JP3188651B2 - Negative electrode zinc base alloy powder for alkaline batteries - Google Patents

Negative electrode zinc base alloy powder for alkaline batteries

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JP3188651B2
JP3188651B2 JP14260497A JP14260497A JP3188651B2 JP 3188651 B2 JP3188651 B2 JP 3188651B2 JP 14260497 A JP14260497 A JP 14260497A JP 14260497 A JP14260497 A JP 14260497A JP 3188651 B2 JP3188651 B2 JP 3188651B2
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、放電前と放電後
の水素ガス発生の抑制および負荷放電特性の向上に有効
な微量の金属を含有したアルカリ電池用負極亜鉛基合金
粉に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a negative electrode zinc-based alloy powder for an alkaline battery containing a trace amount of metal, which is effective for suppressing generation of hydrogen gas before and after discharge and improving load discharge characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルカリ電池用の亜鉛粉末は通常アトマ
イズ法により製造され、多くは比較的丸いイモ状の粒子
形状をしている。表面積の大きい粉末の形の亜鉛を負極
に使用しているので、電解液中での反応性に優れ、その
ためこの種のアルカリ電池は大電流放電に適している。
その反面、表面積が大きいことから負極亜鉛が電解液中
で腐食されやすい。そこで、古くは多量の水銀を用いて
耐食性を維持したが、廃乾電池中の水銀による環境汚染
問題に対する懸念から、アルカリ電池の無水銀化への努
力がなされてきた。
2. Description of the Related Art Zinc powder for alkaline batteries is usually produced by an atomizing method, and often has a relatively round potato-like particle shape. Since zinc in the form of powder having a large surface area is used for the negative electrode, the reactivity in the electrolytic solution is excellent, so that this type of alkaline battery is suitable for large-current discharge.
On the other hand, since the surface area is large, the negative electrode zinc is easily corroded in the electrolytic solution. Therefore, in the old days, corrosion resistance was maintained by using a large amount of mercury. However, due to concerns about environmental pollution caused by mercury in waste dry batteries, efforts have been made to make mercury-free alkaline batteries mercury-free.

【0003】即ち、亜鉛粉末を水銀でアマルガム化する
ことを廃止し、代りに、適当な合金元素を微少量添加し
た亜鉛基合金の粉末を負極活物質とすることで、その耐
食性および電池特性を改善しようとするものである。そ
して、このような観点から盛んに研究が行われ、腐食防
止に効果的な合金元素がいくつか見いだされている。例
えばビスマス、アルミニウム、インジウム、ガリウム、
リチウム、ナトリウムなどである。その結果、これらの
金属を添加することによって、亜鉛負極の腐蝕を防ぎ、
水素の発生を防止した実用に耐える無水銀アルカリ電池
が実現されている。
That is, the amalgamation of zinc powder with mercury is abolished, and instead, a zinc-based alloy powder to which a small amount of an appropriate alloying element is added is used as a negative electrode active material to improve its corrosion resistance and battery characteristics. They are trying to improve. Intensive research has been conducted from such a viewpoint, and some alloying elements effective for corrosion prevention have been found. For example, bismuth, aluminum, indium, gallium,
Lithium, sodium and the like. As a result, the addition of these metals prevents corrosion of the zinc anode,
Practical mercury-free alkaline batteries that prevent the generation of hydrogen have been realized.

【0004】また、これら合金元素のどれをどの程度添
加すると効果的であるかとか、どの元素とどの元素を複
合添加すると大きな相乗効果が得られるのか、といった
事項について、多くの有意義なデータが蓄積されてき
た。例えば電気化学59,No.4(1991)の第325頁
から第329頁には、自己放電による水素ガス発生が亜
鉛基合金粉の結晶粒界から起こり、水素過電圧の高いビ
スマスを単独に添加することにより水素ガス発生をある
程度抑制できるが、酸化ビスマスに変化しない方法を講
じる必要があるとの報告がなされている。
[0004] In addition, a lot of meaningful data is accumulated about which of these alloying elements and how much should be added to be effective, and which elements should be combined with which elements to obtain a large synergistic effect. It has been. For example, electrochemical 59, No. 4 (1991), pp. 325 to 329, hydrogen gas generation due to self-discharge occurs from the crystal grain boundaries of the zinc-based alloy powder, and hydrogen gas generation is controlled to a certain extent by adding bismuth having a high hydrogen overvoltage alone. It has been reported that it is necessary to take a method that can suppress but does not change to bismuth oxide.

【0005】ここで、上記水素ガス発生が結晶粒界から
起こる理由としては、結晶粒界は結晶粒内に比べて原子
同士の整合性が悪く歪み等が蓄積されているので、この
歪みが原因で水素ガス発生反応が進行してしまうためで
ある、とされている。
Here, the reason why the above-mentioned hydrogen gas is generated from the crystal grain boundary is that the crystal grain boundary has poorer coordination between atoms than in the crystal grain and the strain is accumulated. This is because the hydrogen gas generation reaction proceeds.

【0006】そこで、本発明者らはビスマスを単独に添
加することによる有効性や問題点を検証するために、電
池の水素ガス発生の試験をして、放電前の電池貯蔵中の
ガス発生量と放電後のガス発生量との測定を行った。
In order to verify the effectiveness and problems of adding bismuth alone, the present inventors conducted a test on hydrogen gas generation of a battery and examined the amount of gas generated during storage of the battery before discharging. And the gas generation amount after the discharge were measured.

【0007】この際、放電前のガス発生量の測定にあた
っては、ビスマスが添加された亜鉛基合金粉を酸化亜鉛
の飽和した40重量%KOH溶液とともにガスピペット
に入れ、約60℃の温度で3日間保存したときの水素ガ
スの発生量を測定した。そして、このガス発生量から次
式を用いてガス発生指数Kを算出し、このとき添加する
ビスマス量を変化させて対応するガス発生指数Kの変化
を求めることとした。 K=ガス発生量[cc]/(亜鉛基合金粉量[g]×保
存日数[day]) また、放電後のガス発生量の測定にあたっては、ビスマ
スが単独に添加された亜鉛基合金粉を図1の縦断面図に
示す構成の電池に用い、この電池を約20℃の温度で、
2Ωの抵抗に接続して過放電させ、放電終止電圧が0V
に至った後のガス発生量を測定した。そして、このとき
添加するビスマス量を変化させて対応するガス発生量の
変化を求めることとした。また、ガス発生量の測定は、
放電させた電池を流動パラフィンとともにガスピペット
に入れて、この状態で約60℃の温度で3日間保存し、
保存中に電池から排出された水素ガスの量を測定するこ
ととした。
At this time, in measuring the amount of gas generated before the discharge, the zinc-based alloy powder to which bismuth is added is put into a gas pipette together with a 40% by weight KOH solution saturated with zinc oxide, and heated at a temperature of about 60.degree. The amount of hydrogen gas generated when stored for days was measured. Then, the gas generation index K was calculated from the gas generation amount using the following equation, and the corresponding change in the gas generation index K was determined by changing the amount of bismuth added at this time. K = amount of gas generated [cc] / (amount of zinc-based alloy powder [g] × number of storage days [day]) In measuring a gas generated after discharge, the zinc-based alloy powder to which bismuth was added alone was used. Used for a battery having the configuration shown in the longitudinal sectional view of FIG.
Overdischarge by connecting to 2Ω resistor, discharge end voltage is 0V
The amount of gas generated after reaching was measured. Then, by changing the amount of bismuth added at this time, a corresponding change in the amount of generated gas was determined. In addition, measurement of gas generation amount,
The discharged battery is put in a gas pipette together with liquid paraffin, and stored in this state at a temperature of about 60 ° C. for 3 days.
The amount of hydrogen gas discharged from the battery during storage was determined.

