PL205987B1

PL205987B1 - Proszek cynku lub stopu cynku oraz jego zastosowanie w akumulatorach alkalicznych

Info

Publication number: PL205987B1
Application number: PL371353A
Authority: PL
Inventors: Armin Melzer; Jochen Spriestersbach; Petra Merkel; Rudi Kube; Norbert Schulz
Original assignee: Grillo Werke Ag
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2010-06-30
Also published as: JP2005523387A; BR0308825A; EP1497060A1; DE60303213D1; KR20040102160A; ATE315452T1; WO2003090956A1; CA2484458A1; US20030203281A1; PE20040018A1; CA2484458C; EP1497060B1; US20060210878A1; AU2003226708A1; KR100978749B1; DE60303213T2; ES2258229T3; EP1356881A1; PL371353A1; US7524582B2

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest proszek cynku lub stopu cynku oraz jego zastosowanie w akumulatorach alkalicznych, przy czym proszek tego rodzaju odznacza się określonym rozkładem wielkości ziaren.

Ze stanu techniki znane są różne proszki stopu cynku, znajdujące zastosowanie w akumulatorach alkalicznych. Proszki stopu cynku uzyskiwane są w różny sposób. Zwykle stosowane są stopy pozbawione zawartości rtęci, kadmu, a korzystnie również ołowiu. W przypadku zastosowania proszków tego rodzaju w akumulatorach alkalicznych należy się liczyć z niekorzystnym zjawiskiem stopniowego rozkładu w miarę wydzielania się gazu w wyniku zachodzących reakcji chemicznych, co z kolei niekorzystnie wpływa na trwałość akumulatora, jak również jego właściwości elektryczne. Aby temu zapobiec, w procesie produkcji akumulatorów alkalicznych stosowane są proszki stopu cynku z niewielkim dodatkiem innych metali. Ze stanu techniki znane jest zastosowanie indu, bizmutu, glinu, magnezu oraz wapnia jako składników stopu ograniczających proces wydzielania gazu w akumulatorach. Składniki te dodawane są w celu ograniczenia w możliwie znaczący sposób procesu gazowania w akumulatorach, a tym samym w celu przedł u ż enia ich trwał o ś ci oraz bezpieczeń stwa zastosowania.

Niemniej, w ostatnich latach wymogi techniczne stawiane przed akumulatorami znacząco wzrosły. W szczególności znacząco wzrosły wymogi odnośnie właściwości elektrycznych, co spowodowane jest gwałtownym wzrostem popularności urządzeń przenośnych z zakresu komunikacji cyfrowej oraz urządzeń elektronicznych dla celów rozrywkowych, w tym cyfrowych kamer wideo, telefonów komórkowych, odtwarzaczy płyt kompaktowych, odtwarzaczy plików MP-3, laptopów i innych. W efekcie podejmowane są próby ulepszenia właściwości elektrycznych nie tylko z pomocą nowych technologii wytwarzania stopów, ale również poprzez zastosowanie szczególnego rozkładu wielkości ziaren proszku, zastosowanie ziaren w określonym kształcie oraz zapewnienie określonej gęstości nasypowej proszków cynku lub stopów cynku. Zgodnie z obecnym stanem techniki, stosowane proszki cynku lub stopów cynku charakteryzują się zwykle wielkością cząstek w szerokim zakresie, to jest około

32-500 μm, przy czym rozkład wielkości ziaren jest przypadkowy.

WO 00/74157 A1 opisuje mieszaninę proszku cynku lub stopu cynku oraz ciekłego ośrodka elektrolitycznego, przy czym objętość ośrodka odpowiada w przybliżeniu szczelinom między cząstkami w suchej masie. Cząstki odznaczają się gęstością nasypową poniżej 2,8 g/cm³. Celem takiego rozwiązania jest uzyskanie bezpośredniego kontaktu między wszystkimi cząstkami, przy czym ciekły ośrodek elektrolityczny obecny jest w wystarczającej ilości, aby rozpuścić cząstki metalu i/lub stopu, co pozwala na wytwarzanie energii elektrycznej.

