JP2011028895A - Alkaline dry battery and positive electrode molded body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アルカリ乾電池に関し、特にその正極の改良に関する。 The present invention relates to an alkaline battery, and more particularly to improvement of the positive electrode.
従来から、携帯機器等の電子機器の電源としてアルカリ乾電池が広く用いられている。
近年、電子機器の性能向上に伴い、電池の高容量化、高エネルギー密度化への要求が高まっている。
Conventionally, alkaline batteries have been widely used as power sources for electronic devices such as portable devices.
In recent years, with the improvement in performance of electronic devices, demands for higher battery capacity and higher energy density are increasing.
アルカリ乾電池において正極は、例えば、以下の方法により作製する。二酸化マンガンおよび黒鉛を含む混合物を、ロールプレスにて板状に圧縮成形した後、この成形物を破砕、分級して顆粒状の造粒合剤を得る。造粒合剤を所定の成形用の金型に充填し、加圧成形することにより、中空円筒状の正極合剤ペレットを得る。正極合剤ペレットの複数個を電池ケース内に配置して再度加圧成形し、正極成形体を得る。電池ケース内に電解液を注入し、正極成形体に電解液を十分に含ませて、正極とする。 In the alkaline dry battery, the positive electrode is produced, for example, by the following method. A mixture containing manganese dioxide and graphite is compression-molded into a plate shape by a roll press, and then the molded product is crushed and classified to obtain a granulated mixture. The granulated mixture is filled in a predetermined molding die and subjected to pressure molding to obtain a hollow cylindrical positive electrode mixture pellet. A plurality of positive electrode mixture pellets are placed in a battery case and pressure molded again to obtain a positive electrode molded body. An electrolyte is injected into the battery case, and the electrolyte is sufficiently contained in the positive electrode molded body to obtain a positive electrode.
上記のアルカリ乾電池の正極について、様々な検討が行われている。
例えば、特許文献1では、二酸化マンガンおよび黒鉛を含む正極を用いたアルカリ乾電池において、正極に二酸化マンガンに対して0.6〜1.5重量%の水溶性バインダーを添加し、正極の成形密度を2.9〜3.1g/cm3とすることが提案されている。正極の成形密度を低くし、正極中に保持される電解液量を多くすることにより、正極活物質の利用率が向上し、放電特性が改善する。また、水溶性バインダー量を多くすることにより、正極の成形性を改善することができる。
Various studies have been conducted on the positive electrode of the alkaline dry battery.
For example, in Patent Document 1, in an alkaline dry battery using a positive electrode containing manganese dioxide and graphite, a water-soluble binder of 0.6 to 1.5% by weight with respect to manganese dioxide is added to the positive electrode, and the molding density of the positive electrode is increased. It has been proposed to be 2.9 to 3.1 g / cm 3 . By reducing the forming density of the positive electrode and increasing the amount of the electrolyte retained in the positive electrode, the utilization factor of the positive electrode active material is improved and the discharge characteristics are improved. Moreover, the moldability of the positive electrode can be improved by increasing the amount of the water-soluble binder.
特許文献2では、正極の成形性向上を目的として、アルカリ乾電池に用いられる正極に水溶性のバインダーを添加し、前記水溶性のバインダーとして、40重量%の水酸化カリウムを含む水溶液に3重量%の濃度で添加した場合の粘度が200Pa・s以上となるバインダーを用いることが提案されている。
特許文献3では、正極の成形性向上を目的として、アルカリ乾電池に用いられる正極に、二酸化マンガンに対して架橋型ポリアクリル酸を0.03〜0.1重量%添加することが提案されている。
In
しかし、特許文献1では、水溶性バインダー量が多くなるため、正極が電解液含有により膨潤(膨張)し易くなり、それを制御することが難しい。電解液の注入時に、正極が内周側に膨張し、正極の内周側に応力が集中し、正極の内壁が崩壊する場合がある。また、正極が高さ方向に膨張し、正極が崩壊すると、電池輸送時の振動により、崩壊した正極の一部が負極と接触し、内部短絡を起こす可能性がある。このように、電池の信頼性が低下する場合がある。
また、特許文献2および3では、正極の結着性(成形性)は改善するが、放電特性の改善は不十分である。
However, in Patent Document 1, since the amount of the water-soluble binder increases, the positive electrode easily swells (expands) due to the inclusion of the electrolytic solution, and it is difficult to control it. When the electrolyte is injected, the positive electrode may expand to the inner peripheral side, stress may concentrate on the inner peripheral side of the positive electrode, and the inner wall of the positive electrode may collapse. In addition, when the positive electrode expands in the height direction and the positive electrode collapses, a part of the collapsed positive electrode may come into contact with the negative electrode due to vibration during battery transportation, thereby causing an internal short circuit. Thus, the reliability of the battery may be reduced.
In
そこで、本発明は、上記従来の問題を解決するため、正極活物質利用率の高い、優れた放電特性を有する、低コストおよび高信頼性のアルカリ乾電池を提供することを目的とする。本発明は、また上記のアルカリ乾電池に用いられる正極成形体を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a low-cost and high-reliability alkaline dry battery having a high positive electrode active material utilization rate and excellent discharge characteristics in order to solve the above-described conventional problems. Another object of the present invention is to provide a positive electrode molded body used in the above alkaline dry battery.
本発明は、正極活物質および黒鉛を含む正極、負極活物質を含む負極、前記正極と前記負極との間に配されたセパレータ、および電解液を備えたアルカリ乾電池であって、
前記正極は、正極添加剤として、水に難溶性のポリアクリル酸またはその塩を、前記正極活物質100重量部あたり0.15〜0.55重量部含み、
前記正極中にて前記黒鉛が占める割合は、7.8〜12.9体積%であることを特徴とする。
前記正極中にて前記黒鉛が占める割合は、8.9〜11.8体積%であるのが好ましい。
The present invention is an alkaline dry battery comprising a positive electrode including a positive electrode active material and graphite, a negative electrode including a negative electrode active material, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte solution,
The positive electrode includes, as a positive electrode additive, 0.15 to 0.55 parts by weight of polyacrylic acid or a salt thereof that is hardly soluble in water per 100 parts by weight of the positive electrode active material,
The proportion of the graphite in the positive electrode is 7.8 to 12.9% by volume.
The proportion of the graphite in the positive electrode is preferably 8.9 to 11.8% by volume.
前記正極は、前記正極添加剤を、前記正極活物質100重量部あたり0.40〜0.55重量部含むのが好ましい。
前記正極は、前記黒鉛を、前記正極活物質100重量部あたり8.1〜11.0重量部含むのが好ましい。
前記黒鉛の平均粒径は、40μm以下であるのが好ましい。
前記正極活物質は、二酸化マンガンであるのが好ましい。
前記二酸化マンガンの平均粒径は、60μm以下であるのが好ましい。
前記正極は、前記電解液を含み、前記正極1cm3あたりの重量が3.15〜3.27であるのが好ましい。
The positive electrode preferably contains 0.40 to 0.55 parts by weight of the positive electrode additive per 100 parts by weight of the positive electrode active material.
