專利名稱：鋅合金粉及使用該合金粉的堿性電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于負(fù)極活性物質(zhì)、耐腐蝕性優(yōu)良、提高高速放電特性的堿性電池用鋅合金粉及使用該鋅合金粉的堿性電池。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有堿性電池用鋅合金粉是通過(guò)將鋅合金溶液用噴霧(空氣噴霧)法制造的。將這樣得到的鋅合金粉填充到電池里作為堿性電池的負(fù)極，把微粒粉比率高的鋅合金粉用作負(fù)極材料從而提高放電性能。但是，人們會(huì)預(yù)見到氫氣的產(chǎn)生量增加，電池中的電解液泄漏等問(wèn)題。
然而，在特表2001-512284號(hào)公報(bào)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(fā)生電解液枯竭的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人對(duì)添加微量金屬的鋅合金粉的氫氣產(chǎn)生量及將電池性能以另外粒度研究的結(jié)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(shè)未滿106μm的重量為1時(shí)，使106～150μm的重量比例約為1.3以下時(shí)，氫氣產(chǎn)生量可與現(xiàn)行制品同等或減少，確定能夠改善內(nèi)部電阻及高速放電特性。
本發(fā)明提供一種可以使高速放電特性與現(xiàn)有技術(shù)相同或者更好，并且將耐腐蝕性提高了的用于負(fù)極活性物質(zhì)的堿性電池用鋅合金粉及使用這種鋅合金粉的堿性電池。
本發(fā)明的第一實(shí)施方式，是含有Bi為0.001～0.2重量％、In為0.001～0.2重量％的堿性電池用鋅合金粉，并以粒度范圍是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，并且粒度106～150μm的粒子對(duì)粒度未滿106μm的粒子的重量比例的比率是1.3以下為特征的堿性電池用鋅合金粉。
本發(fā)明的第二實(shí)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％的堿性電池用鋅合金粉，并以粒度范圍是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，并且粒度106～150μm的粒子對(duì)粒度未滿106μm的粒子的重量比例的比率是1.3以下為特征的堿性電池用鋅合金粉。
本發(fā)明的第三、第四實(shí)施方式，是上述第一或第二實(shí)施例的堿性電池用鋅合金粉，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，并且粒度106～150μm的粒子對(duì)粒度未滿106μm的粒子的重量比例的比率是1.3以下為特征的堿性電池用鋅合金粉。
本發(fā)明的第五實(shí)施方式，是將上述1～4任何一項(xiàng)中所述的堿性電池用鋅合金粉用于負(fù)極活性物質(zhì)為特征的堿性電池。
按照本發(fā)明，可提供耐腐蝕性優(yōu)良，能提高電池放電特性，特別是高速放電性能的用于堿性電池負(fù)極活性物質(zhì)的堿性電池用鋅粉合金粉，通過(guò)使用該鋅合金粉，可以提供高速放電性能提高了的堿性電池。


圖1為表示用作本發(fā)明一實(shí)施例的堿性電池剖面圖。
圖2為表示粒度106～150μm的粒子對(duì)粒度未滿106μm的粒子的重量比的比率和電池特性的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
以下，將詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
本發(fā)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％。如果小于0.001重量％，添加金屬的效果就無(wú)法充分發(fā)揮，如果大于0.2重量％，將會(huì)導(dǎo)致放電容量降低。
粒度范圍定為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。并且，粒度106～150μm的粒子對(duì)粒度未滿106μm的粒子的重量比例的比率定為1.3以下。如果此范圍以外，本發(fā)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(guī)定量添加Bi及In或由Al、Ca、Mg、Pb、Sn中選擇的1種以上元素，用噴霧法制成堿性電池用鋅合金粉。此時(shí)，采用直接通過(guò)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(zhuǎn)沖擊板法等，其他噴霧法也能使用，無(wú)特別限制。
用篩網(wǎng)篩選鋅合金粉，進(jìn)行粒度調(diào)整。使用篩網(wǎng)的網(wǎng)眼尺寸是20目(850μm)、35目(425μm)、100目(150μm)、150目(106μm)、以及200目(75μm)。
在本發(fā)明中，要調(diào)整粒度范圍，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(yōu)良的堿性電池用鋅合金粉。即，以75～850μm、75～425μm進(jìn)行篩選，更進(jìn)一步分別定為150μm以上、106～150μm與未滿106μm進(jìn)行篩選，并進(jìn)行調(diào)整使得106～150μm與未滿106μm成為規(guī)定的粒度分布。
實(shí)施例(實(shí)施例1)在鋅合金熔融物中添加Bi為150ppm、In為500ppm、Al為50ppm，用噴霧法制成堿性電池用鋅合金粉。篩選調(diào)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(lái)評(píng)價(jià)氣體特性、電池特性。
就氣體特性來(lái)說(shuō)，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(cè)定3天的氣體產(chǎn)生速度(μl/g·天)。將這個(gè)結(jié)果在表1中表示為氣體產(chǎn)生量。并且，構(gòu)成鋅合金粉作負(fù)極的堿性錳電池(圖1表示JIS標(biāo)準(zhǔn)LR6形式)，用放電電阻1Ω進(jìn)行連續(xù)放電，終止電壓設(shè)為0.2V，將放電后的堿性錳電池在60℃下保存3天后，進(jìn)行了氣體產(chǎn)生量的測(cè)定。標(biāo)號(hào)1為正極筒、2為正極、3為隔板、4為負(fù)極、5為負(fù)極集電子、6為封口蓋、7為襯墊、以及8為負(fù)極端子。
將這個(gè)結(jié)果作為1Ω固定電阻放電后電池內(nèi)包含氣體量表示在表1中。就電池特性來(lái)說(shuō)，JIS標(biāo)準(zhǔn)LR6形式的堿性電池在20℃下保存7天以后，測(cè)定內(nèi)部電阻后，用放電電阻1Ω進(jìn)行連續(xù)放電，測(cè)定直至電壓0.9V為止的放電時(shí)間。將這個(gè)結(jié)果作為1Ω固定電阻放電結(jié)果表示在表1中。
表1


(實(shí)施例2～18)與實(shí)施例1相同，調(diào)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中表示的量以后，用噴霧法制成堿性電池用鋅合金粉。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(diào)整粒度106～150μm的粒子對(duì)粒度未滿106μm的粒子的重量比例使其比率為1.3以下。
并且，實(shí)施例3～18，調(diào)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(duì)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(píng)價(jià)氣體特性、電池特性。將氣體特性的結(jié)果表示在表1中作為氣體產(chǎn)生量、1Ω固定電阻放電后電池內(nèi)包含氣體量。并且，將這個(gè)結(jié)果作為1Ω固定電阻放電結(jié)果。
還有，這些特性的判定基準(zhǔn)是，氣體特性在3μl/g/d以下、1Ω固定電阻放電后電池內(nèi)包含氣體量在0.7ml以下、以及1Ω固定電阻放電持續(xù)時(shí)間在40分鐘(min)以上。
(比較例1～17)與實(shí)施例1同樣，用噴霧法將鋅合金熔融物制成堿性電池用鋅合金粉，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(jìn)行篩選并測(cè)定粒度分布，將得到的結(jié)果表示在表2中。并且，用該鋅合金粉評(píng)價(jià)氣體特性與電池特性。將氣體特性的結(jié)果表示在表2中作為氣體產(chǎn)生量、1Ω固定電阻放電后電池內(nèi)包含氣體量。并且，將這個(gè)結(jié)果作為1Ω固定電阻放電結(jié)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(fā)明的粒度范圍的話，就不能得到氣體特性、電池特性都優(yōu)良的結(jié)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％的堿性電池用鋅合金粉，粒度范圍是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(shí)的，并且將粒度106～150μm的粒子對(duì)粒度未滿106μm的粒子的重量比例的比率與電池特性的關(guān)系表示在圖2中。由圖2可知，雖然得到了粒度106～150μm的粒子對(duì)粒度未滿106μm的粒子的重量比例的比率為1.3以下的優(yōu)良結(jié)果，但是規(guī)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(yōu)良的結(jié)果。
并且，從上述試驗(yàn)結(jié)果中得出以下的結(jié)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(fù)極活性物質(zhì)膠時(shí)，堵塞注入器澆口，就無(wú)法制造了。
2)給鋅合金粉中加入未滿75μm微粉的情況下，由于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(chǎn)生將增加，容易造成漏液。
3)就75～425μm的粒子來(lái)說(shuō)，減少425～850μm的粗粉，進(jìn)而提高了高速放電性能。
4)為了抑制氣體產(chǎn)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(lái)改善，然而如再提高75～106μm的比率，就進(jìn)一步提高其效果。
5)以往，認(rèn)為規(guī)定所定粒度范圍中(例如75～850μm)的指定粒度范圍(例如未滿75μm)的重量比例就能夠提高性能，但是本發(fā)明人通過(guò)規(guī)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(chǎn)生，一面改善高速放電性能。
權(quán)利要求
1.一種堿性電池用鋅合金粉，含有Bi為0.001～0.2重量％、In為0.001～0.2重量％，其特征在于粒度范圍是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，并且粒度106～150μm的粒子對(duì)粒度未滿106μm的粒子的重量比例的比率為1.3以下。
2.一種堿性電池用鋅合金粉，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％的堿性電池用鋅合金粉，其特征在于粒度范圍是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，并且粒度106～150μm的粒子對(duì)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(quán)利要求1中所述的堿性電池用鋅合金粉，其特征在于粒度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，并且粒度106～150μm的粒子對(duì)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(quán)利要求2中所述的堿性電池用鋅合金粉，其特征在于粒度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，并且粒度106～150μm的粒子對(duì)粒度未滿106μm的粒子的重量比例的比率為1.3以下。
5.一種堿性電池，其特征在于將權(quán)利要求1～4任何一項(xiàng)中所述的堿性電池用鋅合金粉用于負(fù)極活性物質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明是用于耐腐蝕性優(yōu)良，提高了電池放電特性，特別是高速放電性能的堿性電池負(fù)極活性物質(zhì)的堿性電池用鋅合金粉。詳細(xì)點(diǎn)說(shuō)是，含有Bi為0.001～0.2重量％、In為0.001～0.2重量％的堿性電池用鋅合金粉，并以粒度范圍是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，并且粒度106～150μm的粒子對(duì)粒度未滿106μm的粒子的重量比例的比率為1.3以下為特征的堿性電池用鋅合金粉。
文檔編號(hào)H01M6/06GK1747203SQ20041009818
公開日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2004年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月10日
發(fā)明者渕野誠(chéng)治, 筱田光男, 鐮田恒好 申請(qǐng)人:三井金屬礦業(yè)株式會(huì)社