WO 01/03209 A1 również opisuje mieszaninę cząstek cynku lub stopu cynku oraz ciekłego ośrodka elektrolitycznego, przy czym gęstość nasypowa jest tutaj nawet niższa i wynosi 2,3 g/cm³. Co więcej, zastosowanie znajdują tu cząstki metalu lub stopu metalu o nieregularnym kształcie oraz nieregularnej powierzchni.

WO 99/07030 A1 opisuje z kolei proszki cynku lub stopu cynku, znajdujące zastosowanie w akumulatorach alkalicznych, przy czym do cynku lub stopów cynku dodaje się różne ilości bardzo drobnych cząstek o wielkości 200 mesh lub mniej (co odpowiada średnicy cząstki <74 μm). Dodatek drobnych cząstek cynku tego rodzaju przynosi, jak się okazuje, korzystne zmiany właściwości elektrycznych akumulatorów, a w szczególności poprawę współczynnika maksymalnego natężenia prądu rozładowania. Współczynnik ten wyznacza okres, w którym uzyskiwać można napięcie elektryczne z obciążonego akumulatora, przy czym napięcie akumulatora nie może spadać poniżej określonej wartości. Wartość ta jest szczególnie istotna w przypadku układów wysokiej mocy, w szczególności w przypadku telefonów komórkowych oraz innych produktów elektronicznych, jakie zazwyczaj dokonują pomiaru napięcia w akumulatorze i powiadamiają użytkownika w razie jego spadku w trakcie pracy. Niemniej niejednokrotnie może się to stać przyczyną przedwczesnej i niepotrzebnej wymiany akumulatora pomimo dostatecznej pojemności, jaką on dysponuje.

Wymagania stawiane przed proszkami cynku lub stopu cynku stosowanymi w akumulatorach elektrycznych różnią się między sobą. Jak dotąd nie udało się przedstawić proszków cynku lub stopu cynku, które pozwalałyby odnotować korzystne zmiany we wszystkich przeprowadzanych testach i które pozwalałyby na znaczące ograniczenie procesu gazowania w akumulatorze. Wystarczy przykładowo porównać opis WO 99/07030, o którym mowa była powyżej. W przedstawionych tam przykładach nie badano procesu gazowania w akumulatorach, w których stosowane są proszki cynku lub stopu cynku, a które wykorzystywane są w urządzeniach wysokiej mocy. Należy przyjąć, że właściwości akumulatorów tego rodzaju nie są optymalne.

PL 205 987 B1

W zwią zku z powyż szym celem niniejszego wynalazku był o dostarczenie proszków cynku lub stopu cynku o wyjątkowo korzystnych właściwościach elektrycznych, do stosowania w akumulatorach alkalicznych, a w szczególności pozwalających znacząco ograniczyć proces gazowania w akumulatorach.

Cel ten zrealizowano przy pomocy proszku cynku lub stopu cynku, posiadającego taki rozkład wielkości ziaren, że 75 do 95% wagowo cząstek proszku cynku lub proszku stopu cynku charakteryzuje się średnicą cząstki od 40 do 140 μm, przy czym cząstki o średnicy <40 μm stanowią poniżej 10% wagowo w stosunku do ilości proszku cynku lub proszku stopu cynku.

₃

Korzystnie gęstość nasypowa mieści się w zakresie 2,9 do 4,5 g/cm³.

Korzystniej gęstość nasypowa mieści się w zakresie 3,2 do 4,0 g/cm³.

Cząstki o średnicy <40 μm stanowią korzystnie poniżej 5% wagowo w stosunku do ilości proszku cynku lub proszku stopu cynku.

Korzystne jest, gdy cząstki o średnicy do 100 μm, a korzystnie <71 μm, charakteryzują się kulistym kształtem.

Korzystnie składniki stopu stanowią metale wybrane z grupy obejmującej ind, bizmut, ołów, glin, wapń, lit, sód, magnez lub ich mieszaniny.

Korzystniej jeden lub więcej składników stopu wybranych z podanej grupy metali zawarty być może w ilości: ind 0,1 do 1200 ppm, bizmut 0,1 do 1000 ppm, ołów 0,1 do 1000 ppm, glin 0,1 do 200 ppm, wapń 0,1 do 200 ppm, lit 0,1 do 200 ppm, sód 0,1 do 200 ppm, magnez 0,1 do 200 ppm.

