JPS6178059A - 亜鉛アルカリ電池 - Google Patents

亜鉛アルカリ電池

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JPS6178059A
JPS6178059A JP59200034A JP20003484A JPS6178059A JP S6178059 A JPS6178059 A JP S6178059A JP 59200034 A JP59200034 A JP 59200034A JP 20003484 A JP20003484 A JP 20003484A JP S6178059 A JPS6178059 A JP S6178059A
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JP
Japan
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zinc
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silver
lead
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Pending
Application number
JP59200034A
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English (en)
Inventor
Akira Miura
三浦 晃
Ryoji Okazaki
良二 岡崎
Kanji Takada
寛治 高田
Tsukasa Ohira
大平 司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C18/00Alloys based on zinc
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/42Alloys based on zinc
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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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、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、酸素等を用いる亜鉛アルカリ電池の改良に関
するものである。
従りの技術 l)tし゛ル/ノリ電池の41.通した間開へとして、
1νa中の亜);)n極の電解液による奮aかtげられ
る。
iIt[、正):ンに5〜10重量Q6R度の水銀をl
(i加しψニアに1ヒ亜J++ +F)末を用いて水素
過電圧を高め、実用的に間開のない程度に腐食を抑ホi
1することか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、TL池内の含有水銀1を低減
させろ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、ガリウム。
インジ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、玉1ヒ率を低減させる方法か提案されている。
これは腐食抑制には効里があるが、電化率を低減させる
ことにより強狡電性能が専1ヒするという逆効果が見ら
れろ。これらの提案において低水化〒とした場合に強放
電性能が劣化する墾因は不明確であるが、枚重生成1)
が活性ti亜i■表面を覆い、牧童反応にビ・要な水酸
イオンの亜鉛表面への供給を妨げる度合か水銀含有の多
い場合(こ比較して大きいためと考えられ、耐食性と強
5t=11能を兼ね備えた低木1ヒ千亜鉛り峰の確立か
今後の重要課題とされている。
また、主にマンガン乾電池の改良をめさしで、亜鉛又は
亜)■合金にインジウムを添加した亜J+! r’F金
を[’l極に1±用することがFji j”之1−の7
7、Igう・(きい七いう提案がある(特公昭33−3
204号)。
発明が解決しようとする間g、4 上記の提案の中では亜鉛合金中の元素として、インンウ
ムの他にFe、 Cd、 Cr、 Pb、 Ca、 H
z。
Bi、 Sb、 A1. Ax、 Mg、 Si、 N
i、〜In等を不純物又は添加物としてl又は2檀以上
を含む場合を包含して記載されているが、インジウムと
鉛を添カ0元素として併用した場合の有効性以外には、
−ヒ紀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であり、その適切な
添加量についてはインノウム。
諾以り[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。
本発明は、lI極亜鉛の耐食性0枚電性能を劣1ヒさせ
ることなく最北率を低減させ、低公害で放電性能、貯蔵
性、耐di液性などの総合性能のすぐれた亜鉛アルhり
電1thを提供することを目的とする。
問8点を解決するための手段 本発明は、電解液にが性カリ、が性ノー2”なとを主成
分とするアルカリ水溶液、負極活物質に亜鉛、正極活物
譬に二酸化マンガン、酸1ヒ銀、酸化水銀、酸素などを
用いるいわゆる亜鉛アノ1カリ系電池の負極にアルミニ
ウム(AI)を0.005〜02重i’=、鉛(Pb)
を0.01−0.5fiffi%、さらにill(Ag
)、ガリウム(Ga)、タリウム(Tl)、カドミウム
fcd)からなる群のうち一種以上の元素を合計で0.
01−0.5重量%含有する亜鉛合金を用いたことを特
徴とする。
作用 本発明はまず、放電反応生成物が活性な亜鉛表面を覆い
、水酸イオンの供給を阻害して大電流での放電反応が円
滑に進行しない頻回が特に采(ヒTの低い亜鉛を用いる
場合に顕著に表われる問題をAIの適切な量を添加する
ことにより解決し、さらに亜鉛合金の耐食性向上に相乗
的な添加効果をi#るため1.mPb、uとも(こ4八
t、Ga、T1.Cdのうち少なくとも一種以上を添加
した亜Ni合金を負極に用いることにより、耐食性にす
くれ、保存性。
放電性能にすぐれた亜鉛アルカリ電池を実現しだらので
ある。上記のAIの添加効果の作用機構はト分に解明さ
れていない。
これを推定するに、負極亜鉛中に合金として含まれてい
る亜鉛より卑な電位を有するAIが亜鉛ととらに放電し
、その反応生成物が亜鉛の放電生成物の電解液中への溶
解を促進させるのか、未溶峠の放電生成物の層が緻密化
して亜鉛表面が不動帖化する作用を緩f口する役割を果
