JPS6251160A - アルカリ電池 - Google Patents
アルカリ電池Info
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- JPS6251160A JPS6251160A JP60190174A JP19017485A JPS6251160A JP S6251160 A JPS6251160 A JP S6251160A JP 60190174 A JP60190174 A JP 60190174A JP 19017485 A JP19017485 A JP 19017485A JP S6251160 A JPS6251160 A JP S6251160A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- granular zinc
- zinc alloy
- annealed
- granular
- thallium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/42—Alloys based on zinc
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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。
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〉
この発明はアルカリ電池に関し、詳しくは、使用する負
極活物質の材料を改良することで放電性能等を低下させ
ることなく安全性を高めたアルカリ電池に関するもので
ある。
極活物質の材料を改良することで放電性能等を低下させ
ることなく安全性を高めたアルカリ電池に関するもので
ある。
〈従来の技術〉
現在、各種ボタン型アルカリ電池、筒型アルカリ電池等
の負極活物質として広く用いられている粒状亜鉛は、純
度９９．９９％以上の高純度の亜鉛を噴霧法等の方法に
より粒状に形成したもので、このような粒状亜鉛をカル
ボキシメチルセルロース等のゲル化剤とアルカリ電解液
とによりゲル状に分散ざぜて負極となし、この負極をセ
パレータを介して二酸化マンガンや酸化銀等を活物質と
してなる正極合剤に対向させた構成を採っている。
の負極活物質として広く用いられている粒状亜鉛は、純
度９９．９９％以上の高純度の亜鉛を噴霧法等の方法に
より粒状に形成したもので、このような粒状亜鉛をカル
ボキシメチルセルロース等のゲル化剤とアルカリ電解液
とによりゲル状に分散ざぜて負極となし、この負極をセ
パレータを介して二酸化マンガンや酸化銀等を活物質と
してなる正極合剤に対向させた構成を採っている。
ところで、このような粒状亜鉛を、無氷化あるいは３＠
但％以下の低氷化で用いた場合は、アルカリ電池の負極
における粒状亜鉛の自己消費による腐蝕並びにその際の
水素ガス発生因が実用上の限界を超え、電池の放電性能
、耐漏液性能の著しい低下の原因になる。そのため、粒
状亜鉛の表面を粒状亜鉛＠足に対して５〜１０重但％程
度の水銀で氷化処理することで水素過電圧を高め、粒状
亜鉛の腐蝕防止及び水素ガス発生抑制を図る方法が一般
的に用いられている。
但％以下の低氷化で用いた場合は、アルカリ電池の負極
における粒状亜鉛の自己消費による腐蝕並びにその際の
水素ガス発生因が実用上の限界を超え、電池の放電性能
、耐漏液性能の著しい低下の原因になる。そのため、粒
状亜鉛の表面を粒状亜鉛＠足に対して５〜１０重但％程
度の水銀で氷化処理することで水素過電圧を高め、粒状
亜鉛の腐蝕防止及び水素ガス発生抑制を図る方法が一般
的に用いられている。
〈発明が解決しようとする問題点〉
ところで、上記のように氷化率の高い粒状亜鉛を使用す
る場合、製造工程における作業衛生上の問題、あるいは
