JPH07109763B2 - アルカリ電池用亜鉛合金粉末およびその製造法 - Google Patents
アルカリ電池用亜鉛合金粉末およびその製造法Info
- Publication number
- JPH07109763B2 JPH07109763B2 JP16924191A JP16924191A JPH07109763B2 JP H07109763 B2 JPH07109763 B2 JP H07109763B2 JP 16924191 A JP16924191 A JP 16924191A JP 16924191 A JP16924191 A JP 16924191A JP H07109763 B2 JPH07109763 B2 JP H07109763B2
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- zinc
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Description
【０００１】
【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およびその製造方法に関
し、特に、亜鉛合金粉末表面を酸化インジウムおよび酸
化ガリウムのうちどちらか一方または両方で置換したこ
とを特徴とし、ガス発生量が少なくかつ低温での電池性
能を向上させたアルカリ電池用亜鉛合金粉末およびその
製造方法に関する。
アルカリ電池用亜鉛合金粉末およびその製造方法に関
し、特に、亜鉛合金粉末表面を酸化インジウムおよび酸
化ガリウムのうちどちらか一方または両方で置換したこ
とを特徴とし、ガス発生量が少なくかつ低温での電池性
能を向上させたアルカリ電池用亜鉛合金粉末およびその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、アルカリ乾電池など電池の負
極活物質として、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、亜鉛または亜鉛合金が好んで用い
られてきた。しかしながら、負極活物質として亜鉛のみ
を使用した場合、電池使用時に多量に発生する水素ガス
を充分に抑制することが困難であり、電解液漏れが生じ
てしまうという問題点があった。
極活物質として、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、亜鉛または亜鉛合金が好んで用い
られてきた。しかしながら、負極活物質として亜鉛のみ
を使用した場合、電池使用時に多量に発生する水素ガス
を充分に抑制することが困難であり、電解液漏れが生じ
てしまうという問題点があった。
【０００３】上記問題点を解決する目的で近年広く用い
られている水素ガス発生抑制の有効な方法として、亜鉛
を汞化するというものがある。しかしながら、この方法
によるとかなりの量の水銀が用いられるため、廃乾電池
を処分する際の環境汚染が深刻な問題となっていた。そ
こで、できるだけ低汞化あるいは無汞化で所望の効果が
得られる亜鉛合金の開発が求められており、これに応え
るべく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方法」において開示し
たように、低汞化あるいは無汞化で所望の効果が得られ
る亜鉛合金の開発に一応の成果を上げている。
られている水素ガス発生抑制の有効な方法として、亜鉛
を汞化するというものがある。しかしながら、この方法
によるとかなりの量の水銀が用いられるため、廃乾電池
を処分する際の環境汚染が深刻な問題となっていた。そ
こで、できるだけ低汞化あるいは無汞化で所望の効果が
得られる亜鉛合金の開発が求められており、これに応え
るべく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方法」において開示し
たように、低汞化あるいは無汞化で所望の効果が得られ
る亜鉛合金の開発に一応の成果を上げている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、環境汚
染防止の面からも一層低汞化あるいは無汞化のものでガ
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公報にも示されているよう
に、汞化の際の水銀の添加量が 0.3重量％以上でなけれ
ば水素ガス発生抑制の目的に有効ではないと考えられて
いた。
染防止の面からも一層低汞化あるいは無汞化のものでガ
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公報にも示されているよう
