粉末圧延法を利用した 電解用新規不溶性アノードの開発 研究責任者 ： 田口正美 （秋田大学大学院 工学資源学研究科 教授） コーディネータ ： 伊藤慎一 （秋田大学 産学連携機構 産学連携コーディネータ） 研究背景と目的 鉛蓄電池用Pb基合金グリッドのグ ロース挙動の研究において，粉末圧 延で作製したPb-Sn合金が卓越した 耐クリープ性を示すことが判明した． この成果を，電解プロセッシングに 適用し，Pb基粉末圧延合金の不溶 性アノードとして特性を調査する． 粉末圧延法により電解採取用PbAg基合金アノードを調製すると，電 極寿命の大幅な延長の他に，厚さ・ 重量の低減，材料費の削減などの 様々な効果が期待できる． 図 (a)鋳造圧延法と(b)粉末圧延法で作製した Pb-1.5mass%Sn合金の結晶組織 Zn電解採取用アノードに求められる性質 1. 製品Znの純度： 不溶性アノー ドに起因する汚染Pb量が少な いこと． 2. 耐食性・耐久性： 腐食や反り・ 伸びなどの変形が少なく，不溶 性アノードとして長期間使用が 可能なこと． 3. エネルギー効率： アノード電位 が低く，カソード電流効率が高 いこと．ひいては，エネルギー 効率が高く，省エネルギーであ ること． 4. 製造コスト： 厚さ・重量を低減 でき，材料費を削減できること． 製造法が簡便で安価なこと． 図 Zn電解採取の模式図 左図 （a）鋳造圧延合金， （b）ショットピーニ ング処理した鋳造 圧延合金，（c）粉 末圧延合金の断 面組織 右図 各種Pb基合金の調製 フローおよび粉末圧延 装置 Pb基合金クリープ試験 通常の大気中試験のみならず， H2SO4中あるいはH2SO4中通電下で のクリープ試験が可能！ 図 Pb-0.71Ag鋳造圧延合金のクリープ 挙動に及ぼす試験条件の影響 （303 K, 15.0MPa, 150 g L-1 H2SO4） Norton則 図 電気化学腐食クリープ装置 ε＝Bσ n Pb-0.71mass%Ag鋳造 圧延合金は転位クリープ 機構で変形する． 新技術の特徴・従来（競合）技術との比較 • Pb-0.71Ag粉末圧延合金は， H2SO4溶液中のみならず ， H2SO4溶液中通電下において も，ほとんどクリープ変形しない． • 合金中に多数存在する結晶粒 界が転位の移動を阻止した可 能性が高い． Pb-Ag粉末圧延合金は，耐クリープ 性・耐食性を有する長寿命の新規 不溶性アノードとしてきわめて有望 図 H2SO4中におけるPb-0.71Ag鋳造圧延合金およびPb-0.71Ag粉末圧延合金の クリープ挙動の相違 （ 150 g L-1 H2SO4 , 303 K, 15.0MPa） エネルギー効率Eeff（％）： Pb-Ag粉末圧延合金 ≒ Pb-Ag鋳造圧延合金 製品Zn中の汚染Pb量（ppm）： Pb-Ag粉末圧延合金 ＜ Pb-Ag鋳造圧延合金 （新規アノードの方が40％以上低下） 図 Zn電解採取のエネルギー効率ならびに製品Ｚｎ中の汚染Pb量 （70 g L-1 Zn + 150 g L-1 H2SO4, 313 K, 60 mA cm-2,18.0 ks ） 想定される用途 • Zn電解採取を含む各種工業電解プロセッ シング用不溶性アノード • 電極材料の新規製造プロセス • 卓越した耐食性・耐クリープ性を有する 新規非鉄金属材料の開発 • ヘテロ構造を有する省エネルギー型電極 材料の開発 実用化に向けた課題 • 卓越した耐クリープ性を確認できたが，その発 現機構については未解明の部分が多い．（変 形機構や結晶粒界の役割など） • 新規不溶性アノードの研究は，実験室規模に とどまっている．今後は，スケールアップしたプ ロトタイプによる実証試験を行う． • 実用化に向けて，電解消費電力の大幅な削減 を目指す．具体的には，酸素過電圧を低下さ せた新規アノードを調製する．粉末圧延による アノード作製技術を確立することも重要である． 本技術に関する知的財産権 • 発明の名称 ：非鉄金属の電解採取方法 およびそれに用いるアノードの製造方法 • 出願番号 ：特願2012-092313 • 出願人 ：国立大学法人 秋田大学 DOWAホールデングス株式会社 • 発明者 ：田口正美 想定される技術移転 • 本技術をもって、低コスト ・ 長寿命の電 解アノード製造がおこない、市場での活 用を目指す ① 非鉄金属の電解採取用アノード ② 非鉄金属の成形加工方法 ③ 耐食、耐クリープ材料（電極材料） お問い合わせ先 秋田大学 産学連携コーディネーター 伊藤 慎一 ＴＥＬ 018－889－2712 ＦＡＸ 018－837－5356 e-mail staff＠crc.akita-u.ac.jp
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