JPS63279565A

JPS63279565A - アルカリ電池

Info

Publication number: JPS63279565A
Application number: JP11343687A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Shinoda; 健一篠田; Hirohiko Ota; 太田　廣彦; Yoshihiro Maeda; 義博前田; Kiyohide Tsutsui; 清英筒井
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1987-05-12
Filing date: 1987-05-12
Publication date: 1988-11-16

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）この発明は、低水銀化した亜鉛またはその合金を負極活
物質として用いたアルカリ電池に関し、特にその貯蔵性
の改良に間する。

（従来の技術）負極活物質である亜鉛をアマルガム化するための水銀は
一種の公害物質であるところから、現在では水銀の含有
量を低下させるための試みが種々なされている。その試
みの一つに、亜鉛に異なる金属を添加し、亜鉛合金粉末
とすることによって、低水銀化状態であっても電池特性
の低下しない材料の開発が提唱されている。

開発が進むなかで腐蝕抑制に効果的な金属の種類として
は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｐｂ、Ｔｊ　、ＡＪ　、Ｃｄ等に特定
されつつあり、これらの一種ないし複数種を特定の配合
比で微量添加した亜鉛合金を負極活物質として用いた場
合には、従来の亜鉛単体に比べて低水銀化した状態であ
っても腐蝕抑制の面で効果があることが確認され、水銀
量の低減化に向けての可能性が生じてきた。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、水銀量の低減目標は、従来が汞化率１，
５％であったのに対し、現在では１．０％以下と、ます
ますその値が小さくなる傾向にある。

したがって、このような厳しい条件下では前述の各種金
属添加だけで、腐蝕抑制効果を増大させることは限界が
ある。よって、現在では亜鉛の合金化と並行してゲル状
亜鉛負極中に有効であろうと思われる成分を添加する試
みがなされている。

その一つとしてゲル状亜鉛負極に水酸化リチウムや、イ
ンジウム、タリウムの酸化物、水酸化物を添加すること
が行なわれていたが、電池の対漏液性とともに、放電特
性を充分に満足する結果とはなっていなかった。

そこで、本発明者らはゲル状アルカリ電解液中に各種の
無機または有機酸のイオンを添加し、その効果の程度を
観察したところ、添加するイオンがホウ酸イオンの場合
に水銀量の少ない領域で所定の効果を得ることを確認し
た。

本発明は以上の知見に基づきなされたもので、その目的
は、低水銀化した状態での亜鉛表面の腐蝕を抑制し、結
果として貯蔵時におけるガスの発生を抑制し、耐漏液性
能を向上できるようにしたアルカリ電池を提供するもの
である。

（問題点を解決するための手段）前記目的を達成するため、この発明は、負極活物質とし
て亜鉛ないし亜鉛合金粉末を用い、これをゲル状アルカ
リ電解液に混合してなるゲル状亜鉛負極を用いたアルカ
リ電池において、前記ゲル状アルカリ電解液中にホウ酸
またはその塩類を含有したことを要旨とする。

本発明に用いるゲル状亜鉛負極は、一般的にアマルガム
化された亜鉛またはその合金粉末と、ＣＭＣ等のバイン
ダと、強アルカリ電解質からなるものである。

そして、本発明では、前記亜鉛またはその合金粉末のア
マルガム化に用いる水銀の量を低減しつつ腐蝕抑制と放
電性能の確保を図ることを目的として、バインダおよび
強アルカリ電解質からなるゲル状アルカリ電解液中にホ
ウ酸イオンを含有させている。

すなわち、前記ホウ酸イオンは、水銀量の低い領域にお
ける腐蝕抑制のための有効成分として含有され、その添
加量は、亜鉛合金粉末に対してＯ４５〜２．０重量％の
割合でゲル状アルカリ電解液中に含有されている。

なお、その含有量が０．５％を下回ると腐蝕を抑制する
ための阻害物質としての絶対量が少なく、従来と比べて
有意差が生じない、また、２．０％を越えて添加した場
合には電池電圧の低下を招き、放電性能が低下する不都
合を生ずる。し々がって。

その含有量は上記の範囲内が望ましい。

（作　用）ホウ酸イオンの添加によって、水素ガス発生の抑止効果
を得られた。ホウ酸イオンの添加によるガス発生量が減
少することの作用機序は明らかではないが、ホウ酸イオ
ンの添加によって、ガス発生量が従来に比べて減少して
いることは、亜鉛に対する腐蝕抑制効果が大きく作用す
ることを示唆し、ホウ酸イオンがなんらかの阻害因子と
して働き、抑制のための有効成分として作用するものと
推定される。

