JPS6273565A - 亜鉛アルカリ電池 - Google Patents
亜鉛アルカリ電池Info
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- JPS6273565A JPS6273565A JP60212936A JP21293685A JPS6273565A JP S6273565 A JPS6273565 A JP S6273565A JP 60212936 A JP60212936 A JP 60212936A JP 21293685 A JP21293685 A JP 21293685A JP S6273565 A JPS6273565 A JP S6273565A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zinc
- nickel
- gallium
- zinc alloy
- negative electrode
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- 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
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- 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
本発明は、負極活物質として亜鉛、電解液としてアルカ
リ水溶液、正極活物質として二酸化マ：／ガン、酸化銀
、酸化水銀、酸素、水酸化ニッケル等を用いる亜鉛アル
カリ電池の負極の改良に関するものである。
リ水溶液、正極活物質として二酸化マ：／ガン、酸化銀
、酸化水銀、酸素、水酸化ニッケル等を用いる亜鉛アル
カリ電池の負極の改良に関するものである。
従来の技術
亜鉛アルカリ電池の共通した問題点として、保存中の負
極亜鉛の電解液による腐食が挙げられる。
極亜鉛の電解液による腐食が挙げられる。
従来、亜鉛に５〜１０重量％重量％水銀を添加した水化
亜鉛粉末を用いて水素過電圧を高め、実用的に問題のな
い程度に腐食を抑制することが工業的な手法として採用
されている。しかし、近年低公害化のため、電池内の含
有水銀量を低減させることが社会的ニーズとして高まり
、種々の研究がなされている。例えば、亜鉛中に鉛、カ
ドミウム。
亜鉛粉末を用いて水素過電圧を高め、実用的に問題のな
い程度に腐食を抑制することが工業的な手法として採用
されている。しかし、近年低公害化のため、電池内の含
有水銀量を低減させることが社会的ニーズとして高まり
、種々の研究がなされている。例えば、亜鉛中に鉛、カ
ドミウム。
インジウム、ガリウムなどを添加した合金粉末を用いて
耐食性を向上させ、水化率を低減させる方法が提案され
ている。これらの腐食抑制効果は、添加元素の単体の効
果以外に複数の添加元素による複合効果も大きく、イン
ジウムと鉛あるいはこれにさらにガリウムを添加したち
の、さらにはガリウムと鉛を添加した亜鉛合金などが従
来、有望な系として提案されている。
耐食性を向上させ、水化率を低減させる方法が提案され
ている。これらの腐食抑制効果は、添加元素の単体の効
果以外に複数の添加元素による複合効果も大きく、イン
ジウムと鉛あるいはこれにさらにガリウムを添加したち
の、さらにはガリウムと鉛を添加した亜鉛合金などが従
来、有望な系として提案されている。
これらはいずれもある程度の耐食性か期待でき、水化率
の低減もある程度見込めるものの、さらに一層、耐食性
のよい合金系の探索が必要である。
の低減もある程度見込めるものの、さらに一層、耐食性
のよい合金系の探索が必要である。
また、主にマンガン乾電池の改良をめざして、亜鉛又は
亜鉛合金にインジウムを添加した亜鉛合金を負極に使用
することが防食上の効果が大きいという提案がある（特
公昭３３−３２０４号）。
亜鉛合金にインジウムを添加した亜鉛合金を負極に使用
することが防食上の効果が大きいという提案がある（特
公昭３３−３２０４号）。
発明が解決しようとする問題点
上記の提案の中では亜鉛合金中の元素として、インジウ
ムの他にＦｅ、 Ｃｄ、 Ｃｒ、 Ｐｂ、 Ｃａ、 Ｈ
ｇ。
ムの他にＦｅ、 Ｃｄ、 Ｃｒ、 Ｐｂ、 Ｃａ、 Ｈ
ｇ。
Ｂｉ、Ｓｂ、Ａ１．Ａｇ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｍｎ等を
不純物又は添加物として１又は２種以上を含む場合を包
含して記載されているが、インジウムと鉛を添加元素と
して併用した場合の有効性以外には、上記の雑多な各元
素を不純物きして含むのか、有効な元素として添加する
のかの区分は明示されていなく、どの元素が防食に有効
なのかさえ不明であり、その適切な添加量についてはイ
ンジウム。
不純物又は添加物として１又は２種以上を含む場合を包
含して記載されているが、インジウムと鉛を添加元素と
して併用した場合の有効性以外には、上記の雑多な各元
素を不純物きして含むのか、有効な元素として添加する
のかの区分は明示されていなく、どの元素が防食に有効
なのかさえ不明であり、その適切な添加量についてはイ
ンジウム。
鉛以外の記載はない。
これらの元素の組合せの効果について、しかもこれを亜
鉛アルカリ電池において検討し、有効な合金組成を求め
るこきは、なお今後の課題である。
鉛アルカリ電池において検討し、有効な合金組成を求め
るこきは、なお今後の課題である。
本発明は、負極亜鉛の耐食性、放電性能を劣化させるこ
となく水化率を低減させ、低公害で放電性能、貯蔵性、
耐漏液性なとの総合性能のすぐれた亜鉛アルカリ電池を
提供することを目的とする。
となく水化率を低減させ、低公害で放電性能、貯蔵性、
耐漏液性なとの総合性能のすぐれ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
本発明は、電解液にか性カリ、か性ソーダなどを主成分
とするアルカ１１水溶液、負極活物質に亜鉛、正極活物
質に二酸化マンガン、酸化銀、酸化水銀、酸素なとを用
いるいわゆる亜鉛アルカ１１系電池の負極にニッケル（
Ｎｉ）を０．０１〜０．５重量％、ガリウム（Ｇａ）を
０゜０１〜０．５重量％含有する亜鉛合金を用いたこと
を特徴とする。
とするアルカ１１水溶液、負極活物質に亜鉛、正極活物
質に二酸化マンガン、酸化銀、酸化水銀、酸素なとを用
いるいわゆる亜鉛アルカ１１系電池の負極にニッケル（
Ｎｉ）を０．０１〜０．５重量％、ガリウム（Ｇａ）を
０゜０１〜０．５重量％含有する亜鉛合金を用いたこと
を特徴とする。
本発明は前記の従来例の亜鉛合金中の添加元素のうぢ、
Ｎｉが安価で環境汚染の心配のない無公害性の元素であ
ることに注目し、Ｎｉの添加☆ｈ果について実験を行い
、Ｎｉを１！独で添？１０した亜ｉ；）合金は防食性に
乏しいが、Ｇａを同時に添加した場合には、双方の元素
を単独に添加した場合に比較して顕著な相乗的防食効果
が得られることを見出して完成したものである。
Ｎｉが安価で環境汚染の心配のない無公害性の元素であ
ることに注目し、Ｎｉの添加☆ｈ果について実験を行い
、Ｎｉを１！独で添？１０した亜ｉ；）合金は防食性に
乏しいが、Ｇａを同時に添加した場合には、双方の元素
を単独に添加した場合に比較して顕著な相乗的防食効果
が得られることを見出して完成したものである。
作用
ＮｉあるいはＧａの惟独の添加による防食効果、および
ＮｉとＧａの複合効果についての作用機構は不明確であ
るか次のように推察される。ます、亜鉛（Ｚｎ）に対し
、Ｎｉの溶解度は小さいか噴射法で粉体１ヒする際の冷
却速度か約１０”ｃ・’Ｓｅｃのオーダーと非常に大き
く、後述の実施例での適正な含有ｆｌ（０，０１〜０．
５重量％）の程度では溶体化する可能性がある。したが
って亜鉛合金を表面から水化した場合、水銀と親ｆ口性
の小さいＮｉが結晶内への水銀の拡散を抑制して亜鉛合
金表面の水銀の濃度を高く維持することが考えられる。
ＮｉとＧａの複合効果についての作用機構は不明確であ