The positive electrode preferably includes the graphite in an amount of 8.1 to 11.0 parts by weight per 100 parts by weight of the positive electrode active material.
The average particle diameter of the graphite is preferably 40 μm or less.
The positive electrode active material is preferably manganese dioxide.
The average particle diameter of the manganese dioxide is preferably 60 μm or less.
It is preferable that the positive electrode contains the electrolytic solution and has a weight of 3.15 to 3.27 per 1 cm 3 of the positive electrode.
また、本発明は、中空円筒形のアルカリ乾電池用正極成形体であって、
前記正極成形体は、正極活物質、黒鉛、電解液、および正極添加剤として水に難溶性のポリアクリル酸またはその塩を含み、
前記正極成形体は、前記正極添加剤を、正極活物質100重量部あたり0.15〜0.55重量部含み、
前記正極成形体中に前記黒鉛が占める割合は、8〜13体積%であることを特徴とする。
Further, the present invention is a hollow cylindrical alkaline dry battery positive electrode molded body,
The positive electrode molded body includes a positive electrode active material, graphite, an electrolytic solution, and polyacrylic acid or a salt thereof that is sparingly soluble in water as a positive electrode additive,
The positive electrode molded body contains the positive electrode additive in an amount of 0.15 to 0.55 parts by weight per 100 parts by weight of the positive electrode active material,
The proportion of the graphite in the positive electrode compact is 8 to 13% by volume.
前記正極成形体中にて前記黒鉛が占める割合は、9.1〜12.0体積%であるのが好ましい。
前記正極成形体は、前記黒鉛を、前記正極活物質100重量部あたり6.7〜12.1重量部含むのが好ましく、より好ましくは8.1〜11.0重量部である。
前記正極成形体1cm3あたりの重量は、好ましくは2.80〜3.00g、より好ましくは2.85〜3.00g、特に好ましくは2.85g以上2.90g未満である。
The proportion of the graphite in the positive electrode compact is preferably 9.1 to 12.0% by volume.
The positive electrode compact preferably contains 6.7 to 12.1 parts by weight of graphite, more preferably 8.1 to 11.0 parts by weight, per 100 parts by weight of the positive electrode active material.
The weight per 1 cm 3 of the positive electrode molded body is preferably 2.80 to 3.00 g, more preferably 2.85 to 3.00 g, and particularly preferably 2.85 g to less than 2.90 g.
本発明によれば、正極は水に難溶性のポリアクリル酸またはその塩を含むため、電解液の注入時に、電池ケースの内面に密着する中空円筒形の正極が内周側に膨張し、正極の内周側の正極活物質の密度が高められ、正極と、正極の内周側に配されるセパレータとの接触性が向上する。よって、正極の内周側での反応性が向上する。これにより、仮に、正極活物質を減らしても、正極活物質利用率が向上するため、放電特性が向上する。
正極中にて活物質が良好なすべり性を有するような割合で黒鉛が存在するため、正極膨張時における正極の内周側への応力集中による正極の崩壊を抑制することができる。
正極活物質の使用量を減らすことにより、コストを低減することができる。
According to the present invention, since the positive electrode contains polyacrylic acid or a salt thereof that is hardly soluble in water, the hollow cylindrical positive electrode that is in close contact with the inner surface of the battery case expands toward the inner peripheral side when the electrolyte is injected. The density of the positive electrode active material on the inner peripheral side is increased, and the contact between the positive electrode and the separator disposed on the inner peripheral side of the positive electrode is improved. Therefore, the reactivity on the inner peripheral side of the positive electrode is improved. Thereby, even if the positive electrode active material is reduced, the utilization rate of the positive electrode active material is improved, so that the discharge characteristics are improved.
Since graphite is present in such a ratio that the active material has good slip in the positive electrode, it is possible to suppress the collapse of the positive electrode due to stress concentration on the inner peripheral side of the positive electrode when the positive electrode expands.
Costs can be reduced by reducing the amount of positive electrode active material used.
本発明は、正極活物質および導電剤として黒鉛を含む正極、負極活物質を含む負極、前記正極と前記負極との間に配されたセパレータ、および電解液を備えたアルカリ乾電池に関する。そして、本発明は、正極が、正極添加剤として、水に難溶性のポリアクリル酸またはその塩(以下、ポリアクリル酸等)を、正極活物質100重量部あたり0.15〜0.55重量部含み、前記正極中にて前記黒鉛が占める割合が7.8〜12.9体積%である点に特徴を有する。 The present invention relates to a positive electrode including graphite as a positive electrode active material and a conductive agent, a negative electrode including a negative electrode active material, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and an alkaline dry battery including an electrolytic solution. In the present invention, the positive electrode contains 0.1 to 0.55 weight of polyacrylic acid or a salt thereof (hereinafter referred to as polyacrylic acid) which is sparingly soluble in water as a positive electrode additive per 100 parts by weight of the positive electrode active material. The proportion of the graphite in the positive electrode is 7.8 to 12.9% by volume.
上記正極添加剤は、正極活物質粒子間、正極活物質粒子と黒鉛粒子との間の結着性を保持するためのバインダーとしての役割と同時に、正極の膨張剤としての役割を果たす。
電池の作製時において、有底円筒形の電池ケース内に中空円筒形の正極を配置する。より具体的には、正極の外周面が、電池ケースの内周面に接するように、正極を配置する。電池ケースに配された中空円筒形の正極の内周面にセパレータを配した後、電解液を注入する。その際、正極は、電解液を吸収する。このとき、正極添加剤の存在により、正極は内周側(セパレータ側)に膨張する。
これにより、正極(活物質)の内周側の密度が高められ、正極のセパレータとの接触性が向上し、正極の内周側での反応性(正極活物質利用率)が向上する。正極(活物質)の使用量を減らしても、正極活物質利用率の向上により、放電特性が改善する。
The positive electrode additive serves as a binder for maintaining the binding properties between the positive electrode active material particles and between the positive electrode active material particles and the graphite particles, and at the same time, serves as a positive electrode expansion agent.
At the time of manufacturing the battery, a hollow cylindrical positive electrode is placed in a bottomed cylindrical battery case. More specifically, the positive electrode is disposed so that the outer peripheral surface of the positive electrode is in contact with the inner peripheral surface of the battery case. After a separator is arranged on the inner peripheral surface of a hollow cylindrical positive electrode arranged in the battery case, an electrolytic solution is injected. At that time, the positive electrode absorbs the electrolytic solution. At this time, the presence of the positive electrode additive causes the positive electrode to expand toward the inner peripheral side (separator side).
Thereby, the density of the inner periphery side of the positive electrode (active material) is increased, the contact property of the positive electrode with the separator is improved, and the reactivity (utilization rate of positive electrode active material) on the inner peripheral side of the positive electrode is improved. Even if the amount of the positive electrode (active material) used is reduced, the discharge characteristics are improved by improving the utilization rate of the positive electrode active material.
