JPS58218761A - アルカリ電池 - Google Patents
アルカリ電池Info
- Publication number
- JPS58218761A JPS58218761A JP57100153A JP10015382A JPS58218761A JP S58218761 A JPS58218761 A JP S58218761A JP 57100153 A JP57100153 A JP 57100153A JP 10015382 A JP10015382 A JP 10015382A JP S58218761 A JPS58218761 A JP S58218761A
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- Japan
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- battery
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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
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は亜鉛喀二添加してその水素過″電圧を上昇せし
めるタリウム、インジウム等の元素を含む亜鉛合金で表
層を被覆した粒状亜鉛または粒状亜鉛合金を陰極とし且
つ該陰極粒子が球状粒子群よりなることを特徴とするア
ルカリ電池（１係るもので、アルカリ・亜鉛系″電池の
陰極に相轟量添加されている水銀を使用することなく電
池内の水素ガス発生の少ないアルカリ電池を提供するも
のでおる。
めるタリウム、インジウム等の元素を含む亜鉛合金で表
層を被覆した粒状亜鉛または粒状亜鉛合金を陰極とし且
つ該陰極粒子が球状粒子群よりなることを特徴とするア
ルカリ電池（１係るもので、アルカリ・亜鉛系″電池の
陰極に相轟量添加されている水銀を使用することなく電
池内の水素ガス発生の少ないアルカリ電池を提供するも
のでおる。
従来ボタン屋又は円筒型アルカリ′電池の陰極として実
用されている粒状亜鉛は殆んど凡て純度９９．９９％以
上の高純度′嘔気亜鉛をアトマイズ法で粒状に形成した
もので不規則形状をしている。このようなアトマイズ加
工された高純度亜鉛粒のアルカリ電解液中（二おける水
素ガス発生は実用上の限度を超えるものであるから、実
際上相当量の水銀で氷化すること口より水素過電圧を大
きくしている。即ち電池の種類や使用目的に応じ氷化度
５〜δ重鴛チの範囲で使用されているのが普通でおる。
用されている粒状亜鉛は殆んど凡て純度９９．９９％以
上の高純度′嘔気亜鉛をアトマイズ法で粒状に形成した
もので不規則形状をしている。このようなアトマイズ加
工された高純度亜鉛粒のアルカリ電解液中（二おける水
素ガス発生は実用上の限度を超えるものであるから、実
際上相当量の水銀で氷化すること口より水素過電圧を大
きくしている。即ち電池の種類や使用目的に応じ氷化度
５〜δ重鴛チの範囲で使用されているのが普通でおる。
このことは必然的に、電池内で陰極部分が占めるべく設
計止定められた容積中に占める活物質量の減少を伴なう
。アルカリ電池１二おいては電池の容量は陰極支配とな
るよう設計されるのが普通であるから陰極活物質量の減
少は電池容量の減少を意味する。のみならず環境衛生上
の規制物質である水銀を多ｉｉに使用することや、電池
コストを上昇させるので好ましくない。
計止定められた容積中に占める活物質量の減少を伴なう
。アルカリ電池１二おいては電池の容量は陰極支配とな
るよう設計されるのが普通であるから陰極活物質量の減
少は電池容量の減少を意味する。のみならず環境衛生上
の規制物質である水銀を多ｉｉに使用することや、電池
コストを上昇させるので好ましくない。
従来、亜鉛陰極に過当蓋添加することで分極特性を線香
せず（二水素過電圧な上けることができる添加元素とし
ｃ鉛、カドミウムが知られておシ、その代表的な組成と
して例えばカドミウム０．０３原子チ、鉛０．０６原子
チを含む亜鉛合金が乾電池に実用されてきたが、元号な
防蝕効果乃至分極特性を期待するため侍は少なくともｏ
、ｉ〜０．３ダ（Ｈｇ）／ｄ（Ｚｎ） 程度にア÷ルガ
ム化して用いていた。また分極特性乃至腐蝕抑制（二対
