CN101252193A - 碱性干电池 - Google Patents

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Abstract

本发明的碱性干电池具有：中空圆筒状正极合剂，其含有二氧化锰粉末以及羟基氧化镍粉末之中的至少一种；凝胶状负极，其含有锌合金粉末；隔膜，其配置在正极合剂和凝胶状负极之间；负极集电体，其插入凝胶状负极中；以及负极端子板，其与负极集电体进行电连接。其中，凝胶状负极经由隔膜填充在正极合剂的中空部内，填充在正极合剂的中空部内的凝胶状负极的高度L1、以及负极集电体插入凝胶状负极中的部分的长度L2满足关系式(1)：0.72≤L2/L1≤0.86。

Description

碱性干电池
技术领域
本发明涉及碱性干电池的强放电特性的改善。
背景技术
近年来，对于数码相机等电子设备的电源所使用的碱性干电池，为了提高强放电特性，人们正在进行各种努力，如通过活性物质的改善以及活性物质填充量的最优化而提高反应效率以及降低内阻，通过部件的薄壁化(thinning)而增大碱性干电池的内部容积等。
另外，为了提高强放电特性，人们也就提高凝胶状负极的集电效率的课题进行了研究。例如在特开2004-95475号公报中，提出了使用板状、螺旋状、或细纤维束的形状的负极集电体、或者将多种这样的形状组合起来的负极集电体，以增大集电面积的方案。
然而，市售单3形圆筒状碱性干电池所具有的尺寸是：负极集电体胴部(插入凝胶状负极中的圆柱部分)的直径为1.3～1.5mm，凝胶状负极的填充高度(圆筒状碱性干电池在轴向的长度)约为42mm，负极集电体胴部插入凝胶状负极中的部分的长度相当于凝胶状负极的填充高度的约65％。
在特开2002-190303号公报中，为了最大限度地发挥集电效果，提出了将负极集电体向凝胶状负极中的插入长度设定为与凝胶状负极的填充高度相当的尺寸的方案。
但是，上述的负极集电体因加工困难、以及生产成本较高而难以实用化。负极集电体的表面积(集电面积)对放电特性的影响、以及负极集电体插入凝胶状负极中的部分的长度对强放电特性的影响根据单1形和单3形这样的碱性干电池的尺寸的不同而不同。一般认为强放电特性依赖于圆筒形碱性干电池在轴向的凝胶状负极的长度。
正如特开2004-95475号公报那样，在改变负极集电体的形状、从而增大负极集电体的集电面积的情况下，负极集电体的体积有可能增大，相应地凝胶状负极的填充体积有可能减少，以致电池容量有可能降低。因此，需要特别注意集电效果与活性物质数量的平衡。
发明内容
于是，本发明为了解决上述以前的问题，目的在于以简单而廉价的结构，提供一种具有优良的强放电特性的碱性干电池。
为了实现上述的目的，本发明的第1碱性干电池具有：中空圆筒状正极合剂，其含有二氧化锰粉末以及羟基氧化镍粉末之中的至少一种；凝胶状负极，其填充在所述正极合剂的中空部内，并含有锌合金粉末；隔膜，其配置在所述正极合剂和所述凝胶状负极之间；负极集电体，其插入所述凝胶状负极中；以及负极端子板，其与所述负极集电体进行电连接；该碱性干电池的特征在于：
填充在所述正极合剂的中空部内的所述凝胶状负极的高度L1、以及所述负极集电体插入所述凝胶状负极中的部分的长度L2满足关系式(1)：
0.72≤L2/L1≤0.86。
本发明的第2碱性干电池具有：中空圆筒状正极合剂，其含有二氧化锰粉末以及羟基氧化镍粉末之中的至少一种；凝胶状负极，其填充在所述正极合剂的中空部内，并含有锌合金粉末；隔膜，其配置在所述正极合剂和所述凝胶状负极之间；负极集电体，其插入所述凝胶状负极中；以及负极端子板，其与所述负极集电体进行电连接；该碱性干电池的特征在于：
