JPH05121079A - 筒形アルカリ電池 - Google Patents
筒形アルカリ電池Info
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- JPH05121079A JPH05121079A JP31380991A JP31380991A JPH05121079A JP H05121079 A JPH05121079 A JP H05121079A JP 31380991 A JP31380991 A JP 31380991A JP 31380991 A JP31380991 A JP 31380991A JP H05121079 A JPH05121079 A JP H05121079A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/04—Cells with aqueous electrolyte
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 無水銀の亜鉛を負極活物質として用いる筒形
アルカリ電池において、電池内部における水素ガスの発
生を抑制する。 【構成】 電解液に一酸化鉛を亜鉛の重量に対して０．
０１〜０．１重量％添加して、亜鉛表面や負極集電体表
面での水素ガスの発生反応を抑制する。
アルカリ電池において、電池内部における水素ガスの発
生を抑制する。 【構成】 電解液に一酸化鉛を亜鉛の重量に対して０．
０１〜０．１重量％添加して、亜鉛表面や負極集電体表
面での水素ガスの発生反応を抑制する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、負極活物質として無水
銀の亜鉛を用いる筒形アルカリ電池に関するものであ
る。
銀の亜鉛を用いる筒形アルカリ電池に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】筒形アルカリ電池では、負極活物質とし
て亜鉛が用いられ、従来は、この亜鉛の腐食による水素
ガスの発生を抑制するために、亜鉛粒子の表面を水銀で
アマルガム化（汞化）することが行われていた。そし
て、その水銀の使用量は、亜鉛に対する腐食抑制効果を
重視して、多い場合、アマルガム化率（汞化率）で１０
重量％近くにまで達していた（たとえば、「新しい電
池」、東京電機大学出版局発行、昭和５３年、第４２
頁）。
て亜鉛が用いられ、従来は、この亜鉛の腐食による水素
ガスの発生を抑制するために、亜鉛粒子の表面を水銀で
アマルガム化（汞化）することが行われていた。そし
て、その水銀の使用量は、亜鉛に対する腐食抑制効果を
重視して、多い場合、アマルガム化率（汞化率）で１０
重量％近くにまで達していた（たとえば、「新しい電
池」、東京電機大学出版局発行、昭和５３年、第４２
頁）。
【０００３】ところが、最近は水銀による環境汚染が問
題になり、水銀の使用量を減少させることが要求される
ようになってきた。
題になり、水銀の使用量を減少させることが要求される
ようになってきた。
【０００４】そのため、水銀に代えて、インジウム、
鉛、ガリウム、アルミニウム、ビスマスなどを亜鉛に添
加し、亜鉛と合金化させることによって亜鉛の腐食を抑
制することが検討され、現在では、アマルガム化率を
０．１０〜０．１５重量％程度にまで低減できるように
なってきた。
鉛、ガリウム、アルミニウム、ビスマスなどを亜鉛に添
加し、亜鉛と合金化させることによって亜鉛の腐食を抑
制することが検討され、現在では、アマルガム化率を
０．１０〜０．１５重量％程度にまで低減できるように
なってきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、無水銀
化していくためには、上記添加金属だけでは充分といえ
ず、無水銀化のための有効な手段となっておらず、亜鉛
からの水素ガスの発生を充分に抑制できてないのが現状
である。
化していくためには、上記添加金属だけでは充分といえ
ず、無水銀化のための有効な手段となっておらず、亜鉛
からの水素ガスの発生を充分に抑制できてないのが現状
である。
【０００６】また、無水銀の亜鉛を負極活物質として用
いる筒形アルカリ電池では、上記の亜鉛からの水素ガス
発生以外にも、従来はあまり問題になることがなかった
負極集電体と亜鉛との接触部から水素ガスが発生すると
いう新たな問題も生じる。
いる筒形アルカリ電池では、上記の亜鉛からの水素ガス
発生以外にも、従来はあまり問題になることがなかった
負極集電体と亜鉛との接触部から水素ガスが発生すると
いう新たな問題も生じる。
【０００７】これは、従来のように、亜鉛の腐食抑制の
ために水銀が使用されている場合には、負極集電体を負
極剤中に浸漬すると、負極集電体の表面は亜鉛でメッキ
されると共に水銀でアマルガム化されるので、負極集電
体と亜鉛との接触部からの水素ガスの発生がほとんど生
じなかったが、水銀を使用しない電池では、水銀による
