專利名稱：堿性電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能無汞化處理的堿性電池。
最近，主要是從環(huán)境問題觀點(diǎn)出發(fā)，雖然正在普及無汞化、無鉛化的堿性電池，但為了彌補(bǔ)未使用汞、鉛而帶來的缺點(diǎn)已投入了各行各業(yè)的人力。
例如，如特公平3-71737號(hào)公報(bào)及特開平5-166507號(hào)公報(bào)所揭示的，由在鋅粉中添加一種以上的Bi、In、Al或Ca，可抑制來自未放電狀態(tài)的電池內(nèi)部的氣體，如特開平2-119053號(hào)公報(bào)及特開平3-89458號(hào)公報(bào)所揭示的，在凝膠狀負(fù)極中添加了吸水性聚合物，由于提高了集電效應(yīng)，改善了耐振動(dòng)和耐沖擊特性。
然而，以抑制氣體作為目標(biāo)的在鋅粉中添Bi等的方法，其在未放電狀態(tài)中的效果得到肯定，但是，存在部分放電與過放電后的電池內(nèi)部的氣體發(fā)生量變成未放電狀態(tài)數(shù)十倍的危險(xiǎn)性，而且在間歇放電的暫停時(shí)，還有發(fā)生內(nèi)部短路使電池電壓下降的缺陷。
另一方面，以提高集電效應(yīng)和耐振動(dòng)、耐沖擊特性為目標(biāo)的在凝膠狀負(fù)極添加吸水性聚合物的方法，由于吸水性聚合物的種類、形狀，不見得有顯著的效果，因而希望進(jìn)一步改善。
本發(fā)明的目的在于針對(duì)以上事實(shí)，提供一種堿性電池，不僅在未放電狀態(tài)而且在部分放電和過放電后也能抑制從電池內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體，同時(shí)避免間歇放電時(shí)電池電壓的下降，大幅度提高集電效應(yīng)及耐振動(dòng)、耐沖擊特性。
即，本發(fā)明的構(gòu)成是在具有在至少含有Bi的鋅合金粉中將堿電解液、凝膠劑與吸水性聚合物混合而凝膠化的凝膠狀負(fù)極的堿電池，使前述Bi的含量在100ppm以下，以由水溶液塊狀聚合而得到的聚丙烯酸鈉作為前述吸水性聚合物，同時(shí)使其添加量相對(duì)前述凝膠狀負(fù)極為2wt％以下。
之所以使聚丙烯酸鈉的添加量定在2wt％以下，那是因?yàn)橐坏┏^2wt％，會(huì)使凝膠狀負(fù)極的流動(dòng)性變差，使其填充變得困難。
根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明中，由水溶液塊狀聚合而得到的聚丙烯酸鈉變成耐振動(dòng)、耐沖擊特性及穩(wěn)定性好的三維網(wǎng)目結(jié)構(gòu)，起到使鋅粉相互間或鋅粉與集電子的接觸良好的作用。另外，由于限制了Bi的含量，在使過放電后的氣體產(chǎn)生量減少之同時(shí)，還起到提高間歇放電時(shí)的放電性能而不產(chǎn)生異常放電的作用。
以下，根據(jù)


本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是表示堿性電池的耐振動(dòng)、耐沖擊試驗(yàn)中的放電曲線的曲線圖；圖2是表示堿性電池的過放電后的氣體產(chǎn)生量與Bi添加量之間關(guān)系的曲線圖；圖3是堿性電池的間歇放電后的氣體產(chǎn)生量與Bi的添加量之間關(guān)系的曲線圖；圖4是表示凝膠狀負(fù)極的氣體產(chǎn)生量與Bi的添加量之間關(guān)系的曲線圖。
凝膠狀負(fù)極的調(diào)制在鋅合金粉中添加Al、In及Bi后，在該鋅合金粉中使堿電解液、凝膠劑及吸水性聚合物混合而凝膠化，由此調(diào)制成凝膠狀負(fù)極。
其中，Al、In、Bi的添加量，相對(duì)鋅合金粉分別為30ppm、500ppm及200ppm。另外，作為吸水性聚合物，使用通過水溶液聚合法使丙烯酸鈉聚合而得到的聚丙烯酸鈉，其添加量相對(duì)凝膠狀負(fù)極取0.7wt％。
耐振動(dòng)、耐沖擊試驗(yàn)采用如此制得的凝膠狀負(fù)極，制成單1型的堿電池(本發(fā)明成品)。以同樣方法，采用懸濁聚合法替代水溶液塊狀聚合法，制成常規(guī)電池1；采用析出聚合法替代水溶液塊狀聚合法，同時(shí)采用丙烯酸(聚丙烯酸)替代丙烯酸鈉(聚丙烯酸鈉)，制成常規(guī)電池2；以及采用吸水性聚合物制成常規(guī)電池3。
對(duì)于這4種堿性電池，使之經(jīng)過落下沖擊(負(fù)荷100G)的情況下，求出2Ω連續(xù)放電曲線，測(cè)定最大電壓振幅(圖1中A)。其結(jié)果一并表示在表1中。
表1
如表1所表明的，最大電壓的振幅，相對(duì)于常規(guī)電池1-3在20mV以上，反之本發(fā)明的電池不到10mV，其耐振動(dòng)、耐沖擊特性是良好的。
過放電后的氣體產(chǎn)生試驗(yàn)使用上述凝膠狀負(fù)極(但Bi添加量分為0ppm、40ppm、80ppm、150ppm及200ppm五個(gè)等級(jí))制成單3型堿電池，進(jìn)行過放電后的氣體產(chǎn)生試驗(yàn)，分析Bi的添加量對(duì)氣體產(chǎn)生量的影響。將結(jié)果以曲線形式表示于圖2。在圖2中，氣體產(chǎn)生指數(shù)(縱軸)是以Bi的添加量為200ppm時(shí)的氣體產(chǎn)生量作為100的指數(shù)。再有，這里的過放電狀態(tài)是指放電持續(xù)時(shí)間(EPV＝0.9V)的2倍時(shí)間的放電狀態(tài)。
從圖2可知，在Bi的添加量為100ppm以下的場(chǎng)合，氣體產(chǎn)生指數(shù)可抑制在約50以下。
間歇放電時(shí)的放電性能試驗(yàn)使用上述凝膠狀負(fù)極(但，將Bi的添加量分為0ppm、40ppm、80ppm、120ppm、150ppm、200ppm 6個(gè)等級(jí))，各作成五個(gè)單3型堿電池，進(jìn)行間歇放電時(shí)的放電性能試驗(yàn)(3.9Ω、5M/D)，分析Bi的添加量對(duì)放電時(shí)間的影響。以圖解形式將結(jié)果表示在圖3中。
如圖3所表明，在Bi的添加量(橫軸)在120ppm以上的情況，放電時(shí)間(縱軸)在5小時(shí)以下，即產(chǎn)生異常放電，相反，在Bi的添加量在100ppm以下的情況，放電時(shí)間超過5小時(shí)也不產(chǎn)生異常放電。
凝膠狀負(fù)極的氣體產(chǎn)生試驗(yàn)使用以水溶液塊狀聚合法、懸濁聚合法及析出聚合法制得的吸水性聚合物與Bi添加量不同的鋅合金粉，作成凝膠狀負(fù)極，在60℃進(jìn)行氣體產(chǎn)生試驗(yàn)，分析吸水性聚合物與Bi的添加量對(duì)氣體產(chǎn)生量的影響。其結(jié)果以曲線形式表示于圖4中。在圖4中，氣體產(chǎn)生指數(shù)(縱軸)是以Bi的添加量(橫軸)為200ppm時(shí)的氣體產(chǎn)生量為100的指數(shù)，(1)是使用懸濁聚合法的吸水性聚合物的曲線；(2)是使用析出聚合法的吸水性聚合物的曲線；(3)是未使用吸水性聚合物的曲線；(4)是使用水溶液塊狀聚合法的吸水性聚合物情況下的曲線。
從圖4可知，在使用懸濁聚合法或析出聚合法所制得的吸水性聚合物的情況及不使用吸水性聚合物的情況下，在Bi的添加量變到100ppm以下，氣體產(chǎn)生量就增加，反之，在使用以水溶液塊狀聚合法所制得的吸水性聚合物的情況下，即使Bi的添加量在100ppm以下也可抑制氣體產(chǎn)生量的增加。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，具有在至少含Bi的鋅合金粉中混入堿電解液、凝膠劑及吸水性聚合物而凝膠化的凝膠狀負(fù)極的堿電池中，使前述的Bi含量在100ppm以下，采用水溶液塊狀聚合所制得的聚丙烯酸鈉作為前述的吸水性聚合物，同時(shí)使其添加量相對(duì)凝膠狀負(fù)極為2wt％以下，從而由水溶液塊狀聚合而制得的聚丙烯酸鈉變成耐振動(dòng)，耐沖擊特性及穩(wěn)定性良好的三維網(wǎng)目結(jié)構(gòu)，使鋅粉相互間或鋅粉與集電子之間的接觸變好，因而大幅度地提高了集電效應(yīng)、耐振動(dòng)、耐沖擊特性。另外，由于限制了Bi的含量，減少了過放電后的氣體產(chǎn)生量，同時(shí)提高了間歇放電時(shí)的放電性能，不發(fā)生異常放電，因而不但在未放電狀態(tài)，而且在部分放電和過放電后中也會(huì)抑制由電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體，同時(shí)可以避免間歇放電時(shí)的電池電壓的下降。
權(quán)利要求
1.一種堿性電池，具有在至少含Bi的鋅合金粉中使堿電解液、凝膠劑及吸水性聚合物混合而凝膠化的凝膠狀負(fù)極，其特征在于前述的Bi含量在100ppm以下，使用以水溶液塊狀聚合法制得的聚丙烯酸鈉作為前述的吸水性聚合物，同時(shí)使其添加量為相對(duì)于前述凝膠狀負(fù)極的2wt％以下。
全文摘要
一種具有在至少含Bi的鋅合金粉中使堿電解液、凝膠劑及吸水性聚合物混合而凝膠化的凝膠狀負(fù)極的堿性電池中，其Bi的含量為100ppm以下。另外，使用以水溶液塊狀聚合法所制得的聚丙烯酸鈉作為吸水性聚合物，同時(shí)使其添加量為相對(duì)凝膠狀負(fù)極的2wt％以下。其效果是，以水溶液塊狀聚合法所制得的聚丙烯酸鈉變成為耐振動(dòng)、耐沖擊特性及穩(wěn)定性好的三維網(wǎng)目結(jié)構(gòu)，使得鋅粉相互間或鋅粉與集電子間的接觸變得良好。
文檔編號(hào)H01M4/06GK1134045SQ9511912
公開日1996年10月23日 申請(qǐng)日期1995年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月29日
發(fā)明者簡(jiǎn)井清英, 都筑秀典, 西田國(guó)良, 泉彰英 申請(qǐng)人:富士電氣化學(xué)株式會(huì)社