BE1006664A5 - Poudres d'alliages du zinc a faible teneur en plomb pour des batteries alcalines ne contenant pas de mercure. - Google Patents

Poudres d'alliages du zinc a faible teneur en plomb pour des batteries alcalines ne contenant pas de mercure. Download PDF

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Jean-Yves Huot
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Francois Janelle
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Noranda Inc
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Abstract

L'invention concerne une poudre d'alliage de zinc dépourvu de mercure possédant un faible taux de gazage en présence de fer allant jusqu'à 30ppm et constituée de 0,001 à 0,1% en poids de plomb, 0,01 à 0,1% en poids de bismuth, 0,01 à 0,1% en poids d'indium et 0,01 à 0,1 % en poids d'aluminium, le reste étant constitué de zinc et d'impuretés inévitables.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Poudres d'alliages du zinc à faible teneur en plomb pour des batteries alcalines ne contenant pas de mercure 
La présente invention se rapporte à des poudres d'alliages du zinc à faible teneur en plomb pour des batteries alcalines dépourvues de mercure, faisant preuve d'un faible gazage et résistant au fer après décharge, que l'on appellera simplement gazage dans la suite du présent mémoire. 



  Arrière-plan de l'invention
Le rôle du mercure pour supprimer le gazage (dû au dégagement d'hydrogène) de poudres de zinc dans des électrolytes pour batteries alcalines est bien connu. Malheureusement, le mercure est toxique et il est devenu extrêmement souhaitable de fabriquer des batteries alcalines dépourvues de mercure. 



   On sait que l'addition d'éléments alliants au zinc, notamment le bismuth, l'indium, le gallium, l'aluminium et d'autres éléments, réduit la corrosion de batteries alcalines dépourvues de mercure, comme on le décrit dans le brevet US nO 5 082 622. Cependant, comme on le décrit dans le brevet US nO 5 108 494, le gazage de batteries alcalines dépourvues de mercure et fabriquées à partir de poudres d'alliages du zinc dépend fortement de la teneur en fer de la poudre de zinc. 



  Conformément au brevet précité, la teneur en fer de la poudre de zinc utilisée pour la fabrication de batteries alcalines dépourvues de mercure doit être maintenue en dessous de 1 ppm. 



   La présente invention a pour objet des poudres d'alliages du zinc pour des batteries alcalines dépourvues de mercure qui manifestent un faible gazage en présence de quantités supérieures de fer. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



  Résumé de l'invention
La présente invention a pour objet des poudres d'alliages du zinc (également appelées non amalgamées), dépourvues de mercure, qui se caractérisent par un faible taux de gazage en présence de fer jusqu'à 30 ppm. 



  La poudre d'alliage de zinc, selon la présente invention, est constituée de 0,001 à 0,1% en poids de plomb, 0,01 à 0,1% en poids de bismuth, 0,01 à 0,1% en poids d'indium et 0,01 à 0,1% en poids d'aluminium, le reste étant constitué de zinc et d'impuretés inévitables. 



   La teneur en bismuth ou indium de la poudre d'alliage de zinc varie, de préférence, de 0,05 à 0,1% en poids, de façon à produire une poudre d'alliage de zinc manifestant une sensibilité négligeable à une concentration en fer allant jusqu'à 30 ppm. 



  Brève description du dessin
La présente invention sera à présent décrite, à titre d'exemple, en se référant aux exemples spécifiques et au dessin annexé qui illustre l'effet du fer sur le gazage de diverses poudres d'alliages de zinc. 



  Description détaillée de l'invention
Des essais préliminaires ont montré que l'addition de bismuth ou d'indium à un alliage du zinc contenant 500 ppm de plomb et moins de 5 ppm de fer augmente le gazage, alors que la combinaison de bismuth et d'indium ne présente pas d'efficience pour réduire le gazage. On a découvert que seul l'aluminium réduisait le gazage. Ce qui vient d'être décrit ci-dessus est montré dans le tableau suivant. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



  TABLEAU 1 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> Composition <SEP> nominale <SEP> (ppm) <SEP> Gazage
<tb> Bi <SEP> In <SEP> Al <SEP> microl/g-jour
<tb> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 44
<tb> 0 <SEP> 0 <SEP> 300 <SEP> 45
<tb> 0 <SEP> 500 <SEP> 0 <SEP> 264
<tb> 0 <SEP> 500 <SEP> 300 <SEP> 60
<tb> 500 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 144
<tb> 500030059
<tb> 5005000208
<tb> 500 <SEP> 500 <SEP> 300 <SEP> 18
<tb> 
 
On a également constaté qu'une réduction de la teneur en impuretés, comme l'antimoine, ne suffisait pas à supprimer le gazage d'alliages de zinc-plomb réguliers (plomb à 500 ppm), à moins que le fer ne fût également réduit au niveau le plus bas (1 ppm). En fait, on a découvert qu'il existait une relation linéaire entre le gazage d'alliages de zinc-plomb réguliers et la teneur en fer correspondante. On a constaté que la sensibilité était de 20 microl/g-jour par ppm. 



   La Demanderesse a découvert, non sans surprise, conformément à la présente invention, que le problème de la sensibilité de la poudre de zinc vis-à-vis d'une contamination par le fer pouvait être résolu par l'addition de combinaisons spécifiques de bismuth, d'indium et d'aluminium à une poudre de zinc à faible teneur en plomb. 



   On décrit ci-dessous des formes de réalisation de la présente invention. Les alliages voulus ont été préparés par l'addition des éléments alliants respectifs, sous leur forme métallique, à du zinc fondu. Les alliages fondus ont été convertis en une poudre en 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 utilisant une atomisation sous faible pression à air sec. Le produit obtenu ne fut pas tamisé. 