アマルガム化がないため、負極集電体と亜鉛との間で局
部電池が形成され、その接触部から水素ガスが発生する
のである。
ために水銀が使用されている場合には、負極集電体を負
極剤中に浸漬すると、負極集電体の表面は亜鉛でメッキ
されると共に水銀でアマルガム化されるので、負極集電
体と亜鉛との接触部からの水素ガスの発生がほとんど生
じなかったが、水銀を使用しない電池では、水銀による
アマルガム化がないため、負極集電体と亜鉛との間で局
部電池が形成され、その接触部から水素ガスが発生する
のである。
【０００８】したがって、本発明は、無水銀の亜鉛を負
極活物質として用いる筒形アルカリ電池において生じる
問題点を解決し、電池内での水素ガスの発生を抑制する
ことを目的とする。
極活物質として用いる筒形アルカリ電池において生じる
問題点を解決し、電池内での水素ガスの発生を抑制する
ことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、電解液に一酸
化鉛（ＰｂＯ）を亜鉛の重量に対して０．０１〜０．１
重量％添加することによって、上記目的を達成したもの
である。
化鉛（ＰｂＯ）を亜鉛の重量に対して０．０１〜０．１
重量％添加することによって、上記目的を達成したもの
である。
【００１０】すなわち、電解液に一酸化鉛を上記の特定
濃度で添加すると、一酸化鉛が電解液中に溶解し、電解
液中にＰｂ2+イオンが存在するようになり、このＰｂ2+
がイオン交換反応により亜鉛表面や負極集電体表面に水
素過電圧の高い金属鉛として析出し、それらの表面での
水素ガスの発生反応が抑制され、水素ガスの発生量が少
なくなるものと考えられる。
濃度で添加すると、一酸化鉛が電解液中に溶解し、電解
液中にＰｂ2+イオンが存在するようになり、このＰｂ2+
がイオン交換反応により亜鉛表面や負極集電体表面に水
素過電圧の高い金属鉛として析出し、それらの表面での
水素ガスの発生反応が抑制され、水素ガスの発生量が少
なくなるものと考えられる。
【００１１】本発明において、電解液への一酸化鉛の添
加量は亜鉛の重量に対して０．０１〜０．１重量％にす
るが、これは次の理由によるものである。
加量は亜鉛の重量に対して０．０１〜０．１重量％にす
るが、これは次の理由によるものである。
【００１２】一酸化鉛の添加量が亜鉛の重量に対して
０．０１重量％より少ない場合は水素ガスの発生抑制効
果が充分でなく、また一酸化鉛の添加量が亜鉛の重量に
対して０．１重量％より多くなっても再び水素ガスの発
生量が多くなる。また、公害上の観点からも多量の鉛が
存在するようになるのは好ましくない。
０．０１重量％より少ない場合は水素ガスの発生抑制効
果が充分でなく、また一酸化鉛の添加量が亜鉛の重量に
対して０．１重量％より多くなっても再び水素ガスの発
生量が多くなる。また、公害上の観点からも多量の鉛が
存在するようになるのは好ましくない。
【００１３】電解液への一酸化鉛の添加は、既に調製済
みの電解液に一酸化鉛を添加してもよいし、また電解液
の調製時に一酸化鉛を添加して、一酸化鉛が添加された
状態での電解液として調製してもよい。
みの電解液に一酸化鉛を添加してもよいし、また電解液
の調製時に一酸化鉛を添加して、一酸化鉛が添加された
状態での電解液として調製してもよい。
【００１４】本発明においては、上記のように電解液に
一酸化鉛を特定の濃度になるように添加することに特徴
があるが、それ以外は通常の構成を採用することができ
る。
一酸化鉛を特定の濃度になるように添加することに特徴
があるが、それ以外は通常の構成を採用することができ
る。
【００１５】たとえば、負極活物質としての亜鉛には、
亜鉛そのものはもとより、亜鉛にインジウム、鉛、ガリ
ウム、アルミニウム、ビスマスなどを添加したものも用
いることができるし、正極活物質としては、たとえば二
酸化マンガンなどを用いることができる。また、電解液
としては、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水
溶液などのアルカリ水溶液を用いることができるし、電
解液中に酸化亜鉛などを添加しておくこともできる。
亜鉛そのものはもとより、亜鉛にインジウム、鉛、ガリ
ウム、アルミニウム、ビスマスなどを添加したものも用
いることができるし、正極活物質としては、たとえば二
酸化マンガンなどを用いることができる。また、電解液
としては、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水
溶液などのアルカリ水溶液を用いることができるし、電
解液中に酸化亜鉛などを添加しておくこともできる。
【００１６】
【実施例】つぎに、実施例をあげて本発明をより具体的
に説明する。
に説明する。
【００１７】実施例１ 酸化亜鉛を飽和させた３５重量％水酸化カリウム水溶液
からなる電解液に一酸化鉛を亜鉛の重量に対して０．０
１重量％添加した。
