JPS6164073A - アルカリ電池の負極用亜鉛合金 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明はアルカＩＪ　電池の負極に用いたとき、腐食減
量及びそのばらつきが小さく、シたがって水素ガス発生
量が少ない亜鉛合金に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来から、アルカＬｉｆｔ、池の負極材料には亜鉛又は
各種成分を配合した組成の亜鉛合金が用いられている。

そして、これら負極材料には、亜鉛の自己溶解を防止し
てその保存特性を向上せしめるために、水銀を６〜ｌＯ
重量−添加して亜鉛をアマルガム化し、もって水素過電
圧を高めるという処置が施されている。このような処置
により、負極材料に混入する有害不純物の影響が消去さ
れ、保存時の防食性の向上、電池に組込んだときの水素
ガス発生が抑制されている。

しかしながら、水銀は有害物質であり、そのため上記し
た工うな負極材料を用いたアルカリ電池を廃棄した場合
、それが環境汚染を惹起する。しかも水銀は高価である
。

このようなことから、水銀を添加しなくても。

上記水銀添加でアマルガム化した負極材料と同等の防食
性を有する水銀無添加の亜鉛合金の開発研究が進められ
ている。

このような負極材料として、亜鉛に所定量の鉛、イ７ジ
ウム、ガリウム、タリウム、スズ、カドミウムなどを添
加した亜鉛合金が提案されている（特開昭５８−２１８
７６０号参照）。この亜鉛合金は、亜鉛の表面に露出し
ている結晶粒界の水素過電圧を高め、もって水素ガス発
生量を抑制する。

すなわち、防食性に誕れた負極材料である。

しかしながら、この亜鉛合金にあっては、その製造時に
ペースである亜鉛に溶融せしめる鉛、スズなどの亜鉛に
対する固溶度が極端に小さいので鉛、スズなどが亜鉛に
均一分散しない。そのため得られた亜鉛合金では不可避
的に局部腐食が起る。

また、ガリウム、インジソムを添加した場合にはその添
加量と合金化したときの含有量との間に若干の不一致が
生じ、その結果、得られた亜鉛合金の腐食挙動にばらつ
きが生じ品質上の安定性に欠ける。しかも、水素ガス発
生量も増加する。

このように、上記した亜鉛合金をアルカリ電池の負極と
して実装したとき、アマルガム化した負極材料に比べて
防食性が不安定であり、その実用性において問題を孕ん
でいる。

〔発明の目的〕

本発明は、上記した水銀無添加の亜鉛合金に付帯する問
題点を解消し、防食性が優れ、水素ガス発生量を著しく
少たらしめる、新規な組成のアルカリ電池の負極用亜鉛
合金の提供を目的とする。

〔発明の概要〕

本発明者らは上記目的を達成すべく各種の亜鉛合金につ
き、その腐食挙動のばらつき、水素ガス発生量の有無及
びその程度を測定して鋭意研究を重ねた結果、所定量配
合されたアルカリ金属は極めて有効な作用効果を生むと
の事実を見出し、本発明の合金組成を有するアルカリ電
池の負極用亜鉛合金を開発するに到った。

すなわち、本発明のアルカリ電池の負極用亜鉛合金は、
アルカリ金属が０．００１−４．０重量％含有されてい
ることを特徴とする。

本発明の亜鉛合金に含有されるアルカリ金属としては、
ナトリウム、カリウム、リチウム、ルビジウム、セシウ
ムなどをあげることができる。とくに、入手し易い、安
価である、添加の操作が容易である。すなわち工業的適
用性に富むという点からして、ナトリウム、カリウム、
リチウムが好適である。これらのアルカリ金属はそれぞ
れ単独で又は２種以上を適宜に選択して含有せしめても
よい。

アルカリ金属の含有量は０．００１〜２．０重量％の範
囲内に設定される。この含有量が上記範囲を外れている
場合には、得られた亜鉛合金をアルカリ水溶液と接触せ
しめたとき、亜鉛合金の腐食減量が増大する。つまり水
素ガス発生量が急激に増加する工うになって不都合であ
る。

アルカリ金属を２ｄ以上含有せしめた場合にはそれらの
口量が上記範囲を満足するようにする。

本発明の亜鉛合金の母材は、亜鉛又は後述の亜鉛合金で
ある。すなわち、このうち母材の亜鉛合金としては、亜
鉛に鉛、イソジウム、カリウム、スズ、ビスマス、カル
シウム、マグネシウム、マンガン、アルミニウムなどの
水素過電圧を上昇せしめる元素を所定量配合して成るも
のをあげることができる。この母材の亜鉛合金において
、添加する各元素の量はそれぞれ０．５　気長％以下で
、しかも２種以上を添加した場合の合Ｍは１．０重量％
以下に制限されることが好ましい。

本発明の亜鉛合金が腐食挙動のばらつきを小史らしめ、
水素ガス発生を抑制する理由は必ずしも明確ではないが
、おそらく、含有されているアルカリ金属が、母材に含
まれていて防食性を低下させる鉄、コバルトのような極
微量の不純物と金属間化合物音つりり、これら不純物の
働きを封じこめること、亜鉛表面の水素過電圧を上昇さ
せること、又は上記した元素を亜鉛に添加したときその
均一分散を助長して局部腐食を抑制すること、などの有
効な作用を果すためであろうと推定される。

本発明の亜鉛合金は、亜鉛又は母材の亜鉛合金を例えば
不活性雰囲気中で溶融し、ここに所定量のアルカリ金属
を融解せしめ、合金化して調製することができる。不活
性雰囲気としては、アルゴンガス雰囲気がよい。また、
酸素を０．４容積嘩以下含むような雰囲気であってもよ
い。しかし、リチウム金属の場合は容易に窒化物を形成
するので排除すべきである。合金化のときに適用する温
度は通常４１０〜６５０℃である。

この亜鉛合金をアルカリ電池の負極として用いる場合に
は、該亜鉛合金を例えば常用の溶融噴霧法で微粉化すれ
ばよい。

〔発明の実施例〕

実施例１〜２１ 純度９９．９９わ亜鉛を高に］１度７１鉛製るつぼの中
に入れ、ここに（４１表に示したインジウム、鉛を表示
の割合で添加し、酸素濃度０．４容積チ以下。

相対湿度１％以下のアルゴンガス雰囲気中で６００℃に
加熱Ｍ屏した。

得られた融液に、同じ雰囲気中において表示の割合でア
ルカリ金ｊＦＡｋ投入し全体を石英ガラス俸で攪拌した
のち、再び６００℃に加熱した。この融液を高純度黒鉛
製２型の中に流し込んだのち放冷した。

各合金からそれぞれ同一表面積のペレットを５個きりだ
し１表面研摩し７このち、それぞれｔ−４０チ水酸化カ
リウム水溶液に浸漬し６０℃で１０日間放置した。その
ときの各ペレットの重量減少を測定してそのばらつき（
単位二キ）を測定し、かつ、その平均値をペレット表面
積で除して腐食減■（単位：η／ｆｆｌ　）　　を算出
した。以上の結果を一括して第１表に示した。

なお、表中、比軟例１〜１ｏはアルカリ金属の含有量か
本発明合金の範囲から外れるもの、比較例１１は純度９
９．９９チの亜鉛ペレットに亜鉛粉の汞化率５％相当の
アマルガム化処理を施したものである。

なお、アルカリ金属がリチウムである場合につき、リチ
ウムの含有量と腐食減量との関係を図に示した。図で横
軸は対数目盛である。

つぎに、実施例８、実施例１３．比較例３．比較例１１
の各亜鉛合金の粉末をアトマイズ法で調製し、常法にし
たがってＬＲａ形アルカリ′亀池をそれぞれ３０個製作
した。これら各電池を６０℃で貯蔵し、１０日、２０日
、３０日経過後にＩＪ、池内で発生した水素ガスを測定
した。、その結果を第２表に示した。

第２表 〔発明の効果〕 以上の説明で明らかなように１本発明の亜鉛合金は、腐
食減量及びそのばらつきが小さく（第１表）、まｔアル
カリ電池の負極として組込んだとき、電池貯蔵中の水素
ガス発生量が従来の水化亜鉛の場合とほぼ同程度に少な
い、したがって、従来の水化亜鉛に代りうるアルカリ電
池の負極としてｉ走用でき、環境汚染昂の防止に賢する
こと犬である。

【図面の簡単な説明】

因は、不発明の亜鉛合金においてアルカリ金属がリチウ
ムの場合の、その含有量と腐食減量との１′ｊｌ係を表
わす図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルカリ金属が０．００１〜２．０重量％含有され
   ていることを特徴とするアルカリ電池の負極用亜鉛合金
   。 ２、該アルカリ金属がナトリウム、カリウム、リチウム
   の群から選ばれる少なくとも１種である特許請求の範囲
   第１項記載のアルカリ電池の負極用亜鉛合金。