JP2001273909A - Alkaline battery - Google Patents

Alkaline battery

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JP2001273909A
JP2001273909A JP2000089262A JP2000089262A JP2001273909A JP 2001273909 A JP2001273909 A JP 2001273909A JP 2000089262 A JP2000089262 A JP 2000089262A JP 2000089262 A JP2000089262 A JP 2000089262A JP 2001273909 A JP2001273909 A JP 2001273909A
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JP
Japan
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separator
positive electrode
case
volume
electrode mixture
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JP2000089262A
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Japanese (ja)
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Kazuhiro Hashimoto
和宏 橋本
Norishige Yamaguchi
典重 山口
Hideaki Tokugawa
秀昭 徳川
Akihiro Sugawara
彰浩 菅原
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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    • Y02E60/12

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem of degradation of anti-leakage property in a sealing part at an opening end of a positive electrode case because of pressure by volumetric swelling of a negative electrode mixture in an increase of a battery capacity. SOLUTION: The positive electrode mixture 2 and the negative electrode mixture 4 are filled up and separated from each other physically by way of a separator 3 in a bottomed cylindrical positive electrode case 1, and the separator 3 forms a tube swelling part 3c to swell into the cylindrical space of the separator 3 at the bottom surface 3b of a bottomed cylindrical shape. By this tube swelling part 3c, in case the abnormal cubical expansion occurs, the tube swelling part 3 reversely carves out onto the bottom side of the case 1, creates an escape of cubical expansion and effectively prevents liquid leakage from being produced at the sealing part on the opening end side of the case 1 on the opposite side of this bottom surface.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ電池に関
わり、特に封口部の耐漏液特性の向上を図るものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alkaline battery, and more particularly to an improvement in leakage resistance of a sealing portion.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、携帯型電子機器の発達に伴い、そ
の電源電池として、大きな電流を取り出すことができ、
かつより長時間の使用が可能な高容量電池の要求が高ま
っている。従来のアルカリ電池は、例えば図3に示すよ
うに、有底円筒状の正極ケース101内に、この正極ケ
ースの円筒部の内壁面と電気的に連接して円筒状の正極
合材102が挿入され、その内部に有底円筒状のセパレ
ータ103が配置されて、このセパレータ103によっ
て正極合材102と物理的に隔絶して負極合材104充
填される。負極合材104中には、その中心部に負極集
電ピン105が挿入され、その頭部が、正極ケース10
1の開口端の封口部に設けられた負極端子板106に連
結される。
2. Description of the Related Art In recent years, with the development of portable electronic equipment, a large current can be taken out as a power supply battery thereof.
There is an increasing demand for high capacity batteries that can be used for a longer time. In a conventional alkaline battery, for example, as shown in FIG. 3, a cylindrical positive electrode mixture 102 is inserted into a bottomed cylindrical positive electrode case 101 in electrical connection with the inner wall surface of the cylindrical portion of the positive electrode case. Then, a bottomed cylindrical separator 103 is disposed therein, and the separator 103 is physically separated from the positive electrode mixture 102 and filled with the negative electrode mixture 104. A negative electrode current collector pin 105 is inserted into the center of the negative electrode mixture material 104, and its head is connected to the positive electrode case 10.
1 is connected to the negative electrode terminal plate 106 provided at the sealing portion at the opening end.

【0003】この有底円筒状のセパレータ103は、例
えば短冊状の例えば対のセパレータ片を、それぞれプレ
ス加工によってコの字型に折り曲げると共に円筒面状に
湾曲さし、相互に90°回転させた状態に重ねて全体と
して有底円筒状に構成される。この有底円筒状のセパレ
ータ103の底面103bは、各セパレータ片103A
および103Bの折り曲げ部の重ね合わせによって形成
されることになるが、この底面103bは平坦面に形成
される。
The bottomed cylindrical separator 103 is formed by, for example, bending a strip-shaped pair of separator pieces into a U-shape by pressing, for example, and bending them into a cylindrical surface, and rotating each other by 90 °. It is configured in a cylindrical shape with a bottom as a whole when overlapped with the state. The bottom surface 103b of the cylindrical separator 103 having a bottom is formed with each separator piece 103A.
The bottom surface 103b is formed as a flat surface.

【0004】上述構造の電池において、長時間使用が可
能な大容量電池を構成するには、正極ケース101の実
質的内容積を増加させるために、ケース101やセパレ
ータ103を肉薄にするとか、正極合材102および負
極合材104の高密度充填を図るとか、正極ケース10
1の開口端の封口部の小型化などが図られている。
In order to construct a large-capacity battery that can be used for a long time in the battery having the above-described structure, the case 101 and the separator 103 are made thinner or the positive electrode The high-density filling of the composite material 102 and the negative electrode composite material 104 or the positive electrode case 10
The size of the sealing portion at the opening end of the device 1 is reduced.

