JPS59205154A - アルカリ電池 - Google Patents

アルカリ電池

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Publication number
JPS59205154A
JPS59205154A JP58079562A JP7956283A JPS59205154A JP S59205154 A JPS59205154 A JP S59205154A JP 58079562 A JP58079562 A JP 58079562A JP 7956283 A JP7956283 A JP 7956283A JP S59205154 A JPS59205154 A JP S59205154A
Authority
JP
Japan
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zinc
mercury
thallium
negative
active material
Prior art date
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Pending
Application number
JP58079562A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryoji Okazaki
良二 岡崎
Tomokazu Mitamura
知一 三田村
Shigeo Kobayashi
茂雄 小林
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP58079562A priority Critical patent/JPS59205154A/ja
Publication of JPS59205154A publication Critical patent/JPS59205154A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/66Selection of materials
    • H01M4/661Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は負極活吻質に曲鉛正極活#I質に二酸化マンガ
ン、酸化銀、酸素、酸化水銀、水酸化ニッケルなど各種
の減極剤、電解層にアルカリ性水溶液をそれぞれ用いる
各種のアルカリ4池の改良に関するものである。
従来例の購成とその問題点 上記の各種アルカリ4池の共通的な課題として、貯蔵中
の負極亜鉛の腐食による自己消耗と水素ガスの発生とを
効果的に抑止することがある。
てのため、従来より粉体状の亜鉛を氷化して加圧成型す
るか、ゲル中に分散させて、いわゆるゲル負極とし、こ
の負極と接触する負極集′屯体の少くとも表面を、氷化
され易くしかも眠気化学的に貢で女価な曾属、例えは銅
、賜、抗論から形成し、水化により亜鉛自体の水素過′
電圧を高めると共に、亜鉛から拡散して巣′亀体の:&
面に移行する水銀により采框体の氷化を来し、果畦面の
水累過区圧を高めることにより、防賞する方法が一般的
に採用されている。
この場合、亜鉛と巣亀面との電位差により、亜鉛がアノ
ード、果亀面がカソードとして作用する局部電池が形成
され、亜鉛の溶解と果屯面からの水素ガス発生の反応が
起こるが、巣′祇簡に亜鉛からの水銀が拡散して巣嵯面
が水化されると、水素過電圧が上昇し、水素発生反応が
理由lJされ、これに対応jる亜鉛の溶解反応も必然的
に抑制されることになり、亜鉛の腐食は事実上はぼ滴定
すべき状態に抑制され、実用電池としての貯蔵性の確保
と、′電池膨張や漏液の促進を抑止する効果が認められ
ている。
しかし上記の方法の欠点として、通常亜鉛量に対し、重
造比で5〜12%程度の水銀で水化する9工が必要で、
水銀値が不足な場合、前記局部電池の水素過電圧が十分
に大きくできず、腐食反応を抑止できなく、貯蔵性能の
劣化、漏液、改池膨張の原因となるため、多ポの水銀を
使用せざるを得ない点にある。云うまでもなく、水銀の
使用量を低減することは低公証化のための社会的ニーズ
であり、コストダウンの上でも無視できない要素である
ため、アルカリ亀池中の水銀値を低減させる手段として
、亜鉛の合金化、添加剤の検討などが行われて米たが、
禾だ顕著な効果を期待でさる方法が無いのが現状である
発明の1」的 本発明は1ツム述した各独アルカリを電池の負極の自己
消耗と水素ガスの発生とを少量の水銀で抑制し、低公害
化とコストダウンを果さんとするものである。
発明の構成 本発明は、負極活物質として亜鉛、電解液にアルカリ性
水溶液を用い、負極果ぽ体の少くとも表面が、銅、賜、
