JPH04121961A - Zinc alloy for zinc alkaline battery and its manufacture and zinc alkaline battery using it - Google Patents

Zinc alloy for zinc alkaline battery and its manufacture and zinc alkaline battery using it

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JPH04121961A
JPH04121961A JP2242920A JP24292090A JPH04121961A JP H04121961 A JPH04121961 A JP H04121961A JP 2242920 A JP2242920 A JP 2242920A JP 24292090 A JP24292090 A JP 24292090A JP H04121961 A JPH04121961 A JP H04121961A
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alkaline
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battery
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PURPOSE:To obtain a secondary battery with has an excellent storage quality and also has an excellent cycle life by equipping as anode active substance a non-amalgamated zinc alloy whose surface is covered with an indium layer and a low melting point alloy layer containing gallium on the outside. CONSTITUTION:A non-amalgamated zinc alloy containing bismuth and calcium is charged into a potassium hydroxide solution dispersed with indium hydroxide, and indium is electrically deposited while being agitated. Afterwards, the alloy is heated to 70 deg.C and agitated by adding an appropriate quantity of metal gallium. After 10 minute agitation in an alkaline solution, more than 10 times filtering cleaning is performed by using distilled water. After cleaning by means of distilled water, water is removed by means of acetone, and dried at 60 deg.C. A zinc alkaline batter is produced by using the gellike zinc anode 4 at which the surface covered non-amalgamated zinc alloy thus obtained and a surface active agent having a polyethylene oxide base are mixed and dispersed into a gellike alkaline electrolytic liquid.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、亜鉛を負極の生活物質とし、アルカリ水溶液
を電解液とする電池に関する。とくに電池内で発生する
水素ガスによる電池内圧の上昇を抑制し、貯蔵性にすぐ
れた亜鉛アルカリ電池を提供すること、および、充放電
時に亜鉛の樹枝状結晶の析出を抑制して充放電サイクル
寿命にすぐれたアルカリ亜鉛二次電池を提供するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a battery that uses zinc as a negative electrode material and an aqueous alkaline solution as an electrolyte. In particular, to provide a zinc-alkaline battery that suppresses the rise in battery internal pressure due to hydrogen gas generated within the battery and has excellent storage properties, and to suppress the precipitation of zinc dendrites during charging and discharging to improve the charge-discharge cycle life. The present invention provides an excellent alkaline zinc secondary battery.

従来の技術 従来よりこの種の亜鉛アルカリ電池は、電池の保存中あ
るいは部分放電後において、亜鉛の自己消耗や腐食によ
る水素ガスの発生が見られるため、亜鉛を主体とし、こ
れにインジウム、アルミニウム、鉛を含む合金に15重
量%程度の水銀を添加してアマルガム化し、電池内圧の
上昇を抑止してきた。これにより、保存中の電池内圧の
上昇を防ぎ、貯蔵性を確保して電池性能劣化の少ない実
用電池として普及している。
Conventional technology This type of zinc-alkaline battery has traditionally been made mainly of zinc, with indium, aluminum, Amalgamation has been achieved by adding about 15% by weight of mercury to alloys containing lead to suppress increases in battery internal pressure. This prevents the internal pressure of the battery from increasing during storage and ensures storage stability, making it popular as a practical battery with little deterioration in battery performance.

しかしながら、近年の低公害化の社会的ニーズが高まる
中で、使用する水銀量をより低下させ、更には水銀を全
く使用せずに上記の実用性能を確保しなけれならず、そ
のための研究開発が従来から行われてきている。しかし
水銀量の低減はある程度可能であっても、本質的な解決
を可能とする手段は見当たらないのが現状であり、水銀
を使用せずに負極亜鉛の十分な耐食性を確保するのは至
難と考えられている。
However, as social needs for lower pollution have increased in recent years, it is necessary to further reduce the amount of mercury used, and even to achieve the above practical performance without using mercury at all. This has been done for a long time. However, even if it is possible to reduce the amount of mercury to some extent, the current situation is that there is no means that can provide a fundamental solution, and it is extremely difficult to ensure sufficient corrosion resistance of negative electrode zinc without using mercury. It is considered.

また、亜鉛アルカリ二次電池に関しては、エネルギー密
度が高いので早くから実用化がはかられたが、亜鉛負極
の充放電による可逆性に乏しく、充放電サイクル寿命が
短いという問題があった。
Zinc-alkaline secondary batteries were put into practical use early on due to their high energy density, but they had the problem of poor reversibility during charging and discharging of the zinc negative electrode and short charge-discharge cycle life.

