JPS60175368A - 亜鉛アルカリ一次電池 - Google Patents
亜鉛アルカリ一次電池Info
- Publication number
- JPS60175368A JPS60175368A JP59030550A JP3055084A JPS60175368A JP S60175368 A JPS60175368 A JP S60175368A JP 59030550 A JP59030550 A JP 59030550A JP 3055084 A JP3055084 A JP 3055084A JP S60175368 A JPS60175368 A JP S60175368A
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- JP
- Japan
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- zinc
- negative electrode
- mercury
- primary cell
- negative
- Prior art date
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C18/00—Alloys based on zinc
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C18/00—Alloys based on zinc
- C22C18/04—Alloys based on zinc with aluminium as the next major constituent
-
- 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
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/42—Alloys based on zinc
-
- 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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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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、負極活や質として亜鉛、電解液としてアルカ
リ水溶液、正極活物質として二酸化マンガン、酸化銀、
酸化水銀、酸素等を用いる亜鉛アルカリ−次電池の負極
の改良に係るものである。
リ水溶液、正極活物質として二酸化マンガン、酸化銀、
酸化水銀、酸素等を用いる亜鉛アルカリ−次電池の負極
の改良に係るものである。
従来例の構成とその問題点
上記の亜鉛アルカリ電池の共通した問題点として、保存
中の負極亜鉛の電解液による腐食が挙げられる。従来、
亜鉛に6〜10%程度の水銀を添加した氷化亜鉛粉末を
用いて水素過電圧を高め、実用的に問題のない程度に腐
食を抑制することが工業的な手法として採用されている
。しかし近年、低公害化のため、電池内の含有水銀量を
低減させることが社会的ニーズとして高まり、種々の研
究がなされている。例えば、亜鉛中に鉛、カドミウム、
インジウムなどを添加した合金粉末を用いて耐食性を向
上させ、氷化率を低減させる方法が提案されている。こ
れは腐食抑制に越効来があるが、氷化率を低減させるこ
とにより強放電性能が悪化するという逆効果が見られる
。これらの提案において、低汞化率とした場合に強放電
性能が劣化する原因は不明確であるが、放電生成物が活
性な亜鉛の表面を被い、放電反応に必要な水酸イオンの
亜鉛表面への供給をさまたげる度合が水銀含量の多い場
合に比較して大きいためと考えられ、耐食性と強放電性
能を兼ね備えた低水化率亜鉛負極の確立が、今後の重要
課題とされている。
中の負極亜鉛の電解液による腐食が挙げられる。従来、
亜鉛に6〜10%程度の水銀を添加した氷化亜鉛粉末を
用いて水素過電圧を高め、実用的に問題のない程度に腐
食を抑制することが工業的な手法として採用されている
。しかし近年、低公害化のため、電池内の含有水銀量を
低減させることが社会的ニーズとして高まり、種々の研
究がなされている。例えば、亜鉛中に鉛、カドミウム、
インジウムなどを添加した合金粉末を用いて耐食性を向
上させ、氷化率を低減させる方法が提案されている。こ
れは腐食抑制に越効来があるが、氷化率を低減させるこ
とにより強放電性能が悪化するという逆効果が見られる
。これらの提案において、低汞化率とした場合に強放電
性能が劣化する原因は不明確であるが、放電生成物が活
性な亜鉛の表面を被い、放電反応に必要な水酸イオンの
亜鉛表面への供給をさまたげる度合が水銀含量の多い場
合に比較して大きいためと考えられ、耐食性と強放電性
能を兼ね備えた低水化率亜鉛負極の確立が、今後の重要
課題とされている。
発明の目的