るか次のように推察される。ます、亜鉛（Ｚｎ）に対し
、Ｎｉの溶解度は小さいか噴射法で粉体１ヒする際の冷
却速度か約１０”ｃ・’Ｓｅｃのオーダーと非常に大き
く、後述の実施例での適正な含有ｆｌ（０，０１〜０．
５重量％）の程度では溶体化する可能性がある。したが
って亜鉛合金を表面から水化した場合、水銀と親ｆ口性
の小さいＮｉが結晶内への水銀の拡散を抑制して亜鉛合
金表面の水銀の濃度を高く維持することが考えられる。
またＧａは亜鉛合金の結晶粒界近傍に偏析しやすく、表
面から木・化した亜鉛合金中の水銀が粒界を通じて内部
に拡散するのを抑制して、表面の水銀濃度を高く維持す
ることに寄与するものと考えられる。
面から木・化した亜鉛合金中の水銀が粒界を通じて内部
に拡散するのを抑制して、表面の水銀濃度を高く維持す
ることに寄与するものと考えられる。
しかしこれらの元素の単独添加では水化した水銀の内部
への拡散を効果的に抑制するには不十分である。これは
結晶粒界への拡散、結晶粒界を通じての拡散のいずれか
一方の拡散を抑制する作用を有するにすぎないためであ
る。本発明は、上記の両元素を亜鉛合金中に含有させる
ことにより、両元素がもつ上述の水銀の拡散抑制作用を
複合させ、亜鉛合金表面層の水銀濃度を十分に高く維持
して、少量の水銀による水化で水素過電圧の大きい亜鉛
合金表面を形成することができたものと推定される。以
上のように本発明は負極に用いる亜ｉ１）合金中の添加
元素の組合せとその含有量を実験的に検討し、放電性能
と耐食性を兼ね備えた亜鉛負極の低木化率化に成功し、
低公害の亜鉛アルカリ電池の実現に有効な手段を提供し
たものである。
への拡散を効果的に抑制するには不十分である。これは
結晶粒界への拡散、結晶粒界を通じての拡散のいずれか
一方の拡散を抑制する作用を有するにすぎないためであ
る。本発明は、上記の両元素を亜鉛合金中に含有させる
ことにより、両元素がもつ上述の水銀の拡散抑制作用を
複合させ、亜鉛合金表面層の水銀濃度を十分に高く維持
して、少量の水銀による水化で水素過電圧の大きい亜鉛
合金表面を形成することができたものと推定される。以
上のように本発明は負極に用いる亜ｉ１）合金中の添加
元素の組合せとその含有量を実験的に検討し、放電性能
と耐食性を兼ね備えた亜鉛負極の低木化率化に成功し、
低公害の亜鉛アルカリ電池の実現に有効な手段を提供し
たものである。
以下、実施例により詳細に説明する。
実施例
鈍度９９．９９７Ｑａ以上の亜鉛ｊ１１！金に後に表に
示すように各種の元素を添加した各種の亜鉛合金を作成
し、杓５００°Ｃで溶融して圧縮空気により）噴射して
粉体１ヒし、５０〜１５０メツシユの粒度範囲にふるい
分けした。次いて、かけカリの１０重量％水溶液中に上
記粉体を投入し、撹拌しなから所定量の水銀を滴下して
永１ヒした。その後水洗し、アセトンで置換して乾燥し
、水化亜鉛合金粉を作成した。さらに本発明の実施例以
外の永］ヒ亜鉛合金粉についても比較例として同様の方
法で作成した。
示すように各種の元素を添加した各種の亜鉛合金を作成
し、杓５００°Ｃで溶融して圧縮空気により）噴射して
粉体１ヒし、５０〜１５０メツシユの粒度範囲にふるい
分けした。次いて、かけカリの１０重量％水溶液中に上
記粉体を投入し、撹拌しなから所定量の水銀を滴下して
永１ヒした。その後水洗し、アセトンで置換して乾燥し
、水化亜鉛合金粉を作成した。さらに本発明の実施例以
外の永］ヒ亜鉛合金粉についても比較例として同様の方
法で作成した。
これらの本化粉末を用い、図に示すボタン形酸化銀電池
を製作した。図において、■はステンレス鋼製の封目板
で、その内面には鋼メッキ１′が施されている。２はか
性ノノリの４０重量％に水溶液に酸化亜鉛を飽和させた
電解液をカルボキシメヂルセルロースによりゲル化し、
このゲル中に水化粉末を分散させた亜鉛負極である。３
はセルロース系の保液材、４は多孔性ポリプロピレン酸
のセパレータ、５は酸化銀に黒鉛を混合して加圧成形し
た正極、６は鉄にニッケルメッキを施した正極リング、