使用済廃棄電池の安全性の問題等があり、アルカリ電池
における水銀の低減化が近年クローズアップされてきて
いる。
る場合、製造工程における作業衛生上の問題、あるいは
使用済廃棄電池の安全性の問題等があり、アルカリ電池
における水銀の低減化が近年クローズアップされてきて
いる。
このため、水銀に代わる亜鉛防蝕用インヒビターとして
、粒状亜鉛に添加しおるいは付着させた場合に、その水
素過電圧を高める働きのあるタリウム、鉄、カドミウム
、鉛、ビスマス。
、粒状亜鉛に添加しおるいは付着させた場合に、その水
素過電圧を高める働きのあるタリウム、鉄、カドミウム
、鉛、ビスマス。
マグネシウム、ガリウム、インジウム等の金属を１種ま
たは２種以上選び出し、これら金属と亜鉛とを合金化し
た粒状亜鉛合金を用いることにより大幅な低水化ないし
は無氷化を図ることが提案されている。しかし、これら
の金属添加のみでは放電並びに耐漏液性能の点で実用上
満足しつる効果が１ｑられず、これらの金属と水銀との
併用は避けられず、アルカリ電池の大幅な低氷化や無氷
化は困難であるのが現状である。
たは２種以上選び出し、これら金属と亜鉛とを合金化し
た粒状亜鉛合金を用いることにより大幅な低水化ないし
は無氷化を図ることが提案されている。しかし、これら
の金属添加のみでは放電並びに耐漏液性能の点で実用上
満足しつる効果が１ｑられず、これらの金属と水銀との
併用は避けられず、アルカリ電池の大幅な低氷化や無氷
化は困難であるのが現状である。
〈問題点を解決するための手段〉
本発明者は、アルカリ電池における低氷化。
無氷化について研究並びに考察を重ねた結果、以下の手
段を用いた場合には大幅な低氷化や無氷化をした時でも
電池の貯蔵及び放電性能を実用上満足させるものとする
ことができることを知Ｍｌで本発明を完成した。
段を用いた場合には大幅な低氷化や無氷化をした時でも
電池の貯蔵及び放電性能を実用上満足させるものとする
ことができることを知Ｍｌで本発明を完成した。
即ち、この発明のアルカリ電池は、亜鉛を主成分とし、
タリ■クム、鉄、カドミウム、鉛、ビスマス、マグネシ
ウム、ガリウム、インジウムの群から任意に選択された
１種または２種以上の元素を含む粒状亜鉛合金を１００
〜４２０°Ｃで焼鈍処理して得た焼鈍粒状亜鉛合金の表
面に、タリウム、鉄、カドミウム、鉛、ビスマス、マグ
ネシウム、ガリウム、インジウムの群から任意に選択さ
れた１種または２種以上の元素の被覆層を形成せしめて
なる粒状亜鉛合金を負極活物質として用いたことを要旨
とするものである。
タリ■クム、鉄、カドミウム、鉛、ビスマス、マグネシ
ウム、ガリウム、インジウムの群から任意に選択された
１種または２種以上の元素を含む粒状亜鉛合金を１００
〜４２０°Ｃで焼鈍処理して得た焼鈍粒状亜鉛合金の表
面に、タリウム、鉄、カドミウム、鉛、ビスマス、マグ
ネシウム、ガリウム、インジウムの群から任意に選択さ
れた１種または２種以上の元素の被覆層を形成せしめて
なる粒状亜鉛合金を負極活物質として用いたことを要旨
とするものである。
焼鈍温度を上記範囲としたのは、これが１００°Ｃより
低い場合には以下に説明する粒状亜鉛合金の再結晶化が
不十分となり、また４２０℃を超えると粒状亜鉛合金が
溶融凝集してしまうからである。尚、焼鈍時間は焼鈍温
度に応じて上記再結晶化が十分なされる程度とすればよ
く、５分〜３時間の範囲内で適宜に設定すればよい。
低い場合には以下に説明する粒状亜鉛合金の再結晶化が
不十分となり、また４２０℃を超えると粒状亜鉛合金が
溶融凝集してしまうからである。尚、焼鈍時間は焼鈍温
度に応じて上記再結晶化が十分なされる程度とすればよ
く、５分〜３時間の範囲内で適宜に設定すればよい。
好ましい条件は焼鈍温度は３００〜４００℃で、焼鈍時
間は３０分〜１時間である。
間は３０分〜１時間である。
また、焼鈍粒状亜鉛合金の表面に上記のような被覆層を
