JPS61153951A

JPS61153951A - 亜鉛アルカリ電池

Info

Publication number: JPS61153951A
Application number: JP59273758A
Authority: JP
Inventors: Toyohide Uemura; 植村　豊秀; Keiichi Kagawa; 賀川　恵市; Ryoji Okazaki; 良二岡崎; Kanji Takada; 寛治高田; Akira Miura; 三浦　晃
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-12-27
Filing date: 1984-12-27
Publication date: 1986-07-12

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】（発明の分野）本発明は亜鉛アルカリ電池に関し、詳しくはテルルとイ
ンジウムと銀、ガリウム、鉛より選ばれる１種以上を特
定範囲で含有した亜鉛合金をそのまま、もしくは汞化し
て電池用負極活物質として用いた亜鉛アルカリ電池に関
する。

（発明の背景）亜鉛を負極活物質として用いたアルカリ電池等においで
は、水酸化カリウム水溶液等の強アルカリ性電解液を用
いるため、電池を密閉しなければならない。この電池の
密閉は電池の小型化を図る際には特に重要であるが、同
時に電池保存中の亜鉛の腐食により発生する水素ガスを
閉じ込めることになる。従って長期保存中に電池内部の
ガス圧が高まり、密閉が完全なほど爆発等の危険が伴な
う。

その対策として、負極活物質である亜鉛の腐食を防止し
て、電池内部の水素ガス発生を少なくすることが研究さ
れ、水銀の水素過電圧を利用した汞化亜鉛を負極活物質
として用いることが専ら行なわれている。このため、今
日市販されているアルカリ電池の負極活物質７は５〜１
０重量％程度の多量の水銀を含有しており、社会的ニー
ズとして、より低水銀のもの、あるいは無水銀の電池の
開発が強く期待されるようになってきた。

そこで、電池内の水銀含有量を低減させるべ（、亜鉛に
各種金属を添加した亜鉛合金粉末に関する提案が種々な
されている。例えば、亜鉛に鉛を添加した亜鉛合金粉末
、あるいは本発明者等による亜鉛に鉛とインジウムを添
加した亜鉛合金粉末（特開昭５８−１８１２６６号公報
）等がある。しかし、これらの亜鉛合金粉末はある程度
のガス発生抑制効果を奏するが、まだ十分とは言えない
。

このように、負極活物質である亜鉛合金粉末を低汞化と
しつつ、水素ガス発生量を低減し、しかも電池性能であ
る放電性能を高い水準に維持する電池は未だ得られてい
ない。

（発明の目的）本発明はかかる現状に鑑み、水銀の含有率を著しく減少
させつつ、水素ガス発生を抑制し、しかも放電性能を高
い水準に維持する負極活物質を用いた亜鉛アルカリ電池
を提供することを目的とする。

（発明の経緯）本発明者らはこの目的に沿って鋭意研究の結果、亜鉛か
らなる負極活物質において、テルルとインジウムと銀、
ガリウム、鉛より選ばれる１種以上を特定範囲の量添加
することにより、これら添加元素の相乗的な効果によっ
て、従来の低汞化した亜鉛合金粉末よりも更に水素ガス
発生量を低下させ、しかも放電性能に優れた亜鉛アルカ
リ電池が得られることを見出し本発明に到達した。

（発明の構成）すなわち本発明は、テルルを０．０１〜０．５重量％、
インジウムを０．０１〜０．５重量％、銀、ガリウム、
鉛より選ばれる１種以上を０．０１〜０．５重量％含有
する亜鉛合金を負極活物質として用いたことを特徴とす
る亜鉛アルカリ電池にある。

本発明において−、テルルとインジウムと銀、ガリウム
、鉛より選ばれる１種以上を特定量添加した亜鉛合金は
、そのまま負極活物質として用いるか、亜鉛合金を汞化
した後に負極活物質として用いる。汞化する場合の水銀
含有率は、従来の負極活物質の水銀含有率よりも少ない
量、すなわち５．０重置％未満であ菖が、より汞化率を
低くし、低公害性を考慮すると３．０重量％駆下である
。また、１．０重量％前後またはそれ以下の少量であっ
てもガス発生を抑制することが可能である。特に、排気
機構を備えた空気電池や水素吸収機構を備えた亜鉛アル
カリ電池等においては、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
、１．０重置％以下の低汞化率または無汞化の亜鉛合金
が負極活物質として好ましく用いられる。