填充在所述正极合剂的中空部内的所述凝胶状负极的高度L1、以及所述负极集电体插入所述凝胶状负极中的部分的长度L2满足关系式(2)：
0.90Pmax≤L2/L1≤1.07Pmax；
其中，Pmax表示在每1个小时进行10个循环的脉冲放电、直至闭路电压达到1.05V为止的累计循环数成为最大的情况下，此时所述L2对所述L1的比例；所述脉冲放电是反复进行以1.5W的恒电阻放电2秒、然后以0.65W的恒电阻放电28秒的循环。
本发明的第3碱性干电池具有：中空圆筒状正极合剂，其含有二氧化锰粉末以及羟基氧化镍粉末之中的至少一种；凝胶状负极，其填充在所述正极合剂的中空部内，并含有锌合金粉末；隔膜，其配置在所述正极合剂和所述凝胶状负极之间；负极集电体，其具有插入所述凝胶状负极中的棒状的胴部和设置于所述胴部的一个顶端的顶部；以及负极端子板，其与所述负极集电体的所述顶部进行电连接；该碱性干电池的特征在于：
所述胴部是直径为1.0～1.3mm的圆柱状；而且填充在所述正极合剂的中空部内的所述凝胶状负极的高度L1、以及所述负极集电体插入所述凝胶状负极中的部分的长度L2满足关系式(3)：
0.72≤L2/L1≤0.86。
所述负极集电体的体积电阻率优选为16×10-3μΩ·m～55×10-3μΩ·m。
所述负极集电体优选由铜或含铜量为76重量％以上的黄铜构成。
本发明通过导出能够最大限度地发挥集电效果的、凝胶状负极与负极集电体相对置的有效长度，以取得负极集电体插入凝胶状负极中的部分的长度和与该插入部分相当的凝胶状负极填充体积的丧失之间的良好平衡，从而使碱性干电池的强放电特性得以提高。
附图说明
图1是剖切本发明的一实施方案的单3形碱性干电池的一部分的主视图。
具体实施方式
本发明的第1碱性干电池具有：中空圆筒状正极合剂，其含有二氧化锰粉末以及羟基氧化镍粉末之中的至少一种；凝胶状负极，其填充在所述正极合剂的中空部内，并含有锌合金粉末；隔膜，其配置在所述正极合剂和所述凝胶状负极之间；负极集电体，其插入所述凝胶状负极中；以及负极端子板，其与所述负极集电体进行电连接；该碱性干电池的特征在于：
填充在所述正极合剂的中空部内的所述凝胶状负极的高度L1、以及所述负极集电体插入所述凝胶状负极中的部分的长度L2满足关系式(1)：
0.72≤L2/L1≤0.86。
通过设计为这样的结构，可以使碱性干电池的强放电特性得以提高。L2/L1优选为0.77～0.80。
本发明的第2碱性干电池具有：中空圆筒状正极合剂，其含有二氧化锰粉末以及羟基氧化镍粉末之中的至少一种；凝胶状负极，其填充在所述正极合剂的中空部内，并含有锌合金粉末；隔膜，其配置在所述正极合剂和所述凝胶状负极之间；负极集电体，其插入所述凝胶状负极中；以及负极端子板，其与所述负极集电体进行电连接；该碱性干电池的特征在于：
填充在所述正极合剂的中空部内的所述凝胶状负极的高度L1、以及所述负极集电体插入所述凝胶状负极中的部分的长度L2满足关系式(2)：
0.90Pmax≤L2/L1≤1.07Pmax；
其中，Pmax表示在每1个小时进行10个循环的脉冲放电、直至闭路电压达到1.05V为止的累计循环数成为最大的情况下，此时所述L2对所述L1的比例；所述脉冲放电是反复进行以1.5W的恒电阻放电2秒、然后以0.65W的恒电阻放电28秒的循环。
通过设计为这样的结构，可以使碱性干电池的强放电特性得以提高。L2/L1优选为0.96Pmax～1.00Pmax。