  EXEMPLES 1 A 4
On a allié du zinc contenant 250 ppm de plomb à du bismuth, de l'indium et de l'aluminium. La matière de départ était un lingot de zinc possédant une teneur en fer tournant autour de 2 ppm. On a successivement ajouté du fer par dissolution d'acier dans le zinc fondu. 



   Ainsi que le tableau 2 le révèle, les alliages Bi-In-Al et de zinc contenant 250 ppm de plomb et plus de 200 ppm d'indium et/ou de bismuth, manifestent une forte résistance à la contamination par du fer. Par comparaison, une poudre de zinc-plomb (250 ppm) contenant moins de 5 ppm de fer, fait preuve d'un taux de gazage de 130 microl/g-jour. 



   TABLEAU 2 
 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> Eléments <SEP> ajoutés <SEP> Gazage
<tb> Plomb <SEP> Bismuth <SEP> Indium <SEP> Aluminium <SEP> Fer
<tb> (ppm) <SEP> (ppm) <SEP> (ppm) <SEP> (ppm) <SEP> (ppm) <SEP> microl/
<tb> gour
<tb> 250 <SEP> 200 <SEP> 200 <SEP> 600 <SEP> 3 <SEP> 46
<tb> 13 <SEP> 67
<tb> 26 <SEP> 153
<tb> 250 <SEP> 500 <SEP> 200 <SEP> 300 <SEP> 5 <SEP> 33
<tb> 7 <SEP> 41
<tb> 11 <SEP> 66
<tb> 250 <SEP> 200 <SEP> 500 <SEP> 300 <SEP> 2 <SEP> 34
<tb> 9 <SEP> 20
<tb> 20 <SEP> 40
<tb> 250 <SEP> 500 <SEP> 500 <SEP> 600 <SEP> 4 <SEP> 33
<tb> 8 <SEP> 28
<tb> 18 <SEP> 37
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 EXEMPLES 5 A 8
On a allié du zinc contenant moins de 25 ppm de plomb à du bismuth, de l'indium et de l'aluminium. La matière de départ était un lingot de zinc possédant une teneur en fer inférieure à 2 ppm.

   On a successivement ajouté du fer par dissolution d'acier dans le zinc fondu. 



   Comme le tableau 3 le montre, les alliages Bi-In-Al et zinc contenant moins de 25 ppm de plomb et plus de 200 ppm d'indium et/ou de bismuth font preuve d'une forte résistance à la contamination par du fer. En comparaison, le gazage d'une poudre de zinc ne contenant pas d'élément alliant et moins de 5 ppm de fer se situe autour de 400 microl/g-jour. 



   TABLEAU 3 
 EMI5.1 
 
<tb> 
<tb> Eléments <SEP> ajoutés <SEP> Gazage
<tb> Plomb <SEP> Bismuth <SEP> Indium <SEP> Aluminium <SEP> Fer
<tb> (ppm) <SEP> (ppm) <SEP> (ppm) <SEP> (ppm) <SEP> (ppm) <SEP> microl/
<tb> g-jour
<tb> < 25 <SEP> 200 <SEP> 200 <SEP> 300 <SEP> 5 <SEP> 42
<tb> 17 <SEP> 93
<tb> 29 <SEP> 249
<tb> < 25 <SEP> 500 <SEP> 200 <SEP> 600 <SEP> 6 <SEP> 64
<tb> 6 <SEP> 68
<tb> 12 <SEP> 66
<tb> < 25 <SEP> 200 <SEP> 500 <SEP> 600 <SEP> 3 <SEP> 72
<tb> 10 <SEP> 50
<tb> 19 <SEP> 78
<tb> < 25 <SEP> 500 <SEP> 500 <SEP> 300 <SEP> 4 <SEP> 63
<tb> 13 <SEP> 35
<tb> 24 <SEP> 70
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 
Le graphique montrant l'effet de la teneur en fer dans une poudre d'alliages du zinc sous le taux de gazage est présenté dans le dessin. Tous les alliages décrits dans les exemples 1 à 8 ont été portés en graphique.

   La dépendance d'une poudre de zinc-plomb régulière de la contamination par du fer est également représentée par une ligne en traits interrompus.

Claims (4)

  1. Revendications 1. Poudre d'alliage de zinc dépourvu de mercure et auquel on n'a pas ajouté de plomb, possédant un taux de gazage après décharge (PD) inférieur à celui d'une poudre zinc-plomb, en présence de 2 à 30 ppm de fer dans l'alliage, constituée de 0,001 à 0,01% en poids de plomb, 0,01 à 0,1% en poids de bismuth, 0,01 à 0,1% en poids d'indium et 0,01 à 0,1% en poids d'aluminium, le reste étant constitué de zinc et d'impuretés inévitables.
  2. 2. Poudre d'alliage de zinc dépourvue de mercure et auquel on n'a pas ajouté de plomb, comme définie dans la revendication 1, contenant 0,05 à 0,1% en poids de bismuth, manifestant une sensibilité négligeable à une concentration de fer allant jusqu'à 30 ppm.
  3. 3. Poudre d'alliage de zinc dépourvue de mercure et auquel on n'a pas ajouté de plomb, comme définie dans la revendication 1, contenant 0,05 à 0,1% en poids d'indium, manifestant une sensibilité négligeable à une concentration en fer allant jusqu'à 30 ppm.
  4. 4. Une pile alcaline comprenant une poudre d'alliage de zinc comme définie dans la revendication 1.
BE9300935A 1992-09-09 1993-09-08 Poudres d'alliages du zinc a faible teneur en plomb pour des batteries alcalines ne contenant pas de mercure. BE1006664A5 (fr)

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