JP2000173602A - 円筒形アルカリ電池 - Google Patents
円筒形アルカリ電池Info
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- JP2000173602A JP2000173602A JP34858398A JP34858398A JP2000173602A JP 2000173602 A JP2000173602 A JP 2000173602A JP 34858398 A JP34858398 A JP 34858398A JP 34858398 A JP34858398 A JP 34858398A JP 2000173602 A JP2000173602 A JP 2000173602A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】円筒形アルカリ電池において、過放電時の安全
性を確保した上で高容量化を達成すること。 【解決手段】正極作用物質として二酸化マンガン、負極
作用物質として亜鉛を用いた円筒形アルカリ電池であっ
て、正極作用物質に導電剤として添加する黒鉛の黒鉛添
加率（［黒鉛重量］／［二酸化マンガン重量＋黒鉛重
量］）を３〜８％とし、かつ正極に対する負極の電気容
量バランス（負極／正極）を１．０５〜１．１５とした
ことによって、過放電時の安全性と高容量化達成の両方
を満足させることができた。
性を確保した上で高容量化を達成すること。 【解決手段】正極作用物質として二酸化マンガン、負極
作用物質として亜鉛を用いた円筒形アルカリ電池であっ
て、正極作用物質に導電剤として添加する黒鉛の黒鉛添
加率（［黒鉛重量］／［二酸化マンガン重量＋黒鉛重
量］）を３〜８％とし、かつ正極に対する負極の電気容
量バランス（負極／正極）を１．０５〜１．１５とした
ことによって、過放電時の安全性と高容量化達成の両方
を満足させることができた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高容量でかつ過放電
時の安全性に優れた円筒形アルカリ電池に関する。
時の安全性に優れた円筒形アルカリ電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】円筒形アルカリ電池では、正極作用物質
として二酸化マンガン、負極作用物質として亜鉛を用い
ており、正極合剤中には正極作用物質である二酸化マン
ガンの他に導電剤としての黒鉛粉末、電解液、バインダ
ー等が添加されている。
として二酸化マンガン、負極作用物質として亜鉛を用い
ており、正極合剤中には正極作用物質である二酸化マン
ガンの他に導電剤としての黒鉛粉末、電解液、バインダ
ー等が添加されている。
【０００３】近年、円筒形アルカリ電池の高容量化が望
まれており、高容量化のために素電池寸法を大きくする
こと、そのために金属製外装缶（メタルジャケット）に
よる外装をシュリンクタックラベル等の熱収縮性部材に
よる外装に変えること等が行われている。
まれており、高容量化のために素電池寸法を大きくする
こと、そのために金属製外装缶（メタルジャケット）に
よる外装をシュリンクタックラベル等の熱収縮性部材に
よる外装に変えること等が行われている。
【０００４】また、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）は放電
反応によってＭｎ２Ｏ３，Ｍｎ３Ｏ４，ＭｎＯ等の低価
のマンガン酸化物に変化するため、放電容量の高容量化
のために正極に対する負極の電気容量バランス［負極／
正極］を１．００より大きくすることが多く、１．００
〜１．２０程度が一般的である。
反応によってＭｎ２Ｏ３，Ｍｎ３Ｏ４，ＭｎＯ等の低価
のマンガン酸化物に変化するため、放電容量の高容量化
のために正極に対する負極の電気容量バランス［負極／
正極］を１．００より大きくすることが多く、１．００
〜１．２０程度が一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
高容量化された円筒形アルカリ電池では、電池を電源と
して使用する使用機器において、使用機器の電源スイッ
チが入ったまま電池寿命の尽きた電池が機器内に長期間
放置された場合、まれに電池が膨らんで漏液したり、極
端な場合には破裂に至ることがある。これは次のような
理由によるものと考えられる。
高容量化された円筒形アルカリ電池では、電池を電源と
して使用する使用機器において、使用機器の電源スイッ
チが入ったまま電池寿命の尽きた電池が機器内に長期間
放置された場合、まれに電池が膨らんで漏液したり、極
端な場合には破裂に至ることがある。これは次のような
理由によるものと考えられる。
【０００６】正極作用物質として用いた二酸化マンガン
は、通常減極剤としての機能も果たしており、電池寿命
の尽きた電池では二酸化マンガンの減極作用も失われれ
る。そこで、電源スイッチが入ったままの使用機器内に
電池寿命が尽きた電池が長時間放置された場合、未反応
の亜鉛が反応して微弱電流が流れ続け、分極作用により
水素ガスが発生して電池内圧が上昇し、上記のような状
態になるものと考えられる。
は、通常減極剤としての機能も果たしており、電池寿命
の尽きた電池では二酸化マンガンの減極作用も失われれ
る。そこで、電源スイッチが入ったままの使用機器内に
電池寿命が尽きた電池が長時間放置された場合、未反応
の亜鉛が反応して微弱電流が流れ続け、分極作用により
水素ガスが発生して電池内圧が上昇し、上記のような状
態になるものと考えられる。
【０００７】本発明は上記の問題に対処してなされたも
ので、円筒形アルカリ電池において、過放電時の安全性
を確保した上で高容量化を達成することを目的とするも
のである。
