JPS62123655A - 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、詳しくは鉛とインジ
ウムとアルミニウムと、更にテルル、タンタルより選ば
れる１種または２種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°Ｃ用
いた亜鉛アルカリ電池に関する。

［発明の背順１ 亜鉛を負極活物質として用いたアルカリ電池においては
、水酸化カリウｌ入水溶液等の強アルノ）り性電解液を
用いるため、電池を密閉しな１プればならない。この電
池の冨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、密閉が完全なほど爆発等の危険が
ｌ’ｌ’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Ｃ用いることが専ら行なわれている。このため、今
［］市販されているアルカリ電池の負極活物質は３〜１
０Φ量％程度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某が種々な
されている。例えば、亜鉛に鉛を添加した亜鉛合金粉末
、あるいは亜鉛に鉛とインジウｌオを添加した亜鉛合金
粉末（特開昭５８−１８１２６６号公報）等がある。し
かし、これらの朴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、水素ガス発生量を低減し、しかも電池ｖ１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Ｕつつ７、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１１ｉ！　］ 本発明省らはこの目的に治って鋭意研究の結果、亜鉛を
主成分とする負極活物質において、鉛とインジウムとア
ルミニウムと、更にテルル、タンクルより選ばれる１種
または２種を特定範囲の間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−Ｃ１従来の低汞化した
亜鉛合金粉末よりも更に水素ガス発生湯を低下させ、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ＴＩＪ達した。

［発明の構成］ すなわち本発明は、鉛を０．００５〜０．５重量％、イ
ンジウムを０．００１〜０．５重間％、アルミニウムを
０．００５〜０．５φ品％、ｌルル、タンタルＪり選ば
れる１種マタＬＪ２種の合ｆｉｔ鯖ヲ０．０００１　”
□　Ｏ０ｈ重量％含有する非鉛合金をＣ１極活物質とし
Ｃ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、鉛とインジウムとアルミニウムとテル
ル、タンタルより選ばれる１種または２種を特定量添加
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３．０重量％未満である
が、より永化率を低くし、低公害性を考慮すると　１．
５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−Ｃ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
の発生許容組は比較的大ぎいので、このような電池に本
発明を適用Ｊる場合は、１．０重量％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使用すること
も可能である。

この負極活物質に用いられる亜鉛合金の鉛の含有率は０
．００５へ・０．５重量％、インジウムの含有率は０．
００１〜０，５重量％、アルミニウムの含有率は０．０
０５−・０．５重間％５、テルル、タンタルより選ばれ
る１種または２種の含有率は０．０００１〜０．５重量
％と少量で添加効果が発揮される。鉛とインジウムとア
ルミニウムと、更にテルル、タンタルより選ばれる１種
または２種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。

なお、アルミニウムの含有率は０．００５〜０．２重量
％の範囲が特に好ましく、０．２重Ｍ％を越えた場合に
はそれほどの含有効果は見られない。

これら各添加元素の作用効果は一１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鉛、インジ
ウム、テルルおＪ：びタンタルは水素過電圧を高める作
用あるいはアルカリ電解液中での亜鉛の腐食を抑制Ｊる
作用を有するど考えられる。一方、アルミニウムは亜鉛
合金表面を平滑化させる効果があり、これによって反応
表面積を減少させ、耐食性の向−にに役立つと考えられ
る。

本発明は、これら各作用の相乗作用にＪ：す、放電特性
を劣化させることなく、耐食性のよい非鉛合金が得られ
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１−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
を用いることににり得られる。

１実施例の説明１ 以上、実施例おにび比較例に基づいて本発明を具体的に
説明する。

実施例１〜７ｄノよび比　例１〜６ 純度９９，９９７％以上の亜鉛地金を約５００℃で溶融
し、これに第１表に示すごとく鉛、インジウム、アルミ
ニウムの含有率がそれぞれ０．０５重量％、テルルを０
．０１重間％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５ｋａ／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、下記の組成でそれぞれ、 １）：鉛０．０５重量％、インジウム０．０５重量％、
アルミニウム０．０５重量％、タンタル０．００（１１
重量％（実施例２） ２）：鉛０．０５重量％、インジウム０．０５重量％、
アルミニウム０．０５重量％、テルル０．（１１重量％
、タンタル０．００１重耐％（実施例３）３）：鉛０．
５重量％、インジウム０．５重量％、アルミニウム０．
２重量％、テルル０，５小量％（実施例４） ４）：鉛０．５重励％、インジウム０．５ｆｆ１Ｍ１％
、アルミニウム０．５重量％、テルル０，５重量％（実
施例５） ５）：鉛０．００５１餡％、インジウム０．００１重石
％、アルミニウム０．００５重槌％、テルルｏ、ｏｏｏ
ｉ重量％（実施例６） ６）：鉛０，５重石％、インジウム０．５重間％、アル
ミニウム０．２重量％、タンタルｏ、５＠　品％（実施
例７） ７）　：　１１０．０５重量％（比較例１）８）：鉛０
．０５車聞％、インジウム０．０５重語％（比較例２） ９）：鉛０．０５申蝙％、インジウム０．０５重量％、
アルミニウム０．０５重量％（比較例３）１０）：鉛０
．００１開気％、インジウム０．０００５重嬉％、アル
ミニウムｏ、ｏｏｉ重量％、テルル０．００００５重量
％（比較例４） １１）：鉛１．０＠間％、インジウム１．０Φ徂％、ア
ルミニウム０．０５重置％、テルル１．０重量％（比較
例５） １２）：鉛０．０５重量％、インジウム０．０５重量％
、アルミニウム１．０重量％、タンタル１．０重量％（
比較例６） 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重石％の亜鉛合金粉末（実施例２〜７および比較例
１〜６）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５１１！用
い、亜鉛合金粉末を１０９用いて４５℃で５０日間のガ
ス発生ｍ（１１／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７１ルカリマンガン電池は、正極缶１、
正４４２．１１極３、セパレーター４、封口体５、負極
底板６、ｈ極集電体７．４Ｖ・ツブ８、熱収縮性樹脂チ
ューブ９、絶縁リング１０゜１１、外装缶１２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７の測定値を　１００とした指数で示した。

結果を第１表に示す。

逝［ 実施例１と同様の方法で亜鉛に水銀を５．０Φｍ％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
７）を得た。これを実施例１と同様の方法で水素ガス発
生試験ど電池ｔｌｌ−ｌｌ−全試験い、その結果を第１
表に示した。

第１表に示されるごとく、１ｌｌｉ鉛に鉛とインジウム
とアルミニウムとテルル、タンタルより選ばれる１種以
上を特定焔添加して汞化さけた汞化亜鉛合金粉末を負極
活物質に用いた実施例１〜７は、比較例１〜６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７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、鉛とインジウムとアルミニウムと、
更にテルル、タンタルより選ばれる１種または２種を特
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ｔｉ　１４！ｒ物質として用いた本発明の亜鉛アルカ
リ電池番、Ｌ１水素ガス発生率を抑制しつつ、電池性能
を向１さＵることがｉｉｌ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側断面
図を示Ｊ０ １：正極缶、　　２：正極、　　３：負極、４：セパレ
ーター、５：封口体、６：負極底板、７：負極集電体、
８：キャップ、 ９：熱収縮性樹脂チューブ、 １０．１１：絶縁リング、１２：外装缶。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鉛を０．００５〜０．５重量％、インジウムを０．
   ００１〜０．５重量％、アルミニウムを０．００５〜０
   ．５重量％、テルル、タンタルより選ばれる１種または
   ２種の合計量を０．０００１〜０．５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。