JP4292431B2 - 円筒形アルカリ電池 - Google Patents
円筒形アルカリ電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4292431B2 JP4292431B2 JP28387198A JP28387198A JP4292431B2 JP 4292431 B2 JP4292431 B2 JP 4292431B2 JP 28387198 A JP28387198 A JP 28387198A JP 28387198 A JP28387198 A JP 28387198A JP 4292431 B2 JP4292431 B2 JP 4292431B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- negative electrode
- graphite
- volume
- battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y02E60/12—
Landscapes
- Primary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高容量で且つ安全性に優れる、円筒形アルカリ電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
円筒形アルカリ電池は使用機器の増加に伴い需要が拡大しており、放電容量アップの研究が盛んに行われている。具体的には正極缶内へ充填する正極、負極の作用物質量を増量したり、正極作用物質量の増大のため正極合剤を低黒鉛率化したり、正極缶を薄肉化させたりしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら作用物質量の増大は特に負極作用物質に起因するガス発生量を増やす方向にあり、電池の安全性を考慮した場合好ましくない。また正極合剤の低黒鉛化率は合剤粒同士の結着性を低下させるため、圧着した合剤の膨張が従来よりも大きくなり、電池封口体に接触し易くなる。このため電解液のクリーピングによる漏液を早めている。また空域スペースを小さくすると負極より発生したガスによる内圧上昇が従来のものより早くなり、その結果漏液特性が従来のものより劣ることになる。
【０００４】
本発明はこのような課題を解決し、安全性に優れ、信頼性の高い円筒形アルカリ電池を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、正極作用物質としての二酸化マンガンに導電材としての黒鉛と水酸化カリウムを混練してなる正極合剤と、負極作用物質としての亜鉛合金粉末と電解液である水酸化カリウム水溶液及びゲル化剤を混合してなるゲル状負極とを有する円筒形アルカリ電池において、前記正極合剤の黒鉛率（黒鉛／（二酸化マンガン＋黒鉛）×１００）が３．０〜８．０重量％であり、封口体を除く電池内空域スペースの容積がクリンプ前の正極缶の容積に対し２．１〜６．１容積％の範囲であり、かつ、負極作用物質の亜鉛合金粉が、亜鉛に対しビスマスを０．００５〜０．０５重量％、インジウムを０．０１〜０．１重量％含有する亜鉛合金からなるものであることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、その実施例及び比較例を詳細に説明する。
図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
この図において、１は正極端子を兼ねる有底円筒形の金属缶であり、この金属缶１内には円筒状に加圧成形した正極合剤２が充填されている。正極合剤２は、二酸化マンガン粉末と黒鉛粉末を混合し、これを金属缶１内に収納し所定の圧力で中空円筒状に加圧成形したものである。また、正極合剤２の中空部には、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のセパレータ５を介してゲル状負極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６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６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７が配設されている。また、ガスケット７の二重環状部の間にはリング状の金属板８が配設され、かつ金属板８には負極端子を兼ねる帽子形の金属封口板９が集電棒６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の開孔縁を内方に屈曲させることによりガスケット７及び金属封口板９で金属缶１内を密封口している。
このような図１に示す構成からなる電池において、表１に示すように空域スペースおよび黒鉛率を変化させた電池を製造した。
【０００８】
【表１】
【０００９】
表１内に電池を一部放電（２Ω−１ｈｒ）した後に６０℃−ドライで４０日間貯蔵し、安全性試験として漏液の確認及び電池内部のガス量を測定した結果を上段へ示す。ガス量が２ｍｌ未満のものを○、２ｍｌ以上のもの及び貯蔵柱に漏液したものを×で示す。また、放電特性が低下しているものを下段へ示す。２０℃６５％ＲＨの環境下で放電負荷抵抗１０Ωにて連続放電し、０．９Ｖまでの持続時間が１９．０時間以上のものを○とし、１９．０時間未満のものを×で示す。
【００１０】
