JP2562664B2 - アルカリ電池およびその負極活物質 - Google Patents
アルカリ電池およびその負極活物質Info
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- H01M4/00—Electrodes
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- 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
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はアルカリ電池およびその負極活物質に関し、
詳しくは負極活物質として用いられる亜鉛合金粉末また
は電解液であるアルカリ水溶液等にインヒビターとして
鉛酸カルシウム（Ca2PbO4）を特定量添加または被覆す
ることにより、水素ガス発生量を著しく抑制したアルカ
リ電池およびその負極活物質に関する。
詳しくは負極活物質として用いられる亜鉛合金粉末また
は電解液であるアルカリ水溶液等にインヒビターとして
鉛酸カルシウム（Ca2PbO4）を特定量添加または被覆す
ることにより、水素ガス発生量を著しく抑制したアルカ
リ電池およびその負極活物質に関する。
［従来の技術］ 単位重量当りの電気量が大きく、化学的にも比較的安
定で、加工性に富み、安価であることから、アルカリ電
池の負極材料として亜鉛が賞用されている。
定で、加工性に富み、安価であることから、アルカリ電
池の負極材料として亜鉛が賞用されている。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、電解液であるアルカリ水溶液（アルカリ電解
液）の中では亜鉛の化学的溶解によって、電池内にガス
が蓄積して圧力が上昇し、電解液の漏出や電池の変形、
甚しいときには電池の破壊が起こることがある。その対
策として、従来では水銀の水素過電圧を利用した汞化亜
鉛合金粉末が負極活物質として用いられている。ところ
が、最近では公害防止の観点から、電池の水銀含有量を
極力少なくすることが社会的に要請されている。そのた
めに、負極活物質である汞化亜鉛合金粉末の水銀含有率
を低下させたり、全く汞化していない亜鉛合金粉末を負
極活物質として用い、かつ水素ガス発生特性等を低下さ
せないようにする研究が盛んになされている。例えば
鉛、インジウム、ガリウム等の元素を亜鉛粉末に添加し
た亜鉛合金粉末を負極として用いる方法が提案されてい
るが、このような亜鉛合金粉末においても充分な特性を
得るためには、水銀含有率は3.0重量％程度必要とし、
未だ充分にはその量が低減されていない。
液）の中では亜鉛の化学的溶解によって、電池内にガス
が蓄積して圧力が上昇し、電解液の漏出や電池の変形、
甚しいときには電池の破壊が起こることがある。その対
策として、従来では水銀の水素過電圧を利用した汞化亜
鉛合金粉末が負極活物質として用いられている。ところ
が、最近では公害防止の観点から、電池の水銀含有量を
極力少なくすることが社会的に要請されている。そのた
めに、負極活物質である汞化亜鉛合金粉末の水銀含有率
を低下させたり、全く汞化していない亜鉛合金粉末を負
極活物質として用い、かつ水素ガス発生特性等を低下さ
せないようにする研究が盛んになされている。例えば
鉛、インジウム、ガリウム等の元素を亜鉛粉末に添加し
た亜鉛合金粉末を負極として用いる方法が提案されてい
るが、このような亜鉛合金粉末においても充分な特性を
得るためには、水銀含有率は3.0重量％程度必要とし、
未だ充分にはその量が低減されていない。
また、水素ガス発生のインヒビターとして有機物等を
添加する方法も提案されているが、未だ水素ガス発生の
抑制は不充分である。
添加する方法も提案されているが、未だ水素ガス発生の
抑制は不充分である。
本発明は上記のような状況に鑑み、負極活物質として
用いられる汞化または無汞化の亜鉛合金粉末からの水素
ガス発生が著しく抑制されたアルカリ電池およびその負
極活物質を提供することを目的とする。
用いられる汞化または無汞化の亜鉛合金粉末からの水素
ガス発生が著しく抑制されたアルカリ電池およびその負
極活物質を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段および作用］ 本発明者は上記目的を達成するために、鋭意研究をし
たところ、亜鉛合金粉末からなる負極活物質またはアル
カリ水溶液からなる電解液等に新規な無機インヒビター
として鉛酸カルシウムを特定量添加することにより、鉛