【0008】このとき用いた図1に示す電池の具体的な
構成は、JIS規格に基づくLR−20形式のアルカリ
電池であって、有底円筒型の電池ケース1の内部に発電
要素が収納されてその開口部に封口ガスケット2を介し
て負極端子板3をかしめ付けることにより電池内部を密
封しており、その発電要素としては、負極端子板3に電
気的に接続した集電棒4が封口ガスケット2の中心を貫
通し、集電棒4の外周を取巻くようにして負極5、セパ
レータ6、及び二酸化マンガンを主体とする正極合剤7
が同心状に充填されている。この負極は、酸化亜鉛を飽
和させてなる40重量%のKOH溶液を34重量%と
し、このKOH溶液に対して亜鉛基合金粉を65重量
%、及びゲル化剤としてポリアクリル酸とポリアクリル
酸ソーダとを各0.5重量%ずつ混合してゲル状とした
ものを用いた。
The specific configuration of the battery shown in FIG. 1 used at this time is an alkaline battery of the LR-20 type based on the JIS standard, in which a power generating element is housed inside a bottomed cylindrical battery case 1. The inside of the battery is sealed by caulking a negative electrode terminal plate 3 to the opening thereof via a sealing gasket 2, and a current collecting rod 4 electrically connected to the negative electrode terminal plate 3 includes a sealing gasket as a power generation element. 2, a negative electrode 5, a separator 6, and a positive electrode mixture 7 mainly composed of manganese dioxide so as to surround the outer periphery of the current collecting rod 4.
Are concentrically filled. This negative electrode was made up of 34% by weight of a 40% by weight KOH solution saturated with zinc oxide, 65% by weight of a zinc-based alloy powder with respect to the KOH solution, and polyacrylic acid and polyacrylic acid as gelling agents. A mixture of soda and 0.5% by weight was used to form a gel.

【0009】[0009]

【表1】 [Table 1]

【0010】そして、上記の水素ガス発生試験の結果、
表1に示すように、放電前のガス発生量は、ビスマスを
単独に添加することによってある程度は抑えられている
ことが確認できた。
As a result of the above hydrogen gas generation test,
As shown in Table 1, it was confirmed that the gas generation amount before discharge was suppressed to some extent by adding bismuth alone.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たようなビスマスを単独に添加しただけの亜鉛基合金粉
にあっては、表1に示すように、放電後のガス発生量は
ビスマスの添加量を増やすに連れて大きくなっていく。
つまり、放電後にガス発生が増加すれば負荷放電性能の
劣化や漏液などの不具合をもたらす虞があるから、あま
り多くのビスマスを添加することはできず、よって放電
前のガス発生の抑制効果も未だ十分とは言えず、放電前
と放電後の水素ガスの発生を抑制し得るように改善する
ことが望まれる。
However, in the zinc-based alloy powder to which only bismuth is added alone as described above, as shown in Table 1, the amount of gas generated after discharge depends on the amount of bismuth added. It grows as you increase.
That is, if gas generation increases after discharge, there is a possibility of causing problems such as deterioration of load discharge performance and liquid leakage, so that it is not possible to add too much bismuth, and thus the effect of suppressing gas generation before discharge is also reduced. It cannot be said that it is sufficient yet, and it is desired to make improvements so that generation of hydrogen gas before and after discharge can be suppressed.

【0012】また、現状の無水銀アルカリ電池について
は、従来の水銀を使用したアルカリ電池と比較して、そ
の特性上いくつかの不十分な点がある。その1つは大電
流放電時の放電利用率が悪く、放電持続時間が短いとい
う点である。特に近年においては、機器の小型化やポー
タブル化に伴い、電池に対してもより一層の小型高容量
化を押し進める要望が強まっている。
Further, the present mercury-free alkaline battery has some inadequate characteristics in comparison with the conventional alkaline battery using mercury. One is that the discharge utilization rate during large current discharge is poor and the discharge duration is short. In particular, in recent years, as devices have become smaller and more portable, there is an increasing demand for batteries to be made smaller and have higher capacities.

【0013】ここで、電池サイズを同一としたままでそ
の高容量化を図ろうとした場合、上記のような電池内部
の材料種の検討を行うだけでなく、内容積の検討もなさ
れている。すなわち、内容積の面では、電池の負極内容
積をできる限り増加させて、その増加した内容積分だけ
負極活物質を多く充填することで高容量化する手法が取
られている。しかし、この内容積の増加には限界があ
る。
In order to increase the capacity while keeping the battery size the same, not only the type of material inside the battery as described above, but also the internal volume has been studied. In other words, in terms of the internal volume, a method of increasing the internal capacity of the negative electrode of the battery as much as possible and filling the negative electrode active material by the increased content integral to increase the capacity is adopted. However, there is a limit to this increase in the internal volume.

【0014】本発明は以上説明したような従来の問題点
に鑑みなされたもので、その目的は、放電前と放電後の
水素ガス発生量および大電流放電特性を改善でき、しか
も水銀やカドミウムおよび鉛といった有害物質を含まな
いアルカリ電池の負極活物質として用いるに好適な亜鉛
基合金粉を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and has as its object to improve the amount of hydrogen gas generated before and after discharge and the large-current discharge characteristics, and to further improve mercury, cadmium and An object of the present invention is to provide a zinc-based alloy powder suitable for use as a negative electrode active material of an alkaline battery containing no harmful substance such as lead.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るアルカリ電池用亜鉛基合金粉は、純亜
鉛に対し、ビスマスとジルコニウムと錫とをそれぞれ
0.001〜0.5重量%の範囲で含有し、かつ水銀や
カドミウムおよび鉛といった有害物質を有意に含有して
いない亜鉛基合金でなり、外観比重が1.0〜1.5g
/cm3 の範囲内にあって粒度の異なる2種以上を混合
した粉体に、インヒビターを添加してなることを特徴と
するものである。
In order to achieve the above object, the zinc-based alloy powder for an alkaline battery according to the present invention contains bismuth, zirconium and tin in an amount of 0.001 to 0.5 wt. % And contains no significant harmful substances such as mercury, cadmium and lead, and has a specific gravity of 1.0 to 1.5 g.
/ Cm 3 , wherein an inhibitor is added to a powder obtained by mixing two or more kinds having different particle sizes.

【0016】ここで、上記インヒビターとしては酸化第
二インジウム(通称は酸化インジウム、以降酸化インジ
ウムと記す)、水酸化インジウム、酸化第二錫(通称は
酸化錫、以降酸化錫と記す)、水酸化カルシウムのいず
れかを用い、酸化インジウムの場合にはこれを0.03
〜0.4重量%の範囲で、水酸化インジウムの場合には
これを0.04〜0.5重量%の範囲で、酸化錫の場合
にはこれを0.01〜0.14重量%の範囲で、水酸化
カルシウムの場合にはこれを0.004〜0.05重量
%の範囲でそれぞれ添加することが望ましい。
The above-mentioned inhibitors include indium oxide (commonly referred to as indium oxide, hereinafter referred to as indium oxide), indium hydroxide, stannic oxide (commonly referred to as tin oxide, hereinafter referred to as tin oxide), and hydroxide. Use any of calcium, and in the case of indium oxide,
In the range of 0.04 to 0.5% by weight in the case of indium hydroxide and 0.01 to 0.14% by weight in the case of tin oxide. In the case of calcium hydroxide, it is desirable to add this in the range of 0.004 to 0.05% by weight.

【0017】上記の構成に係る本発明において、ビスマ
ス(以降Biと記す)とジルコニウム(以降Zrと記
す)と錫(以降Snと記す)とをそれぞれ含有すること
の作用については、現状では明確に解明できていないが
発明者らは次のように推定している。
In the present invention having the above structure, the effect of containing bismuth (hereinafter referred to as Bi), zirconium (hereinafter referred to as Zr), and tin (hereinafter referred to as Sn), respectively, is clearly understood at present. Although it has not been clarified, the inventors presume as follows.

【0018】水素ガスの発生場所は、前述したように、
亜鉛基合金粉の結晶粒界であり、ここは歪み等が蓄積さ
れて原子同士の整合性が悪い。そこで、純亜鉛にBiを
所定の範囲で含有させると、Biは水素過電圧が高いた
め、これが亜鉛の結晶粒界に析出して放電前のガス発生
を抑制する。しかしながら、負荷放電させると酸化ビス
マスが生成される。この酸化ビスマスは水素過電圧が低
いため負荷放電に伴って水素ガスが発生してしまうので
ある。また、負荷放電時には前述した酸化ビスマスの他
に酸化亜鉛が生成され、この酸化亜鉛は負荷放電反応を
阻害するため負荷放電時間が減少してしまう。
As described above, the generation location of hydrogen gas is as follows.
This is the crystal grain boundary of the zinc-based alloy powder, in which distortion and the like are accumulated and the consistency between atoms is poor. Therefore, when Bi is contained in pure zinc in a predetermined range, Bi has a high hydrogen overvoltage, and this precipitates at the crystal grain boundaries of zinc, thereby suppressing gas generation before discharge. However, load discharge produces bismuth oxide. Since bismuth oxide has a low hydrogen overvoltage, hydrogen gas is generated with load discharge. In addition, at the time of load discharge, zinc oxide is generated in addition to the above-described bismuth oxide, and this zinc oxide inhibits the load discharge reaction, so that the load discharge time is reduced.

【0019】そこで、Biに加えてZrを純亜鉛に含有
させるようにすると、Bi−Zr系金属間化合物が生成
され、このBi−Zr系金属間化合物は負荷放電に伴う
酸化ビスマスの生成を抑制する働きを有するため、負荷
放電後のガス発生が抑制される。また、このZrは負荷
放電時の酸化亜鉛の生成を抑制する働きも有するため、
負荷放電時間が増加する。
Therefore, when Zr is added to pure zinc in addition to Bi, a Bi-Zr-based intermetallic compound is produced, and this Bi-Zr-based intermetallic compound suppresses the production of bismuth oxide accompanying load discharge. Therefore, gas generation after load discharge is suppressed. In addition, since Zr also has a function of suppressing the generation of zinc oxide during load discharge,
The load discharge time increases.

【0020】また、上記Bi及びZrに加えて更にSn
を純亜鉛に含有させるようにすると、SnはBiと同様
に水素過電圧が高いためこれが亜鉛の結晶粒界に析出
し、放電前のガス発生を抑制する働きをする。また、こ
のSnは亜鉛基合金に含有される際に亜鉛の結晶粒を微
細化する働きを奏するため、結晶粒界における原子同士
の整合性が向上し、歪みが緩和される。加えてSnは亜
鉛基合金に含有される際にBi−Zr系金属間化合物を
細かく分散させる働きも有し、この細かく分散されたB
i−Zr系金属間化合物は亜鉛の結晶粒界に析出し、放
電前のガス発生を抑制する働きをする。
In addition to the above Bi and Zr, Sn
When Sn is contained in pure zinc, Sn has a high hydrogen overpotential like Bi, so that Sn precipitates at the crystal grain boundary of zinc and functions to suppress gas generation before discharge. In addition, when Sn is contained in the zinc-based alloy, it has a function of refining zinc crystal grains, so that the consistency between atoms at crystal grain boundaries is improved, and strain is reduced. In addition, Sn also has a function of finely dispersing the Bi-Zr-based intermetallic compound when contained in the zinc-based alloy, and this finely dispersed B
The i-Zr-based intermetallic compound precipitates at the crystal grain boundary of zinc and functions to suppress gas generation before discharge.

【0021】さらに、亜鉛基合金粉の外観比重を小さ
く、つまり比表面積を大きくして放電利用率の向上を図
ると、同時に水素ガス発生反応も起こりやすくなるが、
前記の微量金属の含有によってこの水素ガス発生を抑制
できる。即ち、従来における外観比重は、特開平4−2
96451号公報に示されるように、一般に2.5〜
3.5g/cm3 の範囲が良いとされていたが、本出願
人はこれまでの研究開発の過程で、前記の微量金属を含
有した亜鉛基合金粉では、その外観比重を従来下限値と
されていた2.5g/cm3 よりも小さい1.5g/c
3 まで下げても放電前の水素ガスの発生を抑制でき、
放電利用率の向上が図れることを知得しており、この点
については先の出願により提案済みである。しかし、こ
の場合にあってもその外観比重の有効な範囲は1.5〜
2.4g/cm3 であり、1.5g/cm3 以下にする
と負極亜鉛が電解液中で腐食され易くなってしまう。こ
れは亜鉛基合金粉間の空隙が大きくなり過ぎてしまうか
らであると考えられる。
Further, when the appearance specific gravity of the zinc-based alloy powder is reduced, that is, the specific surface area is increased to improve the discharge utilization rate, a hydrogen gas generation reaction also easily occurs at the same time.
The generation of the hydrogen gas can be suppressed by containing the trace metal. That is, the external appearance specific gravity in the related art is disclosed in
No. 96451, generally, 2.5 to
Although the range of 3.5 g / cm 3 was considered to be good, in the course of the research and development so far, the present inventors have set the appearance specific gravity of the zinc-based alloy powder containing the trace metal as the conventional lower limit value. 1.5 g / c smaller than 2.5 g / cm 3
even down to m 3 can suppress the occurrence of pre hydrogen gas discharge,
It has been known that the discharge utilization can be improved, and this point has been proposed in the earlier application. However, even in this case, the effective range of the appearance specific gravity is 1.5 to
When it is 2.4 g / cm 3 and 1.5 g / cm 3 or less, the negative electrode zinc is easily corroded in the electrolytic solution. This is considered to be because the gap between the zinc-based alloy powders becomes too large.

【0022】そこで本発明者等は、亜鉛基合金粉間の空
隙を大きくすることなく比表面積の増大を更に図るとい
う観点から、亜鉛基合金を粒度の異なる2種以上に形成
してこれらを混合した混合粉体を用いるという点に着目
し、更に研究開発を重ねた結果、インヒビターを添加し
た条件の下で、上記外観比重を1.0g/cm3 まで小
さくしても、耐腐食性と水素ガスの発生抑制効果とが損
なわれないことを知得した。これは粒度の大きな亜鉛基
合金粉間に粒度の小さな亜鉛基合金粉が入り込んで、そ
の空隙を埋めるようになるためであり、よって電解液中
の反応性に優れる表面積のより大きい粉末形状の亜鉛基
合金粉を負極の一部として使用可能となり、電池の大電
流放電性能の向上が図れる。
Therefore, the present inventors formed a zinc-based alloy into two or more kinds having different grain sizes and mixed them from the viewpoint of further increasing the specific surface area without increasing the gap between the zinc-based alloy powders. As a result of further research and development, the corrosion resistance and the hydrogen resistance were reduced even if the above specific gravity was reduced to 1.0 g / cm 3 under the condition where an inhibitor was added. It has been found that the gas generation suppressing effect is not impaired. This is because the zinc-based alloy powder having a small particle size enters between the zinc-based alloy powders having a large particle size and fills the voids. The base alloy powder can be used as a part of the negative electrode, and the high current discharge performance of the battery can be improved.

【0023】以上のように、この発明に係る亜鉛基合金
粉を負極活物質として電池に用いることにより、大電流
放電特性に優れた高容量な電池を小型に製造できるよう
になる。
As described above, by using the zinc-based alloy powder according to the present invention as a negative electrode active material in a battery, a high-capacity battery excellent in large current discharge characteristics can be manufactured in a small size.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】本発明に係るアルカリ電池用亜鉛
基合金粉の実施の形態について、第1〜7実施形態を以
下に説明する。先ず、第1形態を説明すると、亜鉛純度
が99.9986重量%以上の純亜鉛地金を原料とす
る。このとき不可避の不純物は考慮しない。この純亜鉛
に対して後述する範囲の割合で微量金属を添加して溶湯
状態とする。次にこの溶湯状態の亜鉛基合金をチャンバ
ー内で周知のガスアトマイズ法により粉体状態にする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a zinc-based alloy powder for an alkaline battery according to the present invention will be described below with reference to first to seventh embodiments. First, the first embodiment will be described. A pure zinc base metal having a zinc purity of 99.9986% by weight or more is used as a raw material. At this time, unavoidable impurities are not considered. A trace metal is added to the pure zinc at a ratio in the range described below to obtain a molten metal. Next, the molten zinc-based alloy is made into a powder state in a chamber by a well-known gas atomizing method.

【0025】なお、このガスアトマイズ法は、各微量金
属が添加された溶湯状態の亜鉛基合金をチャンバー内で
ガス噴霧するもので、噴霧されて微粒子化された溶融状
態の亜鉛基合金は冷却凝固して粉体となっていく。
In this gas atomizing method, a molten zinc-based alloy to which each trace metal has been added is gas-sprayed in a chamber, and the sprayed and atomized molten zinc-based alloy is cooled and solidified. It becomes powder.

【0026】以上のアトマイズ法によって、純亜鉛に対
して0.2重量%のBiと、0.05重量%のZrと、
0.15重量%のSnとをそれぞれ添加した溶湯から亜
鉛基合金粉を作製した。そして、この亜鉛基合金粉を3
5〜70メッシュと75〜300メッシュの粒度範囲の
2種に篩別し、これら粒度の異なる2種の亜鉛基合金粉
を重量比で1:1に混合して混合粉体を得た。また、亜
鉛基合金粉を上記アトマイズ法で作製するに際し、雰囲
気当等の条件を変えることで外観比重の値が0.9〜
1.8g/cm3 の範囲で相違する7種の亜鉛基合金粉
を作製し、各外観比重のものについて、上記亜鉛基合金
粉の混合粉体を得た。なお、この外観比重はJISのZ
2504に規定されている方法で求めた。
According to the above atomizing method, 0.2% by weight of Bi, 0.05% by weight of Zr, and
A zinc-based alloy powder was prepared from a molten metal to which 0.15% by weight of Sn was added. Then, this zinc-based alloy powder is
The mixture was sieved into two types having a particle size range of 5 to 70 mesh and 75 to 300 mesh, and two types of zinc-based alloy powders having different particle sizes were mixed at a weight ratio of 1: 1 to obtain a mixed powder. Further, when producing the zinc-based alloy powder by the above-mentioned atomizing method, the value of the specific gravity of the appearance is 0.9 to
Seven types of zinc-based alloy powders differing in the range of 1.8 g / cm 3 were produced, and mixed powders of the above-mentioned zinc-based alloy powders were obtained for each specific gravity. The specific gravity of the appearance is JIS Z
2504.

【0027】これらの各外観比重の亜鉛基合金混合粉体
を55重量%、ZnOを飽和させた40重量%KOH溶
液を44.4重量%、そしてインヒビターとしてIn2
3(酸化インジウム)を0.1重量%、ゲル化剤とし
てポリアクリル酸を0.5重量%の各割合で混合し、こ
れを負極材として一定体積とり、前述した図1のLR6
型アルカリ乾電池を作製した。
55% by weight of the zinc-based alloy mixed powder having each specific gravity of appearance, 44.4% by weight of a 40% by weight KOH solution saturated with ZnO, and In 2 as an inhibitor.
O 3 (indium oxide) was mixed at a ratio of 0.1% by weight and polyacrylic acid as a gelling agent was mixed at a ratio of 0.5% by weight.
Type alkaline dry battery was produced.

【0028】そして、これらの各電池における負極材充
填量と、2Ω並びに10Ω連続放電で終始電圧が0.9
Vに至る放電試験を行い、その放電持続時間を測定し
た。これらの測定結果を試験例1として表2に示す。
The amount of the negative electrode material charged in each of these batteries and the voltage at the start and end of the continuous discharge of 2Ω and 10Ω were 0.9.
A discharge test up to V was performed, and the discharge duration time was measured. Table 2 shows these measurement results as Test Example 1.

【0029】なお、この第1実施形態で上記のようにB
iの添加量を0.2重量%、Zrの添加量を0.05重
量%、Snの添加量を0.15重量%としたのは、本発
明者等が本願発明に至る研究開発の過程で既に知得した
それぞれの有効な組成範囲のうち、最も望ましい数値を
採用したものである。なお、その有効な組成範囲につい
ては後の第5〜7実施形態で述べる。
In the first embodiment, as described above, B
The reason why the addition amount of i was 0.2% by weight, the addition amount of Zr was 0.05% by weight, and the addition amount of Sn was 0.15% by weight is that the present inventors have been involved in the research and development process leading to the present invention. Among the effective composition ranges already known in the above, the most desirable numerical values are adopted. The effective composition range will be described later in fifth to seventh embodiments.

【0030】[0030]

【表2】 [Table 2]

【0031】すなわち、表2に示すように外観比重を
1.0〜1.5g/cm3 の範囲としたこの第1実施形
態のものでは、その高負荷放電持続時間(2Ω)の性能
は、外観比重をそれぞれ0.9g/cm3 ,1.6g/
cm3 ,1.8g/cm3 とした比較例よりも5〜15
%程向上する一方、低負荷放電持続時間(10Ω)の性
能には低下が見られないのが判る。なお、外観比重が
1.6g/cm3 ,1.8g/cm3 の2つの比較例で
は負極充填量の変化が認められないが、これは下記のこ
とによると考えられる。
That is, as shown in Table 2, in the first embodiment in which the appearance specific gravity is in the range of 1.0 to 1.5 g / cm 3 , the performance of the high load discharge duration (2Ω) is as follows. Appearance specific gravities of 0.9 g / cm 3 and 1.6 g /
cm 3 and 1.8 g / cm 3, which are 5 to 15 compared with the comparative example.
%, The performance of the low load discharge duration (10Ω) does not decrease. Incidentally, the appearance specific gravity of 1.6 g / cm 3, although the change of the anode charge in two comparative examples of 1.8 g / cm 3 is not observed, which is believed to be due to the following.

【0032】つまり、外観比重はアルコールを溶媒とし
て使用し、亜鉛粉をメスシリンダー中で沈降させて、そ
の沈降した亜鉛粉の体積を測定する。一方、負極充填量
は亜鉛粉に電解液とポリアクリル酸とを添加してゲル化
し、このゲル化したものを電池内に充填したときの充填
量を測定する。ここで、外観比重の低い亜鉛粉はゲル化
することにより粉体の流動性が良くなり、亜鉛粉の充填
密度がたかくなる。一方、外観比重の大きい粉体は、ア
ルコール溶媒中でも亜鉛粉の充填密度が高いため、ゲル
化すると逆に亜鉛粉の充填密度が低くなる。よって、外
観比重が1.6g/cm3 のものと1.8g/cm3
ものとで負極充填量が同じになった。
That is, the specific gravity of appearance is determined by using an alcohol as a solvent, sedimenting zinc powder in a measuring cylinder, and measuring the volume of the sedimented zinc powder. On the other hand, the filling amount of the negative electrode is determined by adding an electrolytic solution and polyacrylic acid to zinc powder to form a gel, and then measuring the filling amount when the gelled product is filled in a battery. Here, the zinc powder having a low appearance specific gravity is gelled to improve the fluidity of the powder and increase the packing density of the zinc powder. On the other hand, a powder having a large specific gravity in appearance has a high filling density of zinc powder even in an alcohol solvent, and consequently, when gelled, the filling density of zinc powder becomes low. Therefore, the negative electrode filling amount was the same between the appearance specific gravity of 1.6 g / cm 3 and the appearance specific gravity of 1.8 g / cm 3 .

【0033】ところで、この第1実施形態の電池におい
て、各外観比重のものを流動パラフィンとともにガスピ
ペットに入れて60±2℃で3日間保存し、その保存時
に発生するガス量を測定して、外観比重と放電前のガス
発生量との関係を調べる試験をした。また、参考例とし
てインヒビターを添加しないものについても測定した。
これらの測定結果を試験例2として表3に示す。
By the way, in the battery of the first embodiment, each battery having the specific gravity of each appearance was put in a gas pipette together with liquid paraffin and stored at 60 ± 2 ° C. for 3 days, and the amount of gas generated during the storage was measured. A test was conducted to examine the relationship between the specific gravity of appearance and the amount of gas generated before discharge. In addition, as a reference example, a sample to which no inhibitor was added was also measured.
Table 3 shows these measurement results as Test Example 2.

【0034】[0034]

【表3】 [Table 3]

【0035】すなわち、表3に示すように外観比重が
1.5g/cm3 以下でもインヒビターとしてIn2
3 を0.1重量%添加するとガス発生量を抑制できるこ
とが判る。
That is, as shown in Table 3, even when the specific gravity of appearance is 1.5 g / cm 3 or less, In 2 O
It is understood that the addition of 0.1% by weight of 3 can suppress the amount of generated gas.

【0036】そこで、このインヒビターとしてのIn2
3 の添加量の有効性や問題点を検証して、その有効な
範囲を知得するべく、下記の試験を行った。
Therefore, In 2 as this inhibitor
The following tests were conducted in order to verify the effectiveness and problems of the added amount of O 3 and to obtain the effective range.

【0037】つまり、上記電池においてIn2 3 をパ
ラメータにして、その添加量を0.01重量%〜0.5
重量%の範囲で8種の値に振ったものを作製し、その各
電池の放電前のガス発生量と放電後のガス発生量とを測
定した。なお、放電前のガス発生量の測定は上記表3の
場合と同様にした。また、放電後のガス発生量の測定
は、各電池を約20℃の温度のもとで2Ωの定抵抗値で
過放電させ、その放電終始電圧が0Vに至った後に、当
該各電池を流動パラフィンとともにガスピペットに入れ
て60℃で3日間保存し、保存中に電池から排出された
水素ガス量を測定した。これらの測定結果を試験例3と
して表4に示す。
That is, in the above battery, the amount of In 2 O 3 was defined as a parameter and the amount of addition was 0.01 wt% to 0.5
The batteries were prepared by varying the values in eight kinds within the range of weight%, and the amount of gas generated before and after the discharge of each battery was measured. The measurement of the gas generation amount before the discharge was performed in the same manner as in Table 3 above. The amount of gas generated after the discharge was measured by over-discharging each battery at a constant resistance value of 2Ω at a temperature of about 20 ° C. It was stored in a gas pipette together with paraffin at 60 ° C. for 3 days, and the amount of hydrogen gas discharged from the battery during storage was measured. Table 4 shows these measurement results as Test Example 3.

【0038】[0038]

【表4】 [Table 4]

【0039】上記表4の試験例3において、実用的に望
ましい条件としては、放電前ガス発生量を1.1cc未
満にするとともに放電後ガス発生量を1.5cc未満と
した。
In Test Example 3 in Table 4 above, as practically desirable conditions, the amount of gas generated before discharge was less than 1.1 cc and the amount of gas generated after discharge was less than 1.5 cc.

【0040】その結果、BiとZrとSnとを含有する
亜鉛基合金粉中にインヒビターとして混合するIn2
3 添加量は、0.03〜0.4重量%の範囲において放
電前ガス発生量、放電後ガス発生量につきそれぞれ効果
が認められた。
As a result, In 2 O mixed as an inhibitor in a zinc-based alloy powder containing Bi, Zr and Sn
(3) The effects of the amount of gas generated before discharge and the amount of gas generated after discharge were observed in the range of 0.03 to 0.4% by weight.

【0041】放電前のガス発生については、In2 3
を添加するに連れてその抑制効果が大きくなり、これが
0.1重量%の場合のときに最もその抑制効果が大き
い。さらにIn2 3 の添加量を増すに連れてその抑制
効果が薄れていく。
Regarding gas generation before discharge, In 2 O 3
Is added, the inhibitory effect increases, and when the amount is 0.1% by weight, the inhibitory effect is greatest. Further, as the amount of In 2 O 3 added increases, the effect of suppressing the effect decreases.

【0042】また、放電後のガス発生については、In
2 3 を添加するに連れてその抑制効果が大きくなり、
同じくこれが0.1重量%の場合のときに最もその抑制
効果が大きく、さらにIn2 3 の添加量を増すに連れ
てその抑制効果が薄れていく。
As for the gas generation after the discharge, In
With the addition of 2 O 3 , its suppression effect increases,
Similarly, when the content is 0.1% by weight, the suppression effect is the largest, and the suppression effect becomes weaker as the added amount of In 2 O 3 is further increased.

【0043】したがって、実用的範囲としてBiとZr
とSnとを含有した亜鉛基合金粉中にインヒビターとし
てIn2 3 を0.03〜0.4重量%の範囲において
添加することにより、ガス発生が抑えられ、これをアル
カリ電池に用いると放電前と放電後における水素ガス発
生を抑制できるとともに、負荷放電特性が向上すること
が知得できた。
Therefore, as a practical range, Bi and Zr
And by adding in the In 2 O 3 and 0.03 to 0.4 wt% range as inhibitors of zinc-based alloy powder which had been contained and Sn, gas generation is suppressed, and using this alkaline cell discharge It has been found that hydrogen gas generation before and after discharge can be suppressed, and the load discharge characteristics are improved.

【0044】また、インヒビターとして上記In2 3
に代えてIn2 (OH)3 (水酸化インジウム)を、あ
るいはSnO2 (酸化錫)を、もしくはCa(OH)2
(水酸化カルシウム)を使用することの有効性を検証す
るために、上記と同様に測定実験を行った。
The above In 2 O 3 is used as an inhibitor.
Instead of In 2 (OH) 3 (indium hydroxide), SnO 2 (tin oxide), or Ca (OH) 2
In order to verify the effectiveness of using (calcium hydroxide), a measurement experiment was performed in the same manner as described above.

【0045】すなわち、第2実施形態として、上記第1
実施形態のものにおいてインヒビターをIn2 3 から
In2 (OH)3 に代えた電池を作製した。この際、I
2(OH)3 の添加量を0.02〜0.6重量%の範
囲で8種に振って電池を作製し、その各電池のガス発生
量の測定試験をした。これらの測定結果を試験例4とし
て表5に示す。
That is, in the second embodiment, the first
A battery was manufactured in which the inhibitor was changed from In 2 O 3 to In 2 (OH) 3 in the embodiment. At this time, I
Batteries were fabricated by varying the amount of n 2 (OH) 3 added in the range of 0.02 to 0.6% by weight to eight types, and a measurement test of the gas generation amount of each battery was performed. Table 5 shows these measurement results as Test Example 4.

【0046】[0046]

【表5】 [Table 5]

【0047】上記表5の試験例4において、実用的に望
ましい条件としては、前記試験例3と同様に放電前ガス
発生量を1.1cc未満にするとともに放電後ガス発生
量を1.5cc未満とした。
In Test Example 4 in Table 5 above, practically desirable conditions are that the amount of gas generated before discharge is less than 1.1 cc and the amount of gas generated after discharge is less than 1.5 cc as in Test Example 3. And

【0048】その結果、BiとZrとSnとを含有する
亜鉛基合金粉中にインヒビターとして混合するIn2 (
OH) 3 添加量は、0.04〜0.5重量%の範囲にお
いて放電前ガス発生量、放電後ガス発生量につきそれぞ
れ効果が認められた。
As a result, In 2 (mixed as an inhibitor) in a zinc-based alloy powder containing Bi, Zr and Sn
OH) 3 was effective in reducing the amount of gas generated before discharge and the amount of gas generated after discharge in the range of 0.04 to 0.5% by weight.

【0049】放電前のガス発生については、In2 ( O
H) 3 を添加するに連れてその抑制効果が大きくなり、
これが0.1重量%の場合のときに最もその抑制効果が
大きい。さらにIn2 ( OH) 3 の添加量を増すに連れ
てその抑制効果が薄れていく。
Regarding gas generation before discharge, In 2 (O
H) With the addition of 3 , its inhibitory effect increases,
When this is 0.1% by weight, the suppression effect is the largest. Further, as the amount of In 2 (OH) 3 added increases, the effect of suppressing the effect decreases.

【0050】また、放電後のガス発生については、In
2 ( OH) 3 を添加するに連れてその抑制効果が大きく
なり、同じくこれが0.1重量%の場合のときに最もそ
の抑制効果が大きく、さらにIn2 ( OH) 3 の添加量
を増すに連れてその抑制効果が薄れていく。
Regarding gas generation after discharge, In
Its inhibitory effect As the adding 2 (OH) 3 is increased, also it is large and most its inhibitory effect upon the case of 0.1% by weight, further increasing the amount of In 2 (OH) 3 As a result, the inhibitory effect diminishes.

【0051】したがって、実用的範囲としてBiとZr
とSnとを含有した亜鉛基合金粉中にインヒビターとし
てIn2 ( OH) 3 を0.04〜0.5重量%の範囲に
おいて添加することにより、ガス発生が抑えられ、これ
をアルカリ電池に用いると放電前と放電後における水素
ガス発生を抑制できるとともに、負荷放電特性が向上す
ることが知得できた。
Therefore, as a practical range, Bi and Zr
By adding the In 2 (OH) 3 and 0.04 to 0.5 wt% range as inhibitors of zinc-based alloy powder which had been contained and Sn and, gas generation is suppressed, using the same alkaline batteries It was also found that hydrogen gas generation before and after discharge can be suppressed and load discharge characteristics are improved.

【0052】また、第3実施形態として、上記第1実施
形態のものにおいてインヒビターをIn2 3 からSn
2 に代えた電池を作製した。この際、SnO2 の添加
量を0.005〜0.15重量%の範囲で8種に振って
電池を作製し、そのガス発生量の測定試験をした。これ
らの測定結果を試験例5として表6に示す。
In the third embodiment, the inhibitor in the first embodiment is changed from In 2 O 3 to Sn.
A battery was prepared in which O 2 was used. At this time, the battery was manufactured by varying the amount of SnO 2 added in the range of 0.005 to 0.15% by weight to eight kinds, and the gas generation amount was measured and tested. Table 6 shows these measurement results as Test Example 5.

【0053】[0053]

【表6】 [Table 6]

【0054】上記表6の試験例5においても、実用的に
望ましい条件としては、前記試験例3と同様に放電前ガ
ス発生量を1.1cc未満にするとともに放電後ガス発
生量を1.5cc未満とした。
In Test Example 5 in Table 6 above, as a practically desirable condition, as in Test Example 3, the gas generation amount before discharge was less than 1.1 cc and the gas generation amount after discharge was 1.5 cc. Less than.

【0055】その結果、BiとZrとSnとを含有する
亜鉛基合金粉中にインヒビターとして混合するSnO2
の添加量は、0.01〜0.14重量%の範囲において
放電前ガス発生量、放電後ガス発生量につきそれぞれ効
果が認められた。
As a result, SnO 2 mixed as an inhibitor in a zinc-based alloy powder containing Bi, Zr and Sn
The effect was recognized on the amount of gas generated before discharge and the amount of gas generated after discharge in the range of 0.01 to 0.14% by weight.

【0056】放電前のガス発生については、SnO2
添加するに連れてその抑制効果が大きくなり、これが
0.07重量%の場合のときに最もその抑制効果が大き
い。さらにSnO2 の添加量を増すに連れてその抑制効
果が薄れていく。
Regarding the gas generation before the discharge, the effect of suppressing the generation increases with the addition of SnO 2, and the effect of suppressing the gas generation is the greatest when the amount is 0.07% by weight. Further, as the added amount of SnO 2 increases, the effect of suppressing the effect decreases.

【0057】また、放電後のガス発生については、Sn
2 を添加するに連れてその抑制効果が大きくなり、同
じくこれが0.07重量%の場合のときに最もその抑制
効果が大きく、さらにSnO2 の添加量を増すに連れて
その抑制効果が薄れていく。
Regarding gas generation after discharge, Sn gas
The suppression effect increases as O 2 is added. Similarly, the suppression effect is greatest when the content is 0.07% by weight, and the suppression effect weakens as the addition amount of SnO 2 increases. To go.

【0058】したがって、実用的範囲としてBiとZr
とSnとを含有した亜鉛基合金粉中にインヒビターとし
てSnO2 を0.01〜0.14重量%の範囲において
添加することにより、ガス発生が抑えられ、これをアル
カリ電池に用いると放電前と放電後における水素ガス発
生を抑制できるとともに、負荷放電特性が向上すること
が知得できた。
Therefore, as a practical range, Bi and Zr
By adding SnO 2 as an inhibitor in the range of 0.01 to 0.14% by weight to a zinc-based alloy powder containing Sn and Sn, gas generation can be suppressed. It has been found that hydrogen gas generation after discharge can be suppressed and the load discharge characteristics are improved.

【0059】また、第4実施形態として、上記第1実施
形態のものにおいてインヒビターをIn2 3 からCa
(OH)2 に代えた電池を作製した。この際、Ca(O
H)2 の添加量を0.003〜0.06重量%の範囲で
8種に振って電池を作製し、そのガス発生量の測定試験
をした。これらの測定結果を試験例6として表7に示
す。
In a fourth embodiment, the inhibitor in the first embodiment is changed from In 2 O 3 to Ca.
A battery was prepared in which (OH) 2 was used. At this time, Ca (O
H) The battery was manufactured by varying the addition amount of 2 in eight kinds in the range of 0.003 to 0.06% by weight, and a measurement test of the gas generation amount was performed. Table 7 shows the results of these measurements as Test Example 6.

【0060】[0060]

【表7】 [Table 7]

【0061】上記表7の試験例6においても、実用的に
望ましい条件としては、前記試験例3と同様に放電前ガ
ス発生量を1.1cc未満にするとともに放電後ガス発
生量を1.5cc未満とした。
In Test Example 6 in Table 7 above, as a practically desirable condition, as in Test Example 3, the amount of gas generated before discharge was less than 1.1 cc and the amount of gas generated after discharge was 1.5 cc. Less than.

【0062】その結果、BiとZrとSnとを含有する
亜鉛基合金粉中にインヒビターとして混合するCa( O
H) 2 の添加量は、0.004〜0.05重量%の範囲
において放電前ガス発生量、放電後ガス発生量につきそ
れぞれ効果が認められた。
As a result, Ca (O) mixed as an inhibitor in a zinc-based alloy powder containing Bi, Zr and Sn
The effect of the addition amount of H) 2 was recognized on the gas generation amount before discharge and the gas generation amount after discharge in the range of 0.004 to 0.05% by weight.

【0063】放電前のガス発生については、Ca( O
H) 2 を添加するに連れてその抑制効果が大きくなり、
これが0.02重量%の場合のときに最もその抑制効果
が大きい。さらにBiの添加量を増すに連れてその抑制
効果が薄れていく。
Regarding gas generation before discharge, Ca (O
H) With the addition of 2 , the inhibitory effect increases,
When the content is 0.02% by weight, the suppression effect is the largest. Further, as the added amount of Bi is increased, the effect of suppressing Bi becomes weaker.

【0064】また、放電後のガス発生については、Ca
( OH) 2 を添加するに連れてその抑制効果が大きくな
り、同じくこれが0.020重量%の場合のときに最も
その抑制効果が大きく、さらにCa( OH) 2 の添加量
を増すに連れてその抑制効果が薄れていく。
Regarding gas generation after discharge, Ca
As the (OH) 2 is added, the inhibitory effect becomes greater. Similarly, when the content is 0.020% by weight, the inhibitory effect is the greatest, and as the amount of Ca (OH) 2 added further increases. The suppression effect is diminished.

【0065】したがって、実用的範囲としてBiとZr
とSnとを含有した亜鉛基合金粉中にインヒビターとし
てCa( OH) 2 を0.004〜0.05重量%の範囲
において添加することにより、ガス発生が抑えられ、こ
れをアルカリ電池に用いると放電前と放電後における水
素ガス発生を抑制できるとともに、負荷放電特性が向上
することが知得できた。
Therefore, as a practical range, Bi and Zr
By adding Ca (OH) 2 as an inhibitor in the range of 0.004 to 0.05% by weight to a zinc-based alloy powder containing and Sn, gas generation is suppressed, and when this is used for an alkaline battery, It has been found that hydrogen gas generation before and after discharge can be suppressed, and that the load discharge characteristics are improved.

【0066】さてこれより以降には、純亜鉛に微少量添
加するBi,Zr,Snの有効な組成範囲について述べ
る。
Hereinafter, the effective composition range of Bi, Zr, and Sn to be added in a small amount to pure zinc will be described.

【0067】まず、Biの組成範囲について検証するた
めの第5実施形態について説明する。この第5実施形態
では、アトマイズ法によって、純亜鉛に対し0.1重量
%のZrと0.15重量%のSnとをそれぞれ添加した
条件下において、Biを0.0005〜0.60重量%
の組成範囲で変化させてBi添加量の異なる7種の亜鉛
基合金粉を作製した。
First, a fifth embodiment for verifying the composition range of Bi will be described. In the fifth embodiment, Bi is added in an amount of 0.0005 to 0.60% by weight under the condition that 0.1% by weight of Zr and 0.15% by weight of Sn are added to pure zinc by the atomizing method.
By changing the composition range, seven kinds of zinc-based alloy powders having different amounts of added Bi were produced.

【0068】そして、この7種の亜鉛基合金粉のそれぞ
れについて、35〜70メッシュと75〜300メッシ
ュとの粒度範囲の2種に篩別し、この粒度の異なる亜鉛
基合金粉を重量比で1:1に混合して混合粉体を得た。
また、上記亜鉛基合金粉を上記アトマイズ法で作製する
に際し、雰囲気等の条件を調整してその外観比重は1.
2g/cm3 に形成した。
Then, each of the seven zinc-based alloy powders is sieved into two types having a particle size range of 35 to 70 mesh and 75 to 300 mesh, and the zinc-based alloy powders having different particle sizes are weight-weighted. The mixture was mixed at a ratio of 1: 1 to obtain a mixed powder.
When producing the zinc-based alloy powder by the above-mentioned atomizing method, the specific gravity of the appearance is adjusted by adjusting conditions such as atmosphere.
It was formed to 2 g / cm 3 .

【0069】これらの各外観比重の亜鉛基合金混合粉体
を55重量%、ZnOを飽和させた40重量%KOH溶
液を44.4重量%、そしてインヒビターとしてIn2
3を0.1重量%、ゲル化剤としてポリアクリル酸を
0.5重量%の各割合で混合し、これを負極材として一
定体積とり、前述した図1のLR6型アルカリ乾電池を
作製した。
55% by weight of the zinc-based alloy mixed powder having the above specific gravity, 44.4% by weight of a 40% by weight KOH solution saturated with ZnO, and In 2 as an inhibitor.
0.1% by weight of O 3 and 0.5% by weight of polyacrylic acid as a gelling agent were mixed at a predetermined volume as a negative electrode material to prepare the LR6 type alkaline dry battery of FIG. 1 described above. .

【0070】そして、各電池の放電前のガス発生量と放
電後のガス発生量とを、前記と同じ方法で測定した。こ
れらの測定結果を試験例7として表8に示す。
The amount of gas generated before and after discharge of each battery was measured by the same method as described above. Table 8 shows these measurement results as Test Example 7.

【0071】[0071]

【表8】 [Table 8]

【0072】上記表8の試験例7においても、実用的に
望ましい条件としては、前記試験例3と同様に放電前ガ
ス発生量を1.1cc未満にするとともに放電後ガス発
生量を1.5cc未満とした。
In Test Example 7 in Table 8 above, as a practically desirable condition, as in Test Example 3, the gas generation amount before discharge was set to less than 1.1 cc and the gas generation amount after discharge was set to 1.5 cc. Less than.

【0073】その結果、ZrとSnを含有した亜鉛基合
金中のBi含有量が0.001〜0.5重量%の範囲に
おいて放電前ガス発生量、放電後ガス発生量につきそれ
ぞれ効果が認められた。
As a result, when the Bi content in the zinc-based alloy containing Zr and Sn is in the range of 0.001 to 0.5% by weight, the effect on the gas generation amount before discharge and the gas generation amount after discharge are respectively recognized. Was.

【0074】放電前のガス発生については、Biを添加
するに連れてその抑制効果が大きくなり、これが0.3
5重量%の場合のとき最もその抑制効果が大きい。さら
にBiの添加量を増すに連れてその抑制効果が薄れてい
く。
As for the generation of gas before the discharge, the effect of suppressing the gas generation increases with the addition of Bi.
In the case of 5% by weight, the suppression effect is the largest. Further, as the amount of added Bi increases, the effect of suppressing the effect decreases.

【0075】また、前述したようにBiを単独添加した
だけでは問題となっていた放電後の水素ガス発生量も低
減でき、Biを添加するに連れてその抑制効果が大きく
なり、これが0.20重量%の場合のとき最もその抑制
効果が大きく、さらにBiの添加量を増すに連れてその
抑制効果が薄れていく。
Further, as described above, the amount of hydrogen gas generated after the discharge, which was a problem only by adding Bi alone, can be reduced, and the suppression effect increases with the addition of Bi. In the case of% by weight, the suppression effect is the largest, and the suppression effect decreases as the amount of added Bi increases.

【0076】したがって、実用的範囲としてZrとSn
とを含有した亜鉛基合金にBiを0.001〜0.50
重量%の範囲において添加することにより、ガス発生が
抑えられ、これをアルカリ電池に用いると放電前と放電
後における水素ガス発生を抑制できるとともに、負荷放
電特性が向上することが知得できた。
Therefore, as a practical range, Zr and Sn
0.001-0.50 Bi in a zinc-based alloy containing
By adding in the range of weight%, gas generation was suppressed, and it was found that when this was used for an alkaline battery, hydrogen gas generation before and after discharge could be suppressed and load discharge characteristics were improved.

【0077】次に、Zrの組成範囲について検証するた
めの第6実施形態について説明する。この第6実施形態
では、アトマイズ法によって、純亜鉛に対し0.2重量
%のBiと、0.15重量%のSnとをそれぞれ添加し
た条件下において、Zrを0.0008〜0.60重量
%の組成範囲で変化させてZr添加量の異なる7種の亜
鉛基合金粉を作製した。そして、他の点は上記第5実施
形態と同様にして、LR6型アルカリ乾電池を作製し、
各電池の放電前のガス発生量と放電後のガス発生量と
を、前記と同じ方法で測定した。これらの測定結果を試
験例8として表9に示す。
Next, a sixth embodiment for verifying the composition range of Zr will be described. In the sixth embodiment, Zr is added in an amount of 0.0008 to 0.60% by weight under the condition that 0.2% by weight of Bi and 0.15% by weight of Sn are added to pure zinc by the atomizing method. % Of Zr-based alloy powders having different amounts of Zr were prepared. In other respects, an LR6 type alkaline dry battery is manufactured in the same manner as in the fifth embodiment,
The amount of gas generated before discharge and the amount of gas generated after discharge of each battery were measured in the same manner as described above. Table 9 shows these measurement results as Test Example 8.

【0078】[0078]

【表9】 [Table 9]

【0079】上記表8の試験例7においても、実用的に
望ましい条件としては、前記試験例3と同様に放電前ガ
ス発生量を1.1cc未満にするとともに放電後ガス発
生量を1.5cc未満とした。
In Test Example 7 in Table 8 above, as a practically desirable condition, as in Test Example 3, the gas generation amount before discharge was set to less than 1.1 cc and the gas generation amount after discharge was set to 1.5 cc. Less than.

【0080】その結果、BiとSnとを含有した亜鉛基
合金中のZr含有量が0.001〜0.5重量%の範囲
において放電前ガス発生量、放電後ガス発生量につきそ
れぞれ効果が認められた。
As a result, when the Zr content in the zinc-base alloy containing Bi and Sn is in the range of 0.001 to 0.5% by weight, the effect is recognized on the gas generation amount before discharge and the gas generation amount after discharge, respectively. Was done.

【0081】放電前のガス発生については、Zrを添加
するに連れてその抑制効果が大きくなり、これが0.1
0重量%の場合のとき最もその抑制効果が大きい。さら
にZrの添加量を増すに連れてその抑制効果が薄れてい
く。
As for the generation of gas before discharge, the effect of suppressing the generation of Zr increases with the addition of Zr.
In the case of 0% by weight, the suppression effect is the largest. Further, as the added amount of Zr increases, the effect of suppressing the effect decreases.

【0082】また、前述したようにBiを単独添加した
だけでは問題となっていた放電後の水素ガス発生量も低
減でき、Zrを添加するに連れてその抑制効果が大きく
なり、これが0.10重量%の場合のとき最もその抑制
効果が大きく、さらにZrの添加量を増すに連れてその
抑制効果が薄れていく。
Further, as described above, the amount of hydrogen gas generated after the discharge, which had been a problem only by adding Bi alone, can be reduced, and as Zr is added, the effect of suppressing the increase is increased. In the case of% by weight, the suppression effect is the largest, and the suppression effect becomes weaker as the added amount of Zr is further increased.

【0083】したがって、実用的範囲としてBiとSn
とを含有した亜鉛基合金にZrを0.001〜0.50
重量%の範囲において添加することにより、ガス発生が
抑えられ、これをアルカリ電池に用いると放電前と放電
後における水素ガス発生を抑制できるとともに、負荷放
電特性が向上することが知得できた。
Therefore, as a practical range, Bi and Sn
0.001 to 0.50 in a zinc-based alloy containing
By adding in the range of weight%, gas generation was suppressed, and it was found that when this was used for an alkaline battery, hydrogen gas generation before and after discharge could be suppressed and load discharge characteristics were improved.

【0084】次に、Snの組成範囲について検証するた
めの第7実施形態について説明する。この第7実施形態
では、アトマイズ法によって、純亜鉛に対し0.2重量
%のBiと0.1重量%のZrとをそれぞれ添加した条
件下において、Snを0.0005〜0.60重量%の
組成範囲で変化させてSn添加量の異なる8種の亜鉛基
合金粉を作製した。そして、他の点は上記第5実施形態
と同様にして、LR6型アルカリ乾電池を作製し、各電
池の放電前のガス発生量と放電後のガス発生量とを、前
記と同じ方法で測定した。これらの測定結果を試験例9
として表10に示す。
Next, a seventh embodiment for verifying the composition range of Sn will be described. In the seventh embodiment, Sn is added in an amount of 0.0005 to 0.60% by weight under the condition that 0.2% by weight of Bi and 0.1% by weight of Zr are added to pure zinc by the atomizing method. , And eight kinds of zinc-based alloy powders having different amounts of Sn added were prepared. In other respects, an LR6 type alkaline dry battery was manufactured in the same manner as in the fifth embodiment, and the amount of gas generated before and after discharge of each battery was measured by the same method as described above. . Test results 9
As shown in Table 10.

【0085】[0085]

【表10】 [Table 10]

【0086】上記表10の試験例9においても、実用的
に望ましい条件としては、前記試験例3と同様に放電前
ガス発生量を1.1cc未満にするとともに放電後ガス
発生量を1.5cc未満とした。
In Test Example 9 in Table 10 above, as a practically desirable condition, as in Test Example 3, the gas generation amount before discharge was set to less than 1.1 cc and the gas generation amount after discharge was set to 1.5 cc. Less than.

【0087】その結果、BiとZrとを含有した亜鉛基
合金中のSn含有量が0.001〜0.5重量%の範囲
において放電前ガス発生量、放電後ガス発生量につきそ
れぞれ効果が認められた。
As a result, when the Sn content in the zinc-base alloy containing Bi and Zr was in the range of 0.001 to 0.5% by weight, the effect was recognized on the gas generation amount before discharge and the gas generation amount after discharge, respectively. Was done.

【0088】放電前のガス発生については、Snを添加
するに連れてその抑制効果が大きくなり、これが0.1
5重量%の場合のとき最もその抑制効果が大きい。さら
にSnの添加量を増すに連れてその抑制効果が薄れてい
く。
As for the generation of gas before the discharge, the effect of suppressing the gas generation increases with the addition of Sn.
In the case of 5% by weight, the suppression effect is the largest. Further, as the amount of Sn added increases, the effect of suppressing the effect becomes weaker.

【0089】また、前述したようにBiを単独添加した
だけでは問題となっていた放電後の水素ガス発生量も低
減でき、Snを添加するに連れてその抑制効果が大きく
なり、これが0.15重量%の場合のとき最もその抑制
効果が大きく、さらにSnの添加量を増すに連れてその
抑制効果が薄れていく。
Further, as described above, the amount of hydrogen gas generated after the discharge, which had been a problem only by adding Bi alone, can be reduced, and as Sn is added, the effect of suppressing the increase is increased. In the case of% by weight, the inhibitory effect is the largest, and the inhibitory effect becomes weaker as the added amount of Sn increases.

【0090】したがって、実用的範囲としてBiとZr
とを含有した亜鉛基合金にSnを0.001〜0.50
重量%の範囲において添加することにより、ガス発生が
抑えられ、これをアルカリ電池に用いると放電前と放電
後における水素ガス発生を抑制できるとともに、負荷放
電特性が向上することが知得できた。
Therefore, as a practical range, Bi and Zr
0.001 to 0.50 in a zinc-based alloy containing
By adding in the range of weight%, gas generation was suppressed, and it was found that when this was used for an alkaline battery, hydrogen gas generation before and after discharge could be suppressed and load discharge characteristics were improved.

【0091】[0091]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のア
ルカリ電池用負極亜鉛基合金粉によれば、水銀やカドミ
ウムおよび鉛といった有害物質を亜鉛に含有することな
く、比較的安全性の高い金属であるBiとZrとSnと
を組み合わせて含有することで、水素ガス発生量を抑制
してこれを負極に用いたアルカリ電池の放電前と放電後
の水素ガス発生の抑制及び負荷放電特性を向上させるこ
とができる。
As described above in detail, according to the negative electrode zinc-based alloy powder for an alkaline battery of the present invention, harmful substances such as mercury, cadmium, and lead are not contained in zinc, and the safety is relatively high. By containing a combination of metals Bi, Zr and Sn, the amount of hydrogen gas generated is suppressed, and the suppression of hydrogen gas generation before and after discharge of an alkaline battery using this as a negative electrode and the load discharge characteristics are improved. Can be improved.

【0092】しかも、インヒビターを添加する条件の下
で、亜鉛基合金粉を粒度の異なる2種以上に形成してこ
れらを混合した混合粉体にして用い、これにより粒度の
大きな亜鉛基合金粉間に粒度の小さな亜鉛基合金粉を入
り込ませて、その空隙を埋めるようにすることで、耐腐
食性と水素ガスの発生抑制効果とを得ながら、外観比重
が1.0〜1.5g/cm3 の範囲にある、比表面積が
大きくて電解液中の反応性に優れた粉末形状の亜鉛基合
金粉を負極活物質として電池に使用できるようになる。
In addition, under the condition of adding the inhibitor, the zinc-based alloy powder is formed into two or more kinds having different particle sizes and used as a mixed powder by mixing them. The zinc-based alloy powder having a small particle size is filled in to fill the voids, so that the specific gravity of appearance is 1.0 to 1.5 g / cm while obtaining the corrosion resistance and the effect of suppressing the generation of hydrogen gas. A zinc-based alloy powder having a large specific surface area and excellent reactivity in an electrolytic solution, which is in the range of 3 , can be used as a negative electrode active material in a battery.

【0093】従って、この発明に係る亜鉛基合金粉を用
いることにより、大電流放電特性に優れた高容量な電池
を小型に製造できるようになる。
Therefore, by using the zinc-based alloy powder according to the present invention, a high-capacity battery excellent in large-current discharge characteristics can be manufactured in a small size.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の亜鉛基合金粉を適用しうる従来と共通
した構造のアルカリ電池の縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an alkaline battery having a structure common to a conventional battery to which a zinc-based alloy powder of the present invention can be applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電池ケ―ス 2 封口ガスケット 3 負極端子板 4 集電棒 5 負極 6 セパレ―タ 7 正極合剤 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery case 2 Sealing gasket 3 Negative electrode terminal plate 4 Current collecting rod 5 Negative electrode 6 Separator 7 Positive electrode mixture

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安村 隆明 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (72)発明者 中川 吉輝 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (72)発明者 松井 一雄 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−3908(JP,A) 特開 平4−26067(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/42 H01M 4/24 H01M 4/62 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (72) Inventor Takaaki Yasumura 5-36-11 Shimbashi, Minato-ku, Tokyo Inside Fuji Electric Chemical Co., Ltd. (72) Yoshiteru Nakagawa 5-36-11 Shimbashi, Minato-ku, Tokyo Fuji Electric Chemical Co., Ltd. (72) Kazuo Matsui 5-36-11 Shimbashi, Minato-ku, Tokyo Fuji Electric Chemical Co., Ltd. (56) References JP-A-10-3908 (JP, A) JP Hei 4-26067 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01M 4/42 H01M 4/24 H01M 4/62

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 純亜鉛に対し、ビスマスとジルコニウム
と錫とをそれぞれ0.001〜0.5重量%の範囲で含
有し、かつ水銀やカドミウムおよび鉛といった有害物質
を有意に含有していない亜鉛基合金でなり、外観比重が
1.0〜1.5g/cm3 の範囲内にあって粒度の異な
る2種以上を混合した粉体に、インヒビターを添加して
なることを特徴とするアルカリ電池用負極亜鉛基合金
粉。
1. A zinc containing bismuth, zirconium and tin in a range of 0.001 to 0.5% by weight with respect to pure zinc and containing no harmful substances such as mercury, cadmium and lead. An alkaline battery comprising a base alloy, a powder having a specific gravity in the range of 1.0 to 1.5 g / cm < 3 > and a mixture of two or more kinds having different particle sizes, and an inhibitor added to the powder. Negative electrode zinc-based alloy powder.
【請求項2】 前記インヒビターとして、酸化第二イン
ジウムを0.03〜0.4重量%の範囲で添加したこと
を特徴とする請求項1記載のアルカリ電池用負極亜鉛基
合金粉。
2. The negative electrode zinc-based alloy powder for an alkaline battery according to claim 1, wherein said indium oxide is added in an amount of 0.03 to 0.4% by weight as said inhibitor.
【請求項3】 前記インヒビターとして、水酸化インジ
ウムを0.04〜0.5重量%の範囲で添加したことを
特徴とする請求項1記載のアルカリ電池用負極亜鉛基合
金粉。
3. The negative electrode zinc-base alloy powder for an alkaline battery according to claim 1, wherein indium hydroxide is added as the inhibitor in a range of 0.04 to 0.5% by weight.
【請求項4】 前記インヒビターとして、酸化第二錫を
0.01〜0.14重量%の範囲で添加したことを特徴
とする請求項1記載のアルカリ電池用負極亜鉛基合金
粉。
4. The negative electrode zinc-base alloy powder for an alkaline battery according to claim 1, wherein stannic oxide is added as the inhibitor in a range of 0.01 to 0.14% by weight.
【請求項5】 前記インヒビターとして、水酸化カルシ
ウムを0.004〜0.05重量%の範囲で添加したこ
とを特徴とする請求項1記載のアルカリ電池用負極亜鉛
基合金粉。
5. The negative electrode zinc-base alloy powder for an alkaline battery according to claim 1, wherein calcium hydroxide is added as the inhibitor in a range of 0.004 to 0.05% by weight.
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