JPS63178453A - 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、負極活物質として亜鉛、電解液としてアルカ
リ電解液、正極活物質として二酸化マンガン、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
リ電池において、特に負極の改良に関するものである。

従来の技術 従来、この種の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
。以前から、亜鉛に５〜１０重量％重量％水銀を添加し
た氷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を低減
させることが社会的な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、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、添加元素単体による効果以外
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らにガリウム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。

また、鉛、カドミウムにガリウムと銀を添加した亜鉛合
金（特開昭６１−７８０６２号）、ガリウムおよびタリ
ウムにアルミニウムを添加した亜鉛合金（特開昭６１−
７８０６１号）、アルミニウムと鉛に銀、ガリウム、タ
リウム、カドミウムの一種または二種以上を添加した亜
鉛合金（特開昭６１−７８０５９号）等がある。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の亜鉛合金はいずれもある程度の耐食性
は期待でき、氷化率の低減もある程度できるが、これら
の元素の組み合わせの効果については現状では十分では
なく、有効な組み合せによる合金組成を解明することは
今後の諌題である。

本発明はこのような問題点を解決するもので、負極亜鉛
の耐食性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、貯蔵性能、耐漏液性などの総合性能の
すぐれた特性を亜鉛負極に具備せしめるため、添加元素
の選択とその含有量の適正な組み合せを目的とするもの
である。

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために本発明は、タリウム’ｉｏ
、０１〜０．６重量％、ビスマスおよびテルルのうち少
なくとも一種を０．０１〜０．６重量％、アルミニウム
を０．０１〜０．２重量％含有する亜鉛合金を負極活物
質に使用し亜鉛アルカリ電池の水銀低減化を実現したも
のである。

作　　用 この構成による各添加元素の作用機構は明確ではないが
、防食に関する相乗効果は下記のように推察される。

まず、タリウムは水素過電圧を高める効果が高く、室温
で水銀とよく合金化し、亜鉛表面の水素過電圧を高める
。

ビスマスは亜鉛合金の粒界の近傍に偏析し易く。

亜鉛合金を表面から水化した場合に２表面層の水銀が粒
界を通じて亜鉛合金内部へ拡散するのを抑制し２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。なお、テルルも同様な作用をすると思われる。

アルカリ電池に用いる亜鉛は、亜鉛溶湯を圧縮空気等で
、噴霧固化して作られる亜鉛粉、いわゆるアトマイズ亜
鉛粉の状態である。アルミニウムの添加はそのアトマイ
ズ亜鉛粉の粒子形状に関わり、粒子を球状化し、かつそ
の表面の平滑化は。

亜鉛粉の電解液との接触により腐食反応を行なう表面積
を減少させ、耐食性を増すことができる。

以上、述べた添加元素は単独の添加では、耐食性がとぼ
しいか、むしろ逆効果が基礎的な耐食実験で確認された
。複合添加することは、各々の添加合金がもつ耐食性に
逆効果の性質が軽減され。

相乗効果があるものと思われる。本発明は、亜鉛合金中
の添加元素の組合せとその含有量を実験的に検討し、低
水化率で充分な耐食性と放電性能を兼ね備えた低公害で
実用性の高い亜鉛アルカリ電池を実現するに有効な手段
を完成したものである。

以下実施例により詳細に説明する。

実施例 純度９９．９９７％以上の亜鉛地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、約５
００℃で溶融して圧縮空気により噴射して粉体化し、５
０〜１６０メツシユの粒度範囲にふるい分けした。次い
で、か性カリの１０重量％水溶液中に上記粉体を投入し
、攪拌しながら所定量の水銀を滴下して水化した。その
後水洗し。

アセトンで置換して乾燥し、氷化亜鉛合金粉を作成した
。さらに本発明の実施例以外の水化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。

