JPS6290852A - 亜鉛アルカリ電池 - Google Patents

亜鉛アルカリ電池

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JPS6290852A
JPS6290852A JP60230159A JP23015985A JPS6290852A JP S6290852 A JPS6290852 A JP S6290852A JP 60230159 A JP60230159 A JP 60230159A JP 23015985 A JP23015985 A JP 23015985A JP S6290852 A JPS6290852 A JP S6290852A
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Keiichi Kagawa
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C18/00Alloys based on zinc
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    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
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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】 産業上の利用分野 本発明は、負極活物質として亜鉛、電解液としてアルカ
リ水溶液、正極活物質として二酸化マンガン、酸化銀、
酸化水銀、酸素、水酸化ニッケル等を用いる亜鉛アルカ
リ電池の負極の改良に関するものである。
従来の技術 亜鉛アルカリ電池の共通した問題点として、保存中の負
極亜鉛の電解液による腐食が挙げられる。
従来、亜鉛に5〜10重量Q6程度の水銀を添加し、実
泪的に問題のない程度に腐食を抑制することか工業的な
手法として採用されている。しかし近年、低公害化のた
め、電池内の含有水銀量を低減させることが社会的ニー
ズとして高まり、種ケの研究かなされている。例えば、
亜鉛中に鉛、カドミウム、インジウム、ガリウムなどを
添加した合金粉末を用いて耐食性を向上させ、水化率を
低減させる方法が提案されている。これらの腐食抑制効
果は、添加元素の単体の効果以外に複数の添加元素によ
る複合効果も大きく、インジウムと鉛あるいはこれにさ
らにガリウムを添加したもの、さらにはガリウムと鉛を
添加した亜鉛合金なとか従来、有望な系として提案され
ている。
これらはいずれもある程度の耐食性か期待てき、水化率
の低減もある程度見込めるものの、さらに一層、耐食性
のよい合金系の探索か必要である。
また、主にマンガン乾電池の改良をめざして、亜鉛又は
亜鉛合金にインジウムを添加した亜鉛合金を負極に使用
することか防食上の効果か大きいという提案かある(特
公昭33−3204号)。
発明か解決しようとする問題点 上記の提案の中では亜鉛合金中の元素として、インジウ
ムの他にFe、 Cd、 Cr、 Pb、 Ca、 H
l。
Bi、Sb、AI、Ag、Mg、Si、Ni、Mn等を
不純物又は添加物として1又は2種以上を含む場合を包
含して記載されているが、インジウムと鉛を添加元素と
して併用した場合の有効性以外には、上記の雑多な各元
素を不純物として含むのか、有効な元素として添加する
のかの区分は明示されていなく、との元素が防食に有効
なのかさえ不明であり、その適切な添加呈についてはイ
ンジウム。
鉛層外の記載はない。
これらの元素の組合せの効果について、しかもこれを亜
鉛アルカリ電池において検討し、有効な合金組成を求め
ることは、なお今後の課題である。
本発明は、負極亜鉛の耐食性、放電性能を劣化させるこ
となく水化率を低減させ、低公害で放電性能、貯蔵性、
耐漏液性などの総合性能のすぐれた亜鉛アルカリ電池を
提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明は、電解液にか性カリ、か性ソーダなどを主成分
とするアルカリ水溶液、負極活物質に亜鉛、正極活物質
に二酸化マンガン、酸化銀、酸素。
酸化水銀なとを用いるいわゆる亜鉛アルカリ系電池の負
極に、亜鉛を主成分とし、インジウムを0゜005〜0
.5重量%、ニッケルを0.01〜0゜5重量%、カル
シウム、ストロンチウム、マグネシウムのうち一種以上
を0.005〜0.2mm%含有する亜鉛合金を用いた
ことを特徴とする。
本発明は、亜鉛合金への添加元素のうちNiに注目して
実験を行い、Niを単独で添加した亜鉛合金は防食性に
乏しいが、他の添加元素との複合効果か大きく、とりわ
け、上記の元素と組合せて適正な量を含有させた場合に
、極めて顕著な腹合的防食効果が得られることを見出し
て完成したものである。
作用 各元素の添加による防食効果、及び、これらの元素の複
合効果についての作用機構は不明確な点か多いか、次の
ように推察される。まず、亜鉛に対するNiの溶解度は
小さいが、噴射法で溶融亜鉛合金を粉体化する際の冷却
速度が102℃/secのオーダて、非常に大きいため
、後述の実施例での適正な含有量の亜鉛合金粉において
はNiが溶体化する可能性がある。従って、亜鉛合金を
表面から水化した場合、水銀との親和性の小さいNiが
亜鉛合金の結晶内への水銀の拡散を抑制して亜鉛合金表
面の水銀濃度を高く維持するのに寄与すると考えられる
。しかし、その反面、亜鉛合金表面のなじみを却って悪
くする懸念もあり、単独の添加では防食効果が小さいも
のと考えられる。
また、Inは従来から防食効果の大きい添加元素として
知られ、亜鉛合金の水素過電圧を高めるとともに、水銀
となじみ易いため、水化により表面状態を均一化するの
に有効で、さらに、亜鉛合金の表面や結晶粒界に水銀を
固定して表面の表面の水銀濃度を高く維持する役割も期
待される。また、Ca、Sr、Mgは溶融亜鉛合金を噴
射して粉体化した亜鉛合金粉の表面のしわをなくして平
滑1ヒし、表面情を小さくする作用がある。しかし、こ
れらの添加元素は何れも電気化学的に亜鉛より卑なので
亜鉛より優先して腐食し易く、単独の添加では効果が乏
しく、過剰に添加すると逆効果となる。
以上の如く、各添加元素は異なった作用を及ぼし、In
JJ外は単独の添加では効果が乏しいか、本発明の組合
せて元素を添加することにより、Inを単独で添加した
ものよりはるかに浸れた耐食性を有する亜鉛合金か得ら
れる。これは、前述の各元素が互いに長所を活し、短所
を補完し合うことにより、少量の水銀添加で亜鉛合金粉
の表面の水銀の高濃度状態を長期にわたって維持されて
、均一な表面状+II? a大きな水素過電圧が得られ
、しかも表面椿力譜宿小した結果によるものと考えられ
る。
本発明はこれにより、低水化率の耐食性亜鉛負極を実現
し、放電性能、貯蔵性ともにすくれた低公害の亜鉛アル
カリ電池を提供したものである。
以下、実施例により詳細に説明する。
実施例 鋪度99.9972gの亜鉛地金に、次表に示す各種の
元素を添加した各種の亜鉛合金を作成し、約500℃で
溶融して圧縮空気により噴射して粉体化し、50〜15
0メツシユの粒度範囲にふるい分けした。次いで、か性
カリの10重量%水溶液中に上記粉体を投入し、撹拌し
ながら所定量の水銀を滴下して水化した。その後水洗し
、アセトンで置換して乾燥し、炭化亜鉛合金粉を作成し
た。
さらに本発明の実施例以外の水化亜鉛粉、又は水化亜鉛
合金粉についても比較例として同様の方法で作成した。
これらの水化粉末を用い、図に示すボタン形酸化銀電池
を製作した。図において、■はステンレス鋼製の封口板
で、その内面には銅メッキ1′が施されている。2はか
性カリの40重量%水溶液に酸化亜鉛を飽和させた電解
液をカルボキシメチルセルロースによりゲル化し、この
ゲル中に炭化亜鉛合金粉末を分散させた亜鉛負極である
。3はセルロース系の保液材、4は多孔性ポリプロピレ
ン製のセパレータ、5は酸化銀に黒鉛を混合して加圧成
形した正極、6は鉄にニッケルメッキを施した正極リン
グ、7はステンレス鋼製の正極缶で、その内外面には図
示していないがニッケルメッキが施されている。8はポ
リプロピレン製のガスケットで、正極缶の折り曲げによ
り正極缶と封口板との間に圧縮されている。
試作した電池は直径11.6mm、高さ5.4間であり
、負極の炭化粉末の重量を193Trurに統一し、水
銀の添加量(水比率)は、亜鉛合金粉に対し、いずれも
1重量%とした。
試作した電池の亜鉛合金の組成と、60℃で1力月間保
存した後の放電性能と電池総高の変化を次表に示す。放
電性能は、20℃において510Ωで0.9Vを終止電
圧として放電したときの放電持続時間で表わした。
また、温度60℃、湿度90%で1力月放置したのち、
目視で漏液状態を判定し、漏液した電池個数を同時に示
した。
この表における、電池総高の変化については、電池封口
後、経時的に各電池構成要素間への応力の関係が安定化
するまでの期間は電池総高が減少するのが通例である。
しかし、亜鉛負極の腐食に伴う水素ガス発生の多い電池
では、上記の電池総高の減少力に対抗する電池内圧の上
昇により電池総高を増大させる傾向が強くなる。従って
、貯蔵による電池総高の増減により亜鉛負極の耐食性を
評価することができる。また、耐食性が不十分な電池で
は、電池総高が増大するほか、電池内圧の上昇により耐
漏液性が劣化するとともに、腐食による亜鉛の消耗、亜
鉛表面の酸化膜の形成や、水素ガスの内在による放電反
応の阻害等により放電性能が著しく劣化することになり
、放電持続時間も又亜鉛負極の耐食性に依存する要素が
大きい。
さて、表において、本発明の比較例として挙げたNo、
1〜8のうち単独で添加元素を添加した場合(No、1
.2.3,4.5)よりも、二つの元素を添加した場合
(No、6.7.8)の方が亜鉛負極の耐食性、放電性
能とも幾分改善されていしかしIn、 Ni、 Ca、
 Sr、 Mttを適切な組合せて適正な含有量だけ併
存させた本発明の実施例(No、 10.11.12.
15.16.17.20.21.23.24゜25、2
6.27.28.29.30)の場合には前記の比較例
に比べ、一段と耐食性、放電性能かすぐれ、添加元素の
複合効果が顕著に示される。−カニ元素を併存させた場
合でも含有量に過不足のある場合(No、  9 、1
3.14.18.19.22.31.32)は比較例と
大差なく、複合効果か乏しい。
上述の通り、本発明はIn、 Ni、 Ca、 Sr、
八=Igを適切な組合せ、例えば(No、 27.28
.29.30)で示すような適正な含有量で併存させた
亜鉛合金を負極に用いることにより低木化率化に成功し
たものである。各元素の含有量はInが0.005〜0
.5重量%、Niが0.01〜0.5重量%、Ca、S
r、Mgの一種または二種以上の和が0゜005〜0.
2重量%とするのが適切である。
以上のように、本発明は前述の添加元素の組合わせによ
る相乗効果により負極に用いる亜鉛合金の耐食性が向上
することを見出し、適切な含有量を割り出して低公害で
実用性能のすぐれた亜鉛アルカリ電池を実現したもので
ある。なお、実施例においては未化亜鉛負極を用いた電
池について説明したが、開放式の空気電池や水素吸収機
構を備えた密閉型の亜鉛アルカリ電池などにおいては、
水素ガスの発生許容量は比較的多いので、このような場
合に本発明を適用する場合はさらに低水比率、場合によ
っては無水化のまま実施することもできる。
発明の効果 以上のように本発明は、負極亜鉛の水化率を低減でき、
低公害の亜鉛アルカリ電池を得るに極めて効果的である
【図面の簡単な説明】
図は本発明の実施例に用いたボタン形酸化銀電池の一部
を断面にした側面図である。 2 ・・・・・・亜鉛負極、4 ・・・・・・セパレー
タ、5・・・・・・酸化銀正極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. インジウムを0.005〜0.5重量%、ニッケルを0
    .01〜0.5重量%、カルシウム、ストロンチウム、
    マグネシウムのうち一種以上を0.005〜0.2重量
    %含有する亜鉛合金を負極活物質に用いた亜鉛アルカリ
    電池。
JP60230159A 1984-12-12 1985-10-16 亜鉛アルカリ電池 Expired - Lifetime JPH0622118B2 (ja)

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JP60230159A JPH0622118B2 (ja) 1985-10-16 1985-10-16 亜鉛アルカリ電池
AU51012/85A AU558729B2 (en) 1984-12-12 1985-12-09 Zinc alloy-alkaline battery including nickel
DE8585308930T DE3562307D1 (en) 1984-12-12 1985-12-09 Zinc-alkaline battery
EP85308930A EP0185497B1 (en) 1984-12-12 1985-12-09 Zinc-alkaline battery
CN85109759.6A CN1004391B (zh) 1984-12-12 1985-12-11 锌—碱电池
KR1019850009332A KR890004989B1 (ko) 1984-12-12 1985-12-11 아연-알카리 전지
US07/029,343 US4861688A (en) 1984-12-12 1987-03-19 Zinc-alkaline battery

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JPS6290852A true JPS6290852A (ja) 1987-04-25
JPH0622118B2 JPH0622118B2 (ja) 1994-03-23

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10468855B2 (en) 2014-11-11 2019-11-05 Epcos Ag Arrester

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10468855B2 (en) 2014-11-11 2019-11-05 Epcos Ag Arrester

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JPH0622118B2 (ja) 1994-03-23

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