に、汞化の際の水銀の添加量が 0.3重量％以上でなけれ
ば水素ガス発生抑制の目的に有効ではないと考えられて
いた。
【０００５】そこで本発明は、従来の無汞化亜鉛合金粉
末と比べて水素ガス発生量が著しく抑制され、かつ、低
温における電池特性を向上させることができるアルカリ
電池用の亜鉛合金粉末およびその製造法を提供すること
を目的とする。
末と比べて水素ガス発生量が著しく抑制され、かつ、低
温における電池特性を向上させることができるアルカリ
電池用の亜鉛合金粉末およびその製造法を提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記課題を
解決するため鋭意研究の結果、アルカリ電池の負極活物
質として使用される亜鉛合金粉末の表面を、酸化インジ
ウムおよび酸化ガリウムのうちどちらか一方または両方
で置換することにより、低汞化あるいは無汞化の亜鉛合
金粉末であっても水素ガス発生量が著しく抑制され、し
かも低温での放電性能の劣化が防止されることを見い出
し、本発明を達成することができた。
解決するため鋭意研究の結果、アルカリ電池の負極活物
質として使用される亜鉛合金粉末の表面を、酸化インジ
ウムおよび酸化ガリウムのうちどちらか一方または両方
で置換することにより、低汞化あるいは無汞化の亜鉛合
金粉末であっても水素ガス発生量が著しく抑制され、し
かも低温での放電性能の劣化が防止されることを見い出
し、本発明を達成することができた。
【０００７】すなわち、本発明は、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、テルル、銅、ニッケル、バリウムおよびゲルマニウ
ムからなる群より選ばれた少なくとも１種の金属を0.00
01〜5.0 重量％含み、残部が亜鉛および不可避的不純物
からなる亜鉛合金粉末であって、該粉末の表面が酸化イ
ンジウムおよび酸化ガリウムのうちどちらか一方または
両方で置換されていることを特徴とするアルカリ電池用
亜鉛合金粉末；および、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、テルル、銅、ニッケル、バリウムおよびゲ
ルマニウムからなる群より選ばれた少なくとも１種の金
属を0.0001〜5.0 重量％用い、この金属と亜鉛および不
可避的不純物とを混合溶融して合金化し、この合金を噴
霧法によって粉末状に成形した後、該亜鉛合金粉末を酸
化インジウムおよび酸化ガリウムのうちどちらか一方ま
たは両方を含有する水酸化カリウム水溶液中に浸漬し、
粉末の表面を酸化インジウムおよび酸化ガリウムのうち
どちらか一方または両方で置換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法を提供するものであ
る。
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、テルル、銅、ニッケル、バリウムおよびゲルマニウ
ムからなる群より選ばれた少なくとも１種の金属を0.00
01〜5.0 重量％含み、残部が亜鉛および不可避的不純物
からなる亜鉛合金粉末であって、該粉末の表面が酸化イ
ンジウムおよび酸化ガリウムのうちどちらか一方または
両方で置換されていることを特徴とするアルカリ電池用
亜鉛合金粉末；および、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、テルル、銅、ニッケル、バリウムおよびゲ
ルマニウムからなる群より選ばれた少なくとも１種の金
属を0.0001〜5.0 重量％用い、この金属と亜鉛および不
可避的不純物とを混合溶融して合金化し、この合金を噴
霧法によって粉末状に成形した後、該亜鉛合金粉末を酸
化インジウムおよび酸化ガリウムのうちどちらか一方ま
たは両方を含有する水酸化カリウム水溶液中に浸漬し、
粉末の表面を酸化インジウムおよび酸化ガリウムのうち
どちらか一方または両方で置換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法を提供するものであ
る。
【０００８】
【作用】本発明によると、合金元素と亜鉛および不可避
的不純物とを混合溶融して合金化し、噴霧法によって粉
末状に成形し、該亜鉛合金粉末粒子の表面を水酸化カリ
ウム水溶液中において酸化インジウムおよび／または酸
化ガリウムで置換している。
的不純物とを混合溶融して合金化し、噴霧法によって粉
末状に成形し、該亜鉛合金粉末粒子の表面を水酸化カリ
ウム水溶液中において酸化インジウムおよび／または酸
化ガリウムで置換している。
【０００９】インジウムやガリウムは、水素過電圧を高
める作用、および合金粉末の表面を平滑化して耐食性を
向上させる作用を有している。上記噴霧法で得られた合
金粉末（溶湯亜鉛にインジウムおよび／またはガリウム
を添加）の結晶粒界には、上記のような作用を有するイ
ンジウムおよび／またはガリウムが存在するため、粒界
腐食を抑制するものと考えられるが、本発明のように亜
鉛合金粉末の表面を、さらにインジウムおよび／または
ガリウムで置換することにより、粒界からの腐食がより
一層抑制され、これによって水素ガス発生量が著しく低
減するのである。また、インジウムおよびガリウムは低
融点金属でもあるため、粉末表面に存在することによっ
て低温での電池特性の劣化の防止効果が生じる。
める作用、および合金粉末の表面を平滑化して耐食性を
向上させる作用を有している。上記噴霧法で得られた合
金粉末（溶湯亜鉛にインジウムおよび／またはガリウム
を添加）の結晶粒界には、上記のような作用を有するイ
ンジウムおよび／またはガリウムが存在するため、粒界
腐食を抑制するものと考えられるが、本発明のように亜
鉛合金粉末の表面を、さらにインジウムおよび／または
ガリウムで置換することにより、粒界からの腐食がより
一層抑制され、これによって水素ガス発生量が著しく低
減するのである。また、インジウムおよびガリウムは低
融点金属でもあるため、粉末表面に存在することによっ
て低温での電池特性の劣化の防止効果が生じる。
【００１０】このように、本発明で得られたアルカリ電
池用亜鉛合金粉末を、低汞化または無汞化で電池の負極
活物質として使用したところ、水素ガス発生量が極めて
少なく、かつ電池性能の向上、特に低温での放電性能が
著しく向上することが確認された。すなわち、本発明の
亜鉛合金粉末を、酸化亜鉛を飽和させた45℃の40％ＫＯ
Ｈ水溶液中に浸漬して水素ガス発生量を測定したとこ
ろ、噴霧時にインジウムおよびガリウムを溶湯亜鉛に添
加して得られた従来の亜鉛合金粉末の水素ガス発生量と
比べて20〜35％少ないこと、最低でも 7％以上は少ない
ことが確認され、また、低温での放電性能が上記従来の
亜鉛合金粉末と比べて20％以上向上することが確認され
たのである。
池用亜鉛合金粉末を、低汞化または無汞化で電池の負極
活物質として使用したところ、水素ガス発生量が極めて
少なく、かつ電池性能の向上、特に低温での放電性能が
著しく向上することが確認された。すなわち、本発明の
亜鉛合金粉末を、酸化亜鉛を飽和させた45℃の40％ＫＯ
Ｈ水溶液中に浸漬して水素ガス発生量を測定したとこ
ろ、噴霧時にインジウムおよびガリウムを溶湯亜鉛に添
加して得られた従来の亜鉛合金粉末の水素ガス発生量と
比べて20〜35％少ないこと、最低でも 7％以上は少ない
ことが確認され、また、低温での放電性能が上記従来の
亜鉛合金粉末と比べて20％以上向上することが確認され
たのである。
【００１１】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。しかし本発明の範囲は以下の実施例により制限され
るものではない。
る。しかし本発明の範囲は以下の実施例により制限され
るものではない。
【００１２】
【実施例１】まず、表１に示す各組の合金元素群を亜鉛
（および不可避的不純物）と混合溶融して合金化し、そ
の合金を通常の噴霧法により48〜150mesh の粉末として
製造した。溶湯は表に示すようにインジウムおよびガリ
ウムを含んでいた。次いで、このようにして得られた各
組成の亜鉛合金粉末の一部をＩｎ2 Ｏ3 および／または
Ｇａ2 Ｏ3 を含有する水酸化カリウム水溶液中に浸漬
し、粉末粒子の表面をインジウムおよび／またはガリウ
ムで置換した。次に、粉末表面をインジウムおよび／ま
たはガリウムで置換した各組成亜鉛合金粉末の一部、お
よび置換していない各組成の亜鉛合金粉末の一部を試料
ごとにそれぞれＫＯＨ溶液中に入れ、0.04重量％の水銀
を添加して汞化を行った。
（および不可避的不純物）と混合溶融して合金化し、そ
の合金を通常の噴霧法により48〜150mesh の粉末として
製造した。溶湯は表に示すようにインジウムおよびガリ
ウムを含んでいた。次いで、このようにして得られた各
組成の亜鉛合金粉末の一部をＩｎ2 Ｏ3 および／または
Ｇａ2 Ｏ3 を含有する水酸化カリウム水溶液中に浸漬
し、粉末粒子の表面をインジウムおよび／またはガリウ
ムで置換した。次に、粉末表面をインジウムおよび／ま
たはガリウムで置換した各組成亜鉛合金粉末の一部、お
よび置換していない各組成の亜鉛合金粉末の一部を試料
