JP4415157B2

JP4415157B2 - 乾電池

Info

Publication number: JP4415157B2
Application number: JP26336199A
Authority: JP
Inventors: 浩之高橋
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2019-09-17
Also published as: JP2001085029A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマンガン乾電池に関し、さらに詳しくは従来と同等の機能を有しながら廃棄処理後に環境を悪化させる恐れのない上記乾電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マンガン乾電池の亜鉛缶外周部を収縮被覆する熱収縮性樹脂チューブとしては浸食力の強い電解液を高温・高湿の悪条件下においても長時間安定的に腐食されないことが要求されており、マンガン乾電池の熱収縮性チューブ材料に要求される特性としては、
１電解液の成分である塩化亜鉛に溶解しない。（耐酸性）
２成形が容易でコストが安価。（成形加工性）
が挙げられ、さらに耐候性・柔軟性・絶縁性・収縮性・被覆加工性などが挙げられる。そしてこれらの特性を満足させるものとして、従来、ポリ塩化ビニル（以下「ＰＶＣ」）からなるチューブが広く使用されている。
【０００３】
また、マンガン乾電池においては、亜鉛缶の開口部は封口部材であるガスケットを介して密封口されており、この封口ガスケット材としては、浸蝕力の強い電解液を高温・高湿の悪条件においても長時間腐食しないことが要求されており、さらに機械的強度、耐熱性、耐寒性、耐クリープ性、成形加工性等が要求されている。そしてこれらの特性を満足させるものとして、従来、ポリエチレン樹脂やナイロン６６からなる樹脂が広く使用されている。
【０００４】
一方アルカリ乾電池において開口部の封口材として用いる封口ガスケット材も、浸蝕力の強いアルカリ電解液を高温・高湿の悪条件においても長時間腐食しないこと、さらに機械的強度、耐熱性、耐寒性、耐クリープ性、成形加工性等が要求されており、従来はこれらを満足するものとしてナイロン６６からなる樹脂が広く使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら近年、環境問題や資源問題などがクローズアップされ、例えば廃プラスチック類は産業廃棄物の安定５品目の中の１つとして安定型で処分されている。このような廃棄物処理問題に絡み電池部品に用いられる材料の特性の１つとして、環境に優しいことが要求されている。ところがＰＶＣチューブは優れた実用特性とコスト性を有しているものの廃棄後焼却すると塩素を含んだ有毒ガスを発生するという問題があり、近年ＰＶＣ以外の材料が要望されるようになってきた。
【０００６】
また、ナイロン樹脂は優れた実用特性とコスト性を有しているものの、廃棄後焼却すると炭酸ガスが発生するという問題があり、近年ナイロン樹脂以外の材料としてポリエチレン樹脂が使用されるようになってきたが、環境規制がさらに厳しくなることが予想され、新たな材料が要望されるようになってきた。
【０００７】
本発明はかかる問題に対処してなされたもので、耐酸性、耐アルカリ性、成形加工性等が良好で、しかも廃棄処分後も環境を悪化させる恐れがない熱収縮性樹脂チューブまたは封口ガスケットを有するマンガン乾電池を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、亜鉛缶の外周部を被覆する熱収縮性チューブ材が生分解性ポリマーから構成されているマンガン乾電池において、該生分解性ポリマーが直接重合法により合成されたポリ乳酸であることを特徴とする。
【０００９】
かかる生分解性ポリマーとしてはポリ乳酸が適している。ポリ乳酸は安全性・安定性等が優れており、さらに廃棄処理が容易で例えばコンポストによる堆肥化や低燃焼型での焼却ができる。
【００１０】
ポリ乳酸（ＰＬＡ）の原材料である乳酸は澱粉や糖分を発酵して得られ、例えばコーンやポテトから得られる澱粉を分解して得たグルコースやビートやサトウキビから得たシュクロースなどを発酵して得られる。もともと自然界や動物内に存在する物質であるから、従来から安全性が認められている。ポリ乳酸は従来から抜糸の必要のない吸収性縫合糸、骨接材料、薬剤徐放性のマイクロカプセルとして使用されており、生体内で分解吸収可能な特性を有する材料である。
【００１１】
次にポリ乳酸の特性を示す。
安全性…医療用途ですでに実績がある。また、原材料乳酸の安全性も高い。
分解性…コンポスト中で分解できる。
燃焼性…燃焼熱が小さい（約１６８００ＫＪ／ｋｇ、紙と同程度）。有害ガスの発生がない。
【００１２】
ポリ乳酸は直接重合法で得られたものが好ましい。直接重合法、すなわち直接脱水縮合する方法では実用的な強度をもつ高分子のポリマーが得られる。直接重合法以外の方法、例えばラクタイド法では、重合が進行して高粘度になった反応液から生成した水を除くことが難しいということや、高温ではポリマーがラクタイドを生成しながら分解するために実用的な強度をもつポリマーは得にくいということなどから好ましくない。
以下、表１に直接重合法の特徴をラクタイド法と比較して示す。
【００１３】
【表１】

【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（実施例１）
図１は本実施例のマンガン乾電池（単１型）の一例を示す断面図である。図１において、１は金属外装缶、２は熱収縮性樹脂チューブ、３は亜鉛缶、４はセパレータ、５は炭素棒、６は正極合剤、７は絶縁リング、８は負極端子板、９は底紙、１０はつば紙、１１はプラスチック封口体、１２は封口剤、１３は正極端子板、１４は絶縁リングである。
金属外装缶１と亜鉛缶３の間にあり、亜鉛缶の外周部を収縮被覆する熱収縮性樹脂チューブ２はポリ乳酸から構成されている。
【００１５】
（比較例１）
熱収縮性樹脂チューブの材料をポリ塩化ビニル製にしたこと以外は実施例と同様にして同形のマンガン乾電池を製造した。
【００１６】
上記実施例１および比較例１の各電池を、−１０℃で２３時間貯蔵後、１時間で３０℃へ上昇させ、その後３０℃で２３時間貯蔵し、再び１時間で−１０℃へ降下させる。この温度サイクル試験を３ヶ月間行い、試験前と試験後の開路電圧（０Ｖ）値を測定した。測定結果（平均値）を表２に示す。
【００１７】
【表２】

【００１８】
表２から明らかなように、実施例１の電池と比較例１の電池は貯蔵前および貯蔵後の開路電圧はいずれも同等の値を示し、熱収縮性樹脂チューブの材料としてポリ乳酸を用いても電池の封口上の品質に影響を与えていないことが分かる。
【００１９】
また、表３は上記実施例１と比較例１の電池に１０Ωの抵抗を取り付け、過放電による経過日数と累積漏液発生数を２０℃で１２０日間調査した結果を示すものである。
【００２０】
【表３】

【００２１】
表３から明らかなように、実施例１と比較例１とでは過放電時の漏液発生数がほぼ同等であり、この結果から熱収縮性樹脂チューブに要求される耐酸性についてもポリ乳酸はポリ塩化ビニルと同等の特性を得られることが判明した。
【００２２】
（実施例２）
図１のマンガン乾電池において、１１の封口体がポリ乳酸から構成されており、２の熱収縮性樹脂チューブは従来の材料であるＰＶＣから構成されている。
【００２３】
（実施例３）
図１のマンガン乾電池において、１１の封口体と２の熱収縮性樹脂チューブの両方がポリ乳酸から構成されている。
【００２４】
（比較例２）
図１のマンガン乾電池において、１１の封口体がポリエチレン樹脂製であり、２の熱収縮性樹脂チューブがＰＶＣから構成されている。
【００２５】
上記実施例２、実施例３および比較例２の各電池を、−１０℃で２３時間貯蔵後、１時間で３０℃へ上昇させ、その後３０℃で２３時間貯蔵し、再び１時間で−１０℃へ降下させる。この温度サイクル試験を３ヶ月間行い、試験前と試験後の開路電圧（０Ｖ）値を測定した。測定結果（平均値）を表４に示す。
【００２６】
【表４】

【００２７】
表４から明らかなように、実施例２，３の電池と比較例２の電池は貯蔵前および貯蔵後の開路電圧はいずれも同等の値を示し、封口体の材料としてポリ乳酸を用いても電池の封口上の品質に影響を与えていないことが分かる。
【００２８】
さらに、表５は上記実施例２，３と比較例２の電池に１０Ωの抵抗を取り付け、過放電による経過日数と累積漏液発生数を２０℃で１２０日間調査した結果を示すものである。
【００２９】
【表５】

【００３０】
表５から明らかなように、実施例２，３と比較例２とでは過放電時の漏液発生数がほぼ同等であり、この結果から封口ガスケットの材料に要求される耐酸性についてもポリ乳酸はポリエチレン樹脂と同等の特性を得られることが判明した。
なお、成形加工性もポリエチレン樹脂と同等であり、良好な結果が得られた。
【００３１】
（参考例）
図２は本発明の参考例であるアルカリ乾電池の一例を示すものである。図２に示されるように、２１は正極端子を兼ねる有底円筒型の正極缶であり、この正極缶２１内には円筒状に加圧成形した正極合剤２２が充填されている。正極合剤２２は，二酸化マンガン粉末と黒鉛粉末を混合し、これを正極缶２１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２２の中空部には有底円筒状のセパレータ２３を介してゲル負極２４が充填されている。ゲル状負極２４内には真鍮製の負極集電棒２５がその上端部をゲル状負極より突出するように装着されている。負極集電棒２５の突出部外周面および正極缶２１の上部内周面には二重環状の封口ガスケット２６が配設されており、この封口ガスケット２６はポリ乳酸から構成されている。また、封口ガスケット２６の二重環状部の間にはリング状金属板２７が配設され、かつこの金属板２７には負極端子を兼ねる帽子状金属封口板２８が集電棒２５の頭部に当接するように配設されている。そして、正極缶２１の開口部を内側に屈折させることにより封口ガスケット２６およびリング状金属板２７で正極缶２１内を密封口している。
【００３２】
（比較例３）
封口ガスケット２６の材料をナイロン６６とした以外は上記実施例４と同様にして同形のアルカリ電池を製造した。
【００３３】
上記実施例４および比較例３の各電池を温度６０℃、湿度９０％の雰囲気下に１２０日間放置し、３０日、６０日、９０日、１２０日の各期間経過後に漏液した電池の個数を調査し、漏液発生数を求めた。結果を表６に示す。
【００３４】
【表６】

【００３５】
表６から明らかなように、実施例４の電池と比較例３の電池とでは温度６０℃、湿度９０％貯蔵時の漏液発生数がほぼ同数であり、この結果から封口ガスケット材料に要求される耐アルカリ性について、ポリ乳酸はナイロン６６と同等の特性を持つことが確認された。なお、成形性についてもナイロン６６と同様であり、良好な結果が得られた。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のマンガン乾電池およびアルカリ乾電池は、亜鉛缶の外周部を収縮被覆する熱収縮性樹脂チューブ材料または封口ガスケット材料に生分解性ポリマーを使用しているので、電池廃棄処理後において容易に生分解可能であり、環境問題に対して満足な結果を得ることができる。特に生分解性ポリマーとしてポリ乳酸を使用した場合は、封口特性や耐漏液特性等の電池性能においても従来の電池と遜色ないものが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるマンガン乾電池の断面図である。
【図２】本発明の参考例であるアルカリ乾電池の断面図である。
【符号の説明】
１…金属外装缶、２…熱収縮性樹脂チューブ、３…亜鉛缶、４…セパレータ、５…炭素棒、６…正極合剤、７…絶縁リング、８…負極端子板、９…底紙、１０…つば紙、１１…プラスチック封口体、１２…封口剤、１３…正極端子板、１４…絶縁リング、２１…正極缶、２２…正極合剤、２３…セパレータ、２４…ゲル状負極、２５…負極集電棒、２６…封口ガスケット、２７…リング状金属板、２８…帽子状金属封口板、２９…ラベルジャケット。

Claims

亜鉛缶の外周部を被覆する熱収縮性チューブ材が生分解性ポリマーから構成されているマンガン乾電池において、
該生分解性ポリマーが直接重合法により合成されたポリ乳酸であることを特徴とするマンガン乾電池。