JP2001351622A

JP2001351622A - アルカリ電池用亜鉛合金粉末およびその製造方法

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Publication number: JP2001351622A
Application number: JP2000173439A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ichiya; 健治一箭; Hikoichi Harikae; 彦一張替; Yasuyuki Koyama; 泰幸小山; Shigeru Fuchita; 滋渕田; Fumihiro Sato; 文洋佐藤
Original assignee: Dowa Mining Co Ltd
Current assignee: Dowa Holdings Co Ltd
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2001-12-21
Anticipated expiration: 2020-06-09
Also published as: JP4336783B2

Abstract

(57)【要約】【課題】アトマイズ法による亜鉛粒子の製造におい
て、噴射ガスと装置内雰囲気における酸素濃度の制御以
外の手段で、粒子形状制御を行い、水素ガス発生が抑制
され且つ放電特性にも優れたアルカリ電池用亜鉛合金粒
子を得る。【解決手段】ビスマス、インジウム、アルミニウム、
マグネシウムの内の１種以上の元素を 0.0001〜0.5重量
％含む亜鉛合金の溶湯を流下させ、装置雰囲気内の酸素
濃度を 0.1％以下に保持し、この溶湯流に高圧で酸素濃
度が 0.1％以下のガスを噴射させ微小融滴に分散させる
と共にこの微小融滴を金属板等衝突板に衝突させ、偏平
状の粒子と球状の粒子が混在するアトマイズ粉末を得
る。偏平状粒子は厚さが50μｍ以下で、全粒子数に対す
る偏平状粒子数の割合を２割以上とすることにより、電
池使用時の放電特性に優れると共に、含有酸素が少ない
ので、水素ガス発生量が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ電池の放
電持続時間を改善し且つガス発生量の少ないアルカリ電
池用亜鉛合金粉末およびその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルカリ乾電池等電池の負極材料
としては、亜鉛または亜鉛合金が用いられている。亜鉛
は水素過電圧が高いことや価格が比較的低廉であること
から好んで負極材として用いられてきたが、亜鉛を使用
することのみでは、電池使用時における水素ガスの多量
発生を十分に抑制することは困難であって、それに伴う
電解液漏れなどの問題を生じていた。

【０００３】このような問題を解決する目的で、ガス発
生抑制に有効な手段として亜鉛をアマルガム化して用い
る方法が近年広く行われてきている。しかしながら、こ
の方法では廃乾電池を処分する際に水銀による公害の問
題が伴うため、無水銀で所望の効果が得られる亜鉛合金
の開発が求められてきた。このような問題に対処する技
術としては、例えば特開昭６３−３０４５７１号「電池
用亜鉛合金およびその製造法」などの発明があり、無水
銀化への成果が上げられている。

【０００４】また、近年、アルカリ乾電池が使用される
機器の変化に伴い、大電流を取り出す用途が拡大してい
る。そのため、アルカリ乾電池についても、大電流すな
わち重負荷での放電性能の向上が求められている。この
重負荷での放電性能の向上を図るため、亜鉛合金粉末の
粒径を小さくする方法が開示されている。しかし、この
方法では重負荷での放電性能の改善が認められるもの
の、ガス発生速度の増加により、乾電池の保存時の耐漏
液性が劣化するため、実用化されるまでには至っていな
い。

【０００５】亜鉛合金粉末は、通常、アトマイズ法にて
製造されるが、このアトマイズ法によって得られる粉末
は球状粒子もしくは紡錘状、涙滴状などの不規則形状粒
子である。そして、アルカリ乾電池用の負極材として使
用される粒子形状は、球状粒子以外の紡錘状および涙滴
状などの不規則形状粒子が好んで用いられる。これは、
不規則形状のアトマイズ粉末はゲル状負極材に加工した
際に粒子間の接触面積を高める作用を有し、接触面積が
高くなるほどアルカリ電池の内部抵抗が低下することに
より放電性能が向上するからである。

