JP3014054B2 - アルカリ電池用負極活物質 - Google Patents
アルカリ電池用負極活物質Info
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- 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用負極活物質に関し、詳しくは
水銀を添加せずとも放電性能に優れたアルカリ電池を得
ることができ、しかも耐食性にも優れたアルカリ電池用
負極活物質に関する。
水銀を添加せずとも放電性能に優れたアルカリ電池を得
ることができ、しかも耐食性にも優れたアルカリ電池用
負極活物質に関する。
［従来の技術および発明が解決しようとする課題］ 亜鉛を負極活物質として用いたアルカリ電池等におい
ては、水酸化カリウム水溶液等の強アルカリ性電解液を
用いるため、電池を密閉しなければならない。この電池
の密閉は電池の小型化を図る際には特に重要であるが、
同時に電池保存中の亜鉛の腐食により発生する水素ガス
を閉じ込めることになる。従って、長期保存中に電池内
部のガス圧が高まり、密閉が完全なほど爆発等の危険が
伴なう。
ては、水酸化カリウム水溶液等の強アルカリ性電解液を
用いるため、電池を密閉しなければならない。この電池
の密閉は電池の小型化を図る際には特に重要であるが、
同時に電池保存中の亜鉛の腐食により発生する水素ガス
を閉じ込めることになる。従って、長期保存中に電池内
部のガス圧が高まり、密閉が完全なほど爆発等の危険が
伴なう。
その対策として、負極活物質である亜鉛の腐食を防止
して、電池内部の水素ガス発生を少なくすることが研究
され、水銀の水素過電圧を利用した汞化亜鉛合金粉末を
負極活物質として用いることが専ら行なわれている。
して、電池内部の水素ガス発生を少なくすることが研究
され、水銀の水素過電圧を利用した汞化亜鉛合金粉末を
負極活物質として用いることが専ら行なわれている。
また水銀は電池の放電性能の面においても重要な役割
を果たしている。即ち、水銀には亜鉛粒子間の電気的接
触を良好に保つ作用があり、電池の内部抵抗を下げるこ
とに大いに寄与しているのである。
を果たしている。即ち、水銀には亜鉛粒子間の電気的接
触を良好に保つ作用があり、電池の内部抵抗を下げるこ
とに大いに寄与しているのである。
このため、今日市販されているアルカリ電池の負極活
物質は1.5重量％程度の水銀を含有しているが、社会的
ニーズとしてより低水銀のもの、あるいは無水銀のもの
で高容量を維持した電池の開発が強く期待されるように
なってきた。
物質は1.5重量％程度の水銀を含有しているが、社会的
ニーズとしてより低水銀のもの、あるいは無水銀のもの
で高容量を維持した電池の開発が強く期待されるように
なってきた。
そこで上記社会的ニーズにこたえるべく、1.5重量％
以下の水銀を含有する汞化亜鉛合金粉末として亜鉛−イ
ンジウム−鉛−水銀合金粉末に加えて、ビスマスやアル
ミニウムを添加する合金粉末が提案されている。
以下の水銀を含有する汞化亜鉛合金粉末として亜鉛−イ
ンジウム−鉛−水銀合金粉末に加えて、ビスマスやアル
ミニウムを添加する合金粉末が提案されている。
しかし、これら低水銀の汞化亜鉛合金粉末を負極活物
質として用いた場合でも、耐食性、放電性能が共に満足
のいくものは得られていない。
質として用いた場合でも、耐食性、放電性能が共に満足
のいくものは得られていない。
特に無水銀の亜鉛合金粉末を用いた場合、耐食性につ
いては有機インヒビターの添加等によってある程度劣化
は防止できるものの、亜鉛粒子間の電気的抵抗の増大に
よる放電性能の劣化については満足のいくものは得られ
ていない。
いては有機インヒビターの添加等によってある程度劣化
は防止できるものの、亜鉛粒子間の電気的抵抗の増大に
よる放電性能の劣化については満足のいくものは得られ
ていない。
また、亜鉛または亜鉛合金粉末表面にインジウム−ガ
リウム合金を被覆したアルカリ電池用無汞化亜鉛合金も
提案されているが、耐食性、放電性能共に十分に満足の
いくものではなかった。
リウム合金を被覆したアルカリ電池用無汞化亜鉛合金も
提案されているが、耐食性、放電性能共に十分に満足の
いくものではなかった。
