NL8600347A - METHOD FOR THE PRODUCTION OF AN ELECTROCHEMICAL CELL WITH REDUCED GASES AND ELECTROCHEMICAL CELL - Google Patents

METHOD FOR THE PRODUCTION OF AN ELECTROCHEMICAL CELL WITH REDUCED GASES AND ELECTROCHEMICAL CELL Download PDF

Info

Publication number
NL8600347A
NL8600347A NL8600347A NL8600347A NL8600347A NL 8600347 A NL8600347 A NL 8600347A NL 8600347 A NL8600347 A NL 8600347A NL 8600347 A NL8600347 A NL 8600347A NL 8600347 A NL8600347 A NL 8600347A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
anode
zinc
metal
cell
polycrystalline
Prior art date
Application number
NL8600347A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Duracell Int
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US06/749,688 external-priority patent/US4632890A/en
Priority claimed from US06/764,454 external-priority patent/US4585716A/en
Application filed by Duracell Int filed Critical Duracell Int
Publication of NL8600347A publication Critical patent/NL8600347A/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/628Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/04Cells with aqueous electrolyte

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Description

N.0. 33.675 *N.0. 33,675 *

Werkwijze voor de vervaardiging van een elektrochemische cel met verminderd gassen, alsmede elektrochemische cel.Method for the production of an electrochemical cell with reduced gases, as well as an electrochemical cell.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op werkwijzen en materialen, die gebruikt worden voor het verminderen van het gassen in elektrochemische cellen, alsmede de hoeveelheid kwik, die in anodeamal-gamatie voor dergelijke cellen vereist zijn.The present invention relates to methods and materials used to reduce gases in electrochemical cells, as well as the amount of mercury required in anode amalgamation for such cells.

5 Metalen zoals zink zijn gewoonlijk gebruikt als anoden in elektrochemische cellen, in het bijzonder in cellen met waterige alkalische elektrolyten. In dergelijke cellen wordt het zink met kwik geamalgameerd teneinde de mate van reactie van het zink met het waterige elektrolyt met de schadelijke ontwikkeling van watergas te voorkomen of de 10 mate van de reactie te verminderen. In het verleden is het noodzakelijk geweest ongeveer 6 tot 7 gew.% kwikarna!gamatie in de anode te gebruiken om de hoeveelheid llgasvorming" tot aanvaardbare niveau's te verminderen. Vanwege echter milieuoverwegingen is het wenselijk geworden kwik, dat in dergelijke cellen wordt gebruikt, te elimineren of de hoeveel-15 heid daarvan tot zo weinig mogelijk te verminderen, evenwel zonder de geleidende toename in het gassen van de cel. Verschillende hulpmiddelen zijn gebruikt om een dergelijke kwikvermindering te bereiken, zoals speciale behandeling van het zink, het gebruik van toevoegsels en zeer bijzondere amalgamatiemethoden. Echter hebben dergelijke methoden eco-20 nomische nadelen of beperkt succes gehad.Metals such as zinc have usually been used as anodes in electrochemical cells, especially in cells with aqueous alkaline electrolytes. In such cells, the zinc is amalgamated with mercury in order to prevent or reduce the degree of reaction of the zinc with the aqueous electrolyte with the deleterious development of water gas. In the past, it has been necessary to use about 6 to 7 wt.% Mercury aration in the anode to reduce the amount of gas formation to acceptable levels. However, for environmental reasons, it has become desirable to use mercury used in such cells. eliminate or reduce the amount thereof to as little as possible, but without the conductive increase in the gas of the cell Various aids have been used to achieve such a reduction in mercury, such as special treatment of the zinc, the use of additives and very special amalgamation methods, however such methods have had economic disadvantages or limited success.

Het is een oogmerk van de onderhavige uitvinding een economisch middel te verschaffen om het gassen in elektrochemische cellen te verminderen.It is an object of the present invention to provide an economical means of reducing gas in electrochemical cells.

Het is een ander oogmerk van de onderhavige uitvinding een rela-25 tief besparend middel te verschaffen om de vermindering van hoeveelheden kwik, gebruikt bij het amalgameren van waterige elektrochemische anodemetalen mogelijk te maken zonder aanzienlijke begeleidende toename in het gassen van cellen of het verminderen van de cel prestatie.It is another object of the present invention to provide a relatively economizing means to enable the reduction of amounts of mercury used in the amalgamation of aqueous electrochemical anode metals without significant concomitant increase in cell gassing or reduction of the cell performance.

Deze en andere oogmerken, kenmerken en voordelen van de onderhavi-30 ge uitvinding zullen duidelijker worden uit de volgende bespreking, alsmede de tekeningen, waarin: fig. 1 een microfoto is van dwarsdoorsneden van potykristallijne zinkdeeltjes en fig. 2 een vergelijkende microfoto is van dwarsdoorsneden van po-35 lykristallijn zink behandeld volgens de onderhavige uitvinding.These and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following discussion, as well as the drawings, in which: Fig. 1 is a cross-sectional micrograph of potycrystalline zinc particles, and Fig. 2 is a cross-sectional micrograph of polycrystalline zinc treated according to the present invention.

In het algemeen omvat de onderhavige uitvinding een werkwijze voor het vervaardigen van een elektrochemische cel met verminderd gassen. De ' T i 7 2 ^' .¾ α uitvinding omvat voorts de cel, die het behandelde anodemateriaal bevat. De werkwijze van de onderhavige uitvinding omvat in het algemeen het verminderen van het aantal korrels in het polykristallijne anodemateriaal tot een derde of minder van het oorspronkelijke aantal kor-5 reis. Daarna wordt het anodemetaal met verminderd korrel gehalte gevormd tot een anode, bijvoorbeeld door samenpersen van poederdeeltjes op een substraat of binnen een holte. Ook kan het anodemetaal in de vorm van een plaat zijn, waarbij de anode kronkel vormig is opgewikkeld tot een "koninginnebrood"-configuratie tezamen met de celscheider en kathode.In general, the present invention includes a method of manufacturing an electrochemical cell with reduced gases. The invention also includes the cell containing the treated anode material. The method of the present invention generally involves reducing the number of grains in the polycrystalline anode material to one third or less of the original number of grains. Thereafter, the reduced grain anode metal is formed into an anode, for example, by compacting powder particles on a substrate or within a cavity. Also, the anode metal may be in the form of a plate, with the anode winding in a "queen bread" configuration along with the cell separator and cathode.

10 Het plaatmetaal kan ook zonder wikkeling in een prismatische cel gebruikt worden. Desgewenst wordt het anodemetaal "in het bijzonder zink" met kwik geamalgameerd na de korrelvermindering en voorafgaande aan het plaatsen van het anodemetaal in de cel. Bij alle hiervoor vermelde uitvoeringsvormen is er met een dergelijke mate van korrelvermindering, 15 een begeleidende vermindering in de mate van korrelgrenzen en een vermindering van het gassen bij dergelijke plaatsen.The sheet metal can also be used in a prismatic cell without winding. If desired, the anode metal "especially zinc" is amalgamated with mercury after the grain reduction and prior to placing the anode metal in the cell. In all of the aforementioned embodiments, with such a degree of grain reduction, there is an accompanying decrease in the degree of grain boundaries and a reduction in gases at such locations.

