加量相对凝胶状负极取0.7wt％。耐振动、耐冲击试验采用如此制得的凝胶状负极，制成单1型的碱电池(本专利技术成品)。以同样方法，采用悬浊聚合法替代水溶液块状聚合法，制成常规电池1；采用析出聚合法替代水溶液块状聚合法，同时采用丙烯酸(聚丙烯酸)替代丙烯酸钠(聚丙烯酸钠)，制成常规电池2；以及采用吸水性聚合物制成常规电池3。对于这4种碱性电池，使之经过落下冲击(负荷100G)的情况下，求出2Ω连续放电曲线，测定最大电压振幅(图1中A)。其结果一并表示在表1中。表1 如表1所表明的，最大电压的振幅，相对于常规电池1-3在20mV以上，反之本专利技术的电池不到10mV，其耐振动、耐冲击特性是良好的。过放电后的气体产生试验使用上述凝胶状负极(但Bi添加量分为0ppm、40ppm、80ppm、150ppm及200ppm五个等级)制成单3型碱电池，进行过放电后的气体产生试验，分析Bi的添加量对气体产生量的影响。将结果以曲线形式表示于图2。在图2中，气体产生指数(纵轴)是以Bi的添加量为200ppm时的气体产生量作为100的指数。再有，这里的过放电状态是指放电持续时间(EPV＝0.9V)的2倍时间的放电状态。从图2可知，在Bi的添加量为100ppm以下的场合，气体产生指数可抑制在约50以下。间歇放电时的放电性能试验使用上述凝胶状负极(但，将Bi的添加量分为0ppm、40ppm、80ppm、120ppm、150ppm、200ppm 6个等级)，各作成五个单3型碱电池，进行间歇放电时的放电性能试验(3.9Ω、5M/D)，分析Bi的添加量对放电时间的影响。以图解形式将结果表示在图3中。如图3所表明，在Bi的添加量(横轴)在120ppm以上的情况，放电时间(纵轴)在5小时以下，即产生异常放电，相反，在Bi的添加量在100ppm以下的情况，放电时间超过5小时也不产生异常放电。凝胶状负极的气体产生试验使用以水溶液块状聚合法、悬浊聚合法及析出聚合法制得的吸水性聚合物与Bi添加量不同的锌合金粉，作成凝胶状负极，在60℃进行气体产生试验，分析吸水性聚合物与Bi的添加量对气体产生量的影响。其结果以曲线形式表示于图4中。在图4中，气体产生指数(纵轴)是以Bi的添加量(横轴)为200ppm时的气体产生量为100的指数，(1)是使用悬浊聚合法的吸水性聚合物的曲线；(2)是使用析出聚合法的吸水性聚合物的曲线；(3)是未使用吸水性聚合物的曲线；(4)是使用水溶液块状聚合法的吸水性聚合物情况下的曲线。从图4可知，在使用悬浊聚合法或析出聚合法所制得的吸水性聚合物的情况及不使用吸水性聚合物的情况下，在Bi的添加量变到100ppm以下，气体产生量就增加，反之，在使用以水溶液块状聚合法所制得的吸水性聚合物的情况下，即使Bi的添加量在100ppm以下也可抑制气体产生量的增加。如上所述，根据本专利技术，具有在至少含Bi的锌合金粉中混入碱电解液、凝胶剂及吸水性聚合物而凝胶化的凝胶状负极的碱电池中，使前述的Bi含量在100ppm以下，采用水溶液块状聚合所制得的聚丙烯酸钠作为前述的吸水性聚合物，同时使其添加量相对凝胶状负极为2wt％以下，从而由水溶液块状聚合而制得的聚丙烯酸钠变成耐振动，耐冲击特性及稳定性良好的三维网目结构，使锌粉相互间或锌粉与集电子之间的接触变好，因而大幅度地提高了集电效应、耐振动、耐冲击特性。另外，由于限制了Bi的含量，减少了过放电后的气体产生量，同时提高了间歇放电时的放电性能，不发生异常放电，因而不但在未放电状态，而且在部分放电和过放电后中也会抑制由电池内部产生的气体，同时可以避免间歇放电时的电池电压的下降。权利要求1.一种碱性电池，具有在至少含Bi的锌合金粉中使碱电解液、凝胶剂及吸水性聚合物混合而凝胶化的凝胶状负极，其特征在于前述的Bi含量在100ppm以下，使用以水溶液块状聚合法制得的聚丙烯酸钠作为前述的吸水性聚合物，同时使其添加量为相对于前述凝胶状负极的2wt％以下。全文摘要一种具有在至少含Bi的锌合金粉中使碱电解液、凝胶剂及吸水性聚合物混合而凝胶化的凝胶状负极的碱性电池中，其Bi的含量为100ppm以下。另外，使用以水溶液块状聚合法所制得的聚丙烯酸钠作为吸水性聚合物，同时使其添加量为相对凝胶状负极的2wt％以下。其效果是，以水溶液块状聚合法所制得的聚丙烯酸钠变成为耐振动、耐冲击特性及稳定性好的三维网目结构，使得锌粉相互间或锌粉与集电子间的接触变得良好。文档编号H01M4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱性电池，具有在至少含Ｂｉ的锌合金粉中使碱电解液、凝胶剂及吸水性聚合物混合而凝胶化的凝胶状负极，其特征在于：前述的Ｂｉ含量在１００ｐｐｍ以下，使用以水溶液块状聚合法制得的聚丙烯酸钠作为前述的吸水性聚合物，同时使其添加量为相对 于前述凝胶状负极的２ｗｔ％以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：简井清英，都筑秀典，西田国良，泉彰英，
申请(专利权)人：富士电气化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]