表１の結果によれば、封口体を除く電池内空域スペースの容積がクリンプ前の正極缶の容積に対し２．１容積％より低い場合は放電による合剤の膨張により安全性、特に漏液特性を損なうことになり、逆に空域スペースが過大に大きくなることは作用物質量が減少することに加え正極缶と正極合剤との接触面積を狭めることになり放電特性上好ましくない。そこで放電特性を考慮して空域スペースとしてはクリンプ前の正極缶の容積に対して２．１〜６．１容積％の範囲が好ましい。
【００１１】
正極合剤中の黒鉛率が３．０重量％より低い場合は、正極合剤のコアの圧潰強度が低下し成形性に欠けると共に、潤滑性が悪く生産性が低くなり好ましくない。黒鉛率が８．０重量％より高い場合は、合剤の膨張が小さく安全性という面では問題ないが正極作用物質（二酸化マンガン）が必然的に少なくなり、放電容量低下につながるため好ましくない。
【００１２】
同じようにして、表２に示すように、負極亜鉛合金中へのビスマス及びインジウムの添加量を変化させた電池を製造した。また、この時の空域スペースは４．０容積％，黒鉛率は５．５重量％とした。
【００１３】
【表２】
【００１４】
表１と同様の評価を行いその結果を表２へ示す。
表２の結果によれば、負極亜鉛合金中へのビスマスの添加は亜鉛合金粉末の表面を平滑化させるので合金表面積が減り、その結果負極作用物質に起因するガス発生を低減できる。ビスマスの量が亜鉛に対し０．００５重量％より低い場合はガス発生抑制の効果がなく、ビスマスの量が０．０５重量％を超える場合は、合金表面の平滑化の効果が大きすぎて表面積が過度に小さくなるので、放電特性が悪くなり、好ましくない。
【００１５】
負極合金中のインジウムの添加効果は合金の水素過電圧を高くしガス発生量を低く抑えることであるが、亜鉛に対しインジウムの量が０．０１重量％より低い場合はその効果は十分でなく、またインジウムの量が０．１重量％より多い場合は、特に著しい効果は得られないことに加えインジウムの高価性を考慮すると過大品質といえる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高容量で且つ安全性に優れ、信頼性の高い円筒形アルカリ電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である円筒形アルカリ電池の断面図。
【符号の説明】
１…金属缶、２…正極合剤、３…空域スペース、４…ゲル状負極、５…セパレータ、６…負極集電棒、７…絶縁ガスケット、８…リング状金属板、９…金属封口板。
【発明の属する技術分野】
本発明は、高容量で且つ安全性に優れる、円筒形アルカリ電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
円筒形アルカリ電池は使用機器の増加に伴い需要が拡大しており、放電容量アップの研究が盛んに行われている。具体的には正極缶内へ充填する正極、負極の作用物質量を増量したり、正極作用物質量の増大のため正極合剤を低黒鉛率化したり、正極缶を薄肉化させたりしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら作用物質量の増大は特に負極作用物質に起因するガス発生量を増やす方向にあり、電池の安全性を考慮した場合好ましくない。また正極合剤の低黒鉛化率は合剤粒同士の結着性を低下させるため、圧着した合剤の膨張が従来よりも大きくなり、電池封口体に接触し易くなる。このため電解液のクリーピングによる漏液を早めている。また空域スペースを小さくすると負極より発生したガスによる内圧上昇が従来のものより早くなり、その結果漏液特性が従来のものより劣ることになる。
【０００４】
本発明はこのような課題を解決し、安全性に優れ、信頼性の高い円筒形アルカリ電池を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、正極作用物質としての二酸化マンガンに導電材としての黒鉛と水酸化カリウムを混練してなる正極合剤と、負極作用物質としての亜鉛合金粉末と電解液である水酸化カリウム水溶液及びゲル化剤を混合してなるゲル状負極とを有する円筒形アルカリ電池において、前記正極合剤の黒鉛率（黒鉛／（二酸化マンガン＋黒鉛）×１００）が３．０〜８．０重量％であり、封口体を除く電池内空域スペースの容積がクリンプ前の正極缶の容積に対し２．１〜６．１容積％の範囲であり、かつ、負極作用物質の亜鉛合金粉が、亜鉛に対しビスマスを０．００５〜０．０５重量％、インジウムを０．０１〜０．１重量％含有する亜鉛合金からなるものであることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、その実施例及び比較例を詳細に説明する。
図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６形（単３形）アルカリ電池を組み立てた。
この図において、１は正極端子を兼ねる有底円筒形の金属缶であり、この金属缶１内には円筒状に加圧成形した正極合剤２が充填されている。正極合剤２は、二酸化マンガン粉末と黒鉛粉末を混合し、これを金属缶１内に収納し所定の圧力で中空円筒状に加圧成形したものである。また、正極合剤２の中空部には、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のセパレータ５を介してゲル状負極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６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６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７が配設されている。また、ガスケット７の二重環状部の間にはリング状の金属板８が配設され、かつ金属板８には負極端子を兼ねる帽子形の金属封口板９が集電棒６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の開孔縁を内方に屈曲させることによりガスケット７及び金属封口板９で金属缶１内を密封口している。