（実　施　例）以下、実施例によってこの発明の詳細な説明する。

まず、この発明の実施に用いたＬＲ６形の電池は、図に
示す一般的梢造となっている。

図における電池は、正極缶を兼ねた有底円筒型の電池ケ
ース１の上部開口の内周部を負極端子板２の周縁フラン
ジ部に封口ガスケット３を介して絞り加工、カール加工
などによってカシメ付け、電池内部を密封している。

電池内部には、上端を前記封口ガスケット３の中心を貫
通して前記負極端子板２に電気的接続した集電棒４と、
該集電棒４の外周を取巻くようにしてゲル状亜鉛負極５
、セパレータ６、及び二酸化マンガンを主体とする正極
合剤７が同心状に充填され、発電要素を構成している。

前記ゲル状亜鉛負極５は、５００ｐｐｍのｐｂを含み本
化率が１．０％の亜鉛合金粉末からなる負極活物質６０
重量部、バインダとしてのＣＭＣ２重量部、３５重址％
カセイカリ水溶液３８重量部の混合物であり、このカセ
イカリ水溶液中には所定量のホウ酸イオンが含まれてい
る。

そして、ホウ酸の含有量をイオン形態で亜鉛に対し０．
３〜２．５重量％まで変えたゲル状亜鉛負極を用いて、
試作電池■〜■を組立て、同様にして従来のホウ酸イオ
ン無添加のゲル状亜鉛負極を用いて、従来電池■〜■を
組立てた。これら８種頭の電池をそれぞれ６０℃の条件
下で１５日間保存し、その間のガス発生量を測定して以
下の表に示す亜鉛１ｇ当りのガス発生量を得た。

表本従来品■は負極活物質として亜鉛単体を用い、■はＩ
ｎ　２００ｐｐｍを含む亜鉛合金を用い、■はＰｂ　５
００ｐｐｍを含む亜鉛合金を用いた。また、その他原材
料の組成比は試作品も従来品も同じである。

以上の表に示す結果から明らかなように、本発明ではゲ
ル状アルカリ電解液中にホウ酸イオンをまったく含まな
いゲル状亜鉛負極を用いた従来の電池に比べて有意差が
明らかに生じている。また、ホウ酸イオンの含有量が０
．３％では効果の達成度合いが小さく、２゜０％を上回
ったものについては反って効果が下回っている。

なお、２．０％を越えた場合には電池電圧が低下し、放
電性能が低下することも確認されている。

これは過剰なホウ酸イオンの存在によって、他の含有物
質に対する悪影響が発現するものと推定される。

したがって、本発明ではホウ酸イオンの含有層の下限を
０．５％、上限を２．０％とすることで、所期の効果を
得られ、特に上限の２．０％が最良の効果を発揮する。

また、前記実施例ではホウ酸形態でホウ酸イオンを含有
させているが、ホウ酸カリウム、ホウ酸亜鉛、ホウ酸ナ
トリウム、ホウ酸リチウム等のアルカリ塩類であっても
同様の効果を達成することを確認している。

また、負極活物質としては、前記鉛を添加した亜鉛合金
粉末だけでなく、亜鉛単体でも良いし、前述する各種金
属を添加した亜鉛合金粉末でも同様な効果を得ることは
容易に予想でき、その組合わせは実験を繰り返すことに
よって、最良のものを選ぶことができる。

（効　果）以上のように、本発明にあっては、ゲル状アルカリ電解
液にホウ酸イオンを含有させることによって、貯蔵時に
おけるガス発生を抑制し、耐腐蝕性能を向上でき、この
種のアルカリ電池の低水銀化を実現する上で有用である
。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係るアルカリマンガン電池の断面図である
。１・・・正極缶　　　　　２・・・負極端子板３・・・
封口ガスケット　４・・・集電棒５・・・負極　　　　
　　６・・・セパレータ７・・・正極合剤

Claims

【特許請求の範囲】

（１）負極活物質として亜鉛ないし亜鉛合金を用い、こ
れをゲル状アルカリ電解液に混合してなるゲル状亜鉛負
極を用いたアルカリ電池において、前記ゲル化アルカリ
電解液中にホウ酸またはその塩類を含有させたことを特
徴とするアルカリ電池。
（２）前記ホウ酸またはその塩類は、ホウ酸イオン形態
で前記亜鉛ないし亜鉛合金に対して０．５〜２．０重量
％の割合でゲル状アルカリ電解液中に含有されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のアルカリ
電池。