JPS62176050A - 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、亜鉛アルカリ電池に関し、詳しくはインジウ
ムと、バリウム、ベリリウムより選ばれる　１種または
２種と、コバルト、ガリウムより選ばれる１種または２
種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ＰＪ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３〜１０
重量％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、電池内の水銀含右昂を低減させるべく、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５８−１８１２６６号公報）等がある。

［発明が解決しようとする問題点コ 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得られてい
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。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者らは、この目的に沿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、インジウムと、バ
リウム、ベリリウムより選ばれる１種または２種と、更
にコバルト、ガリウムより選ばれる　１種または２種を
特定範囲の吊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
浸れた亜鉛アルカリ電池が１ｑ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、インジウムを０．００５〜０．５ｆ
ｆｉｆａ％、バリウム、ベリリウムより選ばれる１丁重
または２種の合計量を０．００５〜０．５ｍｍ％、更に
コバルト、ガリウムより選ばれる１秤または２種の合計
量をｏ、ｏｏｓ〜０．５重囲％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インジウムの含
有率はｏ、ｏｏｓ〜０．５重量％、バリウム、ベリリウ
ムより選ばれる１種または２種の含有率はｏ、　ｏｏｓ
〜０．５重量％、コバルト、ガリウムより選ばれる１種
または２種の含有率は０．００５〜０．５Ｉｆｆｉ％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得
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。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ｍｌすなわち３．０重間％未満でも耐食
性が大ぎい。また、より汞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、５１倒％以下としても
十分耐食性が確保できる。更に、１．０重量％前後また
はそれ以下の少ω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重湯％以下の低水化率
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。

［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インジウムは水
素過電圧を高める作用を有し、また、バリウム、ベリリ
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って
いると考えられる。更に、コバルト、ガリウムについて
は局部腐食反応の抑制等、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、酎食性、放
電性能ともに潰れた亜ｉ））合金が１ｒ、＃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および比較例１〜１１ 純度’１９．０り７％以上の亜鉛地金を約５００℃で溶
融し、これに第１表に示すごとくインジウム、バリウム
、コバルトの含有率がそれぞれ０．０５ｍｆａ％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５に９　／　ｃｍ　）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　１．０ｉ　Ｑ％になるように水銀を添加して
、水化処理を行ない水化亜鉛合金粉末（実施例１）を得
た。

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、水化処理を
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１〜１１）を得た。

このようにして（ｑられた水化亜鉛合金粉末を使って水
素ガス発生試験を１１ない、その結果を第１表に示づ。

なお、ガス発生試験は、電解液として濃度４０車間％の
水酸化カリウム水溶液に酸化亜鉛を飽和さけたものを５
威用い、亜鉛合金粉末を１０ｇ用いて４５℃で５０日間
のガス発生Ｎ　（厩、−’ｇ）を測定した。

また、これらの亜鉛合金粉末を負極活物質どして第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、セパレーク−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
℃の放電条件により終止電圧０．９ＶまでのｒＩｉ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１２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１２ 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
１２）を１９だ。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、亜鉛にインジウムと、バリウ
ム、ベリリウムより選ばれる１種または２種と、コバル
ト、ガリウムより選ばれる１種または２種を特定量添加
して汞化させた水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１〜１１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１２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、バリウム、ベリリウ
ムより選ばれる１種または２種と、コバルト、ガリウム
より選ばれる１種または２種を特定範囲で含有した亜鉛
合金をそのまま、もしくは水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：ＷＡ縁リング、１２：外装缶。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インジウムを０．００５〜０．５重量％、バリウム
   、ベリリウムより選ばれる１種または２種の合計量を０
   ．００５〜０．５重量％、更にコバルト、ガリウムより
   選ばれる１種または２種の合計量を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。