JPH0361342A - アルカリ電池電極用亜鉛合金 - Google Patents
アルカリ電池電極用亜鉛合金Info
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- JPH0361342A JPH0361342A JP1195221A JP19522189A JPH0361342A JP H0361342 A JPH0361342 A JP H0361342A JP 1195221 A JP1195221 A JP 1195221A JP 19522189 A JP19522189 A JP 19522189A JP H0361342 A JPH0361342 A JP H0361342A
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Classifications
-
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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〕
本発明は、耐食性が良好なり１−Ｉｎ−Ｐｂ−亜鉛系の
アルカリ電池電極用の亜鉛合金に関する。
アルカリ電池電極用の亜鉛合金に関する。
アルカリ電池の負極に用いる亜鉛または亜鉛合金として
は、電池使用時あるいは電池貯蔵時に生じる電解液によ
る腐食や、それに伴って発生する水素ガスによって、電
池容器の変形や電池容器からの漏液を生じさせないこと
が必要条件とされている。
は、電池使用時あるいは電池貯蔵時に生じる電解液によ
る腐食や、それに伴って発生する水素ガスによって、電
池容器の変形や電池容器からの漏液を生じさせないこと
が必要条件とされている。
亜鉛は水素過電圧が比較的高く、且つ価格も比較的低源
であることから、古くから電池電極材料として使用され
てきたが、亜鉛のみでは上記腐食による・水素ガスの発
生を実用的に支障のない程度にまで抑制することは困難
で、さらに水素過電圧を高め、腐食を抑制するために、
亜鉛を６〜１０重量％の水銀により汞化することが行わ
れてきた。
であることから、古くから電池電極材料として使用され
てきたが、亜鉛のみでは上記腐食による・水素ガスの発
生を実用的に支障のない程度にまで抑制することは困難
で、さらに水素過電圧を高め、腐食を抑制するために、
亜鉛を６〜１０重量％の水銀により汞化することが行わ
れてきた。
その後、水銀による環境汚染が問題となり、公害防止上
の配慮から亜鉛の汞化濃度を低減しあるいは無汞化状態
で使用することが指向され、水銀の代替用元素としてＧ
ａ、Ｉｎ、Ｐｂ、ＴＥ、Ａ／！。
の配慮から亜鉛の汞化濃度を低減しあるいは無汞化状態
で使用することが指向され、水銀の代替用元素としてＧ
ａ、Ｉｎ、Ｐｂ、ＴＥ、Ａ／！。
Ｂｉ、Ａｇ等種々な元素が検討されてきており、例えば
Ｇａ−Ｉｎ−Ｐｂ−亜鉛合金（特開昭５８−２６４５６
号、特開昭５９−１２１７８０号）、Ｉｎ−Ｐｂ−Ａｅ
−亜鉛合金（特開昭６１−７７２６５号）またはＢｉ−
亜鉛合金（特公昭６３−３９４２号）等が提案され、あ
るいは実用化されてきている。
Ｇａ−Ｉｎ−Ｐｂ−亜鉛合金（特開昭５８−２６４５６
号、特開昭５９−１２１７８０号）、Ｉｎ−Ｐｂ−Ａｅ
−亜鉛合金（特開昭６１−７７２６５号）またはＢｉ−
亜鉛合金（特公昭６３−３９４２号）等が提案され、あ
るいは実用化されてきている。
しかしながら、上記各種の先行技術においては、その合
金成分によって明らかに亜鉛の水素過電圧を高め、腐食
を抑制するという効果は見られるものの、水素ガス発生
率のばらつきが大きく、アルカリ電池電極用として実用
に供するべく生産した製品には、検査段階で不合格とな
る生産ロフトも少なからずあり、電池電極用材料として
の供給の安定性を欠き、生産コストを押し上げるという
問題があった。さらに一方においては、水素ガス発生率
のばらつきが無視できる程度にまで材料合金の耐食性を
高めようとすると、材料合金の不働態化により、電池の
放電電池特性が低下するという問題があった。即ち、従
来においては、このような耐食性と電池性能維持のため
、依然として１．５重量％以上の汞化濃度を必要とする
という問題があった。
金成分によって明らかに亜鉛の水素過電圧を高め、腐食
を抑制するという効果は見られるものの、水素ガス発生
率のばらつきが大きく、アルカリ電池電極用として実用
に供するべく生産した製品には、検査段階で不合格とな
る生産ロフトも少なからずあり、電池電極用材料として
の供給の安定性を欠き、生産コストを押し上げるという
問題があった。さらに一方においては、水素ガス発生率
のばらつきが無視できる程度にまで材料合金の耐食性を
高めようとすると、材料合金の不働態化により、電池の
放電電池特性が低下するという問題があった。即ち、従
来においては、このような耐食性と電池性能維持のため
、依然として１．５重量％以上の汞化濃度を必要とする
という問題があった。
以上の状況に鑑み、本発明は、さらに低濃度の汞化状態
または無汞化の状態において、使用時及び貯蔵時の水素
ガス発生量が少なく、且つそのばらつきが小さく、さら
に放電電池性能が良好であって、安定的に生産でき、従
って生産コストを抑制できるアルカリ電池電極用亜鉛合
金の開発を目的とするものである。
または無汞化の状態において、使用時及び貯蔵時の水素
ガス発生量が少なく、且つそのばらつきが小さく、さら
に放電電池性能が良好であって、安定的に生産でき、従
って生産コストを抑制できるアルカリ電池電極用亜鉛合
金の開発を目的とするものである。
上記の目的を達成するため、本発明は、不純物としての
Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｎ及びＳｂがそれぞれ１重量ｐｐ
ｍ以下で、且つＦｅが１０重量ｐｐｍ以下であって、亜
鉛純度が９９．９９５重量％以上の高純度亜鉛に、Ｂｉ
を０．００１〜２．０重量％、Ｉｎを０．０１〜０．０
５重量％、モしてＰｂを０．０１〜０．１重量％含有さ
せたアルカリ電池電極用亜鉛合金を、また、該亜鉛合金
をＨｇ１．０重量％以下の濃度に汞化させたアルカリ電
池電極用の亜鉛合金を提案するものである。
Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｎ及びＳｂがそれぞれ１重量ｐｐ
ｍ以下で、且つＦｅが１０重量ｐｐｍ以下であって、亜
鉛純度が９９．９９５重量％以上の高純度亜鉛に、Ｂｉ
を０．００１〜２．０重量％、Ｉｎを０．０１〜０．０
５重量％、モしてＰｂを０．０１〜０．１重量％含有さ
せたアルカリ電池電極用亜鉛合金を、また、該亜鉛合金
をＨｇ１．０重量％以下の濃度に汞化させたアルカリ電
池電極用の亜鉛合金を提案するものである。
添加元素のＢｉ、Ｉｎ及びｐｂは、共存のもとに亜鉛の
耐食性を向上させ、水素ガスの発生量を低減させると共
に、放電電池性能を向上させる。
耐食性を向上させ、水素ガスの発生量を低減させると共
に、放電電池性能を向上させる。
ただし、Ｂｉは０．００１重量％未満、Ｉｎ及びｐｂは
、それぞれ０．０１重量％未満では急激にそれらの効果
を減じる。またＢｉが２．０重量％、Ｉｎが０．０５重
量％そしてＰｂが０．１重量％を上回って含有してもそ
の効果は余り向上せず、却って不経済である。またＢｉ
については２．０重量％を越えるとＢｉの偏析が著しく
なり均一な合金粒がつくり難くなる。
、それぞれ０．０１重量％未満では急激にそれらの効果
を減じる。またＢｉが２．０重量％、Ｉｎが０．０５重
量％そしてＰｂが０．１重量％を上回って含有してもそ
の効果は余り向上せず、却って不経済である。またＢｉ
については２．０重量％を越えるとＢｉの偏析が著しく
なり均一な合金粒がつくり難くなる。
亜鉛に含まれる不純物は、亜鉛の腐食を促進し、亜鉛の
純度が９９．９９５％を下回る時、特に、不純物のＮｉ
、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｎ及びＳｂがそれぞれ１重量ｐｐｍを
越える時、あるいはＦｅがｌＯ重量ｐｐｍを越える時は
、水素ガスの発生量は著しくなり、また、ばらつきの原
因にもなる。
純度が９９．９９５％を下回る時、特に、不純物のＮｉ
、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｎ及びＳｂがそれぞれ１重量ｐｐｍを
越える時、あるいはＦｅがｌＯ重量ｐｐｍを越える時は
、水素ガスの発生量は著しくなり、また、ばらつきの原
因にもなる。
（実施例）
以下、実施例及び比較例によって、本発明を具体的に説
明する。
明する。
亜鉛純度９９．９９５重量％以上で、Ｎｉ、Ｃｒ。
Ｍｏ、Ｓｎ及びＳｂの含有量がそれぞれ１重量ｐｐｍ以
下で、Ｆｅが１０重量ｐｐｍ以下の高純度亜鉛を用い、
合金成分として、Ｂｉ、Ｉｎ及びＰｂを添加して溶融し
た溶湯から、ガス噴霧法で粒度４８〜１５０メツシユの
亜鉛合金粒を製造した。また、この亜鉛合金粒を１０重
量％のＫＯＨ水溶液中で攪拌し、亜鉛合金粒の表面を活
性化させると共に、水銀を滴下混合させた汞化亜鉛合金
粒をも製造した。得られた本発明組成の亜鉛合金粒を第
１表に試料１〜２０として示した。
下で、Ｆｅが１０重量ｐｐｍ以下の高純度亜鉛を用い、
合金成分として、Ｂｉ、Ｉｎ及びＰｂを添加して溶融し
た溶湯から、ガス噴霧法で粒度４８〜１５０メツシユの
亜鉛合金粒を製造した。また、この亜鉛合金粒を１０重
量％のＫＯＨ水溶液中で攪拌し、亜鉛合金粒の表面を活
性化させると共に、水銀を滴下混合させた汞化亜鉛合金
粒をも製造した。得られた本発明組成の亜鉛合金粒を第
１表に試料１〜２０として示した。
次に、これらの亜鉛合金粒について、酸化亜鉛で飽和し
た６０℃の４０重量％ＫＯＨ水溶液中に浸漬して水素ガ
ス発生量を２０日間測定すると共に、電池性能の評価を
行うために、これらの亜鉛合金粒を負極活物質として市
販のＬＲ６形アルカリマンガン電池と同じ構造を有する
電池を試作し、放電負荷２Ω、２０°Ｃの強放電条件に
より、終止電圧０．９ Ｖまでの放電持続時間を測定し
た。その結果を第１表に併せて示した。
た６０℃の４０重量％ＫＯＨ水溶液中に浸漬して水素ガ
ス発生量を２０日間測定すると共に、電池性能の評価を
行うために、これらの亜鉛合金粒を負極活物質として市
販のＬＲ６形アルカリマンガン電池と同じ構造を有する
電池を試作し、放電負荷２Ω、２０°Ｃの強放電条件に
より、終止電圧０．９ Ｖまでの放電持続時間を測定し
た。その結果を第１表に併せて示した。
第
１
表
なお、現在市販されているＬＲＢ形のアルカリマンガン
電池の電極に使用されている１、５重量％汞化濃度の亜
鉛合金について、上記実施例と同し方法で測定した水素
ガス発生量は４０μｌ／ｇで、また放電持続時間は１３
０ ｍｉｎであった。
電池の電極に使用されている１、５重量％汞化濃度の亜
鉛合金について、上記実施例と同し方法で測定した水素
ガス発生量は４０μｌ／ｇで、また放電持続時間は１３
０ ｍｉｎであった。
止較梃工
合金組成を本発明組成の範囲外としたほかは、上記の実
施例と同し高純度亜鉛を用い、同じ方法によって製造し
た亜鉛合金粒を比較試料１〜１２として第２表に示した
。
施例と同し高純度亜鉛を用い、同じ方法によって製造し
た亜鉛合金粒を比較試料１〜１２として第２表に示した
。
次に、これらの亜鉛合金粒を、上記実施例と同じ方法に
よって水素ガス発生量を測定し、また２Ω強放電持続時
間による電池性能評価を行った。
よって水素ガス発生量を測定し、また２Ω強放電持続時
間による電池性能評価を行った。
その結果を第２表に併せて示した。
第
表
此圭■牝ｉ
不純物の含有量が本発明の範囲外としたほかは、上記の
実施例の場合と同し方法によって製造して得た亜鉛合金
粒を、第３表に、比較試料１３〜２４として示した。
実施例の場合と同し方法によって製造して得た亜鉛合金
粒を、第３表に、比較試料１３〜２４として示した。
次に、これらの亜鉛合金粒について、上記実施例と同じ
方法によって水素ガス発生量を測定した。
方法によって水素ガス発生量を測定した。
その結果を第３表に併せて示した。
第
３
表
以上、第１表に示した実施例及び第２表と第３表の比較
例の結果のように、本発明の亜鉛合金は、上記市販ＬＲ
６形電池用 １．５％永化亜鉛合金の場合に比べると、
水素ガス発生率において若干高めに分布するが、それで
も４０〜１００μｌ／ｇの範囲において合金成分含有率
に応じて低減する傾向を示し、汞化濃度を一定にすると
、ばらつきも少なく安定している。
例の結果のように、本発明の亜鉛合金は、上記市販ＬＲ
６形電池用 １．５％永化亜鉛合金の場合に比べると、
水素ガス発生率において若干高めに分布するが、それで
も４０〜１００μｌ／ｇの範囲において合金成分含有率
に応じて低減する傾向を示し、汞化濃度を一定にすると
、ばらつきも少なく安定している。
また、本発明の亜鉛合金は、２Ωの強放電負荷条件下に
あっても、１３０ ｗｉｎという高水準の放電持続時間
を示した。この１３０ ｓｉｎという数値は、電極材中
の亜鉛が有効に使用された場合の結果値を示している。
あっても、１３０ ｗｉｎという高水準の放電持続時間
を示した。この１３０ ｓｉｎという数値は、電極材中
の亜鉛が有効に使用された場合の結果値を示している。
このように、本発明のＢ１−Ｉｎ−Ｐｂ−亜鉛合金にあ
っては、水素ガス発生量及び電池性能の双方共に、Ｈｇ
１．０重量％以下の低木化濃度であっても、また無汞化
状態であっても、良好水準にある。なお、理由は不明で
あるが、本発明の亜鉛合金では、１．０重量％以下の低
汞化域では、汞化度に応じて水素ガス発生量が低減する
が、無汞化状態においてさらに水素ガス発生量が少ない
のが特徴的である。
っては、水素ガス発生量及び電池性能の双方共に、Ｈｇ
１．０重量％以下の低木化濃度であっても、また無汞化
状態であっても、良好水準にある。なお、理由は不明で
あるが、本発明の亜鉛合金では、１．０重量％以下の低
汞化域では、汞化度に応じて水素ガス発生量が低減する
が、無汞化状態においてさらに水素ガス発生量が少ない
のが特徴的である。
合金成分Ｂｉ、Ｉｎ及びｐｂが、それぞれ本発明亜鉛合
金組成範囲の下限値を下回るときは、第２表に示した比
較例１の場合のように、急激に水素ガス発生量が大とな
り・、放電持続時間も概ね１００ｍ１ｎ以下に低下する
。一方、上記合金成分Ｂｉ。
金組成範囲の下限値を下回るときは、第２表に示した比
較例１の場合のように、急激に水素ガス発生量が大とな
り・、放電持続時間も概ね１００ｍ１ｎ以下に低下する
。一方、上記合金成分Ｂｉ。
Ｉｎ及びＰｂが、本発明合金組成の上限値を上回って含
有されても、水素ガス発生量及び放電電池性能は余り変
らないので不経済である。なお、Ｂｉについては２重量
％以上では偏析を生じ易いので、均一組成の亜鉛合金を
得るためにも、２．０重量％以下が望ましい。
有されても、水素ガス発生量及び放電電池性能は余り変
らないので不経済である。なお、Ｂｉについては２重量
％以上では偏析を生じ易いので、均一組成の亜鉛合金を
得るためにも、２．０重量％以下が望ましい。
さらに、比較例２の場合の第３表に示すように、上記Ｎ
ｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓｂ及びＦｅという不純物が本
発明の上限値を上回って含有する場合は、Ｈｇ１．０重
量％の低汞化または無汞化の状態の如何に拘らず、水素
ガス発生量が、その測定器容量からくる限界値の３００
μｍ／ｇをも上回る量に急増するので使用に耐えない。
ｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓｂ及びＦｅという不純物が本
発明の上限値を上回って含有する場合は、Ｈｇ１．０重
量％の低汞化または無汞化の状態の如何に拘らず、水素
ガス発生量が、その測定器容量からくる限界値の３００
μｍ／ｇをも上回る量に急増するので使用に耐えない。
以上のように、本発明は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ。
Ｓｎ、Ｓｂ及びＦｅ等の不純物を上記請求項記載範囲に
規制し、Ｂｉ、Ｉｎ及びＰｂからなる合金成分を上記請
求項記載範囲に限定することにより、それらの成分の共
存効果を十分に向上させたので、低汞化乃至無汞化状態
において、アルカリ電池における亜鉛の耐食性と放電電
池性能の高水準維持を図ることができる。
規制し、Ｂｉ、Ｉｎ及びＰｂからなる合金成分を上記請
求項記載範囲に限定することにより、それらの成分の共
存効果を十分に向上させたので、低汞化乃至無汞化状態
において、アルカリ電池における亜鉛の耐食性と放電電
池性能の高水準維持を図ることができる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、無汞
化またはＨｇ １．０重量％以下の低木化濃度において
も、水素ガス発生量が少なく且つばらつきが少なく、ま
た良好な放電電池特性を維持でき、従って安定的に生産
できるので、生産コストを抑制できるアルカリ電池電極
用亜鉛合金を提供できる。
化またはＨｇ １．０重量％以下の低木化濃度において
も、水素ガス発生量が少なく且つばらつきが少なく、ま
た良好な放電電池特性を維持でき、従って安定的に生産
できるので、生産コストを抑制できるアルカリ電池電極
用亜鉛合金を提供できる。
Claims (2)
- （１）Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｎ及びＳｂがそれぞれ１重
量ｐｐｍ以下で、且つＦｅが１０重量ｐｐｍ以下であっ
て、亜鉛純度が９９．９９５重量％以上の高純度亜鉛に
、Ｂｉを０．００１〜２．０重量％、Ｉｎを０．０１〜
０．０５重量％、そしてＰｂを０．０１〜０．１重量％
含有させたことを特徴とするアルカリ電池電極用亜鉛合
金。 - （２）請求項（１）記載の亜鉛合金を、Ｈｇ１．０重量
％以下の濃度に汞化させたことを特徴とするアルカリ電
池電極用亜鉛合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1195221A JPH0361342A (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | アルカリ電池電極用亜鉛合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1195221A JPH0361342A (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | アルカリ電池電極用亜鉛合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0361342A true JPH0361342A (ja) | 1991-03-18 |
Family
ID=16337482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1195221A Pending JPH0361342A (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | アルカリ電池電極用亜鉛合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0361342A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1612879A1 (en) * | 2000-05-24 | 2006-01-04 | Eveready Battery Company, Inc. | Zero mercury air cell |
-
1989
- 1989-07-27 JP JP1195221A patent/JPH0361342A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1612879A1 (en) * | 2000-05-24 | 2006-01-04 | Eveready Battery Company, Inc. | Zero mercury air cell |
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