JP2001524254A - Zinc profiles for anodes in electrochemical cells - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 カソード32とアノード34を含む電気化学電池30。アノードは均一な形状の粒子10と電解質を含む。アノードはまた、本発明の均一な形状の粒子と混合し得る不均一な形状の亜鉛粉末を含むこともできる。 (57) Abstract: An electrochemical cell 30 including a cathode 32 and an anode 34. The anode comprises uniformly shaped particles 10 and an electrolyte. The anode can also include a non-uniformly shaped zinc powder that can be mixed with the uniformly shaped particles of the present invention.

Description

【発明の詳細な説明】 電気化学電池のアノード用亜鉛形材 発明の分野 本発明は、電気化学電池のアノード活物質としての、均一に形成した、水銀が 添加されていない亜鉛粒子の使用に関するものである。本発明は、また電気化学 電池のアノード活物質としての、均一に形成しかつ均一な寸法で形成した、水銀 が添加されていない亜鉛粒子の使用に関するものである。 発明の背景 水性アルカリ二酸化マンガン亜鉛電池は、電気化学的な放電中に、亜鉛金属粒 子を消耗する。亜鉛粒子電極は、平均して亜鉛１ｇ当たりの高い活性表面積を有 し、過度の分極を伴うこと無しに、高い平均電流密度を与える。該粒子は、集電 装置と接触される。水性電解液は、アノードとカソードとの間にイオン伝導を与 える。該水性電解液は、また反応試薬として機能し、あるいは反応試薬を与える 。該電解液は、典型的には水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、またはその混合 物を含有する水性アルカリ電解液である。 放電の際に、該亜鉛粒子は電気および水酸化亜鉛、亜塩酸イオン、または酸化 亜鉛を生成する。一般的に、従来の亜鉛粒子は、不規則な形状を有していた。電 気化学電池の亜鉛アノード中の水銀の除去は、該亜鉛粒子間の貧弱な電気的接触 をもたらし、かつ腐食の増大を招いていた。貧弱な電気的接触の問題を解消する のに利用された方法は、アノードにおいて亜鉛を高濃度で使用することであった 。しかし、これは反応生成物が利用する空間を減じる。貧弱な電気的接触の問題 を解消するのに利用されたもう一つの方法は、亜鉛の接合凝集体を生成すること によって、亜鉛を凝集する工程を含んでいた。凝集体の利用を記載している特許 および特許出願は、欧州特許出願EP414,990A1;Nishimura等に付与された米国特 許第4,963,447号、およびTucholskiに付与された米国特許第3,884,722号を包含 する。不幸にも、これら特許に記載されたゲル化剤の使用は、亜鉛の反応効率を 阻害することによって、得られる電池の放電特性を害する可能性がある。 アノードでのガス発生を減ずる試みにおいて、他の研究者は、Vu等の米国特許 第4,743,185号におけるように、亜鉛粒子を圧縮している。その他の研究者は、 日本国特開平4-296451号におけるように、一般的に球状の亜鉛粉末を利用してい る。しかし、この公開特許は、見掛けの密度3.5g/ccを越える亜鉛が、75重量％ に及ぶ高いアノード亜鉛濃度を持つことを教示している。 最大の粒子間接触および導電性をもつ亜鉛粒子から、最高の電気化学的活性を 達成するためには、均一な形態および/またはサイズを持つ亜鉛粒子を含むアノ ードを利用することが望ましい。また、同一の有孔率、化学的組成、反応性、形 態学的、トポロジー的および物理的諸特性をもつ亜鉛粒子を利用することも望ま しい。本発明の亜鉛粒子を使用できるバッテリー系は、アルカリ二酸化マンガン -亜鉛電池、亜鉛−空気ボタン電池等を包含し、一次および二次バッテリーを包 含する。 発明の概要 本発明は、カソード、水性アルカリ電解液、および水銀が添加されていない、 均一に成形した亜鉛粒子を含むアノードで構成される電気化学電池に関する。 もう一つの局面において、本発明は、カソード、水性アルカリ電解液、および 均一な寸法をもつ、均一に成形した亜鉛粒子を含み、水銀が添加されていないア ノードで構成される電気化学電池に関する。 本発明の電気化学電池は、2.5g/cc未満のタップ密度、好ましくは2.0g/cc未満 のタップ密度、極めて好ましくは1.5g/cc未満のタップ密度および最も好ましく は1.3g/cc未満のタップ密度を有する、均一に成形した亜鉛粒子を含む。 本発明の電気化学電池において、該均一に成形した亜鉛粒子は、該アノード中 に亜鉛を50％またはそれ以下の量で含み、好ましくは該均一に成形した亜鉛粒子 は、該アノード中に亜鉛を20％またはそれ以下の量で含み、極めて好ましくは該 均一に成形した亜鉛粒子は、該アノード中に亜鉛を15％またはそれ以下の量で含 み、最も好ましくは該均一に成形した亜鉛粒子は、該アノード中に亜鉛を10％ま たはそれ以下の量で含む。 該均一に成形した亜鉛粒子を含む、本発明の電気化学電池において、該アノー ドにおける亜鉛の重量基準の濃度は、70％未満であり、好ましくは該アノードに おける亜鉛の重量基準の濃度は、68％未満であり、極めて好ましくは該アノード における亜鉛の重量基準の濃度は、66％未満であり、また最も好ましくは該アノ ードにおける亜鉛の重量基準の濃度は、64％未満または62％以下である。 本発明の電気化学電池の好ましい一態様において、該均一に成形した粒子は、 長さ、幅および厚みに関する寸法が、夫々0.06、0.06および0.0025〜0.01、0.01 および0.0004インチの範囲内にあり、最も好ましくはその長さ、幅および厚みに 関する寸法が、夫々0.04、0.025および0.0008〜0.02、0.025および0.0008インチ の範囲内にある。 本発明の好ましい一態様において、該アノード中の亜鉛の重量基準の濃度は、 67％未満であり、該均一に成形した亜鉛粒子は、該アノード中に20％またはそれ 以下の亜鉛を含み、かつ該均一に成形した亜鉛粒子は2.5g/cc未満のタップ密度 を有する。 発明の詳細な説明 一般的に、本発明は、均一に成形した亜鉛粒子を含む、水銀が添加されていな いアノードの新規利用を含む、電気化学電池に関する。本発明によれば、均一な 形態を有する亜鉛粒子の使用は、電気化学電池における亜鉛アノードの性能を高 める。 本発明者等は、均一に成形した亜鉛粒子の使用が、以下の利点の一種以上を与 え得ることを見出した。即ち、第一に、表面積/体積比を高めることができる。 第二に、電流を運ぶ亜鉛粒子のマトリックスを維持することが容易である。第三 に、該亜鉛粒子の高い放電効率を改善することが可能である。第四に、ショック および振動に対する該アノードの感度を、減じまたは排除することができる。第 五に、必要とされる亜鉛充填量を維持できる。第六に、該アノード内の導電率が 改善される。第七に、該アノードの加工性、流動性および分配性が、改善される 。第八に、大きな粒状のゲル化剤の使用を排除できる。第九に、該アノードで使 用するゲル化剤の量を減じることができる。第十に、亜鉛対電解液比が改善され る。第十一に、亜鉛対亜鉛の接触性が改善される。第十二に、該ゲル化された電 解液中の亜鉛の分布性が改善される。 「均一な形態(uniform shape)」または「均一に成形された(uniformly shaped)」 なる表現は、実質的に一定の形態を有する、個々の粒子を意味するものとする。 この定義は、首尾一貫して不規則な形態をもち、その僅かが相互に類似している 、 従来技術の亜鉛粉末とは対照的である。上記しかつ特許請求しているような均一 な形態を与えるためには、該粒子の形状因子各々が、全ての他の粒子の因子と実 質的に類似している必要がある。従って、例えばこの均一な形態がフレーク状で あった場合、該粒子全てがフレーク状である必要がある。均一に成形した粒子を 製造するためには、成形並びに分級工程を制御して、この所定の一定した粒子形 態を保証すべきである。 該亜鉛粒子の形態は、走査型電子顕微鏡で該粒子を観察することによって測定 できる。好ましくは、本発明の該亜鉛粒子は、また実質的に一定の表面仕上げお よび有孔率特性をもつであろう。 本発明において見出されたように、該亜鉛粒子の形態は、電気化学的活性およ びアノードの加工性にとって決定的である。該粒子のサイズも、また電気化学的 活性およびアノードの加工性にとって決定的である。該粒子が不規則な形態をも ち、あるいは大きすぎる場合には、該アノードは加工性に劣る。しかし、該粒子 が小さすぎる場合には、高いイオン抵抗および電気抵抗が存在する可能性がある 。 より好ましくは、本発明の亜鉛粒子は、均一な形態および均一なサイズをもつ であろう。均一なサイズを有する均一に成形した亜鉛粒子の使用は、均一な嵩密 度および均一な粒子対粒子接触をもたらすと言う利点を有する。該亜鉛粒子の形 態およびサイズは、用途に応じて最適化することができる。該均一に成形された 球状の亜鉛粒子は、該アノードの高い加工性を与える。「ドッグボーン」形態をも つ亜鉛粒子は、連続のドレン(drain)用途において使用する場合に、ある利点を 与える。しかし、その粒径が大きくなるにつれて、該アノードの流動性は低下す る可能性がある。また、該大きな粒子が、比較的大きな接触面積を与える場合に は、高い亜鉛対亜鉛接触および改善された流動性のために、より小さな粒子が好 ましい。 本発明の亜鉛粒子は、また実質的に同一の有孔率特性をもつことができる。「 有効率」なる用語は、零より大きな粒子内空隙体積を有する粒子を意味する。有 孔性亜鉛粒子は、また相互に連通する孔をもつことができる。該亜鉛の全有孔率 は、好ましくは25％よりも大きく、またより好ましくは50％よりも大きな、嵩密 度またはタップ密度の分析により決定される、有孔率に相当する。高有孔性亜鉛 電 極を利用する利点の一つは、該電極の該孔中に電解液を貯蔵する能力およびその 後の該電池の放電中に消耗する、水およびヒドロキシルイオンを補充するための 、この電解液の利用性である。多孔性亜鉛粒子は、高い表面積対体積比を与え、 これは高いドレン比での用途において重要である。粒子内空隙体積をもつ粒子形 態は、スポンジ、ハネカム、フォーム、チューブ等として成形できる。 本発明の亜鉛粒子は、また内部空隙体積を持たない、中実亜鉛粒子であっても 良い。内部空隙体積を持たない粒子形態は、フレーク、ワイヤ、フィラメント、 ドーナッツ、球、ドッグボーン、ビスケット、または樹枝状形態として成形でき る。これら粒子は、波形であっても良い。適当な形態は、触角状、螺旋状、また はファセット状形態を包含する。フレークは、円盤、リボン、クラムシェル、三 角、正方形、樋、菱形、四角形、ブーメラン等の形態をもつことができる。