JPS62176049A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、亜鉛アルカリ電池に関し、詳しくはタリウム
とコバルトと、更にベリリウム、バリウム、カドミウム
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Ω極活物質として用
いた亜鉛アルカリ電池に関する。

［従来の技術］ 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Ｗ？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３〜１０
不吊％程度の多聞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、電池内の水銀含有量を低減させるべく、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、亜鉛に鉛を添加した亜鉛合金粉末
、あるいは亜鉛に鉛とインジウムを添加した亜鉛合金粉
末（特開昭５８１８１２６６号公報）等がある。

〔発明が解決しようとする問題点１ しかしながら、上記提案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、水銀含有量を３％未満に低
減することについては、未だ満足できるレベルに達して
いない。

このように、負極活物質である亜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１ｑられて
いない。

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
い水準に維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。

Ｆ問題点を解決するための手段］ 本発明者らは、この目的に治って鋭意研究の結果、亜鉛
を主成分とする負極活物質において、タリウムとコバル
トと、更にベリリウム、バリウム、カドミウムより選ば
れる１種以上を特定節回の聞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、従来の低水化した
亜鉛合金粉末よりし更に水素ガス発生量を低下させ、し
かも放電性能に涜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。

すなわち本発明は、タリウムを０．００５〜０．５１諸
％、コバルトを０．００５〜０．５重量％、ベリリウム
、バリウム、カドミウムより選ばれる１種以上の合計量
を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。

この負極活物質に用いられる亜鉛合金のタリウムの含有
率は０．００５〜０．５重１％、コバルトのｇ有季は０
．００５〜０．５重量％、ベリリウム、バリウム、カド
ミウムより選ばれる１種以上の含有率は０．００５〜０
．５重１％と少量で添加効果が発揮される。それぞれの
添加元素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、元素添加の逆効果から自
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１ｑられない。

上記亜鉛合金は、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。水化
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％未満でも耐食
性が大きい。更に、より水化率を低くし水銀含有率を低
くして、低公害性を考慮した１、５重量％以下としても
十分耐食性が確保できる。また、１．帽ｍ％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
の発生許容向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、１．０１吊％以下の低水化率ま
たは無水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ｔ’４られる。

［作　用］ これら各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タリウムは水素
過電圧を高める作用を有し、また、コバルトはそれ自体
耐食性のある金属であることは知られているが、亜鉛と
溶体化した場合にも局部腐食反応の抑制に役立っている
と考えられる。

更に、ベリリウム、バリウム、カドミウムについても他
の添加元素と共存した場合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。

本発明は、これら各作用の相乗効果により、耐食性、放
電性能ともに浸れた亜鉛合金が得られたものである。

［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１〜１９およびヒ交例１〜１２ 純嗅’１１９．’１９７％以上の亜鉛地金を約５００℃
で溶融し、これに第１表に示すごとくタリウム、コバル
ト、ベリリウムの含有率がそれぞれ０，０５ｉｆｆｉ％
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（噴出圧５Ｋｇ　／　ｃｉ）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１，０ｉｆｉ％になるように水銀を添加し
て、汞化処理を行ない汞化亜鉛合金粉末（実施例１）を
１！７だ。

また、第１表に示すような組成でそれぞれ亜鉛合金を作
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２〜１９および比較例１〜１２）を得た。

このようにして１ｑられた汞化亜鉛合金粉末を使つて水
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１１９．１０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５厩用い、亜鉛合金粉末を１０　ｑ用いて４５℃で５
０日間のガス発生ｆｆｉ　（ｄ／（１）を測定した。

また、これらの亜鉛合金粉末を負極活物質として第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、負極３、セパレーター４、封口体５、負極底板６、
負極集電体７、キャップ８、熱収縮性樹脂チューブ９、
絶縁リング１０゜１１、外装缶１２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
’Ｃの放電条件により終止電圧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１３の測定値を１００とした指数で示した。結果を第
１表に示す。

比較例１３ 実施例１と同様の方法で亜鉛に水銀を５．０重量％添加
した従来より用いられている汞化亜鉛合金粉末（比較例
１３）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。

第１表に示されるごとく、亜鉛にタリウムとコバルトと
、更にベリリウム、バリウム、カドミウムより選ばれる
１種以上を特定用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１〜１９は、比較例１〜１
２や、更には亜鉛に水銀のみを添加した従来より用いら
れている汞化亜鉛合金粉末を負極活物質に用いた比較例
１３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、タリウムとコバルトと、更にベリリ
ウム、バリウム、カドミウムより選ばれる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可
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側断面
図を示す。 １：正極缶、　　２：正極、　　３：負極、４：セパレ
ーター、５：封口体、６：負極底板、７：負極集電体、
８：キャップ、 ９：熱収縮性樹脂チューブ、 １０．１１：絶縁リング、１２：外装缶。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、タリウムを０．００５〜０．５重量％、コバルトを
   ０．００５〜０．５重量％、ベリリウム、バリウム、カ
   ドミウムより選ばれる１種以上の合計量を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。