JPH0675396B2 - アルカリ電池 - Google Patents
アルカリ電池Info
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- JPH0675396B2 JPH0675396B2 JP1059187A JP5918789A JPH0675396B2 JP H0675396 B2 JPH0675396 B2 JP H0675396B2 JP 1059187 A JP1059187 A JP 1059187A JP 5918789 A JP5918789 A JP 5918789A JP H0675396 B2 JPH0675396 B2 JP H0675396B2
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- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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＞ この発明はアルカリ電池に関するものである。
＜従来の技術＞ アルカリ−マンガン電池や酸化銀−亜鉛電池などのアル
カリ電池では、亜鉛を主体とする活物質粉末にカルボキ
シメチルセルロースやポリアクリル酸ソーダ等のゲル化
剤，及びアルカリ電解液などを混ぜて作った亜鉛負極、
所謂ゲル状亜鉛負極を使用している。
カリ電池では、亜鉛を主体とする活物質粉末にカルボキ
シメチルセルロースやポリアクリル酸ソーダ等のゲル化
剤，及びアルカリ電解液などを混ぜて作った亜鉛負極、
所謂ゲル状亜鉛負極を使用している。
これらのアルカリ電池では、電池の貯蔵中における負極
亜鉛の腐蝕を防ぎ、この腐蝕に因る電池内での水素ガス
発生、並びに電池の電気容量の低下を抑制してその貯蔵
性能を向上させることを共通の課題としている。
亜鉛の腐蝕を防ぎ、この腐蝕に因る電池内での水素ガス
発生、並びに電池の電気容量の低下を抑制してその貯蔵
性能を向上させることを共通の課題としている。
このような亜鉛の腐蝕は、基本的には亜鉛の水素過電圧
が低いために起こることが知られており、このため現用
の電池では、通常、負極亜鉛を水銀により汞化処理して
その水銀過電圧を高める方法が広く用いられている。
が低いために起こることが知られており、このため現用
の電池では、通常、負極亜鉛を水銀により汞化処理して
その水銀過電圧を高める方法が広く用いられている。
ところで、このような汞化処理を行う場合、亜鉛の水素
過電圧を十分高くして実用上満足のゆく貯蔵性能をもた
せるためには、その汞化率を負極亜鉛に対して５〜10重
量％としなければならないが、このように高い汞化率で
は環境上への影響面から好ましくない。
過電圧を十分高くして実用上満足のゆく貯蔵性能をもた
せるためには、その汞化率を負極亜鉛に対して５〜10重
量％としなければならないが、このように高い汞化率で
は環境上への影響面から好ましくない。
従って、アルカリ電池において、水銀使用量を大幅に低
減しあるいはなくすこと、具体的には亜鉛の汞化率を1.
0重量％以下ないし無汞化とすることが強く望まれてい
る。
減しあるいはなくすこと、具体的には亜鉛の汞化率を1.
0重量％以下ないし無汞化とすることが強く望まれてい
る。
アルカリ電池において従来より採られている水銀量低減
方法として、例えば水素過電圧を高める働きをする異種
金属（例えばインジウム，ガリウム，ビスマス等）を亜
鉛に添加して合金化させる方法がある。ところが、この
方法による低汞化の度合は、せいぜい汞化率1.5重量％
程度が限度で、これ以下例えば汞化率1.0重量％以下で
は、実用上充分な耐蝕効果が得られない。
方法として、例えば水素過電圧を高める働きをする異種
金属（例えばインジウム，ガリウム，ビスマス等）を亜
鉛に添加して合金化させる方法がある。ところが、この
方法による低汞化の度合は、せいぜい汞化率1.5重量％
程度が限度で、これ以下例えば汞化率1.0重量％以下で
は、実用上充分な耐蝕効果が得られない。
一方、亜鉛防蝕用として有機系のインヒビターを用いる
ことも提案されている。このような有機インヒビターと
しては、例えば非イオン系界面活性剤が有効であること
が報告されており、従来、例えばポリオキシエチレンア
ルキルエーテル（特公昭52-7810号公報），あるいはポ
リオキシエチレンアルキルエステルやパーフルオロ有機
