JPS61140066A - 亜鉛アルカリ電池 - Google Patents
亜鉛アルカリ電池Info
- Publication number
- JPS61140066A JPS61140066A JP59262139A JP26213984A JPS61140066A JP S61140066 A JPS61140066 A JP S61140066A JP 59262139 A JP59262139 A JP 59262139A JP 26213984 A JP26213984 A JP 26213984A JP S61140066 A JPS61140066 A JP S61140066A
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- JP
- Japan
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- zinc
- negative pole
- alloy
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- zinc alloy
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- Legal status (The legal status 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 status listed.)
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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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C18/00—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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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】
産業上の利用分野
本発明は、負極活物質として亜鉛、電解液としてアルカ
リ水溶液、正極活物質として二酸化マンガン、酸化銀、
酸化水銀、酸素、水酸化ニッケル等を用いる亜鉛アルカ
リ電池の負極の改良に関するものである。
リ水溶液、正極活物質として二酸化マンガン、酸化銀、
酸化水銀、酸素、水酸化ニッケル等を用いる亜鉛アルカ
リ電池の負極の改良に関するものである。
従来の技術
亜鉛アルカリ電池の共通した問題点として、保存中の負
極亜鉛の電解液による腐食が挙げられる。
極亜鉛の電解液による腐食が挙げられる。
従来、亜鉛に６〜１０重量％重量％水銀を添加した水化
亜鉛粉末を用いて水素過電圧を高め、実用的に問題のな
い程度に腐食を抑制することが工業的な手法として採用
されている。しかし近年、低公害化のため、電池内の含
有水銀量を低減させることが社会的ニーズとして高まり
、種々の研究がなされている。例えば、亜鉛中に鉛、カ
ドミウム。
亜鉛粉末を用いて水素過電圧を高め、実用的に問題のな
い程度に腐食を抑制することが工業的な手法として採用
されている。しかし近年、低公害化のため、電池内の含
有水銀量を低減させることが社会的ニーズとして高まり
、種々の研究がなされている。例えば、亜鉛中に鉛、カ
ドミウム。
インジウム、ガリウムなどを添加した合金粉末を用いて
耐食性を向上させ、氷化率を低減させる方法が提案され
ている。これらの腐食抑制効果は、添加元素の単体の効
果以外に複数の添加元素による複合効果も大きく、イン
ジウムと鉛あるいはこれにさらにガリウムを添加したも
の、さらにはガリウムと鉛を添加した亜鉛合金などが従
来、有望な系として提案されている。
耐食性を向上させ、氷化率を低減させる方法が提案され
ている。これらの腐食抑制効果は、添加元素の単体の効
果以外に複数の添加元素による複合効果も大きく、イン
ジウムと鉛あるいはこれにさらにガリウムを添加したも
の、さらにはガリウムと鉛を添加した亜鉛合金などが従
来、有望な系として提案されている。
これらはいずれもある程度の耐食性が期待でき、氷化率
の低減もある種変見込めるものの、さらに一層、耐食性
のよい合金系の探索が必要である。
の低減もある種変見込めるものの、さらに一層、耐食性
のよい合金系の探索が必要である。
また、主にマンガン乾電池の改良をめざして。
亜鉛又は亜鉛合金にインジウムを添加した亜鉛合金を負
極に使用することが防食上の効果が大きいという提案が
ある（特公昭３３−３２０４号）。
極に使用することが防食上の効果が大きいという提案が
ある（特公昭３３−３２０４号）。
発明が解決しようとする問題点
上記の提案の中では亜鉛合金中の元素として、インジウ
ムの他にＦｅ、 Ｃｄ、 Ｏｒ 、 Ｐｂ 、 Ｃａ、
Ｈｇ。
