JPH0471312B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0471312B2 JPH0471312B2 JP59251381A JP25138184A JPH0471312B2 JP H0471312 B2 JPH0471312 B2 JP H0471312B2 JP 59251381 A JP59251381 A JP 59251381A JP 25138184 A JP25138184 A JP 25138184A JP H0471312 B2 JPH0471312 B2 JP H0471312B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zinc
- powder
- negative electrode
- alloy powder
- hydrogen gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- 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＞
この発明はアルカリ電池に関し、詳しくは、負
極活物質として用いる亜鉛合金粉末における結晶
の歪みをなくすことで保存中及び放電中における
ガス発生を抑制してその貯蔵性能の向上を図つた
抵汞化ないし無汞化のアルカリ電池に関するもの
である。 ＜従来の技術＞ ボタン型アルカリ電池や筒型アルカリ電池等と
して知られているアルカリ電池では、高純度の亜
鉛を噴霧法などの方法によつて亜鉛粉末とし、こ
うして得た亜鉛粉末を負極活物質としてカルボキ
シメチルセルロース等のゲル化剤とアルカリ電解
液とによつてゲル状に分散させて負極となし、こ
の負極をポリプロピレン不織布等でできたセパレ
ータを介して二酸化マンガンや酸化銀等を主成分
とする正極合剤に対向せしめた構成が一般的に採
られている。そして以上のように亜鉛粉末を主成
分とするゲル状負極を使用するが故に、負極とし
て亜鉛缶を用いるマンガン乾電池に較べて、負極
における亜鉛表面積が格段に増大してその放電特
性が向上し、特に高負荷連続放電に優れる等の長
所があることは周知の通りである。しかしこの反
面、亜鉛表面積増大分だけ亜鉛が腐食される度合
が大きくなり、その際発生する水素ガスによつて
電池内圧が許容値以上に高まつて漏液するため、
電池の貯蔵特性が低下するという欠点がある。こ
のような亜鉛の腐食を防ぐため、現用のアルカリ
電池にあつては、亜鉛粉末に５〜10重量％程度の
割合で水銀による汞化処理を行なうことで亜鉛粉
末表面に汞化層を形成してその水素過電圧を高
め、これによつて亜鉛粉末の防蝕化及び水素ガス
発生の抑制を図る方法が実用化されている。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで近年、人体に極めて有害である水銀を
使用することによる作業衛生上の問題、あるい
は、廃棄処分された使用済電池から土壌中に水銀
が流出したり、電池焼却時に大気中に放出される
水銀蒸気によつて、土壌や大気が汚染されるとい
う公害問題が起き、水銀の低汞化ないし無汞化が
大きくクローズアツプされてきている。このた
め、亜鉛粉末に添加あるいは付着した場合に水素
過電圧を高める働きをするインジウム、ガリウ
ム、鉛、カドミウム、タリウム、ビスマス、マグ
ネシウム、スズ、鉄などの元素をインヒビターと
して１種または２種以上選び、これらの金属を水
銀と併用したり水銀代替材料として用いること
で、亜鉛粉末の低汞化ないし無汞化を図ることが
研究されている。しかしながら、実用に供し得る
程効果のあるものは未だ発表されておらず、亜鉛
粉末の低汞化ないし無汞化を図つた場合には負極
における水素ガス発生量を許容範囲に抑えること
ができず、このようなアルカリ電池の貯蔵特性を
高めることができないのが現状である。 ＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、アルカリ電池用負極における亜鉛粉
末の低汞化、無汞化について研究を重ねた結果、
インジウム等のインヒビターを含んでなる亜鉛合
金粉末を特定温度で焼鈍して用いた場合には負極
における水素ガス発生量が有効に抑えられ、従つ
て、貯蔵特性を低下させることなく電池の低汞化
ないし無汞化が図れることを知得してこの発明を
完成するに至つた。 即ち、この発明のアルカリ電池は、インジウ
ム、ガリウム、鉛、カドミウム、タリウム、ビス
マス、マグネシウム、スズ、鉄からなる群から選
択された１種または２種以上の元素を含んだ亜鉛
合金粉末を150〜420℃で焼鈍処理したものを負極
活物質として用いたことを要旨とする。 上記のように焼鈍処理を行なつた亜鉛合金粉末
をそのまま無汞化で負極活物質として用いた場合
でも水素ガス発生を有効に抑えることができる
が、更に、５重量％以下の低汞化度で汞化処理し
たものを負極活物質として用いることで水素ガス
発生量をより効果的に防止できることは言うまで
もない。また、焼鈍温度が150℃より低い場合に
は後述する亜鉛粒子の再結晶が不十分となり、一
方、焼鈍温度が420℃を越えると亜鉛粒子が溶融
凝集してしまう。 ＜作用＞ 亜鉛合金粉末の製造法に由来する亜鉛粒子の結
晶の歪み（不規則なサブグレイン）がアルカリ電
解液中における亜鉛合金粉末の腐食を促進するこ
とは知られているが、上記のように亜鉛合金粉末
を焼鈍することで亜鉛合金粉末を構成する亜鉛粒
子が再結晶化して安定な結晶となる。この結果、
亜鉛合金粉末の腐食に起因する負極からの水素ガ
ス発生を抑制できる。 ＜実施例＞ 亜鉛粉末を150〜420℃の範囲で温度を種々かえ
て５分〜３時間焼鈍し（焼鈍時間は焼鈍温度によ
り適宜決める）、このように焼鈍処理して得た亜
鉛粉末を稀薄な塩酸溶液へ投入して攪拌すること
で、焼鈍処理によつて亜鉛粉末の粒子表面に形成
された酸化皮膜を除去し、爾後、水洗いして清浄
化し、乾燥して負極活物質用の粉末亜鉛を作つ
た。更に、この粉末亜鉛を汞化度３重量％で汞化
処理した後、ZnOを飽和させた40重量％KOH溶
液中に入れ、温度50±２℃において15日間保存し
た。そして、保存中における汞化亜鉛粉末のグラ
ム当たりの１日の水素ガス発生速度（ml／ｇ・
day）を測定した。測定結果を第１表に示す（Ａ
〜Ｆ）。尚、比較のため、上記焼鈍処理を100℃で
行なつた汞化度３重量％の汞化亜鉛粉末（Ｇ）及
び焼鈍処理を行なわない汞化度３重量％の汞化亜
鉛粉末（Ｈ）を用いた場合の測定結果も示す。
極活物質として用いる亜鉛合金粉末における結晶
の歪みをなくすことで保存中及び放電中における
ガス発生を抑制してその貯蔵性能の向上を図つた
抵汞化ないし無汞化のアルカリ電池に関するもの
である。 ＜従来の技術＞ ボタン型アルカリ電池や筒型アルカリ電池等と
して知られているアルカリ電池では、高純度の亜
鉛を噴霧法などの方法によつて亜鉛粉末とし、こ
うして得た亜鉛粉末を負極活物質としてカルボキ
シメチルセルロース等のゲル化剤とアルカリ電解
液とによつてゲル状に分散させて負極となし、こ
の負極をポリプロピレン不織布等でできたセパレ
ータを介して二酸化マンガンや酸化銀等を主成分
とする正極合剤に対向せしめた構成が一般的に採
られている。そして以上のように亜鉛粉末を主成
分とするゲル状負極を使用するが故に、負極とし
て亜鉛缶を用いるマンガン乾電池に較べて、負極
における亜鉛表面積が格段に増大してその放電特
性が向上し、特に高負荷連続放電に優れる等の長
所があることは周知の通りである。しかしこの反
面、亜鉛表面積増大分だけ亜鉛が腐食される度合
が大きくなり、その際発生する水素ガスによつて
電池内圧が許容値以上に高まつて漏液するため、
電池の貯蔵特性が低下するという欠点がある。こ
のような亜鉛の腐食を防ぐため、現用のアルカリ
電池にあつては、亜鉛粉末に５〜10重量％程度の
割合で水銀による汞化処理を行なうことで亜鉛粉
末表面に汞化層を形成してその水素過電圧を高
め、これによつて亜鉛粉末の防蝕化及び水素ガス
発生の抑制を図る方法が実用化されている。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで近年、人体に極めて有害である水銀を
使用することによる作業衛生上の問題、あるい
は、廃棄処分された使用済電池から土壌中に水銀
が流出したり、電池焼却時に大気中に放出される
水銀蒸気によつて、土壌や大気が汚染されるとい
う公害問題が起き、水銀の低汞化ないし無汞化が
大きくクローズアツプされてきている。このた
め、亜鉛粉末に添加あるいは付着した場合に水素
過電圧を高める働きをするインジウム、ガリウ
ム、鉛、カドミウム、タリウム、ビスマス、マグ
ネシウム、スズ、鉄などの元素をインヒビターと
して１種または２種以上選び、これらの金属を水
銀と併用したり水銀代替材料として用いること
で、亜鉛粉末の低汞化ないし無汞化を図ることが
研究されている。しかしながら、実用に供し得る
程効果のあるものは未だ発表されておらず、亜鉛
粉末の低汞化ないし無汞化を図つた場合には負極
における水素ガス発生量を許容範囲に抑えること
ができず、このようなアルカリ電池の貯蔵特性を
高めることができないのが現状である。 ＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、アルカリ電池用負極における亜鉛粉
末の低汞化、無汞化について研究を重ねた結果、
インジウム等のインヒビターを含んでなる亜鉛合
金粉末を特定温度で焼鈍して用いた場合には負極
における水素ガス発生量が有効に抑えられ、従つ
て、貯蔵特性を低下させることなく電池の低汞化
ないし無汞化が図れることを知得してこの発明を
完成するに至つた。 即ち、この発明のアルカリ電池は、インジウ
ム、ガリウム、鉛、カドミウム、タリウム、ビス
マス、マグネシウム、スズ、鉄からなる群から選
択された１種または２種以上の元素を含んだ亜鉛
合金粉末を150〜420℃で焼鈍処理したものを負極
活物質として用いたことを要旨とする。 上記のように焼鈍処理を行なつた亜鉛合金粉末
をそのまま無汞化で負極活物質として用いた場合
でも水素ガス発生を有効に抑えることができる
が、更に、５重量％以下の低汞化度で汞化処理し
たものを負極活物質として用いることで水素ガス
発生量をより効果的に防止できることは言うまで
もない。また、焼鈍温度が150℃より低い場合に
は後述する亜鉛粒子の再結晶が不十分となり、一
方、焼鈍温度が420℃を越えると亜鉛粒子が溶融
凝集してしまう。 ＜作用＞ 亜鉛合金粉末の製造法に由来する亜鉛粒子の結
晶の歪み（不規則なサブグレイン）がアルカリ電
解液中における亜鉛合金粉末の腐食を促進するこ
とは知られているが、上記のように亜鉛合金粉末
を焼鈍することで亜鉛合金粉末を構成する亜鉛粒
子が再結晶化して安定な結晶となる。この結果、
亜鉛合金粉末の腐食に起因する負極からの水素ガ
ス発生を抑制できる。 ＜実施例＞ 亜鉛粉末を150〜420℃の範囲で温度を種々かえ
て５分〜３時間焼鈍し（焼鈍時間は焼鈍温度によ
り適宜決める）、このように焼鈍処理して得た亜
鉛粉末を稀薄な塩酸溶液へ投入して攪拌すること
で、焼鈍処理によつて亜鉛粉末の粒子表面に形成
された酸化皮膜を除去し、爾後、水洗いして清浄
化し、乾燥して負極活物質用の粉末亜鉛を作つ
た。更に、この粉末亜鉛を汞化度３重量％で汞化
処理した後、ZnOを飽和させた40重量％KOH溶
液中に入れ、温度50±２℃において15日間保存し
た。そして、保存中における汞化亜鉛粉末のグラ
ム当たりの１日の水素ガス発生速度（ml／ｇ・
day）を測定した。測定結果を第１表に示す（Ａ
〜Ｆ）。尚、比較のため、上記焼鈍処理を100℃で
行なつた汞化度３重量％の汞化亜鉛粉末（Ｇ）及
び焼鈍処理を行なわない汞化度３重量％の汞化亜
鉛粉末（Ｈ）を用いた場合の測定結果も示す。
【表】
第１表から、焼鈍温度が150℃以上のものは亜
鉛粉末の結晶安定化の結果、水素ガス発生量を著
しく低く抑えることができることがわかる。 また、亜鉛粉末に代えて鉛0.05重量％、インジ
ウム0.05重量％を添加してなるZn−Pb−In合金
粉末を用い、この亜鉛合金粉末を上記と同様の方
法により焼鈍処理し、また、汞化度３重量％の汞
化処理をした後に、同じ条件下で保存して水素ガ
ス発生速度を測定した結果（Ｉ，Ｊ）を第２表に
示す。
鉛粉末の結晶安定化の結果、水素ガス発生量を著
しく低く抑えることができることがわかる。 また、亜鉛粉末に代えて鉛0.05重量％、インジ
ウム0.05重量％を添加してなるZn−Pb−In合金
粉末を用い、この亜鉛合金粉末を上記と同様の方
法により焼鈍処理し、また、汞化度３重量％の汞
化処理をした後に、同じ条件下で保存して水素ガ
ス発生速度を測定した結果（Ｉ，Ｊ）を第２表に
示す。
【表】
第２表から、亜鉛合金粉末の場合にも本発明の
焼鈍処理を適用することで水素ガス発生量を低く
抑えることができることがわかる。 ＜発明の効果＞ この発明は以上のように亜鉛粉末を150〜420℃
で焼鈍処理したものを負極活物質として用いるも
のであり、焼鈍処理による亜鉛粒子の結晶安定化
によつて亜鉛合金粉末のアルカリ電解液中におけ
る腐食を有効に防止できる。このため、低汞化な
いし無汞化でも負極からの水素ガス発生量を効果
的に抑えることができ、従つて、低汞化ないし無
汞化アルカリ電池の貯蔵特性を著しく向上できる
という優れた効果を奏する。また、このような貯
蔵特性向上により、低汞化ないし無汞化アルカリ
電池の実用化ができ、現用電池の水銀使用量を激
減できるので、公害防止上極めて有用な手段とい
える。
焼鈍処理を適用することで水素ガス発生量を低く
抑えることができることがわかる。 ＜発明の効果＞ この発明は以上のように亜鉛粉末を150〜420℃
で焼鈍処理したものを負極活物質として用いるも
のであり、焼鈍処理による亜鉛粒子の結晶安定化
によつて亜鉛合金粉末のアルカリ電解液中におけ
る腐食を有効に防止できる。このため、低汞化な
いし無汞化でも負極からの水素ガス発生量を効果
的に抑えることができ、従つて、低汞化ないし無
汞化アルカリ電池の貯蔵特性を著しく向上できる
という優れた効果を奏する。また、このような貯
蔵特性向上により、低汞化ないし無汞化アルカリ
電池の実用化ができ、現用電池の水銀使用量を激
減できるので、公害防止上極めて有用な手段とい
える。
Claims (1)
- １ インジウム、ガリウム、鉛、カドミウム、タ
リウム、ビスマス、マグネシウム、スズ、鉄から
なる群から選択された１種または２種以上の元素
を含んだ亜鉛合金粉末を150〜420℃で焼鈍処理し
たものを負極活物質として用いたことを特徴とす
るアルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59251381A JPS61131363A (ja) | 1984-11-28 | 1984-11-28 | アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59251381A JPS61131363A (ja) | 1984-11-28 | 1984-11-28 | アルカリ電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61131363A JPS61131363A (ja) | 1986-06-19 |
| JPH0471312B2 true JPH0471312B2 (ja) | 1992-11-13 |
Family
ID=17221986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59251381A Granted JPS61131363A (ja) | 1984-11-28 | 1984-11-28 | アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61131363A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IE57432B1 (en) * | 1985-02-12 | 1992-09-09 | Duracell Int | Cell corrosion reduction |
| JPH05182661A (ja) * | 1991-12-28 | 1993-07-23 | Dowa Mining Co Ltd | アルカリ電池用無鉛無汞化亜鉛合金粉末およびその製造方法 |
| US6284410B1 (en) | 1997-08-01 | 2001-09-04 | Duracell Inc. | Zinc electrode particle form |
-
1984
- 1984-11-28 JP JP59251381A patent/JPS61131363A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61131363A (ja) | 1986-06-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |