JP3406782B2 - 亜鉛アルカリ電池，その正極合剤及び正極合剤の製造方法 - Google Patents
亜鉛アルカリ電池，その正極合剤及び正極合剤の製造方法Info
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- JP3406782B2 JP3406782B2 JP24021696A JP24021696A JP3406782B2 JP 3406782 B2 JP3406782 B2 JP 3406782B2 JP 24021696 A JP24021696 A JP 24021696A JP 24021696 A JP24021696 A JP 24021696A JP 3406782 B2 JP3406782 B2 JP 3406782B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は亜鉛アルカリ電池に
関し、詳しくは吸液性を損なうことなく離型性に優れた
二酸化マンガン含有率の高い亜鉛アルカリ電池用正極合
剤及びその製造方法に関するものである。
関し、詳しくは吸液性を損なうことなく離型性に優れた
二酸化マンガン含有率の高い亜鉛アルカリ電池用正極合
剤及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】亜鉛アルカリ電池の正極活物質について
は、従来より放電持続時間の向上を目的として、正極合
剤中の黒鉛含有量を減少させて活物質である二酸化マン
ガンの含有量を増加させることが検討されてきた。
は、従来より放電持続時間の向上を目的として、正極合
剤中の黒鉛含有量を減少させて活物質である二酸化マン
ガンの含有量を増加させることが検討されてきた。
【０００３】ところが、正極合剤中の黒鉛は、導電剤と
してだけではなく正極合剤成形時の離型剤としての役割
も果たしているので、黒鉛の含有率を減少させると成形
体と成形型との間の摩擦が大きくなってくる。この摩擦
力のため成形型の磨耗が激しくなって成形型の交換が頻
繁になることや、場合によっては成形型自体の破損も考
えられ、製造上のみならずコスト的にも多大な問題が生
じることがあった。
してだけではなく正極合剤成形時の離型剤としての役割
も果たしているので、黒鉛の含有率を減少させると成形
体と成形型との間の摩擦が大きくなってくる。この摩擦
力のため成形型の磨耗が激しくなって成形型の交換が頻
繁になることや、場合によっては成形型自体の破損も考
えられ、製造上のみならずコスト的にも多大な問題が生
じることがあった。
【０００４】この問題を解決する手段として、例えば、
正極合剤中にステアリン酸カルシウムやステアリン酸亜
鉛等を含有させて正極合剤成形時の離型性を良くする方
法（特公平５−４８５７８号公報参照）が有効と考えら
れてきた。
正極合剤中にステアリン酸カルシウムやステアリン酸亜
鉛等を含有させて正極合剤成形時の離型性を良くする方
法（特公平５−４８５７８号公報参照）が有効と考えら
れてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ステア
リン酸の金属塩を正極材料混合時に添加して含有させた
後に顆粒状合剤を造粒して正極合剤を加圧成形した場
合、離型剤としての十分な効果を得るためには多量のス
テアリン酸の金属塩を添加する必要がある（特公平５−
４８５７８号公報参照）が、この場合、ステアリン酸の
金属塩の撥水性により成形合剤の吸液性が悪くなり、そ
の後の電池製造工程であるアルカリ性電解液の注入時
に、電池設計上必要な所定量の電解液を正極合剤に吸液
させるのに時間がかかり生産性が落ちるという欠点が生
じることが分った。
リン酸の金属塩を正極材料混合時に添加して含有させた
後に顆粒状合剤を造粒して正極合剤を加圧成形した場
合、離型剤としての十分な効果を得るためには多量のス
テアリン酸の金属塩を添加する必要がある（特公平５−
４８５７８号公報参照）が、この場合、ステアリン酸の
金属塩の撥水性により成形合剤の吸液性が悪くなり、そ
の後の電池製造工程であるアルカリ性電解液の注入時
に、電池設計上必要な所定量の電解液を正極合剤に吸液
させるのに時間がかかり生産性が落ちるという欠点が生
じることが分った。
【０００６】本発明は、上記状況に鑑みてなされたもの
で、その目的は正極合剤の吸液性を損なうことなく離型
性に優れた二酸化マンガン含有率の高い、高性能な亜鉛
アルカリ電池用正極合剤を提供すること及び該正極合剤
を用いた亜鉛アルカリ電池を提供することにある。
で、その目的は正極合剤の吸液性を損なうことなく離型
性に優れた二酸化マンガン含有率の高い、高性能な亜鉛
アルカリ電池用正極合剤を提供すること及び該正極合剤
を用いた亜鉛アルカリ電池を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、二酸
化マンガン及び二酸化マンガンに対して３〜１０重量％
の黒鉛を含有する顆粒状合剤を形成化してなる亜鉛アル
カリ電池用正極合剤において、顆粒状合剤表面にステア
リン酸又はステアリン酸の金属塩が二酸化マンガンに対
して２００〜２，０００ｐｐｍ添加されていることを特
徴とする。また、本発明は上記亜鉛アルカリ電池用正極
合剤の製造方法に関するものであって、二酸化マンガン
および二酸化マンガンに対して３〜１０重量％の黒鉛を
含有する正極材料を造粒化して顆粒状合剤とし、これを
加圧成形する亜鉛アルカリ電池用正極合剤の製造方法に
おいて、造粒化工程後の顆粒状合剤に、ステアリン酸又
はステアリン酸の金属塩を二酸化マンガンに対して２０
０〜２，０００ｐｐｍ添加して分散させ、これを加圧成
形することを特徴とする。またさらに、本発明は上記正
極合剤を用いた亜鉛アルカリ電池に関するものであっ
て、亜鉛負極ゲルと正極合剤がセパレータを介して正極
缶内に収納されており、該亜鉛負極ゲル内に負極集電棒
が挿入されて、該負極集電棒の頭部に当接した負極端子
を兼ねる金属封口板と前記正極缶とがガスケツトを介し
て密封口されている亜鉛アルカリ電池において、正極合
剤として上記した亜鉛アルカリ電池用正極合剤を用いた
ことを特徴とする。
化マンガン及び二酸化マンガンに対して３〜１０重量％
の黒鉛を含有する顆粒状合剤を形成化してなる亜鉛アル
カリ電池用正極合剤において、顆粒状合剤表面にステア
リン酸又はステアリン酸の金属塩が二酸化マンガンに対
して２００〜２，０００ｐｐｍ添加されていることを特
徴とする。また、本発明は上記亜鉛アルカリ電池用正極
合剤の製造方法に関するものであって、二酸化マンガン
および二酸化マンガンに対して３〜１０重量％の黒鉛を
含有する正極材料を造粒化して顆粒状合剤とし、これを
加圧成形する亜鉛アルカリ電池用正極合剤の製造方法に
おいて、造粒化工程後の顆粒状合剤に、ステアリン酸又
はステアリン酸の金属塩を二酸化マンガンに対して２０
０〜２，０００ｐｐｍ添加して分散させ、これを加圧成
形することを特徴とする。またさらに、本発明は上記正
極合剤を用いた亜鉛アルカリ電池に関するものであっ
て、亜鉛負極ゲルと正極合剤がセパレータを介して正極
缶内に収納されており、該亜鉛負極ゲル内に負極集電棒
が挿入されて、該負極集電棒の頭部に当接した負極端子
を兼ねる金属封口板と前記正極缶とがガスケツトを介し
て密封口されている亜鉛アルカリ電池において、正極合
剤として上記した亜鉛アルカリ電池用正極合剤を用いた
ことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。 （実施例）まず、二酸化マンガンに対して７重量％の黒
鉛を含有する顆粒状合剤を造粒する。次に、ステアリン
酸亜鉛を二酸化マンガンに対して表１に示したように０
〜５，０００ｐｐｍの添加量で添加して分散したもの
を、図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６形（単３形）用のサイ
ズの円筒状の成形型９に、同一密度（３．２０ｇ／ｃｍ
3 ）で加圧成形して成形合剤２ａを得た。離型剤として
の効果の判断基準として、成形合剤２ａが成形型９から
押し出される時の摩擦による音の大きさの程度を観察
し、離型性として表１に示した。
て詳細に説明する。 （実施例）まず、二酸化マンガンに対して７重量％の黒
鉛を含有する顆粒状合剤を造粒する。次に、ステアリン
酸亜鉛を二酸化マンガンに対して表１に示したように０
〜５，０００ｐｐｍの添加量で添加して分散したもの
を、図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６形（単３形）用のサイ
ズの円筒状の成形型９に、同一密度（３．２０ｇ／ｃｍ
3 ）で加圧成形して成形合剤２ａを得た。離型剤として
の効果の判断基準として、成形合剤２ａが成形型９から
押し出される時の摩擦による音の大きさの程度を観察
し、離型性として表１に示した。
【０００９】また、図２に示したように、正極端子を兼
ねるＪＩＳ規格ＬＲ６形（単３形）用の有底円筒形の金
属缶１内に上述した成形合剤を収納して、これを所定の
圧力で中空円筒状に再度加圧成形して金属缶１の缶壁に
密着させて正極合剤２とした。更に正極合剤２の中空部
にアセタール化ポリビニルアルコール繊維の不織布から
なる有底円筒状セパレータ３を挿入した。このセパレー
タ３内に電解液を約３ｇ注入して１０分後に余剰の電解
液を吸い上げ、その重量差から求めた電解液吸液量（ｎ
＝１０平均値）を表１に示す。
ねるＪＩＳ規格ＬＲ６形（単３形）用の有底円筒形の金
属缶１内に上述した成形合剤を収納して、これを所定の
圧力で中空円筒状に再度加圧成形して金属缶１の缶壁に
密着させて正極合剤２とした。更に正極合剤２の中空部
にアセタール化ポリビニルアルコール繊維の不織布から
なる有底円筒状セパレータ３を挿入した。このセパレー
タ３内に電解液を約３ｇ注入して１０分後に余剰の電解
液を吸い上げ、その重量差から求めた電解液吸液量（ｎ
＝１０平均値）を表１に示す。
【００１０】この電解液吸液量調査に用いたものを、図
３に示したＪＩＳ規格ＬＲ６形（単３形）アルカリ電池
に組み立てた。図３において、１〜３は上述した図２と
同じものである。有底円筒状のセパレータ３の中には、
亜鉛合金粉末，アルカリ性電解液及びゲル化剤からなる
ゲル状負極４が充填されている。ゲル状負極４内には真
鍮製の負極集電棒５が、その上端部をゲル状負極４より
突出するように挿着されている。負極集電棒５の突出部
外周面及び金属缶１の上部内周面には二重環状のポリア
ミド樹脂からなる絶縁ガスケット６が配設されている。
また、ガスケット６の二重環状部の間にはリング状の金
属板７が配設され、かつ金属板７には負極端子を兼ねる
帽子形の金属封口板８が集電棒５の頭部に当接するよう
に配設されている。そして、金属缶１の開口縁を内方に
屈曲させることによりガスケット６及び金属封口板８で
金属缶１内を密封口している。ゲル状負極重量を一定に
して組み立てた電池を、温度２０℃の雰囲気で１０Ω定
抵抗連続放電を終止電圧０．９Ｖになるまで放電した結
果（ｎ＝１０平均値）を表１に示す。
３に示したＪＩＳ規格ＬＲ６形（単３形）アルカリ電池
に組み立てた。図３において、１〜３は上述した図２と
同じものである。有底円筒状のセパレータ３の中には、
亜鉛合金粉末，アルカリ性電解液及びゲル化剤からなる
ゲル状負極４が充填されている。ゲル状負極４内には真
鍮製の負極集電棒５が、その上端部をゲル状負極４より
突出するように挿着されている。負極集電棒５の突出部
外周面及び金属缶１の上部内周面には二重環状のポリア
ミド樹脂からなる絶縁ガスケット６が配設されている。
また、ガスケット６の二重環状部の間にはリング状の金
属板７が配設され、かつ金属板７には負極端子を兼ねる
帽子形の金属封口板８が集電棒５の頭部に当接するよう
に配設されている。そして、金属缶１の開口縁を内方に
屈曲させることによりガスケット６及び金属封口板８で
金属缶１内を密封口している。ゲル状負極重量を一定に
して組み立てた電池を、温度２０℃の雰囲気で１０Ω定
抵抗連続放電を終止電圧０．９Ｖになるまで放電した結
果（ｎ＝１０平均値）を表１に示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】表１に示したように、離型性に関しては、
ステアリン酸亜鉛を２００ｐｐｍ添加すると離型剤とし
ての効果が現れ始め、２，０００ｐｐｍ以上で非常に良
好となる。一方、吸液量はステアリン酸亜鉛の添加量が
２，０００ｐｐｍを越えると急激に減少し始め、電池設
計上必要な電解液量を保持しにくくなる。また、放電結
果は電解液量に連動して、ステアリン酸亜鉛の添加量が
２，０００ｐｐｍを越えると急激に悪くなる。
ステアリン酸亜鉛を２００ｐｐｍ添加すると離型剤とし
ての効果が現れ始め、２，０００ｐｐｍ以上で非常に良
好となる。一方、吸液量はステアリン酸亜鉛の添加量が
２，０００ｐｐｍを越えると急激に減少し始め、電池設
計上必要な電解液量を保持しにくくなる。また、放電結
果は電解液量に連動して、ステアリン酸亜鉛の添加量が
２，０００ｐｐｍを越えると急激に悪くなる。
【００１３】なお、本実施例には記載していないが、二
酸化マンガンに対して黒鉛を２〜１２重量％の範囲で１
重量％ずつ添加量を変えた顆粒状合剤についても同様の
調査を行ったところ、吸液量に関してはどの黒鉛含有率
でも本実施例と同様に２，０００ｐｐｍを越えると急激
に吸液性が悪くなることが確認された。離型性について
は、二酸化マンガンに対する黒鉛量が１０重量％より多
い場合にはステアリン酸亜鉛を添加しなくとも良好であ
り、ステアリン酸亜鉛を添加する必要性は認められなか
った。二酸化マンガンに対する黒鉛量が２重量％まで下
がると、ステアリン酸亜鉛を３，０００ｐｐｍ添加して
も離型性は悪く、吸液性と併せて考えると本発明のよう
な方法でも実用化は困難である。
酸化マンガンに対して黒鉛を２〜１２重量％の範囲で１
重量％ずつ添加量を変えた顆粒状合剤についても同様の
調査を行ったところ、吸液量に関してはどの黒鉛含有率
でも本実施例と同様に２，０００ｐｐｍを越えると急激
に吸液性が悪くなることが確認された。離型性について
は、二酸化マンガンに対する黒鉛量が１０重量％より多
い場合にはステアリン酸亜鉛を添加しなくとも良好であ
り、ステアリン酸亜鉛を添加する必要性は認められなか
った。二酸化マンガンに対する黒鉛量が２重量％まで下
がると、ステアリン酸亜鉛を３，０００ｐｐｍ添加して
も離型性は悪く、吸液性と併せて考えると本発明のよう
な方法でも実用化は困難である。
【００１４】また、本実施例には記載していないが、ス
テアリン酸亜鉛の代わりにステアリン酸やステアリン酸
カルシウムを添加しても、全く同様の結果を示すことを
確認している。
テアリン酸亜鉛の代わりにステアリン酸やステアリン酸
カルシウムを添加しても、全く同様の結果を示すことを
確認している。
【００１５】以上のことから、二酸化マンガンに対して
黒鉛を３〜１０重量％含有する顆粒状合剤に、ステアリ
ン酸またはステアリン酸の金属塩を二酸化マンガンに対
して２００〜２，０００ｐｐｍ添加して分散した場合に
効果があることが確認された。
黒鉛を３〜１０重量％含有する顆粒状合剤に、ステアリ
ン酸またはステアリン酸の金属塩を二酸化マンガンに対
して２００〜２，０００ｐｐｍ添加して分散した場合に
効果があることが確認された。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
顆粒状合剤の造粒工程以後にステアリン酸またはステア
リン酸の金属塩を添加・分散して顆粒状合剤の表面に偏
析させることにより、少量の添加で離型剤としての十分
な機能を持たせることができるため、成形型の磨耗を抑
えて成形型の交換頻度を少なくしてコスト的に有利にな
ると共に、黒鉛含有率を減少させて活物質である二酸化
マンガン含有率を増加して電池性能を向上させることが
容易になる。更に、顆粒状合剤表面への少量の添加であ
り、また、顆粒状合剤の内部にはステアリン酸又はステ
アリン酸の金属塩は存在しないために、その撥水性の影
響は極力抑えられ、加圧成形した正極合剤の吸液性をほ
とんど落とすことなく電池設計上必要な所定量の電解液
を正極合剤に速やかに吸液させることができる。したが
って、高性能な亜鉛アルカリ電池を提供することができ
る。
顆粒状合剤の造粒工程以後にステアリン酸またはステア
リン酸の金属塩を添加・分散して顆粒状合剤の表面に偏
析させることにより、少量の添加で離型剤としての十分
な機能を持たせることができるため、成形型の磨耗を抑
えて成形型の交換頻度を少なくしてコスト的に有利にな
ると共に、黒鉛含有率を減少させて活物質である二酸化
マンガン含有率を増加して電池性能を向上させることが
容易になる。更に、顆粒状合剤表面への少量の添加であ
り、また、顆粒状合剤の内部にはステアリン酸又はステ
アリン酸の金属塩は存在しないために、その撥水性の影
響は極力抑えられ、加圧成形した正極合剤の吸液性をほ
とんど落とすことなく電池設計上必要な所定量の電解液
を正極合剤に速やかに吸液させることができる。したが
って、高性能な亜鉛アルカリ電池を提供することができ
る。
【図１】本発明が適用される円筒状正極合剤の断面図。
【図２】本発明に係る円筒状正極合剤に組み込んだＪＩ
Ｓ規格ＬＲ６形（単３形）アルカリ電池のセパレータ挿
入工程までの断面図。
Ｓ規格ＬＲ６形（単３形）アルカリ電池のセパレータ挿
入工程までの断面図。
【図３】本発明に係る円筒状正極合剤に組み込んだＪＩ
Ｓ規格ＬＲ６形（単３形）アルカリ電池の断面図。
Ｓ規格ＬＲ６形（単３形）アルカリ電池の断面図。
１…金属缶、２，２ａ…正極合剤、３…セパレータ、４
…ゲル状負極、５…負極集電体、６…絶縁ガスケット、
７…リング状金属板、８…金属封口板、９…成形型。
…ゲル状負極、５…負極集電体、６…絶縁ガスケット、
７…リング状金属板、８…金属封口板、９…成形型。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭62−51164（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 4/06
H01M 4/08
H01M 4/62
H01M 6/08
Claims (3)
- 【請求項１】 二酸化マンガン及び二酸化マンガンに対
して３〜１０重量％の黒鉛を含有する顆粒状合剤を形成
化してなる亜鉛アルカリ電池用正極合剤において、顆粒
状合剤表面にステアリン酸又はステアリン酸の金属塩が
二酸化マンガンに対して２００〜２，０００ｐｐｍ添加
されていることを特徴とする亜鉛アルカリ電池用正極合
剤。 - 【請求項２】 二酸化マンガンおよび二酸化マンガンに
対して３〜１０重量％の黒鉛を含有する正極材料を造粒
化して顆粒状合剤とし、これを加圧成形する亜鉛アルカ
リ電池用正極合剤の製造方法において、造粒化工程後の
顆粒状合剤に、ステアリン酸又はステアリン酸の金属塩
を二酸化マンガンに対して２００〜２，０００ｐｐｍ添
加して分散させ、これを加圧成形することを特徴とする
亜鉛アルカリ電池用正極合剤の製造方法。 - 【請求項３】 亜鉛負極ゲルと正極合剤がセパレータを
介して正極缶内に収納されており、該亜鉛負極ゲル内に
負極集電棒が挿入されて、該負極集電棒の頭部に当接し
た負極端子を兼ねる金属封口板と前記正極缶とがガスケ
ツトを介して密封口されている亜鉛アルカリ電池におい
て、正極合剤として請求項１記載の亜鉛アルカリ電池用
正極合剤を用いたことを特徴とする亜鉛アルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24021696A JP3406782B2 (ja) | 1996-09-11 | 1996-09-11 | 亜鉛アルカリ電池，その正極合剤及び正極合剤の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24021696A JP3406782B2 (ja) | 1996-09-11 | 1996-09-11 | 亜鉛アルカリ電池，その正極合剤及び正極合剤の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1083810A JPH1083810A (ja) | 1998-03-31 |
| JP3406782B2 true JP3406782B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=17056185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24021696A Expired - Fee Related JP3406782B2 (ja) | 1996-09-11 | 1996-09-11 | 亜鉛アルカリ電池，その正極合剤及び正極合剤の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3406782B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4517313B2 (ja) * | 1998-05-14 | 2010-08-04 | 東芝電池株式会社 | アルカリ電池用正極合剤 |
| NZ510554A (en) * | 2001-03-15 | 2003-08-29 | Univ Massey | Rechargeable zinc electrode comprising a zinc salt and a derivative of a fatty acid or alkyl sulfonic acid |
| US7627972B2 (en) | 2004-07-15 | 2009-12-08 | Avery Dennison Corporation | Printing stock with a label for making a security badge |
| US11075382B2 (en) * | 2014-05-30 | 2021-07-27 | Duracell U.S. Operations, Inc. | Cathode for an electrochemical cell including at least one cathode additive |
-
1996
- 1996-09-11 JP JP24021696A patent/JP3406782B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1083810A (ja) | 1998-03-31 |
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