JPH0317182B2 - - Google Patents
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- JPH0317182B2 JPH0317182B2 JP57182893A JP18289382A JPH0317182B2 JP H0317182 B2 JPH0317182 B2 JP H0317182B2 JP 57182893 A JP57182893 A JP 57182893A JP 18289382 A JP18289382 A JP 18289382A JP H0317182 B2 JPH0317182 B2 JP H0317182B2
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- lead
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- battery
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- 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
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- 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)
Description
［産業上の利用分野］
本発明はアルカリ電池の製造方法に関し、詳し
くは鉛およびインジウムを一定量含有させた亜鉛
−水銀合金粉末を電池用陰極活物質として用いた
アルカリ電池の製造方法に関する。 ［従来の技術および発明が解決しようとする課
題］ 亜鉛を陰極活物質として用いたアルカリ電池等
においては、水酸化カリウム水溶液等の強アルカ
リ性電解液を用いるため、電池を密閉しなければ
ならない。この電池の密閉は、電池の小型化をは
かる際には特に重要であるが、同時に電池保存中
の亜鉛の腐食により発生する水素ガスを閉じ込め
ることになる。従つて長期保存中に電池内部のガ
ス圧が高まり、密閉が完全なほど爆発等の危険が
伴なう。その対策として、電池の構造に工夫をこ
らして発生ガスを選択的に電池外部へ導くことも
種々行なわれているが、未だ完全なものではな
い。そこで、亜鉛陰極活物質の腐食そのものを防
止して電池内部のガス発生を少なくすることが研
究され、水銀の水素過電圧を利用した水銀含有亜
鉛粉末を陰極活物質として用いることが専ら行な
われている。 しかしながら、今日市販されているアルカリ電
池の陰極活物質は、5.0〜15重量％程度の多量の
水銀を含有しており、人体や他の生物体に危険を
与え、環境汚染を起こす恐れが大きい。 そこで、水銀を用いず、代わりに鉛等を添加し
た亜鉛電極を用いてガス発生を抑制する方法も提
案されている。しかしながら、そのような元素は
ある程度のガス発生抑制効果を奏するが、水銀と
置換されるにはほど遠いのが現状である。また、
鉛イオンやカドミウムイオン等を添加した水銀イ
オンを含む酸性溶液に亜鉛粉末を浸漬して置換法
によりアマルガメーシヨンを行なうと同時に鉛や
カドミウムを亜鉛粉末に添加させる方法も提案さ
れているが、該方法によつても、ガス発生を効果
的に抑制しつつ、水銀の含有量を低下させること
はできない。 本発明は、以上のような現状に鑑み、陰極活物
質からの水素ガス発生を抑制するために必要な水
銀の含有率を著しく減少させるとともに電池特性
も向上させる陰極活物質を用いたアルカリ電池の
製造方法を提供することを目的とする。 ［課題を解決するための手段］ 本発明者らはこの目的に沿つて鋭意研究の結
果、亜鉛からなる陰極活物質において、水銀に加
えてインジウムを含有させると、水銀とインジウ
ムの相乗効果により、水銀を従来のものより減少
させてもガス発生を低下させることができるが、
しかし時間が経過するにつれて徐々にガス発生が
増大するという欠点を見出した。 一方、水銀に加えて鉛を含有させると、水銀と
の相乗効果は大きく現れないが、長期経過後のガ
ス発生速度の増大がないことを見出した。 そして、水銀に加えて、鉛とインジウムを含有
させると、これら両元素の効果が複合的なものと
なり、従来より用いられているアマルガム化亜鉛
からなる陰極活物質における場合よりも水銀量を
著しく減少させても、アマルガム化亜鉛を陰極活
物質として用いた場合と比較して同等以上のガス
発生抑制効果並びに電池性能効果を奏するに至る
ことを知見した。さらに、この鉛とインジウムを
一定の方法で含有させることにより、ガス発生抑
制効果並びに電池性能効果が高い水準にあること
を見出し、本発明に到達した。 すなわち、本発明のアルカリ電池の製造方法