Om verder de mate van het gassen te verminderen wordt een kléine hoeveelheid van een oppervlakte-actieve heteropolaire stof (oppervlakte-actief middel) van een type, dat als een inhibitor voor de waterstof-20 ontwikkeling zal werken, aan de cel toegevoegd. Vanwege de heteropolaire aard van het oppervlakte-actieve middel, is het in het algemeen ten minste enigszins in het ceTelektrolyt oplosbaar en heeft een polaire affiniteit voor het oppervlak van de anodemetaaldeeltjes met een bekleding, die daarbij wordt gevormd. Een dergelijke affiniteit is bijzonder 25 merkbaar met betrekking tot zinkdeeltjes, die gewoonlijk gebruikt worden in anoden van alkalische elektrolytcellen. Het oppervlakte-actieve middel kan doelmatig in de cel op verschillende wijzen worden opgenomen. Het kan bijvoorbeeld aan de anode worden toegevoegd, in het elektrolyt worden opgenomen of in de separator worden opgenomen door vooraf 30 bevochtigen of impregneren van de separator met het toevoegsel. Het oppervl akte-actieve middel kan zelfs aan de kathode worden toegevoegd. In al dergelijke gevallen migreert het oppervlakte-actieve naar het oppervlak van de anodemetaaldeeltjes onder vorming van de vereiste bekleding voor het tegengaan van waterstofgas. Toevoeging van het oppervlakte-35 actieve middel aan het anodemateriaal is door directe toevoeging aan het verpoederde metaal (geamalgameerd of niet geamalgameerd) of vorming van de oppervlaktebekleding voor het anodemetaal. Ook wordt het oppervl akte-actieve middel toegevoegd aan het elektrolyt, dat vervolgens met de anodemetaaldeeltjes met daaruit resulterende migratie van het opper-40 vlakte-actieve middel naar het oppervlak van de anodemetaaldeeltjes.To further reduce the amount of the gases, a small amount of a surfactant heteropolar (surfactant) of a type that will act as an inhibitor of hydrogen development is added to the cell. Due to the heteropolar nature of the surfactant, it is generally at least slightly soluble in the cell electrolyte and has a polar affinity for the surface of the anode metal particles with a coating thereby formed. Such an affinity is particularly noticeable with respect to zinc particles commonly used in anodes of alkaline electrolyte cells. The surfactant can be efficiently incorporated into the cell in various ways. For example, it can be added to the anode, incorporated into the electrolyte, or incorporated into the separator by pre-wetting or impregnating the separator with the additive. The surfactant can even be added to the cathode. In all such cases, the surfactant migrates to the surface of the anode metal particles to form the required coating to counteract hydrogen gas. Addition of the surfactant to the anode material is by direct addition to the powdered metal (amalgamated or non-amalgamated) or formation of the surface coating for the anode metal. Also, the surfactant is added to the electrolyte, which is then mixed with the anode metal particles with resulting migration of the surfactant to the surface of the anode metal particles.

f ' . ' '7 7 • - * * ? j * 3f '. '' 7 7 • - * *? j * 3

Migratie van het oppervlakte-actieve middel naar de anodemetaal deeltjes kan ook bewerkstelligd worden door de toevoeging van het oppervlakte-actieve middel aan de separator of de kathode. Ook, of bovendien, worden de anodemateriaal deeltjes, zoals zink, vooraf gelegeerd, met een 5 kleine hoeveelheid van een of meer van indium, cadmium, gallium, thallium, bismuth, tin en lood en vervolgens veranderd tot deeltjes met een verminderd aantal korrels of tot individuele afzonderlijke enkele kristaldeeltjes, die daarna met kwik geamalgameerd worden.Migration of the surfactant to the anode metal particles can also be accomplished by the addition of the surfactant to the separator or cathode. Also, or in addition, the anode material particles, such as zinc, are pre-alloyed, with a small amount of one or more of indium, cadmium, gallium, thallium, bismuth, tin and lead and then changed into particles with a reduced number of grains or into individual discrete single crystal particles, which are then amalgamated with mercury.

Teneinde vermindering in het aantal korrels te bewerkstelligen, 10 worden polykristallijne anodematerialen, zoals zink, met hitte behandeld tot een temperatuur beneden het smeltpunt ervan gedurende een voldoende tijd, waarbij het aantal korrels in het polykristallijne materiaal tot een derde of minder van het oorspronkelijke materiaal wordt verminderd.In order to effect reduction in the number of grains, polycrystalline anode materials, such as zinc, are heat treated to a temperature below their melting point for a sufficient time, the number of grains in the polycrystalline material becoming one third or less of the original material reduced.

15 Hoewel het anodemateriaal na deze hittebehandeling polykristallijn blijft, is de hoeveelheid korrelgrenzen verminderd met de vermindering in aantal korrels. Als resultaat is de hoeveelheid gasvorming in de cel met de behandelde deeltjes merkbaar verminderd, aangezien het het oppervlak van de korrelgrenzen is, dat het meest bevorderlijk is voor een 20 grote chemische activiteit en gasvorming. Bovendien infiltreert kwik gemakkelijk in de korrelgrenzen. Met de vermindering van korrel grenzen is er een vermindering in de hoeveelheid kwik, die voor het amalgameren met het anodemateriaal vereist is. Met de anodematerial en met vermin-derde korrel grootte kan de hoeveelheid kwik, die vereist is voor het 25 amalgameren, doeltreffend verminderd worden van ongeveer 6-7¾ tot ongeveer 4¾.Although the anode material remains polycrystalline after this heat treatment, the amount of grain boundaries is reduced with the reduction in grain count. As a result, the amount of gas formation in the cell with the treated particles is noticeably reduced, since it is the surface of the grain boundaries most conducive to high chemical activity and gas formation. In addition, mercury easily infiltrates the grain boundaries. With the reduction of grain boundaries, there is a reduction in the amount of mercury required for amalgamation with the anode material. With the anode material and reduced grain size, the amount of mercury required for amalgamation can be effectively reduced from about 6-7¾ to about 4¾.

Hittebehandeling van het anodemateriaal is afhankelijk van de zui-verheidsfactoren van het polykristallijne uitgangsmateriaal, de temperatuur, waarbij de hittebehandeling wordt uitgevoerd en de duur van een 30 dergelijke hittebehandeling. Het spreekt vanzelf, dat hittebehandeling van poederdeeltjes van verschillende massahoeveelheid in vereiste tijdsduur kan verschillen, aangezien het inwendige van het aggregaat enigszins geïsoleerd wordt door het uitwendige materiaal en niet dezelfde hoeveelheid hitte "ontmoet" als uitwendig materiaal in directe 35 ontvangst van de hitte. In de praktijk zal een continu tuimelende cal-cinerïngsoven de meest doelmatige verhitting verschaffen en als resultaat is met een geschikt ontworpen calcineringsinrichting minder dan 10 min. bij een temperatuur boven 370°C voldoende om een voldoende korrel-vermindering te bewerkstelligen. Herkristallisatie en vergroving van de 40 korrel hangt van vele factoren af zoals temperatuur, tijd, spannings- </ 1 φ Λ 4 energie binnen het materiaal en de zuiverheid. Als gevolg worden exacte hittebehandelingsparameters bepaald volgens de specifieke hittebehande-1ingsapparatuur, die gebruikt wordt. Voor de duidelijkheid hebben de hierna vermelde effectieve hitte en temperatuur betrekking op een di-5 recte toepassing van hitte op het materiaal. In alle gevallen is een vermindering van het aantal korrels in het materiaal tot een derde of minder van het oorspronkelijke materiaal het gewenste resultaat.Heat treatment of the anode material depends on the purity factors of the polycrystalline starting material, the temperature at which the heat treatment is carried out and the duration of such a heat treatment. It goes without saying that heat treatment of powder particles of different mass amount may differ in required time, since the interior of the aggregate is somewhat insulated by the outer material and does not "meet" the same amount of heat as the outer material in direct heat reception. In practice, a continuously tumbling calcining furnace will provide the most efficient heating, and as a result, with a suitably designed calciner at less than 10 minutes at a temperature above 370 ° C is sufficient to effect a sufficient grain reduction. Recrystallization and coarsening of the 40 grain depends on many factors such as temperature, time, voltage </ 1 φ Λ 4 energy within the material and purity. As a result, exact heat treatment parameters are determined according to the specific heat treatment equipment used. For clarity, the effective heat and temperature mentioned below refer to a direct application of heat to the material. In all cases, a reduction in the number of grains in the material to a third or less of the original material is the desired result.

De hittebehandeling van het polykristallijne anodemateriaal is doeltreffend met zowel verpoederd materiaal, dat gewoonlijk gebruikt 10 wordt bij de constructie van samengeperste anoden in cellen met de structuur van het spoeltype en een dergelijke behandeling is ook doelmatig met betrekking tot de behandeling van metaalstroken of platen, die gebruikt worden in prismatische of kronkelig gewikkelde celstructuren.The heat treatment of the polycrystalline anode material is effective with both powdered material commonly used in the construction of compressed anodes in coil-type cells, and such treatment is also effective with regard to the treatment of metal strips or plates, which used in prismatic or tortuous wound cell structures.

15 De zuiverheid van het oorspronkelijke polykristallijne anodemate riaal bepaalt ten dele de tijdsduur, die vereist is om de vereiste vermindering van korrels of omgekeerd de temperatuur, waarbij het materiaal verhit dient te worden gedurende een gegeven tijdsperiode, te verschaffen; hoe lager de zuiverheid hoe hoger de vereiste temperatuur 20 of langer de vereiste tijdsperiode. Het meest gebruikelijke anodemateriaal voor elektrochemische cellen is zink, waarbij de meest gebruikelijke verontreiniging daarin aanwezig lood is. Tot andere minder gebruikelijke anodematerialen behoren cadmium, nikkel, magnesium, aluminium, mangaan, calcium, koper, ijzer, lood, tin en mengsels daarvan met 25 inbegrip van mengsels met zink.The purity of the original polycrystalline anode material partly determines the length of time required to provide the required grain reduction or, conversely, the temperature at which the material is to be heated for a given period of time; the lower the purity, the higher the required temperature 20 or longer the required time period. The most common anode material for electrochemical cells is zinc, the most common impurity being lead therein. Other less common anode materials include cadmium, nickel, magnesium, aluminum, manganese, calcium, copper, iron, lead, tin and mixtures thereof including mixtures with zinc.