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたもので、
電池内のガス発生を抑制しつつ、しかも放電性能にも優
れたアルカリ電池を得ることができるアルカリ電池用負
極活物質を提供することを目的とする。
電池内のガス発生を抑制しつつ、しかも放電性能にも優
れたアルカリ電池を得ることができるアルカリ電池用負
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］ 本発明者等は、この目的に沿って鋭意研究の結果、ビ
スマス、スズおよびインジウムからなる合金を表面に被
覆した亜鉛または亜鉛合金粉末をアルカリ電池用負極活
物質として用いることにより、上記目的が達成されるこ
とを知見して、本発明に到達した。
スマス、スズおよびインジウムからなる合金を表面に被
覆した亜鉛または亜鉛合金粉末をアルカリ電池用負極活
物質として用いることにより、上記目的が達成されるこ
とを知見して、本発明に到達した。
すなわち、本発明のアルカリ電池用負極活物質は、ビ
スマス、スズおよびインジウムからなる合金を亜鉛また
は亜鉛合金粉末表面に被覆して成ることを特徴とするも
のである。
スマス、スズおよびインジウムからなる合金を亜鉛また
は亜鉛合金粉末表面に被覆して成ることを特徴とするも
のである。
本発明に係る合金中のビスマス、スズおよびインジウ
ムの各含有率は、ビスマスが55〜60重量％、スズが15〜
20重量％、インジウムが20〜30重量％の範囲にある。亜
鉛または亜鉛合金粉末表面に被覆する合金の融点が100
℃を超える場合は被覆処理の際にオートクレーブの蒸気
を用いる必要性等が生じるが、上記合金組成の場合は合
金の融点が100℃以下となるので湯温で処理でき、被覆
操作が簡便になるのである。
ムの各含有率は、ビスマスが55〜60重量％、スズが15〜
20重量％、インジウムが20〜30重量％の範囲にある。亜
鉛または亜鉛合金粉末表面に被覆する合金の融点が100
℃を超える場合は被覆処理の際にオートクレーブの蒸気
を用いる必要性等が生じるが、上記合金組成の場合は合
金の融点が100℃以下となるので湯温で処理でき、被覆
操作が簡便になるのである。
また、上記合金の被覆量は、亜鉛または亜鉛合金粉末
100重量部に対して0.1〜10重量部の範囲が好ましい。合
金被覆量が0.1重量部未満では本発明の効果が十分に得
られない傾向にある。他方、10重量部を超えて合金を被
覆しても内部抵抗の低下に目立った効果は見られず、逆
に亜鉛重量の相対的な低下に伴なう放電容量の低下が生
じてくる傾向にあり、好ましくない。
100重量部に対して0.1〜10重量部の範囲が好ましい。合
金被覆量が0.1重量部未満では本発明の効果が十分に得
られない傾向にある。他方、10重量部を超えて合金を被
覆しても内部抵抗の低下に目立った効果は見られず、逆
に亜鉛重量の相対的な低下に伴なう放電容量の低下が生
じてくる傾向にあり、好ましくない。
上記合金を亜鉛または亜鉛合金粉末表面に被覆する方
法としては、例えば以下に述べる方法が採用される。即
ち、上記合金と亜鉛または亜鉛合金粉末とを80〜100℃
に加温した希アルカリ性水溶液中に投入し、混合撹拌す
ることによって合金被覆付の亜鉛または亜鉛合金粉末、
即ち本発明の負極活物質が得られる。また、希アルカリ
性水溶液の代りに希酸性水溶液あるいは高沸点の有機溶
媒等を用いることも可能である。
法としては、例えば以下に述べる方法が採用される。即
ち、上記合金と亜鉛または亜鉛合金粉末とを80〜100℃
に加温した希アルカリ性水溶液中に投入し、混合撹拌す
ることによって合金被覆付の亜鉛または亜鉛合金粉末、
即ち本発明の負極活物質が得られる。また、希アルカリ
性水溶液の代りに希酸性水溶液あるいは高沸点の有機溶
媒等を用いることも可能である。
また、不活性ガスを充填した容器内に上記合金と亜鉛
または亜鉛合金粉末とを投入し、この容器を80〜100℃
に加温しながら混合撹拌する方法によっても本発明の負
極活物質が得られる。
または亜鉛合金粉末とを投入し、この容器を80〜100℃
に加温しながら混合撹拌する方法によっても本発明の負
極活物質が得られる。
なお、本発明にあっては、上記合金を被覆する方法は
上述の方法に特に限られず、上記合金を亜鉛または亜鉛