７はステンし／ス鋼製の正極缶で、内外面にはニッケル
メッキが施されている。８はポリプロピレン酸のガスケ
ットで、正極缶の折り曲げにより正極缶と封目板との間
に圧縮されている。
を製作した。図において、■はステンレス鋼製の封目板
で、その内面には鋼メッキ１′が施されている。２はか
性ノノリの４０重量％に水溶液に酸化亜鉛を飽和させた
電解液をカルボキシメヂルセルロースによりゲル化し、
このゲル中に水化粉末を分散させた亜鉛負極である。３
はセルロース系の保液材、４は多孔性ポリプロピレン酸
のセパレータ、５は酸化銀に黒鉛を混合して加圧成形し
た正極、６は鉄にニッケルメッキを施した正極リング、
７はステンし／ス鋼製の正極缶で、内外面にはニッケル
メッキが施されている。８はポリプロピレン酸のガスケ
ットで、正極缶の折り曲げにより正極缶と封目板との間
に圧縮されている。
試作した電池は直径１１．６＋ｎｍ、高さ５゜４ＩＩＩ
Ｔ１１であり、負極の水化粉末の１蚤を１９３ｍｇに統
一し、また水銀の添加量（水化率）は、亜鉛合金粉に対
し、いずれも３重量％とじた。試作した電池の亜鉛合金
の組成と、６０℃で１力月間保存した後の放電性能及び
電池総高の変化を次表に示す。放電性能は、２０′Ｃに
おいて５１０Ωで０．９Ｖを＆％ 正？Ｉ圧として放電
したときの放電持続時間で表わした。
Ｔ１１であり、負極の水化粉末の１蚤を１９３ｍｇに統
一し、また水銀の添加量（水化率）は、亜鉛合金粉に対
し、いずれも３重量％とじた。試作した電池の亜鉛合金
の組成と、６０℃で１力月間保存した後の放電性能及び
電池総高の変化を次表に示す。放電性能は、２０′Ｃに
おいて５１０Ωで０．９Ｖを＆％ 正？Ｉ圧として放電
したときの放電持続時間で表わした。
この表にみられるように、比較例〈１〜３）を相互に比
較すると添加元素のない場合（１）にくらべて、単体の
元素を添加した場合（２，３＞は貯蔵後の放電性能は若
干改善され、負極亜鉛の腐食および水素ガス発生量の多
少の改善効果が認められる。
較すると添加元素のない場合（１）にくらべて、単体の
元素を添加した場合（２，３＞は貯蔵後の放電性能は若
干改善され、負極亜鉛の腐食および水素ガス発生量の多
少の改善効果が認められる。
しかし、これらの改善効果は実用的には不十分であり、
ＮｉとＧａを組み合わせて適切な量を含有させた場合（
５，６，７，１０，１１＞により一層の改善効果が得ら
れ顕著な複合効果が認められた。したがって、ＮｉとＧ
ａを同時に添加する亜１；）合金のそれぞれの適切な含
有量を重量？６で表わすと、０゜０１≦Ｎｉ≦０．５％
、０．０１≦Ｇａ≦０．５％となる。しかし添加元素に
過不足のある場合（４゜８．９．１２）は比較例のうち
良好なもの（３）と大差ないか却って劣る場合もあり、
上述の適正な含有量の範囲においてのみ、顕著な複合効
果が認められた。従って適正な含有量の範囲でＮｉとＧ
ａを含有させた亜鉛合金を負極に用いることにより、低
公害で実用性能のすぐれた亜鉛アルカリ電池を得ること
ができる。
ＮｉとＧａを組み合わせて適切な量を含有させた場合（
５，６，７，１０，１１＞により一層の改善効果が得ら
れ顕著な複合効果が認められた。したがって、ＮｉとＧ
ａを同時に添加する亜１；）合金のそれぞれの適切な含
有量を重量？６で表わすと、０゜０１≦Ｎｉ≦０．５％
、０．０１≦Ｇａ≦０．５％となる。しかし添加元素に
過不足のある場合（４゜８．９．１２）は比較例のうち
良好なもの（３）と大差ないか却って劣る場合もあり、
上述の適正な含有量の範囲においてのみ、顕著な複合効
果が認められた。従って適正な含有量の範囲でＮｉとＧ
ａを含有させた亜鉛合金を負極に用いることにより、低
公害で実用性能のすぐれた亜鉛アルカリ電池を得ること
ができる。
なお、実施例においては汞化亜鉛負極を用いた電池につ
いて説明したが、開放式の空気電池や水素吸収機構を励
えた密閉型亜鉛アルカリ電池など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、さらに低木化率、場合によっては
