JPH0136669B2

JPH0136669B2 -

Info

Publication number: JPH0136669B2
Application number: JP57210388A
Authority: JP
Inventors: Akio Nagamine; Akira Hayashi; Kazumasa Yoshida; Kojiro Myasaka
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1982-11-30
Filing date: 1982-11-30
Publication date: 1989-08-01
Also published as: JPS59139558A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は亜鉛を負極活物質としアルカリ電解
液を用いたアルカリマンガン電池、酸化銀電池、
水銀電池、空気電池などのアルカリ電池に関す
る。従来、この種のアルカリ電池にあつては負極の
反応面積を大きくするため粉末状亜鉛が用いら
れ、しかも水素過電圧を高くしてガス発生を防ぐ
ためアマルガム化したものが用いられている。ところが、このように負極の表面積を大きくす
ると通常５〜10重量％もの水銀量を必要とする。
このことは特にJIS名称LR20、LR14、LR6など
の大形電池の場合亜鉛量が多くなるため電池１個
当りの水銀使用量も必然的に多くなる。これについて最近水銀使用量を環境汚染の面か
らできるだけ少なくすることが望ましいとされて
いる。このため近時水銀使用量を減らし、しかも
アルカリ電解液中での亜鉛の腐蝕を防止しガス発
生を抑制するようにしたものが考えられており、
一例として亜鉛にガリウム、インジウム、タリウ
ムなどのうち２種以上を添加してアルカリ電解液
中でのガス発生を防止したものが提案されてい
る。しかし、このようにしてガス発生を抑制する
と従来の水銀を多量に含むものに比較して重負荷
放電特性が著しく低下してしまい実用化に至つて
いない。この発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、負極の水銀量を著しく低減し、しかもガス発
生を抑制すると同時に亜鉛合金粉末と電解液量と
の比を適正化することにより電池特性の向上をも
図り得るアルカリ電池を提供することを目的とす
る。以下、この発明の一実施例を図面に従い説明す
る。図はこの発明をLR6形アルカリ電池に適用した
例を示している。図において、１は金属容器で、この容器１中に
二酸化マンガンと鱗状黒鉛とを配合した筒状の正
極合剤２を加圧充填し、この正極合剤２の中空部
にパルプおよび合成繊維を混抄したセパレータ３
を介して後述する第１表に記載した合金組成つま
りガリウム、インジウム、タリウムのうち２種以
上と水銀を含む亜鉛合金粉末からなる負極４をア
ルカリ電解液とともに充填している。また、金属
容器１の開口部に合成ゴム又はポリエチレンなど
からなる絶縁ガスケツト５を介して上記負極４よ
り導出した集電棒６を溶接してなる負極端子板７
を設けている。そして金属容器１の周囲を絶縁チ
ユーブ８を介して筒状の金属外装缶９にて被覆す
るとともにこの外装缶９の上部開口端を内方に折
曲し負極端子板７の周縁を押圧するとともに下部
開口端を内方に折曲し正極端子板１０を介して金
属容器１の底面を押圧し密封口し、アルカリ電池
を完成している。ここで、上記負極４の亜鉛合金粉末は溶融した
亜鉛にガリウム、インジウム、タリウムのうち２
種以上所定量ずつ投入して撹拌混合し合金化し、
そしてこのような亜鉛合金粉末のアマルガム化は
弱アルカリ性水溶液中で合金粉末を撹拌しながら
金属水銀を注加し、そののち水洗し約60℃で減圧
乾燥するようにしている。しかして、このような試料粉末つまり負極の具
体例として第１表および第２表のNo.１〜No.11に示
す合金組成のものを夫々用意し、これに対し比較
例として第３表No.12〜16の合金組成を同じくして
分散度を変えた比較例と、水銀量を本発明の範囲
外とした第４表ないし第５表中のNo.17〜No.24およ
び第６表中No.25〜No.28に示す水銀を全く含まない
合金組成のものを用意するとともに従来例として
同表中No.29に示す亜鉛と水銀のみからなるものを
用意し、これらについてガス発生量および放電持
続時間について調べたところ第１表ないし第６表
に示す結果が得られた。この場合、ガス発生量の測定は試料粉末500g
を酸化亜鉛を飽和した35重量％苛性カリ水溶液
3.5mlに浸漬し45℃で72時間放置して行なつた。
また放電持続時間の測定は実際に電池を組立てた
ものについて行なつた。この場合、負極とともに
充填される電解液は酸化亜鉛を飽和した35重量％
苛性カリ水溶液を用い、この電解液にカルボキシ
メチルセルローズのナトリウム塩を溶解して試料
の亜鉛合金粉末が分散できるように増粘し、この
電解液中に所定の分散度になるように試料亜鉛合
金粉末を分散させている。ここで、分散度は試料
の自然堆積状態における粒子間の空隙を完全に満
たす電解液量を測定しその時の試料重量（ｇ）に
対する電解液量（ml）の関係を100％とし、液量
を1.5倍した場合分散度150％、５倍した場合500
％として表している。第１表では分散度120％、
150％、350％、500％および650％の場合について
周囲温度20℃で10Ω、５Ω、２Ωの連続放電を行
ない終止電圧0.9Vまでの持続時間を夫々求めて
いる。

