鋅合金粉及使用該合金粉的鹼性電池的製作方法
2023-10-18 05:56:09 1
專利名稱：鋅合金粉及使用該合金粉的鹼性電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於負極活性物質、耐腐蝕性優良、提高高速放電特性的鹼性電池用鋅合金粉及使用該鋅合金粉的鹼性電池。
背景技術：
現有鹼性電池用鋅合金粉是通過將鋅合金溶液用噴霧(空氣噴霧)法製造的。將這樣得到的鋅合金粉填充到電池裡作為鹼性電池的負極，把微粒粉比率高的鋅合金粉用作負極材料從而提高放電性能。但是，人們會預見到氫氣的產生量增加，電池中的電解液洩漏等問題。
然而，在特表2001-512284號公報中，有含200目(75μm以下)微粒鋅粉25重量％以上的電池用鋅粉的記載。但是，象這樣微粒粉比率很高的話，鋅膠粘度將升高，使鋅膠注入電池變成了難題，或者已發生電解液枯竭的問題。
發明內容
本發明人對添加微量金屬的鋅合金粉的氫氣產生量及將電池性能以另外粒度研究的結果，不必將75μm以下微粉提高到25重量％以上，提高75～850μm的比率，設未滿106μm的重量為1時，使106～150μm的重量比例約為1.3以下時，氫氣產生量可與現行製品同等或減少，確定能夠改善內部電阻及高速放電特性。
本發明提供一種可以使高速放電特性與現有技術相同或者更好，並且將耐腐蝕性提高了的用於負極活性物質的鹼性電池用鋅合金粉及使用這種鋅合金粉的鹼性電池。
本發明的第一實施方式，是含有Bi為0.001～0.2重量％、In為0.001～0.2重量％的鹼性電池用鋅合金粉，並以粒度範圍是850μm以下，粒度分布中，粒度75～850μm的粒子重量是90重量％以上，粒度未滿75μm的粒子重量是10重量％以下，並且粒度106～150μm的粒子對粒度未滿106μm的粒子的重量比例的比率是1.3以下為特徵的鹼性電池用鋅合金粉。
本發明的第二實施方式，是含有Bi為0.001～0.2重量％、In為0.001～0.2重量％、以及從Al、Ca、Mg、Pb、Sn、Ga、Ba、Sr中選出1種以上為0.001～0.1重量％的鹼性電池用鋅合金粉，並以粒度範圍是850μm以下，粒度分布中，粒度75～850μm的粒子重量是90重量％以上，粒度未滿75μm的粒子重量是10重量％以下，並且粒度106～150μm的粒子對粒度未滿106μm的粒子的重量比例的比率是1.3以下為特徵的鹼性電池用鋅合金粉。
本發明的第三、第四實施方式，是上述第一或第二實施例的鹼性電池用鋅合金粉，以粒度75～425μm的粒子重量是90重量％以上，粒度未滿75μm的粒子重量是10重量％以下，並且粒度106～150μm的粒子對粒度未滿106μm的粒子的重量比例的比率是1.3以下為特徵的鹼性電池用鋅合金粉。
本發明的第五實施方式，是將上述1～4任何一項中所述的鹼性電池用鋅合金粉用於負極活性物質為特徵的鹼性電池。
按照本發明，可提供耐腐蝕性優良，能提高電池放電特性，特別是高速放電性能的用於鹼性電池負極活性物質的鹼性電池用鋅粉合金粉，通過使用該鋅合金粉，可以提供高速放電性能提高了的鹼性電池。
圖1為表示用作本發明一實施例的鹼性電池剖面圖。
圖2為表示粒度106～150μm的粒子對粒度未滿106μm的粒子的重量比的比率和電池特性的關係圖。
具體實施例方式
以下，將詳細說明本發明。
本發明是含有Bi及In的鋅合金粉。
Bi、In的添加量為0.001重量％～0.2重量％。如果小於0.001重量％，添加金屬的效果就無法充分發揮，如果大於0.2重量％，將會導致放電容量降低。
粒度範圍定為850μm以下，粒度為75～850μm的粒子重量比例是90重量％以上，最好是粒度為75～425μm的粒子重量是90重量％以上，粒度未滿75μm的粒子重量是10重量％以下。並且，粒度106～150μm的粒子對粒度未滿106μm的粒子的重量比例的比率定為1.3以下。如果此範圍以外，本發明將沒有效果。
上述鋅合金粉中也可以含有由Al、Ca、Mg、Pb、Sn、Ba、Sr中選出的1種以上元素。其添加量定為0.001重量％～0.1重量％。