化合物（特開昭61-27063号公報）などが用いられてい
る。
ことも提案されている。このような有機インヒビターと
しては、例えば非イオン系界面活性剤が有効であること
が報告されており、従来、例えばポリオキシエチレンア
ルキルエーテル（特公昭52-7810号公報），あるいはポ
リオキシエチレンアルキルエステルやパーフルオロ有機
化合物（特開昭61-27063号公報）などが用いられてい
る。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、有機系のインヒビターを用いた場合は、
一般的に、初期の耐蝕性はある程度認められるが安定性
に欠け、長期保存後における性能低下が大きく、亜鉛の
腐蝕を長期に亘って有効に抑制できない。
一般的に、初期の耐蝕性はある程度認められるが安定性
に欠け、長期保存後における性能低下が大きく、亜鉛の
腐蝕を長期に亘って有効に抑制できない。
また、上記の非イオン系界面活性剤については、例え
ば、エチレンオキサイドとの結合によりできている非イ
オン系界面活性剤が亜鉛の耐蝕性に比較的有効であると
されているものの、エチレンオキサイドの付加モル数，
エチレンオキサイド中の結合型，あるいはその疎水基の
長さなどは具体的に明らかではないし、また中には耐蝕
性が認められないものもあり、具体的にどれが有効であ
るのかは不明であるのが現状である。
ば、エチレンオキサイドとの結合によりできている非イ
オン系界面活性剤が亜鉛の耐蝕性に比較的有効であると
されているものの、エチレンオキサイドの付加モル数，
エチレンオキサイド中の結合型，あるいはその疎水基の
長さなどは具体的に明らかではないし、また中には耐蝕
性が認められないものもあり、具体的にどれが有効であ
るのかは不明であるのが現状である。
この発明は、汞化率1.0重量％以下あるいは無水銀化し
た場合でも、亜鉛の耐蝕性が高く、長期に亘って優れた
貯蔵性能を有するアルカリ電池を提供することを目的と
する。
た場合でも、亜鉛の耐蝕性が高く、長期に亘って優れた
貯蔵性能を有するアルカリ電池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＞ この発明のアルカリ電池は、亜鉛粉末または亜鉛合金粉
末に、エチレンオキサイドの付加モル数が８以上でアル
キル基の炭素数が６〜25であるエステル型のエチレング
リコール系非イオン界面活性剤を添加してなる亜鉛負極
を用いたことを要旨とする。
末に、エチレンオキサイドの付加モル数が８以上でアル
キル基の炭素数が６〜25であるエステル型のエチレング
リコール系非イオン界面活性剤を添加してなる亜鉛負極
を用いたことを要旨とする。
このような界面活性剤としては、例えば下式に示したも
のが挙げられる。
のが挙げられる。
（ただし、ｎは８以上の整数、またはEOはエチレンオキ
サイドをそれぞれ表す。） また上式においてＲはアルキル基（CH3（CH2）ｍ−）を
表す。更に、ｍは５〜24の整数を表す。
サイドをそれぞれ表す。） また上式においてＲはアルキル基（CH3（CH2）ｍ−）を
表す。更に、ｍは５〜24の整数を表す。
また、上記の亜鉛合金粉末としては、例えば、鉛，ビス
マス，アルミニウム，インジウム，ガリウム，水銀の少
なくとも１種の金属を亜鉛中に含有させたものを用いる
ことができる。
マス，アルミニウム，インジウム，ガリウム，水銀の少
なくとも１種の金属を亜鉛中に含有させたものを用いる
ことができる。
一方、本発明において、上記エチレングリコール系非イ
オン界面活性剤の使用量，つまり添加量は、亜鉛粉末な
いし亜鉛合金粉末に対して10〜100ppmの範囲が好まし
い。10ppm未満では実用上十分な効果（耐蝕性）が得ら
れないし、また100ppmを越えると放電性能（放電容量）
に悪影響がでる。
オン界面活性剤の使用量，つまり添加量は、亜鉛粉末な
いし亜鉛合金粉末に対して10〜100ppmの範囲が好まし
い。10ppm未満では実用上十分な効果（耐蝕性）が得ら
れないし、また100ppmを越えると放電性能（放電容量）
に悪影響がでる。
そして、本発明においては、後述する通り、これら亜鉛
粉末ないし亜鉛合金粉末を汞化率1.0重量％以下、ある
いは無汞化で用いた場合においても、高い耐蝕効果が得
られる。
粉末ないし亜鉛合金粉末を汞化率1.0重量％以下、ある
いは無汞化で用いた場合においても、高い耐蝕効果が得
られる。
