JPH0371739B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0371739B2 JPH0371739B2 JP60177663A JP17766385A JPH0371739B2 JP H0371739 B2 JPH0371739 B2 JP H0371739B2 JP 60177663 A JP60177663 A JP 60177663A JP 17766385 A JP17766385 A JP 17766385A JP H0371739 B2 JPH0371739 B2 JP H0371739B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- indium
- strontium
- zinc
- gallium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 50
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 50
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 46
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 claims description 21
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 20
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 20
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 18
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 16
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 28
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 16
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 13
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011118 potassium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 3
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N silver oxide Chemical compound [O-2].[Ag+].[Ag+] NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910001923 silver oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/42—Alloys based on zinc
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Description
（発明の分野）
本発明は亜鉛アルカリ電池に関し、詳しくはイ
ンジウムとストロンチウムとガリウム、タリウ
ム、銀、ビスマスのうちの１種以上を特定範囲で
含有した亜鉛合金をそのまま、もしくは汞化して
電池用負極活物質として用いた亜鉛アルカリ電池
に関する。 （発明の背景） 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。従つ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
汞化亜鉛を負極活物質として用いることが専ら行
なわれている。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５〜10重量％程度の多
量の水銀を含有しており、社会的ニーズとして、
より低水銀のもの、あるいは無水銀の電池の開発
が強く期待されるようになつてきた。 そこで、電池内の水銀含有量を低減させるべ
く、亜鉛に各種金属を添加した亜鉛合金粉末に関
する提案が種々なされている。例えば、亜鉛に鉛
を添加した亜鉛合金粉末、あるいは本発明者等に
よる亜鉛に鉛とインジウムを添加した亜鉛合金粉
末（特開昭58−181266号公報）等がある。しか
し、これらの亜鉛合金粉末はある程度のガス発生
抑制効果を奏するが、まだ十分とは言えない。例
えば亜鉛に鉛とインジウムを添加した亜鉛合金粉
末についてはこれを水銀含有率1.0重量％程度の
低汞化とした場合、ガス発生試験の初期において
は非常にガス発生が抑制されているが、長期間と
なると次第にガス発生速度（ml／ｇ・day）が増
大する傾向が見られた。 このように、負極活物質である亜鉛合金粉末を
低汞化としつつ、水素ガス発生量を低減し、しか
も電池性能である放射性能を高い水準に維持する
電池は未だ得られていない。 （発明の目的） 本発明はかかる現状に鑑み、水銀の含有率を著
しく減少させつつ、水素ガス発生を抑制し、しか
も放電性能を高い水準に維持する負極活物質を用
いた亜鉛アルカリ電池を提供することを目的とす
る。 （発明の経緯） 本発明者らはこの目的に沿つて鋭意研究の結
果、亜鉛からなる負極活物質において、インジウ
ムとストロンチウムとガリウム、タリウム、銀、
ビスマスのうちの１種以上を特定範囲の量添加す
ることにより、これら添加元素の相乗的な効果に
よつて、従来の低汞化した亜鉛合金粉末よりも更
に水素ガス発生量を低下させ、しかも放電性能に
優れた亜鉛アルカリ電池が得られることを見出し
本発明に到達した。 （発明の構成） すなわち本発明は、インジウムを0.01〜0.5重
量％、ストロンチウムを0.005〜0.5重量％、ガリ
ウム、タリウム、銀、ビスマスのうち１種以上の
合計量を0.01〜0.5重量％含有する亜鉛合金を負
極活物質として用いたことを特徴とする亜鉛アル
カリ電池にある。 本発明において、インジウムとストロンチウム
とガリウム、タリウム、銀、ビスマスのうち１種
以上を特定量添加した亜鉛合金は、そのまま負極