し同様効果的な元素としてタリウム、インジウム、ガリ
ウム、錫等が知られているが、これらの元素の多くは極
めて高１曲なものでめるから実用のため（二はその添加
蓋を可及的抑えることが必要でめった。
せず（二水素過電圧な上けることができる添加元素とし
ｃ鉛、カドミウムが知られておシ、その代表的な組成と
して例えばカドミウム０．０３原子チ、鉛０．０６原子
チを含む亜鉛合金が乾電池に実用されてきたが、元号な
防蝕効果乃至分極特性を期待するため侍は少なくともｏ
、ｉ〜０．３ダ（Ｈｇ）／ｄ（Ｚｎ） 程度にア÷ルガ
ム化して用いていた。また分極特性乃至腐蝕抑制（二対
し同様効果的な元素としてタリウム、インジウム、ガリ
ウム、錫等が知られているが、これらの元素の多くは極
めて高１曲なものでめるから実用のため（二はその添加
蓋を可及的抑えることが必要でめった。
本発明は粒状亜鉛または粒状亜鉛合金の表面に亜鉛を主
成分としタリウム、インジウム、ガリウム、鉛、錫の群
から任意に選択された１種または２種以上の元素を含む
亜鉛合金からなる被覆層を形成せしめた無氷化陰極を用
いるとともに該陰極粒子の形状を球状化すること（二よ
り、従来方法（＝比べ成上の元素の添加量を減少させる
ことができ、また無水化で実用上必要な程度（二まで水
素ガス発生を抑制しうるよう改善したものである。
成分としタリウム、インジウム、ガリウム、鉛、錫の群
から任意に選択された１種または２種以上の元素を含む
亜鉛合金からなる被覆層を形成せしめた無氷化陰極を用
いるとともに該陰極粒子の形状を球状化すること（二よ
り、従来方法（＝比べ成上の元素の添加量を減少させる
ことができ、また無水化で実用上必要な程度（二まで水
素ガス発生を抑制しうるよう改善したものである。
本発明の球状粒子と従来品（−おけるアトマイズ加工さ
れた不規則形状粒子との相異に就て説明すると、従来品
の不規則形状とは金属顕微鏡写真（二よる第１図にその
一例を示したように瓢箪状、液滴状、環状、扁平状、歪
んだ球状等さまざまな形状の粒子の混合物からなるが細
長い粒状のものが多くを占めている。このものの粒度は
一般に７０乃至３００μｍ程度を中心（１加乃至４００
μｍ（平均径１００乃至１４０μｍ）ｉＫでめる。公称
されている粒度分布は標準篩を用いる振盪法（−よって
測定されＩ［ ているから、分級操作が正確でわれは測定値は粒子の短
径の粒度分布を示している。実用されているアトマイズ
加工亜鉛粒の粒度な仮シに長径て示した場合にはその分
布域１００乃至７００μｍ、平均径２００乃至３００μ
ｍ程度でおる。
れた不規則形状粒子との相異に就て説明すると、従来品
の不規則形状とは金属顕微鏡写真（二よる第１図にその
一例を示したように瓢箪状、液滴状、環状、扁平状、歪
んだ球状等さまざまな形状の粒子の混合物からなるが細
長い粒状のものが多くを占めている。このものの粒度は
一般に７０乃至３００μｍ程度を中心（１加乃至４００
μｍ（平均径１００乃至１４０μｍ）ｉＫでめる。公称
されている粒度分布は標準篩を用いる振盪法（−よって
測定されＩ［ ているから、分級操作が正確でわれは測定値は粒子の短
径の粒度分布を示している。実用されているアトマイズ
加工亜鉛粒の粒度な仮シに長径て示した場合にはその分
布域１００乃至７００μｍ、平均径２００乃至３００μ
ｍ程度でおる。
剋で亜鉛陰極粒の変形度について説明すると、成る粒子
の最も長い方向の長さをｔ （以下長径と称す）、を軸
と直角方向の一番長い長さをＳ （以下短径と称す）と
すると、ｔ／Ｓ （以下形状指数と称す）は七の粒子の
細長さを示す指数でめる。実際のアトマイズ粒は前述の
ようにさまざまな形状のものを含むが平均形状指数で分
類するのが簡明且つ実用的である。実用されているアト
マイズ粒の形状指数は１．８乃至３．６程度のものであ
り平均形状指数は２．０乃至２．３程度である。
の最も長い方向の長さをｔ （以下長径と称す）、を軸
と直角方向の一番長い長さをＳ （以下短径と称す）と
すると、ｔ／Ｓ （以下形状指数と称す）は七の粒子の
細長さを示す指数でめる。実際のアトマイズ粒は前述の
ようにさまざまな形状のものを含むが平均形状指数で分
類するのが簡明且つ実用的である。実用されているアト
マイズ粒の形状指数は１．８乃至３．６程度のものであ
り平均形状指数は２．０乃至２．３程度である。