は、溶融亜鉛に、水銀と鉛0.005〜0.1重量％未満
およびインジウム0.005〜1.0重量％を混合し合金
化させ、粉末としたものを電池用陰極活物質とし
て用いることを特徴とする。 本発明では、上述のように、溶融亜鉛中に水銀
と所定量の鉛およびインジウムを投入し、撹拌し
ながら均一合金化させた後、該溶湯を空気噴霧さ
せ、亜鉛−鉛−インジウム−水銀合金粉末を得
る。 このようにして得られた亜鉛−鉛−インジウム
−水銀合金粉末を陰極活物質として用いることに
より、ガス発生が抑制され、しかも電池性能に優
れたアルカリ電池が提供される。 従来の単なる水銀含有亜鉛粉末からなる陰極活
物質が5.0〜15重量％の水銀含有率を有するのに
対して、本発明により得られる陰極活物質は水銀
含有率が5.0重量％以下、さらには、1.0重量％以
下になつても従来のものと同等以上にガス発生を
抑制することができる。もちろん、水銀の含有率
を大きくし、それに応じてガス発生抑制機能を高
めることもできる。 本発明により得られる陰極活物質の好ましい水
銀含有率は、実用的には、5.0重量％以下で従来
の水銀含有亜鉛粉末からなる陰極活物質よりも充
分に大きい抑制効果を有する。 また、鉛の含有率は0.005〜0.1重量％未満、イ
ンジウムの含有率は0.005〜1.0重量％と少量で配
合効果が発揮され、それを越えて含有しても効果
が少ない。 ［実施例］ 以下、本発明を実施例および比較例に基づいて
さらに詳述する。 実施例１〜８および比較例１〜２ 溶融亜鉛に、鉛、インジウム、水銀を第１表の
含有率となるように投入し、約430℃の温度で、
均一な合金を調製するように撹拌した。次いで、
この溶融合金を４Kg／cm2の圧力の圧縮空気で粉末
化し、20〜200メツシユの粒度で第１表に示す割
合の亜鉛−鉛−インジウム−水銀合金粉末を各々
得た。 このようにして得られた亜鉛−鉛−インジウム
−水銀合金粉末をそれぞれ陰極活物質として水素
ガス発生試験を行なつた。結果を第１表に示す。
なお、ガス発生試験は、電解液として濃度40重量
％の水酸化カリウム水溶液に酸化亜鉛を飽和させ
たもの５mlを用い、亜鉛−鉛−インジウム−水銀
合金粉末からなる陰極活物質をそれぞれ10ｇ用い
て45℃でガス発生速度（mg／ｇ・日）を測定し
た。 また、この亜鉛−鉛−インジウム−水銀合金粉
末からなる陰極活物質について、第１図に示す構
造のアルカリマンガン電池を用いて電池性能を評
価した。第１図のアルカリマンガン電池は、正極
缶１、正極２、セパレーター３、アマルガム化亜
鉛粉末をカルボキシメチルセルロースでゲル化し
た負極４、負極集電体５、ゴムパツキン６、押さ
え板７で構成されている。 このアルカリマンガン電池を用いて放電負荷
4Ω、20℃の放電条件により終止電圧0.9Vまでの
放電持続時間測定し、後述の従来の陰極活物質を
用いた比較例９の測定値を100とした指数で示し
た。結果を第１表に示す。 比較例 ３〜４ 溶融亜鉛に、鉛、水銀を第１表の含有率となる
ように投入し、約430℃の温度で、均一な合金を
調製するように撹拌した。次いで、この溶融合金
を４Kg／cm2の圧力の圧縮空気で粉末化し、20〜
200メツシユの粒度で第１表に示す亜鉛−鉛−水
銀合金粉末を各々得た。 この亜鉛−鉛−水銀合金粉末について、実施例
１と同様の方法によつて、ガス発生試験と電池性
能試験を行ない、その結果を第１表に示した。 比較例 ５〜６ 溶融亜鉛に、インジウム、水銀を第１表の含有
率となるように投入し、約430℃の温度で、均一
な合金を調製するように撹拌した。次いで、この
溶融合金を４Kg／cm2の圧力の圧縮空気で粉末化
し、20〜200メツシユの粒度で第１表に示す亜鉛
−インジウム−水銀合金粉末を各々得た。 この亜鉛−インジウム−水銀合金粉末につい
て、実施例１と同様の方法によつて、ガス発生試
験と電池性能試験を行ない、その結果を第１表に
示した。 比較例 ７〜10 従来から用いられている水銀含有率0.9重量％
（比較例７）、3.0重量％（比較例８）5.0重量％
（比較例９）、7.0重量％（比較例10）の亜鉛−水
銀合金粉末を陰極活物質とし、実施例１と同様の
方法によつて、ガス発生試験と電池性能試験を行
ない、その結果を第１表に示した。 また、鉛含有率の変量に伴なうガス発生速度の
関係を評価すべく、実施例１、実施例５、実施例
８および比較例１〜３の値を第２図に図示する。
くは鉛およびインジウムを一定量含有させた亜鉛
−水銀合金粉末を電池用陰極活物質として用いた
アルカリ電池の製造方法に関する。 ［従来の技術および発明が解決しようとする課
題］ 亜鉛を陰極活物質として用いたアルカリ電池等
においては、水酸化カリウム水溶液等の強アルカ
リ性電解液を用いるため、電池を密閉しなければ
