JPS6084767A - 亜鉛アルカリ電池 - Google Patents
亜鉛アルカリ電池Info
- Publication number
- JPS6084767A JPS6084767A JP58192759A JP19275983A JPS6084767A JP S6084767 A JPS6084767 A JP S6084767A JP 58192759 A JP58192759 A JP 58192759A JP 19275983 A JP19275983 A JP 19275983A JP S6084767 A JPS6084767 A JP S6084767A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zinc
- active material
- battery
- electrolyte
- discharge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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。
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、電解液にアルカリ水溶液、負極活物質に亜鉛
、正極活物質に二酸化マンガン、酸化銀。
、正極活物質に二酸化マンガン、酸化銀。
酸化水銀、酸素などを用いる亜鉛アルカリ電池の負極の
改良に係るものである。
改良に係るものである。
従来例の構成とその問題点
アルカリ電解液中での亜鉛電極は、従来から上記の各正
極活物質に代表される各種活物質と組合せた各種アルカ
リ電池系の負極として、−膜化されている。亜鉛の電解
液中での自己消耗や水素ガスの発生を抑制するため、水
化亜鉛を用いるのが一般的で、亜鉛に鉛、カドミウム、
インジウムなどを添加して合金化することも提案されて
おシ、これらの方法により実用的には十分な防食技術が
確立されている。一方、亜鉛電極の放電特性を向上させ
るために、粉体亜鉛を成型もしくはゲル状電解液中に分
散させて用い反応表面積を拡大する方法が採られ、通常
、亜鉛粉体の粒度は６ｏ〜１６０メソシユのものが用い
られている。アルカリ電解液中の亜鉛の放電反応生成物
としてはまづ、水酸化亜鉛又は酸化亜鉛が粒子表面に生
成し、亜鉛酸イオンとなって電解液中に溶解するものと
されている。しかし２本質的に改良すべき課題として亜
鉛粒子表面に形成される反応生成物の層が電解液中に溶
解し、或いは溶解しないまでも上記層中を電解液中の水
酸イオンが十分に拡散し、亜鉛の反応表面に水酸イオン
が到達し易い状態では放電反応は円滑に進行するが、放
電反応が進み、或いは、放電反応速度が大きくなるにつ
れ、反応生酸物は溶解し難くなると共に反応生成物の層
が緻密化し、いわゆる不働態化膜を亜鉛表面に形成して
放電反応を阻害するので、大電流放電での十分な容量を
得ることができない問題があった。
極活物質に代表される各種活物質と組合せた各種アルカ
リ電池系の負極として、−膜化されている。亜鉛の電解
液中での自己消耗や水素ガスの発生を抑制するため、水
化亜鉛を用いるのが一般的で、亜鉛に鉛、カドミウム、
インジウムなどを添加して合金化することも提案されて
おシ、これらの方法により実用的には十分な防食技術が
確立されている。一方、亜鉛電極の放電特性を向上させ
るために、粉体亜鉛を成型もしくはゲル状電解液中に分
散させて用い反応表面積を拡大する方法が採られ、通常
、亜鉛粉体の粒度は６ｏ〜１６０メソシユのものが用い
られている。アルカリ電解液中の亜鉛の放電反応生成物
としてはまづ、水酸化亜鉛又は酸化亜鉛が粒子表面に生
成し、亜鉛酸イオンとなって電解液中に溶解するものと
されている。しかし２本質的に改良すべき課題として亜
鉛粒子表面に形成される反応生成物の層が電解液中に溶
解し、或いは溶解しないまでも上記層中を電解液中の水
酸イオンが十分に拡散し、亜鉛の反応表面に水酸イオン
が到達し易い状態では放電反応は円滑に進行するが、放
電反応が進み、或いは、放電反応速度が大きくなるにつ
れ、反応生酸物は溶解し難くなると共に反応生成物の層
が緻密化し、いわゆる不働態化膜を亜鉛表面に形成して
放電反応を阻害するので、大電流放電での十分な容量を
得ることができない問題があった。
発明の目的
本発明は、アルカリ電解液中での亜鉛電極の放電性能、
特に大電流放電での性能を向上させることを目的とする
。
特に大電流放電での性能を向上させることを目的とする
。
発明の構成
本発明は、電解液にカセイカリ、カセイソーダなどを主
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。
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。
酸化水銀、酸素などを備え、いわゆるアルカリ電池系の
負極にアルミニウムを添加した亜鉛合金を用い、好まし
くはこの合金中のアルミニウム含量を０．０２〜０．５
ｗｔ％とすることを特徴とするものである。
負極にアルミニウムを添加した亜鉛合金を用い、好まし
くはこの合金中のアルミニウム含量を０．０２〜０．５
ｗｔ％とすることを特徴とするものである。
本発明は後述する実施例に示すように、アルミニウムを
添加した亜鉛合金を負極に用いることにより、大電流放
電における亜鉛の放電利用率を高め、大容量を得ること
ができることを実験的に明らかにしたものである。その
作用機構について解明は不十分であるが、負極亜鉛中に
合金として含まれている亜鉛よシ卑な電位を有するアル
ミニウムが、亜鉛とともに放電し、その放電生成物が、
亜鉛の放電生成物の電解液中への溶解を促進させるか、
未溶解の放電生成物の層が緻密化して、亜鉛表面が不働
態化する作用を緩和する役割を果しているものと考えら
れる。これにより、亜鉛粉末の活性面に水酸イオンが豊
富に供給される状態が放電初期から亜鉛が消耗し尽すま
で継続して確保されて、亜鉛の放電反応の利用率が高ま
る。本発明の効果は、水酸イオンの亜鉛の活性面への供
給が、放電性能を支配する大電流放電において、特に著
しいことである。尚、亜鉛合金中のアルミニウムの含量
によって当然、効果は異り、適量を超へた場合は、保存
期間中に電解液との反応でアルミニウム成分の酸化、及
び水素ガス発生などの常置があり、適正な含量は後述の
実施例に示す実験により０．０２〜Ｑ、５ｗｔ％、さら
に好ましくは０．１〜０．２５ｗｔ％であることを確認
した。
添加した亜鉛合金を負極に用いることにより、大電流放
電における亜鉛の放電利用率を高め、大容量を得ること
ができることを実験的に明らかにしたものである。その
作用機構について解明は不十分であるが、負極亜鉛中に
合金として含まれている亜鉛よシ卑な電位を有するアル
ミニウムが、亜鉛とともに放電し、その放電生成物が、
亜鉛の放電生成物の電解液中への溶解を促進させるか、
未溶解の放電生成物の層が緻密化して、亜鉛表面が不働
態化する作用を緩和する役割を果しているものと考えら
れる。これにより、亜鉛粉末の活性面に水酸イオンが豊
富に供給される状態が放電初期から亜鉛が消耗し尽すま
で継続して確保されて、亜鉛の放電反応の利用率が高ま
る。本発明の効果は、水酸イオンの亜鉛の活性面への供
給が、放電性能を支配する大電流放電において、特に著
しいことである。尚、亜鉛合金中のアルミニウムの含量
によって当然、効果は異り、適量を超へた場合は、保存
期間中に電解液との反応でアルミニウム成分の酸化、及
び水素ガス発生などの常置があり、適正な含量は後述の
実施例に示す実験により０．０２〜Ｑ、５ｗｔ％、さら
に好ましくは０．１〜０．２５ｗｔ％であることを確認
した。
実施例の説明
純度、９９．９９７％で、鉛、カドミウム、鉄を不純物
として微量含む亜鉛地金にアルミニウムの添加量を変へ
た各種の合金を作成し、約ＳＯＯ℃で溶融しで圧縮空気
によシ噴射して粉体とし、５０〜１５０メツシユの粒度
範囲にフルイ別け、カセイカリの１０％濃度の水溶液中
に投入し攪拌しながら、重量比で亜鉛合金粉１００に対
し６の割合で水銀を滴下して永化し、水洗、乾燥して汞
化亜鉛合金粉を作成した。さらに比較例としてアルミニ
ウムを添加しない亜鉛、及び、亜鉛、アルミニウムより
卑な電位を有するカルシウムを合金元素として添加した
亜鉛合金を各々、前記と同法で水化粉体とした。これら
の氷化粉体を用い、図に示すボタン形酸化銀電池を製作
した。図に於いて、１はステンレススチール製の封目板
で、内面には銅メッキ１′が施されている。２は４０ｑ
ｂ濃度のカセイカリ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ースによシゲル化し、このゲ
ル中に水化亜鉛粉を分散させた負極、３はセルロース系
の保液材、４は多孔性ポリプロピレン類のセパレータ、
６は酸化銀に黒鉛粉末を混合して加圧成型した正極、５
′は鉄にニッケルメッキｔ［した正極リング、６はステ
ンレススチール製の正極缶で、内外面にニッケルメッキ
６１が施されている。７はポリプロピレン類のガスケッ
トで、正極缶６の開口部の折シ曲げにより密封している
。
として微量含む亜鉛地金にアルミニウムの添加量を変へ
た各種の合金を作成し、約ＳＯＯ℃で溶融しで圧縮空気
によシ噴射して粉体とし、５０〜１５０メツシユの粒度
範囲にフルイ別け、カセイカリの１０％濃度の水溶液中
に投入し攪拌しながら、重量比で亜鉛合金粉１００に対
し６の割合で水銀を滴下して永化し、水洗、乾燥して汞
化亜鉛合金粉を作成した。さらに比較例としてアルミニ
ウムを添加しない亜鉛、及び、亜鉛、アルミニウムより
卑な電位を有するカルシウムを合金元素として添加した
亜鉛合金を各々、前記と同法で水化粉体とした。これら
の氷化粉体を用い、図に示すボタン形酸化銀電池を製作
した。図に於いて、１はステンレススチール製の封目板
で、内面には銅メッキ１′が施されている。２は４０ｑ
ｂ濃度のカセイカリ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ースによシゲル化し、このゲ
ル中に水化亜鉛粉を分散させた負極、３はセルロース系
の保液材、４は多孔性ポリプロピレン類のセパレータ、
６は酸化銀に黒鉛粉末を混合して加圧成型した正極、５
′は鉄にニッケルメッキｔ［した正極リング、６はステ
ンレススチール製の正極缶で、内外面にニッケルメッキ
６１が施されている。７はポリプロピレン類のガスケッ
トで、正極缶６の開口部の折シ曲げにより密封している
。
試作した電池は直径１１．６７Ｉ１ｍｌ高さ６．４祁で
、負極の氷化亜鉛（又は合金）の粉体の重量を１９３■
に統一した。
、負極の氷化亜鉛（又は合金）の粉体の重量を１９３■
に統一した。
試作した電池の内訳と６０℃で１力月保存した後の放電
試験（２０℃、５１０Ω、 ０．９ Ｖ終止〕、及び電
池総高の保存による増加量を測定した結果を次表に示す
。
試験（２０℃、５１０Ω、 ０．９ Ｖ終止〕、及び電
池総高の保存による増加量を測定した結果を次表に示す
。
表に見られるように、アルミニウムの含量として最も効
果的なのは０．１〜０．２５ ｗｔ％、効果があると判
断される範囲は０．０２〜０ 、５ ｗ ｔ％である。
果的なのは０．１〜０．２５ ｗｔ％、効果があると判
断される範囲は０．０２〜０ 、５ ｗ ｔ％である。
表中ｉの場合はアルミニウムの含量が多すぎたため、水
素ガス発生による電池の膨張と、電池性能の劣化が見ら
れる。またカルシウムを添加したＩｔｋに於いてはアル
ミニウムの最適含量に合せた添加量としたにもかかわら
ず、電池の膨張。
素ガス発生による電池の膨張と、電池性能の劣化が見ら
れる。またカルシウムを添加したＩｔｋに於いてはアル
ミニウムの最適含量に合せた添加量としたにもかかわら
ず、電池の膨張。
電池性能劣化が見られ、逆効果であった。その原因は不
明であるが、アルミニウムとカルシウムとが亜鉛より卑
で、アルカリ土類金属である点は共通シているが、カル
シウムがアルミニウムよりさらに卑である点に水素ガス
発生を促進する要因があるのではないかと思われる。ｌ
のカルシウム。
明であるが、アルミニウムとカルシウムとが亜鉛より卑
で、アルカリ土類金属である点は共通シているが、カル
シウムがアルミニウムよりさらに卑である点に水素ガス
発生を促進する要因があるのではないかと思われる。ｌ
のカルシウム。
アルミニウムを同時に添加した場合もカルシウムが悪影
響を及ぼすらしく逆効果であった。尚適正範囲内でのア
ルミニウムの添加効果は前述の理由によるものと推定さ
れる。
響を及ぼすらしく逆効果であった。尚適正範囲内でのア
ルミニウムの添加効果は前述の理由によるものと推定さ
れる。
発明の効果
上述のように亜鉛に適量のアルミニウムを合金元素とし
て添加した亜鉛合金をアルカリ電池の負極に用いること
によシ、放電性能のすぐれた電池を得ることができる。
て添加した亜鉛合金をアルカリ電池の負極に用いること
によシ、放電性能のすぐれた電池を得ることができる。
図は本発明の効果を検討するため製作したボタン形酸化
銀電池の断面図である。 １・・・・・・封口板、２・・・・・亜鉛負極、３・・
・・・・保液材、４・・・・・・セパレータ、５・・・
・・・正極、６′・・・・・・正極リング、６・・・・
・正極缶、７・・・・・・ガスケット。
銀電池の断面図である。 １・・・・・・封口板、２・・・・・亜鉛負極、３・・
・・・・保液材、４・・・・・・セパレータ、５・・・
・・・正極、６′・・・・・・正極リング、６・・・・
・正極缶、７・・・・・・ガスケット。
Claims (2)
- （１）亜鉛を主成分とし、合金元素としてアルミニウム
を添加した亜鉛合金を負極活物質に用いたことを特徴と
する亜鉛アルカリ電池。 - （２）アルミニウムの含量が０．０２〜０．５ｗｔ％で
ある亜鉛合金を用いた特許請求の範囲第１項記載の亜鉛
アルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58192759A JPS6084767A (ja) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | 亜鉛アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58192759A JPS6084767A (ja) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | 亜鉛アルカリ電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6084767A true JPS6084767A (ja) | 1985-05-14 |
Family
ID=16296575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58192759A Pending JPS6084767A (ja) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | 亜鉛アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6084767A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7838158B2 (en) * | 2004-06-30 | 2010-11-23 | National Tsing Hua University | Sheet anodes based on zinc-aluminum alloys and zinc-air batteries containing the same |
-
1983
- 1983-10-14 JP JP58192759A patent/JPS6084767A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7838158B2 (en) * | 2004-06-30 | 2010-11-23 | National Tsing Hua University | Sheet anodes based on zinc-aluminum alloys and zinc-air batteries containing the same |
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