正極中の正極添加剤の含有量は、正極活物質100重量部あたり0.15重量部未満であると、正極添加剤の効果が小さくなる。正極中の正極添加剤の含有量は、正極活物質100重量部あたり0.55重量部を超えると、正極の膨張度合いを制御することが難しく、正極が崩壊し、内部短絡が発生する場合がある。 When the content of the positive electrode additive in the positive electrode is less than 0.15 parts by weight per 100 parts by weight of the positive electrode active material, the effect of the positive electrode additive is reduced. When the content of the positive electrode additive in the positive electrode exceeds 0.55 parts by weight per 100 parts by weight of the positive electrode active material, it is difficult to control the degree of expansion of the positive electrode, the positive electrode collapses, and an internal short circuit may occur. is there.
正極添加剤が水溶性バインダーの場合、添加量を多くすることにより、正極を膨潤させることは可能である。しかし、電池内で正極が占める体積は限られるため、多量の水溶性バインダーを用いる場合、正極活物質量を過度に減らす必要があり、放電特性を向上させることは困難である。また、正極の膨潤を制御することが難しく、正極が膨潤し過ぎて、正極の一部が負極と接触し、内部短絡を生じる可能性がある。
これに対して、水に難溶性のポリアクリル酸等は、少量でよく、コスト面で有利であるとともに、そのポリアクリル酸等の使用のために、正極活物質量を過度に減らす必要がない。また、水に難溶性のポリアクリル酸等では、正極を制御よく膨潤させることができる。従って、本発明では、放電特性向上、信頼性向上、低コスト化を同時に実現することができる。
When the positive electrode additive is a water-soluble binder, it is possible to swell the positive electrode by increasing the amount added. However, since the volume occupied by the positive electrode in the battery is limited, when a large amount of water-soluble binder is used, it is necessary to excessively reduce the amount of the positive electrode active material, and it is difficult to improve the discharge characteristics. In addition, it is difficult to control the swelling of the positive electrode, and the positive electrode may swell too much, and a part of the positive electrode may come into contact with the negative electrode, causing an internal short circuit.
On the other hand, polyacrylic acid or the like which is hardly soluble in water may be a small amount and is advantageous in terms of cost, and it is not necessary to excessively reduce the amount of the positive electrode active material for the use of the polyacrylic acid or the like. . In addition, in the case of polyacrylic acid or the like that is hardly soluble in water, the positive electrode can be swollen with good control. Therefore, according to the present invention, improvement in discharge characteristics, improvement in reliability, and cost reduction can be realized at the same time.
ポリアクリル酸等が水に難溶性であるとは、常温(20℃±15℃)において、1gのポリアクリル酸等を100gの電解液(濃度39重量%のKOHおよび濃度2重量%のZnOを含む水溶液)で攪拌すると、電解液が不透明になることをいう。このようなポリアクリル酸等では、常温(20℃±15℃)において、その1gを200gの電解液中に投入して攪拌しても、しばらく放置すると、下方に分離し、溶解しない。
Polyacrylic acid or the like is hardly soluble in water. At room temperature (20 ° C. ± 15 ° C.), 1 g of polyacrylic acid or the like is added with 100 g of an electrolytic solution (concentration 39 wt% KOH and
ここで、電解液が不透明であるとは、常温(20℃±15℃)において、カオリン濁度(JIS K 0101に準拠)が300度以上であることをいう。
濁度は、例えば、以下の方法により求められる。ポリアクリル酸等1gを、39重量%のKOHおよび2重量%のZnOを含む水溶液100gに加え、30分間攪拌した後、24時間放置して試料液を準備する。試料液を通過した波長660nm付近の透過光の強度を測定し、市販のカオリン標準液(1000度)を用いて作成した検量線から、濁度を求める。測定装置には、(株)島津製作所製のUV−250が用いられる。
Here, that the electrolytic solution is opaque means that the kaolin turbidity (based on JIS K 0101) is 300 degrees or more at room temperature (20 ° C. ± 15 ° C.).
Turbidity is calculated | required with the following method, for example. 1 g of polyacrylic acid or the like is added to 100 g of an aqueous solution containing 39% by weight of KOH and 2% by weight of ZnO, stirred for 30 minutes, and then allowed to stand for 24 hours to prepare a sample solution. The intensity of transmitted light having a wavelength of around 660 nm that has passed through the sample solution is measured, and the turbidity is determined from a calibration curve prepared using a commercially available kaolin standard solution (1000 degrees). For the measuring device, UV-250 manufactured by Shimadzu Corporation is used.
水に難溶性のポリアクリル酸等としては、例えば、日本純薬(株)製のPW−350P、住友精化(株)製のHV−505Eが挙げられる。PW−350PおよびHV−505Eの場合、上記測定法で得られる濁度は、それぞれ320度および300度である。なお、特許文献3では日本純薬(株)製のPW−150が用いられているが、この場合の濁度は260度である。
ポリアクリル酸の塩としては、例えば、ナトリウム塩やカリウム塩が挙げられる。
Examples of water-insoluble polyacrylic acid include PW-350P manufactured by Nippon Pure Chemical Co., Ltd., and HV-505E manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd. In the case of PW-350P and HV-505E, the turbidity obtained by the measurement method is 320 degrees and 300 degrees, respectively. In
Examples of the salt of polyacrylic acid include sodium salt and potassium salt.
また、本発明で用いられる黒鉛は、導電剤および潤滑剤としての役割を果たす。すなわち、正極中に黒鉛が上記割合で存在することにより、正極は、優れた電子伝導性を確保することができるとともに、良好な活物質粒子のすべり性が得られるため、正極膨張時に正極の内周側で生じる応力を緩和することができる。これにより、正極膨張時における正極の内周側への応力集中による正極の崩壊を抑制することができる。 Further, the graphite used in the present invention plays a role as a conductive agent and a lubricant. In other words, the presence of graphite in the above proportion in the positive electrode allows the positive electrode to ensure excellent electronic conductivity and good sliding properties of the active material particles. Stress generated on the circumferential side can be relaxed. Thereby, collapse of the positive electrode due to stress concentration on the inner peripheral side of the positive electrode during expansion of the positive electrode can be suppressed.
正極中にて黒鉛が占める割合が7.8〜12.9体積%であると、上記正極添加剤の少量添加により、正極を制御よく適度に膨潤させることができる。よって、過度の膨潤による正極の崩壊を抑制することができる。
正極は良好なすべり性を有するため、電解液吸収時の膨張による体積変化で正極が崩壊することがない。また、振動時に正極が崩壊することがなく、振動に対して優れた信頼性を確保することができる。
When the proportion of graphite in the positive electrode is 7.8 to 12.9% by volume, the positive electrode can be appropriately swollen with good control by the addition of a small amount of the positive electrode additive. Therefore, the collapse of the positive electrode due to excessive swelling can be suppressed.
Since the positive electrode has good sliding properties, the positive electrode does not collapse due to a volume change due to expansion during absorption of the electrolyte. Further, the positive electrode does not collapse during vibration, and excellent reliability with respect to vibration can be ensured.
