JPS61203563A - 亜鉛アルカリ電池 - Google Patents
亜鉛アルカリ電池Info
- Publication number
- JPS61203563A JPS61203563A JP60043148A JP4314885A JPS61203563A JP S61203563 A JPS61203563 A JP S61203563A JP 60043148 A JP60043148 A JP 60043148A JP 4314885 A JP4314885 A JP 4314885A JP S61203563 A JPS61203563 A JP S61203563A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zinc
- active material
- battery
- indium
- alkaline
- Prior art date
- 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.)
- Granted
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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
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (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。
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ノ
ノ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ノ
ノ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５〜ｌＯ重量％程度の水銀を添加した本化
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、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。
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、水化率
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。
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）。
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、 Ｃｒ、 Ｐｂ、 Ｃａ、 Ｈ
ｇ。
ムの他にＦｅ、 Ｃｄ、 Ｃｒ、 Ｐｂ、 Ｃａ、 Ｈ
ｇ。
Ｂｉ、Ｓｂ、ＡＩ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｍｎ等を
不純物又は添加物として一種または二種以上を含む場合
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てあり、その適切な添加量について
はインジウム。
不純物又は添加物として一種または二種以上を含む場合
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てあり、その適切な添加量について
はインジウム。
鉛以外の記載はない。
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。
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。
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、亜鉛を主成分
とし、インジウム（Ｉｎ）を０．０１〜０．５重量％、
ストロンチウム（Ｓｒ）を０．００５〜０．３重量％、
鉛（Ｐｂ）、ノ７ドミウム（Ｃｄ）の一種または二種を
合計で０．０１〜０．５重量％含有した亜鉛合金を用い
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、正極活物質
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、亜鉛を主成分
とし、インジウム（Ｉｎ）を０．０１〜０．５重量％、
ストロンチウム（Ｓｒ）を０．００５〜０．３重量％、
鉛（Ｐｂ）、ノ７ドミウム（Ｃｄ）の一種または二種を
合計で０．０１〜０．５重量％含有した亜鉛合金を用い
たことを特徴とする。
作用
ここで添加元素の作用について推察すれば、ストロンチ
ウムは水銀に対し親和性が大きく、また、通常アルカリ
電池用として用いられる噴霧亜鉛粉の粒子表面の微細な
凹凸をなくし、平滑化にする効果がある。したがって亜
鉛表面を金属水銀で水化する場合、それが均一に行なえ
る状態を作り、また表面積を低下させることにより、防
食効果を示すと思われる。しかし、ストロンチウムの標
準電位は非常に低く、ストロンチウム単独の添加では充
分な防食効果は得られない。インジウムは水素過電圧が
高く、水銀に対し親和性が大きい。鉛。
ウムは水銀に対し親和性が大きく、また、通常アルカリ
電池用として用いられる噴霧亜鉛粉の粒子表面の微細な
凹凸をなくし、平滑化にする効果がある。したがって亜
鉛表面を金属水銀で水化する場合、それが均一に行なえ
る状態を作り、また表面積を低下させることにより、防
食効果を示すと思われる。しかし、ストロンチウムの標
準電位は非常に低く、ストロンチウム単独の添加では充
分な防食効果は得られない。インジウムは水素過電圧が
高く、水銀に対し親和性が大きい。鉛。
カドミウムも比較的水素過電圧が高く、また亜鉛結晶粒
界に偏析し易く、水銀の粒界を通って拡散を抑制する効
果があると考えられる。
界に偏析し易く、水銀の粒界を通って拡散を抑制する効
果があると考えられる。
インジウムは亜鉛にストロンチウムを添加する場合の悪
影響をカバーし、さらに鉛、カドミウムと同時に添加す
