JPH0619995B2 - 亜鉛アルカリ電池 - Google Patents
亜鉛アルカリ電池Info
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- JPH0619995B2 JPH0619995B2 JP60177666A JP17766685A JPH0619995B2 JP H0619995 B2 JPH0619995 B2 JP H0619995B2 JP 60177666 A JP60177666 A JP 60177666A JP 17766685 A JP17766685 A JP 17766685A JP H0619995 B2 JPH0619995 B2 JP H0619995B2
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- Japan
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- cobalt
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- negative electrode
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/42—Alloys based on zinc
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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、詳しくはコバルトと
鉛とカドミウム、タリウム、インジウムより選ばれる1
種以上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。
鉛とカドミウム、タリウム、インジウムより選ばれる1
種以上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、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、密閉が完全なほど爆発等の危険が伴な
う。
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
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。
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
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
ある。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。
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
ある。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維持する電池は未だ得られてい
ない。
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。
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果、亜鉛か
らなる負極活物質において、コバルトと鉛とカドミウ
ム、タリウム、インジウムより選ばれる1種以上を特定
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、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。
らなる負極活物質において、コバルトと鉛とカドミウ
ム、タリウム、インジウムより選ばれる1種以上を特定
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、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、コバルトを0.01〜0.5重量
%、鉛を0.01〜0.5重量%、カドミウム、タリウ
ム、インジウムより選ばれる1種以上の合計量を0.0
1〜0.5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。
%、鉛を0.01〜0.5重量%、カドミウム、タリウ
ム、インジウムより選ばれる1種以上の合計量を0.0
1〜0.5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、コバルトと鉛とカドミウム、タリウ
ム、インジウムより選ばれる1種以上を特定量添加した
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、1.0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好ましく用いられる。
ム、インジウムより選ばれる1種以上を特定量添加した
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、1.0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コバルトの含有
率は0.01〜0.5重量%、鉛の含有率は0.01〜
0.5重量%、カドミウム、タリウム、インジウムより
選ばれる1種以上の合計量の含有率は0.01〜0.5
重量%と少量で添加効果が発揮される。コバルトと鉛と
カドミウム、タリウム、インジウムより選ばれる1種以
上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。
率は0.01〜0.5重量%、鉛の含有率は0.01〜
0.5重量%、カドミウム、タリウム、インジウムより
選ばれる1種以上の合計量の含有率は0.01〜0.5
重量%と少量で添加効果が発揮される。コバルトと鉛と
カドミウム、タリウム、インジウムより選ばれる1種以
上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コバルトはそ
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。また鉛あるいはカドミウム、タリウム、
インジウム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する作用を有すると考え
られる。
が、推定するに亜鉛合金中に含まれているコバルトはそ
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。また鉛あるいはカドミウム、タリウム、
インジウム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する作用を有すると考え
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。
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。
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。
説明する。
実施例1〜10および比較例1〜11 純度99.997%以上の亜鉛地金を約500℃で溶融し、これ
に第1表に示すごとくコバルト、鉛、カドミウムの含有
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5kg/
cm2)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。
に第1表に示すごとくコバルト、鉛、カドミウムの含有
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5kg/
cm2)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)コバルト0.05重量%、鉛0.05重量%、タリ
ウム0.05重量%(実施例2) 2)コバルト0.05重量%、鉛0.05重量%、イン
ジウム0.05重量%(実施例3) 3)コバルト0.01重量%、鉛0.01重量%、カド
ミウム0.01重量%(実施例4) 4)コバルト0.01重量%、鉛0.01重量%、タリ
ウム0.01重量%(実施例5) 5)コバルト0.01重量%、鉛0.01重量%、イン
ジウム0.01重量%(実施例6) 6)コバルト0.5重量%、鉛0.5重量%、カドミウ
ム0.5重量%(実施例7) 7)コバルト0.5重量%、鉛0.5重量%、タリウム
0.5重量%(実施例8) 8)コバルト0.5重量%、鉛0.5重量%、インジウ
ム0.5重量%(実施例9) 9)コバルト0.5重量%、鉛0.5重量%、カドミウ
ム0.1重量%、タリウム0.1重量%、インジウム
0.3重量%(実施例10) 10)コバルト0.05重量%(比較例1) 11)コバルト0.05重量%、鉛0.05重量%(比較
例2) 12)コバルト0.05重量%、カドミウム0.05重量
%(比較例3) 13)コバルト0.05重量%、タリウム0.05重量%
(比較例4) 14)鉛0.05重量%、インジウム0.05重量%(比
較例5) 15)コバルト0.05重量%、鉛1.0重量%、カドミ
ウム0.05重量%(比較例6) 16)コバルト0.05重量%、鉛0.05重量%、カド
ミウム0.005重量%(比較例7) 17)コバルト10重量%、鉛0.05重量%、カドミウ
ム0.05重量%(比較例8) 18)コバルト0.005重量%、鉛0.05重量%、カ
ドミウム0.05重量%(比較例9) 19)コバルト0.05重量%、鉛0.05重量%、タリ
ウム1.0重量%(比較例10) 20)コバルト0.05重量%、鉛0.05重量%、イン
ジウム1.0重量%(比較例11) 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2〜10および比較
例1〜11)を得た。
ウム0.05重量%(実施例2) 2)コバルト0.05重量%、鉛0.05重量%、イン
ジウム0.05重量%(実施例3) 3)コバルト0.01重量%、鉛0.01重量%、カド
ミウム0.01重量%(実施例4) 4)コバルト0.01重量%、鉛0.01重量%、タリ
ウム0.01重量%(実施例5) 5)コバルト0.01重量%、鉛0.01重量%、イン
ジウム0.01重量%(実施例6) 6)コバルト0.5重量%、鉛0.5重量%、カドミウ
ム0.5重量%(実施例7) 7)コバルト0.5重量%、鉛0.5重量%、タリウム
0.5重量%(実施例8) 8)コバルト0.5重量%、鉛0.5重量%、インジウ
ム0.5重量%(実施例9) 9)コバルト0.5重量%、鉛0.5重量%、カドミウ
ム0.1重量%、タリウム0.1重量%、インジウム
0.3重量%(実施例10) 10)コバルト0.05重量%(比較例1) 11)コバルト0.05重量%、鉛0.05重量%(比較
例2) 12)コバルト0.05重量%、カドミウム0.05重量
%(比較例3) 13)コバルト0.05重量%、タリウム0.05重量%
(比較例4) 14)鉛0.05重量%、インジウム0.05重量%(比
較例5) 15)コバルト0.05重量%、鉛1.0重量%、カドミ
ウム0.05重量%(比較例6) 16)コバルト0.05重量%、鉛0.05重量%、カド
ミウム0.005重量%(比較例7) 17)コバルト10重量%、鉛0.05重量%、カドミウ
ム0.05重量%(比較例8) 18)コバルト0.005重量%、鉛0.05重量%、カ
ドミウム0.05重量%(比較例9) 19)コバルト0.05重量%、鉛0.05重量%、タリ
ウム1.0重量%(比較例10) 20)コバルト0.05重量%、鉛0.05重量%、イン
ジウム1.0重量%(比較例11) 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2〜10および比較
例1〜11)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5ml用い、亜
鉛合金粉末を10gを用いて45℃で50日間のガス発生量
(ml/g)を測定した。
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5ml用い、亜
鉛合金粉末を10gを用いて45℃で50日間のガス発生量
(ml/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、負極3、セパレーター3、封口体5、負極底板6、
負極集電体7、キャップ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極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12の測定
値を100とした指数で示した。結果を第1表に示す。
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、負極3、セパレーター3、封口体5、負極底板6、
負極集電体7、キャップ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極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12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12 実施例1と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
12)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。
した従来より用いられている汞化亜鉛合金粉末(比較例
12)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、亜鉛にコバルトと鉛とカドミ
ウム、タリウム、インジウムより選ばれる1種以上を特
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1〜10は、比較例1〜11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12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。
ウム、タリウム、インジウムより選ばれる1種以上を特
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1〜10は、比較例1〜11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12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、コバルトと鉛とカドミウム、タリウ
ム、インジウムより選ばれる1種以上を特定範囲で含有
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、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。
ム、インジウムより選ばれる1種以上を特定範囲で含有
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、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。
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: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
を示す。 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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡崎 良二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 高田 寛治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 三浦 晃 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項1】コバルトを0.01〜0.5重量%、鉛を
0.01〜0.5重量%、カドミウム、タリウム、イン
ジウムより選ばれる1種以上の合計量を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。 - 【請求項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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60177666A JPH0619995B2 (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | 亜鉛アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60177666A JPH0619995B2 (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | 亜鉛アルカリ電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6240160A JPS6240160A (ja) | 1987-02-21 |
JPH0619995B2 true JPH0619995B2 (ja) | 1994-03-16 |
Family
ID=16034981
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60177666A Expired - Lifetime JPH0619995B2 (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | 亜鉛アルカリ電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0619995B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5626988A (en) * | 1994-05-06 | 1997-05-06 | Battery Technologies Inc. | Sealed rechargeable cells containing mercury-free zinc anodes, and a method of manufacture |
-
1985
- 1985-08-14 JP JP60177666A patent/JPH0619995B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6240160A (ja) | 1987-02-21 |
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