「ワ イヤ(snake)状」形態は、ロッド、円筒、ニンジン状、針状、虫状、またはバナナ 状の形態をもつことができる。一般的に、「ワイヤ状」形態は、ほぼ円形の断面を 有する形状のものを包含し、これらは必ずしもその長さに沿って均一である必要 はない。ここで、長さ対平均径の比は、１よりも大きく、またその軸は、全ての 断面の中心を通る軌跡に相当する線として定義される。円形断面のこの軸は、直 線である必要はない。フィラメント形状は、ワイヤ、毛髪、糸、スパゲッティ、 フィブリル、繊維、リボン、または屈曲体(turnings)と類似するものである。本 発明の亜鉛粒子は、また「ドーナッツ」またはトーラス形状をもつことができる 。本発明の亜鉛粒子は、また回転楕円体、例えば球、オタマジャクシ、涙粒、ナ シ形、カボチャ状形態をもつこともできる。「ドッグボーン」形態をもつ亜鉛粒子 は、ほぼ円形の断面をもつが、その長さに沿って均一である必要はない粒子とし て、最も良く説明でき、ここで長さ対平均径の比は、１よりも大きく、その軸は 直線である必要はなく、またその両端の径は、その軸に沿った平均径よりも大き い。ビスケット形態は、煉炭、平坦化された球、またはクッキー状の形態として 説明される。樹枝状形態は、羽根または雪片に類似する。波形の形態は、ワッフ ルまたはメッシュスクリーンに類似する。触角状の形態は、植物の根、タコまた はイカに類似する。螺旋状の形態は、バネ、スクロール、または屈曲体(turning s)と類似する。ファセット形態は、ピラミッドまたは多面体に類似する。 本発明の粒子について使用するのに適した表面仕上げは、平滑、苔状、多孔質 、溝のある、樹枝状およびワッフル状を包含する。 本発明の均一に成形した亜鉛粒子は、種々の方法で製造できる。例えば、米国 特許第4,154,284号は、小さな長さ対幅比または小さな長さ対厚み比をもつフレ ーク状の粒子を、溶融プールまたは自由液滴からの押し出しによる製造法を記載 している。この方法は、鋸歯状の円形周端部を有する回転可能な熱抜き取り部材 を利用し、該鋸歯各々は、角張った形状の案内表面を有していて、該溶融材料と 接触する。この方法は、最終的なフレーク状の製晶の形状、サイズおよび厚みを 調節することを可能とする。更に、該フレークは、「実質的に均一に成形される」 。該個々のフレーク状粒子の正確な形状および寸法は、以下のプロセスパラメー タの１以上を変えることにより制御できる。即ち、該鋸歯状端部が、該溶融材料 と接触する角度、該鋸歯の高さ、該鋸歯の長さ、該回転部材の径、該溶融フレー クの冷却速度、その雰囲気(空気vs.真空)等の調節により制御できる。 (上記のような)「ワイヤ状」の形態をもつ粒子を製造するのに適した方法は、米 国特許第3,871,439号に記載されている。この特許は、装置のネジ山のある円筒 状の熱抜き取り部材の周端部を、溶融材料の表面と接触状態で回転させることに より、該溶融材料から直接微細なフィラメント状の物質を製造する方法を開示し ている。小さな繊維(即ち、長さ100μ未満)を、この方法で容易に製造すること ができる。該繊維の長さは、該円筒状の熱抜き取り部材の表面を画成する突出部 の端部に窪みを組み込むことにより、調節できる。 「均一な粒状物」の製造方法は、米国特許第4,385,013号に記載されている。こ の方法は、回転部材の周辺部に不連続な鋸歯をもつ該回転部材を使用することに より、溶融材料の供給原料から直接粒状物を製造する。該鋸歯の案内表面は、該 溶融材料と接触しており、該鋸歯が通る近傍における、ダム手段の表面の作用下 で、該鋸歯の表面により形成される空洞内に一部を押込む。該ダム手段は、該回 転手段の周辺近傍で、該溶融材料の供給原料中に浸漬されている。該回転手段上 の該鋸歯各々が、同一であるとすれば、生成される該粒状物は、その形態および サイズにおいて均一であろう。該鋸歯の形態を変えることにより、該粒状物の形 態を広範な種々の形態の任意の一つに変えることができる。その例として、３つ の形態を記載すると、四面体、5-辺をもつ三角状粒子、および6-辺をもつ粒子を 包含する。 本発明の亜鉛粒子は、U.S.A.オハイオ州、コロンバスの、トランスメット社(T ransmet Corporation)等の公知の亜鉛製造業者から購入することができる。 実施例 ２つの異なった亜鉛形状を通常の亜鉛粉末組成物に、陽極の総亜鉛重量パーセ ントが62-64％の範囲になるように加えた。対照は、100wt.％の通常の亜鉛粉末 で、陽極の総亜鉛重量パーセントが69-71％の範囲で使用した。 各実験セルは、陰極の理論的なアンペア時の値と陽極の理論的なアンペア時の 値が、総亜鉛量とは関係なく一定に保たれるように作った。これは、62-64重量 パーセント総量の陽極に対してより大きい陰極IDを用いることによって達成した 。 実験は、３つのポイントで行った。： １．衝撃試験−落下試験の前後にセルの短絡アンペア数（SCA）を得た(後述す る手順)。 ２．性能試験-１A持続性、１Aフォトフラッシュ、及び3R9持続性 ３．インピーダンス試験−陽極のインピーダンスをAutolab PGSTAT20で、EchC hemie製のFRAソフトウェアを用いて測定した。 実施例１： まず、全形状の亜鉛のタップ密度を以下の手順に従って測定した： １．予め重量を量った25mlのメスシリンダに亜鉛を入れる。 ２．そして、亜鉛の落下レベルによって亜鉛をゴム栓上に打つ。 ３．亜鉛のレベルがメスシリンダ内でちようど25mlになるまで、さらに亜鉛を 加えた。 ４．メスシリンダを再び量った。 ５．そして、25mlを占める亜鉛の重量を計算する。 ６．タップ密度は、25ml/25mlを占める亜鉛の重量である。 結果を計算し、表１にまとめた。 実施例２： ２つの異なったセル形態で多くのセルグループを作った。 形態１ 陰極Ah ＝2.7 EMD:C ＝12:1 ID(mm) ＝8.73 陽極Ah ＝3.3 亜鉛含量 ＝69％ H₂O/EMD＝0.24 形態２ 陰極Ah ＝2.7 EMD:C ＝17:1 ID(mm) ＝9.00 陽極Ah ＝3.3 亜鉛含量 ＝63 H₂O/EMD＝0.24 通常の数値 EMD TOSOHによるGHU グラファイト 優れたグラファイト KOH濃度 35％ 缶コーティング TimcalによるLB1099亜鉛タイプ アロイ 命名 サプライヤー 亜鉛粉末 BIC Powder Big River Zinc 亜鉛フレーク BIC K308 オハイオのTransmet 亜鉛フレーク BICでない K109 オハイオのTransmet 亜鉛針状 BIC Doralloy 107 GN スイスのEckart-Doral 実施例３： 以下の落下試験法に従って、セルを試験した。試験の結果を表２にまとめ、図 ７に図示した。 １．作製１週間後、セルのSCA（フラッシュアンペア）を測定した。 ２．セルの垂直軸を倒す。軸の長さは１ｍである。セルの末端ではなく側面に 落下するように、セルを転がして落下を開始した。 ３．垂直軸を倒した後すぐにセルのSCA（フラッシュアンペア）を測定する。 表２は、種々の陽極濃度についての落下試験の結果を示す。濃度は、(亜鉛粉 末の％／亜鉛フレークの％／陽極亜鉛重量パーセント)として解釈する。アンペ ア数の維持は、落下後のアンペア数を落下前のアンペア数で除す。 ここで、図７は表２に示した結果を図示したものである。表２及びこの図は共 に陽極に同一形状の亜鉛を加えることにより、低亜鉛陽極濃度で優れたアンペア 数の維持が達成されることを示している。 実施例４： 実施例２で形成されたセルを標準的な工業持続性試験に従って試験した。試験 の結果を表３及び図８に示した。その結果、本発明を使用したバッテリーは、は っきりと有利であることがわかる。 実施例５： この実施例では、実施例２で作製したセルをインピーダンス試験に用いた。こ の試験方法は当分野で公知であり、Autolab PGSTAT20を使用し、EchChemie製のF RAソフトウェアを用いて行った。その結果を下表４に示す。 表中、z'は、実際のインピーダンス、z"は、仮想のインピーダンスである。結 果は、陽極の総亜鉛量が減少するにつれて、インピーダンスが劇的に増加するこ とを示している。これは、総亜鉛量が70重量パーセントよりずっと少ない場合は 、セルは効力がないことを示している。 しかし、同一形状の亜鉛を陽極に加える場合は、陽極の総亜鉛濃度を減らすこ とができる。フレークの最適レベルは10％に現れる。 0Hgの亜鉛陽極の総亜鉛量が67％以下になると、衝撃に対する抵抗性が低下す ることは周知である。これは実施例３で示した。１ｍ落下試験の後、ノーマル亜 鉛のみを含有する62-64％総亜鉛量ペーストは、0AS CAを示す。62-64％総亜鉛量 ペーストの衝撃抵抗性は、亜鉛フレークを加えることによって回復できる。しか し、亜鉛針状を添加しても所望の結果は得られない。 フレークについては、フレーク含量が増加するに従い、陽極ケルの有用性が低 下する。衝撃抵抗性と有用性との最適な妥協点は、〜10％の亜鉛フレーク含量で ある。しかし、この最適点は、同一形態の粒子に依存し、異なるジオメトリーに よって異なるだろう。 10％フレーク含量で、62-64％総亜鉛量のゲル性能は、すべての性能試験につ いての全体の最大値に達する(非常に高率から非常に低率)。典型的な非常に高率 試験は、1A/Cont.／1V0である。非常に低率試験は、43R0／4h/0V9である。しか し、Dorally 07CN針状を取り入れても62-64％総亜鉛量ペーストには有利な効果 はない。 フレークと針状との主な違いは、タップ密度である。この研究で使用した亜鉛 のタップ密度は、上記の表１に示されている。フレークは、非常に低いタップ密 度を有する。そして、これは、なぜ62-64％総亜鉛量ゲルとフレークは協働する が、針状は協働しないかのキーであると考えられる。低密度のフレークは、陽極 ゲル間に、衝撃に対する抵抗性を与えるマトリックスを作る。また、非常に高率 の1A性能が高まる。針状は密度が高すぎるので、必要なマトリックスが作れず、 衝撃抵抗性及び1A性能が劣る。 従って、低タップ密度亜鉛の利点は、低総亜鉛量陽極ゲルでマトリックスを形 成できることである。このマトリックスは良い衝撃抵抗性を与える。 低タップ密度亜鉛を加えると、アルカリ性マンガンにおいて低総亜鉛含量で使 用可能になる。アルカリ性マンガン亜鉛陽極のHgレベルが減少するに従い、陽極 ペーストの総亜鉛量は増加してきた。典型的には、現在の6％Hgでは、AA陽極ペ ーストの総亜鉛量は、ほぼ64.75％であった。従来の0％Hg亜鉛粉末で現在使用さ れているセルでは、通常、総亜鉛量が70％である。ナゲット（nuggets）を添加 して部分的に高密度化を試みることが行われてきた。低タップ密度亜鉛の使用に より、0％Hgで総亜鉛量が62-64％を使用できる。このようなゲルに結合される特 別な電解質は、効率の改良を促す。これは、さらに性能の改良に通じる。 図面の説明 図１は、本発明の同一のビスケット形状を有する亜鉛粒子の走査型電子顕微鏡 写真である。 図２は、本発明の同一の針状を有する亜鉛粒子の走査型電子顕微鏡写真である 。 図３は、本発明の同一のリボン形状を有する亜鉛粒子の走査型電子顕微鏡写真 である。 