本发明的第3碱性干电池具有：中空圆筒状正极合剂，其含有二氧化锰粉末以及羟基氧化镍粉末之中的至少一种；凝胶状负极，其填充在所述正极合剂的中空部内，并含有锌合金粉末；隔膜，其配置在所述正极合剂和所述凝胶状负极之间；负极集电体，其具有插入所述凝胶状负极中的棒状的胴部和设置于所述胴部的一个顶端的顶部；以及负极端子板，其与所述负极集电体的所述顶部进行电连接；该碱性干电池的特征在于：
所述胴部是直径为1.0～1.3mm的圆柱状；而且填充在所述正极合剂的中空部内的所述凝胶状负极的高度L1、以及所述负极集电体插入所述凝胶状负极中的部分的长度L2满足关系式(3)：
0.72≤L2/L1≤0.86。
通过设计为这样的结构，能够以简单而廉价的结构使强放电特性得以提高。通过改变负极集电体胴部的直径和长度，可以容易地控制集电面积以及反应效率。L2/L1优选为0.77～0.80。
所述负极集电体的体积电阻率优选为16×10-3～55×10-3μΩ·m。即使在碱性干电池意外地发生了短路的情况下，负极集电体因流过负极端子板的短路电流所产生的发热也可以得到抑制，因此，可以抑制电池短路时对电子设备等的电路的热损害。这样，碱性干电池的可靠性与强放电特性一起得以提高。
从容易廉价获得这一角度上说，作为负极集电体，优选使用铜、或含铜量为76重量％以上的黄铜。
在此，参照图1就本发明的碱性干电池的一实施方案进行说明。图1是剖切本发明的一实施方案的单3形碱性干电池(LR6)的一部分的主视图。
在兼作正极集电体的有底圆筒形电池壳体1中，以内接的方式收纳着中空圆筒状正极合剂2。电池壳体1在底部具有正极端子1a。在正极合剂2的中空部内通过有底圆筒形隔膜4的分隔而填充有凝胶状负极3。电池壳体1的开口部通过组装封口体9而得以封口。
组装封口体9的构成为：钉型的负极集电体6，其具有胴部6a以及顶部6b；负极端子板7，其具有与负极集电体6接触的圆盘状平坦部和设置于平坦部的周边部的凸缘部；以及垫圈5。垫圈5由中央筒部5a、外周筒部5b、以及联络中央筒部5a和外周筒部5b的联络部构成。负极集电体6的胴部6a插入凝胶状负极3中。
负极端子板7例如在凸缘部和平坦部的边界部，具有用于向外部放出电池内气体的孔(未图示)。当电池内压异常上升时，垫圈5的联络部上所设置的薄壁部5c断裂，从而可以从上述孔中向外部放出气体。
在组装封口体9中，负极集电体6的胴部6a插入中央筒部5a上设置的孔中，集电体6的顶部6b通过焊接等与负极端子板7的平坦部进行电连接。在负极端子板7的周缘部(凸缘部)上经由垫圈5的外周筒部5b而对电池壳体1的开口部进行敛缝。这样，电池壳体1的开口部便得以封口。
此时，负极集电体6的胴部6a沿着正极合剂2的轴向，仅往凝胶状负极3的中心部插入预定的长度。负极集电体6插入凝胶状负极3内的部分使凝胶状负极3与负极集电体6接触，可以有效地发挥集电效果。此外，电池壳体1的外表面被外装标签8所覆盖。
本发明的第1碱性干电池在上述结构的碱性干电池中，与图1所示的圆筒形碱性干电池的轴向(即正极合剂2的轴向)大致平行的方向上的、填充在正极合剂的中空部内的凝胶状负极3的高度L1(以下表示为凝胶状负极的填充高度L1)、以及负极集电体6插入所述凝胶状负极3中的部分的长度L2(以下表示为负极集电体的插入长度L2)满足上述的关系式(1)。在此情况下，强放电特性得以提高。
本发明的第2碱性干电池在上述结构的碱性干电池中，凝胶状负极3的填充高度L1以及负极集电体6的插入长度L2满足上述的关系式(2)。其中，Pmax表示在每1个小时进行10个循环的脉冲放电、直至闭路电压达到1.05V为止的累计循环数成为最大的情况下，此时所述L2对所述L1的比例；所述脉冲放电是反复进行以1.5W的恒电阻放电2秒、然后以0.65W的恒电阻放电28秒的循环。在此情况下，不管凝胶状负极3的电特性如何，可以获得上述强放电特性的提高效果。
