JPS6240158A - 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】 ［発明の分野］ 本発明は亜鉛アルカリ電池に関し、詳しく【まタリウム
とガリウムとテルル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負極活物質として用い
た亜鉛アルカリ電池に関する。

［発明の背ｍ］ 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ｌブれ（ｆ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５〜１０
重量％程度の多量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
、あるいは本発明者等による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。しかし、これら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、まだ十分とは言えない
。

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、水素ガス発生伍を低減し、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。

［発明の目的］ 本発明はかかる現状に鑑み、水銀の含４−ｉ率を箸しく
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。

［発明の経緯］ 本発明者らはこの目的に沿って鋭意研究の結果、亜鉛か
らなる負極活物質において、タリウムとガリウムとテル
ルを特定範囲の伍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四を低下させ、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。

［発明の構成コ すなわら本発明は、タリウムを０．０１〜０．５重Ｍ％
、ガリウムを０，０１〜０．５重量％、テルルを０．０
１〜０．５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。

本発明において、タリウムとガリウムとテルルを特定母
添加した亜鉛合金は、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澁、すなわち５．０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３．
０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重量％以下の低汞化率また
は無汞化の亜鉛合金が負極活物質として好ましく用いら
れる。

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０．０１〜０．５重量％、ガリウムの含有率は０．
旧〜０，５重債％、テルルの含有率は０．０１〜０．５
重世％と少量で添加効果が発揮される。タリウムとガリ
ウムとテルル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。

これら各添加元素の作用効果は充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、ガリウム、テルルは亜鉛
と溶体化することにより原子間結合力を強め、耐食性の
向上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、放電特性を
劣化させることなく、耐食性のよい亜鉛合金が得られた
ものである。

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。

［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１〜６ 純度９９．９９７％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、ガリウム、テ
ルルの含有率がそれぞれ０．０５重量％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５ｋａ／ｉ）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
重世％になるように水銀を添加して、汞化処理を行ない
亜鉛合金粉末（実施−例１）を得た。

また、第１表に示すごとく、下記の組成でそれぞれ １）タリウム０．０１重量％、ガリウム０．０１　ｆｆ
ｌ量％、テルル０．０１重量％（実施例２）２）タリウ
ム０．５重量％、ガリウム０．５重量％、テルル０，５
重量％（実施例３） ３）タリウム０，０５重邑％（比較例１）４）タリウム
０．０５重量％、ガリウム０．０５　ｆｆｉ聞％（比較
例２） ５）タリウム０．０５重量％、テルル０．０５重量％（
比較例３） ６）タリウム０．０５重量％、ガリウム１．０重量％、
テルル０．０５重量％（比較例４）７）タリウム０．０
０５重量％、ガリウム０．０５重量％、テルル０．０５
重分％（比較例５）８）タリウム１．０重量％、ガリウ
ム０．０５重量％、テルル０．０５重量％（比較例６）
からなる亜鉛合金をそれぞれ作成し、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２〜３および比較例
１〜６）を得た。

このようにして得られた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４０重間％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５ｘｊ用い
、亜鉛合金粉末を１０ｇ用いて４５℃で５０日間のガス
発生ｆｆ１（ｔｆ／ａ）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杆能を評価し
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１！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、２
０℃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７の測定値を１００とした指数で示した。結果を第１
表に示す。

匿上（Ｍ７ 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
７）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、亜鉛にタリウムとガリウムと
テルル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１〜３は、比較例１〜６や亜
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７に比べて、水
素ガス発生抑制効果が大きり、ｔｌｉ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、タリウムとガリウムとテルルを特定
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：熱収縮性絶縁チューブ、 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０．０１〜０．５重量％、ガリウムを０
   ．０１〜０．５重量％、テルルを０．０１〜０．５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。