この負極活物質に用いられる亜鉛合金のテルルの含有率
は０．０１〜０．５重量％、インジウムは０．０１〜０
．５重量％、銀、ガリウム、鉛より選ばれる１種以上の
含有率は０．０１〜０．５重量％と少量で添加効果が発
揮きれる。テルルとインジウムと銀、ガリウム、鉛より
選ばれる１種以上の含有率がそれぞれ下限未満では本発
明の効果が得られず、上限を越えると、不純物を含有し
た亜鉛のように、自己放電が進み、ガス発生抑制および
放電性能にとって良好な結果が得られない。

このように本発明の亜鉛アルカリ電池は、電解液に苛性
カリ、苛性ソーダ等を主成分とするアルカリ水溶液を用
い、負極活物質に上記した亜鉛合金または汞化した亜鉛
合金、正極活物質に二酸化マンガン、酸化銀、酸素等を
用いることにより得られる。

（実施例の説明）以下、実施例および比較例に基づいて本発明を具体的に
説明する。

１〜１１および　較　１〜１８純度９９．９９７％以上の亜鉛地金を約５００℃で溶融
し、これに第１表に示すごとくテルルとインジウムと銀
の含有率がそれぞれ０．０５重量％となるよ　　　゛う
に添加して亜鉛合金を作成し、これを高圧アルゴンガス
（噴出圧ＳＫｇ／ｄ）を使って粉体化した。

次に水酸化カリウム１０％のアルカリ性溶液中にて上記
粉末に１．０重量％になるように水銀を添加して、汞化
処理を行ない亜鉛合金粉末（実施例１）を得た。

また、第１表に示すごとく、下記の組成でそれぞれ１）テルル０．０５重量％、インジウム０．０５重量％
、ガリウム０．０５重量％（実施例２）、２）テルル０
．０５重量％、インジウム０，０５重１％、鉛０．０５
重量％（実施例３）、３）テルルｏ、ｏｉ重量％、イン
ジウム０．０１重量％、銀０．０１重量％（実施例４）
、４）テルル０，０１重量％、インジウム０．０１重量
％、ガリウム０．０１重量％（実施例５）、５）テルル
０．０１重量％、インジウム０．０１　ｆｆｉ量％、鉛
０．０１重量％（実施例６）、６）テルル０，５重量％
、インジウム０．５重白％、銀０．５重量％（実施例７
）、７）テルル０．５重１ｉ％、インジウム０．５重量％、
ガリウム０．５重量％（実施例８）、８）テルル０゜５重量％、インジウム０．５重１％、鉛
０．５重量％（実施例９）、９）テルル０．０５重量％、インジウムＯ，ＯＳ重量％
、銀０．０５重量％、ガリウム０．０５重量％（実施例
ｉｏ）、１０）テルル０．０５重量％、インジウム０．０５重量
％、銀００ＯＳ重量％、鉛０．０５重置％（実施例１１
）、１１）テルル０．０５重量％、インジウム０．０５重１
％、ガリウム０．０５重量％、鉛０，０５重冶％（実施
例１２）、１２）テルル０．０５重量％、インジウム０．０５重量
％、銀０．０５重量％、ガリウム０．０５重量％、鉛０
．０５重量％（実施例１３）、１３）テルル０．０１重目見、インジウム０．０１重頂
％、ガリウム０．０１重量％、鉛０．０１重量％（実施
例１４）、１４）テルル０．５重量％、インジウム０．５重回％、
ガリウム０．２重量％、鉛０．５重量％（実施例１５）
、１５）テルル０．０１重量％、インジウム０．０１重
量％、銀０．０１重量％、ガリウム０．０１重量％、鉛
０．０１重量％（実施例１６）、１６）テルル０，５重量％、インジウム０．５重量％、
銀０．２重量％、ガリウム０．１５重」％、鉛０．１５
重量％（実施例１７）、□ １７）テルル０．０５重量％（比較例１）、１８）テル
ル０．０５重量％、インジウム０．０５重量％（比較例
２）、１９）テルル０．０５重量％、銀０．０５重量％（比較
例３）、２０）テルル０．０５重量％、ガリウム０．０５重量％
（比較例４）、２１）テルル０．０５重量％、鉛０１ＯＳ重量％（比較
例５）、２２）インジウム０．０５重量％、銀０．０５重量％（
比較例６）、２３）インジウム０．０５重量％、ガリウム０．０５重
量％（比較例７）、２４）インジウム０．０５重量％、鉛０．０５重量％（
比較例８）、２５）テルル１．０重量％、インジウム０．０５重１％
、銀０．０５重量％（比較例９）、２６）テルル０，００５重量％、インジウム０，０５重
量％、銀０．０５重量％（比較例１０）、２７）テルル
０．０５重量％、インジウム１．０重量％、銀０．０５
重量％（比較例１１）、２８）テルル０８ＯＳ重惜％、
インジウム０．００５重量％、銀０．０５重量％（比較
例１２）、２９）テルル０．０５重量％、インジウム０
，０５重量％、銀１．０重量％（比較例１３）、３０）
テルルＯ，ＯＳ重回％、インジウム０．０５重量％、銀
ｏ、ｏｏｓ重量％（比較例１４）、３１）テルル０．０
５重量％、インジウム０．０５重量％、ガリウム１．０
重量％（比較例１５）、３２）テルル０．０５重量％、
インジウム０．０５重量％、ガリウムｏ、ｏｏｓ重量％
（比較例１６）、３３）テルル０９ＯＳ重量％、インジ
ウム０．０５重量％、鉛１．０重量％（比較例１７）、
３４）テルル０．０５重量％、インジウム０．０５重量
％、鉛ｏ、ｏｏｓ重量％（比較例１８）、からなる亜鉛
合金をそれぞれ作成し、これを前記と同様な方法で粉体
化し、汞化処理を行なって水銀含有率が１．０重量％の
亜鉛合金粉末（実施例２〜１１および比較例１〜１８）
を得た。