Najkorzystniej w skład proszku wchodzi 0,1 do 1200 ppm indu oraz 0,1 do 1000 ppm bizmutu.

Korzystnie w skład proszku wchodzi 0,1 do 1200 ppm indu, 0,1 do 1000 ppm bizmutu oraz 0,1 do 1000 ppm ołowiu.

Korzystniej w skład proszku wchodzi 0,1 do 1000 ppm ołowiu oraz 0,1 do 1000 ppm indu.

Najkorzystniej w skład proszku wchodzi 0,1 do 1000 ppm ołowiu.

Korzystne jest również, gdy w skład proszku wchodzi 0,1 do 1000 ppm indu, 0,1 do 1000 ppm bizmutu oraz 0,1 do 200 ppm glinu.

W skład proszku wchodzi korzystnie dodatkowo 0,1 do 200 ppm litu i/lub 0,1 do 200 ppm sodu.

Korzystnie proszek cynku stanowi proszek amalgamowanego cynku.

Korzystniej cynk w postaci sproszkowanej jest amalgamowany przy użyciu 0,1 do 7% wagowo Hg.

Według wynalazku proszek cynku albo proszek stopu cynku określone powyżej, w ilości >5% wagowo w połączeniu z tradycyjnie stosowanymi proszkami cynku lub stopu cynku znanymi ze stanu techniki znajdują zastosowanie jako aktywny materiał anod.

W szczególności proszek cynku określony powyżej stosuje się jako anody akumulatora alkalicznego.

Według wynalazku proszek charakteryzuje się takim rozkładem wielkości ziaren, że 60 do 100% wag. (a w szczególności, jak było podane wyżej 75 do 95%) cząstek proszku cynku lub stopu cynku charakteryzuje się średnicą cząstki od 40 do 140 μm. Rozkład wielkości ziaren wyznaczono zgodnie z ASTM B 214.

Korzystne jest również, aby proszek cynku lub stopu cynku według wynalazku charakteryzował się gęstością nasypową w zakresie od 2,9 do 4,5 g/cm³, a korzystnie od 3,2 do 4,0 g/cm³. Gęstość nasypową wyznaczono z zastosowaniem ASTM B 212.

Zgodnie z kolejnym korzystnym rozwiązaniem proszek cynku lub stopu cynku według wynalazku charakteryzuje się zawartością procentową cząstek o średnicy <40 μm poniżej 10% wag., bardziej korzystnie poniżej 5% wag., zaś szczególnie korzystnie poniżej 4% wag. w stosunku do zawartości proszku cynku lub stopu cynku. Korzystne jest również, aby cząstki proszku cynku lub stopu cynku o średnicy do 100 μm charakteryzowały się kulistym kształtem. Ze względu na warunki towarzyszące produkcji, kształt kulisty uzyskać można szczególnie wraz ze spadkiem wielkości cząstek, to jest cząstki mniejsze niż 100 μm, a korzystnie <71 μm odznaczają się niemal kulistym kształtem cząstki. Jest to zarazem kształt, który stanowi jeden z powodów, dlaczego uzyskano tak dobre właściwości gazowania dla cynku lub stopu cynku według wynalazku.

Zamieszczone rysunki prezentują wielkość oraz kształt cząstek cynku. Fig. 1-4 pokazują obrazy uzyskane z pomocą mikroskopu elektronowego nieprzesianych proszków stopu cynku w ich pierwotnej postaci, uzyskanej w procesie produkcji.

Fig. 1 przedstawia przykładowy obraz proszku cynku według wynalazku z uwzględnieniem ogólnego rozkładu cząstek, co nie odpowiada rzeczywistemu rozkładowi ilościowemu.

Fig. 2 przedstawia część proszku cynku o wielkości cząstek >71 μm, co nie odpowiada rzeczywistemu rozkładowi ilościowemu, przy czym cząstki te charakteryzują się stosunkowo nieregularnym kształtem.

PL 205 987 B1

Fig. 3 przedstawia część proszku cynku o wielkości cząstek <71 μm, co nie odpowiada rzeczywistemu rozkładowi ilościowemu, przy czym cząstki te charakteryzują się kształtem bardzo zbliżonym do kulistego.