ることにより相乗的な防食効果があると思われる。
影響をカバーし、さらに鉛、カドミウムと同時に添加す
ることにより相乗的な防食効果があると思われる。
本発明は、以上の推察のもとにストロンチウム単独、イ
ンジウム単独あるいは鉛、カドミウムの内の一種ないし
二種だけを亜鉛に添加した場合より、それらを同時に加
えることによる相乗的な防食効果について検討を行い、
負極に用いる亜鉛合金の耐食性を著しく改善して低水化
に成功し、放電性能と貯蔵性にすぐれた低公害の亜鉛ア
ルカリ電池を提供したものである。
ンジウム単独あるいは鉛、カドミウムの内の一種ないし
二種だけを亜鉛に添加した場合より、それらを同時に加
えることによる相乗的な防食効果について検討を行い、
負極に用いる亜鉛合金の耐食性を著しく改善して低水化
に成功し、放電性能と貯蔵性にすぐれた低公害の亜鉛ア
ルカリ電池を提供したものである。
実施例
純度９９．９９７％の亜鉛地金に、次表に示す各種の元
素を添加した各種の亜鉛合金を作成し、約５００℃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、撹拌しな
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
。
素を添加した各種の亜鉛合金を作成し、約５００℃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、撹拌しな
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水化亜鉛粉、又は水化亜鉛
合金粉についても比較例として同様の方法で作成した。
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
を製作した。図において、ｌはステンレス鋼製の封口板
で、その内面には銅メッキ１′が施されている。２ほか
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
ゲル中に水化亜鉛合金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、７はステンレス鋼でかつニッケルメッキを施した正
極缶である。８はポリプロピレン製のガスケットで、正
極缶７の折り曲げにより正極缶７と封口板１との間に圧
縮されている。
を製作した。図において、ｌはステンレス鋼製の封口板
で、その内面には銅メッキ１′が施されている。２ほか
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
ゲル中に水化亜鉛合金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、７はステンレス鋼でかつニッケルメッキを施した正
極缶である。８はポリプロピレン製のガスケットで、正
極缶７の折り曲げにより正極缶７と封口板１との間に圧
縮されている。
試作した電池は直径１１．６ｍ−＋、高さ５．４ｍｍで
あり、負極の水化粉末の重量を１９３ｎ＋ｇに統一し、
水銀の添加量（水化率）は、亜鉛合金粉に対し、いずれ
も１重量％とした。
あり、負極の水化粉末の重量を１９３ｎ＋ｇに統一し、
水銀の添加量（水化率）は、亜鉛合金粉に対し、いずれ
も１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と電池総高の変化を次表に示す。
保存した後の放電性能と電池総高の変化を次表に示す。
なお放電性能は、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
。
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
。
この表における、電池総高の変化については、電池封口
後、経時的に各電池構成要素間への応力の関係が安定化
するまでの期間は電池総高が減少するのが通例である。
後、経時的に各電池構成要素間への応力の関係が安定化
するまでの期間は電池総高が減少するのが通例である。
しかし、亜鉛負極の腐食に伴う水素ガス発生の多い電池
では、上記の電池総高の減少ノＪに対抗する電池内圧の
上昇により電池総高を増大させる傾向が強くなる。従っ
て、貯蔵による電池総高の増減により亜鉛負極の耐食性
を評価することができる。また、耐食性が不十分な電池
では、電池総高が増大するほか、電池内圧の上昇により
耐漏液性が劣化するとともに、腐食による亜鉛の消耗、
亜鉛表面の酸化＋１ｉの形成や、水素ガスの内在による
放電反応の阻害等により放電性能が著しく劣化すること
になり、放電持続時間もまた亜鉛負極の耐食性に依存す
る要素が大きい。
では、上記の電池総高の減少ノＪに対抗する電池内圧の
上昇により電池総高を増大させる傾向が強くなる。従っ
て、貯蔵による電池総高の増減により亜鉛負極の耐食性
を評価することができる。また、耐食性が不十分な電池
では、電池総高が増大するほか、電池内圧の上昇により
耐漏液性が劣化するとともに、腐食による亜鉛の消耗、
亜鉛表面の酸化＋１ｉの形成や、水素ガスの内在による
放電反応の阻害等により放電性能が著しく劣化すること
になり、放電持続時間もまた亜鉛負極の耐食性に依存す
る要素が大きい。
さて、表において、本発明の比較例として挙げたＮｏ、
１〜７のうち単独で添加元素を添加した場合（Ｎｏ、１
．２，３．４）よりも、二つの元素を添加した場合（Ｎ
ｏ、５．６．７＞の方が亜鉛負極の耐食性、放電性能と
も幾分改善されている。
１〜７のうち単独で添加元素を添加した場合（Ｎｏ、１
．２，３．４）よりも、二つの元素を添加した場合（Ｎ
ｏ、５．６．７＞の方が亜鉛負極の耐食性、放電性能と
も幾分改善されている。
しかしＩｎ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｃｄを適切な組合せで適正な
含有量だけ併存させた本発明の実施例（Ｎｏ、９゜１０
、１１．１４．１５．１８．１９．２２．２３．２５．
２６＞の場合には前記の比較例に比べ、一段と耐食性、
放電性能がすぐれ、添加元素の複合効果が顕著に示され
る。一方三元素を併存させた場合でも含有量に過不足の
