JPS61140068A - 亜鉛アルカリ電池 - Google Patents

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。

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。

従来、亜鉛に５〜１０重量％重量％水銀を添加した氷化
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。

、　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、水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
の低減もある程度見込めるものの、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）。

発明が解決しようとする間頭点 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　、　０６　、　Ｏｒ　、　Ｐｂ　、　Ｃ
＆、　Ｈｇ。

Ｂｉ　、　８ｂ　、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あり、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、しかもこれを亜
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。

本発明は、負極亜鉛の耐食性、放電性能を劣化させるこ
となく汞化率を低減させ、低公害で放電性能、貯蔵性、
＃漏液性などの総合性能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、正極活物質
に二酸化１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（
Ｎ１）をｏ、０１〜０．５重量％、テルル（Ｔｏ）を０
．０１〜０．５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必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、
Ｎｉとで６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 Ｎ１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、亜鉛（Ｚｎ　）に対し、Ｎ１の溶解度は小
ヶいヵ１、噴射法ア粉体イ、す、際。６．速　　　　　
１度が非常に大きく約１０２°Ｃ／　ｓａｃのオーダー
なので、後述の実施例での適正な含有量（ｏ、ｏ　′＋
〜０．６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の
濃度を高く維持することに寄与すると考えられる。又、
Ｔｏの作用機構についても不明であるが、Ｔｏを単独で
添加した場合の防食効果は、Ｎｉを単独で添加した場合
と同様に十分ではない。

ＮｉとＴｏとを添加することにより、顕著な効果が得ら
れることが実験的に確認されたので、両元素の複合作用
により、耐食性が著しく向上したものと考えられる。

以上のように、本発明は負極に用いる亜鉛合金中の添加
元素の組合せとその含有量を実験的に検討し、放電性能
と耐食性を兼ね備えた低汞化率の亜鉛負極であり、低公
害の亜鉛アルカリ電池の実嘴ト有効な手段を提供したも
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５
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氷化した。そ
の後水洗し、アセト／で置換して乾燥し、氷化亜鉛合金
粉を作成した。さらに本発明の実施例以外の汞化亜鉛合
１金粉についても比較例として同様の方法で作成した。

これらの汞化粉末を用い、図に示すボタン形酸化銀電池
を製作した。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％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、５は酸化銀に黒鉛を混合して加圧成形した正極、
６は鉄にニッケルメッキを施した正極リング、Ｔ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はポリプロピレン製のガスケットで、正
極缶の折り曲げにょシ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１１．６１＋１．高さ５．
４Ｍであり、負極の氷化粉末の重量を１９３ツに統一し
、また水銀の添加量（氷化率）は、亜鉛合金粉に対し、
いずれも３重量％とじた。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°Ｃ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ｉ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、Ｎｉ
を単体で添加した場合（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。またＴａ単体での添加は保存後の放電
性能、ガス発生とも十分な効果は得られない。

ＮｉとＴｏをピみ合せて適切な量を含有させた場合（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％で表すと、０．０１≦Ｎ
ｉ≦０．６％、　０．０１≦Ｔｏ≦０．５％となる。

しかし、添加元素に過不足のある場合（４，８゜９　、
１２）は、比較例のうち良好なもの（２）と大差はなく
、却って劣る場合もあシ上述の適正な含有量の範囲にお
いてのみ、顕著な複合効果が認められた。

従って、適正な含有量の範囲で、ＮｉとＴｏ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。

なお、実施例においては氷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、さらに低汞化率、場合によって
は無水化のまま実施することもできる。

発明の効果 以上のように本発明は、負極亜鉛の水化率を低減でき、
低公害の亜鉛チルカリ電池を得るに極めて効果的である
。

【図面の簡単な説明】

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ｆｆｉ負極、４・・・・・・セパレー
タ、６・・・用酸化銀正極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ニッケルを０．０１〜０．５重量％、テルルを０．０１
   〜０．５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。