JPH11265715A - ガス発生量の少ないアルカリ電池用亜鉛合金粉末 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境汚染防止上好ましい低汞化あるいは無汞
化のアルカリ電池用亜鉛合金粉末の特性を一層改善し、
従来製品に比し水素ガス発生量の低減効果が顕著に改善
された亜鉛合金粉末を提供すること。 【解決手段】 アルカリ電池に使用するための亜鉛合金
粉末を、空気中に溶融亜鉛をアトマイズして製造した
後、引き続き不活性ガスあるいは還元ガス中特定条件下
に熱処理して粉末粒子の結晶を改質した亜鉛合金粉末と
して得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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
合金粉末に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】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が、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。これらの問題を解決
する目的で近年広く行われている有効なガス発生抑制の
方法として亜鉛を汞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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように環境汚染
防止の上からもより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％以上でなけ
れば有効な汞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汞化した亜鉛合金を
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。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
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
成した。

【０００５】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、
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粉末であ
って、空気中にアトマイズして製造され、引き続き不活
性ガスあるいは還元性ガス中で熱処理することによっ
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
鉛合金粉末に関するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】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
らなる群より選ばれた少なくとも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。

【０００７】すなわち採用可能な熱処理温度は 100〜50
0 ℃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、粉末表面の 酸化を防
止する上で、例えばＨｅ、Ｎｅ、Ｈ₂、ＣＯ、ＮＨ₃等の
不活性ガスあるいは還元性ガスとする。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。

【０００８】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、
汞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析して存在す
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。

【０００９】これに対し、本発明法では不活性ガスある
いは還元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。

【００１０】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、同じ組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。

【００１１】

【実施例１】表１に示す組成の各種亜鉛合金を、通常の
噴霧法により粒度48〜150 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 350℃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溶液中に入れ、水銀を0.04重
量％添加して汞化したもの（表中偶数番号の合金粉末）
と、無汞化のもの （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
を表1に示す。水素ガス発生量（μl／g.d）は合金粉末
１ｇ当り１日の発生量である。同様に表1に示した各組
成の汞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表1に示した。

【００１２】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
汞化の亜鉛合金粉末であっても熱処理品（奇数番号例）
は、従来の非熱処理低汞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
とが理解される。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【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組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表２に
示す。

【００１５】

【表２】

【００１６】表２から、熱処理を行うためのガス雰囲気
としてはＨ₂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。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、上述の如く、汞化され
た又は汞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、無汞化の亜鉛合金粉末
を用いた場合でさえも、従来の低汞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汞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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高岡 衛 東京都千代田区丸の内１丁目８番２号 同 和鉱業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   亜鉛合金粉末であって、空気中にアトマイズして製造さ
   れ、引き続き不活性ガスあるいは還元性ガス中で熱処理
   することによって、酸化亜鉛を飽和させた45℃の40%Ｋ
   ＯＨ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。