試論など電気化学的に亜鉛より貴で、アマルガムされ易
い金属からなる各棟のアルカリ屯aにおいて、負極集電
体の負極活物質とゴ妾する表面にタリウムを存在させた
ことを特徴とするものである。
タリウムは水系過′祇圧が大きく、水銀への溶解度も約
43%と、亜鉛の約2.2%、錫の約0.6%、鋼の0
003%に比軟しそ極めて大きい性質を持っている。本
発明は、このタリウムの性質に着目し、さらに亜鉛負極
の腐食反応は、亜鉛がアノードとして浴解し、カソード
として果一体表面が作用して水素ガスが発生ずる局部4
JIJi反応か支配的な要素を占めるため、亜鉛よりも
集成体表面の水銀を高めて水素過電圧を大きくすること
が、亜鉛の腐食防止の最重要課題であるとの認識のもと
に、集゛岨体表面の水銀濃度を高め得るタリウムを在総
させたものである。この方法により亜鉛中の水銀濃度が
極めて低い状態でも十分に腐食が抑制できることを見出
した。氷化亜鉛から集成体表面に水銀が拡散して移行す
る量は、水化亜鉛中の水銀含有率が大きいほど多くなる
が、さらに本発明の作用機構を理解する上に重要なこと
は、集′框体表面の水銀との相溶性、すなわち溶解度が
大きい程、集成体表面への水銀移行量、すなわち水銀の
濃度が犬となる点にある。従来、集成体の表面m質とし
て採用されている錫、銅、眞論などは亜鉛に較べて水銀
との相溶性に乏しいので、亜鉛中の水銀病gより低い濃
度にしか果′覗体表面の水銀濃度を維持し倚ず、負極亜
鉛中の水銀濃度か5〜12wt%という高濃度の状態で
ないと集成体表面の水素過′電圧をr%めるに足る水銀
濃度となし得ない。これに対し、集′屯体表面に水銀と
相溶性が極めて大きいタリウムを存在させることにより
、亜鉛中の水銀濃度よりはるかに高濃度の水銀をタリウ
ム中に合釘し得ること釦なり、亜鉛中の水銀濃度が低い
状態でも、染′屯体表面の水銀濃度を高めることができ
、水素過電圧の上昇により、局部電池作用を事実上消滅
させることができる。
以上の説明は、氷化亜鉛から集電体表面に水銀を移行さ
せて局部作用を11[J制する電池構成法を念頭におい
て説明したが、本発明の場合には以下に記述するように
、゛電池構成目」に予め集′屯体表面を高濃度に氷化し
、無水化もしくは低木化率の亜鉛全員イ也として用いる
祇7IJ2構成法に適用しても効果的でめる。すなわち
、銅、呉諭、賜など水銀との相俗性が亜鉛より小さい金
属のみで集成体表面が形成されている従来の方法では、
予め集成体表面を間濃度に水化しても、′明細構成後、
徐々に水銀が亜鉛側に移行し、集成体表面の水銀ン震度
が減少するので、局部直af「用が活発化し、ri鉛の
j1゛り食反応をIll制し得ないことになる。これに
対し、本発明では集成体表面のタリウムと亜鉛との水限
相浴件の関係は全く逆となり、予め集成体表面を高瀘縫
にしておけば、これに近い伏聾が′重油構成後も維持で
き、亜鉛中の水銀の法要を極めて少なくした状態で局部
作用に基づく亜鉛の腐食反応を効果的にづill止でき
る。
前述のように、本発明は亜鉛中の水銀酸度の低い状態で
も集′亀体表面の水1Iiii!濃度を高い状態に維持
して亜鉛の腐食反応を効果的に抑止でき、集電体表10
iの水銀111は高gKの状態でも絶対量としては極〈
わずかなので、水銀使用機は大幅に減少させ得る。
実施例の説明 不発明の効果を具体的に実証するためにボタン型のアル
カリマンガン電池により実験した内容について以下に記
述する。図はその実利に用いた′屯1li2の断面図で
ある。図中1は封口板で、鉄を芯材としその外面1′が
ニッケル、内面1“が眞揃のクラツド板からなり、内面
1゛の構成は後述のようにり〜100メツソーの亜鉛粉
末を後述の各種の比率で氷化した水化粉末を含む亜鉛負
極で、これは、力゛性カリの濃度40wt%水溶液に酸
化亜鉛を飽和させ、さらにカルボキシメチルセルロース
をゲル化剤として分散させたゲル状電解液を使用してい
る。3はセルロース製の保液材、4は微多孔性のポリプ
ロピレン製セパレータ、6は二輪化マンガンに人造黒船
を添加、混合し、て成型した正極、6はステンレススチ
ール製の正極リング、了は鉄を芯材とし外面、内面とも
ニッケル7′のクラツド板からなる正極ケース、8はポ
リプロピレン装ガスケットであり、正極ケース7の開1
−]部の折り曲げにより密封を果している。′電解液は
負極2以外にも保液材3.セパレータ4及び正極5に含
浸されており、その液組成は負極2中の電解液と同様で
ある。ここで、負極集電面として作用する個所は封口板
1の内面1゛なので、以下、封口板の内面の条件と、亜
鉛の水化率を種々後へて本発明の効果を検討するため試
作した内容を第1表に示す。
以下余白 第1表 なお、亜鉛粉末の粒度は60〜100メノンユ、純度は
