JPS6151764A - 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 本発明は亜鉛を負極の主活物質とし、アルカリ水溶液を
電解液とする亜鉛アルカリ電池において、電池内で発生
する水素ガスによる電池内圧の上昇を抑止する手段を提
供するものである・従来の技術 亜鉛アルカリ電池の亜鉛負極の電解液による腐食反応を
抑制し、電池の保存中の亜鉛の自己消耗と水素ガス発生
を抑制するため、亜鉛に重量比で５〜１０％程度の水銀
を添加してアマルガム化して負極として用いるのが、現
在一般的な方法として採用されている。これにより、保
存による電池内圧上昇を防ぎ、耐漏液性、貯蔵性を確保
し、電池の膨張、破裂がなく、性能劣化の少ない実用電
池として普及している。しかし、近年、低公害化の社会
的ニーズが高まシ、使用する水銀量を低減し、さらに水
銀を使用せずに上記の実用性能を確保するための研究開
発が行われているが、水銀量の低減はある程度可能であ
っても、本質的な解決を可能とする手段は見当らないの
が現状である。

発明が解決しようとする問題点 例えば、亜鉛に鉛、インジウム、ガリウムなどを添加し
た耐食性亜鉛合金を用い、水銀を１〜３％程度に低減で
きそうな技術が検討されているが水銀を殆んど使わない
で負極亜鉛の十分な耐食性を確保するのは至難と考えら
れる。そこで、今一つの提案として、電池内で発生した
水素ガスを電池に内蔵した水素吸蔵合金により吸蔵して
固定し、電池の内圧上昇を防ぐ方法が考えられている。

しかし水素吸蔵合金を有効に作用させ、しかも電池内の
発電要素が占める有効内容積を犠牲にするこ−となく、
内蔵させる具体的かつ適切な方法がないのが現状である
。

本発明は前記の電池内で発生する水素ガスによる電池の
内圧の上昇、及び放電反応の劣化を抑制するため、電池
の空室部の水素ガスはもとより、負極や電解液中に存在
する水素ガスをも水素吸蔵合金中に吸蔵、固定して総合
的な実用性能を備えた低公害電池を提供するものである
。

問題点を解決するための手段 本発明は負極の生活物質として亜鉛、電解液としてカセ
イカν、カセイソーダなどを主成分とするアルカリ水溶
液を用いる亜鉛アルカリ電池において、少くとも負極内
に水素吸蔵合金を充填したマイクロカプセルを添加した
ことを特徴とするものである。

作用 従来、水素吸蔵合金を電池に内蔵させる方法として提案
されていたものが、電池の空室部に蓄積された水素ガス
を吸蔵して電池内圧の上昇を防ぐことに主眼を置いてい
たのに加え、本発明では負極、或いは電解液中に存在す
る水素ガスをも水素吸蔵合金に吸蔵させて除去すること
により、これら水素ガスが、負極の活性表面を被って放
電反応を阻害する問題をなくし、これにょｐ保存時の漏
液、膨張の発生を防止することはもとより、放電性能の
劣化を最小限に止め、負極の防食のために使用する水銀
がモ分な量でなく、多少の水素ガスが電池内で発生して
も総合的な実用性能を発揮し得る低公害電池を実現した
ものである。ナなわａ比較的低い圧力で水素を吸蔵する
水素吸蔵合金、例えばＺｎＭｎａ　（ｏ　（ａ　（３，
５）　、　ＺｒＶβ　（０くβ＜３．５　）　、　Ｔｉ
、−、Ｚ、Ｍｚ　　（ｏ（ｒ（１、Ｍ＝Ｃｒ。

Ｖ　、　Ｃｏ　、　Ｍｎ　、　Ｎｉ　、　Ｆｅ　、　Ｃ
ｕ　　）　、　ＣａＮｉ５（３，５くδ（ｅ、、ｏ）な
どを粉体化し、これをナイロン。

ポリエチレン、ポリプロピレンなどの耐アルカリ性樹脂
の水素ガス透過性の薄膜で被覆したマイクロカプセルを
亜鉛又は亜鉛合金粉もしくはこれらを水化した粉末から
成る負極活物質中に混在させることにより、負極活物質
とアルカリ電解液との電池保存中の腐食反応で発生して
負極活物質の表面に付着したり、電解液中に気泡として
存在する水素ガスを水素吸蔵合金中に吸蔵して固定し、
放電反応のさまたげとなる前記の水素ガスを除去し正常
な放電反応を行わしめて電池性能の保存による劣化を最
小限に止めるものである。負極から発生する水素ガスが
多くなると、前記の如く負極の近傍や電解液中に滞留す
るだけでなく、電池の空室部に蓄積して電池の内圧を上
昇させ、漏液や破裂、或いは放電性能を更に悪化させる
原因となるので、このような場合には、負極内にマイク
ロカプセルを混在させた上にさらに電池の空室部にも前
記のマイクロカプセル化した水素吸蔵合金を配するか、
後に実施例で示すような方法で水素吸蔵合金を包んで空
室部に配設する方法を併用することにより、空室部の水
素ガスを合金に吸蔵させ、内圧の上昇を防げばよい。