De alkalische elektrolytoplossing, waarin het anodemateriaal wordt geplaatst en die in het algemeen een factor is in de gasontwikkeling (gewoonlijk reageert de anode met het elektrolyt met resulterende gasvorming), is gewoonlijk een waterige oplossing van een hydroxide van 30 alkali- of aardalkalimetalen zoals NaOH en KOH. Tot gebruikelijke kathoden voor de alkalische cellen behoren mangaandioxide, cadmiumoxide en -hydroxide, kwik(II)oxide, loodoxide, nikkeloxide en -hydroxide, zilveroxide en lucht. De anoden met een verminderd korrelaantal van de onderhavige uitvinding zijn echter ook toepasbaar in cellen met andere 35 elektrolyten, waarbij het gassen van de anode problematisch is, zoals in elektrolyten van het zure type.The alkaline electrolyte solution, into which the anode material is placed and which is generally a factor in gas evolution (usually the anode reacts with the electrolyte with resulting gassing), is usually an aqueous solution of a hydroxide of alkali or alkaline earth metals such as NaOH and KOH. Common cathodes for the alkaline cells include manganese dioxide, cadmium oxide and hydroxide, mercury (II) oxide, lead oxide, nickel oxide and hydroxide, silver oxide and air. However, the reduced grain number anodes of the present invention are also useful in cells with other electrolytes, where anode gas is problematic, such as in acid type electrolytes.

Gebruikelijke cellen van het alkalische type bevatten gecomprimeerde polykristallijne zinkdeeltjes met een gemiddelde deeltjesgrootte van ongeveer 100 micrometer. Elk van deze deeltjes heeft ongeveer 16 of 40 meer korrels en volgens de onderhavige uitvinding wordt het aantal kor- .q i 7 l» J ·/ — >& 5 reis in elk van de deeltjes verminderd door de zinkdeëltjes bij een doelmatige temperatuur tussen ongeveer 50 en 419,5°C (de laatste is het smeltpunt van zink) gedurende een minimale tijdsperiode, die varieert van ongeveer 2 uren bij 50°C tot ongeveer 5 min. bij 419,5°C te verhit-5 ten om de hoeveelheid korrels tot een gemiddelde van ongeveer 3 tot 5 korrels per deeltje te verminderen. Zinkdeeltjes met loodverontreinig-ingen vereisen een temperatuur van ongeveer 100°C gedurende de minimale periode van 2 uren om een soortgelijke vermindering in aantal korrels te bereiken.Conventional alkaline type cells contain compressed polycrystalline zinc particles with an average particle size of about 100 microns. Each of these particles has about 16 or 40 more grains, and according to the present invention, the number of grain travel in each of the particles is reduced by the zinc particles at an effective temperature between about 50 and 419.5 ° C (the latter being the melting point of zinc) for a minimum period of time ranging from about 2 hours at 50 ° C to about 5 minutes at 419.5 ° C to increase the amount of granules to reduce an average of about 3 to 5 grains per particle. Zinc particles with lead impurities require a temperature of about 100 ° C for the minimum period of 2 hours to achieve a similar reduction in the number of grains.

10 Tot bruikbare oppervlakte-actieve middelen, die aan de cel kunnen worden toegevoegd, volgens de onderhavige uitvinding on verder de mate van gassen te verminderen, omvatten ethyleenoxide bevattende polymeren, zoals die met fosfaatgroepen, verzadigd of onverzadigd monocarbonzuur met ten minste twee ethanolamidegroepen, tridecyloxypoly(ethyleenoxi-15 de)ethanol en het meest bij voorkeur organische fosfaatesters. De organische fosfaatesters, die de voorkeur verdienen, zijn in het algemeen monoesters of diesters met de volgende formule: [R0(EtQ)n]x - P = 0 20 | (QM)y waarin x + y 3 is, Μ Η, NH4, amino of een alkali- of aardalkalimetaal is en 25 R fenyl of alkyl of alkylaryl met 6-28 koolstofatomen is.Useful surfactants which can be added to the cell of the present invention to further reduce the amount of gases include ethylene oxide containing polymers, such as those having phosphate groups, saturated or unsaturated monocarboxylic acid with at least two ethanolamide groups, tridecyloxypoly (ethylene oxide-15) ethanol and most preferably organic phosphate esters. The preferred organic phosphate esters are generally monoesters or diesters of the following formula: [R0 (EtQ) n] x - P = 0 20 | (QM) y wherein x + y is 3, Μ Η, NH4, amino or an alkali or alkaline earth metal and 25 R is phenyl or alkyl or alkylaryl of 6-28 carbon atoms.

Tot specifiek geschikte oppervlakte-actieve middelen van het organische fosfaatestertype behoren produkten, die geïdentificeerd kunnen worden door hun handelsnaam als GAFAC RA600 (een anionogene organische fosfaatester geleverd door GAF Corp. als het vrije zuur, op basis van 30 een lineaire primaire alcohol en die een niet geneutraliseerde partiële ester van fosforzuur is); GAFAC RA610 (een anionogeen complexe organische fosfaatester geleverd door GAF Corp. als het vrije zuur met een aromatische hydrofoob, en die een niet geneutraliseerd partiële ester van fosforzuur is) en KLEARFAC AA-040 (een anionogene mono gesub-35 stitueerde orthofosfaatester geleverd door BASF Wyandotte Corp.).Specifically suitable surfactants of the organic phosphate ester type include products which can be identified by their trade name as GAFAC RA600 (an anionic organic phosphate ester supplied by GAF Corp. as the free acid, based on a linear primary alcohol and having a is not neutralized partial ester of phosphoric acid); GAFAC RA610 (an anionic complex organic phosphate ester supplied by GAF Corp. as the free acid with an aromatic hydrophobic, and which is a non-neutralized partial ester of phosphoric acid) and KLEARFAC AA-040 (an anionic mono-substituted orthophosphate ester supplied by BASF Wyandotte Corp.).

Gebleken is, dat de opname van een oppervlakte-actief toevoegsel van het hierin vermelde type in een cel in een hoeveelheid van 0,001 tot 5, bij voorkeur 0,005 tot 1 en het meest bij voorkeur 0,01 tot 0,3 gew.% van de actieve anodecomponent van de cel, de ontwikkeling van 40 waterstof binnen de cel uitsluit of ten minste aanzienlijk remt en ' 7 l **? J - /It has been found that the incorporation of a surfactant additive of the type mentioned herein into a cell in an amount of 0.001 to 5, preferably 0.005 to 1, and most preferably 0.01 to 0.3% by weight of the active anode component of the cell, precludes or at least significantly inhibits the development of hydrogen within the cell and "7 l **? J - /

è * 'Kè * 'K

6 daarbij houdbaarheid en de bruikbare gebruiksduur ervan vergroot.6 thereby increasing shelf life and useful useful life.

De toevoeging van het oppervlakte-actieve middel aan cellen, die een verminderd aantal anodemetaalkorrels of enkelvoudige kristallen van dergelijke anodemetalen bevat, verschaft een synergistische verdere 5 vermindering van het gassen van de cel.The addition of the surfactant to cells, which contains a reduced number of anode metal grains or single crystals of such anode metals, provides a synergistic further reduction in cell gassing.

