JP2003123746A

JP2003123746A - アルカリ亜鉛電池

Info

Publication number: JP2003123746A
Application number: JP2001319857A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Morikawa; 慎一郎森川; Naoteru Hayashi; 直輝林; Kazuyoshi Honda; 一良本田; Kuniyasu Oya; 邦泰大矢
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-10-17
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2003-04-25
Anticipated expiration: 2021-10-17
Also published as: JP4281275B2

Abstract

(57)【要約】【課題】重負荷放電特性と保存特性の双方に優れたアル
カリ亜鉛電池を提供する。【解決手段】ベータ型オキシ水酸化ニッケルを正極活物
質として含有する正極合剤３、亜鉛を主な負極活物質と
する負極合剤５、電解液としてアルカリ性水溶液を用い
るアルカリ亜鉛電池１において、正極合剤３は、ベータ
型オキシ水酸化ニッケル、黒鉛粉、水酸化カリウム水溶
液を重量比で所定の割合で混合したものである。そのベ
ータ型オキシ水酸化ニッケルは、化学酸化により製作さ
れ、粒子の形状が球状であり、その粒子の細孔直径０．
５μｍ以下の累積細孔容積が１０〜６０μｌ／ｇの範囲
とされる。これにより、重負荷放電特性と保存特性の双
方に優れたアルカリ亜鉛電池が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、正極活物質とし
てベータ型オキシ水酸化ニッケル、またはベータ型オキ
シ水酸化ニッケルと二酸化マンガンを用いたアルカリ亜
鉛電池に関する。詳しくは、所定の細孔直径以下の累積
細孔容積が所定の範囲にある化学酸化法で得られるベー
タ型オキシ水酸化ニッケルおよび二酸化マンガンを用い
ることによって、大電力放電でも長時間作動できる重負
荷放電特性および保存特性がともに優れるようにしたア
ルカリ亜鉛電池に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、小型の携帯用電子機器、とりわ
け、携帯用ゲーム機、デジタルカメラの普及は非常にめ
ざましい。今後もますますその普及が予想され、それに
伴って、電源となる電池の需要も急速に拡大すると考え
られる。現在、これらの機器には単三サイズの円筒形電
池が主に使用されているが、こうした電子機器は一般に
作動電圧が高く、かつ大電流を必要とするため、その電
源としては重負荷での放電特性に優れていなければなら
ない。

【０００３】この要求を満たす電池の中で最も普及して
いるのは、二酸化マンガンを正極、亜鉛を負極に使用
し、電解液に高濃度アルカリ性水溶液を使用したアルカ
リマンガン電池である。この電池は二酸化マンガン、亜
鉛ともに安価であり、また、単位重量当たりのエネルギ
ー密度が高いことから、小型携帯用電子機器用の電源を
始め、幅広く用いられている。

【０００４】こうした小型携帯用機器での使用を鑑み、
アルカリマンガン電池は更なる重負荷放電特性の向上を
目指すべく、電池材料からその電池構成に至るまで、現
在までに数多くの改良がなされてきた。しかしながらこ
の電池系は、正極活物質である二酸化マンガンの放電が
均一固相反応であるために、放電によって電圧が徐々に
低下し、右下がりの放電曲線を描く。このため、上述し
たような、高電圧、大電流を必要とする小型携帯用電子
機器においては、こういったアルカリマンガン電池の放
電挙動では基本的に僅かしか許容できず、機器の使用可
能時間は、様々な改良がなされた現在においてもごく僅
かでしかない。加えて、小型携帯用電子機器は、いずれ
もその市場投入初期は比較的高電圧、大電流で作動する
傾向があり、今後そういった新規の機器にも対応可能
な、より重負荷特性に優れた電池が必要不可欠である。

【０００５】このような要求を満たす電池として、ニッ
ケル亜鉛電池が従来より提案されてきた。この電池は、
正極にオキシ水酸化ニッケル、負極に亜鉛を使用したア
ルカリ電池であり、アルカリマンガン電池よりも作動電
圧の高い、重負荷特性に優れた電池である。しかしその
反面、正極活物質であるオキシ水酸化ニッケルは、酸素
発生が生じやすく、自己放電が大きいという問題を抱え
ていた。

【０００６】この問題を解決する方法としては、例えば
特開平１０−２１４６２１号公報などにおいて、自己放
電の少ない、ガンマ型オキシ水酸化ニッケル（γ−Ｎｉ
ＯＯＨ）を正極活物質に使用した、インサイドアウト構
造の電池が提案されている。また、比較的密度が高いベ
ータ型オキシ水酸化ニッケル（β−ＮｉＯＯＨ）を正極
活物質に使用した、インサイドアウト構造の電池が提案
されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガンマ
型オキシ水酸化ニッケルは比較的密度が低いため、これ
を用いて構成する電池は、確かに自己放電が少なく、ア
ルカリマンガン電池と比較して高い作動電位が得られる
ものの、放電容量はかなり小さくなってしまうという難
点がある。

【０００８】また、ベータ型オキシ水酸化ニッケルはガ
ンマ型オキシ水酸化ニッケルより密度が高いため、これ
を用いて構成する電池は、放電容量が改良されたが、重
負荷放電特性および保存特性の改善が課題となってい
る。

【０００９】そこで、この発明は、大電力放電でも長時
間作動できる重負荷放電特性に優れ、かつ保存特性に優
れたアルカリ亜鉛電池を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係るアルカリ
亜鉛電池は、ベータ型オキシ水酸化ニッケルを正極活物
質として含有する正極合剤、亜鉛を主な負極活物質とす
る負極合剤および電解液としてのアルカリ水溶液を用い
るアルカリ亜鉛電池において、ベータ型オキシ水酸化ニ
ッケルが水酸化ニッケルを化学酸化することにより得ら
れたものであり、このベータ型オキシ水酸化ニッケル粒
子の細孔直径０．５μｍ以下の累積細孔容積が１０〜６
０μｌ／ｇの範囲にあるものである。

【００１１】例えば、ベータ型オキシ水酸化ニッケルの
粒子は球状である。ここで、球状とは、球状に近い状態
の近いものを含む概念である。以下においても同様であ
る。

【００１２】この発明においては、正極活物質として化
学酸化法で製作されたベータ型オキシ水酸化ニッケルが
用いられる。そして、このベータ型オキシ水酸化ニッケ
ル粒子の細孔直径０．５μｍ以下の累積細孔容積が１０
〜６０μｌ／ｇの範囲とされる。ベータ型オキシ水酸化
ニッケルにおいて細孔直径０．５μｍ以下の範囲の細孔
容積が６０μｌ／ｇより大きい場合は、重負荷放電特性
は優れるが、保存特性が低下する。一方、ベータ型オキ
シ水酸化ニッケルにおいて細孔直径０．５μｍ以下の範
囲の細孔容積が１０μｌ／ｇより小さい場合には、保存
特性は向上するが重負荷放電特性が大幅に低下する。し
たがって、ベータ型オキシ水酸化ニッケル粒子の細孔直
径０．５μｍ以下の累積細孔容積が１０〜６０μｌ／ｇ
の範囲とされることにより、重負荷放電特性と保存特性
に優れたアルカリ亜鉛電池が得られる。なお、ベータ型
オキシ水酸化ニッケルの粒子の形状を球状とすること
で、ベータ型オキシ水酸化ニッケルがより高密度とな
り、より大きな放電容量（電池容量）得ることが可能と
なる。

【００１３】また、この発明に係るアルカリ亜鉛電池
は、ベータ型オキシ水酸化ニッケルと二酸化マンガンを
正極活物質として含有する正極合剤、亜鉛を主な負極活
物質とする負極合剤および電解液としてのアルカリ水溶
液を用いるアルカリ電池において、ベータ型オキシ水酸
化ニッケルが水酸化ニッケルを化学酸化することにより
得られたものであり、このベータ型オキシ水酸化ニッケ
ルと二酸化マンガンの混合物における粒子の細孔直径
０．５μｍ以下の累積細孔容積が１０〜６０μｌ／ｇの
範囲にあるものである。例えば、ベータ型オキシ水酸化
ニッケルの粒子は球状である。

【００１４】この発明においては、化学酸化法で製作さ
れたベータ型オキシ水酸化ニッケルと二酸化マンガンと
を混合した正極活物質が使用される。そして、ベータ型
オキシ水酸化ニッケルと二酸化マンガンの混合物におけ
る粒子の細孔直径０．５μｍ以下の累積細孔容積が１０
〜６０μｌ／ｇの範囲とされる。

【００１５】この場合、ベータ型オキシ水酸化ニッケル
と二酸化マンガンの混合物において細孔直径０．５μｍ
以下の範囲の累積細孔容積が６０μｌ／ｇより大きい場
合は、重負荷放電特性は優れるが、保存特性が低下す
る。一方、ベータ型オキシ水酸化ニッケルと二酸化マン
ガンの混合物において細孔直径０．５μｍ以下の範囲の
累積細孔容積が１０μｌ／ｇより小さい場合には、保存
特性は向上するが重負荷放電特性が大幅に低下する。し
たがって、ベータ型オキシ水酸化ニッケルと二酸化マン
ガンの混合物における粒子の細孔直径０．５μｍ以下の
累積細孔容積が１０〜６０μｌ／ｇの範囲とされること
により、重負荷放電特性と保存特性に優れたアルカリ亜
鉛電池が得られる。

【００１６】なお、ベータ型オキシ水酸化ニッケルの粒
子の形状を球状とすることで、ベータ型オキシ水酸化ニ
ッケルがより高密度となり、より大きな放電容量（電池
容量）を得ることが可能となる。また、二酸化マンガン
を使用することにより、電池のコストを削減することが
可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の第１の実施の形
態について説明する。図１は第１の実施の形態としてア
ルカリ亜鉛電池１の構成を示している。このアルカリ亜
鉛電池１は正極活物質に化学酸化で製作された球状のベ
ータ型オキシ水酸化ニッケルを使用したものである。

【００１８】このアルカリ亜鉛電池１は、電池缶２と、
正極合剤３と、セパレータ４と、負極合剤５と、集電ピ
ン６と、負極端子部材７とから構成されている。

【００１９】電池缶２は、例えばニッケルメッキが施さ
れた金属板をプレス加工して成形したものである。この
電池缶２はアルカリ亜鉛電池１の正極端子も兼ねてい
る。

【００２０】正極合剤３は、中空円筒状をしており、電
池缶２の内部に配される。この正極合剤３は、正極活物
質としてのベータ型オキシ水酸化ニッケル、導電剤とし
ての炭素粉および電解質としてのアルカリ性水溶液を混
合し、中空円筒状に成型してなるものである。導電剤と
して用いる炭素粉には黒鉛粉が用いられる。アルカリ性
水溶液には、例えば水酸化カリウム水溶液が使用される
が、水酸化リチウム、水酸化ナトリウムなどの水溶液も
使用可能である。

【００２１】この正極合剤３は、以下のようにして作製
される。まず、ベータ型オキシ水酸化ニッケル、黒鉛
粉、水酸化カリウム水溶液を重量比で８０：１０：１０
の割合で秤量し、インペラーやボールミルなどの攪拌方
法によって混合する。次に、混合した材料を中空円筒状
に加圧成型して正極合剤３を得る。

【００２２】セパレータ４は、有底円筒状をしており、
正極合剤３の内側に配される。例えば、セパレータ４に
は、吸液性、保液性がよく、耐アルカリ性の優れた合成
繊維の不繊布が使用される。

【００２３】負極合剤５は、ゲル状であり、セパレータ
４の中に充填される。この負極合剤５は、負極活物質と
なる粒状亜鉛と酸化亜鉛を、ゲル化剤を用いて電解液で
ある水酸化カリウム水溶液に均一に分散混合させたもの
である。

【００２４】負極端子部材７は、負極端子板８、絶縁体
のガスケット９および安全弁１０とから構成されてい
る。負極端子板８には、黄銅製の集電ピン６が溶接され
ている。この負極端子部材７は電池缶２の開口部を封口
する封口部材としても機能する。

【００２５】図１に示すアルカリ亜鉛電池１は、以下の
ようにして製作される。まず、中空円筒状に加圧成型さ
れた正極合剤３を、電池缶２に装入する。次に、有底円
筒状のセパレータ４を正極合剤３の中心部に挿入し、該
セパレータ４の中にゲル状の負極合剤５を充填する。最
後に、電池缶２に負極端子部材７を挿入し、電池缶２の
開口部の縁部を内部に折り曲げ、この負極端子部材７を
固定する。電池缶２に負極端子部材７を挿入する際、負
極端子板８に溶接された集電ピン６は、ゲル状の負極合
剤５に差し込まれる。

【００２６】図１に示すアルカリ亜鉛電池１において、
負極の集電は、負極端子板８に溶接された集電ピン６が
負極合剤５に差し込まれることで確保されている。ま
た、正極の集電は、正極合剤３と電池缶２とが接続され
ることで確保されている。なお、電池缶２の外周面は、
図示しない外装ラベルによって覆われており、電池缶２
の底の凸部（図示のアルカリ亜鉛電池１の上部）に正極
端子が位置している。

【００２７】このアルカリ亜鉛電池１における放電反応
および理論起電力は以下の通りである。２ＮｉＯＯＨ＋Ｚｎ＋Ｈ₂Ｏ→２Ｎｉ（ＯＨ）₂＋ＺｎＯ理論起電力：Ｅ₀＝１．７４Ｖこのように、放電反応によって、オキシ水酸化ニッケル
と亜鉛から、水酸化ニッケルと酸化亜鉛が生成される。

【００２８】ここで、本実施の形態における正極活物質
としてのベータ型オキシ水酸化ニッケルについてさらに
説明する。このベータ型オキシ水酸化ニッケルは、水酸
化ニッケルを化学酸化により作製したものである。例え
ば、このベータ型オキシ水酸化ニッケルは、水酸化ニッ
ケルを、適当な酸化剤、例えば次亜塩素酸ナトリウム
と、適当なアルカリ種、例えば水酸化リチウム、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウムとを含む液相中で酸化させ
ることで得ることができる。このときの酸化反応は、以
下の通りである。２Ｎｉ（ＯＨ）₂＋ＣｌＯ^- → ２ＮｉＯＯＨ＋Ｃｌ^-
＋Ｈ₂Ｏ

【００２９】このようにベータ型オキシ水酸化ニッケル
を化学酸化により作製することで、その過程において、
ＮＯ₃ ^-，ＣＯ₃ ^2-等といった不純物イオンが液相中に流
出して結晶内からある程度除去される。その結果、自己
放電のより少ない、一次電池用の活物質に、より適した
ベータ型オキシ水酸化ニッケルを得ることができる。因
に、オキシ水酸化ニッケルの自己放電は、その結晶中に
含まれるＮＯ₃ ^-，ＣＯ ₃ ^2-等といった不純物イオンが電
池内で分解して起こると考えられている。

【００３０】なお、液相中のｐＨにより、生成するオキ
シ水酸化ニッケルの結晶構造が異なる。すなわち、ｐＨ
がある値以下では高密度のベータ型オキシ水酸化ニッケ
ル（理論密度：４．６８ｇ／ｃｍ³）が生成され、一方
ｐＨがそれより大きな値では低密度のガンマ型オキシ水
酸化ニッケル（理論密度：３．７９ｇ／ｃｍ³）が生成
される。

【００３１】またこの際、出発原料となる水酸化ニッケ
ルとしては、粒子の形状が球状である、高密度水酸化ニ
ッケルと呼ばれるものが用いられる。これにより、本実
施の形態における正極活物質であるベータ型オキシ水酸
化ニッケルは、粒子の形状が球状となる。

【００３２】通常の水酸化ニッケルは非球状で、タップ
（Ｔａｐ）密度１．４〜１．８（ｇ／ｃｍ³）、バルク
（Ｂｕｌｋ）密度１．０〜１．４（ｇ／ｃｍ³）なのに
対し、上述の高密度水酸化ニッケルと呼ばれるものは粒
子が球状であり、タップ（Ｔａｐ）密度２．０〜２．５
（ｇ／ｃｍ³）、バルク（Ｂｕｌｋ）密度１．４〜１．
８（ｇ／ｃｍ³）と、通常品に比べ高密度である。

【００３３】タップ（Ｔａｐ）密度とバルク（Ｂｕｌ
ｋ）密度（「かさ密度」ともいう）の測定方法は次の通
りである。すなわち、対象となる粉末を特定の容器に自
然落下充填し、このときの質量をＡ（ｇ）、体積をＢ
（ｃｍ³）、容器を持ち上げて容器の底を机などに２０
０回軽くぶつけた（タッピング）後の体積をＣ（ｃ
ｍ³）とすると以下の式で定義される。バルク（Ｂｕｌｋ）密度＝Ａ／Ｂ（ｇ／ｃｍ³）タップ（Ｔａｐ）密度＝Ａ／Ｃ（ｇ／ｃｍ³）

【００３４】また、本実施の形態における正極活物質と
してのベータ型オキシ水酸化ニッケルのタップ（Ｔａ
ｐ）密度とバルク（Ｂｕｌｋ）密度は次の範囲内にある
ことが望ましい。すなわち、ベータ型オキシ水酸化ニッ
ケルのタップ（Ｔａｐ）密度は２．２〜２．７ｇ／ｃｍ
³の範囲にあることが望ましい。また、ベータ型オキシ
水酸化ニッケルのバルク（Ｂｕｌｋ）密度は１．６〜
２．２ｇ／ｃｍ³の範囲にあることが望ましい。タップ
密度およびバルク密度がこれらの範囲の下限値よりも小
さいと、放電容量を大きくすることが困難になるからで
ある。また、タップ密度およびバルク密度がこれらの範
囲の上限値よりも大きなベータ型オキシ水酸化ニッケル
は製造することが困難だからである。

【００３５】図１に示すアルカリ亜鉛電池１を、２種の
試験条件で特性評価を行った。条件１として、電池製造
直後に、２０゜Ｃの雰囲気で１．５Ｗの定電力放電で放
電終止電圧１．０Ｖに達するまでの放電時間を測定し
た。次に、条件２として、電池を６０゜Ｃの雰囲気で２
０日間保存した後に２０゜Ｃの雰囲気に戻し、１．５Ｗ
の定電力放電で放電終止電圧１．０Ｖに達するまでの放
電時間を測定した。

【００３６】ここでは、以下の実施例１〜１３のアルカ
リ亜鉛電池１を検討した。実施例１〜１３は、正極合剤
３に使用するベータ型オキシ水酸化ニッケルに、化学酸
化法により製作され、かつ粒子の形状が球状であり、粒
子の細孔直径が０．５μｍ以下の累積細孔容積を５〜７
０μｌ／ｇの範囲で変化させたものを用いて、上述した
アルカリ亜鉛電池の作製手順に従い電池をそれぞれ作製
した。これら実施例１〜１３を上述の２種の試験条件で
測定した結果を表１に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１の測定結果により、図２の化学酸化法
により作製されたベータ型オキシ水酸化ニッケルの累積
細孔容積と、放電時間及び自己放電率との関係曲線が得
られる。図２により、電池の放電時間が長く、かつ自己
放電率が低くなるベータ型オキシ水酸化ニッケル粒子の
細孔直径が０．５μｍ以下の累積細孔容積は、図中のＡ
の範囲、即ち、１０〜６０μｌ／ｇの範囲である。オキ
シ水酸化ニッケル粒子の細孔直径０．５μｍ以下の累積
細孔容積が６０μｌ／ｇを超える場合、重負荷放電特性
は優れるが、自己放電率が大幅に増加するため、保存特
性が低下する。また、１０μｌ／ｇ未満の場合、保存特
性は向上する（自己放電率が低い）が、重負荷放電特性
が大幅に低下する。

【００３９】このように、正極活物質として化学酸化法
で製作され、粒子の細孔直径０．５μｍ以下の累積細孔
容積が１０〜６０μｌ／ｇの範囲にあるベータ型オキシ
水酸化ニッケルを用いることで、重負荷放電特性と保存
特性に優れたアルカリ亜鉛電池を得ることができる。ま
た、ベータ型オキシ水酸化ニッケルの粒子の形状を球状
としたので、ベータ型オキシ水酸化ニッケルがより高密
度となり、より大きな放電容量（電池容量）を得ること
が可能となる。

【００４０】次に、この発明の第２の実施の形態につい
て説明する。図３は第２の実施の形態としてアルカリ亜
鉛電池１Ａの構成を示している。このアルカリ亜鉛電池
１Ａは、正極活物質として、化学酸化法で製作された球
状のベータ型オキシ水酸化ニッケルと、二酸化マンガン
を使用したものである。この図３において、図１と対応
する部分には、同一符号を付し、その詳細説明は省略す
る。

【００４１】このアルカリ亜鉛電池１Ａは、電池缶２
と、正極合剤３Ａと、セパレータ４と、負極合剤５と、
集電ピン６と、負極端子部材７とから構成されている。

【００４２】正極合剤３Ａは、中空円筒状をしており、
電池缶２の内部に配される。この正極合剤３Ａは、正極
活物質としての、化学酸化で作成され、粒子の形状が球
状であるベータ型オキシ水酸化ニッケルおよび二酸化マ
ンガン、導電剤としての炭素粉および電解質としてのア
ルカリ性水溶液を混合し、中空円筒状に成型してなるも
のである。

【００４３】その他の構成は、図１に示すアルカリ亜鉛
電池１と同様に構成され、同様に作製される。

【００４４】図３に示すアルカリ亜鉛電池１Ａにおいて
も、負極の集電は、負極端子板８に溶接された集電ピン
６が負極合剤５に差し込まれることで確保されている。
また、正極の集電は、正極合剤３Ａと電池缶２とが接続
されることで確保されている。

【００４５】このアルカリ亜鉛電池１Ａにおける放電反
応および理論起電力は以下の通りである。ＮｉＯＯＨ−Ｚｎの放電反応：２ＮｉＯＯＨ＋Ｚｎ＋Ｈ₂Ｏ→２Ｎｉ（ＯＨ）₂＋ＺｎＯ理論起電力：Ｅ₀＝１．７４ＶＭｎＯ₂−Ｚｎの放電反応：２ＭｎＯ₂＋Ｚｎ＋２Ｈ₂Ｏ→２ＭｎＯＯＨ＋Ｚｎ（Ｏ
Ｈ）₂ 理論起電力：Ｅ₀≒１．５〜１．６５Ｖ

【００４６】このように、放電反応によって、オキシ水
酸化ニッケルから、水酸化ニッケルが生成される。ま
た、二酸化マンガンから、オキシ水酸化マンガンが生成
される。図３に示すアルカリ亜鉛電池１Ａを、上述した
２種の試験条件で特性評価を行った。

【００４７】ここでは、以下の実施例１４〜５２のアル
カリ亜鉛電池１Ａを検討した。実施例１４〜５２は、正
極合剤ｌに粒子の細孔直径が０．５μｍ以下の累積細孔
容積を５〜７０μｌ／ｇの範囲で変化させたベータ型オ
キシ水酸化ニッケルおよび二酸化マンガンの混合物を用
いた。この混合物に使用するベータ型オキシ水酸化ニッ
ケルに、化学酸化法により製作され、かつ粒子の形状が
球状であるものを用いた。そして、実施例１４〜２６の
ベータ型オキシ水酸化ニッケルと二酸化マンガンの配合
比は、正極活物質全体に対してベータ型オキシ水酸化ニ
ッケルが質量％で５０％、実施例２７〜３９は３０％、
実施例４０〜５２は１０％の配合比とした。それ以外は
実施例１〜１３と同一の仕様で上述した作製手順に従い
電池をそれぞれ作製した。これら実施例１４〜５２を上
述の試験条件で測定した結果を表２に示す。

【００４８】

【表２】

【００４９】表２の測定結果により、図４〜図６のベー
タ型オキシ水酸化ニッケルおよび二酸化マンガンの混合
物粒子の細孔直径が０．５μｍ以下の累積細孔容積と、
放電時間及び自己放電率との関係曲線が得られる。図４
は、正極活物質中にベータ型オキシ水酸化ニッケルの配
合比５０質量％の時、累積細孔容積と、放電時間および
自己放電率との関係を示している。図５は、正極活物質
中にベータ型オキシ水酸化ニッケルの配合比３０質量％
の時、累積細孔容積と、放電時間および自己放電率との
関係を示している。図６は、正極活物質中にベータ型オ
キシ水酸化ニッケルの配合比１０質量％の時、累積細孔
容積と、放電時間および自己放電率との関係を示してい
る。

【００５０】図４〜図６に示すように、電池の放電時間
が長く、自己放電率が低くなるベータ型オキシ水酸化ニ
ッケルおよび二酸化マンガンの混合物粒子の細孔直径が
０．５μｍ以下の累積細孔容積は、図中のＢの範囲、即
ち、１０〜６０μｌ／ｇの範囲である。図２の正極活物
質にベータ型オキシ水酸化ニッケルのみを使用する場合
と同様に、粒子の細孔直径０．５μｍ以下の累積細孔容
積が６０μｌ／ｇを超える場合、重負荷放電特性は優れ
るが、自己放電率が大幅に増加するため、保存特性が低
下する。また１０μｌ／ｇ未満の場合、保存特性は向上
する（自己放電率が低い）が、重負荷放電特性が大幅に
低下する。

【００５１】このように、化学酸化法で製作されたベー
タ型オキシ水酸化ニッケルと二酸化マンガンを混合した
正極活物質を使用し、ベータ型オキシ水酸化ニッケルお
よび二酸化マンガンの混合物粒子の細孔直径が０．５μ
ｍ以下の累積細孔容積を１０〜６０μｌ／ｇの範囲とす
ることで、重負荷放電特性と保存特性に優れたアルカリ
亜鉛電池を得ることができる。また、正極活物質として
ベータ型オキシ水酸化ニッケルと二酸化マンガンとを混
合して用いることにより、正極／負極の反応面積を減少
させることなく、正極の充填容量を大きくでき、放電容
量を高めることが可能となる。また、安価な二酸化マン
ガンを使用することにより、電池のコストを削減するこ
とが可能となる。また、ベータ型オキシ水酸化ニッケル
の粒子の形状を球状としたので、ベータ型オキシ水酸化
ニッケルがより高密度となり、より大きな放電容量（電
池容量）を得ることが可能となる。

【００５２】なお、上述の発明の実施の形態では、一次
電池であるニッケル亜鉛電池について説明したが、これ
に限定されるものではない。例えば二次電池にもこの発
明を適用できる。

【００５３】また、上述の実施の形態では、円筒形のニ
ッケル亜鉛電池について説明したが、この円筒形電池に
限定されるわけではなく、このほか扁平形など他の形状
のニッケル亜鉛電池にもこの発明を適用できる。

【００５４】

【発明の効果】この発明に係るアルカリ亜鉛電池によれ
ば、正極活物質として化学酸化法で製作されたベータ型
オキシ水酸化ニッケルを用い、その粒子の細孔直径が
０．５μｍ以下の累積細孔容積を１０〜６０μｌ／ｇの
範囲とするものであり、重負荷放電特性と保存特性に優
れたアルカリ亜鉛電池を得ることができる。

【００５５】また、この発明に係るアルカリ亜鉛電池に
よれば、化学酸化法で製作されたベータ型オキシ水酸化
ニッケルと二酸化マンガンを混合した正極活物質を使用
し、その混合物の粒子の細孔直径が０．５μｍ以下の累
積細孔容積を１０〜６０μｌ／ｇの範囲とするものであ
り、重負荷放電特性と保存特性に優れたアルカリ亜鉛電
池を得ることができ、また、正極／負極の反応面積を減
少させることなく、正極の充填容量を大きくでき、放電
容量を高めることができ、さらに、二酸化マンガンを使
用することにより、電池のコストを削減できる。

【００５６】また、この発明に係るアルカリ亜鉛電池に
よれば、正極活物質としてのベータ型オキシ水酸化ニッ
ケルの粒子形状を球状とすることで、ベータ型オキシ水
酸化ニッケルがより高密度となり、より大きな放電容量
（電池容量）を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態としてのアルカリ亜鉛電池の
構成例を示す図である。

【図２】β-NiOOHの累積細孔容積と、放電時間及び自己
放電率との関係を示す図である。

【図３】第２の実施の形態としてのアルカリ亜鉛電池の
構成例を示す図である。

【図４】正極活物質中β-NiOOHの配合比５０質量％の
時、累積細孔容積と、放電時間及び自己放電率との関係
を示す図である。

【図５】正極活物質中β-NiOOHの配合比３０質量％の
時、累積細孔容積と、放電時間及び自己放電率との関係
を示す図である。

【図６】正極活物質中β-NiOOHの配合比１０質量％の
時、累積細孔容積と、放電時間及び自己放電率との関係
を示す図である。

【符号の説明】

１，１Ａ・・・アルカリ亜鉛電池、２・・・電池缶、
３，３Ａ・・・正極合剤、４・・・セパレータ、５・・
・負極合剤、６・・・集電ピン、７・・・負極端子部
材、８・・・負極端子板、９・・・ガスケット、１０・
・・安全弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本田一良福島県安達郡本宮町字樋ノ口２番地ソニー福島株式会社内 (72)発明者大矢邦泰福島県安達郡本宮町字樋ノ口２番地ソニー福島株式会社内Ｆターム(参考） 5H024 AA02 AA03 AA14 BB11 CC02 CC14 EE01 EE06 FF07 FF31 FF38 5H050 AA02 AA08 AA09 AA19 BA04 CA03 CA05 CB13 FA17 GA15 HA05 HA06 HA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベータ型オキシ水酸化ニッケルを正極活
物質として含有する正極合剤、亜鉛を主な負極活物質と
する負極合剤および電解液としてのアルカリ性水溶液を
用いるアルカリ亜鉛電池において、上記ベータ型オキシ水酸化ニッケルは、水酸化ニッケル
を化学酸化することにより得られたものであり、上記ベータ型オキシ水酸化ニッケル粒子の細孔直径０．
５μｍ以下の累積細孔容積が１０〜６０μｌ／ｇの範囲
にあることを特徴とするアルカリ亜鉛電池。
【請求項２】上記ベータ型オキシ水酸化ニッケルは、
粒子の形状が球状であることを特徴とする請求項１に記
載のアルカリ亜鉛電池。
【請求項３】ベータ型オキシ水酸化ニッケルと二酸化
マンガンを正極活物質として含有する正極合剤、亜鉛を
主な負極活物質とする負極合剤および電解液としてのア
ルカリ性水溶液を用いるアルカリ亜鉛電池において、上記ベータ型オキシ水酸化ニッケルは、水酸化ニッケル
を化学酸化することにより得られたものであり、上記ベータ型オキシ水酸化ニッケルと二酸化マンガンの
混合物粒子の細孔直径０．５μｍ以下の累積細孔容積が
１０〜６０μｌ／ｇの範囲にあることを特徴とするアル
カリ亜鉛電池。
【請求項４】上記ベータ型オキシ水酸化ニッケルは、
粒子の形状が球状であることを特徴とする請求項３に記
載のアルカリ亜鉛電池。