正極中にて黒鉛が占める割合が7.8体積%未満であると、正極活物質粒子のすべり性が低下し、正極が崩壊し易い。正極中にて黒鉛が占める割合が12.9体積%を超えると、正極中の活物質量が過度に減少し、放電特性が低下する場合がある。
正極活物質の利用率をさらに向上させ、優れた放電特性を得るためには、正極中の正極添加剤の含有量は、正極活物質100重量部あたり0.40〜0.55重量部であり、正極中にて黒鉛が占める割合は、8.9〜11.8体積%が好ましい。
When the proportion of graphite in the positive electrode is less than 7.8% by volume, the slipperiness of the positive electrode active material particles is lowered, and the positive electrode is easily collapsed. If the proportion of graphite in the positive electrode exceeds 12.9% by volume, the amount of active material in the positive electrode may be excessively reduced, and the discharge characteristics may be deteriorated.
In order to further improve the utilization rate of the positive electrode active material and obtain excellent discharge characteristics, the content of the positive electrode additive in the positive electrode is 0.40 to 0.55 parts by weight per 100 parts by weight of the positive electrode active material. The proportion of graphite in the positive electrode is preferably 8.9 to 11.8% by volume.
正極中の正極活物質100重量部あたりの黒鉛含有量は、好ましくは6.7〜12.1重量部であり、より好ましくは8.1〜11.0重量部である。
上記のように正極が正極添加剤および黒鉛を含むことにより、放電特性に優れた、信頼性の高い、低コストの電池が得られる。
The graphite content per 100 parts by weight of the positive electrode active material in the positive electrode is preferably 6.7 to 12.1 parts by weight, and more preferably 8.1 to 11.0 parts by weight.
As described above, when the positive electrode contains the positive electrode additive and graphite, a highly reliable and low-cost battery having excellent discharge characteristics can be obtained.
以下、本発明のアルカリ乾電池の一実施形態を、図1を参照しながら説明する。図1は、本発明のアルカリ乾電池の一部を断面とする正面図である。
ニッケルめっき鋼板からなる有底円筒形の電池ケース1内に、中空円筒形の正極2が挿入されている。正極2は、二酸化マンガン粉末、黒鉛粉末、アルカリ電解液、および上記の正極添加剤の混合物からなる。電池ケース1の内面には、黒鉛塗装膜(図示しない)が形成されている。
Hereinafter, an embodiment of the alkaline dry battery of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a front view of a cross section of a part of the alkaline dry battery of the present invention.
A hollow cylindrical
正極2の中空部には、セパレ−タ4を介して、ゲル状の負極3が充填されている。また、正極2の底部と電池ケース1の内底面との間には、底紙9が配されている。負極3は、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム等のゲル化剤、アルカリ電解液、および負極活物質の混合物からなる。負極活物質には、例えば、亜鉛粉末または亜鉛合金粉末が用いられる。亜鉛合金は、例えばBi、In、またはAlを含む。セパレータには、例えば、ポリビニルアルコール繊維およびレーヨン繊維を主体として混抄した不織布が用いられる。電解液には、例えば、水酸化カリウム水溶液が用いられる。
The hollow portion of the
電池ケース1の開口部は、組立封口体により封口されている。組立封口体は、樹脂製のガスケット5、負極端子を兼ねる底板7、および負極集電体6からなる。負極集電体6はゲル状負極3内に挿入されている。負極集電体6の胴部はガスケット5の中央部に設けられた貫通孔に挿入され、負極集電体6の頭部は底板7に溶接されている。電池ケース1の開口端部は、ガスケット5の外周端部を介して底板7の周縁部にかしめつけられている。電池ケース1の外表面には外装ラベル8が被覆されている。
The opening of the battery case 1 is sealed with an assembly sealing body. The assembly sealing body includes a
正極2は、以下の方法により作製される。
二酸化マンガン、黒鉛、電解液、上記正極添加剤(水に難溶性のポリアクリル酸またはその塩)を含む原料混合物を、ロールプレスにて板状に加圧成形した後、この成形物を破砕、分級して顆粒状の造粒合剤を得る。造粒合剤の粒径は、例えば、0.2〜2.5mmである。所定の成形用の金型に造粒合剤を充填し、加圧成形することにより、中空円筒状の正極合剤ペレットを得る。複数個の正極合剤ペレットを電池ケース内に配置した後、電池ケース内にて再度加圧成形し、電池ケースの内面に密着する中空円筒形の正極成形体を得る。正極成形体の中空部の内周面にセパレータを配置した後、電池ケース内に所定量の電解液を注入して、正極成形体に十分な量の電解液を吸収させ、正極成形体を膨潤させる。このようにして、正極を得る。
The
A raw material mixture containing manganese dioxide, graphite, electrolytic solution, and the above positive electrode additive (poorly soluble polyacrylic acid or salt thereof in water) is pressed into a plate shape with a roll press, and then the formed product is crushed. Classification is performed to obtain a granulated mixture. The particle size of the granulation mixture is, for example, 0.2 to 2.5 mm. A predetermined cylindrical mold is filled with a granulation mixture and subjected to pressure molding to obtain a hollow cylindrical positive electrode mixture pellet. After arranging a plurality of positive electrode mixture pellets in the battery case, it is pressure-molded again in the battery case to obtain a hollow cylindrical positive electrode molded body that is in close contact with the inner surface of the battery case. After placing the separator on the inner peripheral surface of the hollow part of the positive electrode molded body, a predetermined amount of electrolyte is injected into the battery case, and the positive electrode molded body absorbs a sufficient amount of the electrolyte, and the positive electrode molded body is swollen. Let In this way, a positive electrode is obtained.
上記正極成形体(原料混合物)は、正極添加剤を、正極活物質100重量部あたり0.15〜0.55重量部含む。
上記造粒合剤の作製に用いる正極添加剤(乾燥状態)は粉末状であるのが好ましい。
上記原料混合物中にて正極添加剤を均一に分散させるためには、粉末状の正極添加剤(乾燥状態)は、250μm以下の粒子を80重量%以上含むのが好ましい。粉末状の正極添加剤(乾燥状態)は、250μm以下の粒子を80重量%以上含むのがより好ましい。
正極添加剤の平均粒径は、10〜150μmであるのが好ましい。
The positive electrode compact (raw material mixture) contains a positive electrode additive in an amount of 0.15 to 0.55 parts by weight per 100 parts by weight of the positive electrode active material.
It is preferable that the positive electrode additive (dry state) used for preparation of the said granulation mixture is a powder form.
In order to uniformly disperse the positive electrode additive in the raw material mixture, the powdered positive electrode additive (in a dry state) preferably contains 80% by weight or more of particles of 250 μm or less. The powdered positive electrode additive (in the dry state) more preferably contains 80% by weight or more of particles of 250 μm or less.
The average particle diameter of the positive electrode additive is preferably 10 to 150 μm.
正極成形体(原料混合物)中にて黒鉛が占める割合は8〜13体積%である。このとき、上記正極添加剤の少量添加により、正極を制御よく適度に膨潤させることができる。
正極成形体中にて黒鉛が占める割合が8体積%未満であると、黒鉛の添加による効果が小さくなり、活物質のすべり性が悪くなり、膨潤した正極が崩壊する場合がある。正極成形体中にて黒鉛が占める割合が13体積%を超えると、正極中の活物質量が過度に減少し、放電特性が低下する場合がある。
正極活物質の利用率をさらに向上させ、優れた放電特性を得るためには、正極成形体中の正極添加剤の含有量は、正極活物質100重量部あたり0.40〜0.55重量部であり、正極成形体中にて黒鉛が占める割合は、9.1〜12.0体積%が好ましい。
正極成形体(原料混合物)中の正極活物質100重量部あたりの黒鉛含有量は、好ましくは6.7〜12.1重量部、より好ましくは8.1〜11.0重量部である。
The proportion of graphite in the positive electrode compact (raw material mixture) is 8 to 13% by volume. At this time, the positive electrode can be appropriately swollen with good control by adding a small amount of the positive electrode additive.
When the proportion of graphite in the positive electrode molded body is less than 8% by volume, the effect of addition of graphite is reduced, the sliding property of the active material is deteriorated, and the swollen positive electrode may collapse. If the proportion of graphite in the positive electrode molded body exceeds 13% by volume, the amount of active material in the positive electrode may be excessively reduced, and the discharge characteristics may be deteriorated.
In order to further improve the utilization rate of the positive electrode active material and obtain excellent discharge characteristics, the content of the positive electrode additive in the positive electrode molded body is 0.40 to 0.55 parts by weight per 100 parts by weight of the positive electrode active material. The proportion of graphite in the positive electrode compact is preferably 9.1 to 12.0% by volume.
The graphite content per 100 parts by weight of the positive electrode active material in the positive electrode compact (raw material mixture) is preferably 6.7 to 12.1 parts by weight, more preferably 8.1 to 11.0 parts by weight.
正極成形体中にて黒鉛が占める割合は、以下の式(1)により求められる。
黒鉛が占める割合(体積%)=黒鉛の体積/正極成形体の体積×100 (1)
上記の黒鉛の体積は、以下の式(2)により求められる。
黒鉛の体積=黒鉛充填量/黒鉛の真比重 (2)
ここで、上記式(2)中の黒鉛の真比重は、2.3g/cm3である。
The proportion of graphite in the positive electrode molded body is obtained by the following formula (1).
Ratio occupied by graphite (volume%) = volume of graphite / volume of positive electrode molded body × 100 (1)
The volume of the graphite is determined by the following formula (2).
Graphite volume = Graphite filling amount / True specific gravity of graphite (2)
Here, the true specific gravity of graphite in the above formula (2) is 2.3 g / cm 3 .
上記正極成形体(原料混合物)は、電解液を、正極活物質100重量部あたり1〜3.6重量部含むのが好ましい。上記正極成形体の作製に用いられる電解液は、濃度30〜42重量%のKOH水溶液が好ましい。 The positive electrode compact (raw material mixture) preferably contains 1 to 3.6 parts by weight of the electrolyte solution per 100 parts by weight of the positive electrode active material. The electrolytic solution used for producing the positive electrode molded body is preferably a KOH aqueous solution having a concentration of 30 to 42% by weight.
放電特性(正極活物質利用率)向上およびコスト低減(正極活物質減量)の観点から、正極成形体の密度(正極成形体1cm3あたりの正極成形体量(g))は、2.80〜3.00g/cm3が好ましい。製造上の観点から、正極成形体の密度は、2.85〜3.00g/cm3がより好ましい。さらに好ましくは、正極成形体の密度は、2.85g/cm3以上2.90g/cm3未満である。
上記正極添加剤を用いることにより、正極成形体の結着性(成形性)が改善されるため、正極成形体の強度を損なうことなく、低密度の正極成形体を得ることができる。また、2.80〜3.00g/cm3の低密度の正極成形体を用いた場合でも、正極活物質利用率が向上するため、正極活物質を減らすと同時に、放電特性を向上させることができる。
From the viewpoint of improving discharge characteristics (positive electrode active material utilization rate) and reducing costs (positive electrode active material loss), the density of the positive electrode molded body (the amount of positive electrode molded body (g) per 1 cm 3 of the positive electrode molded body) is 2.80 to 3.00 g / cm 3 is preferred. From the viewpoint of production, the density of the positive electrode molded body is more preferably 2.85 to 3.00 g / cm 3 . More preferably, the density of the positive electrode molded body is 2.85 g / cm 3 or more and less than 2.90 g / cm 3 .
By using the positive electrode additive, the binding property (formability) of the positive electrode molded body is improved, so that a low density positive electrode molded body can be obtained without impairing the strength of the positive electrode molded body. Further, even when a low-density positive electrode molded body having a density of 2.80 to 3.00 g / cm 3 is used, the positive electrode active material utilization rate is improved. it can.
正極活物質の密度(正極成形体1cm3あたりの正極活物質量(g))は、好ましくは2.46〜2.73g/cm3、より好ましくは2.51〜2.58g/cm3である。正極活物質の密度が低い正極成形体を用いた場合でも、正極活物質利用率が向上するため、正極活物質を減らすと同時に、放電特性を向上させることができる。 The density of the positive electrode active material (the amount of the positive electrode active material (g) per 1 cm 3 of the positive electrode molded body) is preferably 2.46 to 2.73 g / cm 3 , more preferably 2.51 to 2.58 g / cm 3 . is there. Even when a positive electrode molded body having a low density of the positive electrode active material is used, the utilization rate of the positive electrode active material is improved. Therefore, the discharge characteristics can be improved while reducing the positive electrode active material.
正極の成形性および強度の観点から、二酸化マンガンの平均粒径は、60μm以下が好ましく、より好ましくは、50μm以下であり、さらに好ましくは、35〜50μmである。
正極の成形性、すべり性、および強度の観点から、黒鉛の平均粒径は、40μm以下が好ましく、より好ましくは、35μm以下であり、さらに好ましくは、30〜35μmである。
なお、上記平均粒径は、体積基準のメジアン径(D50)であり、粒度分布(体積の積算分布)において、体積の積算が全体の50%となる粒径を表す。
From the viewpoint of the formability and strength of the positive electrode, the average particle diameter of manganese dioxide is preferably 60 μm or less, more preferably 50 μm or less, and still more preferably 35 to 50 μm.
From the viewpoint of formability, slipperiness, and strength of the positive electrode, the average particle size of graphite is preferably 40 μm or less, more preferably 35 μm or less, and still more preferably 30 to 35 μm.
The average particle diameter is a volume-based median diameter (D50), and represents a particle diameter at which the volume integration is 50% of the whole in the particle size distribution (volume integration distribution).
電解液には、水酸化カリウム水溶液が用いられる。電池内の電解液中の水酸化カリウムの濃度は、30〜42重量%が好ましい。電解液はさらに酸化亜鉛を含んでもよい。電解液中の酸化亜鉛の濃度は1〜3重量%が好ましい。
電池内では、正極は、十分な量の電解液を含むことにより膨潤しており、正極1cm3あたりの重量は3.15〜3.27gが好ましい。正極の密度は低いが、正極活物質の利用率が高いため、高容量化およびコスト低減を両立することが可能である。
上記では、正極活物質に二酸化マンガンを用いたが、オキシ水酸化ニッケルを用いてもよい。また、正極活物質に、二酸化マンガンおよびオキシ水酸化ニッケルの両方を用いてもよい。この場合、正極中におけるオキシ水酸化ニッケル含有量は、二酸化マンガン100重量部あたり20〜60重量部であるのが好ましい。
A potassium hydroxide aqueous solution is used as the electrolytic solution. The concentration of potassium hydroxide in the electrolytic solution in the battery is preferably 30 to 42% by weight. The electrolytic solution may further contain zinc oxide. The concentration of zinc oxide in the electrolytic solution is preferably 1 to 3% by weight.
In the battery, the positive electrode is swollen by containing a sufficient amount of the electrolytic solution, and the weight per 1 cm 3 of the positive electrode is preferably 3.15 to 3.27 g. Although the density of the positive electrode is low, since the utilization rate of the positive electrode active material is high, it is possible to achieve both high capacity and cost reduction.
In the above, manganese dioxide is used as the positive electrode active material, but nickel oxyhydroxide may be used. Moreover, you may use both manganese dioxide and nickel oxyhydroxide for a positive electrode active material. In this case, the content of nickel oxyhydroxide in the positive electrode is preferably 20 to 60 parts by weight per 100 parts by weight of manganese dioxide.
以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
《実施例1〜8および比較例1〜10》
(1)正極ペレットの作製
正極活物質として電解二酸化マンガン(EMD)の粉末(純度92%、平均粒径60μm)、黒鉛粉末(平均粒径40μm)、電解液、および正極添加剤を表1に示す重量比で混合した。この混合物をミキサーで均一に撹拌・混合した後、一定粒度に整粒した。得られた粒状物(粒径0.2〜2.5mm)を加圧成形し、中空円筒形の正極ペレットを得た。
電解液には、KOH(濃度39重量%)およびZnO(濃度2重量%)を含むアルカリ水溶液を用いた。
Examples of the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to these examples.
<< Examples 1-8 and Comparative Examples 1-10 >>
(1) Production of positive electrode pellets Table 1 shows electrolytic manganese dioxide (EMD) powder (purity 92%, average particle size 60 μm), graphite powder (average particle size 40 μm), electrolyte solution, and positive electrode additive as positive electrode active materials. Mixed at the indicated weight ratio. This mixture was uniformly stirred and mixed with a mixer, and then sized to a constant particle size. The obtained granular material (particle size: 0.2 to 2.5 mm) was pressure-molded to obtain a hollow cylindrical positive electrode pellet.
An alkaline aqueous solution containing KOH (concentration 39% by weight) and ZnO (
正極添加剤には、水に難溶性のポリアクリル酸(PA)の粉末(日本純薬(株)製のPW−350P)を用いた。この粉末状のポリアクリル酸は、平均粒径が13μmであり、250μm以下の粒子の割合が99重量%であった。
正極合剤ペレットは、高さ47.65mmおよび体積21.89cm3とした。
As the positive electrode additive, water-poor polyacrylic acid (PA) powder (PW-350P manufactured by Nippon Pure Chemical Co., Ltd.) was used. This powdery polyacrylic acid had an average particle size of 13 μm, and the proportion of particles of 250 μm or less was 99% by weight.
The positive electrode mixture pellet had a height of 47.65 mm and a volume of 21.89 cm 3 .
(2)アルカリ乾電池の作製
上記で得られた正極ペレットを用いて図1に示す単1形アルカリ乾電池を以下のように作製した。図1は、本発明の実施例である単1形アルカリ乾電池の一部を断面とした正面図である。
内面に黒鉛塗装膜が形成された、ニッケルめっき鋼板からなる有底円筒形の電池ケース1(内径32.3mm、高さ60.5mm)内に、正極ペレットを2個挿入した後、電池ケース1内にて再度加圧成形し、電池ケース1の内面に密着する中空円筒形の正極成形体を得た。
正極成形体の中空部内に、セパレ−タ4および底紙9を配した後、電池ケース1内に、電解液を注入した。電解液には、KOH(濃度33重量%)およびZnO(濃度2重量%)を含むアルカリ水溶液を用いた。このようにして、正極成形体に電解液を含ませて、膨潤状態の正極2を得た。
セパレータ4には、ポリビニルアルコール繊維およびレーヨン繊維を主体として混抄した不織布(厚さ0.2mm)を用い、この不織布の2枚を重ねたものを円筒状に2重に巻いてセパレータ(厚さ約0.8mm)を構成した。円筒状セパレータの外径は21.4mmとした。底紙9には、厚み0.8mmのポリビニルアルコール繊維とレーヨン繊維を主体として混抄した不織布を用いた。
(2) Production of Alkaline Dry Battery A single alkaline battery shown in FIG. 1 was produced as follows using the positive electrode pellet obtained above. FIG. 1 is a front view of a section of a single alkaline battery according to an embodiment of the present invention.
After two positive electrode pellets were inserted into a bottomed cylindrical battery case 1 (inner diameter 32.3 mm, height 60.5 mm) made of nickel-plated steel sheet with a graphite coating film formed on the inner surface, the battery case 1 Then, it was pressure-molded again to obtain a hollow cylindrical positive electrode compact that was in close contact with the inner surface of the battery case 1.
After the separator 4 and the bottom paper 9 were arranged in the hollow part of the positive electrode molded body, the electrolytic solution was injected into the battery case 1. An alkaline aqueous solution containing KOH (concentration 33 wt%) and ZnO (
The separator 4 is a non-woven fabric (thickness 0.2 mm) mainly composed of polyvinyl alcohol fiber and rayon fiber, and two sheets of this non-woven fabric are overlapped in a cylindrical shape to form a separator (thickness of about 0.8 mm). The outer diameter of the cylindrical separator was 21.4 mm. For the bottom paper 9, a non-woven fabric mainly composed of polyvinyl alcohol fibers and rayon fibers having a thickness of 0.8 mm was used.
注液した後、セパレータ4の内側にゲル状の負極3を充填した。ゲル状の負極3には、負極活物質と、電解液と、ゲル化剤としてポリアクリル酸ナトリウムと、を重量比182:100:2の割合で混合したものを用いた。
ポリアクリル酸ナトリウムには、(PW−150(日本純薬(株)製)およびDK500B(三洋化成(株)製)の混合物(混合重量比2:1)を用いた。
負極活物質には、Bi50ppm、Al300ppm、およびIn200ppmを含む亜鉛合金粉末(平均粒径150μm)を用いた。
ガスケット5の中央部に設けられた貫通孔に負極集電体6の胴部を挿入し、負極集電体6の頭部を底板7に溶接し、組立封口体を得た。電池ケース1の開口部を組立封口体で封口した。このとき、負極集電体6を負極3に差し込み、電池ケース1の開口端部を、ガスケット5の外周部を介して底板7の周縁部にかしめつけた。次いで、電池ケース1の外表面に外装ラベル8を被覆した。このようにして、アルカリ乾電池を作製した。
After the injection, the gelled
A mixture (mixing weight ratio 2: 1) of (PW-150 (manufactured by Nippon Pure Chemicals Co., Ltd.)) and DK500B (manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd.) was used as sodium polyacrylate.