からなる電解液に一酸化鉛を亜鉛の重量に対して０．０
１重量％添加した。
【００１８】この一酸化鉛が添加された電解液３８重量
部に対して、亜鉛粉末６０重量部とポリアクリル酸ソー
ダ２重量部とを乾式混合したものを加え、攪拌し、ゲル
化させてペースト状の負極剤を調製した。
部に対して、亜鉛粉末６０重量部とポリアクリル酸ソー
ダ２重量部とを乾式混合したものを加え、攪拌し、ゲル
化させてペースト状の負極剤を調製した。
【００１９】この負極剤を用い、図１に示す構造の単３
形アルカリ電池を作製した。上記の電池において、負極
剤の調製にあたって使用した亜鉛粉末はビスマス、イン
ジウムおよび鉛を添加した粒度３５〜２００メッシュの
無水銀亜鉛粉末である。
形アルカリ電池を作製した。上記の電池において、負極
剤の調製にあたって使用した亜鉛粉末はビスマス、イン
ジウムおよび鉛を添加した粒度３５〜２００メッシュの
無水銀亜鉛粉末である。
【００２０】図１に示す電池について説明すると、図
中、１は正極合剤であり、この正極合剤１は二酸化マン
ガンを正極活物質とし、これに導電助剤としてのりん状
黒鉛とバインダーとしてのポリアクリル酸ソーダを加え
て混合した合剤をリング状に成形して、端子付きの正極
缶２内に挿入したものである。
中、１は正極合剤であり、この正極合剤１は二酸化マン
ガンを正極活物質とし、これに導電助剤としてのりん状
黒鉛とバインダーとしてのポリアクリル酸ソーダを加え
て混合した合剤をリング状に成形して、端子付きの正極
缶２内に挿入したものである。
【００２１】３はセパレータであり、４は上記の負極剤
である。５は真鍮製の負極集電体で、６は封口体、７は
金属ワッシャ、８は樹脂ワッシャ、９は絶縁キャップ、
１０は負極端子板、１１は樹脂外装体である。
である。５は真鍮製の負極集電体で、６は封口体、７は
金属ワッシャ、８は樹脂ワッシャ、９は絶縁キャップ、
１０は負極端子板、１１は樹脂外装体である。
【００２２】そして、この電池における亜鉛の充填量は
３．５ｇであり、電解液量は２ｍｌである。
３．５ｇであり、電解液量は２ｍｌである。
【００２３】実施例２ 一酸化鉛を亜鉛の重量に対して０．０４重量％になるよ
うに電解液に添加したほかは、実施例１と同様にして図
１に示す構造の単３形アルカリ電池を作製した。
うに電解液に添加したほかは、実施例１と同様にして図
１に示す構造の単３形アルカリ電池を作製した。
【００２４】実施例３ 一酸化鉛を亜鉛の重量に対して０．１０重量％になるよ
うに電解液に添加したほかは、実施例１と同様にして図
１に示す構造の単３形アルカリ電池を作製した。
うに電解液に添加したほかは、実施例１と同様にして図
１に示す構造の単３形アルカリ電池を作製した。
【００２５】比較例１ 一酸化鉛を電解液に添加しなかったほかは、実施例１と
同様にして図１に示す構造の単３形アルカリ電池を作製
した。
同様にして図１に示す構造の単３形アルカリ電池を作製
した。
【００２６】比較例２ 一酸化鉛を亜鉛の重量に対して０．００１重量％になる
ように電解液に添加したほかは、実施例１と同様にして
図１に示す構造の単３形アルカリ電池を作製した。
ように電解液に添加したほかは、実施例１と同様にして
図１に示す構造の単３形アルカリ電池を作製した。
【００２７】比較例３ 一酸化鉛を亜鉛の重量に対して０．５重量％になるよう
に電解液に添加したほかは、実施例１と同様にして図１
に示す構造の単３形アルカリ電池を作製した。
に電解液に添加したほかは、実施例１と同様にして図１
に示す構造の単３形アルカリ電池を作製した。
【００２８】比較例４ 一酸化鉛を亜鉛の重量に対して１．０重量％になるよう
に電解液に添加したほかは、実施例１と同様にして図１
に示す構造の単３形アルカリ電池を作製した。
に電解液に添加したほかは、実施例１と同様にして図１
に示す構造の単３形アルカリ電池を作製した。
【００２９】上記実施例１〜３および比較例１〜４の電
池を４５℃で所定時間保存して、電池内部で発生したガ
ス量を測定した。
池を４５℃で所定時間保存して、電池内部で発生したガ
ス量を測定した。
【００３０】ガス量の測定は、電池にガス抜き用の穴を
あけ、その電池全体を流動パラフィン中につけて、発生
ガスを捕集することによって行った。その結果を表１に
示す。なお、表１中の一酸化鉛の添加量は亜鉛の重量に
対する重量％である。
あけ、その電池全体を流動パラフィン中につけて、発生
ガスを捕集することによって行った。その結果を表１に
示す。なお、表１中の一酸化鉛の添加量は亜鉛の重量に
対する重量％である。
【００３１】
【表１】
【００３２】表１に示すように、実施例１〜３の電池
は、４５℃で１０日間保存後、４５℃で２０日間保存後
とも、一酸化鉛を添加していない比較例１の電池に比べ
て、ガス発生量が少なく、比較例１の電池の約１／２ま
たはそれ以下であった。
は、４５℃で１０日間保存後、４５℃で２０日間保存後
とも、一酸化鉛を添加していない比較例１の電池に比べ
て、ガス発生量が少なく、比較例１の電池の約１／２ま