無汞化のまま実施することもできる。
いて説明したが、開放式の空気電池や水素吸収機構を励
えた密閉型亜鉛アルカリ電池など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、さらに低木化率、場合によっては
無汞化のまま実施することもできる。
発明の効果
以上のように本発明は、負極亜鉛の水化率を低減でき、
低公害の亜鉛アルカリ電池を得るに極めて効果的である
。
低公害の亜鉛アルカリ電池を得るに極めて効果的である
。
図は本発明の実施例に用いたボタン形酸化銀電池の一部
を断面にした側面図である。 ２・・・・・・亜１：）負極、４ ・・・・・・セパレ
ータ、５・・・・・・酸化銀正極。
を断面にした側面図である。 ２・・・・・・亜１：）負極、４ ・・・・・・セパレ
ータ、５・・・・・・酸化銀正極。
Claims (1)
- ニッケルを０．０１〜０．５重量％、ガリウムを０．０
１〜０．５重量％含有する亜鉛合金を負極活物質に用い
た亜鉛アルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60212936A JPS6273565A (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 亜鉛アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60212936A JPS6273565A (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 亜鉛アルカリ電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6273565A true JPS6273565A (ja) | 1987-04-04 |
Family
ID=16630745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60212936A Pending JPS6273565A (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 亜鉛アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6273565A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6042704A (en) * | 1995-10-06 | 2000-03-28 | Ceramatec, Inc. | Storage-stable, fluid dispensing device using a hydrogen gas generator |
| US6060196A (en) * | 1995-10-06 | 2000-05-09 | Ceramtec, Inc. | Storage-stable zinc anode based electrochemical cell |
-
1985
- 1985-09-26 JP JP60212936A patent/JPS6273565A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6042704A (en) * | 1995-10-06 | 2000-03-28 | Ceramatec, Inc. | Storage-stable, fluid dispensing device using a hydrogen gas generator |
| US6060196A (en) * | 1995-10-06 | 2000-05-09 | Ceramtec, Inc. | Storage-stable zinc anode based electrochemical cell |
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