JPS62123653A - 亜鉛アルカリ電池 - Google Patents

亜鉛アルカリ電池

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JPS62123653A
JPS62123653A JP60262490A JP26249085A JPS62123653A JP S62123653 A JPS62123653 A JP S62123653A JP 60262490 A JP60262490 A JP 60262490A JP 26249085 A JP26249085 A JP 26249085A JP S62123653 A JPS62123653 A JP S62123653A
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JP
Japan
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zinc
negative electrode
less
weight
electrode active
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Pending
Application number
JP60262490A
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English (en)
Inventor
Nobuyori Kasahara
笠原 暢順
Toyohide Uemura
植村 豊秀
Keiichi Kagawa
賀川 恵市
Ryoji Okazaki
良二 岡崎
Kanji Takada
寛治 高田
Akira Miura
三浦 晃
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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Publication date
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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
    • C22C18/04Alloys based on zinc with aluminium as the next major constituent
    • 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
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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】 [発明の分野] 本発明は亜鉛アルカリ電池に関し、訂しくは鉛とインジ
ウムとアルミニウムを特定範囲で含有し、さらに亜鉛の
腐食に対し有害な特定の不可避不純物元素の含有量を規
制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ることにより、水銀の含有率を減少
させつつ水素ガス発生量を低減化し、放電性能を高い水
準に維持すると共に工業的品質を安定化させた亜鉛アル
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、水銀添加による水素過電圧を高めた汞化亜鉛粉末を
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5.0〜10重量%程度の水銀が含まれている。なお
、鉛およびインジウムをさらに添加した汞化亜鉛粉末も
一部使用されているが、これにして6水銀の含有率は3
.0重量%程度と非常に高い。
従って、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曹望されるようになって
きた。
そこで、電池内の水銀含イTfttを低減さゼるべく、
亜鉛を主成分とし、鉛、インジウムa3よびアルミニウ
ムを含有した亜鉛合金または汞化亜鉛合金を負極活物質
に用いたrIT!鉛アルカリ電池が提案されている(特
願昭59−197198号、特願昭60−118707
号)。
しかしながら、これらの亜鉛合金粉末は、亜鉛の腐食に
よる水素ガス発生を抑制するために有効な元素である鉛
、インジウムおよびアルミニウムを特定量添加してし十
分な効果が得られない場合があり、ひいては水素ガス発
生特性においてバラツキが生じ、これにJzる工業的品
質の安定性に欠けるという問題があった。
[発明の目的] 本発明はかかる現状に鑑み、水素ガス発生を抑制するた
めに添加される鉛、インジウムおよびアルミニウムをよ
り有効に働かせることにより、水銀の含有率を減少させ
つつ水素ガス発生量を低減化し、放電性能を高い水準に
維持すると共に工業的品質を安定させた亜鉛アルカリ電
池を提供することを目的とする。
「発明の経緯」 本発明者は、この目的に沿って鋭意研究の結果、亜鉛の
腐食に対して有害な微量の不可避不純物元素の含有量が
工業的品質の安定性に大きく影響することを見出し、こ
の微量不純物の含有量を所定値以下に規制することによ
って、上記目的を達成し得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、鉛を0.005〜0.5重量%、イ
ンジウムを0.001〜0.5重量%、アルミニウムを
0.005〜0.5重量%、不可避不純物として鉄を2
0重量ppm以下、クロムを5.0重IJ ppm以下
、モリブデン、ヒ素、バナジウム、アンチモン、ゲルマ
ニウムをそれぞれ1.0重量+111m以下含有する亜
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、鉛とインジウムとアルミニウムを特定
量含有し、不純物として含有される特定の元素の含有量
を所定値以下に規制した亜鉛合金は、そのまま負極活物
質として用いるか、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量、すなわち3.0
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1.5重量%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密閉型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重間
%以下の低汞化率または無汞化の亜鉛合金を負極活物質
として使用することも可能である。
この負極活物質に用いられる亜鉛合金の鉛の含有率は0
.005〜0.5重量%、インジウムの含有率はo、o
oi〜0.5重量%、アルミニウムの含有率はo、oo
s〜0.5重量%と少量で添加効果が発揮される。鉛と
インジウムとアルミニウム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は見られない。
これら各添加元素の作用効果は十分に解明されていない
が、推定するに亜鉛合金中に含まれている鉛およびイン