これ（二対して′本発明における球状亜鉛陰極は、その
全部または大部分が球状粒子からなシ他の不規則形状の
粒子の含有率の少ないものでるる。
全部または大部分が球状粒子からなシ他の不規則形状の
粒子の含有率の少ないものでるる。
このような球状亜鉛合金粒子の形状指数は後述するよう
に電池製造工程で容積計量する際のバラツキを考慮した
場合好ましくは１．２以下、実用上は１．３以下である
場合に効果的でめることを実験的（＝認めた。第２図（
１球状粒子の形状指数のモデル電特性上、少くとも過半
数が４０乃至１５０μｍの範囲であることが好ましい。
に電池製造工程で容積計量する際のバラツキを考慮した
場合好ましくは１．２以下、実用上は１．３以下である
場合に効果的でめることを実験的（＝認めた。第２図（
１球状粒子の形状指数のモデル電特性上、少くとも過半
数が４０乃至１５０μｍの範囲であることが好ましい。
このような球状粒子は適当な条件下で溶融亜鉛な流加乃
至噴霧させ表面張力で粒状化させたのち冷却してつくる
が、アトマイズ加工粒を機械的に二次加工してつくるこ
とができる。
至噴霧させ表面張力で粒状化させたのち冷却してつくる
が、アトマイズ加工粒を機械的に二次加工してつくるこ
とができる。
以下本発明の一実施例（＝よシ説明する。
第１表（二本発明（二よる球状亜鉛陰極粒と従来法（＝
よる不規則形状亜鉛合金粒とのアルカリ電解液中におけ
る水素ガス発生蓋比較及び両者を用いた容積ｉｔ量時の
バラツキ率比較を示した。第１表（＝おける水素ガス発
生蓋とは酸化亜鉛を飽和させた４０％水酸化カリウム溶
液中に一定量の被験陰極粒を浸漬し４５′０で７２時間
ガス発生の経時変化を測定したときのガス発生速度であ
り、充填量バラツキとは一定量の糊剤ン表面に付着させ
た被験亜鉛粒を容積計量した際の平均充填率ＣＶＪ）と
バラツキ（３σ）の比を示す。
よる不規則形状亜鉛合金粒とのアルカリ電解液中におけ
る水素ガス発生蓋比較及び両者を用いた容積ｉｔ量時の
バラツキ率比較を示した。第１表（＝おける水素ガス発
生蓋とは酸化亜鉛を飽和させた４０％水酸化カリウム溶
液中に一定量の被験陰極粒を浸漬し４５′０で７２時間
ガス発生の経時変化を測定したときのガス発生速度であ
り、充填量バラツキとは一定量の糊剤ン表面に付着させ
た被験亜鉛粒を容積計量した際の平均充填率ＣＶＪ）と
バラツキ（３σ）の比を示す。
第１表
第１表中、本発明品とは純度９９．９９ｆｉｔ％以上の
商純度球状亜鉛粒の表面にタリウム０．４原子チ、鉛０
．５原子チ、カドミウム０．３原子チを含む亜鉛合金よ
シなる平均１２μｍの被覆層を形成せしめたもので、平
均形状指数１．０５、粒贋５０乃至１５０μｍの無氷化
球状粒子でりる。
商純度球状亜鉛粒の表面にタリウム０．４原子チ、鉛０
．５原子チ、カドミウム０．３原子チを含む亜鉛合金よ
シなる平均１２μｍの被覆層を形成せしめたもので、平
均形状指数１．０５、粒贋５０乃至１５０μｍの無氷化
球状粒子でりる。
次に、従来品Ａは′嘔気亜鉛をアトマイズ法によシ、不
規則形状の粒状体としたのち、非酸化性雰囲気下で金属
水銀と接触せしめて得た平均永化度７重量％の氷化亜鉛
粒で平均形状指ｅ２．１、粒径１００乃至３００μｍの
もので必る。また、従来品Ｂは、純度９９．９９％以上
の高純度アトマイズ粉の表面にタリウム０．４原子チ、
鉛０．５原子チ、カドミウム０．３チを含む亜鉛合金よ
りなる平均１１μｍの被覆層を形成せしめたもので、平
均形状指数２．２、粒径１００乃至３００μｍの無水化
不規則形状粒子でめる。
規則形状の粒状体としたのち、非酸化性雰囲気下で金属
水銀と接触せしめて得た平均永化度７重量％の氷化亜鉛
粒で平均形状指ｅ２．１、粒径１００乃至３００μｍの
もので必る。また、従来品Ｂは、純度９９．９９％以上
の高純度アトマイズ粉の表面にタリウム０．４原子チ、
鉛０．５原子チ、カドミウム０．３チを含む亜鉛合金よ
りなる平均１１μｍの被覆層を形成せしめたもので、平
均形状指数２．２、粒径１００乃至３００μｍの無水化
不規則形状粒子でめる。
第１表から判るように、本発明によれば、アマルガメー
ションを行なうことなしに、従来実用されて゛いる氷化
亜鉛粒と同稲就４二まで水素ガス発生を抑えることがで
きるの与ならず、′電池製造工程（二おいて電池内（−
装填される陰極活物質量のバラツキを減すことができる
。このような球状化（二よる効果は実施例で示したＺｎ
−Ｔ／！−Ｃｄ−Ｐｂポ合並組成以外のタリウム・イン
ジウム・ガリウム・カドミウム・鉛をき有すること（二
よって亜鉛の水累過峨圧を上昇せしめ池の合金組成に就
ても同様（１認められた。
ションを行なうことなしに、従来実用されて゛いる氷化
亜鉛粒と同稲就４二まで水素ガス発生を抑えることがで
きるの与ならず、′電池製造工程（二おいて電池内（−
装填される陰極活物質量のバラツキを減すことができる
。このような球状化（二よる効果は実施例で示したＺｎ
−Ｔ／！−Ｃｄ−Ｐｂポ合並組成以外のタリウム・イン
ジウム・ガリウム・カドミウム・鉛をき有すること（二
よって亜鉛の水累過峨圧を上昇せしめ池の合金組成に就
ても同様（１認められた。
本発明（二おけろ水化させることなしにフ′ルカリ囁解
液中（二おける水素ガス発生を抑制御る効果と共（−１
もう一つの効果でめる充填量のバラツキを減少せしめる
効果（二ついて以下記述する。即ち、 °舎アルカ
リ・亜鉛電池の陰極は、電解液に糊剤を溶解膨潤させた
商粘度のゲル状電解液中に亜鉛粒をるかしてつくる。こ
の狸鉛粒分散ゲルまたは、表面（−糊剤を付着させた亜
鉛粒を電池の陰極容器内（ニ一定量秤取する作業は、一
般に容積計量法で行なわれているが、この容積計量時の
Ｍ量バラツキを可及的小さくすることが必要である。
液中（二おける水素ガス発生を抑制御る効果と共（−１
もう一つの効果でめる充填量のバラツキを減少せしめる
効果（二ついて以下記述する。即ち、 °舎アルカ
リ・亜鉛電池の陰極は、電解液に糊剤を溶解膨潤させた
商粘度のゲル状電解液中に亜鉛粒をるかしてつくる。こ
の狸鉛粒分散ゲルまたは、表面（−糊剤を付着させた亜
鉛粒を電池の陰極容器内（ニ一定量秤取する作業は、一
般に容積計量法で行なわれているが、この容積計量時の
Ｍ量バラツキを可及的小さくすることが必要である。
前述したよう（二、アルカリ・亜鉛系゛電池は、陽極活
物質（二対する陰極活物質量のマスバランスが容置的（
二陰極支配となるよう設計されているから、βＡ他計量
狛゛ず匿の工程能力が高まれば、電池内への陽極活物質
の平均充填量を増やすこと、即ち、電池容霊な増大きせ
ることができる。
物質（二対する陰極活物質量のマスバランスが容置的（
二陰極支配となるよう設計されているから、βＡ他計量
狛゛ず匿の工程能力が高まれば、電池内への陽極活物質
の平均充填量を増やすこと、即ち、電池容霊な増大きせ
ることができる。
更に、他の効果として球状亜鉛粒は、他の形状の亜鉛粒
に比べ、粒子表面に糊剤を付着させる際（＝、均一（＝
付着し易い特性を有し、且つ平均付着できる。
に比べ、粒子表面に糊剤を付着させる際（＝、均一（＝
付着し易い特性を有し、且つ平均付着できる。
本発明は、陽極として過酸化銀、酸化鉄、オキシ水酸化
ニッケル、酸化水銀、二酸化マンガンその他の金属酸化
物を用いる等陽極活物質が亜鉛でりり、且つ′電解液が
アルカリ系でりる凡ての電池に適用できる。
ニッケル、酸化水銀、二酸化マンガンその他の金属酸化
物を用いる等陽極活物質が亜鉛でりり、且つ′電解液が
アルカリ系でりる凡ての電池に適用できる。
紙上の如く、本発明は陰極亜鉛を氷化することなしに電
池内（二おける水素カス発生を抑制すること（−よシ、
電池の放電や貯蔵時（二おける変形、漏液等を防止する
と共に、電池内に装填される陰極の計菫精度を尚めて′
電池容重を向上することができる等工条的幼釆や太きい
ものでりる。
池内（二おける水素カス発生を抑制すること（−よシ、
電池の放電や貯蔵時（二おける変形、漏液等を防止する
と共に、電池内に装填される陰極の計菫精度を尚めて′
電池容重を向上することができる等工条的幼釆や太きい
ものでりる。
亜鉛粒子の形状指数を示すモデル図である。
１・・・球状亜鉛粒子
特許出願人の名称
Claims (3)
- （１） 陽極活物質として蝙金属醒化物、陽極活物質
として亜鉛、土竜解質として水酸化アルカリを用いてな
るアルカリ電池（二おいて、陰極が粒状亜鉛または粒状
亜鉛合金の表面に亜鉛を主成分としタリウム、インジウ
ム、ガリウム、カドミウム、錫、鉛の群から任意に選択
された１種または２種以上の元素を含む亜鉛合金からな
る被覆層を形成せしめた無水化陰極でめシ且つ該ｔ！ｉ
ａが球状粒子群からなつでいることを特徴とするアルカ
リ電池。 - （２）前記球状粒子からなる陰極の球状粒子の形状指数
