JPH0494059A - アルカリ電池用負極活物質 - Google Patents

アルカリ電池用負極活物質

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JPH0494059A
JPH0494059A JP21023290A JP21023290A JPH0494059A JP H0494059 A JPH0494059 A JP H0494059A JP 21023290 A JP21023290 A JP 21023290A JP 21023290 A JP21023290 A JP 21023290A JP H0494059 A JPH0494059 A JP H0494059A
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JP
Japan
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zinc
alloy
negative electrode
active material
electrode active
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Pending
Application number
JP21023290A
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English (en)
Inventor
Toyohide Uemura
植村 豊秀
Sadao Okamoto
貞夫 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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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] 本発明はアルカリ電池用負極活物質に関し、詳しくは水
銀を添加せずとも放電性能に優れたアルカリ電池を得る
ことができ、しかも耐食性にも優れたアルカリ電池用負
極活物質に関する。
[従来の技術および発明が解決しようとする課題]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。従って、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氷化亜鉛合金粉末を負
極活物質として用いることか専ら行なわれている。
また水銀は電池の放電性能の面においても重要な役割を
果たしている。即ち、水銀には亜鉛粒子間の電気的接触
を良好に保つ作用があり、電池の内部抵抗を下げること
に大いに寄与しているのである。
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1.5重量%程度の水銀を含有しているが、社会的
ニーズとしてより低水銀のもの、あるいは無水銀のもの
で高容量を維持した電池の開発が強く期待されるように
なってきた。
そこで上記社会的ニーズにこたえるべく、1.5重量%
以下の水銀を含有する氷化亜鉛合金粉末として亜鉛−イ
ンジウムー鉛−水銀合金粉末に加えて、ビスマスやアル
ミニウムを添加する合金粉末が提案されている。
しかし、これら低水銀の氷化亜鉛合金粉末を負極活物質
として用いた場合でも、耐食性、放電性能が共に満足の
いくものは得られていない。
特に無水銀の亜鉛合金粉末を用いた場合、耐食性につい
ては有機インヒビターの添加等によっである程度劣化は
防止できるものの、亜鉛粒子間の電気的抵抗の増大によ
る放電性能の劣化については満足のいくものは得られて
いない。
また、亜鉛または亜鉛合金粉末表面にインジウム−ガリ
ウム合金を被覆したアルカリ電池用無汞化亜鉛合金も提
案されているが、耐食性、放電性能共に十分に満足のい
くものではなかつた。
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたもので、電
池内のガス発生を抑制しつつ、しかも放電性能にも優れ
たアルカリ電池を得ることができるアルカリ電池用負極
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] 本発明者等は、この目的に沿って鋭意研究の結果、ビス
マス、スズ、インジウムおよび鉛からなる合金を表面に
被覆した亜鉛または亜鉛合金粉末をアルカリ電池用負極
活物質として用いることにより、上記目的が達成される
ことを知見して、本発明に到達した。
すなわち、本発明のアルカリ電池用負極活物質は、ビス
マス、スズ、インジウムおよび鉛からなる合金を亜鉛ま
たは亜鉛合金粉末表面に被覆して成ることを特徴とする
ものである。
本発明に係る合金中のビスマス、スズ、インジウムおよ
び鉛の各含有率は特に限定されないが、ビスマスが45
〜55重量%、スズが10〜15重量%、インジウムが
15〜25重量%、鉛が15〜20重量%の範囲にある
ことが好ましい。亜鉛または亜鉛合金粉末表面に被覆す
る合金の融点が100℃を超える場合は被覆処理の際に
オートクレーブの蒸気を用いる必要性等が生じるが、上
記合金組成の場合は合金の融点が100℃以下となるの
で湯温で処理でき、被覆操作が簡便になるのである。
また、上記合金の被覆量は、亜鉛または亜鉛合金粉末1
00重量部に対して0.1〜10重量部の範囲が好まし
い。合金被覆量が0.1重量部未満では本発明の効果が
十分に得られない傾向にある。他方、10重量部を超え
て合金を被覆しても内部抵抗の低下に目立った効果は見
られず、逆に亜鉛重量の相対的な低下に伴なう放電容量
の低下が生じてくる傾向にあり、好ましくない。
上記合金を亜鉛または亜鉛合金粉末表面に被覆する方法
としては、例えば以下に述べる方法が採用される。即ち
、上記合金と亜鉛または亜鉛合金粉末とを80〜100
℃に加温した希アルカリ性水溶液中に投入し、混合撹拌
することによって合金被覆量の亜鉛または亜鉛合金粉末
、即ち本発明の負極活物質が得られる。また、希アルカ
リ性水溶液の代りに希酸性水溶液あるいは高沸点の有機
