專利名稱：錳干電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與一種不含水銀和鎘的錳干電池有關(guān)。
為了加強(qiáng)干電池負(fù)極外殼的成型性能和機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)也為了防止負(fù)極的腐蝕(干電池的自消耗)，通常的作法是在構(gòu)成負(fù)極外殼的鋅中加入占其重量0.03%至0.1%的鎘和占其重量0.1%至0.8%的鉛。在處理用過(guò)的干電池時(shí)，這些添加的金屬近年來(lái)引起了環(huán)境污染問(wèn)題。至于錳干電池中的水銀，事實(shí)上現(xiàn)在生產(chǎn)的錳干電池中已經(jīng)不再添加任何水銀了。然而對(duì)于鎘和鉛，迫切需要生產(chǎn)不含任何鎘和鉛的電池。
但是我們知道如果在負(fù)極外殼中既不添加鎘也不添加鉛，用鋅合金制成的負(fù)極外殼的成型性能和機(jī)械強(qiáng)度是很低的，而且，鋅的腐蝕也更易于發(fā)生。為了解決這一問(wèn)題，在鋅合金中加入錳或鎂的方法已經(jīng)被提出來(lái)了(JP-A-50-11576和JP-A-56-143662)。通過(guò)往鋅中加入這些金屬構(gòu)成一種合金，電池負(fù)極外殼的成型性能和機(jī)械強(qiáng)度可達(dá)到或超過(guò)用常規(guī)含鎘和鉛的鋅合金制成的電池負(fù)極外殼;但是與常規(guī)含鎘和鉛的鋅合金制成的負(fù)極外殼相比，它的鋅耐腐蝕性卻較差。
本發(fā)明的目標(biāo)就是解決上面提到的問(wèn)題，也就是提供一種負(fù)極外殼中不含水銀和鎘、且其成型性能和機(jī)械強(qiáng)度以及鋅耐腐蝕性都與常規(guī)含鎘負(fù)極外殼相同的錳干電池根據(jù)本發(fā)明所提供的不含水銀的錳干電池，其負(fù)極外殼由含有以下成分的鋅合金構(gòu)成(1)重量占0.01%至0.8%的鉛和重量占0.001%至0.05%的銦，不含任何鎘;
(2)重量占0.01%至0.8%的鉛和從以下一組物質(zhì)中選出的至少兩種重量占0.001%至0.05%的銦、重量占0.001%至0.005%的鉍以及重量占0.0005%至0.01%的鈣，不含任何鎘;
(3)重量占0.001%至0.05%的銦，不含任何鎘和鉛;或(4)從以下一組物質(zhì)中選出的至少兩種重量為0.001%至0.05%的銦、重量為0.001%至0.005%的鉍、和重量為0.0005%至0.01%的鈣，也不含任何鎘和鉛。
既使不含鎘，根據(jù)本發(fā)明，由含有上述一種或幾種成份的鋅合金制成的電池負(fù)極外殼也可具有與常規(guī)材料(即含鎘和鉛的鋅合金)制成的負(fù)極外殼相同的成型性能和機(jī)械強(qiáng)度，而且還具有與之相同或超過(guò)它的鋅耐腐蝕性。
即使不含鎘和鉛，這種負(fù)極外殼也具有與常規(guī)負(fù)極外殼材料(即含鎘和鉛的鋅合金)制成的負(fù)極外殼相同的效果。
此外，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在錳干電池的鋅負(fù)極外殼中加入上述一種或幾種金屬元素，不僅可以獲得加強(qiáng)鋅耐腐蝕性方面的效果，而且同時(shí)還可獲得加強(qiáng)負(fù)極外殼強(qiáng)度的效果。


圖1是顯示確定電池負(fù)極外殼機(jī)械強(qiáng)度的方法的透視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的錳干電池的一部分截面剖開(kāi)后的俯視圖。
