JP2975773B2 - マンガン乾電池用セパレータの製造方法 - Google Patents

マンガン乾電池用セパレータの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、小消費電流化した用途
において耐漏液性能向上が図れるマンガン乾電池の製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】筒形あるいは積層形マンガン乾電池は、
最近においては例えばメモリバックアップ用などの小消
費電流形の機器の電源として用いられることが多く、こ
の種の小消費電流化した用途では、負極を構成する亜鉛
の反応の状態が問題となる。
【0003】つまり、微弱電流放電時には亜鉛負極の単
位面積あたりの電流が小さいために亜鉛負極が均一反応
せず、局部的に反応が進んで局部消失を生じる。またこ
の亜鉛負極の反応状態や局部消失は、放電異常や漏液を
生ずる原因となる。
【0004】さらに、負極亜鉛中には一般的に有害金属
とされているCdやPbが少量添加されているが、これ
らを除去した亜鉛、即ちJISH2107に規定された
最純亜鉛地金同等の亜鉛を使用した場合には、局部消失
がさらに生じ易くなり、微弱電流放電時における不具合
が一層顕著となっていた。
【0005】このマンガン乾電池の負極亜鉛の貯蔵中の
腐蝕を防止するために、従来は例えば実開平2−778
58号公報,実開平2−98461号公報に開示されて
いるように、電解液,セパレータおよび負極亜鉛に腐蝕
防止剤としてHg(HgCl2 ,Hg2 Cl2 )および
界面活性剤を添加していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、水銀や界面活
性剤の場合、貯蔵中の腐蝕防止効果はあるものの、微弱
電流放電時に亜鉛負極の均一反応を促進するには効果が
なく、放電異常や漏液を生ずる欠点がある。また、水銀
は現在では電池使用後の廃棄処理の観点から有害物質で
あるため使用できない物質となっている。
【0007】また、この他にも、セパレータに塗布する
糊料中に、水銀の代替物として塩化物形態のインジウム
化合物を添加する技術が、特開昭61−78051号公
報に開示されているが、添加剤の計量、糊料への添加時
期の調整、添加剤の溶解程度の調整、糊料の粘度の調整
等、工程が増加するとともに、それらの工程を適切に管
理する必要があり煩雑であった。即ち、インジウム化合
物として例えばInCl3を添加する場合では、糊料中
の澱粉の膨潤による糊料の粘度変化が起きやすく、ま
た、In2O3を添加する場合では、糊料中に凝集偏在
を引き起こしやすい等、工程の適切な管理は技術的に微
妙で困難性を伴い、しかも設備や製造条件の変更を伴
い、容易かつ廉価に製造することができない。
【0008】この発明は、以上の問題点に鑑みなされた
ものであって、有害物質であるCd,Pbのうちの少な
くとも一方が添加されているか、あるいはCd,Pbの
いずれもが添加されない亜鉛を負極として用い、同じく
有害物質である水銀を全く用いることなく、小消費電流
化した用途での耐漏液性能向上が図れるマンガン乾電
用セパレータを容易に、しかも廉価に製造し得るマン
ガン乾電池用セパレータの製造方法を提供するものであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本出願の請求項1にかかるマンガン乾電池用セパレ
ータの製造方法の発明では、負極亜鉛と正極合剤との間
に介在される、インジウム化合物物が含浸されたマンガ
ン乾電池用セパレータを製造するにあたって、表面に予
め澱粉等の糊料を塗布して乾燥させてあるセパレータ基
紙にインジウム化合物の水溶液をスプレーして含浸乾燥
させることを特徴とする。また、請求項2にかかるマン
ガン乾電池用セパレータの製造方法の発明では、負極亜
鉛と正極合剤との間に介在される、インジウム化合物が
含浸されたマンガン乾電池用セパレータを製造するにあ
たって、表面に予めインジウム化合物の水溶液をスプレ
ーして含浸乾燥させてあるセパレータ基紙に、澱粉等の
糊料を塗布乾燥させることを特徴とする。また、請求項
3にかかるマンガン乾電池用セパレータの製造方法の発
明では、負極亜鉛と正極合剤との間に介在される、イン
ジウム化合物が含浸されたマンガン乾電池用セパレータ
を製造するにあたって、表面に予め澱粉等の糊料を塗布
乾燥させたセパレータ原祇を、インジウム化合物の水溶
液中に浸漬して含浸させ、次いで亜鉛板からなる炭素結
合電極に貼り付けて乾燥させることを特徴とする
【0010】なお、前記インジウム化合物は塩化物形態
で用いることができ、その場合、インジウム塩化物とし
てセパレータ1cm2 あたり10〜1200μg 含有され
ることが望ましい。
【0011】また、前記インジウム化合物は酸化物形態
で用いることができ、その場合、インジウム酸化物とし
てセパレータ1cm2 あたり6〜900μg 分散,塗着さ
れていることが望ましく、また、含浸時において溶解さ
れ難いので、平均粒径が0.3〜6.0μm のものを用
いることが望ましい。
【0012】
【作用】上記各請求項にかかる本願発明のマンガン乾電
池用セパレータの製造方法では、インジウム化合物を含
浸させたセパレータを製造するにあたって、従来のよう
にセパレータ基紙(原紙)に塗布する糊料中にインジウ
ム化合物を混合させておくことはせずに、糊料の塗布乾
燥工程とインジウム化合物の水溶液を含浸させる工程を
別の工程に分離するものである。 従って、本願発明のマ
ンガン電池の製造方法では、インジウム化合物を糊料中
に混合しないから、糊料中にインジウム化合物を混合さ
せていた従来の製造方法に比べ、添加剤の計量、糊料へ
の添加時期の調整、添加剤の溶解程度の調整、糊料の粘
度の調整等、工程が増加することがなく、またそれらの
工程を適切に管理するといった煩雑な作業も必要がな
い。また、従来から使用してきた既存のセパレータの製
造工程、製造条件を無益に変更することなく、インジウ
ム化合物の水溶液を含浸させる比較的簡便な装置を追加
するだけで、インジウム化合物を均一に含浸させたセパ
レータを容易に製造することができる。 上記インジウム
化合物としてInCl3を用いた場合には、このInC
l3は、速やかにインジウムイオンとなってセパレータ
に均一に分布する。また、In2O3を用いた場合に
は、このIn2O3は、pH6.9以下の条件で徐々に
溶解してイオン化する。いずれの形態によってもセパレ
ータに均一に分布されたインジウムイオンは、保存中に
おける亜鉛負極の腐蝕を防止する。さらに、微弱電流放
電時において均一反応助剤としての機能を発揮する。
【0013】
【実施例】次に、本発明の実施例を詳細に説明する。た
だし、本発明は以下の実施例のみに限定されるものでは
ない。
【0014】実施例1.図1は本発明が適用されるセパ
レータの製造手順を示す概略図である。ロール状に巻回
され、かつあらかじめ澱粉などから構成された糊料が塗
布されたセパレータの原紙1を繰出しつつスプレー塗装
機2によりセパレータ原紙1の表面に10%InCl3
溶液を均一に塗着させ、次いで近赤外線乾燥機3により
水分を蒸発させて、糊料およびセパレータ基紙中に含浸
状態に定着させ、ストック位置において加工済みのセパ
レータ4をロール状に巻き取る。次いで得られたセパレ
ータ4を亜鉛缶内に組み込み、正極合剤を充填後封口
し、単4形のマンガン乾電池を組立てた。
【0015】実施例2.図2は本発明が適用されるセパ
レータの他の製造手順を示す概略図である。ロール状に
巻回されたセパレータ基紙5を巻き取りつつスプレー塗
装機2によりセパレータ基紙5の表面に10%InCl
3 溶液を均一に塗布し、次いで近赤外線乾燥機3により
水分を蒸発させ、その後糊料の塗布工程6に連続的に供
給することにより、セパレータ基紙5中にのみInCl
3 が含浸,定着されたセパレータ4を得た。次いでこの
セパレータ4を用いて前記実施例1.と同手順で単4形
のマンガン乾電池を組立てた。
【0016】以上の実施例1.,2.において、セパレ
ータ1cm2 あたりのInCl3 の付着量を0,5,1
0,100,500,1200,1450,2900μ
g に設定した各単4形電池の漏液発生率,初度および貯
蔵後の連続放電性能,微弱電流放電時における亜鉛缶の
貫通孔形成電池(放電異常電池)の発生率を調査したと
ころ、表1に示すデータを得た。
【0017】
【表1】 いずれの場合にあっても、このデータからは、InCl
3 をセパレータ1cm2あたり10〜1200μg 付着し
た範囲が好結果を示している。このことは、10μg を
下回る付着量ではInイオンの絶対量が少ないこと、ま
た1200μgを上回る付着量では過剰であり、均一反
応助剤としての機能を損なうことを示唆するものであ
る。
【0018】また、亜鉛缶についても、カドミウムおよ
び鉛のうちのいずれも添加されていない亜鉛即ち、JI
SH2107に規定された最純亜鉛地金同等の亜鉛、あ
るいはカドミウムまたは鉛のうちの少なくとも一方が添
加されている亜鉛を用いたが、前記InCl3 の添加範
囲ではこれらが添加されているか否かに関わらず、均一
反応助剤として良好な結果を示し、有害金属であるP
b,Cdの一方またはその双方を負極亜鉛に添加しなく
ても性能差がないことを示唆している。
【0019】実施例3.図3は本発明を積層形マンガン
乾電池に適用した場合を示す概略図である。ロール状に
巻回され、かつあらかじめ糊料が塗布されたセパレータ
の原紙1を繰出しつつ含浸槽10に供給し、含浸槽10
内に貯留された0.5%InCl3 溶液をセパレータ原
紙1に含浸させ、次いで圧着ロ―ラ11によりもう一方
から繰り出された亜鉛板からなる炭素結合電極12に圧
着させた後、熱風乾燥炉14に導いて水分を蒸発させ、
セパレータ4と一体の炭素結合電極を得た。この炭素結
合電極を加工後、セパレータ側に正極合剤を載置し、積
層状態で6F22形積層マンガン乾電池を完成した。こ
の実施例にあっては、セパレータ1を繰出すラインスピ
ードに応じてInCl3 の含浸量が定まり、例えばライ
ンスピードが4m /min の場合の含浸量はセパレータ1
cm2 あたり10μg となる。
【0020】以上の実施例3.にあって、セパレータ1
cm2 あたりのInCl3 の付着量を0,5,10,10
0,500,1200,1500μg に設定して完成し
た各6F22形電池について、45℃で3ケ月貯蔵後の
連続放電性能,腐蝕減量,貯蔵後の亜鉛の表面状態を調
査したところ、表2に示すデータを得た。なお、炭素結
合電極を構成する亜鉛板としては、Cdの添加量が0,
Pbの添加量が0.4%のものを用いた。
【0021】
【表2】 いずれの場合にあっても、このデータからは、実施例
1.,2.と同じくInCl3 をセパレータ1cm2 あた
り10〜1200μg 含有させた範囲が好結果を示して
おり、均一反応助剤としての機能を発揮していることを
示している。
【0022】実施例4.本実施例では、実施例1.また
は2.において、インジウム化合物として酸化物形態の
In2 3 を用いる。この場合、徐々にしか溶解しない
ので、分散混合液を用いるのであるが、その平均粒径は
0.3〜6.0μm のものを用い、図1のようにスプレ
ーにより実施例1.と同様、セパレータ原紙1に付着さ
せるか、あるいは図2のようにセパレータ基紙5にスプ
レー塗布後、糊料を塗布することでセパレータ4を完成
させ、次いで得られたセパレータ4を亜鉛缶内に組み込
み、正極合剤を充填後封口して単4形のマンガン乾電池
を組立てた。なお、In23 はpH6.9以下で徐々
に溶解してイオン化されるため、これを電池に組み込ん
だ場合には、前記塩化物形態のインジウム化合物と同等
な機能を発揮することが考えられる。
【0023】この実施例において、平均粒径0.9μm
のIn2 3 のセパレータ1cm2 あたりの付着量を0,
3,6,50,200,500,900,1800μg
に設定した場合における漏液発生率,初度および貯蔵後
の連続放電性能,微弱電流放電時における亜鉛缶の貫通
孔形成電池(放電異常電池)の発生率を調査したとこ
ろ、表3に示すデータを得た。この場合には、In2
3 の付着量がセパレータ1cm2 あたり6〜900μg の
範囲で好結果が得られることが確認されている。
【0024】
【表3】 また、亜鉛缶についても、カドミウムおよび鉛のうちの
いずれも添加されていない亜鉛即ち、JISH2107
に規定された最純亜鉛地金同等の亜鉛、あるいはカドミ
ウムまたは鉛のうちの少なくとも一方が添加されている
亜鉛、あるいはカドミウムおよび鉛の両方が添加されて
いる亜鉛を用いたが、前記In2 3 の添加範囲ではこ
れらが添加されているか否かに関わらず、均一反応助剤
として良好な結果を示し、有害金属であるPb,Cdの
一方またはその双方を負極亜鉛に添加しなくても性能差
がないことが確認された。
【0025】また、In2 3 の平均粒径と過放電漏液
特性との関係を調査したところ、表4に示すデータを得
た。なお、このデータは、In2 3 の付着量を50μ
g /セパレータ1cm2 に固定した場合のものである。
【0026】
【表4】 この結果からは平均粒径0.3〜6.0μm の範囲で耐
漏液特性が良好であることが確認された。これは平均粒
径が6.0μm を越えたものを使用した場合には、電池
に組み込みその水素イオン濃度がpH6.9以下になっ
たとしてもイオン化しにくいからであると考えられる。
また、平均粒径0.3μm 以下のものは事実上現存しな
いことから、最小値を0.3μm に設定した。
【0027】
【発明の効果】以上各実施例により詳細に説明したよう
に、本発明のマンガン乾電池用セパレータの製造方法で
は、インジウム化合物を含浸させたセパレータを製造す
るにあたって、従来のようにセパレータ基紙に塗布する
糊料中にインジウムヒ化合物を混合させておくことはせ
ずに、糊料の塗布乾燥工程とインジウム化合物の水溶液
を含浸させる工程を別の工程に分離するものである。
って、本願発明のマンガン電池の製造方法では、インジ
ウム化合物を糊料中に混合しないから、糊料中にインジ
ウム化合物を混合させていた従来の製造方法に比べ、添
加剤の計量、糊料への添加時期の調整、添加剤の溶解程
度の調整、糊料の程度の調整等、工程が増加することが
なく、またそれらの工程を適切に管理するといった煩雑
な作業も必要がない。また、従来から使用してきた既存
のセパレータの製造工程、製造条件を無益に変更するこ
となく、インジウム化合物の水溶液を含浸させる比較的
簡便な装置を追加するだけで、インジウム化合物を均一
に含浸させたセパレータを容易に製造することができ
る。 また、上記セパレータを用いたマンガン乾電池にあ
っては、インジウム化合物はインジウムイオンとなって
セパレータに均一に分布し、その結果セパレータに均一
に分布されたインジウムイオンは、保存中における負極
亜鉛の腐蝕を防止し、さらに微弱電流放電時において均
一反応助剤としての機能を発揮するため、腐蝕防止剤と
して水銀を用いることなく、また負極亜鉛中の有害物質
であるPb,Cdのいずれか一方、あるいはその双方を
添加しないことによる防蝕上の不具合を一掃できるた
め、保存性能が向上し、また特に小消費電流化した用途
に好適である等、種々の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1.において本発明を適用したセパレー
タの製造手順を示す工程図である。
【図2】実施例2.において本発明を適用したセパレー
タの製造手順を示す工程図である。
【図3】実施例3.において本発明を適用したセパレー
タの製造手順を示す工程図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 進文 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (72)発明者 竹島 隆興 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−78051(JP,A) 特開 昭61−224265(JP,A) 特開 昭56−143662(JP,A) 特開 昭62−35451(JP,A) 特開 平3−140430(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 2/16 H01M 6/06

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負極亜鉛正極合剤との間に介在され
    る、インジウム化合物物が含浸されたマンガン乾電池
    セパレータの製造方法であって表面に予め澱粉等の糊料を塗布して乾燥させてあるセパ
    レータ基紙にインジウム化合物の水溶液をスプレーして
    含浸乾燥させる ことを特徴とするマンガン乾電池用セパ
    レータの製造方法
  2. 【請求項2】 負極亜鉛と正極合剤との間に介在され
    る、インジウム化合物が含浸されたマンガン乾電池用セ
    パレータの製造方法であって、 表面に予めインジウム化合物の水溶液をスプレーして含
    浸乾燥させてあるセパレータ基紙に、澱粉等の糊料を塗
    布乾燥させることを特徴とするマンガン乾電池用セパレ
    ータの製造方法。
  3. 【請求項3】 負極亜鉛と正極合剤との間に介在され
    る、インジウム化合物が含浸されたマンガン乾電池用セ
    パレータの製造方法であって、 表面に予め澱粉等の糊料を塗布乾燥させたセパレータ原
    紙を、インジウム化合物の水溶液中に浸漬して含浸さ
    せ、次いで亜鉛板からなる炭素結合電極に貼り付けて乾
    燥させることを特徴とするマンガン乾電池用セパレータ
    の製造方法
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