在溶解有純度99.9％以上鋅的鋅合金溶融物中，按規定量添加Bi及In或由Al、Ca、Mg、Pb、Sn中選擇的1種以上元素，用噴霧法製成鹼性電池用鋅合金粉。此時，採用直接通過高壓空氣法的氣體噴霧法，然而用惰性氣體的氣體噴霧法、旋轉衝擊板法等，其他噴霧法也能使用，無特別限制。
用篩網篩選鋅合金粉，進行粒度調整。使用篩網的網眼尺寸是20目(850μm)、35目(425μm)、100目(150μm)、150目(106μm)、以及200目(75μm)。
在本發明中，要調整粒度範圍，使得106～150μm的重量比例與未滿106μm的重量比例的比率為1.3以下，可成為氣體-電池特性格外優良的鹼性電池用鋅合金粉。即，以75～850μm、75～425μm進行篩選，更進一步分別定為150μm以上、106～150μm與未滿106μm進行篩選，並進行調整使得106～150μm與未滿106μm成為規定的粒度分布。
實施例(實施例1)在鋅合金熔融物中添加Bi為150ppm、In為500ppm、Al為50ppm，用噴霧法製成鹼性電池用鋅合金粉。篩選調整成粒度75～850μm的粒子重量為95重量％，粒度未滿75μm的粒子重量為5重量％，其中粒度106～150μm的粒子重量成為23重量％，含有粒度未滿75μm的粒子的粒度未滿106μm的粒子的重量比例為19重量％。用該鋅合金粉來評價氣體特性、電池特性。
就氣體特性來說，用40重量％的氫氧化鉀水溶液中加入氧化鋅的飽和溶液5ml，浸漬10g鋅合金粉，在45℃下測定3天的氣體產生速度(μl/g·天)。將這個結果在表1中表示為氣體產生量。並且，構成鋅合金粉作負極的鹼性錳電池(圖1表示JIS標準LR6形式)，用放電電阻1Ω進行連續放電，終止電壓設為0.2V，將放電後的鹼性錳電池在60℃下保存3天後，進行了氣體產生量的測定。標號1為正極筒、2為正極、3為隔板、4為負極、5為負極集電子、6為封口蓋、7為襯墊、以及8為負極端子。
將這個結果作為1Ω固定電阻放電後電池內包含氣體量表示在表1中。就電池特性來說，JIS標準LR6形式的鹼性電池在20℃下保存7天以後，測定內部電阻後，用放電電阻1Ω進行連續放電，測定直至電壓0.9V為止的放電時間。將這個結果作為1Ω固定電阻放電結果表示在表1中。
表1
(實施例2～18)與實施例1相同，調整在鋅合金熔融物中Bi及In與由Al、Ca、Mg、Pb、Sn、Ga、Ba、Sr中選出的1種以上，使之含有表1中表示的量以後，用噴霧法製成鹼性電池用鋅合金粉。將其篩選，粒度75～850μm的粒子重量為90重量％以上，粒度未滿75μm的粒子重量為10重量％以下，而且要調整粒度106～150μm的粒子對粒度未滿106μm的粒子的重量比例使其比率為1.3以下。
並且，實施例3～18，調整為粒度75～425μm的粒子的重量比例為90重量％以上，粒度未滿75μm的粒子的重量比例為10重量％以下，粒度106～150μm的粒子相對粒度106μm未滿的粒子的重量比例的比率為1.3以下。
用這些鋅合金粉與上述同樣評價氣體特性、電池特性。將氣體特性的結果表示在表1中作為氣體產生量、1Ω固定電阻放電後電池內包含氣體量。並且，將這個結果作為1Ω固定電阻放電結果。
還有，這些特性的判定基準是，氣體特性在3μl/g/d以下、1Ω固定電阻放電後電池內包含氣體量在0.7ml以下、以及1Ω固定電阻放電持續時間在40分鐘(min)以上。
(比較例1～17)與實施例1同樣，用噴霧法將鋅合金熔融物製成鹼性電池用鋅合金粉，使其含有表2中表示Bi及In，和由Al、Ca、Mg、Pb、Sn、Ga中選出1種以上的量。將其進行篩選並測定粒度分布，將得到的結果表示在表2中。並且，用該鋅合金粉評價氣體特性與電池特性。將氣體特性的結果表示在表2中作為氣體產生量、1Ω固定電阻放電後電池內包含氣體量。並且，將這個結果作為1Ω固定電阻放電結果表示在表2中。
表2
以上表明，即使合金組成相同，要是離開本發明的粒度範圍的話，就不能得到氣體特性、電池特性都優良的結果。作為一例，含有Bi為0.015重量％、In為0.06重量％、Al為0.005重量％的鹼性電池用鋅合金粉，粒度範圍是850μm以下，粒度分布中，粒度75～850μm的粒子重量比例是90重量％以上，粒度未滿75μm的粒子重量比例為10重量％以下時的，並且將粒度106～150μm的粒子對粒度未滿106μm的粒子的重量比例的比率與電池特性的關係表示在圖2中。由圖2可知，雖然得到了粒度106～150μm的粒子對粒度未滿106μm的粒子的重量比例的比率為1.3以下的優良結果，但是規定粒度75～425μm的粒子的重量比例為90重量％以上的比較例3、4得到更加優良的結果。
並且，從上述試驗結果中得出以下的結論。
1)給鋅合金粉中加入850μm以上粗粉的情況下，向圓筒形電池中注入負極活性物質膠時，堵塞注入器澆口，就無法製造了。
2)給鋅合金粉中加入未滿75μm微粉的情況下，由於增加與電解液的接觸面，特別是提高了高速放電性能，但氣體產生將增加，容易造成漏液。
3)就75～425μm的粒子來說，減少425～850μm的粗粉，進而提高了高速放電性能。
4)為了抑制氣體產生，提高高速放電性能，可提高微粉粒度方面的75～150μm的比率來改善，然而如再提高75～106μm的比率，就進一步提高其效果。
5)以往，認為規定所定粒度範圍中(例如75～850μm)的指定粒度範圍(例如未滿75μm)的重量比例就能夠提高性能，但是本發明人通過規定指定粒度分布重量比例的比率(106～150μm的重量比例與未滿106μm的重量比例的比率)，能夠一面抑制氣體產生，一面改善高速放電性能。
權利要求
1.一種鹼性電池用鋅合金粉，含有Bi為0.001～0.2重量％、In為0.001～0.2重量％，其特徵在於粒度範圍是850μm以下，粒度分布中，粒度75～850μm的粒子的重量比例是90重量％以上，粒度未滿75μm的粒子的重量比例是10重量％以下，並且粒度106～150μm的粒子對粒度未滿106μm的粒子的重量比例的比率為1.3以下。
2.一種鹼性電池用鋅合金粉，含有Bi為0.001～0.2重量％、In為0.001～0.2重量％，和由Al、Ca、Mg、Pb、Sn、Ga、Ba、Sr中選出1種以上為0.001～0.1重量％的鹼性電池用鋅合金粉，其特徵在於粒度範圍是850μm以下，粒度分布中，粒度75～850μm的粒子重量比例是90重量％以上，粒度未滿75μm的粒子重量比例是10重量％以下，並且粒度106～150μm的粒子對粒度未滿106μm的粒子的重量比例的比率為1.3以下。
3.按照上述權利要求1中所述的鹼性電池用鋅合金粉，其特徵在於粒度75～425μm的粒子重量比例是90重量％以上，粒度未滿75μm的粒子重量比例是10重量％以下，並且粒度106～150μm的粒子對粒度未滿106μm的粒子的重量比例的比率為1.3以下。
4.按照上述權利要求2中所述的鹼性電池用鋅合金粉，其特徵在於粒度75～425μm的粒子重量比例是90重量％以上，粒度未滿75μm的粒子重量比例是10重量％以下，並且粒度106～150μm的粒子對粒度未滿106μm的粒子的重量比例的比率為1.3以下。
5.一種鹼性電池，其特徵在於將權利要求1～4任何一項中所述的鹼性電池用鋅合金粉用於負極活性物質。
全文摘要
本發明是用於耐腐蝕性優良，提高了電池放電特性，特別是高速放電性能的鹼性電池負極活性物質的鹼性電池用鋅合金粉。詳細點說是，含有Bi為0.001～0.2重量％、In為0.001～0.2重量％的鹼性電池用鋅合金粉，並以粒度範圍是850μm以下，粒度分布中，粒度75～850μm的粒子的重量比例是90重量％以上，粒度未滿75μm的粒子的重量比例是10重量％以下，並且粒度106～150μm的粒子對粒度未滿106μm的粒子的重量比例的比率為1.3以下為特徵的鹼性電池用鋅合金粉。
文檔編號H01M6/06GK1747203SQ20041009818
公開日2006年3月15日 申請日期2004年9月10日 優先權日2004年9月10日
發明者渕野誠治, 筱田光男, 鐮田恆好 申請人:三井金屬礦業株式會社