ムの他にＦｅ、 Ｃｄ、 Ｏｒ 、 Ｐｂ 、 Ｃａ、
Ｈｇ。
Ｂｉ 、 １９ｂ 、ムｌ、ムｇ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｎｉ、
Ｍｎ等を不純物又は添加物として１又は２種以上を含む
場合を包含して記載されているが、インジウムと鉛を添
加元素として併用した場合の有効性以外には、上記の雑
多な各元素を不純物として含むのか、有効な元素として
添加するのかの区分は明示されていなく、どの元素が防
食に有効なのかさえ不明でるり、その適切な添加量につ
いてはインジウム。
Ｍｎ等を不純物又は添加物として１又は２種以上を含む
場合を包含して記載されているが、インジウムと鉛を添
加元素として併用した場合の有効性以外には、上記の雑
多な各元素を不純物として含むのか、有効な元素として
添加するのかの区分は明示されていなく、どの元素が防
食に有効なのかさえ不明でるり、その適切な添加量につ
いてはインジウム。
鉛板外の記載はない。
これらの元素の組合せの効果について、しかもｃｔＬを
亜鉛アルカリ電池において検討し、有効な合金組成を求
めることは、なお今後の課題である。
亜鉛アルカリ電池において検討し、有効な合金組成を求
めることは、なお今後の課題である。
本発明は、負極亜鉛の耐食性、放電性能を劣化させるこ
となく水化率を低減させ、低公害で放電性能、貯蔵性、
耐漏液性などの総合性箭のすぐれた亜鉛アルカリ電池を
提供することを目的とする。
となく水化率を低減させ、低公害で放電性能、貯蔵性、
耐漏液性などの総合性箭のすぐれ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
本発明は、電解液にか性カリ、か性ソーダなどを主成分
とするアルカリ水溶液、負極活物質に亜鉛、王権活物質
に二酸化マンガン、酸化銀、酸化水銀、酸素などを用い
るいわゆる亜鉛アルカリ系電池の負極に、ニッケル（Ｎ
ｉ ）を０．０４〜０．５ ｆｉｉｉ％、アルミニウム
（人ｌ）を０．００５〜０．２重量％含有する亜鉛合金
を用いたことを特徴とする。
とするアルカリ水溶液、負極活物質に亜鉛、王権活物質
に二酸化マンガン、酸化銀、酸化水銀、酸素などを用い
るいわゆる亜鉛アルカリ系電池の負極に、ニッケル（Ｎ
ｉ ）を０．０４〜０．５ ｆｉｉｉ％、アルミニウム
（人ｌ）を０．００５〜０．２重量％含有する亜鉛合金
を用いたことを特徴とする。
本発明は前記の従来例の亜鉛合金中の添加元素のうち、
Ｎ１が安価で環境汚染の心配のない無公害性の元素であ
ることに注目し、Ｎｉの添加効果について実験を行い、
Ｎｉを単独で添加した亜鉛合金は防食性に乏しいが、Ｎ
ｉと人Ｅを同時に添加した場合には、双方の元素を単独
に添加した場合に比べて顕著な相乗的防食効果が得られ
ることを見出して完成したものである。
Ｎ１が安価で環境汚染の心配のない無公害性の元素であ
ることに注目し、Ｎｉの添加効果について実験を行い、
Ｎｉを単独で添加した亜鉛合金は防食性に乏しいが、Ｎ
ｉと人Ｅを同時に添加した場合には、双方の元素を単独
に添加した場合に比べて顕著な相乗的防食効果が得られ
ることを見出して完成したものである。
作用
Ｎｉ、あるいはムｊの単独の添加による防食効果、及び
ＮｉとＡ／との複合効果についての作用機構は不明確で
あるが、次のように推察される。まず、 １
亜鉛（Ｚｎ）Ｋ対し、Ｎ１の溶解は小さいが噴射法で粉
体化する際の冷却速度が非常に大きく、約１０２℃／Ｉ
Ｉ＠Ｏのオーダーなので、後述の実施例での適正な含有
ｉ （０，０１〜Ｏ，Ｓ重量％）の程度では亜鉛と溶体
化する可能性がある。従って、元来。
ＮｉとＡ／との複合効果についての作用機構は不明確で
あるが、次のように推察される。まず、 １
亜鉛（Ｚｎ）Ｋ対し、Ｎ１の溶解は小さいが噴射法で粉
体化する際の冷却速度が非常に大きく、約１０２℃／Ｉ
Ｉ＠Ｏのオーダーなので、後述の実施例での適正な含有
ｉ （０，０１〜Ｏ，Ｓ重量％）の程度では亜鉛と溶体
化する可能性がある。従って、元来。
水銀との親和性の小さいＮ１が結晶内への水銀の拡散を
抑制して亜鉛合金表面の水銀濃度を高く維持す、ること
に寄与するＯとが考えられる。また、紹もＮｉと同様に
水銀との親和性が小さいので。
抑制して亜鉛合金表面の水銀濃度を高く維持す、ること
に寄与するＯとが考えられる。また、紹もＮｉと同様に
水銀との親和性が小さいので。
亜鉛合金内部への水銀の拡散の抑制に寄与していると考
えられ、さらに、噴射法により粉体化した亜鉛合金の粒
子はム！の添加により表面が平滑される傾向にあること
が確認されており、反応表面積の減少による腐食抑制の
効果も期待される。しかし、ムｊはＺｎよりも卑な金属
なので、電解液中でＺｎ より優先して腐食し易く、
前記の防食面で期待される作用とのバランスを考慮する
必要があると考えられ、特に過剰な添加は耐食性を大い
に損うことを確認している。
えられ、さらに、噴射法により粉体化した亜鉛合金の粒
子はム！の添加により表面が平滑される傾向にあること
が確認されており、反応表面積の減少による腐食抑制の