が１．０乃至１．３の範囲であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のアルカリ電池。 - （３） 前記球状粒子群の６０ＭＮ％以上が４０乃至
１８０μｍの粒径よルなることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のアルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57100153A JPS58218761A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57100153A JPS58218761A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | アルカリ電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58218761A true JPS58218761A (ja) | 1983-12-20 |
Family
ID=14266370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57100153A Pending JPS58218761A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58218761A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6149373A (ja) * | 1984-08-15 | 1986-03-11 | Dowa Mining Co Ltd | アルカリ乾電池用負極活物質 |
| JPS6240157A (ja) * | 1985-08-14 | 1987-02-21 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 亜鉛アルカリ電池 |
| CN102439764A (zh) * | 2009-05-18 | 2012-05-02 | 鲍尔热尼系统公司 | 用于可再充电锌蓄电池的涂糊的锌电极 |
-
1982
- 1982-06-11 JP JP57100153A patent/JPS58218761A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6149373A (ja) * | 1984-08-15 | 1986-03-11 | Dowa Mining Co Ltd | アルカリ乾電池用負極活物質 |
| JPS6240157A (ja) * | 1985-08-14 | 1987-02-21 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 亜鉛アルカリ電池 |
| JPH0371739B2 (ja) * | 1985-08-14 | 1991-11-14 | Mitsui Kinzoku Kogyo Kk | |
| CN102439764A (zh) * | 2009-05-18 | 2012-05-02 | 鲍尔热尼系统公司 | 用于可再充电锌蓄电池的涂糊的锌电极 |
| US8501351B2 (en) | 2009-05-18 | 2013-08-06 | Powergenix Systems, Inc. | Pasted zinc electrode for rechargeable nickel-zinc batteries |
| US20140157586A1 (en) * | 2009-05-18 | 2014-06-12 | Powergenix Systems, Inc. | Pasted zinc electrode for rechargeable nickel-zinc batteries |
| US9048488B2 (en) | 2009-05-18 | 2015-06-02 | Powergenix Systems, Inc. | Pasted zinc electrode for rechargeable nickel-zinc batteries |
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