JPH01105468A

JPH01105468A - アルカリ電池

Info

Publication number: JPH01105468A
Application number: JP62261765A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Shinoda; 健一篠田; Hirohiko Ota; 太田　廣彦; Yoshihiro Maeda; 義博前田; Kiyohide Tsutsui; 清英筒井
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1987-10-19
Filing date: 1987-10-19
Publication date: 1989-04-21

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。

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鉛、チタン
、アルミニウムを含む亜鉛合金粉末を用いたアルカリ電
池に関する。

（従来の技術）亜鉛を未化させる水銀は、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。

そのなかで、とりわけアルミニウムを含む亜鉛合金は、
ガスの発生を抑制でき、低汞化のための有力な材料であ
ることが注目されている。

特に、アルミニウム、鉛、インジウムを亜鉛に微量添加
した亜鉛合金は水素ガス発生抑制効果が認められている
。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような合金化による特性向上にも限
度があり、采化度１．０％以下では充分とはいえなかっ
た。

特に前記アルミニウムを含有する亜鉛合金を負極活物質
として用いた場合には、ある負荷抵抗で急速に放電性能
が低下することが問題となっている。

この現象は、軽負荷放電時で特異的に発現しているが、
これら放電性能の低下した電池の内部を分解して調べた
結果、放電生成物によって内部短絡を起こしていること
が判明した。

この原因として、最も確度の高いこととして推定される
ことは、アルミニウムを含む亜鉛合金が、特定の電流で
放電されることによって、放電反応生成物の中にアルミ
ニウムを核とした特異な結晶が成長し、成長した結晶が
セパレータを貫通し、その結果短絡現象を引き起こすの
であろうと考えられている。

従って、この対策としてまず最初に考えられることは、
セパレータの材質を厚くしたり、繊維を密にすることに
よって内部短絡を封することであるが、このような手段
で対処した場合には、負極の活物質充填量の減少による
放電容量の低下や、内部抵抗の増大等の不都合を生じ、
放電性能や貯蔵性などの一般的性能を大幅に低下させる
ものとなる。

そこで本発明者らは、この種の特異な結晶の生成を阻害
する物質について種々検討した結果、前述した合金組成
にチタンを加えた亜鉛合金とし、これを水銀とインジウ
ムの合金で未化させて負極活物質を形成したところ、特
異現象の減少と、低木化状態における水素ガス発生抑制
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
とするところは、未化度１．０％以下であっても充分に
水素ガス発生抑制効果があり、しかも特定の負荷放電時
における特異的な現象を防止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、亜鉛に鉛、チタ
ン、アルミニウムを加え、合金化して得られた亜鉛合金
粉末をインジウムと水銀との合金で未化して得られた負
極活物質を用いたことを要旨とする。

すなわち、本発明のアルカリ電池は、合金組成として従
来の鉛−アルミニウム−インジウムの組成にチタンを加
えたことが特徴となっている。

そして、チタンは、アルミニウムに対する親和性により
、特定の負荷放電条件でのアルミニウムの溶出を防止し
、セパレータを貫通して短絡現象を引起こす放電反応生
成物の結晶化を阻害する物質として作用する点と、水銀
の亜鉛合金粒子内への拡散を抑制する物質として作用す
るものと推察できる。

以上のチタンを含む鉛、アルミニウムおよびインジウム
の添加量は、亜鉛合金の全量に対しそれぞれ０．０１〜
０．５重量％が好ましい。

特に前記チタンの含有の有無によって、特定負荷条件で
の放電性能は大きな差異が生じ、その下限である０、０
１重量％を下回った場合には絶対量が不足するので従来
の合金系と大差がなく、有意差を生じない。つまり、前
述の特定負荷条件における特異現象を生じ易くなる。

逆に０．５重量％以上を越えて添加したとしても効果の
増加が余り期待できない割りには、添加量増大に伴い、
開路電圧の低下を招くなどの不都合を生ずるので、上記
の範囲内の添加量とする。

（作　用）チタンを添加した亜鉛合金を用いることによって、特定
の負荷抵抗での放電性能の低下は見られなくなった。ま
た、この事実に対する作用機序は明らかでないが、前述
のごとくチタンがアルミニウムと親和性があり、アルミ
ニウムの溶出を阻害することによって特異な結晶の生成
が阻害され、結晶による内部短絡現象がなくなるからで
あると推定される。さらにミ前記チタンは、水銀を亜鉛
合金粉末の外周部に保持し、水銀の結晶粒界に沿った粉
末内部への拡散を防止し、より少ない水銀量であっても
汞化状態を良好に保持する作用を合せ持つと考えられる
。

（実　施　例）以下、実施例によってこの発明の詳細な説明する。

まず、この発明の実施に用いたＬＲ６形電池の構造は、
第１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に電気的に接続した集電棒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、及び二酸化マンカ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は前述の亜鉛合金粉末を水銀とインジウムの
合金で未化した負極活物質と、ゲル状アルカリ電解液と
の混合物からなっている。

以上の構成の電池において、チタンを含まない従来の電
池では７５Ωの軽負荷で連続放電した場合に汞化率１．
０％以下の低木化亜鉛負極を用いると放電性能が低下し
やすい。

そこで、本発明のサンプル（イ）〜（へ）を用意し、ま
た、チタンを含まない負極亜鉛（ト）〜（ヌ）、および
鉛を含まない負極亜鉛（ル）アルミニウムのみを含んだ
負極亜鉛（ヲ）を参照例とし、さらには未化度５．０％
の従来品についてそれぞれのガス発生速度および放電性
能を比較したところ、以下の表に示す結果を得た。

表１．（亜鉛合金の組成比：未化度１．０％）表２．（
測定結果）＊なお、放電条件は、特異現象が起こりやすい７５Ω連
続放電とし、比較例を１００としてその指数比として現
した。

以上の表に示す結果から結論づけられる点を以下にのべ
る。

まず、チタンを含まない場合（ト）、（す）。

（ヌ）はガスの発生量および放電性能のバランスが取れ
ておらず、全般的に性能が低下している。

次にアルミニウムを含まない（チ）は、放電性能は高い
が、ガスの発生量が大である。

アルミニウムのみの場合（ヲ）は全般的に特性が劣化し
ている。

これに対し、本発明の成分全般を含むものはガス発生量
が全般的に低く、しかも放電性能が高く、未化度５．０
％に近い値を示している。

これは各組成物中のチタンの存在によって特異な結晶の
生成が阻害され、内部短絡が防止できる点と、水銀の亜
鉛粒への内部拡散を防止する結果であると推定される。

したがって、以上の組成の負ｆ！５を用いた場合には低
木化材料であるアルミニウム含有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特定の負荷抵抗下で
の内部短絡を防止できることになる。

但し好ましい組成の範囲を越えた例（ニ）および下限を
下回った例（へ）ではいずれも性能低下しているので、
それぞれの成分の含有率は亜鉛合金全体に対して０．０
１重量％〜０．５重量％の範囲が最も好ましく、所定の
効果を生ずる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係るアルカリ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

Claims

【特許請求の範囲】

（１）亜鉛に鉛、チタン、アルミニウムを加え、合金化
して得られた亜鉛合金粉末にインジウムと水銀との合金
で汞化して得られた負極活物質を用いたことを特徴とす
るアルカリ電池。
（２）上記負極活物質は、亜鉛合金粉末全量に対して鉛
、チタン、アルミニウム、インジウムの含有率がそれぞ
れ０．０１〜０．５重量％であ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。