JPH02174060A - 負極合剤 - 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］ 本発明は負極活物質である亜鉛、カドミウム、アルミニ
ウム、マグネシウム等の活性金属または亜鉛合金、カド
ミウム合金、アルミニウム合金、鉄合金、マグネシウム
合金等の化学的溶解を防止し、もって水素ガス発生を抑
制して電池内圧の上昇を低減せしめる効果を有する負極
合剤に関する。

［従来の技術］ 負極合剤はか一１５ｆｌでもなく化学電池、例えばアル
カリ電池等の正極合剤と対をなす起電力発生用の構成要
素である。アルカリ電池には種々の形式のものがあるが
、密封形のものの構造は正極端子を兼ねる導電性容器、
例えばニッケルメッキを施した鉄製の缶の中に、正極合
剤と負極合剤とをセパレータを介して充填し、負極合剤
の中に例えば黄銅製の集電体を埋設し、これら内容物に
は負極端子も兼ねる集電性の蓋を冠着して全体を密封状
態にして構成されている。

このようなアルカリ電池における負極合剤は、通常負極
活物質と苛性カリのような苛性アルカリの水溶液とを基
本成分とし、さらに両者の分散を高めるためにポリアク
リル酸ソーダ、カルボキシメチルセルロースのようなゲ
ル化剤がそれぞれ所定量配合されて成るゲル体である。

そして負極活物質としては、単位重量当たシのエネルギ
ー密度が大きく、化学的にも比較的安定で加工性に富み
、かつ安価であるという理由に基すき亜鉛、カドミウム
、アルミニウム、鉄、マグネシウムなどが使用されてい
る。特に−次電池の場合には化学安定性が良好でしかも
安価であるということから害ら亜鉛が使用されている。

従って、以下の説明では、負極活物質として亜鉛を用い
た場合を例に挙げる。

［発明が解決しようとする課題］ アルカリ電池の負極活物質として汎用されている亜鉛を
アルカリ水溶液の中に浸漬すると、徐々に化学的溶解が
進んでその結果として水素ガスが発生する。このような
事態が進むと、電池の貯蔵中及び使用中に電池内圧が上
昇して電解液の漏出、電池の変形などを招き、はなはだ
しい場合には電池の損壊を招く。しかも亜鉛の溶解は電
池の容量低下など電池性能の劣化をもたらす重大な原因
となる。

従って、このような問題点を解決するために従来から様
々な手段が講じられている。例えば、電解液に予め酸化
亜鉛を溶解し、上記した亜鉛の溶解に伴って生成する酸
化亜鉛を飽和状態にする方法、または亜鉛の表面を約１
０重量係の水銀で氷化して水素過電圧を高める方法など
が知られている。しかしながら、前者の方法によっても
亜鉛の溶解と水素ガス発生は充分に抑制されていない。

また後者の方法は有害な水銀を使用しているため廃棄し
た電池が公害源となって環境汚染を招くので避けるべき
である。・ 本発明は水銀を用いず、または極く少量の水銀を使用し
て亜鉛の溶解、即ち水素ガス発生を著しく低減して電池
の保存安定性が向上できる負極合剤を得ることを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ 本発明の負極合剤は、活性金属からなる負極活物質、苛
性アルカリ水溶液の電解液、防食剤としてキノリン誘導
体化合物のうち少なくとも１種の３成分を必須成分とし
たものである。

本発明の負極合剤の第１の成分は活性金属、好ましくは
亜鉛または亜鉛合金である。これらは電池組立て時の作
業性、電池の放ｔ％性の関係からして通常４８〜２００
メツシユの粉末を用いることが望ましい。なお、負極活
物質として亜鉛合金を採用する場合には、亜鉛をペース
とし、アルカリ金属以外の金属元素の少なくとも１種を
微少債含有した組成の亜鉛合金であることが好ましい。

添加する金属元素としては、例えばタリウム、インジウ
ム、鉛、ガリウム、銀、ビスマス、カドミウム等があげ
られる。また水化亜鉛であってもよい。

第２の成分は電解液であるが、例えば苛性カリ水溶液、
苛性ソーダ水溶液があげられる。その濃度は通常３０〜
４０重量％のものが用いられる。

この電解液にはポリアクリル酸ソーダ、カルボキシメチ
ルセルロースのようなゲル化剤が添加されて負極活物質
の粉末の沈降等を防止する。また前述したように、電解
液に酸化亜鉛を溶解、飽和せしめて負極活物質の溶解を
抑制する。

