JPH0361343A - 電池用亜鉛合金およびその製造法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電解液中で水素ガス発生量が少ないアルミニウ
ムおよび／またはマグネシウムと、カルシウムおよび／
またはガリウムとを含有する鉛インジウム系亜鉛合金か
らなる電池用亜鉛合金およびその製造法に関する。

［従来技術］ 従来アルカリ乾電池等電池の負極材として亜鉛または亜
鉛合金が用いられている。亜鉛は水素過電圧や価格の面
から好んで電池用として用いられてきた金属であるが、
単に亜鉛を使用しているというだけでは電池の使用時あ
るいは保存中の水素ガスの多量発生を抑制しきれず、そ
れに伴なう電池液漏れなどの問題を生じるものである。

近年このようなガス発生の抑制のための技術改良として
亜鉛の末化が行なわれるようになったが、これは新たに
廃乾電池の処分等に伴なう公害面の懸念という社会問題
を生じていることから低木化あるいは無汞化の電池用亜
鉛合金の開発が求められるようになってきている。その
ような亜鉛合金として例えばガリウム−アルミニウムー
インジウム−亜鉛合金などが知られている（特開昭６０
１１４５４８号、特開昭６１−２５３３３９号）。また
、本発明者等が開発し、特開昭６３３０４５７１号「電
池用亜鉛合金およびその製造法」に開示したアルミニウ
ム、マグネシウム、カドミウム含有鉛−インジウム−水
銀系亜鉛合金などもある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら亜鉛を末化することは公害面からの大きな
問題があり、その為できるだけ低木化あるいは無汞化の
合金で電池用として有用なものが求められていた。

本発明者等が開発した、上記ガリウム−アルミニウムー
インジウム−亜鉛合金はある程度まで（２，０〜３．５
　ｄｌ／ｇ、日）ガス発生量を低減させることができた
が、さらに安定してガス発生量の少ない電池用の低木化
亜鉛合金の開発が求められていた。

即ち、本発明者等は、前記特開昭６３−３０４５７１号
に開示しているように、既に安定してガス発生量の少な
い亜鉛合金を得ることに一応の成功を納めているが、更
に低コスト且つ低木化であってしかも同等のガス発生抑
制効果を示す亜鉛合金の開発が望まれていたのである。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するため、本発明は重量％において、
アルミニウム：　ｏ、ｏｏｏｔ〜０．０５％、マグネシ
ウム：　　０．００００７〜０．０５％のうち１種以上
と、カルシウム：　ｏ、ｏｏｏｔ〜０．０５％、ガリウ
ム：　０．０００１〜０．０５％のうち１種以上と、鉛
：　０．０１〜０．６％とインジウム：　　０．００３
〜０．２％とを含み、あるいは更に必要に応じ水銀を０
．Ｏ１〜０．８％含み、残部が亜鉛および不可避的な不
純物から成ることを特徴とする電池用亜鉛合金を提供す
るものであり、またこのような亜鉛合金を得るための手
段として、カルシウム、インジウム、ガリウム、鉛およ
び亜鉛のうちいずれか１種または２種以上の混合物を水
銀で予め末化し、次いでこの汞化物を残りの所要合金元
素を含む亜鉛合金に添加して合金化することからなる電
池用亜鉛合金の製造方法を提供するものである。

［作用］ 本発明者等は、 アルミニウム：　ｏ、ｏｏｏｔ〜０．０５％、およびマ
グネシウム：　　０．００００７〜０．０５％のうち少
なくとも１つと、カルシウム：　ｏ、ｏｏｏｔ〜０．０
５％およびガリウム：　ｏ、ｏｏｏｔ〜０．０５％のう
ち少なくとも１つと、鉛：　０．０１〜０．６％とイン
ジウム：　０．００３〜０．２％とを含み残部が亜鉛お
よび不可避的な不純物である組成の亜鉛合金が電池用亜
鉛合金として好ましいものであることを確認した。

上記の組成は実験的に決定されたものであり、いずれか
の成分の含有量がその下限値未満のときは水素ガス発生
の抑制効果が不十分であり、一方、含有量が上限値を越
えてもそれ以上の効果は得られないか、またはガス発生
の抑制効果が逆に劣化することが認められている。

前記、特開昭６３−３０４５７１号においては、必須成
分の下限値がアルミニウムはｏ、ｏｏｏｔ％、カドミウ
ムはｏ、ｏｏｏａ％、マグネシウムは０．００００７％
であることを述べたが、その後の研究により、カルシウ
ムおよびガリウムのうち少なくとも一方を添加すること
によってカドミウムまたはマグネシウムの添加を省略し
ても同等の効果が１県られることを見い出した。

また水銀の使用量は通常０〜０．６％でよく、場合によ
っては無汞化でも所望の効果を期待できるが、０．０１
〜０．５％の低木化で実用上十分満足できる安定的なガ
ス発生量抑制効果が得られるのでこの範囲で汞化するの
が好ましいことを確認している。

すなわち本発明の電池用合金は従来の１゜０％以上水銀
を含む汞化亜鉛に比較して水銀の含有量が著しく少なく
なっており、電池製造における低汞化亜鉛使用の目的が
高度に達成されたと言えよう。

本発明の水銀で汞化した亜鉛合金の製造法には、（Ｄ所
望の成分組成が得られるように選んだアルミニウム、マ
グネシウム、カルシウムおよびガリウムのうち１種また
は２種以上の金属と鉛−インジウム系亜鉛合金とを混合
し、この混合物に水銀を添加混合し汞化せしめる方法；
および■アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、ガ
リウム、インジウム、鉛および亜鉛のうちいずれか１種
の金属または２種以上の金属の混合物に予め水銀を混合
させた後、これを残部の必要合金成分を含む亜鉛合金に
添加して汞化合金とする方法、 の二通りの方法があるが、同一の水素発生率を与える合
金組成で比較した場合、■の場合は、（つの場合に比し
Ｚｎ以外の金属元素の添加量が多くなるが、添加元素の
種類および添加量の選択および組合せを適宜変更するこ
とによりいずれの方法によっても結果的には同等の効果
が得られるようにすることができることを確認している
。

また、既に錫、タリウム、銀、チタンなどが水素ガス発
生抑制に効果のあることが知られているが、本発明の亜
鉛合金にこれらの金属を添加した場合は、既に述べた発
明の効果がさらに改善されることを確認した。しかし、
逆に上記の効果公知の金属が添加されていても本発明の
金属成分の添加を欠くと本発明の特徴である優れたガス
発生抑制効果を得ることはできなかった。

以下、本発明を実施例により説明する。

［実施例］ 噴霧法で製造された粒度４８〜１５０メツシユの亜鉛合
金粉を４０℃の２０％ＫＯＨ溶液中で水銀を滴下混合さ
せることによって汞化させ、第１−表に試料１−１２と
してそれぞれ示す組成の本発明の亜鉛合金を得た。

一方、予め所要成分の金属粉の１種または２種以上を水
銀と混合したものを４０℃の２０％ＫＯＨ溶液中におい
て残余の成分を含む亜鉛合金粉に混合汞化させ、第１表
に試料１３〜２８としてそれぞれ示す組成の本発明の亜
鉛合金を得た。

次に、これら亜鉛合金粉を酸化亜鉛を飽和させた４５℃
の４０％ＫＯＨ溶液中に浸漬させて水素ガス発生量を測
定し評価した。

また、試料２９〜３６に示す無汞化の亜鉛合金粉を噴霧
法で得、これらを酸化亜鉛を飽和させた４５℃の４０％
ＫＯＨ溶液中に浸漬させて水素ガス発生量を測定し評価
した。

これらの結果を第１表に併せて示した。

（以下余白） ［比較例］ 合金組成を本発明め範囲外の組成としたほかは、前記実
施例１と同じ方法によって製造された汞化亜鉛合金粉の
組成を第２表に試料１−１ｌとして示した。

次に、これら汞化亜鉛合金粉を実施例１と同じ方法で試
験して水素ガス発生量を測定し評価した。

その結果を第２表に併せて示した。

（以下余白） 以上のように、第２表の比較例の試料の場合は水素ガス
発生量が２．８〜３．５（平均３．１１）ｄ　／　ｇ、
日であるのに対し本発明合金の試料の場合は無汞化の場
合を含めても１．５〜５．０（平均２．５０）ｔｔｆｌ
／ｇ、日であって本発明の亜鉛合金は電池用合金として
明らかに改善されていることがわかる。

［発明の効果］ 本発明によって従来のものよりさらに低木化あるいは無
汞化でも電池電解液中における水素ガス発生量を安定的
に低減させることの可能な亜鉛合金の提供が可能となり
、より一層低水銀あるいは無水銀で高性能な電池の提供
が可能となった。

また高価な合金成分元素の添加量を少なくすることが可
能となったことにより、低コストで製造できるようにな
った。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％においてアルミニウム：０．０００１〜０
   ．０５％およびマグネシウム：０．００００７〜０．０
   ５％のうちから選ばれる少なくとも１種と、カルシウム
   ：０．０００１〜０．０５％およびガリウム：０．００
   ０１〜０．０５％のうちから選ばれる少なくとも１種と
   、鉛０．０１〜０．６％と、インジウム：０．００３〜
   ０．２％とを含み、残部が亜鉛および不可避的不純物か
   らなることを特徴とする電池用亜鉛合金。
2. （２）重量％においてアルミニウム：０．０００１〜０
   ．０５％およびマグネシウム：０．００００７〜０．０
   ５％のうちから選ばれる少なくとも１種と、カルシウム
   ：０．０００１〜０．０５％およびガリウム：０．００
   ０１〜０．０５％のうちから選ばれる少なくとも１種と
   、鉛：０．０１〜０．６％と、インジウム：０．００３
   〜０．２％と、水銀０．０１〜０．６％とを含み、残部
   が亜鉛および不可避的不純物からなることを特徴とする
   電池用亜鉛合金。
3. （３）カルシウム、インジウム、ガリウム、鉛および亜
   鉛のうちから選ばれるいずれか１種または２種以上の混
   合物を水銀で汞化した後、該汞化金属成分を、残部の金
   属成分を含む亜鉛合金と混合して合金化し、アルミニウ
   ム：０．０００１〜０．０５％およびマグネシウム：０
   ．００００７〜０．０５％のうちから選ばれる少なくと
   も１種と、カルシウム：０．０００１〜０．０５％およ
   びガリウム：０．０００１〜０．０５％のうちから選ば
   れる少なくとも１種と、鉛：０．０１〜０．６％と、イ
   ンジウム：０．００３〜０．２％と、水銀：０．０１〜
   ０．６％を含み、残部が亜鉛および不可避的不純物から
   なる合金を得ることを特徴とする電池用亜鉛合金の製造
   法。