本発明は負極亜鉛の耐食性、放電性能を劣化させること
なく氷化率を低減させ、低公害で、放電性能、貯蔵性、
耐漏液性などの性能のすぐれた亜鉛アルカリ−決定池を
提供することを目的とする。
なく氷化率を低減させ、低公害で、放電性能、貯蔵性、
耐漏液性などの性能のすぐれた亜鉛アルカリ−決定池を
提供することを目的とする。
発明の構成
本発明は、電解液にか性カリ、か性ソーダなどを主成分
とするアルカリ水溶液、負極活物質に亜鉛、正極活物質
に二酸化マンガン、酸化銀、酸化水銀、酸素などを用い
る、いわゆる亜鉛アルカリ電池系の負極に、アルミニウ
ムまたはマグネシウムの少なくともいずれかの元素と、
カドミウム。
とするアルカリ水溶液、負極活物質に亜鉛、正極活物質
に二酸化マンガン、酸化銀、酸化水銀、酸素などを用い
る、いわゆる亜鉛アルカリ電池系の負極に、アルミニウ
ムまたはマグネシウムの少なくともいずれかの元素と、
カドミウム。
鉛、錫より々る群から選ばれた一種以上の元素と、ガリ
ウム、タリウム、銀、インジウムからなる群より選ばれ
た一種以上の元素とを添加した氷化亜鉛合金を用いるこ
とを特徴とするものである。
ウム、タリウム、銀、インジウムからなる群より選ばれ
た一種以上の元素とを添加した氷化亜鉛合金を用いるこ
とを特徴とするものである。
本発明はまず、放電反応生成物が活性な亜鉛表面を被い
、水酸イオンの供給を阻害し、大電流での放電反応が円
滑に進行しない傾向が特に氷化率の低い亜鉛を用いる場
合に顕著に表われる問題をアルミニウム、マグネシウム
より選ばれた元素を亜鉛に添加して合金化することによ
り解決し、鉛。
、水酸イオンの供給を阻害し、大電流での放電反応が円
滑に進行しない傾向が特に氷化率の低い亜鉛を用いる場
合に顕著に表われる問題をアルミニウム、マグネシウム
より選ばれた元素を亜鉛に添加して合金化することによ
り解決し、鉛。
カドミウム、錫より選ばれた元素と、ガリウム。
タリウム、銀、インジウムより選ばれた元素とを添加し
て合金化することにより亜鉛の防食性を増し、低木化率
の亜鉛負極を実現したものである。
て合金化することにより亜鉛の防食性を増し、低木化率
の亜鉛負極を実現したものである。
上記のアルミニウム、マグネシウムの作用効果は後述の
実施例において明白であるが、その作用機構の解明は不
十分である。推定するに、負極亜鉛中に合金として含ま
れている亜鉛より卑な電位を有するアルミニウム、マグ
ネシウムが亜鉛とともに放電し、その放電生成物が亜鉛
の放電生成物の電解液中への溶解を促進させるか、未溶
解の放電生成物の層が緻密化して亜鉛表面が不働態化す
る作用を緩和する役割を果すことにより、亜鉛の活性表
面に水酸イオンが豊富に供給される状態が亜鉛が消耗し
尽す壕で継続して確保され、亜鉛の放電利用率が高まる
ものと考えられる。又、鉛、カドミウム、錫を合金元素
として添加した場合、及びガリウム、タリウム、銀、イ
ンジウムよりなる群から選ばれた元素を亜鉛に合金元素
として添加した場合、いづれの場合にも氷化亜鉛合金の
防食効果があることは経験的に知られている通りである
が、その作用機構については定説がない。しかし前者の
群の元素は水銀との親和力が比較的小さく、後者の群の
元素は水銀との親和力が比較的大きい性質を有するので
、各々の群の元素の作用機構が異るものと考えられ、本
発明はこれらの元素の複合効果で防食性を高めた上で、
さらにアルミニウム、マグネシウムの添加効果を複合さ
せて放電性能と保存性にすぐれた低張化率亜鉛負極を実
現したものである。すなわち、表面から氷化した亜鉛合
金中の水銀が、結晶粒界を通じて表面層から内部に拡散
するのを抑制して表面の水銀濃度を高く維持するために
水銀との親和性の比較的小さい元素が結晶粒界に存在す
ることが効果的で、さらに、抑制されたなりに粒界に拡
散した水銀を粒界に固定して結晶粒内に拡散するのを抑
止するために水銀との親和性の犬なる元素が粒界に存在
するのが効果的であると考えられる。これにより、亜鉛
合金の腐食が優先的に進行する合金の表面及び粒界に高
濃度の水銀を固定でき、水素過電圧を高めることができ
るので、少量の水銀で効果的な防食を果すことができる
ものと推定される。以上の如く、本発明は、放電性能を
向上させる添加元素と、防食の作用機構の異る上船の2
種類の添加元素とを添加したことによる相乗効果により
低木化率で耐食性が良く、放電性能にもすぐれた亜鉛負
極を実現したものである。以下、実施例により詳細に説
明する。
実施例において明白であるが、その作用機構の解明は不
十分である。推定するに、負極亜鉛中に合金として含ま
れている亜鉛より卑な電位を有するアルミニウム、マグ
ネシウムが亜鉛とともに放電し、その放電生成物が亜鉛
の放電生成物の電解液中への溶解を促進させるか、未溶
解の放電生成物の層が緻密化して亜鉛表面が不働態化す
る作用を緩和する役割を果すことにより、亜鉛の活性表
面に水酸イオンが豊富に供給される状態が亜鉛が消耗し
尽す壕で継続して確保され、亜鉛の放電利用率が高まる
ものと考えられる。又、鉛、カドミウム、錫を合金元素