たはそれ以下であった。
【００３３】そして、一酸化鉛を０．００１重量％添加
した比較例２の電池では、ガス発生の抑制効果が認めら
れるものの、充分ではなく、また、一酸化鉛を０．５０
重量％添加した比較例３の電池や一酸化鉛を１．０重量
％添加した比較例４の電池は、再びガス発生量が増加し
た。
した比較例２の電池では、ガス発生の抑制効果が認めら
れるものの、充分ではなく、また、一酸化鉛を０．５０
重量％添加した比較例３の電池や一酸化鉛を１．０重量
％添加した比較例４の電池は、再びガス発生量が増加し
た。
【００３４】つぎに、実施例１〜３および比較例１の電
池を２０℃、負荷１０Ωで連続放電させ、放電持続時間
を測定した。その結果を表２に示す。
池を２０℃、負荷１０Ωで連続放電させ、放電持続時間
を測定した。その結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】
【００３６】表２に示すように、実施例１〜３の電池
は、一酸化鉛を添加していない比較例１の電池と同等の
放電持続時間を有していて、一酸化鉛を添加したことに
よる大幅な放電特性の低下は認められなかった。
は、一酸化鉛を添加していない比較例１の電池と同等の
放電持続時間を有していて、一酸化鉛を添加したことに
よる大幅な放電特性の低下は認められなかった。
【００３７】実施例では、一酸化鉛の添加による効果を
正確に把握するために、電解液中に他の腐食抑制剤を添
加しなかったが、実用化にあたっては、他の腐食抑制剤
を添加してもよいし、また、負極集電体の表面を亜鉛、
スズ、鉛、鉛−スズ合金（半田）などでメッキしてもよ
い。
正確に把握するために、電解液中に他の腐食抑制剤を添
加しなかったが、実用化にあたっては、他の腐食抑制剤
を添加してもよいし、また、負極集電体の表面を亜鉛、
スズ、鉛、鉛−スズ合金（半田）などでメッキしてもよ
い。
【００３８】また、本発明では、一酸化鉛を添加した
が、電解液中での鉛イオン濃度が同じになるようにすれ
ば、他の鉛酸化物を添加しても同様の効果が得られるも
のと期待される。さらに、鉛以外にも、スズなどの水素
過電圧の高い金属の酸化物を用いてもよいと考えられ
る。
が、電解液中での鉛イオン濃度が同じになるようにすれ
ば、他の鉛酸化物を添加しても同様の効果が得られるも
のと期待される。さらに、鉛以外にも、スズなどの水素
過電圧の高い金属の酸化物を用いてもよいと考えられ
る。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、電解
液に一酸化鉛を特定の濃度で添加することによって、電
池内部における水素ガスの発生を抑制することができ
た。
液に一酸化鉛を特定の濃度で添加することによって、電
池内部における水素ガスの発生を抑制することができ
た。
【図１】本発明に係る筒形アルカリ電池の一例を示す部
分断面図である。
分断面図である。
１ 正極合剤 ３ セパレータ ４ 負極剤
フロントページの続き (72)発明者 石内 博 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 無水銀の亜鉛を負極活物質として用いる
筒形アルカリ電池において、電解液に一酸化鉛を亜鉛の
重量に対して０．０１〜０．１重量％添加したことを特
徴とする筒形アルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31380991A JPH05121079A (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 筒形アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31380991A JPH05121079A (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 筒形アルカリ電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121079A true JPH05121079A (ja) | 1993-05-18 |
Family
ID=18045777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31380991A Pending JPH05121079A (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 筒形アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05121079A (ja) |
-
1991
- 1991-10-30 JP JP31380991A patent/JPH05121079A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010308 |