このような図１に示す構成からなる電池において、表１に示すように空域スペースおよび黒鉛率を変化させた電池を製造した。
【０００８】
【表１】
表１内に電池を一部放電（２Ω−１ｈｒ）した後に６０℃−ドライで４０日間貯蔵し、安全性試験として漏液の確認及び電池内部のガス量を測定した結果を上段へ示す。ガス量が２ｍｌ未満のものを○、２ｍｌ以上のもの及び貯蔵柱に漏液したものを×で示す。また、放電特性が低下しているものを下段へ示す。２０℃６５％ＲＨの環境下で放電負荷抵抗１０Ωにて連続放電し、０．９Ｖまでの持続時間が１９．０時間以上のものを○とし、１９．０時間未満のものを×で示す。
【００１０】
表１の結果によれば、封口体を除く電池内空域スペースの容積がクリンプ前の正極缶の容積に対し２．１容積％より低い場合は放電による合剤の膨張により安全性、特に漏液特性を損なうことになり、逆に空域スペースが過大に大きくなることは作用物質量が減少することに加え正極缶と正極合剤との接触面積を狭めることになり放電特性上好ましくない。そこで放電特性を考慮して空域スペースとしてはクリンプ前の正極缶の容積に対して２．１〜６．１容積％の範囲が好ましい。
【００１１】
正極合剤中の黒鉛率が３．０重量％より低い場合は、正極合剤のコアの圧潰強度が低下し成形性に欠けると共に、潤滑性が悪く生産性が低くなり好ましくない。黒鉛率が８．０重量％より高い場合は、合剤の膨張が小さく安全性という面では問題ないが正極作用物質（二酸化マンガン）が必然的に少なくなり、放電容量低下につながるため好ましくない。
【００１２】
同じようにして、表２に示すように、負極亜鉛合金中へのビスマス及びインジウムの添加量を変化させた電池を製造した。また、この時の空域スペースは４．０容積％，黒鉛率は５．５重量％とした。
【００１３】
【表２】
表１と同様の評価を行いその結果を表２へ示す。
表２の結果によれば、負極亜鉛合金中へのビスマスの添加は亜鉛合金粉末の表面を平滑化させるので合金表面積が減り、その結果負極作用物質に起因するガス発生を低減できる。ビスマスの量が亜鉛に対し０．００５重量％より低い場合はガス発生抑制の効果がなく、ビスマスの量が０．０５重量％を超える場合は、合金表面の平滑化の効果が大きすぎて表面積が過度に小さくなるので、放電特性が悪くなり、好ましくない。
【００１５】
負極合金中のインジウムの添加効果は合金の水素過電圧を高くしガス発生量を低く抑えることであるが、亜鉛に対しインジウムの量が０．０１重量％より低い場合はその効果は十分でなく、またインジウムの量が０．１重量％より多い場合は、特に著しい効果は得られないことに加えインジウムの高価性を考慮すると過大品質といえる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高容量で且つ安全性に優れ、信頼性の高い円筒形アルカリ電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である円筒形アルカリ電池の断面図。
【符号の説明】
１…金属缶、２…正極合剤、３…空域スペース、４…ゲル状負極、５…セパレータ、６…負極集電棒、７…絶縁ガスケット、８…リング状金属板、９…金属封口板。
Claims (1)
- 正極作用物質としての二酸化マンガンに導電材としての黒鉛と水酸化カリウムを混練してなる正極合剤と、負極作用物質としての亜鉛合金粉末と電解液である水酸化カリウム水溶液及びゲル化剤を混合してなるゲル状負極とを有する円筒形アルカリ電池において、前記正極合剤の黒鉛率（黒鉛／（二酸化マンガン＋黒鉛）×１００）が３．０〜８．０重量％であり、封口体を除く電池内空域スペースの容積がクリンプ前の正極缶の容積に対し２．１〜６．１容積％の範囲であり、かつ、負極作用物質の亜鉛合金粉が、亜鉛に対しビスマスを０．００５〜０．０５重量％、インジウムを０．０１〜０．１重量％含有する亜鉛合金からなるものであることを特徴とした円筒形アルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28387198A JP4292431B2 (ja) | 1998-10-06 | 1998-10-06 | 円筒形アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28387198A JP4292431B2 (ja) | 1998-10-06 | 1998-10-06 | 円筒形アルカリ電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000113895A JP2000113895A (ja) | 2000-04-21 |
| JP4292431B2 true JP4292431B2 (ja) | 2009-07-08 |
Family
ID=17671264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28387198A Expired - Fee Related JP4292431B2 (ja) | 1998-10-06 | 1998-10-06 | 円筒形アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4292431B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7820326B2 (en) | 2008-10-17 | 2010-10-26 | Panasonic Corporation | Alkaline battery |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3187862B2 (ja) * | 1991-06-14 | 2001-07-16 | 三洋電機株式会社 | 亜鉛アルカリ電池 |