【０００６】また、アトマイズ粉末の粒子形状を示す指
標として嵩密度が挙げられる。嵩密度が大きい場合は球
状ないし球状に近い粒子が多く、逆に小さい場合は不規
則形状ないし不規則形状に近い粒子が多い。この嵩密度
と電池の内部抵抗の関係を図２に示す。この図２から分
るように、不規則形状粒子が多く嵩密度が小さい粉末の
方が、内部抵抗は小さくなり、放電性能にすぐれている
ことがわかる。すなわち、放電性能を向上させるために
は粒子間の接触面積を高めることが重要であり、負極材
用としては球状以外の紡錘状および涙滴状などの不規則
形状の粒子が用いられることになる。なお、参考とし
て、図中上部域に嵩密度の高低に伴うアトマイズ粉末の
球状化ないし不規則形状化の方向を示してある（図３に
おいても同様である）。

【０００７】アトマイズ粉末は雰囲気中の酸素濃度を制
御することにより、微小融滴に分散された際の融滴の表
面張力を変え、形状をコントロールすることができる。
雰囲気中の酸素濃度が低い程球状粒子が得られ易く、こ
の酸素濃度が高い程、不規則形状粒子が得られ易くなる
傾向にある。すなわち、雰囲気中の酸素濃度を制御する
ことによって、不規則形状の亜鉛粒子を多く得るように
して嵩密度を低く抑えることにより、電池負極材の内部
抵抗を小さくすることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アトマ
イズ粉末について、その嵩密度と部分放電後ガス発生速
度との関係を調査した結果では、図３に示したように、
不規則形状粒子が多く嵩密度が小さいアトマイズ粉末程
放電時すなわち電池使用時の水素ガス発生速度が大き
く、水素ガス発生量が増加するという問題があり、雰囲
気中の酸素濃度の制御のみによる粒子形状コントロール
手段もまた電池用亜鉛合金粉末の製造方法としては不十
分であるという状況にある。

【０００９】本発明者等が、このアトマイズ粉末の水素
ガス発生速度の増大の原因について調査した結果では、
雰囲気中の酸素濃度を高めてアトマイズ粉末の嵩密度を
小さくした場合、亜鉛粒子の酸化が進むため、アトマイ
ズ粉末の含有酸素量と嵩密度との関係を示した図４のよ
うに、不規則形状粒子が多く嵩密度が小さい程アトマイ
ズ粉末中の含有酸素量が増加することがわかった。ま
た、アトマイズ粉末の含有酸素量と部分放電後ガス発生
速度との関係を示した図５に見られるように、アトマイ
ズ粉末の含有酸素量が多い程水素ガス発生量が多くなる
ことがわかった。なお、図４と図５では、参考として、
図中の上部域にアトマイズ粉末の含有酸素量に伴う球状
化と不規則形状化の方向を示してある。

【００１０】前記のように、亜鉛粒子に酸化物が残存し
た場合、電解液中で酸化物と亜鉛間で局部電池を形成
し、これがガスの発生を促進しているものと推測でき
る。すなわち、アトマイズ雰囲気の酸素濃度を高めて不
規則形状粒子の割合を高めたアトマイズ粉末では、放電
性能が向上する反面、亜鉛粒子の残存酸化物により水素
ガス発生量が増加するという問題があるのであって、単
に亜鉛粒子の形状制御手段のみによって電池性能の向上
と電池使用時における水素ガス発生の抑制を両立させる
ことは困難な状況にある。