【表】

【表】しかして、第３表において、比較例としてNo.12
〜No.16に示す合金組成の亜鉛合金粉末を用いたも
のはアルカリ電解液中におけるガス発生量は実用
上充分使用し得る程度まで抑制できることが判明
したが、電池に組立た場合の放電特性は従来例と
してNo.29に示すものに比べ劣り、特に重負荷放電
となると更に悪化することが判明した。また分散
度を変化させても従来例のものより良好な電池特
性を得ることができない。これに対してこの発明の具体例としてNo.１〜No.
11に示す合金組成のものつまり亜鉛合金粉末に少
量の水銀を添加してアマルガム化したものを用い
るとアルカリ電解液中におけるガス発生をさらに
抑制できるだけでなく、亜鉛合金粉末に対する電
解液量つまり分散度を150〜500％の範囲に選ぶこ
とによつて従来例としてNo.29に示す水銀を５重量
％以上を含むものと同等以上の電池特性をも得ら
れることが判明した。すなわち、この発明によれ
ばガリウム、インジウム、タリウムのうち２種以
上と水銀を含む亜鉛合金粉末の水銀量を亜鉛に対
して1.6重量％以下0.05重量％以上とし、この亜
鉛合金粉末を自然堆積状態における粒子間の空隙
を完全に満すアルカリ電解液量の150〜500％の電
解液に分散させた場合、従来のアルカリ電解液量
を重負荷放電および軽負荷放電特性に適合するよ
うに設定した220〜250％の範囲より下限の150％
まで、また上限の500％までアルカリ電解液に分
散してもガリウム、インジウム、タリウムのうち
の２種以上を亜鉛に合金として含ませることによ
りアルカリ電解液中におけるガス発生を実質的に
防止できるとともに従来の水銀を５〜10重量％も
含むものと比べ水銀量を大巾に低減してもこれと
同等の電池特性を得ることができた。ここで、水銀の量を1.6重量％以下、0.05重量
％以上ととするのはガス発生、電池特性の点から
0.05重量％以上は必要であるが1.6重量％を越え
る量は必要とせず、かえつて水銀の溶出による環
境への影響を考えると1.6重量％以下にする必要
があるからである。なお、この発明の効果を更に明確にするためこ
の発明のアマルガム化亜鉛合金を用いたアルカリ
マンガン電池と、従来例として示した水銀6.4重
量％を含むアマルガム亜鉛を用いたアルカリマン
ガン電池に夫々孔をあけて土中に埋め人工海水を
散布して水銀の溶出量をJISKO102工場排水試験
法に準拠して測定したところ１年後における水銀
溶出量は従来例電池では0.3μg／であつたが、
この発明による電池の場合は検出されなかつた。
これは従来例電池は亜鉛が放電して金属水銀が遊
離した状態になるが、この発明電池ではガリウ
ム、インジウム、タリウムなどが水銀とアマルガ
ム化した形で残るため溶出しにくいものと考えら
れる。以上述べたようにこの発明によれば負極の水銀
量を著しく低減し、しかもガス発生を抑制すると
同時に電池特性の向上をも図り得るアルカリ電池
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示す概略的構成図
である。１…容器、２…正極合剤、３…セパレータ、４
負極、５…ガスケツト、６…集電棒、７…負極端
子、８…絶縁チユーブ、９…金属外装缶、１０…
正極端子板。

Claims

【特許請求の範囲】

１ガリウム、インジウム、タリウムのうち２種
以上と水銀とを含む亜鉛合金粉末の水銀量を亜鉛
に対し1.6重量％以下、0.05重量％以上とし、こ
の粉末を自然堆積状態における粒子間の空隙を完
全に満すアルカリ電解液量の150〜500％の電解液
量に分散させてなる負極を具備することを特徴と
するアルカリ電池。