酸カルシウムを無添加のものに比べて著しく水素ガス発
生が抑制されるという知見を得て本発明に至った。
たところ、亜鉛合金粉末からなる負極活物質またはアル
カリ水溶液からなる電解液等に新規な無機インヒビター
として鉛酸カルシウムを特定量添加することにより、鉛
酸カルシウムを無添加のものに比べて著しく水素ガス発
生が抑制されるという知見を得て本発明に至った。
すなわち本発明は２発明を包含し、その特定発明は、
亜鉛合金粉末に対して鉛酸カルシウム0.02〜5.0重量％
を含有する負極材を有するアルカリ電池にある。
亜鉛合金粉末に対して鉛酸カルシウム0.02〜5.0重量％
を含有する負極材を有するアルカリ電池にある。
また、本発明の第２発明は、亜鉛合金粉末に対して鉛
酸カルシウム0.02〜5.0重量％を該亜鉛合金粉末の表面
に被覆して成るアルカリ電池用負極活物質にある。
酸カルシウム0.02〜5.0重量％を該亜鉛合金粉末の表面
に被覆して成るアルカリ電池用負極活物質にある。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明において、負極活物質として用いられる亜鉛合
金粉末としては、鉛やアルミニウムを始めとしてインジ
ウム、マグネシウム、カルシウム、カドミウム、錫、ガ
リウム、タリウム、銀等が一定量含有されたものが例示
される。この亜鉛合金粉末の製造方法としては、例えば
亜鉛溶湯中に、所望により鉛、アルミニウム等の添加元
素を所定量添加し、攪拌して合金化させた後、圧縮空気
によりアトマイズし、粉体化させ、さらに篩い分けを行
なって整粒して得られた粉末を用いる。また、粉体化し
た亜鉛合金粉末にインジウム等をさらに添加した亜鉛合
金粉末を用いてもよい。この亜鉛合金粉末中の添加元素
の含有率は、0.001〜0.5重量％が一般的である。
金粉末としては、鉛やアルミニウムを始めとしてインジ
ウム、マグネシウム、カルシウム、カドミウム、錫、ガ
リウム、タリウム、銀等が一定量含有されたものが例示
される。この亜鉛合金粉末の製造方法としては、例えば
亜鉛溶湯中に、所望により鉛、アルミニウム等の添加元
素を所定量添加し、攪拌して合金化させた後、圧縮空気
によりアトマイズし、粉体化させ、さらに篩い分けを行
なって整粒して得られた粉末を用いる。また、粉体化し
た亜鉛合金粉末にインジウム等をさらに添加した亜鉛合
金粉末を用いてもよい。この亜鉛合金粉末中の添加元素
の含有率は、0.001〜0.5重量％が一般的である。
本発明においては、さらに、これらの亜鉛合金粉末を
所望の量の水銀で乾式または湿式汞化して得られる汞化
亜鉛合金粉末を用いてもよく、この場合、汞化亜鉛合金
粉末中の水銀含有率は0.5重量％以下と低汞化が望まし
い。
所望の量の水銀で乾式または湿式汞化して得られる汞化
亜鉛合金粉末を用いてもよく、この場合、汞化亜鉛合金
粉末中の水銀含有率は0.5重量％以下と低汞化が望まし
い。
本発明のアルカリ電池にあっては、鉛酸カルシウムを
負極材中に含有させる。負極材中に含有させる方法とし
ては、亜鉛合金粉末に鉛酸カルシウムを被覆させ、これ
を負極活物質として用いるか、あるいは水酸化カリウム
溶液、水酸化ナトリウム溶液等の電解液またはゲル化剤
に添加する方法等が例示されるが、本発明にあっては亜
鉛合金粉末に鉛酸カルシウムを被覆させ、これを負極活
物質として用いることが、水素ガス発生抑制効果等の点
から最も好ましい。
負極材中に含有させる。負極材中に含有させる方法とし
ては、亜鉛合金粉末に鉛酸カルシウムを被覆させ、これ
を負極活物質として用いるか、あるいは水酸化カリウム
溶液、水酸化ナトリウム溶液等の電解液またはゲル化剤
に添加する方法等が例示されるが、本発明にあっては亜
鉛合金粉末に鉛酸カルシウムを被覆させ、これを負極活
物質として用いることが、水素ガス発生抑制効果等の点
から最も好ましい。
この鉛酸カルシウムの含有量は、亜鉛合金粉末に対し
て0.02〜5.0重量％であり、0.02重量％より小さい場合
は添加効果が小さく、また5.0重量％より大きい場合は
亜鉛粉末と過度の反応を起してしまい、アルカリ電池へ
の構成が出来なくなる。
て0.02〜5.0重量％であり、0.02重量％より小さい場合
は添加効果が小さく、また5.0重量％より大きい場合は
亜鉛粉末と過度の反応を起してしまい、アルカリ電池へ
の構成が出来なくなる。
この鉛酸カルシウムの含有効果については、明白では
ないが亜鉛の防食に効果のある鉛を含む鉛酸イオンとカ
ルシウムイオンが相互的にガス発生量を抑制するのに作
用をもたらしているものと推定される。
ないが亜鉛の防食に効果のある鉛を含む鉛酸イオンとカ
ルシウムイオンが相互的にガス発生量を抑制するのに作
用をもたらしているものと推定される。
［実施例］ 以下、本発明を実施例および比較例に基づき詳細に説
明する。
明する。
実施例１〜15および比較例１〜６ 第１表に示す亜鉛合金粉末または汞化亜鉛合金粉末を
それぞれ用い、これら合金粉末に対して鉛酸カルシウム
を第１表の割合で合金粉末の表面に被覆し、負荷活物質
とした。この負極活物質とゲル化剤および40重量％水酸
化カリウム溶液に酸化亜鉛を飽和させた電解液を用いて
ゲル状化したものを負極材とした。また正極に二酸化マ
ンガンと導電剤を混合して正極材とした。これら負極材
と正極材を用いて、第１図に示す市販の電池（LR−６）
の構成に近似させたアルカリマンガン電池を用いて試験
を行なった。
それぞれ用い、これら合金粉末に対して鉛酸カルシウム
を第１表の割合で合金粉末の表面に被覆し、負荷活物質
とした。この負極活物質とゲル化剤および40重量％水酸
化カリウム溶液に酸化亜鉛を飽和させた電解液を用いて
ゲル状化したものを負極材とした。また正極に二酸化マ
ンガンと導電剤を混合して正極材とした。これら負極材
と正極材を用いて、第１図に示す市販の電池（LR−６）
の構成に近似させたアルカリマンガン電池を用いて試験
を行なった。
第１図のアルカリマンガン電池は、正極缶１、正極
２、セパレーター３、負極（ゲル状化した亜鉛合金粉
末、汞化亜鉛合金粉末）４、負極集電体５、パッキン
６、押さえ板７で構成されている。
２、セパレーター３、負極（ゲル状化した亜鉛合金粉
末、汞化亜鉛合金粉末）４、負極集電体５、パッキン
６、押さえ板７で構成されている。
この電池を負極の種類、鉛酸カルシウムの添加量を変
えて各々10個ずつ電池を組立て、60℃で20日間保存し、
その時の電池内の水素ガス発生量（μ）を測定し、各
々10個の測定結果の平均値を第１表に示した。
えて各々10個ずつ電池を組立て、60℃で20日間保存し、
その時の電池内の水素ガス発生量（μ）を測定し、各
々10個の測定結果の平均値を第１表に示した。
実施例16〜18 実施例１と同様の電解液に、第１表に示す負極活物質
とこの負極活物質に対して同表に示す割合の鉛酸カルシ
ウムとゲル化剤を混合し、ゲル状化して負極材とした以
外は実施例１同様の方法で試験を行なった。
とこの負極活物質に対して同表に示す割合の鉛酸カルシ
ウムとゲル化剤を混合し、ゲル状化して負極材とした以
外は実施例１同様の方法で試験を行なった。
実施例１と同様に電池を各々10個ずつ組立て、60℃で
20日間保存し、その時の電池内の水素ガス発生量（μ
）を測定し、各々10個の測定結果の平均値を第１表に
示した。
20日間保存し、その時の電池内の水素ガス発生量（μ
）を測定し、各々10個の測定結果の平均値を第１表に
示した。
第１表に示されるごとく、鉛酸カルシウムを亜鉛合金
粉末に被覆した実施例１〜15は、鉛酸カルシウムを全く
添加しないか、もしくは本発明で規定する範囲よりも少
量添加した比較例１〜６に比べて、水素ガス発生量が著
しく抑制されていることが判る。
粉末に被覆した実施例１〜15は、鉛酸カルシウムを全く
添加しないか、もしくは本発明で規定する範囲よりも少
量添加した比較例１〜６に比べて、水素ガス発生量が著
しく抑制されていることが判る。
また、これらの実施例１〜15の比較では、使用する亜
鉛合金粉末に水銀が含まれない実施例１〜５のほうが、
水銀を0.5wt％、1.0wt％含有する汞化亜鉛合金粉末を用
いた実施例６〜15よりも水素ガス発生の抑制に効果があ
ることが判明した。これは水銀を含有しない亜鉛合金粉
末を用いたアルカリ電池の可能性を示唆するものであ
る。
鉛合金粉末に水銀が含まれない実施例１〜５のほうが、
水銀を0.5wt％、1.0wt％含有する汞化亜鉛合金粉末を用
いた実施例６〜15よりも水素ガス発生の抑制に効果があ
ることが判明した。これは水銀を含有しない亜鉛合金粉
末を用いたアルカリ電池の可能性を示唆するものであ
る。
実施例16〜18は、鉛酸カルシウムをアルカリ電解液中
に所定量を添加、混合したものであるが、この場合にも
水素ガス発生の抑制に効果があることが判る。
に所定量を添加、混合したものであるが、この場合にも
水素ガス発生の抑制に効果があることが判る。
［発明の効果］ 以上説明のように、負極材中に、特定量の鉛酸カルシ
ウムを含有する本発明のアルカリ電池によれば、負極活
物質として低汞化亜鉛合金粉末あるいは無汞化亜鉛合金
粉末を使用した場合においても、電池内で発生する水素
ガス量を大幅に低減化でき、工業的価値が大である。特
に、亜鉛合金粉末を特定量の鉛酸カルシウムで被覆した
負極活物質を用いることにより、その効果は顕著であ
る。
ウムを含有する本発明のアルカリ電池によれば、負極活
物質として低汞化亜鉛合金粉末あるいは無汞化亜鉛合金
粉末を使用した場合においても、電池内で発生する水素
ガス量を大幅に低減化でき、工業的価値が大である。特
に、亜鉛合金粉末を特定量の鉛酸カルシウムで被覆した
負極活物質を用いることにより、その効果は顕著であ
る。
第１図は本発明に係わるアルカリマンガン電池の原理図
を示す。 １……正極缶、２……正極、３……セパレーター、４…
…負極、５……負極集電体、６……パッキン、７……押
さえ板。
を示す。 １……正極缶、２……正極、３……セパレーター、４…
…負極、５……負極集電体、６……パッキン、７……押
さえ板。
Claims (2)
- 【請求項１】亜鉛合金粉末に対して鉛酸カルシウム0.02
〜5.0重量％を含有する負極材を有するアルカリ電池。 - 【請求項２】亜鉛合金粉末に対して鉛酸カルシウム0.02
〜5.0重量％を該亜鉛合金粉末の表面に被覆して成るア
ルカリ電池用負極活物質。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63138395A JP2562664B2 (ja) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | アルカリ電池およびその負極活物質 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63138395A JP2562664B2 (ja) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | アルカリ電池およびその負極活物質 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01309260A JPH01309260A (ja) | 1989-12-13 |
| JP2562664B2 true JP2562664B2 (ja) | 1996-12-11 |
Family
ID=15220945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63138395A Expired - Lifetime JP2562664B2 (ja) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | アルカリ電池およびその負極活物質 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2562664B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8501351B2 (en) * | 2009-05-18 | 2013-08-06 | Powergenix Systems, Inc. | Pasted zinc electrode for rechargeable nickel-zinc batteries |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS591574A (ja) * | 1982-06-29 | 1984-01-06 | Dainippon Toryo Co Ltd | 亜鉛基材用塗料組成物 |
| JPS59175557A (ja) * | 1983-03-25 | 1984-10-04 | Toshiba Battery Co Ltd | アルカリ電池 |
-
1988
- 1988-06-07 JP JP63138395A patent/JP2562664B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS591574A (ja) * | 1982-06-29 | 1984-01-06 | Dainippon Toryo Co Ltd | 亜鉛基材用塗料組成物 |
| JPS59175557A (ja) * | 1983-03-25 | 1984-10-04 | Toshiba Battery Co Ltd | アルカリ電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01309260A (ja) | 1989-12-13 |
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