このような問題を解決するために、電極への添加剤、電
解液量の最適化、電池の構造など様々な技術を融合する
ことが試みられている。それらの技術の中で、金属亜鉛
粒子に水銀を添加すると亜鉛電極表面の樹枝状結晶の析
出を抑え、充放電サイクル寿命の向上を図れることが知
られている。
In order to solve these problems, attempts are being made to combine various technologies such as adding additives to electrodes, optimizing the amount of electrolyte, and battery structure. Among these techniques, it is known that adding mercury to metal zinc particles can suppress the precipitation of dendrites on the surface of the zinc electrode and improve the charge/discharge cycle life.

しかしながら、水銀を使用せずに上記の性能を確保しな
ければならない。
However, the above performance must be achieved without using mercury.

我々は、上記の耐食性、充放電サイクル寿命を確保する
ために、亜鉛合金表面をインジウム、ガリウムを含む低
融点合金を被覆することを提案してきた。
We have proposed coating the zinc alloy surface with a low melting point alloy containing indium and gallium in order to ensure the above-mentioned corrosion resistance and charge/discharge cycle life.

発明が解決しようとする課題 無汞化亜鉛を用いて電池を構成すると、電池保存中ある
いは部分的に電池を放電させた後に亜鉛の腐食反応に伴
う水素発生を助長し、電池内圧の著しい増加が見られる
。水素発生を助長させる原因は、もともと水銀には亜鉛
表面の水素過電圧を高め腐食反応を抑制する作用がある
が、その水銀をなくしたことに起因するものと考えられ
る。このような電池内での著しい内圧の上昇か生じると
、電解液の漏液につながり、電池の貯蔵性を大きく損な
い、実用性能が確保できなくなるという問題があった。
Problems to be Solved by the Invention When a battery is constructed using non-oxidized zinc, hydrogen generation due to the corrosion reaction of the zinc is promoted during battery storage or after partially discharging the battery, resulting in a significant increase in battery internal pressure. Can be seen. The reason for promoting hydrogen generation is thought to be due to the elimination of mercury, which originally has the effect of increasing the hydrogen overvoltage on the zinc surface and inhibiting corrosion reactions. If such a significant increase in internal pressure occurs within the battery, there is a problem in that the electrolyte leaks, greatly impairing the battery's storability and making it impossible to ensure practical performance.

また、亜鉛アルカリ二次電池の密閉化において、過充電
時に正極から発生する酸素ガスは、セパレータを通して
負極に到達させ、負極でガス吸収を行わせる必要がある
。負極板表面でガス吸収を行わせるためにはなるべく多
く負極表面を気相中に露出させなければならず、そのた
めにはフリーな電解液を少なくした液規制型としなけれ
ばならない。一方電群成を少なくすると、放電時に生成
した亜鉛酸イオンを負極近傍に保持することが困難とな
り、かつ、反応を均一にする役目を果たすと考えられる
水銀がなくなることにより結果として亜鉛の樹枝状結晶
の析出によるサイクル寿命の低下につながる。
Furthermore, in sealing a zinc-alkaline secondary battery, it is necessary for oxygen gas generated from the positive electrode during overcharging to reach the negative electrode through a separator and to be absorbed by the negative electrode. In order to cause gas absorption to occur on the surface of the negative electrode plate, it is necessary to expose as much of the surface of the negative electrode to the gas phase as possible, and for this purpose a liquid-regulated type with less free electrolyte must be used. On the other hand, if the electric group formation is reduced, it becomes difficult to retain the zincate ions generated during discharge near the negative electrode, and mercury, which is thought to play a role in making the reaction uniform, disappears, resulting in zinc dendrites. This leads to a reduction in cycle life due to crystal precipitation.

このような問題を解決するために、我々は、亜鉛合金表
面に、インジウム、ガリウムを含む低融点合金を被覆す
ることを試みた結果、改善はなされるものの大量の合金
を処理する場合製造上のバラツキが大きく、処理に時間
がかかるという問題がある。また、二次電池においては
より一層のサイクル寿命の向上が要求されている。
In order to solve these problems, we tried coating the zinc alloy surface with a low melting point alloy containing indium and gallium, and although the results were improved, there were manufacturing variations when processing large quantities of the alloy. The problem is that it is large and takes time to process. Further, there is a demand for further improvement in cycle life of secondary batteries.

本発明はこのような問題を解決するもので、無汞化の亜
鉛合金を用いた亜鉛アルカリ電池において、ビスマス、
カルシウムを含有する亜鉛合金表面に、インジウム層を
例えばアルカリ溶液中での無電解メッキで形成させた後
、ガリウムを含んだ低融点合金で被覆することにより、
前記のインジウム、ガリウムを含む低融点合金で直接被
覆するよりも、より均一に表面を処理することを可能と
し、製造上のバラツキを小さくすると共に、被覆時間を
短縮し、電池保存中に発生する水素ガスを抑制し、良好
な貯蔵性を有した電池を提供するものである。また、二
次電池に用いた場合亜鉛の樹枝状結晶の析出を防ぎ、良
好なサイクル寿命を有した二次電池を供給することを目
的とする。
The present invention solves these problems, and is intended to provide a zinc-alkaline battery using a non-oxidizing zinc alloy, in which bismuth,
By forming an indium layer on the surface of a zinc alloy containing calcium, for example, by electroless plating in an alkaline solution, and then coating it with a low melting point alloy containing gallium,
Compared to direct coating with the above-mentioned low melting point alloys containing indium and gallium, it is possible to treat the surface more uniformly, reduce manufacturing variations, shorten the coating time, and eliminate the problems that occur during battery storage. The present invention provides a battery that suppresses hydrogen gas and has good storage properties. Another object of the present invention is to prevent the precipitation of zinc dendrites when used in a secondary battery, and to provide a secondary battery that has a good cycle life.

課題を解決するための手段 上記の問題を解決するために本発明は、無汞化の亜鉛合
金を有する亜鉛アルカリ電池において、前記無汞化の亜
鉛合金の表面を、インジウム層とその外側に位置するガ
リウムを含んだ低融点合金で被覆したものである。本発
明の亜鉛合金は、インジウムを含んだアルカリ溶液中に
無汞化亜鉛合金を添加して撹拌することにより、表面に
インジウムを無電解メッキした後、ガリウムを含んだ低
融点合金をアルカリ溶液中に添加し撹拌することにより
インジウムメッキされた亜鉛合金表面に、被覆する事に
より成しうる。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention provides a zinc alkaline battery having a non-grading zinc alloy, in which the surface of the non-grading zinc alloy is placed between an indium layer and the outside thereof. It is coated with a low melting point alloy containing gallium. The zinc alloy of the present invention is produced by electroless plating of indium on the surface by adding a non-reactive zinc alloy to an alkaline solution containing indium and stirring, and then adding a low melting point alloy containing gallium to the alkaline solution. This can be achieved by coating the surface of an indium-plated zinc alloy by adding it to and stirring.

また、無汞化の亜鉛合金は、ビスマスを0.001〜0
.1wt%、カルシウムを0.001〜0、l w t
%金含有るものが望ましい。
In addition, the non-oxidized zinc alloy contains 0.001 to 0 bismuth.
.. 1wt%, calcium 0.001-0, l wt
% gold is desirable.

ゲル状亜鉛負極として用いる場合には、上記亜鉛合金と
、ポリエチレンオキサイド基を持つ界面活性剤を混合分
散したゲル状亜鉛負極を用いることが望ましい。
When used as a gelled zinc negative electrode, it is desirable to use a gelled zinc negative electrode in which the zinc alloy described above and a surfactant having a polyethylene oxide group are mixed and dispersed.

作用 この構成により、無電解メッキされたインジウム、表面
に被覆されたガリウムを含む低融点合金、さらには無汞
化の亜鉛合金中に含有された、ビスマス、カルシウムの
効果で、保存中に発生する水素ガスを抑制し、電池の耐
漏液性を向上させうる。
Effect: Due to the effects of electroless plated indium, low melting point alloy containing gallium coated on the surface, and bismuth and calcium contained in the non-oxidized zinc alloy, this occurs during storage. Hydrogen gas can be suppressed and the leakage resistance of the battery can be improved.

また、二次電池に用いた場合亜鉛の樹枝状結晶の析出を
防ぎ、良好なサイクル寿命を有した電池を供給できる。
Furthermore, when used in a secondary battery, precipitation of zinc dendrites can be prevented and a battery with good cycle life can be provided.

本発明における亜鉛アルカリ電池用亜鉛合金の作用効果
は現在のところ定かではないが、下記のように推察され
る。
The effects of the zinc alloy for zinc-alkaline batteries in the present invention are currently unclear, but are presumed as follows.

亜鉛をアルカリ電解液中で放電すると、亜鉛粒子からの
亜鉛酸イオンの溶出や、亜鉛微粒子(固体状)の溶出に
より粒子表面はあれでくる。また溶出した亜鉛微粒子が
、放電によってできる酸化亜鉛の電導性を上昇させる。
When zinc is discharged in an alkaline electrolyte, the surface of the particles becomes rough due to the elution of zincate ions from the zinc particles and the elution of fine zinc particles (in solid form). Furthermore, the eluted zinc fine particles increase the conductivity of zinc oxide produced by discharge.

