JPH03230476A - アルカリ電池用負極活物質 - Google Patents
アルカリ電池用負極活物質Info
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- JPH03230476A JPH03230476A JP2025070A JP2507090A JPH03230476A JP H03230476 A JPH03230476 A JP H03230476A JP 2025070 A JP2025070 A JP 2025070A JP 2507090 A JP2507090 A JP 2507090A JP H03230476 A JPH03230476 A JP H03230476A
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- alloy powder
- negative electrode
- zinc alloy
- zinc
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- 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
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- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明はアルカリ電池用負極活物質に関し、詳しくは電
池内でのガス発生を抑制することにより耐食性を向上さ
せ、しかも電池内への充填性を増加させることにより放
電性能に優れたアルカリ電池用負極活物質に関する。
池内でのガス発生を抑制することにより耐食性を向上さ
せ、しかも電池内への充填性を増加させることにより放
電性能に優れたアルカリ電池用負極活物質に関する。
［従来の技術］
亜鉛を負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図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。従って、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。
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図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。従って、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、負極活物質である亜鉛の腐食を防止し
て、電池内部の水素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汞化亜鉛合金粉末を負
極活物質として用いることが専ら行なわれている。この
ため、今日市販されているアルカリ電池の負極活物質は
１．５重量％程度の水銀を含有しており、社会的ニーズ
として、より低水銀のもの、あるいは無水銀のもので高
容量を維持した電池の開発が強く期待されるようになっ
てきた。
て、電池内部の水素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汞化亜鉛合金粉末を負
極活物質として用いることが専ら行なわれている。この
ため、今日市販されているアルカリ電池の負極活物質は
１．５重量％程度の水銀を含有しており、社会的ニーズ
として、より低水銀のもの、あるいは無水銀のもので高
容量を維持した電池の開発が強く期待されるようになっ
てきた。
［発明か解決しようとする課題］
このため、１，５重量％以下の水銀を含有する汞化亜鉛
合金粉末として亜鉛−インジウムー鉛−水銀合金粉末に
加えて、ビスマスやアルミニウムを添加する合金粉末が
提案されている。
合金粉末として亜鉛−インジウムー鉛−水銀合金粉末に
加えて、ビスマスやアルミニウムを添加する合金粉末が
提案されている。
しかし、これら低水銀の汞化亜鉛合金粉末を負極活物質
として用いた場合でも、耐食性、放電性能が共に満足の
行くものは得られていない。
として用いた場合でも、耐食性、放電性能が共に満足の
行くものは得られていない。
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたもので、電
池内のガス発生を抑制することにより耐食性を向上させ
、しかもアルカリ電池の放電性能にも優れたアルカリ電
池用負極活物質の製造方法を提供することを目的とする
。
池内のガス発生を抑制することにより耐食性を向上させ
、しかもアルカリ電池の放電性能にも優れたアルカリ電
池用負極活物質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］
本発明者等は、この目的に沿って鋭意研究の結果、見掛
は比重か一定範囲内にある亜鉛合金粉末または汞化亜鉛
合金粉末をアルカリ電池用負極活物質として用いること
により、上記目的が達成されることを知見して、本発明
に到達した。
は比重か一定範囲内にある亜鉛合金粉末または汞化亜鉛
合金粉末をアルカリ電池用負極活物質として用いること
により、上記目的が達成されることを知見して、本発明
に到達した。
すなわち、本発明のアルカリ電池用負極活物質は見掛は
比重か３．７〜４．１である亜鉛合金粉末または汞化亜
鉛合金粉末からなることを特徴とする。
比重か３．７〜４．１である亜鉛合金粉末または汞化亜
鉛合金粉末からなることを特徴とする。
本発明の負極活物質は、上述のように見掛は比重が３．
７〜４．１である亜鉛合金粉末または汞化亜鉛合金粉末
（以下、場合により亜鉛合金粉末と総称する）を用いる
ものである。この見掛は比重は、ＪＩＳ Ｚ ２５０４
に記載されている方法によって求められる値である。
７〜４．１である亜鉛合金粉末または汞化亜鉛合金粉末
（以下、場合により亜鉛合金粉末と総称する）を用いる
ものである。この見掛は比重は、ＪＩＳ Ｚ ２５０４
に記載されている方法によって求められる値である。
通常、アルカリ電池用に使用されている亜鉛合金粉末の
見掛は比重は３．０〜３．６程度であるのに対し、本発
明で用いる亜鉛合金粉末は、これより見掛は比重が高い
上記範囲のものである。この範囲にある亜鉛合金粉末は
、形状が丸味を帯び、表面の凹凸もないことから電池内
への充填性が高く、しかもゲル電解液中に十分に懸濁す
るため、結果的に耐食性、放電特性が共に著しく改善さ
れる。
見掛は比重は３．０〜３．６程度であるのに対し、本発
明で用いる亜鉛合金粉末は、これより見掛は比重が高い
上記範囲のものである。この範囲にある亜鉛合金粉末は
、形状が丸味を帯び、表面の凹凸もないことから電池内
への充填性が高く、しかもゲル電解液中に十分に懸濁す
るため、結果的に耐食性、放電特性が共に著しく改善さ
れる。
亜鉛合金粉末の見掛は比重が３．７未満では、水銀含有
量を０〜０．１５重量％と低減させた場合、放電特性お
よび耐食性の向上を併せて達成することができない。す
なわち、見掛は比重の小さい亜鉛合金粉末は電池内への
充填性が悪く、従って放電容量が低下する。また見掛は
比重の小さい亜鉛合金粉末は形状が細長いものが多く、
かつ表面状態については凹凸が多い。従って、表面積が
大きくなり、耐食性に劣る。
量を０〜０．１５重量％と低減させた場合、放電特性お
よび耐食性の向上を併せて達成することができない。す
なわち、見掛は比重の小さい亜鉛合金粉末は電池内への
充填性が悪く、従って放電容量が低下する。また見掛は
比重の小さい亜鉛合金粉末は形状が細長いものが多く、
かつ表面状態については凹凸が多い。従って、表面積が
大きくなり、耐食性に劣る。
一方、亜鉛合金粉末の見掛けが比重４．１を超える場合
には、電池内への充填性は良いが、ゲル電解液中で十分
に懸濁せず、従って、電池底部に沈積して、放電時にお
ける電解液との反応性が阻害される。この結果、放電特
性に劣る。
には、電池内への充填性は良いが、ゲル電解液中で十分
に懸濁せず、従って、電池底部に沈積して、放電時にお
ける電解液との反応性が阻害される。この結果、放電特
性に劣る。
このように、亜鉛合金粉末の見掛は比重が３．７〜４．
１の範囲において、特に耐食性、放電特性に好結果をも
たらす。
１の範囲において、特に耐食性、放電特性に好結果をも
たらす。
このような見掛は比重が３．７〜４．１の亜鉛合金粉末
を得るには、例えば次の方法が一例として採用される。
を得るには、例えば次の方法が一例として採用される。
すなわち、所定量の鉛、ビスマス、アルミニウム等を含
有する亜鉛−鉛一アルミニウム合金粉末または亜鉛−鉛
一ビスマス合金粉末（アトマイズ合金粉末）を得る。そ
の方法としては、例えば亜鉛溶渦中に鉛、ビスマス、ア
ルミニウム等を所定量添加し、撹拌して合金化させた後
、圧縮不活性ガスによりアトマイズし、粉体化させ、さ
らに篩い分けを行なって整粒する方法が採用される。
有する亜鉛−鉛一アルミニウム合金粉末または亜鉛−鉛
一ビスマス合金粉末（アトマイズ合金粉末）を得る。そ
の方法としては、例えば亜鉛溶渦中に鉛、ビスマス、ア
ルミニウム等を所定量添加し、撹拌して合金化させた後
、圧縮不活性ガスによりアトマイズし、粉体化させ、さ
らに篩い分けを行なって整粒する方法が採用される。
なお、アトマイズに際しては、不活性ガス（アルゴン、
窒素等）を用いてアトマイズ室内の空気と置換して、酸
素濃度を１〜３容量％とする。
窒素等）を用いてアトマイズ室内の空気と置換して、酸
素濃度を１〜３容量％とする。
アトマイズ室内の酸素濃度を１容量％未満とすると、得
られた亜鉛合金粉末の見掛は比重は４．１よりも大きく
なり、逆に酸素濃度を３容量％超にすると、得られた亜
鉛合金粉末の見掛は比重は３．７未満となり、いずれも
好ましくない。
られた亜鉛合金粉末の見掛は比重は４．１よりも大きく
なり、逆に酸素濃度を３容量％超にすると、得られた亜
鉛合金粉末の見掛は比重は３．７未満となり、いずれも
好ましくない。
なお、見掛は比重が３．７〜４．１の亜鉛合金粉末を得
る方法として、上記と別の方法を採用してもよい。
る方法として、上記と別の方法を採用してもよい。
こうして得られた亜鉛合金粉末を汞化する場合には、例
えば水銀−インジウムアマルガムにて湿式または乾式汞
化を行なう。
えば水銀−インジウムアマルガムにて湿式または乾式汞
化を行なう。
ここでいう湿式汞化とは、粉体化して得られた上記アト
マイズ合金粉末と水銀−インジウムアマルガムとを例え
ば１０％水酸化カリウム水溶液中に投入し、混合撹拌し
て汞化処理を行ない、汞化亜鉛合金粉末を得るものであ
る。また、乾式汞化とは、粉体化して得られたアトマイ
ズ合金粉末と水銀−インジウムアマルガムとをリボンブ
レンダー等の混合機に投入して、一定雰囲気下で５〜２
０分程度混合、撹拌しながら汞化処理を行ない、汞化亜
鉛合金粉末を得るものである。ここで用いられる水銀−
インジウムアマルガムは、例えば１０％塩酸中で水銀、
インジウムをアマルガム化して得られるものである。
マイズ合金粉末と水銀−インジウムアマルガムとを例え
ば１０％水酸化カリウム水溶液中に投入し、混合撹拌し
て汞化処理を行ない、汞化亜鉛合金粉末を得るものであ
る。また、乾式汞化とは、粉体化して得られたアトマイ
ズ合金粉末と水銀−インジウムアマルガムとをリボンブ
レンダー等の混合機に投入して、一定雰囲気下で５〜２
０分程度混合、撹拌しながら汞化処理を行ない、汞化亜
鉛合金粉末を得るものである。ここで用いられる水銀−
インジウムアマルガムは、例えば１０％塩酸中で水銀、
インジウムをアマルガム化して得られるものである。
本発明の負極活物質を用いたアルカリ電池は、電解液に
苛性カリ、苛性ソーダ等を主成分とするアルカリ水溶液
を用い、負極活物質に上記した亜鉛合金粉末または汞化
亜鉛合金粉末、正極活物質に二酸化マンガン、酸化銀、
酸素等を用いることにより得られる。
苛性カリ、苛性ソーダ等を主成分とするアルカリ水溶液
を用い、負極活物質に上記した亜鉛合金粉末または汞化
亜鉛合金粉末、正極活物質に二酸化マンガン、酸化銀、
酸素等を用いることにより得られる。
［実施例］
以下、実施例等に基づいて本発明を具体的に説明する。
実施例１〜７および比較例１〜７
第１表の組成の汞化亜鉛合金粉末を以下の方法によって
調製した。
調製した。
先ず、純度９９．９９７％以上の亜鉛地金を約５００℃
で溶融した亜鉛溶湯中に鉛、ビスマス、アルミニウムを
所定量添加し、撹拌して合金化させた後、所定の雰囲気
に調整してアトマイズを行ない、粉体化させた。次いで
、篩い分けを行なって３５〜２００メツシユに整粒して
亜鉛合金粉末を得た。
で溶融した亜鉛溶湯中に鉛、ビスマス、アルミニウムを
所定量添加し、撹拌して合金化させた後、所定の雰囲気
に調整してアトマイズを行ない、粉体化させた。次いで
、篩い分けを行なって３５〜２００メツシユに整粒して
亜鉛合金粉末を得た。
ここでアトマイズ室内の酸素濃度は、実施例１〜７につ
いては１〜３容量％の範囲内に調整し、また比較例５〜
６についてはアトマイズ室内の酸素濃度を０．１〜０．
５容量％の範囲内に調整した。
いては１〜３容量％の範囲内に調整し、また比較例５〜
６についてはアトマイズ室内の酸素濃度を０．１〜０．
５容量％の範囲内に調整した。
なお、比較例１〜４および比較例７については、通常行
なわれているように大気中（酸素濃度２１こ容量％）に
てアトマイズを行なった。これらの亜鉛合金粉末をその
まま、あるいは汞化して第１表に示す組成のものを得た
。
なわれているように大気中（酸素濃度２１こ容量％）に
てアトマイズを行なった。これらの亜鉛合金粉末をその
まま、あるいは汞化して第１表に示す組成のものを得た
。
見掛は比重の測定はＪＩＳ Ｚ ２５０４に従って行な
った。すなわち、底面に５馴径の滴下穴を有する漏斗（
床面から漏斗穴までの高さ約７０ｍｍ）−支持台付きを
用い、床面に内容積２５ｄの容器を滴下穴の下に置き、
この漏斗と容器よりなる蔵持化学機械製作所製の「カサ
比重測定機」を用いて行なった。
った。すなわち、底面に５馴径の滴下穴を有する漏斗（
床面から漏斗穴までの高さ約７０ｍｍ）−支持台付きを
用い、床面に内容積２５ｄの容器を滴下穴の下に置き、
この漏斗と容器よりなる蔵持化学機械製作所製の「カサ
比重測定機」を用いて行なった。
なお、第１表の値は１０回の測定の平均値である。
また、このようにして得られた亜鉛合金粉末を負極活物
質とし、この負極活物質とゲル化剤および１０％水酸化
カリウム溶液に酸化亜鉛を飽和させた電解液を用いてゲ
ル状化したものを負極剤とし、また正極に二酸化マンガ
ンと導電剤を混合して正極剤とした。これら負極剤と正
極剤を用いて、第１図に示す市販の電池（ＬＲ−６）の
構成に近似させたアルカリマンガン電池を用いて試験を
行なった。
質とし、この負極活物質とゲル化剤および１０％水酸化
カリウム溶液に酸化亜鉛を飽和させた電解液を用いてゲ
ル状化したものを負極剤とし、また正極に二酸化マンガ
ンと導電剤を混合して正極剤とした。これら負極剤と正
極剤を用いて、第１図に示す市販の電池（ＬＲ−６）の
構成に近似させたアルカリマンガン電池を用いて試験を
行なった。
第１図のアルカリマンガン電池は、正極缶１、正極２、
負極（ゲル状化した亜鉛合金粉末）３、セパレーター４
、封口体５、負極底板６、負極集電体７、キャップ８、
熱収縮性樹脂チューブ９、絶縁リング１０．１１、外装
缶１２で構成されている。
負極（ゲル状化した亜鉛合金粉末）３、セパレーター４
、封口体５、負極底板６、負極集電体７、キャップ８、
熱収縮性樹脂チューブ９、絶縁リング１０．１１、外装
缶１２で構成されている。
充填量は、セパレーター上部から２＃の所まで負極剤を
投入し、その時の投入量を比較例４の値を１００とした
指数表示で示した。その結果を第１表に示した。
投入し、その時の投入量を比較例４の値を１００とした
指数表示で示した。その結果を第１表に示した。
ガス発生量は、上記のようにして作成したアルカリマン
ガン電池を６０℃で２０日間保存し、その時の電池１個
当りの水素ガス発生量（ＩＲｌ）を測定し、各々１０個
の測定結果の平均値を第１表に示した。
ガン電池を６０℃で２０日間保存し、その時の電池１個
当りの水素ガス発生量（ＩＲｌ）を測定し、各々１０個
の測定結果の平均値を第１表に示した。
また放電時間は、上記のようにして作成したアルカリマ
ンガン電池を各々１０個ずつ２Ω負荷において連続放電
試験を実施し、終止電圧０．９ｖまでの放電時間の平均
値を比較例７の値を１００とした指数表示で第１表に示
した。
ンガン電池を各々１０個ずつ２Ω負荷において連続放電
試験を実施し、終止電圧０．９ｖまでの放電時間の平均
値を比較例７の値を１００とした指数表示で第１表に示
した。
第１表に示されるごとく、見掛は比重が３．７〜４．１
である亜鉛合金粉末を用いた実施例１〜６は、水銀含有
量を０〜０．１５重量％と非常に低減させたにも拘らず
、見掛は比重が３．７〜４．１の範囲を外れる同一水銀
含有量の亜鉛合金粉末を用いた比較例１〜６と比較して
、水素ガス発生が抑制され、しかも放電性能に優れてお
り、見掛は比重が３，６て水銀含有量が１，５重量％の
亜鉛合金粉末を用いた比較例７と比較しても、はぼ同等
もしくはそれ以上のレベルとなっている。
である亜鉛合金粉末を用いた実施例１〜６は、水銀含有
量を０〜０．１５重量％と非常に低減させたにも拘らず
、見掛は比重が３．７〜４．１の範囲を外れる同一水銀
含有量の亜鉛合金粉末を用いた比較例１〜６と比較して
、水素ガス発生が抑制され、しかも放電性能に優れてお
り、見掛は比重が３，６て水銀含有量が１，５重量％の
亜鉛合金粉末を用いた比較例７と比較しても、はぼ同等
もしくはそれ以上のレベルとなっている。
また、実施例７は見掛は比重が４．１で水銀含有量か１
．５重量％の亜鉛合金粉末を用いたものであるが、比較
例７と比較して水素ガス発生がさらに抑制され、また放
電性能も大幅に向上している。
．５重量％の亜鉛合金粉末を用いたものであるが、比較
例７と比較して水素ガス発生がさらに抑制され、また放
電性能も大幅に向上している。
［発明の効果］
以上説明のごとく、見掛は比重が３．７〜４．１の亜鉛
合金粉末からなる本発明の負極活物質は、水銀含有量が
