JPS6178062A - 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、負極活物質として亜鉛、電解液としてアルカ
リ水溶液、正極活物譬として二酸化マンガン、酸化銀、
酸化水銀、ａ素、水酸化二・ツケル等を用いる亜鉛アル
カ１１電池の負極の改良に関するものである。

従来の技術 亜鉛アルカリ電池の共通した間８声として、保存中の１
１１１ｆｌ亜鉛の電解液による珂食が挙げられる。

従来、亜鉛に５〜１０重量９６程度の水銀を添加した水
化亜鉛粉末を用いて水素過電圧を高め、実用的に問題の
ない程度に腐食を抑制することが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、電池内の
含有水銀量を低減させることが社会的ニーズとして高ま
り、檀々の研究がなされている。例えば、亜鉛中に鉛、
カドミウム。

インジウム、ガリ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、重化率を低減させる方法が提案され
ている。これらの腐食抑制効果は、添加元素のｖ体の効
果以外にｖｌ数の添加元素による複合効巣も大きく、イ
ンジウムと鉛あるいはこれにさらにガリウムを添加した
もの、さらにはガリウム２鉛を添加した亜鉛合金などが
従来、有望な系として提案されている。

発明が解決しようとする間１１屯 これらはいずれもある程度の耐食性が期待でき、水化率
の低減もある程度見込めるらのの、さらに一層、耐食性
のよい合金系の探索が必要である。

本発明は、負極亜鉛の耐食性を向上させて、その水化率
を低減するか、あるいは無水化を目指し、低公害で貯蔵
性、耐漏液性、放電性能のすぐれた亜鉛アルカリ電池を
提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は、電解液にか性カリ、か性ソーダなどを主成分
とするアルカリ水溶液、負極活物質に亜鉛、正極活物臂
に二酸化マンガン、＠化銀、酸化水銀１Ｍ素などを用い
るいわゆる亜鉛アルカリ系ｔｊ１の負極に、亜鉛を主成
分とし、これに鉛（Ｐｂ）、カドミウム（Ｃｄ）の一種
または二種を合計で０．０１〜０．５重量％、ガリウム
（Ｇａ）を０．０Ｉ〜０．５重量％、銀（ＡＩ）を０．
０１〜０．５重量％含有した亜鉛合金粉末を用いたこと
を特徴とする。

本発明は、前記のｐｂとＧａあるいはＣｄとＧａを添加
した亜鉛合金系の耐食性を一層向上させることを目的と
して検討した結果見い出されたもので、上記の合金系に
添加元素としてＡＩを付加することにより著しく耐食性
を向上させたものである。

作用 本発明の負極亜鉛合金の添加元素の作用機構は明確でな
いが、推察するに、Ｐｂ、Ｃｄは亜鉛の結晶粒界近傍に
偏析し易く、粒子表面から水化した亜鉛合金中の水銀が
結晶粒界を通じて表面層がら内部へ拡散するのを押開１
して表面の水銀１度を高く維持するのに効果的であると
考えられる。Ｇａは水素過電圧が高く、しかも常温近傍
で液体であり、亜鉛の防食作用については水銀と同様な
効果が予想される。しかしＧａ−Ｚｎ合金において、そ
の効果は低い。これはＧａが亜鉛との親和性（亜鉛に対
する溶解度）が低く、亜鉛粉の表面に均一に分布せず、
一様な効果を発揮できないからと思われる。ＡｘはＧａ
と亜鉛の両方にある程度の親和性を持ち、Ｇａと亜鉛の
関係を改善する効果があると思われる。さらに、Ａｔは
水銀に対する親和性が高く、亜鉛粒子表面を承化し異く
また水銀を表面層に担持する役割も有すると思われ、Ｇ
ａ単独の場合より複合されることにより、より高い効果
が推定される。これらのことから本発明による亜鉛合金
を水化した場合、少量の水銀の使用で亜鉛粉表面の水ｉ
ｌａ度を長期にわたり高１度に繊持して、水素過電圧の
大きい耐食状態を保ちｉｌｌるので、低木化率で耐食性
のよい亜鉛合金が実現できたと考えられる。

実施例 純度９９．９９７％以上の亜鉛地金に、Ｐｂ。

Ｃｄのうち少なくとも一層の元素と、Ｇａ及びＡｆを添
加した各種の組成の亜鉛合金を作成し、約５００℃でｆ
ｃＭして圧縮宣気により噴射して粉体化し、５０〜１５
０メツシユの拉度範圓にふるい分けした。次いで、か性
カリの１０重重量感水溶液中に上記粉体を投入し、撹拌
しながら所定量の水−川を滴下して水化した。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。

