JPH0513073A - アルカリ電池 - Google Patents

アルカリ電池

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Publication number
JPH0513073A
JPH0513073A JP18923291A JP18923291A JPH0513073A JP H0513073 A JPH0513073 A JP H0513073A JP 18923291 A JP18923291 A JP 18923291A JP 18923291 A JP18923291 A JP 18923291A JP H0513073 A JPH0513073 A JP H0513073A
Authority
JP
Japan
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zinc
lithium
negative electrode
added
corrosion
Prior art date
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Pending
Application number
JP18923291A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsutoshi Watanabe
光俊 渡辺
Hiroshi Ishiuchi
博 石内
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.)
Maxell Holdings Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
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Filing date
Publication date
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    • Y02E60/12

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  • Primary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負極活物質として亜鉛を用いるアルカリ電池
において、亜鉛の腐食を抑制し、亜鉛からの水素ガスの
発生を抑制する。 【構成】 亜鉛の腐食抑制剤として、水酸化リチウムな
どのリチウム塩を電解液に添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は負極活物質として亜鉛を
用いるアルカリ電池に関する。
【0002】
【従来の技術】負極活物質として亜鉛を用いるアルカリ
電池では、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すること
が行われていた。そして、その水銀量は、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5
3年、第42頁)。
【0003】しかしながら、最近は水銀による環境汚染
が問題になり、アマルガム化率を減少させることが要求
されている。
【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
加して、亜鉛と合金化す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、今後、
無水銀化していくためには、これまで提案されてきた添
加金属だけでは充分といえず、また、従来から腐食抑制
剤として提案されているラクトニトリルやカルバゾール
などの有機系インヒビターも、充分な効果を持つものが
なく、無水銀化のための有効な手段となっていないのが
現状である。
【0006】したがって、本発明は、負極活物質として
亜鉛を用いるアルカリ電池を無水銀化していくにあたっ
て生じる問題点を解決し、環境汚染を引き起こすことな
く、亜鉛の腐食を抑制して、亜鉛からの水素ガスの発生
を抑制することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、亜鉛の腐食抑
制剤としてリチウム塩を電解液に添加することによっ
て、上記目的を達成したものである。
【0008】リチウム塩としては、たとえば、水酸化リ
チウム、炭酸リチウム、リン酸リチウム、ケイ酸リチウ
ムなどが用いられる。特に水酸化リチウムは、OH-
電池に悪影響を及ぼさないので、本発明におけるリチウ
ム塩として好適に用いられる。
【0009】上記のリチウム塩は、電解液に添加する
と、電解液中に溶解してリチウムイオンとして存在する
ようになる。
【0010】電解液中のリチウムイオンが亜鉛の腐食を
抑制し、亜鉛からの水素ガスの発生を抑制する理由は、
現在のところ必ずしも明確ではないが、リチウムイオン
が亜鉛イオンの溶出を抑制し、それによって亜鉛からの
水素ガスの発生を抑制するものと考えられる。
【0011】リチウム塩の電解液への添加量としては、
亜鉛に対して0.05〜10重量%、特に0.1〜5重
量%が好ましい。
【0012】リチウム塩の電解液への添加量が亜鉛に対
して0.05重量%より少ない場合は、亜鉛の腐食を抑
制して亜鉛からの水素ガスの発生を抑制する効果が充分
に発揮されず、またリチウム塩の電解液への添加量が亜
鉛に対して10重量%より多くなると、リチウムイオン
が二酸化マンガンなどの正極活物質の表面に吸着して、
放電特性を低下させるおそれがある。
【0013】本発明においては、上記のようにリチウム
塩を電解液に添加して亜鉛の腐食抑制剤として用いるこ
とに特徴があるが、それ以外は従来と同様の構成を採用
することができる。
【0014】たとえば、負極活物質としての亜鉛には、
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を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を添加し
ておくこともできる。
【0015】