【００１１】以上の状況に鑑み、本発明は、アトマイズ
法における雰囲気酸素濃度の制御以外の亜鉛粒子の形状
制御手段によって製造されるアトマイズ粉末であって、
放電が順調に行われ、放電持続時間が改善される等放電
性能の向上が図れると共に、電池使用時における水素ガ
ス発生量の抑制をも可能とするアルカリ電池用亜鉛合金
粉末およびその効率的な製造方法の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明者等は鋭意研究したところ、不活性ガスの
噴射により亜鉛合金溶湯を微小融滴に分散させると共
に、この分散した微小融滴を凝固する前に金属板等の衝
突板に衝突させることにより、形成される扁平状亜鉛粒
子によりアトマイズ粉末の嵩密度を広範囲に亘って制御
することが可能であり、酸素含有量が少なく且つ扁平状
の亜鉛粒子を多く含んで嵩密度を低く抑えたアトマイズ
粉末が得られること、および、該アトマイズ粉末を使用
することにより水素ガス発生量を抑えると共に、放電性
能にも優れるアルカリ電池が得られることを見出し本発
明に達した。

【００１３】すなわち、本発明は、第１に、ビスマス、
インジウム、アルミニウムおよびマグネシウムからなる
群より選ばれた少なくとも１種の金属を 0.0001〜0.5重
量％含み、残部が亜鉛および不可避的不純物からなり、
嵩密度が 1.8〜3.0g/cm³であり、且つ、含有酸素量が10
0ppm以下の粉末であることを特徴とするアルカリ電池用
亜鉛合金粉末であり、第２に、ビスマス、インジウム、
アルミニウムおよびマグネシウムからなる群より選ばれ
た少なくとも１種の金属を0.0001〜0.5重量％含み、残
部が亜鉛および不可避的不純物からなり、扁平状の亜鉛
合金粒子数が全亜鉛合金粒子数の２割以上を占める粉末
であることを特徴とするアルカリ電池用亜鉛合金粉末で
あり、第３に、前記粉末における前記扁平状の亜鉛合金
粒子は厚さが50μｍ以下のものであることを特徴とする
前記第２または第３のいずれかに記載のアルカリ電池用
亜鉛合金粉末であり、第４に、前記粉末は嵩密度が1.8
〜3.0g/cm³であり、且つ、含有酸素量が100ppm以下であ
ることを特徴とする前記第２または第３のいずれかに記
載のアルカリ電池用亜鉛合金粉末である。また、本発明
は、第５に、亜鉛にビスマス、インジウム、アルミニウ
ムおよびマグネシウムからなる群より選ばれた少なくと
も１種の金属を 0.0001〜0.5重量％になるように配合し
て溶融した亜鉛合金溶湯を流下させ、低酸素濃度の噴射
ガスを噴射して亜鉛合金溶湯流を粉砕させると共に、分
散した微小融滴を衝突板に衝突させて凝固させたアトマ
イズ粉末を得ることを特徴とするアルカリ電池用亜鉛合
金粉末の製造方法であり、第６に、前記噴射ガスの酸素
濃度および噴射装置内雰囲気の酸素濃度を、それぞれ
0.1％以下とすることを特徴とする前記第５に記載のア
ルカリ電池用亜鉛合金粉末の製造方法であり、第７に、
前記噴射ガスの流速を100〜1500m/secとすることを特徴
とする前記第５または第６のいずれかに記載のアルカリ
電池用亜鉛合金粉末の製造方法であり、第８に、前記噴
射ガスは、圧力が100〜500kPaで、流量が0.1〜1.5Nm³/m
inであり、噴射ノズルを介して100〜1500m/secの流速で
噴射されることを特徴とする前記第５〜第７のうちのい
ずれかに記載のアルカリ電池用亜鉛合金粉末の製造方法
であり、第９に、前記亜鉛合金溶湯流と前記衝突板との
間隔を10〜70cmとすることを特徴とする前記第５〜第８
のうちのいずれかに記載のアルカリ電池用亜鉛合金粉末
の製造方法であり、第１０に、前記亜鉛合金溶湯の温度
を450〜600℃とすることを特徴とする前記第５〜第９の
うちのいずれかであることを特徴とするアルカリ電池用
亜鉛合金粉末の製造方法である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の亜鉛合金粉末は多量の扁
平状粒子を含むアトマイズ粉末であり、亜鉛と所定量の
特定合金元素とを混合溶融して合金溶湯化し、その溶湯
流をセラミックス製のノズルを介して細流状に流下さ
せ、この溶湯流に対して高圧の噴射ガスを噴射させ、微
小融滴に粉砕し分散させると共にこの微小融滴を固化す
る前に衝突板に衝突させ、扁平状に加工すると同時に凝
固させることで得られる扁平状粒子を含むアトマイズ粉
末である。この場合、分散用噴射ガスの流速、溶湯流と
衝突板間の距離および合金溶湯温度を制御することによ
り、アトマイズ粉末における扁平状の粒子と球状の粒子
の割合をコントロールでき、嵩密度を広範囲に亘って任
意に制御することができる。分散した微小融滴を衝突さ
せる衝突板としては、亜鉛合金溶湯の熱に耐え得る材質
のものであればよく、通常はアルミニウム等金属板が用
いられる。