０〜０．１５重量％と極めて低汞化率においても、電池
内で発生する水素ガスを大幅に低減でき、しかも放電性
能も高い水準に維持し得ることから、その工業的価値が
大である。
合金粉末からなる本発明の負極活物質は、水銀含有量が
０〜０．１５重量％と極めて低汞化率においても、電池
内で発生する水素ガスを大幅に低減でき、しかも放電性
能も高い水準に維持し得ることから、その工業的価値が
大である。
従って、本発明はアルカリ電池用負極活物質として好適
である。
である。
第１図は本発明に係わるアルカリマンガン電池の側断面
図を示す。 １・・・正極缶、 ２・・・正極、３・・・負極
、 ４・・・セパレーター５・・・封口体、
６・・・負極底板、７・・・負極集電体、
８・・・キャップ、９・・・熱収縮性樹脂チューブ、 １０．１１・・・絶縁リング、 １２・・・外装缶。
図を示す。 １・・・正極缶、 ２・・・正極、３・・・負極
、 ４・・・セパレーター５・・・封口体、
６・・・負極底板、７・・・負極集電体、
８・・・キャップ、９・・・熱収縮性樹脂チューブ、 １０．１１・・・絶縁リング、 １２・・・外装缶。
Claims (1)
- １、見掛け比重が３．７〜４．１である亜鉛合金粉末ま
たは汞化亜鉛合金粉末からなるアルカリ電池用負極活物
質。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2025070A JPH03230476A (ja) | 1990-02-06 | 1990-02-06 | アルカリ電池用負極活物質 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2025070A JPH03230476A (ja) | 1990-02-06 | 1990-02-06 | アルカリ電池用負極活物質 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03230476A true JPH03230476A (ja) | 1991-10-14 |
Family
ID=12155666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2025070A Pending JPH03230476A (ja) | 1990-02-06 | 1990-02-06 | アルカリ電池用負極活物質 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03230476A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0945908A1 (en) * | 1996-10-09 | 1999-09-29 | Dowa Mining Co., Ltd. | Zinc alloy powder as anode material for use in alkaline manganese cells and process for producing the same |
| WO2001091224A1 (en) * | 2000-05-24 | 2001-11-29 | Eveready Battery Company, Inc. | Zero mercury air cell |
-
1990
- 1990-02-06 JP JP2025070A patent/JPH03230476A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0945908A1 (en) * | 1996-10-09 | 1999-09-29 | Dowa Mining Co., Ltd. | Zinc alloy powder as anode material for use in alkaline manganese cells and process for producing the same |
| WO2001091224A1 (en) * | 2000-05-24 | 2001-11-29 | Eveready Battery Company, Inc. | Zero mercury air cell |
| US6602629B1 (en) | 2000-05-24 | 2003-08-05 | Eveready Battery Company, Inc. | Zero mercury air cell |
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