(57)【要約】【課題】亜鉛合金粉末の耐食性はそのままで、電池放電特性が向上する電池を提供すること。【解決手段】電池用亜鉛合金粉末において、既知である亜鉛との合金化元素Ｉｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｎ等に加えて、０．０００１％〜０．０１％のＣｒを合金化した亜鉛合金粉末。また、前記の亜鉛合金粉末を使用した電池。【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ電池用亜鉛合金粉末において、既知である亜鉛との合金化元素Ｉｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｎ等に加えて、０．０００１％〜０．０１％のＣｒを合金化したアルカリ電池用亜鉛合金粉末。
【請求項２】
請求項１の亜鉛合金粉末を使用したアルカリ電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルカリ電池用亜鉛合金粉末に関する。本発明の亜鉛合金粉末は、既知である亜鉛との合金化元素Ｉｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｎ等に加えて、０．０００１％〜０．０１％のＣｒを合金化することを特徴とする。その結果、本発明の亜鉛合金粉末を使用した電池は、放電特性が向上する。
【０００２】
【従来の技術】
これまでのアルカリマンガン一次電池に使用される負極亜鉛合金粉末は、負極自己放電を抑制するためＨｇとアマルガム化した亜鉛合金粉末、さらに近年では環境問題の点からＨｇを使用せず、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｎ等と合金化したＨｇフリー亜鉛合金粉末が用いられてきた。ここで負極の自己放電とは、負極内で亜鉛合金粉末と電解液が反応を起こし亜鉛合金粉末が腐食することである。この負極自己放電が進行すると、発生する水素ガスの蓄積により電池安全性の低下等の問題を生じる。
【０００３】
上述のような電池安全性のために負極亜鉛粉末と合金化する元素等の研究は行われてきたが、電池放電特性に関する負極亜鉛合金粉末の研究はあまり進んでいない。電池放電特性に関する研究としては、微粒子を混合することによる放電特性向上等の報告がなされているが、また微粒子を混合することにより負極の自己放電が促進することも既知事実である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように電池放電性能向上に関する負極亜鉛粉末の研究は、粒度調整による放電特性向上等の報告があるが、負極亜鉛との合金化元素等の研究はあまり報告されていない。また、現在の携帯型電子機器の発達およびその使用環境の多様化に伴い、それら機器に使用される頻度が増したアルカリマンガン一次電池のさらなる放電特性向上が求められている。本発明は、上述のような課題を改善する電池用亜鉛合金粉末の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、電池放電特性の向上を実現する電池用亜鉛合金粉末の研究・開発を取り進めた結果、Ｉｎ　やＢｉ　等の亜鉛との合金化元素の他に、Ｃｒ　を合金化することにより亜鉛合金粉末の耐食性はそのままで、放電特性が向上することを見いだし、本発明を完成させた。
【０００６】
即ち、本発明は、電池用亜鉛合金粉末において、既知である亜鉛との合金化元素Ｉｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｎ等に加えて、０．０００１％〜０．０１％のＣｒを合金化した亜鉛合金粉末である。また、上記の亜鉛合金粉末を使用した電池である。
【０００７】
このＣｒ　添加亜鉛合金粉末は、例えば既知合金化元素であるＩｎ、Ｂｉ　等の他に０．０００１％〜０．０１％のＣｒ　を亜鉛と合金化することを特徴とする。尚、Ｃｒ　の他に亜鉛と合金化させる元素はＩｎ、Ｂｉ　に限らず、電池用亜鉛合金粉末に用いられるその他の元素を用いても良い。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のＣｒ　添加亜鉛合金粉末に関する作用について、以下に推測も含め詳しく説明する。
【０００９】
本発明の負極亜鉛合金粉末は、既知合金化元素であるＩｎ、Ｂｉ　等の他に０．０００１％〜０．０１％のＣｒ　を亜鉛と合金化することで電池放電特性の向上を実現している。Ｃｒ濃度が０．０００１％以下では放電特性向上の効果は得られず、また０．０１％以上でも放電特性向上の効果は得られない。Ｃｒ添加による作用は次のように推察される。電池放電特性は、放電の進行に従って負極内に析出するＺｎＯと大きな関係を持っている。一般的に、放電の進行に従って亜鉛合金粉末表面に析出するＺｎＯが、亜鉛合金粉末表面を不活性化して電池放電反応を阻害すると考えられている。本発明の亜鉛合金粉末は、Ｃｒ添加によって放電とともに析出するＺｎＯの亜鉛合金粉末表面への析出を妨げ、亜鉛合金粉末表面の活性さを維持することで電池放電特性の向上を実現していると推察される。本発明のＣｒ　添加亜鉛合金粉末の電池放電評価の結果、電池放電特性の向上が確認出来た。
【００１０】
【実施例】
本発明を実施例により具体的に説明する。本実施例のＣｒ　添加亜鉛合金粉末は、以下の方法により作成した。尚、Ｃｒ　添加亜鉛合金粉末の作成方法に関しては、本実施例の方法に限らず、湿式法、乾式蒸着法等その他の方法にて作成しても良い。
【００１１】
〔実施例１〜３及び比較例１〜２〕
まず高純度亜鉛地金を５００℃にて溶解し、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｂｉを所定量添加調整して合金化した溶湯を高圧空気噴霧法により粉末化する。得られた粉末を所定粒度に分級して、Ｃｒ　添加亜鉛合金粉末とする。実施例１〜３及び比較例１として、表１に作成したＣｒ　添加亜鉛合金粉末Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤのＣｒ、Ｉｎ、Ｂｉの含有量、粉末粒度等の分析結果を示す。また比較例２として、現在一般的な電池用亜鉛合金粉末の１つである亜鉛合金粉末Ｅの分析結果もあわせて示す。ここで、亜鉛との合金化元素の含有量はＩＣＰ発光分析装置、粒度は標準篩い網により分析した。
【００１２】
【表１】
2004022278.tif 000002
【００１３】
作成したＣｒ　添加亜鉛合金粉末は、負極自己放電に関する評価として原粉ガス発生速度の測定、電池放電特性に関する評価としてＪＩＳ規格のＬＲ６アルカリマンガン１次電池での１Ω定抵抗連続放電を実施した。原粉ガス発生速度の測定は、専用ガラス容器に評価する亜鉛合金粉末１０ｇと酸化亜鉛を飽和させた４０重量％水酸化カリウム水溶液５ｍｌを入れて、４５℃で３日間保持し発生した水素ガス量を測定して１日当たりに換算する。１Ω定抵抗連続放電は、評価する亜鉛合金粉末を用いて作成したＪＩＳ規格ＬＲ６アルカリマンガン１次電池にて、１Ω定抵抗連続放電を実施し、放電開始後から電池電圧０．９Ｖになるまでの到達時間を測定する。
【００１４】
表１に作成したＣｒ　添加亜鉛合金粉末の評価結果を示す。また比較例２として、現在一般的な電池用亜鉛合金粉末の１つである亜鉛合金粉末Ｅの評価結果もあわせて示す。
【００１５】
表１に示すように、実施例１〜３であるＣｒ　添加亜鉛合金粉末Ａ、Ｂ、Ｃは、比較例２の亜鉛合金粉末Ｅと比べて、放電特性を示す１Ω定抵抗放電０．９Ｖ到達時間が長くなっている。比較例１であるＣｒ　添加亜鉛合金粉末Ｄは、比較例２の亜鉛合金粉末Ｅと比べて、放電特性を示す１Ω定抵抗放電０．９Ｖ到達時間は同等となっている。また負極自己放電を示す原粉ガス発生速度の値はすべて比較例２の亜鉛合金粉末Ｅと同等となっている。このようにＣｒを０．０００１％〜０．０１％　添加した亜鉛合金粉末は、粉末の耐食性はそのままで、放電特性が向上していることを確認出来た。
【００１６】
〔実施例４〜７及び比較例３〕
亜鉛合金粉末の合金化元素であるＩｎ、Ｂｉの濃度を変えてもＣｒ添加の効果があるか確認するために、実施例４〜７としてＢｉ濃度を変更したＣｒ　添加亜鉛合金粉末Ｆ、Ｇ、Ｈを作成した。表２に亜鉛合金粉末Ｆ、Ｇ、Ｈの分析結果、また実施例１と同方法にて測定した原粉ガス発生速度と１Ω定抵抗連続放電の評価結果を示す。また表２に比較例３として、現在一般的な電池用亜鉛合金粉末の１つである亜鉛合金粉末Ｉの分析結果、評価結果を示す。
【００１７】
【表２】
2004022278.tif 000003
【００１８】
表２に示すように、Ｃｒ　添加亜鉛合金粉末Ｆ、Ｇ、Ｈは、比較例の亜鉛合金粉末Ｉと比べ
て、放電特性を示す１Ω定抵抗放電０．９Ｖ到達時間が長くなっている。このようにＣｒ以外の亜鉛合金化元素濃度が変わっても、Ｃｒ　添加することにより放電特性が向上することが確認出来た。
【００１９】
また表２に示すＣｒ　添加亜鉛合金粉末の原粉ガス発生速度の値は、Ｂｉ濃度が増えるにしたがって減少している。Ｂｉ濃度が増えると原粉ガス発生は抑制されるが、放電特性が悪化することがわかる。従ってＣｒ　添加亜鉛合金粉末Ｈなどは、Ｂｉ濃度が高いので原粉ガス発生値は低くなるが放電特性は悪化することが予想される。しかし表２の評価結果では原粉ガス発生値は低くなりかつ放電特性は向上している。このように放電特性の悪化が予想されるサンプルにおいても、Ｃｒ　添加することにより放電特性が向上することが確認出来た。
【００２０】
これらの結果をまとめると、Ｃｒを０．０００１〜０．０１％　添加した亜鉛合金粉末は、粉末の耐食性はそのままで、放電特性が向上していることを確認出来た。特にＣｒ添加効果が高くなるのは、Ｃｒ濃度が５０ｐｐｍ程度である。また、放電特性の悪化が予想されるサンプルにおいてもＣｒ　添加することにより放電特性が向上することが推察できる。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明より、Ｃｒ　添加亜鉛合金粉末は、放電特性が向上していることが明らかである。よって、Ｃｒ　添加亜鉛合金粉末を使用する事により電池放電特性が向上する電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いたアルカリマンガン電池を例示する断面図
【符号の説明】
１・・・正極缶、　２・・・正極、　３・・・セパレーター、　４・・・負極、５・・・負極集電子、　６・・・封口キャップ、　７・・・ガスケット、　８・・・負極端子。
【図１】
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