本发明的第3碱性干电池在上述结构的碱性干电池中，圆柱状胴部6a(但后述的顶端部除外)的直径(与正极合剂2的轴向大致垂直的断面的直径)为1.0～1.3mm；而且凝胶状负极3的填充高度L1以及负极集电体6的插入长度L2满足上述的关系式(3)。在此情况下，能够以简单而廉价的结构使强放电特性得以提高。此外，图1所示的胴部6a在与顶部6b相反一侧的端部，具有圆锥状的顶端部。胴部6a的长度例如为35.5～41.5mm。
在正极合剂2、隔膜4以及凝胶状负极3中含有碱性电解液。碱性电解液例如可以使用含有30～40重量％的氢氧化钾以及1～3重量％的氧化锌的碱性水溶液。
电池壳体1例如是将镀镍钢板压力成形为预定的尺寸和形状而得到的。另外，隔膜4例如可以使用以聚乙烯醇纤维和人造纤维为主体混抄而成的无纺布。
正极合剂2例如可以使用由含有二氧化锰粉末以及羟基氧化镍粉末之中的至少一种的正极活性物质、石墨粉末等导电材料、以及碱性电解液构成的混合物。另外，根据需要，也可以在上述混合物中添加聚乙烯粉末等粘结剂和硬脂酸盐等润滑剂。
凝胶状负极3例如可以使用通过下述方法获得的物质，即在碱性电解液中添加聚丙烯酸钠等胶凝剂而得到凝胶状电解液，然后在该凝胶状电解液中混合分散作为负极活性物质的锌合金粉末。为了提高凝胶状负极的耐蚀性，例如也可以添加铟和铋之类的氢过电压较高的金属、含有该金属的化合物、或者磷酸酯类表面活性剂。另外，为了抑制锌的枝晶的形成，例如也可以添加微量的硅酸或硅酸盐等含硅的化合物。
锌合金优选使用耐蚀性优良的锌合金，进而从环境的角度考虑，更优选不添加水银、镉、或铅、或它们的全部的锌合金。例如，锌合金优选含有铟、铋、或铝之类的元素。这些元素既可以单独使用，也可以组合使用2种以上。例如锌合金更优选含有0.01～0.1重量％的铟、0.005～0.02重量％的铋、以及0.001～0.005重量％的铝。
垫圈5例如可以通过将尼龙或聚丙烯注射模塑成形为预定的尺寸和形状而得到。
负极集电体6例如可以将银、铜、或黄铜的线材压力加工为预定尺寸的钉形而得到。此外，为了防止加工时杂质的混入，并取得隐蔽效果，优选在表面镀覆锡或铟。
负极端子板7例如可以通过将镀镍钢板或镀锡钢板压力成形为预定的尺寸和形状而得到。
下面详细说明本发明的实施例，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1
按照下述的步骤，制作与上述图1同样的单3形圆筒形碱性干电池(LR6)。
(1)正极合剂的制作
将二氧化锰粉末(平均粒径：35μm)和石墨粉末(平均粒径：10μm)以94∶6的重量比进行混合。然后，将该混合物和碱性电解液以100∶2的重量比进行混合，充分搅拌后，进行压缩成形而得到薄片状的正极合剂。此外，碱性电解液使用含有35重量％的氢氧化钾以及2重量％的氧化锌的碱性水溶液。接着将薄片状的正极合剂粉碎而使之成为颗粒状，用筛子将其分级，将10～100目的颗粒加工成形为中空圆筒状，便得到颗粒状(pellet)正极合剂。
(3)凝胶状负极的制作
将作为凝胶化剂的聚丙烯酸钠粉末、作为碱性电解液的与上述同样的碱性水溶液和作为负极活性物质的锌粉末以0.8∶33.6∶65.6的重量比进行混合，便得到凝胶状负极3。此外，锌合金粉末使用含有0.020重量％的铟、0.010重量％的铋、以及0.004重量％的铝，平均粒径为150μm，75μm以下的粒子含有35％的锌合金粉末。
(3)组装封口体的制作
垫圈5通过将6、12尼龙注射模塑成形为预定的尺寸和形状而得到。
负极端子板7通过将0.4mm厚的镀镍钢板压力加工为预定的尺寸和形状而得到。