Fig. 4 przedstawia poszczególne kuliste cząstki spośród części proszku cynku wielkości <71 μm, co nie odpowiada rzeczywistemu rozkładowi ilościowemu.

Zgodnie ze szczególnie korzystnym rozwiązaniem proszek cynku lub stopu cynku według wynalazku charakteryzuje się następującym rozkładem wielkości ziaren, przy czym dane te odpowiadają całkowitej ilości proszku cynku oraz proszku stopu cynku:

- 10% wag. <40 μm

- 40% wag. 40 do 71 μm

- 40% wag. 71 do 100 μm

- 40% wag. 100 do 140 μm

- 20% wag. >140 μm ₃

Zgodnie ze szczególnie korzystnym rozwiązaniem gęstość nasypowa wynosi od 3,2 do 4,0 g/cm³.

Rozkład wielkości ziaren w rozumieniu niniejszego wynalazku oznacza rozkład wielkości cząstek w proszku cynku lub stopu cynku, przy czym wielkość cząstki wyznacza średnica cząstki podawana w μm. Rozkład wielkości ziaren ustalono zgodnie z ASTM B 214. W rozumieniu niniejszego wynalazku gęstość nasypowa oznacza współczynnik masy i zajmowanej objętości, uwzględniającej ewentualne szczeliny oraz jamki. Gęstość nasypowa mierzona jest zgodnie z ASTM B 212.

Proszek cynku lub stopu cynku w rozumieniu niniejszego wynalazku oznacza cynk, który oceniany pod kątem czystości może być stosowany w akumulatorach znanych ze stanu techniki. Stosowane typowo rodzaje cynku charakteryzują się czystością rzędu 99,99%, 99,995% lub 99,999%. Dane na temat stopów podawane w niniejszym opisie odnoszą się do ilości pierwiastków wchodzących w skład stopu. Tym samym nie dotyczą zanieczyszczeń, jakie mogą się znajdować w proszku. Ilości podawane dla stopów cynku należy rozumieć w taki sposób, że w skład stopu wchodzi określona ilość danego pierwiastka, zaś pozostałą część stanowi cynk.

Proszek cynku lub stopu cynku według wynalazku odznacza się określonym rozkładem wielości ziaren, jaki pozostaje w bardzo wąskim zakresie w przypadku proszków stosowanych w akumulatorach. Charakteryzuje się znakomitymi właściwościami elektrycznymi, w szczególności wówczas, gdy stosowany jest w akumulatorach alkalicznych. W zestawieniu z powszechnie stosowanymi proszkami cynku znanymi ze stanu techniki, intensywność przebiegu procesu gazowania jest 2 do 20 razy niższa, co oznacza znaczne zwiększenie trwałości akumulatorów alkalicznych, w których stosowany jest proszek cynku lub stopu cynku według wynalazku.

Proszek cynku nie podlega zarazem ograniczeniom dyktowanym przez technologie wytwarzania stopów, w związku z czym jako składniki proszku stopu cynku można zastosować ind, bizmut, ołów, glin, wapń, lit, sód oraz magnez, jak również ich mieszaniny. Zgodnie z korzystnym rozwiązaniem w stopie zawartych jest jeden lub więcej składników w następujących ilościach: ind 0,1 do 1200 ppm, bizmut 0,1 do 1000 ppm, ołów 0,1 do 1000 ppm, glin 0,1 do 200 ppm, wapń 0,1 do 200 ppm, lit 0,1 do 200 ppm, sód 0,1 do 200 ppm, magnez 0,1 do 200 ppm.

Szczególnie korzystne jest zastosowanie następujących stopów: a) 0,1 do 1200 ppm indu, korzystnie 100 do 850 ppm indu, oraz 0,1 do 1000 ppm bizmutu, korzystnie 50 do 500 ppm bizmutu.

Korzystne jest również zastosowanie stopu b), w skład którego wchodzi 01 do 1200 ppm indu, a korzystnie 100 do 500 ppm indu, oraz 0,1 do 1000 ppm bizmutu, a korzystnie 50 do 500 ppm bizmutu, oraz 0,1 do 1000 ppm ołowiu, a korzystnie 400 do 600 ppm ołowiu.

Szczególnie korzystne jest ponadto zastosowanie stopu c), w skład którego wchodzi 0,1 do 1000 ppm ołowiu, a korzystnie 400 do 600 ppm ołowiu, oraz 0,1 do 1000 ppm indu, a korzystnie 100 do 850 ppm indu.

Korzystny stop stanowi również stop d), w skład którego wchodzi 0,1 do 1000 ppm ołowiu, a w szczególności 400 do 600 ppm ołowiu.

Zgodnie ze szczególnie korzystnym rozwiązaniem stopy a)-d) zawierać mogą niewielkie ilości metali alkalicznych, w szczególności 0,1 do 200 ppm litu i/lub 0,1 do 200 ppm sodu.

Pozostałą część stopów przedstawionych powyżej stanowi cynk.

Badania wykazały, że sporządzanie stopów z wykorzystaniem powyższych składników nie spowodowało niekorzystnych zjawisk odnośnie właściwości elektrycznych lub zjawiska gazowania w akumulatorze. Proszek cynku według wynalazku może również zostać zastosowany bez udziału ołowiu niezależnie od przeznaczenia i typu akumulatora. Testy przeprowadzone dla proszków cynku

PL 205 987 B1 lub stopu cynku bez zawartości ołowiu jako składnika stopu wykazały, że zjawisko gazowania zostało znacząco ograniczone szczególnie w przypadku okrągłych ogniw alkalicznych, przy czym dotyczy to również ogniw w rozmiarze C i D zgodnie z międzynarodową klasyfikacją.

Innymi słowy, proszek cynku znajduje zastosowanie we wszystkich okrągłych ogniwach alkalicznych typu (zgodnie z międzynarodową klasyfikacją) AAAA, AAA, AA, C, D i innych, jak również we wszystkich ogniwach pastylkowych, gdzie stosowany jest proszek cynku lub stopu cynku. Mowa tu przykładowo o ogniwach pastylkowych cynk/powietrze, alkalicznych ogniwach pastylkowych magnezowych oraz ogniwach pastylkowych cynk/tlenek srebra. W ogniwach pastylkowych nadal stosowany jest często proszek amalgamowanego cynku, w skład którego wchodzi rtęć w ilości około 0,15 do 7% wag. O ile będzie to pożądane, proszek cynku lub stopu cynku poddać można dodatkowemu procesowi amalgamacji powierzchniowej. Niemniej ze względu na ograniczenie zjawiska gazowania proszek tego rodzaju można również stosować bez dodatku rtęci; w takim wypadku zawartość rtęci wynosi poniżej 1 ppm.

Zgodnie z korzystnym rozwiązaniem istnieje możliwość połączenia proszku cynku lub stopu cynku z innym - tradycyjnie stosowanym - rodzajem proszku cynku lub stopu cynku znanym ze stanu techniki, co pozwala uzyskać podwójny rozkład wielkości ziaren. Taki podwójny rozkład zapewnia z kolei bardzo korzystne właściwości elektryczne akumulatora wysokiej mocy. Ten drugi rodzaj proszku cynku powinien się odznaczać rozkładem wielkości ziaren, jakim charakteryzują się proszki cynku lub stopu cynku stosowane typowo w akumulatorach.

Obecnie stosowane proszki cynku lub stopu cynku, to jest rozwiązania znane ze stanu techniki, charakteryzują się wielkością cząstek w szerokim zakresie, to jest około 32 do 500 μm. Zgodnie z korzystnym rozwiązaniem rozkład wielkości ziarna w proszku cynku lub stopu cynku według wynalazku zgodnie z ASTM B 214 winien wynosić w przedziale 75 do 500 μm.

