JP2563108B2 - アルカリ電池 - Google Patents
アルカリ電池Info
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- 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
- H01M4/06—Electrodes for primary cells
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- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
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- H01M6/06—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
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Description
【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明は、低水銀化のために、負極活物質に少くと
もPb,In,Alを含む亜鉛合金粉を用いたアルカリ電池に関
する。
もPb,In,Alを含む亜鉛合金粉を用いたアルカリ電池に関
する。
《従来の技術》 亜鉛の汞化のための水銀は、一種の公害物質であると
ころから、現在では水銀の含有量を低下させるための亜
鉛合金の開発が種々なされている。
ころから、現在では水銀の含有量を低下させるための亜
鉛合金の開発が種々なされている。
そのなかで例えば、Zn−Pb−Al−In系合金、Zn−Pb−
Al−Ga−In系合金は、汞化率が1.5％以下であってもガ
ス発生を抑制する面でかなりの効果がある。
Al−Ga−In系合金は、汞化率が1.5％以下であってもガ
ス発生を抑制する面でかなりの効果がある。
《発明が解決しようとする問題点》 しかしながら、ガス発生を抑制することは、逆に放電
時の亜鉛の表面を不活性化することと密接な関係があ
り、放電特性の低下を招くことになる。
時の亜鉛の表面を不活性化することと密接な関係があ
り、放電特性の低下を招くことになる。
すなわち、一般に亜鉛の放電が進むと亜鉛酸イオンが
濃厚となり、亜鉛の表面に酸化被膜が形成されて不動態
化し、電子伝導を阻害される。
濃厚となり、亜鉛の表面に酸化被膜が形成されて不動態
化し、電子伝導を阻害される。
そして、この酸化被膜は、汞化率が低い程容易に生成
し、しかも前述の合金を用いた場合には、表面の不活性
化によって、より一層生成し易くなる。
し、しかも前述の合金を用いた場合には、表面の不活性
化によって、より一層生成し易くなる。
したがって、ガス発生抑止効果を図ることと表面の活
性化を図ることは、低水銀化を達成する上での相反する
条件であって、一方の特性を向上させようとすると、他
方の特性が低下する。
性化を図ることは、低水銀化を達成する上での相反する
条件であって、一方の特性を向上させようとすると、他
方の特性が低下する。
本発明は、水銀の含有率を著しく低減しつつ、ガス発
生を制御し、酸化被膜の生成を抑止することを課題とし
て亜鉛合金粉の種類と、アルカリ溶液であるゲル状アル
カリ溶液に添加される物質、およびその組合わせについ
て種々検討および実験を繰り返した。
生を制御し、酸化被膜の生成を抑止することを課題とし
て亜鉛合金粉の種類と、アルカリ溶液であるゲル状アル
カリ溶液に添加される物質、およびその組合わせについ
て種々検討および実験を繰り返した。
その結果、負極活物質として知られている少くともP
b,In,Alを含む亜鉛合金粉を用い、ゲル状アルカリ溶液
中に酸化鉛および酸化第２スズを含有したものを電解液
として用いた組合わせが、前述の相反する条件を克服
し、放電特性の向上に関して顕著な効果を得ることを確
認した。
b,In,Alを含む亜鉛合金粉を用い、ゲル状アルカリ溶液
中に酸化鉛および酸化第２スズを含有したものを電解液
として用いた組合わせが、前述の相反する条件を克服
し、放電特性の向上に関して顕著な効果を得ることを確
認した。
本発明は以上の知見に基づきなされたもので、その目
的は、ガス発生を防止しつつ、亜鉛表面の酸化被膜の生
成を抑止し、結果として放電特性を向上できるようにし
たアルカリ電池を提供するものである。
的は、ガス発生を防止しつつ、亜鉛表面の酸化被膜の生
成を抑止し、結果として放電特性を向上できるようにし
たアルカリ電池を提供するものである。
《問題点を解決するための手段》 前記目的を達成するため、この発明は、負極活物質と
して少くともPb,In,Alを含む亜鉛合金粉を用い、電解液
としてゲル状アルカリ溶液を用いたアルカリ電池におい
て、アルカリ電解液中に酸化鉛および酸化第２スズを含
有させたことを要旨とする。
して少くともPb,In,Alを含む亜鉛合金粉を用い、電解液
としてゲル状アルカリ溶液を用いたアルカリ電池におい
て、アルカリ電解液中に酸化鉛および酸化第２スズを含
有させたことを要旨とする。
すなわち、本発明のアルカリ電池は、負極を構成する
材料として、前記組成の亜鉛合金粉からなる負極活物質
と、ゲル状アルカリ電解液との混合物を用い、該ゲル状
アルカリ電解液中に酸化鉛および酸化第２スズを添加し
たものである。
材料として、前記組成の亜鉛合金粉からなる負極活物質
と、ゲル状アルカリ電解液との混合物を用い、該ゲル状