効果も期待される。しかし、ムｊはＺｎよりも卑な金属
なので、電解液中でＺｎ より優先して腐食し易く、
前記の防食面で期待される作用とのバランスを考慮する
必要があると考えられ、特に過剰な添加は耐食性を大い
に損うことを確認している。
本発明はＮｉとＡＪとを亜鉛に添加することにより、合
金内部への水銀の拡散抑止効果を、単独の元素を添加し
た場合よりも一層高め、しかも亜鉛合金の粒子表面積を
減少させることにより耐食性を著しく改善し、単体の元
素の添加では得られない複合効果が得られたものと思わ
れる。そのため、本発明では添加元素の含有量の適正な
範囲を検討し、中でも、特に人Ｅの含有量の上限値の設
定が重要であることが判明した。以上のように、本発明
は負極に用いる亜鉛合金の添加元素の組合せと。
金内部への水銀の拡散抑止効果を、単独の元素を添加し
た場合よりも一層高め、しかも亜鉛合金の粒子表面積を
減少させることにより耐食性を著しく改善し、単体の元
素の添加では得られない複合効果が得られたものと思わ
れる。そのため、本発明では添加元素の含有量の適正な
範囲を検討し、中でも、特に人Ｅの含有量の上限値の設
定が重要であることが判明した。以上のように、本発明
は負極に用いる亜鉛合金の添加元素の組合せと。
その含有量を実験的に検討し、低水化率の亜鉛負極を実
現したものである。
現したものである。
以下、実施例により詳細に説明する。
実施例
純度９９．９９７％以上の亜鉛地金に後に表に示すよう
に各種の元素を添加した各種の亜鉛合金を作成し、約６
００°Ｃで溶融して圧縮空気により噴射して粉体化し、
５０〜１５０メツシユの粒度範囲にふるい分けした。次
いで、か性カリの１０重量％水溶液中に上記粉体を投入
し、攪拌しながら所定量の水銀を滴下して水化した。そ
の後水洗し、アセトンで置換して乾燥し、水化亜鉛合金
粉を作成した、さらに本発明の実施例以外の氷化亜鉛合
金粉についても比較例として同様の方法で作成した。
に各種の元素を添加した各種の亜鉛合金を作成し、約６
００°Ｃで溶融して圧縮空気により噴射して粉体化し、
５０〜１５０メツシユの粒度範囲にふるい分けした。次
いで、か性カリの１０重量％水溶液中に上記粉体を投入
し、攪拌しながら所定量の水銀を滴下して水化した。そ
の後水洗し、アセトンで置換して乾燥し、水化亜鉛合金
粉を作成した、さらに本発明の実施例以外の氷化亜鉛合
金粉についても比較例として同様の方法で作成した。
これらの水化粉末を用い、図に示すボタン形酸化銀電池
を裏作した。図において、１はステンレス鋼製の封口板
で、内面には銅メッキ１′が施されている。２はか性カ
リの４０重量係水溶液に酸化亜鉛を飽和させた電解液を
カルボキシメチルセルロースによりゲル化し、このゲル
中に氷化粉末を分散させた亜鉛負極である。３はセルロ
ース系の保液材、４は多孔性ポリプロピレン製のセパレ
ータ、６は酸化銀に黒鉛を混合して加圧成形した正極、
６は鉄にニッケルメツ千を施した正極リング、７はステ
ンレス鋼製の正極缶で、内外面にはニッケルメッキが施
されている。８はポリプロピレン裂のガスケットで、正
極缶の折り曲げにより正極缶と封口板との間に圧縮され
ている。試作した電池は直径１１．６１１１１１．高さ
６．４順であり、負極の氷化粉末の重量を１９３■に統
一し、また水銀の添加量（水化率）は、亜鉛合金粉に対
し、いずれも３重量％とした。試作した電池の亜鉛合金
の組成と、６０”Ｃで１力月間保存した後の放電性能及
び電池総高の変化を次表に示す。放電性能は、２０℃に
おいて５１０Ωで０．９ｖを終止電圧として放電したと
きの放電持続時間で表わした。
を裏作した。図において、１はステンレス鋼製の封口板
で、内面には銅メッキ１′が施されている。２はか性カ
リの４０重量係水溶液に酸化亜鉛を飽和させた電解液を
カルボキシメチルセルロースによりゲル化し、このゲル
中に氷化粉末を分散させた亜鉛負極である。３はセルロ
ース系の保液材、４は多孔性ポリプロピレン製のセパレ
ータ、６は酸化銀に黒鉛を混合して加圧成形した正極、
６は鉄にニッケルメツ千を施した正極リング、７はステ
ンレス鋼製の正極缶で、内外面にはニッケルメッキが施
されている。８はポリプロピレン裂のガスケットで、正
極缶の折り曲げにより正極缶と封口板との間に圧縮され
ている。試作した電池は直径１１．６１１１１１．高さ
６．４順であり、負極の氷化粉末の重量を１９３■に統
一し、また水銀の添加量（水化率）は、亜鉛合金粉に対
し、いずれも３重量％とした。試作した電池の亜鉛合金
の組成と、６０”Ｃで１力月間保存した後の放電性能及
び電池総高の変化を次表に示す。放電性能は、２０℃に
おいて５１０Ωで０．９ｖを終止電圧として放電したと
きの放電持続時間で表わした。
（以下余白）
この表に見られるように、比較例（１〜３）を相互に比
較すると、添加元素の全くない場合（１）に比べ、単体
のＮｉを添加した場合（２）は、貯蔵後の放電性能は同
等であり、負極亜鉛の腐食及び水素ガス発生量の多少を
端的に評価できる電池総高の変化において多少の改善効
果が認められる。しかし、人Ｅを単体で添加した場合（