これらの水化粉末を用い１図に示す円筒形のアルカリマ
ンガン電池を製作した。図において、１は鉄にニッケル
メッキを施した正極ケースで内部には二酸化マンガンに
黒鉛を混合して加圧成形した正極２．ポリプロピレンの
不織布からなるセパレータ３．セルロース製底板４．カ
ルボキシメチルセルロースでゲル化したか性カリ水溶液
の電解液に各種氷化亜鉛合金を分散させたゲル状の負極
６を収容している。６はケース１の開口部を封口したポ
リプロピレン製の封口板で、その中央には真鍮製の負極
集電子７を固定している。８は負極端子板、９は正極端
子板、１０，１１は絶縁り／グ、１２は熱収縮性樹脂チ
ューブ、１３は金属外装缶である。

試作した電池は単３形のアルカリマンガン電池で、負極
に用いた水化亜鉛合金粉末の重量は２．８０９に統一し
、水銀の添加量（氷化率）は亜鉛合金に対し２重量％と
じた。試作した電池を６０℃で１力月貯蔵後、２０℃に
おいて１０負荷での連続放電性能と耐漏液性とを評価し
た。負極の亜鉛合金の内訳と試験の結果を次表に示す。

耐食性が不十分な電池では、電池内圧の上昇により耐漏
液性が劣化するとともに、腐食による亜鉛の消耗、亜鉛
表面の酸化膜の形成や水素ガスの内圧による放電反応の
阻害等により放電性能が著しく劣化することになり、放
電持続時間もまた亜鉛負極の耐食性に依存する要素が大
きい。

上記表において、本発明の比較例として挙げた肩１〜６
のうち単独で添加した場合（／＋１１１．２゜３．４）
よりも、二種の元素を添加した場合（腐ｓ　、　ｅ　）
、さらに三種の元素を添加した場合の方が亜鉛負極の耐
食性、放電性能ともに幾分は改善されている。しかしＴ
７！、Ｂｉ、Ｔｅ、Ａｉ！を適切な組合せで適正な含有
量だけ併存させた本発明の実施例（屑８，９，１０，１
１．１４，１５，１８゜１７．２０，２１．２２）の場
合には前記比較例に比べ、一段と耐食性、放電性能がす
ぐれ、添加元素の複合効果が顕著に示される。一方三元
素を併存させた場合でも含有量に過不足のある場合（７
ｊ１２，１３．１Ｂ、１９．２３）では比較例と大差な
く、複合効果に乏しい。

上述の通り、本発明はＴｌ、Ｂｉ、Ｔｏ、Ａｄを適切に
組合せ、実施例で示すような適正な含有量で併存させた
亜鉛合金を負極に用いることにより低永化率化に成功し
たものであシ、添加元素の含有量はＴｌが０．０１〜０
．５重量％、Ｂｉ、Ｔｏのうち一種以上の和が０．０１
〜ｏ、５重量％、Ａｌがｏ、０１〜０．２重量％とする
のが適切である。

以上のように本発明は前述の添加元素の組合せによる相
乗効果によシ負極に用いる亜鉛合金の耐食性が向上する
ことを見出し、適切な含有量を割出して低公害で実用性
のすぐれた亜鉛アルカリ電池を実現したものである。な
お実施例においては水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備えた
密閉型の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多いので、このような場合に本発明
を適用する場合はさらに低木化率、場合によっては無氷
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によれば、負極亜鉛の氷化率を低減
でき、低公害の亜鉛アルカリ電池を提供できるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】 図は本発明の実施例に用いたアルカリマンガン電池の半
断面図である。 ２・・・・・・正極、３・・・・・・セパレータ、６・
・・・・亜鉛負極。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名２−
ｍ−正極 ３−−−ｉパレータ ｓ−一’−を鉛負」仮

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タリウムを０．０１〜０．５重量％、ビスマスおよびテ
   ルルのうち少なくとも一種を０．０１〜０．５重量％、
   アルミニウムを０．０１〜０．２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。