【0005】しかしながら、電池の内容積は限られてい
るものであり、通常、高容量化と安全性は相容れない関
係にあって、高容量化を図ると、安全性が低下する。例
えば正極に二酸化マンガンを主とする活物質を用い、負
極に亜鉛を主とする活物質を用い、電解液として水酸化
カリウムや、水酸化ナトリウムを用いる電池の放電にお
いて、その正極合材の正極活物質としての二酸化マンガ
ンは、オキシ水酸化マンガンへ還元され、負極合材の負
極活物質としての亜鉛は酸化亜鉛へ酸化されるが、この
反応に伴って体積膨張が起こる。したがって、上述した
ような正極合材102および負極合材104の高密度充
填化を行うと、体積膨張はより大きく生じることにな
る。そして、更に、過放電領域にまで進むとき、この体
積膨張はより著しくなる。
[0005] However, the internal capacity of the battery is limited, and generally, there is an incompatible relationship between high capacity and safety. When the capacity is increased, safety is reduced. For example, in the discharge of a battery using a manganese dioxide-based active material for the positive electrode, a zinc-based active material for the negative electrode, and potassium hydroxide or sodium hydroxide as an electrolyte, the positive electrode of the positive electrode mixture is used. Manganese dioxide as an active material is reduced to manganese oxyhydroxide, and zinc as a negative electrode active material of the negative electrode mixture is oxidized to zinc oxide, but volume expansion occurs with this reaction. Therefore, when the positive electrode mixture 102 and the negative electrode mixture 104 are packed at a high density as described above, the volume expansion will be larger. And, further, when proceeding to the overdischarge region, this volume expansion becomes more remarkable.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した体
積膨張は、主として開口側へと膨張することから、特
に、上述したように、電池容量の増大化を図る場合、上
述の従来構造では、正極ケース101の封口側に、この
体積膨張による圧力増加による押上げが大きく生じ、正
極ケース101の開口端の封口部における耐漏液性に関
して問題が生じてくることが判明した。
However, since the above-mentioned volume expansion mainly expands toward the opening side, especially when the battery capacity is to be increased as described above, the above-described conventional structure requires the positive electrode. It has been found that a large push-up occurs due to an increase in pressure due to the volume expansion on the sealing side of the case 101, and a problem arises with respect to liquid leakage resistance in the sealing portion at the opening end of the positive electrode case 101.

【0007】本発明においては、大容量化を図って負極
合材の高充填密度化を図る場合においても、耐漏液性の
問題を効果的に解決することができるようにしたアルカ
リ電池を提供するものである。
In the present invention, there is provided an alkaline battery capable of effectively solving the problem of liquid leakage resistance even when the capacity of the negative electrode mixture is increased due to the increase in capacity. Things.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明によるアルカリ電
池は、有底筒状の正極ケース内に、セパレータを介して
正極合材と負極合材とが、物理的に隔絶されて充填され
て成る。そのセパレータは、有底筒状の正極ケースの筒
状部と底面とにそれぞれ対向する筒状部と底面とを有
し、その底面が、このセパレータの筒状部によって囲ま
れた筒状空間内に向かって突出する湾曲面とされて筒状
空間内に膨出する膨出部を形成する構成とされるもので
あり、この膨出部によってセパレータの筒状部と湾曲底
面によって囲まれた空間の容積Cを、セパレータの底面
が平坦面と仮定した場合の、この平坦底面と筒状部とよ
って囲まれた空間の容積C0 より減少させる。その容積
Cは、容積C0 の3%〜10%小さく選定することが望
ましいものである。
The alkaline battery according to the present invention is formed by filling a positive electrode mixture and a negative electrode mixture in a bottomed cylindrical positive electrode case through a separator with being physically separated. . The separator has a cylindrical portion and a bottom surface that are respectively opposed to the cylindrical portion and the bottom surface of the bottomed cylindrical positive electrode case, and the bottom surface is in a cylindrical space surrounded by the cylindrical portion of the separator. And a bulging portion that bulges into the cylindrical space as a curved surface protruding toward the cylindrical space. The bulging portion surrounds the space surrounded by the cylindrical portion of the separator and the curved bottom surface. of the volume C, when the bottom of the separator is assumed to flat surfaces, it reduces than the volume C 0 of the flat bottom surface and the tubular portion and drunk enclosed space. Its volume C is one that is desirable to select 3% to 10% of the volume C 0 smaller.

【0009】上述の本発明構成では、セパレータの底面
を従来におけるように、平坦面とせずに、セパレータの
底面を、セパレータの筒状空間内に向かって突出する湾
曲面とし、この筒状空間内に膨出する膨出部を形成する
ことによって、この底面における変形が容易になされる
ことから、例えば負極合材に体積膨張が生じた場合、こ
の体積膨張が、セパレータの底部側に逃がすことができ
る。そして、この場合、その膨出部が、正極ケースの底
面側に反転して膨出することから、セパレータの実質的
内容積は、膨出部の容積だけ増大する。したがって、体
積膨張は、効果的に吸収され、体積膨張等による正極ケ
ースの開口側、すなわち封口部への内圧増加による押上
げを、効果的に回避でき、耐漏液性を向上できる。
In the configuration of the present invention described above, the bottom surface of the separator is not a flat surface as in the prior art, but the bottom surface of the separator is a curved surface protruding into the cylindrical space of the separator. By forming a swelling portion that swells in, the bottom surface is easily deformed.For example, when volume expansion occurs in the negative electrode mixture, the volume expansion may escape to the bottom side of the separator. it can. In this case, since the bulging portion inverts and bulges toward the bottom surface of the positive electrode case, the substantial internal volume of the separator increases by the volume of the bulging portion. Therefore, the volume expansion is effectively absorbed, and it is possible to effectively avoid pushing up the opening side of the positive electrode case due to volume expansion or the like, that is, an increase in the internal pressure to the sealing portion, and improve the liquid leakage resistance.

