JPS60262353A - アルカリ電池の負極用亜鉛合金粉末の製造方法 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は水銀無添加アルカリ電池の負極に用いるＩＩｌ
！鉛合金粉末の製造方法に関し、更に訝しくは、未放電
及び放電後の電池貯蔵中における電池内の水素ガス発生
量を抑制することのできる負極用亜鉛合金粉末の製造方
法に関する。

［発明の１女術的背景とその問題点］ 酸化…（鉛が溶解している苛性アルカリ水溶液を′ＩＩ
ＬＭ液とするアルカリ電池の負極には、高純度の１１！
町船を溶融噴霧して製造した亜鉛粉末に数−ｉｔ　ｉ％
、＋７１．の水銀を配合したものが使用されている。こ
れは、負極が亜鉛粉末だけであった場合には、亜鉛はそ
の電２気化学的電位が極めて卑であることにより、該亜
鉛粉末と電解液との接触界面では亜鉛の溶解にイ゛１っ
て水素カスが発生して電池内圧の１１ｙ１を招くと１７
’ａう°Ｂ　ｆｆｌ？を防１卜するためである。

しかしながら、水銀は有害な物質であるため゛、最近で
は水銀を添加しなくても水素ガスの発生を抑制できる負
極材ネ４の研究が進められている。

そのような負極の材料として、亜鉛と鉛、更にはインジ
ウム、ガリウムを所定の割合で配合した水銀無添加Ｉ］
ｌ（鉛合金の粉末が開発されて“使用されるようになっ
てきている。

この！１１（鉛合金粉末は通常、次のようにして製造さ
れている。すなわち、陽極を積装すべき亜鉛極とし、電
解液を例えば硫醜亜鉛水溶液として電気分解し、陰極１
−に高純度亜鉛を電着させ、ついで、この電着亜鉛を集
積し、これに鉛等の他め成分を所定緘添加して゛全体を
溶融して合金化し、最後にこの合金を溶融噴霧して所定
粒径の粉末にするという方法である。

しかしながら、この製造法の場合、合金化の１程で添加
成分、とりわけ鉛がマトリフクスである１１１！鉛に均
一に分散して溶融せず、得られた合金の中に鉛が部分的
の偏在するという問題を生ずる。

すなわち、鉛の含有量か全体として適正な値であったと
しても、ある含有量においてその値が亜鉛合金の中でば
らついているということである。

このような状態の場合には、その鉛含有の亜鉛合金粉末
は水素カス発生にたいする抑制効果が減殺され、その結
果、電池内圧の上昇を招く。

したかって、当業者間にあっては、上記したような成分
、とりわけ鉛が亜鉛と均一に合金化しており、ある設定
された含有量における部分的なばらつきが小さい負極用
の亜鉛合金粉末、、への要望は極めて大きい。

［発明の目的］ ・：１．：′□　本発明は、（・記要望に応え、鉛の設
定含有量におけるばらつきが小さく、シたがって、水素
ガス発生の抑制効果が大きいアルカリ電池の負極用亜鉛
合金粉末の製造方法の提供を目的とする。

［発明の概要］ 本発明の亜鉛合金粉末の製造方法は、負極用亜鉛合金粉
末の各成分元素が含′有されてる電解液を電気分解して
陰極表面に各成分元素を電着させ、得られた電着物を溶
融噴霧して粉末化することを特徴とする。

まず、１］的とする組成の亜鉛合金を構成する各成分元
素が含有された電解液を建浴する。

この場合、亜鉛に含有させる成分としては、鉛、インジ
ウム若しくはガリウムのいずれか又ｔ±両方であること
が好ましい。

鉛の含イ１量があまり少ないと得られた亜鉛合金粉末の
水素ガス発生抑制効果が充分ではなく、またあまりに多
いと電池での重負荷特性や利用率が悪くなる等のような
問題を生ずるようになるので、通常は、０．Ｏ１〜０．
１０重量％、好ましくは０．０３〜０．０８重量％の範
囲内に設定される。

また、インジウム、ガリウムはいずれも、水素カス発生
の抑制効果を高めるのに有効な成分であり、インジウム
の場合は０．００５〜０．０５重量％、カリウ１、の場
合には０．０１〜Ｏ，ｌ０Ｂｌｉ量％含有ｙれることか
好ましい。

１ＥＭ液の浴組成及び濃度は、−］―記した各成分の種
類及び１−ｊ的とする亜鉛合金粉末に含有させるべき嫉
との関係で決められる。

＋１ｊ鉛源としては硫酸浴が通常であるが、鉛が硫酸鉛
となって融解できないため塩酸塩浴が好ましく、例えば
塩化亜鉛；鉛源としては塩化鉛、インジウム源としては
塩化インジウム：ガリウム源としては塩化ガリウム；が
好適である。目的とする組成に応してｌ−記の各成分源
を適宜に選択してこれらの所定量を水に溶解せしめ、各
成分を所定濃度で含有する均一な電解液を調製する。

ついで、浴温を適正な温度に保持し、所定の電流密度で
電気分解して陰極表面に上記した各成分を電着せしめる
。この電気分解時、陽極には通常炭素極、陰極には表面
平滑なアルミニウム極を用いればよい。このときの浴温
、電流密度等の電解条件は、各成分の種類、それらの組
合わせ、濃度笠によって変化させることが必要なので一
義的には定まらない。このような電着処理により、各成
分は均一に混合した状態で陰極表面に電着する。

すなわち、各成分は部分的に偏在することなく均質な合
金前駆体として析出することになる。

この電着物を陰極から寄せ集め、この集積ケーキな溶融
噴霧して全体を合金化すると同時に粉末化する。

この溶融噴霧の方法としては、従来の方法をそのまま適
用すればよい。すなわち、例えば、集積ケーキを耐熱容
器に収納して溶融し、この融液を容器から流出させつつ
これに例えば酸素フリーの加圧気体を吹きあてて噴霧し
、あわせて冷却するという方法である。この溶融時に集
積ケーキの各成分は合金を形成する。このとき、流出孔
径、噴霧圧力、溶融亜鉛温度のような噴霧条件を適宜な
値に選択して、粉末の粒径を　１０５〜５００ｇｍ程度
に制御することが好ましい。

このような方法によって、鉛のある含有量におけるばら
つきは、耐大値と最小値との差を　０．００２１　ｔ％
の範囲内におさえることが可能となる。

［発明の実施例］ 実施例１〜３ 第１表に示した浴組成の電解液３種類を建浴した。

第１表 これら３種類の電解液を陽極を炭素、陰極をアルミニウ
ムにし、浴温３５℃、電流密度５Ａ／ｄ１１２の条件ド
で電気分解した。アルミ極の表面に電着物が得られた。

なお、電流密度は２〜ＢＯＡ／ｄ＋＊２の範Ｊ　囲で浴
温、液儂度により適宜変更できる。

この電着物をそれぞれ注意深くかき集め、それぞれの集
積ケーキを流出孔直径３．８ｍｍ　、噴霧圧力１．１ｋ
ｇ／ｃ；ｍ２．溶融亜鉛温度５００℃という条件下で溶
融噴霧した。粒径１０５〜５００ＩＬｍのものが全体の
７８％を占める球形粉末が得られた。

なお、比較のために、高純度亜鉛（純度９９．９Ｅ１％
）に同じく高純度の鉛、インジウム、ガリウム（いずれ
も純度ａ９．ａｓ％）を、実施例１〜３に対応させてそ
れぞれ添加し、各混合粉末を常法にしたがって溶融して
合金化し、同一の条件下で溶融噴霧処理を施して粉末と
した。

各種類の粉末につき、ランダムに５点、各ロフト１０ｍ
ｇをＪｆｌしそれぞれにつき鉛の含有量を化学分析した
。その結果を一括して第２表に示した。

なお、ばらつきは最大値と最小値との差である。

第２表 つきに　ＬＲ６型のマンカンアルカリ電池を次のよつに
して組）７てた。

ｊ＋７　ｊ？Ｌを　１０５−５００ｇ　ｍ　ニ揃エタＬ
：記（１）各’１Ｍ１ｌＪ合金粉末と、酸化ｌｌ１ｉ鉛
を溶解した４０東量％の水酸化カリウし・水溶液の電解
液と、ポリアクリル酸ソータのゲル化剤とを程合してゲ
ル状の負極合剤を調製した。−酸化マンガンに導電材と
しての黒鉛を混合して成る１１極合剤を調製し、常法に
従って　ＬＲ８型のマンカンアルカリ電池を製造した。

各種類の電池４０個につき、未放電のものと負荷１０Ω
を接続して５時間放電したものを温度８０”Ｃで貯蔵し
た。

＋０１ｆｆ　、　２０１（、３０日と日数経過のたびに
電池内で発生した水素ガス１ｆｆｉ文）をＩ１１定した
。その平均ゲ１（Ｎ）と最大値と最小値との差（Ｒ）を
第３表に示−し　た。

第３表 ［発明の効果］ １．：Ｊ　ｌの説明で明らかなように、本発明方法で製
１青した１１１１鉛合金粉末は　鉛の含有にのばらつき
が従来のものに比べて約１桁小さく、非常に均一にす１
１鉛に分融している（第２表のデータ）、そのため、ア
ルカリ市イ１１の負極として用いた場合、゛上池か未成
゛屯、放市後であることとは無関係に、長期に■る１佇
蔵においても水素ガスの発生量が少なくなり（第３表の
データ）、水銀無添加アルカリ電池の負極材才Ｉとして
その１業的価値は大であり、しかも公＋’ｆ防Ｉ］、に
資すること極めて大である。

２６０−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 負極用す１！鉛合金粉末の各成分元素が含有されている
   電ｆＬＷ液を゛電気分解して陰極表面に各成分元素を電
   着させ、１１１られた電着物を溶融噴霧して粉末化する
   ことを特徴とするアルカリ゛ｔｌｉ池の負極用亜鉛合金
   粉末の製ｉｊ５方法。