として添加した場合、及びガリウム、タリウム、銀、イ
ンジウムよりなる群から選ばれた元素を亜鉛に合金元素
として添加した場合、いづれの場合にも氷化亜鉛合金の
防食効果があることは経験的に知られている通りである
が、その作用機構については定説がない。しかし前者の
群の元素は水銀との親和力が比較的小さく、後者の群の
元素は水銀との親和力が比較的大きい性質を有するので
、各々の群の元素の作用機構が異るものと考えられ、本
発明はこれらの元素の複合効果で防食性を高めた上で、
さらにアルミニウム、マグネシウムの添加効果を複合さ
せて放電性能と保存性にすぐれた低張化率亜鉛負極を実
現したものである。すなわち、表面から氷化した亜鉛合
金中の水銀が、結晶粒界を通じて表面層から内部に拡散
するのを抑制して表面の水銀濃度を高く維持するために
水銀との親和性の比較的小さい元素が結晶粒界に存在す
ることが効果的で、さらに、抑制されたなりに粒界に拡
散した水銀を粒界に固定して結晶粒内に拡散するのを抑
止するために水銀との親和性の犬なる元素が粒界に存在
するのが効果的であると考えられる。これにより、亜鉛
合金の腐食が優先的に進行する合金の表面及び粒界に高
濃度の水銀を固定でき、水素過電圧を高めることができ
るので、少量の水銀で効果的な防食を果すことができる
ものと推定される。以上の如く、本発明は、放電性能を
向上させる添加元素と、防食の作用機構の異る上船の2
種類の添加元素とを添加したことによる相乗効果により
低木化率で耐食性が良く、放電性能にもすぐれた亜鉛負
極を実現したものである。以下、実施例により詳細に説
明する。
実施例の説明
純度、99.997 %の亜鉛地金にアルミニウム。
マグネシウムのうち少なくとも一種の元素と、鉛。
カドミウム、錫の群のうち一種以上の元素と、ガリウム
、タリウム、銀、インジウムの群のうち一種以上の元素
とを添加した各種の合金を作成し、約5o○℃で溶融し
て圧縮空気により噴射して粉体化し、60〜150メツ
シユの粒度範囲にフルイ別けした。次いで濃度10φの
か性カリ水溶液中に上記粉体を投入し、攪拌しながら所
定量の水銀を滴下して氷化した。その後水洗し、アセト
ンで置換して乾燥し、氷化亜鉛合金粉を作成した。
、タリウム、銀、インジウムの群のうち一種以上の元素
とを添加した各種の合金を作成し、約5o○℃で溶融し
て圧縮空気により噴射して粉体化し、60〜150メツ
シユの粒度範囲にフルイ別けした。次いで濃度10φの
か性カリ水溶液中に上記粉体を投入し、攪拌しながら所
定量の水銀を滴下して氷化した。その後水洗し、アセト
ンで置換して乾燥し、氷化亜鉛合金粉を作成した。
さらに比較例として、鉛、カドミウム、錫のうちから選
んだ元素とガリウム、タリウム、銀、インジウムのうち
から選んだ元素のみを添加した亜鉛合金とアルミニウム
、マグネシウムのうちから選んだ元素のみを添加した亜
鉛合金を溶融噴射して粉体化し、上記と同法で氷化粉末
を作成した。
んだ元素とガリウム、タリウム、銀、インジウムのうち
から選んだ元素のみを添加した亜鉛合金とアルミニウム
、マグネシウムのうちから選んだ元素のみを添加した亜
鉛合金を溶融噴射して粉体化し、上記と同法で氷化粉末
を作成した。
これらの氷化粉末を用い、図に示すボタン形酸化銀電池
を製作した。図において、1はステンレススチール製の
封口板であり、その内面には銅メッキ1′が施され、2
は濃度40%のか性カリ水溶液に酸化亜鉛を飽和させた
電解液をカルボキシルメチルセルロースによりゲル化し
、このゲル中に氷化粉末を分散させた亜鉛負極、3はセ
ルロース系の保液利、4は多孔性ポリプロピレン製のセ
パレーク、6は酸化銀に黒鉛を混合して加圧成型した正
極、6′は鉄にニッケルメッキを施した正極IJ 7グ
、6はステンレススチール製の正極缶であり、内外面に
ニッケルメッキが施されている。7はポリプロピレン製
のガスケットで、正極缶の折り曲げにより密封している
。試作した電池は直径11.6mm、高さ6.4瀧で負
極の氷化粉末の重量を193■に統一した。
を製作した。図において、1はステンレススチール製の
封口板であり、その内面には銅メッキ1′が施され、2
は濃度40%のか性カリ水溶液に酸化亜鉛を飽和させた
電解液をカルボキシルメチルセルロースによりゲル化し
、このゲル中に氷化粉末を分散させた亜鉛負極、3はセ
ルロース系の保液利、4は多孔性ポリプロピレン製のセ
パレーク、6は酸化銀に黒鉛を混合して加圧成型した正
極、6′は鉄にニッケルメッキを施した正極IJ 7グ
、6はステンレススチール製の正極缶であり、内外面に
ニッケルメッキが施されている。7はポリプロピレン製
のガスケットで、正極缶の折り曲げにより密封している
。試作した電池は直径11.6mm、高さ6.4瀧で負
極の氷化粉末の重量を193■に統一した。
試作した電池の内訳と60℃で1力月保存した後の放電
試験(20℃、610に)、0.9V終止)の結果(n
−3の平均値)と電池総高の保存による変化量を測定し
た結果(n=20の平均値)とを次表に示す。尚、水銀