| JP3286346B2 (ja) * | 1992-07-15 | 2002-05-27 | 三洋電機株式会社 | 亜鉛アルカリ電池 |
| JPH08287902A (ja) * | 1995-04-11 | 1996-11-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ乾電池 |
| JP3022758B2 (ja) * | 1995-12-26 | 2000-03-21 | 富士電気化学株式会社 | アルカリマンガン電池 |
| JPH1027618A (ja) * | 1996-07-09 | 1998-01-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 偏平形電池 |
-
1998
- 1998-10-06 JP JP28387198A patent/JP4292431B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000113895A (ja) | 2000-04-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1958278B1 (en) | Rechargeable alkaline manganese cell having reduced capacity fade and improved cycle life | |
| JP2008502120A (ja) | 平面ハウジングを備えているアルカリ電池 | |
| US20060046135A1 (en) | Alkaline battery with MnO2/NiOOH active material | |
| US20090263710A1 (en) | Aa alkaline battery | |
| JPWO2012042743A1 (ja) | アルカリ二次電池 | |
| JP4672041B2 (ja) | アルカリ電池及びアルカリ電池の封口ユニット | |
| JP2009170157A (ja) | 単３形アルカリ乾電池 | |
| JP4736345B2 (ja) | アルカリ電池 | |
| JP2009170159A (ja) | 単３形アルカリ乾電池 | |
| JP3866903B2 (ja) | アルカリ乾電池 | |
| JP4292431B2 (ja) | 円筒形アルカリ電池 | |
| US11637278B2 (en) | Alkaline dry batteries | |
| JP2006302597A (ja) | ボタン形アルカリ電池 | |
| JP3552194B2 (ja) | アルカリ電池 | |
| JP4562984B2 (ja) | 密閉型アルカリ一次電池 | |
| US6641956B1 (en) | Electrode plate with a rounded corner and edge for storage battery | |
| JP2005276698A (ja) | アルカリ電池 | |
| JP2001068121A (ja) | 円筒形アルカリ電池 | |
| US20050019663A1 (en) | Coin-shaped all solid battery | |
| JP3866902B2 (ja) | アルカリ乾電池 | |
| JP3060141B2 (ja) | アルカリ乾電池の製造法 | |
| JP2003086163A (ja) | アルカリ乾電池 | |
| HU208596B (en) | Rechargeable electrochemical cell | |
| JP2000173602A (ja) | 円筒形アルカリ電池 | |
| JPS63232266A (ja) | アルカリ乾電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20050823 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20071023 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081111 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Effective date: 20081210 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081227 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Effective date: 20090324 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090325 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120417 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |