JPH0628159B2 - 亜鉛アルカリ電池 - Google Patents
亜鉛アルカリ電池Info
- Publication number
- JPH0628159B2 JPH0628159B2 JP61015765A JP1576586A JPH0628159B2 JP H0628159 B2 JPH0628159 B2 JP H0628159B2 JP 61015765 A JP61015765 A JP 61015765A JP 1576586 A JP1576586 A JP 1576586A JP H0628159 B2 JPH0628159 B2 JP H0628159B2
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- JP
- Japan
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- zinc
- negative electrode
- weight
- battery
- electrode active
- Prior art date
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- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、亜鉛アルカリ電池に関し、詳しくはインジウ
ム、タリウムより選ばれる 1種または 2種と、鉛、カド
ミウム、ガリウムより選ばれる 1種以上と、リチウム、
ナトリウム、バリウムより選ばれる 1種以上と、更にニ
ッケル、コバルトより選ばれる 1種または 2種を特定範
囲で含有した亜鉛合金をそのまま、もしくは汞化して負
極活物質として用いた亜鉛アルカリ電池に関する。
ム、タリウムより選ばれる 1種または 2種と、鉛、カド
ミウム、ガリウムより選ばれる 1種以上と、リチウム、
ナトリウム、バリウムより選ばれる 1種以上と、更にニ
ッケル、コバルトより選ばれる 1種または 2種を特定範
囲で含有した亜鉛合金をそのまま、もしくは汞化して負
極活物質として用いた亜鉛アルカリ電池に関する。
［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 3〜10重
量％程度の多量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 3〜10重
量％程度の多量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、あるいは無水銀の電池の開発
が強く期待されるようになってきた。
そこで、電池内の水銀含有量を低減させるべく、亜鉛に
各種金属を添加した亜鉛合金粉末に関する提案が種々な
されている。例えば、亜鉛に鉛を添加した亜鉛合金粉
末、あるいは亜鉛に鉛とインジウムを添加した亜鉛合金
粉末（特開昭 58-181266号公報）等がある。
各種金属を添加した亜鉛合金粉末に関する提案が種々な
されている。例えば、亜鉛に鉛を添加した亜鉛合金粉
末、あるいは亜鉛に鉛とインジウムを添加した亜鉛合金
粉末（特開昭 58-181266号公報）等がある。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記提案の亜鉛合金粉末はある程度のガ
ス発生抑制効果を奏するが、水銀含有量を 3％未満に低
減することについては、未だ満足できるレベルに達して
いない。
ス発生抑制効果を奏するが、水銀含有量を 3％未満に低
減することについては、未だ満足できるレベルに達して
いない。
このように、負極活物質である亜鉛合金粉末を低汞化と
しつつ、水素ガス発生量を低減し、しかも電池性能であ
る放電性能を高い水準に維持する電池は未だ得られてい
ない。
しつつ、水素ガス発生量を低減し、しかも電池性能であ
る放電性能を高い水準に維持する電池は未だ得られてい
ない。
本発明はかかる現状に鑑み、水銀の含有率を著しく減少
させつつ、水素ガス発生を抑制し、しかも放電性能を高
い水準に維持する負極活物質を用いた亜鉛アルカリ電池
を提供することを目的とする。
させつつ、水素ガス発生を抑制し、しかも放電性能を高
い水準に維持する負極活物質を用いた亜鉛アルカリ電池
を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 本発明者らは、この目的に沿って鋭意研究の結果、亜鉛
を主成分とする負極活物質において、インジウム、タリ
ウムより選ばれる 1種または 2種と、鉛、カドミウム、
ガリウムより選ばれる 1種以上と、リチウム、ナトリウ
ム、バリウムより選ばれる 1種以上と、更にニッケル、
コバルトより選ばれる 1種または 2種を特定範囲の量添
加することにより、これら添加元素の相乗的な効果によ
って、従来の低汞化した亜鉛合金粉末よりも更に水素ガ
ス発生量を低下させ、しかも放電性能に優れた亜鉛アル
カリ電池が得られることを見出し本発明に到達した。
を主成分とする負極活物質において、インジウム、タリ
ウムより選ばれる 1種または 2種と、鉛、カドミウム、
ガリウムより選ばれる 1種以上と、リチウム、ナトリウ
ム、バリウムより選ばれる 1種以上と、更にニッケル、
コバルトより選ばれる 1種または 2種を特定範囲の量添
加することにより、これら添加元素の相乗的な効果によ
って、従来の低汞化した亜鉛合金粉末よりも更に水素ガ
ス発生量を低下させ、しかも放電性能に優れた亜鉛アル
カリ電池が得られることを見出し本発明に到達した。
すなわち本発明は、インジウム、タリウムより選ばれる
1種または 2種の合計量を 0.005〜 0.5重量％、鉛、カ
ドミウム、ガリウムより選ばれる 1種以上の合計量を
0.005〜 0.5重量％、リチウム、ナトリウム、バリウム
より選ばれる 1種以上の合計量を 0.005〜 0.5重量％、
更にニッケル、コバルトより選ばれる 1種または 2種の
合計量を 0.005〜 0.5重量％含有する亜鉛合金を負極活
物質として用いたことを特徴とする亜鉛アルカリ電池に
ある。
1種または 2種の合計量を 0.005〜 0.5重量％、鉛、カ
ドミウム、ガリウムより選ばれる 1種以上の合計量を
0.005〜 0.5重量％、リチウム、ナトリウム、バリウム
より選ばれる 1種以上の合計量を 0.005〜 0.5重量％、
更にニッケル、コバルトより選ばれる 1種または 2種の
合計量を 0.005〜 0.5重量％含有する亜鉛合金を負極活
物質として用いたことを特徴とする亜鉛アルカリ電池に
ある。
この負極活物質に用いられる亜鉛合金のインジウム、タ
リウムより選ばれる 1種または 2種の含有率は 0.005〜
0.5重量％、鉛、カドミウム、ガリウムより選ばれる 1
種以上の含有率は 0.005〜 0.5重量％、リチウム、ナト
リウム、バリウムより選ばれる 1種以上の含有率は 0.0
05〜 0.5重量％、ニッケル、コバルトより選ばれる 1種
または 2種の含有率は 0.005〜 0.5重量％と少量で添加
効果が発揮される。それぞれの添加元素の含有率がそれ
ぞれ下限未満では本発明の効果が得られず、上限を越え
ると、元素添加の逆効果から自己放電が進み、ガス発生
抑制および放電性能にとって良好な結果が得られない。
リウムより選ばれる 1種または 2種の含有率は 0.005〜
0.5重量％、鉛、カドミウム、ガリウムより選ばれる 1
種以上の含有率は 0.005〜 0.5重量％、リチウム、ナト
リウム、バリウムより選ばれる 1種以上の含有率は 0.0
05〜 0.5重量％、ニッケル、コバルトより選ばれる 1種
または 2種の含有率は 0.005〜 0.5重量％と少量で添加
効果が発揮される。それぞれの添加元素の含有率がそれ
ぞれ下限未満では本発明の効果が得られず、上限を越え
ると、元素添加の逆効果から自己放電が進み、ガス発生
抑制および放電性能にとって良好な結果が得られない。
上記亜鉛合金は、そのまま負極活物質として用いるか、
亜鉛合金を汞化した後に負極活物質として用いる。汞化
する場合の水銀含有率は、従来の負極活物質の水銀含有
率よりも少ない量、すなわち 3.0重量％未満でも耐食性
が大きい。また、より汞化率を低くし水銀含有率を低く
して、低公害性を考慮した 1.5重量％以下としても十分
耐食性が確保できる。更に、 1.0重量％前後またはそれ
以下の少量であってもガス発生を抑制することが可能で
ある。特に、排気機構を備えた空気電池や水素吸収機構
を備えた亜鉛アルカリ電池等においては、水素ガスの発
生許容量は比較的大きいので、このような電池に本発明
を適用する場合は、 1.0重量％以下の低汞化率または無
汞化の亜鉛合金を負極活物質として使用することも可能
である。
亜鉛合金を汞化した後に負極活物質として用いる。汞化
する場合の水銀含有率は、従来の負極活物質の水銀含有
率よりも少ない量、すなわち 3.0重量％未満でも耐食性
が大きい。また、より汞化率を低くし水銀含有率を低く
して、低公害性を考慮した 1.5重量％以下としても十分
耐食性が確保できる。更に、 1.0重量％前後またはそれ
以下の少量であってもガス発生を抑制することが可能で
ある。特に、排気機構を備えた空気電池や水素吸収機構
を備えた亜鉛アルカリ電池等においては、水素ガスの発
生許容量は比較的大きいので、このような電池に本発明
を適用する場合は、 1.0重量％以下の低汞化率または無
汞化の亜鉛合金を負極活物質として使用することも可能
である。
このように本発明の亜鉛アルカリ電池は、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または汞化した亜鉛
合金、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。
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または汞化した亜鉛
合金、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。
［作 用］ これら各元素の作用効果は十分に解明されていないが、
推定するに、亜鉛合金中に含まれているインジウム、タ
リウム水素過電圧を高める作用を有し、鉛、カドミウ
ム、ガリウムも他の元素と共存した場合、アルカリ電解
液中での亜鉛の腐食を抑制する作用を有すると考えられ