形成する方法としては、上記元素を溶解させた溶液中に
焼鈍粒状亜鉛合金を投入し、両者を接触・混合し、置換
法により合金表面に極薄な被覆層を形成する等の方法を
用いる。更に具体的に説明すれば、例えばタリウムを用
いた場合、まずタリウムを硝酸と反応させて硝酸タリウ
ムＴ℃Ｎ０３の結晶体を作り（再結晶法）、この硝酸タ
リウム結晶を水溶液中に溶解させ、次にこの溶液中に焼
鈍粒状亜鉛合金を投入し、合金表面にタリウム被覆層を
形成させる方法を用いる。また、例えばビスマスを用い
た場合、まずビスマスと希硝酸との反応により硝酸ビス
マスＢｉ（ＮＯ３＞３結晶を作り、これに多量の水（熱
湯）を加えて加水分解させて次硝酸ビスマスＢ ｉ
（ＯＨ）２ ＮＯ３・Ｂｉ（ＯＨ）（ＮＯ３）２・Ｂ
ｉ Ｏ（ＯＨ）を作る。この次硝酸ビスマスのコロイド
溶液中に焼鈍粒状亜鉛合金を投入し、合金表面にビスマ
ス被覆層を形成させた後、水洗いして所望の粒状亜鉛合
金を得る方法等を用いる。
形成する方法としては、上記元素を溶解させた溶液中に
焼鈍粒状亜鉛合金を投入し、両者を接触・混合し、置換
法により合金表面に極薄な被覆層を形成する等の方法を
用いる。更に具体的に説明すれば、例えばタリウムを用
いた場合、まずタリウムを硝酸と反応させて硝酸タリウ
ムＴ℃Ｎ０３の結晶体を作り（再結晶法）、この硝酸タ
リウム結晶を水溶液中に溶解させ、次にこの溶液中に焼
鈍粒状亜鉛合金を投入し、合金表面にタリウム被覆層を
形成させる方法を用いる。また、例えばビスマスを用い
た場合、まずビスマスと希硝酸との反応により硝酸ビス
マスＢｉ（ＮＯ３＞３結晶を作り、これに多量の水（熱
湯）を加えて加水分解させて次硝酸ビスマスＢ ｉ
（ＯＨ）２ ＮＯ３・Ｂｉ（ＯＨ）（ＮＯ３）２・Ｂ
ｉ Ｏ（ＯＨ）を作る。この次硝酸ビスマスのコロイド
溶液中に焼鈍粒状亜鉛合金を投入し、合金表面にビスマ
ス被覆層を形成させた後、水洗いして所望の粒状亜鉛合
金を得る方法等を用いる。
〈作 用〉
上記のような粒状亜鉛合金（前記粒状亜鉛と同様の製法
で作られる）では、その製造過程で発生する結晶の歪（
不規則なサブグレイン）などがアルカリ電解液中での腐
蝕に悪影響を及ぼすことは知られているが、上記のよう
な焼鈍処理を行なうことによって粒状亜鉛合金を構成す
る粒子が再結晶化して安定な結晶となる。そして、上記
の如き元素を含有させることにより水素過電圧を上昇せ
しめる効果と、焼鈍処理することにより結晶歪が再結晶
化により安定な結晶となる効果、及び水素過電圧を高め
る働きをする上記元素の被Ｎ層を形成することによる効
果等の相乗効果によって負極内における水素ガス発生を
大幅に抑制することができる。
で作られる）では、その製造過程で発生する結晶の歪（
不規則なサブグレイン）などがアルカリ電解液中での腐
蝕に悪影響を及ぼすことは知られているが、上記のよう
な焼鈍処理を行なうことによって粒状亜鉛合金を構成す
る粒子が再結晶化して安定な結晶となる。そして、上記
の如き元素を含有させることにより水素過電圧を上昇せ
しめる効果と、焼鈍処理することにより結晶歪が再結晶
化により安定な結晶となる効果、及び水素過電圧を高め
る働きをする上記元素の被Ｎ層を形成することによる効
果等の相乗効果によって負極内における水素ガス発生を
大幅に抑制することができる。
〈実施例〉
亜鉛を主成分とし、これにタリウム、鉄、カドミウム、
鉛、ビスマス、マグネシウム、ガリウム、インジウムか
らなる群から第１表のように選択した２種の元素を微量
含有させ、公知の方法により粒状亜鉛合金を作製した。
鉛、ビスマス、マグネシウム、ガリウム、インジウムか
らなる群から第１表のように選択した２種の元素を微量
含有させ、公知の方法により粒状亜鉛合金を作製した。
この粒状亜鉛合金を第１表に示す温度で焼鈍処理した後
、稀薄な塩酸溶液へ投入し攪拌することで焼鈍処理によ