【００１５】アトマイズに際し、高圧の噴射ガスを噴射
すると溶湯流は粉砕され分散されるが、分散した微小融
滴は、その粒度に応じて凝固時間が異なり、粒度が小さ
くなるほどその表面積が大きくなるため放熱し易くな
り、凝固時間が短くなる。したがって、分散後の微小融
滴の一部は衝突板に衝突する前に凝固するため扁平状に
はならず、得られたアトマイズ粉末には球状粒子または
通常のアトマイズで得られる涙滴状粒子等不規則形状の
まま凝固した粒子が存在する。この球状粒子または涙滴
状粒子等不規則形状粒子と衝突板によって形成される扁
平状粒子の比率の違いにより、亜鉛合金粉末の嵩密度を
コントロールでき、扁平状粒子の割合を増加させること
により嵩密度を小さくすることができる。したがってま
た、アトマイズに際し、分散用の噴射ガス流速を大きく
することにより、衝突板に衝突する微小融滴の割合を増
加させ、扁平状粒子の割合が大きくさせることにより、
アトマイズ粉末の嵩密度を小さくすることができる。

【００１６】噴射ガスの圧力は100〜500kPaで、噴射ガ
スのガス流量は0.1〜1.5Nm³/min、望ましくは0.8Nm³/mi
nとする。また、噴射ノズルの形状は任意であるが、前
記ガス流量のガスを導入した時、ガス流速が100〜1500m
/secとなるような口径のものを選定することが望まし
い。ガス流速が100m/secを下回ると厚さが50μｍ以下の
扁平状粒子が得られ難く、 1500m/secを上回ると粒径が
小さくなり過ぎる。このガス流速は噴射ガス流量をノズ
ル噴き出し面積で割って求めることができる。さらに、
溶湯流の位置（分散用噴射ガスによる粉砕点）と衝突板
との距離を変えることにより、凝固前に衝突する粒子の
割合を変化させることができ、この溶湯流と衝突板との
距離は、10〜70cm望ましくは、25cmとすることにより、
凝固前に衝突する粒子の割合を増加させて扁平状粒子の
割合を高め、亜鉛合金粉末の嵩密度を小さくすることが
できる。この距離が70cmを上回ると扁平状粒子の割合が
少な過ぎ、10cmを下回ると衝突板への分散粒子の付着が
著しくなる。またさらに、溶湯温度を高くした場合にお
いても、凝固時間が長くなり、凝固前に衝突する微小融
滴の割合が大きくなるので、扁平状粒子の割合を高め、
亜鉛合金粉末の嵩密度を小さくすることが可能となる。
反面において温度が高くなると含有酸素量が増加する傾
向があり、溶湯温度は 450〜600℃、好ましくは約500℃
とする。

【００１７】この扁平状粒子の厚さは、50μｍ以下であ
ることが望ましく、扁平状粒子の厚さを50μｍ以下とす
ることにより、負極材のゲル中での粒子間の接触点を多
くし、電池の内部抵抗を小さくすることができる。すな
わち、放電性能を向上させることができる。また、この
扁平状粒子数の割合は全粒子数の２割以上が望ましい。
扁平状粒子数の全粒子数に対する割合が２割を下回ると
粒子間の接触点が少なくて内部抵抗に問題が生ずる。扁
平状粒子数の割合と嵩密度とはほぼ直線的な関係にある
が、偏平状粒子数の割合が０で嵩密度は 4.0〜4.2g/cm³
程度であり、偏平状粒子数の割合が７割５分では嵩密度
は 1.9〜2.2g/cm³程度に相当する。なお、扁平状粒子の
厚さは、サンプルの一部を抜き取り、顕微鏡写真を撮影
して測定することができる。また、扁平状粒子の割合に
ついても、同様に、顕微鏡写真によりカウントすること
で判定できる。

【００１８】さらに、扁平状粒子を製造する際に噴射ガ
スおよび装置内雰囲気の酸素濃度はそれぞれ0.1％以下
好ましくは50ppm程度以下となるようにすることが望ま
しい。扁平状粒子の製造において、噴射ガスおよび装置
内雰囲気の酸素濃度を 0.1％以下とすることにより、ア
トマイズ粉末中の含有酸素量を低減させることができ、
放電時のガス発生を抑制させることができる。この酸素
濃度が 0.1％を超えると、得られるアトマイズ粉末中の
酸素量が多くなり、電池に使用した場合に、実用に耐え
得る程度まで放電時の水素ガス発生速度を抑制すること
ができなくなる。なお、装置内雰囲気の酸素量は、噴射
ガスの酸素量により制御することもできる。

【００１９】電池における水素ガスの発生は、電解液中
において亜鉛粒子表面に局部電池が形成されるのが原因
であることが知られており、この局部電池の形成は鉄等
の不可避的不純物や亜鉛酸化物と亜鉛の電位差により生
じるとされている。これら不純物等の悪影響を抑制する
ために、亜鉛にアルミニウム、ビスマス、インジウムお
よびマグネシウムの内の１種以上の金属を 0.0001〜0.5
重量％含むように添加して合金化させる方法が用いら
れ、水素ガス発生の抑制に成果を上げている。しかし、
これまでの方法では、放電性能を維持させるため、アト
マイズ雰囲気中に酸素を含有させて形状制御を行ってい
るので、亜鉛酸化物の生成によるガス発生については抑
制できなかったものである。

【００２０】本発明においては、前記のように、アトマ
イズ法において金属板等衝突板を用いて融滴を扁平状の
亜鉛粒子形状に加工することを可能としたので、形状制
御のためのアトマイズ雰囲気の酸素は特に必要とせず、
不活性ガスを用いてアトマイズを行うことが可能とな
り、噴射ガスと共に装置内雰囲気中の酸素量を減少さ
せ、製造される亜鉛粒子における酸化物の生成を抑制す
ることができ、これにより酸化物の生成に起因する局部
電池の形成を抑制し、水素ガスの発生量を低下させるこ
とができたものである。

【００２１】また、亜鉛粒子を扁平状としたアトマイズ
粉末を電池に負極材として組み込んでゲル状とした場
合、前記のように、粒子間の接触点が増してゲルの内部
抵抗を小さくすることができると共に、球状粒子の場合
よりも表面積を大きくでき、したがって、反応面積が大
となるため、放電反応時における亜鉛の溶解反応を順調
に進行させることができ、放電持続時間が改善される等
放電性能を向上させるものである。以下に本発明の詳細
に関して実施例により説明する。

【００２２】

【実施例】［実施例１］アルミニウム5ppm，ビスマス10
0ppmおよびインジウム500ppmで残部が亜鉛になるように
配合して溶解した 450℃の亜鉛合金溶湯をセラミックス
製のノズルを介して細流状に流下させ、噴射ノズルから
常温の窒素ガスを噴射して溶湯流を粉砕し分散させると
共に分散した融滴をアルミニウム衝突板へ衝突させ、扁
平状粒子を含むアトマイズ粉末を得た。この時、アルミ
ニウム衝突板は溶湯流粉砕位置から25cm離間した位置に
設置した。また、噴射に用いた窒素ガスの圧力は300kPa
で、ガス流量は 0.8Nm³/minであった。噴射ノズルは噴
き出し面積が30.0mm²のものを用いたので、ガス流速は4
44m/secである。また、装置内雰囲気の酸素濃度は50ppm
であった。

【００２３】得られたアトマイズ粉末を、篩を用いて 7
5〜425μｍに整粒し、含有酸素量と嵩比重を測定した。
整粒後のアトマイズ粉末のＳＥＭ写真（×50）を図６に
示した。また、このアトマイズ粉末中の扁平状粒子を拡
大したＳＥＭ写真（×200）を図７に示した。図６に示
すアトマイズ粉末のＳＥＭ写真から求めた全粒子数に対
する扁平状粒子数の割合は約５割であった。このアトマ
イズ粉末に40％水酸化カリウム水溶液とゲル化材として
のポリアクリル酸を混合し、ゲル状の負極材を調製し
た。この負極材をＪＩＳに規定するＬＲ６型のアルカリ
電池に組み込み、 2Ω,0.9V で電池容量の25％放電させ
た後（部分放電後に相当）、水素ガス発生速度と電池の
放電持続時間を測定し、また、放電時の放電曲線を観察
し、放電性能を評価した。前記のアトマイズ条件を表１
に、得られたアトマイズ粉末の性状と放電性能等の評価
結果を表２に示した。

【００２４】［実施例２］実施例１と同様配合の亜鉛合
金を溶解し、 500℃の温度で流下させ、同じ噴き出し面
積の噴射ノズルにより窒素ガスを0.8Nm³/minの流量で噴
射させ、分散した微小融滴をアルミニウム衝突板に衝突
させて扁平状粒子を含むアトマイズ粉末を得た。得られ
たアトマイズ粉末について、実施例１と同様に篩分・整
粒して性状を調査した。整粒後のアトマイズ粉末のＳＥ
Ｍ写真（×50）を図８に示した。また、この図８のＳＥ
Ｍ写真から求めた全粒子数に対する偏平状粒子数の割合
は、約７割５分であった。次いで、負極材ゲルを調製
し、電池に組み込んで実施例１と同様の性能評価を行っ
た。また、装置内雰囲気の酸素濃度は50ppmであった。
アトマイズ条件を表１に、得られたアトマイズ粉末の性
状と放電性能の評価結果を表２に併記した。

【００２５】［実施例３］実施例１と同様配合の亜鉛合
金を溶解し、 500℃の温度で流下させ、同じ噴き出し面
積の噴射ノズルにより窒素ガスを噴射ガスとして0.6Nm³
/minの流量で噴射させると共に、分散した微小融滴をア
ルミニウム衝突板に衝突させて扁平状粒子を含むアトマ
イズ粉末を得た。このアトマイズ粉末について、実施例
１と同様に篩分・整粒して性状を調査したが、整粒後の
アトマイズ粉末における全粒子数に対する扁平状粒子数
の割合は約５割であった。次いで、負極材ゲルを調製
し、電池に組み込んで実施例１と同様の性能評価を行っ
た。なお、前記噴射ガスの流速は333m/secである。ま
た、装置内雰囲気の酸素濃度は50ppmであった。アトマ
イズ条件を表１に、得られたアトマイズ粉末の性状と放
電性能の評価結果を表２に併記した。