の添加量(氷化率)は亜鉛合金粉に対しいずれも1φと
した。
試験(20℃、610に)、0.9V終止)の結果(n
−3の平均値)と電池総高の保存による変化量を測定し
た結果(n=20の平均値)とを次表に示す。尚、水銀
の添加量(氷化率)は亜鉛合金粉に対しいずれも1φと
した。
この表に見られる如く、本発明を適用した場合(i〜工
)はいずれも放電性能が良好で、ガス発生による電池膨
張も少ない。一方、従来例のうち、防食のための元素の
みを組合せて添加した場合(c−h)は電池の膨張は少
なく、ガス発生は抑制されているが、510Q負荷とい
う強負荷放電での持続時間が本発明品に比較して短かい
。さらに、負極の放電反応を円滑化するだめの元素のみ
を添加した場合(a、b)は防食性が不十分で電池の膨
張が大きく、しかも、保存中の自己消耗と内蔵水素ガス
による放電反応阻害により、保存後の放電性能も著しく
劣化している。上記の如く、a〜Fの従来の方法では1
%の氷化率では不十分で、実用性を備えさせるにはさら
に氷化率を高める必要があると考えられる。ixrの場
合、1%以下の低張化率で保存性、放電性能にすぐれた
実用性の高い亜鉛アルカリ電池が得られている。本発明
は、a、bの方法と、C〜hの方法との欠点を補完し、
それらの相乗効果により極めて効果的に解決したもので
ある。
)はいずれも放電性能が良好で、ガス発生による電池膨
張も少ない。一方、従来例のうち、防食のための元素の
みを組合せて添加した場合(c−h)は電池の膨張は少
なく、ガス発生は抑制されているが、510Q負荷とい
う強負荷放電での持続時間が本発明品に比較して短かい
。さらに、負極の放電反応を円滑化するだめの元素のみ
を添加した場合(a、b)は防食性が不十分で電池の膨
張が大きく、しかも、保存中の自己消耗と内蔵水素ガス
による放電反応阻害により、保存後の放電性能も著しく
劣化している。上記の如く、a〜Fの従来の方法では1
%の氷化率では不十分で、実用性を備えさせるにはさら
に氷化率を高める必要があると考えられる。ixrの場
合、1%以下の低張化率で保存性、放電性能にすぐれた
実用性の高い亜鉛アルカリ電池が得られている。本発明
は、a、bの方法と、C〜hの方法との欠点を補完し、
それらの相乗効果により極めて効果的に解決したもので
ある。
発明の効果
以上のように本発明は、負極亜鉛の氷化率を低減し、低
公害の亜鉛アルカリ−決定池を得るに極めて効果的であ
る。
公害の亜鉛アルカリ−決定池を得るに極めて効果的であ
る。
図は本発明の効果を検討するため製作したボタン形酸化
銀電池の断面図である。 1・・−・封口板、2・・・亜鉛負極、3・・・・保液
仰、4・・セパレータ、5−・・・・酸化銀正極、6′
・・・・・正極リング、6・・−正極缶、7・・・・・
ガスケット。
銀電池の断面図である。 1・・−・封口板、2・・・亜鉛負極、3・・・・保液
仰、4・・セパレータ、5−・・・・酸化銀正極、6′
・・・・・正極リング、6・・−正極缶、7・・・・・
ガスケット。
Claims (1)
- 亜鉛を主成分とし、アルミニウムまたはマグネシウムの
少なくともいずれかの元素と、鉛、カドミウム、錫から
なる群よシ選ばれた一種以上の元素と、ガリウム、タリ
ウム、銀、インジウムからなる群より選ばれた一種以上
の元素とを添加した氷化亜鉛合金を、負極活物質に用い
たことを特徴とする亜鉛アルカリ−次電池。
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59030550A JPS60175368A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 亜鉛アルカリ一次電池 |
DE8585901061T DE3567130D1 (en) | 1984-02-20 | 1985-02-18 | Zinc alkaline battery |
US06/935,166 US4735876A (en) | 1984-02-20 | 1985-02-18 | Zinc-alkaline battery |
PCT/JP1985/000066 WO1985003810A1 (en) | 1984-02-20 | 1985-02-18 | Zinc alkali cell |
AU39383/85A AU557244B2 (en) | 1984-02-20 | 1985-02-18 | Zinc alkali cell |
BR8505281A BR8505281A (pt) | 1984-02-20 | 1985-02-18 | Bateria de zinco alcalina |
KR1019850700210A KR890002672B1 (ko) | 1984-02-20 | 1985-02-18 | 아연-알카리 전지 |
EP85901061A EP0172255B1 (en) | 1984-02-20 | 1985-02-18 | Zinc alkaline battery |
