JPH04296451A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低水銀ないし無水銀化
による電池性能の低下を防止したアルカリ電池に関する
。

【０００２】

【従来の技術】アルカリ電池の負極活物質として用いら
れる亜鉛またはその合金粉末の耐食性を上げるために、
従来では少量の水銀を混合し、汞化して用いていた。し
かしながら、水銀は公害物質のため、現在ではその量を
低減ないしは無水銀化を図る試みが種々行われており、
その最も大きな課題はゲル状に分散している亜鉛粒子の
耐食性を向上させつつ、従来通りの放電性能を維持する
ことにある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上の課題を解決する
ための手段の一つとして、本発明者らは、負極活物質を
構成する亜鉛粉の粒子形状を検討した。

【０００４】すなわち、一般的に用いられている亜鉛粉
末の見掛け密度は２．５〜３．５ｇ／ｃｍ３　に設定さ
れ、これを無水銀の条件下で負極活物質として用いた場
合には、特に３．９オーム以上の高負荷連続放電性能が
低下し、また保存性能も低下する。　　この亜鉛粉末の
粒子形状は顕微鏡的に見て細長く複雑な形状をした粒子
に形成される確率が高いことが確認されている。したが
って、一般的な亜鉛粉末は表面がかなり凹凸，歪み，小
さな割れ目があるため耐食性が劣り、ガスが発生し漏液
が生じやすいものとなる。

【０００５】これに対し、本発明者らは顕微鏡的に見て
粒子形状の分布が球形ないしはそれに近い分布を多く含
む亜鉛粉末は比較的滑らかな表面状態であり耐食性の面
で有利となり、またそれらは見掛け密度により特定でき
ることを知見した。

【０００６】それゆえ、本発明者らは、顕微鏡的にみて
球形ないしはそれに近い形状をした亜鉛またはその合金
粉末を負極活物質に用いれば、形状的に耐食性を向上し
、放電性能を向上できる負極活物質を得られることに着
目した。また、このことに関連して、粒子形状を球形に
近いものとした場合には体積当りの表面積が小さいため
、ゲル状電解液に対する混合比率等も検討課題とした。

【０００７】本発明は、以上の知見に基づくものであっ
て、球形分布を多く含む亜鉛粉末を用い、これのゲル状
電解液に対する混合比率を所定の値とすることで、適正
な放電性能を有し、しかも耐食性を向上したアルカリ電
池を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明は、亜鉛または該亜鉛に鉛，インジウム，アル
ミニウム，ビスマスの１種以上を添加した亜鉛合金粉末
を負極活物質として用いたアルカリ電池において、前記
負極活物質の見掛け密度が３．５〜４．０ｇ／ｃｍ３　
であり、該負極活物質のゲル状電解液に対する混合比が
重量比で６５〜７５％としたものである。

【０００９】以上の構成において、見掛け密度３．５〜
４．０ｇ／ｃｍ３の亜鉛またはその合金粉末の粒子形状
は顕微鏡的にみて球形ないしそれに類する分布割合が高
いことが判明している。しかしながら、この数値を越え
ると放電性能が低下し、またこの数値を下回ると球形分
布割合が減少するので、以上の数値の範囲内の見掛け密
度の亜鉛またはその合金粉末を負極活物質に用いる。

【００１０】なお、この種の亜鉛またはその合金粉末は
噴霧方法によって製造されるが、窒素ガスなどの不活性
ガス雰囲気中で噴霧されたものに球形の分布割合が高く
、この中から前記数値範囲の通常の試験方法により見掛
け密度を選べば、特に形状に分けて分級する必要はない
。

【００１１】また、前記粉末の粒度分布は特に限定され
るものではないが、当業者の通常選ぶ粒度分布である２
０〜２００メッシュ程度の範囲内に均一に分布している
ことが望ましい。

【００１２】さらには、負極活物質は亜鉛粉末単体でも
良いが、これと微量の金属の合金粉末を用いることもで
きる。低水銀ないしは無水銀で比較的効果の高い微量金
属としては鉛，インジウム，アルミニウム，ビスマスな
どが知られており、これらのうちの１種以上を選んで合
金粉末にすることができる。

【００１３】次に、この発明に用いられるゲル状電解液
はＺｎＯを飽和した３５〜４０重量％のＫＯＨ電解液に
ポリアクリル酸またはその塩類或いはＣＭＣなどのゲル
化剤を添加し、ゲル状に調整したものが用いられ、これ
に前記亜鉛またはその合金粉末を撹拌混合して均一に分
散させる。

【００１４】そして、本発明のゲル状電解液に対する亜
鉛またはその合金粉末の比率を重量割合で６５〜７５％
としたのは、下限値である６５％を下回った場合には放
電性能が低下する。その逆に７５％を越えると粉末が多
すぎてゲル化できず、電解液不足による弊害が生ずるた
め、以上の範囲に限定される。

【００１５】

【作用】以上の構成による本発明のゲル状負極を用いた
アルカリ電池の耐食性および放電性能は以下の実施例に
示すように、無水銀条件下で飛躍的に増加する。その作
用機構については、実際のところは明らかではないが、
粒子形状が球形であり、耐食性が良好であること、およ
びゲル状電解液に対する混合比率を高めることにより、
粒子相互の接触性，粒子間隔が調整され、放電性能が向
上するものと推定される。

【００１６】

【実施例】亜鉛合金粉末として５００ｐｐｍ　鉛−５０
０ｐｐｍ　アルミニウムを含む各種見掛け密度の亜鉛合
金粉末を用い、それぞれ、高温保存時におけるガス発生
状態、連続放電性能を測定した結果、以下の図１，２に
示す結果が得られた。

【００１７】図１は温度６０℃、測定期間１０日におけ
るガス発生速度と負極活物質の見掛け密度の関係を示し
ている。なお、比較に用いたのは０．１５重量％の水銀
により汞化した負極活物質であり、いずれもゲル状電解
液に重量比で６５％混合したものである。

【００１８】この結果からは、本発明の範囲内である見
掛け密度３．５〜４．０ｇ／ｃｍ３　の範囲内では急速
にガス発生量が減少し、汞化した負極活物質よりガス発
生量は若干高いもののその有効性があることがわかる。

【００１９】次に図２は連続放電時間と負極活物質の見
掛け密度との関係を示している。なお縦軸は２０℃，２
オーム負荷において終止電圧０．９ｖに至るまでの時間
を示し、横軸は見掛け密度を示している。

【００２０】図２において、（１）〜（４）の特性はゲ
ル状電解液に対する重量比を変えたものであり、（１）
６０重量％（本発明の範囲を下回る従来例に相当するも
の）、（２）６５重量％、（３）７０重量％、（４）７
５重量％である。また（５）は比較例として０．１５重
量％の水銀により汞化した負極活物質を用いた電池の放
電性能である。

【００２１】この結果からは、本発明の見掛け密度の範
囲では全般的に放電性能が減少するが、実施例（２）〜
（４）においてゲル状電解液に対する重量比が従来例（
１）を上回ることにより放電性能は向上し、比較例の（
５）に近い放電性能が得られることが判明した。

【００２２】

【発明の効果】以上実施例によって明らかなように本発
明のアルカリ電池にあっては、耐食性および放電性能と
もに無水銀条件下で従来に比べて向上する。したがって
本発明では各性能を低下することなく無水銀化を達成す
るための手段として好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガス発生速度と見掛け密度との見掛け密度との
関係を示すグラフである。

【図２】放電時間と見掛け密度との関係を示すグラフで
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　亜鉛または該亜鉛に鉛，インジウム，
   アルミニウム，ビスマスの１種以上を添加した亜鉛合金
   粉末を負極活物質として用いたアルカリ電池において、
   前記負極活物質の見掛け密度が３．５〜４．０ｇ／ｃｍ
   ３　であり、該負極活物質のゲル状電解液に対する混合
   比が重量比で６５〜７５％としたことを特徴とするアル
   カリ電池。