JP2001307745A - Alkaline battery - Google Patents

Alkaline battery

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JP2001307745A
JP2001307745A JP2000126334A JP2000126334A JP2001307745A JP 2001307745 A JP2001307745 A JP 2001307745A JP 2000126334 A JP2000126334 A JP 2000126334A JP 2000126334 A JP2000126334 A JP 2000126334A JP 2001307745 A JP2001307745 A JP 2001307745A
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JP
Japan
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positive electrode
negative electrode
battery
solid content
ratio
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2000126334A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryosuke Takagi
良介 高木
Yuji Uchida
有治 内田
Kenta Yamamoto
賢太 山本
Naoteru Hayashi
直輝 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve discharge characteristic in a heavy-load region more efficiently. SOLUTION: This battery is equipped with a cathode, an anode and an alkaline electrolyte, and sets the ratio WA/WC, of the anode solid component amount WA to the cathode solid component amount WC, within the range between 0.35 and 0.41.

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、正極と、負極と、
アルカリ電解質とを備えたアルカリ電池に関し、具体的
には、重負荷領域での放電特性をより効率的に向上させ
たアルカリ電池に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a positive electrode, a negative electrode,
More particularly, the present invention relates to an alkaline battery having more efficiently improved discharge characteristics in a heavy load region.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の携帯用電子機器の普及により、筒
型アルカリ電池の需要は増える一方である。これと共
に、電子機器のデジタル化、及び圧縮技術の向上に伴
い、消費電力量も大きくなりつつある。これらを受け
て、アルカリ乾電池の重負荷領域、たとえば1W、1.
5Wといった領域での放電時間が重要な特性となり始め
ている。
2. Description of the Related Art With the spread of portable electronic equipment in recent years, the demand for cylindrical alkaline batteries has been increasing. At the same time, with the digitization of electronic devices and improvements in compression technology, the amount of power consumption is also increasing. In response to these, a heavy load area of the alkaline dry battery, for example, 1 W, 1.
Discharge time in a region such as 5 W is becoming an important characteristic.

【0003】放電特性の向上のためには、より多くの活
物質を充填したほうが有利であるが、耐漏液特性の向上
のためにはより少ない充填量にしたほうが有利に働く。
すなわち、双方の特性バランスを考慮して正負極の充填
量を決めることが重要である。
To improve the discharge characteristics, it is advantageous to fill more active material, but to improve the leakage resistance, it is advantageous to use a smaller amount of the active material.
That is, it is important to determine the filling amounts of the positive electrode and the negative electrode in consideration of the balance between the two characteristics.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、重負荷領域
の放電時間は、軽負荷、中負荷領域の放電に比べ、特殊
性を持っている。重負荷領域では、充填された電極活物
質量分だけの放電は行われない。現在の電池技術では、
入れられた活物質質量のうち、ある一定の割合でしか放
電することはできない。この割合、すなわち利用率は、
内部抵抗上昇や反応源系化合物(H2O、OH-)の拡散
による電圧ロスによって決定される。この利用率は正極
と負極で異なった値をとる。このため、重負荷領域での
放電特性をより効率的に向上させるためには、正極と負
極が同じだけ利用されるように、正極と負極の充填量を
決定するべきである。
By the way, the discharge time in the heavy load region has special characteristics compared to the discharge in the light load and medium load regions. In the heavy load region, discharge only for the amount of the filled electrode active material is not performed. With current battery technology,
It is possible to discharge only at a certain ratio of the inserted mass of the active material. This ratio, or utilization,
It is determined by a voltage loss due to an increase in internal resistance and diffusion of a reaction source compound (H 2 O, OH ). This utilization factor has different values for the positive electrode and the negative electrode. Therefore, in order to more efficiently improve the discharge characteristics in the heavy load region, the filling amounts of the positive electrode and the negative electrode should be determined so that the same amount of the positive electrode and the negative electrode is used.

【0005】本発明は上述したような従来の実情に鑑み
て提案されたものであり、重負荷領域での放電特性をよ
り効率的に向上させたアルカリ電池を提供することを目
的とする。
The present invention has been proposed in view of the above-described conventional circumstances, and has as its object to provide an alkaline battery having more efficiently improved discharge characteristics in a heavy load region.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のアルカリ電池
は、正極と、負極と、アルカリ電解質とを備えたアルカ
リ電池であって、正極固形分量をWCとし、負極固形分
量をWAとしたときに、正極固形分量に対する負極固形
分量の比率WA/WCが、0.35以上、0.41以下の
範囲であることを特徴とする。
The alkaline battery of the present invention is an alkaline battery having a positive electrode, a negative electrode, and an alkaline electrolyte, wherein the solid content of the positive electrode is W C and the solid content of the negative electrode is W A. when the ratio W a / W C of the negative electrode solid content with respect to the positive electrode solid content, 0.35 or more, characterized in that it is in the range of 0.41 or less.