この現歇が亜鉛の腐食反応、すなわち水素ガス発生を助
長する原因の一つであると考えられる。二次電池におい
ても、このような状況下において充電を行うと、亜鉛粒
子表面があれでいるために均一な亜鉛゛の析出反応は起
こりに<<、亜鉛粒子表面の突起した部分に電荷が集中
し、その部分にのみ亜鉛の析出反応が起きる。これが亜
鉛の樹枝状結晶の析出の原因の一つであり、サイクル寿
命を劣化させる結果となる。
This current state is thought to be one of the causes that promotes the corrosion reaction of zinc, that is, the generation of hydrogen gas. Even in secondary batteries, when charging under such conditions, the surface of the zinc particles is rough, so a uniform precipitation reaction of zinc does not occur, and the charge is concentrated on the protruding parts of the surface of the zinc particles. However, the zinc precipitation reaction occurs only in that area. This is one of the causes of the precipitation of zinc dendrites, resulting in deterioration of cycle life.

亜鉛粒子を低融点合金(液体状態)で被覆することによ
り表面が液体状になり亜鉛粒子表面の粗面化を防ぎ、さ
らに固体上の亜鉛微粒子の溶出も抑えることができる。
By coating zinc particles with a low melting point alloy (liquid state), the surface becomes liquid, preventing roughening of the surface of the zinc particles, and further suppressing elution of fine zinc particles on solid surfaces.

しかし、亜鉛合金表面を直接インジウム、ガリウム液体
合金で被覆すると大量に合金を処理した場合のバラツキ
が大きいのと、被覆に時間がかかる。そこで亜鉛合金表
面をあらかじめアルカリ溶液中でインジウムを無電解メ
ッキした後に、アルカリ液中でガリウムを含む低融点合
金により被覆すると、ガリウムとインジウムは合金化し
やすいため、亜鉛表面に均一にメッキされたインジウム
と、ガリウムが合金化し、結果として表面により均一な
液体合金層を短時間で形成させることが可能となる。ま
た亜鉛合金中にビスマス、カルシウムを含有させるのは
、カルシウムを添加することにより亜鉛合金の組織を微
細化させ、インジウムをメッキしゃすくするためで、ビ
スマスを添加するのは、ガリウムが亜鉛合金中に拡散す
るのを防ぎ、表面の液体合金層をより長く保持させるた
めである。
However, if the zinc alloy surface is directly coated with indium and gallium liquid alloy, there will be large variations when processing a large amount of the alloy, and coating will take time. Therefore, if the zinc alloy surface is electrolessly plated with indium in an alkaline solution in advance and then coated with a low melting point alloy containing gallium in an alkaline solution, gallium and indium tend to alloy, so the indium plated uniformly on the zinc surface can be coated with a low melting point alloy containing gallium. Then, gallium is alloyed, and as a result, it becomes possible to form a more uniform liquid alloy layer on the surface in a short time. Also, the reason why bismuth and calcium are added to the zinc alloy is to refine the structure of the zinc alloy and make it easier to plate indium. This is to prevent the liquid alloy from diffusing into the liquid and maintain the liquid alloy layer on the surface for a longer period of time.

一方、亜鉛のアルカリ電解液中での腐食反応は化学的に
は次式で示される。
On the other hand, the corrosion reaction of zinc in an alkaline electrolyte is chemically expressed by the following equation.

アノード反応 Z n + 40H−= Zn(OH) 2−+ 2 
eカソード反応 2H20+2 e−=20H−+H2 ポリエチレンオキサイド基を持つ界面活性剤が負極亜鉛
表面に吸着されて被膜を形成すると、アノード反応の原
因となる水酸化イオンの亜鉛負極への接近が妨害され、
またカソード反応に必要な水分子が亜鉛負極表面近傍に
存在できなくなり、亜鉛の腐食が抑えられる。
Anodic reaction Z n + 40H-= Zn(OH) 2-+ 2
e Cathode reaction 2H20+2 e-=20H-+H2 When a surfactant with a polyethylene oxide group is adsorbed to the negative electrode zinc surface and forms a film, the approach of hydroxide ions, which are the cause of the anode reaction, to the zinc negative electrode is blocked.
Furthermore, water molecules necessary for the cathode reaction cannot exist near the surface of the zinc negative electrode, and corrosion of zinc is suppressed.

以上のような作用により、耐漏液性にすぐれた電池、あ
るいはサイクル寿命の良好な二次電池を提供できること
となる。
Due to the above-described effects, it is possible to provide a battery with excellent leakage resistance or a secondary battery with a good cycle life.

実施例 アルカリ溶液中で表面にインジウムを無電解メッキさせ
た後、ガリウムを含んだ低融点合金で被覆した亜鉛合金
粉(以下、表面被覆合金という)の製造法と、その亜鉛
合金粉を用いてゲル状亜鉛負極とし、アルカリマンガン
電池に適用した例について説明する。
Example: A method for producing zinc alloy powder (hereinafter referred to as surface coating alloy) whose surface is electrolessly plated with indium in an alkaline solution and then coated with a low melting point alloy containing gallium, and using the zinc alloy powder. An example in which a gelled zinc negative electrode is applied to an alkaline manganese battery will be described.

第1図は、本実施例で得られた表面被覆亜鉛合金粉末の
粒子モデルを表した断面図である。第1図において1は
ビスマス、カルシウムを含有する亜鉛合金、2はインジ
ウムを無電解メッキさせた後、ガリウム含有合金で被覆
することによりえられた合金層である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a particle model of the surface-coated zinc alloy powder obtained in this example. In FIG. 1, 1 is a zinc alloy containing bismuth and calcium, and 2 is an alloy layer obtained by electrolessly plating indium and then coating with a gallium-containing alloy.

本実施例における表面被覆亜鉛合金は、以下のようにし
て作成した。水酸化インジウムを分散させた5重量%の
水酸化カリウム水溶液ll中にビスマス、カルシウムを
含有する無汞化亜鉛合金を2kg投入し、撹拌しながら
インジウムを電析させる。その後、70℃にあたため、
ガリウム金属を適量添加し撹拌する。10分間アルカリ
水溶液中で撹拌した後、蒸溜水を用いて10回以上ろ過
洗浄する。蒸溜水で洗浄した後アセトンで水分を取り除
き、60℃で乾煽させる。以上のような工程により表面
被覆亜鉛合金を得た。この合金が、第1図に示したよう
に表面のインジウム、およびガリウムの濃度が高くなっ
ていることを確認するために、合金表面の簡易定量分析
を行った。得られた結果を表1に示した。
The surface-coated zinc alloy in this example was created as follows. 2 kg of an aqueous zinc alloy containing bismuth and calcium is added to 1 liter of a 5% by weight potassium hydroxide aqueous solution in which indium hydroxide is dispersed, and indium is electrodeposited while stirring. After that, warm it to 70℃,
Add appropriate amount of gallium metal and stir. After stirring in the alkaline aqueous solution for 10 minutes, the mixture is filtered and washed with distilled water at least 10 times. After washing with distilled water, the moisture is removed with acetone, and the mixture is dried at 60°C. A surface-coated zinc alloy was obtained through the steps described above. In order to confirm that this alloy had high concentrations of indium and gallium on the surface as shown in FIG. 1, a simple quantitative analysis of the alloy surface was performed. The results obtained are shown in Table 1.

表1 試料No、1は処理する前の亜鉛合金、No、  2は
処理合金で、水酸化インジウム、ガリウム金属をそれぞ
れ亜鉛合金に対して0.1.0.2wt%添加したもの
である。この分析結果から明らかナヨウに、表面被覆合
金においてはガリウム、インジウム濃度が、被覆するた
めに投入した全体に対する割合よりも、高くなっている
。つまり、上記の方法で作成することにより得られた合
金は、第1図に示したような表面被覆合金であることが
わかった。
Table 1 Sample No. 1 is a zinc alloy before treatment, and Sample No. 2 is a treated alloy, in which indium hydroxide and gallium metal are added at 0.1 and 0.2 wt%, respectively, to the zinc alloy. It is clear from this analysis that the concentrations of gallium and indium in the surface coating alloy are higher than the proportion of the total amount added for coating. In other words, it was found that the alloy obtained by the above method was a surface coated alloy as shown in FIG.