実施例 図は本発明を適用したアルカリマンガン乾電池の断面図
である。

図において、１は金属製外装缶、２は正極絶縁用リング
、３は負極絶縁用リング、４は絶縁用熱収縮チューブ、
６は金属製正極端子、６は金属製負極端子、７は鉄にニ
ッケルメッキを施した正極ケース、８は二酸化マンガン
に黒鉛を混合して加圧成型した正極、９はポリプロピレ
ンの不織布から成るセパレータである。１０は本発明の
説明において「空室部」として表現している気相、１１
はポリプロピレン製の封口板で、この封口板の凹部１１
′には水素吸蔵合金粉１２を充填したフン素樹脂製の微
多孔性チューブ１３が装着され、空室部１０に蓄積され
る水素ガスを吸蔵して内圧上昇を防止する仕組みになっ
ている。

１４はセルロース製の底板、１６はカルボキシメチルセ
ルロースでゲル化されたカセイカリ水溶液の電解液に約
１００μの平均粒径の亜鉛合金粉１６と、ｉ−ｏ〜３ｏ
μに粉砕された水素吸蔵合金粉をナイロンの薄膜で被覆
した平均粒径、約５０μのマイクロカプセル１７を混在
させて分散させたゲル状の亜鉛負極で亜鉛合金は鉛、イ
ンジウム。

ガリウムを各々０．０５　ｗｔ　％添加された比較的耐
食性の良いものを用いた。１８は真鍮製の負極集電子で
ある。本発明の効果を検討するため、各種の単３形電池
を試作した。用いた水素吸蔵合金は何れもＺｒＭｎ２を
アルゴン雰囲気中で粉砕したものを用い、負極の亜鉛合
金は水化処理を施していないものと施したものを実験に
取り入れ、従来例として、負極中にマイクロカプセルを
含有せず、空室部にのみ水素吸蔵合金１２を装着したも
のや、全くこれら合金を電池内に含まないものを試作し
た。これらの試作電池の構成は上述の内容及び第１表の
試作内訳で断シのない部分はすべて図の構成と同一とし
た。第１表に試作内訳と貯蔵後の試験結果を示す。

（以下余白） 第１表における試験結果はいづれも、６０’Ｃ。

１力月の貯蔵後の結果でちシ、２０’Ｃ，１０Ωの連続
放電性能、耐漏液性、膨張度合を評価したものである。

第１表に見られるように、ａは負極の腐食抑制のため、
若干の水銀を添加しているが腐食を抑制し切れず、水素
吸蔵合金を全く含まないため、電池内圧が上昇し、漏液
、膨張が顕著で、放電性能も著しく低下している。ｂは
ａの場合と異９、負極の水化処理を施してないので水素
ガスの発生量は多いが、空室部に水素吸蔵合金を多く含
んでいるため電池内圧の上昇の原因となる水素ガスは吸
蔵されて内圧の上昇は防止され、膨張や、漏液は止めら
れている。しかし、負極や電解液中に滞留している水素
ガスのため、実施例として挙げたｃ、ｄに比べ放電性能
が悪く、実用性能としては、ｃ、ｄＫ及ばない。ｃ、ｄ
はこれらの問題がすべて解消され、すぐれた実用性能を
示している。Ｃの場合、負極からの水素ガス発生量が多
いので負壇、空室部の双方に水素吸蔵合金を使用するこ
とにより問題を解決し、ｄの場合、若干の水銀添加によ
シ、成る程度水素ガス発生は抑制されているので負極中
の水素吸蔵合金のみで十分な機能を果している。これら
の効果の相違は、先に述べた理由によシ自明である。

発明の効果 上述の如く、本発明は低公害で実用性能のすぐれた亜鉛
アルカリ電池を得るに極めて効果的な手段である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例の電池の断面図である。 ７・・・・・・正極ケース、８・・・山正極、１５・・
・・・・亜鉛負極、１７・・・山水素吸蔵合金を充填し
たマイクロカプセル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 負極の主活物質として亜鉛、電解液としてアルカリ性水
   溶液を用いた亜鉛アルカリ電池であって、水素吸蔵合金
   を充填したマイクロカプセルを少なくとも負極内に添加
   したことを特徴とする亜鉛アルカリ電池。