JPH05166508A - 亜鉛アルカリ電池 - Google Patents
亜鉛アルカリ電池Info
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- JPH05166508A JPH05166508A JP3331981A JP33198191A JPH05166508A JP H05166508 A JPH05166508 A JP H05166508A JP 3331981 A JP3331981 A JP 3331981A JP 33198191 A JP33198191 A JP 33198191A JP H05166508 A JPH05166508 A JP H05166508A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zinc
- negative electrode
- battery
- alkaline battery
- mercury
- Prior art date
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- Pending
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-
- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 公害物である水銀を使用しないで、耐腐食性
の負極亜鉛電極を実現し、環境汚染をしない亜鉛アルカ
リ電池を提供することを目的とする。 【構成】 Ｃｓ，Ｈｆ，Ｔｃ，Ｒｅ，Ｇｅ，Ｐｏからな
る群のうちから選ばれた一種または二種以上の金属を合
計で０．００５〜０．１重量％含有する亜鉛合金を負極
活物質とした亜鉛アルカリ電池。 【効果】 水銀の代りに使用し得る金属を６種類も多く
使用することができる条件を実現し、亜鉛アルカリ電池
を無公害で実現できるようにした。
の負極亜鉛電極を実現し、環境汚染をしない亜鉛アルカ
リ電池を提供することを目的とする。 【構成】 Ｃｓ，Ｈｆ，Ｔｃ，Ｒｅ，Ｇｅ，Ｐｏからな
る群のうちから選ばれた一種または二種以上の金属を合
計で０．００５〜０．１重量％含有する亜鉛合金を負極
活物質とした亜鉛アルカリ電池。 【効果】 水銀の代りに使用し得る金属を６種類も多く
使用することができる条件を実現し、亜鉛アルカリ電池
を無公害で実現できるようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、無水銀の亜鉛アルカリ
電池に関する。
電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】約十年前から廃電池の水銀による環境汚
染が強く懸念され、アルカリ乾電池中の水銀量の低減の
研究がなされた。その結果、耐食性亜鉛合金などの開発
により、現状ではアルカリ乾電池中に含まれる水銀量は
電池重量に対し２５０ｐｐｍにまで低減した。ところ
が、フロンによるオゾン層破壊の問題に代表されるよう
に、世界的な工業製品による環境破壊問題が懸念される
にいたりアルカリ乾電池中の水銀を完全になくす要望が
高まっている。
染が強く懸念され、アルカリ乾電池中の水銀量の低減の
研究がなされた。その結果、耐食性亜鉛合金などの開発
により、現状ではアルカリ乾電池中に含まれる水銀量は
電池重量に対し２５０ｐｐｍにまで低減した。ところ
が、フロンによるオゾン層破壊の問題に代表されるよう
に、世界的な工業製品による環境破壊問題が懸念される
にいたりアルカリ乾電池中の水銀を完全になくす要望が
高まっている。
【０００３】アルカリ乾電池の無水銀化技術に関するア
プローチは、水銀を添加したアルカリ乾電池が開発され
ていた当時からなされ、特許公報や文献により亜鉛合
金、無機系インヒビターおよび有機系インヒビターに関
する情報が知られている。
プローチは、水銀を添加したアルカリ乾電池が開発され
ていた当時からなされ、特許公報や文献により亜鉛合
金、無機系インヒビターおよび有機系インヒビターに関
する情報が知られている。
【０００４】そしてインジウム、鉛、カドミウムなどは
水素過電圧の高い材料として、合金添加元素として用い
る方法や、それらの化合物を無機系インヒビターとして
用いる方法が公表されている。
水素過電圧の高い材料として、合金添加元素として用い
る方法や、それらの化合物を無機系インヒビターとして
用いる方法が公表されている。
【０００５】たとえば、前記水素過電圧の高い金属を合
金添加元素として用いる方法（特公平１−４２５７６号