【0007】上述したような本発明に係るアルカリ電池
では、正極固形分量と負極固形分量の比率が規定されて
いるので、正極の利用率と負極の利用率とのバランスが
とれ、投入された活物質が有効に使用される。
In the above-described alkaline battery according to the present invention, since the ratio between the solid content of the positive electrode and the solid content of the negative electrode is specified, the utilization factor of the positive electrode and the utilization factor of the negative electrode are balanced, and The substance is used effectively.

【0008】また、本発明のアルカリ電池は、正極と、
負極と、アルカリ電解質とを備えたアルカリ電池であっ
て、上記正極、負極及びアルカリ電解質を含む電池反応
系全体に対する水分率が、0.190以上、0.250
以下の範囲であることを特徴とする。
Further, the alkaline battery of the present invention comprises a positive electrode,
An alkaline battery comprising a negative electrode and an alkaline electrolyte, wherein the water content of the whole battery reaction system including the positive electrode, the negative electrode and the alkaline electrolyte is 0.190 or more, 0.250
It is characterized by the following range.

【0009】上述したような本発明に係るアルカリ電池
では、電池反応系全体に対する水分率が規定されている
ので、正負極間のイオン伝導パスが良好に確保され、内
部抵抗の増大が防止される。
In the above-described alkaline battery according to the present invention, since the water content in the entire battery reaction system is regulated, an ion conduction path between the positive and negative electrodes is well secured, and an increase in internal resistance is prevented. .

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0011】図1に、本実施の形態に係る電池の一構成
例を示す。このアルカリ電池1は、開口部を有する中空
有底円筒状の電池缶2内に、中空円筒状の正極3と、正
極3に当接されるように配置されて有底円筒状に形成さ
れたセパレータ4と、セパレータ4の内側に配置される
負極5と、イオン電導を行う電解液とが収納されてい
る。また、アルカリ電池1は、上記電池缶2の開口部を
封口させる封口ユニットとを備える。
FIG. 1 shows a configuration example of a battery according to the present embodiment. The alkaline battery 1 was formed in a hollow cylindrical positive electrode 3 in a hollow cylindrical battery can 2 having a bottom and having an opening so as to be in contact with the positive electrode 3 and formed in a cylindrical shape with a bottom. The separator 4, a negative electrode 5 disposed inside the separator 4, and an electrolytic solution for conducting ions are housed. The alkaline battery 1 includes a sealing unit that seals the opening of the battery can 2.

【0012】正極3は、化学合成二酸化マンガン(CM
D)、天然二酸化マンガン(NMD)、電解二酸化マン
ガン(EMD)、グラファイト、水酸化カリウム水溶液
等からなる正極合剤が中空円筒状に形成されてなり、電
池缶2の内壁面に沿って配置される。
The cathode 3 is made of chemically synthesized manganese dioxide (CM).
D), a positive electrode mixture composed of natural manganese dioxide (NMD), electrolytic manganese dioxide (EMD), graphite, an aqueous solution of potassium hydroxide, or the like is formed in a hollow cylindrical shape, and is arranged along the inner wall surface of the battery can 2. You.

【0013】負極5は、インジウム、ビスマス等と合金
化し、実質的に鉛、水銀を含まない亜鉛合金粉末と水酸
化カリウム水溶液、増粘剤等を含有しゲル状とされた負
極合剤からなる。この負極合剤は、有底円筒状のセパレ
ータ4の内部に注入されている。
The negative electrode 5 is made of a gelled negative electrode mixture alloyed with indium, bismuth and the like, containing a zinc alloy powder substantially free of lead and mercury, an aqueous solution of potassium hydroxide, a thickener and the like. . The negative electrode mixture is injected into the bottomed cylindrical separator 4.

【0014】セパレータ4は、その材料として例えばポ
リオレフィン不織布が用いられ、円筒状に形成された正
極3の中空部に当接するように配置される。
The separator 4 is made of, for example, a polyolefin non-woven fabric, and is disposed so as to contact the hollow portion of the positive electrode 3 formed in a cylindrical shape.

【0015】封口ユニットは、電池缶2の開口部に、ガ
スケット6と、負極端子7とを備え、この順序で組み込
まれる。ガスケット6には、その中央部に貫通孔が設け
られ、この貫通孔から針状の集電ピン8が圧入される。
集電ピン8は、その材料として、例えば黄銅等が用いら
れ、上記ガスケット6の中央部に設けられた貫通孔内
に、外側から圧入されて、負極端子7に溶接されてい
る。なお、ガスケット6の外周部は、図1に示すよう
に、ガスケット6が負極端子7とともに電池缶2の開口
部を封止する際、正極端子9と一体となって形成されて
いる電池缶2と負極端子7との間に挟み込まれ、電池缶
2と負極端子7とを絶縁する。そして、電池缶2の外面
は、外装ラベル10で覆われている。
The sealing unit is provided with a gasket 6 and a negative electrode terminal 7 at the opening of the battery can 2 and is assembled in this order. The gasket 6 is provided with a through hole at the center thereof, and a needle-like current collecting pin 8 is press-fitted from the through hole.
The current collecting pin 8 is made of, for example, brass or the like, and is pressed into the through hole provided at the center of the gasket 6 from the outside and welded to the negative electrode terminal 7. As shown in FIG. 1, when the gasket 6 seals the opening of the battery can 2 together with the negative electrode terminal 7, the outer peripheral portion of the gasket 6 is formed integrally with the positive electrode terminal 9. Between the battery can 2 and the negative electrode terminal 7. The outer surface of the battery can 2 is covered with an exterior label 10.

【0016】ここで、上述したように、電池の放電特
性、耐漏液特性の2つのバランスを保ちながら、より高
い水準の特性を得るためには、効率よく、無駄のない、
最大限の活物質充填を行うことが重要である。このため
には、正極活物質と負極活物質との入力バランスが非常
に重要になる。
Here, as described above, in order to obtain a higher level of characteristics while maintaining the balance between the discharge characteristics and the leakage resistance characteristics of the battery, it is necessary to efficiently and wastefully.
It is important to maximize the active material loading. For this purpose, the input balance between the positive electrode active material and the negative electrode active material becomes very important.

【0017】これまでの入力容量に対する考えは、正極
は二酸化マンガンのみ、負極は亜鉛合金のみで語られて
いたが、本発明者等の種々検討の結果、水分量、KOH
量の影響が大きいことに想到し、本発明を完成させるに
到った。
Although the conventional concept of input capacity has been described only for manganese dioxide for the positive electrode and only for the zinc alloy for the negative electrode, as a result of various studies by the present inventors, the water content, KOH
The inventor has conceived that the influence of the amount is large, and has completed the present invention.

【0018】すなわち、本発明のアルカリ電池では、水
分率Rwを、0.190以上、0.250以下の範囲に
規定している。また、水分率水分率Rwのより好ましい
範囲は、0.200以上、0.230以下である。
That is, in the alkaline battery of the present invention, the water content R w is defined in the range of 0.190 to 0.250. Furthermore, more preferable range of the moisture content moisture content R w is 0.200 or more and 0.230 or less.

【0019】ここで、上記水分率Rwは、以下のように
して求められる。
Here, the water content R w is obtained as follows.

【0020】まず、正極固形分量(WC)は、完成した
電池から正極のみを取り出し、湿重量(WCW)測定後、
洗浄、乾燥後に重量を測定する。正極の洗浄は、例えば
取り出した正極を蒸留水に入れ、遠心分離後にデカンテ
ーションにて固形分を取り出す。これを蒸留水にて計2
回、アルコールにて2回行う。また、乾燥方法は特に限
定されるものではなく、真空乾燥や加熱乾燥等が挙げら
れる。
First, the positive electrode solid content (W C ) was determined by taking out only the positive electrode from the completed battery and measuring the wet weight (W CW ).
After washing and drying, the weight is measured. For washing the positive electrode, for example, the positive electrode taken out is put into distilled water, and solid content is taken out by decantation after centrifugation. This is distilled water for a total of 2
2 times with alcohol. The drying method is not particularly limited, and examples thereof include vacuum drying and heat drying.

【0021】負極固形分量(WA)は、完成した電池か
らセパレータごと負極のみを取り出し、湿重量(WAw
測定後、洗浄、乾燥後に重量を測定する。負極の洗浄、
乾燥は正極の場合と同様に行う。さらにセパレータに関
しても洗浄、乾燥を行い、乾燥重量(WS)を測定す
る。
The negative electrode solid content (W A ) was determined by taking out only the negative electrode together with the separator from the completed battery, and calculating the wet weight (W Aw ).
After measurement, the weight is measured after washing and drying. Cleaning of the negative electrode,
Drying is performed in the same manner as in the case of the positive electrode. Further, the separator is also washed and dried, and the dry weight (W S ) is measured.

【0022】そして、次式から水分率Rwが求められ
る。
Then, the moisture content R w is obtained from the following equation.

【0023】 Rw=(WCW+WAw−WC−WA−WS)/(WCW+WAw) 未放電状態においては、水分量が多すぎる場合には、粉
体を圧縮成型した正極や、粉体をゲル化することによっ
て形状保持している負極の形状保持を阻害し、電気的に
接続されない、いわば死んだ活物質が増えることによっ
て内部抵抗が増大してしまう。
R w = (W CW + W Aw −W C −W A −W S ) / (W CW + W Aw ) In the undischarged state, if the water content is too large, the positive electrode obtained by compression-molding the powder is used. In addition, the shape retention of the negative electrode, which retains its shape by gelling the powder, is hindered, and the internal resistance is increased by increasing the number of dead active materials that are not electrically connected, so to speak.