活物質として用いるか、亜鉛合金を汞化した後に
負極活物質として用いる。汞化する場合の水銀含
有率は、従来の負極活物質の水銀含有率よりも少
ない量、すなわち5.0重量％未満であるが、より
汞化率を低くし、低公害性を考慮すると3.0重量
％以下である。また、1.0重量％前後またはそれ
以下の少量であつてもガス発生を抑制することが
可能である。特に、排気機構を備えた空気電池や
水素吸収機構を備えた亜鉛アルカリ電池等におい
ては、水素ガスの発生許容量は比較的大きいの
で、このような電電池に本発明を適用する場合
は、1.0重量％以下の低汞化率または無汞化の亜
鉛合金が負極活物質として好ましく用いられる。 この負極活物質に用いられる亜鉛合金のインジ
ウムの含有率は0.01〜0.5重量％、ストロンチウ
ムの含有率は0.005〜0.5重量％、ガリウム、タリ
ウム、銀、ビスマスより選ばれる１種以上の合計
量の含有率は0.01〜0.5重量％と少量で添加効果
が発揮される。 インジウムとストロンチウムとガリウム、タリ
ウム、銀、ビスマスより選ばれる１種以上の含有
率がそれぞれ下限未満では本発明の効果が得られ
ず、上限を越えると、不純物を含有した亜鉛のよ
うに、自己放電が進み、ガス発生抑制および放電
性能にとつて良好な結果が得られない。なお、ス
トロンチウムの含有率は0.005〜0.2重量％の範囲
が特に好ましく、0.2重量％を越えた場合にはそ
れほどの含有効果はみられない。 これら各添加元素の作用機構は十分に解明され
ていないが、推定するに亜鉛合金中に含まれてい
るインジウム、ガリウム、タリウム、銀、ビスマ
スは水素過電圧を高める作用を有し、一方、スト
ロンチウムは亜鉛合金表面を平滑化させる効果が
あり、これによつて反応表面積を減少させ、耐食
性の向上に役立つと考えられる。 これらの各元素の相乗作用により、放電性能を
劣化させることなく耐食性のよい亜鉛合金が実現
できたものである。 このように本発明の亜鉛アルカリ電池は、電解
液に苛性カリ、苛性ソーダ等を主成分とするアル
カリ水溶液を用い、負極活物質に上記した亜鉛合
金または汞化した亜鉛合金、正極活物質に二酸化
マンガン、酸化銀、酸素等を用いることにより得
られる。 （実施例の説明） 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。 実施例 １〜20および比較例 １〜20 純度99.997％以上の亜鉛地金を約500℃で溶融
し、これに第１表に示すごとくインジウムとスト
ロンチウムとガリウムの含有率がそれぞれ0.05重
量％となるように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／cm2）を使つ
て粉体化した。次に水酸化カリウム10％のアルカ
リ性溶液中にて上記粉末に1.0重量％になるよう
に水銀を添加して、汞化処理を行ない亜鉛合金粉
末（実施例１）を得た。 また、第１表に示すごとく、下記の組成でそれ
ぞれ、 １ インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、タリウム0.05重量％（実施例２） ２ インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、銀0.05重量％（実施例３） ３ インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、ビスマス0.05重量％（実施例４） ４ インジウム0.01重量％、ストロンチウム0.01
重量％、ガリウム0.01重量％（実施例５） ５ インジウム0.01重量％、ストロンチウム0.01
重量％、タリウム0.01重量％（実施例６） ６ インジウム0.01重量％、ストロンチウム0.01
重量％、銀0.01重量％（実施例７） ７ インジウム0.01重量％、ストロンチウム0.01
重量％、ビスマス0.01重量％（実施例８） ８ インジウム0.5重量％、ストロンチウム0.2重
量％、ガリウム0.5重量％（実施例９） ９ インジウム0.5重量％、ストロンチウム0.2重
量％、タリウム0.5重量％（実施例10） 10 インジウム0.5重量％、ストロンチウム0.2重
量％、銀0.5重量％（実施例11） 11 インジウム0.5重量％、ストロンチウム0.2重
量％、ビスマス0.5重量％（実施例12） 12 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、ガリウム0.05重量％、タリウム0.05重
量％（実施例13） 13 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、ガリウム0.05重量％、銀0.05重量％
（実施例14） 14 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、ガリウム0.05重量％、ビスマス0.05重
量％（実施例15） 15 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、タリウム0.05重量％、銀0.05重量％
（実施例16） 16 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、タリウム0.05重量％、ビスマス0.05重
量％（実施例17） 17 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、銀0.05重量％、ビスマス0.05重量％
（実施例18） 18 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、ガリウム0.05重量％、タリウム0.05重
量％、銀0.05重量％、ビスマス0.05重量％（実
施例19） 19 インジウム0.5重量％、ストロンチウム0.5重
量％、ガリウム0.5重量％（実施例20） 20 インジウム0.05重量％（比較例１） 21 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％（比較例２） 22 インジウム0.05重量％、ガリウム0.05重量％
（比較例３） 23 インジウム0.05重量％、タリウム0.05重量％
（比較例４） 24 インジウム0.05重量％、銀0.05重量％、（比
較例５） 25 インジウム0.05重量％、ビスマス0.05重量％
（比較例６） 26 ストロンチウム0.05重量％、ガリウム0.05重
量％（比較例７） 27 ストロンチウム0.05重量％、タリウム0.05重
量％（比較例８） 28 インジウム0.05重量％、ストロンチウム1.0
重量％、ガリウム0.05重量％（比較例９） 29 インジウム0.05重量％、ストロンチウム
0.001重量％、ガリウム0.05重量％（比較例10） 30 インジウム1.0重量％、ストロンチウム0.05
重量％、ガリウム0.05重量％（比較例11） 31 インジウム0.005重量％、ストロンチウム
0.05重量％、ガリウム0.05重量％（比較例12） 32 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、ガリウム1.0重量％（比較例13） 33 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、ガリウム0005重量％（比較例14） 34 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、タリウム1.0重量％（比較例15） 35 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.5
重量％、タリウム0.005重量％（比較例16） 36 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、銀1.0重量％（比較例17） 37 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、銀0.005重量％（比較例18） 38 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、ビスマス1.0重量％（比較例19） 39 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、ビスマス0.005重量％（比較例20） からなる亜鉛合金をそれぞれ作成し、これを前記
と同様な方法で粉体化し、汞化処理を行なつて水
銀含有率が1.0重量％の亜鉛合金粉末（実施例２
〜20および比較例１〜20）を得た。 このようにして得られた亜鉛合金粉末を使つて
水素ガス発生試験を行ない、その結果を第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５ml用い、亜鉛合金粉末を10ｇ用
いて45℃で50日間のガス発生量（ml／ｇ）を測定
した。 また、これらの亜鉛合金粉末を負極活物質とし
て第１図に示すアルカリマンガン電池を用いて電
池性能を評価した。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、キヤ
ツプ８、熱収縮性樹脂チユーブ９、絶縁リング１
０，１１、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放電負荷４Ω、20℃
の放電条件により終止電圧0.9Vまでの放電持続
時間を測定し、従来の負極活物質を用いた後述す
る比較例21の測定値を100とした指数で示した。
結果を第１表に示す。 比較例 21 実施例１と同様の方法で亜鉛に水銀を5.0重量
％添加した汞化亜鉛合金粉末（比較例21）を得
た。これを実施例１と同様の方法で水素ガス発生
試験と電池性能試験を行ない。その結果を第１表
に示した。
ンジウムとストロンチウムとガリウム、タリウ
ム、銀、ビスマスのうちの１種以上を特定範囲で
含有した亜鉛合金をそのまま、もしくは汞化して
電池用負極活物質として用いた亜鉛アルカリ電池
に関する。 （発明の背景） 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。従つ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
汞化亜鉛を負極活物質として用いることが専ら行
なわれている。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５〜10重量％程度の多
量の水銀を含有しており、社会的ニーズとして、
より低水銀のもの、あるいは無水銀の電池の開発
が強く期待されるようになつてきた。 そこで、電池内の水銀含有量を低減させるべ
く、亜鉛に各種金属を添加した亜鉛合金粉末に関
する提案が種々なされている。例えば、亜鉛に鉛
を添加した亜鉛合金粉末、あるいは本発明者等に
よる亜鉛に鉛とインジウムを添加した亜鉛合金粉
末（特開昭58−181266号公報）等がある。しか
し、これらの亜鉛合金粉末はある程度のガス発生
抑制効果を奏するが、まだ十分とは言えない。例
えば亜鉛に鉛とインジウムを添加した亜鉛合金粉
末についてはこれを水銀含有率1.0重量％程度の
低汞化とした場合、ガス発生試験の初期において
は非常にガス発生が抑制されているが、長期間と
なると次第にガス発生速度（ml／ｇ・day）が増
大する傾向が見られた。 このように、負極活物質である亜鉛合金粉末を
低汞化としつつ、水素ガス発生量を低減し、しか
も電池性能である放射性能を高い水準に維持する
電池は未だ得られていない。 （発明の目的） 本発明はかかる現状に鑑み、水銀の含有率を著
しく減少させつつ、水素ガス発生を抑制し、しか
も放電性能を高い水準に維持する負極活物質を用
いた亜鉛アルカリ電池を提供することを目的とす
る。 （発明の経緯） 本発明者らはこの目的に沿つて鋭意研究の結
果、亜鉛からなる負極活物質において、インジウ
ムとストロンチウムとガリウム、タリウム、銀、
ビスマスのうちの１種以上を特定範囲の量添加す
ることにより、これら添加元素の相乗的な効果に
よつて、従来の低汞化した亜鉛合金粉末よりも更
に水素ガス発生量を低下させ、しかも放電性能に
優れた亜鉛アルカリ電池が得られることを見出し
本発明に到達した。 （発明の構成） すなわち本発明は、インジウムを0.01〜0.5重
量％、ストロンチウムを0.005〜0.5重量％、ガリ
ウム、タリウム、銀、ビスマスのうち１種以上の
合計量を0.01〜0.5重量％含有する亜鉛合金を負
極活物質として用いたことを特徴とする亜鉛アル
カリ電池にある。 本発明において、インジウムとストロンチウム
とガリウム、タリウム、銀、ビスマスのうち１種
以上を特定量添加した亜鉛合金は、そのまま負極
活物質として用いるか、亜鉛合金を汞化した後に
負極活物質として用いる。汞化する場合の水銀含
有率は、従来の負極活物質の水銀含有率よりも少
ない量、すなわち5.0重量％未満であるが、より
汞化率を低くし、低公害性を考慮すると3.0重量
％以下である。また、1.0重量％前後またはそれ
以下の少量であつてもガス発生を抑制することが
可能である。特に、排気機構を備えた空気電池や
水素吸収機構を備えた亜鉛アルカリ電池等におい
ては、水素ガスの発生許容量は比較的大きいの
で、このような電電池に本発明を適用する場合
は、1.0重量％以下の低汞化率または無汞化の亜
鉛合金が負極活物質として好ましく用いられる。 この負極活物質に用いられる亜鉛合金のインジ
ウムの含有率は0.01〜0.5重量％、ストロンチウ
ムの含有率は0.005〜0.5重量％、ガリウム、タリ
ウム、銀、ビスマスより選ばれる１種以上の合計
量の含有率は0.01〜0.5重量％と少量で添加効果
が発揮される。 インジウムとストロンチウムとガリウム、タリ
ウム、銀、ビスマスより選ばれる１種以上の含有
率がそれぞれ下限未満では本発明の効果が得られ
ず、上限を越えると、不純物を含有した亜鉛のよ
うに、自己放電が進み、ガス発生抑制および放電
性能にとつて良好な結果が得られない。なお、ス
トロンチウムの含有率は0.005〜0.2重量％の範囲
が特に好ましく、0.2重量％を越えた場合にはそ
れほどの含有効果はみられない。 これら各添加元素の作用機構は十分に解明され
ていないが、推定するに亜鉛合金中に含まれてい
るインジウム、ガリウム、タリウム、銀、ビスマ
スは水素過電圧を高める作用を有し、一方、スト
ロンチウムは亜鉛合金表面を平滑化させる効果が
あり、これによつて反応表面積を減少させ、耐食
性の向上に役立つと考えられる。 これらの各元素の相乗作用により、放電性能を
劣化させることなく耐食性のよい亜鉛合金が実現
できたものである。 このように本発明の亜鉛アルカリ電池は、電解
液に苛性カリ、苛性ソーダ等を主成分とするアル
カリ水溶液を用い、負極活物質に上記した亜鉛合
金または汞化した亜鉛合金、正極活物質に二酸化
マンガン、酸化銀、酸素等を用いることにより得
られる。 （実施例の説明） 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。 実施例 １〜20および比較例 １〜20 純度99.997％以上の亜鉛地金を約500℃で溶融
し、これに第１表に示すごとくインジウムとスト
ロンチウムとガリウムの含有率がそれぞれ0.05重
量％となるように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／cm2）を使つ
て粉体化した。次に水酸化カリウム10％のアルカ
リ性溶液中にて上記粉末に1.0重量％になるよう
に水銀を添加して、汞化処理を行ない亜鉛合金粉
末（実施例１）を得た。 また、第１表に示すごとく、下記の組成でそれ
ぞれ、 １ インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、タリウム0.05重量％（実施例２） ２ インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、銀0.05重量％（実施例３） ３ インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、ビスマス0.05重量％（実施例４） ４ インジウム0.01重量％、ストロンチウム0.01
重量％、ガリウム0.01重量％（実施例５） ５ インジウム0.01重量％、ストロンチウム0.01
重量％、タリウム0.01重量％（実施例６） ６ インジウム0.01重量％、ストロンチウム0.01
重量％、銀0.01重量％（実施例７） ７ インジウム0.01重量％、ストロンチウム0.01
重量％、ビスマス0.01重量％（実施例８） ８ インジウム0.5重量％、ストロンチウム0.2重
量％、ガリウム0.5重量％（実施例９） ９ インジウム0.5重量％、ストロンチウム0.2重
量％、タリウム0.5重量％（実施例10） 10 インジウム0.5重量％、ストロンチウム0.2重
量％、銀0.5重量％（実施例11） 11 インジウム0.5重量％、ストロンチウム0.2重
量％、ビスマス0.5重量％（実施例12） 12 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、ガリウム0.05重量％、タリウム0.05重
量％（実施例13） 13 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、ガリウム0.05重量％、銀0.05重量％
（実施例14） 14 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、ガリウム0.05重量％、ビスマス0.05重
量％（実施例15） 15 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、タリウム0.05重量％、銀0.05重量％
（実施例16） 16 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、タリウム0.05重量％、ビスマス0.05重
量％（実施例17） 17 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、銀0.05重量％、ビスマス0.05重量％
（実施例18） 18 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、ガリウム0.05重量％、タリウム0.05重
量％、銀0.05重量％、ビスマス0.05重量％（実
施例19） 19 インジウム0.5重量％、ストロンチウム0.5重
量％、ガリウム0.5重量％（実施例20） 20 インジウム0.05重量％（比較例１） 21 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％（比較例２） 22 インジウム0.05重量％、ガリウム0.05重量％
（比較例３） 23 インジウム0.05重量％、タリウム0.05重量％
（比較例４） 24 インジウム0.05重量％、銀0.05重量％、（比