ならない。この電池の密閉は、電池の小型化をは
かる際には特に重要であるが、同時に電池保存中
の亜鉛の腐食により発生する水素ガスを閉じ込め
ることになる。従つて長期保存中に電池内部のガ
ス圧が高まり、密閉が完全なほど爆発等の危険が
伴なう。その対策として、電池の構造に工夫をこ
らして発生ガスを選択的に電池外部へ導くことも
種々行なわれているが、未だ完全なものではな
い。そこで、亜鉛陰極活物質の腐食そのものを防
止して電池内部のガス発生を少なくすることが研
究され、水銀の水素過電圧を利用した水銀含有亜
鉛粉末を陰極活物質として用いることが専ら行な
われている。 しかしながら、今日市販されているアルカリ電
池の陰極活物質は、5.0〜15重量％程度の多量の
水銀を含有しており、人体や他の生物体に危険を
与え、環境汚染を起こす恐れが大きい。 そこで、水銀を用いず、代わりに鉛等を添加し
た亜鉛電極を用いてガス発生を抑制する方法も提
案されている。しかしながら、そのような元素は
ある程度のガス発生抑制効果を奏するが、水銀と
置換されるにはほど遠いのが現状である。また、
鉛イオンやカドミウムイオン等を添加した水銀イ
オンを含む酸性溶液に亜鉛粉末を浸漬して置換法
によりアマルガメーシヨンを行なうと同時に鉛や
カドミウムを亜鉛粉末に添加させる方法も提案さ
れているが、該方法によつても、ガス発生を効果
的に抑制しつつ、水銀の含有量を低下させること
はできない。 本発明は、以上のような現状に鑑み、陰極活物
質からの水素ガス発生を抑制するために必要な水
銀の含有率を著しく減少させるとともに電池特性
も向上させる陰極活物質を用いたアルカリ電池の
製造方法を提供することを目的とする。 ［課題を解決するための手段］ 本発明者らはこの目的に沿つて鋭意研究の結
果、亜鉛からなる陰極活物質において、水銀に加
えてインジウムを含有させると、水銀とインジウ
ムの相乗効果により、水銀を従来のものより減少
させてもガス発生を低下させることができるが、
しかし時間が経過するにつれて徐々にガス発生が
増大するという欠点を見出した。 一方、水銀に加えて鉛を含有させると、水銀と
の相乗効果は大きく現れないが、長期経過後のガ
ス発生速度の増大がないことを見出した。 そして、水銀に加えて、鉛とインジウムを含有
させると、これら両元素の効果が複合的なものと
なり、従来より用いられているアマルガム化亜鉛
からなる陰極活物質における場合よりも水銀量を
著しく減少させても、アマルガム化亜鉛を陰極活
物質として用いた場合と比較して同等以上のガス
発生抑制効果並びに電池性能効果を奏するに至る
ことを知見した。さらに、この鉛とインジウムを
一定の方法で含有させることにより、ガス発生抑
制効果並びに電池性能効果が高い水準にあること
を見出し、本発明に到達した。 すなわち、本発明のアルカリ電池の製造方法
は、溶融亜鉛に、水銀と鉛0.005〜0.1重量％未満
およびインジウム0.005〜1.0重量％を混合し合金
化させ、粉末としたものを電池用陰極活物質とし
て用いることを特徴とする。 本発明では、上述のように、溶融亜鉛中に水銀
と所定量の鉛およびインジウムを投入し、撹拌し
ながら均一合金化させた後、該溶湯を空気噴霧さ
せ、亜鉛−鉛−インジウム−水銀合金粉末を得
る。 このようにして得られた亜鉛−鉛−インジウム
−水銀合金粉末を陰極活物質として用いることに
より、ガス発生が抑制され、しかも電池性能に優
れたアルカリ電池が提供される。 従来の単なる水銀含有亜鉛粉末からなる陰極活
物質が5.0〜15重量％の水銀含有率を有するのに
対して、本発明により得られる陰極活物質は水銀
含有率が5.0重量％以下、さらには、1.0重量％以
下になつても従来のものと同等以上にガス発生を
抑制することができる。もちろん、水銀の含有率
を大きくし、それに応じてガス発生抑制機能を高
めることもできる。 本発明により得られる陰極活物質の好ましい水
銀含有率は、実用的には、5.0重量％以下で従来
の水銀含有亜鉛粉末からなる陰極活物質よりも充
分に大きい抑制効果を有する。 また、鉛の含有率は0.005〜0.1重量％未満、イ
ンジウムの含有率は0.005〜1.0重量％と少量で配
合効果が発揮され、それを越えて含有しても効果
が少ない。 ［実施例］ 以下、本発明を実施例および比較例に基づいて
さらに詳述する。 実施例１〜８および比較例１〜２ 溶融亜鉛に、鉛、インジウム、水銀を第１表の
含有率となるように投入し、約430℃の温度で、
均一な合金を調製するように撹拌した。次いで、
この溶融合金を４Kg／cm2の圧力の圧縮空気で粉末
化し、20〜200メツシユの粒度で第１表に示す割
合の亜鉛−鉛−インジウム−水銀合金粉末を各々
得た。 このようにして得られた亜鉛−鉛−インジウム
−水銀合金粉末をそれぞれ陰極活物質として水素
ガス発生試験を行なつた。結果を第１表に示す。
なお、ガス発生試験は、電解液として濃度40重量
％の水酸化カリウム水溶液に酸化亜鉛を飽和させ
たもの５mlを用い、亜鉛−鉛−インジウム−水銀
合金粉末からなる陰極活物質をそれぞれ10ｇ用い
て45℃でガス発生速度（mg／ｇ・日）を測定し
た。 また、この亜鉛−鉛−インジウム−水銀合金粉
末からなる陰極活物質について、第１図に示す構
造のアルカリマンガン電池を用いて電池性能を評
価した。第１図のアルカリマンガン電池は、正極
缶１、正極２、セパレーター３、アマルガム化亜
鉛粉末をカルボキシメチルセルロースでゲル化し
た負極４、負極集電体５、ゴムパツキン６、押さ
え板７で構成されている。 このアルカリマンガン電池を用いて放電負荷
4Ω、20℃の放電条件により終止電圧0.9Vまでの
放電持続時間測定し、後述の従来の陰極活物質を
用いた比較例９の測定値を100とした指数で示し
た。結果を第１表に示す。 比較例 ３〜４ 溶融亜鉛に、鉛、水銀を第１表の含有率となる
ように投入し、約430℃の温度で、均一な合金を
調製するように撹拌した。次いで、この溶融合金
を４Kg／cm2の圧力の圧縮空気で粉末化し、20〜
200メツシユの粒度で第１表に示す亜鉛−鉛−水
銀合金粉末を各々得た。 この亜鉛−鉛−水銀合金粉末について、実施例
１と同様の方法によつて、ガス発生試験と電池性
能試験を行ない、その結果を第１表に示した。 比較例 ５〜６ 溶融亜鉛に、インジウム、水銀を第１表の含有
率となるように投入し、約430℃の温度で、均一
な合金を調製するように撹拌した。次いで、この
溶融合金を４Kg／cm2の圧力の圧縮空気で粉末化
し、20〜200メツシユの粒度で第１表に示す亜鉛
−インジウム−水銀合金粉末を各々得た。 この亜鉛−インジウム−水銀合金粉末につい
て、実施例１と同様の方法によつて、ガス発生試
験と電池性能試験を行ない、その結果を第１表に
示した。 比較例 ７〜10 従来から用いられている水銀含有率0.9重量％
（比較例７）、3.0重量％（比較例８）5.0重量％
（比較例９）、7.0重量％（比較例10）の亜鉛−水
銀合金粉末を陰極活物質とし、実施例１と同様の
方法によつて、ガス発生試験と電池性能試験を行
ない、その結果を第１表に示した。 また、鉛含有率の変量に伴なうガス発生速度の
関係を評価すべく、実施例１、実施例５、実施例
８および比較例１〜３の値を第２図に図示する。
【表】
【表】
第１表に示されるごとく、亜鉛−鉛−インジウ
ム−水銀合金粉末を陰極活物質とした実施例１〜
８は、水銀−亜鉛合金粉末のみを陰極活物質とし
た比較例７〜10に比較して、いずれもガス発生抑
制効果が高く、しかも水銀の量を著しく減少させ
ることができる。 また、電池性能も水銀を5.0重量％含有する水
銀−亜鉛合金粉末を陰極活物質とした比較例９に
比べて優れていることが理解される。 また、実施例１〜８は、鉛またはインジウムの
みを含有させた比較例３〜６と比較して、ガス発
生抑制効果が高く、しかも電池性能も高い水準に
ある。 さらに、第２図のデータから明らかなように、
鉛含有率が0.005重量％以上でガス発生抑制効果
が高いが、鉛含有率が0.1重量％以上となるとガ
ス発生抑制効果はそれ以上改善されず、漸次その
効果が低下する。
ム−水銀合金粉末を陰極活物質とした実施例１〜
８は、水銀−亜鉛合金粉末のみを陰極活物質とし
た比較例７〜10に比較して、いずれもガス発生抑
制効果が高く、しかも水銀の量を著しく減少させ
ることができる。 また、電池性能も水銀を5.0重量％含有する水
銀−亜鉛合金粉末を陰極活物質とした比較例９に
比べて優れていることが理解される。 また、実施例１〜８は、鉛またはインジウムの
みを含有させた比較例３〜６と比較して、ガス発
生抑制効果が高く、しかも電池性能も高い水準に
ある。 さらに、第２図のデータから明らかなように、
鉛含有率が0.005重量％以上でガス発生抑制効果
が高いが、鉛含有率が0.1重量％以上となるとガ
ス発生抑制効果はそれ以上改善されず、漸次その
効果が低下する。
第１図は本発明に係わるアルカリマンガン電池
の断面図、そして、第２図は鉛含有率とガス発生
速度の関係を示すグラフ。 １：正極缶、２：正極、３：セパレーター、
４：アマルガム化亜鉛粉末をカルボキシメチルセ
ルロースでゲル化した負極、５：負極集電体、
６：ゴムパツキン、７：押さえ板。
の断面図、そして、第２図は鉛含有率とガス発生
速度の関係を示すグラフ。 １：正極缶、２：正極、３：セパレーター、
４：アマルガム化亜鉛粉末をカルボキシメチルセ
ルロースでゲル化した負極、５：負極集電体、
６：ゴムパツキン、７：押さえ板。
Claims (1)
- １ 溶融亜鉛に、水銀と鉛0.005〜0.1重量％未満