たすことにより、亜鉛の活性表面に水υイオンが豊富に
供給される状態か亜鉛が消耗し尽すまで継続して離係さ
れ、亜鉛の放電利用率が高まるものと考えられる。
又、Pbは亜鉛合金への添加元素として、単体では大き
ti防濱効果はないが、他の適切な有効元素と組合せて
添加することにより相乗的に防に効果hl#られる、す
なわち、その作用機構を推察するにPbは亜鉛合金の結
晶泣昇近傍に偏析し易く、表面から汞化した亜鉛合金中
の水銀が粒界を通じて内H[に拡散するのを抑制する効
果かあると巴われ、結果的に亜鉛合金の表面層の水銀、
署度を高めるのに寄与して防食性に多少の効果を示すと
されれる。その効果を一11高めるには、T1. Ga
Agのように水銀と親f口し易い元素を添カロして亜鉛
合金表面に端折させることにより、表面層に水銀が担持
され易く、亜鉛合金の表面の水銀、7度を一層高めるこ
とができる。Cdは前記のPbの添gu作用と同様の作
用をすると習われるか、l#存させることにより効果が
増幅される。又へIは水銀上の親を0性が小さいため、
亜鉛合金の内g(Hへの水銀の拡散を抑制するととらに
、表面層に存在するAIは禾1ヒの際の前処理7α、例
えばアルカリミニ液中にl先して溶解するので亜鉛合金
表面の禾1ヒの妨げともならず、アルミニウムを1井存
させることによりさらに一習の防食効果か得られろもの
と柑察される。
しかし、八1を過剰に添加すると禾1ヒの妨げと/iつ
たり、卑な金属であるだけに’:: 4Z llIとの
間で優先的に腐食して却って防食性を「■害するのて、
適tJJな添加Mtを設定する必要かある。以」の上ろ
に、本発明は負極に用いる亜鉛合金中の添加元素の組合
せとその添加量を実験的に検討し、放電性能と11を性
を蒼ね備えた低水1ヒ率の亜鉛負極を実現したちので、
以下、実施1?lにより詳細に説明する。
実施例 トむ度99997?6以上の亜鉛地金に、次表に示す各
階の元素を添加した各種の亜鉛合金を作成し、杓500
℃で溶融して圧縮空気により噴射しでH) 111ヒし
、50〜+50メツンユの粒度範囲にふるい分けした。
次いで、か性カリのlOf[量?6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最北し
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最北
亜鉛扮、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。
これらの永(ヒ扮末を用い、図に示すボタン形酸Iヒ正
TLitl+を装作した。図において、lはステンレス
鋼製の封口板で、その内面には鋼メツキトが施されてい
る。?ほか性カリの40重量?6水溶液に酸1ヒ亜鉛を
飽を口させた電解液をカルホキ/メチルセルロースによ
りゲル化し、このゲル中に汞化亜鉛合金粉末を分散させ
た亜鉛9極である。3はセルロース系の保液材、4は寥
孔性ポリブ0ピレン製のセパレータ、5は酸化銀に黒鉛
をt足金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はステンレス鋼製の正極缶で
、その内外面にはニッケルメッキが施されている。
8はポリプロピレン製のガスケントで、正極缶の折り曲
げにより正極缶と封口板との間に圧縮されている。
試作した電池は直径11.6.、高さ5.4−であり、
負極の禾1ヒ粉末のffi量を193町に統一し、水銀
の添加量〈本化88)は、亜鉛合金役に対し、いずれも
1ffi1%とした。
試作したTi、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。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
この表に見られるように、a来11i+1+1〜6)を
相互に比較すると、pbをjll Ll! ’C添加し
たJJA合〈2)とこれにt\z、Ga、T1.Cdの
一種を101特に添か口した場合(3−6)こては負陽
亜鉛のr力1f幼果;二大きな差が見られる。(3〜6
)の合金にさらに八1を添加した場合には放電性能と耐
g性かさめ(こ改善されA1の添加効果が大きいことが
(7〜!0ンとの対比によって添加元素の絹合せの効果
を和実に示している。本発明の上記の添カ6元素を組合
せて含有させた場合のうち、従来例より改善されたと判
断されるのはPbか0.01〜0 、  :l fiM
%、AIが0.005−0.2mff1’=、八g、 
’r1. Ga。
Cdのうちの一種以上の元素の合計が01〕1〜05重
量?60割合で含有された組成の場合(”8.9.10
.12.13.l[i、17.20゜21.24.35
.2g、29.32.:13゜35.36.37.38
.39.40.1である。
しかし、添加元素の含有量か過不足の場合(1114、
Is、+8.19.22.23.26゜27.30.3
1.34)は従来例と大差ないか、却って逆効果となっ
ている。以上のように本発明は適切な添加元素の組合せ
と含有量の亜鉛合金をtJlfIに用いることにより、
低公害で実用性能のすくれた亜鉛アルカリ電池を実現し
たものである。
/=J=、実施例においては水化亜鉛負極を用いた電池
について説明したが、開放式の空気亜鉛電池や水素吸収
機構を備えた密閉形亜鉛アルカリ電池なとにおいでは水
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、さらに低重化率、場合に
よっては無水1ヒ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し、低
公害の亜j;)アルカリ電池をillるに極めて会り東
的である。
1.1′4面の1ijltな説明 図は本発明の実施例に用いたボタン形酸化銀電池の一品
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。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アルミニウムを0.005〜0.2重量%、鉛を0.0
    1〜0.5重量%、銀、ガリウム、タリウム、カドミウ
    ムからなる群のうち一種以上の元素を合計で0.01〜
    0.5重量%含有した亜鉛合金を負極活物質に用いた亜
    鉛アルカリ電池。
JP59200034A 1984-09-25 1984-09-25 亜鉛アルカリ電池 Pending JPS6178059A (ja)

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