JPS62176051A - 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、タリウムより選ばれる１種または２種と、鉛、カド
ミウム、ガリウムより選ばれる１種以上と、リチウム、
ナトリウム、バリウムより選ばれる１種以上と、更にニ
ッケル、コバルＩ・より選ばれる１種または２種を特定
Ｒ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ｎ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ω％程度の多ら１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５８−１８１２６６号公報）等がある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記提案の亜鉛合金粉末はある程度のガ
ス発生抑制効果を秦するが、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Ｍ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、タリ
ウムより選ばれる１種または２種と、鉛、カドミウム、
ガリウムより選ばれる１（１以上と、リチウム、ナトリ
ウム、バリウムより選ばれる１種以上と、更にニッケル
、コバルトより選ばれる１種または２種を特定範囲の多
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、しかも放電性能に優れた亜鉛ア
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、インジウム、タリウムより選ばれる
１種または２種の合計量をｏ、ｏｏｓ〜０．５重量％、
鉛、カドミウム、ガリウムより選ばれる１種以上の合計
量をｏ、　ｏｏｓ〜ｏ、ｓｕｍ％、リチウム、ナトリウ
ム、バリウムより選ばれる１種以上の合計量を０．００
５〜０．５重σ％、更にニッケル、コバルトより選ばれ
る１種または２種の合計口をｏ、ｏｏｓ〜０．５１固％
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、タ
リウムより選ばれる１種または２種の含有率は０．００
５〜０．５重口％、鉛、カドミウム、ガリウムより選ば
れる１種以上の含有率はｏ、ｏｏｓ〜０．５ｆｆｉ１％
、リチウム、ナトリウム、バリウムより選ばれる１種以
上の含有率はｏ、ｏｏｓ〜０．５重量％、ニッケル、コ
バルトより選ばれる１種または２種の含有率はｏ、ｏｏ
ｓ〜０．５重量％と少量で添加効果が発揮される。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１１１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
率よりも少ない量、すなわち３．０重量％未満でも耐食
性が大きい。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、５重１１％以下として
も十分耐食性が確保できる。更に、１．０＠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、１．０ｍｍ％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、タ
リウムは水素過電圧を高める作用を有し、鉛、カドミウ
ム、ガリウムも他の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。また、リチウム、ナトリウム、バリウムについては
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、ニッケル、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。

本発明は、これら各作用の相乗効果により、耐食性、放
電性能ともに優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１〜３５および比較例１〜１１ 純度９９．９９７％以上の亜鉛地金を約５００℃で溶、
１’ｆ！し、これに第１表に示すごとくインジウム、鉛
、リチウム、ニッケルの含有率がそれぞれ０．０５　ｆ
ｆ１ｍ％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　１．０重量９６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、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２〜３５および比較例１〜１１　）　　を　１！Ｊ
／こ　。

このようにして得られた汞化亜鉛合金粉末を使って水素
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、電解液として濃度４００ｍ％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
１１１ｉ！用い、亜鉛合金粉末を１０ｇ用いて４５℃で
５０日間のガス発生ｆｆｉ　（ｄｌ／Ｑ　）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
℃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
１２の測定値を１００とした１日数で示した。結果を第
１表に示す。

監東ｉ胆 実施例１と同様の方法で亜鉛に水銀を５．０瑣ω％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、亜鉛にインジウム、タリウム
より選ばれる１種または２種と、鉛、カドミウム、ガリ
ウムより選ばれる１種以上と、リチウム、ナｉ・リウム
、バリウムより選ばれる１種以上と、更にニッケル、コ
バルトより選ばれる１種または２種を特定量添加して汞
化させた汞化亜鉛合金粉末を負極活物質に用いた実施例
１〜３５ｉ、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、タリウムより選ばれる
１種または２種と、鉛、カドミウム、ガリウムより選ば
れる１種以上と、リチウム、ナトリウム、バリウムより
選ばれる１種以上と、更にニッケル、コバルトより選ば
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、インジウム、タ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％、鉛、カドミウム
   、ガリウムより選ばれる１種以上の合計量を０．００５
   〜０．５重量％、リチウム、ナトリウム、バリウムより
   選ばれる１種以上の合計量を０．００５〜０．５重量％
   、更にニッケル、コバルトより選ばれる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。