較例５） 25 インジウム0.05重量％、ビスマス0.05重量％
（比較例６） 26 ストロンチウム0.05重量％、ガリウム0.05重
量％（比較例７） 27 ストロンチウム0.05重量％、タリウム0.05重
量％（比較例８） 28 インジウム0.05重量％、ストロンチウム1.0
重量％、ガリウム0.05重量％（比較例９） 29 インジウム0.05重量％、ストロンチウム
0.001重量％、ガリウム0.05重量％（比較例10） 30 インジウム1.0重量％、ストロンチウム0.05
重量％、ガリウム0.05重量％（比較例11） 31 インジウム0.005重量％、ストロンチウム
0.05重量％、ガリウム0.05重量％（比較例12） 32 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、ガリウム1.0重量％（比較例13） 33 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、ガリウム0005重量％（比較例14） 34 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、タリウム1.0重量％（比較例15） 35 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.5
重量％、タリウム0.005重量％（比較例16） 36 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、銀1.0重量％（比較例17） 37 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、銀0.005重量％（比較例18） 38 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、ビスマス1.0重量％（比較例19） 39 インジウム0.05重量％、ストロンチウム0.05
重量％、ビスマス0.005重量％（比較例20） からなる亜鉛合金をそれぞれ作成し、これを前記
と同様な方法で粉体化し、汞化処理を行なつて水
銀含有率が1.0重量％の亜鉛合金粉末（実施例２
〜20および比較例１〜20）を得た。 このようにして得られた亜鉛合金粉末を使つて
水素ガス発生試験を行ない、その結果を第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５ml用い、亜鉛合金粉末を10ｇ用
いて45℃で50日間のガス発生量（ml／ｇ）を測定
した。 また、これらの亜鉛合金粉末を負極活物質とし
て第１図に示すアルカリマンガン電池を用いて電
池性能を評価した。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、キヤ
ツプ８、熱収縮性樹脂チユーブ９、絶縁リング１
０，１１、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放電負荷４Ω、20℃
の放電条件により終止電圧0.9Vまでの放電持続
時間を測定し、従来の負極活物質を用いた後述す
る比較例21の測定値を100とした指数で示した。
結果を第１表に示す。 比較例 21 実施例１と同様の方法で亜鉛に水銀を5.0重量
％添加した汞化亜鉛合金粉末（比較例21）を得
た。これを実施例１と同様の方法で水素ガス発生
試験と電池性能試験を行ない。その結果を第１表
に示した。
【表】
【表】
第１表に示されるごとく、亜鉛にインジウムと
ストロンチウムとガリウム、タリウム、銀、ビス
マスより選ばれる１種以上を特定量添加して汞化
させた汞化亜鉛合金粉末を負極活物質に用いた実
施例１〜20は、比較例１〜20や亜鉛に水銀のみを
添加した従来より用いられている汞化亜鉛合金粉
末を負極活物質に用いた比較例21に比べて、水素
ガス発生抑制効果が大きく、放電性能も優れてい
ることがわかる。 （発明の効果） 以上説明のごとく、インジウムとストロンチウ
ムとガリウム、タリウム、銀、ビスマスより選ば
れる１種以上を特定範囲で含有した亜鉛合金をそ
のまま、もしくは汞化して負極活物質として用い
た本発明の亜鉛アルカリ電池は、水素ガス発生率
を抑制しつつ、電池性能を向上させることが可能
であり、また水銀が低含有率もしくは含有しない
ことから、社会的ニーズにも沿つたものである。
従つて、本発明の亜鉛アルカリ電池は広範な用途
に使用可能である。
ストロンチウムとガリウム、タリウム、銀、ビス
マスより選ばれる１種以上を特定量添加して汞化
させた汞化亜鉛合金粉末を負極活物質に用いた実
施例１〜20は、比較例１〜20や亜鉛に水銀のみを
添加した従来より用いられている汞化亜鉛合金粉
末を負極活物質に用いた比較例21に比べて、水素
ガス発生抑制効果が大きく、放電性能も優れてい
ることがわかる。 （発明の効果） 以上説明のごとく、インジウムとストロンチウ
ムとガリウム、タリウム、銀、ビスマスより選ば
れる１種以上を特定範囲で含有した亜鉛合金をそ
のまま、もしくは汞化して負極活物質として用い
た本発明の亜鉛アルカリ電池は、水素ガス発生率
を抑制しつつ、電池性能を向上させることが可能
であり、また水銀が低含有率もしくは含有しない
ことから、社会的ニーズにも沿つたものである。
従つて、本発明の亜鉛アルカリ電池は広範な用途
に使用可能である。
第１図は本発明に係わるアルカリマンガン電池
の断面図を示す。 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：キヤツプ、９：熱収縮性樹脂チユー
ブ、１０，１１：絶縁リング、１２：外装缶。
の断面図を示す。 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：キヤツプ、９：熱収縮性樹脂チユー
ブ、１０，１１：絶縁リング、１２：外装缶。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ インジウムを0.01〜0.5重量％、ストロンチ
ウムを0.005〜0.5重量％、ガリウム、タリウム、
銀、ビスマスのうち１種以上の合計量を0.01〜
0.5重量％含有する亜鉛合金を負極活物質として
用いたことを特徴とする亜鉛アルカリ電池。 ２ 前記亜鉛合金が汞化されている前記特許請求
