JPH0119623B2 - - Google Patents

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JPH0119623B2
JPH0119623B2 JP57100155A JP10015582A JPH0119623B2 JP H0119623 B2 JPH0119623 B2 JP H0119623B2 JP 57100155 A JP57100155 A JP 57100155A JP 10015582 A JP10015582 A JP 10015582A JP H0119623 B2 JPH0119623 B2 JP H0119623B2
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JP
Japan
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mercury
zinc
amount
indium
alloy
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Application number
JP57100155A
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English (en)
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JPS58218763A (ja
Inventor
Akio Nagamine
Akira Hayashi
Kazumasa Yoshida
Kojiro Myasaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
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Publication date
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Priority to US06/499,884 priority patent/US4500614A/en
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Publication of JPH0119623B2 publication Critical patent/JPH0119623B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/06Electrodes for primary cells
    • H01M4/08Processes of manufacture
    • H01M4/12Processes of manufacture of consumable metal or alloy electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/42Alloys based on zinc
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、亜鉛を負極とし、アルカリ電解液を
用いたアルカリマンガン電池、酸化銀電池、空気
電池等のアルカリ電池の製造法に関するものであ
る。 本発明は、水銀量を従来のアルカリ電池より低
減し、しかも負極からのガス発生を抑制すると同
時に重負荷放電特性の低下を防止しえる電池を提
供することを目的とするものである。 従来よりアルカリ電池には、負極の反応面積を
大きくするため高純度の亜鉛粉末を用い、水素過
電圧を高くしてガス発生をおさえている。しか
し、表面積が大きいため亜鉛に対して5〜10wt
%の水銀量を必要とする。 例えば、JIS名称LR20、LR14またはLR6等の
サイズの大きいアルカリ電池では負極に用いられ
る亜鉛量が多いので必然的に水銀量も多くなる。 このような理由から水銀量を低減し、しかもア
ルカリ電解液中での亜鉛の腐蝕を防止しガス発生
を抑制し、これによつて電解液漏液を防止するた
めに種々の金属を水銀とアマルガム化合金とし、
このアマルガム化合金を無汞化亜鉛粉末に被覆す
ることが種々提案されている。 例えば、インジウム(In)―水銀(Hg)合金
を被覆した亜鉛粉末を負極とすることが特開昭52
−74833号公報に示されている。またガリウム
(Ga)―インジウム―水銀合金については特開昭
53−30741号公報に、さらにまたタンタル(Ta)
―ガリウム―インジウム―水銀合金については特
開昭53−41733号公報にそれぞれ示されている。
そしてこのような水銀合金を亜鉛に被覆するにあ
たつて、水銀が亜鉛に対して2〜14wt%となる
ようにすることも特開昭53−103127号公報によつ
て公知となつている。 上記の各従来例に示されるように、ガリウム、
インジウム、タンタル等は亜鉛の水素過電圧を高
めるため水銀量を最小2wt%まで低減することを
可能としてるが、水銀量をできるだけ少なくする
ことが環境汚染の面からも望ましい。現在のとこ
ろ、使用済の亜鉛に対して5〜7wt%の水銀アマ
ルガムにした亜鉛を負極とするアルカリ電池を土
壌中に埋没し、人工海水を散布して1年後の水銀
溶出量を測定すると0.3μg/であり、水銀量を
低減して、しかも電池放電特性を低下せしめない
アルカリ電池を得ることが必要である。 亜鉛にガリウム、インジウム、タリウムのうち
の2種の金属を溶融して均一に分散し、亜鉛合金
粉末に水銀量を亜鉛に対して0.05wt%以上1.8wt
%以下含有せしめた負極を用いるアルカリ電池を
提案(特願昭57−100154号)したが、亜鉛にガリ
ウム、インジウム、タリウムの金属を均一に分散
する場合、高周波溶融炉により溶融金属を対流さ
せて均一に分散した合金を得るか、又は撹拌プロ
ペラを溶融炉に設けて溶融混合する等、亜鉛合金
を得る製造設備を必要とする。 本発明者らは、種々検討した結果、無汞化亜鉛
粉末の表面にガリウム、インジウム、タリウムの
うちの2種以上の金属と水銀とのアマルガム化合
金を被覆し、該水銀量が亜鉛に対して1.8wt%以
下で0.05wt%以上とする亜鉛粉末を負極に用いる
ことにより、均一に分散させた亜鉛合金を得る製
造設備を要せずに無汞化亜鉛粉末にガリウム、イ
ンジウム、タリウムのうちの2種以上の金属を均
一に分散し、水銀量が亜鉛に対して1.8wt%以下
で0.05wt%以上とした亜鉛粉末を負極に用いたア
ルカリ電池の重負荷放電特性および水銀溶出量と
同等のアルカリ電池が得られることが判明した。 以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。 実施例 1 1は金属容器で、内部に二酸化マンガンと鱗状
黒鉛とを配合した正極合剤2を加圧充填してあ
る。3はパルプおよび合成繊維とを混抄したセパ
レータで内部に第1表に記載した合金組成となる
ようにガリウム、インジウム、タリウム(T)
と水銀とのアマルガム合金を無汞化亜鉛粉末に被
覆した負極4を酸化亜鉛を飽和したアルカリ電解
液をポリアクリル酸ソーダでゲル状にしたアルカ
リ電解液とともに充填してある。5は合成ゴムま
たはポリエチレンなどからなる絶縁ガスケツトで
ある。負極端子板6に溶接した真鍮製の集電棒7
は前記負極4の中心に挿入してある。8は絶縁チ
ユーブで正極端子板9の外周縁から負極端子板6
ならびに金属容器の外周縁を被覆し金属外装缶の
上、下開口端を内方に折曲して密封口しアルカリ
電池とする。 上記実施例における負極をえるには、第1表に
記載した組成でガリウム、インジウム、タリウム
の3種の金属に水銀を加えてアマルガム化合金と
し、このアマルガム化合金を約80℃に加温した弱
アルカリ水溶液中、高純度の無汞化亜鉛粉末に撹
拌しながら添加し、無汞化亜鉛粉末の表面にこれ
ら金属のアマルガム合金層を形成したのち水洗
し、約60℃で減圧乾燥すればよい。その負極の組
成は第1表中、試料No.1および2に示したもので
あり、また上記実施例に述べたJIS名称LR6アル
カリマンガン電池の負極として重負荷放電性能お
よび水銀溶出量の測定結果をそれぞれ第1表に示
した。
【表】 第1表中、亜鉛利用率は250mAと500mAの定
電流放電をおこない終止電圧0.9Vまでの放電持
続時間から亜鉛負極の利用率を求めたものであ
る。また水銀溶出量は土壌中に金属容器に孔をあ
けたアルカリ電池を埋設し人工海水を散布して1
年後、土壌中に溶出した水銀を化学分析により求
めたものである。 この実施例では、試料No.8の6.5wt%の水銀量
の従来品と同等かそれ以上の亜鉛利用率を示す。
この理由はガリウム、インジウム、タリウムと水
銀とのアマルガ化合金層を無汞化亜鉛の表面を被
覆することによつて亜鉛の電解液中への溶出が防
止され、しかも亜鉛の防蝕効果が発揮されるため
水銀量が0.05wt%以上1.8wt%以下でも重負荷放
電性能をそこなうことがない。比較例1の試料No.
3ないしNo.5は水銀量の効果を確認するため試験
したもので0.04wt%以下では亜鉛利用率が低下し
期待する重負荷放電性能が得られない。また
1.8wt%以上では放電性能の面では良好な結果が
得られるが、水銀溶出量の関係から環境汚染の面
で好ましくない。比較例1の試料No.6とNo.7はガ
リウム、インジウム、タリウムを均一に分散した
亜鉛合金に水銀を1.80wt%と0.05wt%アマルガム
した亜鉛負極を用いたもので、本発明と亜鉛利用
率と水銀溶出量とがほぼ同じ値を示している。 なお、本発明の効果をさらに明確にするために
負極亜鉛の腐蝕性を評価するためにガス発生量を
測定した。この試験には、酸化亜鉛を飽和した
35wt%の苛性カリ溶液3.5ml中に試料No.1〜8ま
での亜鉛負極を5.00g秤量して浸漬し、45℃で72
時間放置し、発生した水素ガスを捕捉しガス発生
量(ml/g/日)を求め、その結果を第2表に示
した。
【表】
【表】 この表からわかるように0.05〜1.80wt%の範囲
では0.002〜0.006ml/g/日のガス発生量であ
り、従来品の0.009ml/g/日よりもガス発生量
を低減できる。また比較例1の試料No.4、No.5と
比較しても水銀量が0.05wt%未満では、ガス発生
量が大きくなり電池貯蔵中の亜鉛の自己放電を生
じ好ましくない。また、比較例1の試料No.6、No.
7と比較して、本発明による電池はほぼ同等の値
を示している。したがつて水銀量は0.05wt%以上
が必要であり、また第1表の水銀溶出量の関係か
ら1.80wt%以下が望ましい。 以下に述べる各実施例は、ガリウム、インジウ
ム、タリウムのうちの2種の金属と水銀とのアマ
ルガム合金層を無汞化亜鉛の表面に形成したもの
で、アマルガム合金層の形成は実施例1と同様に
しておこなつた。また亜鉛利用率、水銀溶出量
は、実施例1で述べた電池と同一構造のLR6アル
カリマンガン電池で、またガス発生量も実施例1
と同一の試験法でおこなつた。 実施例 2 この実施例では、ガリウム―タリウム―水銀の
アマルガム化合金層を無汞化亜鉛粉末に形成し負
極としたものである。 負極組成は第3表に、またガス発生量は第4表
にそれぞれ示した。第3表および第4表の比較例
2の試料No.14、No.15はガリウムとタリウムとを均
一に分散した亜鉛合金に水銀を1.80wt%と0.05wt
%をアマルガムし亜鉛負極を用いたもので、本発
明と亜鉛利用率と水銀溶出量とがほぼ同じ値を示
している。
【表】
【表】 実施例 3 この実施例では、インジウム―タリウム―水銀
のアマルガム化合金層を実施例1と同様に無汞化
亜鉛粉末に形成したものである。 負極組成は第5表に、またガス発生量は第6表
にそれぞれ示した。第5表および第6表の比較例
3、の試料No.21、No.22はインジウムとタリウムと
を均一に分散した亜鉛合金に水銀を1.80wt%と、
0.05wt%をアマルガムした亜鉛負極を用いたもの
で、本発明の亜鉛利用率と水銀溶出量とがほぼ同
じ値を示している。
【表】
【表】 実施例 4 この実施例では、ガリウム―インジウム―水銀
のアマルガム化合金層を実施例1と同様に無汞化
亜鉛粉末に形成したものである。負極組成は第7
表に、またガス発生量は第8表にそれぞれ示し
た。第7表および第8表の比較例4の試料No.28、
No.29はガリウムとインジウムとを均一に分散した
亜鉛合金に水銀を1.80wt%と、0.05wt%をアマル
ガムした亜鉛負極を用いたもので、本発明の亜鉛
利用率と水銀溶出量とがほぼ同じ値を示してい
る。
【表】
【表】 前記各実施例を比較すると、ガリウム、インジ
ウム、タリウムの3種の金属と水銀のアマルガム
化合金層を無汞化亜鉛粉末の表面に形成したもの
が亜鉛利用率およびガス発生量ともすぐれた結果
を示すが、ガリウム、タリウム、インジウムのう
ちから選択した2種の金属と水銀とのアマルガム
化合金層を被覆した場合でも250mA放電で最低
93%の亜鉛利用率を、また500mA放電でも最低
95%の亜鉛利用率を示しており、これらの値は
6.5wt%の水銀量をアマルガムした従来品と同じ
であり、水銀量を低減しても同程度の放電性能が
得られる。 また、ガリウム、タリウム、インジウムのうち
から選択した2種の金属を亜鉛に均一に分散した
亜鉛合金粉末に本発明の水銀量を0.05wt%以上
1.8wt%以下含有せしめた負極を用いたアルカリ
電池と同程度の放電性能およびガス発生量のアル
カリ電池が得られる。 この理由は無汞化亜鉛粉末の表面に水素過電圧
の高い金属が水銀とのアマルガム化合金として形
成されているので、亜鉛の自己放電が防止され重
負荷特性が向上するものである。さらに0.05wt%
以上1.80wt%以下に水銀量を限定した理由は重負
荷特性の点から0.05wt%以上必要であるが、水銀
溶出による自然環への影響を考えると1.80wt%を
超える水銀量は必要としないし、なおまた放電に
よつて亜鉛が消耗しても水銀はガリウム、インジ
ウム、タリウムの金属とアマルガム合金として電
池中に残り、そのためアルカリ電池からの溶出し
にくいものと考えられる。 なおまた、本発明ではガリウム、インジウム、
タリウムの金属を亜鉛に均一に分散させるための
高周波溶融炉あるいは撹拌プロペラなどの製造設
備を用いる必要がなく所定量の金属を水銀により
アマルガムして被覆するため製造工程が簡略化で
きる利点がある。 上述のごとく本発明により得られたアルカリ電
池は、重負荷放電にすぐれ、しかも水銀量を低減
したアルカリ電池を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明実施例におけるLR6アルカリ電池
の断面図である。 1…金属容器、2…正極合剤、3…セパレー
タ、4…負極、6…負極端子板、7…集電棒。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 無汞化亜鉛粉末の表面にガリウム、インジウ
    ム、タリウムのうち2種以上の金属と水銀とのア
    マルガム化合金層を被覆し、該水銀量が亜鉛に対
    して1.80wt%以下で0.05wt%以上とすることを特
    徴とするアルカリ電池の製造法。
JP57100155A 1982-06-11 1982-06-11 アルカリ電池の製造法 Granted JPS58218763A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57100155A JPS58218763A (ja) 1982-06-11 1982-06-11 アルカリ電池の製造法
US06/499,884 US4500614A (en) 1982-06-11 1983-06-01 Alkaline cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57100155A JPS58218763A (ja) 1982-06-11 1982-06-11 アルカリ電池の製造法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58218763A JPS58218763A (ja) 1983-12-20
JPH0119623B2 true JPH0119623B2 (ja) 1989-04-12

Family

ID=14266426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57100155A Granted JPS58218763A (ja) 1982-06-11 1982-06-11 アルカリ電池の製造法

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Publication number Publication date
JPS58218763A (ja) 1983-12-20

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