って粒子表面に形成された酸化皮膜を除去し、その後水
洗いにより表面を清浄化し乾燥して各種の焼鈍粒状亜鉛
合金を得た。
、稀薄な塩酸溶液へ投入し攪拌することで焼鈍処理によ
って粒子表面に形成された酸化皮膜を除去し、その後水
洗いにより表面を清浄化し乾燥して各種の焼鈍粒状亜鉛
合金を得た。
次に、タリウム、鉄、カドミウム、鉛、ビスマス、マグ
ネシウム、ガリウム、インジウムからなる群から第１表
のように選択した１種または２種の元素を用い、これら
の元素を溶解させた溶液中に、上記のようにして得た焼
鈍粒状亜鉛合金を投入して焼鈍粒状亜鉛合金表面に極薄
な被覆層を形成することにより、本発明に係る粒状亜鉛
合金を作製した。
ネシウム、ガリウム、インジウムからなる群から第１表
のように選択した１種または２種の元素を用い、これら
の元素を溶解させた溶液中に、上記のようにして得た焼
鈍粒状亜鉛合金を投入して焼鈍粒状亜鉛合金表面に極薄
な被覆層を形成することにより、本発明に係る粒状亜鉛
合金を作製した。
尚、本発明品Ａ−Ｄは被覆層を形成した１変に水銀にて
氷化していない無氷化粒状亜鉛合金であり、又、本発明
品Ｅ、Ｆは被覆層を形成した後に水銀にて水化度１．５
重１％で氷化処理を施した低氷化粒状亜鉛合金でおる。
氷化していない無氷化粒状亜鉛合金であり、又、本発明
品Ｅ、Ｆは被覆層を形成した後に水銀にて水化度１．５
重１％で氷化処理を施した低氷化粒状亜鉛合金でおる。
これらの低氷化及び無氷化粒状亜鉛合金を、温度（５０
±２）°Ｃで、酸化亜鉛ＺｎＯを飽和させた水酸化カリ
ウムＫＯＨ１３度４０重ｆｆｉ％のアルカリ電解液中に
浸漬させた条件下における、低氷化及び無氷化粒状亜鉛
合金の単位重量当りの１日の水素ガス発生量（ｍｕ／
Ｑ−ｄａｙ ）を測定した結果を第１表に示す。
±２）°Ｃで、酸化亜鉛ＺｎＯを飽和させた水酸化カリ
ウムＫＯＨ１３度４０重ｆｆｉ％のアルカリ電解液中に
浸漬させた条件下における、低氷化及び無氷化粒状亜鉛
合金の単位重量当りの１日の水素ガス発生量（ｍｕ／
Ｑ−ｄａｙ ）を測定した結果を第１表に示す。
第１表
一方、本発明品の性能対比のため、第２表に示した要領
で比較量Ｇ〜■を作製し、上記と同じ条件下でそれぞれ
の水素ガス発生ｆｆ１（ＩＩ／ｇ・ｄａｙ ）を測定し
た結果を同表に示す。
で比較量Ｇ〜■を作製し、上記と同じ条件下でそれぞれ
の水素ガス発生ｆｆ１（ＩＩ／ｇ・ｄａｙ ）を測定し
た結果を同表に示す。
尚、比較量Ｇは焼鈍処理を施していない粒状亜鉛、比較
量Ｈは焼鈍処理を施さないインジウム、鉛添加の粒状亜
鉛合金、比較量Ｉは３５０°Ｃで焼鈍処理を施したイン
ジウム、鉛添加の粒状亜鉛合金を、それぞれ水化度１．
５重量％で氷化処理したものである。
量Ｈは焼鈍処理を施さないインジウム、鉛添加の粒状亜
鉛合金、比較量Ｉは３５０°Ｃで焼鈍処理を施したイン
ジウム、鉛添加の粒状亜鉛合金を、それぞれ水化度１．
５重量％で氷化処理したものである。
第２表
第１表及び第２表より、本発明品Ａ〜Ｆは低氷化及び無
氷化であるにも拘らず水素カス発生量を大幅に低減でき
ることがわかる。
氷化であるにも拘らず水素カス発生量を大幅に低減でき
ることがわかる。
〈発明の効果〉
この発明のアルカリ電池は以上のような低氷化及び無氷
化粒状亜鉛合金を負極活物質として用いてなるものであ
り、上記のような元素を合金として含有させることによ
り水素過電圧を上昇せしめる効果、焼鈍処理することに
よる再結晶化によって安定な結晶となる効果、及び上記
のごとき水素過電圧を高める動きをする元素の被覆層を
表面に形成することによる効果等の相乗効果によってこ
の低氷化及び無氷化粒状亜鉛合金のアルカリ電解液中で
の腐蝕並びに水素ガ分な放電性能及び耐漏液性能を持た
せることができる。このため、放電性能等を低下させる
ことなく電池の低氷化及び無氷化並びに無公害化等を図
れ、その利用価値は高い。
化粒状亜鉛合金を負極活物質として用いてなるものであ
り、上記のような元素を合金として含有させることによ
り水素過電圧を上昇せしめる効果、焼鈍処理することに
よる再結晶化によって安定な結晶となる効果、及び上記
のごとき水素過電圧を高める動きをする元素の被覆層を
表面に形成することによる効果等の相乗効果によってこ
の低氷化及び無氷化粒状亜鉛合金のアルカリ電解液中で
の腐蝕並びに水素ガ分な放電性能及び耐漏液性能を持た
せることができる。このため、放電性能等を低下させる
ことなく電池の低氷化及び無氷化並びに無公害化等を図
れ、その利用価値は高い。
Claims (1)
- １、亜鉛を主成分とし、タリウム、鉄、カドミウム、鉛
、ビスマス、マグネシウム、ガリウム、インジウムの群
から任意に選択された１種または２種以上の元素を含む
粒状亜鉛合金を１００〜４２０℃で焼鈍処理して得た焼
鈍粒状亜鉛合金の表面に、タリウム、鉄、カドミウム、
鉛、ビスマス、マグネシウム、ガリウム、インジウムの
群から任意に選択された１種または２種以上の元素の被
覆層を形成せしめてなる粒状亜鉛合金を負極活物質とし
て用いたことを特徴とするアルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60190174A JPS6251160A (ja) | 1985-08-29 | 1985-08-29 | アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60190174A JPS6251160A (ja) | 1985-08-29 | 1985-08-29 | アルカリ電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6251160A true JPS6251160A (ja) | 1987-03-05 |
| JPH0516143B2 JPH0516143B2 (ja) | 1993-03-03 |
Family
ID=16253669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60190174A Granted JPS6251160A (ja) | 1985-08-29 | 1985-08-29 | アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6251160A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5626988A (en) * | 1994-05-06 | 1997-05-06 | Battery Technologies Inc. | Sealed rechargeable cells containing mercury-free zinc anodes, and a method of manufacture |
-
1985
- 1985-08-29 JP JP60190174A patent/JPS6251160A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5626988A (en) * | 1994-05-06 | 1997-05-06 | Battery Technologies Inc. | Sealed rechargeable cells containing mercury-free zinc anodes, and a method of manufacture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0516143B2 (ja) | 1993-03-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |