JP2009238374A - アルカリ電池及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】充填容量を減少させずかつ連続放電特性や耐漏液特性を低下させずに重負荷パルス放電特性を向上させることができるアルカリ電池を提供すること。
【解決手段】本発明のアルカリ電池１１は、有底筒状の正極缶２１、環状の正極合剤３１、有底筒状のセパレータ４１、負極合剤５１，５２、負極集電子７１を備える。正極合剤３１は正極缶２１内に装填されている。セパレータ４１は正極合剤３１の内側に配置されている。負極合剤５１，５２はセパレータ４１の内側に装填されている。負極集電子７１は、正極缶２１を封口する封口体６０の一部をなし、セパレータ４１の開口部を介して負極合剤５１，５２の中心部に挿入されている。負極合剤５１，５２中の亜鉛含有率が、セパレータ４１の開口部側で相対的に低く、セパレータ４２の底部側で相対的に高い。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アルカリ電池及びその製造方法に係り、特にはその負極合剤の組成等に特徴を有するアルカリ電池及びその製造方法に関するものである。

電解液に強アルカリ性水溶液を用いたアルカリ電池は、使用中の電圧降下が少ない、大きな電流で連続的に使用できる等といった利点を有することから、ゲーム機器、ポータブルＡＶ機器、携帯デジタル機器などへの用途が拡大しつつある。なかでも、ＬＲ６（単３形）やＬＲ０３（単４形）等といった円筒形アルカリ電池は、これらの機器に使用される機会が多い。この種の円筒形アルカリ電池は、通常、電池ケースを兼ねる有底円筒形の金属製正極缶を備えている。正極缶の内部には、正極合剤と、負極合剤と、アルカリ電解液を含浸させたセパレータとからなるアルカリ発電要素が収納されている。正極缶の開口部は、金属製の負極集電子、金属製の負極端子板、合成樹脂製の封口ガスケットなどを一体に組み付けてなる封口体によって閉塞されている。

ところで、近年においてアルカリ電池にはデジタル機器の普及により放電性能の向上が求められている。アルカリ電池の放電性能向上には負極合剤の組成変更が有効であるが、特に重負荷パルス放電特性の向上には、負極合剤中における電解液や亜鉛微粉の含有量を増加させたり、亜鉛合金中のビスマス含有量を減少させたり、電解液中における水酸化カリウムや酸化亜鉛の濃度を減少させたりすること等が効果的である。あるいは、負極合剤中における亜鉛微粉の含有量分布を変化させたもの等も従来提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開平６−１６８７１７号公報

しかしながら、負極合剤中における電解液の含有量を増加させると、相対的に亜鉛の含有量が減少する結果、充填容量が減少してしまう。また、相対的に亜鉛微粉の含有量を増加させたり、ビスマス含有量や酸化亜鉛の濃度を減少させたりすると、ガス発生量が増加する結果、耐漏液特性が低下してしまう。さらに、水酸化カリウムの濃度を減少させると、連続放電特性が低下してしまう。以上のように、重負荷パルス放電特性を向上させる対策を講じると、充填容量が減少したり、その他の放電特性や耐漏液特性の特性が低下したりするといった副作用を伴うという問題があった。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、充填容量を減少させずかつ連続放電特性や耐漏液特性を低下させずに重負荷パルス放電特性を向上させることができるアルカリ電池を提供することにある。また、本発明の別の目的は、上記の優れたアルカリ電池を簡単にかつ確実に得ることができる製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するための手段［１］〜［１３］を以下に列挙する。

［１］有底筒状の正極缶と、前記正極缶内に装填された環状の正極合剤と、前記正極合剤の内側に配置された有底筒状のセパレータと、前記セパレータの内側に装填された負極合剤と、前記正極缶を封口する封口体の一部をなし、前記セパレータの開口部を介して前記負極合剤の中心部に挿入された負極集電子とを備えたアルカリ電池において、前記負極合剤中の亜鉛含有率が、前記セパレータの開口部側で相対的に低く、前記セパレータの底部側で相対的に高いことを特徴とするアルカリ電池。従って、手段１によると、負極集電子に接触する面積が大きいセパレータの開口部側においては、負極合剤中の亜鉛含有率が相対的に低く、それゆえ重負荷パルス放電特性の向上に適した組成となっている。その反面、セパレータの底部側においては負極合剤中の亜鉛含有率が相対的に高いため、負極合剤全体の平均組成は、充填容量等も満足するものとなっており、諸特性の低下が回避される。

［２］負極合剤全体の平均亜鉛含有率が、５５重量％以上７０重量％以下の範囲であることを特徴とする手段１に記載のアルカリ電池。

［３］負極合剤に含まれる亜鉛合金において粒径７５μｍ以下のものを微粉と定義した場合、微粉含有率が、前記セパレータの開口部側で相対的に高く、前記セパレータの底部側で相対的に低いことを特徴とする手段１または２に記載のアルカリ電池。
［４］負極合剤全体の平均微粉含有率が、１０重量％以上４０重量％以下の範囲であることを特徴とする手段３に記載のアルカリ電池。

［５］負極合剤に含まれる亜鉛合金のビスマス含有率が、前記セパレータの開口部側で相対的に低く、前記セパレータの底部側で相対的に高いことを特徴とする手段１乃至４のいずれか１項に記載のアルカリ電池。

［６］亜鉛合金全体の平均ビスマス含有率が、１０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下の範囲であることを特徴とする手段５に記載のアルカリ電池。

［７］負極合剤に含まれる電解液の水酸化カリウム濃度が、前記セパレータの開口部側で相対的に低く、前記セパレータの底部側で相対的に高いことを特徴とする手段１乃至６のいずれか１項に記載のアルカリ電池。

［８］電解液全体の水酸化カリウム濃度が、２５重量％以上４０重量％以下の範囲であることを特徴とする手段７に記載のアルカリ電池。

［９］負極合剤に含まれる電解液の酸化亜鉛濃度が、前記セパレータの開口部側で相対的に低く、前記セパレータの底部側で相対的に高いことを特徴とする手段１乃至８のいずれか１項に記載のアルカリ電池。

［１０］電解液全体の酸化亜鉛濃度が、１．０重量％以上４．５重量％以下の範囲であることを特徴とする手段９に記載のアルカリ電池。

［１１］手段１乃至１０のいずれか１項に記載のアルカリ電池の製造方法であって、組成の異なる少なくとも２種類以上の負極合剤を、セパレータ内に多段階的に注入する工程を含むことを特徴とするアルカリ電池の製造方法。従って、手段１１のような注入工程を行うと、組成の異なる少なくとも２種類以上の負極合剤を、セパレータ内において所望とする箇所にそれぞれ配置することができる。よって、上記の優れたアルカリ電池を簡単にかつ確実に得ることができる。

［１２］手段１乃至１０のいずれか１項に記載のアルカリ電池の製造方法であって、セパレータの底部に非ゲル状の亜鉛合金を充填する第１工程、前記セパレータ内に電解液を注入する第２工程、ゲル状の亜鉛合金からなる負極合剤を注入する第３工程を順次実施することを特徴とするアルカリ電池の製造方法。従って、手段１２によると、第１工程で充填される亜鉛合金は固体状等といった非ゲル状であってゲル化剤を含まないので、その分だけ負極合剤中の亜鉛含有率が高くなる。よって、第１工程でこのような非ゲル状の亜鉛合金を充填し、さらに第２工程で電解液を注入した後、第３工程でゲル状の亜鉛合金からなる負極合剤を注入すれば、亜鉛含有率が相対的に高い負極合剤をセパレータの底部側に配置し、亜鉛含有率が相対的に低い負極合剤をセパレータの開口側に配置することができる。よって、上記の優れたアルカリ電池を簡単にかつ確実に得ることができる。

［１３］前記第１工程では、負極集電子と接触しうる深さになるまで非ゲル状の亜鉛合金を充填することを特徴とする手段１２に記載のアルカリ電池の製造方法。従って、手段１３によると、セパレータ開口部側に位置するゲル状の亜鉛合金のみならず、セパレータ底部側に位置する非ゲル状の亜鉛合金についても負極集電子と接触した状態となるため、集電効率を向上させることができる。

以上詳述したように、請求項１〜１０に記載の発明によると、充填容量を減少させずかつ連続放電特性等や耐漏液特性を低下させずに重負荷パルス放電特性を向上させることができるアルカリ電池を提供することができる。請求項１１〜１３に記載の発明によると、上記の優れたアルカリ電池を簡単にかつ確実に得ることができる製造方法を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態のアルカリ電池１１を図１に基づき詳細に説明する。

図１に示されるように、本実施形態の筒型のアルカリ電池１１を構成する正極缶２１は、正極集電体を兼ねる有底円筒状の電池用金属部品であり、例えばニッケルめっき鋼板を深絞りプレス加工することで形成されている。正極缶２１の内部空間には、発電要素（即ち、正極合剤３１、セパレータ４１及びゲル状負極合剤５１，５２）が装填可能となっている。正極缶２１の内部には、中空円筒状に成形された複数個の正極合剤３１が縦積みかつ同心状に圧入装填されている。発電要素の一部をなす正極合剤３１は、二酸化マンガンあるいはオキシ水酸化ニッケル等の酸化剤を含む環状（または管状）の成形合剤である。これら正極合剤３１の内側には有底円筒状のセパレータ４１が挿入されている。セパレータ４１及び正極合剤３１中には、アルカリ性の電解液が浸潤されている。

正極缶２１の開口部内面側には、負極端子板６１と負極集電子７１と封口ガスケット８１とを組み付けてなる封口体６０が配置されかつカシメ付けられている。その結果、正極缶２１が液密的に封口されている。また、正極缶２１の胴部外面側には外装ラベル２３が貼り付けられている。

封口体６０の一部をなす封口ガスケット８１は中央部にボス部８２を備えており、そのボス部８２を貫通する断面円形状のボス孔８２ａ内には負極集電子７１が挿通可能となっている。ボス部８２の周囲には薄肉部を介して中間隔壁部８５が形成され、さらにその外周部にはコ字状をなす屈曲部８４を介して周縁パッキング部８３が形成されている。この封口ガスケット８１は、平面視で円形状を呈する合成樹脂製の部材であって、例えばナイロン等のようなポリアミド樹脂からなる射出成形部品である。なお、ポリアミド樹脂の代わりに、ポリプロピレン等のようなポリオレフィン樹脂等を用いてもよい。

封口体６０の一部をなす負極端子板６１は導電性金属製の板材からなる。この負極端子板６１は、外側面に平坦な端子面が形成された中央平板部と、この中央平板部の外周部に一体的に形成された環状凹部とを備えている。

封口体６０の一部をなす負極集電子７１は、導電性金属からなる棒材である。負極集電子７１の先端部７３の側は、セパレータ４１の開口部を介してゲル状負極合剤５１，５２の中心部に挿入される。一方、負極集電子７１の基端部７２は、ボス部８２のボス孔８２ａに挿通されるとともに、負極端子板６１の内面側中央部に対してスポット溶接等により固着されている。なお、本実施形態では、負極集電子７１を構成する母材としてスズめっき真鍮線を使用している。本実施形態の負極集電子７１は、断面円形状かつ等断面形状（ただし基端部７２を除く部分）を呈している。図１の負極集電子７１の先端部７３は、先細りした形状には加工されていないが、先細りした形状としても勿論構わない。

以上のように構成された集電体６０は、正極缶２１の開口部に配置されるとともに、開口部側の端部が周縁パッキング部８３とともに径方向中心に向けて直角に折曲されている。その結果、封口体６０が正極缶２１の開口部に強固にかつ液密的に取り付けられている。

本実施形態のアルカリ電池１１では、組成の異なる２種類の負極合剤５１，５２が使用され、それら２種類の負極合剤５１，５２がセパレータ４１内の異なる位置にそれぞれ配置されている。より具体的にいうと、負極合剤５１はセパレータ４１の底部側に配置された第１負極合剤５１であり、負極合剤５２はセパレータ４１の開口部側に配置された第２負極合剤５２である。

本実施形態にて使用される上記２種類の負極合剤５１，５２は、いずれも亜鉛合金粉末、ゲル化剤、電解液などを混合してなるゲル状物である。ゲル化剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸及びその塩類、アルギン酸ソーダ、エーテル化デンプン等が好適である。

負極合剤中の亜鉛含有率（重量％）は、セパレータ４１の開口部側における第２負極合剤５２のほうが相対的に低く、セパレータ４１の底部側における第１負極合剤５１のほうが相対的に高くなっている。この組成は重負荷パルス放電特性の向上を図るうえでプラスに作用するからである。また、負極合剤全体の平均亜鉛含有率は、５５重量％以上７０重量％以下の範囲となるように設定されるべきである。その理由は、上記範囲に設定することで、亜鉛粉同士の接触性低下及び電解液の不足を回避することができるからである。

負極合剤に含まれる亜鉛合金において粒径７５μｍ以下のものを微粉と定義した場合、微粉含有率（重量％）が、セパレータ４１の開口部側における第２負極合剤５２のほうが相対的に高く、セパレータ４１の底部側における第１負極合剤５１のほうが相対的に低くなっている。このようにすると重負荷パルス放電特性の向上を図るうえでプラスに作用するからである。また、負極合剤全体の平均微粉含有率は、１０重量％以上４０重量％以下の範囲となるように設定されるべきである。その理由は、上記範囲に設定することで、負極全体の反応性低下及び内部ガスの発生を回避することができるからである。

負極合剤に含まれる亜鉛合金には微量のビスマスが含有されており、その含有率（ｐｐｍ）は、セパレータ４１の開口部側における第２負極合剤５２のほうが相対的に低く、セパレータ４１の底部側における第１負極合剤５１のほうが相対的に高くなっている。この組成は重負荷パルス放電特性の向上を図るうえでプラスに作用するからである。また、亜鉛合金全体の平均ビスマス含有率は、１０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下の範囲となるように設定されるべきである。その理由は、上記範囲に設定することで、内部ガスの発生及び電池内部抵抗の増加を回避することができるからである。

負極合剤に含まれるアルカリ性の電解液としては、例えば水酸化カリウム水溶液が好適である。電解液の水酸化カリウム濃度（重量％）は、セパレータ４１の開口部側における第２負極合剤５２のほうが相対的に低く、セパレータ４１の底部側における第１負極合剤５１のほうが相対的に高くなっている。この組成は重負荷パルス放電特性の向上を図るうえでプラスに作用するからである。また、電解液全体の水酸化カリウム濃度は、２５重量％以上４０重量％以下の範囲となるように設定されるべきである。その理由は、上記範囲に設定することで、亜鉛合金の不動態化及び水の割合減少を回避することができるからである。

負極合剤に含まれる電解液の酸化亜鉛濃度（重量％）は、セパレータ４１の開口部側における第２負極合剤５２のほうが相対的に低く、セパレータ４１の底部側における第１負極合剤５１のほうが相対的に高くなっている。この組成は重負荷パルス放電特性の向上を図るうえでプラスに作用するからである。また、電解液全体の酸化亜鉛濃度は、１．０重量％以上４．５重量％以下の範囲となるように設定されるべきである。その理由は、上記範囲に設定することで、内部ガスの発生及び酸化亜鉛の過剰を回避することができるからである。

以下、上述した実施形態をより具体化した実施例について説明する。

Ａ．評価用サンプルの作製及び評価試験の方法

ここでは、負極合剤の配合比率や亜鉛合金の品種を変更して複数種類の負極合剤を作製し、これらのうちから２つを選択して、セパレータ４１開口部側の負極合剤（即ち第２負極合剤５２）及びセパレータ４１底部側の負極合剤（即ち第１負極合剤５１）とし、２回に分けて（２段階で）注入を行った（図２（ａ）〜（ｃ）参照）。また、電池１本あたりにおける負極合剤組成の平均値が、２種類の負極合剤の中間値となるように調整した。また、合計の注入体積が全て同一となるように調整した。この後、発電要素を収容した正極缶２１の開口部を封口し、密閉型の単３形（ＬＲ６）のアルカリ電池１１を作製して、評価用サンプルとした。

得られた評価用サンプルについては下記の条件で評価試験を行った。

（１）パルス放電特性（各ｎ＝５）
温度を２０℃に設定し、１５００ｍＷ，２秒間の放電かつ６５０ｍＷ，２８秒間の放電を１時間あたり１０サイクル実施し、終止電圧１．０５Ｖに至るまでの放電サイクル数を測定した。

（２）連続放電特性（各ｎ＝５）
温度を２０℃に設定し、１０Ωで連続して放電させ、終止電圧０．９Ｖに至るまでの時間を測定した。

（３）耐漏液特性（各ｎ＝５０）
温度を６０℃、相対湿度を９０％に設定して、４０日間保存した後に漏液の有無を目視調査した。

そして、従来例（使用している負極合剤が１種類のみで組成が均一なもの）と比較して、パルス放電特性が１０５％以上、連続放電特性が９８％〜１０２％、耐漏液特性が同等なものを、本発明における実施例として位置付けた。その結果を表１〜表５に示す。なお、実施例として位置付けられるものについては、表中にて下線及び網掛けを施している。
Ｂ．評価試験の結果
（１）負極合剤中の亜鉛含有率を変更した場合

負極合剤中の亜鉛含有率をセパレータ４１開口部側で相対的に低くセパレータ４１底部側で相対的に高く設定し、かつ、全体の平均亜鉛含有率を５５重量％以上７０重量％以下の範囲とした場合、従来例と比較してパルス放電特性が向上した。これは、セパレータ４１開口部側、即ち負極集電子７１の近傍に存在する電解液の割合が増加したことに起因すると考えられた。なお、平均亜鉛含有率５５重量％未満では亜鉛粉同士の接触が悪くなったことにより、７０重量％を超える範囲では電解液の割合が小さくなり量的に不足したことにより、パルス放電特性が低調となった。
（２）負極合剤中の亜鉛合金中の微粉含有率を変更した場合

亜鉛合金中の微粉含有率（即ち７５μｍ以下の粉末の含有率）をセパレータ４１開口部側で相対的に高くセパレータ４１底部側で相対的に低く設定し、かつ、全体の平均微粉含有率を１０重量％以上４０重量％以下の範囲とした場合、従来例と比較してパルス放電特性が向上した。これは、セパレータ４１開口部側、即ち負極集電子７１の近傍において、反応面積が大きくて高活性な亜鉛合金の割合が増加したことに起因すると考えられた。なお、平均微粉含有率１０重量％未満では負極全体の反応性が低下したことにより、パルス放電特性が低調となった。また、４０重量％を超える範囲では、ガス発生量の増加により耐漏液特性が低調となった。
（３）負極合剤中の亜鉛合金中のビスマス含有率を変更した場合

亜鉛合金中のビスマス含有率をセパレータ４１開口部側で相対的に低くセパレータ４１底部側で相対的に高く設定し、かつ、全体の平均ビスマス含有率を１０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下の範囲とした場合、従来例と比較してパルス放電特性が向上した。これは、セパレータ４１開口部側、即ち負極集電子７１の近傍において、放電反応の妨げ（抵抗）となるビスマスの割合が減少したことに起因すると考えられた。なお、平均ビスマス含有率１０ｐｐｍ％未満では、ガス発生量の増加により、耐漏液特性が低調となった。また、２００ｐｐｍを超える範囲では、電池の内部抵抗が増加したことにより、パルス放電特性が低調となった。
（４）電解液中の水酸化カリウム濃度を変更した場合

電解液中の水酸化カリウム（ＫＯＨ）濃度をセパレータ４１開口部側で相対的に低くセパレータ４１底部側で相対的に高く設定し、かつ、全体の平均水酸化カリウム含有率を２５重量％以上４０重量％以下の範囲とした場合、従来例と比較してパルス放電特性が向上した。これは、セパレータ４１開口部側、即ち負極集電子７１の近傍において、放電反応に必要な水の割合が増加したことに起因すると考えられた。なお、平均水酸化カリウム含有率２５重量％未満では、亜鉛合金の不動態化が起こり、連続放電特性が低調となった。また、４０重量％を超える範囲では、水の割合が減少して水が不足ぎみとなり、パルス放電特性が低調となった。
（５）電解液中の酸化亜鉛濃度を変更した場合

電解液中の酸化亜鉛（ＺｎＯ）濃度をセパレータ４１開口部側で相対的に低くセパレータ４１底部側で相対的に高く設定し、かつ、全体の平均酸化亜鉛含有率を１．０重量％以上４．５重量％以下の範囲とした場合、従来例と比較してパルス放電特性が向上した。これは、セパレータ４１開口部側、即ち負極集電子７１の近傍において、放電反応を阻害する酸化亜鉛の濃度が減少したことに起因すると考えられた。なお、平均酸化亜鉛含有率１．０重量％未満では、ガス発生量の増加により、耐漏液特性が低調となった。また、４．５重量％を超える範囲では、酸化亜鉛が過剰となり、パルス放電特性が低調となった。
Ｃ．結論

従って、上記の負極合剤５１，５２を用いて構成された本実施形態のアルカリ電池１１によれば、以下の効果を得ることができる。

本実施形態のアルカリ電池１１では、負極集電子７１に接触する面積が大きいセパレータ４１の開口部側に位置する第２負極合剤５２中の亜鉛含有率が相対的に低く、それゆえ重負荷パルス放電特性の向上に適した組成となっている。その反面、セパレータ４１の底部側に位置する第１負極合剤５１中の亜鉛含有率が相対的に高いため、負極合剤全体の平均組成は、充填容量等も満足するものとなっており、諸特性の低下を回避することができる。よって、充填容量を減少させずに重負荷パルス放電特性を向上させることができる。

また本実施形態では、負極合剤中の亜鉛含有率以外の各種パラメータ（負極合剤中の微粉含有率、ビスマス含有率、電解液の水酸化カリウム濃度、電解液の酸化亜鉛濃度）についても、セパレータ４１の開口部側にて重負荷パルス放電特性の向上に適した組成となるように設定している。これらの対策を講じることで、充填容量を減少させずかつ連続放電特性や耐漏液特性を低下させずに重負荷パルス放電特性をより確実に向上させることができる。

なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施形態では、２種類の負極合剤５１，５２を作製してこれらを２段階で注入してアルカリ電池１１を製造したが、３種類の負極合剤を作製してこれらを３段階で注入してもよい。あるいは、上記のように組成の異なる少なくとも２種類以上の負極合剤を多段階的に注入する方法のほか、次のような方法を採用してもよい。例えば、セパレータ４１の底部に非ゲル状の亜鉛合金を充填する（第１工程、図３（ａ），（ｂ）参照）。この場合、非ゲル状の亜鉛合金としては、ゲル化剤を含まない亜鉛合金粉末５１ａなどが使用される。また、非ゲル状の亜鉛合金の充填量は特に限定されないが、少なくとも負極集電子７１と接触しうる深さになるまで充填することが好ましい。次に、非ゲル状の亜鉛合金を充填したセパレータ４１内に電解液５１ｂを注入する（第２工程、図３（ｃ）参照）。次に、ゲル状の亜鉛合金からなる負極合剤５２を注入する（第３工程、図３（ｄ）参照）。

ここで、セパレータ４１内に電解液５１ｂを注入した後、セパレータ４１の底部に非ゲル状亜鉛合金を充填する手順を採用した場合（即ち第２工程後に第１工程を実施する場合）には、以下の不都合が予想される。即ち、非ゲル状の亜鉛合金がセパレータ４１の内周面に付着してしまうため、底部と開口部とで亜鉛含有率に差異を設けにくくなり、品質も不安定化する。その点、第１工程、第２工程及び第３工程の順序で実施する上記製造方法によれば、亜鉛含有率が相対的に高い負極合剤５１をセパレータ４１の底部側に配置し、亜鉛含有率が相対的に低い負極合剤５２をセパレータ４１の開口側に確実に配置することができる。

・上記実施形態では、本発明をＬＲ６（単３形）の円筒形アルカリ電池に具体化したが、他のタイプの円筒形アルカリ電池、例えば、ＬＲ２０（単１形）、ＬＲ１４（単２形）、ＬＲ０３（単４形）、ＬＲ１（単５形）などに具体化してもよい。

・封口ガスケット８１や負極集電子７１の構造は上記実施形態に限定されず、これとは異なる構造のものを使用しても勿論構わない。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）有底筒状の正極缶と、前記正極缶内に装填された環状の正極合剤と、前記正極合剤の内側に配置された有底筒状のセパレータと、前記セパレータの内側に装填された負極合剤と、前記正極缶を封口する封口体の一部をなし、前記セパレータの開口部を介して前記負極合剤の中心部に挿入された負極集電子とを備えたアルカリ電池において、負極合剤に含まれる亜鉛合金において粒径７５μｍ以下のものを微粉と定義した場合、微粉含有率が、前記セパレータの開口部側で相対的に高く、前記セパレータの底部側で相対的に低いことを特徴とするアルカリ電池。

（２）有底筒状の正極缶と、前記正極缶内に装填された環状の正極合剤と、前記正極合剤の内側に配置された有底筒状のセパレータと、前記セパレータの内側に装填された負極合剤と、前記正極缶を封口する封口体の一部をなし、前記セパレータの開口部を介して前記負極合剤の中心部に挿入された負極集電子とを備えたアルカリ電池において、負極合剤に含まれる亜鉛合金のビスマス含有率が、前記セパレータの開口部側で相対的に低く、前記セパレータの底部側で相対的に高いことを特徴とするアルカリ電池。

（３）有底筒状の正極缶と、前記正極缶内に装填された環状の正極合剤と、前記正極合剤の内側に配置された有底筒状のセパレータと、前記セパレータの内側に装填された負極合剤と、前記正極缶を封口する封口体の一部をなし、前記セパレータの開口部を介して前記負極合剤の中心部に挿入された負極集電子とを備えたアルカリ電池において、負極合剤に含まれる電解液の水酸化カリウム濃度が、前記セパレータの開口部側で相対的に低く、前記セパレータの底部側で相対的に高いことを特徴とするアルカリ電池。

（４）有底筒状の正極缶と、前記正極缶内に装填された環状の正極合剤と、前記正極合剤の内側に配置された有底筒状のセパレータと、前記セパレータの内側に装填された負極合剤と、前記正極缶を封口する封口体の一部をなし、前記セパレータの開口部を介して前記負極合剤の中心部に挿入された負極集電子とを備えたアルカリ電池において、負極合剤に含まれる電解液の酸化亜鉛濃度が、前記セパレータの開口部側で相対的に低く、前記セパレータの底部側で相対的に高いことを特徴とするアルカリ電池。

（５）前記負極合剤が前記セパレータの底部側に位置する第１負極合剤と前記セパレータの開口部側に位置する第２負極合剤とからなる２層構造をなし、前記第１負極合剤が非ゲル状であり、前記第２負極合剤がゲル状であることを特徴とするアルカリ電池。

（６）上記思想５において、前記負極合剤中の亜鉛含有率が、前記第１負極合剤で相対的に低く、前記第２負極合剤で相対的に高いことを特徴とするアルカリ電池。

（７）上記思想５，６において、前記第１負極合剤及び前記第２負極合剤の体積はほぼ等しいことを特徴とするアルカリ電池。

本発明を具体化した実施形態のアルカリ電池を示す断面図。 （ａ）〜（ｃ）は実施形態のアルカリ電池の製造手順を説明するための断面図。 （ａ）〜（ｄ）は別の実施形態のアルカリ電池の製造手順を説明するための断面図。

符号の説明

１１…アルカリ電池
２１…正極缶
３１…正極合剤
４１…セパレータ
５１…（第１）負極合剤
５１ｂ…電解液
５２…（第２）負極合剤
６０…封口体
７１…負極集電子

Claims (13)

1. 有底筒状の正極缶と、前記正極缶内に装填された環状の正極合剤と、前記正極合剤の内側に配置された有底筒状のセパレータと、前記セパレータの内側に装填された負極合剤と、前記正極缶を封口する封口体の一部をなし、前記セパレータの開口部を介して前記負極合剤の中心部に挿入された負極集電子とを備えたアルカリ電池において、前記負極合剤中の亜鉛含有率が、前記セパレータの開口部側で相対的に低く、前記セパレータの底部側で相対的に高いことを特徴とするアルカリ電池。
2. 負極合剤全体の平均亜鉛含有率が、５５重量％以上７０重量％以下の範囲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. 負極合剤に含まれる亜鉛合金において粒径７５μｍ以下のものを微粉と定義した場合、微粉含有率が、前記セパレータの開口部側で相対的に高く、前記セパレータの底部側で相対的に低いことを特徴とする請求項１または２に記載のアルカリ電池。
4. 負極合剤全体の平均微粉含有率が、１０重量％以上４０重量％以下の範囲であることを特徴とする請求項３に記載のアルカリ電池。
5. 負極合剤に含まれる亜鉛合金のビスマス含有率が、前記セパレータの開口部側で相対的に低く、前記セパレータの底部側で相対的に高いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアルカリ電池。
6. 亜鉛合金全体の平均ビスマス含有率が、１０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項５に記載のアルカリ電池。
7. 負極合剤に含まれる電解液の水酸化カリウム濃度が、前記セパレータの開口部側で相対的に低く、前記セパレータの底部側で相対的に高いことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のアルカリ電池。
8. 電解液全体の水酸化カリウム濃度が、２５重量％以上４０重量％以下の範囲であることを特徴とする請求項７に記載のアルカリ電池。
9. 負極合剤に含まれる電解液の酸化亜鉛濃度が、前記セパレータの開口部側で相対的に低く、前記セパレータの底部側で相対的に高いことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のアルカリ電池。
10. 電解液全体の酸化亜鉛濃度が、１．０重量％以上４．５重量％以下の範囲であることを特徴とする請求項９に記載のアルカリ電池。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のアルカリ電池の製造方法であって、組成の異なる少なくとも２種類以上の負極合剤を、セパレータ内に多段階的に注入する工程を含むことを特徴とするアルカリ電池の製造方法。
12. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のアルカリ電池の製造方法であって、セパレータの底部に非ゲル状の亜鉛合金を充填する第１工程、前記セパレータ内に電解液を注入する第２工程、ゲル状の亜鉛合金からなる負極合剤を注入する第３工程を順次実施することを特徴とするアルカリ電池の製造方法。
13. 前記第１工程では、負極集電子と接触しうる深さになるまで非ゲル状の亜鉛合金を充填することを特徴とする請求項１２に記載のアルカリ電池の製造方法。