BE893551A - Poudre de zinc pour electrode de pile electrique alcaline - Google Patents

Description

  Poudre de zinc pour électrode de pile électrique alcaline La présente invention concerne une composition de poudre de zinc destinée à la fabrication d'électrodes pour piles électriques alcalines.

  
La poudre de zinc dont sont constituées les électrodes de piles alcalines présente une grande réactivité

  
à l'égard de l'électrolyte alcalin, ce qui a pour

  
effet de produire un dégagement d'hydrogène à l'électrode positive et les bulles formées constituent un écran gazeux qui l'isole partiellement. Un dégagement exagéré d'hydrogène au stockage de la pile ou lors de la décharge risque de créer une surpression. Pour réduire ce risque, on réalise usuellement une amalgation du zinc au mercure. Cette amalgation se fait soit

  
par addition de mercure à la poudre de zinc, soit par addition de mercure au zinc en fusion, avant pulvérisation.

  
A l'heure actuelle, le taux d'amalgation nécessaire à la stabilisation de la surface de la poudre dans l'électrolyte des piles est généralement de 7 % Hg. Par ailleurs, le zinc sélectionné pour la fabrication de la poudre pour piles doit satisfaire à certains critères sur le plan de la pureté, notamment en ce qui concerne les teneurs limites en impuretés telles que le fer, le cobalt, le nickel et l'antimoine.

  
C'est la raison pour laquelle on utilise du zinc de haute pureté (99,995 et plus), obtenu soit par le procédé de raffinage électrolytique, soit par distillation sur une colonne New Jersey.Le zinc de départ est généralement additionné de plomb,par exemple à la teneur moyenne de 0.05% Pb,lequel peut avoir un effet favorable sur la stabilité du zinc métallique après amalgamation.

  
La teneur relativement élevée en mercure de la poudre pour piles amalgamées est un facteur défavorable au développement de l'usage des piles alcalines, à cause des risques de pollution que présente la toxicité du mercure,et aussi à cause de l'impact économique représenté par la consommation de mercure, qui est un métal relativement coûteux.

  
Une réduction du taux d'amalgamation de la poudre de zinc pour piles est donc un facteur souhaitable sur ce plan,mais elle ne peut être appliquée aux poudres pour piles actuellement disponibles en raison des risques

  
qui découlent de l'accroissement de réactivité de la poudre amalgamée à l'égard de l'électrolyte alcalin.

  
La présente invention a pour but de procurer une nouvelle composition de poudre de zinc qui présente une faible réactivité à l'égard des électrolytes alcalins et qui permette une réduction du taux d'amalgamation.

  
Ce but est atteint, suivant l'invention, par une composition de zinc de départ dans laquelle, au zinc et

  
à ses additifs éventuels au taux requis, est ajoutée

  
au moins une quantité relativement faible de certains métaux autres que le plomb. Il a été constaté que l'addition d'éléments métalliques des colonnes 2a-5 du

  
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amphotères,tels que le cadmium,l'indium,le thallium et le bismuth,a un effet inhibiteur sur le processus de dégagement d'hydrogène qui résulte du contact de la poudre amalgamée avec l'électrolyte alcalin. 

  
A un taux d'amalgamation de 3% Hg, l'effet favorable

  
de l'additif se marque à partir d'une teneur de 0,01% pour le cadmium et l'indium, et à partir d'une teneur

  
de 0,05% pour le thallium.

  
Ces résultats ont été obtenus avec du zinc de qualité électrolytique, contenant notamment moins de 0,003% Pb; l'effet des additifs est le plus marqué en l'absence

  
de plomb , mais il peut dans certains cas être aussi obtenu lorsque le zinc contient la teneur habituelle

  
de l'ordre de 0,05% Pb.

  
Le meilleur résultat a cependant été obtenu par addition de 0,1% Tl à un zinc électrolytique classique ne contenant pas de plomb; avec la poudre produite par pulvérisation de zinc de cette composition, il est possible de réduire très sensiblement le taux d'amalgamation tout en satisfaisant aux spécifications des producteurs de piles sur le plan du dégagement d'hydrogène provoqué par le contact de la poudre amalgamée avec un électrolyte alcalin.

  
L'incorporation dans le zinc de métaux d'addition tels que le thallium peut être réalisée soit par introduction directe de la proportion voulue du métal d'addition dans le bain de zinc en fusion, soit par utilisation

  
d' un alliage-mère.

  
La réalisation de la température et du degré d'agitation nécessaires à la bonne dispersion du métal d'addition est un paramètre important en vue de l'obtention ultérieure d'une poudre de qualité optimale. Bien que le métal d'addition soit susceptible d'inhiber dans une certaine mesure l'effet néfaste d'imuretés telles que le fer, le cobalt, le nickel et l'antimoine, le but essentiel de l'invention est de permettre une réduction

  
du taux d'amalgamation, ce qui réclame le maintien des critères habituels guidant le choix du zinc utilisé

  
comme matière première pour la fabrication de la

  
poudre.

  
Avant sa mise en oeuvre pour la fabrication des piles alcalines, la poudre doit encore être amalgamée au

  
taux requis de mercure : cette opération peut être réalisée par tout moyen classique, soit par le fabricant de la poudre de zinc, soit par le fabricant des piles alcalines. Le taux d'amalgamation sera choisi

  
sur base des spécifications de l'utilisateur, et notamment en fonction du niveau de stabilité requis de la poudre amalgamée vis-à-vis d'un électrolyte alcalin.

  
Le contrôle de qualité impose généralement la réalisation d'un essai de laboratoire, qui consiste à mesurer

  
le volume d'hydrogène dégagé après la mise en contact d'un poids fixé de poudre amalgamée avec un électrolyte

  
de composition déterminée, porté à une température définie, pendant un temps donné.

  
Un exemple de préparation d'une poudre de zinc selon l'invention est décrit ci-après. Une tonne de zinc

  
est portée à l'état de mise en fusion par chauffage jusqu'à une température comprise entre 420 et 550[deg.]C;

  
on y ajoute 1 kilo de thallium métallique, qui est intimement mélangé avec le zinc fondu grâce à un

  
moyen d'agitation par ailleurs quelconque.

  
Lorsque le mélange à l'état liquide est homogène, ce

  
qui est vérifié par prélèvement, coulée de médailles

  
et analyse chimique, le zinc en fusion est amené vers

  
le dispositif d'alimentation d'un pulvérisateur, dont

  
les caractéristiques conviennent à la production d'une poudre de répartition granulométrique convenable. 

  
La poudre recueillie dans une chambre adéquate est ensuite tamisée en vue de l'élimination de la plus grande partie des particules de dimensions inférieure ou supérieure à celles de la fourchette de granulométrie à réaliser. Avant sa mise en oeuvre pour la fabrication de piles alcalinest la poudre tamisée est amalgamée au taux requis, par exemple de 3% Hg , par tout moyen adéquat.

  
La poudre résultante, amalgamée à 3%, présente une réactivité en milieu alcalin égale ou inférieure à celle d'une poudre conventionnelle à 0,05% de plomb amalgamée à 7% Hg, dans les mêmes conditions d'essai pour le contrôle de qualité. 

REVENDICATIONS

  
1. Poudre de zinc pour électrode de pile électrique alcaline comprenant du zinc et des additifs au taux requis, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un additif compris dans le groupe comprenant la cadmium, le thallium, l'indium et le bismuth dans une proportion de 0,01 à 0,5% en poids.

Claims (1)

1. 2. Poudre de zinc selon la revendication 1, dans laquelle l'additif supplémentaire est du thallium ajouté seul dans une proportion de 0,05 à 0,2%

   en poids.

   3. Poudre de zinc pour électrode de pile électrique alcaline, en substance telle que décrite dans ce qui précède.