JPS6231941A - 乾電池用亜鉛缶 - 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〕 本発明は亜鉛ペレットを衝撃押出法により製造する乾電
池用亜鉛缶に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の乾電池用亜鉛缶においては、亜鉛が比較的脆性を
持ち加工性に劣るととと、乾電池の電解液に対して自己
溶解が大きいことを理由として、純亜鉛に適量の鉛およ
びカドミウムを添加した亜鉛合金材を用いて衝撃押出法
で製缶することが行なわれていた。ことで、添加される
鉛は延展性の向上と加圧力を低減させる効果があり、ま
たカドミウムは衝撃押出法による加工等の脆性を改善す
る効果があることが知られておシ、金属的強度を向上さ
せることができる。特に鉛については、上述の効果の他
に電解液に対して自己溶解を抑制する効果があるととも
に、亜鉛または電池構成材料等から溶出して亜鉛を無為
に浸食せしめるアンチモン、砒素、鉄等の不純物による
悪影響を抑える効果がある。

以上のことから、亜鉛の加工性および防食性を向上させ
るうえで鉛を０．１０〜０．５０重量％添加させておシ
、また加工時の脆性および金属的強度を向上させるとと
もに、更に防食性を高めることを目的としてカドミウム
を０．０３〜０．０５重量％添加している。このよう表
組成範囲で鉛およびカドミウムを添加して作った亜鉛ペ
レットを衝撃押出法によシ製缶した亜鉛缶は加工性、金
属的強度、防食性に優れたものとなる。

との亜鉛缶を乾電池として実用化させるには、亜鉛の水
素過電圧を高めるとともに亜鉛の自己溶解を抑え、かつ
他の重金属の混入による局部電池の発生を抑制する必要
がある。そこで、従来では水銀塩により亜鉛缶内表面を
アマルガムして防食性を高めることが行なわれている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のものによると、防食に必要とされる水銀の量は鉛
、カドミウムの含有量によシ大きく影響を受けることに
なり、充分な防食性を得るには水銀の量を増大させる必
要がある。近年、乾電池中の水銀が公害的重金属として
とりあげられ、水銀を添加しない乾電池の開発が要望さ
れている。また、カドミウムも公害として問題のある金
属であることから、カドミウムの量を減らし、強いては
含有しない乾電池の開発が望まれている。

この発明は衝撃押出法によって製造される乾電池用亜鉛
缶を亜鉛に鉛とリチウムを添加した亜鉛合金で作ること
で、前記の問題点を解決し、加工性、金属的強度、防食
性に優れた乾電池亜鉛缶を提供することを目的とする。

〔問題を解決するだめの手段〕

この発明は亜鉛ベレットを亜鉛、鉛、リチウムを必須成
分とする亜鉛合金で構成し、とれを衝撃押出法で製缶し
て亜鉛缶を製造することを特徴とするものである。

添加される鉛は地金の延展性の向上、加圧力の低減およ
び不純物による悪影響を抑える効果を有し、この効果を
発揮せしめるには鉛の添加量を０６１０〜０．５０．！
［％にする必要がある。なお、リチウムの防食効果を考
慮に入れた場合には鉛の添加量は０．１０〜０．２０重
重量幅する必要がある。

一方、添加されるリチウムは電解液中における亜鉛缶の
腐食量および金属的強度を勘案して添加量を０．００ｆ
〜１．０重量幅にする必要があり、更に１亜鉛合金材。

製造イ件ヵ、ら。、。。５〜０．５□量ｍｏｂことが望
まれる。なお、リチウムの添加量が０００１〜１０重量
％の範囲で高い防食性を示すのは、０．００１　１重量
幅以下では亜鉛を良好に防食するのに不十分な量であ！
＋、１．０重量％以上では亜鉛に含有されるリチウム自
体が溶出してしまうためである。

〔作用〕

本発明の乾電池用亜鉛缶が加工性、金属的強度および防
食性に優れている理由を以下に述べる。

必須成分である鉛は亜鉛の延展性の向上と加圧力の低減
および不純物の混入による悪影響を抑える効果がある。

とのとから、衝撃押出法によシ製缶する際に加工性を向
上させることができる。また防食性については鉛が亜鉛
の結晶粒界に析出してその部分の水素過電圧が高まるこ
とから、不純物の内部への析出によって起こる腐食を抑
制することができる。

必須成分であるリチウムは主に亜鉛缶の金属的強度を高
める効果と、不純物の混入による亜鉛の自己溶解を防止
する効果を有する。金属的強度を向上させる理由として
は、亜鉛に微量のリチウムを添加することによシ、亜鉛
が著しく硬化することに起因するもので、リチウムを０
．００５重量％添加しただけでも亜鉛の硬度を著しく高
めることができる。更に、リチウムを鉛とともに添加す
るととによ）、鉛のもつ効果を阻害せずに加工性、金属
的強度に優れた亜鉛缶を衝撃押出法によシ製造するとと
ができる。また、防食性については、リチウムが亜鉛中
に含まれている極微量の不純物と金属間化合物をつくシ
腐食を抑制せしめるとともに、添加したリチウムが表面
腐食生成物として除々に溶出し、亜鉛の自己溶解を著し
く抑制することができるためである。

〔実施例〕

以下、この発明の第一実施例を説明する。

純度９９．９９１の亜鉛を黒鉛ルツボの中に入れ、ここ
に所定量の鉛を添加した後、アルゴンガス雰囲気中で６
００℃に加熱して溶解させて合金化する。

このようにして得られた融液にリチウムを表示の割合で
添加し、全体を撹拌して再び６００℃で加熱溶解させて
均一な組成の亜鉛合金を作る。次に、この融液を高純度
黒鉛製鋳型の中に流し込み、放冷して円柱状亜鉛合金を
形成する。とれを所定の長さに切シ出して亜鉛ベレット
とする。この亜鉛ベレットに潤滑剤として黒鉛を付着さ
せ、１３０〜２５０℃に予熱を加えた状態で衝撃押出法
（インパクトエクスツルージ冒ン）により製缶し、縁切
シをして亜鉛缶が完成する。

ここで、亜鉛、鉛、リチウムを必須成分として含有する
亜鉛缶について、リチウムの添加量を変化させて作った
単一型乾電池用亜鉛缶を５個ずつ６０℃で、３週間電解
液中に浸漬させて亜鉛缶の腐食減量の平均値を調べたと
ころ添付図に示すような結果が得られた。なお、本実験
においては鉛の添加量を０．１５５重量％設定し、また
電解液はＮＨ。

Ｃ！７２０重量％　、　ＺｎＯ／１２０重量％　、　Ｈ
２Ｏ６０重量％−ｔ”構成したものを使用した。

添付図によると、リチウムの含有量が０ｆ１０１〜ＩＤ
重量％の範囲で高い防食効果が認められることが判る。

次に、鉛とリチウムの添加効果を調べるうえでリチウム
を０．００１〜１．０重量％の範囲で含有させた亜鉛ペ
レットを衝撃押出法によシ本発明の亜鉛缶を２００個製
造して、ひび割れや亀裂等の調べたととる、ひび割れや
亀裂等の発生が１個も見ら、れなかった。

このことから、本発明品は金属的強度を向上し、脆性に
優れたもので、従来品と同等以上の加工性を有すること
が判った。

しかして、本発明の亜鉛缶を用いてＲ２０形乾電池を構
成したところ、水銀無添加でも十分な耐漏液性放電性能
を得ることができ、従来品に比べて優れた亜鉛缶である
ことが判明した。

なお、この発明は上記実施例にのみ限定されるものでは
なく、要旨を変更しない範囲において種々変形して実施
することができる。

例えば、必須成分として添加する鉛、リチウム以外にイ
ンジウム、ガリウム、錫、ビスマス、アルカリ金属、ア
ルカリ土類金属等を添加して、防食性への複合効果をも
たせることもできる。

〔発明の効果〕

この発明によれば亜鉛に鉛とリチウムを添加することで
、従来のカドミウムを必須成分とした亜　１鉛缶に比べ
て同等以上の金属的強度、防食効果を得ることができる
。しか龜、従来品において必須成分として添加されてい
たカドミウムを低減もしくは無くすことができるととも
に、乾電池を構成する際に水銀無添加でも十分な性能を
維持することができるため、公害問題に対処し得る工業
的に価値のある乾電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

添付図面はこの発明の一実施例を説明するだめのリチウ
ム含有量と腐食減量の関係を示すグラフ図である。 印早士

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）亜鉛ペレットを衝撃押出法で製造する乾電池用亜
   鉛缶において、上記亜鉛ペレットを亜鉛、鉛およびリチ
   ウム等を必須成分として含有する亜鉛合金で作ることを
   特徴とする乾電池用亜鉛缶。
2. （２）亜鉛ペレットはリチウム含有量を０．００１〜１
   ．０重量％にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の乾電池用亜鉛缶。