下面將參照一些例子和對(duì)比性例子，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
例1至例24和對(duì)比性例1至例7熔化的鋅合金是通過(guò)將純度為99.99%的鋅在低頻感應(yīng)爐中以500℃左右的溫度熔化，并向其中加入表1和表2所述的預(yù)先確定數(shù)量的元素成分制備而成的。

表2中的對(duì)比例1所示的鋅合金代表了迄今所采用的常規(guī)負(fù)極外殼鋅合金，它含有重量為0.02%的鉛和重量為0.05%的鎘。
熔化的鋅合金制成以后，在對(duì)其進(jìn)行冷卻時(shí)將鋅合金按預(yù)定厚度軋制成鋅合金板，然后再將這些制成的金屬板按預(yù)定尺寸沖制成圓形或六角形的小片。錳干電池的負(fù)極外殼就是由這些圓形或六角形的金屬片用沖擊成型工藝制造而成的。
用以上方法制成的負(fù)極外殼的機(jī)械強(qiáng)度是用下述方法測(cè)量的。
將負(fù)極外殼12放置于帶有V形槽的墊塊11上，并在負(fù)極外殼12的開(kāi)口端向內(nèi)10mm處放置一個(gè)錐形加壓尖頭13對(duì)負(fù)極外殼12加壓。把錐形加壓尖頭13的接觸點(diǎn)在其運(yùn)動(dòng)方向上的位移和作用于接觸點(diǎn)上的應(yīng)力用記錄儀記錄下來(lái)。就R20型(曲率半徑20mm;D單位電池)負(fù)極外殼而言，當(dāng)位移達(dá)到約4mm時(shí)，其應(yīng)力就基本上變?yōu)槌?shù)了。因而為了方便起見(jiàn)，就將位移為4mm時(shí)加于接觸點(diǎn)上的作用力認(rèn)為是負(fù)極外殼的機(jī)械強(qiáng)度。
為了評(píng)價(jià)各種負(fù)極外殼耐腐蝕性方面的效果，對(duì)各種負(fù)極外殼在電解液中進(jìn)行了氫氣發(fā)生試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，將負(fù)極外殼按預(yù)定重量切下一塊，并將它浸泡在一種含有重量為30%的氯化鋅和重量為1.9%的氫氧化氨作為電解液的5ml的水溶液中，同時(shí)保持溫度為45℃恒定。
關(guān)于機(jī)械強(qiáng)度和所產(chǎn)生的氣體體積的測(cè)量結(jié)果如前面的表1和表2所示。
在表1和表2中“鋅外殼強(qiáng)度”一欄里，X表示10個(gè)負(fù)極外殼機(jī)械強(qiáng)度的平均值，б表示其標(biāo)準(zhǔn)偏差;在表1和表2中“溫度維持45℃時(shí)所產(chǎn)生氣體體積”一欄里，所產(chǎn)生的氣體體積表示的是3個(gè)負(fù)極外殼的平均值。
從表1和表2中可以明顯看出，例1至例3含鉛的鋅合金與對(duì)比例1和例2的合金相比具有更好的保持強(qiáng)度和抑制氫氣產(chǎn)生的效果。例14至例24中無(wú)鉛的鋅合金在抑制氫氣產(chǎn)生方面的效果較例1至例13的含鉛鋅合金稍差，但是它們的效果卻比對(duì)比例1和例2的合金要好。
當(dāng)負(fù)極外殼中銦的重量含量超出0.001%至0.05%的范圍、鉍的重量含量超出0.001%至0.005%的范圍，鈣的含量超出0.0005%至0.01%的范圍時(shí)，在其含量低于這些范圍的情況下，這些負(fù)極外殼的成型性能并不比由含鎘和鉛的鋅合金制成的常規(guī)負(fù)極外殼的成型性能好，且其機(jī)械強(qiáng)度也較低;而當(dāng)其含量大于上述范圍時(shí)，鋅合金在軋制時(shí)就顯得較脆，導(dǎo)致形成裂紋，或者在存放電池時(shí)無(wú)法保持實(shí)用的放電特性。
因此，所添加的元素的含量必須在上述范圍之內(nèi)，相應(yīng)地，這樣就可以使成型性能和機(jī)械強(qiáng)度與常規(guī)含鎘負(fù)極外殼相同，并且還可獲得相同的鋅耐腐蝕性。通過(guò)將例9至例11與對(duì)比例相比較，以及將例20至例22與對(duì)比例6相比較，可以明顯看出如果在鋅合金中只加入鉍元素的話，其機(jī)械強(qiáng)度較差，因而有必要進(jìn)一步將銦元素和鈣元素加入鋅合金里以加強(qiáng)其強(qiáng)度。
圖2是本發(fā)明為依據(jù)的錳干電池的俯視圖，圖中有部分剖開(kāi)的截面。該錳干電池包括負(fù)極外殼3、正極性膏狀物3填充在外殼3內(nèi)，中間有一隔離層2，一個(gè)碳棒5置于膏狀物3的中央且從中貫通直至底部的絕緣紙4。負(fù)極外殼3與底部的負(fù)極接線板7接觸在一起，并通過(guò)側(cè)面和頂部的絕緣層封裝在外層外殼8。外層外殼8的頂部和碳棒5被用正極頂蓋整體密封板6密封起來(lái)。
使用此處的負(fù)極外殼作為錳干電池的一個(gè)組成部分，可以獲得與用常規(guī)負(fù)極外殼材料，即含鎘和鉛的鋅合金所制成的負(fù)極外殼相同的機(jī)械強(qiáng)度(這是生產(chǎn)電池所必須的)，而且在存放電池時(shí)，還可獲得與常規(guī)負(fù)極外殼材料相同或更優(yōu)越的鋅耐腐蝕性。因此，本發(fā)明可以提供一種有益的、可減少對(duì)環(huán)境的污染的錳干電池。
權(quán)利要求
1.一種不含水銀的錳干電池，它包括一個(gè)由一種鋅合金制成的負(fù)極外殼；這種鋅合金中含有重量占0.01%至0.8%的鉛和重量占0.001%至0.05%的銦，不含任何鎘。
2.一種不含水銀的錳干電池，它包括一個(gè)由一種鋅合金制成的負(fù)板外殼;這種鋅合金中含有重量占0.001%至0.05%的銦，不含任何鎘和鉛。
3.一種不含水銀的錳干電池，它包括一個(gè)由一種鋅合金制成的負(fù)極外殼;這種鋅合金中含有重量占0.01%至0.8%的鉛和從以下一組物質(zhì)中選出的至少兩種重量占0.001%至0.05%的銦、重量占0.001%至0.005%的鉍及重量占0.0005%至0.01%的鈣，其中不含任何鎘和鉛。
4.一種不含水銀的錳干電池，它包括一種由一種鋅合金制成的負(fù)極外殼;這種鋅合金中含有由以下一組物質(zhì)中選出的至少兩種重量占0.001%至0.05%的銦、重量占0.001%至0.005%的鉍以及重量占0.0005%至0.01%的鈣，其中不含任何鎘和鉛。
全文摘要
一種不含水銀的錳干電池，它包括一種由一種含有預(yù)定數(shù)量的以下元素的鋅合金制成的外殼鉛和銦，或者銦，不含鎘和鉛；不含鎘；或者鉛和銦、鉍及鈣這三種元素中的至少兩種，不含鎘；或者銦、鉍及鈣這三種元素中的至少兩種，不含銦和鉛。這種鋅合金制成的負(fù)極外殼具有和常規(guī)鎘負(fù)極外殼相同的成型性能和機(jī)械強(qiáng)度，還具有同樣或者優(yōu)于常規(guī)含水銀及鎘的負(fù)極外殼的鋅耐腐蝕性。
文檔編號(hào)H01M4/42GK1092908SQ94101178
公開(kāi)日1994年9月28日 申請(qǐng)日期1994年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月29日
發(fā)明者村上元, 蘆原良平 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社