JPH0622123B2 - 亜鉛アルカリ電池 - Google Patents
亜鉛アルカリ電池Info
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- JPH0622123B2 JPH0622123B2 JP61015766A JP1576686A JPH0622123B2 JP H0622123 B2 JPH0622123 B2 JP H0622123B2 JP 61015766 A JP61015766 A JP 61015766A JP 1576686 A JP1576686 A JP 1576686A JP H0622123 B2 JPH0622123 B2 JP H0622123B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zinc
- negative electrode
- battery
- electrode active
- active material
- Prior art date
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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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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、亜鉛アルカリ電池に関し、詳しくはコバルト
とガリウムと、更にインジウム、鉛、カドミウムより選
ばれる 1種以上を特定範囲で含有した亜鉛合金をそのま
ま、もしくは汞化して負極活物質として用いた亜鉛アル
カリ電池に関する。
とガリウムと、更にインジウム、鉛、カドミウムより選
ばれる 1種以上を特定範囲で含有した亜鉛合金をそのま
ま、もしくは汞化して負極活物質として用いた亜鉛アル
カリ電池に関する。
[従来の技術] 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。
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汞化亜鉛を負極活物質
として用いることが専ら行なわれている。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 3〜10重
量%程度の多量の水銀を含有しており、社会的ニーズと
して、より低水銀のもの、あるいは無水銀の電池の開発
が強く期待されるようになってきた。
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汞化亜鉛を負極活物質
として用いることが専ら行なわれている。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 3〜10重
量%程度の多量の水銀を含有しており、社会的ニーズと
して、より低水銀のもの、あるいは無水銀の電池の開発
が強く期待されるようになってきた。
そこで、電池内の水銀含有量を低減させるべく、亜鉛に
各種金属を添加した亜鉛合金粉末に関する提案が種々な
されている。例えば、亜鉛に鉛を添加した亜鉛合金粉
末、あるいは亜鉛に鉛とインジウムを添加した亜鉛合金
粉末(特開昭 58-181266号公報)等がある。
各種金属を添加した亜鉛合金粉末に関する提案が種々な
されている。例えば、亜鉛に鉛を添加した亜鉛合金粉
末、あるいは亜鉛に鉛とインジウムを添加した亜鉛合金
粉末(特開昭 58-181266号公報)等がある。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記提案の亜鉛合金粉末はある程度のガ
ス発生抑制効果を奏するが、水銀含有量を 3%未満に低
減することについては、未だ満足できるレベルに達して
いない。
ス発生抑制効果を奏するが、水銀含有量を 3%未満に低
減することについては、未だ満足できるレベルに達して
いない。
このように、負極活物質である亜鉛合金粉末を低汞化と
しつつ、水素ガス発生量を低減し、しかも電池性能であ
る放電性能を高い水準に維持する電池は未だ得られてい
ない。
しつつ、水素ガス発生量を低減し、しかも電池性能であ
る放電性能を高い水準に維持する電池は未だ得られてい
ない。
本発明はかかる現状に鑑み、水銀の含有率を著しく減少
させつつ、水素ガス発生を抑制し、しかも放電性能を高
い水準に維持する負極活物質を用いた亜鉛アルカリ電池
を提供することを目的とする。
させつつ、水素ガス発生を抑制し、しかも放電性能を高
い水準に維持する負極活物質を用いた亜鉛アルカリ電池