アルカリ電解液中に酸化鉛および酸化第２スズを添加し
たものである。
そして、前記組成の亜鉛合金粉は、汞化度1.5％以下
でのガス発生抑止効果が大きい組成の材料として用いら
れ、亜鉛に対し重量比でPb（0.05）％,In（0.02）％,Al
（0.05）％の配合比となっている。
でのガス発生抑止効果が大きい組成の材料として用いら
れ、亜鉛に対し重量比でPb（0.05）％,In（0.02）％,Al
（0.05）％の配合比となっている。
また、酸化鉛および酸化第２スズは、放電の進行によ
る亜鉛酸イオンの生成に応じた酸化被膜の不動態化現象
を阻害する物質として含有され、その添加量は、それぞ
れ亜鉛合金粉に対して0.5〜2.0重量％、合計4.0重量％
以下の割り合いでゲル状アルカリ電解液中に含有され
る。
る亜鉛酸イオンの生成に応じた酸化被膜の不動態化現象
を阻害する物質として含有され、その添加量は、それぞ
れ亜鉛合金粉に対して0.5〜2.0重量％、合計4.0重量％
以下の割り合いでゲル状アルカリ電解液中に含有され
る。
なお、それぞれの含有量が0.5％を下回ると酸化被膜
生成の阻害物質としての絶対量が少なく従来と比べて有
意差が生じない。また、それぞれ単独でも効果を発揮す
るが、その達成度合いは小さい。さらに、それぞれ2.0
％、合計４％を越えて添加したとしても効果が低下し、
また添加量増大に伴い、他の有効成分の減少をきたす。
したがって、その含有量は上記の範囲内が望ましい。
生成の阻害物質としての絶対量が少なく従来と比べて有
意差が生じない。また、それぞれ単独でも効果を発揮す
るが、その達成度合いは小さい。さらに、それぞれ2.0
％、合計４％を越えて添加したとしても効果が低下し、
また添加量増大に伴い、他の有効成分の減少をきたす。
したがって、その含有量は上記の範囲内が望ましい。
《作 用》 酸化鉛および酸化第２スズの添加によって、放電性能
が向上する。またこのことの作用機序は明らかでない
が、アルカリ電解液中に適当な割り合いで存在する鉛イ
オンおよびスズイオンによって放電中期ないし終末期に
おける亜鉛酸イオンまたは酸化亜鉛による不動態被膜の
生成が阻害され、表面の活性化状態が持続するからであ
ると推定される。
が向上する。またこのことの作用機序は明らかでない
が、アルカリ電解液中に適当な割り合いで存在する鉛イ
オンおよびスズイオンによって放電中期ないし終末期に
おける亜鉛酸イオンまたは酸化亜鉛による不動態被膜の
生成が阻害され、表面の活性化状態が持続するからであ
ると推定される。
《実 施 例》 以下、実施例によってこの発明の効果を説明する。
まず、この発明の実施に用いたLR6形電池の構造は、
図に示す一般的構造となっている。
図に示す一般的構造となっている。
図における電池は、正極缶を兼ねた有底円筒型の電池
ケース１の上部開口の内周部をキャップを兼ねた負極端
子板２の周縁フランジ部に封口ガスケット３を介して絞
り加工、カール加工などによってカシメ付け、電池内部
を密封している。
ケース１の上部開口の内周部をキャップを兼ねた負極端
子板２の周縁フランジ部に封口ガスケット３を介して絞
り加工、カール加工などによってカシメ付け、電池内部
を密封している。
電池内部には、上端を前記封口ガスケット３の中心を
貫通して前記負極端子板２に電気的接続した集電棒４
と、該集電棒４の外周を取巻くようにして負極５、セパ
レータ６、及び二酸化マンガンを主体とする正極合剤７
が同心状に充填され、発電要素を構成している。
貫通して前記負極端子板２に電気的接続した集電棒４
と、該集電棒４の外周を取巻くようにして負極５、セパ
レータ６、及び二酸化マンガンを主体とする正極合剤７
が同心状に充填され、発電要素を構成している。
前記負極５はPb（0.05％）、In（0.02）％、Al（0.0
5）％を含む汞化率1.0％の亜鉛合金粉からなる負極活物
質と、ZnOを含有したゲル状アルカリ電解液との混合物
であり、該ゲル状アルカリ電解液中には酸化鉛および酸
化第２スズが含まれている。
5）％を含む汞化率1.0％の亜鉛合金粉からなる負極活物
質と、ZnOを含有したゲル状アルカリ電解液との混合物
であり、該ゲル状アルカリ電解液中には酸化鉛および酸
化第２スズが含まれている。
そして、酸化鉛および酸化第２スズの含有量を亜鉛に
対し重量比で0.5〜2.5％、合計含有量が5.0％まで変え
たサンプル〜を作り、それぞれの放電持続時間を測
定したところ、以下の表に示す測定値を得られた。
対し重量比で0.5〜2.5％、合計含有量が5.0％まで変え
たサンプル〜を作り、それぞれの放電持続時間を測
定したところ、以下の表に示す測定値を得られた。
＊試験条件:10Ω連続放電、試験数ｎ＝５ 終止電圧＝0.9v、温度 20℃ ＊従来品は負極活物質として同一の組成の亜鉛合金粉お
よびZnOを含み酸化鉛と酸化第２スズ無添加のゲル状ア
ルカリ電解液を用いた。
よびZnOを含み酸化鉛と酸化第２スズ無添加のゲル状ア
ルカリ電解液を用いた。
以上の表に示す結果から明らかなように、本発明では
アルカリ電解液中に酸化鉛および酸化第２スズをまった
く含まないゲル状亜鉛負極を用いた従来の電池に比べて
有意差が明らかに生じている。また、酸化鉛または酸化
第２スズの含有量が０％では効果は達成するもののその
達成度合いは小さく、また、両者の合計が5.0％を上回
ったものについては反って効果が下回っている。
アルカリ電解液中に酸化鉛および酸化第２スズをまった
く含まないゲル状亜鉛負極を用いた従来の電池に比べて
有意差が明らかに生じている。また、酸化鉛または酸化
