JPH0357160A - ガス発生量の少ないアルカリ電池用亜鉛合金粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は改善された特性を持つアルカリ電池用亜鉛合金
粉末及びその製造方法に関し、特に熱処理されたもので
あることを特徴とするガス発生量の少ない亜鉛合金粉末
及びその製造方法に関するものである。

Ｃ従来技術〕 従来、アルカリ乾電池等電池の負極材としては亜鉛又は
亜鉛合金が用いられている。亜鉛は水素過電圧が高いこ
とや価格が比較的低廉であることから好んで負極材とし
て用いられてきたのであるか、亜鉛を使用することのみ
では電池使用時における水素ガスの多量発生を充分に抑
制することは困難であってそれに伴う電解液漏れなどの
問題を生じていた。

これらのｆｌｉ＋題を解決する目的で近年店く行われて
いる有効なガス発生抑制の方法として亜鉛を末化するこ
とが行われている。しかしながら、この方法は廃乾電池
を処分する際の深刻な公害面の問題を伴うものであるた
め、できるだけ低求化あるいは無末化で所望の効果が得
られる亜鉛合金の開発が求められるようになり、これに
応えて本発明者等も特開昭６３−３０４５７１号公報「
電池用亜鉛合金およびその製造法」において開示したよ
うにそのような亜鉛合金の開発に一応の成果を上げてい
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述のように環境汚染防止の上からもより一層低永化あ
るいは無永化のものでガス発生抑制効果の備わった亜鉛
合金の開発が望まれているが、本発明者等の上記公開特
許公報にも示されているように水銀の添加量は最低でも
０．３重量％以」二でなければ有効な末化はできないと
一般に認識されていたのであり、アルカリ電池の使用に
よる水素ガス発生抑制の目的には、ある程度の水銀を添
加して末化した亜鉛合金を使用することがどうしても必
要であると考えられていたのである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題全解決するため、鋭意研究を続けているうちに
、本発明者等は、アルカリ電池に使用するための亜鉛合
金粉末をある条件下で熱処理することによって水素ガス
発生量が熱処理しないものに比し著しく少ない改質され
たアルカリ電池用亜鉛合金粉末とすることができること
を見い出し本発明を達威した。

すなわち本発明は電池等の負極材として使用したときの
水素ガスの発生量が従来の亜鉛合金粉末に比し少なくと
も３０％少ない新規な亜鉛合金粉末に関し、さらに又、
アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、マグ
ネシウム、カルシウム、ストロンチウム、錫、鉛、ビス
マス、カドミウム、銀及びテルルからなる群より選ばれ
た少なくとも１種の金属を０．０００１〜０．５重量％
を含有し、残部が亜鉛及び不可避的不純物からなる亜鉛
合金を１００〜５００℃の温度下及び特定のガス雰囲気
下で熱処理することによって前記水素ガス発生量の少な
い亜鉛合金とする方法に関するものである。

［作　用］ 本発明の新規な亜鉛合金粉末は、合金元素として、アル
ミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、マグネシ
ウム、カルシウム、ストロンチウム、錫、鉛、ビスマス
、カドミウム、銀及びテルルからなる群より這ばれた少
なくとも１種の金属を０．０００１〜０．５重量％用い
、これを亜鉛及び不可避的不純物と混合溶融して合金化
した亜鉛合金粉末を噴霧法で得た後、熱処理炉内におい
て１００〜５００℃の温度条件で熱処理をすることによ
って製造される。この場合の熱処理条件は以下の通りで
ある。

すなわち採用可能な熱処理温度は１００〜５００℃であ
り、好ましくは３００〜４５０℃である。これは１００
℃以下では、熱処理に時間がかかり過ぎる上に効果が小
さく、又５００℃以上では、亜鉛の融点が４２０℃付近
であることから合金粉末の一部が溶融して焼結した状態
となるからである。

処理雰囲気は、大気中でもよいが粉末表面の酸化を防止
する上で、例えばＨｅ，ＮｅＳＨ２、Ｃｏ，ＮＨ３等の
不活性ガスあるいは還元性ガスの方が好ましい。

熱処理時間は、５分〜５時間とすることができるが、１
〜２時間が好ましい。

本発明で使用する熱処理炉としては、所定の雰囲気を保
ち得るものであればどのような構造のものでもよく、又
、加熱源としては電気、液体、気体、固体その他どのよ
うな加熱源を用・いてもよい。

従来技術では上述組成の合金を通常のアトマイズ法によ
って製造し、永化処理することによってアルカリ電池用
亜鉛合金粉末を製造しているが、この方法ではアトマイ
ズ粉末製造時に亜鉛粉末が急冷され且つ、アトマイズに
空気が用いられる為、粉末表面に酸化皮膜が生じ、得ら
れた亜鉛合金粉末は多結晶であって添加金属も多くは偏
折して存在するものとなる。この為、亜鉛合金粉末のガ
ス発生を抑制する目的で加えた添加金属の効果は薄れる
こととなり、更に、亜鉛合金粉末の表面に生じた酸化物
層を除去する為の工程が必要となっていた。

これに対し、本発明法では一般に非酸化性ガス雰囲気中
所定温度条件下で熱処理を行なう為、製造された亜鉛合
金粉末は結晶が均一で、安定しており、亜鉛合金粉末表
面に酸化物層ができていても上述の雰囲気処理で十分に
除去できるため、従来法では必要であった酸化物除去工
程を設ける必要がない。

又、製造された亜鉛合金粉末は電池負極材として使用さ
れた場合等におけるガス発生量が著しく少ないものであ
ることが確認された。

この効果は極めて顕著であるため、本発明の亜鉛合金粉
末を同定する手段として用いることができる。即ち、た
とえば与えられた亜鉛合金粉末を、酸化亜鉛を飽和させ
た４５℃の４０％ＫＯＨ水溶液中に浸漬させて測定した
水素ガス発生量が、同じ刊成の熱処理されていない従来
の亜鉛合金粉末を同一の酸化亜鉛飽和溶液中に浸漬させ
て同一の条件で測定した水素ガスの発生量に比し、少な
くとも３０％少ないことが確認されれば、それは与えら
れた粉末が熱処理された本発明の亜鉛合金粉末であるこ
とを意味すると結論してよい。何故なら、従来、そのよ
うに改質された亜鉛合金粉末は存在しなかったからであ
る。

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

［実施例１］ 第１表に示す組或の各種亜鉛合金を、通常の噴霧状によ
り粒度４８〜＋５０メッシュの粉末として製造し、次い
でこれらの粉末を熱処理炉中にてＨ２ガス雰囲気下３５
０℃で２時間熱処理し、得られた熱処理済み亜鉛合金粉
末の一定量をＫＯＨ溶液中に入４１、水銀を０．０４重
量％添加して末化したもの（表中偶数番号の合金粉末）
と、無氷化のもの（同奇数番号の合金粉末）を、それぞ
れ酸化亜鉛を飽和させた４５℃の４０％ＫＯＨ溶液中に
浸漬させて、水素ガス発生量を測定し評価した。その結
果を第１表に示す。水素ガス発生量（ＪＩＩｌ／ｇ．ｄ
　）は合金粉末１ｇ当り１日の発生量である。

同様に第１表に示した各組成の末化した又はしない亜鉛
合金粉末を熱処理しないこと以外は、上述と同じ方法で
評価試験した結果を熱処理品の結果と対比して第１表に
示した。

これらの結果から同じ組成の亜鉛合金粉末であっても熱
処理品は非熱処理品に比べ水素ガス発生量がほぼ半分位
に抑制されることが判明した。

即ち、無氷化の亜鉛合金粉末であっても熱処理品（奇数
番号例）は、従来の非熱処理低末化亜鉛合金粉末とほぼ
同等の水素ガス発生量であり、従来の低水銀電池の代替
品として無水銀電池を製造、使用することが充分可能と
なったことが理角琴される。

（以下余白） ［実施例２］ 鉛０．０５％、マグネシウム０．００７％、残部が亜鉛
及び不可避的不純物からなる絹成の亜鉛合金粉末を供試
材として、表示の各条件下で熱処理した場合としない場
合について、水素ガス発生量を調べた結果を第２表に示
す。

第２表 第２表から、熱処理を行うためのガス雰囲気としてはＨ
２ガスの方がＮ２ガスより、水素ガス抑制効果を高める
目的上、若干優れていることが理解される。ただし、ど
んなガス雰囲気とすることが最も有利であるかは製造コ
ストに合わせて調整できることが理解される。

［発明の効果］ 本発明によれば、上述の如く、末化された又は末化され
ていない亜鉛合金粉末を簡易な手段で熱処理することの
みによって電池の負極材として使用したときなどの水素
ガス発生量を従来品に比し著しく減少させることができ
るばかりでなく、無末化の亜鉛合金粉末を用いた場合で
さえも、従来の低木化亜鉛合金粉末と同等程度に電池負
極材として使用したときなどの水素ガス発生量を抑制で
きるので無末化亜鉛合金粉末を用いた電池即ち無水銀電
池としても充分使用できる電池がつくれることになり、
公害面における利点ははかり知れない程大であるという
ことができる。

（以下余白）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム
   、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、錫、鉛
   、ビスマス、カドミウム、銀及びテルルからなる群より
   選ばれた少なくとも１種の金属を０．０００１〜０．５
   重量％含み、残部が亜鉛及び不可避的不純物からなる熱
   処理された亜鉛合金粉末であって、酸化亜鉛を飽和させ
   た４５℃の４０％ＫＯＨ溶液中に浸漬させて測定した水
   素ガス発生量が、熱処理されていないこと以外は同一の
   亜鉛合金粉末を同一の溶液中に浸漬させて同一の条件で
   測定した水素ガスの発生量に比し、少なくとも３０％少
   ないことを特徴とするアルカリ電池用亜鉛合金粉末。
2. （２）アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム
   、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、錫、鉛
   、ビスマス、カドミウム、銀及びテルルからなる群より
   選ばれた少なくとも１種の金属を０．０００１〜０．５
   重量％含み、残部が亜鉛及び不可避的不純物からなる亜
   鉛合金をガス雰囲気中１００〜５００℃の温度下で熱処
   理することによってガス発生量の少ない合金粉末とする
   ことを特徴とするアルカリ電池用亜鉛合金粉末の製造方
   法。