JP2003017079A - Zinc alkaline battery - Google Patents

Zinc alkaline battery

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JP2003017079A
JP2003017079A JP2001199754A JP2001199754A JP2003017079A JP 2003017079 A JP2003017079 A JP 2003017079A JP 2001199754 A JP2001199754 A JP 2001199754A JP 2001199754 A JP2001199754 A JP 2001199754A JP 2003017079 A JP2003017079 A JP 2003017079A
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positive electrode
zinc
cobalt
nickel
battery
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JP2001199754A
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Japanese (ja)
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Mamoru Shibuya
守 渋谷
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FDK Twicell Co Ltd
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Toshiba Battery Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery improving heavy-load discharging characteristics and realizing a large capacity without damaging safety. SOLUTION: This zinc alkaline battery has a cylindrical positive can 1 with bottom acting as a positive terminal and a container; a hollow cylindrical positive mix 2 arranged in the positive can; and a gelled zinc negative electrode 4 filled in the hollow part of the positive mix through a cylindrical separator 3 with a bottom, and as an active material in the positive mix, nickel oxyhydroxide coated with a cobalt or nickel base material is used, and as a conductive material, graphite having a mean particle sized of 5-40 μm is used.

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】本発明は亜鉛アルカリ電池に
係わり、亜鉛アルカリ電池に要求されている重負荷放電
特性を改善した高性能な亜鉛アルカリ電池に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a zinc alkaline battery, and more particularly to a high performance zinc alkaline battery which has improved heavy load discharge characteristics required for the zinc alkaline battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】昨今の携帯電話、デジタルスチルカメラ
等のデジタルモバイル機器において、様々な機能が追加
されたり、また使用方法によっては、消費電力が高くな
る傾向にある。このため、亜鉛アルカリ電池の特性も必
然と重負荷放電特性の大幅な改善が要求されてきてい
る。しかしながら、重負荷放電性能を改善するために、
正負極利用率の改善、正負極活物質の充填量増加等の検
討はされてきたものの、大幅な性能改善には至っていな
いのが現状である。
2. Description of the Related Art In recent mobile digital devices such as mobile phones and digital still cameras, various functions are added, and power consumption tends to increase depending on the method of use. For this reason, the characteristics of zinc-alkaline batteries are inevitably required to be greatly improved in heavy-load discharge characteristics. However, in order to improve the heavy load discharge performance,
Although improvement of the positive and negative electrode utilization rate and increase of the filling amount of the positive and negative electrode active material have been studied, the present situation is that the performance has not been significantly improved.

【0003】高率放電特性に優れた電池として、オキシ
水酸化ニッケルを主構成材料とする正極と、亜鉛を主成
分とする合金を用いた負極とセパレータと金属缶を具備
する密閉式アルカリ亜鉛二次電池が知られている(英国
特許365125号)。しかしながら、この電池は、連
続あるいは不連続の高率放電において、電気容量が著し
く減少してしまうという問題点があった。
As a battery having excellent high rate discharge characteristics, a sealed alkaline zinc zinc battery including a positive electrode containing nickel oxyhydroxide as a main constituent material, a negative electrode using an alloy containing zinc as a main component, a separator and a metal can. A secondary battery is known (British Patent No. 365125). However, this battery has a problem that the electric capacity is significantly reduced during continuous or discontinuous high rate discharge.

【0004】上記、オキシ水酸化ニッケルを正極活物
質、亜鉛を負極活物質とし、アルカリ電解液の濃度が3
0〜45重量%であり、その全水分量を負極の理論容量
1Ahあたり0.5〜0.9gとすることによって保存
時の放電容量の低下及び漏液を防止することを目的とし
たインサイドアウト型ニッケル亜鉛二次電池も知られて
いる(特開2000−67910号公報)。ところでか
かる電池においては、充放電サイクルを繰り返すことに
より充電時に正極から酸素ガスが発生し、電池内圧が上
昇して電解液が漏液するおそれがあるという問題を抱え
ている。また、従来、電池としては、シート状に成形し
た正極、負極およびセパレータを捲回し、電解液を注入
して形成するスパイラル型構造の電池と、円筒形状に成
形した正極とゲル状の負極と円筒状のセパレータを円筒
金属缶体に収納したインサイドアウト型構造の電池が知
られているが、スパイラル型構造の電池と比べて、イン
サイドアウト型構造の電池は生産性に優れ、低コストで
高容量の電池を作製することが可能であるが、正極と負
極との対向する面積が小さいため、高率放電特性に劣る
という欠点がある。また、前記オキシ水酸化ニッケル正
極活物質を用いたインサイドアウト型構造の電池におい
ては、この高率放電特性について特に考慮されておら
ず、高負荷時放電時の容量低下が著しいという問題点が
あった。
The above nickel oxyhydroxide is used as a positive electrode active material and zinc is used as a negative electrode active material, and the concentration of the alkaline electrolyte is 3%.
0 to 45% by weight, and the total amount of water is 0.5 to 0.9 g per 1 Ah of theoretical capacity of the negative electrode. Type nickel-zinc secondary batteries are also known (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-67910). By the way, in such a battery, there is a problem that oxygen gas is generated from the positive electrode at the time of charging by repeating the charge / discharge cycle, the internal pressure of the battery rises, and the electrolyte may leak. Further, conventionally, as a battery, a battery having a spiral structure formed by winding a sheet-shaped positive electrode, a negative electrode and a separator and injecting an electrolytic solution, and a cylindrical positive electrode, a gel negative electrode and a cylinder. A battery with an inside-out structure in which a cylindrical separator is housed in a cylindrical metal can is known, but compared to a battery with a spiral structure, the battery with an inside-out structure is superior in productivity, low cost, and high capacity. Although it is possible to manufacture the battery of (1), there is a drawback that the high rate discharge characteristic is inferior because the area where the positive electrode and the negative electrode face each other is small. In addition, in the battery of the inside-out type structure using the nickel oxyhydroxide positive electrode active material, this high rate discharge characteristic is not particularly considered, and there is a problem that the capacity is significantly reduced at the time of high load discharge. It was

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は安全性を損な
うことなく、重負荷放電特性を改善し、高容量を実現で
きる電池を提供することが目的である。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a battery capable of improving heavy load discharge characteristics and realizing high capacity without impairing safety.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、正極端子と容
器を兼ねる有底円筒状の正極缶と、その正極缶内に配置
された中空円筒状の正極合剤と、有底円筒状のセパレー
タを介して、前記正極合剤の中空部に充填されたゲル状
亜鉛負極を備える亜鉛アルカリ電池において、前記正極
合剤中の活物質として、コバルトもしくはニッケル系物
質でコーティングしたオキシ水酸化ニッケルを用い、導
電剤として、平均粒径が5〜40μmの黒鉛を用いたこ
とを特徴とする亜鉛アルカリ電池である。
According to the present invention, there is provided a bottomed cylindrical positive electrode can which doubles as a positive electrode terminal and a container, a hollow cylindrical positive electrode mixture disposed in the positive electrode can, and a bottomed cylindrical positive electrode can. In a zinc alkaline battery including a gelled zinc negative electrode filled in the hollow portion of the positive electrode mixture via a separator, nickel oxyhydroxide coated with a cobalt or nickel-based substance is used as the active material in the positive electrode mixture. It is a zinc alkaline battery characterized in that graphite having an average particle diameter of 5 to 40 μm is used as a conductive agent.

【0007】また、上記本発明のコバルトもしくはニッ
ケル系物質としては、オキシ水酸化コバルト、三酸化ニ
コバルト、一酸化コバルト、水酸化コバルト、金属ニッ
ケル、金属コバルトより選ばれる少なくとも一つの物質
であることが好ましい。
Further, the cobalt- or nickel-based substance of the present invention is at least one substance selected from cobalt oxyhydroxide, dicobalt trioxide, cobalt monoxide, cobalt hydroxide, metallic nickel and metallic cobalt. preferable.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の電池の詳細な実施
の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明をいわゆるインサイドアウト構造(電池
缶体が正極側、電池蓋側が負極側となっている構造)と
呼ばれているJIS規格のLR6形(単3形)の電池に
応用した例である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, detailed embodiments of the battery of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the present invention applied to a JIS standard LR6 type (AA) battery called a so-called inside-out structure (structure in which the battery can body is the positive electrode side and the battery lid side is the negative electrode side). Here is an example.

【0009】図1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の内部に中空円筒
状に成形された正極活物質を含有する正極合剤2が金属
缶1の内面に接触するように収容されている。この正極
合剤2の中空内部にはアセタール化ポリビニルアルコー
ル繊維の不織布などからなる有底円筒状のセパレータ3
を介して、ゲル状亜鉛負極材料4が充填されている。そ
して、この負極材料4には黄銅製の金属棒からなる負極
集電棒5が挿着され、この負極集電棒5の一端は負極材
料4の表面から突出してリング状金属板7及び陰極端子
を兼ねる金属封口板8に電気的に接続されている。そし
て、正極となる金属缶1内面と、負極集電棒5の突出部
外周面には、二重環状のポリアミド樹脂からなる絶縁ガ
スケット6が配設され、これらは絶縁されている。ま
た、金属缶1の開口部はかしめられて液密に封止されて
いる。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a bottomed cylindrical metal can that also serves as a positive electrode terminal. Inside the metal can 1, a positive electrode mixture 2 containing a positive electrode active material molded into a hollow cylinder is a metal can. It is housed so as to contact the inner surface of 1. Inside the hollow of the positive electrode mixture 2, a bottomed cylindrical separator 3 made of a non-woven fabric of acetalized polyvinyl alcohol fiber, etc.
The gelled zinc negative electrode material 4 is filled in via. Then, a negative electrode current collector rod 5 made of a brass metal rod is inserted into the negative electrode material 4, and one end of the negative electrode current collector rod 5 projects from the surface of the negative electrode material 4 and also serves as a ring-shaped metal plate 7 and a cathode terminal. It is electrically connected to the metal sealing plate 8. An insulating gasket 6 made of a double annular polyamide resin is arranged on the inner surface of the metal can 1 serving as the positive electrode and the outer peripheral surface of the protruding portion of the negative electrode current collector rod 5, and these are insulated. The opening of the metal can 1 is crimped and liquid-tightly sealed.

【0010】以下に、本発明の正極合剤、負極材料、及
び電解液について詳細に説明する。
The positive electrode mixture, the negative electrode material and the electrolytic solution of the present invention will be described in detail below.

【0011】(正極合剤)本発明において、正極合剤
は、オキシ水酸化ニッケル化合物粒子からなる正極活物
質、黒鉛からなる導電材、およびアルカリ電解液、また
必要に応じてポリエチレン、ポリプロピレンなどのバイ
ンダなどを混合し、プレスにより、その外径が金属缶の
内径にほぼ等しい中空円筒形状に成形して製造される。
そして、成形された正極合剤は、正極活物質粒子、およ
び導電材粒子が相互に結着し、粒子間の粒界には電解液
が充填されている。
(Positive Electrode Mixture) In the present invention, the positive electrode mixture is a positive electrode active material composed of nickel oxyhydroxide compound particles, a conductive material composed of graphite, an alkaline electrolyte, and, if necessary, polyethylene, polypropylene or the like. It is manufactured by mixing a binder and the like and molding it into a hollow cylindrical shape whose outer diameter is approximately equal to the inner diameter of the metal can by pressing.
In the molded positive electrode mixture, the positive electrode active material particles and the conductive material particles are bound to each other, and the grain boundary between the particles is filled with the electrolytic solution.

【0012】本発明において用いられる前記正極活物質
であるオキシ水酸化ニッケル化合物は、水酸化ニッケル
を一部酸化した化合物であり、ニッケル原子の価数が3
価のγ−オキシ水酸化ニッケルでもよいし、水酸化ニッ
ケルのニッケル原子の価数である4価のニッケル原子
と、完全にオキシ水酸化物となっているニッケル原子の
3価の中間的な価数を持っている化合物であってもよ
い。
The nickel oxyhydroxide compound, which is the positive electrode active material used in the present invention, is a compound obtained by partially oxidizing nickel hydroxide, and has a valence of 3 nickel atoms.
It may be a valent γ-nickel oxyhydroxide, or a trivalent intermediate valence between the tetravalent nickel atom which is the valence of the nickel atom of nickel hydroxide and the nickel atom which is completely oxyhydroxide. It may be a compound having a number.

【0013】また、本発明において用いられるオキシ水
酸化ニッケル化合物粒子の表面は、オキシ水酸化コバル
ト、三酸化二コバルト、一酸化コバルト、水酸化コバル
ト、金属ニッケル、金属コバルトより選ばれる少なくと
も一つの物質により被覆されている。このオキシ水酸化
ニッケル化合物粒子表面が電気伝導度の高い物質により
被覆されることで、正極全体の電気伝導性が高まり、放
電容量、高率放電特性を向上させる。これらの物質の内
でも、オキシ水酸化コバルト、金属ニッケル、金属コバ
ルトを用いることが、より導電性が高いという理由で好
ましい。かかる被覆層の量は、正極活物質に対して、
2.0〜6.0質量%の範囲が望ましい。被覆層の量が
この範囲を上回ると、コスト高の問題が生じ、またこの
範囲を下回ると、集電性低下の問題が生じて好ましくな
い。
The surface of the nickel oxyhydroxide compound particles used in the present invention has at least one substance selected from cobalt oxyhydroxide, dicobalt trioxide, cobalt monoxide, cobalt hydroxide, metallic nickel and metallic cobalt. Is covered by. By covering the surfaces of the nickel oxyhydroxide compound particles with a substance having high electric conductivity, the electric conductivity of the entire positive electrode is increased, and the discharge capacity and high rate discharge characteristics are improved. Among these substances, it is preferable to use cobalt oxyhydroxide, nickel metal, or metal cobalt because it has higher conductivity. The amount of such a coating layer, relative to the positive electrode active material,
The range of 2.0-6.0 mass% is desirable. When the amount of the coating layer exceeds this range, there is a problem of high cost, and when the amount of the coating layer is below this range, there is a problem of reduction of current collecting property, which is not preferable.

【0014】さらに、正極活物質であるオキシ水酸化ニ
ッケル化合物自体が、亜鉛もしくはコバルト単独あるい
はその両方と共晶しているものであってもよい。この正
極活物質は低電解液比率でも安定した放電が行えるとい
う特徴を有している。このオキシ水酸化ニッケル化合物
に共晶させる亜鉛もしくはコバルトの量としては、4.
0〜12.0%の範囲が好ましい。亜鉛の量がこの範囲
を下回ると、利用率低下の問題が発生し、またこの範囲
を上回ると、比重低下により容量密度が低下する問題が
あるからである。
Further, the nickel oxyhydroxide compound itself which is the positive electrode active material may itself be eutectic with zinc or cobalt alone or both. This positive electrode active material has a characteristic that stable discharge can be performed even with a low electrolytic solution ratio. The amount of zinc or cobalt to be eutecticized with this nickel oxyhydroxide compound is 4.
The range of 0 to 12.0% is preferable. This is because if the amount of zinc is less than this range, the utilization factor will decrease, and if it exceeds this range, the specific gravity will decrease and the capacity density will decrease.

【0015】また、上記オキシ水酸化ニッケル化合物正
極活物質に、Y、Er、Yb、Caの化合物を添加する
ことにより、貯蔵時の容量維持率を改善することができ
る。本発明において用いられる上記化合物としては、例
えばY、Er、Yb、などの金属酸
化物、およびCaFなどの金属フッ化物があげられ
る。これらの金属酸化物および金属フッ化物は、正極活
物質であるオキシ水酸化ニッケル化合物に対して、0.
1〜10質量%の範囲で用いることができる。金属酸化
物もしくは金属フッ化物の配合量が上記範囲を下回った
場合、十分な効果が得られない。一方配合量が上記範囲
を上回った場合、容量低下の問題が発生し好ましくな
い。このような本発明において、オキシ水酸化ニッケル
化合物に金属酸化物あるいは金属フッ化物を添加するに
は、水性媒体に分散したニッケル水酸化物粒子に、上記
金属酸化物粒子もしくは金属フッ化物粒子を添加するこ
とにより製造することができる。
Further, by adding compounds of Y, Er, Yb, and Ca to the nickel oxyhydroxide compound positive electrode active material, the capacity retention rate during storage can be improved. Examples of the compound used in the present invention include metal oxides such as Y 2 O 3 , Er 2 O 3 and Yb 2 O 3 , and metal fluorides such as CaF 2 . These metal oxides and metal fluorides are added to the nickel oxyhydroxide compound, which is a positive electrode active material, in an amount of 0.
It can be used in the range of 1 to 10 mass%. If the compounding amount of the metal oxide or the metal fluoride is less than the above range, a sufficient effect cannot be obtained. On the other hand, if the blending amount exceeds the above range, the problem of capacity decrease occurs, which is not preferable. In the present invention as described above, in order to add the metal oxide or the metal fluoride to the nickel oxyhydroxide compound, the metal oxide particles or the metal fluoride particles are added to the nickel hydroxide particles dispersed in the aqueous medium. It can be manufactured by

【0016】上記本発明の正極活物質は、次の方法によ
って製造することができる。すなわち、亜鉛及びコバル
トをドープした水酸化ニッケル粒子に、水酸化コバルト
を添加し、大気雰囲気中で攪拌しながら水酸化ナトリウ
ム水溶液を噴霧する。引き続きマイクロウェーブ加熱を
施すことにより水酸化ニッケル表面にコバルト高次酸化
物の層が形成された複合水酸化ニッケル粒子が生成す
る。そして、この反応系に次亜塩素酸ナトリウムなどの
酸化剤を添加して酸化を進め、コバルト高次酸化物が被
着した複合オキシ水酸化ニッケルを製造することができ
る。これによって導電性が極めて優れた正極活物質を得
ることができる。
The positive electrode active material of the present invention can be manufactured by the following method. That is, cobalt hydroxide is added to nickel hydroxide particles doped with zinc and cobalt, and an aqueous sodium hydroxide solution is sprayed while stirring in an air atmosphere. Subsequent microwave heating produces composite nickel hydroxide particles in which a layer of cobalt higher oxide is formed on the surface of nickel hydroxide. Then, an oxidizing agent such as sodium hypochlorite is added to this reaction system to proceed with the oxidation to produce a composite nickel oxyhydroxide coated with a cobalt higher oxide. As a result, a positive electrode active material having extremely excellent conductivity can be obtained.

【0017】また、本発明においては、前記正極合剤中
に黒鉛粒子を配合し導電性を改善する。本発明において
は、この炭素粒子として、平均粒径が5〜40μmの黒
鉛を用いる。その理由は、平均粒径が、この範囲を下回
った場合には、本来黒鉛が持っている正極合剤成分を結
着する能力が低下し、成形した正極合剤の強度が低下し
て電池製造の作業性に問題があるばかりでなく、正極合
剤の導電性が低下するからである。一方、黒鉛の平均粒
径が上記範囲を上回った場合、活物質の粒子と比較して
径が大きくなるため、導電性が低下するからである。さ
らに、黒鉛粒子としては、鉄の含有量が、1000pp
m以下の範囲にあることが、望ましい。その理由は、未
放電状態の電池を60℃で60日貯蔵した時のガス発生
量は、鉄の含有量が1000ppm以下であると顕著に
低下するからである。そして、本発明においては、前記
正極合剤中のかかる黒鉛粒子の含有量を10質量%以下
とすることが望ましい。正極合剤中の黒鉛粒子の含有量
を大きくしすぎると、限られた金属缶の容積中に充填す
ることのできる正極活物質量自体が減少することと、黒
鉛粒子が酸化されて生じる炭酸イオンが自己放電を加速
して、放電容量が減少するからである。そのためには、
正極合剤中の炭素粒子の含有量は、10質量%以下が好
ましく、より好ましくは7質量%以下である。
In the present invention, graphite particles are mixed in the positive electrode mixture to improve the conductivity. In the present invention, graphite having an average particle size of 5 to 40 μm is used as the carbon particles. The reason for this is that when the average particle size is less than this range, the ability of graphite to bind the positive electrode mixture component originally possessed decreases, and the strength of the formed positive electrode mixture decreases, resulting in battery production. This is because not only is there a problem in workability, but the conductivity of the positive electrode mixture decreases. On the other hand, if the average particle size of graphite exceeds the above range, the size becomes larger than that of the particles of the active material, and the conductivity decreases. Further, the graphite particles have an iron content of 1000 pp
It is preferably in the range of m or less. The reason is that the amount of gas generated when an undischarged battery is stored at 60 ° C. for 60 days is significantly reduced when the iron content is 1000 ppm or less. In the present invention, it is desirable that the content of the graphite particles in the positive electrode mixture be 10% by mass or less. If the content of the graphite particles in the positive electrode mixture is made too large, the amount of the positive electrode active material that can be filled in the limited volume of the metal can itself decreases, and the carbonate ions generated by the oxidation of the graphite particles. Is because the self-discharge is accelerated and the discharge capacity is reduced. for that purpose,
The content of carbon particles in the positive electrode mixture is preferably 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less.

【0018】(負極材料)本発明で用いられる負極材料
は、負極活物質である亜鉛合金を主成分とする負極材料
であり、公知の二酸化マンガン−亜鉛一次電池で使用さ
れている亜鉛ゲルを用いることができる。この負極材料
は、ゲル状であることが取り扱いの点で望ましい。これ
を負極材料をゲル状とするためには、負極活物質に電解
液及び増粘剤を添加することにより容易にゲル化するこ
とができる。
(Negative Electrode Material) The negative electrode material used in the present invention is a negative electrode material containing a zinc alloy as a negative electrode active material as a main component, and the zinc gel used in a known manganese dioxide-zinc primary battery is used. be able to. From the viewpoint of handling, it is desirable that this negative electrode material be in the form of gel. In order to make the negative electrode material into a gel, it can be easily gelated by adding an electrolytic solution and a thickener to the negative electrode active material.

【0019】本発明において用いる亜鉛合金は、無汞化
亜鉛合金として知られている水銀及び鉛を含まない亜鉛
合金を用いることができる。具体的には、インジウム
0.06質量%、ビスマス0.014質量%、アルミニ
ウム0.0035質量%を含む亜鉛合金が、水素ガス発
生の抑制効果があり望ましい。特にインジウム、ビスマ
スは放電性能を向上させるため望ましい。負極作用物質
として純亜鉛ではなく亜鉛合金を用いる理由は、アルカ
リ性電解液中での自己溶解速度を遅くし、密閉系の電池
製品とした場合の電池内部での水素ガス発生を抑制し
て、漏液による事故を防止するためである。
The zinc alloy used in the present invention may be a zinc alloy containing neither mercury nor lead, which is known as a smoothed zinc alloy. Specifically, a zinc alloy containing 0.06% by mass of indium, 0.014% by mass of bismuth, and 0.0035% by mass of aluminum is preferable because it has an effect of suppressing hydrogen gas generation. Indium and bismuth are particularly preferable because they improve discharge performance. The reason for using zinc alloy instead of pure zinc as the negative electrode acting substance is to slow down the self-dissolution rate in alkaline electrolyte and suppress hydrogen gas generation inside the battery when it is used as a sealed battery product to prevent leakage. This is to prevent accidents caused by liquid.

【0020】また、亜鉛合金の形状は、表面積を大きく
して大電流放電に対応できるように粉末状とすることが
望ましい。本発明において好ましい亜鉛合金の平均粒径
は、100〜350μmの範囲が好ましい。亜鉛合金の
平均粒径が上記範囲を上回った場合、表面積が比較的小
さくなり大電流放電に対応することは困難になる。ま
た、平均粒径が上記範囲を下回った場合、電池組み立て
時の取り扱いが難しく、電解液及びゲル化剤と均一に混
合することが困難になるばかりでなく、表面が活性であ
ることから酸化されやすく不安定である。
Further, it is desirable that the shape of the zinc alloy is powdery so that the zinc alloy can have a large surface area and can handle a large current discharge. In the present invention, the preferable average particle size of the zinc alloy is in the range of 100 to 350 μm. If the average particle size of the zinc alloy exceeds the above range, the surface area becomes relatively small and it becomes difficult to cope with large current discharge. Further, if the average particle size is less than the above range, it is difficult to handle at the time of battery assembly, it becomes difficult to uniformly mix with the electrolytic solution and the gelling agent, and the surface is active, so that it is oxidized. Easy and unstable.

【0021】また、本発明において用いられる増粘剤と
しては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸塩、C
MC、アルギン酸などを用いることができる。特に、ポ
リアクリル酸が、強アルカリに対する耐薬品性に優れて
いるため好ましい。
Further, as the thickener used in the present invention, polyvinyl alcohol, polyacrylate, C
MC, alginic acid, etc. can be used. In particular, polyacrylic acid is preferable because it has excellent chemical resistance to strong alkali.

【0022】(電解液)本発明で用いられる電解液は、
水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ物質
を電解質として用いた水溶液が好ましく、特に、水酸化
カリウムを電解質として用いることが、好ましい。ま
た、本発明においては、上記水酸化カリウムなどの電解
質を水に溶解して電解液とするが、さらに電解液中に亜
鉛化合物を添加することが望ましい。かかる亜鉛化合物
としては、酸化亜鉛、水酸化亜鉛などの化合物が挙げら
れるが、特に酸化亜鉛が好ましい。
(Electrolytic Solution) The electrolytic solution used in the present invention is
An aqueous solution using an alkaline substance such as potassium hydroxide or sodium hydroxide as an electrolyte is preferable, and potassium hydroxide is particularly preferable as an electrolyte. Further, in the present invention, the electrolyte such as potassium hydroxide is dissolved in water to prepare an electrolytic solution, and it is desirable to further add a zinc compound to the electrolytic solution. Examples of such a zinc compound include compounds such as zinc oxide and zinc hydroxide, and zinc oxide is particularly preferable.

【0023】電解液として少なくとも亜鉛化合物を含有
するアルカリ性水溶液を用いるのは、アルカリ性水溶液
中での亜鉛合金の自己溶解が酸性系の電解液と比較して
格段に少なく、更には亜鉛合金のアルカリ性電解液中で
の自己溶解を亜鉛化合物、例えば酸化亜鉛を溶解して亜
鉛イオンを予め存在させておくことにより更に抑制する
ためである。電解液の濃度は、7〜11mol/lの範
囲とすることが、高い電気導電率を得るために最適であ
る。
When an alkaline aqueous solution containing at least a zinc compound is used as the electrolytic solution, the self-dissolution of the zinc alloy in the alkaline aqueous solution is much less than that of the acidic electrolytic solution, and furthermore, the alkaline electrolysis of the zinc alloy is performed. This is because self-dissolution in the liquid is further suppressed by dissolving a zinc compound, for example, zinc oxide and allowing zinc ions to be present in advance. The concentration of the electrolytic solution is optimally in the range of 7 to 11 mol / l in order to obtain high electric conductivity.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明の実施例および比較例について
詳細に説明する。 (実施例1)まず、オキシ水酸化コバルトでコーティン
グしたオキシ水酸化ニッケル粉末120質量部に、導電
剤としてレーザー回折法による平均粒径が5μm、鉄含
有量が100ppmの人造黒鉛(人造黒鉛から鉄含有量
がこの範囲にあるものを選別して用いた)7.7質量部
を加え、続いてポリエチレン0.12質量部を加えてか
ら乾式攪拌を10分間、回転数300rpmで行なった
後、練液である40質量%苛性カリ水溶液6.2質量部
を加え、湿式攪拌を10分間、回転数300rpmで行
ない、さらに、均一に混合するため、湿式攪拌を回転数
600rpmで10分間行なって攪拌合剤とした。続い
て、攪拌合剤をロール状プレスにて板状に圧縮し薄片状
態のものを作製した。このとき、被圧縮物の厚さが1m
m以下になるようにロール状プレスの圧力などを調整す
る。さらに、薄片状態のものを破砕することにより顆粒
合剤を作製した。その後、一定重量、一定寸法の正極合
剤を成形し、正極缶内部に挿入される。その後に正極合
剤と正極缶との密着を図るために再加圧される。このよ
うにして図1に示すJIS規格LR6形(単3形)亜鉛
アルカリ電池を組立てた。
EXAMPLES Examples and comparative examples of the present invention will be described in detail below. Example 1 First, 120 parts by mass of nickel oxyhydroxide powder coated with cobalt oxyhydroxide was used as a conductive agent to produce artificial graphite having an average particle size of 5 μm by a laser diffraction method and an iron content of 100 ppm (from artificial graphite to iron. 7.7 parts by mass were added, followed by 0.12 parts by mass of polyethylene, followed by dry stirring for 10 minutes at a rotation speed of 300 rpm, followed by kneading. 6.2 parts by mass of a 40% by weight aqueous solution of caustic potash, which is a liquid, is added, wet stirring is carried out for 10 minutes at a rotation speed of 300 rpm, and further, for uniform mixing, wet stirring is carried out at a rotation speed of 600 rpm for 10 minutes to prepare a stirring mixture. And Then, the stirring mixture was compressed into a plate shape by a roll-shaped press to prepare a flaky state. At this time, the thickness of the compressed object is 1 m
The pressure of the roll-shaped press is adjusted so that the pressure becomes m or less. Furthermore, a granular mixture was prepared by crushing the flaky material. After that, a positive electrode mixture having a constant weight and a constant size is molded and inserted into the positive electrode can. After that, the positive electrode mixture and the positive electrode can are pressed again in order to achieve close contact with each other. Thus, the JIS standard LR6 type (AA type) zinc alkaline battery shown in FIG. 1 was assembled.

【0025】(実施例2)導電剤として平均粒径20μ
mの人造黒鉛であって、鉄含有量が500ppmのもの
を選別して使用したこと以外は、実施例1と同様にJI
S規格LR6形(単3形)亜鉛アルカリ電池を組立て
た。
(Example 2) Average particle size of 20 μm as a conductive agent
m artificial graphite having an iron content of 500 ppm was selected and used, and the same procedure as in Example 1 was used.
An S standard LR6 type (AA type) zinc alkaline battery was assembled.

【0026】(実施例3)導電剤として平均粒径40μ
mの人造黒鉛であって、鉄含有量が500ppmのもの
を選別して使用したこと以外は、実施例1と同様にJI
S規格LR6形(単3形)亜鉛アルカリ電池を組立て
た。
(Embodiment 3) Average particle size of 40 μm as a conductive agent
m artificial graphite having an iron content of 500 ppm was selected and used, and the same procedure as in Example 1 was used.
An S standard LR6 type (AA type) zinc alkaline battery was assembled.

【0027】(実施例4)導電剤としての黒鉛中の鉄含
有量が100ppmのものを選別して用いたこと以外
は、実施例1と同様にJIS規格LR6形(単3形)亜
鉛アルカリ電池を組立てた。
(Example 4) A JIS standard LR6 type (AA) zinc alkaline battery was used in the same manner as in Example 1 except that graphite having an iron content of 100 ppm as a conductive agent was selected and used. Was assembled.

【0028】(実施例5)導電剤としての黒鉛中の鉄含
有量が1000ppmのものを選別して用いたこと以外
は、実施例1と同様にJIS規格LR6形(単3形)亜
鉛アルカリ電池を組立てた。
(Example 5) A JIS standard LR6 type (AA) zinc alkaline battery was used in the same manner as in Example 1 except that graphite having an iron content of 1000 ppm as a conductive agent was selected and used. Was assembled.

【0029】(実施例6)導電剤としての黒鉛中の鉄含
有量が1500ppmのものを選別して用いたこと以外
は、実施例1と同様にJIS規格LR6形(単3形)亜
鉛アルカリ電池を組立てた。
Example 6 A JIS standard LR6 type (AA) zinc alkaline battery was used in the same manner as in Example 1 except that graphite having an iron content of 1500 ppm as a conductive agent was selected and used. Was assembled.

【0030】(実施例7)導電剤としての黒鉛中の鉄含
有量が2000ppmのものを選別して用いたこと以外
は、実施例1と同様にJIS規格LR6形(単3形)亜
鉛アルカリ電池を組立てた。
(Example 7) A JIS standard LR6 type (AA) zinc alkaline battery was used in the same manner as in Example 1 except that graphite having an iron content of 2000 ppm as a conductive agent was selected and used. Was assembled.

【0031】(比較例1)導電剤として平均粒径3μm
の人造黒鉛を使用したこと以外は、実施例1と同様にJ
IS規格LR6形(単3形)亜鉛アルカリ電池を組立て
た。
(Comparative Example 1) An average particle diameter of 3 μm as a conductive agent
As in Example 1, except that the artificial graphite of
An IS standard LR6 type (AA) zinc alkaline battery was assembled.

【0032】(比較例2)導電剤として平均粒径50μ
mの人造黒鉛を使用したこと以外は、実施例1と同様に
JIS規格LR6形(単3形)亜鉛アルカリ電池を組立
てた。
(Comparative Example 2) Average particle size of 50 μm as a conductive agent
A JIS standard LR6 type (AA) zinc alkaline battery was assembled in the same manner as in Example 1 except that m artificial graphite was used.

【0033】(評価)以上のようにして組立てたLR6
形亜鉛アルカリ電池について、放電性能として初度15
00mA連続放電持続時間(0.9Vまで、n=12個
の平均値)、未放電状態の電池を60℃で60日貯蔵し
た時のガス発生量(n=12個の平均値)を調べた。そ
の結果を表1に示す。以上の結果から、導電剤としての
黒鉛の平均粒径は5μm〜40μmが適切であることが
判明した。すなわち、5μm以下であると、ミクロ的に
は活物質との導電性が高いが、顆粒状合剤のような二次
凝集塊同士のマクロ的な導電性は低下したと考える。ま
た、合剤成形時に負荷がかかる傾向にあり、量産的には
難しいと考える。これに対して40μm以上であると、
活物質に対して大きすぎ、導電性が低下したと考える。
さらに、黒鉛中の鉄の含有量によって、未放電電池を6
0℃で60日間貯蔵した後のガス発生量(ml)が大き
く影響を受けることが判明した。すなわち、ガス発生が
少ないことが必要な電池においては、鉄含有量の範囲を
1000ppm以下とすることによって、所望の電池を
得ることができる。
(Evaluation) LR6 assembled as described above
For zinc-alkaline batteries, the initial discharge performance is 15
00 mA continuous discharge duration (up to 0.9 V, n = 12 average value), and gas generation amount (n = 12 average value) of an undischarged battery stored at 60 ° C. for 60 days were examined. . The results are shown in Table 1. From the above results, it was found that the average particle size of graphite as a conductive agent is appropriately 5 μm to 40 μm. That is, when it is 5 μm or less, it is considered that the microscopic conductivity with the active material is high, but the macroscopic conductivity between the secondary aggregates such as the granular mixture is lowered. In addition, since the load tends to be applied when the mixture is molded, it is considered to be difficult for mass production. On the other hand, when it is 40 μm or more,
It is considered that the conductivity was too low for the active material and the conductivity decreased.
Furthermore, depending on the iron content in graphite, the undischarged battery can be
It was found that the gas generation amount (ml) after storage at 0 ° C. for 60 days was greatly affected. That is, in a battery that requires less gas generation, a desired battery can be obtained by setting the iron content range to 1000 ppm or less.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】なお、本実施例ではオキシ水酸化ニッケル
にコーティングするコバルト化合物として、オキシ水酸
化コバルトを用いたが、金属コバルト、金属ニッケル、
水酸化コバルト、一酸化コバルト、三酸化二コバルトを
用いても同様の結果が確認できた。また、黒鉛には本実
施例で人造黒鉛を用いたが、膨張化黒鉛を用いても同様
の結果が得られた。
In this example, cobalt oxyhydroxide was used as the cobalt compound for coating nickel oxyhydroxide, but metallic cobalt, metallic nickel,
Similar results were confirmed using cobalt hydroxide, cobalt monoxide, and dicobalt trioxide. Although artificial graphite was used as the graphite in this example, the same result was obtained by using expanded graphite.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、安
全性を損なうことなく、重負荷放電特性を改善し、高容
量を実現できる電池を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a battery capable of improving heavy load discharge characteristics and realizing high capacity without impairing safety.

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

【図1】本発明の亜鉛アルカリ電池の断面図である.FIG. 1 is a cross-sectional view of a zinc alkaline battery of the present invention.

【符号の挽明】[Reconstruction of code]

1・・・正極缶 2・・・正極合剤 3・・・セパレータ 4・・・負極ゲル亜鉛 5・・・集電棒 6・・・バッキング 7・・・金属板 8・・・メタルボトム 1 ... Positive electrode can 2 ... Positive electrode mixture 3 ... Separator 4 ... Negative electrode gel zinc 5 ... collector 6 ... Backing 7 ... Metal plate 8: Metal bottom

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】正極端子と容器を兼ねる有底円筒状の正極
缶と、その正極缶内に配置された中空円筒状の正極合剤
と、有底円筒状のセパレータを介して、前記正極合剤の
中空部に充填されたゲル状亜鉛負極を備える亜鉛アルカ
リ電池において、前記正極合剤中の活物質として、コバ
ルトもしくはニッケル系物質でコーティングしたオキシ
水酸化ニッケルを用い、導電剤として、平均粒径が5〜
40μmの黒鉛を用いたことを特徴とする亜鉛アルカリ
電池。
1. A positive electrode can having a bottomed cylindrical shape that also serves as a positive electrode terminal and a container, a hollow cylindrical positive electrode mixture arranged in the positive electrode can, and a positive electrode mixture having a bottomed cylindrical separator. In a zinc alkaline battery provided with a gelled zinc negative electrode filled in the hollow part of the agent, nickel oxyhydroxide coated with cobalt or nickel-based material is used as the active material in the positive electrode mixture, and an average particle size is used as the conductive agent. Diameter is 5
A zinc alkaline battery characterized by using 40 μm graphite.
【請求項2】上記コバルトもしくはニッケル系物質が、
オキシ水酸化コバルト、三酸化二コバルト、一酸化コバ
ルト、水酸化コバルト、金属ニッケル、金属コバルトよ
り選ばれる少なくとも一つの物質であることを特徴とす
る請求項1に記載の亜鉛アルカリ電池。
2. The cobalt- or nickel-based material,
The zinc alkaline battery according to claim 1, which is at least one substance selected from cobalt oxyhydroxide, dicobalt trioxide, cobalt monoxide, cobalt hydroxide, metallic nickel, and metallic cobalt.
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