JPS61290653A - 亜鉛アルカリ電池 - 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】 （発明の分野） 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種以上とコバルトとニッケル
を特定範囲で含有した亜鉛合金をそのまま、もしくは汞
化して電池用負極活物質と１ノで用いた亜鉛アルカリ電
池に関する。

（発明の背景） 亜鉛を負極活物質として５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、密団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、合
口市販されているアルカリ電池の負極活物質は５〜１０
重量％程度の多聞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
、あるいは本発明者等による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
）等が坐る。しかし、これら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、まだ十分とは言えない
。

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ｍ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。

（発明の目的） 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。

（発明の軽緯） 本発明者らはこの目的に沿って鋭意研究の結果、亜鉛か
らな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種以上とコバルトとニッケルを特定範囲の
旧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、従来の低水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
。

（発明の構成） すなわち本発明は、インジウム、タリウムより選ばれる
１種以上を０．０１〜０．５重量％、コバルトを０．０
１〜０．５重置％、ニッケルを０．０１、〜０．５重置
％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。　　　　′本発明に
おいて、インジウム、タリウムより選ばれる１種以上と
コバルトとニッケルを特定量添加し、た亜鉛合金は、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で用いる。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５．０重量％未満であるが、より水化率を低く
し、低公害性を考慮すると３．０重量％以下である。ま
た、１．０１ｆｆ１％前後またはそれ以下の少量であっ
で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重間％以下の低木化率または無汞化の亜鉛合金
が負極活物質として好ましく用いられる。

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種以上の含有率は０．０１〜０．
５重口％、コバルトの含有率はｏ、ｏｉ〜０．５重置％
、ニッケルの含有率は０．０１〜０．５重量％と少量で
添加効果が発揮される。インジウム、タリウムより選ば
れる１種以上とコバルトとニッケル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
、不純物を含有した亜鉛のように、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。

これら各添加元素の作用効果は充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
、タリウムは水素過電圧を高める作用を有し、コバルト
およびニッケルについて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つと考えられる。また、亜鉛
合金を゛表面から水化した場合、水銀と親和性の小さい
コバルトおよびニッケルが亜鉛合金内部への水銀の拡散
を抑制し、亜鉛合金表面の水銀濃度を高く維持すること
により耐食性の向上に役立つと考えられる。

本発明は、これら各作用の相乗効果により、放電特性を
劣化させることなく、耐食性のよい亜鉛合金が得られた
ものである。

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。

（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。

−１〜８および　較例１〜１０ 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、コバルト、
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５Ｎｙ／ｃｄ）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
ない亜鉛合金粉末（実施例１）を得た。

また、第１表に示すごとく、下記の組成でそれぞれ、 １）：タリウム０．０５重量％、コバルト０．０５重鑓
％、ニッケル０．０５重量％（実施例２）、２）：イン
ジウム０．０１重量％、コバルト０．０１重量％、ニッ
ケル０．０１重播％（実施例３）３）：タリウム０．０
１重量％、コバルト０．０１重量％、ニッケル０．０１
重口％（実施例４）、４）：インジウム０．５重量％、
コバルト０．５重量％、ニッケル０．５重量％（実施例
５）、５）：タリウム０．５重量％、コバルト０．５重
量％、ニッケル０．５重量％（実施例６）、６）２１２
２９６０．０５重量％、タリウム０．０５重量％、コバ
ルト０．０５重量％、ニッケル０．０５重量％（実施例
７）、 ７）：インジウム０．２重量％、タリウム０．３重」％
、コバルト０．５重量％、ニッケル０．５重′量％（実
施例８）、 ８）：インジウム０．０５型開％（比較例１）、９）：
タリウム０．０５重量％（比較例２）、１０）２１２２
９６０．０５重量％、コバルト　　１０、α５重量％（
比較例３）、 １１）：インジウムｏ、ｏｓ　ａｍ％、ニッケル０．０
５重量％（比較例４）、 １２）：インジウム１．０重量％、コバルト０．０５重
量％、ニッケル０．０５重量％（比較例５）、１３）：
インジウム０．００５重量％、コバルト０．０５重量％
、ニッケル０．０５重量％（比較例６）１４）２１２２
９６０．０５重量％、コバルト　１．０重器％、ニッケ
ル０．０５重世％（比較例７）、１５）：インジウム０
．０５１１％、コバルトｏ、ｏｏｓ重量％、ニッケル０
．０５重量％（比較例８）１６）：インジウム０．０５
１１％、コバルト０．０５重間％、ニッケル１．０重曲
％（比較例９）、１１）：インジウム０．０５　Ｅｌ量
％、コバルト０．０５重量％、ニッケル０．００５重量
％（比較例１０）からなる亜鉛合金をそれぞれ作成し、
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重堡％の亜鉛合金粉末（実施例２
〜８　Ｊ３よび比較例１〜１０）を得た。

このようにして得られた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。なお、ガ
ス発生試験は、電解液として濃度４０重世％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５Ｉｄ用い
、亜鉛合金粉末を１０　ｇを用いて４５℃で５０日間の
ガス発生ｆｉｌ　（ｔｄ／Ｑ　）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、セパレーター３、亜鉛合金粉末をカルボキシメチル
セルロースでゲル化した負極４、負極集電体５、ゴムパ
ツキン６、押さえ板７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１１の測定値
を１００とした指数で示した。結果を第１表に示す。

匿屡」１ユ 実施例１ど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１１）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 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種以上とコバルトとニッケルを特定量添
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〉８は、比較例１〜１０や亜鉛に水銀のみを
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１１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種以上とコバルトとニッケル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重油は、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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるアルカリマンガン電池の原理図
を示す。 １：正極缶、２：正極、３：セパレーター、４：負極、
５：負極集電体、６：ゴムパツキン、７：押さえ板。 特許出願人　　三井金属鉱業株式会社 特許出願人　　松下電器産業株式会社 代理人　弁理士　伊　東　辰　雄 代理人　弁理士　伊　東　哲　也 第　１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インジウム、タリウムより選ばれる１種以上を合計
   ０．０１〜０．５重量％、コバルトを０．０１〜０．５
   重量％、ニッケルを０．０１〜０．５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。 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。