JPS59139558A - 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】 この発明は亜鉛を負極活物質としアルカリ電解液を用い
たアルカリマンガン電池、酸化銀電池、水銀電池、空気
電池などのアルカリ電池に関する。

従来、この種のアルカリ電池にあっては負極の反応面積
を大きくするため粉末状亜鉛が用いられ。

しかも水素過電圧を高くしてガス発生を防ぐためアマル
ガム化したものが用いられている。

ところが、このように負極の表面積を大きくすると通常
５〜１０ｗｔ％もの水銀量を必要とする。このことは特
にＪＩＳ名称ＬＲ２０，ＬＲ１４，ＬＲ，６などの大形
電池の場合亜鉛量が多くなるため電池１個当りの水銀使
用量も必然的に多くなる。

これについて最近水銀使用量を環境汚染の面からできる
だけ少なくすることが望ましいとされている。このため
近時水銀使用量を減らし、しかもアルカリ′電解液中で
の亜鉛の腐蝕を防止しガス発生を抑制するようにしたも
のが考えられており、−例として亜鉛ｌこガリウム、イ
ンジウム、タリウムなどのうち２種以上を添加してアル
カリ電解液中でのガス発生を防止したものが提案されて
いる。

しかし、このようにしてガス発生を抑制すると従来の水
銀を多量に含むものに比較して重負荷放電特性が著しく
低下してしまい実用化に至っていないＯ この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので。

負極の水銀量を著しく低減し、しかもガス発生を抑制す
ると同時に亜鉛合金粉末と電解液量との比を適正化する
ことにより電池特性の向上をも図り得るアルカリ電池を
提供することを目的とする。

以下、この発明の一実施例を図面に従い説明する。

図はこの発明をＬＥ（，６形アルカリ電池に適用した例
を示している。

図において、１は金属容器で、この容器１中に二酸化マ
ンガンと鱗状黒鉛とを配合した筒状の正極合剤２を加圧
充填し、この正極合剤２の中空部にパルプおよび合成繊
維を混抄したセパレータ３を介して後述する第１表に記
載した合金組成つまりガリウム、インジウム、タリウム
のうち２種以上と水銀を含む亜鉛合金粉末からなる負極
４をアルカリ電解液とともに充填している。また、金属
容器１の開口部に合成ゴム又はポリエチレンなどからな
る絶縁ガスケット５を介して上記負極４より導出した集
電棒６を溶接してなる負極端子板７を設けている。そし
て金属容器１の周囲を絶縁チー−ブ８を介して筒状の金
属外装缶９にて被覆するとともにこの外装缶９の上部開
口端を内方ｔこ折曲し負極端子板７の周縁を押圧すると
ともに下部開口端を内方に折曲し正極端子板１０を介し
て金属容器１の底面を押圧し密封口し、アルカリ電池を
完成している。

ここで、上記負極４の亜鉛合金粉末は溶融した亜鉛にガ
リウム、インジウム、タリウムのうち２種以上を所定量
ずつ投入して攪拌混合し合金化し。

そしてこのような亜鉛合金粉末のアマルガム化は弱アル
カリ性水溶液中で合金粉末を攪拌しながら金属水銀を江
別し、そののち水洗し約６０℃で減圧乾燥するようにし
ている。

しかして、このような試料粉末つまり負極の具体例とし
て第１表のＮｏｌ〜Ｎｏ５に示す合金組成のものを夫々
用意し、これに対し比較例として同表中Ｎｏ５〜Ｎｏ９
に示す水銀を全く含まない合金組成のものを用意すると
ともに従来例として同表中Ｎ０１０に示す亜鉛と水銀の
６からなるものを用意し。

これらについてガス発生量および放電持続時間をごつい
て調べたところ第１表に示す結果が得られた。

放電持続時間の測定は実際に電池を組立てたものについ
て行なった。この場合、負荷とともに充填される電解液
は酸化亜鉛を飽和した３５％苛性カリ水溶液を用い、こ
の電解液ｌこカルボキシメチルセルローズのす）　ＩＪ
ウム塩を溶解して試料の亜鉛合金粉末が分散できるよう
ζζ増枯し、この電解液中に所定の分散度になるように
試料亜鉛合金粉末を分散させている。ここで１分散度は
試料の自然堆積状態ｌこおける粒子間の空隙を完全に満
たす電解液量を測定しその時の試料重量ｉｇ）　Ｉこ対
する電解液量（叫）の関係を１００チとし、液量を１．
５倍した場合分散度１５０％、５倍した場合５００チと
して表している。第１表では分散度１２０％、１５０％
、３５０％。

５００条および６５０％の場合Ｑこついて周囲温度２０
℃で１０Ω、５Ω、２Ωの連続放電を行ない終止′１圧
０．９Ｖまでの持続時間を夫々求めている。

以下余白 しかして、第１表において、比較例としてＮｏ５〜Ｎｏ
９に示す合金組成の亜鉛合金粉末を用いたものはアルカ
リ電解液中におけるガス発生量は実用上充分使用し潜る
程度まで抑制できることが判明したが、電池ｌこ組立だ
場合の放電特性は従来例としてＮ０１０に示すものに比
べ劣り、特に重負荷放電となると更に悪化することが判
明した。また分散度を変化させても従来例のものより良
好な電池特性を得ることができない。

これに対してこの発明の具体例としてＮｏ５〜Ｎｏ９に
示す合金組成のものつまり亜鉛合金粉末に少量の水銀を
添加してアマルガム化したものを用いるとアルカリ電解
液中におけるガス発生をさらに抑制できるだけでなく、
亜鉛合金粉末に対する電解液量つまり分散度を１５０〜
５００％の範囲に選ぶことによって従来例としてＮｏ１
０に示す水銀を５％以上を含むものと同等以上の電池特
性をも得られることが判明した。すなわち、この発明に
よればガリウム、インジウー、タリウムのうち２種以上
と水銀を含む亜鉛合金粉末の水銀量を亜鉛に対して２チ
以下０．０５％以上とし、この亜鉛合金粉末を自然堆積
状態における粒子間の空隙を完全に満すアルカリ電解液
量の１５０〜５００チの電解液に分散させることにより
アルカリ電解液中におけるガス発生を実質的に防止でき
るとともに従来の水銀を５〜１０ｑ６も含むものと比べ
水銀“址を大巾に低減してもこれと同等の電池特性を得
ることができた。

ここで、水銀の量を２チ以下、　０．０５％以上とする
のはガス発生、！池特性の点から０．０５％以上は必要
であるが２ｑ６以上は必要とせず、かえって水銀の溶出
（こよる環境への影響を考えると２％以下にする必要が
あるからである。

なお、この発明の効果を更ｌこ明確にするためこの発明
のアマルガム化亜鉛合金を用いたアルカリマンガン電池
と、従来例として示した水銀６．４％を含ムアマルガム
亜鉛を用いたアルカリマンガン電池ｌこ夫々孔をあけて
土中に埋め人工海水を散布して水銀の溶出量をＪＩＳＩ
（ｏ１０２工場排水試験法に準拠し・て測定したところ
１年後における水銀溶出量は従来例電池では０．３μｇ
／ｌであったが、この発明による電池の場合は検出され
なかった。これは従来例電池は亜鉛が放電して金属水銀
が遊離した状態になるが、この発明電池ではガリウム、
インジウム、タリウムなどが水銀とアマルガム化した形
で残るため溶出しにくいものと考えられる。

以上述べたようにＣの発明によれば負極の水銀量を著し
く低減し、しかもガス発生を抑制すると同時に電池特性
の向上をも図り得るアルカリ電池を提供できる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示す概略的構成図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガリウム、インジウム、タリウムのうち２種以上と水銀
   とを含む亜鉛合金粉末の水銀量を亜鉛に対し２％以下、
   　０．０５％以上とし、この粉末を自然堆積状態におけ
   る粒子間の空隙を完全に満すアルカリ電解液量の１５０
   〜５００ｃｌｂの電解液量に分散させてなる負極を具備
   ｒることを特徴とするアルカリ電池。