JPS58225565A - アルカリ電池 - Google Patents

アルカリ電池

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Publication number
JPS58225565A
JPS58225565A JP57106686A JP10668682A JPS58225565A JP S58225565 A JPS58225565 A JP S58225565A JP 57106686 A JP57106686 A JP 57106686A JP 10668682 A JP10668682 A JP 10668682A JP S58225565 A JPS58225565 A JP S58225565A
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JP
Japan
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indium
zinc
powder
mercury
active material
Prior art date
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Pending
Application number
JP57106686A
Other languages
English (en)
Inventor
Keiichi Kagawa
賀川 恵市
Kiyoshi Taniyasu
谷保 清
Yasuo Kitamura
保雄 北村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Kinzoku Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsui Mining and Smelting Co Ltd filed Critical Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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Priority to IE623/83A priority patent/IE54142B1/en
Priority to US06/479,509 priority patent/US4812374A/en
Priority to GB08309639A priority patent/GB2119404B/en
Priority to FR8306248A priority patent/FR2525395A1/fr
Priority to DE19833314048 priority patent/DE3314048A1/de
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/42Alloys based on zinc
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は改良された陰極活物質を使用するアルカリ電池
およびその製造方法に関する。
亜鉛を陰極活物質に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、電池の小型化をはか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。したがって、長期保存中に電
池内部のカス圧が高まり、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、電池の構造に工夫をこら
して発生ガスを選択的に電池外部へ導くことも種々行な
われているが、未だ完全なものではない。そこで、亜鉛
陰極活物質の腐食そのものを防止して電池内部のガス発
生を少なくすることが研究され、水銀の水素過電圧を利
用したアマルガム化亜鉛を陰極活物質として用いること
が専ら行なわれている。しかしながら、今日市販されて
いるアルカリ電池の陰極活物質は5〜15チ程度の多量
の水銀を含有しており、人体や他の生物体に危険を力え
、環境汚染を起こす恐れが太きい。
そこで、水銀を用いず、代わりにpb等を添加した亜鉛
電極を用いてガス発生を抑制する方法も提案されている
。しかしながら、そのような元素はある程度のガス発生
抑制効果を奏するが、水銀と置換されるにはほど遠いの
が現状である。寸だ、pbイオンやcdイオン等を添加
した水銀イオンを含む酸性溶液に亜鉛粉末を浸漬して置
換法によりアマルガメーションを行なうと同時にpbや
cdを亜鉛粉末に添加させる方法も提案されているが、
該方法によってもガス発生を効果的に抑制しつつ水銀の
含有量を低下させることはできない。
本発明は以上のような現状に鑑み、陰極活物質からの水
素ガス発生を抑制するために必要な水銀の含有率を著し
く減少させるとともに電池特性も向上させる新規な陰極
活物質を用いたアルカリ電池を提供することを目的とす
る本のである。      9本発明者らはこのたび亜
鉛から成る陰極活物質において、水銀に加えてインジウ
ムを存在させると、水銀とインジウムがガス発生抑制に
対して相乗的に作用し、従来より用いられてきたアマル
ガム化亜鉛から成る陰極活物質における場合よりも水銀
量を著しく減少させても該アマルガム化亜鉛と同等以上
のガス発生抑制効果を奏するとともに電池特性も良好で
あることを見出し、本発明を導くに到った。尚、水銀と
他元素の相乗効果については、水銀と相乗効果のあるも
の、水銀単独の効果に全く影響を与えないもの、そして
水銀の効果を逆に打ち消す作用をするものがあることが
判明し、相乗効果のあるもの例えばインジウム、タリウ
ム等の中でインジウムの効果が大きいという知見を得だ
。かくして本発明に従えば、インジウムを併存させたア
マルガム化亜鉛粉末から成る電池用陰極活物質を用いた
アルカリ電池が提供される。
従来の単なるアマルガム化亜鉛粉末から成る陰極活物質
が5〜15%の水銀含有率を有するのに対して、本発明
のアルカリ電池に使用する活物質は水銀含有率が1チな
いしはそれ以下になっても従来のものと同等以上にガス
発生を抑制するとともに電池特性も向上させることがで
きる。もちろん、水銀の含有率を大きくし、それに応じ
て陰極活物質の機能を高めることもできる。実用的には
本発明のアルカリ電池に使用する陰極活物質は水銀の含
有率が約5%以下で従来のアマルガム化亜鉛粉末から成
る活物質よりも充分に大きい効果を有する。またインジ
ウムの含有率は、当該陰極活物質の製造方法に応゛じて
若干の相違は存するが、0.01〜10%の少量存すれ
ば良い。
本発明のアルカリ電池に使用する電池用陰極活物質は、
種々の方法によって製造し得るが、(1)亜鉛−置換イ
ンジウム粉末をアマルヵメーションする、(2)亜鉛粉
末をインジウムアマルガムでアマルガメーノヨンする、
または、(3)亜鉛−インジウム合金の粉末をアマルガ
メーションすることによって、アマルガム化金属粉末と
して亜鉛−インジウム−水銀の粉末を形成させることに
よって製造するのが好ましい。
第1の製造方法は例えば次のようにして実施される:イ
ンジウムまたはインジウム化合物を予め塩酸のような酸
に溶解させ、場合によっては残存する酸かを大部分加熱
蒸発させた後、これを水で稀釈して所定のインジウム濃
度(例えばインジウム濃度0.1〜5’h)のインジウ
ム塩水溶液を調製する。次いで、該溶液に亜鉛粉末を浸
漬し、反応温度80℃以下、反応時間1〜60分で反応
させて、亜鉛粉末の表面にインジウムを付着させる。
インジウム湯水溶液中のインジウム濃度、反応温度、反
応時間等を変えることにより、亜鉛粉末へのインジウム
付着量を自由に変えることができる。
亜鉛粉末の表面にインジウムが付着したこの亜鉛−イン
ジウム粉末を水洗した後、乾燥しまたは未乾燥のままで
アマルガメーゾヨンに供する。
アマルガメーソヨンは種々の方法で行なわれ得るが、次
のような方法が好ましい。すなわち、水酸化カリウム水
溶液のようなアルカリ液に上記の亜鉛−インジウム粉末
を投入し、1〜60分間予備攪拌を行なう。次いで金属
水銀を細穴より徐々に上記液に滴下しつつ60〜120
分間攪拌後水洗し、60〜60℃の低温で乾燥すること
にょって亜鉛−インジウム−水銀の粉末を得る。この第
1の方法により得られる亜鉛−インジウム−水銀粉末の
好ましいインジウム含有率は0.01〜1チである。
寸た第2の方法として先ずインジウムと水銀を混合して
インジウムアマルガムを形成させ、次いでこのインジウ
ムアマルガムを用いて亜鉛粉末をアマルガム化すると−
とも可能である。水銀は亜鉛のみならずインジウムとも
常温下においても容易にアマルガムを作る性質を有する
ので、亜鉛粉末をインジウムアマルガムによってアマル
ガメーンヨンすると、インジウムアマルガム中のインジ
ウム/水銀の比率がそのまま保持されつつ該アマルガム
が亜鉛粉末中に含有される。したがって、インジウムア
マルガム中のインジウム含有率を変えることにより、亜
鉛粉末中のインジウム及び水銀の含有率を自由に変える
ことができる。アマルガメーションは各種の方法で行な
われ得るが、好−!、(しくけ上述したものと同様であ
る。すなわち、亜鉛粉末が投入されたアルカリ液にイン
ジウムアマルガムを添加することによってアマルガメー
ションされる。この第2の方法に従って製造される亜鉛
−インジウム−水銀粉末の好ましいインジウム含有率は
o、oi〜5係である。
さらに、溶融亜鉛にインジウムを添加する等の手段によ
って亜鉛−インジウム合金粉末を調製し、この合金粉末
をアマルガメーンヨンして亜鉛−インジウム−水銀粉末
を形成させてもよい。
アマルガメーションのためには各種の方法が適用可能で
あるが、好ましくは上述したのと同様の方法すなわち、
亜鉛−インジウム合金粉末を含有するアルカリ液に水銀
を添加する。この方法によって得られる亜鉛−インジウ
ム−水銀粉末の好寸しいインジウム含有率はo−oi〜
10%である。
尚、亜鉛粉末の代わりに亜鉛−鉛合金粉末を用いても前
述の方法でも全くさしつがえない。
以下、本発明を実施例に沿って更に詳述する。
実施例1 インジウム0.3 gを過剰の塩酸に完全に溶解した後
残存する塩酸の大部分を加熱蒸発により除去した。次い
で、純水により6007に希釈して、インジウム濃度0
.5 g/lの塩化インジウム溶液を調製した。該溶液
に35〜100メツンユの市販の電池用亜鉛粉末250
gを投入し、20℃で60分間攪拌し、インジウムを亜
鉛粉末表面に付着させた。得られた亜鉛−インジウム粉
末を純水で水洗した。次いで、予め調製していた10重
臘%の水酸化カリウム溶液゛−1tに前記亜鉛−インジ
ウム粉末を投入し、20℃で5分間予備攪拌を行なった
。次に、所望の水銀含有率に相当する量の金属水銀を細
孔かも徐々に滴下しながら20℃で60分間攪拌するこ
とによって、アマルガメーソヨンを行なった。アマルガ
メーション終了後、水洗を行ない45℃で一昼夜乾燥さ
せた。このようにして、インジウム含有率が0.1チで
水銀含有率がそれぞれ1%、6%、5%、7%の亜鉛−
インジウム−水銀粉末を得た。
実施例2 イ/ジウム0.5679と水銀5gを混合してインジウ
ムの比率が10チのインジウムアマルガムを調製した。
次に、このインジウムアマルガムを用いて亜鉛粉末を実
施例1と同様の方法でアマルヵメーノヨンして、インジ
ウム含有率0.1 % 、水銀1チの亜鉛−インジウム
−水銀粉末を得た。またインジウムの比率が50係のイ
ンジウムアマルガムを調製後、実施例1と同様の方法で
アマルガメーンヨンして、インジウム含有率1%、水銀
含有率1q6の亜鉛−インジウム−水銀粉末を得だ。
実施例6 溶融亜鉛にインジウムを投入してインジウムの比率が0
.1 %の亜鉛−インジウム合金の粉末を調製した。こ
の亜鉛−インジウム合金粉末を水銀を用いて実施例1と
同様の方法でアマルガメーションして、インジウム含有
率0.1%、水銀含有率1係の亜鉛−インジウム−水銀
粉末を得だ。また、溶融亜鉛−鉛合金にインジウムを投
入して鉛並びにインジウム含有率がどちらも0.1%の
亜鉛−鉛−インジウム合金の粉末を調製後、実施例1と
同様な方法でアマルカメーンヨンして、鉛含有率[,1
,1係、インジウム含有率IJ、1%、水銀含有率1L
%の叱鉛−鉛−インジウムー水銀粉末を得た。
以上のよ・−うにして得られた亜鉛−インジウム−水銀
粉末並びに亜鉛−鉛一インジウムー水銀粉末を陰極活物
質として水素ガス発生試験を行なった。
なお比較例として、従来から用いられている亜鉛−水銀
粉末(水銀含有率1,3,5.’ 7%)を陰極活物質
として同じ試験を行なった。
ガス発生試験は電−酢液として濃度40重量%の水酸r
ヒカリウム水溶液に酸化亜鉛を飽和させたもの5 ml
を用い、前記陰極活物質をそれぞれ10I用いて温度4
5℃で行なわれだ。その結果を次の第  1  表 第1表の結果から、本発明に従いインジウムを併存させ
た陰極活物質は一定水準のガス発生抑制を達成するのに
、従来の陰極活物質よりも水銀の量を著しく減少させて
いることが理解される。
次に前述の陰極活物質につき、電池特性の試験も実施し
た。
ここで用いたテストセルは一般的な市販の二酸化マンガ
ン粉末集合体90重量部に黒鉛10重量部を混合し、加
圧成型後セパレータ、陰極活物質及び電解液を装入して
構成した。なお、陰極活物質は65重量部装入し、電解
液には40係水酸化カリウム水溶液に酸化亜鉛を飽和さ
せたものを用いた。
これらのアルカリマンガン放電テストセルを用いて放電
負荷20Ω、温度20℃の放電粂件により終止電圧0.
9 Vまでの放電持続時間を従来の陰極活物質を100
とした指数で評価した。その結果を第2表に示す。
第  2  表 第2表の結果から、本発明に従いインジウムを併存させ
た陰極活物質は水銀の量を著しく減少させても、電池特
性において従来の陰極活物質に対し、同等以上であるこ
とが理解される。
特許出願人   三井金属鉱業株式会社代理人  弁理
士伊東辰雄 代理人  弁理士伊東哲也 1網昭58−225565 (5) ・(

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 アマルガム化された、インジウム併存亜鉛粉末およ
    び亜鉛−鉛合金粉末から成るアマルガム化金属粉末のう
    ち少なくとも1種を電池用陰極活物質として用いること
    を特徴とするアルカリ電池。 2 前記アマルガム化金属粉末のインジウム含有率が0
    .01〜10重量係であ置部前記第1項に記載のアルカ
    リ電池。 3 前記アマルガム化金属粉末の水銀含有率が5重量%
    以下である、前記第1項捷だは第2項に記載のアルカリ
    電池。 4 前記アマルガム化金属粉末の水銀含有率が1重量−
    以下である、前記第6項に記載のアルカリ電池。 5 亜鉛粉末または亜鉛−鉛合金粉末の表面にインジウ
    ムを付着させ、かくして得られた亜鉛−インジウム粉末
    または亜鉛−鉛一インジウム粉末をアマルガメーション
    して亜鉛−インジウム−水銀の粉末または亜鉛−鉛−イ
    ンジウム−水銀の粉末をアマルガム化金属粉末として形
    成させ、次いでかく形成されたアマルガム化金属粉末を
    電池用陰極活物質として使用することを特徴とするアル
    カリ電池製造方法。 6 亜鉛粉末をインジウムアマルガムでアマルガメーシ
    ョンして、亜鉛−インジウム−水銀粉末をアマルガム化
    金属粉末として形成させ、次いでかく形成されたアマル
    ガム化金属粉末を電池用陰極活物質として使用すること
    を特徴とするアルカリ電池製造方法。 7 亜鉛−インジウム合金の粉末をアマルガメーション
    して、亜鉛−インジウム−水銀の粉末をアマルガム化金
    属粉末として形成させ、次いでかく形成されたアマルガ
    ム化金属粉末を電池用陰極活物質として使用することを
    特徴とするアルカリ電池製造方法。 8 前記亜鉛の代わりに亜鉛−鉛合金を用いた、前記第
    5項〜第7項のいずれかに記載のアルカリ電池製造方法
JP57106686A 1982-04-19 1982-06-23 アルカリ電池 Pending JPS58225565A (ja)

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JP57106686A JPS58225565A (ja) 1982-06-23 1982-06-23 アルカリ電池
IE623/83A IE54142B1 (en) 1982-04-19 1983-03-22 Anode active material and alkaline cells containing same, and method for the production thereof
US06/479,509 US4812374A (en) 1982-04-19 1983-03-28 Anode active material and alkaline cells containing same, and method for the production thereof
GB08309639A GB2119404B (en) 1982-04-19 1983-04-08 Anode active material and alkaline cells containing same and method for the production thereof
FR8306248A FR2525395A1 (fr) 1982-04-19 1983-04-15 Matiere active pour anode, son procede de production et cellules alcalines la contenant
DE19833314048 DE3314048A1 (de) 1982-04-19 1983-04-19 Anodenaktives material, dieses material enthaltende alkalizellen und verfahren zu deren herstellung

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