を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明者らは、この目的に沿って鋭意研究の結果、亜鉛
を主成分とする負極活物質において、コバルトとガリウ
ムと、更にインジウム、鉛、カドミウムより選ばれる 1
種以上を特定範囲の量添加することにより、これら添加
元素の相乗的な効果によって、従来の低汞化した亜鉛合
金粉末よりも更に水素ガス発生量を低下させ、しかも放
電性能に優れた亜鉛アルカリ電池が得られることを見出
し本発明に到達した。
を主成分とする負極活物質において、コバルトとガリウ
ムと、更にインジウム、鉛、カドミウムより選ばれる 1
種以上を特定範囲の量添加することにより、これら添加
元素の相乗的な効果によって、従来の低汞化した亜鉛合
金粉末よりも更に水素ガス発生量を低下させ、しかも放
電性能に優れた亜鉛アルカリ電池が得られることを見出
し本発明に到達した。
すなわち本発明は、コバルトを 0.005〜 0.5重量%、ガ
リウムを 0.005〜 0.5重量%、インジウム、鉛、カドミ
ウムより選ばれる 1種以上の合計量を 0.005〜 0.5重量
%含有する亜鉛合金を負極活物質として用いたことを特
徴とする亜鉛アルカリ電池にある。
リウムを 0.005〜 0.5重量%、インジウム、鉛、カドミ
ウムより選ばれる 1種以上の合計量を 0.005〜 0.5重量
%含有する亜鉛合金を負極活物質として用いたことを特
徴とする亜鉛アルカリ電池にある。
この負極活物質に用いられる亜鉛合金のコバルトの含有
率は 0.005〜 0.5重量%、ガリウムの含有率は 0.005〜
0.5重量%、インジウム、鉛、カドミウムより選ばれる
1種以上の含有率は 0.005〜 0.5重量%と少量で添加効
果が発揮される。それぞれの添加元素の含有率がそれぞ
れ下限未満では本発明の効果が得られず、上限を越える
と、元素添加の逆効果から自己放電が進み、ガス発生抑
制および放電性能にとって良好な結果が得られない。
率は 0.005〜 0.5重量%、ガリウムの含有率は 0.005〜
0.5重量%、インジウム、鉛、カドミウムより選ばれる
1種以上の含有率は 0.005〜 0.5重量%と少量で添加効
果が発揮される。それぞれの添加元素の含有率がそれぞ
れ下限未満では本発明の効果が得られず、上限を越える
と、元素添加の逆効果から自己放電が進み、ガス発生抑
制および放電性能にとって良好な結果が得られない。
上記亜鉛合金は、そのまま負極活物質として用いるか、
亜鉛合金を汞化した後に負極活物質として用いる。汞化
する場合の水銀含有率は、従来の負極活物質の水銀含有
率よりも少ない量、すなわち 3.0重量%未満でも耐食性
が大きい。また、より汞化率を低くし水銀含有率を低く
して、低公害性を考慮した 1.5重量%以下としても十分
耐食性が確保できる。更に、 1.0重量%前後またはそれ
以下の少量であってもガス発生を抑制することが可能で
ある。特に、排気機構を備えた空気電池や水素吸収機構
を備えた亜鉛アルカリ電池等においては、水素ガスの発
生許容量は比較的大きいので、このような電池に本発明
を適用する場合は、 1.0重量%以下の低汞化率または無
汞化の亜鉛合金を負極活物質として使用することも可能
である。
亜鉛合金を汞化した後に負極活物質として用いる。汞化
する場合の水銀含有率は、従来の負極活物質の水銀含有
率よりも少ない量、すなわち 3.0重量%未満でも耐食性
が大きい。また、より汞化率を低くし水銀含有率を低く
して、低公害性を考慮した 1.5重量%以下としても十分
耐食性が確保できる。更に、 1.0重量%前後またはそれ
以下の少量であってもガス発生を抑制することが可能で
ある。特に、排気機構を備えた空気電池や水素吸収機構
を備えた亜鉛アルカリ電池等においては、水素ガスの発
生許容量は比較的大きいので、このような電池に本発明
を適用する場合は、 1.0重量%以下の低汞化率または無
汞化の亜鉛合金を負極活物質として使用することも可能
である。
このように本発明の亜鉛アルカリ電池は、電解液に苛性
カリ、苛性ソーダ等を主成分とするアルカリ水溶液を用
い、負極活物質に上記した亜鉛合金または汞化した亜鉛
合金、正極活物質に二酸化マンガン、酸化銀、酸素等を
用いることにより得られる。
カリ、苛性ソーダ等を主成分とするアルカリ水溶液を用
い、負極活物質に上記した亜鉛合金または汞化した亜鉛
合金、正極活物質に二酸化マンガン、酸化銀、酸素等を
用いることにより得られる。
[作 用] これら各元素の作用効果は十分に解明されていないが、
推定するに、亜鉛合金中に含まれているコバルトはそれ
自体耐食性のある金属であることは知られているが、亜
鉛と溶体化した場合にも局部腐食反応の抑制に役立って
いると考えられる。また、ガリウム、インジウム、鉛、
