JP4713550B2 - アルカリ乾電池および電池パック - Google Patents
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Description
平均粒径が35μmを有する電解二酸化マンガン粉末と、平均粒径が15μmを有する黒鉛粉末とを94:6の重量比で混合した。そして、この混合物とアルカリ電解液(35重量%の水酸化カリウム、および2重量%の酸化亜鉛を含有する水溶液)とを100:2の重量比で混合し、充分に攪拌した後、フレーク状に圧縮成形した。その後、フレーク状の正極合剤を粉砕して顆粒状とし、これを10〜100メッシュに分級したものを中空円筒状に加圧成形してペレット状の正極合剤2を得た。
ゲル化剤(ポリアクリル酸ナトリウム粉末)と、アルカリ電解液(35重量%の水酸化カリウム、および2重量%の酸化亜鉛を含有する水溶液)と、亜鉛合金粉末とを0.8:33.6:65.6の重量比で混合し、ゲル状負極3を得た。なお、亜鉛合金粉末は、0.020重量%のインジウムと、0.010重量%のビスマスと、0.004重量%のアルミニウムとを含有し、平均粒子径が160μmで、75μm以下の粒子を35%含むものを用いた。
上記(i)で得られた正極合剤2を正極ケース1内に2個挿入し、加圧治具により正極合剤2を加圧して正極ケース1の内壁に密着させた。正極ケース1の内壁に密着させた正極合剤2の中央に有底円筒形のセパレータ4を配置した。なお、セパレータ4には、ポリビニルアルコール繊維およびレーヨン繊維を主体とする不織布を用いた。そして、セパレータ4内にアルカリ電解液(33重量%の水酸化カリウム、および1重量%の酸化亜鉛を含有する一定重量の水溶液)を注入した。所定時間経過した後、上記(ii)で得られた一定重量のゲル状負極3をセパレータ4内に充填した。
発電要素を収納した正極ケース1の開口端部に、シール剤層10を塗布、乾燥させた。そして、端子板7に負極集電体6を電気溶接した後、封口体5の中心の貫通孔に圧入して一体化したものを正極ケース1の開口端部に配置し、正極ケース1の開口部を内方へ円弧状に折り曲げて封口した。最後に、外装ラベル8で正極ケース1の外表面を被覆して、単3形のアルカリ乾電池9を得た。
上記(iv)で得られた単3形のアルカリ乾電池を12個ずつを並列に整列させた後、厚さ25μmのポリエチレンテレフタレートの熱収縮性フィルムで覆い、加熱してフィルムを収縮させることにより、12個のアルカリ乾電池をシュリンク包装した電池パック(多本パック)を得た。
後述するシール剤層10に用いる各種材料の剪断引張り強度を、図3に示した方法を用いて測定した。
上記(v)で得られた電池パック(多本パック)を20パック準備し、落下試験によるアルカリ乾電池の耐漏液性の評価を行った。
上記(iv)で得られた単3形のアルカリ乾電池を5個準備し、21±2℃の恒温環境の中で、1.5Wで2秒間放電した後、0.65Wで28秒間放電する工程を繰り返すパルス放電を1時間あたり10サイクル行った。そして、閉路電圧が1.05Vに達するまでの累計サイクル数を調べ、5個の平均値を算出した。なお、この評価は、IEC規格60086−2に定められた放電試験の方法を準用している。
シール剤層10の材料として、以下の化合物A〜Eを準備し、これらの材料をトルエンを用いて約1000mPa・秒程度の粘度に希釈したものをシール剤層10として用いて、各電池パックを20パック作製した。
シール剤層にポリアミド樹脂を用いた場合、一般に、アミン価が高くなるとポリアミド樹脂は粘調性が増大し、アミン価が低くなると硬質性が生じることが知られている。そこで、5mm以上の過剰な引張り歪に対して十分な剪断引張り強度を得るための最適なアミン価について評価を行った。
ポリアミド樹脂にブロンアスファルトを添加すると、シール剤層は濃い茶褐色〜黒色を呈するようになる。そのため、正極ケースへの塗布状態の確認が容易となり、また、シール剤層を安価に製造できるというメリットもある。そこで、ポリアミド樹脂にブロンアスファルトを添加した場合の耐漏液性への影響について評価を行った。
正極ケース内に、正極、負極、及びセパレータに含有しうる以上の過剰のアルカリ電解液を収容することによって、アルカリ乾電池の長寿を長くすることができるが、この場合、衝撃時の封口部の変形による漏液が懸念される。そこで、種々のシール剤層を用いて作製したアルカリ乾電池において、遊離電解液の量と各シール剤層の耐漏液性との関係を調べた。
2 正極合剤
3 ゲル状負極
4 セパレータ
5 封口体
6 負極集電体
7 端子板
8 外装ラベル
9 アルカリ乾電池
10 シール剤層
11 電池パック
12 第1のシート(ニッケルめっき鋼板シート)
13 第2のシート(ナイロンシート)
14 マイナス(封口部)側
15 ガイド
16 斜面
Claims (12)
- 正極ケースの開口部が、絶縁性の封口体を介して負極端子となる端子板によって密閉されてなるアルカリ乾電池であって、
前記正極ケースと前記封口体との間にポリアミド樹脂を主成分とする材料からなるシール剤層が設けられており、
前記シール剤層は、引張り歪み5mmにおける引張り強度が0.02N/mm2以上の材料からなる、アルカリ乾電池。 - 前記ポリアミド樹脂は、アミン価が50〜200の範囲にある、請求項1に記載のアルカリ乾電池。
- 前記ポリアミド樹脂は、アミン価が75〜147の範囲にある、請求項1に記載のアルカリ乾電池。
- 前記ポリアミド樹脂は、ブロンアスファルトを含有している、請求項1に記載のアルカリ乾電池。
- 前記ブロンアスファルトの前記ポリアミド樹脂に対する重量比が3/7以下である、請求項4に記載のアルカリ乾電池。
- 前記シール剤層の引張り強度は、第1のシート上に、前記シール剤層の材料6mg(溶剤を含まない重量)を直径10mmの円内に塗布し、その上に第2のシートを貼り合わせて測定される、請求項1に記載のアルカリ乾電池。
- 前記第1のシートは、前記正極ケースと同じ材料のシートからなる、請求項6に記載のアルカリ乾電池。
- 前記シール剤層は、引張り歪み10mmにおける引張り強度が0.02N/mm2以上の材料からなる、請求項1に記載のアルカリ乾電池。
- 前記正極ケース内に、正極、負極、及びセパレータのいずれにも含有されていないアルカリ電解液が遊離して存在している、請求項1に記載のアルカリ乾電池。
- 前記正極ケースは、単3形のアルカリ乾電池用のケースからなり、
前記正極ケース内には、0.07〜0.23gのアルカリ電解液が遊離して存在している、請求項9に記載のアルカリ乾電池。 - 請求項1〜10の何れかに記載のアルカリ乾電池が複数個、熱収縮性フィルムによってシュリンク包装されてなる、電池パック。
- 請求項1〜10の何れかに記載のアルカリ乾電池が複数個、ブリスターパックまたは紙製の包装箱によって収納されてなる、電池パック。
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