の範囲第１項記載の亜鉛アルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60177663A JPS6240157A (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | 亜鉛アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60177663A JPS6240157A (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | 亜鉛アルカリ電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6240157A JPS6240157A (ja) | 1987-02-21 |
| JPH0371739B2 true JPH0371739B2 (ja) | 1991-11-14 |
Family
ID=16034928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60177663A Granted JPS6240157A (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | 亜鉛アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6240157A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5626988A (en) * | 1994-05-06 | 1997-05-06 | Battery Technologies Inc. | Sealed rechargeable cells containing mercury-free zinc anodes, and a method of manufacture |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49119127A (ja) * | 1973-03-20 | 1974-11-14 | ||
| JPS5385349A (en) * | 1977-01-07 | 1978-07-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Nickel zinc storage battery |
| JPS58218761A (ja) * | 1982-06-11 | 1983-12-20 | Toshiba Battery Co Ltd | アルカリ電池 |
-
1985
- 1985-08-14 JP JP60177663A patent/JPS6240157A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49119127A (ja) * | 1973-03-20 | 1974-11-14 | ||
| JPS5385349A (en) * | 1977-01-07 | 1978-07-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Nickel zinc storage battery |
| JPS58218761A (ja) * | 1982-06-11 | 1983-12-20 | Toshiba Battery Co Ltd | アルカリ電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6240157A (ja) | 1987-02-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0371737B2 (ja) | ||
| JPH0421310B2 (ja) | ||
| JPH0375985B2 (ja) | ||
| JPH0371738B2 (ja) | ||
| JPH0418671B2 (ja) | ||
| JPH0371739B2 (ja) | ||
| JPH0622122B2 (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JPS6240161A (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JPH0418674B2 (ja) | ||
| JPH0375983B2 (ja) | ||
| JPH0375982B2 (ja) | ||
| JPH0624117B2 (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JPS6240160A (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JPS6240159A (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JPS61290655A (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JPS62176052A (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JPS61290651A (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JPS62176051A (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JPH0418673B2 (ja) | ||
| JPS61153952A (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JPS61290652A (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JPS6240158A (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JPH0375984B2 (ja) | ||
| JPS62176050A (ja) | 亜鉛アルカリ電池 | |
| JPH0418672B2 (ja) |