JP5344003B2 - Alkaline battery - Google Patents

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Description

この発明は、アルカリ乾電池に関するものである。   The present invention relates to an alkaline battery.

従来におけるアルカリ乾電池は、複数個を直列接続したときに例えば1個だけを他の電池と逆方向に取り付けてしまう等の誤使用や電池内部での異常による短絡の発生等により、乾電池の温度上昇、乾電池内部でのガス発生や強アルカリ性の電解液(水酸化カリウムや水酸化ナトリウム等)の漏出等が発生してしまうおそれがある。   In conventional alkaline batteries, when a plurality of batteries are connected in series, for example, only one battery is attached in the opposite direction to the other battery. There is a risk that gas generation inside the dry battery or leakage of a strong alkaline electrolyte (such as potassium hydroxide or sodium hydroxide) may occur.

そこで、従来におけるアルカリ乾電池においては、電池内の温度が上昇した場合に内包する物質を放出する感熱性マイクロカプセルを電解液中に含有させ、このマイクロカプセル内に重合反応や架橋反応等の硬化反応を起こす化学物質を内包しておくものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この例えば特許文献1に示された従来のアルカリ乾電池は、電池内の温度が上昇した場合にマイクロカプセルから放出される化学物質により、電解液を固化させて電池の内部抵抗を高めることで、短時間にエネルギーが消費されることを防止しようとするものである。   Therefore, in a conventional alkaline battery, a thermosensitive microcapsule that releases a substance contained when the temperature in the battery rises is contained in the electrolyte, and a curing reaction such as a polymerization reaction or a crosslinking reaction is included in the microcapsule. There is known a substance that encloses a chemical substance that causes oxidization (see, for example, Patent Document 1). For example, the conventional alkaline dry battery shown in Patent Document 1, for example, shortens the internal resistance of the battery by increasing the internal resistance of the battery by solidifying the electrolyte with a chemical substance released from the microcapsule when the temperature in the battery rises. It is intended to prevent energy from being consumed in time.

また、同じく感熱性マイクロカプセルを電解液中に含有させたアルカリ乾電池として、このマイクロカプセル内に電池反応を阻害する物質を内包しておくものも従来知られている(例えば、特許文献2参照)。この例えば特許文献2に示された従来のアルカリ乾電池は、電池内の温度が上昇した場合にマイクロカプセルから放出される物質により電池反応を阻害することで、電池異常による発熱時にも熱暴走開始温度にまで至らせないようにするものである。   Similarly, as an alkaline dry battery in which a thermosensitive microcapsule is contained in an electrolytic solution, a battery in which a substance that inhibits a battery reaction is included in the microcapsule is also known (see, for example, Patent Document 2). . For example, the conventional alkaline dry battery shown in Patent Document 2, for example, inhibits the battery reaction by a substance released from the microcapsule when the temperature in the battery rises, so that the thermal runaway start temperature even when heat is generated due to battery abnormality. It is intended not to reach to.

なお、これらの特許文献1及び特許文献2に記載された電池に使用されるマイクロカプセルは、例えば、図6に示すように、カプセル状に形成された膜材9a内に芯材9bが充填されて構成されている。このマイクロカプセルの形状は略球状である。   Note that the microcapsules used in the batteries described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are, for example, as shown in FIG. 6, filled with a core material 9b in a film material 9a formed in a capsule shape. Configured. The shape of this microcapsule is substantially spherical.

そして、以上のものにおいては電池内の温度に反応して内包物質を放出する感熱性マイクロカプセルを用いていたが、電池内でガスが発生した場合に内包物質が放出されるようにするために、電池内の圧力上昇に反応して破裂等し内包物質を放出する感圧性マイクロカプセルを用いたものも知られている。   In the above, heat-sensitive microcapsules that release the inclusion substance in response to the temperature in the battery are used. In order to release the inclusion substance when gas is generated in the battery. Also known are those using pressure-sensitive microcapsules that release an encapsulated substance in response to an increase in pressure in the battery.

特開平06−283206号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-283206 特開平10−270084号公報JP-A-10-270084

しかしながら、これらの特許文献1や特許文献2に示された従来におけるアルカリ乾電池においては、電池内の圧力や温度が上昇した時に、電解液全体の圧力や温度が均一に上昇しないため全てのマイクロカプセルが破裂せず、電解液全体を迅速かつ効率的に中和や硬化させることができないという課題がある。   However, in the conventional alkaline batteries shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, when the pressure or temperature in the battery rises, the pressure or temperature of the entire electrolyte does not rise uniformly, so all the microcapsules However, there is a problem that the whole electrolyte solution cannot be neutralized or cured quickly and efficiently.

この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、乾電池内部の圧力が上昇した際に、乾電池内部で効率的にアルカリ性電解液全体を中和させることができるアルカリ乾電池を得るものである。   The present invention has been made to solve such a problem, and obtains an alkaline dry battery that can efficiently neutralize the entire alkaline electrolyte inside the dry battery when the pressure inside the dry battery rises. It is.

この発明に係るアルカリ乾電池においては、正極活物質を有する正極と、ゲル状化されたアルカリ性の電解液と負極活物質とを有するゲル状負極と、前記ゲル状負極内に含有され、前記電解液を中和可能な成分を有する芯材を内包し、表面に所定以上の圧力がかかると前記芯材を放出可能なマイクロカプセルと、を備え、前記マイクロカプセルは、曲率が異なる箇所を有する表面形状である構成とする。   In the alkaline dry battery according to the present invention, a positive electrode having a positive electrode active material, a gelled negative electrode having a gelled alkaline electrolyte and a negative electrode active material, and contained in the gelled negative electrode, the electrolyte solution Including a core material having a component capable of neutralizing, and a microcapsule capable of releasing the core material when a predetermined pressure is applied to the surface, the microcapsule having a surface shape having different curvatures It is set as the structure which is.

この発明に係るアルカリ乾電池においては、乾電池内部の圧力が上昇した際に、乾電池内部で効率的にアルカリ性電解液全体を中和させることができるという効果を奏する。   The alkaline dry battery according to the present invention has an effect that the entire alkaline electrolyte can be efficiently neutralized inside the dry battery when the pressure inside the dry battery rises.

この発明の実施の形態1に係るアルカリ乾電池の負極側の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view by the side of the negative electrode of the alkaline dry battery which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るアルカリ乾電池に用いられるマイクロカプセルの断面図である。It is sectional drawing of the microcapsule used for the alkaline dry battery which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係るアルカリ乾電池に用いられるマイクロカプセルの断面図である。It is sectional drawing of the microcapsule used for the alkaline dry battery which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係るアルカリ乾電池の断面図である。It is sectional drawing of the alkaline dry battery which concerns on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4に係るアルカリ乾電池の断面図である。It is sectional drawing of the alkaline dry battery which concerns on Embodiment 4 of this invention. 従来のアルカリ乾電池に用いられるマイクロカプセルの断面図である。It is sectional drawing of the microcapsule used for the conventional alkaline battery.

この発明を添付の図面に従い説明する。各図を通じて同符号は同一部分又は相当部分を示しており、その重複説明は適宜に簡略化又は省略する。   The present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Throughout the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts, and the overlapping description is simplified or omitted as appropriate.

実施の形態1.
図1及び図2は、この発明の実施の形態1に係るもので、図1はアルカリ乾電池の部分断面図、図2はマイクロカプセルの断面図である。
図1において、1は、上部が開口した有底略円筒形の金属缶からなる正極缶である。この正極缶1は正極端子を兼ねている。正極缶1内には略円筒状に加圧成形した正極合剤2が充填されている。この正極合剤2は、正極活物質である二酸化マンガン粉末と黒鉛粉末とを混合し、中空円筒状に成形したものである。
Embodiment 1 FIG.
1 and 2 relate to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 is a partial sectional view of an alkaline battery, and FIG. 2 is a sectional view of a microcapsule.
In FIG. 1, 1 is a positive electrode can which consists of a bottomed substantially cylindrical metal can which the upper part opened. The positive electrode can 1 also serves as a positive electrode terminal. The positive electrode can 1 is filled with a positive electrode mixture 2 that is pressure-molded into a substantially cylindrical shape. This positive electrode mixture 2 is a mixture of manganese dioxide powder, which is a positive electrode active material, and graphite powder, and is formed into a hollow cylindrical shape.

正極合剤2の中空部内には、略円筒状のセパレータ3を介してゲル状負極4が充填されている。このゲル状負極4は、水酸化カリウム又は水酸化ナトリウムの水溶液にポリアクリル酸等の高吸水性高分子を加えることによりゲル状にした電解液と、負極活物質としての亜鉛又は亜鉛合金とから構成されている。ゲル状負極4の中心部には真鍮製の負極集電子5が挿着されている。   A gelled negative electrode 4 is filled in the hollow portion of the positive electrode mixture 2 via a substantially cylindrical separator 3. This gelled negative electrode 4 is composed of an electrolytic solution made into a gel by adding a superabsorbent polymer such as polyacrylic acid to an aqueous solution of potassium hydroxide or sodium hydroxide, and zinc or a zinc alloy as a negative electrode active material. It is configured. A brass negative electrode current collector 5 is inserted in the center of the gelled negative electrode 4.