ので、円筒形アルカリ電池において、過放電時の安全性
を確保した上で高容量化を達成することを目的とするも
のである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、正極
作用物質として二酸化マンガン、負極作用物質として亜
鉛を用いた円筒形アルカリ電池において、正極作用物質
に導電剤として添加する黒鉛の黒鉛添加率（［黒鉛重
量］／［二酸化マンガン重量＋黒鉛重量］）が３〜８％
であり、かつ正極に対する負極の電気容量バランス（負
極／正極）が１．０５〜１．１５であることを特徴とす
る。
作用物質として二酸化マンガン、負極作用物質として亜
鉛を用いた円筒形アルカリ電池において、正極作用物質
に導電剤として添加する黒鉛の黒鉛添加率（［黒鉛重
量］／［二酸化マンガン重量＋黒鉛重量］）が３〜８％
であり、かつ正極に対する負極の電気容量バランス（負
極／正極）が１．０５〜１．１５であることを特徴とす
る。
【０００９】なお、ここでの正極電気容量と負極電気容
量は、それぞれ以下の式（１）および式（２）により算
出した。 正極電気容量（ｍＡｈ）＝（二酸化マンガン重量（ｇ））×（二酸化マンガン の純度）×（二酸化マンガンの１ｇ当りの電気容量（ｍＡｈ／ｇ））…（１） 負極電気容量（ｍＡｈ）＝（亜鉛粉重量（ｇ））×（亜鉛粉の１ｇ当りの電気 容量（ｍＡｈ／ｇ））…（２）
量は、それぞれ以下の式（１）および式（２）により算
出した。 正極電気容量（ｍＡｈ）＝（二酸化マンガン重量（ｇ））×（二酸化マンガン の純度）×（二酸化マンガンの１ｇ当りの電気容量（ｍＡｈ／ｇ））…（１） 負極電気容量（ｍＡｈ）＝（亜鉛粉重量（ｇ））×（亜鉛粉の１ｇ当りの電気 容量（ｍＡｈ／ｇ））…（２）
【００１０】円筒形アルカリ電池において高容量化を達
成するには、正極作用物質である二酸化マンガンの量を
増やす必要があり、そのためには正極合剤中の二酸化マ
ンガン以外の成分である導電剤、結着剤等の配合比率を
下げなければならない。本発明者は導電剤（黒鉛）の配
合比率を従来の配合比率（約１２〜１５％）よりも下
げ、なおかつ漏液やガス発生などの危険が生じない条件
を検討した結果、黒鉛添加率と正極に対する負極の電気
容量バランスを上記範囲にした場合に、高容量化と安全
性の両方を満足させることができることを見出した。
成するには、正極作用物質である二酸化マンガンの量を
増やす必要があり、そのためには正極合剤中の二酸化マ
ンガン以外の成分である導電剤、結着剤等の配合比率を
下げなければならない。本発明者は導電剤（黒鉛）の配
合比率を従来の配合比率（約１２〜１５％）よりも下
げ、なおかつ漏液やガス発生などの危険が生じない条件
を検討した結果、黒鉛添加率と正極に対する負極の電気
容量バランスを上記範囲にした場合に、高容量化と安全
性の両方を満足させることができることを見出した。
【００１１】
【発明の実施の形態】（実施例１）図１に示すＪＩＳ規
格ＬＲ６形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。この
図において、１は正極端子を兼ねる有底円筒形の金属缶
であり、この金属缶１内には円筒形に加圧成形した正極
合剤２が充填されている。正極合剤２は二酸化マンガン
粉末と黒鉛粉末を混合し、これを金属缶１内に収納し所
定の圧力で中空円筒状に加圧成形したものである。放電
容量の高容量化のために正極合剤２中の黒鉛添加率
（［黒鉛粉末重量］／［二酸化マンガン重量＋黒鉛重
量］）は８％とした。また、正極合剤２中の中空部に
は、アセタール化ポリビニルアルコール繊維の不織布か
らなる有底円筒状のセパレータ３を介してゲル状負極４
が充填されている。ゲル状負極４内には真鍮製の負極集
電棒５がその上端部をゲル状負極４より突出するように
挿着されている。
格ＬＲ６形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。この
図において、１は正極端子を兼ねる有底円筒形の金属缶
であり、この金属缶１内には円筒形に加圧成形した正極
合剤２が充填されている。正極合剤２は二酸化マンガン
粉末と黒鉛粉末を混合し、これを金属缶１内に収納し所
定の圧力で中空円筒状に加圧成形したものである。放電
容量の高容量化のために正極合剤２中の黒鉛添加率
（［黒鉛粉末重量］／［二酸化マンガン重量＋黒鉛重
量］）は８％とした。また、正極合剤２中の中空部に
は、アセタール化ポリビニルアルコール繊維の不織布か
らなる有底円筒状のセパレータ３を介してゲル状負極４
が充填されている。ゲル状負極４内には真鍮製の負極集
電棒５がその上端部をゲル状負極４より突出するように
挿着されている。
【００１２】負極集電棒５の突出部外周面及び金属缶１
の上面内周面には二重環状ポリアミド樹脂からなる絶縁
ガスケット６が配設されている。また、ガスケット６の
二重環状部の間にはリング状の金属板７が配設され、か
つ金属板７には負極端子を兼ねる帽子形の金属封口板８
が集電棒５の頭部に当接するように配設されている。そ
して金属缶１の開口縁を内方に屈曲させることによりガ
スケット６および金属封口板８で金属缶１を密封口して
いる。この実施例では、正極に対する負極の電気容量バ
ランス（負極／正極）は１．１０とした。
の上面内周面には二重環状ポリアミド樹脂からなる絶縁
ガスケット６が配設されている。また、ガスケット６の
二重環状部の間にはリング状の金属板７が配設され、か
つ金属板７には負極端子を兼ねる帽子形の金属封口板８
が集電棒５の頭部に当接するように配設されている。そ
して金属缶１の開口縁を内方に屈曲させることによりガ
スケット６および金属封口板８で金属缶１を密封口して
いる。この実施例では、正極に対する負極の電気容量バ
ランス（負極／正極）は１．１０とした。
【００１３】（実施例２）正極合剤２中の黒鉛添加率を
８％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．０５
として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６
形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
８％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．０５
として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６
形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
【００１４】（実施例３）正極合剤２中の黒鉛添加率を
８％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．１５
として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６
形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
８％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．１５
として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６
形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
【００１５】（実施例４）正極合剤２中の黒鉛添加率を
６％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．１０
として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６
形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
６％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．１０
として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６
形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
【００１６】（実施例５）正極合剤２中の黒鉛添加率を
３％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．１０
として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６
形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
３％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．１０
として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６
形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
【００１７】（実施例６）正極合剤２中の黒鉛添加率を
３％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．０５
として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６
形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
３％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．０５
として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６
形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
【００１８】（実施例７）正極合剤２中の黒鉛添加率を
３％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．１５
として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６
形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
３％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．１５
として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６
形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
【００１９】（比較例１）正極合剤２中の黒鉛添加率を
８％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．２０
として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６
形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
８％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．２０
として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６
形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
【００２０】（比較例２）正極合剤２中の黒鉛添加率を
８％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．００
として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６
形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
８％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．００
として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６
形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
【００２１】（比較例３）正極合剤２中の黒鉛添加率を
４％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．００
として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６
形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
４％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．００
として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６
形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
【００２２】（比較例４）正極合剤２中の黒鉛添加率を
１０％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．１
０として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ
６形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
１０％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．１
０として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ
６形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
【００２３】（比較例５）正極合剤２中の黒鉛添加率を
１０％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．１
５として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ
６形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
１０％、正極に対する負極の電気容量バランスを１．１
５として、実施例１と同様に図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ
６形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
【００２４】上記各例のアルカリ電池各３０個を、温度
２０℃、相対湿度６５％の環境下で、放電負荷抵抗１０
Ωにて連続放電し、０．９Ｖまでの持続時間と、放電開
始から２４０時間経過時点での漏液の有無と、電池内部
のガス発生量を測定した。ガス発生量は、漏液したもの
を除き、電池内ガスを捕集して測定した。結果を以下の
表に示す。
２０℃、相対湿度６５％の環境下で、放電負荷抵抗１０
Ωにて連続放電し、０．９Ｖまでの持続時間と、放電開
始から２４０時間経過時点での漏液の有無と、電池内部
のガス発生量を測定した。ガス発生量は、漏液したもの
を除き、電池内ガスを捕集して測定した。結果を以下の
表に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】以上の結果によれば、正極に対する負極の
電気容量バランスを１．２０とした比較例１では、３０
個中の２１個が過放電によって漏液しており、残りの９
個のガス発生量平均値も他の例に比べて遥かに多く、過
放電状態ではガス発生により内圧が上昇したことが認め
られる。電気容量バランスが１．１５以下では過放電状
態の内圧上昇は認められない。過放電状態での安全性を
考慮すれば、正極に対する負極の電気容量バランスは
１．１５以下にする必要がある。
電気容量バランスを１．２０とした比較例１では、３０
個中の２１個が過放電によって漏液しており、残りの９
個のガス発生量平均値も他の例に比べて遥かに多く、過
放電状態ではガス発生により内圧が上昇したことが認め
られる。電気容量バランスが１．１５以下では過放電状
態の内圧上昇は認められない。過放電状態での安全性を
考慮すれば、正極に対する負極の電気容量バランスは
１．１５以下にする必要がある。
【００２７】電気容量バランスを１．００とした比較例
２では、０．９Ｖまでの放電持続時間が実施例１よりも
かなり短く、同じ電気容量バランスで黒鉛添加率を４％
とした比較例３でも実施例１には及ばない。したがっ
て、放電性能の観点からは、電気容量バランスは１．０
５以上が望ましいことがわかる。
２では、０．９Ｖまでの放電持続時間が実施例１よりも
かなり短く、同じ電気容量バランスで黒鉛添加率を４％
とした比較例３でも実施例１には及ばない。したがっ
て、放電性能の観点からは、電気容量バランスは１．０
