JPS63281356A

JPS63281356A - アルカリ電池

Info

Publication number: JPS63281356A
Application number: JP11344187A
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: 1988-11-17
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: JPH0748376B2

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、低水銀化のために、負極活物質に少くとも
Ｐｂ、Ｉｎ、ＡＡを含む亜鉛合金粉を用いたアルカリ電
池に関する。

（従来の技術）亜鉛の本化のための水銀は、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亜鉛
合金の開発が種々なされている。

そのなかで例えば、Ｚｎ　−Ｐｂ−ＡＪ２−Ｉｎ系合金
、Ｚｎ　−Ｐｂ　−Ａ、＋！　−〇ａ　−Ｉ　ｎ系合金
は、汞化率が１．５％以下であってもガス発生を抑制す
る面でかなりの効果がある。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、ガス発生を抑制することは、逆に放電時
の亜鉛の表面を不活性化することと密接な関係があり、
放電性能の低下を招くことになる。

すなわち、一般に亜鉛の放電が進むと亜鉛酸イオンが濃
厚となり、亜鉛の表面に酸化被膜が形成されて不動態化
し、電子伝導を阻害される。

そして、この酸化被膜は、汞化率が低い程容易に生成し
、しかも前述の合金を用いた場合には、表面の不活性化
によって、より一層生成し易くなる。

したがって、ガス発生抑止効果を図ることと表面の活性
化を図ることは、低水銀化を達成する上での相反する条
件であって、一方の特性を向上させようとすると、他方
の特性が低下するものとなる。

本発明は、水銀の含有量を著しく低減しつつ、ガス発生
を抑制し、酸化被膜の生成を抑止することを課題として
亜鉛合金粉の種類と、電解液であるゲル状アルカリ溶液
に添加される物質、およびその組合わせについて種々検
討および実験を繰り返した。

その結果、負極活物質として知られている少くともＰｂ
、Ｉｎ、ＡＪを含む亜鉛合金粉を用い、ＺｎＯを含むゲ
ル状アルカリ溶液中に酸化ビスマスを含有したものを電
解液として用いた組み合わせが、前述の相反する条件を
克服し、放電特性の向上に関して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、カス発生を防止しつつ、亜鉛表面の酸化被膜の生成
を抑止し、結果として放電特性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
て少くともＰｂ−Ｉｎ−ＡＪ２を含む亜鉛合金粉を用い
、電解液としてゲル状アルカリ溶液を用いたアルカリ電
池において、該アルカリ電解液中に酸化ビスマスを含有
させたことを要旨とする。

すなわち、本発明のアルカリ電池は、負極を構成する材
料として、前記組成の亜鉛合金粉からなる負極活物質と
、ゲル状アルカリ電解液との混合。

物を用い、該ゲル状アルカリ電解液中に酸化ビスマスを
添加したものである。

そして、前記組成の亜鉛合金粉は、木化度１゜５％以下
でのガス発生抑止効果が大きい組成の材料として用いら
れ、亜鉛に対し重量比でＰｂ　　（０，０５）％Ｉｎ　
　（０，０２）％Ａｆｆｌ　（０，０５）％の配合比と
なっている。

また、酸化ビスマスは、放電の進行による亜鉛酸イオン
の生成に応じた酸化被膜の不動態化現象を阻害する物質
として含有され、その添加量は、亜鉛合金粉に対して０
．５〜２．０重量％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％を下回ると酸化液、Ｉｌ！
生成の阻害物質としての絶対量が少な〈従来と比べて有
意差が生じない。また、２．０％を越えて添加したとし
ても効果の増加が余り期待できない割りには、添加量増
大に伴い、他の含有物質に対する悪影響が予想されるな
どの不都合を生ずる。

したがって、その含有量は上記の範囲内が望ましい。

（作　用）酸化ビスマスの添加によって、放電性能が向上する。ま
たこのことの作用機序は明らかでないが、アルカリ電解
液中に含まれるビスマスイオンの存在によって放電中期
ないし終末期における亜鉛酸イオンまたは酸化亜鉛によ
る不動態被膜の生成が阻害され、表面の活性化状態が持
続するからであると推定される。

（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形電池の構造は、
図に示す一般的！Ｒ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。

前記負極５はＰｂ　（０，０５）％、　　Ｉ　ｎ　（０
，０２）％、ＡＡ　（０，０５）％を含む本化率１．０
％の亜鉛合金粉からなる負極活物質と、ＺｎＯを含有し
たゲル状アルカリ電解液との混合物であり、該ゲル状ア
ルカリ電解液中には酸化ビスマスが含まれている。

そして、酸化ビスマスの含有量を亜鉛に対し重量比で０
．２〜５．０％まで変えたサンプル■〜■を作り、それ
ぞれの放電持続時間を測定したところ、以下の表に示す
測定値を得られた。

表＊試験条件＝１０Ω連続放電、終止電圧−０，９■温度
　２０℃、試験数ｎ＝５＊従来品は負極活物質として同一の組成の亜鉛合金粉お
よびＺｎＯを含み酸化ビスマス無添加のゲル状アルカリ
電解液を用いたものである。

以上の表に示す結果から明らかなように、本発明ではア
ルカリ電解液中に酸化ビスマスをまったく含まない亜鉛
合金粉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、酸化ビスマスの含有量が０．２％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。これは１．０〜２
．０％の間では持続時間が同じであり、効果の加が期待
できないとともに、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。

従って、本発明では酸化ビスマスの含有量の下限を０．
５％、上限を２．０％とすることで、所期の効果を得ら
れ、特に１．０〜２．０％の範囲が最良の効果を発揮す
る。

なお、前記実施例では亜鉛合金粉として、Ｚｎ−Ｐｂ−
Ｉｎ−ＡＪ２についてのみ実験を行ったが、従来より公
知となっているＢ　ｉ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｔｊｌ等を加えた
合金粉についても同様な効果を得ることは容易に予想で
きるものである。

（効　果）以上のように、本発明にあっては、ＺｎＯ含有ゲル状ア
ルカリ電解液に酸化ビスマスを含有させる・ことによっ
て、放電持続時間を向上できる。

したがって、以上の組成の負極を用いた場合には低汞化
材料である前述の亜鉛合金粉によるガス発生の抑制効果
とともに、これの欠点であった放電進行時における亜鉛
合金不活性現象を抑制し、放電特性を向上できることに
なり、低木化度化を実現する上で有効である。

【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）負極活物質として少くともＰｂ、Ｉｎ、Ａｌを含
む亜鉛合金粉を用い、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、該ゲル状アルカリ電解液中に酸化ビスマスを含有さ
せたことを特徴とするアルカリ電池。
（２）前記酸化ビスマスは亜鉛合金粉に対して０．５〜
２．０重量％の割合で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
。