Hoewel het gebruik van een eenkristalanodemateriaal en het gebruik van oppervlakte-actieve middelen van het organische fosfaatestertype (Amerikaanse octrooi schriften 4.487.651 en 4.195.120) gescheiden bekend zijn om doelmatig het gassen van de cel te verminderen of enige vermin-10 dering van kwikgehalte in de anode mogelijk te maken zonder schadelijke toename in het gassen, is het effect van de combinatie onverwacht gebleken aanzienlijk meer dan additief te zijn. Derhalve kan in cellen met geamalgameerde eenkristal zinkanoden, de hoeveelheid kwik in het amalgaan doelmatig verminderd worden van ongeveer 6-7% tot ongeveer 4% 15 of anders gezegd, de mate van gassen van polykristal lijn zinkamalgaan, dat 1,5% kwik bevat, kan met ongeveer het tweevoudige verminderd worden door het gebruik van eenkristal zink. Soortgelijk resulteert het gebruik van een oppervlakte-actief middel van het organische fosfaates-tertype, zoals GAFAC RA600, met polykristal!ijne zinkamalgaamanoden in 20 een ongeveer viervoudige vermindering van het gassen met bijvoorbeeld 0,1% GAFAC RA600. Echter maakt volgens de onderhavige uitvinding een combinatie van de twee, d.w.z. een eenkristal zinkamalgaam met een oppervlakte-actief middel onverwacht de werkzame vermindering van het kwik tot ongeveer 1,5% met een ongeveer 20-voudige mate van remming van 25 het gassen of ongeveer het dubbele mogelijk met hetgeen te verwachten is. Vanzelfsprekend verschaffen combinatie van chemische gasverminde-ringshulpmiddelen gewoonlijk .niet een additief effect evenmin als een overmatig gebruik van toevoegsels. Het gebruik van het oppervlakte-actieve materiaal met het zinkanodemateriaal met verminderd korrel getal 30 verschaft een economische synergistische vermindering van het gassen van de cel tot boven hetgeen verkregen wordt met eenkristal anodemate-riaal, maar duidelijk beneden dat verkregen met het polykri stal 1ijne zink met hoog korrelgetal.Although the use of a single crystal anode material and the use of surfactants of the organic phosphate ester type (US Pat. Nos. 4,487,651 and 4,195,120) have been known separately to effectively reduce cell gassing or some reduction in mercury content in the anode without harmful increase in the gases, the effect of the combination has unexpectedly been found to be considerably more than additive. Thus, in cells with amalgamated single crystal zinc anodes, the amount of mercury in the amalgam can be effectively reduced from about 6-7% to about 4% or, in other words, the amount of gases of polycrystalline zinc amalgam containing 1.5% mercury, can be reduced by about two-fold by using single crystal zinc. Similarly, the use of an organic phosphate ester surfactant, such as GAFAC RA600, with polycrystalline zinc amalgam anodes results in an approximately fourfold reduction in gases, for example, 0.1% GAFAC RA600. However, according to the present invention, a combination of the two, ie a single crystal zinc amalgam with a surfactant, unexpectedly makes the effective reduction of the mercury to about 1.5% with an about 20-fold inhibition of the gases or about double what is to be expected. Obviously, combination of chemical gas reduction aids usually do not provide an additive effect, nor do excessive use of additives. The use of the surfactant material with the reduced grain number 30 zinc anode material provides an economic synergistic reduction of the cell's gases above that obtained with single crystal anode material, but well below that obtained with the polycrystalline zinc having high grain number.

De eenkristallen van zink worden bij voorkeur bereid zoals be-35 schreven in het Amerikaanse octrooi schrift 4.487.651. Een dergelijke methode houdt de vorming in van een kroes met dunne huid op elk van de zinkdeeltjes door oxidatie in lucht bij een temperatuur juist beneden het smeltpunt (419°C) van het zink, het verhitten van de door de huid omsloten zinkdeeltjes in een inerte atmosfeer boven het smeltpunt van 40 het zink en langzame afkoeling daarna met verwijdering van de oxide- J O 4 / * 7 huidjes. Afmetingen van zinkdeeltjes variëren in het algemeen tussen 80 en 600 micrometer voor bruikbaarheid in elektrochemische cellen en een dergelijke werkwijze verschaft een doelmatig middel voor het maken van eenkristal deeltjes met dergelijke kleine afmetingen.The zinc single crystals are preferably prepared as described in U.S. Patent 4,487,651. One such method involves forming a thin-skinned crucible on each of the zinc particles by oxidation in air at a temperature just below the melting point (419 ° C) of the zinc, heating the skin-enclosed zinc particles in an inert atmosphere above the melting point of the zinc and slow cooling then with removal of the oxide JO 4/7 skins. Zinc particle sizes generally range between 80 and 600 micrometers for utility in electrochemical cells, and such a method provides an effective means of making single crystal particles of such small dimensions.

5 De hoeveelheid kwik in het anodeamalgaam kan variëren van 0 tot 4% afhankelijk van het gebruik van de cel en de mate van toe te laten gasvorming.The amount of mercury in the anode amalgam can vary from 0 to 4% depending on the use of the cell and the amount of gas to be allowed.

De geamalgameerde eenkristal-metaaldeeltjes met verminderde kor-relaantal of met oppervlakte-actieve toevoegsels zoals GAFAC RA600 wor-10 den tot anoden voor elektrochemische cellen, in het bijzonder alkalische elektrochemische cellen gevormd. Ook worden de anoden gevormd uit eenkristal-metaal deeltjes met verminderde korrelaantal of het oppervlakte-actieve middel migreert daarnaar uit andere celbestanddelen zoals het elektrolyt, de separator of de kathode, waaraan de oppervlakte-15 actieve middelen aanvankelijk zijn toegevoegd. Andere anodemetalen, die tot verminderd korrelaantal of eenkristalpoeders kunnen worden gevormd en die in elektrochemische cellen bruikbaar zijn, omvatten Al, Cd, Ca,The amalgamated single crystal metal particles with reduced grain number or with surfactant additives such as GAFAC RA600 are formed into anodes for electrochemical cells, especially alkaline electrochemical cells. Also, the anodes are formed from reduced grain number single crystal metal particles or the surfactant migrates thereto from other cell components such as the electrolyte, separator or cathode to which the surfactants are initially added. Other anode metals, which can be formed into reduced grain number or single crystal powders and are useful in electrochemical cells, include Al, Cd, Ca,

Cu, Pb, Mg, Ni en Sn.Cu, Pb, Mg, Ni and Sn.

Een ander additioneel of alternatief hulpmiddel voor het verminde-20 ren van het gassen is het legeren van polykristallijne anodemetaaldeeltjes met indium of andere toevoegsels voorafgaande aan de vermindering van de anodemetaalkorrel of de vorming van de eenkristal-metaaldeeltjes, in het algemeen in hoeveelheden, die variëren tussen 25-5000 dpm en bij voorkeur tussen 100-1000 dpm. De hoeveelheid kwik in het anodeamal-25 gaan kan variëren van 0-4¾ afhankelijk van het gebruik van de cel en de mate van toe te laten gasvorming.Another additional or alternative means for reducing the gases is alloying polycrystalline anode metal particles with indium or other additives prior to the reduction of the anode metal grain or the formation of the single crystal metal particles, generally in amounts that vary between 25-5000 ppm and preferably between 100-1000 ppm. The amount of mercury going into the anode amal-25 can vary from 0-4¾ depending on the use of the cell and the amount of gas to be allowed.

De geamalgameerde eenkristal-metaaldeeltjes met vooraf gelegeerde insluitingen van produkten, zoals indium, worden vervolgens gevormd tot anoden voor elektrochemische cellen, in het bijzonder alkalische elek-30 trochemische cellen. Andere anodemetalen , die tot eenkristal poeders kunnen worden gevormd en die bruikbaar zijn in elektrochemische cellen omvatten Al, Cd, Ca, Cu, Pb, Mg, Ni en Sn. Het spreekt vanzelf, dat met anoden van deze metalen het materiaal van de voorafgaande legering niet hetzelfde is als het actieve anodemateriaal, maar minder elektroche-35 misch actief is.The amalgamated single crystal metal particles with pre-alloyed inclusions of products, such as indium, are then formed into anodes for electrochemical cells, especially alkaline electrochemical cells. Other anode metals that can be formed into single crystal powders and are useful in electrochemical cells include Al, Cd, Ca, Cu, Pb, Mg, Ni and Sn. It goes without saying that with anodes of these metals the material of the previous alloy is not the same as the active anode material, but is less electrochemically active.

Teneinde de doelmatigheid van de onderhavige uitvinding bij het verminderen van het gassen van de cel duidelijk toe te lichten, worden de volgende verge!ijkingsvoorbeelden gegeven. Het spreekt vanzelf, dat dergelijke voorbeelden alleen voor toelichtingsdoeleinden zijn en dat 40 details, die daarin aanwezig zijn, niet mogen worden uitgelegd als be- •i V? 8 perkingen van de onderhavige uitvinding. Tenzij anders in de onderhavige beschrijving aangegeven hebben alle delen betrekking op gewichtsde-len.In order to clearly illustrate the effectiveness of the present invention in reducing cell gassing, the following comparative examples are provided. It goes without saying that such examples are for illustrative purposes only and 40 details contained therein should not be construed as meaning. 8 limitations of the present invention. Unless otherwise indicated in the present description, all parts relate to parts by weight.

