JPH0620689A - マンガン乾電池 - Google Patents

マンガン乾電池

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JPH0620689A
JPH0620689A JP4211938A JP21193892A JPH0620689A JP H0620689 A JPH0620689 A JP H0620689A JP 4211938 A JP4211938 A JP 4211938A JP 21193892 A JP21193892 A JP 21193892A JP H0620689 A JPH0620689 A JP H0620689A
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dry battery
zinc
cadmium
negative electrode
manganese dry
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Hideki Takahashi
秀樹 高橋
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は乾電池用の負極缶の亜鉛合金中に含
まれる環境に有害な鉛、カドミウムを除去することを目
的とする。しかしこの除去により、製缶に必要な機械的
強度、電池性能に必要な耐食性に問題が発生した。この
ため本発明はマグネシウムを添加した亜鉛合金を用い
て、上記問題を解決して本発明をなした。 【構成】 本発明は亜鉛合金からなる負極缶(1)に電
解液を含浸したセパレータ(2)を介して二酸化マンガ
ンを主とする正極合剤(3)を収納した発電要素(4)
を有するマンガン乾電池である。本発明は上記亜鉛合金
が、マグネシウム0.0003〜0.005重量%含有
していることを特徴とするマンガン乾電池である。さら
に、本発明は上記発電要素(4)内に有機系インヒビタ
ーを添加したり、上記セパレータ(2)中に、鉛、カド
ミウムを除いて亜鉛よりもイオン化傾向が低い貴な金属
の化合物を添加したマンガン乾電池である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はマンガン乾電池の負極活
物質と負極缶を兼ねた亜鉛合金の改良に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来より亜鉛合金は、マンガン乾電池の
負極活物質と金属容器とを兼ねる負極缶として、古くか
ら用いられてきた。製缶加工の際に必要な延伸性や機械
的強度を付与し、また、負極缶の内容物である電解液に
対する耐食性を保持するために、マンガン乾電池の負極
缶に用いる従来の亜鉛合金には、0.1〜0.8重量%
の鉛と、0.02〜0.06重量%のカドミウムが含ま
れていた。
【0003】この亜鉛合金に含まれる鉛とカドミウムは
微量ではあるが、近年、電池の消費量が多くなるにつ
れ、廃棄される量も増加する傾向にあり、環境保護の立
場から何らかの処置をとる必要がある。その対策として
マンガン乾電池の負極缶に、鉛及びカドミウムを含有し
ない亜鉛合金の使用が強く望まれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、マンガン乾電
池の負極缶材料として評価した場合、従来から用いられ
ている亜鉛合金から、単に鉛及びカドミウムを除いて調
製した合金は、鉛及びカドミウム含有亜鉛合金と比較し
て、機械的強度がかなり低く、乾電池製造工程で傷や曲
がり、へこみなどの変形を生じて、内部短絡などの原因
となった。加えて電解液に対する耐食性も劣り、乾電池
貯蔵中に自己消耗を起こし易くなった。
【0005】すなわち、従来の無鉛、無カドミウム亜鉛
合金は、軟く機械的強度が低いため製造工程で起こる問
題点と、耐食性が鉛、カドミウム亜鉛合金よりも劣るた
め電解液中での自己消耗が早い問題点とがあった。
【0006】本発明者は上記の問題点を解決すべく研究
を重ねた結果、亜鉛にマグネシウムを特定量配合した亜
鉛合金を用いたり、さらに電池内に有機系インヒビタ
ー、あるいは亜鉛よりイオン化傾向の低い貴な金属のど
ちらか一方あるいは両方を備えることにより、問題点を
解決できることを見出し、本発明をなすに至った。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、亜鉛合金から
なる負極缶(1)に、電解液を含浸したセパレータ
(2)を介して二酸化マンガンを主とする正極合剤
(3)を収納した発電要素(4)を有するマンガン乾電
池において、該亜鉛合金が、マグネシウム0.0003
〜0.005重量%含有していることを特徴とするマン
ガン乾電池である。なお、亜鉛には精錬の過程で不可避
的にppm単位の銅、鉄、鉛、カドミウムなどの不純物
を含有するが、本発明はそれらの不純物の存在には関与
しない。
【0008】さらに、本発明は有機系インヒビターを発
電要素(4)内に含有させたり、あるいはセパレータ
(2)中に、鉛、カドミウムを除いて亜鉛よりもイオン
化傾向が低い貴な金属の化合物を添加したマンガン乾電
池である。
【0009】
【作用】本発明において亜鉛合金の成分であるマグネシ
ウムは、該合金に延伸性、衝撃押出性を与えるものであ
る。本発明におけるマグネシウムの含有量は、0.00
03〜0.005重量%である。0.0003重量%未
満では亜鉛合金は軟くなり、工程中で傷や変形を受け易
くなる。また、0.005重量%を超えると脆くなり、
圧延加工とインパクト加工が困難となる。つまり機械的
強度が上昇しすぎる。機械的強度として必要なのは、各
種の製缶加工及び乾電池製造工程に耐える程度であっ
て、ビッカース硬度で表わすことができる。
【0010】また、本発明における有機系インヒビター
を含有、あるいはセパレータ中に亜鉛よりもイオン化傾
向が低い貴な金属(鉛、カドミウムを除く)の化合物を
添加のどちらか、あるいは両方を備えたことを特徴とす
るマンガン乾電池は、電解液に対して耐食性を有し、乾
電池貯蔵中の自己消耗を抑えるものである。
【0011】上記のように、環境を汚染する鉛及びカド
ミウムを含有することなく、従来の鉛及びカドミウム含
有亜鉛合金以上の機械的強度及び優れた耐食性を有する
マンガン乾電池を提供することができる。本発明のマン
ガン乾電池は環境保全上に有用なマンガン乾電池であ
る。
【0012】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例によって詳
細に説明する。熱精錬した純席99.99重量%以上の
亜鉛地金を用い、これにマグネシウムを配合して、表1
に示すような本発明の組成による3種の合金試料(実施
例1〜3)を調整した。また、比較のために、鉛及びカ
ドミウムを配合した従来品を用意し(比較例11)、ま
た同様に表2に示す本発明の組成範囲外の3種の試料
(比較例12〜14)を調整した。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】これらについて、次のような(A),
(B),(C)の試験によって評価を行なった。なお、
nは各実施例及び比較例の組成ごとの試料数である。 (A)硬度(n=30) 厚さ0.42mm〜0.47mmのR20型マンガン乾
電池用負極缶(1)を作成し、マイクロビッカース硬度
計(MV)を用いて、その側面の硬度を測定した。この
結果表1、表2のように、実施例1〜3は、鉛、カドミ
ウムを含有した比較例11と同じ程度の硬度が得られ
た。マグネシウムが0.0001重量%以下の比較例1
2,13は硬度が低すぎ、0.01重量%の比較例14
は硬すぎである。
【0016】 (B)工程中の外観不良率(n=1000) 亜鉛合金ペレットを衝撃押出法によって(A)と同様の
負極缶(1)の大量試作を行い、セパレータ(2)を介
して正極合剤(3)を収納した発電要素(4)を用い
て、R20型マンガン乾電池を作製した。作製後、乾電
池の金属外装部を取り外し、負極缶(1)を検査して、
傷、曲がり、へこみなどの外観不良率を求めた。この結
果は表1、表2に示したように、外観不良率では、本発
明の実施例1〜3は鉛、カドミウムを含有した比較例1
1と同程度もしくはそれより少なく、マグネシウムが
0.0001重量%以下の比較例12,13は外観不良
率が高く、マグネシウム0.01重量%の比較例14は
より高い。
【0017】(C)腐食減量(n=30) (A)と同じ負極缶(1)を使用した。負極缶(1)を
秤量した後、通常の工程順序に従って乾電池を作製す
る。作製する電池は、有機系インヒビターを電池内部の
発電要素(4)に含有する乾電池と、セパレータ(3)
中に亜鉛よりもイオン化傾向が低い貴な金属(鉛、カド
ミウムを除く)の化合物を添加した乾電池、また、その
両方を備えた乾電池と、どちらも備えていない乾電池の
ように、1合金組成に上記の4種類乾電池をを作製し
た。
【0018】この乾電池を45℃1ヵ月貯蔵後、金属の
外装部を外して負極缶(1)を取り出し、洗浄、乾燥後
秤量する。この値から重量減少率を求め、腐食減量とし
た。この結果を表3に示した。表3より有機系インヒビ
ター、またはイオン化傾向の低い金属を添加すると、よ
り腐食減量が少なくなることが判る。
【0019】
【表3】
【0020】表1及び表2から明らかなように、硬度及
び外観不良率については、マグネシウムの含有量が増加
するほど良好になる。表3より腐食減量は、電池内部に
含有される有機系インヒビター、または亜鉛よりイオン
化傾向が低い貴な金属化合物のセパレータ中への添加、
あるいはその両方により、低下する傾向がみられる。
【0021】
【発明の効果】本発明は硬度、外観不良率及び耐食性を
総合すると、マグネシウムを0.0003〜0.005
重量%含有する亜鉛合金を用い、電池内部に有機系イン
ヒビターを含有させること、または亜鉛よりイオン化傾
向が低い貴な金属化合物をセパレータ中への添加するこ
と、あるいはその両方により、鉛、カドミウム含有した
従来のマンガン乾電池と同様な特性の鉛、カドミウムを
含有しないマンガン乾電池が得られることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例であるR20型マンガン乾電池
の断面図である。
【符号の説明】
1…負極缶 2…セパレータ 3…正極合剤 4…発電要素

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 亜鉛合金からなる負極缶に、電解液を含
    浸したセパレータを介して二酸化マンガンを主とする正
    極合剤を収納した発電要素を有するマンガン乾電池にお
    いて、 該亜鉛合金が、マグネシウム0.0003〜0.005
    重量%含有していることを特徴とするマンガン乾電池。
  2. 【請求項2】 該発電要素内に、有機系インヒビターを
    含有していることを特徴とする請求項1記載のマンガン
    乾電池。
  3. 【請求項3】 該セパレータ中に、鉛、カドミウムを除
    いて亜鉛よりイオン化傾向が低い貴な金属の化合物を添
    加したことを特徴とする請求項1または請求項2記載の
    マンガン乾電池。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5645961A (en) * 1994-04-27 1997-07-08 Fdk Corporation Zinc anode can of a battery, method of manufacture thereof, and manganese dry battery using such zinc can prepared by such method
WO2006001269A1 (ja) * 2004-06-28 2006-01-05 Matsushiza Electric Industrial Co., Ltd. マンガン乾電池
US7874346B2 (en) * 2004-10-15 2011-01-25 Toshiba Battery Co., Ltd. Method for producing manganese dry cell negative electrode zinc material

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US7874346B2 (en) * 2004-10-15 2011-01-25 Toshiba Battery Co., Ltd. Method for producing manganese dry cell negative electrode zinc material

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