JPH01309260A - アルカリ電池およびその負極活物質 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 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（Ｃａ２Ｐｂ０４）を特定量添加または被
覆することにより、水素ガス発生全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氷化亜鉛
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、負極活物質である氷化亜鉛合金粉末の水銀含有率を
低下させたり、全く氷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水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
シウムを特定量冷加することにより、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、撹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、氷化亜鉛合金粉
末中の水銀含有率は０．５重量％以下と低氷化が望まし
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、０ｉｉ％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を効果については、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氷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、負極活物質と
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−ａ
＞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、氷
化亜鉛合金粉末）４、負極集電体５、パツキン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、８０’Ｃで２０日間保
存し、その時の電池内の水素ガス発生量（μＱ）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１８〜１８ 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ｆｆ
１（μＱ）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 ’：ｂｎｇで水１じしたものを使用。

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％、ｌ　、　０ｗｔ％含有する氷化亜
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。

［発明の効果コ 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土類金属れば、負極活物
質として低木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・・
・パツキン、７・・・押さえ板。 特許出願人　　三井金属鉱業株式会社 代理人　弁理士　伊　東　辰　雄 代理人　弁理士　伊　東　哲　也 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、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。