＜作用＞ 本願で用いる界面活性剤のような有機インヒビターにお
いては、その親水基と亜鉛との間に十分な相互作用がな
いと強固な吸着膜が形成されず、有機インヒビターは亜
鉛表面に吸着し難い。
いては、その親水基と亜鉛との間に十分な相互作用がな
いと強固な吸着膜が形成されず、有機インヒビターは亜
鉛表面に吸着し難い。
このような親水基には、種々の極性基（例えば−Ｏ−，
−COO−，−CON＜）があるが、本発明者の研究によれ
ば、これら極性基のなかで持に−COO−が亜鉛表面に強
固な吸着膜を形成することが判った。
−COO−，−CON＜）があるが、本発明者の研究によれ
ば、これら極性基のなかで持に−COO−が亜鉛表面に強
固な吸着膜を形成することが判った。
更に、エチレンオキサイドの付加モル数が８以上のもの
が、長期に亘って安定であることも確認された。
が、長期に亘って安定であることも確認された。
従って、上記の界面活性剤を有機インヒビターとして用
いることで、長期に亘って安定で且つ優れた防蝕性を有
するアルカリ電池を提供することができる。
いることで、長期に亘って安定で且つ優れた防蝕性を有
するアルカリ電池を提供することができる。
また、耐蝕効果に及ぼす疎水基（アルキル基）の影響も
多少認められ、このアルキル基が、上式CH3（CH2）ｍ−
においてｍが５以上、より具体的には５〜24（即ち、ア
ルキル基の炭素数が６〜25）程度であれば好ましいこと
が判っている。
多少認められ、このアルキル基が、上式CH3（CH2）ｍ−
においてｍが５以上、より具体的には５〜24（即ち、ア
ルキル基の炭素数が６〜25）程度であれば好ましいこと
が判っている。
＜実施例＞ 以下に実施例を説明する。
実施例１ 鉛500ppm,アルミニウム500ppm,並びにインジウム200ppm
をそれぞれ添加し合金化させ、且つ0.1重量％で汞化処
理した亜鉛合金粉末を用い、この亜鉛合金粉末を60重量
％と、ゲル化剤２重量％、並びに40重量％の苛性カリ水
溶液38重量％とを混合して、ゲル状亜鉛合金粉末を作っ
た。
をそれぞれ添加し合金化させ、且つ0.1重量％で汞化処
理した亜鉛合金粉末を用い、この亜鉛合金粉末を60重量
％と、ゲル化剤２重量％、並びに40重量％の苛性カリ水
溶液38重量％とを混合して、ゲル状亜鉛合金粉末を作っ
た。
このゲル状亜鉛合金粉末に、ポリエチレンオキサイドの
アルキルベンゼンエーテル系界面活性剤（下式）、ポ
リエチレンオキサイドのアルキル基エーテル型界面活性
剤（下式）、あるいはエステル型のエチレングリコー
ル系非イオン界面活性剤（下式）をそれぞれ上記亜鉛
合金粉末に対して20ppm添加して、各種のゲル状亜鉛負
極（〜）を作った。
アルキルベンゼンエーテル系界面活性剤（下式）、ポ
リエチレンオキサイドのアルキル基エーテル型界面活性
剤（下式）、あるいはエステル型のエチレングリコー
ル系非イオン界面活性剤（下式）をそれぞれ上記亜鉛
合金粉末に対して20ppm添加して、各種のゲル状亜鉛負
極（〜）を作った。
これらのゲル状亜鉛負極〜を、温度60℃で10日保存
した後における、水素ガス発生量（μ/g）［亜鉛合金
粉末ないし亜鉛粉末の重量に対するガス発生量：以下同
じ］をそれぞれ調べた。第１図は、この水素ガス発生量
を縦軸に、また横軸には上記各界面活性剤〜におけ
るエチレンオキサイド（EO）の付加モル数（例えば界面
活性剤については5,6,7,8,10,12,15モル）をそれぞれ
採り、上記実験結果をプロットしたものである。
した後における、水素ガス発生量（μ/g）［亜鉛合金
粉末ないし亜鉛粉末の重量に対するガス発生量：以下同
じ］をそれぞれ調べた。第１図は、この水素ガス発生量
を縦軸に、また横軸には上記各界面活性剤〜におけ
るエチレンオキサイド（EO）の付加モル数（例えば界面
活性剤については5,6,7,8,10,12,15モル）をそれぞれ
採り、上記実験結果をプロットしたものである。
この結果より、エチレンオキサイドの付加モル数が大き
くなるとともに全体的にガス発生量が低下する傾向にあ
るが、特に本発明に係わる界面活性剤でエチレンオキ
サイドの付加モル数が８以上のものを用いた場合、水素
ガス発生量を著しく低減し得ることが判る。
くなるとともに全体的にガス発生量が低下する傾向にあ
るが、特に本発明に係わる界面活性剤でエチレンオキ
サイドの付加モル数が８以上のものを用いた場合、水素
ガス発生量を著しく低減し得ることが判る。
実施例２ 第１表に示した組成で各金属を添加し合金化させた亜鉛
合金粉末を用い、この亜鉛合金粉末を60重量％と、ゲル
化剤２重量％、並びに40重量％の苛性カリ水溶液38重量
％とを混合して、各種のゲル状亜鉛合金粉末を作った。
合金粉末を用い、この亜鉛合金粉末を60重量％と、ゲル
化剤２重量％、並びに40重量％の苛性カリ水溶液38重量
％とを混合して、各種のゲル状亜鉛合金粉末を作った。
これらのゲル状亜鉛合金粉末に、下式に示したポリエ
チレングリコール系でエステル型の界面活性剤を、それ
ぞれ亜鉛合金粉末に対して20ppm添加して、試料No.1〜
８のゲル状亜鉛負極を作り、またこれらのゲル状亜鉛負
極を温度60℃で10日保存した後における水素ガス発生量
（μ/g）をそれぞれ調べた。また、汞化率1.5重量％
の亜鉛粉末を用いた従来品を試料No.9として、同様な試
験を行った。
チレングリコール系でエステル型の界面活性剤を、それ
ぞれ亜鉛合金粉末に対して20ppm添加して、試料No.1〜
８のゲル状亜鉛負極を作り、またこれらのゲル状亜鉛負
極を温度60℃で10日保存した後における水素ガス発生量
（μ/g）をそれぞれ調べた。また、汞化率1.5重量％
の亜鉛粉末を用いた従来品を試料No.9として、同様な試
験を行った。
これらの実験結果を第１表に併せて示した。尚、上記各
金属の添加量は、ガリウムとビスマスはそれぞれ50ppm,
鉛とアルミニウムはそれぞれ500ppm,またインジウムは2
00ppmとした。
金属の添加量は、ガリウムとビスマスはそれぞれ50ppm,
鉛とアルミニウムはそれぞれ500ppm,またインジウムは2
00ppmとした。
実施例３ 亜鉛及びアルミニウムを500ppm,並びにインジウムを200
ppmそれぞれ添加し合金化させ、且つ0.1重量％で汞化さ
せた亜鉛合金粉末を用い、この亜鉛合金粉末を60重量％
と、ゲル化剤２重量％、並びに40重量％の苛性カリ水溶
液38重量％とを混合し、更に上式に示した界面活性剤
を、第２表に示す割合でそれぞれ添加して、各種のゲル
状亜鉛負極を作った。
ppmそれぞれ添加し合金化させ、且つ0.1重量％で汞化さ
せた亜鉛合金粉末を用い、この亜鉛合金粉末を60重量％
と、ゲル化剤２重量％、並びに40重量％の苛性カリ水溶
液38重量％とを混合し、更に上式に示した界面活性剤
を、第２表に示す割合でそれぞれ添加して、各種のゲル
状亜鉛負極を作った。
これらのゲル状亜鉛負極をそれぞれ用いてLR6の筒形ア
ルカリ−マンガン電池を各々作製し、これらの電池を温
度20℃において抵抗10Ωで終止電圧0.9Vまで連続放電さ
せた時の放電時間（時間），並びにこれらのゲル状亜鉛
負極を温度60℃で10日保存した後における水素ガス発生
量（μ/g）をそれぞれ測定した。
ルカリ−マンガン電池を各々作製し、これらの電池を温
度20℃において抵抗10Ωで終止電圧0.9Vまで連続放電さ
せた時の放電時間（時間），並びにこれらのゲル状亜鉛
負極を温度60℃で10日保存した後における水素ガス発生
量（μ/g）をそれぞれ測定した。
また、実施例２で用いた従来のゲル状亜鉛負極（試料N
o.9）を使用した他は同様にしてLR6の筒形のアルカリ−
マンガン電池を作製し、同様な実験を行った。
o.9）を使用した他は同様にしてLR6の筒形のアルカリ−
マンガン電池を作製し、同様な実験を行った。
これらの結果は第２表に併せて示した通りで、界面活性
剤の添加量を10〜100ppmとした時には、放電性能が高く
且つガス発生量を少なく抑えることができ、満足のいく
結果が得られた。
剤の添加量を10〜100ppmとした時には、放電性能が高く
且つガス発生量を少なく抑えることができ、満足のいく
結果が得られた。
以上は本願を筒形アルカリ電池に適用した例であるが、
その他、例えばボタン型アルカリ電池に適用した場合に
も同様な効果が得られることは明らかである。
その他、例えばボタン型アルカリ電池に適用した場合に
も同様な効果が得られることは明らかである。
実施例４ 亜鉛及びアルミニウムを500ppm,並びにインジウムを200
ppmそれぞれ添加し合金化させ、且つ0.1重量％で汞化処
理した亜鉛合金粉末を用い、この亜鉛合金粉末を60重量
％と、ゲル化剤２重量％、並びに40重量％の苛性カリ水
溶液38重量％とを混合し、更に下式に示した界面活性
剤を第３表に示したようにそれぞれ亜鉛合金粉末に対し
て20ppm添加して、各種のゲル状亜鉛負極を作った。
