JPH0619995B2

JPH0619995B2 - 亜鉛アルカリ電池

Info

Publication number: JPH0619995B2
Application number: JP60177666A
Authority: JP
Inventors: 暢順笠原; 豊秀植村; 恵市賀川; 良二岡崎; 寛治高田; 晃三浦
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-08-14
Filing date: 1985-08-14
Publication date: 1994-03-16
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: JPS6240160A

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。

（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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

【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：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

【特許請求の範囲】

【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。