JPS61290650A

JPS61290650A - 亜鉛アルカリ電池

Info

Publication number: JPS61290650A
Application number: JP60131635A
Authority: JP
Inventors: Nobuyori Kasahara; 笠原　暢順; 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: 1985-06-19
Filing date: 1985-06-19
Publication date: 1986-12-20

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、詳しくはインジウム
とタリウムとコバルト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て
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５８−１８１２１３６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秦するが、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、インジウムとタリウ
ムとコバルトを特定範囲の口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、インジウムを０．０１〜０．５重量
％、タリウムを０．０１〜０．５重量％、コバルトを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、インジウムとタリウムとコバルトを特
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ｍ
ｍ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
またはそれ以下の受註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重憬％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インジウムの含
有率は０．０１〜０．５重量％、タリウムは０．０１〜
０．５重量％、コバルトは０．０１〜０．５重量％と少
量で添加効果が発揮される。インジウムとタリウムとコ
バルト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。

これら各添加元素の作用機構は充分に解明されていない
が、推定するに、亜鉛合金中に含まれているインジウム
、タリウムは水素過電圧を高める作用を有し、コバルト
はそれ自体耐食性のある金属であることは知られている
が、亜鉛と溶体化した場合にも局部腐食反応の抑制に役
立っていると考えられる。

本発明は、これら各作用の相乗効果により、放電特性を
劣化させることなく、耐食性のよい亜鉛合金が得られた
ものである。

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ｔ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。

流側１〜３および比較例１〜１０純度９９．９９７％以上の亜鉛地金を約５００℃で溶融
し、これに第１表に示すごとくインジウムとタリウムと
コバルトの含有率がそれぞれＯ，ＯＳ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５Ｋｇ／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、 ■：インジウム０．０１重量％、タリウム０．０１重量
％、コバルト０．０１重量％（実施例２）、０２４２２
９６０．５重量％、タリウム０．５重量％、コバルト０
．５重量％（実施例３）、■：インジウム０．０５重量
％（比較例１）、■：インジウム０．０５重量％、タリ
ウム０．０５重■％（比較例２）、 ■：インジウム０．０５重量％、コバルト０．０５重量
％、（比較例３）、 ■：タリウム０．０５重量％、コバルト０．０５重量％
（比較例４）、 ■：インジウム１．０重量％、タリウム０．０５重量％
、コバルトＯ，ＯＳ　重量％（比較例５）、■：インジ
ウム０．００５１１１％、タリウム０．０５重量％、コ
バルト０．０５重量％（比較例６）、■：インジウム０
．０５重量％、タリウム１．０重量％、コバルト０４Ｏ
Ｓ重量％（比較例７）、＃３：インジウム０．０５重量
％、タリウムｏ、ｏｏｓ重量％、コバルト０．０５重量
％（比較例８）、■：インジウム０．０５　ＩＩ量％、
タリウム０．０５重量％、コバルト　１．０重量％（比
較例９）、ｏ：インジウム０．０５重量％、夕ＩＪ　’
７　ム０．０５重量％、コバルトｏ、ｏｏｓ重量％（比
較例１０）、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〜
３および比較例１〜１Ｇ）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用
い、亜鉛合金粉末を１０ｇを用いて４５℃で５０日間の
ガス発生量（ｄ／ａ　）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ｒｌ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０．９Ｖ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１１の測定
値を１００とした指数で示した。結果を第１表に示す。

胤ｙ」１ユ実施例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
１１）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表第１表に示されるごとく、亜鉛にインジウムとタリウム
とコバルトを特定】添加して汞化させた汞化亜鉛合金粉
末を負極活物質に町いた実施例１〜３は、比較例１〜１
０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１１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、インジウムとタリウムとコバルトを
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原理図
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、インジウムを０．０１〜０．５重量％、タリウムを
０．０１〜０．５重量％、コバルトを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。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。