溶媒等を用いることも可能である。
また、不活性ガスを充填した容器内に上記合金と亜鉛ま
たは亜鉛合金粉末とを投入し、この容器を80〜100
℃に加温しながら混合撹拌する方法によっても本発明の
負極活物質が得られる。
なお、本発明にあっては、上記合金を被覆する方法は上
述の方法に特に限られず、上記合金を亜鉛または亜鉛合
金粉末表面に被覆することが可能な方法であれば他の方
法を採用してもよい。
[作 用] 本発明の特定合金を表面に被覆した亜鉛または亜鉛合金
粉末を用いたアルカリ電池の内部抵抗が著しく減少し、
優れた放電性能を示すことの作用効果は十分に解明され
ていないが、以下のことが推定される。
即ち、 (1)通常、アルカリ電池用亜鉛または亜鉛合金粉末は
溶融亜鉛または亜鉛合金を高圧ガスで噴霧することによ
って得られるが、このようにして得られた亜鉛または亜
鉛合金粉末は比較的表面の突起が少ない。これに対して
、本発明の特定合金を被覆した亜鉛または亜鉛合金粉末
には突起が多く見られる。この突起が粒子間の電気的接
触の向上に寄与していると考えられる。
(2)本発明に係る特定合金は低融点であるため、水銀
に似た作用、即ちアルカリ電池内における亜鉛または亜
鉛合金粒子の凝集効果があり、これが粒子間の電気的接
触の向上に寄与していると考えられる。
[実施例コ 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1〜9および比較例1〜2 純度99.997%以上の亜鉛地金を約500℃で溶融
し、これに含有率が0.05重量%となるように鉛を添
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58g/ci)を使って粉体化した。
次に水酸化カリウム10%のアルカリ性水溶液中に上記
亜鉛合金粉末を投入し、さらに第1表に示す組成の合金
を上記粉末に対して同表に示す被覆量となるように上記
アルカリ性水溶液中に投入し、液温を80℃に保って約
1時間混合撹拌して特定合金被覆付亜鉛合金粉末を得た
なお、比較例1においては、亜鉛合金粉末に上記の合金
被覆処理を施さずに以下の試験に供した。
このようにして得られた被覆付亜鉛合金粉末(比較例1
においては無被覆)を負極活物質として用いて第1図に
示すアルカリマンガン電池を作製した。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
・ツブ8、熱収縮性樹脂チューブ9、絶縁リング10.
11.外装缶12で構成されている。このアルカリマン
ガン電池を用いて電池性能(電池の内部抵抗および放電
容量)を試験し、その結果を第1表に示す。
なお、内部抵抗は、LCRメータ(YHP社製、426
1A)を用いて周波数IKHzでの内部抵抗値(Ω)を
測定し、合金被覆をしていない亜鉛合金粉末を用いた比
較例1の電池の内部抵抗値を100とした指数で示した
また、放電容量は、放電負荷2Ω、20℃の放電条件に
より終止電圧0.9vまでの放電容量(Ah)を測定し
、比較例1の電池の放電容量を100とした指数で示し
た。
さらに、上記の被覆付亜鉛合金粉末(比較例1において
は無被覆)を用いて水素ガス発生試験を行ない、その結
果も第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5
d使用して行ない、上記亜鉛合金粉末10gからの45
℃における50日間のガス発生量(ld/g)を測定し
、比較例1のガス発生量を100とした指数で示した。
比較例3 純度99.997%以上の亜鉛地金を約500℃で溶融
し、これに含有率が0.05重量%となるように鉛を添
加して亜鉛合金を作成し、さらにこの亜鉛合金100重
量部に対して0.15重量部となるように第1表に示す
組成の合金を添加し、これを高圧アルゴンガス(噴出圧
 5Ng/ ci )を使って粉体化した。
このようにして得られた亜鉛合金粉末を用いて実施例1
と同様の方法で電池性能試験と水素ガス発生試験を行な
い、それらの結果を第1表に示した。
第1表から明らかなように、ビスマス、スズ、インジウ
ムおよび鉛からなる合金を被覆した亜鉛合金粉末を負極
活物質として用いた実施例1〜9の電池は、無被覆で用
いた比較例1、被覆合金の組成が異なる比較例2、上記
合金を亜鉛合金粉末中に溶し込んだ比較例3の電池に比
べて放電特性が著しく優れており、ガス発生抑制効果も
十分にあることがわかる。
[発明の効果] 以上説明のごとく、ビスマス、スズ、インージウムおよ
び鉛からなる合金を亜鉛または亜鉛合金粉表面に被覆し
て成る本発明の負極活物質は、耐食性を高水準に維持し
つつ、アルカリ電池の放電特性を著しく向上させること
が可能である。
そして、本発明の負極活物質を用いることによって、水
銀を添加せずとも電池性能、ガス発生量共に優れたアル
カリ電池を得ることが可能となるので、社会的ニーズに
も沿ったものである。
従って、本発明のアルカリ電池用負極活物質はアルカリ
電池工業において好適に使用され、工業的価値が大きい
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るアルカリマンガン電池の側断面図
を示す。 1:正極缶、2:正極、3:負極、 4:セバレータ−5=封口体、6:負極底板、7:負極
集電体、8:キャップ・ 9:熱収縮性樹脂チューブ、 LD、 tt:絶縁リング、12:外装缶。 特許出願人 三井金属鉱業株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ビスマス、スズ、インジウムおよび鉛からなる合金
    を亜鉛または亜鉛合金粉末表面に被覆して成ることを特
    徴とするアルカリ電池用負極活物質。 2、前記合金の被覆量が、前記亜鉛または亜鉛合金粉末
    100重量部に対して0.1〜10重量部である、請求
    項1に記載のアルカリ電池用負極活物質。
JP21023290A 1990-08-10 1990-08-10 アルカリ電池用負極活物質 Pending JPH0494059A (ja)

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