负极集电体6采用下述的方法而得到，即使用体积电阻率为64×10-3μΩ·m的黄铜线条(铜含量：66重量％，SAN-ETSU金属(株)生产，B62)，采用特开平5-283080号公报和特开2001-85018号公报所记载的公知的方法，压力加工成钉形，使其全长为36.0mm，胴部的直径为1.40mm，然后在表面实施锡的镀覆。
然后，将负极集电体6的顶部6b电焊在负极端子板7中央的平坦部上，之后将负极集电体6的胴部6a压入垫圈5中央的贯通孔中，便制作出组装封口体9。
(4)碱性干电池的组装
在电池壳体1内插入2个5.5g的上述得到的正极合剂2，借助于加压夹具对正极合剂2进行加压，使之与电池壳体1的内壁密合在一起。在正极合剂2内侧配置有底圆筒形的隔膜4。在隔膜4内注入1.7g与上述同样的碱性电解液。经过预定时间之后，将6.39g上述得到的凝胶状负极3填充于隔膜4的内侧。此外，隔膜4使用以聚乙烯醇纤维和人造纤维为主体混抄而成的无纺布。将电池壳体1的开口端部用组装封口体9封口后，用外装标签8覆盖电池壳体1的外表面。
另外，使用X射线透视相机对上述得到的碱性干电池的内部进行了拍摄。其结果是，凝胶状负极3的填充高度为42.0mm，负极集电体6的插入长度为30.3mm。也就是说，(负极集电体6的插入长度L2)/(凝胶状负极3的填充高度L1)为0.72。
实施例2～5以及比较例1～2
将凝胶状负极3的填充高度保持恒定不变，使其与实施例的情况同样为42.0mm，使负极集电体6的插入长度作各种改变而进行了研究。也就是说，在组装封口体9的组装中，将负极集电体6的全长分别改变为37.0、38.0、39.5、42.0、34.5或44.0mm。与此相对照，在碱性干电池的组装中，将凝胶状负极3的填充量分别改变为6.38、6.38、6.37、6.36、6.39或6.35g。除此以外，采用与实施例1同样的方法分别制作出单3形碱性干电池(LR6)。
使用X射线透视相机对碱性干电池的内部进行了拍摄。其结果可知，所有凝胶状负极3的填充高度为42.0mm，负极集电体6的插入长度分别为31.3、32.3、33.8、36.3、28.8以及38.3mm。也就是说，L2/L1分别为0.75、0.77、0.80、0.86、0.69以及0.91。
比较例3
在组装封口体的制作中，使用全长为33.0mm的负极集电体6。在碱性干电池的组装中，填充6.40g凝胶状负极3。除此以外，采用与实施例1同样的方法制作出单3形碱性干电池(LR6)。
另外，使用X射线透视相机对该碱性干电池的内部进行了拍摄。其结果是，凝胶状负极3的填充高度为42.0mm，负极集电体6的插入长度为27.3mm。也就是说，L2/L1为0.65。
比较例4
在组装封口体的制作中，使用全长为47.7mm的负极集电体6。在碱性干电池的组装中，填充6.34g凝胶状负极3。除此以外，采用与实施例1同样的方法制作出单3形碱性干电池(LR6)。
另外，使用X射线透视相机对该碱性干电池的内部进行了拍摄。其结果是，凝胶状负极3的填充高度为42.0mm，负极集电体6的插入长度为42.0mm。也就是说，L2/L1为1.00。
接着，对实施例1～5以及比较例1～4的碱性干电池按以下的步骤评价了强放电特性。该项评价按ANSI C18.1M规定的放电试验方法进行。
在21±2℃的恒温环境中，对各自5个的碱性干电池在每1个小时进行10个循环的脉冲放电，直至闭路电压降低到1.05V为止；其中脉冲放电是反复进行以1.5W的恒电阻放电2秒、然后以0.65W的恒电阻放电28秒的循环。这样一来，便可以求出达到1.05V为止的累计循环数。而且在循环数比比较例3的电池(相当于市售的单3形碱性干电池)的循环数提高10％以上的情况下(110个循环以上的情况下)，可以判断强放电特性为良好。