さらに比較例として、銀を添加しない亜鉛合金を上記と
ｒｉ４法で溶融噴射して粉体化し、水化粉末を作成した
。

これらの水化粉末を用い、図に示すボタン形酸１ヒ銀電
池を製作した。図において、１はステンレス潤製の封口
板で、その内面には鋼メッキ１゛が施されている。２ほ
か性カリの４０重量％水溶液に酸化亜鉛を飽和させた電
解液をカルボキシメチルセルロースによりゲル化し、こ
のゲル中に承１ヒ亜鉛合金粉末を分散させた亜鉛負極で
ある。３はセルロース系の保液材、４は多孔性ポリプロ
ピレン製のセパレータ、５は酸化銀に黒鉛を混合して加
圧成形した正極、６は鉄にニッケルメンキを施した正極
リング、７はステンレスｊＩｌ製の正極缶であり、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ットで、正極缶の折り曲
げにより正極缶と封口板との間に圧ｈ１されている。試
作した電池は直径１１．６鴫、高さ５．４ｍで、負極の
水化粉末の重量を１９３ａｔに統一し、また水銀の添加
ｉ（汞化率）は、亜鉛合金粉に対し、いずれもｉ＊ｉ％
とした。

試作した電池の亜鉛合金の組成と、６０℃で１力月間保
存した後の放電性能及び、電ＩＩＩ！総高の変化を次表
に示す。稜電性能は、２０℃において５１０Ωで０．９
Ｖを終止電圧として放電したときの紋ＭＬ持続時間で表
わした。

この表に見られる如く、従来例（ａ−ｅ）は本発明にお
ける必須添加元素の一つを欠いた亜鉛合金を用いたもの
で、適切な量の必須添加元素を含有する本発明の実施例
の電池はこれらの従来例に較べ、保存後の放電性能が良
く、ガス発生による電池膨張も少ない。即ち、ａ＝ｅと
ｆ−ｈの対比により本発明における必須元素がすべて含
有された亜鉛合金を用いたｆ−ｈがすぐれており、これ
らの添加元素の相乗効果が大きいことを示している。ま
た、本発明の必須元素をすべて添加した場合（「〜Ｚ）
のうち、放電性能、負極亜鉛の両賞性とともに従来例よ
り改善されたと判断されるのは、ｐｂまたはＣｄ、もし
くはｐｂとＣｄを合計で０．０１〜０，５瓜樋１、Ｇａ
を０．０１〜０．５ｆｆ［量’６、ＡＨを０．０１〜０
．５重量％含む亜鉛合金を「１…に用いた場合（ｆ、　
ｔ、　ｈ、　ｊ、　ｋ、　１．　ｏ、　ｏ、　ａ、　ｔ
、　ｕ、　ｖ。

ｘ、　ｙ、　ｚｌであり、添加元素の含有量が不足また
は過多の場合は従来例と大差ないか劣る場合らあり、上
述のように、適正な含有壁の範囲において顕在的な効果
が得られる。

以上のように、本発明は前述の添加元素の組合わせによ
る相乗効果により負極に用いる亜鉛合金の耐食性が向上
することを見出し、適切な含＊ｊｉｔを割り出して低公
害で実用性能のすぐれた亜鉛アルカリ電池を実現したも
のである。なお、実施例においては水化亜鉛負極を用い
た電ｌ釦；ついて説明したが、開放式の空気電池や水素
吸収機構を備えた密閉形の亜鉛アルカリ電池などにおい
ては、水素ガスの発生許容量は比較的多いので、このよ
うな場合に本発明を適用する場合はさらに低木化率、場
合によっては無水化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、負極亜鉛の未化率を低減でき、
低公害の亜鉛アルカリ電池を得るに極めて効果的である
。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例に用いたボタン形酸化銀電池の一部
を断面にした側面図である。 ２−・・・・亜鉛ｆ′ｌ極、４　・・・・・・セパレー
タ、５−・・・・・酸化銀正極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鉛、カドミウムの一種または二種を０．０１〜０．５重
   量％、ガリウムを０．０１〜０．５重量％、銀を０．０
   １〜０．５重量％含む亜鉛合金を負極活物質に用いた亜
   鉛アルカリ電池。