【００２６】［比較例１〜８］比較例１〜８として、実
施例１と同様配合の亜鉛合金を溶解し、500℃または600
℃の温度で流下させ、窒素ガスと酸素ガスにより酸素濃
度を0〜5％の範囲内で変えた混合ガス（比較例８におい
ては酸素 0％）による分散用噴射ガスを、それぞれ、
0.25Nm³/minの流量で噴射し、分散した微小融滴を金属
板への衝突をさせることなく凝固させてアトマイズ粉末
を得た。得られたアトマイズ粉末を75〜 450 μｍに整
粒し、性状を調査した。なお、雰囲気酸素濃度を１％と
した比較例４の整粒後のアトマイズ粉末についてＳＥＭ
写真（×50）を図９に示したが、粉末は、球状、紡錘
状、涙滴状等不規則形状粒子からなっていることがわか
る。次いで、整粒後の各アトマイズ粉末を、実施例１と
同様な方法で負極材ゲルを調製して電池に組み込み、実
施例１と同様な放電性能の評価を行った。なお、噴射ノ
ズルには噴き出し面積が35.3mm²のものを用いたので、
ガス流速は 118m/secである。装置内雰囲気の酸素濃度
は前記噴射ガスの酸素濃度にほぼ等しかった。アトマイ
ズ条件を表１に、得られたアトマイズ粉末の性状と放電
性能の評価結果を表２に併記した。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】本実施例と比較例における、アトマイズ粉
末における含有酸素量と嵩密度の関係を図１に示した。
この図１と、表１および表２において見られるように、
衝突板を使用しない従来のアトマイズ法によって行われ
た比較例においては、酸素を含まない場合（比較例８）
は形状制御が行われないので嵩密度が高く、酸素を導入
した場合は、形状制御が行われ、嵩密度が抑えられる
が、合金粒子の含有酸素が高く、電池使用時を示す部分
放電後のガス発生速度が大きくなり、放電持続時間も短
くなっていることを示した。なお、比較例８の放電曲線
では電圧乱調を示したが、これは亜鉛粒子間の接触が不
足して電池の内部抵抗が変化したことにより惹き起され
たものとみられる。これに対し、本発明の実施例におい
ては衝突板の利用による合金粒子の形状制御を行うこと
により、アトマイズ粉末の含有酸素量を増加させずに嵩
密度を小さく抑えることができた。すなわち、含有酸素
量を低減することにより電池使用時のガス発生速度を大
幅に且つ安定的に抑制すると共に、粒子形状を変化させ
ることにより放電性能を維持および向上させることが可
能であることを示した。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、アトマ
イズにおいて、亜鉛粒子の形状制御のための酸素含有ガ
スの利用が不要となり、含有酸素が少ないアトマイズ粉
末が得られ、電池使用時の水素ガス発生量が低減され、
同時に放電性能の向上したアルカリ電池用亜鉛合金粉末
の提供が可能になるという効果が得られる。また、アト
マイズにおいて衝突板を利用することにより、アトマイ
ズと同時的に亜鉛粒子の扁平化加工を行い、扁平状粒子
を含み嵩密度が小さく含有酸素量も低いアトマイズ粉末
が効率的に得られる製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例と比較例におけるアトマイズ粉
末の含有酸素量と嵩密度の関係を示す図である。

【図２】アトマイズ粉末における嵩密度と電池内部抵抗
との関係を示す図である。

【図３】アトマイズ粉末における嵩密度と部分放電後ガ
ス発生速度との関係を示す図である。

【図４】アトマイズ粉末における含有酸素量と嵩密度と
の関係を示す図である。

【図５】アトマイズ粉末における含有酸素量と部分放電
後ガス発生速度との関係を示す図である。

【図６】実施例１における整粒後のアトマイズ粉末を示
すＳＥＭ写真である。

【図７】図６のアトマイズ粉末における扁平状粒子を拡
大して示すＳＥＭ写真である。

【図８】実施例２における整粒後のアトマイズ粉末を示
すＳＥＭ写真である。

【図９】比較例４における整粒後のアトマイズ粉末を示
すＳＥＭ写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｍ 4/06 Ｈ０１Ｍ 4/06 Ｔ 6/06 6/06 Ｃ (72)発明者小山泰幸東京都千代田区丸の内１丁目８番２号同和鉱業株式会社内 (72)発明者渕田滋東京都千代田区丸の内１丁目８番２号同和鉱業株式会社内 (72)発明者佐藤文洋東京都千代田区丸の内１丁目８番２号同和鉱業株式会社内Ｆターム(参考） 4K017 AA04 BA01 BB01 BB03 BB18 CA03 DA09 EK01 EK02 FA01 FA05 FA06 FA11 FA14 4K018 AA40 BB04 BD10 KA38 5H024 AA03 AA14 BB00 BB01 BB18 FF09 HH00 HH01 HH08 HH11 HH13 HH17 5H050 AA01 AA20 BA04 CA02 CB13 FA17 GA02 GA27 HA01 HA04 HA08 HA14 HA15 HA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ビスマス、インジウム、アルミニウムお
よびマグネシウムからなる群より選ばれた少なくとも１
種の金属を 0.0001〜0.5重量％含み残部が亜鉛および不
可避的不純物からなり、嵩密度が 1.8〜3.0g/cm³であ
り、且つ、含有酸素量が100ppm以下の粉末であることを
特徴とするアルカリ電池用亜鉛合金粉末。
【請求項２】ビスマス、インジウム、アルミニウムお
よびマグネシウムからなる群より選ばれた少なくとも１
種の金属を 0.0001〜0.5重量％含み残部が亜鉛および不
可避的不純物からなり、扁平状の亜鉛合金粒子数が全亜
鉛合金粒子数の２割以上を占める粉末であることを特徴
とするアルカリ電池用亜鉛合金粉末。
【請求項３】前記粉末における前記扁平状の亜鉛合金
粒子は厚さが50μｍ以下のものであることを特徴とする
請求項２記載のアルカリ電池用亜鉛合金粉末。
【請求項４】前記粉末は嵩密度が 1.8〜3.0g/cm³であ
り、且つ、含有酸素量が100ppm以下であることを特徴と
する請求項２または３のいずれかに記載のアルカリ電池
用亜鉛合金粉末。
【請求項５】亜鉛にビスマス、インジウム、アルミニ
ウムおよびマグネシウムからなる群より選ばれた少なく
とも１種の金属を 0.0001〜0.5重量％になるように配合
して溶解した亜鉛合金溶湯を流下させ、低酸素濃度の噴
射ガスを噴射して亜鉛合金溶湯流を粉砕させると共に分
散した微小融滴を衝突板に衝突させて凝固させたアトマ
イズ粉末を得ることを特徴とするアルカリ電池用亜鉛合
金粉末の製造方法。
【請求項６】前記噴射ガスの酸素濃度および噴射装置
内雰囲気の酸素濃度を、それぞれ、 0.1％以下とするこ
とを特徴とする請求項５に記載のアルカリ電池用亜鉛合
金粉末の製造方法。
【請求項７】前記噴射ガスの流速を100〜1500m/secと
することを特徴とする請求項５または６のいずれかに記
載のアルカリ電池用亜鉛合金粉末の製造方法。
【請求項８】前記噴射ガスは、圧力が100〜500kPa
で、流量を0.1〜1.5Nm³/minであり、噴射ノズルを介し
て100〜1500m/secの流速で噴射されることを特徴とする
請求項５〜７のうちのいずれかに記載のアルカリ電池用
亜鉛合金粉末の製造方法。
【請求項９】前記亜鉛合金流と前記衝突板との間隔を
10〜70cmとすることを特徴とする請求項５〜８のうちの
いずれか記載のアルカリ電池用亜鉛合金粉末の製造方
法。
【請求項１０】前記亜鉛合金溶湯の温度を450〜600℃
とすることを特徴とする請求項５〜９のうちのいずれか
に記載のアルカリ電池用亜鉛合金粉末の製造方法。