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

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Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
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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。
[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。
[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。
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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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