第2図は、本実施例で用いたアルカリマンガン電池、L
R6の構造断面である。第2図において3は正極合剤、
4は表面被覆合金粉を用いたゲル負極、5はセパレータ
、6はゲル負極の集電子である。7は正極キャップ、8
は金属ケース、9は電池の外装缶、10はポリエチレン
製樹脂封口体、11は底板である。ゲル負極は以下のよ
うにして調整した。まず、40重量%の水酸化カリウム
水溶液(ZnOを含む)に3重量%のポリアクリル酸ソ
ーダと1重量%のカルボキシメチルセルロスを加えてゲ
ル化する。界面活性剤を用いる場合は、このときに同時
に添加し混合分散させる。この後にゲル状電解液に対し
て重量比で2倍の表面被覆合金粉を加えて混合した。以
上のようにして調整したゲル負極を用いたアルカリマン
ガン電池において、腐食抑制効果を調べた。実験方法は
第2図で示したアルカリマンガン電池を試作し、1Ωの
定抵抗負荷放電を22分間行う。その後に電池を分解し
てゲル負極を2g採取し、10日間、60℃の温度下で
発生した水素ガス量を測定した。その結果を表2に示し
た。水素ガス発生量は、何も被覆されていない無汞化亜
鉛合金を用いた場合を100とした指数で示した。比較
のためにインジウム、ガリウム低融点合金を直接被覆し
たもの、また、本発明の表面被覆亜鉛合金にポリエチレ
ンオキサイド基を持つ界面活性剤とを用いた場合も示し
た。
Figure 2 shows the alkaline manganese battery used in this example, L
This is a structural cross section of R6. In Fig. 2, 3 is the positive electrode mixture;
4 is a gel negative electrode using a surface-coated alloy powder, 5 is a separator, and 6 is a current collector of the gel negative electrode. 7 is the positive electrode cap, 8
1 is a metal case, 9 is a battery case, 10 is a polyethylene resin sealing body, and 11 is a bottom plate. The gel negative electrode was prepared as follows. First, 3% by weight of sodium polyacrylate and 1% by weight of carboxymethyl cellulose are added to a 40% by weight potassium hydroxide aqueous solution (containing ZnO) to form a gel. If a surfactant is used, it is added at the same time and mixed and dispersed. Thereafter, surface coating alloy powder was added and mixed in an amount twice as much by weight as the gel electrolyte. In an alkaline manganese battery using the gel negative electrode prepared as described above, the corrosion inhibition effect was investigated. The experimental method was to fabricate a prototype alkaline manganese battery as shown in Figure 2, and perform discharge under a constant resistance load of 1Ω for 22 minutes. Thereafter, the battery was disassembled, 2 g of the gel negative electrode was collected, and the amount of hydrogen gas generated was measured at a temperature of 60° C. for 10 days. The results are shown in Table 2. The amount of hydrogen gas generated was expressed as an index, with the case where an uncoated zinc alloy was used as 100. For comparison, a case in which indium and gallium low melting point alloys were directly coated and a case in which a surface-coated zinc alloy of the present invention was used with a surfactant having a polyethylene oxide group were also shown.

表2 表2より明らかなように、本発明の合金は、短時間の被
覆でガス発生を抑制していることがわかる。なお、界面
活性剤の添加量は、1oppm以下では効果がなく、1
1000pp以上では電池電圧の低下が見られたため、
10〜1oooppmの濃度が適当であると考えられる
。また、亜鉛合金中に含まれるビスマス、カルシウムの
量については0.001wt%まででは効果が認められ
ず、0,1wt%以上添加した場合、放電形態に不都合
が見られるため、それぞれ0.001wt%〜0,1w
t%までが適当と考えられる。
Table 2 As is clear from Table 2, the alloy of the present invention suppresses gas generation even when coated for a short time. Note that if the amount of surfactant added is less than 1 oppm, there is no effect;
At 1000pp or more, a decrease in battery voltage was observed, so
A concentration of 10-100 ppm is considered suitable. Regarding the amount of bismuth and calcium contained in the zinc alloy, no effect is observed when the amount is less than 0.001wt%, and if more than 0.1wt% is added, disadvantages are seen in the discharge form. ~0,1w
Up to t% is considered appropriate.

次に、本発明の表面被覆亜鉛合金を円筒型ニッケル亜鉛
蓄電池に適用した例について説明する。
Next, an example in which the surface-coated zinc alloy of the present invention is applied to a cylindrical nickel-zinc storage battery will be described.

第3図は、本実施例で用いた円筒型ニッケル亜鉛蓄電池
の構造断面図である。第3図において12は、本発明に
おいて得られた表面被覆亜鉛合金粉末と酸化亜鉛粉末を
主体とするペーストを銅のパンチングメタルに塗着した
ペースト式負極板、13は多孔性焼結ニッケル基板の孔
中に、水酸化ニッケルを主体とする活物質を含浸させた
焼結式正極板、14は含液材とセパレータである。
FIG. 3 is a structural cross-sectional view of the cylindrical nickel-zinc storage battery used in this example. In FIG. 3, 12 is a paste-type negative electrode plate in which a paste mainly composed of the surface-coated zinc alloy powder and zinc oxide powder obtained in the present invention is applied to copper punching metal, and 13 is a porous sintered nickel substrate. A sintered positive electrode plate whose pores are impregnated with an active material mainly composed of nickel hydroxide, and 14 are a liquid-impregnated material and a separator.

15は金属ケース、16は+リード板、17は一リード
板、18は絶縁チューブ、19は底部絶縁板、20は封
口板、21はキャップ、22は安全弁、23はガスケッ
トである。
15 is a metal case, 16 is a + lead plate, 17 is a lead plate, 18 is an insulating tube, 19 is a bottom insulating plate, 20 is a sealing plate, 21 is a cap, 22 is a safety valve, and 23 is a gasket.

上述の構成により試作した電池において充放電サイクル
試験をおこなった。第4図に、0.ICで一定時間(1
3時間)充電し、ICで放電したときの充放電サイクル
数と、放電容量の変化を示した。第4図のなかで、(a
)が、本発明による表面被覆亜鉛合金粉末を用いた場合
のサイクル特性曲線である。
A charge/discharge cycle test was conducted on a battery prototyped with the above configuration. In Figure 4, 0. IC for a certain period of time (1
The number of charge/discharge cycles and the change in discharge capacity when charged (for 3 hours) and discharged with an IC are shown. In Figure 4, (a
) is a cycle characteristic curve when the surface-coated zinc alloy powder according to the present invention is used.

これは先の表1における試料No、2を用いたものであ
る。(b)は、試料No、1を用いたものである。(C
)は、直接インジウム、ガリウムを含む低沸点合金で被
覆した亜鉛合金を用いたものテする。第4図より明らか
なように、本発明による表面被覆亜鉛合金は、他のもの
に比べ、サイクル寿命が向上していることがわかる。
This uses Sample No. 2 in Table 1 above. (b) uses sample No. 1. (C
) uses a zinc alloy directly coated with a low boiling point alloy containing indium and gallium. As is clear from FIG. 4, it can be seen that the surface-coated zinc alloy according to the present invention has an improved cycle life compared to other alloys.

発明の効果 以上のように、本発明によれば、亜鉛アルカリ電池にお
いて、ビスマス、カルシウムを含有する亜鉛合金の表面
を、インジウム層で覆い、さらにその外側をガリウムを
含む低融点合金で被覆することにより水素ガス発生を抑
え、電池保存中の耐漏液性を向上させると共に、二次電
池として用いた場合、亜鉛の樹枝状結晶の析出を抑えて
サイクル寿命の良好な二次電池を供給することができる
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, in a zinc alkaline battery, the surface of a zinc alloy containing bismuth and calcium is covered with an indium layer, and the outside thereof is further coated with a low melting point alloy containing gallium. In addition to suppressing hydrogen gas generation and improving leakage resistance during battery storage, when used as a secondary battery, it suppresses the precipitation of zinc dendrites and provides a secondary battery with a good cycle life. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の実施例における表面被覆亜鉛合金粉
末の粒子モデルを表した断面図、第2図は、表面被覆亜
鉛合金を用いたアルカリマンガン電池の断面図、第3図
は、表面被覆亜鉛合金を用いたニッケル亜鉛蓄電池の断
面図、第4図は、充放電サイクル数と放電電気量との関
係を示す図である。 1 ・・・ ビスマス、カルシウムを含有する亜鉛合金
、2 ・・・インジウムを無電解メッキさせた後、ガリ
ウム金属で被覆することによりえられた合金層、3 ・
・・正極合剤、4 ・・・表面被覆亜鉛合金粉を用いた
ゲル負極、5 ・・・セパレータ、12 ・・・負極板
、13 ・・・正極板、14 ・・・含液剤とセパレー
タ。 代理人の氏名 弁理士 小蝦治 明 ほか2名第 図 イ ビスマス pノしシウムΣ者盲正ろ豆金砧竹℃へ゛L ダ [3 正掻猛
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a particle model of surface-coated zinc alloy powder in an example of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of an alkaline manganese battery using surface-coated zinc alloy, and FIG. FIG. 4, a cross-sectional view of a nickel-zinc storage battery using a coated zinc alloy, is a diagram showing the relationship between the number of charge/discharge cycles and the amount of discharged electricity. 1... Zinc alloy containing bismuth and calcium, 2... Alloy layer obtained by electrolessly plating indium and then coating with gallium metal, 3.
... Positive electrode mixture, 4 ... Gel negative electrode using surface-coated zinc alloy powder, 5 ... Separator, 12 ... Negative electrode plate, 13 ... Positive electrode plate, 14 ... Liquid-containing agent and separator. Name of agent: Patent attorney Haru Akira Koebi and two others.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)無汞化の亜鉛合金であり、その表面がインジウム
層とその外側のガリウムを含んだ低融点合金層で被覆さ
れていることを特徴とする亜鉛アルカリ電池用亜鉛合金
(1) A zinc alloy for use in zinc-alkaline batteries, which is a non-grading zinc alloy, the surface of which is coated with an indium layer and an outer layer of a low melting point alloy containing gallium.
(2)前記無汞化亜鉛合金は、ビスマスを0.001〜
0.1wt%、カルシウムを0.001〜0.1wt%
含有する特許請求の範囲第1項記載の亜鉛アルカリ電池
用亜鉛合金。
(2) The non-irradiated zinc alloy contains bismuth from 0.001 to
0.1wt%, calcium 0.001-0.1wt%
A zinc alloy for zinc-alkaline batteries according to claim 1.
(3)インジウムを含んだアルカリ溶液中に無汞化亜鉛
合金を添加して撹拌することにより、表面にインジウム
を無電解メッキした後、ガリウムを含んだ低融点合金を
アルカリ溶液中に添加して撹拌することによりインジウ
ムメッキされた亜鉛合金表面に、前記ガリウムを含んだ
低融点合金を被覆することを特徴とする亜鉛アルカリ電
池用亜鉛合金の製造法。
(3) After electroless plating of indium on the surface by adding a non-reactive zinc alloy to an alkaline solution containing indium and stirring, a low melting point alloy containing gallium is added to the alkaline solution. A method for producing a zinc alloy for a zinc-alkaline battery, which comprises coating the surface of the indium-plated zinc alloy with the low melting point alloy containing gallium by stirring.
(4)アルカリ溶液中で表面にインジウムを無電解メッ
キした後、ガリウムを含んだ低融点合金で表面を被覆し
た無汞化亜鉛合金を負極活物質として備えたことを特徴
とする亜鉛アルカリ電池。
(4) A zinc-alkaline battery comprising, as a negative electrode active material, a non-reactive zinc alloy whose surface is electrolessly plated with indium in an alkaline solution and then coated with a low melting point alloy containing gallium.
(5)前記無汞化亜鉛合金は、ビスマスを0.001〜
0.1wt%、カルシウムを0.001〜0.1wt%
含有する特許請求の範囲第4項記載の亜鉛アルカリ電池
(5) The non-ironized zinc alloy contains bismuth from 0.001 to
0.1wt%, calcium 0.001-0.1wt%
A zinc-alkaline battery according to claim 4 containing the zinc-alkaline battery.
(6)アルカリ溶液中で表面にインジウムを無電解メッ
キした後、ガリウムを含んだ低融点合金で表面を被覆し
た無汞化亜鉛合金を負極活物質として備えたことを特徴
とする亜鉛アルカリ二次電池。
(6) Zinc-alkaline secondary, characterized in that it has a non-reactive zinc alloy whose surface is electrolessly plated with indium in an alkaline solution and then coated with a low melting point alloy containing gallium as a negative electrode active material. battery.
(7)前記無汞化亜鉛合金は、ビスマスを0.001〜
0.1wt%、カルシウムを0.001〜0.1wt%
含有する特許請求の範囲第6項記載の亜鉛アルカリ二次
電池。
(7) The non-ironized zinc alloy contains bismuth from 0.001 to 0.001.
0.1wt%, calcium 0.001-0.1wt%
A zinc-alkaline secondary battery according to claim 6.
(8)アルカリ溶液中で表面にインジウムを無電解メッ
キした後、ガリウムを含んだ低融点合金で表面を被覆し
た無汞化亜鉛合金と、ポリエチレンオキサイド基を持つ
界面活性剤をゲル状アルカリ電解液に混合分散したゲル
状亜鉛負極を備えた亜鉛アルカリ電池。
(8) After electrolessly plating indium on the surface in an alkaline solution, the surface is coated with a low melting point alloy containing gallium, and a surfactant with a polyethylene oxide group is mixed into a gel-like alkaline electrolyte. A zinc-alkaline battery with a gelled zinc negative electrode mixed and dispersed in.
(9)前記無汞化亜鉛合金は、ビスマスを0.001〜
0.1wt%、カルシウムを0.001〜0.1wt%
含有する特許請求の範囲第8項記載の亜鉛アルカリ電池
(9) The non-ironized zinc alloy contains bismuth from 0.001 to 0.001.
0.1wt%, calcium 0.001-0.1wt%
A zinc-alkaline battery according to claim 8 containing the zinc-alkaline battery.
(10)ポリエチレンオキサイド基を持つ界面活性剤は
、添加量がゲル状アルカリ電解液に対して10〜100
0ppmである特許請求の範囲第8項記載の亜鉛アルカ
リ電池。
(10) The surfactant having a polyethylene oxide group should be added in an amount of 10 to 100% relative to the gelled alkaline electrolyte.
The zinc-alkaline battery according to claim 8, wherein the zinc-alkaline battery has a concentration of 0 ppm.
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