５以上が望ましいことがわかる。
【００２８】このように、過放電状態での安全性と放電
性能とを総合的に判断すると、電気容量バランスは１．
０５〜１．１５の範囲がよい。また、比較例４および比
較例５では０．９Ｖまでの放電持続時間が実施例１の場
合より短いことから、黒鉛添加率は８％以下が望まし
い。さらに黒鉛低添加率の場合、実施例５〜７の結果か
ら３％までは放電持続時間およびガス発生量の両面にお
いて問題がないことがわかる。
性能とを総合的に判断すると、電気容量バランスは１．
０５〜１．１５の範囲がよい。また、比較例４および比
較例５では０．９Ｖまでの放電持続時間が実施例１の場
合より短いことから、黒鉛添加率は８％以下が望まし
い。さらに黒鉛低添加率の場合、実施例５〜７の結果か
ら３％までは放電持続時間およびガス発生量の両面にお
いて問題がないことがわかる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は正極の導
電剤として添加する黒鉛の添加率を３〜８％とし、かつ
正極に対する負極の電気容量バランスを１．０５〜１．
１５としたことにより、高容量でかつ過放電時の安全性
に優れた円筒形アルカリ電池を提供することができる。
電剤として添加する黒鉛の添加率を３〜８％とし、かつ
正極に対する負極の電気容量バランスを１．０５〜１．
１５としたことにより、高容量でかつ過放電時の安全性
に優れた円筒形アルカリ電池を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例である円筒形アルカリ電池の
断面図。
断面図。
１…金属缶、２…正極合剤、３…セパレータ、４…ゲル
状負極、５…負極集電棒、６…絶縁ガスケット、７…リ
ング状金属板、８…金属封口板、９…ラベルジャケッ
ト。
状負極、５…負極集電棒、６…絶縁ガスケット、７…リ
ング状金属板、８…金属封口板、９…ラベルジャケッ
ト。
Claims (1)
- 【請求項１】 正極作用物質として二酸化マンガン、負
極作用物質として亜鉛を用いた円筒形アルカリ電池にお
いて、正極作用物質に導電剤として添加する黒鉛の黒鉛
添加率（［黒鉛重量］／［二酸化マンガン重量＋黒鉛重
量］）が３〜８％であり、かつ正極に対する負極の電気
容量バランス（負極／正極）が１．０５〜１．１５であ
ることを特徴とする円筒形アルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34858398A JP2000173602A (ja) | 1998-12-08 | 1998-12-08 | 円筒形アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34858398A JP2000173602A (ja) | 1998-12-08 | 1998-12-08 | 円筒形アルカリ電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000173602A true JP2000173602A (ja) | 2000-06-23 |
Family
ID=18397998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34858398A Pending JP2000173602A (ja) | 1998-12-08 | 1998-12-08 | 円筒形アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000173602A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004508686A (ja) * | 2000-09-07 | 2004-03-18 | ザ ジレット カンパニー | 電池のカソード |
| JP2005149961A (ja) * | 2003-11-18 | 2005-06-09 | Hitachi Maxell Ltd | 非水電解液電池 |
| JP2006004900A (ja) * | 2004-05-20 | 2006-01-05 | Sony Corp | アルカリ乾電池 |
| EP2367225A1 (en) * | 2008-12-12 | 2011-09-21 | Panasonic Corporation | Alkaline dry battery |
-
1998
- 1998-12-08 JP JP34858398A patent/JP2000173602A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004508686A (ja) * | 2000-09-07 | 2004-03-18 | ザ ジレット カンパニー | 電池のカソード |
| JP2005149961A (ja) * | 2003-11-18 | 2005-06-09 | Hitachi Maxell Ltd | 非水電解液電池 |
| JP2006004900A (ja) * | 2004-05-20 | 2006-01-05 | Sony Corp | アルカリ乾電池 |
| EP2367225A1 (en) * | 2008-12-12 | 2011-09-21 | Panasonic Corporation | Alkaline dry battery |
| EP2367225A4 (en) * | 2008-12-12 | 2012-07-25 | Panasonic Corp | ALKALINE DRY BATTERY |
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