図４は、本発明の同一のフレーク形状を有する亜鉛粒子の走査型電子顕微鏡写 真の代表的な図である。 図５は、同一形状でない亜鉛粒子の走査型電子顕微鏡写真の代表的な図である 。亜鉛粒子のこのタイプは、先行技術の典型であり、通常亜鉛粉末といわれる。 図６は、本発明の電気化学セルの断面を示す。 図７は、実施例で表２に関して具体的に記載した落下試験の結果を示すグラフ である。 図８は、実施例で記載したセル試験の結果を示すグラフである。 図面の詳細な説明 図面、特に図４には、均一な形状の本発明の亜鉛粒子10が示されている。その 他の粒子は、粒子10とほぼ同じ大きさ及び幾何形状である。これは、図５に示さ れた先行技術の亜鉛粒子20と対比され、粒子20は同図の他の粒子とは異 なっている。 図６には、本発明の電気化学電池30が示されている。電池30は、カソード32と アノード34を有する。アノードは均一な形状の粒子と電解質の混合物を含んでい る。電解質は、好ましくは水酸化カリウムであるが、他のアルカリ又は非アルカ リ電解質も好適に使用できる。アノードは、ゲル化剤を含んでも良く、ゲル化剤 は周知のものもある。アノードは本発明の均一な形状の粒子と混合し得る不均一 な形状の亜鉛粉末を含むこともできる。 電池30は、セパレータ36を含み、セパレータ36はアノードとカソードを電気的 に絶縁するとともに、これを通してイオンを拡散させる。電池30は集電器38を有 し、集電器38はアノード344からの電流を集め、これを外部装置に輸送し仕事を 実施させることができる。 アノード材料の組成、プロセス、構造、及び電池の成分は、以下の請求の範囲 に規定する本発明の範囲から逸脱することなく変更可能である。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the use of uniformly formed, mercury-free zinc particles as anode active material in electrochemical cells. It is. The invention also relates to the use of uniformly formed and uniformly sized, mercury-free zinc particles as anode active material for electrochemical cells. BACKGROUND OF THE INVENTION Aqueous alkaline manganese dioxide zinc batteries consume zinc metal particles during electrochemical discharge. Zinc particle electrodes have a high active surface area per gram of zinc on average, and provide a high average current density without excessive polarization. The particles are contacted with a current collector. The aqueous electrolyte provides ionic conduction between the anode and the cathode. The aqueous electrolyte also functions as or provides a reaction reagent. The electrolyte is typically an aqueous alkaline electrolyte containing potassium hydroxide, sodium hydroxide, or a mixture thereof. Upon discharge, the zinc particles produce electricity and zinc hydroxide, chlorite, or zinc oxide. Generally, conventional zinc particles have an irregular shape. Removal of mercury in the zinc anode of the electrochemical cell resulted in poor electrical contact between the zinc particles and resulted in increased corrosion. A method used to overcome the problem of poor electrical contact has been to use high concentrations of zinc at the anode. However, this reduces the space available for the reaction products. Another method that has been used to address the problem of poor electrical contact has involved aggregating zinc by creating bonded aggregates of zinc. Patents and patent applications describing the use of aggregates include European Patent Application EP 414,990 A1; U.S. Patent No. 4,963,447 to Nishimura et al. And U.S. Patent No. 3,884,722 to Tucholski. Unfortunately, the use of gelling agents described in these patents can impair the discharge efficiency of the resulting battery by inhibiting the reaction efficiency of zinc. In an attempt to reduce gassing at the anode, other researchers have compressed zinc particles, as in Vu et al., US Pat. No. 4,743,185. Other researchers have generally used spherical zinc powder, as in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-294451. However, this patent teaches that zinc with an apparent density of more than 3.5 g / cc has a high anodic zinc concentration of up to 75% by weight. From the zinc particles with the greatest interparticle contact and conductivity, it is desirable to utilize an anode containing zinc particles having a uniform morphology and / or size to achieve the highest electrochemical activity. It is also desirable to utilize zinc particles having the same porosity, chemical composition, reactivity, morphology, topological and physical properties. Battery systems that can use the zinc particles of the present invention include alkaline manganese dioxide-zinc batteries, zinc-air button batteries, etc., and include primary and secondary batteries. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an electrochemical cell comprising a cathode, an aqueous alkaline electrolyte, and an anode containing uniformly shaped zinc particles without the addition of mercury. In another aspect, the present invention relates to an electrochemical cell comprising a cathode, an aqueous alkaline electrolyte, and an anode containing uniformly shaped zinc particles having uniform dimensions and no added mercury. The electrochemical cell of the present invention has a tap density of less than 2.5 g / cc, preferably less than 2.0 g / cc, very preferably less than 1.5 g / cc and most preferably less than 1.3 g / cc. Includes uniformly shaped zinc particles having a high density. In the electrochemical cell of the present invention, the uniformly shaped zinc particles include 50% or less of zinc in the anode, and preferably the uniformly shaped zinc particles include zinc in the anode. Preferably, the uniformly shaped zinc particles comprising 20% or less, and most preferably the uniformly shaped zinc particles, comprise 15% or less zinc in the anode, and most preferably