JPH03263761A - 亜鉛アルカリ電池 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、負極活物質として亜鉛、！解液としてアルカ
リ電解液、正極活物質として二酸化マンガン、酸化銀、
酸化水銀、酸素、水酸化ニッケル等を用いる亜鉛アルカ
リ電池における、特に負極活物質の改良に関するもので
ある。

（ロ）従来技術 この種の亜鉛アルカリ電池の共通した問題点として、保
７ｉ−中の負極亜鉛の電解液による腐食が挙げられる。

従来、この対策として亜鉛に５〜ＩＯ狙量％程度の水銀
を添加した未化亜鉛粉末を負極に用いて水素過電圧を高
ぬ、実用的に問題のない程度に腐食を抑制する事が工業
的な手法として採用されている。しかし、近年、低公害
化のため、電池内の含有水銀を低減させることが社会的
なニーズとして高まり種々の研究がなされている。

例えば、亜鉛中にインジウムを０．００１〜０．２重量
？ｂ、鉛を０．０１〜０．５重量％、アルミニウムを０
．００５〜０．１５重量％添加した亜鉛合金（特公平１
−４２１１４号公報参照）、また、インジウムを０．０
０５〜０．１重量％、船を０．１〜０．５重量％、ビス
マスを０．００５〜０．１重量％添加した亜鉛合金（特
開昭６３−１８１２５７号公報）を用いることが挙げら
れる。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記提案の亜鉛合金はいずれもある程度の耐食性は期待
でき未化率の低減もある程度見込ぬるものの、現状では
未だ１分ではない。そこで有効な各元素の組み会わせに
よる新規な合金組成を開発することが必要である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって１
束化率を低減させた場合にお１ｊる負極活物質としての
亜鉛の耐食性を劣化させることなく、放電性能、貯蔵性
能、耐漏液性などの総会性能のずぐれた亜鉛アルカリ電
池を提供することを目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、インジウムと、釦と、アルミニウムと、ビス
マスと、水ｉとを含をする亜鉛粉本を負極活物質ヒする
亜鉛アルカリ電池であって、前記インジウムの含有量が
０，１〜０．５重量％、 前記鉛の含有量が０．００５〜０，５Ｓ量％、前記アル
ミニウムの含イＪ塔がＯ、ＯＯ５〜０゜ｌ重重０ｏ、 １ｉｉｊ記ビスマスの含肴゛駿が０．００５−〇、１瓜
駿％、 ｌ１ｉｉ記水銀の含イ）蝦が０．５電歇り。息子とする
ことを１．１゛徴とするものである。

（ホ）ｆｌ；　　　　用 本発明り）亜鉛粉本における各添加冗累の作用機構は不
明確であるが、インジウム、船、アルミニウム、ビスマ
ス、水銀が本発明の如く特定の割合で存在することによ
り、幼女に関する相乗効果が発揮され２そのメカニズム
は１記のよ・〉に推察される。まず、インジウムは水素
過電圧を高める作用と、水銀との親和性が大きいため未
化のため添加した水銀を亜鉛合金の表面や粒界に固定し
、少９、の水銀の添加で亜鉛合金の表面や粒界の水銀濃
度を高く維持する作用とにより大きな防食効果があるも
のと考えられる。また、鉛、ビスマスは、亜鉛合金の結
晶粒界近傍に偏析し易く、亜鉛合金を表ＩｎＩから本化
した場合に、表面層の水銀が粒界を通じて番鉛合金内部
に拡散するのを抑制し、表面の水ｉ濃度を高く維持する
ことに寄与するものと考えられる。

史に、アルミニウムは粒子表面平滑化による水銀の亜鉛
合金粉末面での高濃度化の作用を複合させる。この結果
、各元素が特定の割合において特有の作用で補完し合っ
て複合的な防食効果及び放電特性が得られたものと考え
られる１、（へ）実施例 鉛（ｐｂ）、アルミニウム（ＡＰ）、ビスマス（Ｂｉ）
を所定音含有した亜鉛合金粉末９９９ｇを、１ゑの１０
％に、　ＯＩＩ溶液中に入れ、予ぬｌ：５塩酸浴にて所
２ｍｌのインジウム（Ｉｎ）と水銀１ｇを合金化さ七、
水洗したものを滴１ζし、１時間撹拌、水洗後、４５℃
にて一昼夜乾燥させ、亜鉛−Ｉ　ｎ−Ｐｈ−Ａｆｆｉ−
Ｂｉ−１４ｇ合金粉末を得、亜鉛粉末とした。この亜鉛
粉末の本化率は、０．１％である。

まず、第１に、各元素の最適添加量を調べるため、４元
Ｘ　（ｉ　ｎ、Ｐｂ、、Ａｎ！、Ｂｉ）中３元素を固定
し、他のｌ元素の添加５」を費え、亜鉛粉本をｆＩＨ製
しｔ：、そして、モの亜１１１粉木を使って水素ガス発
ノ１試験を行な−）た。この水素ガス発生試験は、電解
滴として１０重鼠％のＫ　ＯＩ＋水溶液に、酸化亜鉛を
飽和さゼ−たものを５ｍｌ用い、ｉＦｊ記亜給粉末１０
ｇを液中に加え、６０℃で３０目間の水素ガス発生量（
ｍ＆／ｇ）を測定するどい・）も０である。

Ｏ〕　　実　　９１ ここでは、Ｉｎの最適含有酸を調べるため、Ｐｈ　＝　
０　、０５近景％、Ａ１．＝０．０５重量！？ｂ及びＨ
ｉ＝０．０５重量％と固定した１８Ｇ粉末を用い、第１
表に示す如く、１ｎのみ有量を変化させた。

第１表は、ｌ　ｒｌ含右量と水素ガス発生量どの関係を
示している。

（以下余白ン 第　　１　　表 第　　２　　表 ◎実験２ 次に、ｐｂの最適含有量を調べるため、ｌｎ＝０．０５
重量％、ＡＪ！＝０．０５重量％及びＢｉ＝０．０５重
量％と固定した亜鉛粉末を用い、第２表に示す如く、ｐ
ｂの含有量を変化させた。第２表は、ｐｂ含有量と水素
ガス発生量との関係を示している。

（以下余白） ◎　　実　　験　　３ またここでは、Ａｌの最適含有量を間べるため、Ｐｂ＝
０．０５ＴＬ＊％、Ｉ　ｎ＝０．０５重量％及びＢ　ｉ
　＝０．０５重量％と固定した亜鉛粉末を用い、第３表
に示す如く、Ａ２の含有量を変化させた。第３表は、Ａ
ｌ含有量と水素ガス発生量との関係を示している。

（以下余白） 第　　３　　表 第　　４　　表 ◎実験４ そしてここでは、Ｂｉの最適含有量を調べるため、Ｐｂ
＝０．０５重量％、ＡＰ＝０．０５重量％及びＩ　ｎ＝
ｏ、ｏ　５重量％と固定した亜鉛粉末を用い、第４表に
示す如く、Ｂｉの含有量を変化させた。第４表は、Ｂｉ
含有量と水素ガス発生量との関係を示している。

（以下余白） 一方、比較のために未化率が５％の亜鉛粉末（Ｉｎ、Ｐ
ｂ、Ａｆ、Ｂｉ＝０重量％）を用い、ｎｉｊ記同様水素
ガス発生試験を行ったところ、水素ガス発生量は０．０
８＋ｎｌ／ｇであった。

これら実験１〜実験４の結果より、水素ガス発生量が少
ないという点からは、 Ｉｎの含有量が０．００５−０．５重量％、Ｉ）　ｂの
含有量が０．００５〜０．５重量％、Ａｌの含有量が０
．００５〜０．１重量％、Ｂｉの含有量が０．００５〜
０．１重量％の範囲が、奸適゛ｒることか理解される、
第２に、第１図に、コ＜ずＬ　Ｒ６タイプの電池を（１
−製し５、電池の′ｌＡｌ特電を調べた１、そし、て、
放屯特噴１にお（Ｊる各元素σ）最適含有量を検削し５
た。この１１、￥の条ｆ１は、谷亀池を６０”Ｃ’で“
１か月間保存した後、鉄狗３９Ｑで放電を行い、電池＠
犀が０．９Ｖに達する迄の放電時間を調べるとい・）も
のである。

第１図は、本発明電池の縦断面図であ・）で、ｌは正極
缶、２（ＪＩＬＴｈｍｌ’−１３は封ｏｔ４、−Ｈ，Ｈ
１極集電体、５は正極であり、二酸化マンガンに黒鉛を
混＆して加１１″′戊形し、てち）る。またＧはセパレ
ータであり、７は員極てあ−）て、Ｋ、　０１１４０重
円％７ド溶液に酸化Ｉｌｌ！ｌ飴を飽和させた電解液を
カルボＡジメチルセルロースによりゲル化し、こび）中
に永゛化亜１８＞粉末を分散させたものである。

ここで用いた會船粉木は、前記実験１〜実験４で用いた
ものと同様のものト′シた１、◎実験５ ここでは、Ｉｎの最適含有量を調べるた♂〕、第Ｓ五（
、・バ’を如く、Ｉｎ含イ１皺を変化させ、電池の放電
？、＋Ｔ続峙１ｉｊｊを調べｉ’：：　、この結果を、
第５表にす完−１。

第　　；）　　表 ０　失　％４６ 次に、Ｉ）　ｂの最適合イｊ策を調べるため、第６表に
示す如く、１）ｂ含自駄を変化させ、０１１記同様電池
の放電持続時間を調べた。

この結果を、第６表に示す。

（以下余白） 第　　（ｉ　　表 第７表 ◎実験７ またここでは、ＡＪ２の最適含有量を調べるなめ、第７
表に示す如く、／ｌ含イ＋−ｆｉｔを変化させ、６Ｘｊ
記同様＠　ｉＩ！＋、のｒｉｉ、電持続時間を調べた。

この結果を、第７表に示す。

（Ｌ’Ｊ、Ｆ　　余　「Ｅ　） ◎実験８ 史にここでは、１３ｉの最適含有量を調べるため、第８
表に示す如く、１３　ｉ含有量を変化させ、ｊｉｌ　Ｘ
ｅ同様電池の放電持続時間を調べた。

この結果を、第８表に示す。

（以下系「１） 第　　８　　表 一方、比較のだめに本化率が５％の亜鉛粉末（Ｉ　ｎ、
ｉ’ｂ、　　ＡＰ、　　Ｂ　ｉ　＝Ｏｉｌｉｉｌ；％）
　ヲ用’−ｚ、＋ｉｉｉ記同様雷同様電池１侍間を調べ
た。この結果は、５．２５（Ｈ）であっｆ：、。

これＩζ実験５−実験８の結果より、放＠各輌が大きい
とい・）点から、 １ｎの合有寥が０６１重ｔ　％以−Ｌ、ｌ）ｂの含イＩ
−量が０．００５訓Ｕｉ、以ト、Ａ、１（７）含イｆｆ
−１カ０　、００５１ｊ　楯％以Ｌ、Ｂ　ｉ　（７）斥
有量が０．００５〜０．１重に９．ｌｌの範囲が、奸適
することが理解される。

そヒ゛τ前記実験】−実験４と、ｉｉＩ記実験５−実験
８の結果より、水素ガス発生が抑制で゛き、１１−１）
水銀仙用９即ち本化率が小さくても（０，５重警ＱＯ以
ト）枚重容量を晶いＪ、ま：二維持しうるｌ−めに（，
４、亜鉛粉末において、 インジヴムの３イｉ’　ｉｄ（＋　０　、１〜．Ｏ、：
ｌ；　ｆｆｉ、！Ｊ％、船の含イＩ′１羨　：　　０．
０　０　５　〜０　、５　重　皺％、アルミニラムク）
介有駿：０．００５〜０．１電歇ビＺマスの含イｒ＠：
　０．００５−０．１重置Ｃ６Ｓどするのが、必突であ
ることが知ｉ！）できた。

（ト）発明り）効果 以１．詳述し、た如く１本発明ａ）亜鉛アルカリ蓄電池
によｔｌば、インジウムの含イｊ軍−怠：０．１＝０５
重量％、飴の含イ］量：　０．００５−０．５重量ｑ、
Ｊ、アルミニウドの含イ１ｉｔ　：　０．００５−０．
１重量？わ、ビスマスの含イｊ量：　０．００５−〇、
１重域％、水銀のｎｈ囚が０．５重域％以十′である朋
鉛粉木をｉ］Ｌ極活物質とし“Ｃ用いているので、電池
内においてガス発生が抑制さハ、ＩＩ−：）この）Ｉｆ
＋を池の放電特性を高Ｌ１ままに維持させるこＪ、・が
可能となり、そり）１業的（１１！＋１＋ｔｉ　ｉ！　
ｈめで大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の亜鉛アルカリ電池（７）縦噛゛面Ｎで
ある。 】・・・Ｉ［極短、２・・・ｉ先極端−１−１３・・・
ｊ４目体２　・１・１１極東電ｆ本、５・・・正極、６
・・・セバレ・〜り、７・・負極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　インジウムと、鉛と、アルミニウムと、ビスマスと
   、水銀とを含有する亜鉛粉末を負極活物質とする電池で
   あって、 前記インジウムの含有量が０．１〜０．５重量％、 前記鉛の含有量が０．００５〜０．５重量％、前記アル
   ミニウムの含有量が０．００５〜０．１重量％、 前記ビスマスの含有量が０．００５〜０．１重量％、 前記水銀の含有量が０．５重量％以下であることを特徴
   とする亜鉛アルカリ電池。