CN85106643.7A CN1004778B (zh) | 1984-02-20 | 1985-08-19 | 锌碱性电池 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59030550A JPS60175368A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 亜鉛アルカリ一次電池 |
CN85106643.7A CN1004778B (zh) | 1984-02-20 | 1985-08-19 | 锌碱性电池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60175368A true JPS60175368A (ja) | 1985-09-09 |
Family
ID=25742016
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59030550A Pending JPS60175368A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 亜鉛アルカリ一次電池 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60175368A (ja) |
CN (1) | CN1004778B (ja) |
Cited By (6)
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---|---|---|---|---|
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JPS63118036A (ja) * | 1986-11-07 | 1988-05-23 | Dowa Mining Co Ltd | 電池用亜鉛合金 |
JPS63171842A (ja) * | 1987-01-10 | 1988-07-15 | Dowa Mining Co Ltd | 電池用亜鉛合金およびその製造方法 |
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US7229715B2 (en) * | 2003-06-17 | 2007-06-12 | The Gillette Company | Anode for battery |
WO2019044042A1 (ja) * | 2017-08-28 | 2019-03-07 | 杉山 修 | アルカリ性のミネラルイオン水を含有する電解液を有する電池、電解質活物質及び電池用電解液の製造方法 |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US6759166B2 (en) * | 2002-05-06 | 2004-07-06 | The Gillette Company | Alkaline cell with improved cathode |
JP3935005B2 (ja) * | 2002-07-12 | 2007-06-20 | 日立マクセル株式会社 | アルカリ電池およびその製造方法 |
US7049030B2 (en) * | 2003-03-06 | 2006-05-23 | The Gillette Company | Battery |
CN1328803C (zh) * | 2003-12-05 | 2007-07-25 | 宁波光华电池有限公司 | 一种环保型锌锰电池负极罐 |
CN100452489C (zh) * | 2004-11-05 | 2009-01-14 | 松栢电池厂有限公司 | 干电池负极体及其制造方法和使用该负极体的锌锰干电池 |
CN100452494C (zh) * | 2004-11-16 | 2009-01-14 | 松栢电池厂有限公司 | 用于锌锰干电池的锌粒及其制造方法 |
CN100452495C (zh) * | 2004-11-16 | 2009-01-14 | 松栢电池厂有限公司 | 锌锰干电池锌片及其制造方法 |
JP4222488B2 (ja) * | 2005-11-02 | 2009-02-12 | 日立マクセル株式会社 | アルカリ電池 |
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CN114597388B (zh) * | 2022-03-16 | 2024-08-13 | 宁波倍特瑞新能源科技有限公司 | 一种电池专用锌材料及其生产工艺 |
-
1984
- 1984-02-20 JP JP59030550A patent/JPS60175368A/ja active Pending
-
1985
- 1985-08-19 CN CN85106643.7A patent/CN1004778B/zh not_active Expired
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