カドミウムは水素過電圧を高める作用、あるいはアルカ
リ電解液中での亜鉛の腐食を抑制する作用を有すると考
えられる。
推定するに、亜鉛合金中に含まれているコバルトはそれ
自体耐食性のある金属であることは知られているが、亜
鉛と溶体化した場合にも局部腐食反応の抑制に役立って
いると考えられる。また、ガリウム、インジウム、鉛、
カドミウムは水素過電圧を高める作用、あるいはアルカ
リ電解液中での亜鉛の腐食を抑制する作用を有すると考
えられる。
本発明は、これら各作用の相乗効果により、耐食性、放
電性能ともに優れた亜鉛合金が得られたものである。
電性能ともに優れた亜鉛合金が得られたものである。
[実施例の説明] 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。
説明する。
実施例1〜18および比較例1〜9 純度99.997%以上の亜鉛地金を約 500℃で溶融し、これ
に第1表に示すごとくコバルト、ガリウム、インジウム
の含有率がそれぞれ 0.05 重量%となるように添加して
亜鉛合金を作成し、これを高圧アルゴンガス(噴出圧 5
kg/cm2)を使って粉体化した。次に水酸化カリウム10
%のアルカリ性溶液中にて上記粉末に 1.0重量%になる
ように水銀を添加して、汞化処理を行ない汞化亜鉛合金
粉末(実施例1)を得た。
に第1表に示すごとくコバルト、ガリウム、インジウム
の含有率がそれぞれ 0.05 重量%となるように添加して
亜鉛合金を作成し、これを高圧アルゴンガス(噴出圧 5
kg/cm2)を使って粉体化した。次に水酸化カリウム10
%のアルカリ性溶液中にて上記粉末に 1.0重量%になる
ように水銀を添加して、汞化処理を行ない汞化亜鉛合金
粉末(実施例1)を得た。
また、第1表に示すような組成でそれぞれ亜鉛合金を作
成し、これを前記と同様な方法で粉体化し、汞化処理を
行なって水銀含有率が 1.0重量%の亜鉛合金粉末(実施
例2〜18および比較例1〜9)を得た。
成し、これを前記と同様な方法で粉体化し、汞化処理を
行なって水銀含有率が 1.0重量%の亜鉛合金粉末(実施
例2〜18および比較例1〜9)を得た。
このようにして得られた汞化亜鉛合金粉末を使って水素
ガス発生試験を行ない、その結果を第1表に示す。
ガス発生試験を行ない、その結果を第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 5ml
用い、亜鉛合金粉末を10 g用いて45℃で50日間のガス発
生量(ml/g )を測定した。
酸化カリウム水溶液に酸化亜鉛を飽和させたものを 5ml
用い、亜鉛合金粉末を10 g用いて45℃で50日間のガス発
生量(ml/g )を測定した。
また、これらの亜鉛合金粉末を負極活物質として第1図
に示すアルカリマンガン電池を用いて電池性能を評価し
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、封口板5、負極底板6、
負極集電体7、キャップ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放電負荷 4Ω、20℃の放電
条件により終止電圧 0.9Vまでの放電持続時間を測定
し、従来の負極活物質を用いた後述する比較例10の測定
値を 100とした指数で示した。結果を第1表に示す。
に示すアルカリマンガン電池を用いて電池性能を評価し
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、封口板5、負極底板6、
負極集電体7、キャップ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放電負荷 4Ω、20℃の放電
条件により終止電圧 0.9Vまでの放電持続時間を測定
し、従来の負極活物質を用いた後述する比較例10の測定
値を 100とした指数で示した。結果を第1表に示す。
比較例10 実施例1と同様の方法で亜鉛に水銀を 5.0重量%添加し
た従来より用いられている汞化亜鉛合金粉末(比較例1
0)を得た。これを実施例1と同様の方法で水素ガス発
生試験と電池性能試験を行ない、その結果を第1表に示
した。
た従来より用いられている汞化亜鉛合金粉末(比較例1
0)を得た。これを実施例1と同様の方法で水素ガス発
生試験と電池性能試験を行ない、その結果を第1表に示
した。
第1表に示されるごとく、亜鉛にコバルトとガリウム
と、更にインジウム、鉛、カドミウムより選ばれる 1種
以上を特定量添加して汞化させた汞化亜鉛合金粉末を負
極活物質に用いた実施例1〜18は、比較例1〜9や、更
には亜鉛に水銀のみを添加した従来より用いられている
汞化亜鉛合金粉末を負極活物質に用いた比較例10に比べ