公報）、無機系インヒビターとして酸化インジウムおよ
び水酸化インジウムを用いる方法（特公昭５１−３６４
５０号公報、特開昭４９−９３８３１号公報、特開昭４
９−１１２１２５号公報、第５６回電化大会講演要旨
集：発表番号３Ｇ０５：２０５ページ）、酸化インジウ
ムと酸化カドミウムとを複合添加する方法（特開平１−
１０５４６６号公報）などがある。また、二次電池の負
極に種々の金属を添加剤として添加する例（特開昭６１
−９６６６６号公報、特開昭６１−１０１９５５号公
報）もある。
金添加元素として用いる方法（特公平１−４２５７６号
公報）、無機系インヒビターとして酸化インジウムおよ
び水酸化インジウムを用いる方法（特公昭５１−３６４
５０号公報、特開昭４９−９３８３１号公報、特開昭４
９−１１２１２５号公報、第５６回電化大会講演要旨
集：発表番号３Ｇ０５：２０５ページ）、酸化インジウ
ムと酸化カドミウムとを複合添加する方法（特開平１−
１０５４６６号公報）などがある。また、二次電池の負
極に種々の金属を添加剤として添加する例（特開昭６１
−９６６６６号公報、特開昭６１−１０１９５５号公
報）もある。
【０００６】そもそも純度の高い亜鉛を無水銀のまま負
極の活物質に用いると、亜鉛の水素発生を伴った腐食反
応が激しく起こり、電池内圧が増加して電解液を外部へ
押し出し、耐漏液性が低下するから、前記のように水銀
以外の金属または金属化合物を亜鉛に加えて純亜鉛をそ
のまま負極活物質に用いる欠点を解決していたものであ
る。
極の活物質に用いると、亜鉛の水素発生を伴った腐食反
応が激しく起こり、電池内圧が増加して電解液を外部へ
押し出し、耐漏液性が低下するから、前記のように水銀
以外の金属または金属化合物を亜鉛に加えて純亜鉛をそ
のまま負極活物質に用いる欠点を解決していたものであ
る。
【０００７】また部分的に放電した電池では亜鉛負極の
水素発生速度が加速され、耐漏液性はさらに低下する。
これらは亜鉛表面の水素過電圧を高めることで、腐食反
応を抑制していた水銀がなくなったことに起因するもの
であって、環境汚染の見地から水銀にかわって添加する
ことができる無公害の物質をより一層多く開発されるこ
とが求められていた。
水素発生速度が加速され、耐漏液性はさらに低下する。
これらは亜鉛表面の水素過電圧を高めることで、腐食反
応を抑制していた水銀がなくなったことに起因するもの
であって、環境汚染の見地から水銀にかわって添加する
ことができる無公害の物質をより一層多く開発されるこ
とが求められていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の問題点は、環境
汚染の見地から、水銀にかわって亜鉛に添加されて亜鉛
アルカリ電池の腐食反応を抑え耐漏液性電池を提供する
ことができる無公害の添加金属が少いと云うことであっ
た。本発明はこの従来の問題点を解決し、亜鉛に添加さ
れて腐食反応が抑制されて耐漏液性の亜鉛アルカリ電池
を実現する無公害添加金属を含有する多くの種類の負極
活物質を備えた亜鉛アルカリ電池を提供しようとするも
のである。
汚染の見地から、水銀にかわって亜鉛に添加されて亜鉛
アルカリ電池の腐食反応を抑え耐漏液性電池を提供する
ことができる無公害の添加金属が少いと云うことであっ
た。本発明はこの従来の問題点を解決し、亜鉛に添加さ
れて腐食反応が抑制されて耐漏液性の亜鉛アルカリ電池
を実現する無公害添加金属を含有する多くの種類の負極
活物質を備えた亜鉛アルカリ電池を提供しようとするも
のである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】アルカリ乾電池の無水銀
化を実現するため、合金成分として今まで注目されてい
なかったＣｓ，Ｈｆ，Ｔｃ，Ｒｅ，Ｇｅ，Ｐｏからなる
群のうちから選ばれた一種または二種以上の金属を合計
で０．００５〜０．１重量％含有させた耐食性亜鉛合金
を負極活物質の主体として用いたものである。
化を実現するため、合金成分として今まで注目されてい
なかったＣｓ，Ｈｆ，Ｔｃ，Ｒｅ，Ｇｅ，Ｐｏからなる
群のうちから選ばれた一種または二種以上の金属を合計
で０．００５〜０．１重量％含有させた耐食性亜鉛合金
を負極活物質の主体として用いたものである。
【００１０】
【作用】本発明の耐食性亜鉛合金の添加元素、およびそ
れらの複合における組合せや組成については、水素過電
圧の高い材料から、鋭意研究した結果、提供したもので
ある。その作用機構は、還元性があり、亜鉛中に添加す
ることで腐食に悪影響のある不純物を酸化し、亜鉛の純
度を実質的にあげる効果があることが一因である。
