JPS6158164A - 水銀無添加アルカリ電池の負極用亜鉛合金粉末およびその製造方法 - Google Patents
水銀無添加アルカリ電池の負極用亜鉛合金粉末およびその製造方法Info
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- JPS6158164A JPS6158164A JP59178501A JP17850184A JPS6158164A JP S6158164 A JPS6158164 A JP S6158164A JP 59178501 A JP59178501 A JP 59178501A JP 17850184 A JP17850184 A JP 17850184A JP S6158164 A JPS6158164 A JP S6158164A
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- alloy powder
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/42—Alloys based on zinc
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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。
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として有用な
亜鉛合金粉末及びその製造方法に関し、更に詳しくは、
負極として用いたとき、水素ガス発生が少なく、優れた
放電特性の電池を得ることができる無水化亜鉛合金粉末
とその製造方法に関する。
亜鉛合金粉末及びその製造方法に関し、更に詳しくは、
負極として用いたとき、水素ガス発生が少なく、優れた
放電特性の電池を得ることができる無水化亜鉛合金粉末
とその製造方法に関する。
従来から、密封型アルカリ電池の負極には、通常、空気
中での溶融噴霧法で製造した微細な亜鉛粉末に６〜１０
重１％の水銀を添加して成る粉末が用いられてきた。こ
こで水銀添加の理由は、亜鉛（合金）粉末の表面をアマ
ルガム化してその水素過電圧を高め、水素ガスの発生を
抑制することに、よって自己溶解を防止するためである
。そのことにより、電池貯蔵中若しくは使用中における
ガス発生とそれに伴う電池内圧の上昇を抑制し、電池の
保存性が高められる。
中での溶融噴霧法で製造した微細な亜鉛粉末に６〜１０
重１％の水銀を添加して成る粉末が用いられてきた。こ
こで水銀添加の理由は、亜鉛（合金）粉末の表面をアマ
ルガム化してその水素過電圧を高め、水素ガスの発生を
抑制することに、よって自己溶解を防止するためである
。そのことにより、電池貯蔵中若しくは使用中における
ガス発生とそれに伴う電池内圧の上昇を抑制し、電池の
保存性が高められる。
しかしながら、水銀は有害物質であるため、最近では電
池中の水銀が新たな公害源として問題視されるようにな
っている。
池中の水銀が新たな公害源として問題視されるようにな
っている。
このため、水銀を添加しない電池（水銀無添加電池）の
研究が活発に進められ、すでにその一部は実用化されつ
つある。
研究が活発に進められ、すでにその一部は実用化されつ
つある。
そのような電池で使用されている負極としては、タリウ
ム、インジウム、ガリウム、鉛、スズ、カドミウムの１
種又は２種以上を含む無水化亜鉛合金の粉末が知られて
いる（特開昭５８−２１８７６０号参照）。これは、ア
マルガム化した亜鉛粉末と同程度の特性を有した負極で
ある。
ム、インジウム、ガリウム、鉛、スズ、カドミウムの１
種又は２種以上を含む無水化亜鉛合金の粉末が知られて
いる（特開昭５８−２１８７６０号参照）。これは、ア
マルガム化した亜鉛粉末と同程度の特性を有した負極で
ある。
しかしながら、従来知られている無水化亜鉛合金粉末は
、その合金化の過程、若しくは溶融噴霧の過程で、不純
物混入の影響又は表面酸化の影響を受けて、添加した各
元素本来の機能が発揮されず、水素ガス発生の増量を招
いたり、表面酸化層が急放電時に拡散阻害層として作用
することにより放電特性が低下するという不都合な事態
を招いている。
、その合金化の過程、若しくは溶融噴霧の過程で、不純
物混入の影響又は表面酸化の影響を受けて、添加した各
元素本来の機能が発揮されず、水素ガス発生の増量を招
いたり、表面酸化層が急放電時に拡散阻害層として作用
することにより放電特性が低下するという不都合な事態
を招いている。
本発明は、無水化亜鉛合金粉末に関する上記したような
問題点を解消し、負極として用いたとき水素ガス発生量
が少なくなり、大きな短絡電流を取り出せて放電特性が
向上した電池の製造に資する負極用亜鉛合金粉末とその
製造方法の提供を目的とする。
問題点を解消し、負極として用いたとき水素ガス発生量
が少なくなり、大きな短絡電流を取り出せて放電特性が
向上した電池の製造に資する負極用亜鉛合金粉末とその
製造方法の提供を目的とする。
本発明の水銀無添加アルカリ電池の負極用亜鉛合金粉末
は、亜鉛と、アルミニウム、マンガン、鉛、スズ、カド
ミウム、タリウム、ビスマスの群から選ばれる少なくと
も１種の元素とから成る合金組成の粉末であって、該粉
末には、短軸長α０５鯨以上、長軸長α３閲以下の形状
特性を有する粉末が５０重量％以以上型れていることを
特徴とし、その製造方法は、上記組成の亜鉛合金を、酸
素濃度α４容積％以下の非酸化性雰囲気中で溶融噴霧す
ることを特徴とする。
は、亜鉛と、アルミニウム、マンガン、鉛、スズ、カド
ミウム、タリウム、ビスマスの群から選ばれる少なくと
も１種の元素とから成る合金組成の粉末であって、該粉
末には、短軸長α０５鯨以上、長軸長α３閲以下の形状
特性を有する粉末が５０重量％以以上型れていることを
特徴とし、その製造方法は、上記組成の亜鉛合金を、酸
素濃度α４容積％以下の非酸化性雰囲気中で溶融噴霧す
ることを特徴とする。
まず、本発明の負極用粉末は上記した組成の亜鉛合金粉
末である。アルミニウム、マンガン、鉛、スズ、カドミ
ウム、タリウム、ビスマスはこれらのうち少なくとも１
種が含有されていればよいが、それぞれの含有量は最大
でα１重丑％以下であることが好ましく、またこれら元
素の含有量は全体で１．０重ｆ１％以下に制限すること
が好ましい。この含有量があまり多くなると、相対的に
は亜鉛量が少なくなって負極としての放電特性は低下し
はじめるので好ましくない。
末である。アルミニウム、マンガン、鉛、スズ、カドミ
ウム、タリウム、ビスマスはこれらのうち少なくとも１
種が含有されていればよいが、それぞれの含有量は最大
でα１重丑％以下であることが好ましく、またこれら元
素の含有量は全体で１．０重ｆ１％以下に制限すること
が好ましい。この含有量があまり多くなると、相対的に
は亜鉛量が少なくなって負極としての放電特性は低下し
はじめるので好ましくない。
本発明の負極用粉末は、組成は全て上記した合金組成で
あるが、しかし、後述する形状の粉末が５０重量％以以
上型れている。
あるが、しかし、後述する形状の粉末が５０重量％以以
上型れている。
すなわち、その形状は、長軸長が０．３ ｒｒｒｍ以下
で、かつ、短軸長がα０５ｍ以上の縄張い球状若しくは
“繭状”又は涙滴状であり、表面には表面酸化の影響に
よると思われる尖鋭な突起状物はない。このような形状
の粉末が全体の５０重量％以上を占有することにより、
本発明の負極用粉末は全体として相互間の接触機会が多
くなり、その結果、短絡電流を多く取り出すことが可能
になる。また、表面には突起状物がないので、水素ガス
発生も抑制される。
で、かつ、短軸長がα０５ｍ以上の縄張い球状若しくは
“繭状”又は涙滴状であり、表面には表面酸化の影響に
よると思われる尖鋭な突起状物はない。このような形状
の粉末が全体の５０重量％以上を占有することにより、
本発明の負極用粉末は全体として相互間の接触機会が多
くなり、その結果、短絡電流を多く取り出すことが可能
になる。また、表面には突起状物がないので、水素ガス
発生も抑制される。
形状特性に関する上記限定が外れた粉末は、その形状が
いわば線状に近似してくるので、相互間の接触機会は減
少して放電特性の低下を否めない。
いわば線状に近似してくるので、相互間の接触機会は減
少して放電特性の低下を否めない。
また、その占有率が５０爪量％以下の場合は、理由は明
確ではないが、その短絡電流が半減して放を特性は低下
するので不都合である。
確ではないが、その短絡電流が半減して放を特性は低下
するので不都合である。
以上のような本発明の亜鉛合金粉末は次のようにして製
造される。まず所定組成の亜鉛合金を例えば常用の融解
法によってル４製する。このとき重要なことは、雰囲気
を酸素濃度α４容積％以下の非酸化性の状態に管理する
ことである。
造される。まず所定組成の亜鉛合金を例えば常用の融解
法によってル４製する。このとき重要なことは、雰囲気
を酸素濃度α４容積％以下の非酸化性の状態に管理する
ことである。
具体的には、アルゴン等の不活性ガス雰囲気が好適であ
る。酸素濃度が０．４容積％より大の場合には、合金の
各成分が酸化されて、得られた粉末を負極として用いた
とき水素ガス発生量が極だって多くなる。
る。酸素濃度が０．４容積％より大の場合には、合金の
各成分が酸化されて、得られた粉末を負極として用いた
とき水素ガス発生量が極だって多くなる。
つぎに、溶融したＭ、鉛合金を同じ酸素濃度０．４容積
％以下の雰囲気下で噴霧・冷却して微粉化する。このと
きの溶融噴霧は、特開昭６０−４８４２７号公報に開示
されている装置を用いて行なうことが好ましい。この装
置の例えば、注下ルツボ孔径、噴射ノズルの交叉角等の
条件を適宜に設定して前記した形状特性の粉末が製造さ
れる。
％以下の雰囲気下で噴霧・冷却して微粉化する。このと
きの溶融噴霧は、特開昭６０−４８４２７号公報に開示
されている装置を用いて行なうことが好ましい。この装
置の例えば、注下ルツボ孔径、噴射ノズルの交叉角等の
条件を適宜に設定して前記した形状特性の粉末が製造さ
れる。
（１）亜鉛合金粉末の調製
純度９９．９９％の亜鉛を石英ルツボにいれ、ここに同
じく純度９９．９９％のタリウム、カドミウム、鉛をそ
れぞれ０１重ゑ％相当量添加して、全体を酸素濃度α２
％のアルゴン雰囲気中にて温度６００℃で融解した。
じく純度９９．９９％のタリウム、カドミウム、鉛をそ
れぞれ０１重ゑ％相当量添加して、全体を酸素濃度α２
％のアルゴン雰囲気中にて温度６００℃で融解した。
充分攪拌したのち、特開昭５０−４８４２７号に開示さ
れた装置を用いた気体噴霧法により微粉化した。このと
き、噴霧時の雰囲気における酸素濃度をかえて各種の亜
鉛合金粉末を得た。
れた装置を用いた気体噴霧法により微粉化した。このと
き、噴霧時の雰囲気における酸素濃度をかえて各種の亜
鉛合金粉末を得た。
（２）酸素濃度の水素ガス発生量への影響上記Ｍ鉛合金
粉末各５ｙを、酸化亜鉛を飽和させた４０％水酸化カリ
ウム水溶液中に浸漬し、４５℃で３日間放置したときの
水素ガス発生量を測定した。その結果を第１図に示した
。図で縦軸は、粉末ＩＰ、１日当りの水素ガス発生量（
μｔ）を表わす。
粉末各５ｙを、酸化亜鉛を飽和させた４０％水酸化カリ
ウム水溶液中に浸漬し、４５℃で３日間放置したときの
水素ガス発生量を測定した。その結果を第１図に示した
。図で縦軸は、粉末ＩＰ、１日当りの水素ガス発生量（
μｔ）を表わす。
図から明らかなように、本発明方法で製造した亜鉛合金
粉末はその水素ガス発生速度が小さい。
粉末はその水素ガス発生速度が小さい。
（３）電池の放電特性
長軸長０．３間以下、短軸長α０５ｍ＋ｎ以上の形状特
性を有する粉末が８０重爪景以上含まれている亜鉛合金
粉末を用いて、以下の仕様でＬＲｅ型マンガンアルカリ
電池を製造した。
性を有する粉末が８０重爪景以上含まれている亜鉛合金
粉末を用いて、以下の仕様でＬＲｅ型マンガンアルカリ
電池を製造した。
正極合剤：二酸化マンガンと黒鉛粉、セパレータ：ポリ
プロピレン不織布、集電子二亜鉛俸、負極合剤二上記粉
末６０重量％とカルボキシメチルセルロースのナトリウ
ム塩（増粘剤）０．４重量％と３０％苛性カリ水溶液（
電解液）３９．６重ｆ１％とから成るゲル体（なお、電
解液の粘度は７０００ｃｐｓ、亜鉛濃度は５％、二酸化
炭素濃度は０８％であった）。
プロピレン不織布、集電子二亜鉛俸、負極合剤二上記粉
末６０重量％とカルボキシメチルセルロースのナトリウ
ム塩（増粘剤）０．４重量％と３０％苛性カリ水溶液（
電解液）３９．６重ｆ１％とから成るゲル体（なお、電
解液の粘度は７０００ｃｐｓ、亜鉛濃度は５％、二酸化
炭素濃度は０８％であった）。
得られた電池を６０℃で１＋−月間貯蔵したときの水素
ガス発生量、及び貯蔵後２０℃における１０．Ω負荷接
続時の連続放電持続時間を測定した。
ガス発生量、及び貯蔵後２０℃における１０．Ω負荷接
続時の連続放電持続時間を測定した。
比較のため、（１）における酸素濃度が２１％のもの（
大気中で溶融噴霧したもの）についても同様の測定を行
ない、両者の結果を一括して第１表に示した。
大気中で溶融噴霧したもの）についても同様の測定を行
ない、両者の結果を一括して第１表に示した。
第 １ 表
本発明の亜鉛合金粉末を用いた電池は、ガス発生量が少
なく、放電持続時間も長い。
なく、放電持続時間も長い。
（４）長軸長０．３ ｔｒｙｎ以下、短軸長０．０５
ｒｒｒｍ以上の粉末の占有率の影響 （１）における装置の操作条件をかえて、長軸長０３、
し１下−帽紬搭α０５酎以トの粉末の存在割合が異なる
各種の亜鉛合金粉末を調製し、これら粉末を用いて（３
）と同様の方法でＬ几６型アルカリマンガン社池を製造
して、初度２０℃における短絡電流を測定した。その結
果を第２表に示した。
ｒｒｒｍ以上の粉末の占有率の影響 （１）における装置の操作条件をかえて、長軸長０３、
し１下−帽紬搭α０５酎以トの粉末の存在割合が異なる
各種の亜鉛合金粉末を調製し、これら粉末を用いて（３
）と同様の方法でＬ几６型アルカリマンガン社池を製造
して、初度２０℃における短絡電流を測定した。その結
果を第２表に示した。
第 ２ 表
表から明らかなように、５０％以下では短絡電流が半減
して電池の放電特性が極立って低下する。
して電池の放電特性が極立って低下する。
以上の説明で明らかなように、本発明の方法で製造した
亜鉛合金粉末は、それを負極に用いたとき、水素ガス発
生量が少なくなり、かつ、大きな短絡電流を取り出すこ
とができ、その放電持続時間も長いという電池を得るこ
とができる。そして、この亜鉛合金粉末は無汞化である
ので、公害による環境汚染の問題も解消する。
亜鉛合金粉末は、それを負極に用いたとき、水素ガス発
生量が少なくなり、かつ、大きな短絡電流を取り出すこ
とができ、その放電持続時間も長いという電池を得るこ
とができる。そして、この亜鉛合金粉末は無汞化である
ので、公害による環境汚染の問題も解消する。
図は、溶融噴霧時の酸素濃度をかえて製造した各皿の亜
鉛合金粉末の水素ガス発生量を表わす図である。 軟庫儂良（％） −
鉛合金粉末の水素ガス発生量を表わす図である。 軟庫儂良（％） −
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、亜鉛と、アルミニウム、マンガン、鉛、スズ、カド
ミウム、タリウム、ビスマスの群から選ばれる少なくと
も１種の元素とから成る合金組成の粉末であって、 該粉末には、短軸長０．０５ｍｍ以上、長軸長０．３ｍ
ｍ以下の形状特性を有する粉末が５０重量％以上含まれ
ていることを特徴とする水銀無添加アルカリ電池の負極
用亜鉛合金粉末。 ２、亜鉛と、アルミニウム、マンガン、鉛、スズ、カド
ミウム、タリウム、ビスマスの群から選ばれる少なくと
も１種の元素とから成る亜鉛合金を、酸素濃度０．４容
積％以下の非酸化性雰囲気中で溶融噴霧することを特徴
とする水銀無添加アルカリ電池の負極用亜鉛合金粉末の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59178501A JPS6158164A (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | 水銀無添加アルカリ電池の負極用亜鉛合金粉末およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59178501A JPS6158164A (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | 水銀無添加アルカリ電池の負極用亜鉛合金粉末およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6158164A true JPS6158164A (ja) | 1986-03-25 |
Family
ID=16049563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59178501A Pending JPS6158164A (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | 水銀無添加アルカリ電池の負極用亜鉛合金粉末およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6158164A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4952368A (en) * | 1988-09-23 | 1990-08-28 | Metallurgie Hoboken-Overpelt | Zinc alloys for electrochemical battery cans |
| US6284410B1 (en) | 1997-08-01 | 2001-09-04 | Duracell Inc. | Zinc electrode particle form |
| US7229715B2 (en) * | 2003-06-17 | 2007-06-12 | The Gillette Company | Anode for battery |
| JP2007299622A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Fdk Energy Co Ltd | アルカリ電池用亜鉛粉末、負極ゲルおよびアルカリ電池 |
-
1984
- 1984-08-29 JP JP59178501A patent/JPS6158164A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4952368A (en) * | 1988-09-23 | 1990-08-28 | Metallurgie Hoboken-Overpelt | Zinc alloys for electrochemical battery cans |
| US6284410B1 (en) | 1997-08-01 | 2001-09-04 | Duracell Inc. | Zinc electrode particle form |
| US7229715B2 (en) * | 2003-06-17 | 2007-06-12 | The Gillette Company | Anode for battery |
| JP2007299622A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Fdk Energy Co Ltd | アルカリ電池用亜鉛粉末、負極ゲルおよびアルカリ電池 |
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