【0024】また、放電中においては、水分は電極活物
質とともに、電極反応によって消費される。放電反応に
おいて、水分は泳動/拡散によって電極表面によって電
極表面に供給され続ける。このとき、電極周囲の水分量
が不足すると拡散抵抗が増大し、放電電圧の低下を引き
起こす。
During discharge, water is consumed by the electrode reaction together with the electrode active material. In the discharge reaction, moisture continues to be supplied to the electrode surface by the electrode surface by migration / diffusion. At this time, if the amount of water around the electrodes is insufficient, the diffusion resistance increases, causing a decrease in discharge voltage.

【0025】また、放電末期においては、水分量が少な
い場合、セパレータ、及び正極の空隙を埋める割合が減
少することによって正極−負極間のイオン伝導パスの減
少により内部抵抗が増大してしまう。
In the last stage of the discharge, when the amount of water is small, the ratio of filling the voids in the separator and the positive electrode decreases, so that the ion conduction path between the positive electrode and the negative electrode decreases, thereby increasing the internal resistance.

【0026】このように、水分は放電反応の活物質、及
び溶媒として大きな役割をになっており、水分率R
wを、0.190以上、0.250以下の範囲に規定す
ることで、正極−負極間のイオン伝導パスが良好に確保
され、内部抵抗の増大が防止される。
As described above, water plays an important role as an active material and a solvent for the discharge reaction, and the water content R
By defining w in the range of 0.190 or more and 0.250 or less, an ion conduction path between the positive electrode and the negative electrode is favorably secured, and an increase in internal resistance is prevented.

【0027】また、アルカリ電池の正負極合剤の混合比
率については大枠でほぼ完成されているため、「活物質
の重量」にこだわる必要性は少ない。例えば、正極合剤
の固形分はマンガンとグラファイトとにより構成され、
おおよそその比率は9:1である。また、負極合剤の固
形分は亜鉛合金とゲル化剤、添加剤などからなるが、亜
鉛合金粉末の割合は、固形分全体の95%以上を占め
る。以上の理由から、入力容量のバランスを各電極の固
形分の比率で考慮することにした。
Further, since the mixing ratio of the positive and negative electrode mixture of the alkaline battery is almost completely completed, there is little need to stick to the “weight of the active material”. For example, the solid content of the positive electrode mixture is composed of manganese and graphite,
Approximately the ratio is 9: 1. The solid content of the negative electrode mixture is composed of a zinc alloy, a gelling agent, additives, and the like, and the ratio of the zinc alloy powder accounts for 95% or more of the entire solid content. For the above reasons, the balance of the input capacitance is determined by the ratio of the solid content of each electrode.

【0028】すなわち、本発明のアルカリ電池1では、
正極固形分量をWCとし、負極固形分量をWAとしたとき
に、正極固形分量に対する負極固形分量の比率WA/WC
が、0.35以上、0.41以下の範囲となされてい
る。WA/WCが上記範囲より大きくても、また、少なく
ても、正極の利用率と負極の利用率との均衡がとれず、
投入された活物質が有効に使用されないこととなる。投
入された活物質が有効に使用されないと、良好な充放電
特性を得ることができない。
That is, in the alkaline battery 1 of the present invention,
Assuming that the positive electrode solid content is W C and the negative electrode solid content is W A , the ratio of the negative electrode solid content to the positive electrode solid content W A / W C
Is in the range of 0.35 or more and 0.41 or less. Even if W A / W C is larger or smaller than the above range, the utilization rate of the positive electrode and the utilization rate of the negative electrode cannot be balanced,
The input active material is not used effectively. If the charged active material is not used effectively, good charge / discharge characteristics cannot be obtained.

【0029】従って、正極固形分量WAと負極固形分量
Cとの比率WA/WCを0.35以上、0.41以下の
範囲とすることで、正極の利用率と負極の利用率との均
衡をとることができ、投入された活物質を有効に使用す
ることができる。従って、このアルカリ電池では、投入
された活物質を有効に使用して、良好な充放電特性、特
に重負荷領域での放電特性を飛躍的に向上させることが
できる。さらに、正極固形分量に対する負極固形分量の
比率WA/WCのより好ましい範囲は、0.37以上、
0.40以下である。
Therefore, when the ratio W A / W C of the positive electrode solid content amount W A and the negative electrode solid content amount W C is in the range of 0.35 or more and 0.41 or less, the utilization rate of the positive electrode and the utilization rate of the negative electrode are determined. And the active material that has been input can be used effectively. Therefore, in the alkaline battery, the charge / discharge characteristics, particularly in the heavy load region, can be remarkably improved by effectively using the input active material. Further, the more preferable range of the ratio of the negative electrode solid content to the positive electrode solid content W A / W C is 0.37 or more,
0.40 or less.