れらの複合における組合せや組成については、水素過電
圧の高い材料から、鋭意研究した結果、提供したもので
ある。その作用機構は、還元性があり、亜鉛中に添加す
ることで腐食に悪影響のある不純物を酸化し、亜鉛の純
度を実質的にあげる効果があることが一因である。
【００１１】
【実施例】以下、１実施例によって、本発明を説明す
る。
る。
【００１２】まず、亜鉛合金の作成方法、ついで実施例
に用いたＬＲ６型アルカリマンガン電池の構造、および
耐漏液性の比較評価について説明する。
に用いたＬＲ６型アルカリマンガン電池の構造、および
耐漏液性の比較評価について説明する。
【００１３】耐食性亜鉛合金粉末は、純度９９．９７％
（ただし、鉄分含有量は１ｐｐｍ以下）の亜鉛を融解
し、所定の添加元素を所定量加え、均一に溶解させた
後、圧縮空気で噴霧して粉末化する、いわゆるアトマイ
ズ法で作成し、これをふるいで分級して粒度範囲４５〜
１５０メッシュに調整した。
（ただし、鉄分含有量は１ｐｐｍ以下）の亜鉛を融解
し、所定の添加元素を所定量加え、均一に溶解させた
後、圧縮空気で噴霧して粉末化する、いわゆるアトマイ
ズ法で作成し、これをふるいで分級して粒度範囲４５〜
１５０メッシュに調整した。
【００１４】亜鉛負極は以下のようにして調整した。ま
ず、４０重量％の水銀化カリウム溶液（ＺｎＯを３重量
％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ースを加えてゲル化する。つ
いで、このゲル状電解液を攪拌しながら界面活性剤（こ
れは防食剤として投入するもので、親水部にエチレンオ
キサイド鎖を、親油部にフッ化炭素鎖を有するものであ
る。添加量は電解液に対し２０〜２０００ｐｐｍが適当
である。）を所定量投入、攪拌し、２〜３時間熟成す
る。つぎにゲル状電解液に対して重量比で２倍の亜鉛合
金粉末を加えて混合した。
ず、４０重量％の水銀化カリウム溶液（ＺｎＯを３重量
％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ースを加えてゲル化する。つ
いで、このゲル状電解液を攪拌しながら界面活性剤（こ
れは防食剤として投入するもので、親水部にエチレンオ
キサイド鎖を、親油部にフッ化炭素鎖を有するものであ
る。添加量は電解液に対し２０〜２０００ｐｐｍが適当
である。）を所定量投入、攪拌し、２〜３時間熟成す
る。つぎにゲル状電解液に対して重量比で２倍の亜鉛合
金粉末を加えて混合した。
【００１５】図１は本実施例で用いたアルカリマンガン
電池ＬＲ６の側断面図である。図１において１は正極合
剤、２はＣｓを重量で０．５％添加した亜鉛からなるゲ
ル状負極でセパレータ３を介して正極合剤１に相対する
ものである、４はゲル負極の集電子、５は正極端子キャ
ップで金属ケース６の上部に装着したものである。７は
電池の外装缶、８はケース６の開口部を閉塞するポリエ
チレン製樹脂封口体、９は負極端子をなす底板である。
電池ＬＲ６の側断面図である。図１において１は正極合
剤、２はＣｓを重量で０．５％添加した亜鉛からなるゲ
ル状負極でセパレータ３を介して正極合剤１に相対する
ものである、４はゲル負極の集電子、５は正極端子キャ
ップで金属ケース６の上部に装着したものである。７は
電池の外装缶、８はケース６の開口部を閉塞するポリエ
チレン製樹脂封口体、９は負極端子をなす底板である。
【００１６】耐漏液性の比較評価の方法は、図１で示し
たアルカリマンガン電池を２０個ずつ試作し、ＬＲ６で
最も苛酷な条件である０．５Ａの定電流で理論容量の深
度２０％まで部分放電を行い、６０℃で保存後に漏液し
た電池数を漏液指数が（％）として評価した。この苛酷
な条件下において６０℃保存３０日で漏液指数が０％で
あれば実用可能であるが、耐漏液性などの信頼性に関す
る性能はできるだけ長期に性能を維持できることが望ま
しい。
たアルカリマンガン電池を２０個ずつ試作し、ＬＲ６で
最も苛酷な条件である０．５Ａの定電流で理論容量の深
度２０％まで部分放電を行い、６０℃で保存後に漏液し
た電池数を漏液指数が（％）として評価した。この苛酷
な条件下において６０℃保存３０日で漏液指数が０％で
あれば実用可能であるが、耐漏液性などの信頼性に関す
る性能はできるだけ長期に性能を維持できることが望ま
しい。
【００１７】そして表１，表２に各種合金亜鉛粉末を用
いたＬＲ６の６０℃保存３０日後の漏液指数を合金組成
毎に示す。
いたＬＲ６の６０℃保存３０日後の漏液指数を合金組成
毎に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】表１，表２において、本発明の比較例とし
てあげた電池Ｎｏ．１に比べ、Ｃｓ，Ｈｆ，Ｔｃ，Ｒ
ｅ，Ｇｅ，Ｐｏを適正な組合せで適正量を添加した合金
を使用した電池である。Ｎｏ．３、４、７、８、１０、
１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１９、２
０、２３、２４、２６、２７、２８、２９、３０、３
１、３２、３３、３４、３５は全て６０℃保存３０日後
でも漏液指数は０％で耐食性が優れていることがわか
る。一方、亜鉛合金でも添加量に過不足がある場合すな
わち電池Ｎｏ．１、２、５、６、９、１８、２１、２
２、２５では夫々漏液指数は高く、実用性が低いことも
わかる。
てあげた電池Ｎｏ．１に比べ、Ｃｓ，Ｈｆ，Ｔｃ，Ｒ
ｅ，Ｇｅ，Ｐｏを適正な組合せで適正量を添加した合金
を使用した電池である。Ｎｏ．３、４、７、８、１０、
１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１９、２
０、２３、２４、２６、２７、２８、２９、３０、３
１、３２、３３、３４、３５は全て６０℃保存３０日後
でも漏液指数は０％で耐食性が優れていることがわか
る。一方、亜鉛合金でも添加量に過不足がある場合すな
わち電池Ｎｏ．１、２、５、６、９、１８、２１、２
２、２５では夫々漏液指数は高く、実用性が低いことも
わかる。
【００２１】上述の通り、本発明はＣｓ，Ｈｆ，Ｔｃ，
Ｒｅ，ＧｅおよびＰｏを単独、あるいは複合させ、実施
例に示したような適正な添加量の亜鉛合金を負極として
用いることにより、無水銀の亜鉛アルカリ電池を提供し
たものである。そしてその添加量は単独添加、複合添加
ともに、全体で０．００５〜０．１重量％が適当であ
る。
Ｒｅ，ＧｅおよびＰｏを単独、あるいは複合させ、実施
例に示したような適正な添加量の亜鉛合金を負極として
用いることにより、無水銀の亜鉛アルカリ電池を提供し
たものである。そしてその添加量は単独添加、複合添加
ともに、全体で０．００５〜０．１重量％が適当であ
る。
【００２２】
【発明の効果】以上の１実施例で説明したように、本発
明によれば、亜鉛アルカリ電池において、適正な組成を
有する亜鉛合金を負極活物質として用いることにより、
漏液の少い貯蔵性の良好な、無公害の亜鉛アルカリ電池
を提供することができる。
明によれば、亜鉛アルカリ電池において、適正な組成を
有する亜鉛合金を負極活物質として用いることにより、
漏液の少い貯蔵性の良好な、無公害の亜鉛アルカリ電池
を提供することができる。
【図１】本発明の１実施例におけるアルカリマンガン電
池の側断面図
池の側断面図
１ 正極合剤 ２ ゲル状負極 ３ セパレータ ４ 負極の集電子
Claims (1)
- 【請求項１】Ｃｓ，Ｈｆ，Ｔｃ，Ｒｅ，Ｇｅ，Ｐｏから
なる群のうちから選ばれた一種または二種以上の金属を
合計で０．００５〜０．１重量％含有させた亜鉛合金を
負極活物質の主体とした亜鉛アルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3331981A JPH05166508A (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 亜鉛アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3331981A JPH05166508A (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 亜鉛アルカリ電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05166508A true JPH05166508A (ja) | 1993-07-02 |
Family
ID=18249810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3331981A Pending JPH05166508A (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 亜鉛アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05166508A (ja) |
-
1991
- 1991-12-16 JP JP3331981A patent/JPH05166508A/ja active Pending
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