このようにして得られた亜鉛合金粉末を使って水素ガス
発生試験を行ない、その結果を第１表に示す。なお、ガ
ス発生試験は、電解液として濃度４０重量％の水酸化カ
リウム水溶液に酸化亜鉛を飽和させたものを５ｄを用い
、亜鉛合金粉末を１０ｇを用いて４５℃で５０日間のガ
ス発生ｉ　（ｄ／ｇ＞を測定した。

まゞ・こ０らの亜鉛合金粉末を負、極活物質として第１
図に示すアルカリマンガン電池を用いて電池性能を評価
した。第１図のアルカリマンガン電池は、正極缶１、正
極２、セパレーター３、亜鉛合金粉末をカルボキシメチ
ルセルロースでゲル化した負極４、負極集電体５、ゴム
パツキン６、押さえ板７で構成されている。このアルカ
リマンガン電池を用いて放電負荷４Ω、２０℃の放電条
件により終止電圧０，９■までの放電持続時間を測定し
、従来の負極活物質を用いた後述する比較例１９の測定
値を１００とした指数で示した。結果を第１表に示す。

比較例１９実施例１と同様の方法で亜鉛に水銀を５．０重量％添加
した従来より用いられている汞化亜鉛合金粉末〈比較例
１９）を得た。これを実施例１と同様の方法で水素ガス
発生試験と電池性能試験を行ない、その結果を第１表に
示した。

第１表に示されるごとく、亜鉛にテルルとインジウムと
銀、ガリウム、鉛より選ばれる１種以上を特定量添加し
て汞化させた汞化亜鉛合金粉末を負極活物質に用いた実
施例１〜１７は、比較例１〜１８や亜鉛に水銀のみを添
加した従来より用いられている汞化亜鉛合金粉末を負極
活物質に用いた比較例１９に比べて、水素ガス発生抑制
効果が大きく、放電性能も優れていることがわかる。

（発明の効果ン以上説明のごとく、テルルとインジウムと銀、ガリウム
、鉛より選ばれる１種以上を特定範囲で含有した亜鉛合
金をそのまま、もしくは汞化して負極活物質として用い
た本発明の亜鉛アルカリ電池は、水素ガス発生率を抑制
しつつ、電池性能を向上させることが可能であり、また
水銀が低含有率もしくは含有しないことから、社会的ニ
ーズにも沿ったものである。従って、本発明の亜鉛アル
カリ電池は広範な用途に使用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるアルカリマンガン電池の断面図
を示す。１：正極缶、２：正極、３：セパレーター、４：負極、
５：負極集電体、６：ゴムパツキン、７：押さえ板。

Claims

【特許請求の範囲】１、テルルを０．０１〜０．５重量％、インジウムを０
．０１〜０．５重量％、銀、ガリウム、鉛より選ばれる
１種以上を合計０．０１〜０．５重量％含有する亜鉛合
金を負極活物質として用いたことを特徴とする亜鉛アル
カリ電池。２、前記亜鉛合金が汞化されている前記特許請求の範囲
第１項記載の亜鉛アルカリ電池。