合金粉末表面に被覆することが可能な方法であれば他の
方法の採用してもよい。
上述の方法に特に限られず、上記合金を亜鉛または亜鉛
合金粉末表面に被覆することが可能な方法であれば他の
方法の採用してもよい。
［作 用］ 本発明の特定合金を表面に被覆した亜鉛または亜鉛合
金粉末を用いたアルカリ電池の内部抵抗が著しく減少
し、優れた放電性能を示すことの作用効果は十分に解明
されていないが、以下のことが推定される。
金粉末を用いたアルカリ電池の内部抵抗が著しく減少
し、優れた放電性能を示すことの作用効果は十分に解明
されていないが、以下のことが推定される。
即ち、 （１）通常、アルカリ電池用亜鉛または亜鉛合金粉末は
溶融亜鉛または亜鉛合金を高圧ガスで噴霧することによ
って得られるが、このようにして得られた亜鉛または亜
鉛合金粉末は比較的表面の突起が少ない。これに対し
て、本発明の特定合金を被覆した亜鉛または亜鉛合金粉
末には突起が多く見られる。この突起が粒子間の電気的
接触の向上に寄与していると考えられる。
溶融亜鉛または亜鉛合金を高圧ガスで噴霧することによ
って得られるが、このようにして得られた亜鉛または亜
鉛合金粉末は比較的表面の突起が少ない。これに対し
て、本発明の特定合金を被覆した亜鉛または亜鉛合金粉
末には突起が多く見られる。この突起が粒子間の電気的
接触の向上に寄与していると考えられる。
（２）本発明に係る特定合金は低融点であるため、水銀
に似た作用、即ちアルカリ電池内における亜鉛または亜
鉛合金粒子の凝集効果があり、これが粒子間の電気的接
触の向上に寄与していると考えられる。
に似た作用、即ちアルカリ電池内における亜鉛または亜
鉛合金粒子の凝集効果があり、これが粒子間の電気的接
触の向上に寄与していると考えられる。
［実施例］ 以下、実施例および比較例に基づいて本発明を具体的
に説明する。
に説明する。
実施例１〜６および比較例１〜２ 純度99.997％以上の亜鉛地金を約500℃で溶融し、こ
れに含有率が0.05重量％となるように鉛を添加して亜鉛
合金を作成し、これを高圧アルゴンガス（噴出圧5Kg/cm
2）を使って粉体化した。
れに含有率が0.05重量％となるように鉛を添加して亜鉛
合金を作成し、これを高圧アルゴンガス（噴出圧5Kg/cm
2）を使って粉体化した。
次に水酸化カリウム10％のアルカリ性水溶液中に上記
亜鉛合金粉末を投入し、さらに第１表に示す組成の合金
を上記粉末に対して同表に示す被覆量となるように上記
アルカリ性水溶液中に投入し、液温を80℃に保って約１
時間混合撹拌して特定合金被覆付亜鉛合金粉末を得た。
亜鉛合金粉末を投入し、さらに第１表に示す組成の合金
を上記粉末に対して同表に示す被覆量となるように上記
アルカリ性水溶液中に投入し、液温を80℃に保って約１
時間混合撹拌して特定合金被覆付亜鉛合金粉末を得た。
なお、比較例１においては、亜鉛合金粉末に上記の合
金被覆処理を施さずに以下の試験に供した。
金被覆処理を施さずに以下の試験に供した。
このようにして得られた被覆付亜鉛合金粉末（比較例
１においては無被覆）を負極活物質として用いて第１図
に示すアルカリマンガン電池を作製した。第１図のアル
カリマンガン電池は、正極缶１、正極２、負極３、セパ
レーター４、封口体５、負極底板６、負極集電体７、キ
ャップ８、熱収縮性樹脂チューブ９、絶縁リング10,1
1、外装缶12で構成されている。このアルカリマンガン
電池を用いて電池性能（電池の内部抵抗および放電容
量）を試験し、その結果を第１表に示す。
１においては無被覆）を負極活物質として用いて第１図
に示すアルカリマンガン電池を作製した。第１図のアル
カリマンガン電池は、正極缶１、正極２、負極３、セパ
レーター４、封口体５、負極底板６、負極集電体７、キ
ャップ８、熱収縮性樹脂チューブ９、絶縁リング10,1
1、外装缶12で構成されている。このアルカリマンガン
電池を用いて電池性能（電池の内部抵抗および放電容
量）を試験し、その結果を第１表に示す。
なお、内部抵抗は、UCRメータ（YHP社製、4261A）を
用いて周波数1KHzでの内部抵抗値（Ω）を測定し、合金
被覆をしていない亜鉛合金粉末を用いた比較例１の電池
の内部抵抗値を100とした指数で示した。
用いて周波数1KHzでの内部抵抗値（Ω）を測定し、合金
被覆をしていない亜鉛合金粉末を用いた比較例１の電池