99.9 %以上のものを用い、濃度約10wt係のか
性カリ溶液中に亜鉛粉末を入れ、攪拌しながら水銀を所
定社添加して水洗乾燥して水化を行なった。捷だ試作し
たボタン型電池の形状は、直径11.6mm、総高3.
○mmK統一した。これらの各試作t/112(a−q
)について、放′屯性能、及び′旺准の総局変化、副液
の発生状況を調べた結果を第2表に示す。
以下余白 第2表 第2表に見られるように、封口板内面に無処理の眞論を
用いた場合(a−、)には、亜鉛の汞化率3wt%以上
(c、d、e)では電池の膨張、翻液とも著しく、貯蔵
中に発生した水素ガスのため、電池内の圧力が上昇した
ことを示している。はI了児全に水素ガスの発生が抑止
するには10wt%の水化(d)を必要とする。5wt
%程度(b)でも実用上は大きな支障がない程度にこれ
らの問題は良化するが、信頼性の点で、今−歩欠ける点
がある。
又、貯蔵後の放電性能の劣化についても、水素ガスの発
生が多い程大きく、これはガス圧による化学的、*理的
な接触不良と、亜鉛の消耗によるものと考えられる。1
だ本発明の適用例として、試論表面に夕1ノウムを被覆
する方法(f〜1ンでは、上記の貯蔵の問題は亜鉛の水
化率が3wt%以上(f+q)なら全く解消し、0.5
〜’1 wt % (h。
i)でも、タリウムを被覆していない場合の5wt%(
b)に相当する効果が得られている。又、タリウムを被
覆しても、亜鉛中に水銀を含有しない場合(1)では、
水素ガスの発生を抑止する効果は乏しく、貯蔵性能も劣
化する。
次に、予め封1]板内面を水化したのち電池構成した場
合でも、封口板内面が直諭の場合と、これにタリウム被
覆したものを用いた場合とでは効果が異なり、後着の貯
蔵後の緒特性は極めてすぐれており、亜鉛の水化率0.
5wt%以上(”+0+p)では全く問題なく、無水化
の場合(q)でも問題が少ない。
これらの結果は、前述した本発明の作用効果を実証する
ものである。
発明の効果 以上のように本発明は、アルカリ電解液中の亜鉛負極の
腐食を少量の水銀の使用により効果的に抑1も1]でき
、電池の低公害化、コストダウンに極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の効果を実証する実験に用いたボタン型アル
カリ′成池の断面図である。 1・・・・・月1」板、1゛・・・・・・負極集電面を
兼ねた封口板内面、2・・・・・は亜鉛負極、3・・・
・保液拐、4・・・・・セパレータ、5・川・正極、6
・・・目正極リンク、7・・・・・正極ケース、8・・
・・・ガスケット。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)負極活吻資として亜鉛、電解層としてアルカリ性
    水溶液を用い、負極巣眠僅の少なくとも負極
JP58079562A 1983-05-06 1983-05-06 アルカリ電池 Pending JPS59205154A (ja)

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JP58079562A JPS59205154A (ja) 1983-05-06 1983-05-06 アルカリ電池

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JP58079562A JPS59205154A (ja) 1983-05-06 1983-05-06 アルカリ電池

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ID=13693445

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Application Number Title Priority Date Filing Date
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JP (1) JPS59205154A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60221958A (ja) * 1984-03-22 1985-11-06 Toshiba Battery Co Ltd 水銀無添加アルカリ電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60221958A (ja) * 1984-03-22 1985-11-06 Toshiba Battery Co Ltd 水銀無添加アルカリ電池

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