JPS61153952A - 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】 （発明の分野） 本発明は亜鉛アルカリ電池に関し、詳しくは鉛とビスマ
スと銀、ガリウム、テルル、タリウムより選ばれる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は５〜１０
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く、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５８−１８１２８６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、鉛とビスマスとガリウム、
銀、テルル、タリウムより選ばれる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、鉛を０．０１〜０．５重置％、ビス
マスを０．０１〜０．５重量％、ガリウム、銀、テルル
、タリウムより選ばれる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、鉛とビスマスとガリウム、銀、テルル
、タリウムより選ばれる１種以上と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重量％未満であるが、より
汞化率を低くし、低公害性を考慮すると３．０重量％以
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重量％以下の低張化率または無汞
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鉛の含有率は０
．０１〜０．５重量％、ビスマスは０．０１〜０．５重
量％、銀、ガリウム、テルル、タリウムより選ばれる１
種以上の含有率は０．０１〜０．５重量％と少量で添加
効果が発揮される。鉛とビスマスと銀、ガリウム、テル
ル、タリウムより選ばれる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。

例１〜１６および　　　１〜２２ 純度９９．９９７％以上の亜鉛地金を約５００℃で溶融
し、これに第１表に示すごとく鉛とビスマスと銀の含有
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５に９
　／　ａｉ　）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垂
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）鉛０．０５重量％、ビスマス０．０５重量％、ガリ
ウム０．０５重２％（実施例２）、２）鉛０．０５重量
％、ビスマス０．０５重置％、テルル０．０５重量％（
実施例３）、 ３）鉛０，０５重Ｉ％、ビスマス０．０５重量％、タリ
ウム０．０５重量％（実施例４）、４）鉛０．０１重量
％、ビスマス０．０１重量％、銀０．０１重量％（実施
例５）、 ５）鉛０．０１重量％、ビスマスｏ、ｏｉ重量％、ガリ
ウム０．０１重量％（実施例６）、６）鉛０．０１重Ｍ
％、ビスマス０．０１重量％、テルル０．０１重量％（
実施例７）、 ７）鉛０．０１重量％、ビスマス０．０１重量％、タリ
ウム０．０１重量％（実施例８）、８）鉛０．５重望％
、ビスマス０．５重量％、銀０．５重量％（実施例９）
、 ９）鉛０．５重量％、ビスマス０．５重量％、ガリウム
０．５重量％（実施例１０）、 １０）鉛０．５重量％、ビスマス０．５重量％、テルル
０．５重量％（実施例１１）、 １１）鉛０．５重量％、ビスマス０．５重堡％、タリウ
ム０．５重量％（実施例１２）、 １２）鉛０．０５重量％、ビスマス０．０５重重員、銀
０．０５重量％、テルル０．０５重量％（実施例１３）
１３）鉛０．０５重量％、ビスマス０．０５重量％、ガ
リウム０．０５重量％、テルル０．０５重量％（実施例
１４）、 １４）鉛０．０５重量％、ビスマス０．０５重Ｍ％、テ
ルル０．０５重量％、タリウム０．０５重Ｒ％（実施例
１５）、 １５）鉛０．０５重量％、ビスマス０．０５重通％、銀
０．０５重量％、ガリウム０．０５重量％、テルル０．
０５重量％、タリウム０．０５重量％（実施例１６）１
６）鉛０．０５重量％（比較例１）、１１）鉛０．０５
重量％、ビスマス０．０５重量％（比較例２）、 １８）鉛０．０５重量％、銀０．０５重四％重量較例３
）、 １９〉鉛０．０５重量％、ガリウム０，０５重量％（比
較例４）。

２０）鉛０．０５重量％、テルル０．０５重量％（比較
例５）、 ２１）鉛０．０５重量％、タリウムｏ、　ｏｓ重量％（
比較例６）、 ２２）ビスマス０．０５重量％、銀０．０５重量％（比
較例７）、 ２３）ビスマス０．０５重量％、ガリウム０．０５重量
％（比較例８）、 ２４）ビスマス０．０５重景気、テルル０．０５重量％
（比較例９） ２５）ビスマス０．０５重量％、タリウム０．０５重量
％（比較例１０）、 ２６）鉛１．０重量％、ビスマス０．０５重量％、銀０
．０５重量％（比較例１１）、 ２７）鉛０．００５重量％、ビスマス０．０５重量％、
銀０．０５重堡％（比較例１２）、 ２８）鉛０．０５重量％、ビスマス１．０重量％、銀０
．０５重量％（比較例１３）、 ２９）鉛０．０５重量％、ビスマス０．００５重量％、
銀０．０５重量％（比較例１４）、 ３０）鉛０．０５重量％、ビスマス０．０５重量％、銀
１．０重団％（比較例１５）、 ３１）鉛０．０５重量％、ビスマス０．０５重置％、銀
０．００５菫量％（比較例１６）、 ３２）鉛０．０５重量％、ビスマス０．０５重優％、ガ
リウム１．０重量％（比較例１７）、３３）鉛０．０５
重置％、ビスマス０．０５重量％、ガリウムｏ、　ｏｏ
ｓ重量％（比較例１８）、３４）鉛０．０５重量％、ビ
スマス０．０５重量％、テルル１．０重量％（比較例１
９）、 ３５）鉛０．０５重量％、ビスマス０．０５重量％、テ
ルル（ＬＯＯ５重量％（比較例２０）、３６）鉛０．０
５重置％、ビスマスＯ，ＯＳ重量％、タリウム１．０重
量％（比較例２１）、３１）鉛０．０５重量％、ビスマ
ス０．０５重量％、タリウム０．００５重量％（比較例
２２）、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２〜１６お
よび比較例１〜２２）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５ａｉ！を
用い、亜鉛合金粉末を１０　Ｑを用いて４５℃で５０日
間のガス発生！　＜ａｌｌ／（Ｊ　）を測定した。

また、これ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２３の測定値
を１００とした指数で示した。結果を第１表に示す。

ルｌ」（陳− 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
２３）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、亜鉛に鉛とビスマスと銀、ガ
リウム、テルル、タリウムより選ばれる１種以上を特定
ｍ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１〜１Ｇは、比較Ｆ！４１〜２２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２３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） 以上説明のごとく、鉛とビスマスと銀、ガリウム、テル
ル、タリウムより選ばれる１種以上を特定′Ｒ皿で含有
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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鉛を０．０１〜０．５重量％、ビスマスを０．０１
   〜０．５重量％、銀、ガリウム、テルル、タリウムより
   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。