【0030】以上のように構成された本発明に係るアル
カリ電池1は、正極固形分量と負極固形分量との比率が
規定されているので、正極の利用率と負極の利用率との
均衡をとることができ、投入された活物質を有効に使用
して、良好な放電特性を有するものとなる。
In the alkaline battery 1 according to the present invention configured as described above, since the ratio between the solid content of the positive electrode and the solid content of the negative electrode is specified, the utilization rate of the positive electrode and the utilization rate of the negative electrode are balanced. Thus, the charged active material can be effectively used to have good discharge characteristics.

【0031】また、本発明に係るアルカリ電池1は、水
分率が規定されているので、正極−負極間のイオン伝導
パスが良好に確保され、内部抵抗の増大が防止されて良
好な放電特性を有するものとなる。
Further, in the alkaline battery 1 according to the present invention, since the moisture content is regulated, a good ion conduction path between the positive electrode and the negative electrode is ensured, an increase in internal resistance is prevented, and good discharge characteristics are obtained. Will have.

【0032】なお、本発明のアルカリ電池1は、上述し
た正極固形分量と負極固形分量との比率の条件、又は、
水分率の条件のいずれか一方を満たす場合であっても、
十分に本発明の効果は得られるが、固形分比率と水分率
との両方の条件を満たすとき、このアルカリ電池1は、
投入された活物質が有効に使用されるとともに、内部抵
抗の増大が防止されて、特に良好な放電特性を有するも
のとなる。
In the alkaline battery 1 of the present invention, the above-mentioned conditions of the ratio of the solid content of the positive electrode to the solid content of the negative electrode, or
Even if one of the conditions of the moisture content is satisfied,
Although the effects of the present invention can be sufficiently obtained, when both the conditions of the solid content ratio and the moisture content are satisfied, the alkaline battery 1
The used active material is effectively used, and an increase in internal resistance is prevented, so that particularly good discharge characteristics are obtained.

【0033】なお、上述した実施の形態では、円筒型の
アルカリ電池1を例に挙げて説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、大きさ、形状の異なる電池
に対しても適用可能である。
In the above-described embodiment, the cylindrical alkaline battery 1 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is applicable to batteries having different sizes and shapes. Applicable.

【0034】また、本発明は、上述したアルカリ電池1
のように、中空円筒状の正極3の当該中空部に、セパレ
ータ4を介して負極5が配されているような構造を有す
るアルカリ電池について適用されるときに、特に有効で
ある。しかし、本発明はこれに限定されるものではな
く、正極及び負極が異なる配置とされているようなアル
カリ電池についても適用可能である。
The present invention also relates to the alkaline battery 1 described above.
As described above, the present invention is particularly effective when applied to an alkaline battery having a structure in which the negative electrode 5 is disposed via the separator 4 in the hollow portion of the hollow cylindrical positive electrode 3. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to an alkaline battery in which the positive electrode and the negative electrode are arranged differently.

【0035】[0035]

【実施例】以下、本発明の効果を確認するために行った
実施例について説明するが、本発明はこれに限定されな
いものであることは言うまでもない。
EXAMPLES The present invention will now be described by way of examples which were carried out to confirm the effects of the present invention. However, it goes without saying that the present invention is not limited to these examples.

【0036】なお、以下の実施例においてはLR6型、
いわゆる単3形の円筒形アルカリ電池を作製している
が、本発明は大きさ、形状の異なる電池に対しても適用
可能である。また、以下の実施例では、正極及び負極の
固形分重量、湿重量について具体的な数値を挙げている
が、この数値は絶対的なものではない。これらの数値は
電池缶の封止構造など、電池の仕様によって異なってく
るものだからである。また、セパレータの仕様や、亜鉛
粉末の合金組成などについても以下の例に限定されるも
のではない。
In the following examples, LR6 type was used.
Although a so-called AA cylindrical alkaline battery is manufactured, the present invention can be applied to batteries having different sizes and shapes. Further, in the following examples, specific numerical values are given for the solid content weight and the wet weight of the positive electrode and the negative electrode, but these numerical values are not absolute. This is because these values vary depending on the specifications of the battery, such as the sealing structure of the battery can. Further, the specifications of the separator and the alloy composition of the zinc powder are not limited to the following examples.

【0037】〈サンプル1〉まず、マンガンとグラファ
イトを約9:1の割合で混合し、この混合物に若干量の
KOH電解液を加えて正極合剤を調製した。この正極合
剤を電池缶内で外径13.3mm、内径9.0mm、高
さ42mmの中空円筒状に成型した。そして、この正極
の中空部に、中空有底円筒状のセパレータを充填した。
<Sample 1> First, manganese and graphite were mixed at a ratio of about 9: 1, and a slight amount of a KOH electrolytic solution was added to the mixture to prepare a positive electrode mixture. This positive electrode mixture was molded in a battery can into a hollow cylindrical shape having an outer diameter of 13.3 mm, an inner diameter of 9.0 mm, and a height of 42 mm. The hollow portion of the positive electrode was filled with a hollow bottomed cylindrical separator.

【0038】次に、亜鉛粉末とゲル化剤とKOH電解液
とを約65:1:34の割合で混合し、この混合物に添
加剤を微量加えて負極合剤を調製した。この負極合剤を
上記セパレータ中に充填し、封止構造体と電池缶とを嵌
合することによってLR6型アルカリ乾電池を作製し
た。
Next, zinc powder, a gelling agent and a KOH electrolyte were mixed at a ratio of about 65: 1: 34, and a small amount of an additive was added to the mixture to prepare a negative electrode mixture. This negative electrode mixture was filled in the separator, and the sealed structure and the battery can were fitted to each other to produce an LR6 type alkaline dry battery.

【0039】〈サンプル2〜サンプル14〉正極湿重
量、正極固形分重量、セパレータ乾燥重量、負極湿重
量、負極固形分重量、固形分比率、及び水分率を後掲す
る表1に示すように変えたこと以外は、サンプル1と同
様にしてLR6型アルカリ乾電池を作製した。
<Samples 2 to 14> The wet weight of the positive electrode, the solid weight of the positive electrode, the dry weight of the separator, the wet weight of the negative electrode, the solid weight of the negative electrode, the solid content ratio, and the moisture content were changed as shown in Table 1 below. Except for this, an LR6-type alkaline dry battery was produced in the same manner as in Sample 1.

【0040】ここで、上記固形分比率及び上記水分率
は、以下のようにして求められる。
Here, the solid content ratio and the water content are obtained as follows.

【0041】まず、正極固形分量(WC)は、完成した
電池から正極のみを取り出し、湿重量(WCW)測定後、
洗浄、乾燥後に重量を測定した。正極の洗浄は、取り出
した正極を蒸留水に入れ、遠心分離後にデカンテーショ
ンにて固形分を取り出しておこなった。これを蒸留水に
て計2回、アルコールにて2回行った。また、乾燥は真
空乾燥により行った。乾燥時間は1時間とし、1時間後
の真空度は0.03mmHgであった。
First, the positive electrode solid content (W C ) was determined by taking out only the positive electrode from the completed battery and measuring the wet weight (W CW ).
After washing and drying, the weight was measured. Washing of the positive electrode was carried out by placing the positive electrode taken out in distilled water, centrifuging it, and taking out the solid matter by decantation. This was performed twice with distilled water and twice with alcohol. Drying was performed by vacuum drying. The drying time was one hour, and the degree of vacuum after one hour was 0.03 mmHg.

【0042】負極固形分量(WA)は、完成した電池か
らセパレータごと負極のみを取り出し、湿重量(WAw
測定後、洗浄、乾燥後に重量を測定した。負極の洗浄、
乾燥は正極の場合と同様に行った。さらにセパレータに
関しても洗浄、乾燥を行い、乾燥重量(WS)を測定し
た。
The solid content of the negative electrode (W A ) was determined by taking out only the negative electrode together with the separator from the completed battery, and calculating the wet weight (W Aw ).
After the measurement, the weight was measured after washing and drying. Cleaning of the negative electrode,
Drying was performed in the same manner as in the case of the positive electrode. Further, the separator was also washed and dried, and the dry weight (W S ) was measured.

【0043】そして、次式から水分率Rwを求めた。Then, the water content R w was obtained from the following equation.

【0044】 Rw=(WCW+WAw−WC−WA−WS)/(WCW+WAw) また、固形分比率は、正極固形分量に対する負極固形分
量の比率WA/WCから求めた。
[0044] R w = The (W CW + W Aw -W C -W A -W S) / (W CW + W Aw), solid content from the ratio W A / W C of the negative electrode solid content with respect to the positive electrode solids content I asked.

【0045】そして、以上のようにして作製された電池
について、電池特性を評価した。
The battery characteristics of the battery fabricated as described above were evaluated.