第３の成分は防食剤としてのキノリン誘導体化合物であ
り、第１図に示した８−ヒドロキシキノリンや第２図に
示した８−メルカプトキノリンのような８−位置換キノ
リン銹導体が望ましい。キノリン誘導体化合物を防食剤
として用いるには、キノリン誘導体化合物のうち少なく
とも１ａ！を電解液中に添加して溶解または分散させる
か、もしくはエタノール、アセトン尋に溶解させ、これ
に負極活物質、例えば亜鉛粉末を浸漬して負極活物質の
表面を被膜処理する。これらによって、負極活物質の溶
出及び水素ガス発生を抑制することができる。

なお、本発明の負極合剤を内蔵したアルカリ電池におい
て、用いる正極合剤は通常のものでよく、格別限定され
るものではない。例えばＭｎＯ２，Ａｇｏ。

Ａｇ、Ｏ，ＨｇＯの各粉末またはこれらに適量のカーボ
ン粉末を混合したものである。

［作　用］ ８−位置換キノリン誘導体化合物は金属と反応して金属
表面にキレート被膜を形成する。例として、８−ヒドロ
キシキノリンと亜鉛とのキレート構造を第３図に示す。

８−位置換キノリン誘導体化合物を防食剤として用いる
ことにより、負極活物質金属表面にキレート被膜を形成
させ、これによって負極活物質の溶出、水素ガス発生及
び電池内圧の上昇を抑制することができる。

［実施列］ 例として、８−ヒドロキシキノリンを防食剤として用い
たガス発生試験の結果を以下に示す。

実施例１は、８−ヒドロキシキノリンをエタン−ルに溶
解し、これに亜鉛合金粉末を６０°０で２４時間浸漬し
て被膜処理を施しくこの時エタノールは全て蒸発する）
、３５重量優の水酸化カリウム水溶液に浸漬してガス発
生量を測定した。

実施例２は、８−ヒドロキシキノリンを溶解モしくは分
散させた３５重ｉ％の水酸化カリウム水溶液に亜鉛合金
粉末を浸漬してガス発生量を測定した。

比較例として亜鉛合金粉末を３５重量係の水酸化カリウ
ム水溶液に浸漬した場合のガス発生量を測定した。なお
、８−ヒドロキシキノリンの添加量は実施例１．２とも
に亜鉛合金粉末１００ｇに対して０．０２ｇとした。亜
鉛合金粉末は２０〜２００メツシユのものを用いた。比
較例のガス発生量を１００としたときの実施例のガス発
生量の相対値を第１表に示した。

以下余白 第　　１　　表 ［発明の効果コ 以上の説明から明らかなように、本発明の負極合剤は水
素ガス発生量が従来の無汞化亜＠を用いた負極合剤に比
べて大幅に抑制され、従って電池内圧の上昇が低減して
その保存安定性が向上できる。なお、本発明の負極合剤
は亜鉛または亜鉛合金を負極活物質とするアルカリ電池
、例えば銀・亜鉛、水銀・亜鉛、ニッケル・亜鉛などの
各電池に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれ本発明負極合剤の防食剤成分
としての８−ヒドロキシキノリン、８−メルカプトキノ
リンの構造式、第３図は本発明の作用を示す８−ヒドロ
キシキノリンと亜鉛とのキレート構造式である。 第１圓 第２図 ｏ−Ｚｎ−〇 第３図 補正の内容 本願の添付図面中温３図を別紙の通り訂正する。 参 １゜ 事件の表示 特願昭 鴬− 負極合剤 ３゜ 補正をする者 事件との関係　特許出願人 （３肥）東芝電池株式会社 ４゜ 代 理 人 住所　東京都大田区西蒲田７丁ｌ′ｊ５０番３号田村ビ
ル３階 ６゜ 補正の対象

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）活性金属からなる負極活物質、苛性アルカリ水溶
   液の電解液、防食剤としてキノリン誘導体化合物のうち
   少なくとも１種を必須成分とすることを特徴とする負極
   合剤。