第２スズの含有量が０％では効果は達成するもののその
達成度合いは小さく、また、両者の合計が5.0％を上回
ったものについては反って効果が下回っている。
したがって、本発明では酸化鉛および酸化第２スズの
単独の添加は避け、両者ともその含有量の下限を0.5
％、上限を2.0％、合計で４％とすることで、所期の効
果を得られ、特に1.0:1.5〜1.5:1.5％の範囲が最良の効
果を発揮する。
単独の添加は避け、両者ともその含有量の下限を0.5
％、上限を2.0％、合計で４％とすることで、所期の効
果を得られ、特に1.0:1.5〜1.5:1.5％の範囲が最良の効
果を発揮する。
なお、前記実施例では亜鉛合金粉として、Zn−Pb−In
−Alについてのみ実験を行ったが、従来より公知となっ
ているBi,Cd,Ga,Tl等を加えた合金粉についても同様な
効果を得ることは容易に予想できるものである。
−Alについてのみ実験を行ったが、従来より公知となっ
ているBi,Cd,Ga,Tl等を加えた合金粉についても同様な
効果を得ることは容易に予想できるものである。
《効 果》 以上のように、本発明にあっては、ZnO含有ゲル状ア
ルカリ電解液に酸化鉛および酸化第２スズを含有させる
ことによって、放電持続時間を向上できる。
ルカリ電解液に酸化鉛および酸化第２スズを含有させる
ことによって、放電持続時間を向上できる。
したがって、以上の組成の負極を用いた場合には低汞
化材料である前述の亜鉛合金粉によるガス発生の抑制効
果とともに、これの欠点であった放電進行時における亜
鉛合金不活性現象を抑制し、放電特性を向上できること
になり、低汞化度化を実現する上で極めて有効である。
化材料である前述の亜鉛合金粉によるガス発生の抑制効
果とともに、これの欠点であった放電進行時における亜
鉛合金不活性現象を抑制し、放電特性を向上できること
になり、低汞化度化を実現する上で極めて有効である。
図は本発明に係るアルカリマンガン電池の断面図であ
る。 １……正極缶、２……負極端子板 ３……封口ガスケット、４……集電棒 ５……負極、６……セパレータ ７……正極合剤
る。 １……正極缶、２……負極端子板 ３……封口ガスケット、４……集電棒 ５……負極、６……セパレータ ７……正極合剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 筒井 清英 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−175368（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−145034（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−96835（ＪＰ，Ａ) 特公 昭53−20300（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (2)
- 【請求項１】負極活物質として少なくともPb,In,Alを含
む亜鉛合金粉を用い、これをゲル状アルカリ電解液に混
合してなるゲル状亜鉛負極を用いたアルカリ電池におい
て、該ゲル状アルカリ電解液中に酸化鉛と化第２スズを
含有させたことを特徴とするアルカリ電池。 - 【請求項２】前記酸化鉛および酸化第２スズは前記亜鉛
合金粉に対してそれぞれ0.5〜2.0重量％、合計４重量％
以下の割合でアルカリ溶液中に含有されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載のアルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11344087A JP2563108B2 (ja) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11344087A JP2563108B2 (ja) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | アルカリ電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63281355A JPS63281355A (ja) | 1988-11-17 |
| JP2563108B2 true JP2563108B2 (ja) | 1996-12-11 |
Family
ID=14612278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11344087A Expired - Fee Related JP2563108B2 (ja) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2563108B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3553104B2 (ja) * | 1992-08-04 | 2004-08-11 | 株式会社エスアイアイ・マイクロパーツ | アルカリ電池 |
-
1987
- 1987-05-12 JP JP11344087A patent/JP2563108B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63281355A (ja) | 1988-11-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |