JPH07161356A - アルカリ電池 - Google Patents
アルカリ電池Info
- Publication number
- JPH07161356A JPH07161356A JP5310141A JP31014193A JPH07161356A JP H07161356 A JPH07161356 A JP H07161356A JP 5310141 A JP5310141 A JP 5310141A JP 31014193 A JP31014193 A JP 31014193A JP H07161356 A JPH07161356 A JP H07161356A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mercury
- alkaline battery
- zinc
- powder
- active material
- 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.)
- Pending
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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
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 無水銀アルカリ電池の放電特性をさらに改善
し、特に、低温放電時の容量を大きくする。 【構成】 水銀を含まず、鉛、インジウム、アルミニウ
ム、ガリウム、スズ、カルシウム、マグネシウム、ビス
マス、リチウム、ナトリウムなどの１種以上を微量添加
した亜鉛基合金の粉末を負極活物質とするアルカリ電池
であって、前記亜鉛基合金粉末の見掛密度が２．２〜
２．６ｇ／ｃｍ の範囲である。
し、特に、低温放電時の容量を大きくする。 【構成】 水銀を含まず、鉛、インジウム、アルミニウ
ム、ガリウム、スズ、カルシウム、マグネシウム、ビス
マス、リチウム、ナトリウムなどの１種以上を微量添加
した亜鉛基合金の粉末を負極活物質とするアルカリ電池
であって、前記亜鉛基合金粉末の見掛密度が２．２〜
２．６ｇ／ｃｍ の範囲である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、亜鉛粉末（正確には
微量の合金元素を添加した亜鉛基合金粉末である）を負
極活物質とするアルカリ電池に関し、特に、亜鉛粉末を
水銀でアマルガム化することを廃止したいわゆる無水銀
アルカリ電池の特性改善技術に関する。
微量の合金元素を添加した亜鉛基合金粉末である）を負
極活物質とするアルカリ電池に関し、特に、亜鉛粉末を
水銀でアマルガム化することを廃止したいわゆる無水銀
アルカリ電池の特性改善技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】良く知られいてるように、アルカリ電池
用の亜鉛粉末は通常アトマイズ法により製造され、粒径
は７５〜４００μｍ程度であり、多くはイモ状の粒子形
状をしている（比較的丸いジャガイモ状のものや、細長
いサツマイモ状のものが混じっているのが普通であ
る）。表面積の大きい粉末の形の亜鉛を負極に使用して
いるので、電解液中での反応性に優れ、そのためこの種
アルカリ電池は大電流放電に適している。その反面、表
面積が大きいことから負極亜鉛が電解液中で腐食されや
すく、従来は多量の水銀を用いて耐食性を維持してき
た。ところが、廃乾電池中の水銀による環境汚染問題に
対する懸念から、アルカリ電池の低水銀化そして無水銀
化へと技術改良が進められてきた。
用の亜鉛粉末は通常アトマイズ法により製造され、粒径
は７５〜４００μｍ程度であり、多くはイモ状の粒子形
状をしている（比較的丸いジャガイモ状のものや、細長
いサツマイモ状のものが混じっているのが普通であ
る）。表面積の大きい粉末の形の亜鉛を負極に使用して
いるので、電解液中での反応性に優れ、そのためこの種
アルカリ電池は大電流放電に適している。その反面、表
面積が大きいことから負極亜鉛が電解液中で腐食されや
すく、従来は多量の水銀を用いて耐食性を維持してき
た。ところが、廃乾電池中の水銀による環境汚染問題に
対する懸念から、アルカリ電池の低水銀化そして無水銀
化へと技術改良が進められてきた。
【０００３】亜鉛粉末を水銀でアマルガム化することを
廃止し、代りに、適当な合金元素を微量添加した亜鉛基
合金の粉末を負極活物質とすることで、その耐食性およ
び電池特性を改善する。このような観点で盛んに研究が
行われ、腐食防止に効果的な合金元素がいくつも見いだ
されている。例えば鉛、インジウム、アルミニウム、ガ
リウム、スズ、カルシウム、マグネシウム、ビスマス、
リチウム、ナトリウムなどである（ただし鉛については
環境汚染問題の懸念があり、できるだけ使用しない方向
にある）。これら合金元素の適切な添加量や複数元素の
組み合わせ添加について、多くのデータが蓄積され、そ
の結果ほぼ実用に耐える無水銀アルカリ電池が実現され
つつある。
廃止し、代りに、適当な合金元素を微量添加した亜鉛基
合金の粉末を負極活物質とすることで、その耐食性およ
び電池特性を改善する。このような観点で盛んに研究が
行われ、腐食防止に効果的な合金元素がいくつも見いだ
されている。例えば鉛、インジウム、アルミニウム、ガ
リウム、スズ、カルシウム、マグネシウム、ビスマス、
リチウム、ナトリウムなどである（ただし鉛については
環境汚染問題の懸念があり、できるだけ使用しない方向
にある）。これら合金元素の適切な添加量や複数元素の
組み合わせ添加について、多くのデータが蓄積され、そ
の結果ほぼ実用に耐える無水銀アルカリ電池が実現され
つつある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】現状の無水銀アルカリ
電池については、水銀を使用した従来のアルカリ電池と
比較して、その特性上いくつかの不十分な点がある。そ
の１つは、低温での放電性能が常温時に比べて大きく低
下する点である。２５０ｐｐｍの水銀を含むアマルガム
化亜鉛粉末を使用した従来のアルカリ電池（以下、有水
銀アルカリ電池という）と、アルミニウムとビスマスと
インジウムを適量添加した亜鉛基合金粉末を使用した無
水銀アルカリ電池との放電性能を比較試験した。常温下
での放電容量は無水銀アルカリ電池も有水銀アルカリ電
池とそれほど遜色はなかった。しかし、低温下での放電
容量を比較すると（−１０℃、１０Ω連続放電、終止電
圧０．９Ｖ）、有水銀アルカリ電池の容量を１００とし
たとき、無水銀アルカリ電池のそれは５６と非常に小さ
かった。つまり亜鉛粉末をアマルガム化することは、亜
鉛の耐食性を向上させるという効果だけでなく、低温時
の放電特性を良好に保つ上でも大きな効果をあげている
ことになる。
電池については、水銀を使用した従来のアルカリ電池と
比較して、その特性上いくつかの不十分な点がある。そ
の１つは、低温での放電性能が常温時に比べて大きく低
下する点である。２５０ｐｐｍの水銀を含むアマルガム
化亜鉛粉末を使用した従来のアルカリ電池（以下、有水
銀アルカリ電池という）と、アルミニウムとビスマスと
インジウムを適量添加した亜鉛基合金粉末を使用した無
水銀アルカリ電池との放電性能を比較試験した。常温下
での放電容量は無水銀アルカリ電池も有水銀アルカリ電
池とそれほど遜色はなかった。しかし、低温下での放電
容量を比較すると（−１０℃、１０Ω連続放電、終止電
圧０．９Ｖ）、有水銀アルカリ電池の容量を１００とし
たとき、無水銀アルカリ電池のそれは５６と非常に小さ
かった。つまり亜鉛粉末をアマルガム化することは、亜
鉛の耐食性を向上させるという効果だけでなく、低温時
の放電特性を良好に保つ上でも大きな効果をあげている
ことになる。
【０００５】この発明は前述した従来の問題点に鑑みな
されたもので、水銀を含まず、鉛、インジウム、アルミ
ニウム、ガリウム、スズ、カルシウム、マグネシウム、
ビスマス、リチウム、ナトリウムなどを微量添加した亜
鉛基合金粉末を負極活物質とする無水銀アルカリ電池の
放電特性をさらに改善することを目的とし、特に、低温
放電時の容量を大きくすることにある。
されたもので、水銀を含まず、鉛、インジウム、アルミ
ニウム、ガリウム、スズ、カルシウム、マグネシウム、
ビスマス、リチウム、ナトリウムなどを微量添加した亜
鉛基合金粉末を負極活物質とする無水銀アルカリ電池の
放電特性をさらに改善することを目的とし、特に、低温
放電時の容量を大きくすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこでこの発明では、前
記の亜鉛基合金粉末の見掛密度に着目した。まずＪＩＳ
−Ｚ−２５０４で規定された見掛密度試験方法に従い、
従来の無水銀アルカリ電池用亜鉛基合金粉末の見掛密度
を測定したところ、２．７〜４．０ｇ／ｃｍの範囲であ
った。一方、アトマイズ法で亜鉛基合金の粉末を製造す
る際の条件を種々変化させて、２．８ｇ／ｃｍ3 以下の
見掛密度の粉末を種々つくり、それら亜鉛基合金粉末を
用いたアルカリ電池を従来と同様に製作し、その放電性
能を調べた。
記の亜鉛基合金粉末の見掛密度に着目した。まずＪＩＳ
−Ｚ−２５０４で規定された見掛密度試験方法に従い、
従来の無水銀アルカリ電池用亜鉛基合金粉末の見掛密度
を測定したところ、２．７〜４．０ｇ／ｃｍの範囲であ
った。一方、アトマイズ法で亜鉛基合金の粉末を製造す
る際の条件を種々変化させて、２．８ｇ／ｃｍ3 以下の
見掛密度の粉末を種々つくり、それら亜鉛基合金粉末を
用いたアルカリ電池を従来と同様に製作し、その放電性
能を調べた。
【０００７】その結果、水銀を含まず、鉛、インジウ
ム、アルミニウム、ガリウム、スズ、カルシウム、マグ
ネシウム、ビスマス、リチウム、ナトリウムなどの１種
以上を微量添加した亜鉛基合金からなり、見掛密度が
２．２〜２．６ｇ／ｃｍ3 の範囲の粉末を負極活物質と
して使用してアルカリ電池を構成すると、低温時でも良
好な放電特性を示すことを見いだした。
ム、アルミニウム、ガリウム、スズ、カルシウム、マグ
ネシウム、ビスマス、リチウム、ナトリウムなどの１種
以上を微量添加した亜鉛基合金からなり、見掛密度が
２．２〜２．６ｇ／ｃｍ3 の範囲の粉末を負極活物質と
して使用してアルカリ電池を構成すると、低温時でも良
好な放電特性を示すことを見いだした。
【０００８】
【作用】金属粉末の見掛密度はその粒子形状に関係した
数値であり、体積当たりの表面積が大きい粒子ほど見掛
密度が小さくなる。２．２〜２．６ｇ／ｃｍ3 と従来よ
り見掛密度が小さい亜鉛基合金粉末は、従来のものより
表面積が大きい。そのため電解液中での反応性が向上
し、低温下の放電でも反応が継続して活物質の利用率が
向上し、大きな放電容量を示すのではないかと考えられ
る。なお、アトマイズ法により亜鉛粉末を製造した場
合、生産特性上、見掛密度は２．１ｇ／ｃｍ3程度が下
限値であった。
数値であり、体積当たりの表面積が大きい粒子ほど見掛
密度が小さくなる。２．２〜２．６ｇ／ｃｍ3 と従来よ
り見掛密度が小さい亜鉛基合金粉末は、従来のものより
表面積が大きい。そのため電解液中での反応性が向上
し、低温下の放電でも反応が継続して活物質の利用率が
向上し、大きな放電容量を示すのではないかと考えられ
る。なお、アトマイズ法により亜鉛粉末を製造した場
合、生産特性上、見掛密度は２．１ｇ／ｃｍ3程度が下
限値であった。
【０００９】
【実施例】つぎのように無水銀アルカリ電池を試作し、
それぞれの放電性能を比較評価した。アルミニウムを４
０ｐｐｍ、ビスマスを１５０ｐｐｍ、インジウムを５０
０ｐｐｍ、鉛を１０ｐｐｍ添加した亜鉛基合金を原料と
し、アトマイズ法により見掛密度の異なる６種類の亜鉛
基合金粉末を製造した（粒度分布は７５〜４５０μｍの
範囲で、７５〜３００μｍの範囲のものが８０％を占め
るというのは６種に共通する）。このように見掛密度の
みが異なる６種類の亜鉛基合金粉末を負極活物質とし、
その他は同じ構成でＬＲ６型アルカリ電池をそれぞれ１
００個製作した。
それぞれの放電性能を比較評価した。アルミニウムを４
０ｐｐｍ、ビスマスを１５０ｐｐｍ、インジウムを５０
０ｐｐｍ、鉛を１０ｐｐｍ添加した亜鉛基合金を原料と
し、アトマイズ法により見掛密度の異なる６種類の亜鉛
基合金粉末を製造した（粒度分布は７５〜４５０μｍの
範囲で、７５〜３００μｍの範囲のものが８０％を占め
るというのは６種に共通する）。このように見掛密度の
みが異なる６種類の亜鉛基合金粉末を負極活物質とし、
その他は同じ構成でＬＲ６型アルカリ電池をそれぞれ１
００個製作した。
【００１０】そして各試作電池について、−１０℃、１
０Ω連続放電、終止電圧０．９Ｖという条件の低温放電
試験を行い、放電容量を測定し、６種類各１００個の平
均値を求めた。その結果をつぎのグラフに示している。
なお、このグラフでは見掛密度が２．８ｇ／ｃｍ3 の亜
鉛基合金粉末を使用した電池の放電容量を１００とする
相対値で示している。このグラフから明らかなように、
見掛密度が２．２〜２．６ｇ／ｃｍ3 の範囲の亜鉛基合
金を用いた電池が良好な特性を示した。
０Ω連続放電、終止電圧０．９Ｖという条件の低温放電
試験を行い、放電容量を測定し、６種類各１００個の平
均値を求めた。その結果をつぎのグラフに示している。
なお、このグラフでは見掛密度が２．８ｇ／ｃｍ3 の亜
鉛基合金粉末を使用した電池の放電容量を１００とする
相対値で示している。このグラフから明らかなように、
見掛密度が２．２〜２．６ｇ／ｃｍ3 の範囲の亜鉛基合
金を用いた電池が良好な特性を示した。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明に
よれば、水銀を含まず、鉛、インジウム、アルミニウ
ム、ガリウム、スズ、カルシウム、マグネシウム、ビス
マス、リチウム、ナトリウムなどを微量添加した亜鉛基
合金粉末を負極活物質とする無水銀アルカリ電池の放電
特性をさらに改善することができ、特に、低温放電時の
容量を大きくすることができる。
よれば、水銀を含まず、鉛、インジウム、アルミニウ
ム、ガリウム、スズ、カルシウム、マグネシウム、ビス
マス、リチウム、ナトリウムなどを微量添加した亜鉛基
合金粉末を負極活物質とする無水銀アルカリ電池の放電
特性をさらに改善することができ、特に、低温放電時の
容量を大きくすることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西田 国良 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 水銀を含まず、鉛、インジウム、アルミ
ニウム、ガリウム、スズ、カルシウム、マグネシウム、
ビスマス、リチウム、ナトリウムなどの１種以上を微量
添加した亜鉛基合金の粉末を負極活物質とするアルカリ
電池であって、前記亜鉛基合金粉末の見掛密度が２．２
〜２．６ｇ／ｃｍ3 の範囲であることを特徴とするアル
カリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5310141A JPH07161356A (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5310141A JPH07161356A (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | アルカリ電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07161356A true JPH07161356A (ja) | 1995-06-23 |
Family
ID=18001664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5310141A Pending JPH07161356A (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07161356A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001003209A1 (de) * | 1999-06-30 | 2001-01-11 | Grillo-Werke Ag | Gemisch aus metall- und/oder legierungsteilchen und einem flüssigen elektrolytischen medium sowie verfahren zur herstellung desselben |
-
1993
- 1993-12-10 JP JP5310141A patent/JPH07161356A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001003209A1 (de) * | 1999-06-30 | 2001-01-11 | Grillo-Werke Ag | Gemisch aus metall- und/oder legierungsteilchen und einem flüssigen elektrolytischen medium sowie verfahren zur herstellung desselben |
| JP2003504804A (ja) * | 1999-06-30 | 2003-02-04 | グリーロ ヴェルケ アクチェンゲゼルシャフト | 金属粒子及び／又は合金粒子と液体電解溶媒との混合物、及びそれらの製造方法 |
| US6706220B1 (en) | 1999-06-30 | 2004-03-16 | Grillo-Werke Ag | Mixture consisting of metal particles and/or alloy particles and of a liquid electrolytic medium and method for producing the same |
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