【0046】重負荷放電特性は、完成した電池を20
℃、湿度60%RHの環境下で1週間保存した後に行っ
た。まず1A定電流で終止電圧0.9Vまで連続放電を
行い、放電時間を測定した。なお、この試験は各サンプ
ル電池9個ずつについて行い、それらの平均をとった。
The heavy load discharge characteristics are as follows:
The test was performed after storing for 1 week in an environment at a temperature of 60 ° C. and a humidity of 60% RH. First, continuous discharge was performed at a constant current of 1 A to a final voltage of 0.9 V, and the discharge time was measured. In addition, this test was performed for each of 9 sample batteries, and the average thereof was obtained.

【0047】また、漏液特性は、各サンプル電池20個
ずつについて、60℃、湿度90RH(温度±5℃、湿
度±10%RH)の環境下で60日間保存した後、電池
を目視により観察し、漏液が確認された電池の個数を数
えた。なお電池の漏液モードはすべて安全弁開裂で行っ
た。
The leakage characteristics of each of the 20 sample batteries were visually observed after storage for 60 days in an environment of 60 ° C. and 90 RH (temperature ± 5 ° C., humidity ± 10% RH). Then, the number of batteries for which leakage was confirmed was counted. In addition, the leak mode of the battery was all performed by opening the safety valve.

【0048】サンプル1〜サンプル14のアルカリ電池
について、重負荷放電特性と漏液特性の評価結果を、正
極湿重量、正極固形分重量、セパレータ乾燥重量、負極
湿重量、負極固形分重量、固形分比率、及び水分率と併
せて表1に示す。
With respect to the alkaline batteries of Samples 1 to 14, the evaluation results of the heavy load discharge characteristics and the liquid leakage characteristics were obtained by measuring the positive electrode wet weight, the positive electrode solid content, the separator dry weight, the negative electrode wet weight, the negative electrode solid weight, and the solid content. The results are shown in Table 1 together with the ratio and the water content.

【0049】[0049]

【表1】 [Table 1]

【0050】まず、表中の固形分比率について見てみる
と、表1から明らかなように、固形分比率が0.35以
上、0.41以下の範囲であるアルカリ電池では、正極
の利用率と負極の利用率との均衡がとれており、重負荷
放電状態においても、長時間の放電を可能とすることが
できることがわかる。その中でも特に、固形分比率が
0.37以上、0.40以下であるときに、特に良好な
結果が得られていることがわかる。
First, looking at the solid content ratio in the table, it is clear from Table 1 that the alkaline battery having the solid content ratio in the range of 0.35 or more and 0.41 or less has a positive electrode utilization rate. And the utilization factor of the negative electrode are balanced, and it can be seen that long-time discharge can be performed even in a heavy load discharge state. It can be seen that particularly good results were obtained when the solid content ratio was 0.37 or more and 0.40 or less.

【0051】一方、固形分比率が0.35より小さいア
ルカリ電池や、0.41より大きいアルカリ電池では、
正極の利用率と負極の利用率との均衡がとれず、投入さ
れた活物質が有効に使用されないため、放電時間が短く
なっている。
On the other hand, in an alkaline battery having a solid content ratio of less than 0.35 or an alkaline battery having a solid content ratio of more than 0.41,
Since the utilization rate of the positive electrode and the utilization rate of the negative electrode cannot be balanced and the active material that has been used is not used effectively, the discharge time is short.

【0052】従って、正極固形分量と負極固形分量との
比率が0.35以上、0.41以下の範囲のときに、正
極の利用率と負極の利用率との均衡をとることができ、
投入された活物質を有効に使用して、良好な放電特性が
得られることがわかった。
Therefore, when the ratio between the solid content of the positive electrode and the solid content of the negative electrode is in the range of 0.35 or more and 0.41 or less, the utilization of the positive electrode and the utilization of the negative electrode can be balanced.
It has been found that good discharge characteristics can be obtained by effectively using the charged active material.

【0053】つぎに、水分率についてみてみると、水分
率が0.190以上、0.250以下の範囲のときに、
正極−負極間のイオン伝導パスが良好に確保され、内部
抵抗の増大が防止されるため、重負荷放電状態において
も、長時間の放電を可能とすることができることがわか
る。その中でも特に、水分率が0.200以上、0.2
30以下の範囲のときに、特に良好な結果が得られてい
ることがわかる。
Next, regarding the moisture content, when the moisture content is in the range of 0.190 or more and 0.250 or less,
It can be seen that since an ion conduction path between the positive electrode and the negative electrode is well secured and an increase in internal resistance is prevented, a long-time discharge can be performed even in a heavy load discharge state. Among them, particularly, the water content is 0.200 or more, 0.2
It can be seen that particularly good results are obtained when the range is 30 or less.

【0054】一方、水分率が0.190よりも小さい場
合には、放電時に水分の拡散抵抗が増大するほか、イオ
ン伝導パスが減少するため、放電電圧が低下してしま
う。また、水分率が0.250よりも大きい場合には、
負極の形状保持が阻害されて、電気的な接続が妨げられ
るため、内部抵抗が増大してしまう。また、水分が多い
と電池の漏液も引き起こしてしまうことがわかる。
On the other hand, when the water content is smaller than 0.190, the diffusion resistance of water at the time of discharge increases, and the ion conduction path decreases, so that the discharge voltage decreases. When the moisture content is larger than 0.250,
Since the shape retention of the negative electrode is hindered and electrical connection is hindered, the internal resistance increases. Also, it can be seen that a large amount of water causes battery leakage.

【0055】従って、水分率を0.190以上、0.2
50以下の範囲に規定することで、正極−負極間のイオ
ン伝導パスが良好に確保され、内部抵抗の増大が防止さ
れて良好な放電特性が得られることがわかった。
Therefore, the moisture content should be 0.190 or more, 0.2
It was found that by setting the ratio to 50 or less, a favorable ion conduction path between the positive electrode and the negative electrode was obtained, an increase in internal resistance was prevented, and good discharge characteristics were obtained.

【0056】そして、固形分比率と水分率との両方の条
件を満たすとき、すなわち、正極固形分量と負極固形分
量との比率が0.35以上、0.41以下の範囲であ
り、かつ、水分率が0.190以上、0.250以下の
範囲であるときに、投入された活物質が有効に使用され
るとともに、内部抵抗の増大が防止されて、特に長時間
の重負荷放電が可能となっていることがわかる。
When both the conditions of the solid content ratio and the moisture content are satisfied, that is, the ratio of the positive electrode solid content to the negative electrode solid content is in the range of 0.35 or more and 0.41 or less, and When the rate is in the range of 0.190 or more and 0.250 or less, the charged active material is used effectively, and the internal resistance is prevented from increasing. You can see that it is.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明に係るアルカリ電池は、正極固形
分量と負極固形分量との比率が規定されているので、正
極の利用率と負極の利用率との均衡をとることができ、
投入された活物質を有効に使用して、良好な放電特性が
実現される。
In the alkaline battery according to the present invention, since the ratio between the solid content of the positive electrode and the solid content of the negative electrode is specified, the utilization of the positive electrode and the utilization of the negative electrode can be balanced.
Good discharge characteristics are realized by effectively using the charged active material.

【0058】また、本発明に係るアルカリ電池は、水分
率が規定されているので、正極−負極間のイオン伝導パ
スが良好に確保され、内部抵抗の増大が防止されて良好
な放電特性が実現される。
Further, in the alkaline battery according to the present invention, since the moisture content is specified, a good ion conduction path between the positive electrode and the negative electrode is ensured, and an increase in internal resistance is prevented, thereby realizing good discharge characteristics. Is done.

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

【図1】本発明のアルカリ電池の一構成例を示す断面図
である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one configuration example of an alkaline battery of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アルカリ電池、 2 電池缶、 3 正極、 4
セパレータ、 5 負極
1 Alkaline battery, 2 Battery can, 3 Positive electrode, 4
Separator, 5 negative electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 賢太 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 林 直輝 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 5H024 AA03 CC02 CC14 DD14 HH01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Kenta Yamamoto, Inventor 6-7-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (72) Inventor Naoki Hayashi 6-35, Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation F term (reference) 5H024 AA03 CC02 CC14 DD14 HH01

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極と、負極と、アルカリ電解質とを備
えたアルカリ電池において、 正極固形分量をWCとし、負極固形分量をWAとしたとき
に、正極固形分量に対する負極固形分量の比率WA/WC
が、0.35以上、0.41以下の範囲であることを特
徴とするアルカリ電池。
And 1. A positive electrode, a negative electrode, the alkaline battery and an alkaline electrolyte, the positive electrode solids content and W C, when the negative electrode solid content was W A, the ratio W of the negative electrode solid content with respect to the positive electrode solids content A / W C
Is in the range of 0.35 or more and 0.41 or less.
【請求項2】 上記正極、負極及びアルカリ電解質を含
む電池反応系全体に対する水分率Rwが、0.190以
上、0.250以下の範囲であることを特徴とする請求
項1記載のアルカリ電池。
2. The alkaline battery according to claim 1, wherein a water content R w of the whole battery reaction system including the positive electrode, the negative electrode, and the alkaline electrolyte is in a range of 0.190 to 0.250. .
【請求項3】 正極と、負極と、アルカリ電解質とを備
えたアルカリ電池において、 上記正極、負極及びアルカリ電解質を含む電池反応系全
体に対する水分率Rwが、0.190以上、0.250
以下の範囲であることを特徴とするアルカリ電池。
3. A positive electrode, a negative electrode, the alkaline battery including an alkaline electrolyte, the positive electrode, moisture content R w for the entire cell reaction system including a negative electrode and an alkaline electrolyte, 0.190 or more, 0.250
An alkaline battery having the following range.
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