【0010】そして、本発明では、上述した耐漏液性に
ついては、セパレータの筒状部で囲まれた空間の3%程
度以上とすることによって、確実にその改善を図ること
ができ、また、セパレータに内側に膨出する膨出部を形
成することから、初期のセパレータの内容積の減少によ
って、負極合材の充填量の減少による電池容量の減少に
対する懸念は、上述したセパレータの筒状部で囲まれた
空間の10%程度以下ににとどめることによって実質的
にこの膨出部を形成することによる初期状態での容量減
少への影響を殆ど回避できることを究明したものであ
る。
[0010] In the present invention, the above-mentioned liquid leakage resistance can be surely improved by setting it to about 3% or more of the space surrounded by the cylindrical portion of the separator. Due to the formation of the swelling portion that swells inward, there is concern about a decrease in the battery capacity due to a decrease in the filling amount of the negative electrode mixture due to a decrease in the initial volume of the separator. It has been found that the effect of the formation of the swelling portion on the capacity reduction in the initial state can be substantially avoided by keeping it to about 10% or less of the enclosed space.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明によるアルカリ電池の一実
施形態は、図1にその概略断面図を示すように、有底筒
状、例えば有底円筒状の正極ケース1内に、この正極ケ
ース1の円筒部1aの内周面にほぼ合致する外周形状を
有する筒状、例えば円筒状に成型された正極合材2が挿
入される。正極ケース1の内周面もしくは正極合材2の
外周面には導電塗料が塗布され、これによって正極ケー
ス1と正極合材2との電気的接触が良好になされる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of an alkaline battery according to the present invention, as shown in a schematic sectional view of FIG. A positive electrode mixture 2 formed into a cylindrical shape, for example, a cylindrical shape having an outer peripheral shape substantially matching the inner peripheral surface of one cylindrical portion 1a is inserted. A conductive paint is applied to the inner peripheral surface of the positive electrode case 1 or the outer peripheral surface of the positive electrode mixture 2, thereby making good electrical contact between the positive electrode case 1 and the positive electrode mixture 2.

【0012】また、この正極合材2の中心孔内に、セパ
レータ3が配置され、このセパレータ3によって正極合
材2と物理的に隔絶して負極合材4が充填される。この
セパレータ3は、正極合材2を挟んで正極ケース1の円
筒部1aに対向し、正極合材2の内周面にほぼ合致する
外周面を有する筒状部3aと、正極ケース1の底面1b
に衝合する底面3bとを有して成る。
A separator 3 is disposed in the center hole of the positive electrode mixture 2, and the separator 3 is filled with the negative electrode mixture 4 while being physically separated from the positive electrode mixture 2. The separator 3 is opposed to the cylindrical portion 1a of the positive electrode case 1 with the positive electrode mixture 2 interposed therebetween, and has a cylindrical portion 3a having an outer peripheral surface substantially matching the inner peripheral surface of the positive electrode mixture 2; 1b
And a bottom surface 3b which abuts on the bottom surface 3b.

【0013】負極合材4中には、その中心部に負極集電
ピン5が挿入され、その頭部が、正極ケース1の開口端
の封口部に設けられた負極端子板6に連結される。正極
ケース1の開口端の封口部は、負極端子板6とその内面
に対向して配置された絶縁基板7とを有し、負極端子板
6のフランジ部を絶縁基板7の周辺部に衝合させた状態
で、この周辺部をガスケット8によって挟み込んだ状態
で、正極ケース1の開口端縁をかしめつけて封口する。
ガスケット8の中心部には、ボス部8bが形成されて、
これに負極集電ピンが貫通されて、この負極集電ピンを
電池中心部に設定するようになされている。正極ケース
1の底面1bの中心には、外方に押し出された凸状の正
極端子9が形成されている。
A negative electrode current collector pin 5 is inserted into the center of the negative electrode mixture 4, and its head is connected to a negative electrode terminal plate 6 provided at a sealing portion at an opening end of the positive electrode case 1. . The sealing portion at the opening end of the positive electrode case 1 has a negative electrode terminal plate 6 and an insulating substrate 7 disposed opposite to the inner surface thereof, and a flange portion of the negative electrode terminal plate 6 abuts on a peripheral portion of the insulating substrate 7. In this state, with the peripheral portion sandwiched by the gasket 8, the opening edge of the positive electrode case 1 is swaged and sealed.
A boss 8b is formed at the center of the gasket 8,
A negative current collecting pin is penetrated through the negative current collecting pin, and the negative current collecting pin is set at the center of the battery. At the center of the bottom surface 1b of the positive electrode case 1, a convex positive electrode terminal 9 extruded outward is formed.

【0014】正極ケース1の表面には、メーカー名、電
池種類、注意書き等が記載された外装ラベル10が巻き
付けられ、その両端が、正極ケース1の両端に絞り込ま
れる。また、ケース1の封口部側の絞り込み部と正極ケ
ース1のかしめつけ部との間には、例えばリング状絶縁
板11を配置して、より正極ケース1と負極端子板6と
の絶縁性を確保する構成とすることができる。
An outer label 10 on which a manufacturer name, a battery type, a precautionary statement, and the like are written is wound around the surface of the positive electrode case 1, and both ends are narrowed to both ends of the positive electrode case 1. Further, for example, a ring-shaped insulating plate 11 is arranged between the narrowed portion on the sealing portion side of the case 1 and the caulked portion of the positive electrode case 1 to further ensure insulation between the positive electrode case 1 and the negative electrode terminal plate 6. Configuration.

【0015】有底筒状のセパレータ3は、それぞれ例え
ば短冊状のビニロン、レーヨン等による不織布等より成
る対のセパレータ片を、それぞれ加熱加圧加工によって
コの字型に折り曲げられると共に円筒面状に湾曲され、
互いに90°回転させた配置関係をもって重ねられて全
体として筒状部3aと底面3bとが形成されたいわばた
すきがけ状構成の有底筒状セパレータ3が成型される。
The bottomed cylindrical separator 3 is formed by folding a pair of separator pieces made of, for example, strip-shaped nonwoven fabric of vinylon, rayon or the like into a U-shape by heating and pressing, and forming a cylindrical surface. Curved,
The bottomed cylindrical separator 3 having a cylindrical shape and a bottom surface 3b formed as a whole and having a so-called rake-like configuration is formed by being overlapped with each other in an arrangement relationship rotated by 90 °.

【0016】そして、特に、本発明においては、この有
底筒状のセパレータ3の底面3bが、筒状部3aによっ
て囲まれた筒状空間内に向かって突出する例えばほぼ球
面状をなす湾曲面とし、この湾曲面をもって膨出部3c
が形成された構成とする。この膨出部3cは、上述した
セパレータ3の加熱加圧加工時に同時に成型することが
できる。この膨出部3cは、体積膨張が生じていない初
期状態で、この膨出部3cによってセパレータ3の筒状
部3aと膨出部3cを有する湾曲底面3bとによって囲
まれた空間の容積Cが、セパレータ3の底面3bを平坦
面にしたと仮定した場合におけるこの平坦底面3bと筒
状部3cとよって囲まれた空間の容積C0 より減少させ
る構成とする。そして、この場合の容積Cは、容積C0
の3%〜10%小さく選定することが望ましいものであ
る。
In particular, in the present invention, the bottom surface 3b of the bottomed tubular separator 3 has, for example, a substantially spherical curved surface projecting into a tubular space surrounded by the tubular portion 3a. And the bulging portion 3c
Is formed. The bulging portion 3c can be formed at the same time as the above-mentioned heating and pressing of the separator 3. In the initial state where the volume expansion has not occurred, the bulging portion 3c has a volume C of a space surrounded by the cylindrical portion 3a of the separator 3 and the curved bottom surface 3b having the bulging portion 3c. , a configuration for reducing than the volume C 0 of the space enclosed by this flat bottom surface 3b and the cylindrical portion 3c of assuming a bottom surface 3b of the separator 3 to have a flat surface. The volume C in this case is the volume C 0
It is desirable to select 3% to 10% smaller.

【0017】この本発明による電池によれば、セパレー
タ3内の負極合材4に体積膨張が生じた場合、また、過
放電によって異常な体積膨張が生じた場合、セパレータ
3の底部側の膨出部3cが、図2に示すように、筒状部
3a外に、すなわち正極ケース1の底面1bの正極端子
9を構成する凸部、言い換えればケース底部の凹部内に
入り込むように膨出方向が反転し、セパレータ3の実質
的容積が増加する。そして、この場合、この体積増加方
向が、ケース1の開口側となることが回避されて、封口
部側とは反対側に逃しめられることによって、その封口
部への圧力を緩和できることから、耐漏液性への影響を
効果的に減少できる。
According to the battery of the present invention, when the negative electrode mixture 4 in the separator 3 expands in volume, or when abnormal volume expansion occurs due to overdischarge, the bottom of the separator 3 expands. As shown in FIG. 2, the bulging direction is such that the portion 3c enters the outside of the cylindrical portion 3a, that is, the convex portion forming the positive electrode terminal 9 of the bottom surface 1b of the positive electrode case 1, in other words, the concave portion of the case bottom. Invert, the substantial volume of the separator 3 increases. In this case, the direction in which the volume is increased is prevented from being on the opening side of the case 1 and is released to the side opposite to the sealing portion side, so that the pressure on the sealing portion can be reduced. The effect on liquid properties can be effectively reduced.

【0018】そして、上述したように、その膨出部3c
は、体積膨張が生じていない初期状態で、この膨出部3
cによって、セパレータ3の筒状部3aと膨出部3cを
有する湾曲底面3bとによって囲まれた空間の容積C
が、セパレータ3の底面3bが平坦面であると仮定した
場合、すなわち、従来構造における底面3bと筒状部3
cとよって囲まれた空間の容積C0 より3%〜10%小
さく選定する。これは3%未満では、負極合材4の膨張
が、セパレータ3の底面3bの膨出部3cの変形によっ
て逃げるだけの空間が確保できないことにより、また、
10%を越えると、負極合材4の充填量が不足して電池
容量の増加を得るという目的に沿わなくなるおそれが生
じてくると共に、膨出部3cの膨出量が不足して、長期
保存において、初期の形状が崩れてくることによる。
Then, as described above, the bulging portion 3c
Is the initial state in which the volume expansion has not occurred.
c, the volume C of the space surrounded by the cylindrical portion 3a of the separator 3 and the curved bottom surface 3b having the bulging portion 3c.
Assume that the bottom surface 3b of the separator 3 is a flat surface, that is, the bottom surface 3b and the cylindrical portion 3 in the conventional structure.
3% to 10% less selected than the volume C 0 of the space surrounded by the c. If the amount is less than 3%, the expansion of the negative electrode mixture 4 cannot secure enough space to escape due to the deformation of the bulging portion 3c of the bottom surface 3b of the separator 3.
If it exceeds 10%, there is a possibility that the filling amount of the negative electrode mixture 4 is insufficient and the purpose of obtaining an increase in battery capacity is not met, and the swelling amount of the swelling portion 3c is insufficient and long-term storage is performed. In this case, the initial shape collapses.

【0019】次に、本発明によるアルカリ電池の具体的
実施例を例示する。これら実施例においては、図1およ
び図2で説明した構造とし、電池外径φ14mm、電池
総高寸法50mmの単3サイズの電池を作製した。 (実施例1)正極ケース1は、ニッケルメッキ鋼板によ
る有底円筒形状とした。正極合材2の正極活物質は、天
然あるいは人造の二酸化マンガン粉末、導電材としての
グラファイト、アセチレンブラックなどの黒鉛粉末を用
い、電解液は、40%水酸化カリウム水溶液を質量比で
86:7:7になるように混合して正極合材の混合物を
得た。この正極合材の混合物を、更にロール状プレス機
等を用いて圧縮圧延し、厚さ1mm程度のシートを作製
した。次に、この圧縮シートを粉砕機によって粉砕し、
顆粒にした。これを篩に通して60メッシュから120
メッシュに調粒し、顆粒状正極合材を作製した。
Next, specific examples of the alkaline battery according to the present invention will be described. In these examples, AA size batteries having the structure described in FIGS. 1 and 2 and having a battery outer diameter of 14 mm and a total battery height of 50 mm were manufactured. (Example 1) The positive electrode case 1 was formed into a bottomed cylindrical shape made of a nickel-plated steel plate. The positive electrode active material of the positive electrode mixture 2 uses natural or artificial manganese dioxide powder, graphite as a conductive material, or graphite powder such as acetylene black, and the electrolyte is a 40% aqueous solution of potassium hydroxide in a mass ratio of 86: 7. : 7 to obtain a mixture of the positive electrode mixture. The mixture of the positive electrode mixture was compression-rolled using a roll-type press or the like to produce a sheet having a thickness of about 1 mm. Next, the compressed sheet is crushed by a crusher,
Granulated. This is passed through a sieve from 60 mesh to 120
The mixture was sized into a mesh to prepare a granular positive electrode mixture.

【0020】このようにして得られた顆粒状正極合材
を、所定の圧力で中空円筒状に加圧成型する。この中空
円筒状に形成された正極合材2を複数個挿入し、正極ケ
ース1内において再加圧することにより正極ケース1の
内面に密着させる。
The thus obtained granular positive electrode mixture is pressure-molded into a hollow cylinder at a predetermined pressure. A plurality of the hollow cylindrical positive electrode mixture materials 2 are inserted, and pressurized again in the positive electrode case 1 so as to adhere to the inner surface of the positive electrode case 1.

【0021】セパレータ3は、上述したように、対のセ
パレータ片によって有底円筒形状に加圧加熱成型して前
述した膨出部3cを形成した。この場合のセパレータ3
内の容積は、その底面3bを平坦底面とした場合の容積
0 (つまり、筒状部3aで囲まれた容積C0 )より3
%減少させた、つまり、膨出部3cの容積(体積)が、
3%となるように作製した。
As described above, the separator 3 was formed into a bottomed cylindrical shape by pressure and heat molding using a pair of separator pieces to form the above-mentioned bulging portion 3c. Separator 3 in this case
Is 3 times larger than the volume C 0 when the bottom surface 3b is a flat bottom surface (that is, the volume C 0 surrounded by the cylindrical portion 3a).
%, That is, the volume (volume) of the bulging portion 3c is
It was prepared to be 3%.

【0022】そして、このセパレータ3内に、ゲル状負
極合剤4を充填した。この充填量は亜鉛理論容量で30
00mAhとした。このゲル状負極合剤4は、ビスマス
や、インジウム等を添加した無水銀亜鉛粉末と、酸化亜
鉛粉末と、ポリアクリル酸ソーダからなる増粘剤粉末
と、40%水酸化カリウム水溶液とを、質量比で70:
2:1:27になるように混合した混合物によって得
た。
Then, the gelled negative electrode mixture 4 was filled in the separator 3. This filling amount is 30 theoretical zinc volumes.
00 mAh. The gelled negative electrode mixture 4 is composed of a mercury-free zinc powder to which bismuth, indium or the like is added, a zinc oxide powder, a thickener powder made of sodium polyacrylate, and a 40% aqueous solution of potassium hydroxide. 70 by ratio
Obtained from the mixture mixed to give 2: 1: 27.

【0023】そして、この負極合材4中に、負極集電ピ
ンを挿入し、正極ケース1の開口端を、図1で説明した
構成によって封口し、外装ラベル10を正極ケース1外
表面に巻きつけ、アルカリ電池を作製した。
Then, a negative electrode current collector pin is inserted into the negative electrode mixture 4, the opening end of the positive electrode case 1 is sealed by the configuration described in FIG. 1, and the outer label 10 is wound around the outer surface of the positive electrode case 1. Then, an alkaline battery was prepared.

【0024】(実施例2)膨出部3cの容積を、円筒部
で囲まれた容積を5%とした以外は、実施例1と同様の
方法および構成によった。
(Example 2) The same method and configuration as in Example 1 were used, except that the volume of the bulging portion 3c was changed to 5% of the volume surrounded by the cylindrical portion.

【0025】(実施例3)膨出部3cの容積を、円筒部
で囲まれた容積を10%とした以外は、実施例1と同様
の方法および構成によった。
(Example 3) The same method and configuration as in Example 1 were used except that the volume of the bulging portion 3c was 10% of the volume surrounded by the cylindrical portion.

【0026】(実施例4)膨出部3cの容積を、円筒部
で囲まれた容積を1%とした以外は、実施例1と同様の
方法および構成によった。
(Example 4) The same method and configuration as in Example 1 were adopted, except that the volume of the bulging portion 3c was 1% of the volume surrounded by the cylindrical portion.

【0027】(実施例5)膨出部3cの容積を、円筒部
で囲まれた容積の13%とした。このように、膨出部3
cの容積を大きくしたことにより、負極合材3の充填量
は、実施例1より減少し、そんそ充填量は、亜鉛理論容
量で2850mAhとなった。その他は実施例1と同様
の方法および構成によった。
(Embodiment 5) The volume of the bulging portion 3c was 13% of the volume surrounded by the cylindrical portion. Thus, the bulging portion 3
By increasing the volume of c, the filling amount of the negative electrode mixture 3 was smaller than that of Example 1, and the filling amount was 2850 mAh in terms of theoretical zinc capacity. Otherwise, the method and configuration were the same as in Example 1.

【0028】(比較例1)実施例1と同様にして電池を
作製したが、セパレータ3の底部形状を平坦面とした。
Comparative Example 1 A battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the bottom of the separator 3 had a flat surface.

【0029】上述した各実施例、および比較例によるア
ルカリ電池の耐漏液特性および放電特性の実証テスト
を、実施した結果を表1に示す。表中、nは、測定電池
数を示す。
Table 1 shows the results of verification tests of the leak resistance and the discharge characteristics of the alkaline batteries according to the above-described Examples and Comparative Examples. In the table, n indicates the number of batteries to be measured.

【0030】耐漏液特性の測定は、新品電池と使用途中
の電池(使いかけの電池)を混用して用いた場合、ある
いは使用機器のスイッチの切り忘れによる過放電状態を
想定して、一定負荷のもとで過放電を行い、45℃の環
境で3ヶ月間保存した後の漏液発生数を調べた。また、
放電特性については、10Ωと定負荷および1000m
A定電流重負荷での連続放電を行い、終止電圧が0.9
Vになるまでの時間を測定した。
The measurement of the liquid leakage resistance characteristics is performed under the condition that a new battery and a battery in use (used battery) are mixed and used, or an overdischarge state due to forgetting to switch off a used device is assumed. Overdischarging was performed under the same conditions, and the number of leaks after storage for 3 months in an environment of 45 ° C. was examined. Also,
Regarding the discharge characteristics, a constant load of 10Ω and 1000 m
AContinuous discharge at constant current and heavy load is performed and the final voltage is 0.9
The time required to reach V was measured.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】表1の結果から、セパレータ3の底面3b
に膨出部3cを形成した本発明構成では、比較例1の平
坦底面とした場合に比し、耐漏液特性が向上しているこ
とが分かる。そして、更に、この膨出部3cの容積は、
3%から10%の範囲が好ましいことが分かる。すなわ
ち、本発明構成では、体積膨張が生じた場合、膨出部3
cの正極ケース1の底面1b側への反転膨出によって、
この体積膨張が、封口部とは反対側に逃がしめられるす
なわち吸収される効果を有するものである。これに対
し、比較例1におけるように、セパレータ3の底面を平
坦面とした場合は、この体積膨張が、封口部とは反対側
に逃れる効果がないことによって耐漏液特性が悪い。そ
して、実施例4においても、その体積膨張の逃げが充分
でないことによって、比較例1に比しては改善されるも
のの、充分ではない。また、セパレータ3の底面の膨出
部3cの容積が13%とした実施例5では、負極合材4
の膨張を、封口部とは反対側の空間に逃がしめて膨張量
を吸収する効果は充分で、耐漏液特性は向上するおの
の、この容積による初期状態の負極合材4の充填量の減
少によって放電特性が低下している。
From the results shown in Table 1, the bottom surface 3b of the separator 3
It can be seen that the configuration of the present invention in which the bulging portion 3c is formed on the flat bottom surface of Comparative Example 1 has improved leakage resistance characteristics. Further, the volume of the bulging portion 3c is
It is understood that a range of 3% to 10% is preferable. That is, in the configuration of the present invention, when the volume expansion occurs, the bulging portion 3
By the reverse swelling of c toward the bottom surface 1b side of the positive electrode case 1,
This volume expansion has the effect of being released or absorbed on the side opposite to the sealing portion. On the other hand, when the bottom surface of the separator 3 is a flat surface as in Comparative Example 1, since the volume expansion does not have the effect of escaping to the side opposite to the sealing portion, the leakage resistance is poor. In addition, in Example 4, since the escape of the volume expansion is not sufficient, although it is improved as compared with Comparative Example 1, it is not sufficient. In Example 5 in which the volume of the bulging portion 3c on the bottom surface of the separator 3 was 13%, the negative electrode mixture 4 was used.
The effect of dissipating the expansion into the space on the opposite side of the sealing portion to absorb the expansion amount is sufficient, and the liquid leakage resistance is improved. The discharge characteristics are degraded due to the decrease.

【0033】上述した例では、円筒形電池で、かつセパ
レータはたすきがけ方式の構成とした場合について主と
して説明したが、角筒形電池構成やセパレータを巻き方
式構成とするなど、種々の変形を行ってにも同様の効果
を奏することができる。
In the above-described example, a case where the battery is a cylindrical battery and the separator is of the crossing type is mainly described. However, various modifications such as a prismatic battery configuration and a winding type of the separator are performed. The same effect can be obtained in all cases.

【0034】[0034]

【発明の効果】上述したように、本発明によるアルカリ
電池は、セパレータの底面、すなわち電池の封口部とは
反対側に、予め、セパレータの筒状部によって囲まれた
空間内に突出する膨出部を設けて置くものであり、この
ようにすることによって、例えば、過放電等によって負
極合材に体積膨張が生じた場合、この体積膨張が、セパ
レータの封口部とは反対側の底部側に逃がすことができ
る。
As described above, the alkaline battery according to the present invention has a bulge that projects in advance into the space surrounded by the cylindrical portion of the separator on the bottom surface of the separator, that is, on the side opposite to the sealing portion of the battery. In this way, for example, if volume expansion occurs in the negative electrode mixture due to overdischarge or the like, this volume expansion is on the bottom side opposite to the sealing portion of the separator. You can escape.

【0035】そして、この場合、その膨出部が、正極ケ
ースの底面側に反転して膨出することから、セパレータ
の実質的内容積は、膨出部の容積だけ増大する。したが
って、体積膨張は、効果的に吸収され、体積膨張等によ
る正極ケースの開口側、すなわち封口部への内圧増加に
よる押上げを、効果的に回避でき、耐漏液性を向上でき
る。
In this case, since the bulging portion is inverted and bulges toward the bottom surface of the positive electrode case, the substantial internal volume of the separator increases by the volume of the bulging portion. Therefore, the volume expansion is effectively absorbed, and it is possible to effectively avoid pushing up the opening side of the positive electrode case due to volume expansion or the like, that is, an increase in the internal pressure to the sealing portion, and improve the liquid leakage resistance.

【0036】そして、このように本発明構成では、上述
した耐漏液性については、セパレータの筒状部で囲まれ
た空間の3%程度以上とすることによって、確実にその
改善を図ることができ、また、セパレータに内側に膨出
する膨出部を形成することから、初期のセパレータの内
容積の減少によって、負極合材の充填量の減少による電
池容量の減少に対する懸念は、上述したセパレータの筒
状部で囲まれた空間の10%程度以下ににとどめること
によって実質的にこの膨出部を形成することによる初期
状態での容量減少への影響を殆ど回避できるのである。
As described above, in the configuration of the present invention, the above-mentioned liquid leakage resistance can be surely improved by setting it to about 3% or more of the space surrounded by the cylindrical portion of the separator. Also, since the swelling portion swelling inward is formed in the separator, the initial volume of the separator decreases, and the battery capacity decreases due to the decrease in the filling amount of the negative electrode mixture. By limiting the bulging portion to about 10% or less of the space surrounded by the cylindrical portion, it is possible to substantially avoid the influence on the capacity reduction in the initial state due to the formation of the bulging portion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるアルカリ電池の一例の概略断面図
である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an example of an alkaline battery according to the present invention.