As the negative electrode active material, zinc alloy powder (average particle size 150 μm) containing Bi 50 ppm, Al 300 ppm, and In 200 ppm was used.
The body of the negative electrode
上記電池の作製において、電解液の注液量、ならびに正極活物質、黒鉛、および正極添加剤の量を表1および2に示す値に変えた。
表1中の電解液量は、電池ケース内(セパレータおよび正極成形体)に注入した電解液量である。
表2中の正極成形体中の正極添加剤(PA)および黒鉛の含有量(重量部)は、EMD100重量部あたりの量である。
In the production of the battery, the amount of the electrolyte solution injected and the amounts of the positive electrode active material, graphite, and positive electrode additive were changed to the values shown in Tables 1 and 2.
The amount of electrolyte in Table 1 is the amount of electrolyte injected into the battery case (separator and positive electrode molded body).
The content (parts by weight) of the positive electrode additive (PA) and graphite in the positive electrode compact in Table 2 is an amount per 100 parts by weight of EMD.
[電池の評価]
(1)電池ケース内への電解液の注入時の正極合剤に関する評価
上記電池作製時において、電池ケース内に所定量の電解液を注入し、正極成形体に電解液を含ませた。このようにして十分量の電解液を含む、膨潤状態の正極を得た。このとき、正極の内壁にひびや割れが発生して、正極が崩壊していないかどうかを目視で確認した。
各電池の試験数は100個とした。100個のうち、正極が崩壊した電池が1個でもあれば、不合格とした。
[Battery evaluation]
(1) Evaluation regarding positive electrode mixture at the time of injection of electrolyte solution into battery case At the time of producing the battery, a predetermined amount of electrolyte solution was injected into the battery case, and the electrolyte was included in the positive electrode molded body. In this way, a swollen positive electrode containing a sufficient amount of electrolyte was obtained. At this time, it was visually confirmed whether cracks or cracks occurred on the inner wall of the positive electrode and the positive electrode was not collapsed.
The number of tests for each battery was 100. Out of 100, if even one battery with the positive electrode collapsed was rejected.
(2)振動試験A
各電池について、JIS C 8514に基づく振動試験Aを実施した。
試験条件を以下に示す。
加速度:0.3〜9.7G
周波数:10〜55Hz
スイープ:45min/sweep(1Hz/min)
試験方向:3方向(x、y、z)
試験時間:各方向に対し90min(1往復)
各電池の試験数は10個とした。試験後の電池電圧が、試験前の電池電圧と比べて、5mV以上降下した電池では、正極の崩壊により内部短絡が生じたと判断し、10個のうち内部短絡した電池が1個でもあれば、不良とした。
(2) Vibration test A
A vibration test A based on JIS C 8514 was performed for each battery.
Test conditions are shown below.
Acceleration: 0.3 to 9.7G
Frequency: 10-55Hz
Sweep: 45 min / sweep (1 Hz / min)
Test direction: 3 directions (x, y, z)
Test time: 90 min (one reciprocation) for each direction
The number of tests for each battery was 10. In a battery in which the battery voltage after the test dropped by 5 mV or more compared to the battery voltage before the test, it was determined that an internal short circuit occurred due to the collapse of the positive electrode. Defective.
(3)放電試験
20±2℃の環境下にて、各電池を間欠放電した。具体的には、各電池を600mAの定電流で2時間放電した後、22時間休止するステップを繰り返し実施した。この間欠放電を電池電圧が0.9Vに達するまで行った。放電した時間の合計から放電容量を求めた。
(3) Discharge test Each battery was intermittently discharged in an environment of 20 ± 2 ° C. Specifically, after each battery was discharged at a constant current of 600 mA for 2 hours, a step of resting for 22 hours was repeatedly performed. This intermittent discharge was performed until the battery voltage reached 0.9V. The discharge capacity was determined from the total discharge time.
(4)正極活物質利用率の測定
上記(3)で求めた実際の放電容量および正極作製時に用いた二酸化マンガン量(純度92%)から、二酸化マンガン1gあたりの放電容量を求めた。
そして、以下の式により正極活物質利用率を測定した。
正極活物質利用率(%)=二酸化マンガン1gあたりの放電容量/二酸化マンガン1gあたりの理論容量×100
なお、式中の二酸化マンガン1gあたりの理論容量は、0.309Ahである。
これらの評価結果を表3に示す。また、表3中に、電池組立て1ヶ月経過した後に電池を解体して、正極の体積、重量、および密度、ならびに正極中にて黒鉛が占める割合を調べた結果を示す。
(4) Measurement of utilization rate of positive electrode active material The discharge capacity per 1 g of manganese dioxide was obtained from the actual discharge capacity obtained in (3) above and the amount of manganese dioxide used in producing the positive electrode (purity 92%).
And the positive electrode active material utilization factor was measured by the following formula.
Positive electrode active material utilization rate (%) = discharge capacity per gram of manganese dioxide / theoretical capacity per gram of manganese dioxide × 100
In addition, the theoretical capacity per 1 g of manganese dioxide in the formula is 0.309 Ah.
These evaluation results are shown in Table 3. Table 3 shows the results of examining the volume, weight, and density of the positive electrode and the proportion of graphite in the positive electrode after disassembling the battery after one month of battery assembly.
比較例1の電池の正極は、電解液吸収時に膨張しなかったのに対して、実施例1〜6および比較例2〜10の電池の正極は、電解液吸収時に膨張した。
実施例1〜8の電池では、膨張時および振動時のいずれも正極は崩壊しなかったのに対して、比較例2、4、5、7、9、および10の電池では、膨張時および振動時の少なくとも一方において正極が崩壊した。
比較例1〜3の電池では、正極活物質量が多いため、コスト低減は困難である。
実施例1〜8の電池では、密度が3.00g/cm3以下の低密度の正極成形体を用いたが、正極活物質利用率が向上したため、優れた放電特性が得られた。実施例1〜6の電池では、比較例1〜3の電池と比べて、正極活物質量が少ないが、高容量が得られた。
また、実施例1の電池において、上記正極添加剤の代わりに、水溶性バインダー(三洋化成(株)製のDK-500B)を用いた以外、実施例1と同様の方法により比較例の電池を作製し、振動試験Aを実施した。この場合、電解液を注液した後に、正極成形体の強度が低下したため、振動により正極が崩れ、内部短絡を起こした電池があり、不良と判断した。
The positive electrode of the battery of Comparative Example 1 did not expand when the electrolyte solution was absorbed, whereas the positive electrodes of the batteries of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 2 to 10 expanded when the electrolyte solution was absorbed.
In the batteries of Examples 1 to 8, the positive electrode did not collapse at the time of expansion and vibration, whereas in the batteries of Comparative Examples 2, 4, 5, 7, 9, and 10, the battery at the time of expansion and vibration. At least one of the times, the positive electrode collapsed.
In the batteries of Comparative Examples 1 to 3, it is difficult to reduce the cost because the amount of the positive electrode active material is large.
In the batteries of Examples 1 to 8, a low-density positive electrode molded body having a density of 3.00 g / cm 3 or less was used. However, since the utilization rate of the positive electrode active material was improved, excellent discharge characteristics were obtained. In the batteries of Examples 1 to 6, the amount of the positive electrode active material was small as compared with the batteries of Comparative Examples 1 to 3, but a high capacity was obtained.
Further, in the battery of Example 1, the battery of the comparative example was prepared in the same manner as in Example 1 except that a water-soluble binder (DK-500B manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd.) was used instead of the positive electrode additive. A vibration test A was made. In this case, since the strength of the positive electrode molded body decreased after the electrolyte solution was injected, there was a battery in which the positive electrode collapsed due to vibration and caused an internal short circuit.
《実施例9および10》
表4に示す平均粒径の黒鉛を用いた以外、実施例1と同様の方法によりアルカリ乾電池を作製した。そして、上記と同じ方法により電池を評価した。
その評価結果を、実施例1の電池とともに表4に示す。
<< Examples 9 and 10 >>
An alkaline dry battery was produced in the same manner as in Example 1 except that graphite having an average particle size shown in Table 4 was used. And the battery was evaluated by the same method as the above.
The evaluation results are shown in Table 4 together with the battery of Example 1.
表4に示すように、実施例9および10の電池では、実施例1の電池と同様の結果が得られた。 As shown in Table 4, in the batteries of Examples 9 and 10, the same results as in the battery of Example 1 were obtained.
さらに、実施例1、9、および10について、以下の振動試験Bを実施した。振動試験Bは、上記の振動試験Aよりも厳しい条件である。試験条件を以下に示す。
加速度:5、6、8、または10G
周波数:50〜2000Hz
スイープ:15min/sweep(片道)
試験方向:電池軸方向
試験時間:2.5h(5往復)
各電池の試験数は20個とし、振動試験前後で電池電圧(開路電圧)を測定した。そして、試験後の電池電圧が試験前の電池電圧と比べて5mV以上降下した電池では、正極の崩壊により内部短絡を生じたと判断し、内部短絡した電池の個数を調べた。
その試験結果を表5に示す。表5の欄内の数値は、内部短絡した電池の個数を示す。
Furthermore, the following vibration test B was carried out for Examples 1, 9, and 10. The vibration test B is a stricter condition than the vibration test A described above. Test conditions are shown below.
Acceleration: 5, 6, 8, or 10G
Frequency: 50-2000Hz
Sweep: 15min / sweep (one way)
Test direction: Battery axial direction Test time: 2.5h (5 reciprocations)
The number of tests for each battery was 20, and the battery voltage (open circuit voltage) was measured before and after the vibration test. And in the battery in which the battery voltage after the test dropped by 5 mV or more compared with the battery voltage before the test, it was determined that an internal short circuit occurred due to the collapse of the positive electrode, and the number of batteries that were internally short-circuited was examined.
The test results are shown in Table 5. The numerical values in the column of Table 5 indicate the number of internally short-circuited batteries.
表5に示すように、実施例10、9、および1の電池の順に、振動に対して優れた信頼性が得られた。黒鉛の平均粒径が小さいほど、振動に対する信頼性が向上した。 As shown in Table 5, excellent reliability with respect to vibration was obtained in the order of the batteries of Examples 10, 9, and 1. The smaller the average particle size of graphite, the more reliable the vibration.
《実施例11および12》
表6に示す平均粒径の電解二酸化マンガン(EMD)を用いた以外、実施例1と同様の方法によりアルカリ乾電池を作製した。そして、上記と同じ方法により電池を評価した。
その評価結果を、実施例1の電池とともに表6に示す。
<< Examples 11 and 12 >>
An alkaline dry battery was produced in the same manner as in Example 1 except that electrolytic manganese dioxide (EMD) having an average particle size shown in Table 6 was used. And the battery was evaluated by the same method as the above.
The evaluation results are shown in Table 6 together with the battery of Example 1.
表6に示すように、実施例11および12の電池では、実施例1の電池と同様の結果が得られた。 As shown in Table 6, in the batteries of Examples 11 and 12, the same results as in the battery of Example 1 were obtained.
さらに、実施例11および12の電池について、上記の振動試験Bを実施した。
その試験結果を実施例1の電池とともに表7に示す。表7の欄内の数値は、内部短絡した電池の個数を示す。
Further, the vibration test B was performed on the batteries of Examples 11 and 12.
The test results are shown in Table 7 together with the battery of Example 1. The numerical values in the column of Table 7 indicate the number of internally short-circuited batteries.
表7に示すように、実施例12、11、および1の電池の順に、振動に対して優れた信頼性が得られた。正極活物質の平均粒径が小さいほど、振動に対する信頼性が向上した。 As shown in Table 7, excellent reliability with respect to vibration was obtained in the order of the batteries of Examples 12, 11, and 1. As the average particle diameter of the positive electrode active material is smaller, the reliability with respect to vibration is improved.
本発明のアルカリ乾電池は、携帯機器等の電子機器の電源として好適に用いられる。 The alkaline dry battery of the present invention is suitably used as a power source for electronic devices such as portable devices.
1 電池ケース
2 正極
3 負極
4 セパレータ
5 ガスケット
6 負極集電体
7 底板
8 外装ラベル
9 底紙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (13)
負極活物質を含む負極、
前記正極と前記負極との間に配されたセパレータ、および
電解液を備えたアルカリ乾電池であって、
前記正極は、正極添加剤として、水に難溶性のポリアクリル酸またはその塩を、前記正極活物質100重量部あたり0.15〜0.55重量部含み、
前記正極中にて前記黒鉛が占める割合は、7.8〜12.9体積%であることを特徴とするアルカリ乾電池。 A positive electrode comprising a positive electrode active material and graphite,
A negative electrode containing a negative electrode active material,
A separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and an alkaline dry battery including an electrolytic solution,
The positive electrode includes, as a positive electrode additive, 0.15 to 0.55 parts by weight of polyacrylic acid or a salt thereof that is hardly soluble in water per 100 parts by weight of the positive electrode active material,
The proportion of the graphite in the positive electrode is 7.8 to 12.9% by volume.
前記正極成形体は、正極活物質、黒鉛、電解液、および正極添加剤として水に難溶性のポリアクリル酸またはその塩を含み、
前記正極成形体は、前記正極添加剤を、正極活物質100重量部あたり0.15〜0.55重量部含み、
前記正極成形体中にて前記黒鉛が占める割合は、8〜13体積%であることを特徴とするアルカリ乾電池用正極成形体。 A hollow cylindrical alkaline battery positive electrode molded body,
The positive electrode molded body includes a positive electrode active material, graphite, an electrolytic solution, and polyacrylic acid or a salt thereof that is sparingly soluble in water as a positive electrode additive,
The positive electrode molded body contains the positive electrode additive in an amount of 0.15 to 0.55 parts by weight per 100 parts by weight of the positive electrode active material,
The positive electrode molded body for an alkaline dry battery, wherein the proportion of the graphite in the positive electrode molded body is 8 to 13% by volume.
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