ごとにそれぞれＫＯＨ溶液中に入れ、0.04重量％の水銀
を添加して汞化を行った。
【００１３】上記のようにしてそれぞれ製造した各組成
亜鉛合金粉末の置換および非置換並びに汞化および無汞
化試料の各一定量を、それぞれ酸化亜鉛を飽和させた45
℃の40％ＫＯＨ溶液中に浸漬し、水素ガスの発生量を測
定した。その結果を表１に示す。水素ガス発生量（μｌ
/g・d)は合金粉末１ｇ当りの１日の発生量である。
亜鉛合金粉末の置換および非置換並びに汞化および無汞
化試料の各一定量を、それぞれ酸化亜鉛を飽和させた45
℃の40％ＫＯＨ溶液中に浸漬し、水素ガスの発生量を測
定した。その結果を表１に示す。水素ガス発生量（μｌ
/g・d)は合金粉末１ｇ当りの１日の発生量である。
【００１４】
【表１】
【００１５】これらの結果から、同じ組成の亜鉛合金粉
末であっても酸化インジウムおよび／または酸化ガリウ
ムを亜鉛粉末の表面に置換させたものは、噴霧時にイン
ジウムおよび／またはガリウムを溶湯亜鉛が含んでいた
だけのものに比べ、水素ガス発生量が顕著に抑制される
ことが判明した。すなわち、無汞化の亜鉛合金粉末であ
っても表面を酸化インジウムおよび／または酸化ガリウ
ムで置換したものは、従来の低汞化亜鉛合金粉末よりも
少ない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、使用することが可能である
ことがわかる。
末であっても酸化インジウムおよび／または酸化ガリウ
ムを亜鉛粉末の表面に置換させたものは、噴霧時にイン
ジウムおよび／またはガリウムを溶湯亜鉛が含んでいた
だけのものに比べ、水素ガス発生量が顕著に抑制される
ことが判明した。すなわち、無汞化の亜鉛合金粉末であ
っても表面を酸化インジウムおよび／または酸化ガリウ
ムで置換したものは、従来の低汞化亜鉛合金粉末よりも
少ない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、使用することが可能である
ことがわかる。
【００１６】
【実施例２】表２に示す成分の亜鉛合金粉末を図１に示
すアルカリマンガン電池の負極活物質とし、その電池性
能を評価した。図１の１は正極缶、２は正極活物質、３
はセパレーター、４は負極活物質、５は負極集電棒、６
はゴムパッキンおよび７はキャップである。評価は、放
電負荷10Ω、−10℃の放電条件で終止電圧 0.9Ｖまでの
放電時間を測定することによって行った。なお、測定値
は、噴霧時にのみインジウムおよび／またはガリウムを
添加した従来の亜鉛合金粉末を負極活物質として用いた
アルカリマンガン電池を作製し、上記同様の測定を行
い、その測定値を100とした指数で示した。その結果を
表２に示す。
すアルカリマンガン電池の負極活物質とし、その電池性
能を評価した。図１の１は正極缶、２は正極活物質、３
はセパレーター、４は負極活物質、５は負極集電棒、６
はゴムパッキンおよび７はキャップである。評価は、放
電負荷10Ω、−10℃の放電条件で終止電圧 0.9Ｖまでの
放電時間を測定することによって行った。なお、測定値
は、噴霧時にのみインジウムおよび／またはガリウムを
添加した従来の亜鉛合金粉末を負極活物質として用いた
アルカリマンガン電池を作製し、上記同様の測定を行
い、その測定値を100とした指数で示した。その結果を
表２に示す。
【００１７】
【表２】
【００１８】表２からも分かるように、亜鉛合金粉末の
表面をインジウムおよび／またはガリウムで置換するこ
とにより、低温での電池性能が向上した。
表面をインジウムおよび／またはガリウムで置換するこ
とにより、低温での電池性能が向上した。
【００１９】
【発明の効果】本発明の開発により、低汞化または無汞
化の亜鉛合金粉末の表面を、水酸化カリウム水溶液中に
おいて酸化インジウムおよび酸化ガリウムのうちどちら
か一方または両方で置換することにより、従来品に比べ
水素ガス発生量が著しく抑制され、かつ、低温での電池
特性が向上した。そのため、本発明の亜鉛合金粉末の使
用により、実用的な無水銀電池の製造が十分可能であ
り、水銀による環境汚染問題を解決し得るものである。
化の亜鉛合金粉末の表面を、水酸化カリウム水溶液中に
おいて酸化インジウムおよび酸化ガリウムのうちどちら
か一方または両方で置換することにより、従来品に比べ
水素ガス発生量が著しく抑制され、かつ、低温での電池
特性が向上した。そのため、本発明の亜鉛合金粉末の使
用により、実用的な無水銀電池の製造が十分可能であ
り、水銀による環境汚染問題を解決し得るものである。
【図１】本発明のアルカリ電池用亜鉛合金粉末を負極活
物質として用いたアルカリマンガン電池を示す断面図で
