JP2018060636A - Alkaline battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide alkaline batteries of an inside-out structure, in which a negative electrode can be prevented from outflowing to a positive electrode side due to falling of batteries and shock and vibration applied to batteries during transportation.SOLUTION: An alkaline battery includes: a hollow cylindrical positive electrode 2; a gel-like negative electrode 3 disposed in a hollow portion of the positive electrode 2; a separator 4 disposed between the positive electrode 2 and the negative electrode 3; and an alkaline electrolyte contained in the positive electrode 2, the negative electrode 3, and the separator 4. The negative electrode 3 contains a zinc-containing negative electrode active material and terephthalic acid. The content of the terephthalic acid in the negative electrode 3 is 0.05-1 pts.mass per 100 pts.mass of the negative electrode active material. The thickness of the separator is 220-390 μm.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、インサイドアウト型の構造を有するアルカリ乾電池に関する。   The present invention relates to an alkaline battery having an inside-out type structure.

アルカリ乾電池(アルカリマンガン乾電池)は、容量が大きく、大きな電流を取り出すことができるため、広く利用されている。インサイドアウト型の構造を有するアルカリ乾電池は、中空円筒形の正極と、正極の中空部内に配されたゲル状の負極と、正極と負極との間に配されたセパレータと、正極、負極、およびセパレータに含まれるアルカリ電解液とを備える(特許文献1参照)。上記構造を有する電池について様々な検討が行われている。   Alkaline batteries (alkali manganese batteries) are widely used because they have a large capacity and can extract a large current. An alkaline dry battery having an inside-out structure includes a hollow cylindrical positive electrode, a gelled negative electrode disposed in the hollow part of the positive electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, a positive electrode, a negative electrode, and And an alkaline electrolyte contained in the separator (see Patent Document 1). Various studies have been conducted on batteries having the above structure.

例えば、負極活物質として亜鉛粒子を含む負極に繊維材を添加することが提案されている(特許文献1参照)。繊維材には、例えば、レーヨン繊維やビニロン繊維が用いられる。亜鉛粒子が繊維材に包囲されるため、電池の落下などによって電池に衝撃が加えられた際に負極に含まれる亜鉛粒子が偏在することが抑制され、亜鉛粒子同士または亜鉛粒子と負極集電体との接触状態が良好に保たれる。   For example, it has been proposed to add a fiber material to a negative electrode containing zinc particles as a negative electrode active material (see Patent Document 1). For example, rayon fiber or vinylon fiber is used as the fiber material. Since the zinc particles are surrounded by the fiber material, the zinc particles contained in the negative electrode are prevented from being unevenly distributed when an impact is applied to the battery due to the fall of the battery, and the zinc particles or between the zinc particles and the negative electrode current collector The contact state with is kept good.

特開平5−129017号公報JP-A-5-129017

しかし、電池の落下や輸送時に電池に加えられる強い衝撃や振動による負極の流動(飛散)に伴いセパレータが座屈して、負極が正極側へ流出し、これにより、内部短絡が生じ、電池が発熱するという問題がある。特許文献1に提案の手法では、上記のセパレータの座屈による負極の正極側への流出を十分に抑制することはできない。   However, when the battery is dropped or transported, the separator buckles as the negative electrode flows (scatters) due to strong impact or vibration applied to the battery, and the negative electrode flows out to the positive electrode, causing an internal short circuit and generating heat. There is a problem of doing. The technique proposed in Patent Document 1 cannot sufficiently suppress the outflow of the negative electrode to the positive electrode due to the buckling of the separator.

一方、正極活物質や負極活物質の充填量を増やすことによる高容量化や内部抵抗の低減を目的として、セパレータの厚みを薄くすることが求められている。しかし、セパレータの厚みが薄くなるほど、セパレータの強度が低下して、上記のセパレータの座屈による負極の正極側への流出が起こり易くなる。   On the other hand, it is required to reduce the thickness of the separator for the purpose of increasing the capacity and reducing the internal resistance by increasing the filling amount of the positive electrode active material and the negative electrode active material. However, the thinner the separator, the lower the strength of the separator, and the more likely the outflow of the negative electrode to the positive electrode due to the buckling of the separator occurs.

本発明の目的は、インサイドアウト型構造のアルカリ乾電池において、負極の正極側への流出による内部短絡の発生と、これに伴う電池の発熱を抑制することである。   An object of the present invention is to suppress the occurrence of an internal short circuit due to the outflow of the negative electrode to the positive electrode side and the accompanying heat generation of the battery in an alkaline battery having an inside-out type structure.

本発明の一局面は、中空円筒形の正極と、前記正極の中空部内に配されたゲル状の負極と、前記正極と前記負極との間に配されたセパレータと、前記正極、前記負極、および前記セパレータ中に含まれるアルカリ電解液とを備え、前記負極は、亜鉛を含む負極活物質と、テレフタル酸とを含み、前記負極中の前記テレフタル酸の含有量は、前記負極活物質100質量部当たり0.05〜1質量部であり、前記セパレータの厚みは、220〜390μmである、アルカリ乾電池に関する。   One aspect of the present invention includes a hollow cylindrical positive electrode, a gelled negative electrode disposed in a hollow portion of the positive electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, the positive electrode, the negative electrode, And the alkaline electrolyte contained in the separator, the negative electrode includes a negative electrode active material containing zinc and terephthalic acid, and the content of the terephthalic acid in the negative electrode is 100 masses of the negative electrode active material. It is 0.05-1 mass part per part, and the thickness of the said separator is related with the alkaline dry battery which is 220-390 micrometers.

本発明によれば、厚みの薄いセパレータを備える、インサイドアウト型構造のアルカリ乾電池において、負極の正極側への流出による内部短絡の発生と、これに伴う電池の発熱を抑制することができ、電池の信頼性を向上させることができる。   According to the present invention, in an inside-out type alkaline dry battery including a thin separator, it is possible to suppress the occurrence of an internal short circuit due to the outflow of the negative electrode to the positive electrode side and the accompanying heat generation of the battery. Reliability can be improved.

本発明の一実施形態におけるアルカリ乾電池の一部を断面とする正面図である。It is a front view which makes some cross sections the alkaline dry battery in one Embodiment of this invention. アルカリ乾電池が備えるセパレータの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the separator with which an alkaline battery is equipped. アルカリ乾電池が備えるセパレータの他の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of the separator with which an alkaline battery is equipped.

本発明の一実施形態に係るアルカリ乾電池は、インサイドアウト型の構造を有する。すなわち、中空円筒形の正極と、正極の中空部内に配されたゲル状の負極と、正極と負極との間に配されたセパレータと、正極、負極、およびセパレータ中に含まれるアルカリ電解液とを備える。ゲル状の負極は、亜鉛を含む負極活物質と、テレフタル酸とを含む。負極中のテレフタル酸の含有量は、負極活物質100質量部当たり0.05〜1質量部であり、セパレータの厚みは、220〜390μmである。なお、本明細書中、単に、セパレータの厚みと記載されている場合、これは、電解液を含んで膨潤した状態のセパレータの厚みを意味する。また、1枚のシートを多重に巻いたり、複数枚のシートを重ね合わせたりしてセパレータを構成した場合、セパレータの厚みとは、巻いた(重ね合わせた)シートの厚みを合計した総厚みを指す。   The alkaline dry battery according to one embodiment of the present invention has an inside-out type structure. That is, a hollow cylindrical positive electrode, a gelled negative electrode disposed in a hollow portion of the positive electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, a positive electrode, a negative electrode, and an alkaline electrolyte contained in the separator Is provided. The gelled negative electrode contains a negative electrode active material containing zinc and terephthalic acid. The content of terephthalic acid in the negative electrode is 0.05 to 1 part by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material, and the thickness of the separator is 220 to 390 μm. In addition, in this specification, when only described as the thickness of the separator, this means the thickness of the separator in a swollen state containing the electrolytic solution. In addition, when a separator is formed by winding a single sheet in multiple layers or by stacking a plurality of sheets, the thickness of the separator is the total thickness of the rolled (overlaid) sheets. Point to.

本実施形態では、負極にテレフタル酸を負極活物質100質量部当たり0.05〜1質量部含ませることで、負極に適度な弾性が付与され、負極の流動性が十分に低減される。このため、電池の落下や輸送時に電池に加えられる衝撃や振動により負極が流動(飛散)しにくくなる。よって、セパレータの厚みが220〜390μmと薄い場合でも、負極の流動に伴うセパレータの座屈による負極の正極側への流出を十分に抑制することができる。その結果、負極の正極側への流出による内部短絡の発生と、それに伴う電池の発熱を防ぐことができ、電池の信頼性を向上させることができる。   In this embodiment, by adding 0.05 to 1 part by mass of terephthalic acid to the negative electrode per 100 parts by mass of the negative electrode active material, moderate elasticity is imparted to the negative electrode, and the fluidity of the negative electrode is sufficiently reduced. For this reason, it becomes difficult for the negative electrode to flow (scatter) due to impact or vibration applied to the battery when the battery is dropped or transported. Therefore, even when the thickness of the separator is as thin as 220 to 390 μm, the outflow of the negative electrode to the positive electrode due to the buckling of the separator accompanying the flow of the negative electrode can be sufficiently suppressed. As a result, the occurrence of an internal short circuit due to the outflow of the negative electrode to the positive electrode side and the accompanying heat generation of the battery can be prevented, and the reliability of the battery can be improved.

負極中のテレフタル酸の含有量が負極活物質100質量部当たり0.05質量部未満であると、負極にテレフタル酸を含ませることによる効果が十分に得られない。負極中のテレフタル酸の含有量が負極活物質100質量部当たり1質量部超であると、負極の粘度が上昇して、正極の中空部内への負極の充填性が低下する。
負極中のテレフタル酸の含有量は、負極活物質100質量部当たり、0.3〜1質量部が好ましく、0.5〜1質量部がより好ましい。
When the content of terephthalic acid in the negative electrode is less than 0.05 parts by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material, the effect of including terephthalic acid in the negative electrode cannot be sufficiently obtained. When the content of terephthalic acid in the negative electrode is more than 1 part by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material, the viscosity of the negative electrode increases, and the filling property of the negative electrode into the hollow part of the positive electrode decreases.
The content of terephthalic acid in the negative electrode is preferably 0.3 to 1 part by mass and more preferably 0.5 to 1 part by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material.

セパレータの厚みが220〜390μmであるため、負極の充填量(負極容量)を十分に確保することができるとともに、内部抵抗を十分に小さくすることができる。
セパレータの厚みが220μm未満であると、セパレータの強度が低下するため、電池に加えられる衝撃や振動によりセパレータが座屈し、これに伴い負極の正極側への流出が生じる。セパレータの厚みが390μm超であると、セパレータの厚みが増大することにより、正極の中空部内への負極の充填量が減少し、負極容量が低下する。
Since the thickness of the separator is 220 to 390 μm, the filling amount (negative electrode capacity) of the negative electrode can be sufficiently ensured, and the internal resistance can be sufficiently reduced.
When the thickness of the separator is less than 220 μm, the strength of the separator is reduced, so that the separator is buckled by impact or vibration applied to the battery, and accordingly, the negative electrode flows out to the positive electrode side. When the thickness of the separator exceeds 390 μm, the thickness of the separator increases, so that the amount of negative electrode filled into the hollow portion of the positive electrode decreases, and the negative electrode capacity decreases.

セパレータの厚みは、220〜260μmであることがより好ましい。セパレータの厚みが220〜260μmと非常に薄い場合でも、負極にテレフタル酸を特定量含ませることで、負極の流動に伴うセパレータの座屈による負極の正極側への流出を十分に抑制することができる。セパレータを更に薄くすることで、負極の充填量、すなわち負極容量を更に高めることができる。また、正極と負極との間の距離が更に近くなることで、電池の内部抵抗を更に低減することができる。   The thickness of the separator is more preferably 220 to 260 μm. Even when the thickness of the separator is as very thin as 220 to 260 μm, by containing a specific amount of terephthalic acid in the negative electrode, the outflow to the positive electrode side of the negative electrode due to the buckling of the separator accompanying the flow of the negative electrode can be sufficiently suppressed. it can. By making the separator thinner, the filling amount of the negative electrode, that is, the negative electrode capacity can be further increased. In addition, since the distance between the positive electrode and the negative electrode is further reduced, the internal resistance of the battery can be further reduced.

粉末状のテレフタル酸は、ゲル状の負極に溶解し難い。負極中では、テレフタル酸の粒子のごく表面が僅かに溶解するだけであり、テレフタル酸の粒子の殆どは溶解せずに存在する。   Powdered terephthalic acid is difficult to dissolve in the gelled negative electrode. In the negative electrode, the very surface of the terephthalic acid particles is only slightly dissolved, and most of the terephthalic acid particles are present without being dissolved.

負極中のテレフタル酸の粒子の平均粒径は、50〜300μmであることが好ましい。テレフタル酸の粒子の平均粒径が50〜300μmであると、負極に良好な弾性が付与されるとともに、負極の充填性を高めることができる。よって、電池の落下や輸送時に電池に加えられる衝撃や振動による負極の流動が更に抑制され、軽微な内部短絡も発生しにくくなる。より具体的には、電池の落下や輸送時に電池に加えられる衝撃や振動による5mV以下の電池電圧の低下(微量の負極の正極側への飛散による電池の発熱には至らない微小な内部短絡の発生)を抑制することができ、電池の信頼性を更に高めることができる。
負極中のテレフタル酸の粒子の平均粒径は、50〜150μmであることがより好ましい。
The average particle diameter of the terephthalic acid particles in the negative electrode is preferably 50 to 300 μm. When the average particle diameter of the terephthalic acid particles is 50 to 300 μm, the negative electrode can be provided with good elasticity and the negative electrode can be filled. Therefore, the flow of the negative electrode due to the impact or vibration applied to the battery when the battery is dropped or transported is further suppressed, and a slight internal short circuit is less likely to occur. More specifically, a battery voltage drop of 5 mV or less due to impact or vibration applied to the battery when the battery is dropped or transported (a small internal short circuit that does not cause heat generation of the battery due to scattering of a small amount of negative electrode to the positive electrode side). Generation) can be suppressed, and the reliability of the battery can be further enhanced.
The average particle size of the terephthalic acid particles in the negative electrode is more preferably 50 to 150 μm.

負極中のテレフタル酸の粒子の平均粒径は、例えば、以下の方法により求められる。
まず、電池を解体してゲル状の負極を取り出した後、遠心分離して負極から負極活物質を除去し、ゲル化剤とテレフタル酸の粒子の混合物を得る。得られた混合物を乾燥した後、光学顕微鏡を用いて観察し、テレフタル酸の粒子の10個を無作為に選び出す。そして、各粒子の粒径を測定し、測定値の大きいものから順に2つ、小さいものから順に2つの測定値をそれぞれ削除し、残りの6つの測定値の平均値を、負極中のテレフタル酸の粒子の平均粒径として求めることができる。
The average particle diameter of the terephthalic acid particles in the negative electrode is determined, for example, by the following method.
First, after disassembling the battery and taking out the gelled negative electrode, the negative electrode active material is removed from the negative electrode by centrifugation to obtain a mixture of gelling agent and terephthalic acid particles. The resulting mixture is dried and then observed using an optical microscope to randomly select ten terephthalic acid particles. Then, the particle size of each particle is measured, two measured values are deleted in order from the largest measured value, and the two measured values are deleted in order from the smallest measured value, and the average value of the remaining six measured values is determined as terephthalic acid in the negative electrode. It can obtain | require as an average particle diameter of this particle | grain.

セパレータは、例えば、中空円筒形の正極の中空部の内面に沿って巻回されたシートを含む。この場合、セパレータとしての機能および強度の観点から、セパレータは、シートの巻き始めの一方の端部と、シートの巻き終わりの他方の端部とが互いに重なり合う部分P1を有することが好ましい。重なり合う部分P1は、セパレータの正極の軸方向(図1のX方向)と垂直な断面において、長さL1を有する。例えば、1枚のシートを一重または多重に巻いて、シートの巻き始めの一方の端部と、シートの巻き終わりの他方の端部とが互いに重なり合う部分P1を設ければよい。ここで、セパレータの厚みは、セパレータの部分P1以外の部分の厚みを指す。   The separator includes, for example, a sheet wound along the inner surface of the hollow portion of the hollow cylindrical positive electrode. In this case, from the viewpoint of the function and strength as a separator, the separator preferably has a portion P1 where one end portion of the sheet winding start and the other end portion of the sheet winding end overlap each other. The overlapping portion P1 has a length L1 in a cross section perpendicular to the axial direction (X direction in FIG. 1) of the positive electrode of the separator. For example, one sheet may be wound in a single layer or multiple layers, and a portion P1 may be provided in which one end portion of the sheet winding start and the other end portion of the sheet winding end overlap each other. Here, the thickness of a separator points out the thickness of parts other than the part P1 of a separator.

ここで、図2は、シートを二重に巻いてセパレータを構成した場合の一例を模式的に示す概略図である。図2は、セパレータの正極の軸方向(図1のX方向)と垂直な断面を示す。セパレータは、シート14aを二重に巻いて構成され、巻き始めの一方の端部と、巻き終わりの他方の端部とが互いに長さL1で重なり合う部分P1を有する。   Here, FIG. 2 is a schematic view schematically showing an example in which a separator is formed by winding a sheet twice. FIG. 2 shows a cross section perpendicular to the axial direction (X direction in FIG. 1) of the positive electrode of the separator. The separator is configured by winding the sheet 14a twice, and has a portion P1 in which one end portion of the winding start and the other end portion of the winding end overlap each other with a length L1.

セパレータの正極の軸方向(図1のX方向)と垂直な断面において、重なり合う部分P1の長さL1が6mm以下であることが好ましい。例えば、重なり合う部分P1の長さL1が3mmとは、巻き始めの一方の端部と、巻き終わりの他方の端部とが、3mmの長さで互いに重なり合っており、部分P1ではセパレータの厚みが大きくなっていることを意味する。
また、重なり合う部分P1の長さL1は0mmでもよい。重なり合う部分P1の長さL1が0mmであるとは、巻き始めの一方の端縁と、巻き終わりの他方の端縁とが一致しており、セパレータの厚みが一定であることを意味する。
In the cross section perpendicular to the axial direction (X direction in FIG. 1) of the positive electrode of the separator, the length L1 of the overlapping portion P1 is preferably 6 mm or less. For example, when the length L1 of the overlapping portion P1 is 3 mm, one end portion of the winding start and the other end portion of the winding end overlap each other with a length of 3 mm. In the portion P1, the thickness of the separator is It means that it is getting bigger.
Further, the length L1 of the overlapping portion P1 may be 0 mm. The length L1 of the overlapping portion P1 being 0 mm means that one end edge of the winding start is coincident with the other end edge of the winding end, and the thickness of the separator is constant.

重なり合う部分P1の長さL1が0〜6mmである場合、セパレータの強度を十分に高めることができる。このため、負極の流動に伴うセパレータの座屈による負極の正極側への流出を更に抑制することができるとともに、5mV以下の電池電圧の低下を伴う軽微な内部短絡も抑制することができ、電池の信頼性を更に高めることができる。
重なり合う部分P1の長さL1は、より好ましくは1〜5mm、更に好ましくは2〜4mmである。
When the length L1 of the overlapping portion P1 is 0 to 6 mm, the strength of the separator can be sufficiently increased. For this reason, it is possible to further suppress the outflow of the negative electrode to the positive electrode due to the buckling of the separator accompanying the flow of the negative electrode, and to suppress a slight internal short circuit accompanied by a decrease in the battery voltage of 5 mV or less. The reliability can be further increased.
The length L1 of the overlapping portion P1 is more preferably 1 to 5 mm, still more preferably 2 to 4 mm.

また、セパレータは、例えば、正極の中空部の内面に沿って順次配された複数のシートを含む。この場合、セパレータとしての機能および強度の観点から、セパレータは、互いに隣り合うシートの端部同士が重なり合う部分P2を有することが好ましい。重なり合う部分P2は、セパレータの正極の軸方向(図1のX方向)と垂直な断面において、長さL2を有する。ここで、セパレータの厚みは、セパレータの部分P2以外の部分の厚みを指す。   The separator includes, for example, a plurality of sheets sequentially arranged along the inner surface of the hollow portion of the positive electrode. In this case, from the viewpoint of the function and strength as a separator, the separator preferably has a portion P2 where the ends of adjacent sheets overlap each other. The overlapping portion P2 has a length L2 in a cross section perpendicular to the axial direction (X direction in FIG. 1) of the positive electrode of the separator. Here, the thickness of a separator points out the thickness of parts other than the part P2 of a separator.

より具体的には、セパレータの正極の軸方向(図1のX方向)と垂直な断面において、1/n周分の長さに相当する部分Aと、更に部分Aの両端から、それぞれ長さL2/2に相当する分だけ延長した部分Bとを有するシートのn枚を、正極の中空部の内面に沿って順次配置して、1周分のセパレータを構成してもよい。nは、例えば、2〜4の整数である。1周分のセパレータは、互いに隣り合うシートの端部同士が重なり合う部分P2を有することが好ましい。この場合、1周分のセパレータは、長さL2で重なり合う部分P2をn箇所有する。強度の観点から、更に、この1周分のセパレータの複数を用いて、これらを多重に重ね合わせてもよい。この場合、強度のバランスの観点から、各1周分のセパレータの重なり合う部分P2同士が互いに重なり合わないように、各1周分のセパレータを配置することが好ましい。   More specifically, in the cross section perpendicular to the axial direction (X direction in FIG. 1) of the positive electrode of the separator, the length A corresponds to the length corresponding to the length of 1 / n circumference, and further from both ends of the portion A. A separator for one round may be configured by sequentially arranging n sheets of a sheet having a portion B extended by an amount corresponding to L2 / 2 along the inner surface of the hollow portion of the positive electrode. n is an integer of 2 to 4, for example. It is preferable that the separator for one round has a portion P2 where the end portions of the adjacent sheets overlap each other. In this case, the separator for one round has n portions P2 that overlap with each other with the length L2. From the viewpoint of strength, a plurality of separators for one round may be used to overlap these multiple layers. In this case, from the viewpoint of balance of strength, it is preferable to arrange the separators for each round so that the overlapping portions P2 of the separators for each round do not overlap each other.

ここで、図3は、n=2であり、かつ、1周分のセパレータを2つ用いて、これらを二重に重ね合わせた場合の一例を模式的に示す概略図である。図3は、セパレータの正極の軸方向(図1のX方向)と垂直な断面を示す。セパレータの正極の軸方向(図1のX方向)と垂直な断面において、1/2周分の長さに相当する部分Aと、更に部分Aの両端から、それぞれ長さL2/2に相当する分だけ延長した部分Bとを有する2枚のシート24a,24bを、正極の中空部の内面に沿って順次配置して、1周分のセパレータ24が構成されている。1周分のセパレータ24は、互いに隣り合うシート24a,24bの端部同士が重なり合う部分P2を有する。1周分のセパレータ24は、長さL2で重なり合う部分P2を2箇所有する。同様に2枚のシート34a,34bで1周分のセパレータ34が構成されている。セパレ―タ24の内側にセパレータ34が配置され、セパレータ24,34は、当該セパレータ24,34のうちの一方のセパレータの部分Aの中央部(重なり合う部分P2以外の部分)と、他方のセパレータの重なり合う部分P2とが重なり合うように配置されている。   Here, FIG. 3 is a schematic view schematically showing an example in which n = 2 and two separators for one round are used and these are overlapped. FIG. 3 shows a cross section perpendicular to the axial direction (X direction in FIG. 1) of the positive electrode of the separator. In a cross section perpendicular to the axial direction (X direction in FIG. 1) of the positive electrode of the separator, a portion A corresponding to a length corresponding to ½ circumference and a length L2 / 2 from both ends of the portion A, respectively. Two sheets 24a and 24b each having a portion B extended by an amount are sequentially arranged along the inner surface of the hollow portion of the positive electrode to form a separator 24 for one round. The separator 24 for one round has a portion P2 where the ends of the adjacent sheets 24a and 24b overlap each other. The separator 24 for one round has two portions P2 that overlap with each other with a length L2. Similarly, the separator 34 for one round is comprised by the two sheets 34a and 34b. A separator 34 is arranged inside the separator 24, and the separators 24, 34 are arranged at the center of one separator portion A of the separators 24, 34 (the portion other than the overlapping portion P2) and the other separator. It arrange | positions so that the overlapping part P2 may overlap.

セパレータの正極の軸方向(図1のX方向)と垂直な断面において、重なり合う部分P2の長さL2が6mm以下であることが好ましい。例えば、重なり合う部分P2の長さL2が3mmとは、互いに隣り合うシートの端部同士が、3mmの長さで重なり合っており、その部分P2ではセパレータの厚みが大きくなっていることを意味する。
また、重なり合う部分P2の長さL2は0mmでもよい。重なり合う部分P2の長さL2が0mmであるとは、正極の中空部に沿って配された互いに隣り合うシートにおいて、一方のシートの端縁と、他方のシートの端縁とが一致しており、セパレータの厚みが一定であることを意味する。
In the cross section perpendicular to the axial direction (X direction in FIG. 1) of the positive electrode of the separator, the length L2 of the overlapping portion P2 is preferably 6 mm or less. For example, the length L2 of the overlapping portion P2 being 3 mm means that the end portions of the adjacent sheets overlap each other with a length of 3 mm, and the thickness of the separator is increased in the portion P2.
Further, the length L2 of the overlapping portion P2 may be 0 mm. The length L2 of the overlapping portion P2 being 0 mm means that in the sheets adjacent to each other arranged along the hollow portion of the positive electrode, the edge of one sheet coincides with the edge of the other sheet. This means that the thickness of the separator is constant.

重なり合う部分P2の長さL2が0〜6mmである場合、セパレータの強度を十分に高めることができる。このため、負極の流動に伴うセパレータの座屈による負極の正極側への流出を更に抑制することができるとともに、5mV以下の電池電圧の低下を伴う軽微な内部短絡も抑制することができ、電池の信頼性を更に高めることができる。
重なり合う部分P2の長さL2は、より好ましくは1〜5mm、更に好ましくは2〜4mmである。
When the length L2 of the overlapping portion P2 is 0 to 6 mm, the strength of the separator can be sufficiently increased. For this reason, it is possible to further suppress the outflow of the negative electrode to the positive electrode due to the buckling of the separator accompanying the flow of the negative electrode, and to suppress a slight internal short circuit accompanied by a decrease in the battery voltage of 5 mV or less. The reliability can be further increased.
The length L2 of the overlapping portion P2 is more preferably 1 to 5 mm, and still more preferably 2 to 4 mm.

以下、本実施形態に係るアルカリ乾電池を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。さらに、他の実施形態との組み合わせも可能である。   Hereinafter, the alkaline battery according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment. Moreover, it can change suitably in the range which does not deviate from the range which has the effect of this invention. Furthermore, combinations with other embodiments are possible.

図1は、本発明の一実施形態におけるアルカリ乾電池の横半分を断面とする正面図である。図1に示すように、アルカリ乾電池は、中空円筒形の正極2と、正極2の中空部内に配された負極3と、これらの間に配されたセパレータ4と、アルカリ電解液(図示せず)とを含み、これらが、正極端子を兼ねた有底円筒形の電池ケース1内に収容されている。   FIG. 1 is a front view of a cross section of a horizontal half of an alkaline battery according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the alkaline battery includes a hollow cylindrical positive electrode 2, a negative electrode 3 disposed in the hollow portion of the positive electrode 2, a separator 4 disposed therebetween, and an alkaline electrolyte (not shown). Are housed in a bottomed cylindrical battery case 1 that also serves as a positive electrode terminal.

正極2は、電池ケース1の内壁に接して配されている。正極2は、二酸化マンガンとアルカリ電解液とを含む。
正極2の中空部内には、セパレータ4を介して、ゲル状の負極3が充填されている。負極3は、亜鉛を含む負極活物質とテレフタル酸に加え、通常、アルカリ電解液とゲル化剤とを含む。負極3中のテレフタル酸の含有量は、負極活物質100質量部当たり0.05〜1質量部である。
The positive electrode 2 is disposed in contact with the inner wall of the battery case 1. The positive electrode 2 contains manganese dioxide and an alkaline electrolyte.
The hollow portion of the positive electrode 2 is filled with a gelled negative electrode 3 via a separator 4. The negative electrode 3 usually contains an alkaline electrolyte and a gelling agent in addition to the negative electrode active material containing zinc and terephthalic acid. The content of terephthalic acid in the negative electrode 3 is 0.05 to 1 part by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material.

セパレータ4は、有底円筒形であり、電解液を含む。セパレータ4は、円筒型のセパレータ4aと、底紙4bとで構成されている。セパレータ4aは、正極2の中空部の内面に沿って配され、正極2と負極3とを隔離している。よって、正極と負極との間に配されたセパレータとは、円筒型のセパレータ4aを意味する。底紙4bは、正極2の中空部の底部に配され、負極3と電池ケース1とを隔離している。セパレータ4aの厚みは、220〜390μmである。   The separator 4 has a bottomed cylindrical shape and includes an electrolytic solution. The separator 4 includes a cylindrical separator 4a and a bottom paper 4b. The separator 4 a is disposed along the inner surface of the hollow portion of the positive electrode 2 and separates the positive electrode 2 and the negative electrode 3. Therefore, the separator disposed between the positive electrode and the negative electrode means the cylindrical separator 4a. The bottom paper 4 b is disposed at the bottom of the hollow portion of the positive electrode 2 and separates the negative electrode 3 and the battery case 1. The thickness of the separator 4a is 220 to 390 μm.

電池ケース1の開口部は、封口ユニット9により封口されている。封口ユニット9は、ガスケット5、負極端子を兼ねる負極端子板7、および負極集電体6からなる。負極集電体6は負極3内に挿入されている。負極集電体6は、頭部と胴部とを有する釘状の形態を有しており、胴部はガスケット5の中央筒部に設けられた貫通孔に挿入され、負極集電体6の頭部は負極端子板7の中央部の平坦部に溶接されている。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負極端子板7の周縁部の鍔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 by a sealing unit 9. The sealing unit 9 includes a gasket 5, a negative electrode terminal plate 7 that also serves as a negative electrode terminal, and a negative electrode current collector 6. The negative electrode current collector 6 is inserted into the negative electrode 3. The negative electrode current collector 6 has a nail-like shape having a head portion and a body portion, and the body portion is inserted into a through hole provided in the central cylinder portion of the gasket 5, so that the negative electrode current collector 6 The head is welded to the flat portion at the center of the negative terminal plate 7. The opening end portion of the battery case 1 is caulked to the flange portion of the peripheral edge portion of the negative electrode terminal plate 7 via the outer peripheral end portion of the gasket 5. The outer surface of the battery case 1 is covered with an exterior label 8.

負極3にテレフタル酸を含ませることで、負極3に適度な弾性が付与され、負極3の流動性が十分に低減される。このため、電池の落下や輸送時に電池に加えられる衝撃や振動により負極3がガスケット5側へ流動(飛散)しにくくなる。よって、セパレータ4aの厚みが220〜390μmと薄くても、負極3のガスケット5側への流動(飛散)に伴うセパレータ4a(ガスケット5側の端部)の座屈による負極3の正極2側への流出が十分に抑制される。その結果、負極3の正極2側への流出による内部短絡の発生と、それに伴う電池の発熱を防ぐことができる。   By including terephthalic acid in the negative electrode 3, moderate elasticity is imparted to the negative electrode 3, and the fluidity of the negative electrode 3 is sufficiently reduced. For this reason, it becomes difficult for the negative electrode 3 to flow (scatter) to the gasket 5 side due to impact or vibration applied to the battery when the battery is dropped or transported. Therefore, even if the thickness of the separator 4a is as thin as 220 to 390 μm, the separator 4a (the end portion on the gasket 5 side) buckles due to the flow (scattering) of the negative electrode 3 to the gasket 5 side to the positive electrode 2 side of the negative electrode 3. Outflow is sufficiently suppressed. As a result, the occurrence of an internal short circuit due to the outflow of the negative electrode 3 toward the positive electrode 2 and the accompanying heat generation of the battery can be prevented.

以下、アルカリ乾電池の詳細について説明する。
(負極)
負極活物質としては、亜鉛、亜鉛合金などが挙げられる。亜鉛合金は、耐食性の観点から、インジウム、ビスマスおよびアルミニウムからなる群より選択される少なくとも一種を含んでもよい。亜鉛合金中のインジウム含有量は、例えば、0.01〜0.1質量%であり、ビスマス含有量は、例えば、0.003〜0.02質量%である。亜鉛合金中のアルミニウム含有量は、例えば、0.001〜0.03質量%である。亜鉛合金中において亜鉛以外の元素が占める割合は、耐食性の観点から、0.025〜0.08質量%であるのが好ましい。
Hereinafter, the details of the alkaline battery will be described.
(Negative electrode)
Examples of the negative electrode active material include zinc and zinc alloys. The zinc alloy may contain at least one selected from the group consisting of indium, bismuth and aluminum from the viewpoint of corrosion resistance. The indium content in the zinc alloy is, for example, 0.01 to 0.1% by mass, and the bismuth content is, for example, 0.003 to 0.02% by mass. The aluminum content in the zinc alloy is, for example, 0.001 to 0.03% by mass. The proportion of elements other than zinc in the zinc alloy is preferably 0.025 to 0.08 mass% from the viewpoint of corrosion resistance.

負極活物質は、通常、粉末状の形態で使用される。負極の充填性および負極内でのアルカリ電解液の拡散性の観点から、負極活物質粉末の平均粒径(D50)は、例えば、100〜200μm、好ましくは110〜160μmである。なお、本明細書中、平均粒径(D50)とは、体積基準の粒度分布におけるメジアン径である。平均粒径は、例えば、レーザ回折/散乱式粒子分布測定装置を用いて求められる。   The negative electrode active material is usually used in a powder form. From the viewpoint of the filling property of the negative electrode and the diffusibility of the alkaline electrolyte in the negative electrode, the average particle diameter (D50) of the negative electrode active material powder is, for example, 100 to 200 μm, preferably 110 to 160 μm. In the present specification, the average particle diameter (D50) is a median diameter in a volume-based particle size distribution. The average particle diameter can be obtained, for example, using a laser diffraction / scattering particle distribution measuring apparatus.

負極は、例えば、亜鉛を含む負極活物質粒子、テレフタル酸粒子、ゲル化剤およびアルカリ電解液を混合することにより得られる。負極に添加するテレフタル酸粉末の平均粒径(D50)は、50〜300μmであることが好ましい。この場合、電池の落下や輸送時に電池に加えられる衝撃や振動による負極の流動に伴うセパレータの座屈による負極の正極側への流出を更に抑制することができる。   The negative electrode is obtained, for example, by mixing negative electrode active material particles containing zinc, terephthalic acid particles, a gelling agent, and an alkaline electrolyte. The average particle diameter (D50) of the terephthalic acid powder added to the negative electrode is preferably 50 to 300 μm. In this case, it is possible to further suppress the outflow of the negative electrode to the positive electrode side due to the buckling of the separator due to the flow of the negative electrode due to the impact or vibration applied to the battery when the battery is dropped or transported.

ゲル化剤としては、アルカリ乾電池の分野で使用される公知のゲル化剤が特に制限なく使用され、例えば、吸水性ポリマーなどが使用できる。このようなゲル化剤としては、例えば、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウムが挙げられる。
ゲル化剤の添加量は、負極活物質100質量部あたり、例えば、0.5〜2質量部である。
As the gelling agent, a known gelling agent used in the field of alkaline dry batteries is used without particular limitation, and for example, a water-absorbing polymer can be used. Examples of such a gelling agent include polyacrylic acid and sodium polyacrylate.
The addition amount of the gelling agent is, for example, 0.5 to 2 parts by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material.

負極には、粘度の調整等のために、ポリオキシアルキレン基含有化合物やリン酸エステル等の界面活性剤を用いてもよい。中でも、リン酸エステルまたはそのアルカリ金属塩等が好ましい。負極中に界面活性剤をより均一に分散させる観点から、界面活性剤は、負極作製時に用いられるアルカリ電解液に予め添加しておくことが好ましい。   A surfactant such as a polyoxyalkylene group-containing compound or a phosphate ester may be used for the negative electrode in order to adjust the viscosity. Among these, phosphate esters or alkali metal salts thereof are preferable. From the viewpoint of more uniformly dispersing the surfactant in the negative electrode, the surfactant is preferably added in advance to the alkaline electrolyte used in preparing the negative electrode.

負極には、耐食性を向上させるために、インジウムやビスマス等の水素過電圧の高い金属を含む化合物を適宜添加してもよい。亜鉛等のデンドライトの成長を抑制するために、負極に、微量のケイ酸やそのカリウム塩などのケイ酸化合物を適宜添加してもよい。   In order to improve corrosion resistance, a compound containing a metal having a high hydrogen overvoltage such as indium or bismuth may be added to the negative electrode as appropriate. In order to suppress the growth of dendrites such as zinc, a slight amount of silicic acid compound such as silicic acid or a potassium salt thereof may be appropriately added to the negative electrode.

(負極集電体)
ゲル状負極に挿入される負極集電体の材質としては、例えば、金属、合金などが挙げられる。負極集電体は、好ましくは、銅を含み、例えば、真鍮などの銅および亜鉛を含む合金製であってもよい。負極集電体は、必要により、スズメッキなどのメッキ処理がされていてもよい。
(Negative electrode current collector)
Examples of the material of the negative electrode current collector inserted into the gelled negative electrode include metals and alloys. The negative electrode current collector preferably contains copper, and may be made of an alloy containing copper and zinc such as brass, for example. The negative electrode current collector may be subjected to a plating treatment such as tin plating, if necessary.

(正極)
正極は、通常、正極活物質である二酸化マンガンに加え、導電剤およびアルカリ電解液を含む。また、正極は、必要に応じて、さらに結着剤を含有してもよい。
二酸化マンガンとしては、電解二酸化マンガンが好ましい。二酸化マンガンの結晶構造としては、α型、β型、γ型、δ型、ε型、η型、λ型、ラムスデライト型が挙げられる。
(Positive electrode)
The positive electrode usually contains a conductive agent and an alkaline electrolyte in addition to manganese dioxide, which is a positive electrode active material. Moreover, the positive electrode may further contain a binder as necessary.
As manganese dioxide, electrolytic manganese dioxide is preferable. Examples of the crystal structure of manganese dioxide include α-type, β-type, γ-type, δ-type, ε-type, η-type, λ-type, and ramsdellite-type.

二酸化マンガンは粉末の形態で用いられる。正極の充填性および正極内での電解液の拡散性などを確保し易い観点からは、二酸化マンガンの平均粒径(D50)は、例えば、25〜60μmである。   Manganese dioxide is used in powder form. From the viewpoint of easily ensuring the filling property of the positive electrode and the diffusibility of the electrolytic solution in the positive electrode, the average particle diameter (D50) of manganese dioxide is, for example, 25 to 60 μm.

成形性や正極の膨張抑制の観点から、二酸化マンガンのBET比表面積は、例えば、20〜50m2/gの範囲であってもよい。なお、BET比表面積とは、多分子層吸着の理論式であるBET式を用いて、表面積を測定および計算したものである。BET比表面積は、例えば、窒素吸着法による比表面積測定装置を用いることにより測定できる。 From the viewpoint of moldability and suppression of expansion of the positive electrode, the BET specific surface area of manganese dioxide may be, for example, in the range of 20 to 50 m 2 / g. The BET specific surface area is obtained by measuring and calculating the surface area using the BET formula, which is a theoretical formula for multimolecular layer adsorption. The BET specific surface area can be measured, for example, by using a specific surface area measuring apparatus by a nitrogen adsorption method.

導電剤としては、例えば、アセチレンブラックなどのカーボンブラックの他、黒鉛などの導電性炭素材料が挙げられる。黒鉛としては、天然黒鉛、人造黒鉛などが使用できる。導電剤は、繊維状などであってもよいが、粉末状であることが好ましい。導電剤の平均粒径(D50)は、例えば、3〜20μmである。   Examples of the conductive agent include carbon black such as acetylene black and conductive carbon materials such as graphite. As graphite, natural graphite, artificial graphite and the like can be used. The conductive agent may be fibrous or the like, but is preferably powdery. The average particle diameter (D50) of the conductive agent is, for example, 3 to 20 μm.

正極中の導電剤の含有量は、二酸化マンガン100質量部に対して、例えば、3〜10質量部、好ましくは5〜9質量部である。   Content of the electrically conductive agent in a positive electrode is 3-10 mass parts with respect to 100 mass parts of manganese dioxide, Preferably it is 5-9 mass parts.

正極は、例えば、正極活物質、導電剤、アルカリ電解液、必要に応じて結着剤を含む正極合剤をペレット状に加圧成形することにより得られる。正極合剤を、一旦、フレーク状や顆粒状にし、必要により分級した後、ペレット状に加圧成形してもよい。
ペレットは、電池ケース内に収容された後、所定の器具を用いて、電池ケース内壁に密着するように二次加圧される。
The positive electrode is obtained, for example, by pressure-molding a positive electrode active material, a conductive agent, an alkaline electrolyte, and a positive electrode mixture containing a binder as necessary into a pellet form. The positive electrode mixture may be once formed into flakes or granules, classified as necessary, and then pressed into pellets.
After the pellets are accommodated in the battery case, the pellets are secondarily pressed using a predetermined instrument so as to be in close contact with the inner wall of the battery case.

(セパレータ)
セパレータの材質としては、例えば、セルロース、ポリビニルアルコールなどが例示できる。セパレータは、上記材料の繊維を主体として用いた不織布であってもよく、セロファンやポリオレフィン系などの微多孔膜であってもよい。不織布と微多孔膜とを併用してもよい。
セパレータとしては、不織布を用いるのが好ましい。このような不織布としては、セルロース繊維およびポリビニルアルコール繊維を主体として混抄した不織布が例示できる。セルロース繊維としては、例えば、レーヨン繊維(再生繊維)が挙げられる。不織布中のポリビニルアルコール繊維の含有量は、例えば、セルロース繊維100質量部当たり25〜150質量部である。
(Separator)
Examples of the material of the separator include cellulose and polyvinyl alcohol. The separator may be a non-woven fabric mainly composed of the fibers of the above materials, or may be a microporous membrane such as cellophane or polyolefin. You may use a nonwoven fabric and a microporous film together.
As a separator, it is preferable to use a nonwoven fabric. As such a nonwoven fabric, a nonwoven fabric mainly composed of cellulose fibers and polyvinyl alcohol fibers can be exemplified. Examples of the cellulose fiber include rayon fiber (regenerated fiber). Content of the polyvinyl alcohol fiber in a nonwoven fabric is 25-150 mass parts per 100 mass parts of cellulose fibers, for example.

図1では、円筒型のセパレータ4aと、底紙4bとを用いて、有底円筒形のセパレータ4を構成している。有底円筒形のセパレータは、これに限らず、アルカリ乾電池の分野で使用される公知の形状のセパレータを用いればよい。セパレータは、1枚のシートで構成してもよく、セパレータを構成するシートが薄ければ、複数のシートを重ね合わせて構成してもよい。円筒型のセパレータは、薄いシートを複数回巻いて構成してもよい。   In FIG. 1, a cylindrical separator 4 with a bottom is configured by using a cylindrical separator 4a and a bottom paper 4b. The bottomed cylindrical separator is not limited to this, and a known separator used in the field of alkaline batteries may be used. The separator may be constituted by a single sheet, or may be constituted by overlapping a plurality of sheets if the sheet constituting the separator is thin. The cylindrical separator may be configured by winding a thin sheet a plurality of times.

(アルカリ電解液)
アルカリ電解液は、正極、負極およびセパレータ中に含まれる。アルカリ電解液としては、例えば、水酸化カリウムを含むアルカリ水溶液が用いられる。アルカリ電解液中の水酸化カリウムの濃度は、30〜50質量%が好ましい。アルカリ水溶液に、さらに酸化亜鉛を含ませてもよい。アルカリ電解液中の酸化亜鉛の濃度は、例えば、1〜5質量%である。
(Alkaline electrolyte)
The alkaline electrolyte is contained in the positive electrode, the negative electrode, and the separator. As the alkaline electrolyte, for example, an alkaline aqueous solution containing potassium hydroxide is used. The concentration of potassium hydroxide in the alkaline electrolyte is preferably 30 to 50% by mass. The alkaline aqueous solution may further contain zinc oxide. The concentration of zinc oxide in the alkaline electrolyte is, for example, 1 to 5% by mass.

(電池ケース)
電池ケースには、例えば、有底円筒形の金属ケースが用いられる。金属ケースには、例えば、ニッケルめっき鋼板が用いられる。正極と電池ケースとの間の密着性を良くするためには、金属ケースの内面を炭素被膜で被覆した電池ケースを用いるのが好ましい。
(Battery case)
For example, a bottomed cylindrical metal case is used as the battery case. For example, a nickel-plated steel plate is used for the metal case. In order to improve the adhesion between the positive electrode and the battery case, it is preferable to use a battery case in which the inner surface of the metal case is covered with a carbon film.

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

《実施例1〜4》
下記の(1)〜(3)の手順に従って、図1に示す単3形の円筒形アルカリ乾電池(LR6)を作製した。
(1)正極の作製
正極活物質である電解二酸化マンガン粉末(平均粒径(D50)35μm)に、導電剤である黒鉛粉末(平均粒径(D50)8μm)を加え、混合物を得た。電解二酸化マンガン粉末および黒鉛粉末の質量比は92.4:7.6とした。なお、電解二酸化マンガン粉末は、比表面積が41m2/gであるものを用いた。混合物に電解液を加え、充分に攪拌した後、フレーク状に圧縮成形して、正極合剤を得た。混合物および電解液の質量比は100:1.5とした。電解液には、水酸化カリウム(濃度35質量%)および酸化亜鉛(濃度2質量%)を含むアルカリ水溶液を用いた。
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According to the following procedures (1) to (3), an AA cylindrical alkaline dry battery (LR6) shown in FIG. 1 was produced.
(1) Production of Positive Electrode Graphite powder (average particle size (D50) 8 μm) as a conductive agent was added to electrolytic manganese dioxide powder (average particle size (D50) 35 μm) as a positive electrode active material to obtain a mixture. The mass ratio of the electrolytic manganese dioxide powder and the graphite powder was 92.4: 7.6. The electrolytic manganese dioxide powder used had a specific surface area of 41 m 2 / g. An electrolyte solution was added to the mixture, and after sufficiently stirring, the mixture was compression molded into flakes to obtain a positive electrode mixture. The mass ratio of the mixture and the electrolyte was 100: 1.5. An alkaline aqueous solution containing potassium hydroxide (concentration 35 mass%) and zinc oxide (concentration 2 mass%) was used as the electrolytic solution.

フレーク状の正極合剤を粉砕して顆粒状とし、これを篩によって分級した。10〜100メッシュの顆粒11gを、外径13.65mmの所定の中空円筒形に加圧成形して、正極ペレットを2個作製した。   The flaky positive electrode mixture was pulverized into granules and classified by a sieve. 11 g of granules of 10 to 100 mesh were pressure-formed into a predetermined hollow cylindrical shape having an outer diameter of 13.65 mm to produce two positive electrode pellets.

(2)負極の作製
負極活物質である亜鉛合金粉末(平均粒径(D50)130μm)と、テレフタル酸粉末(平均粒径(D50)150μm)と、上記の電解液と、ゲル化剤とを混合し、ゲル状の負極3を得た。亜鉛合金としては、0.02質量%のインジウムと、0.01質量%のビスマスと、0.005質量%のアルミニウムとを含む亜鉛合金を用いた。ゲル化剤には、架橋分岐型ポリアクリル酸および高架橋鎖状型ポリアクリル酸ナトリウムの混合物を用いた。負極活物質と、電解液と、ゲル化剤との質量比は、100:50:1とした。テレフタル酸は、負極活物質100質量部当たり表1に示す量(質量部)で用いた。
(2) Production of negative electrode Zinc alloy powder (average particle diameter (D50) 130 μm), terephthalic acid powder (average particle diameter (D50) 150 μm), negative electrode active material, the above electrolyte, and a gelling agent The gelled negative electrode 3 was obtained by mixing. As the zinc alloy, a zinc alloy containing 0.02 mass% indium, 0.01 mass% bismuth, and 0.005 mass% aluminum was used. As the gelling agent, a mixture of crosslinked branched polyacrylic acid and highly crosslinked chain-type sodium polyacrylate was used. The mass ratio of the negative electrode active material, the electrolytic solution, and the gelling agent was 100: 50: 1. The terephthalic acid was used in an amount (parts by mass) shown in Table 1 per 100 parts by mass of the negative electrode active material.

(3)アルカリ電池の組立て
ニッケルめっき鋼板製の有底円筒形の電池ケース(外径13.80mm、円筒部の肉厚0.15mm、高さ50.3mm)の内面に、日本黒鉛(株)製のバニーハイトを塗布して厚み約10μmの炭素被膜を形成し、電池ケース1を得た。電池ケース1内に正極ペレットを縦に2個挿入した後、加圧して、電池ケース1の内壁に密着した状態の正極2を形成した。有底円筒形のセパレータ4を正極2の内側に配置した後、上記の電解液を注入し、セパレータ4に含浸させた。この状態で所定時間放置し、電解液をセパレータ4から正極2へ浸透させた。その後、6gのゲル状負極3を、セパレータ4の内側に充填した。
(3) Assembling the alkaline battery Nihon Graphite Co., Ltd. on the inner surface of a nickel-plated steel bottomed cylindrical battery case (outer diameter 13.80 mm, cylindrical wall thickness 0.15 mm, height 50.3 mm) The bunny height manufactured was applied to form a carbon film having a thickness of about 10 μm, and a battery case 1 was obtained. Two positive electrode pellets were inserted vertically into the battery case 1 and then pressed to form the positive electrode 2 in close contact with the inner wall of the battery case 1. After placing the bottomed cylindrical separator 4 inside the positive electrode 2, the electrolyte solution was injected and impregnated in the separator 4. In this state, the electrolyte solution was allowed to permeate from the separator 4 to the positive electrode 2 by being left for a predetermined time. Thereafter, 6 g of the gelled negative electrode 3 was filled inside the separator 4.

セパレータ4は、円筒型のセパレータ4aおよび底紙4bを用いて構成した。円筒型のセパレータ4aおよび底紙4bには、質量比が1:1であるレーヨン繊維およびポリビニルアルコール繊維を主体として混抄した不織布シート(坪量28g/m2)を用いた。底紙4bに用いた不織布シートの厚みは0.27mmであった。 The separator 4 was configured using a cylindrical separator 4a and a bottom paper 4b. As the cylindrical separator 4a and the bottom paper 4b, a non-woven sheet (basis weight 28 g / m 2 ) mainly composed of rayon fibers and polyvinyl alcohol fibers having a mass ratio of 1: 1 was used. The thickness of the nonwoven fabric sheet used for the bottom paper 4b was 0.27 mm.

セパレータ4a(膨潤前の厚み300μm)を、厚み100μmの不織布シートを三重に巻いて構成した。このとき、不織布シートの巻き始めの一方の端部と、不織布シートの巻き終わりの他方の端部とが互いに重なり合う部分P1を設けた。セパレータの正極の軸方向(図1のX方向)と垂直な断面において、重なり合う部分P1の長さL1は、3mmとした。   The separator 4a (thickness before swelling: 300 μm) was formed by wrapping a nonwoven fabric sheet having a thickness of 100 μm in triplicate. At this time, a portion P1 where one end portion of the nonwoven fabric sheet at the beginning of winding and the other end portion of the nonwoven fabric sheet at the end of winding overlap each other was provided. In the cross section perpendicular to the axial direction (X direction in FIG. 1) of the positive electrode of the separator, the length L1 of the overlapping portion P1 was 3 mm.

負極集電体6は、一般的な真鍮(Cu含有量:約65質量%、Zn含有量:約35質量%)を、釘型にプレス加工した後、表面にスズめっきを施すことにより得た。負極集電体6の胴部の径は1.15mmとした。ニッケルめっき鋼板製の負極端子板7に負極集電体6の頭部を電気溶接した。その後、負極集電体6の胴部を、ポリアミド6,12を主成分とするガスケット5の中心の貫通孔に圧入した。このようにして、ガスケット5、負極端子板7、および負極集電体6からなる封口ユニット9を作製した。   The negative electrode current collector 6 was obtained by pressing a general brass (Cu content: about 65% by mass, Zn content: about 35% by mass) into a nail mold and then performing tin plating on the surface. . The diameter of the body part of the negative electrode current collector 6 was 1.15 mm. The head of the negative electrode current collector 6 was electrically welded to a negative electrode terminal plate 7 made of a nickel-plated steel plate. Thereafter, the body of the negative electrode current collector 6 was press-fitted into the through hole at the center of the gasket 5 containing polyamide 6 and 12 as a main component. In this manner, a sealing unit 9 including the gasket 5, the negative electrode terminal plate 7, and the negative electrode current collector 6 was produced.

次に、封口ユニット9を電池ケース1の開口部に設置した。このとき、負極集電体6の胴部を、負極3内に挿入した。電池ケース1の開口端部を、ガスケット5を介して、負極端子板7の周縁部にかしめつけ、電池ケース1の開口部を封口した。外装ラベル8で電池ケース1の外表面を被覆した。このようにして、アルカリ乾電池を作製した。   Next, the sealing unit 9 was installed in the opening of the battery case 1. At this time, the body of the negative electrode current collector 6 was inserted into the negative electrode 3. The opening end of the battery case 1 was caulked to the peripheral edge of the negative electrode terminal plate 7 via the gasket 5 to seal the opening of the battery case 1. The outer surface of the battery case 1 was covered with the exterior label 8. In this manner, an alkaline battery was produced.

《比較例1》
負極の作製において、テレフタル酸を用いなかったこと以外は、実施例1と同様にしてアルカリ乾電池を作製した。
<< Comparative Example 1 >>
In the production of the negative electrode, an alkaline dry battery was produced in the same manner as in Example 1 except that terephthalic acid was not used.

《比較例2》
負極の作製において、テレフタル酸の含有量(負極活物質100質量部あたりの量)を、表1に示す値とした以外は、実施例1と同様にしてアルカリ乾電池を作製した。
<< Comparative Example 2 >>
In the production of the negative electrode, an alkaline dry battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the content of terephthalic acid (amount per 100 parts by mass of the negative electrode active material) was changed to the values shown in Table 1.

[評価]
得られたアルカリ乾電池を用いて、下記の評価を行った。
(i)安全性の評価
実施例および比較例の電池を10個ずつ準備した。各電池の10個を、負極側(図1の負極端子板7側)を下向きにして100cmの高さから、プラスチックタイルの上に落下させた。この時、40℃以上に発熱した電池の個数を求めた。
[Evaluation]
The following evaluation was performed using the obtained alkaline dry battery.
(I) Evaluation of safety Ten batteries of Examples and Comparative Examples were prepared. Ten batteries were dropped onto a plastic tile from a height of 100 cm with the negative electrode side (negative electrode terminal plate 7 side in FIG. 1) facing downward. At this time, the number of batteries that generated heat at 40 ° C or higher was determined.

(ii)セパレータ(膨潤後)の厚みの測定
正極端子面から電池の軸方向(図1のX方向)に20mmの個所の横断面(図1のX方向と垂直な断面)像を、CTスキャンを用いて観察し、正極と負極との間の距離(径方向の長さ)を、セパレータ4a(電解液を含んで膨潤した状態)の厚みとして測定した。正極と負極との間の円筒型のセパレータ4aが配された任意の1点(巻き始めの一方の端部と、巻き終わりの他方の端部とが互いに重なり合う部分を除く)を決めて、まず測定を行い、電池の軸を中心にして90°ずつ回転させたときの点(巻き始めの一方の端部と、巻き終わりの他方の端部とが互いに重なり合う部分を除く、残りの3点)についても、同様に測定を行った。4点の測定値のうち最大値および最小値を除いた残りの2点の測定値の平均値を求めた。
(Ii) Measurement of the thickness of the separator (after swelling) A cross section image (cross section perpendicular to the X direction in FIG. 1) of 20 mm in the axial direction of the battery (X direction in FIG. 1) from the positive electrode terminal surface is a CT scan. The distance between the positive electrode and the negative electrode (the length in the radial direction) was measured as the thickness of the separator 4a (swelled state including the electrolytic solution). Arbitrary one point (excluding the part where one end of the winding start and the other end of the winding overlap each other) where the cylindrical separator 4a is disposed between the positive electrode and the negative electrode is determined. Measured points when rotated 90 degrees around the battery axis (the remaining three points excluding the portion where one end of winding and the other end of winding overlap each other) The same measurement was performed for. Of the four measured values, the average value of the remaining two measured values excluding the maximum and minimum values was determined.

(iii)負極中のテレフタル酸の粒子の平均粒径の測定
電池を解体してゲル状の負極を取り出した後、遠心分離して負極から負極活物質を除去し、ゲル化剤とテレフタル酸の粒子の混合物を得た。得られた混合物を乾燥した後、光学顕微鏡を用いて観察し、テレフタル酸の粒子の10個を無作為に選び出した。そして、各粒子の粒径を測定し、測定値の大きいものから順に2つ、小さいものから順に2つの測定値をそれぞれ削除し、残りの6つの測定値の平均値を、負極中のテレフタル酸の粒子の平均粒径として求めた。
評価結果を表1に示す。
(Iii) Measurement of average particle size of terephthalic acid particles in negative electrode After disassembling the battery and taking out the gelled negative electrode, the negative electrode active material is removed from the negative electrode by centrifugation, and the gelling agent and terephthalic acid A mixture of particles was obtained. The obtained mixture was dried and then observed using an optical microscope, and 10 particles of terephthalic acid were randomly selected. Then, the particle size of each particle is measured, two measured values are deleted in order from the largest measured value, and the two measured values are deleted in order from the smallest measured value, and the average value of the remaining six measured values is determined as terephthalic acid in the negative electrode. The average particle size of the particles was determined.
The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 2018060636
Figure 2018060636

実施例1〜4および比較例1〜2のセパレータ(膨潤後)の厚みは、約390μmであった。実施例1〜4および比較例2の負極中のテレフタル酸の粒子の平均粒径は、約150μmであった。   The thicknesses of the separators of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 (after swelling) were about 390 μm. The average particle diameter of the terephthalic acid particles in the negative electrodes of Examples 1 to 4 and Comparative Example 2 was about 150 μm.

テレフタル酸の含有量が負極活物質100質量部あたり0.05〜1.0質量部であり、セパレータ(膨潤後)の厚みが約390μmである実施例1〜4では、発熱した電池はみられなかった。負極にテレフタル酸を添加しない比較例1では、発熱した電池があった。テレフタル酸の含有量が負極活物質100質量部あたり0.01質量部であり、セパレータ(膨潤後)の厚みが約390μmである比較例2では、テレフタル酸の添加による効果が不十分であるため、発熱した電池があった。   In Examples 1 to 4 in which the content of terephthalic acid is 0.05 to 1.0 part by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material and the thickness of the separator (after swelling) is about 390 μm, heated batteries are observed. There wasn't. In Comparative Example 1 in which terephthalic acid was not added to the negative electrode, there was a battery that generated heat. In Comparative Example 2 where the content of terephthalic acid is 0.01 parts by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material and the thickness of the separator (after swelling) is about 390 μm, the effect of adding terephthalic acid is insufficient. There was a battery that generated heat.

なお、セパレータ4a(膨潤前の厚み330μm)を、厚み110μmの不織布シートを三重に巻いて構成した場合、膨潤後のセパレータの厚みは約420μmとなった。この場合は、セパレータの厚みが大きくなり過ぎて、正極の中空部への負極の充填量が減少したため、負極容量を確保することができなかった。   When the separator 4a (thickness before swelling: 330 μm) was formed by wrapping a nonwoven fabric sheet having a thickness of 110 μm in triplicate, the thickness of the separator after swelling was about 420 μm. In this case, since the thickness of the separator became too large and the filling amount of the negative electrode into the hollow part of the positive electrode decreased, the negative electrode capacity could not be ensured.

また、負極中へのテレフタル酸の添加量を負極活物質100質量部あたり2質量部とした場合、負極の粘度が上昇して、正極の中空部への充填が困難となった。   Further, when the amount of terephthalic acid added to the negative electrode was 2 parts by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material, the viscosity of the negative electrode increased, making it difficult to fill the hollow part of the positive electrode.

《実施例5〜8》
負極の作製において、テレフタル酸の含有量(負極活物質100質量部あたりの量)を、表1に示す値とした。セパレータ4a(膨潤前の厚み230μm)を、厚み115μmの不織布シートを二重に巻いて構成した。上記以外は、実施例1と同様にしてアルカリ乾電池を作製し、評価した。
<< Examples 5 to 8 >>
In the production of the negative electrode, the content of terephthalic acid (the amount per 100 parts by mass of the negative electrode active material) was set to the values shown in Table 1. Separator 4a (thickness 230 μm before swelling) was constituted by wrapping a nonwoven fabric sheet having a thickness of 115 μm twice. Except for the above, an alkaline dry battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1.

《比較例3》
負極の作製において、テレフタル酸を用いなかったこと以外は、実施例5と同様にしてアルカリ乾電池を作製し、評価した。
<< Comparative Example 3 >>
In the production of the negative electrode, an alkaline dry battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 5 except that terephthalic acid was not used.

《比較例4》
負極の作製において、テレフタル酸の含有量(負極活物質100質量部あたりの量)を、表1に示す値とした以外は、実施例5と同様にしてアルカリ乾電池を作製し、評価した。
評価結果を表2に示す。
<< Comparative Example 4 >>
In producing the negative electrode, an alkaline dry battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 5 except that the content of terephthalic acid (amount per 100 parts by mass of the negative electrode active material) was changed to the values shown in Table 1.
The evaluation results are shown in Table 2.

Figure 2018060636
Figure 2018060636

実施例5〜8および比較例3〜4のセパレータ(膨潤後)の厚みは、約300μmであった。実施例5〜8および比較例4の負極中のテレフタル酸の粒子の平均粒径は、約150μmであった。   The thicknesses of the separators (after swelling) in Examples 5 to 8 and Comparative Examples 3 to 4 were about 300 μm. The average particle diameter of the terephthalic acid particles in the negative electrodes of Examples 5 to 8 and Comparative Example 4 was about 150 μm.

テレフタル酸の含有量が負極活物質100質量部あたり0.05〜1.0質量部であり、セパレータ(膨潤後)の厚みが約300μmである実施例5〜8では、発熱した電池はみられなかった。負極にテレフタル酸を添加しない比較例3では、発熱した電池があった。テレフタル酸の含有量が負極活物質100質量部あたり0.01質量部であり、セパレータ(膨潤後)の厚みが約300μmである比較例4では、テレフタル酸の添加による効果が不十分であるため、発熱した電池があった。   In Examples 5 to 8 in which the content of terephthalic acid is 0.05 to 1.0 part by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material and the thickness of the separator (after swelling) is about 300 μm, heated batteries are observed. There wasn't. In Comparative Example 3 in which terephthalic acid was not added to the negative electrode, there was a battery that generated heat. In Comparative Example 4 where the content of terephthalic acid is 0.01 parts by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material and the thickness of the separator (after swelling) is about 300 μm, the effect of adding terephthalic acid is insufficient. There was a battery that generated heat.

《実施例9〜12》
負極の作製において、テレフタル酸の含有量(負極活物質100質量部あたりの量)を、表1に示す値とした。セパレータ4a(膨潤前の厚み200μm)を、厚み100μmの不織布シートを二重に巻いて構成した。上記以外は、実施例1と同様にしてアルカリ乾電池を作製し、評価した。
<< Examples 9 to 12 >>
In the production of the negative electrode, the content of terephthalic acid (the amount per 100 parts by mass of the negative electrode active material) was set to the values shown in Table 1. Separator 4a (thickness before swelling: 200 μm) was constituted by wrapping a 100 μm thick non-woven sheet twice. Except for the above, an alkaline dry battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1.

《比較例5》
負極の作製において、テレフタル酸を用いなかったこと以外は、実施例9と同様にしてアルカリ乾電池を作製し、評価した。
<< Comparative Example 5 >>
In the production of the negative electrode, an alkaline dry battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 9 except that terephthalic acid was not used.

《比較例6》
負極の作製において、テレフタル酸の含有量(負極活物質100質量部あたりの量)を、表1に示す値とした以外は、実施例9と同様にしてアルカリ乾電池を作製し、評価した。
<< Comparative Example 6 >>
In the production of the negative electrode, an alkaline dry battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 9 except that the content of terephthalic acid (amount per 100 parts by mass of the negative electrode active material) was set to the values shown in Table 1.

《比較例7》
負極の作製において、テレフタル酸の代わりにビニロン繊維(長さ約4mm、太さ0.5〜1デニール)を負極活物質100質量部当たり2質量部添加した以外は、実施例9と同様にしてアルカリ乾電池を作製し、評価した。
<< Comparative Example 7 >>
In the production of the negative electrode, the same procedure as in Example 9 was conducted except that 2 parts by mass of vinylon fiber (length: about 4 mm, thickness: 0.5 to 1 denier) was added per 100 parts by mass of the negative electrode active material instead of terephthalic acid. An alkaline battery was prepared and evaluated.

《比較例8》
負極の作製において、テレフタル酸の代わりにレーヨン繊維(長さ約4mm、太さ0.5〜1デニール)を負極活物質100質量部当たり2質量部添加した以外は、実施例9と同様にしてアルカリ乾電池を作製し、評価した。
評価結果を表3に示す。
<< Comparative Example 8 >>
In the production of the negative electrode, the same procedure as in Example 9 was conducted except that 2 parts by mass of rayon fiber (length of about 4 mm, thickness of 0.5 to 1 denier) was added per 100 parts by mass of the negative electrode active material instead of terephthalic acid. An alkaline battery was prepared and evaluated.
The evaluation results are shown in Table 3.

Figure 2018060636
Figure 2018060636

実施例9〜12および比較例5〜8のセパレータ(膨潤後)の厚みは、約260μmであった。実施例9〜12および比較例6の負極中のテレフタル酸の粒子の平均粒径は、約150μmであった。   The thicknesses of the separators (after swelling) in Examples 9 to 12 and Comparative Examples 5 to 8 were about 260 μm. The average particle diameter of the terephthalic acid particles in the negative electrodes of Examples 9 to 12 and Comparative Example 6 was about 150 μm.

テレフタル酸の含有量が負極活物質100質量部あたり0.05〜1.0質量部であり、セパレータ(膨潤後)の厚みが約260μmである実施例9〜12では、発熱した電池はみられなかった。   In Examples 9 to 12 in which the content of terephthalic acid was 0.05 to 1.0 part by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material and the thickness of the separator (after swelling) was about 260 μm, a battery that generated heat was observed. There wasn't.

負極にテレフタル酸を添加しない比較例5では、発熱した電池があった。テレフタル酸の含有量が負極活物質100質量部あたり0.01質量部であり、セパレータ(膨潤後)の厚みが約260μmである比較例6では、テレフタル酸の添加による効果が不十分であるため、発熱した電池があった。繊維を添加した比較例7および8では、発熱した電池があった。   In Comparative Example 5 in which terephthalic acid was not added to the negative electrode, there was a battery that generated heat. In Comparative Example 6 in which the content of terephthalic acid is 0.01 parts by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material and the thickness of the separator (after swelling) is about 260 μm, the effect of adding terephthalic acid is insufficient. There was a battery that generated heat. In Comparative Examples 7 and 8 to which fibers were added, there was a battery that generated heat.

《実施例13〜16》
負極の作製において、テレフタル酸の含有量(負極活物質100質量部あたりの量)を、表4に示す値とした。セパレータ4a(膨潤前の厚み170μm)を、厚み85μmの不織布シートを二重に巻いて構成した。
上記以外は、実施例1と同様にしてアルカリ乾電池を作製し、評価した。
<< Examples 13 to 16 >>
In the production of the negative electrode, the content of terephthalic acid (amount per 100 parts by mass of the negative electrode active material) was set to the values shown in Table 4. The separator 4a (thickness before swelling: 170 μm) was constituted by wrapping a non-woven sheet having a thickness of 85 μm twice.
Except for the above, an alkaline dry battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1.

《比較例9》
負極の作製において、テレフタル酸を用いなかったこと以外は、実施例13と同様にしてアルカリ乾電池を作製し、評価した。
<< Comparative Example 9 >>
In the production of the negative electrode, an alkaline dry battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 13 except that terephthalic acid was not used.

《比較例10》
負極の作製において、テレフタル酸の含有量(負極活物質100質量部あたりの量)を、表1に示す値とした以外は、実施例13と同様にしてアルカリ乾電池を作製し、評価した。
<< Comparative Example 10 >>
In the production of the negative electrode, an alkaline dry battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 13 except that the content of terephthalic acid (amount per 100 parts by mass of the negative electrode active material) was set to the values shown in Table 1.

《比較例11》
負極の作製において、テレフタル酸の代わりにビニロン繊維(長さ約4mm、太さ0.5〜1デニール)を負極活物質100質量部当たり2質量部添加した以外は、実施例13と同様にしてアルカリ乾電池を作製し、評価した。
<< Comparative Example 11 >>
In the production of the negative electrode, the same procedure as in Example 13 was conducted except that 2 parts by mass of vinylon fiber (length: about 4 mm, thickness: 0.5 to 1 denier) was added per 100 parts by mass of the negative electrode active material instead of terephthalic acid. An alkaline battery was prepared and evaluated.

《比較例12》
負極の作製において、テレフタル酸の代わりにレーヨン繊維(長さ約4mm、太さ0.5〜1デニール)を負極活物質100質量部当たり2質量部添加した以外は、実施例13と同様にしてアルカリ乾電池を作製し、評価した。
評価結果を表4に示す。
<< Comparative Example 12 >>
In the production of the negative electrode, the same procedure as in Example 13 was conducted except that 2 parts by mass of rayon fiber (length of about 4 mm, thickness of 0.5 to 1 denier) was added per 100 parts by mass of the negative electrode active material instead of terephthalic acid. An alkaline battery was prepared and evaluated.
The evaluation results are shown in Table 4.

Figure 2018060636
Figure 2018060636

実施例13〜16および比較例9〜12のセパレータ(膨潤後)の厚みは、約220μmであった。実施例13〜16および比較例10の負極中のテレフタル酸の粒子の平均粒径は、約150μmであった。   The thicknesses of the separators (after swelling) in Examples 13 to 16 and Comparative Examples 9 to 12 were about 220 μm. The average particle diameter of the terephthalic acid particles in the negative electrodes of Examples 13 to 16 and Comparative Example 10 was about 150 μm.

テレフタル酸の含有量が負極活物質100質量部あたり0.05〜1.0質量部であり、セパレータ(膨潤後)の厚みが約220μmである実施例13〜16では、発熱した電池はみられなかった。   In Examples 13 to 16 in which the content of terephthalic acid is 0.05 to 1.0 part by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material and the thickness of the separator (after swelling) is about 220 μm, a battery that generates heat is seen. There wasn't.

負極にテレフタル酸を添加しない比較例5では、発熱した電池があった。テレフタル酸の含有量が負極活物質100質量部あたり0.01質量部であり、セパレータ(膨潤後)の厚みが約220μmである比較例10では、テレフタル酸の添加による効果が不十分であるため、発熱した電池があった。繊維を添加した比較例11および12では、発熱した電池があった。   In Comparative Example 5 in which terephthalic acid was not added to the negative electrode, there was a battery that generated heat. In Comparative Example 10 in which the content of terephthalic acid is 0.01 parts by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material and the thickness of the separator (after swelling) is about 220 μm, the effect of adding terephthalic acid is insufficient. There was a battery that generated heat. In Comparative Examples 11 and 12 to which fibers were added, there was a battery that generated heat.

《比較例13〜18》
負極の作製において、テレフタル酸の含有量(負極活物質100質量部あたりの量)を、表4に示す値とした。セパレータ4a(膨潤前の厚み150μm)を、厚み75μmの不織布シートを二重に巻いて構成した。上記以外は、実施例1と同様にしてアルカリ乾電池を作製し、評価した。
評価結果を表5に示す。
<< Comparative Examples 13-18 >>
In the production of the negative electrode, the content of terephthalic acid (amount per 100 parts by mass of the negative electrode active material) was set to the values shown in Table 4. Separator 4a (thickness 150 μm before swelling) was constituted by double-wrapping a 75 μm thick nonwoven sheet. Except for the above, an alkaline dry battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1.
The evaluation results are shown in Table 5.

Figure 2018060636
Figure 2018060636

比較例13〜18のセパレータ(膨潤後)の厚みは、約200μmであった。比較例13〜18の負極中のテレフタル酸の粒子の平均粒径は、約150μmであった。   The thickness of the separators (after swelling) of Comparative Examples 13 to 18 was about 200 μm. The average particle diameter of the terephthalic acid particles in the negative electrodes of Comparative Examples 13 to 18 was about 150 μm.

負極にテレフタル酸を添加しない比較例13では、テレフタル酸の添加による効果が得られず、セパレータ(膨潤後)の厚みが薄いため、発熱した電池があった。テレフタル酸の含有量が負極活物質100質量部あたり0.01質量部であり、セパレータ(膨潤後)の厚みが約200μmである比較例14では、テレフタル酸の添加による効果が不十分であり、セパレータ(膨潤後)の厚みが薄いため、発熱した電池があった。
テレフタル酸の含有量が負極活物質100質量部あたり0.05〜1.0質量部であり、セパレータ(膨潤後)の厚みが約200μmである比較例15〜18では、セパレータ(膨潤後)の厚みが薄いため、発熱した電池があった。
In Comparative Example 13 in which no terephthalic acid was added to the negative electrode, the effect of adding terephthalic acid could not be obtained, and the separator (after swelling) was thin, so there was a battery that generated heat. In Comparative Example 14 in which the content of terephthalic acid is 0.01 parts by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material and the thickness of the separator (after swelling) is about 200 μm, the effect due to the addition of terephthalic acid is insufficient. Since the thickness of the separator (after swelling) was thin, there was a battery that generated heat.
In Comparative Examples 15 to 18 in which the content of terephthalic acid is 0.05 to 1.0 part by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material and the thickness of the separator (after swelling) is about 200 μm, the separator (after swelling) There was a battery that generated heat due to its thin thickness.

《実施例17〜20》
負極中のテレフタル酸の平均粒径を表6に示す値とした以外は、実施例1と同様にしてアルカリ乾電池を作製し、評価した。
<< Examples 17 to 20 >>
An alkaline dry battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the average particle diameter of terephthalic acid in the negative electrode was changed to the value shown in Table 6.

更に、実施例1および17〜20の電池について、以下の評価を行った。
(iv)信頼性の評価
実施例の電池を10個ずつ準備した。各電池を、負極側を下向きにして100cmの高さから、プラスチックタイルの上に落下させた。この時、5mV以下の範囲で電池電圧が低下した電池の個数を求めた。
評価結果を表6に示す。
Furthermore, the following evaluation was performed about the battery of Example 1 and 17-20.
(Iv) Evaluation of reliability Ten batteries of the examples were prepared. Each battery was dropped onto a plastic tile from a height of 100 cm with the negative electrode side facing down. At this time, the number of batteries whose battery voltage was lowered in the range of 5 mV or less was obtained.
The evaluation results are shown in Table 6.

Figure 2018060636
Figure 2018060636

実施例1および17〜20のセパレータ(膨潤後)の厚みは、約260μmであった。実施例17、18、1、19、および20の負極中のテレフタル酸の粒子の平均粒径は、それぞれ約30μm、約50μm、約150μm、約300μm、および約500μmであった。   The thicknesses of the separators of Example 1 and 17-20 (after swelling) were about 260 μm. The average particle diameters of the terephthalic acid particles in the negative electrodes of Examples 17, 18, 1, 19, and 20 were about 30 μm, about 50 μm, about 150 μm, about 300 μm, and about 500 μm, respectively.

いずれの実施例においても、発熱した電池はみられなかった。負極中のテレフタル酸の粒子の平均粒径が約50〜300μmである実施例1、18、および19では、正極の中空部内への負極の充填性に優れているとともに、5mV以下の範囲で電池電圧が低下した電池はみられなかった。   In any of the examples, no exothermic battery was observed. In Examples 1, 18, and 19 in which the average particle diameter of the terephthalic acid particles in the negative electrode is about 50 to 300 μm, the negative electrode has excellent filling properties in the hollow portion of the positive electrode, and the battery is in a range of 5 mV or less. No batteries with reduced voltage were found.

負極中のテレフタル酸の粒子の平均粒径が約30μmである実施例17では、5mV以下の範囲で電池電圧が低下した電池はみられなかったが、正極の中空部内への負極の充填性が若干低下した。負極中のテレフタル酸の粒子の平均粒径が約500μmである実施例20では、正極の中空部内への負極の充填性に優れていたが、5mV以下の範囲で電池電圧が低下した電池があった。   In Example 17 in which the average particle size of the terephthalic acid particles in the negative electrode was about 30 μm, no battery with a reduced battery voltage was found in the range of 5 mV or less, but the negative electrode was able to be filled into the hollow part of the positive electrode. Slightly decreased. In Example 20 in which the average particle diameter of the terephthalic acid particles in the negative electrode was about 500 μm, the filling of the negative electrode into the hollow part of the positive electrode was excellent, but there was a battery in which the battery voltage decreased in the range of 5 mV or less. It was.

《実施例21〜24》
円筒型のセパレータの構成において、巻き始めの一方の端部と、巻き終わりの他方の端部とが互いに重なり合う部分P1の長さL1を、表7に示す値に変えた以外は、実施例1と同様にしてアルカリ乾電池を作製し、評価した。更に、上記(iv)の信頼性の評価も行った。
<< Examples 21 to 24 >>
Example 1 except that the length L1 of the portion P1 where one end of the winding and the other end of the winding overlap each other is changed to the value shown in Table 7 in the configuration of the cylindrical separator. In the same manner, an alkaline battery was prepared and evaluated. Furthermore, the reliability of (iv) was also evaluated.

Figure 2018060636
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実施例1および21〜24のセパレータ(膨潤後)の厚みは、約260μmであった。実施例1および21〜24の負極中のテレフタル酸の粒子の平均粒径は、約150μmであった。   The thicknesses of the separators (after swelling) of Examples 1 and 21 to 24 were about 260 μm. The average particle diameter of the terephthalic acid particles in the negative electrodes of Examples 1 and 21 to 24 was about 150 μm.

いずれの実施例においても、発熱した電池はみられなかった。重なり合う部分P1の長さL1が0〜6mmである実施例1、22、および23では、5mV以下の範囲で電池電圧が低下した電池はみられなかった。   In any of the examples, no exothermic battery was observed. In Examples 1, 22, and 23 in which the length L1 of the overlapping portion P1 was 0 to 6 mm, no battery in which the battery voltage was lowered in the range of 5 mV or less was found.

重なり合う部分P1の長さL1が−3mmである実施例21では、5mV以下の範囲で電池電圧が低下した電池があった。これは、実施例21では、セパレータの厚みが薄くなる部分が存在し、その部分で強度が小さくなったためであると考えられる。なお、重なり合う部分P1の長さL1が−3mmであるとは、巻き始めの一方の端部と、巻き終わりの他方の端部との間が、3mm離れており、その部分ではセパレータの厚みが薄くなっていることを意味する。   In Example 21 in which the length L1 of the overlapping portion P1 was −3 mm, there was a battery in which the battery voltage was reduced within a range of 5 mV or less. This is presumably because, in Example 21, there was a portion where the thickness of the separator was reduced, and the strength was reduced at that portion. Note that the length L1 of the overlapping portion P1 is −3 mm means that one end at the beginning of winding and the other end at the end of winding are separated by 3 mm, and the thickness of the separator is at that portion. It means that it is getting thinner.

重なり合う部分P1の長さL1が9mmである実施例24では、5mV以下の範囲で電池電圧が低下した電池があった。これは、実施例22では、重なり合う部分P1においてセパレータの厚みが大きくなり、重なり合う部分P1と部分P1以外の部分との間においてセパレータの厚みの差が大きくなることでセパレータが若干座屈し易くなったためであると考えられる。   In Example 24, in which the length L1 of the overlapping portion P1 was 9 mm, there was a battery in which the battery voltage was lowered in the range of 5 mV or less. This is because in Example 22, the thickness of the separator is increased in the overlapping portion P1, and the difference in the thickness of the separator is increased between the overlapping portion P1 and the portion other than the portion P1, thereby making the separator slightly buckled. It is thought that.

本発明の一実施形態によれば、乾電池を電源とするあらゆる機器に使用できる。例えば、ポータブルオーディオ機器、電子ゲーム、ライト、おもちゃなどに好適である。   According to one embodiment of the present invention, it can be used for any device that uses a dry cell as a power source. For example, it is suitable for portable audio equipment, electronic games, lights, toys and the like.

1:電池ケース、2:正極、3:負極、4:有底円筒形のセパレータ、4a:円筒型のセパレータ、4b:底紙、5:ガスケット、6:負極集電体、7:負極端子板、8:外装ラベル、9:封口ユニット、14a:シート、24:セパレータ、24a,24b:シート、34:セパレータ、34a,34b:シート   1: battery case, 2: positive electrode, 3: negative electrode, 4: bottomed cylindrical separator, 4a: cylindrical separator, 4b: bottom paper, 5: gasket, 6: negative electrode current collector, 7: negative electrode terminal plate 8: exterior label, 9: sealing unit, 14a: sheet, 24: separator, 24a, 24b: sheet, 34: separator, 34a, 34b: sheet

Claims (4)

中空円筒形の正極と、前記正極の中空部内に配されたゲル状の負極と、前記正極と前記負極との間に配されたセパレータと、前記正極、前記負極、および前記セパレータ中に含まれるアルカリ電解液とを備え、
前記負極は、亜鉛を含む負極活物質と、テレフタル酸とを含み、
前記負極中の前記テレフタル酸の含有量は、前記負極活物質100質量部当たり0.05〜1質量部であり、
前記セパレータの厚みは、220〜390μmである、アルカリ乾電池。
Included in a hollow cylindrical positive electrode, a gelled negative electrode disposed in a hollow portion of the positive electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, the positive electrode, the negative electrode, and the separator With alkaline electrolyte,
The negative electrode includes a negative electrode active material containing zinc and terephthalic acid,
The content of the terephthalic acid in the negative electrode is 0.05 to 1 part by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material,
The alkaline battery is a separator having a thickness of 220 to 390 μm.
前記テレフタル酸の粒子の平均粒径は、50〜300μmである、請求項1に記載のアルカリ乾電池。   2. The alkaline dry battery according to claim 1, wherein the terephthalic acid particles have an average particle diameter of 50 to 300 μm. 前記セパレータは、前記正極の中空部の内面に沿って巻回されたシートを含み、
前記セパレータは、前記シートの巻き始めの一方の端部と、前記シートの巻き終わりの他方の端部とが互いに重なり合う部分を有し、
前記セパレータの前記正極の軸方向と垂直な断面において、前記重なり合う部分の長さが6mm以下である、請求項1または2に記載のアルカリ乾電池。
The separator includes a sheet wound along the inner surface of the hollow portion of the positive electrode,
The separator has a portion where one end of the winding start of the sheet and the other end of the winding end of the sheet overlap each other,
The alkaline dry battery according to claim 1 or 2, wherein a length of the overlapping portion is 6 mm or less in a cross section perpendicular to the axial direction of the positive electrode of the separator.
前記セパレータは、前記正極の中空部の内面に沿って順次配された複数のシートを含み、
前記セパレータは、前記互いに隣り合うシートの端部同士が重なり合う部分を有し、
前記セパレータの前記正極の軸方向と垂直な断面において、前記重なり合う部分の長さが6mm以下である、請求項1または2に記載のアルカリ乾電池。
The separator includes a plurality of sheets sequentially arranged along the inner surface of the hollow portion of the positive electrode,
The separator has a portion where ends of the adjacent sheets overlap each other.
The alkaline dry battery according to claim 1 or 2, wherein a length of the overlapping portion is 6 mm or less in a cross section perpendicular to the axial direction of the positive electrode of the separator.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020095820A (en) * 2018-12-11 2020-06-18 Fdk株式会社 Negative electrode current collector for alkaline battery, and alkaline batter
WO2021186805A1 (en) * 2020-03-18 2021-09-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 Alkaline dry battery

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3281278A (en) * 1963-10-28 1966-10-25 Union Carbide Corp Corrosion inhibitors
JPH07153442A (en) * 1993-11-30 1995-06-16 Sanyo Excel Kk Separator for cylindrical battery
JPH09213347A (en) * 1996-02-02 1997-08-15 Sony Corp Alkaline battery and its manufacture
JP2011108591A (en) * 2009-11-20 2011-06-02 Panasonic Corp Alkaline battery
JP2013114978A (en) * 2011-11-30 2013-06-10 Panasonic Corp Alkaline dry cell and manufacturing method therefor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3281278A (en) * 1963-10-28 1966-10-25 Union Carbide Corp Corrosion inhibitors
JPH07153442A (en) * 1993-11-30 1995-06-16 Sanyo Excel Kk Separator for cylindrical battery
JPH09213347A (en) * 1996-02-02 1997-08-15 Sony Corp Alkaline battery and its manufacture
JP2011108591A (en) * 2009-11-20 2011-06-02 Panasonic Corp Alkaline battery
JP2013114978A (en) * 2011-11-30 2013-06-10 Panasonic Corp Alkaline dry cell and manufacturing method therefor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020095820A (en) * 2018-12-11 2020-06-18 Fdk株式会社 Negative electrode current collector for alkaline battery, and alkaline batter
WO2021186805A1 (en) * 2020-03-18 2021-09-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 Alkaline dry battery

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