の内部抵抗値を100とした指数で示した。
また、放電容量は、放電負荷２Ω、20℃の放電条件に
より終止電圧0.9Vまでの放電容量（Ah）を測定し、比較
例１の電池の放電容量を100とした指数で示した。
より終止電圧0.9Vまでの放電容量（Ah）を測定し、比較
例１の電池の放電容量を100とした指数で示した。
さらに、上記の被覆付亜鉛合金粉末（比較例１におい
ては無被覆）を用いて水素ガス発生試験を行ない、その
結果も第１表に示す。
ては無被覆）を用いて水素ガス発生試験を行ない、その
結果も第１表に示す。
なお、ガス発生試験は、電解液として濃度40重量％の
水酸化カリウム水溶液に酸化亜鉛を飽和させたものを5m
l使用して行ない、上記亜鉛合金粉末10gからの45℃にお
ける50日間のガス発生量（ml/g）を測定し、比較例１の
ガス発生量を100とした指数で示した。
水酸化カリウム水溶液に酸化亜鉛を飽和させたものを5m
l使用して行ない、上記亜鉛合金粉末10gからの45℃にお
ける50日間のガス発生量（ml/g）を測定し、比較例１の
ガス発生量を100とした指数で示した。
比較例３ 純度99.997％以上の亜鉛地金を約500℃で溶融し、こ
れに含有率が0.05重量％となるように鉛を添加して亜鉛
合金を作成し、さらにこの亜鉛合金100重量部に対して
0.15重量部となるように第１表に示す組成の合金を添加
し、これを高圧アルゴンガス（噴出圧5Kg/cm2）を使っ
て粉体化した。
れに含有率が0.05重量％となるように鉛を添加して亜鉛
合金を作成し、さらにこの亜鉛合金100重量部に対して
0.15重量部となるように第１表に示す組成の合金を添加
し、これを高圧アルゴンガス（噴出圧5Kg/cm2）を使っ
て粉体化した。
このようにして得られた亜鉛合金粉末を用いて実施例
１と同様の方法で電池性能試験と水素ガス発生試験を行
ない、それらの結果を第１表に示した。
１と同様の方法で電池性能試験と水素ガス発生試験を行
ない、それらの結果を第１表に示した。
第１表から明らかなように、ビスマス、スズおよびイ
ンジウムからなる合金を被覆した亜鉛合金粉末は負極活
物質として用いた実施例１〜６の電池は、無被覆で用い
た比較例１、被覆合金の組成が異なる比較例２、上記合
金を亜鉛合金粉末中に溶し込んだ比較例３の電池に比べ
て放電特性が著しく優れており、ガス発生抑制効果も十
分にあることがわかる。
ンジウムからなる合金を被覆した亜鉛合金粉末は負極活
物質として用いた実施例１〜６の電池は、無被覆で用い
た比較例１、被覆合金の組成が異なる比較例２、上記合
金を亜鉛合金粉末中に溶し込んだ比較例３の電池に比べ
て放電特性が著しく優れており、ガス発生抑制効果も十
分にあることがわかる。
［発明の効果］ 以上説明のごとく、ビスマス、スズおよびインジウム
からなる合金を亜鉛または亜鉛合金粉表面に被覆して成
る本発明の負極活物質は、耐食性を高水準に維持しつ
つ、アルカリ電池の放電特性を著しく向上させることが
可能である。
からなる合金を亜鉛または亜鉛合金粉表面に被覆して成
る本発明の負極活物質は、耐食性を高水準に維持しつ
つ、アルカリ電池の放電特性を著しく向上させることが
可能である。
そして、本発明の負極活物質を用いることによって、
水銀を添加せずとも電池性能、ガス発生量共に優れたア
ルカリ電池を得ることが可能となるので、社会的ニーズ
にも沿ったものである。
水銀を添加せずとも電池性能、ガス発生量共に優れたア
ルカリ電池を得ることが可能となるので、社会的ニーズ
にも沿ったものである。
従って、本発明のアルカリ電池用負極活物質はアルカ
リ電池工業において好適に使用され、工業的価値が大き
いものである。
リ電池工業において好適に使用され、工業的価値が大き
いものである。
第１図は本発明に係るアルカリマンガン電池の側断面図
を示す。 1:正極缶、２正極、3:負極、 4:セパレーター、5:封口体、6:負極底板、 7:負極集電体、8:キャップ、 9:熱収縮性樹脂チューブ、 10,11:絶縁リング、12:外装缶。
を示す。 1:正極缶、２正極、3:負極、 4:セパレーター、5:封口体、6:負極底板、 7:負極集電体、8:キャップ、 9:熱収縮性樹脂チューブ、 10,11:絶縁リング、12:外装缶。
Claims (2)