る。また、リチウム、ナトリウム、バリウムについては
亜鉛合金表面を平滑化させる効果があり、これによって
反応表面積を減少させ、耐食性の向上に役立っていると
考えられる。更に、ニッケル、コバルトは、それ自体耐
食性のある金属であることは知られているが、亜鉛と溶
体化した場合にも局部腐食反応の抑制に役立っていると
考えられる。
推定するに、亜鉛合金中に含まれているインジウム、タ
リウム水素過電圧を高める作用を有し、鉛、カドミウ
ム、ガリウムも他の元素と共存した場合、アルカリ電解
液中での亜鉛の腐食を抑制する作用を有すると考えられ
る。また、リチウム、ナトリウム、バリウムについては
亜鉛合金表面を平滑化させる効果があり、これによって
反応表面積を減少させ、耐食性の向上に役立っていると
考えられる。更に、ニッケル、コバルトは、それ自体耐
食性のある金属であることは知られているが、亜鉛と溶
体化した場合にも局部腐食反応の抑制に役立っていると
考えられる。
本発明は、これら各作用の相乗効果により、耐食性、放
電性能ともに優れた亜鉛合金が得られたものである。
電性能ともに優れた亜鉛合金が得られたものである。
［実施例の説明］ 以下、実施例および比較例に基づいて本発明を具体的に
説明する。
説明する。
実施例１〜35および比較例１〜11 純度99.997％以上の亜鉛地金を約 500℃で溶融し、これ
に第１表に示すごとくインジウム、鉛、リチウム、ニッ
ケルの含有率がそれぞれ 0.05 重量％となるように添加
して亜鉛合金を作成し、これを高圧アルゴンガス（噴出
圧 5Kg／cm2）を使って粉体化した。次に水酸化カリウ
ム10％のアルカリ性溶液中にて上記粉末に 1.0重量％に
なるように水銀を添加して、汞化処理を行ない汞化亜鉛
合金粉末（実施例１）を得た。
に第１表に示すごとくインジウム、鉛、リチウム、ニッ
ケルの含有率がそれぞれ 0.05 重量％となるように添加
して亜鉛合金を作成し、これを高圧アルゴンガス（噴出
圧 5Kg／cm2）を使って粉体化した。次に水酸化カリウ
ム10％のアルカリ性溶液中にて上記粉末に 1.0重量％に
なるように水銀を添加して、汞化処理を行ない汞化亜鉛
合金粉末（実施例１）を得た。
また、第１表に示すような組成でそれぞれ亜鉛合金を作
成し、これを前記と同様な方法で粉体化し、汞化処理を
行なって水銀含有率が 1.0重量％の亜鉛合金粉末（実施
例２〜35および比較例１〜11）を得た。
成し、これを前記と同様な方法で粉体化し、汞化処理を
行なって水銀含有率が 1.0重量％の亜鉛合金粉末（実施
例２〜35および比較例１〜11）を得た。
このようにして得られた汞化亜鉛合金粉末を使って水素
ガス発生試験を行ない、その結果を第１表に示す。
ガス発生試験を行ない、その結果を第１表に示す。
なお、ガス発生試験は、電解液として濃度40重量％の水
酸化カリウム水溶液に酸化亜鉛を飽和させたものを 5ml
用い、亜鉛合金粉末を10 g用いて45℃で50日間のガス発
生量（ml／g ）を測定した。
酸化カリウム水溶液に酸化亜鉛を飽和させたものを 5ml
用い、亜鉛合金粉末を10 g用いて45℃で50日間のガス発
生量（ml／g ）を測定した。
また、これらの亜鉛合金粉末を負極活物質として第１図
に示すアルカリマンガン電池を用いて電池性能を評価し
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３、セパレーター４、封口体５、負極低板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。このア
ルカリマンガン電池を用いて放電負荷 4Ω、20℃の放電
条件により終止電圧 0.9Ｖまでの放電持続時間を測定
し、従来の負極活物質を用いた後述する比較例12の測定
値を 100とした指数で示した。結果を第１表に示す。
に示すアルカリマンガン電池を用いて電池性能を評価し
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３、セパレーター４、封口体５、負極低板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。このア
ルカリマンガン電池を用いて放電負荷 4Ω、20℃の放電
条件により終止電圧 0.9Ｖまでの放電持続時間を測定
し、従来の負極活物質を用いた後述する比較例12の測定
値を 100とした指数で示した。結果を第１表に示す。
比較例12 実施例１と同様の方法で亜鉛に水銀を 5.0重量％添加し
た従来より用いられている汞化亜鉛合金粉末（比較例1
2）を得た。これを実施例１と同様の方法で水素ガス発
生試験と電池性能試験を行ない、その結果を第１表に示
した。
た従来より用いられている汞化亜鉛合金粉末（比較例1
2）を得た。これを実施例１と同様の方法で水素ガス発
生試験と電池性能試験を行ない、その結果を第１表に示
した。
第１表に示されるごとく、亜鉛にインジウム、タリウム
より選ばれる 1種または 2種と、鉛、カドミウム、ガリ
ウムより選ばれる 1種以上と、リチウム、ナトリウム、
バリウムより選ばれる 1種以上と、更にニッケル、コバ
ルトより選ばれる 1種または 2種を特定量添加して汞化
させた汞化亜鉛合金粉末を負極活物質に用いた実施例１
〜35は、比較例１〜11や、更には亜鉛に水銀のみを添加
した従来より用いられている汞化亜鉛合金粉末を負極活
物質に用いた比較例12に比べて、水素ガス発生抑制効果
が大きく、放電性能も優れていることがわかる。
より選ばれる 1種または 2種と、鉛、カドミウム、ガリ
ウムより選ばれる 1種以上と、リチウム、ナトリウム、
バリウムより選ばれる 1種以上と、更にニッケル、コバ
ルトより選ばれる 1種または 2種を特定量添加して汞化
させた汞化亜鉛合金粉末を負極活物質に用いた実施例１
〜35は、比較例１〜11や、更には亜鉛に水銀のみを添加
した従来より用いられている汞化亜鉛合金粉末を負極活
物質に用いた比較例12に比べて、水素ガス発生抑制効果
が大きく、放電性能も優れていることがわかる。
［発明の効果］ 以上説明のごとく、インジウム、タリウムより選ばれる
1種または 2種と、鉛、カドミウム、ガリウムより選ば
れる 1種以上と、リチウム、ナトリウム、バリウムより
選ばれる 1種以上と、更にニッケル、コバルトより選ば
れる 1種または 2種を特定範囲で含有した亜鉛合金をそ
のまま、もしくは汞化して負極活物質として用いた本発
明の亜鉛アルカリ電池は、水素ガス発生率を抑制しつ
つ、電池性能を向上させることが可能であり、また水銀
が低含有率もしくは含有しないことから、社会的ニーズ
にも沿ったものである。従って、本発明の亜鉛アルカリ
電池は広範な用途に使用可能である。
1種または 2種と、鉛、カドミウム、ガリウムより選ば
れる 1種以上と、リチウム、ナトリウム、バリウムより
選ばれる 1種以上と、更にニッケル、コバルトより選ば
れる 1種または 2種を特定範囲で含有した亜鉛合金をそ
のまま、もしくは汞化して負極活物質として用いた本発
明の亜鉛アルカリ電池は、水素ガス発生率を抑制しつ
つ、電池性能を向上させることが可能であり、また水銀
が低含有率もしくは含有しないことから、社会的ニーズ
にも沿ったものである。従って、本発明の亜鉛アルカリ
電池は広範な用途に使用可能である。
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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡崎 良二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 高田 寛治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 三浦 晃 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】インジウム、タリウムより選ばれる 1種ま
たは 2種の合計量を 0.005〜 0.5重量％、鉛、カドミウ
ム、ガリウムより選ばれる 1種以上の合計量を 0.005〜
0.5重量％、リチウム、ナトリウム、バリウムより選ば
れる 1種以上の合計量を 0.005〜 0.5重量％、更にニッ
ケル、コバルトより選ばれる 1種または 2種の合計量を
0.005〜 0.5重量％含有する亜鉛合金を負極活物質とし
て用いたことを特徴とする亜鉛アルカリ電池。 - 【請求項２】前記亜鉛合金が汞化されている前記特許請
求の範囲第１項記載の亜鉛アルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61015765A JPH0628159B2 (ja) | 1986-01-29 | 1986-01-29 | 亜鉛アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61015765A JPH0628159B2 (ja) | 1986-01-29 | 1986-01-29 | 亜鉛アルカリ電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62176051A JPS62176051A (ja) | 1987-08-01 |
| JPH0628159B2 true JPH0628159B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=11897889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61015765A Expired - Lifetime JPH0628159B2 (ja) | 1986-01-29 | 1986-01-29 | 亜鉛アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0628159B2 (ja) |
-
1986
- 1986-01-29 JP JP61015765A patent/JPH0628159B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62176051A (ja) | 1987-08-01 |
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