【図2】本発明によるアルカリ電池の一例の内部の体積
膨張状態を示す要部の概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a main part showing a state of volume expansion inside an example of an alkaline battery according to the present invention.

【図3】従来のアルカリ電池の概略断面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view of a conventional alkaline battery.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・正極ケース、1b・・・底面、2・・・正極合
材、3・・・セパレータ、3a・・・筒状部、3b・・
・底面、3c・・・膨出部、4・・・負極合材、5・・
・負極集電ピン、6・・・負極端子板、7・・・絶縁基
板、8・・・ガスケット、8a・・・ボス部、9・・・
正極端子、10・・・外装ラベル、11・・・リング状
絶縁板、101・・・正極ケース、103b・・・底
面、104・・・負極合材、105・・・負極集電ピン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Positive electrode case, 1b ... Bottom surface 2 ... Positive electrode mixture, 3 ... Separator, 3a ... Cylindrical part, 3b ...
・ Bottom surface, 3c ・ ・ ・ Swelling portion, 4 ・ ・ ・ Negative electrode mixture, 5 ・ ・
・ Negative electrode current collector pin, 6 ・ ・ ・ Negative electrode terminal plate, 7 ・ ・ ・ Insulating substrate, 8 ・ ・ ・ Gasket, 8a ・ ・ ・ Boss, 9 ・ ・ ・
Positive electrode terminal, 10: exterior label, 11: ring-shaped insulating plate, 101: positive electrode case, 103b: bottom surface, 104: negative electrode mixture, 105: negative electrode current collecting pin

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳川 秀昭 福島県郡山市日和田町高倉字下杉下1−1 株式会社ソニー・エナジー・テック内 (72)発明者 菅原 彰浩 福島県郡山市日和田町高倉字下杉下1−1 株式会社ソニー・エナジー・テック内 Fターム(参考) 5H021 BB04 CC09 HH01 HH04 5H024 CC02 CC06 CC14 DD14 HH01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hideaki Tokugawa 1-1, Shimosugishita, Takakura, Hiwada-cho, Koriyama-shi, Fukushima Prefecture Sony Energy Tech Co., Ltd. (72) Inventor Akihiro Sugawara Hiwada-cho, Koriyama-shi, Fukushima 1-1 Takakura Shimosugishita F-term in Sony Energy Tech Co., Ltd. (Reference) 5H021 BB04 CC09 HH01 HH04 5H024 CC02 CC06 CC14 DD14 HH01

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有底筒状の正極ケース内に、正極合材と
負極合材とが、上記正極ケースの筒状部と底面とにそれ
ぞれ対向する筒状部と底面とを有するセパレータによっ
て物理的に隔絶されて充填されたアルカリ電池であっ
て、 上記セパレータの上記底面が、該セパレータの筒状部に
よって囲まれた筒状空間内に向かって突出する湾曲面と
されて上記筒状空間内に膨出する膨出部が形成され、 該膨出部によって上記セパレータの上記筒状部と上記湾
曲底面によって囲まれた空間の容積を、上記セパレータ
の底面が平坦面であると仮定した場合の該平坦底面と上
記筒状部とよって囲まれた空間の容積より減少させた構
成としたことを特徴とするアルカリ電池。
A positive electrode mixture and a negative electrode mixture are physically separated in a bottomed cylindrical positive electrode case by a separator having a cylindrical portion and a bottom surface opposed to the cylindrical portion and the bottom surface of the positive electrode case, respectively. Wherein the bottom surface of the separator is a curved surface protruding into a cylindrical space surrounded by a cylindrical portion of the separator, and the inside of the cylindrical space is A bulged portion is formed, and the volume of the space surrounded by the cylindrical portion and the curved bottom surface of the separator by the bulged portion is defined assuming that the bottom surface of the separator is a flat surface. An alkaline battery having a configuration in which the volume of a space surrounded by the flat bottom surface and the cylindrical portion is reduced.
【請求項2】 上記セパレータの上記筒状部と上記湾曲
底面によって囲まれた空間の容積を、上記セパレータの
底面が平坦面であると仮定した場合の該平坦底面と上記
筒状部とよって囲まれた空間の容積より3%〜10%減
少させたことを特徴とする請求項1に記載のアルカリ電
池。
2. A volume of a space surrounded by the tubular portion and the curved bottom surface of the separator is surrounded by the flat bottom surface and the tubular portion assuming that the bottom surface of the separator is a flat surface. The alkaline battery according to claim 1, wherein the volume of the alkaline battery is reduced by 3% to 10%.
【請求項3】 上記セパレータの上記膨出部の湾曲面
が、ほぼ球面であることを特徴とする請求項1に記載の
アルカリ電池。
3. The alkaline battery according to claim 1, wherein a curved surface of the bulging portion of the separator is substantially spherical.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019204714A (en) * 2018-05-24 2019-11-28 Fdk株式会社 Alkaline cell and battery can
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