Voorbeeld IExample I

5 Drie ladingen polykristallijn zink met een gemiddelde deeltjesaf- meting van ongeveer 100 micrometer worden gedurende variërende tijdsperioden en temperaturen met hitte behandeld en worden vervolgens met ongeveer 4 gew.% kwik geamalgameerd. Een vierde lading van met 4¾ kwik geamalgameerd polykristallijn zink wordt niet behandeld en wordt als 10 controle gebruikt. Twee gram van elke lading worden in 37¾1s oplossingen van KOH gebracht (soortgelijk aan het elektrolyt van alkalische cellen) bij 90°C met verhittingsparameters en gasvormingssnelheden gegeven in tabel A.Three batches of polycrystalline zinc with an average particle size of about 100 microns are heat treated for varying periods of time and temperatures and then amalgamated with about 4 wt% mercury. A fourth batch of 4¾ mercury amalgamated polycrystalline zinc is untreated and used as a control. Two grams of each charge are placed in 37¾s solutions of KOH (similar to the electrolyte of alkaline cells) at 90 ° C with heating parameters and rates of gas formation given in Table A.

15 Tabel ATable A

Zinkbehandeling ml gas (24 uren) ml gas (93 uren) controle, niet verhit 0,62 3,77 20 114 uren bij 400°C 0,25 2,07 235 uren bij 400°C 0,28 2,78 70 uren bij 419°C 0,28 2,18Zinc treatment ml gas (24 hours) ml gas (93 hours) control, unheated 0.62 3.77 20 114 hours at 400 ° C 0.25 2.07 235 hours at 400 ° C 0.28 2.78 70 hours at 419 ° C 0.28 2.18

Het is uit het voorgaande duidelijk, dat de hittebehandeling van 25 de onderhavige uitvinding dient om de gasvormingssnelheid van geamalgameerd zink meer dan te halveren. Het is voorts duidelijk, dat voortgezette langdurige verhitting, niet wezenlijk de gasvormingssnelheden beïnvloedt en in het algemeen economisch ongewenst is.It is clear from the foregoing that the heat treatment of the present invention serves to more than halve the gasification rate of amalgamated zinc. It is further understood that continued prolonged heating does not substantially affect the rates of gas formation and is generally economically undesirable.

Voorbeeld IIExample II

30 Polykristallijn zinkpoeder (gemiddelde deeltjesafmeting 100 micro meter) van New Jersey Zinc Co. (NJZ) wordt tot 370°C verhit door gedurende 1 uur in een roterende calcineringsoven te tuimelen. Het poeder, zoals ontvangen van New Jersey Zinc, heeft de in fig. 1 voorgestelde kristal!ijne structuur. Na de hittebehandeling heeft het poeder de 35 kristal1ijne structuur, die in fig. 2 is voorgesteld, waarin de korrel-afmeting aanzienlijk is toegenomen, het aantal korrels is verminderd en de hoeveelheid korrel grenzen gelijktijdig is verminderd. Het polykris-tallijne zink, zoals ontvangen en na hittebehandeling wordt met 4% kwik geamalgameerd en monsters van 2 g van elk worden op gasvorming zoals in 40 voorbeeld I onderzocht. Nog eens een monster van 2 g van met 7% kwik -- - > * _ O } / » 9 -Js geamalgameerd zink van Royce Zinc Co., met een soortgelijke polykris-tallijne korrelstructuur en gemiddelde deeltjesafmeting, wordt eveneens op gasvorming onderzocht als een extra controle (stelt geamalgameerd zink van de stand der techniek voor} met de in tabel B gegeven gasvor-5 mingsresultaten.30 Polycrystalline Zinc powder (average particle size 100 micro meters) from New Jersey Zinc Co. (NJZ) is heated to 370 ° C by tumbling in a rotary calcination oven for 1 hour. The powder, as received from New Jersey Zinc, has the crystal structure shown in Figure 1. After the heat treatment, the powder has the crystalline structure, shown in Figure 2, in which the grain size has increased significantly, the number of grains has decreased, and the amount of grain boundaries has decreased simultaneously. The polycrystalline zinc as received and after heat treatment is amalgamated with 4% mercury and samples of 2 g each are gassed as in Example I. Another 2 g sample of 7% mercury amine amalgamated zinc containing 7% mercury from Royce Zinc Co., with a similar polycrystalline grain structure and average particle size, is also tested for gassing as an additional control (represents prior art amalgamated zinc) with the gassing results given in Table B.

Tabel BTable B

Zinktype Gasvorming (ml) na 24 uren bij 90°CZinc type Gasification (ml) after 24 hours at 90 ° C

10 _____ zoals ontvangen van NJZ 4% Hg 0,85 verhit tot 370°C gedurende 1 uur 4% Hg 0,4 7% Hg Royce 0,25 15 De hittebehandeling, zoals beschreven, geeft een anodemateriaal met merkbaar betere gasvormingseigenschappen in vergelijking met onbehandeld polykristallijn zink en enigszins slechter dan geamalgameerd zink van de stand der techniek met aanzienlijk meer kwik in het amalgaam.10 _____ as received from NJZ 4% Hg 0.85 heated to 370 ° C for 1 hour 4% Hg 0.4 7% Hg Royce 0.25 15 The heat treatment, as described, gives an anode material with noticeably better gas-forming properties compared to untreated polycrystalline zinc and slightly worse than prior art amalgamated zinc with significantly more mercury in the amalgam.

20 Voorbeeld IIIExample III

Twee gram van elk van de geamalgameerde zinkprodukten van voorbeeld II worden soortgelijk onderzocht op gasvorming bij 71° na perioden van 7 en 14 dagen met de in de tabel van 0 en D gegeven resultaten.Two grams of each of the amalgamated zinc products of Example II are similarly screened for gassing at 71 ° after 7 and 14 day periods with the results given in Table 0 and D.

25 Tabel CTable C

Zinktype 7 dagen 14 dagen __(ml gas) (ml gas)_ zoals ontvangen van NJZ 4% Hg 0,98 1,95 30 verhit tot 370°C gedurende 1 uur 4¾ Hg 0,50 1,19 7% Hg Royce 0,46 0,95Zinc type 7 days 14 days __ (ml gas) (ml gas) _ as received from NJZ 4% Hg 0.98 1.95 30 heated to 370 ° C for 1 hour 4¾ Hg 0.50 1.19 7% Hg Royce 0 .46 0.95

' -» t TT

. } ‘ / 10. } "/ 10

Tabel DTable D

Zinktype mate van gasvorming (/Ul/g-dag) 5 0-7 dagen 7-14 dagen 0-14 dagen zoals ontvangen van NJZ 4¾ Hg 70 69 70 verhit tot 370°C gedurende 1 uur 4% Hg 36 49 43 7% Hg Royce 33 35 34 10Zinc type degree of gassing (/ Ul / g day) 5 0-7 days 7-14 days 0-14 days as received from NJZ 4¾ Hg 70 69 70 heated to 370 ° C for 1 hour 4% Hg 36 49 43 7% Hg Royce 33 35 34 10

Zowel de totale hoeveelheid ontwikkeld gas en de mate van gasvorming van met hitte behandelde zinkpoeders zijn, na uitgebreide tijdsperioden, vergelijkbaar met die van zinkpoeders geamalgameerd met aanzienlijk meer kwik.Both the total amount of gas evolved and the degree of gasification of heat-treated zinc powders, after extended periods of time, are comparable to that of zinc powders amalgamated with significantly more mercury.

15 Het is uit de microfoto's van de fig. 1 en 2 duidelijk, dat de talrijke polykristal 1 ijne korrelgrenzen in aantal zijn verminderd met een begeleidende vermindering in het aantal polykristal!ijne korrels per deeltje zonder algemene verandering in de vorm van de afzonderlijke deeltjes. Het aantal korrels in de met hitte behandelde deeltjes is een 20 derde of minder van dat van de oorspronkelijke deeltjes.It is clear from the micrographs of FIGS. 1 and 2 that the numerous polycrystalline fine grain boundaries have decreased in number with an accompanying decrease in the number of polycrystalline granules per particle without general change in the shape of the individual particles. The number of granules in the heat-treated particles is one-third or less of that of the original particles.

Voorbeeld IVExample IV

Zinkpoederamalgamen, die 1,5% kwik bevatten, worden bereid met alleen polykri stal lijn zink met standaardkorrel, polykri stal 1ijn zink met standaardkorrel met 0,1% RA600 als toevoegsel, éenkristal zink en 25 éenkristal zink met 0,1% RA600 als toevoegsel. Gelijke hoeveelheden van de amalgaampoeders worden vervolgens in gelijke hoeveelheden 37%'s Κ0Η oplossing gebracht (een gebruikelijke elektrolyt oplossing van alkalische cellen) en op gassen onderzocht bij een temperatuur van 71°C. Het 0,1% GAFAC RA600 wordt aan de alkalische oplossing toegevoegd en het 30 roeren van het zink in een dergelijke oplossing resulteert in de afzetting van het oppervlakte-actieve middel op het zink. De hoeveelheid gasvorming, gemeten in micro!iter/gram per dag (/ul/g-dag) en de snel heidsverminderingsfactoren (met de polykristallijne zinkcontrole als 1) zijn in tabel E vermeld.Zinc powder amalgams containing 1.5% mercury are prepared using only polycrystalline line zinc with standard grain, polycrystalline line zinc with standard grain with 0.1% RA600 as an additive, single crystal zinc and 25 single crystal zinc with 0.1% RA600 as an additive . Equal amounts of the amalgam powders are then applied in equal amounts of 37% Κ0Η solution (a common electrolyte solution of alkaline cells) and examined for gases at a temperature of 71 ° C. The 0.1% GAFAC RA600 is added to the alkaline solution and stirring the zinc in such a solution results in the deposition of the surfactant on the zinc. The amount of gassing, measured in microliters / gram per day (µl / g day) and the rate reduction factors (with the polycrystalline zinc control as 1) are listed in Table E.