the uniformly shaped zinc particles comprise: The anode contains zinc in an amount of 10% or less. In the electrochemical cell of the present invention comprising the uniformly shaped zinc particles, the concentration by weight of zinc at the anode is less than 70%, preferably the concentration by weight of zinc at the anode is 68%. Less than very preferably, the concentration by weight of zinc at the anode is less than 66%, and most preferably the concentration by weight of zinc at the anode is less than 64% or less than 62%. In a preferred embodiment of the electrochemical cell of the present invention, the uniformly shaped particles have length, width and thickness dimensions in the range of 0.06, 0.06 and 0.0025 to 0.01, 0.01 and 0.0004 inches, respectively. Preferably, its length, width and thickness dimensions are in the range of 0.04, 0.025 and 0.0008 to 0.02, 0.025 and 0.0008 inches, respectively. In one preferred embodiment of the invention, the concentration by weight of zinc in the anode is less than 67%, the uniformly shaped zinc particles comprise 20% or less zinc in the anode, and The uniformly shaped zinc particles have a tap density of less than 2.5 g / cc. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In general, the present invention relates to an electrochemical cell that includes the novel use of mercury-free anodes containing uniformly shaped zinc particles. According to the present invention, the use of zinc particles having a uniform morphology enhances the performance of a zinc anode in an electrochemical cell. The present inventors have found that the use of uniformly shaped zinc particles can provide one or more of the following advantages. That is, first, the surface area / volume ratio can be increased. Second, it is easy to maintain a matrix of zinc particles that carry current. Third, it is possible to improve the high discharge efficiency of the zinc particles. Fourth, the sensitivity of the anode to shock and vibration can be reduced or eliminated. Fifth, the required zinc loading can be maintained. Sixth, the conductivity in the anode is improved. Seventh, the processability, flowability and distribution of the anode are improved. Eighth, the use of large granular gelling agents can be eliminated. Ninth, the amount of gelling agent used in the anode can be reduced. Tenth, the zinc to electrolyte ratio is improved. Eleventh, zinc-to-zinc contact is improved. Twelfth, the distribution of zinc in the gelled electrolyte is improved. The expression “uniform shape” or “uniformly shaped” shall mean individual particles having a substantially constant shape. This definition is in contrast to prior art zinc powders, which have a consistently irregular morphology and are slightly similar to each other. In order to provide a uniform morphology as described and claimed above, each of the form factors of the particles must be substantially similar to that of all other particles. Thus, for example, if this uniform form is flake-like, all of the particles need to be flake-like. In order to produce uniformly shaped particles, the shaping and classification process should be controlled to ensure this predetermined and consistent particle morphology. The morphology of the zinc particles can be measured by observing the particles with a scanning electron microscope. Preferably, the zinc particles of the present invention will also have substantially constant surface finish and porosity characteristics. As found in the present invention, the morphology of the zinc particles is critical for electrochemical activity and anode processability. The size of the particles is also critical for electrochemical activity and anode processability. If the particles have an irregular morphology or are too large, the anode will have poor processability. However, if the particles are too small, high ionic and electrical resistance may be present. More preferably, the zinc particles of the present invention will have a uniform morphology and uniform size. The use of uniformly shaped zinc particles having a uniform size has the advantage of providing a uniform bulk density and uniform particle-to-particle contact. The morphology and size of the zinc particles can be optimized according to the application. The uniformly shaped spherical zinc particles provide high processability of the anode. Zinc particles having a "dog bone" morphology offer certain advantages when used in continuous drain applications. However, as the particle size increases, the fluidity of the anode may decrease. Also, where the large particles provide a relatively large contact area, smaller particles are preferred due to high zinc-to-zinc contact and improved flowability. The zinc particles of the present invention can also have substantially the same porosity characteristics. The term "effective rate" refers to particles having an intraparticle void volume greater than zero. Porous zinc particles can also have interconnected pores. The total porosity of the zinc preferably corresponds to a porosity, as determined by bulk or tap density analysis, of greater than 25% and more preferably greater than 50%. One of the advantages of utilizing a highly porous zinc electrode is that it has the ability to store electrolyte in the pores of the electrode and to replenish water and hydroxyl ions that are depleted during subsequent discharge of the battery. This is the availability of the electrolyte. Porous zinc particles provide a high surface area to volume ratio, which is important in applications with high drain ratios. The particle form having an intraparticle void volume can be formed as a sponge, honeycomb, foam, tube, or the like. The zinc particles of the present invention may also be solid zinc particles having no internal void volume. Particle forms without internal void volume can be formed as flakes, wires, filaments, donuts, spheres, dog bones, biscuits, or dendritic forms. These particles may be corrugated. Suitable forms include antennal, spiral, or faceted forms. Flakes can have the form of disks, ribbons, clamshells, triangles, squares, gutters, diamonds, squares, boomerangs, and the like. A "snake-like" configuration can have a rod, cylinder, carrot, needle, worm, or banana-like configuration. In general, the "wire-like" configuration encompasses shapes having a substantially circular cross-section, which need not necessarily be uniform along its length. Here, the ratio of length to average diameter is greater than one and its axis is defined as a line corresponding to a locus passing through the center of all cross sections. This axis of circular cross section need not be straight. The filament shape is similar to a wire, hair, thread, spaghetti, fibril, fiber, ribbon, or turnings. The zinc particles of the present invention can also have a "donut" or torus shape. The zinc particles of the present invention can also have a spheroidal shape, for example, a sphere, a tadpole, a teardrop, a pear shape, a pumpkin shape. Zinc particles having a "dog bone" morphology can best be described as particles that have a substantially circular cross-section but need not be uniform along their length, where the ratio of length to average diameter is Greater than one, the axis need not be straight, and the diameter at both ends is greater than the average diameter along that axis. The biscuit form is described as briquettes, flattened spheres, or cookie-like forms. The dendritic morphology is similar to a feather or snowflake. The shape of the waveform is similar to a waffle or mesh screen. Antennary morphology resembles plant roots, octopus or squid. The spiral configuration is similar to a spring, scroll, or turning s. The facet morphology is similar to a pyramid or polyhedron. Surface finishes suitable for use with the particles of the present invention include smooth, mossy, porous, fluted, dendritic and waffled. The uniformly shaped zinc particles of the present invention can be produced by various methods. For example, U.S. Pat. No. 4,154,284 describes a method for producing flake-like particles having a small length to width ratio or a small length to thickness ratio by extrusion from a molten pool or free droplets. The method utilizes a rotatable heat extraction member having a serrated circular peripheral end, each of the serrations having an angularly shaped guide surface for contacting the molten material. This method makes it possible to adjust the shape, size and thickness of the final flake crystal. Further, the flakes are "substantially uniformly shaped." The exact shape and size of the individual flake particles can be controlled by varying one or more of the following process parameters. That is, the angle at which the serrated end contacts the molten material, the height of the serrations, the length of the serrations, the diameter of the rotating member, the cooling rate of the molten flakes, the atmosphere (air vs. vacuum). It can be controlled by adjusting such as. Suitable methods for producing particles having a “wire-like” morphology (as described above) are described in US Pat. No. 3,871,439. This patent discloses a method of producing a fine filamentous material directly from a molten material by rotating the peripheral end of a threaded cylindrical heat extraction member of the apparatus in contact with the surface of the molten material. Is disclosed. Small fibers (ie, less than 100μ in length) can be easily produced in this way. The length of the fibers can be adjusted by incorporating a depression at the end of the protrusion that defines the surface of the cylindrical heat extraction member. A method for producing "uniform particulates" is described in U.S. Patent No. 4,385,013. The method produces granules directly from a molten material feedstock by using a rotating member having discontinuous saw teeth around the periphery of the rotating member. The guide surface of the saw tooth is in contact with the molten material and pushes partly into the cavity formed by the surface of the saw tooth under the action of the surface of the dam means in the vicinity of the passage of the saw tooth. The dam means is immersed in a feed of the molten material near the periphery of the rotating means. Given that each of the saw teeth on the rotating means is the same, the granules produced will be uniform in shape and size. By changing the shape of the saw teeth, the shape of the particulate can be changed to any one of a wide variety of shapes. By way of example, three morphologies include tetrahedrons, triangular particles with 5-sides, and particles with 6-sides. The zinc particles of the present invention can be purchased from known zinc manufacturers, such as Transmet Corporation, Columbus, Ohio, USA. EXAMPLES Two different zinc forms were added to a conventional zinc powder composition such that the total zinc weight percent of the anode was in the range of 62-64%. The control was 100 wt.% Normal zinc powder with a total zinc weight percent of the anode ranging from 69-71%. Each experimental cell was constructed such that the theoretical ampere-hour value of the cathode and the theoretical ampere-hour value of the anode were kept constant irrespective of the total zinc content. This was achieved by using a larger cathode ID for 62-64 weight percent total anode. The experiment was performed at three points. : 1. The short circuit amperage (SCA) of the cell was obtained before and after the impact test-drop test (procedure described later). 2. 2. Performance test-1A persistence, 1A photoflash, and 3R9 persistence Impedance test-Anode impedance was measured on an Autolab PGSTAT20 using FRA software from EchChemie. Example 1 First, the tap density of zinc in all shapes was measured according to the following procedure: Pour zinc into a pre-weighed 25 ml graduated cylinder. 2. Then, the zinc is dropped on the rubber stopper according to the falling level of the zinc. 3. Additional zinc was added until the zinc level was about 25 ml in the graduated cylinder. 4. The graduated cylinder was weighed again. 5. Then calculate the weight of zinc occupying 25 ml. 6. Tap density is the weight of zinc occupying 25ml / 25ml. The results were calculated and summarized in Table 1. Example 2: Many cell groups were made in two different cell configurations. Embodiment 1 cathode Ah = 2.7 EMD: C = 12 : 1 ID (mm) = 8.73 anode Ah = 3.3 zinc content _{= 69% H 2 O / EMD} = 0.24 Embodiment 2 cathode Ah = 2.7 EMD: C = 17 : 1 ID ( mm) = 9.00 anode Ah = 3.3 zinc content _{= 63 H 2 O / EMD =} 0.24 ordinary numeric EMD TOSOH by GHU graphite excellent graphite KOH concentration of 35% can coatings Timcal by LB1099 zinc type alloy named supplier zinc powder BIC powder Big River Zinc Zinc Flake BIC K308 Ohio Transmet Zinc Flake Non-BIC K109 Ohio Transmet Zinc Needle BIC Doralloy 107 GN Eckart-Doral, Switzerland Example 3: The cells were tested according to the following drop test method. The test results are summarized in Table 2 and shown in FIG. 1. One week after the production, the SCA (flash amp) of the cell was measured. 2. Flip the vertical axis of the cell. The length of the shaft is 1 m. The cell was rolled and started to fall so that it fell to the side rather than the end of the cell. 3. Immediately after tilting the vertical axis, measure the cell's SCA (flash amp). Table 2 shows the results of the drop test for various anode concentrations. The concentration is interpreted as (% zinc powder /% zinc flake /% anode zinc weight). To maintain the amperage, the amperage after the fall is divided by the amperage before the fall. Here, FIG. 7 illustrates the results shown in Table 2. Both Table 2 and this figure show that the addition of zinc of the same shape to the anode achieves excellent amperage maintenance at low zinc anode concentrations. Example 4: The cell formed in Example 2 was tested according to a standard industrial sustainability test. The test results are shown in Table 3 and FIG. As a result, it can be seen that the battery using the present invention is clearly advantageous. Example 5 In this example, the cell manufactured in Example 2 was used for an impedance test. This test method is known in the art and was performed using Autolab PGSTAT20 using FRA software from EchChemie. The results are shown in Table 4 below. In the table, z 'is the actual impedance and z "is the virtual impedance. The results show that the impedance increases dramatically as the total zinc content of the anode decreases. If the total zinc content is much less than 70 weight percent, the cell is ineffective, but if zinc of the same shape is added to the anode, the total zinc concentration in the anode can be reduced. The optimum level appears at 10% It is well known that the resistance to impact decreases when the total zinc content of the 0Hg zinc anode is less than 67%, as shown in Example 3. After a 1 meter drop test. A 62-64% total zinc content paste containing only normal zinc exhibits 0 AS CA.The impact resistance of the 62-64% total zinc content paste can be restored by adding zinc flakes, but zinc needle-like. Add For flakes, as the flake content increases, the usefulness of the anode Kel decreases.The optimal compromise between impact resistance and usefulness is ~ 10% zinc flake content. However, this optimum depends on particles of the same morphology and will be different for different geometries. With a 10% flake content, the gel performance of 62-64% total zinc content is the overall performance for all performance tests. (Very high to very low rate). A typical very high rate test is 1A / Cont. / 1V0. A very low rate test is 43R0 / 4h / 0V9. However, incorporating the Dorally 07CN needles has no beneficial effect on the 62-64% total zinc paste.The main difference between the flakes and needles is the tap density. The tap densities are shown above in Table 1. The flakes are very It has a low tap density, which is thought to be the key to why the 62-64% total zinc content gel and flakes work together, but the needles do not. Create a matrix between the gels to provide impact resistance, and increase the very high rate of 1A performance.The needle-like density is too high to create the required matrix, resulting in poor impact resistance and 1A performance Therefore, the advantage of low tap density zinc is that it can form a matrix with a low total zinc content anodic gel, which gives good impact resistance. It can be used with. As the Hg level of the alkaline manganese zinc anode decreases, the total zinc content of the anode paste has increased. Typically, at the current 6% Hg, the total zinc content of the AA anode paste was approximately 64.75%. Cells currently used with conventional 0% Hg zinc powder typically have a total zinc content of 70%. Attempts to partially densify by adding nuggets have been made. The use of low tap density zinc allows the use of 62-64% total zinc at 0% Hg. A special electrolyte bound to such a gel promotes improved efficiency. This leads to further performance improvements. DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a scanning electron micrograph of zinc particles having the same biscuit shape of the present invention. FIG. 2 is a scanning electron micrograph of the same acicular zinc particles of the present invention. FIG. 3 is a scanning electron micrograph of zinc particles having the same ribbon shape of the present invention. FIG. 4 is a representative view of a scanning electron micrograph of zinc particles having the same flake shape of the present invention. FIG. 5 is a representative view of a scanning electron micrograph of zinc particles having different shapes. This type of zinc particles is typical of the prior art and is commonly referred to as zinc powder. FIG. 6 shows a cross section of the electrochemical cell of the present invention. FIG. 7 is a graph showing the results of the drop test specifically described with respect to Table 2 in the examples. FIG. 8 is a graph showing the results of the cell test described in the examples. DETAILED DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the drawings, and in particular in FIG. 4, there is shown a uniformly shaped zinc particle 10 of the present invention. Other particles are approximately the same size and geometry as particle 10. This is in contrast to the prior art zinc particles 20 shown in FIG. 5, which are different from the other particles in the figure. FIG. 6 shows an electrochemical cell 30 of the present invention. Battery 30 has a cathode 32 and an anode. The anode comprises a mixture of uniformly shaped particles and an electrolyte. The electrolyte is preferably potassium hydroxide, but other alkali or non-alkali electrolytes can be suitably used. The anode may include a gelling agent, some of which are well known. The anode can also include a non-uniformly shaped zinc powder that can be mixed with the uniformly shaped particles of the present invention. Battery 30 includes a separator 36, which electrically insulates the anode and cathode and diffuses ions therethrough. Battery 30 has current collector 38, which can collect current from anode 344 and transport it to an external device to perform work. The composition of the anode material, the process, the structure, and the components of the battery can be varied without departing from the scope of the invention as defined in the following claims.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 タン ンギア コン アメリカ合衆国 オハイオ州 44138 オ ルムステッド タウンシップ アーバー レーン 26955 (72)発明者 マンスフィールド ロバート エヌ ジュ ニア アメリカ合衆国 オハイオ州 44125 ヴ ァリー ヴィュー サウス パートリッジ ドライヴ 13535 (72)発明者 ランデル クリス イギリス ダーラム ディーエイチ１ ５ エスピー ニュートン ホール ウールシ ンガム ドライヴ 20────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, L S, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ , BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL , AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, E E, ES, FI, GB, GE, GH, GM, GW, HU , ID, IL, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, M D, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL , PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, UZ, V N, YU, ZW (72) Inventor Tang Gear Con             United States of America Ohio 44138 Oh             Rumstead Township Arbor             Lane 26955 (72) Inventor Mansfield Robert NJ             near             United States Ohio 44 125             Early View South Partridge               Drive 13535 (72) Inventor Randel Chris             United Kingdom Durham DH 1 5             SP Newton Hall Woolsh             Ngam Drive 20

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1．均一な形状の亜鉛粒子を含む非水銀添加アノードを有する電気化学電池。 2．均一な形状の亜鉛粒子が、2.5g/cc未満のタップ密度を有する請求の範囲１記 載の電気化学電池。 3．均一な形状の亜鉛粒子が、2.0g/cc未満のタップ密度を有する請求の範囲１記 載の電気化学電池。 4．均一な形状の亜鉛粒子が、1.5g/cc未満のタップ密度を有する請求の範囲１記 載の電気化学電池。 5．均一な形状の亜鉛粒子が、1.3g/cc未満のタップ密度を有する請求の範囲１記 載の電気化学電池。 6．均一な形状の亜鉛粒子が、アノード中の亜鉛の50%以下である請求の範囲１記 載の電気化学電池。 7．均一な形状の亜鉛粒子が、アノード中の亜鉛の50％以下である請求の範囲１ 記載の電気化学電池。 8．均一な形状の亜鉛粒子が、アノード中の亜鉛の20%以下である請求の範囲１記 載の電気化学電池。 9．均一な形状の亜鉛粒子が、アノード中の亜鉛の15％以下である請求の範囲１ 記載の電気化学電池。 10．均一な形状の亜鉛粒子が、アノード中の亜鉛の10％以下である請求の範囲１ 記載の電気化学電池。 11．アノードの亜鉛の質量濃度が、70%未満である請求の範囲１記載の電気化学 電池。 12．アノードの亜鉛の質量濃度が、68%未満である請求の範囲１記載の電気化学 電池。 13．アノードの亜鉛の質量濃度が、66%未満である請求の範囲１記載の電気化学 電池。 14．アノードの亜鉛の質量濃度が、64%未満である請求の範囲１記載の電気化学 電池。 15．アノードの亜鉛の質量濃度が、62%未満である請求の範囲１記載の電気化学 電池。 16．均一な形状の亜鉛粒子の、長さ、幅及び厚みが、0.06インチ(1.27mm)、0.06 インチ(1.27mm)及び0.0025インチ(0.635mm)以下である請求の範囲１記載の電 気化学電池。 17．アノードの亜鉛の質量濃度が、67%未満である請求の範囲２記載の電気化学 電池。 18．均一な形状の亜鉛粒子が、アノード中の亜鉛の20%以下である請求の範囲２ 記載の電気化学電池。 19．均一な形状の亜鉛粒子が、アノード中の亜鉛の20%以下である請求の範囲17 記載の電気化学電池。[Claims] 1． An electrochemical cell having a non-mercury-doped anode comprising uniformly shaped zinc particles. 2． 2. The method of claim 1, wherein the uniformly shaped zinc particles have a tap density of less than 2.5 g / cc.   On-board electrochemical cell. 3． 2. The method of claim 1, wherein the uniformly shaped zinc particles have a tap density of less than 2.0 g / cc.   On-board electrochemical cell. Four. 2. The method of claim 1, wherein the uniformly shaped zinc particles have a tap density of less than 1.5 g / cc.   On-board electrochemical cell. Five. 2. The method of claim 1, wherein the uniformly shaped zinc particles have a tap density of less than 1.3 g / cc.   On-board electrochemical cell. 6． 2. The method according to claim 1, wherein the zinc particles having a uniform shape are 50% or less of zinc in the anode.   On-board electrochemical cell. 7． 2. The method of claim 1, wherein the uniformly shaped zinc particles comprise less than 50% of the zinc in the anode.   An electrochemical cell as described. 8． 2. The method according to claim 1, wherein the uniform shape of the zinc particles is less than 20% of the zinc in the anode.   On-board electrochemical cell. 9． 2. The method of claim 1, wherein the uniformly shaped zinc particles comprise less than 15% of the zinc in the anode.   An electrochemical cell as described. Ten. 2. The method of claim 1, wherein the uniformly shaped zinc particles comprise less than 10% of the zinc in the anode.   An electrochemical cell as described. 11． 2. The electrochemical according to claim 1, wherein the mass concentration of zinc in the anode is less than 70%.   battery. 12． 2. The electrochemical according to claim 1, wherein the mass concentration of zinc in the anode is less than 68%.   battery. 13. 2. The electrochemical according to claim 1, wherein the mass concentration of zinc in the anode is less than 66%.   battery. 14. 2. The electrochemical according to claim 1, wherein the mass concentration of zinc in the anode is less than 64%.   battery. 15． 2. The electrochemical according to claim 1, wherein the mass concentration of zinc in the anode is less than 62%.   battery. 16． Length, width and thickness of uniformly shaped zinc particles are 0.06 inch (1.27 mm), 0.06 inch   2. The battery according to claim 1, which is not more than inches (1.27 mm) and 0.0025 inches (0.635 mm).   Chemistry battery. 17． 3. The electrochemical according to claim 2, wherein the mass concentration of zinc in the anode is less than 67%.   battery. 18． 3. The method of claim 2, wherein the uniformly shaped zinc particles comprise less than 20% of the zinc in the anode.   An electrochemical cell as described. 19. 17.The method of claim 17, wherein the uniformly shaped zinc particles comprise no more than 20% of the zinc in the anode.   An electrochemical cell as described.