JPS6240160A - 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、詳しくはコバルトと
鉛とカドミウム、タリウム、インジウムより選ばれる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ｌＩ） 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。

（発明の目的） 本発明はかかる現状に罵み、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。

（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、コバルトと鉛とカドミウム
、タリウム、インジウムより選ばれる１種以上を特定範
囲の量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。

（発明の構成） すなわち本発明は、コバルトを０．０１〜０．５重量％
、鉛を０，０１〜０３５重量％、カドミウム、タリウム
、インジウムより選ばれる１種以上の合計量を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にある。

本発明において、コバルトと鉛とカドミウム、タリウム
、インジウムより選ばれる１種以上を特定量添加した亜
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
も少ない量、すなわち５．０重重％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コバトルの含有
率は０．０１〜０．５重置％、鉛の含有率は０．０１〜
０．５ｆｆｌ量％、カドミウム、タリウム、インジウム
より選ばれる１種以上の合計量の含有率は０．０１〜０
．５重蛍％と少量で添加効果が発揮される。コバルトと
鉛とカドミウム、タリウム、インジウムより選ばれる１
種以上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つ
と考えられる。また鉛あるいはカドミウム、タリウム、
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。

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。

施例１〜１０および　較例１〜１１ 純度９９．９９７％以上の亜鉛地金を約５００’Ｃで溶
融し、これに第１表に示すごとくコバルト、鉛、カドミ
ウムの含有率がそれぞれｏ、　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５ｋｌｌｌ　Ｚ　Ｃ！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重量％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）コバルト０，０５重量％、鉛０．０５重量％、タリ
ウム０．０５重量％（実施例２） ２）　コバ）Ｌｔト０，０５重缶％、鉛０．０５重酊％
、インジウム０．０５重量％（実施例３）３）コバルト
０．０１重ａ％、鉛ｏ、ｏｉ重ｆｆｉ％、カドミウム０
．０１　＠最％（実施例４）４）コバルト０．０１重量
％、鉛０，０１重ｆｉｎ、タリウム０．０１重量％〈実
施例５） ５）コバルト０．０１重量％、鉛０．０１重ω％、イン
ジウム０．０１重量％（実施例６）６）コバルト０．５
重量％、鉛０．５重量％、カドミウム０．５重量％（実
施例７） ７）コバルト　０．５重間％、鉛０．５重量％、タリウ
ム０．５重量％（実施例８） ８）コバルト０．５重量％、鉛０．５重憬％、インジウ
ム０．５重量％（実施例９） ９）コバルト０，５重量％、鉛０．５重間％、カドミウ
ム０．１型理％、タリウム０．１重量％、インジウム０
．３重間％（実施例１０） １０）コバルト０．０５重量％（比較例１）月）コバル
ト０．０５重日％、鉛０．０５重缶％（比較例２） １２）　コｔ＜ルト０．（１５重ａ％、カドミウム０．
０５重量％（比較例３） １３）コバルト０．０５重量％、タリウム（１，０５重
置火（比較例４） １４）鉛０．０５重問％、インジウム０．０５重世％（
比較例５〉 １５）コバルト０．０５重世％、鉛１．０重量％、カド
ミウム０．０５重量％（比較例６） １６）コバルト０．０５重量％、鉛０．０５重量％、カ
ドミウムｏ、ｏｏｓ重量％（比較例７）１７）コバルト
１．０重量％、鉛０．０５重量％、カドミウム０．０５
重量％（比較例８） １８）コバルトｏ、ｏｏｓ重長％、鉛００ＯＳ重量％、
カドミウム０．０５１ｆｉ％（比較例９）１９）コバル
ト０．０５重量％、鉛Ｏ，ＯＳ重世％、タリウムｉ、ｏ
重量％（比較例１０） ２０）コバルト０．０５重量％、鉛０．０５重Ｒ％、イ
ンジウム１．０重量％（比較例１１）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２〜１０および比較例１〜１１）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′Ｉ！用
い、亜鉛合金粉末を１０　ｇ用いて４５℃で５０日間の
ガス発生１ｉ（１１／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
”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。

監１１ユ 実施例１と同様の方法で亜鉛に水銀をｓ、ｏｌ１％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Ｎ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、亜鉛にコバルトと鉛とカドミ
ウム、タリウム、インジウムより選ばれる１種以上を特
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１〜１０は、比較例１〜１１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、コバルトと鉛とカドミウム、タリウ
ム、インジウムより選ばれる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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コバルトを０．０１〜０．５重量％、鉛を０．０１
   〜０．５重量％、カドミウム、タリウム、インジウムよ
   り選ばれる１種以上の合計量を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。