ジウムは水素過電圧を高める作用あるいはアルカリ電解
液中での亜鉛の腐食を抑制する作用を有すると考えられ
る。一方、アルミニウムは亜鉛合金表面を平滑化させる
効果があり、これによって反応表面積を減少させ、耐食
性の向上に役立つと考えられる。
本発明は、これら各作用の相乗作用により、放電特性を
劣化さゼることなく、耐食性のJ、い亜鉛合金が得られ
たものである。
ところで亜鉛地金や上記添加元素中には亜鉛の腐食にと
って有害とされる不純物元素が存在することは填実には
不可避のことであり、亜鉛合金粉末や電池を製造する工
程にお番プる汚染によって不純物の混入も当然生じるも
のである。本発明においては、一般に知られている不可
避不純物元素のうち、特に鉄、クロム、モリブデン、ヒ
素、バナジウム、アンチモンおよびゲルマニウムの含有
量を所定値以下に規制づるものである。すなわち本発明
においては、負極活物質中に不純物として含有される元
素の含有量を、鉄20市量ppm以下、クロム5.0重
lppm以下、モリブデン、ヒ素、バナジウム、アンチ
モンおよびゲルマニウムのいずれをも1.0重量ppm
以下に抑えることを必須とする。
これらの含有量が上記所定値を越えると、亜鉛の腐食に
よる水素ガス発生を抑制するために添加される元素が有
効に働かないために水素ガス発生が十分に抑制できない
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
用いることにより得られる。
[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1〜3および比較例1〜8 各種製煉法により産出される亜鉛地金を溶融し、これに
鉛、インジウム、アルミニウムをそれぞれ含有率が0.
05重量%、0.02重量%、0.05重量%になるよ
うに加え、撹拌し合金化させた後、圧搾空気によりアト
マイズし粉体化させ、50〜150メツシユの粒度範囲
に篩別した。次いで10重間%水溶液中に上記粉末を投
入し、撹拌しながら所定量の水銀を滴下して汞化後、水
洗を行ない低瀉で乾燥し、水銀含有量1.0重量%の汞
化亜鉛合金粉末を作成した〈実施例1)。
また、第1表に示す組成からなる亜鉛合金をそれぞれ作
成し、これを実施例1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2〜3および比較例1〜8)を得た。
なお、粉体化−汞化工程にお【ノる設備等はその都度変
更し、汞化亜鉛合金粉末中に含まれる不可避不純物元素
の混入量を第1表に示すように調整した。
このようにして得られた汞化亜鉛合金粉末を負極活物質
として用い、第1図に示すボタン型酸化銀電池を製作し
、水素ガス発生試験および放電性能試験を行なった。同
図においU、1はステンレス鋼製の封目板で、内面には
銅メッキ1′が施されている。2は苛性カリの40市吊
%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、このゲル中に汞化粉末
を分散させた亜鉛1″!極である。3はセルロース系の
保液剤、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型した正極、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、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目板との間に圧縮保持されてい
る。試作した電池は直径11.6m、高さ5.4#であ
り、負極の汞化粉末の重量を193■に統一した。
水素ガス発生試験は、このようにして製作した電池を6
0℃で1ケ月間保存した後の電池総高の変化を測定する
ことによって行なった。また、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時の放
電持続時間で表わした。これらの結果を第1表に示す。
第1表に示されるごとく、鉛とインジウムとアルミニウ
ムを特定範囲で含有し、さらに不可避不純物として含有
される特定の元素の含有量を所定値以下に規制した汞化
亜鉛粉末を負極活物質に用いた実施例1〜3は、亜鉛の
腐食に対して有害な不可避不純物としての元素を上記所
定値より多く含有した比較例1〜8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。特に、亜鉛の腐食に有害<T不純物の含有量が多
い程、電池の膨張即ち水素ガス発生は大となり、また電
池性能が低下づ−る傾向にあることがわかる。
[発明の効果コ 以上説明のごとく、鉛とインジウムとアルミニウムを特
定範囲で含有し、さらに不可避不純物として含有される
特定の元素の含有量を所定110以下に規制した亜鉛合
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、水素ガス発生を抑制し
つつ、電池性能を向上させることが可能であり、低汞化
でも工業的品質の安定した亜鉛アルカリ電池が得られる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係わるボタン型酸化銀電池
の一部断面側面図である。 1・・・封口板、2・・・亜鉛負極、3・・・保液剤、
4・・・セパレータ、5・・・正極、6・・・正極リン
グ、7・・・正極缶、8・・・ガスケット。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、鉛を0.005〜0.5重量%、インジウムを0.
    001〜0.5重量%、アルミニウムを0.005〜0
    .5重量%、不可避不純物として鉄を20重量ppm以
    下、クロムを5.0重量ppm以下、モリブデン、ヒ素
    、バナジウム、アンチモン、ゲルマニウムをそれぞれ1
    .0重量ppm以下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。
JP60262490A 1985-11-25 1985-11-25 亜鉛アルカリ電池 Pending JPS62123653A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63171842A (ja) * 1987-01-10 1988-07-15 Dowa Mining Co Ltd 電池用亜鉛合金およびその製造方法
JPH03173731A (ja) * 1989-11-10 1991-07-29 Acec Union Miniere Nv:Sa アルカリ電池用亜鉛粉末
WO2001091224A1 (en) * 2000-05-24 2001-11-29 Eveready Battery Company, Inc. Zero mercury air cell
US6495289B1 (en) * 1994-10-19 2002-12-17 Canon Kabushiki Kaisha Lithium secondary cell with an alloyed metallic powder containing electrode

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