- 【請求項１】ビスマス55〜60重量％、スズ15〜20重量％
およびインジウム20〜30重量％からなる合金を亜鉛また
は亜鉛合金粉末表面に被覆して成ることを特徴とするア
ルカリ電池用負極活物質。 - 【請求項２】前記合金の被覆量が、前記亜鉛または亜鉛
合金粉末100重量部に対して0.1〜10重量部である、請求
項１に記載のアルカリ電池用負極活物質。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2202560A JP3014054B2 (ja) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | アルカリ電池用負極活物質 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2202560A JP3014054B2 (ja) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | アルカリ電池用負極活物質 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0495345A JPH0495345A (ja) | 1992-03-27 |
| JP3014054B2 true JP3014054B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=16459520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2202560A Expired - Fee Related JP3014054B2 (ja) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | アルカリ電池用負極活物質 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3014054B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6824920B1 (en) | 1997-06-03 | 2004-11-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery comprising composite particles |
| US6284410B1 (en) * | 1997-08-01 | 2001-09-04 | Duracell Inc. | Zinc electrode particle form |
| US6653019B1 (en) | 1998-06-03 | 2003-11-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary cell |
| US6821675B1 (en) | 1998-06-03 | 2004-11-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-Aqueous electrolyte secondary battery comprising composite particles |
| EP1052713B1 (en) * | 1998-12-02 | 2008-05-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary cell and its charging method |
| JP2006179430A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ電池用亜鉛合金粉体 |
-
1990
- 1990-08-01 JP JP2202560A patent/JP3014054B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0495345A (ja) | 1992-03-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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