３）の改善効果は実用的には全く不十分である。
較すると、添加元素の全くない場合（１）に比べ、単体
のＮｉを添加した場合（２）は、貯蔵後の放電性能は同
等であり、負極亜鉛の腐食及び水素ガス発生量の多少を
端的に評価できる電池総高の変化において多少の改善効
果が認められる。しかし、人Ｅを単体で添加した場合（
３）の改善効果は実用的には全く不十分である。
ＮＬと人ｌとを組み合せて適切ｆ′ｌ−１ｋを含有させ
た場合（５，６，７，１０，１１）にのみ、改善効果が
得られ、顕著な複合効果が認められた。従って、適切な
亜鉛合金組成の添加元素の含有量を重量％Ｔ表すと−０
，０１≦Ｎｔ ≦０．５％、 ０．００５≦人２≦０．
２％となる。
た場合（５，６，７，１０，１１）にのみ、改善効果が
得られ、顕著な複合効果が認められた。従って、適切な
亜鉛合金組成の添加元素の含有量を重量％Ｔ表すと−０
，０１≦Ｎｔ ≦０．５％、 ０．００５≦人２≦０．
２％となる。
一方、添加元素に過不足のある場合（’ ＋ ８＋９．
１２）は比較例のうち良好なもの（２）と大差ないか、
却って劣る場合もあり、上述の適正な含有率範囲におい
てのみ、顕著な複合効果が認めらｙた。
１２）は比較例のうち良好なもの（２）と大差ないか、
却って劣る場合もあり、上述の適正な含有率範囲におい
てのみ、顕著な複合効果が認めらｙた。
従って、適正な含有量の範囲で、ＮｉとＡ４を含有させ
た亜鉛合金を負極に用いることにより、低公害で実用性
能のすぐれた亜鉛アルカリ電池を得ることができる。
た亜鉛合金を負極に用いることにより、低公害で実用性
能のすぐれた亜鉛アルカリ電池を得ることができる。
なお、実施例においては水化亜鉛負極を用いた電池につ
いて説明したが、開放式の空気電池や水素吸収機構を備
えた密閉形亜鉛アルカリ電池など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。
いて説明したが、開放式の空気電池や水素吸収機構を備
えた密閉形亜鉛アルカリ電池など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。
さらに低汞化率、場合によっては無氷化のまま実施する
こともできる。
こともできる。
発明の効果
以上のように本発明は、負極亜鉛の汞化率を低減でき、
低公害の亜鉛アルカリ電池を得るに極めて効果的である
。
低公害の亜鉛アルカリ電池を得るに極めて効果的である
。
図は本発明の実施例に用いたボタン形酸化銀電池の一部
を断面にした側面図である。 ２・・・・・・亜鉛負極、４・・・・・・セパレータ、
５・・・・・・酸化銀正極。
を断面にした側面図である。 ２・・・・・・亜鉛負極、４・・・・・・セパレータ、
５・・・・・・酸化銀正極。
Claims (1)
- ニッケルを０．０１〜０．５重量％、アルミニウムを０
．００５〜０．２重量％含有する亜鉛合金を負極活物質
に用いた亜鉛アルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59262139A JPS61140066A (ja) | 1984-12-12 | 1984-12-12 | 亜鉛アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59262139A JPS61140066A (ja) | 1984-12-12 | 1984-12-12 | 亜鉛アルカリ電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61140066A true JPS61140066A (ja) | 1986-06-27 |
Family
ID=17371593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59262139A Pending JPS61140066A (ja) | 1984-12-12 | 1984-12-12 | 亜鉛アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61140066A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6284410B1 (en) | 1997-08-01 | 2001-09-04 | Duracell Inc. | Zinc electrode particle form |
-
1984
- 1984-12-12 JP JP59262139A patent/JPS61140066A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6284410B1 (en) | 1997-08-01 | 2001-09-04 | Duracell Inc. | Zinc electrode particle form |
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