其评价结果如表1所示。此外，表1中的循环数表示5个电池的平均值。
表1
Figure S2008100919218D00101
L2/L1为0.69的比较例1的电池与比较例3的电池相比，循环数增加6％。L2/L1为0.72～0.86的本发明的实施例1～5的电池与比较例3的电池相比，循环数提高10％以上，可以获得良好的强放电特性。另外，在实施例1～5的电池中，L2/L1为0.80的实施例4的电池获得了最大的循环数(113个循环)，可以获得特别优良的强放电特性。
在使用胴部直径相同的钉型负极集电体6的情况下，根据负极集电体的插入长度的不同，负极集电体6的集电面积以及凝胶状负极3的填充体积发生变化。一般认为必要值以上的负极集电体6的插入长度不仅带来活性物质填充量的降低，而且带来强放电时集电效率的下降。
下面以本发明的实施例4的电池为基准进行说明。具有最优良的强放电特性的本发明的实施例4的电池的L2/L1为Pmax。如果使用Pmax表示L2/L1，则在实施例1的电池中，L2/L1为0.90Pmax；在实施例5的电池中，L2/L1为1.07Pmax。因此，获得良好的强放电特性的L2/L1的范围是从0.90Pmax到1.07Pmax。
如果构成碱性干电池以便使L2/L1满足上述的范围，则即使在凝胶状负极的电特性显著不同的情况下，也可以最大限度地发挥集电效果，并使强放电特性得以提高，其中，所述凝胶状负极例如为：使用微细的锌合金粉末、以确保更多的活性物质粒子间的接触点的凝胶状负极，和使用弯曲的金属丝状或条板状、或将金属丝状或条板状切断所得到的形状的锌合金块等以确保活性物质粒子问的网络的凝胶状负极等。
实施例6～9
下面就负极集电体6的胴部直径进行研究。使负极集电体6的插入长度保持恒定，同时改变负极集电体6的胴部直径，由此控制集电面积，研究了负极集电体6的胴部直径对其强放电特性的影响。
在组装封口体的组装中，使负极集电体6的全长保持39.5mm不变，而使胴部直径变为1.30mm、1.20mm、1.10mm、或1.00mm。与此相对照，在碱性干电池的组装中，使凝胶状负极3的填充量变为6.39、6.41、6.43、或6.44g。除此以外，采用与实施例4同样的方法，制作出了单3形碱性干电池(LR6)。
另外，使用X射线透视相机对实施例6～9的碱性干电池的内部进行了拍摄。其结果可知，凝胶状负极3的填充高度为42.0mm，负极集电体6的插入长度为33.8mm。也就是说，L2/L1为0.80。
比较例5以及6
在组装封口体的组装中，使负极集电体6的全长保持34.5mm不变，而使胴部直径变为1.20mm、或1.00mm。与此相对照，在碱性干电池的组装中，使凝胶状负极3的填充量变为6.43、或6.46g。除此以外，采用与比较例3同样的方法，制作出了单3形碱性干电池(LR6)。
另外，使用X射线透视相机对比较例5以及6的碱性干电池的内部进行了拍摄。其结果可知，凝胶状负极3的填充高度为42.0mm，负极集电体6的插入长度为27.3mm。也就是说，L2/L1与比较例3同样为0.65。
然后，就实施例6～9和比较例5以及6的碱性干电池与上述同样地进行了强放电特性的评价。其结果如表2所示。
表2
Figure S2008100919218D00121
在L2/L1为0.65的比较例3、5以及6的电池中，当负极集电体6的胴部直径减少时，尽管凝胶状负极3的填充量增大，但强放电特性降低。一般认为在集电效果并不充分的区域，因负极集电体6的胴部直径减少所引起的表面积的降低对强放电特性产生很大的影响。
