JPS6177260A - 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
とタリウムとテル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して用い
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、Ｎ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に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５〜１０
重最％重量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、特開昭５８−２１８７６２号公報
においては、亜鉛にガリウム、インジウム、タリウムの
うちの２種以上を添加した亜鉛合金粉末を汞化したもの
が提案されているが、特に亜鉛−インジウム−タリウム
系においては、初期のガス発生は非常に抑制されるが、
時間の経過と共に徐々にガス発生速度が増大する現象が
ある。この現象は長期保存後□の電池特性に重大な影響
をもたらすこととなる。

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腑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。

（発明の経緯） 本発明者らはこの目的に沿って鋭意研究の結束、亜鉛か
らなる負極活物質において、インジウムとタリウムどテ
ルルと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、亜鉛にインジウムとタリ
ウムのみを添加した亜鉛合金粉末よりも長期の水素ガス
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） づ“なわら本発明は、インジウムを０．０１〜０．５重
量％、タリウムを０８０１〜０．５重量％、テルルを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にある。

本発明において、インジウムとタリウムとテルルとを特
定桁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５．０重量％未満
であるが、より汞化串を低くし、低公害性を考慮すると
３．０重量％以下である。また、１．０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重世％以下の低汞化率
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とタ
リウムとテルルの含有率はそれぞれ、０．０１〜０．５
重量％と少量で添加効果が発揮される。インジウムとタ
リウムとテルルの含有率が０．０１重置％未満では本発
明の効果が得られず、０．５重量％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。ここ
に用いられるテルルが効果を有する理由については現在
のところ明白ではないが、テルルは亜鉛と金属間化合物
を作ると言われており、この性質が良好な結果をもたら
すものと考えられる。ただし、テルルのみあるいはイン
ジウムとテルル、タリウムとテルルの組合せでは本発明
の効果は得られず、本発明においては上記のごとくイン
ジウムとタリウムどテルルの組合せによって相乗効果が
得られるのである。

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。

一施例１〜３および比較例１〜４ 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とタリウムと
ビスマスの含有率がそれぞれ０．０１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／　ｃｉ　＞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、（１）：イ
ンジウム（１，０５重量％、タリウム０．０５重量％、
テルル０．０５重量％、（２）：インジウム０．５重量
％、タリウム０．５重量％、 （３）：インジウｌ＼０．５重量％、タリウム０．５重
量％、　・ （４）：インジウム０．５重量％、テルル０．５重量％
、 （５）：タリウム０．５重量％、テルル０．５重量％、 （６）：テルル０．５重量％、 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重量％の亜鉛合金粉末（実施例２〜３および比較例
１〜４）を）ｑ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ｍ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５ｍＱを用
い、亜鉛合金粉末を１０　（１を用いて４５℃で５０日
ｕ１のガス発生量（ｍ／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、セパレーター３、亜鉛合金粉末をカルボキシメヂル
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Ｊ：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５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５ 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粉末（比較例５）
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、亜鉛にインジウムとタリウム
とテルルを特定量添加し、水銀含有率を極端に低下させ
、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１〜３は、亜鉛にインジウムとタリウム、インジウ
ムとテルル、タリウムとテルルまたはテルルのみを添加
した汞化亜鉛合金粉末をそれぞれ負極活物質に用いた比
較例１〜４や亜鉛に水銀のみを添加した従来より用いら
れている汞化亜鉛粉末を負極活物質に用いた比較例５に
比べて、初期の水素ガス発生が抑制されるのみならず、
長期にわたって水素ガスの発生が抑制される。また、実
施例１〜３は比較例１〜５に比較して放電性能も優れて
いることがわかる。

（発明の効果） 以上説明のごとく、インジウムとタリウムとテルルを特
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電池は
、長期にわたって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断面図
を示す。 １：正極缶、２：正極、３：ｔ？パレータ−１４：負極
、５：負極集電体、６：ゴムパツキン、７：押さえ板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インジウムを０．０１〜０．５重量％、タリウムを
   ０．０１〜０．５重量％、テルルを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。