およびインジウム0.005〜1.0重量％を混合し合金
化させ、粉末としたものを電池用陰極活物質とし
て用いることを特徴とするアルカリ電池の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57182893A JPS5973846A (ja) | 1982-10-20 | 1982-10-20 | アルカリ電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57182893A JPS5973846A (ja) | 1982-10-20 | 1982-10-20 | アルカリ電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5973846A JPS5973846A (ja) | 1984-04-26 |
| JPH0317182B2 true JPH0317182B2 (ja) | 1991-03-07 |
Family
ID=16126233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57182893A Granted JPS5973846A (ja) | 1982-10-20 | 1982-10-20 | アルカリ電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5973846A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6110861A (ja) * | 1984-05-25 | 1986-01-18 | Toshiba Battery Co Ltd | アルカリ・亜鉛電池 |
| US5626988A (en) * | 1994-05-06 | 1997-05-06 | Battery Technologies Inc. | Sealed rechargeable cells containing mercury-free zinc anodes, and a method of manufacture |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5325833A (en) * | 1976-08-20 | 1978-03-10 | Seiko Instr & Electronics | Alkaline battery |
| JPS53103127A (en) * | 1977-02-21 | 1978-09-08 | Seiko Instr & Electronics | Alkaline battery |
| JPS584268A (ja) * | 1981-06-29 | 1983-01-11 | Hitachi Maxell Ltd | 酸化銀二次電池 |
| JPS5912565A (ja) * | 1982-04-10 | 1984-01-23 | グリロ−ヴエルケ・ア−ゲ− | アルカリ電池用水銀含有亜鉛粉末の製造方法 |
| JPS58225565A (ja) * | 1982-06-23 | 1983-12-27 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | アルカリ電池 |
| JPS58181266A (ja) * | 1982-04-19 | 1983-10-22 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 電池用陰極活物質とその製造方法 |
| JPS5971259A (ja) * | 1982-10-18 | 1984-04-21 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | アルカリ電池およびその製造方法 |
-
1982
- 1982-10-20 JP JP57182893A patent/JPS5973846A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5973846A (ja) | 1984-04-26 |
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| JPH0371737B2 (ja) | ||
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| JPH0371738B2 (ja) | ||
| JPH0317181B2 (ja) | ||
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