て、水素ガス発生抑制効果が大きく、放電性能も優れて
いることがわかる。
と、更にインジウム、鉛、カドミウムより選ばれる 1種
以上を特定量添加して汞化させた汞化亜鉛合金粉末を負
極活物質に用いた実施例1〜18は、比較例1〜9や、更
には亜鉛に水銀のみを添加した従来より用いられている
汞化亜鉛合金粉末を負極活物質に用いた比較例10に比べ
て、水素ガス発生抑制効果が大きく、放電性能も優れて
いることがわかる。
[発明の効果] 以上説明のごとく、コバルトとガリウムと、更にインジ
ウム、鉛、カドミウムより選ばれる 1種以上を特定範囲
で含有した亜鉛合金をそのまま、もしくは汞化して負極
活物質として用いた本発明の亜鉛アルカリ電池は、水素
ガス発生率を抑制しつつ、電池性能を向上させることが
可能であり、また水銀が低含有率もしくは含有しないこ
とから、社会的ニーズにも沿ったものである。従って、
本発明の亜鉛アルカリ電池は広範な用途に使用可能であ
る。
ウム、鉛、カドミウムより選ばれる 1種以上を特定範囲
で含有した亜鉛合金をそのまま、もしくは汞化して負極
活物質として用いた本発明の亜鉛アルカリ電池は、水素
ガス発生率を抑制しつつ、電池性能を向上させることが
可能であり、また水銀が低含有率もしくは含有しないこ
とから、社会的ニーズにも沿ったものである。従って、
本発明の亜鉛アルカリ電池は広範な用途に使用可能であ
る。
第1図は本発明に係わ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:セパレーター、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、 10,11:絶縁リング、12:外装缶。
図を示す。 1:正極缶、2:正極、3:負極、 4:セパレーター、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、 10,11:絶縁リング、12:外装缶。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡崎 良二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社 (72)発明者 高田 寛治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社 (72)発明者 三浦 晃 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社
Claims (2)
- 【請求項1】コバルトを 0.005〜 0.5重量%、ガリウム
を 0.005〜 0.5重量%、インジウム、鉛、カドミウムよ
り選ばれる 1種以上の合計量を 0.005〜 0.5重量%含有
する亜鉛合金を負極活物質として用いたことを特徴とす
る亜鉛アルカリ電池。 - 【請求項2】前記亜鉛合金が汞化されている前記特許請
求の範囲第1項記載の亜鉛アルカリ電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61015766A JPH0622123B2 (ja) | 1986-01-29 | 1986-01-29 | 亜鉛アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61015766A JPH0622123B2 (ja) | 1986-01-29 | 1986-01-29 | 亜鉛アルカリ電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62176052A JPS62176052A (ja) | 1987-08-01 |
JPH0622123B2 true JPH0622123B2 (ja) | 1994-03-23 |
Family
ID=11897917
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61015766A Expired - Lifetime JPH0622123B2 (ja) | 1986-01-29 | 1986-01-29 | 亜鉛アルカリ電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0622123B2 (ja) |
-
1986
- 1986-01-29 JP JP61015766A patent/JPH0622123B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62176052A (ja) | 1987-08-01 |
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