【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。なお、実施例に先立ち、実用電池にするこ
となく、水酸化リチウムを各種添加量で添加した電解液
に亜鉛を浸漬して、水酸化リチウムの添加による亜鉛の
腐食抑制効果を調べた結果を実験例1として示す。この
ような実験例1は、実用電池にした場合の他の構成要件
による影響を避け、水酸化リチウムの添加による亜鉛の
腐食抑制効果を正確に把握するためのものである。
【0016】実験例1 電解液として使用する酸化亜鉛を飽和させた35重量%
水酸化カリウム水溶液に水酸化リチウムを各種の添加量
で添加し、その中に亜鉛粉末(鉛500ppm含有)を
45℃で30日間浸漬し、その間に発生した水素ガス量
を測定した。その結果を表1に示す。
【0017】上記における亜鉛量は3.5gで、上記水
酸化カリウム水溶液量は2mlであり、これらは単3形
電池に充填する亜鉛量および注入する電解液量と同量で
ある。
【0018】また、表1には、水銀を含まない亜鉛(た
だし、鉛500ppm含有)を用い、リチウム塩やその
他の腐食抑制剤をまったく添加していない場合(無添
加)および亜鉛としてアマルガム化率0.15重量%の
アマルガム化亜鉛を用い、腐食抑制剤を添加しなかった
場合(従来亜鉛)について、同様に水素ガスの発生量を
調べた結果を併せて示す。
【0019】
【表1】
【0020】表1に示すように、水酸化リチウムの添加
によって水素ガスの発生量が減少し、水酸化リチウムの
添加量が0.05〜10重量%の場合に好ましい結果が
得られる。特に水酸化リチウムの添加量が0.1重量%
以上で好ましい結果が得られる。
【0021】実施例1〜6 水酸化リチウムを電解液に添加し、図1に示す構造の単
3形アルカリ電池を作製して、その10Ω放電(終止電
圧0.9V)での放電持続時間を調べた。その結果を表
2に示す。
【0022】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。
【0023】3はセパレータであり、4はペースト状亜
鉛からなる負極剤である。この負極剤4は、鉛を500
ppm含有した粒度35〜200メッシュの亜鉛粉末6
0重量部とポリアクリル酸ソーダ2重量部を乾式混合し
た後、腐食抑制剤として水酸化リチウムを添加した電解
液(酸化亜鉛を飽和させた35重量%水酸化カリウム水
溶液)38重量部を加えて攪拌し、ゲル化させてペース
ト状に調製したものである。
【0024】5は負極集電体、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。
【0025】この電池における亜鉛の充填量は3.5g
で、電解液量は2mlであり、水酸化リチウムの添加量
は、亜鉛に対して実施例1では0.05重量%、実施例
2では0.1重量%、実施例3では0.2重量%、実施
例4では1重量%、実施例5では5重量%、実施例6で
は10重量%である。
【0026】比較例1 水酸化リチウムを添加しなかったほかは、実施例1と同
様にして単3形アルカリ電池を作製した。つまり、この
比較例1の電池の亜鉛は実施例1の場合と同様に水銀を
含んでいない。
【0027】この比較例1の電池について実施例1〜6
と同様に放電持続時間を調べた結果を表2に示す。
【0028】
【表2】
【0029】表2に示すように、水酸化リチウムの添加
量の増加に伴って放電持続時間が減少したが、10重量
%程度でも実用可能であった。
【0030】この表2に示す放電特性と表1に示す水素
ガスの発生抑制効果を考え併せると、水酸化リチウムの
電解液への添加量は亜鉛に対して0.1〜5重量%の範
囲が特に好ましいと考えられる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、亜鉛
の腐食抑制剤としてリチウム塩を電解液に添加すること
によって、亜鉛の腐食を抑制し、水素ガスの発生を抑制
することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るアルカリ電池の一例を示す部分断
面図である。
【符号の説明】
1 正極合剤 3 セパレータ 4 負極剤

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負極活物質として亜鉛を用いるアルカリ
    電池において、亜鉛の腐食抑制剤としてリチウム塩を電
    解液を添加したことを特徴とするアルカリ電池。
  2. 【請求項2】 リチウム塩が水酸化リチウムで、その添
    加量が亜鉛に対して0.05〜10重量%である請求項
    1記載のアルカリ電池。
JP18923291A 1991-07-02 1991-07-02 アルカリ電池 Pending JPH0513073A (ja)

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JP18923291A JPH0513073A (ja) 1991-07-02 1991-07-02 アルカリ電池

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JP18923291A Pending JPH0513073A (ja) 1991-07-02 1991-07-02 アルカリ電池

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004139909A (ja) * 2002-10-18 2004-05-13 Toshiba Battery Co Ltd 密閉型ニッケル亜鉛一次電池
US7553586B2 (en) * 2004-04-23 2009-06-30 Panasonic Corporation Alkaline battery

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JP2004139909A (ja) * 2002-10-18 2004-05-13 Toshiba Battery Co Ltd 密閉型ニッケル亜鉛一次電池
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Effective date: 20001107