W przypadku drobnoziarnistego typu proszku proszek cynku według wynalazku odznacza się bardzo niską zawartością drobnych ziaren, to jest cząstek o średnicy <40 μm, co stanowi istotną korzyść w zestawieniu z proszkiem cynku lub stopu cynku, jakie znane są ze stanu techniki, a które charakteryzują się z reguły wysoką zawartością drobnych ziaren, to jest cząstek o średnicy <40 μm. Ustalono, że właśnie ta wyższa zawartość drobnych ziaren wiąże się ze zwiększeniem intensywności zjawiska gazowania w akumulatorze. W szczególności nie obserwuje się wzrostu intensywności zjawiska gazowania w akumulatorze po dodaniu proszku cynku lub stopu cynku według wynalazku. W związku z tym brak ograniczeń odnośnie proporcji, w jakich stosowany być może proszek cynku lub stopu cynku według wynalazku. Proporcje mieszaniny dostosować można w zależności od pożądanych właściwości akumulatora.

W przypadku zastosowania proszku cynku według wynalazku korzystny efekt dotyczący właściwości akumulatora ustalić można w sposób niejednoznaczny poprzez dodanie tylko 5% wag. proszku cynku według wynalazku.

Proces wytwarzania proszku cynku lub stopu cynku odbywa się w znany sposób. Cząstki cynku lub stopu cynku uzyskiwane są z ciekłego cynku lub stopu cynku z wykorzystaniem różnych sposobów. Przykładowo, zastosowanie znajduje tu natryskiwanie lub granulowanie na obrotowym talerzu granulatora, przy czym wielkość ziaren, rozkład wielkości ziaren oraz kształt cząstek można dostosować poprzez właściwy dobór warunków procesu wytwarzania. Wówczas, gdy pożądany jest określony rozkład wielkości ziaren, możliwe jest uzyskanie poszczególnych przesiewanych partii cząstek o określonym rozkładzie wielkości ziaren. Cząstki takie można ponownie wymieszać po ustaleniu pożądanego rozkładu wielkości ziaren oraz gęstości nasypowej. Niejednokrotnie przesiewane partie cząstek oddzielane są od cząstek o większym oraz mniejszym rozmiarze. Kolejny sposób wytwarzania proszku cynku opisano szczegółowo w WO 00/48260 A1

Zgodnie z korzystnym rozwiązaniem proszek cynku lub stopu cynku stosowany jest w ogniwach alkalicznych. Ogniwa alkaliczne tego rodzaju znane są ze stanu techniki, przy czym opisano je przykładowo w WO 99/07030. Ogniwa alkaliczne tego rodzaju zwykle wyposażone są w anodę formowaną z proszku cynku lub stopu cynku oraz w katody wykonane z dwutlenku manganu lub innych substancji, takich jak powietrze lub tlenek srebra. W przypadku anody alkaliczny proszek stopu cynku jest przeprowadzany do postaci stałej w ciekłym elektrolicie z zastosowaniem znanych środków żelujących lub innych dodatków w celu stabilizacji cząsteczkowego cynku lub stopu cynku oraz uzyskania korzystnie idealnego rozkładu wielkości ziaren w elektrodzie.

Proszek cynku lub stopu cynku według wynalazku charakteryzuje się bardzo wąskim zakresem wielkości ziaren, przy czym znajduje zastosowanie w akumulatorach we wszystkich typach okrągłych

PL 205 987 B1 ogniw alkalicznych oraz ogniw pastylkowych. Zgodnie z korzystnym rozwiązaniem odznacza się wysoką gęstością nasypową oraz - w przypadku stosunkowo drobnego proszku - bardzo niską zawartością drobnych ziaren, co znacząco wpływa na poprawę właściwości gazowania. Co więcej, proszek cynku lub stopu cynku według wynalazku pozwala ograniczyć proces gazowania w akumulatorach nawet wówczas, gdy nie zostanie uwzględniony dodatek ołowiu, kadmu lub rtęci jako składników stopu; innymi słowy, proszek tego rodzaju znajduje zastosowanie we wszystkich typach akumulatorów alkalicznych.

Poniższe przykłady stanowią szczegółową ilustrację niniejszego wynalazku.