ppmそれぞれ添加し合金化させ、且つ0.1重量％で汞化処
理した亜鉛合金粉末を用い、この亜鉛合金粉末を60重量
％と、ゲル化剤２重量％、並びに40重量％の苛性カリ水
溶液38重量％とを混合し、更に下式に示した界面活性
剤を第３表に示したようにそれぞれ亜鉛合金粉末に対し
て20ppm添加して、各種のゲル状亜鉛負極を作った。
これらのゲル状亜鉛負極を、温度60℃で10日保存した後
における水素ガス発生量（μ/g）をそれぞれ調べた。
結果は第３表の通りで、上式におけるｍを５〜24（即
ち、アルキル基の炭素数が６〜25）程度の範囲とした時
には、特性向上が図れることが判る。
における水素ガス発生量（μ/g）をそれぞれ調べた。
結果は第３表の通りで、上式におけるｍを５〜24（即
ち、アルキル基の炭素数が６〜25）程度の範囲とした時
には、特性向上が図れることが判る。
＜発明の効果＞ 以上のように、本発明によれば、汞化率を1.0重量％以
下ないし無汞化とした場合でも、亜鉛負極に長期に亘っ
て高い防蝕性をもたせることができ、従って、貯蔵性能
の優れたアルカリ電池を提供することができる。
下ないし無汞化とした場合でも、亜鉛負極に長期に亘っ
て高い防蝕性をもたせることができ、従って、貯蔵性能
の優れたアルカリ電池を提供することができる。
第１図は実施例１における実験結果を示したグラフ、第
２図は実施例３で用いた筒形アルカリ電池の断面図であ
る。 １……電池缶、２……ゲル状亜鉛負極、３……セパレー
タ、４……正極合剤、５……端子板、６……封口ガスケ
ット。
２図は実施例３で用いた筒形アルカリ電池の断面図であ
る。 １……電池缶、２……ゲル状亜鉛負極、３……セパレー
タ、４……正極合剤、５……端子板、６……封口ガスケ
ット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 筒井 清英 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−129854（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】亜鉛粉末または亜鉛合金粉末に、エチレン
オキサイドの付加モル数が８以上でアルキル基の炭素数
が６〜25であるエステル型のエチレングリコール系非イ
オン界面活性剤を添加してなる亜鉛負極を用いたことを
特徴とするアルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1059187A JPH0675396B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1059187A JPH0675396B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | アルカリ電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02239567A JPH02239567A (ja) | 1990-09-21 |
| JPH0675396B2 true JPH0675396B2 (ja) | 1994-09-21 |
Family
ID=13106157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1059187A Expired - Fee Related JPH0675396B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0675396B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02129854A (ja) * | 1988-11-09 | 1990-05-17 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | アルカリ電池およびその負極活物質 |
-
1989
- 1989-03-10 JP JP1059187A patent/JPH0675396B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02239567A (ja) | 1990-09-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |