JPS63310566A - アルカリ電池用亜鉛粉末またはその合金粉末およびその製造方法 - 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】 （従来の技術） この発明は、アルカリ電池の負極活物質として用いられ
る亜鉛粉末またはその合金粉末およびそのＩＩ造方法に
圓し、特に低アマルガム化した状態において表面の活性
度合の偏在によるガス発生を抑制し、電池の保存性能の
向上を図るようにしたものおよびその製造方法に関する
。

（従来の技術） アルカリ電池の性能向上に多いに寄与した亜鉛をアマル
ガム化する技術は、有害物質である水銀を必要とする問
題を内在している。

従って、現在では公害防止上の観点から電池の性能低下
につながらない範囲での亜鉛中の水銀含有聞を低下させ
る研究が盛んになされている。

その研究の一つに、亜鉛に異なる金属を添加し、亜鉛合
金粉末とすることによって、低水銀化状態であっても特
性の低下しない材料の開発が行なわれている。

開発が進む中で、ｒＡ蝕抑制に効果的な金属の種類、！
：Ｌ、ｒＬｔｌｎ、Ｇａ、Ｐｂ、Ｔｊ　、Ａｊ　、Ｃｄ
などに特定されつつあり、これらの一種ないし複数種を
特定の配合比で微ｍ添加した亜鉛合金粉末を負極活物質
として用いた場合には、従来の亜鉛粉末単体に比べて低
水銀化した状態であっても腐蝕抑制の面で効果があるこ
とが確認され、水銀量の低減化に向けての可能性が生じ
てきた。

しかしながら、水銀量の低減目標は、従来が氷化率１．
５１［！１％程度であったのに対し、現在では１．０重
量％ないしはそれ以下とますます小さな数値に引下げら
れている。

このような厳しい条件下では前述の各種金属添加だけで
腐蝕抑制効果を満足させるには限界がある。

よって、現在では腐蝕の問題を解決する方法の一つとし
て、前述の合金化のほかに、製造直後の亜鉛粉末または
その合金粉末の表面゛を覆い、空気との接触による酸化
その他の反応を抑制するとともに、電池の製造後、はガ
ス発生に対して害をおよぼす物質との接触を避ける方法
が試みられている。

すなわち、亜鉛粉末表面には製造後から電池に組み付け
られるまでの期間中に空気との接触によって酸化や、水
酸化、或いは炭酸ガスとの接触による炭酸塩の生成が考
えられる。また、このように変化した亜鉛またはその合
金を用いて電池を組立た後は、ガス発生量にばらつきが
生じ易くなり、長期に亘る貯蔵性の面で著しい不利を生
ずる。

従って、電池性能が若干なりとも低下することを容認し
たとしても、貯蔵性に重点を置く場合には、予め表面を
覆い活性表面を保護することが望ましいものと考えられ
ている。

この種の観点に立脚してなされた従来技術として、例え
ば特公昭６１−６４０７１号公報に示す技術がある。

この技術は、製造直後の亜鉛粉末またはその合金粉末の
表面にポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコー
ル等の水溶性高分子被膜を付着させ、組立までの貯蔵期
間中に表面を保護しようとするものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記従来技術における被膜は、亜鉛粉末
またはその合金粉末の全表面を覆っているため、表面活
性度合が著しく低下し、そのため電池組立直後の短絡電
流に著しいばらつきを生ずるという欠点があった。

つまり、この技術では、電池に組立てた後、前記水溶性
高分子被膜が溶解し、金属表面が露出するまでの期間中
は極めて不安定な状態であって、例えば製造ライン上で
の短絡電流などの検査ができない等製造時における品質
管理上に問題があった。

ところで、アルカリ電解液中における亜鉛粉末からのガ
ス発生状態を子細に１！察すると、ガス発生部位は亜鉛
粉末の亀ｆＪｌ！！分や、極微小な窪み部分に集中する
ことが確認されている。

この原因としては、これらの物理的不整形状部位に応じ
て表面の活性状態が偏在することや、低水銀化した状態
では、金属水銀によるアマルガム化がこれらの部分では
均一になされていない可能性もあることが考えられてい
る。

本発明は、これらの物理的な不整形状部位のみを選択的
に被覆することによって、電池組立後の粉末表面の活性
状態の均一化が図れるであろうことに着目した。

本発明は以上の着目に基づいてなされたものであり、そ
の目的とするところは、低アマルガム化状態での粉末表
面の物理的不整形状となっている部位からのガス発生を
抑制し、電池性能の低下を伴わずに長期保存性を向上で
きるようにしたアルカリ電池用亜鉛粉末またはその合金
粉末およびその製造方法を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するため、この発明は、アマルガム化さ
れ、アルカリ電池の負極として用いられる亜鉛粉末また
はその合金粉末において、前記亜鉛粉末またはその合金
粉末の表面の微小な窪みおよびクラック部分等の不整形
状部分が、水溶性高分子の被ＩＩ層で被覆されているこ
とを要旨とする。

また前記のごとく構成される狸鉛粉末またはその合金粉
末を得るため、本発明の製造方法は、亜鉛粉末またはそ
の合金粉末を水溶性高分子の水溶液中に漬浸した後水洗
、乾燥し、表面に付着した水溶性高分子の被膜の大部分
を除去することによって、微小な窪みおよびクラック部
分などの不整形状部分を前記被膜で選択的に被覆するよ
うにした点を要旨とする。

本発明に用いられる亜鉛粉末またはその合金粉末は、一
般の製法、すなわち溶融噴霧法などによって亜鉛末粉と
されたものを用いるか、或いは亜鉛に前述のＩ　ｎ、Ｇ
ａ、Ｐｂ、ＴＪＩ　、Ａｊ）、Ｃｄなどの金属を特定の
配合比で添加した合金粉末に特定の割合いで金属水銀を
添加し、アマルガム化した金属粉末を用いる。

なお、アマルガム化度は従来より低い値であることは言
うまでもない。

得られた金属粉末は、一般に涙滴形成いはその他の任意
な形状をしているが、顕微鏡的に観察すると微小な窪み
や、クラック等が表面に形成され、物理的不整形状とな
っており、必ずしも一様な活性表面とはなっていない。

そして、本発明では前記亜鉛粉末またはその合金粉末の
製造直後において、これを水溶性高分子溶液中に漬浸し
、その後ただちに水洗乾燥することによって、ガス発生
部位である前述の微小な窪み、クラック等の物理的な不
整形状に応じて活性が偏在している部位を選択的に被覆
する。

すなわち、これらの部位は極微小であるため、表面に一
旦付着した高分子被膜は、水洗によって大部分取り除か
れ、大部分の表面を露出するものの、これらの部位のみ
に高分子被膜が残り、被膜によって覆われた状態に保た
れる。

被覆に用いられる本発明の水溶性高分子としては、ポリ
アクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルア
ルコール、ＣＭＧその他天然、半合成ないし合成の水溶
性高分子が用いられる。

（作　用） 以上の処理を施した亜鉛粉末またはその合金粉末を他の
負極を構成する物質、すなわち苛性アルカリ成分やゲル
化剤などと混合し、これをアルカリ電池に組付けた状態
では、組立直後の表面活性状態は安定し、また保存性お
よび耐腐蝕性も向上する。

そして、このことは、亜鉛粉末またはその合金粉末の表
面は大部分露出しており、またガスの発生しやすい部位
のみが水溶性高分子によって被覆されたままの状態に保
たれていることを示唆するものである。

（実　施　例） 以下、実施例によってこの発明の詳細な説明する。

まず、この発明の実施に用いたＬＲ６形電池の構造は、
図に示す一般的構造と、なっている。

図における電池は、正極缶を兼ねた有底円筒型の電池ケ
ース１の上部開口の内周部を負極端子板２の周縁フラン
ジ部に封口ガスケット３を介して絞り加工、カール加工
などによってカシメ付け、電池内部を密封している。

電池内部には、上端を前記封口ガスケット３の中心を貫
通して前記負極端子板２に電気的接続した集電棒４と、
該集電棒４の外周を取巻くようにしてゲル状亜鉛負極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、発電要素を構成している。

前記ゲル状亜鉛負極５は亜鉛合金粉末からなる負極活物
質６０重量％と、バインダとしてのＣＭＣ２重量％を含
むＺｎＯを飽和した３５％ＫＯＨ溶液４０重準％を含む
混合物である。

そして、前記亜鉛合金粉末はすべてＩｎ２００ＤＤＩ　
、　Ｐｂ　５００ｔｌｐｍ　、末化度１．０％、粒度６
０〜１５０メツシユのものを用い、これの製造後浸漬処
理をした本発明の実施例で得たものと比較例１．２を比
較した。

本発明の実施例の処理手順は以下の通りである。

０．２％ポリアクリル酸水溶液１０００ｍに前述の組成
の亜鉛合金粉末１０００！？を添加し、２５　ｔｔｍ　
ＨＱの減圧下において１０分間保持する。その後充分に
水洗し、約２５履ＨＱの減圧下で６０℃で６０分間乾燥
した。

なお、比較例１は前記とまったく同様の組成であって、
漬浸未処理のもの、比較例２は同様の組成の金属表面に
ポリアクリル酸を０．０５μの厚みで均一に塗布したも
のを用いた。

以上の構成の各亜鉛合金粉のガス発生試験を実施したと
ころ以下の表１に示す結果を得られた。

＊試験条件：ＺｎＯ飽和４０％ＫＯ）−１溶液に漬浸試
験温度５０℃、試験期間１ ０日、表中数値は比較例１のガス 発生ｍ　＜ｄ／亜鉛１９）を１００ とした指数値を示している。

次に前記各亜鉛合金粉末を用いてそれぞれ第１図に示す
電池を組み立てた直後の短絡電流を測定したところ、以
下の表２に示す結果を得られた。

表２ 以上の表１の結果からは、実施例で得た亜鉛合金粉末を
用いた電池は、全表面を水溶性高分子で覆った比較例２
に匹敵するガス発生量となっている。従って、保存安定
性が未処理のものに比べて格段に向上することを示唆し
ている。

表２の結果では、実施例の電池の短絡電流は未処理の比
較例１より狭い分布状態での短絡′Ｉ！ｉ流値を示し、
短絡電流のばらつきが極めて少ないことを示唆している
。− （効　果） 以上のように本発明に係る亜鉛粉末またはその合金粉末
にあっては、表面の大部分が露出しているので、これを
電池に組み込んだ直後の短絡電流のばらつきが小さく、
製造後の品質管理上の問題を伴なうことがない。また本
発明にあっては、表面の活性が均一であり、部分的な活
性度合の高い、ガスが発生しやすい部位のみが被膜によ
って覆われているので、水銀の含有率が少ない笥囲内で
のガス発生を抑制し、貯蔵性能を向上できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係るアルカリ電池の断面図である。 １・・・正極缶　　　　　２・・・負極端子板３・・・
封口ガスケット　４・・・集電体５・・・負極　　　　
　　６・・・セパレータ７・・・正楡合剤

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アマルガム化され、アルカリ電池の負極として用
   いられる亜鉛粉末またはその合金粉末において、前記亜
   鉛粉末またはその合金粉末の表面の微小な窪みおよびク
   ラック部分等の不整形状部分が、水溶性高分子の被膜層
   で被覆されていることを特徴とするアルカリ電池用亜鉛
   粉末またはその合金粉。
2. （２）亜鉛粉末またはその合金粉末を水溶性高分子の水
   溶液中に漬浸した後水洗、乾燥し、表面に付着した水溶
   性高分子の被膜の大部分を除去することによつて、微小
   な窪みおよびクラック部分などの不整形状部分を前記被
   膜で選択的に被覆するようにしたことを特徴とするアル
   カリ電池用亜鉛粉末またはその合金粉の製造方法。