ある。
物質として用いたアルカリマンガン電池を示す断面図で
ある。
１‥‥‥正極缶 ２‥‥‥正極活物質 ３‥‥‥セパレーター ４‥‥‥負極活物質 ５‥‥‥負極集電棒 ６‥‥‥ゴムパッキン ７‥‥‥キャップ
Claims (2)
- 【請求項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、テルル、銅、
ニッケル、バリウムおよびゲルマニウムからなる群より
選ばれた少なくとも１種の金属を0.0001〜5.0 重量％含
み、残部が亜鉛および不可避的不純物からなる亜鉛合金
粉末であって、該粉末の表面が酸化インジウムおよび酸
化ガリウムのうちどちらか一方または両方で置換されて
いることを特徴とするアルカリ電池用亜鉛合金粉末。 - 【請求項２】 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、テルル、銅、ニッケル、バリウムおよびゲルマニウ
ムからなる群より選ばれた少なくとも１種の金属を0.00
01〜5.0 重量％用い、この金属と亜鉛および不可避的不
純物とを混合溶融して合金化し、この合金を噴霧法によ
って粉末状に成形した後、該亜鉛合金粉末を酸化インジ
ウムおよび酸化ガリウムのうちどちらか一方または両方
を含有する水酸化カリウム水溶液中に浸漬し、粉末粒子
の表面を酸化インジウムおよび酸化ガリウムのうちどち
らか一方または両方で置換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法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16924191A JPH07109763B2 (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | アルカリ電池用亜鉛合金粉末およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16924191A JPH07109763B2 (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | アルカリ電池用亜鉛合金粉末およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04368776A JPH04368776A (ja) | 1992-12-21 |
| JPH07109763B2 true JPH07109763B2 (ja) | 1995-11-22 |
Family
ID=15882863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16924191A Expired - Lifetime JPH07109763B2 (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | アルカリ電池用亜鉛合金粉末およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07109763B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2242617A1 (en) * | 1996-02-22 | 1997-08-28 | Yvan Strauven | Process for manufacturing a primary zinc-alkaline battery and anode mix used therein |
| US6652676B1 (en) | 1999-10-18 | 2003-11-25 | Big River Zinc Corporation | Zinc alloy containing a bismuth-indium intermetallic compound for use in alkaline batteries |
-
1991
- 1991-06-14 JP JP16924191A patent/JPH07109763B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04368776A (ja) | 1992-12-21 |
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| JPH0369143B2 (ja) |
Legal Events
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