JPS6177259A - 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、詳しくはインジウム
とアルミニウムとビスマス、カルシウム、テルルより選
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ｍ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１（）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く特開昭５８−１８１２６６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。例えば亜鉛に鉛とインジウムを添加した亜鉛合金
粉末についてはこれを水銀含有率１重量％程麿の低汞化
どした場合、ガス発生試験の初期においては非常にガス
発生が抑制されているが、長期間となると次第にガス発
生速度（ｍｆ！１０　・ｄａｙ　）が増大する傾向が見
られた。

このように、負極活物質である叶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
い水準に雇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、インジウムとアルミニウム
とビスマス、カルシウム、テルルにり選ばれる１種以上
とを特定範囲の全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
％、アルミニウムを０．００５〜０．５重量％、ビスマ
ス、カルシウム、テルルＪ：り選ばれる１種以上を合計
０．００５〜０．５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、インジウムとアルミニウムと　ｄ　− ビスマス、カルシウム、テルルより選ばれる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どし
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間、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型組％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ｆ４ｇ１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％、アルミニウムの含
有率は０．００５〜０．５重量％、ビスマス、カルシウ
ム、テルルより選ばれる１種以上の含有率は０．００５
〜０．５ｆｆｉｆｆｉ％と少量で添加効果が発揮される
。インジウムとアルミニウムとビスマス、カルシウム、
テルルより選ばれる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。な
お、アルミニウムの含有率は０．００５〜０．′２重量
％の範囲が特に好ましく、０．２重量％を越えた場合に
はそれほどの含有効果が見られない。また、カルシウム
の含有率も０．００５〜０．２重債％の範囲が特に好ま
しく、０．２重Ｍ％を越えた場合にはそれほどの含有効
果が見られない。

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Ｊ：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。

実施例１〜１４ 純度９９，９９７％Ｊズ上の亜鉛地金を約５００℃で溶
融し、これに第１表に示すごとくインジウムとアルミニ
ウムとビスマスの含有率がそれぞれ０．０５重重昂とな
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（Ｉｌｒ５出圧５Ｋｆｌ　／　ｔｒｉ　）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．（１重量％になるＪζ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１９だ。

また、第１表に示すごとく、下記の組成でそれぞれ、 （１）：インジウム０．０５重量％、アルミニウム０．
０５重量％、カルシウム０．０５重巾％、（２）：イン
ジウム０．０５重量％、アルミニウム０．０５重量％、
テルル０．０５重間％、（３）：インジウム０．０１重
量％、アルミニウム０．０１重量％、ビスマス０．０１
重量％、（４）：インジウム０．５重間％、アルミニウ
ム０．５重量％、ビスマス０．５重量％、（５）：イン
ジウムｏ、ｏｉ重量％、アルミニウム０．０１重苗量、
カルシウムｏ、ｏｉ重量％、（６）：インジウム０．５
重徂％、アルミニラム０．５重量％、カルシウム０．５
重量％、（１）：インジウムｏ、ｏｉ　ａｍ％、アルミ
ニウム０．０１　重＠％、テルル０，０１　重量　％、
（８）：インジウム０．５重量％、アルミニウム０．５
重量％、テルル０．５重量％、 （９）：インジウム０，０５重量％、アルミニウム０．
０５重量％、ビスマス０．０５重Ｍ％、カルシウム０．
０５重重昂、 （１０）　：インジウム０．５重量％、アルミニラ１１
０．５重量％、ビスマス０．１重量％、カルシウム０．
２重量％、テルル０．２重量％、 （１１）　：インジウム０．５重量％、アルミニウム０
．２重量％、ビスマス０．５重量％、＜１２）　：イン
ジウム０．５重量％、アルミニウム０．２重量％、カル
シウム０．２重量％、（１３）　：インジウム０．５小
回％、アルミニウム０．２重量％、テルル０，５重量％
、 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２〜１４）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ａｍ４０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５ｍを用い
、亜鉛合金粉末を１０ｇを用いて４５℃で５０日間のガ
ス発生量＜ｍＱ／（Ｊ）を測定した。

また、これらの亜鉛合金粉末を負ｔｔｉ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
条件に一〇− 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２の測定値を１
００とした指数で示した。結果を第１表に示す。

比較例１〜２ 実施例１と同様の方法で亜鉛に鉛を０．０５重量％添加
した汞化亜鉛合金粉末（比較例１）と亜鉛に鉛を０．０
５重量％、インジウムを０．０５重量％添加した汞化亜
鉛合金粉末（比較例２）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。

−１ｎ　− 第１表に示されるごとく、亜鉛にインジウムとアルミニ
ウムとビスマス、カルシウム、テルルり選ばれる１種以
上を特定量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１〜１４は、亜鉛に鉛を添加した
汞化亜鉛合金粉末を負極活物質に用いた比較例１′や亜
鉛に鉛とインジウムを添加した汞化亜鉛合金粉末を負極
活物質に用いた比較例２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、インジウムとアルミニウムとビスマ
ス、カルシウム、テルル 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
途に使用用能である。

【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、インジウムを０．０１〜０．５重量％、アルミニウ
   ムを０．００５〜０．５重量％、ビスマス、カルシウム
   、テルルより選ばれる１種以上を合計０．００５〜０．
   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。