Ί 7 /. 7 -'··- o -? / Π/ 7 /. 7 - '·· - o -? / Π

TabeT Ε anodemateriaal mate van mate van 5 _-__._gasvomring verminderingsfactor polykristallijn zink, 1,5% Hg 295 1 polykristallijn zink, 1,5% Hg 0,1% RA600 80 3,7 eénkristal zink, 1,5% Hg 140 2,1 10 eénkristal zink, 1,5% Hg 0,1% RA600 15. 19,7TabeT Ε anode material degree of degree of 5 _-__._ gas formation reduction factor polycrystalline zinc, 1.5% Hg 295 1 polycrystalline zinc, 1.5% Hg 0.1% RA600 80 3.7 single crystal zinc, 1.5% Hg 140 2.1 10 single crystal zinc, 1.5% Hg 0.1% RA600 15.19.7

Een mate van verminderingsfactor (eventueel) zou ten hoogste verwacht worden als ongeveer 7,8 (3,7 x 2,1) voor een gecombineerd gebruik 15 van eénkristal zink en RA600 met een mate van gasvormingsvermindering tot ongeveer 38 /ul/g-dag. De combinatie vermindert echter synergis-tisch de gasvorming tot ongeveer het dubbele van de verwachte vermindering.A reduction factor (optional) would be expected at most as about 7.8 (3.7 x 2.1) for combined use of single crystal zinc and RA600 with a degree of gas reduction to about 38 µl / g day . However, the combination synergistically reduces gassing to about double the expected reduction.

Voorbeeld VExample V

20 Zinkpoederamalgamen van polykristallijn en eénkristal zink met en zonder het 0,1% GAFAC RA600 toevoegsel worden zoals in voorbeeld III, evenwel met 0,5% kwikamalgaam onderzocht. De hoeveelheid gasvorming, gemeten in microliter/gram per dag (/ul/g-dag) en de mate van vermin-deringsfactoren (met de polykristallijne zinkcontrole als 1) zijn in 25 tabel F vermeld.Zinc powder amalgams of polycrystalline and single crystal zinc with and without the 0.1% GAFAC RA600 additive are tested as in Example III, but with 0.5% mercury amalgam. The amount of gassing, measured in microliters / gram per day (/ ul / g day) and the degree of reduction factors (with the polycrystalline zinc control as 1) are listed in Table F.

Tabel F' anodemateriaal mate van mate van 30 _gasvorming verminderingsfactor polykristallijn zink, 0,5% Hg 720 1 polykristallijn zink, 0,5% Hg 0,1% RA600 130 5,5 eénkristal zink, 0,5% Hg 265 2,7 35 eénkristal zink, 0,5% Hg 0,1% RA600 26 28Table F 'Anode Material Degree of Degree of Gas Formation Reduction Factor Polycrystalline Zinc, 0.5% Hg 720 1 Polycrystalline Zinc, 0.5% Hg 0.1% RA600 130 5.5 Single Crystal Zinc, 0.5% Hg 265 2.7 35 single crystal zinc, 0.5% Hg 0.1% RA600 26 28

Een mate van verminderingsfactor (eventueel) zou ten hoogste verwacht worden als ongeveer 14,9 (5,5 x 2,7) voor een gecombineerd ge-40 bruik van eénkristal zink en RA600 met een mate van gasvormingsvermin- • ' <7 - . - .v / * w»· '* <t 12 dering tot ongeveer 48 /Ul/g-dag. De combinatie vermindert echter synergistisch de gasvorming tot bijna het dubbele van de verwachte vermindering.A reduction factor (optional) would be expected to be at most about 14.9 (5.5 x 2.7) for a combined use of single crystal zinc and RA600 with a degree of gas formation reduction. - .v / * w »* '<t 12th to about 48 / Ul / g day. However, the combination synergistically reduces gas formation to almost double the expected reduction.

Het is uit de voorgaande voorbeelden en tabellen duidelijk, dat 5 het eenkristal zink met een of meer toevoegsels van de onderhavige uitvinding merkbaar doelmatig is bij het mogelijk maken van grote kwikver-minderingen zonder toename in het gassen van de cel.It is clear from the previous examples and tables that the single crystal zinc with one or more additives of the present invention is noticeably effective in allowing for large mercury reductions without an increase in the gassing of the cell.

Voorbeeld VIExample VI

Polykristallijn zink wordt vooraf gelegeerd met 550 dpm gallium en 10 100 dpm indium. Een eerste monster daarvan wordt vervolgens met 1,5% kwik geamalgameerd. Een tweede monster wordt gemaakt tot afzonderlijke eenkristal legeringsdeeltjes, zoals hiervoor beschreven, voorafgaande aan de amalgarnering met kwik. Twee gram van elk van de monsters worden in een 37%1s KOH elektrolytoplossing gebracht, waarbij de gasvorming na 15 24 en 48 uren bij 90°C wordt gemeten als representatief voor corrosie. Als controle wordt een amalgaam gemaakt met polykristallijn zink met 7% kwik soortgelijk aan dat gewoonlijk gebruikt in cellen van het alkalische type. Resultaten van dergelijke proeven zijn in tabel G gegeven.Polycrystalline zinc is pre-alloyed with 550 ppm gallium and 100 ppm indium. A first sample thereof is then amalgamated with 1.5% mercury. A second sample is made into separate single crystal alloy particles, as described above, prior to amalgamation with mercury. Two grams of each of the samples are placed in a 37% 1s KOH electrolyte solution, measuring gassing after 90 hours and 48 hours at 90 ° C as representative of corrosion. As a control, an amalgam is made with polycrystalline zinc with 7% mercury similar to that commonly used in cells of the alkaline type. Results of such tests are given in Table G.

20 Tabel GTable G

monster gasvol urne (ml), 90°Csample gas volume urn (ml), 90 ° C

_24 uren_48 uren_ polykristallijne legering 0,7 1,9 25 eenkristal legering 0,3 1,0 controle (7% Hg) 0,2 0,5_24 hours_48 hours_ polycrystalline alloy 0.7 1.9 25 single crystal alloy 0.3 1.0 control (7% Hg) 0.2 0.5

Voorbeeld VIIExample VII

Een eerste deel van polykristallijn zinkpoeder, dat 0,04% lood be-30 vat, wordt met 2% Hg geamalgameerd en een tweede gedeelte wordt tot afzonderlijke eenkristaldeeltjes omgezet voorafgaande aan de amalgame-ring. De amalgamen worden vervolgens onderzocht op mate van corrosie in 10 mol air KOH, dat 2% ZnO bevat. De maten van gasvorming bij 71°C zijn 225 /Ul/g per dag resp. 80 ml/g per dag.A first part of polycrystalline zinc powder, containing 0.04% lead, is amalgamated with 2% Hg and a second part is converted into separate single crystal particles prior to amalgamation. The amalgams are then tested for corrosion in 10 mol air KOH containing 2% ZnO. The degrees of gas formation at 71 ° C are 225 / Ul / g per day resp. 80 ml / g per day.

35 Het is duidelijk, dat de corrosievermindering van anodemetalen, zoals zink voor het vooraf legeren met corrosie verminderende toevoegsel material en sterk vergroot wordt door vorming van eenkristal!en uit de anodemetaal-toevoegsel 1egering.It is clear that the corrosion reduction of anode metals, such as zinc, for the pre-alloying with corrosion reducing additive material and is greatly enhanced by the formation of single crystal and from the anode metal additive alloy.

· 3 ->· 73 -> 7

Claims (15)

1. Werkwijze voor de vervaardiging van een elektrochemische cel met verminderde gasvorming, welke cel een polykristallijne metaalanode 5 bevat, die onderhevig is aan gasvorming, met het kenmerk, dat men a) het aantal korrels in het polykristallijne metaal tot ten hoogste een derde van het oorspronkelijke aantal korrels vermindert, b) het polykristallijne metaal, met een verminderd aantal korrels, tot een anode voor de cel vormt en 10 c) de gevormde polykristallijne metaalanode in de cel plaatst.Process for the production of an electrochemical cell with reduced gas formation, which cell contains a polycrystalline metal anode 5 subject to gas formation, characterized in that a) the number of granules in the polycrystalline metal is up to a third of the original number of grains, b) the polycrystalline metal, with a reduced number of grains, forms into an anode for the cell and c) places the formed polycrystalline metal anode in the cell. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men het po-lykristallijne metaal verhit tot een temperatuur, beneden het smeltpunt van het metaal, gedurende een tijd die voldoende is on het aantal korrels in het polykristallijne metaal tot ten hoogste een derde van het 15 oorspronkelijke aantal korrels te verminderen.2. Process according to claim 1, characterized in that the polycrystalline metal is heated to a temperature, below the melting point of the metal, for a time sufficient for the number of grains in the polycrystalline metal to at most one third of reduce the original number of grains. 3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat men het polykristallijne metaal kiest uit de groep bestaande uit zink, cadmium, nikkel, magnesium, aluminium, mangaan, calcium, koper, ijzer, lood, tin en mengsels daarvan.Process according to claim 1 or 2, characterized in that the polycrystalline metal is selected from the group consisting of zinc, cadmium, nickel, magnesium, aluminum, manganese, calcium, copper, iron, lead, tin and mixtures thereof. 4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat men als po- lykristallijn metaal zink toepast en het zink verhit tot een temperatuur tussen 50°C en 419,5°C gedurende 5 min. tot 2 uren.Process according to claim 3, characterized in that zinc is used as the polycrystalline metal and the zinc is heated to a temperature between 50 ° C and 419.5 ° C for 5 minutes to 2 hours. 5. Werkwijze volgens conclusies 1 tot 4, met het kenmerk, dat men voorts een trap toepast waarin een oppervlakte-actief heteropolair toe- 25 voegsel met een polaire affiniteit voor de anode voor de cel, wordt toegevoegd.5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that a step is further used in which a surfactant heteropolar additive with a polar affinity for the anode for the cell is added. 6. Werkwijze volgens conclusies 1 tot 5, met het kenmerk, dat men het polykristallijne metaal tot eenkristallen omzet.Process according to claims 1 to 5, characterized in that the polycrystalline metal is converted into single crystals. 7. Werkwijze volgens conclusie 5 en 6, met het kenmerk, dat men 30 als oppervlakte-actief heteropolair toevoegsel een toevoegsel toepast, dat een organofosfaatester met de formule ER0(Et0)n]x - P = 0 i 35 (0M)y waarin x + y 3 is, Μ Η, NH4., amino of een alkali- of aardalkalimetaal is en R fenyl, alkyl of alkylaryl met 6-28 koolstofatomen is, 40 bevat. ' 1» <dc( CS’/7. Process according to claims 5 and 6, characterized in that the surfactant heteropolar additive used is an additive comprising an organophosphate ester of the formula ER0 (Et0) n] x - P = 0 i 35 (0M) y x + y is 3, Μ Η, NH4., amino or an alkali or alkaline earth metal and R is phenyl, alkyl or alkylaryl of 6-28 carbon atoms, contains 40. '1 »<dc (CS" / 8. Werkwijze volgens conclusies 1 en 5, met het kenmerk, dat men het polykristallijne anodemetaal legeert met een of meer leden gekozen uit de groep bestaande uit indium, gallium, thallium, cadmium, bismuth, tin en lood voorafgaande aan de vermindering van het aantal korrels 5 daarvan.Process according to claims 1 and 5, characterized in that the polycrystalline anode metal is alloyed with one or more members selected from the group consisting of indium, gallium, thallium, cadmium, bismuth, tin and lead before the number reduction granules 5 thereof. 9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat men het po-lykristallijne anodemetaal omzet onder vorming van afzonderlijke een-kri stal deeltjes, waarbij een of meer leden een deel vormen van het éen-kristal.9. Process according to claim 8, characterized in that the polycrystalline anode metal is reacted to form separate single crystal particles, one or more members forming part of the single crystal. 10. Elektrochemische cel, die een anode, een kathode en een elek trolyt in water bevat, met het kenmerk, dat de anode bestaat uit éen-kristal anodemetaaldeeltjes en de cel een oppervlakte-actief heteropo-lair toevoegsel met een polaire affiniteit voor de anode bevat.10. An electrochemical cell containing an anode, a cathode and an electrolyte in water, characterized in that the anode consists of one-crystal anode metal particles and the cell is a surfactant heteropolar additive with a polar affinity for the anode. contains. 11. Cel volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het oppervlakte- 15 actieve heteropolaire toevoegsel een organofosfaatester is met de formule [R0(Et0)n]x - P = Ο Ι 20 (0M)y waarin x + y 3 is, Μ Η, NH4, amino of een alkali- of aardalkalimetaal is en R fenyl, alkyl of alkylaryl met 6-28 kool stofatomen is.11. Cell according to claim 10, characterized in that the surfactant heteropolar additive is an organophosphate ester of the formula [R0 (Et0) n] x - P = Ο Ι 20 (0M) y wherein x + y is 3, Μ Η, NH4, amino or an alkali or alkaline earth metal and R is phenyl, alkyl or alkylaryl having 6-28 carbon atoms. 12. Cel volgens conclusie 11, waarbij de organische fosfaatester is gevormd uit het vrije zuur van een anionogene organische fosfaatester op basis van een lineaire primaire alcohol en een niet geneutraliseerde partiële ester van fosforzuur is.The cell of claim 11, wherein the organic phosphate ester is formed from the free acid of an anionic organic phosphate ester based on a linear primary alcohol and is a non-neutralized partial ester of phosphoric acid. 13. Elektrochemische cel die minder gas vormt, die een alkalische 30 elektrolyt in water, een kathode en een anode bevat, welke anode bestaat uit met kwik geamalgameerde éenkristal zinkdeeltjes en een organische fosfaatester, waarbij het kwik tot 4 gew.% van de anode uitmaakt en de organische fosfaatester gevormd is uit het vrije zuur van een anionogene organische fosfaatester op basis van een lineaire primaire al- 35 cohol en een niet geneutraliseerde partiële ester van fosforzuur is, waarbij de organische fosfaatester 0,01 tot 0,3 gew.% van de anode uitmaakt.13. Electrochemical cell that forms less gas, which contains an alkaline electrolyte in water, a cathode and an anode, which anode consists of mercury-amalgamated single crystal zinc particles and an organic phosphate ester, the mercury constituting up to 4% by weight of the anode and the organic phosphate ester is formed from the free acid of an anionic organic phosphate ester based on a linear primary alcohol and an unneutralized partial ester of phosphoric acid, the organic phosphate ester being 0.01 to 0.3% by weight of the anode matters. 14. Cel volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het kwik tot 1,5 gew.% van de anode uitmaakt, de kathode uit mangaandioxide bestaat en 40 het elektrolyt in water uit een kaliumhydroxide-oplossing bestaat. - : Ü /Cell according to claim 13, characterized in that the mercury constitutes up to 1.5% by weight of the anode, the cathode consists of manganese dioxide and the aqueous electrolyte consists of a potassium hydroxide solution. -: Ü / 15. Elektrochemische ceï, die een anode, een kathode en een elektrolyt in water bevat, met het kenmerk, dat de anode is samengesteld uit deeltjes van afzonderlijke éénkristallen van anodemetaal en ten minste een lid van de groep bestaande uit indium, cadmium, gallium, 5 thallium, bismuth, tin en lood, waarbij dat ten minste ene lid in de anode aanwezig is in een traject van 25-5000 dpm en waarin het ten minste ene lid met het anodemetaal is gelegeerd voorafgaande aan de vorming van de afzonderlijke eenkristal deeltjes, waarbij het ten minste ene lid deel van het éenkristal uitmaakt. 10 ------ ’ «715. An electrochemical cell comprising an anode, a cathode and an electrolyte in water, characterized in that the anode is composed of particles of individual single crystals of anode metal and at least one member of the group consisting of indium, cadmium, gallium, Thallium, bismuth, tin and lead, said at least one member being present in the anode in a range of 25-5000 ppm and wherein the at least one member is alloyed with the anode metal prior to the formation of the individual single crystal particles, the at least one member being part of the single crystal. 10 ------ 7
NL8600347A 1985-02-12 1986-02-12 METHOD FOR THE PRODUCTION OF AN ELECTROCHEMICAL CELL WITH REDUCED GASES AND ELECTROCHEMICAL CELL NL8600347A (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US70083685A 1985-02-12 1985-02-12
US70083685 1985-02-12
US74968885 1985-06-28
US06/749,688 US4632890A (en) 1985-06-28 1985-06-28 Anode metal treatment and use of said anode in cell
US06/764,454 US4585716A (en) 1984-07-09 1985-08-12 Cell corrosion reduction
US76445485 1985-08-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8600347A true NL8600347A (en) 1986-09-01

Family

ID=27418711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8600347A NL8600347A (en) 1985-02-12 1986-02-12 METHOD FOR THE PRODUCTION OF AN ELECTROCHEMICAL CELL WITH REDUCED GASES AND ELECTROCHEMICAL CELL

Country Status (16)

Country Link
AU (1) AU594661B2 (en)
BE (1) BE904216A (en)
BR (1) BR8600570A (en)
CA (1) CA1271217A (en)
CH (1) CH671304A5 (en)
DE (1) DE3603342A1 (en)
DK (1) DK66886A (en)
ES (1) ES8706854A1 (en)
FR (1) FR2577351B1 (en)
GB (2) GB2170946B (en)
IE (1) IE57432B1 (en)
IT (1) IT1204791B (en)
MX (1) MX163835B (en)
NL (1) NL8600347A (en)
NO (1) NO169098C (en)
SE (1) SE8600606L (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1267189A (en) * 1985-06-28 1990-03-27 Jerrold Winger Alkaline cell employing a zinc electrode with reduced mercury additive
EP0352604A1 (en) * 1988-07-25 1990-01-31 Cipel Primary electrochemical generator with an alkaline electrolyte and a negative zinc electrode
FR2634594B1 (en) * 1988-07-25 1993-06-18 Cipel Wonder ELECTROCHEMICAL GENERATOR WITH ALKALINE ELECTROLYTE AND ZINC NEGATIVE ELECTRODE
DE3902650A1 (en) * 1989-01-30 1990-08-02 Varta Batterie GALVANIC PRIME ELEMENT
CA2046148C (en) * 1990-08-14 1997-01-07 Dale R. Getz Alkaline cells that are substantially free of mercury
US5626988A (en) * 1994-05-06 1997-05-06 Battery Technologies Inc. Sealed rechargeable cells containing mercury-free zinc anodes, and a method of manufacture
US8080336B2 (en) 2006-06-28 2011-12-20 Panasonic Corporation Alkaline dry battery
JP4516092B2 (en) * 2007-05-10 2010-08-04 パナソニック株式会社 Alkaline battery
CN112928236A (en) * 2021-01-21 2021-06-08 福建南平南孚电池有限公司 Alkaline battery

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE347906C (en) * 1918-11-16 1922-01-25 Alfred Eichhoff Galvanic element
US2233578A (en) * 1937-11-04 1941-03-04 Western Cartridge Co Method of making battery cans
US3623911A (en) * 1969-03-03 1971-11-30 Leesona Corp High-rate consumable metal electrodes
US3853625A (en) * 1970-04-03 1974-12-10 Union Carbide Corp Zinc fibers and needles and galvanic cell anodes made therefrom
BE789556A (en) * 1971-10-01 1973-03-29 Union Carbide Corp ZINC BATTERY ALKAIN ELEMENT
CA1086988A (en) * 1978-02-14 1980-10-07 Maheswar Sahoo Magnesium-lithium alloy
US4195120A (en) * 1978-11-03 1980-03-25 P. R. Mallory & Co. Inc. Hydrogen evolution inhibitors for cells having zinc anodes
JPS56143662A (en) * 1980-04-07 1981-11-09 Tamagawa Kikai Kinzoku Kk High strength zinc alloy for dry cell
EP0080064B1 (en) * 1981-11-20 1986-07-30 VARTA Batterie Aktiengesellschaft Galvanic primary element with a negative electroless zinc-plated electrode collector
JPS58218760A (en) * 1982-06-11 1983-12-20 Toshiba Battery Co Ltd Alkaline battery
DE3246957A1 (en) * 1982-12-18 1984-06-20 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover GALVANIC ELEMENT
JPS59186253A (en) * 1983-04-01 1984-10-23 インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション Electrode of battery
US4487651A (en) * 1983-04-06 1984-12-11 Duracell Inc. Method for making irregular shaped single crystal particles and the use thereof in anodes for electrochemical cells
BR8503252A (en) * 1984-07-09 1986-03-25 Duracell Int ELECTROCHEMICAL BATTERY, PROCESS FOR THE PRODUCTION OF AQUEOUS ELECTRICAL CHEMICAL BATTERY, AND COMPOSITION OF MATERIAL FOR USE IN THE PRODUCTION OF AQUEOUS ELECTROCHEMICAL BATTERY WITH REDUCED YEAST
JPS61131363A (en) * 1984-11-28 1986-06-19 Fuji Elelctrochem Co Ltd Alkaline battery
JPS61131367A (en) * 1984-11-30 1986-06-19 Fuji Elelctrochem Co Ltd Method of processing granular zinc alloy for alkaline battery
JPS61131366A (en) * 1984-11-30 1986-06-19 Fuji Elelctrochem Co Ltd Method of processing granular zinc alloy for alkaline battery

Also Published As

Publication number Publication date
GB2200791A (en) 1988-08-10
GB2170946B (en) 1989-11-22
IT8619386A0 (en) 1986-02-12
CA1271217A (en) 1990-07-03
FR2577351B1 (en) 1989-09-29
BR8600570A (en) 1986-10-21
NO169098B (en) 1992-01-27
DE3603342A1 (en) 1986-08-14
AU594661B2 (en) 1990-03-15
IE860198L (en) 1986-08-12
MX163835B (en) 1992-06-25
AU5324886A (en) 1986-08-21
GB2200791B (en) 1989-11-29
ES551801A0 (en) 1987-07-01
SE8600606D0 (en) 1986-02-11
GB2170946A (en) 1986-08-13
FR2577351A1 (en) 1986-08-14
IT1204791B (en) 1989-03-10
ES8706854A1 (en) 1987-07-01
NO169098C (en) 1992-05-06
GB8603413D0 (en) 1986-03-19
CH671304A5 (en) 1989-08-15
IE57432B1 (en) 1992-09-09
NO860475L (en) 1986-08-13
DK66886D0 (en) 1986-02-11
BE904216A (en) 1986-05-29
SE8600606L (en) 1986-08-13
GB8802013D0 (en) 1988-02-24
DK66886A (en) 1986-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL8600347A (en) METHOD FOR THE PRODUCTION OF AN ELECTROCHEMICAL CELL WITH REDUCED GASES AND ELECTROCHEMICAL CELL
US4812374A (en) Anode active material and alkaline cells containing same, and method for the production thereof
US4722763A (en) Method for making irregular shaped single crystal particles for use in anodes for electrochemical cells
JPS59190289A (en) Manufacture of single crystal metal particle
Afshari et al. Evaluation of nanometer-sized zirconium oxide incorporated Al—Mg—Ga—Sn alloy as anode for alkaline aluminum batteries
Chen et al. The discharge and corrosion performances of as-cast Mg-Ga-Sn anodes for the primary magnesium-air battery
JP2015076224A (en) Aluminum air battery
JPH031784B2 (en)
JPH04237952A (en) Manufacture of unamalgamated zinc alloy powder for alkaline dry battery
US4632890A (en) Anode metal treatment and use of said anode in cell
JP4639304B2 (en) Zinc alloy powder for alkaline battery with less gas generation and method for producing the same
JPS6164076A (en) Electrochemical battery
JP2003257417A (en) Negative electrode for lithium ion secondary battery
JPS61224267A (en) Manufacture of electrochemical battery and electrochemical battery
JP2002270164A (en) Zinc alloy powder and alkaline battery with usage of the same
JP2003257418A (en) Negative electrode for lithium ion secondary battery
CN110380045A (en) A kind of magnesium-alloy anode material and its preparation method and application, magnesium air battery
JP2003317713A (en) Zinc alloy powder and alkaline battery using the same
JPS6158164A (en) Zinc alloy powder for negative electrode of nonmercury alkaline battery and its manufacture
JPH059618A (en) Production of hydrogen storage alloy for battery
JPH06128786A (en) Production of samarium metal or samarium alloy
JPH04368776A (en) Zinc-alloy powder for alkaline battery, and manufacture thereof
JPS6123707A (en) Production of zinc alloy powder for negative electrode of alkali battery without addition of mercury
JP2832232B2 (en) Zinc alloy powder for alkaline batteries
JPH0754705B2 (en) Zinc alloy powder for alkaline battery and method for producing the same

Legal Events

Date Code Title Description
BA A request for search or an international-type search has been filed
BV The patent application has lapsed