ある場合（Ｎｏ、 ８ 、１２．１３．１６．１７．２
０゜２１．２４）は比較例と大差なく、複合効果が乏し
い。
含有量だけ併存させた本発明の実施例（Ｎｏ、９゜１０
、１１．１４．１５．１８．１９．２２．２３．２５．
２６＞の場合には前記の比較例に比べ、一段と耐食性、
放電性能がすぐれ、添加元素の複合効果が顕著に示され
る。一方三元素を併存させた場合でも含有量に過不足の
ある場合（Ｎｏ、 ８ 、１２．１３．１６．１７．２
０゜２１．２４）は比較例と大差なく、複合効果が乏し
い。
上述の通り、本発明はＩｎ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｃｄを適切な
組合せ、例えば（Ｎｏ、 ２６．２６）で示すような適
正な含有量で併存させた亜鉛合金を負極に用いることに
より低木化率化に成功したものであり、各元素の含有量
はＩｎが０．０１〜０６５重量％、Ｓｒが０．００５〜
０．３重量％、Ｐｂ、Ｃｄの一種または二種の和が０．
０１〜０．５Ｍ量％とするのが適切である。
組合せ、例えば（Ｎｏ、 ２６．２６）で示すような適
正な含有量で併存させた亜鉛合金を負極に用いることに
より低木化率化に成功したものであり、各元素の含有量
はＩｎが０．０１〜０６５重量％、Ｓｒが０．００５〜
０．３重量％、Ｐｂ、Ｃｄの一種または二種の和が０．
０１〜０．５Ｍ量％とするのが適切である。
以上のように、本発明は前述の添加元素の組合わせによ
る相乗効果により負極に用いる亜鉛合金の耐食性が向上
することを見出し、適切な含有量を割り出して低公害で
実用性能のすぐれた亜鉛アルカリ電池を実現したもので
ある。なお、実施例においては本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
構を備えた密閉型の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多いので、このような場
合に本発明を適用する場合はさらに低木化率、場合によ
っては無水化のまま実施することもできる。
る相乗効果により負極に用いる亜鉛合金の耐食性が向上
することを見出し、適切な含有量を割り出して低公害で
実用性能のすぐれた亜鉛アルカリ電池を実現したもので
ある。なお、実施例においては本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
構を備えた密閉型の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多いので、このような場
合に本発明を適用する場合はさらに低木化率、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。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか１名２−４鐙」
罹 ４−−− （ｚｔ＠Ｌ−タ ５−−１日２イを銀１巳聾に
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。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか１名２−４鐙」
罹 ４−−− （ｚｔ＠Ｌ−タ ５−−１日２イを銀１巳聾に
Claims (1)
- インジウムを０．０１〜０．５重量％、ストロンチウム
を０．００５〜０．３重量％、鉛、カドミウムの一種ま
たは二種を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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60043148A JPS61203563A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 亜鉛アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60043148A JPS61203563A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 亜鉛アルカリ電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61203563A true JPS61203563A (ja) | 1986-09-09 |
| JPH0365621B2 JPH0365621B2 (ja) | 1991-10-14 |
Family
ID=12655754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60043148A Granted JPS61203563A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 亜鉛アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61203563A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6602629B1 (en) | 2000-05-24 | 2003-08-05 | Eveready Battery Company, Inc. | Zero mercury air cell |
-
1985
- 1985-03-05 JP JP60043148A patent/JPS61203563A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6602629B1 (en) | 2000-05-24 | 2003-08-05 | Eveready Battery Company, Inc. | Zero mercury air cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0365621B2 (ja) | 1991-10-14 |
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