P r z y k ł a d y

Sporządzono proszki cynku, w skład których weszły różne składniki stopu. Przeprowadzono testy akumulatorów z wykorzystaniem ogniw LR14 (C). We wszystkich przypadkach stwierdzono bardzo korzystne właściwości ogniw w zestawieniu ze standardowymi proszkami cynku; jednocześnie wykazano znacznie niższą intensywność przebiegu procesu gazowania we wszystkich przypadkach. Intensywność przebiegu procesu uwalniania gazu badano po rozładowywaniu akumulatorów przez 40 do 270 minut przy obciążeniu na poziomie 2 omów, a następnie składowaniu akumulatorów przez 7 dni w temperaturze 70°C. We wszystkich badanych przypadkach odnotowano wartość uwalniania gazu poniżej 4 ml gazu/ogniwo. Szczególnie godne uwagi okazały się bardzo niskie wartości uwalniania gazu po okresie rozładowywania przez 40 minut, które również wyniosły poniżej 4 ml dla każdego ogniwa. W porównaniu ze stosowanymi tradycyjnie proszkami cynku odnotowano poprawę sięgającą 20-krotnego obniżenia intensywności przebiegu procesu gazowania.

Przeprowadzono ponadto test uwalniania gazu (ang. standard gassing test). W tym celu 25 g proszku cynku umieszczono w szklanej kolbie wraz ze 135 ml 36% KOH oraz 4% ZnO. Wydzielanie wodoru zbadano po 5 dniach w temperaturze 70°C. Wartości wydzielania gazu dla proszku cynku według wynalazku pozostawały zgodne z zakresem obowiązującym dla stosowanego standardowo proszku cynku, lecz były znacznie niższe niż te, jakie uzyskiwano dla drobnoziarnistego standardowego proszku cynku.

Natężenie przepływu zmierzono zgodnie z ASTM B213 (50 g 1/10 nr 1-2288) i, zgodnie z przewidywaniami, charakteryzował o się niską wartoś cią ze wzglę du na wysoką gę stość nasypową .

Przedstawiona niżej Tabela 1 przedstawia właściwości proszków stopu cynku według wynalazku w zestawieniu z właściwościami drobnoziarnistego standardowego proszku stopu cynku przedstawionymi w Tabeli 2 oraz właściwościami normalnego standardowego proszku stopu cynku przedstawionymi w Tabeli 3.

T a b e l a 1

Stop ppm	<40 μm	40-71 μm	71- 100 μιτι	100- 140 μτ	>140 μτ	Gęstość nasypowa g/cm³	Natężenie przepływu s	LR 14 uwalnianie gazu ml 270 min	LR 14 uwalnianie gazu ml 40 min	Standard 5 dni 70°C ml
200ln/200Bi (Typ1)	9	40	24	22	5	3,58	25,7	4,0	2,1	1,7
200ln/200Bi (Typ 2)	4	36	39	16	5	3,53	26,3	3,7	1,9	1,4
300ln/500Pb (Typ1)	4	30	29	34	4	3,3	29,0	3,4	2,1	3,5
300ln/500Pb (Typ 2)	4	17	26	37	16	3,7	23,8	3,4	3,3	3,6
500ln/500Bi/ 500Pb(Typ1)	4	24	32	30	10	3,5	24,4	3,0	3,0	1,5
500ln/500Bi/ 500Pb(Typ 2)	4	28	32	27	9	3,5	26,8	1,2	2,1	1,9
500ln/500Bi/ 500Pb(Typ 3)	6	49	33	10	2	3,6	20,2	2,0	2,4	1,3
500ln/500Bi/ 500Pb (Typ 4)	4	39	36	18	3	3,8	19,6	2,0	2,2	1,1
500Pb	3	34	29	29	5	3,5	26,0	2,2	1,6	1,4

PL 205 987 B1

T a b e l a 2

Stop ppm	<40 μm	40- 71 μιτι	71- 100 μιτι	100- 140 μιτι	>140 μτ	Gęstość nasypowa g/cm³	Natężenie przepływu s	LR 14 uwalnianie gazu ml 270 min	LR 14 uwalnianie gazu ml 40 min	Standard 5 dni 70°C ml
300ln/300Bi	20	36	31	13	0	2,8	34,7	4,1	10,1	24,6
500ln/500Bi/ 500Pb	25	67	8	0	0	2,7	33	5,4	8,8	17,5

T a b e l a 3

Stop ppm	<40 μτ	40- 71 μιτι	71- 100 μιτι	100- 140 μιτι	>140 μτ	Gęstość nasypowa g/cm³	Natężenie przepływu s	LR 14 Uwalnianie gazu ml 270 min	LR 14 Uwalnianie gazu ml 40 min	Standard 5 dni 70°C ml
300ln/300Bi	15	37	34	14	0	2,8	44,3	8,1	20,3	1,2
500ln/500Bi/ 500Pb	6	30	37	26	1	2,8	53,2	5,2	17,2	0,7

Zastrzeżenia patentowe

Claims

1. Proszek cynku lub stopu cynku do stosowania w akumulatorach alkalicznych, posiadaj ący taki rozkład wielkości ziaren, że 75 do 95% wagowo cząstek proszku cynku lub proszku stopu cynku charakteryzuje się średnicą cząstki od 40 do 140 μm, przy czym cząstki o średnicy <40 μm stanowią poniżej 10% wagowo w stosunku do ilości proszku cynku lub proszku stopu cynku.

2. Proszek według zastrz. 1, znamienny tym, że gęstość nasypowa mieści się w zakresie 2,9 do 4,5 g/cm³.

3. Proszek według zastrz. 2, znamienny tym, że gęstość nasypowa mieści się w zakresie 3,2 do 4,0 g/cm³.

4. Proszek według zastrz. 3, znamienny tym, że cząstki o średnicy <40 μm stanowią poniżej 5% wagowo w stosunku do ilości proszku cynku lub proszku stopu cynku.

5. Proszek według zastrz. 1, znamienny tym, że cząstki o średnicy do 100 μm, a korzystnie <71 μm, charakteryzują się kulistym kształtem.

6. Proszek według zastrz. 1, znamienny tym, że składniki stopu stanowią metale wybrane z grupy obejmującej ind, bizmut, ołów, glin, wapń, lit, sód, magnez lub ich mieszaniny.

7. Proszek według zastrz. 6, znamienny tym, że jeden lub więcej składników stopu wybranych z podanej grupy metali zawarty być może w ilości: ind 0,1 do 1200 ppm, bizmut 0,1 do 1000 ppm, ołów 0,1 do 1000 ppm, glin 0,1 do 200 ppm, wapń 0,1 do 200 ppm, lit 0,1 do 200 ppm, sód 0,1 do 200 ppm, magnez 0,1 do 200 ppm.

8. Proszek według zastrz. 6, znamienny tym, że w skład proszku wchodzi 0,1 do 1200 ppm indu oraz 0,1 do 1000 ppm bizmutu.

9. Proszek według zastrz. 6, znamienny tym, że w skład proszku wchodzi 0,1 do 1200 ppm indu, 0,1 do 1000 ppm bizmutu oraz 0,1 do 1000 ppm ołowiu.

10. Proszek według zastrz. 6, znamienny tym, że w skład proszku wchodzi 0,1 do 1000 ppm ołowiu oraz 0,1 do 1000 ppm indu.

11. Proszek według zastrz. 6, znamienny tym, że w skład proszku wchodzi 0,1 do 1000 ppm ołowiu.

12. Proszek według zastrz. 6, znamienny tym, że w skład proszku wchodzi 0,1 do 1000 ppm indu, 0,1 do 1000 ppm bizmutu oraz 0,1 do 200 ppm glinu.

13. Proszek cynku według zastrz. 10 albo 11 albo 12, znamienny tym, że w skład proszku wchodzi dodatkowo 0,1 do 200 ppm litu i/lub 0,1 do 200 ppm sodu.

14. Proszek według zastrz. 1, znamienny tym, że proszek cynku stanowi proszek amalgamowanego cynku.

PL 205 987 B1

15. Proszek według zastrz. 14, znamienny tym, że cynk w postaci sproszkowanej jest amalgamowany przy użyciu 0,1 do 7% wagowo Hg.

16. Zastosowanie proszku cynku albo proszku stopu cynku określonego zastrzeżeniami 1-15, w ilości >5% wagowo w połączeniu z tradycyjnie stosowanymi proszkami cynku lub stopu cynku znanymi ze stanu techniki jako aktywnego materiału anod.

17. Zastosowanie proszku cynku określonego zastrzeżeniami 1-16 jako anody akumulatora alkalicznego.