与此相对照，在L2/L1为0.80的本发明的实施例4以及6～9的电池中，由于发挥出了充分的集电效果，所以即使负极集电体6的胴部直径减少，也没有看到强放电特性的降低，而是看到了因凝胶状负极3的填充量增大所引起的强放电特性的提高。特别在负极集电体6的胴部直径为1.3mm以下的实施例6～9中，循环数增大15％以上，强放电特性得以大幅度的提高。
此外，在胴部直径低于1.0mm的负极集电体6中，可知因机械强度不足，在制作组装封口体9的情况下，压入垫圈5的贯通孔中时容易产生弯曲，这是不实用的。因此，负极集电体6的胴部直径优选为1.0mm以上。
下面鉴于近年要求高性能以及高可靠性的市场动向，对于以下本发明的实施例除进行强放电特性的评价以外，还就碱性干电池意外地发生了短路时的电池的发热进行了评价。
实施例10～12
在组装封口体9的组装中，负极集电体使用体积电阻率为55×10-3μΩ·m的黄铜线条(铜含量：76重量％，SAN-ETSU金属(株)生产，B42)，将负极集电体的胴部直径改变为1.20mm、1.10mm、或1.00mm。在碱性干电池的组装中，将凝胶状负极3的填充量改变为6.41g、6.43g、或6.44g。除此以外，采用与实施例7同样的方法，制作出了单3形碱性干电池(LR6)。
实施例13
在组装封口体9的组装中，负极集电体使用体积电阻率为40×10-3μΩ·m的黄铜线条(铜含量：90重量％，SAN-ETSU金属(株)生产，B15)，将负极集电体的胴部直径设定为1.20mm。在碱性干电池的组装中，填充6.41g凝胶状负极3。除此以外，采用与实施例7同样的方法，制作出了单3形碱性干电池(LR6)。
实施例14
在组装封口体9的组装中，负极集电体使用体积电阻率为17×10-3μΩ·m的铜线材(SAN-ETSU金属(株)生产，C21)，将负极集电体的胴部直径设定为1.20mm。在碱性干电池的组装中，填充6.41g凝胶状负极3。除此以外，采用与实施例7同样的方法，制作出了单3形碱性干电池(LR6)。
实施例15
在组装封口体9的组装中，负极集电体使用体积电阻率为16×10-3μΩ·m的银线材(三津和化学药品(株)生产)，将负极集电体的胴部直径设定为1.20mm。在碱性干电池的组装中，填充6.41g凝胶状负极3。除此以外，采用与实施例7同样的方法，制作出了单3形碱性干电池(LR6)。
另外，使用X射线透视相机对实施例10～15的碱性干电池的内部进行了拍摄。其结果可知，与实施例7同样，凝胶状负极3的填充高度为42.0mm，负极集电体6的插入长度为33.8mm。也就是说，L2/L1与实施例7同样为0.80。
采用与上述同样的方法，就上述实施例10～15的碱性干电池进行了强放电特性的评价。其评价结果如表3所示。
再者，使用镍引线(厚度为0.1mm、宽度为5mm、长度为100mm)，将电池壳体1的正极端子1a与负极端子板7连接，从而使实施例7以及10～15的碱性干电池产生外部短路。然后，用热电偶测定此时负极端子板7的表面温度，以研究此时的最高温度。当最高表面温度在100℃以下时，则判断为可靠性高。其测定结果如表3所示。此外，电池的试验数设定为5个，表3中的数值表示其平均值。
表3
Figure S2008100919218D00151
本发明的实施例7以及10～15的电池获得了115个循环以上的优良的强放电特性。
接着就碱性干电池短路时的发热进行说明。
负极集电体6的胴部直径为1.3～1.5mm、L2/L1约为0.65的以前的碱性干电池没有考虑负极集电体6的发热。由于本发明以提高强放电特性为目的，因而一般认为就碱性干电池短路时的发热进行研究是必要的和不可或缺的。
在体积电阻率为55×10-3μΩ·m以下的本发明的实施例10～15的碱性干电池中，负极端子板7表面的最高达到温度在100℃以下。可知由流过负极端子板7的短路电流所产生的负极集电体6的发热受到抑制，在电子设备等的电源使用碱性干电池的情况下，可以抑制对电子设备内部电路的热损害，从而可以同时获得优良的强放电特性和高可靠性。此外，将负极集电体的体积电阻率设定为低于16×10-3μΩ·m(在银的情况下)在技术上是困难的。
此外，在上述实施例中使用了单3形碱性干电池，但即使在单1形和单4形等其它尺寸的碱性干电池的情况下，也可以获得与上述同样的本发明的效果。
另外，在上述实施例中，正极活性物质单独使用二氧化锰，但即使在正极活性物质单独使用羟基氧化镍的情况、以及正极活性物质组合使用二氧化锰和羟基氧化镍的情况下，也可以获得与上述同样的本发明的效果。
本发明的碱性干电池具有优良的强放电特性，优选用于数码相机之类的电子设备的电源。

Claims (5)

1. 一种碱性干电池，具有：
中空圆筒状正极合剂，其含有二氧化锰粉末以及羟基氧化镍粉末之中的至少一种；
凝胶状负极，其填充在所述正极合剂的中空部内，并含有锌合金粉末；
隔膜，其配置在所述正极合剂和所述凝胶状负极之间；
负极集电体，其插入所述凝胶状负极中；以及
负极端子板，其与所述负极集电体进行电连接；该碱性干电池的特征在于：
填充在所述正极合剂的中空部内的所述凝胶状负极的高度L1、以及所述负极集电体插入所述凝胶状负极中的部分的长度L2满足关系式(1)：
0.72≤L2/L1≤0.86。
2. 一种碱性干电池，具有：
中空圆筒状正极合剂，其含有二氧化锰粉末以及羟基氧化镍粉末之中的至少一种；
凝胶状负极，其填充在所述正极合剂的中空部内，并含有锌合金粉末；
隔膜，其配置在所述正极合剂和所述凝胶状负极之间；
负极集电体，其插入所述凝胶状负极中；以及
负极端子板，其与所述负极集电体进行电连接；该碱性干电池的特征在于：
填充在所述正极合剂的中空部内的所述凝胶状负极的高度L1、以及所述负极集电体插入所述凝胶状负极中的部分的长度L2满足关系式(2)：
0.90Pmax≤L2/L1≤1.07Pmax；
其中，Pmax表示在每1个小时进行10个循环的脉冲放电、直至闭路电压达到1.05V为止的累计循环数成为最大的情况下，此时所述L2对所述L1的比例；所述脉冲放电是反复进行以1.5W的恒电阻放电2秒、然后以0.65W的恒电阻放电28秒的循环。
3. 一种碱性干电池，具有：
中空圆筒状正极合剂，其含有二氧化锰粉末以及羟基氧化镍粉末之中的至少一种；
凝胶状负极，其填充在所述正极合剂的中空部内，并含有锌合金粉末；
隔膜，其配置在所述正极合剂和所述凝胶状负极之间；
负极集电体，其具有插入所述凝胶状负极中的棒状的胴部、和设置于所述胴部的一个顶端的顶部；以及
负极端子板，其与所述负极集电体的所述顶部进行电连接；该碱性干电池的特征在于：
所述胴部是直径为1.0～1.3mm的圆柱状；而且
填充在所述正极合剂的中空部内的所述凝胶状负极的高度L1、以及所述负极集电体插入所述凝胶状负极中的部分的长度L2满足关系式(3)：
0.72≤L2/L1≤0.86。
4. 根据权利要求1～3的任一项所述的碱性干电池，其中，所述负极集电体的体积电阻率为16×10-3μΩ·m～55×10-3μΩ·m。
5. 根据权利要求1～3的任一项所述的碱性干电池，其中，所述负极集电体由铜或含铜量为76重量％以上的黄铜构成。
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