そして、正極缶1の開口側には、ガスケット6、金属支持体7及び負極端子8が配設されている。
ガスケット6は、正極缶1の開口側における負極集電子5の外周面と正極缶1の内周面との間に配設され、電池内の電解液等の漏出を防止するためのものである。このガスケット6における負極集電子5の外周寄りの部分には、厚みが薄い薄肉部6aが形成されている。この薄肉部6aは、電池内の圧力が異常に高まった場合に破断して、電池内圧を外部へと逃がすためのものである。
A gasket 6, a metal support 7, and a negative electrode terminal 8 are disposed on the opening side of the positive electrode can 1.
The gasket 6 is disposed between the outer peripheral surface of the negative electrode current collector 5 and the inner peripheral surface of the positive electrode can 1 on the opening side of the positive electrode can 1, and prevents leakage of electrolyte solution or the like in the battery. . A thin portion 6 a having a small thickness is formed in a portion of the gasket 6 near the outer periphery of the negative electrode current collector 5. The thin portion 6a is for breaking when the pressure in the battery is abnormally increased, and for releasing the battery internal pressure to the outside.

金属支持体7は、正極缶1の開口部内周においてガスケット6の外周端部を介して固定され、負極集電子5を支持している。
そして、負極端子8は、最も外側において正極缶1の開口部に蓋をするものであり、負極集電子5と接している。この負極端子8も金属支持体7と同じく、正極缶1の開口部内周においてガスケット6の外周端部を介して固定されている。
The metal support 7 is fixed to the inner periphery of the opening of the positive electrode can 1 via the outer peripheral end of the gasket 6 and supports the negative electrode current collector 5.
The negative electrode terminal 8 covers the opening of the positive electrode can 1 on the outermost side and is in contact with the negative electrode current collector 5. Similarly to the metal support 7, the negative electrode terminal 8 is also fixed through the outer peripheral end of the gasket 6 on the inner periphery of the opening of the positive electrode can 1.

なお、金属支持体7と負極端子8における、ガスケット6の薄肉部6aが破断した場合にこの薄肉部6aから電池の外部へと通じる箇所には、支持体通気孔7a及び端子通気孔8aがそれぞれ穿設されている。   In addition, when the thin part 6a of the gasket 6 in the metal support 7 and the negative electrode terminal 8 is broken, the support vent hole 7a and the terminal vent hole 8a are respectively connected to the portion from the thin part 6a to the outside of the battery. It has been drilled.

ゲル状負極4内には、圧力に感応して破裂する多数のマイクロカプセル9が混合されている。このマイクロカプセル9は、図2に示すように、カプセル状に形成された膜状体からなる膜材9a内に芯材9bが充填されて構成されている。このマイクロカプセル9に内包される芯材9bとしては、ゲル状負極4が含有するアルカリ性電解液を中和することが可能であれば、いずれの化学物質も用いることができる。   In the gelled negative electrode 4, a large number of microcapsules 9 that are ruptured in response to pressure are mixed. As shown in FIG. 2, the microcapsule 9 is configured by filling a core material 9b into a film material 9a made of a film-like body formed in a capsule shape. As the core material 9 b included in the microcapsule 9, any chemical substance can be used as long as the alkaline electrolyte contained in the gelled negative electrode 4 can be neutralized.

例えば、芯材9bに油脂又はその混合物を用いて、アルカリ性電解液とけん化反応させることでアルカリ性の水酸化物を無くすことが可能である。この際、用いる油脂としては、例えば、リノール酸、リノレン酸やオレイン酸等の不飽和脂肪酸並びにステアリン酸やパルチミン酸等の飽和脂肪酸を含有する不乾性動物油、及び、サラダ油、大豆油やラード等の飽和脂肪酸を含有する不乾性植物油が好ましい。   For example, alkaline hydroxide can be eliminated by using a fat or a mixture thereof as the core material 9b and causing a saponification reaction with an alkaline electrolyte. In this case, as fats and oils to be used, for example, non-drying animal oils containing unsaturated fatty acids such as linoleic acid, linolenic acid and oleic acid and saturated fatty acids such as stearic acid and palmitic acid, and salad oil, soybean oil, lard, etc. Non-drying vegetable oils containing saturated fatty acids are preferred.

マイクロカプセル9は、膜材9aに対して外側から加わる圧力が所定の一定値を超えると、破裂して内部の芯材9bがマイクロカプセル9の外部へと放出される。ここで、マイクロカプセル9の膜材9aに用いる材質としては、電池内の圧力が所定の異常圧力に達したときに速やかに破裂して、その内包物である芯材9bを放出できる材質を使用することが好ましい。そして、さらに、ゲル状負極4のアルカリ性電解液に溶解しない材料を選択することが特性上好ましい。具体的には、例えば、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等が膜材9aとして使用可能である。   When the pressure applied from the outside to the membrane material 9 a exceeds a predetermined constant value, the microcapsule 9 is ruptured and the inner core material 9 b is released to the outside of the microcapsule 9. Here, the material used for the membrane material 9a of the microcapsule 9 is a material that can explode quickly when the internal pressure of the battery reaches a predetermined abnormal pressure and release the core material 9b that is the inclusion. It is preferable to do. Further, it is preferable in terms of characteristics to select a material that does not dissolve in the alkaline electrolyte of the gelled negative electrode 4. Specifically, for example, melamine resin, epoxy resin, urethane resin or the like can be used as the film material 9a.

また、マイクロカプセル9の大きさは、芯材9bを効率よく放出し電解液を中和でき、かつ、電池の電気容量に影響を与えない程度の大きさであればよく、好ましくは1μm以上100μm以下程度である。   The size of the microcapsule 9 is not limited as long as it can efficiently discharge the core material 9b to neutralize the electrolyte and does not affect the electric capacity of the battery, and preferably 1 μm or more and 100 μm. It is about the following.

そして、マイクロカプセル9の形状は、球状ではなく、図2に示すように断面が楕円形状となる回転楕円体状(扁球状、長球状)に形成されている。球状のマイクロカプセル9の場合、外部から膜材9aにかかる圧力はマイクロカプセル9の表面に対して一様に均等なものとなる。これに対し、マイクロカプセル9の形状を回転楕円体状とすると、膜材9aへとかかる圧力の分布がマイクロカプセルの表面に対して一様ではなく不均一になるため、圧力が一部(具体的には曲率が大きい部分)に集中して膜材9aが破裂しやすくなる。   The shape of the microcapsule 9 is not spherical, but is formed in a spheroid shape (oblong shape, oblong shape) having an elliptical cross section as shown in FIG. In the case of the spherical microcapsule 9, the pressure applied to the membrane material 9 a from the outside is uniformly uniform with respect to the surface of the microcapsule 9. On the other hand, if the shape of the microcapsule 9 is a spheroid, the distribution of pressure applied to the film material 9a is not uniform with respect to the surface of the microcapsule, and therefore the pressure is partially (specifically In particular, the film material 9a is likely to burst due to concentration on the portion having a large curvature.

なお、マイクロカプセル9の形状について、ここでは回転楕円体状としたが、表面において曲率が異なる箇所を有する表面形状を呈する形状であれば、回転楕円体状には限られない。表面において曲率が異なる箇所を有する表面形状であれば、他と比べて曲率が大きい(換言すると曲率半径が小さい)箇所にかかる圧力が、表面の他の箇所にかかる圧力よりも大きくなるため、当該箇所の膜材9aが破裂しやすくなる。   The shape of the microcapsule 9 is a spheroid shape here, but the shape is not limited to a spheroid shape as long as it has a surface shape having a portion with a different curvature on the surface. If the surface shape has a portion with a different curvature on the surface, the pressure applied to the portion where the curvature is larger than the others (in other words, the radius of curvature is small) is greater than the pressure applied to the other portions of the surface. The film material 9a at the location is likely to burst.

また、さらに、マイクロカプセル9の形状を不定形することで、複数のマイクロカプセル9の表面にかかる圧力の最大値を、各マイクロカプセル毎に異なるものとすることができる。そして、各マイクロカプセル毎に表面にかかる圧力の最大値を異なるようにすることで、電池内の圧力上昇に応じて次第に多くのマイクロカプセル9を破裂させて、徐々にゲル状負極4の電解液を中和していくことができる。   Furthermore, by making the shape of the microcapsule 9 indefinite, the maximum value of the pressure applied to the surface of the plurality of microcapsules 9 can be made different for each microcapsule. And by making the maximum value of the pressure applied to the surface different for each microcapsule, many microcapsules 9 are gradually ruptured as the pressure in the battery increases, and the electrolytic solution of the gelled negative electrode 4 gradually Can be neutralized.

なお、マイクロカプセル9の形状は、製造方法及びマイクロカプセル9の膜材9aを構成する材質に大きく依存する。マイクロカプセルの製造方法としては既存の製法を用いることができる。その中でも、特に、in situ重合法やコアセルベーション法等を用いてマイクロカプセル9を製造することが好ましい。また、膜材9aの材質としては、前述した通り表面に所定の圧力がかかると速やかに破裂し、かつ、アルカリ性電解液に溶解しない材料を選択することが好ましい。   The shape of the microcapsule 9 greatly depends on the manufacturing method and the material constituting the membrane material 9a of the microcapsule 9. An existing manufacturing method can be used as a manufacturing method of the microcapsule. Among these, it is particularly preferable to manufacture the microcapsule 9 using an in situ polymerization method, a coacervation method, or the like. As the material of the membrane material 9a, it is preferable to select a material that bursts quickly when a predetermined pressure is applied to the surface and does not dissolve in the alkaline electrolyte as described above.

このように構成されたアルカリ乾電池は、通常時においてはマイクロカプセル9は破裂しておらず、マイクロカプセル9内の芯材9bは膜材9aに保護された状態である。従って、マイクロカプセル9内の芯材9bはゲル状負極4のアルカリ性電解液と接触することがなく、電池反応は阻害されることなく進行し、アルカリ乾電池として使用することができる。   In the alkaline dry battery configured as described above, the microcapsule 9 is not ruptured under normal conditions, and the core material 9b in the microcapsule 9 is protected by the film material 9a. Therefore, the core material 9b in the microcapsule 9 does not come into contact with the alkaline electrolyte of the gelled negative electrode 4, the battery reaction proceeds without being inhibited, and can be used as an alkaline battery.

そして、電池の逆挿入などの誤使用等により乾電池内部の圧力が上昇し、マイクロカプセル9の表面にかかる圧力が一定値を超えると、マイクロカプセル9の膜材9aが破裂して、内包されていた芯材9bがゲル状負極4内に放出される。この際、マイクロカプセル9は、表面において曲率が異なる箇所を有する回転楕円体状等の表面形状を有しているため、1つのマイクロカプセル9においてもその表面形状の曲率に応じてかかる圧力が異なってくる。従って、あるマイクロカプセル9においてその表面にかかる最大圧力が膜材9aの強度を上回った時点で、当該マイクロカプセル9が破裂して内包する芯材9bが放出される。また、マイクロカプセル9の形状を不定形とした場合には、マイクロカプセル毎に破裂する圧力が異なるものとなる。   When the pressure inside the dry battery rises due to misuse such as reverse insertion of the battery and the pressure applied to the surface of the microcapsule 9 exceeds a certain value, the membrane material 9a of the microcapsule 9 is ruptured and contained. The core material 9b is discharged into the gelled negative electrode 4. At this time, since the microcapsule 9 has a surface shape such as a spheroid having portions with different curvatures on the surface, the pressure applied to one microcapsule 9 varies depending on the curvature of the surface shape. Come. Therefore, when the maximum pressure applied to the surface of a certain microcapsule 9 exceeds the strength of the membrane material 9a, the microcapsule 9 is ruptured and the core material 9b contained therein is released. Further, when the shape of the microcapsule 9 is indefinite, the bursting pressure differs for each microcapsule.

こうして、乾電池内部の圧力が上昇した場合に、マイクロカプセル9の膜材9aが破裂して内包されていた芯材9bがゲル状負極4内に放出されると、放出された芯材9bとゲル状負極4のアルカリ性電解液とが反応(例えば芯材9bに油脂を採用した場合にはけん化反応)を起こし、アルカリ性電解液は中和される。そして、アルカリ性電解液を中和することで、電池内部でガスを発生させる電気分解を抑制することができる。   Thus, when the pressure inside the dry battery rises and the core material 9b encapsulated by the membrane material 9a of the microcapsule 9 ruptures is discharged into the gelled negative electrode 4, the discharged core material 9b and the gel are discharged. Reaction with the alkaline electrolyte of the negative electrode 4 (for example, saponification reaction when oil or fat is used for the core 9b) causes neutralization of the alkaline electrolyte. And the electrolysis which generate | occur | produces gas inside a battery can be suppressed by neutralizing alkaline electrolyte.

以上のように構成されたアルカリ乾電池は、正極活物質を有する正極と、ゲル状化されたアルカリ性の電解液と負極活物質とを有するゲル状負極と、ゲル状負極内に含有され、電解液を中和可能な成分を有する芯材を内包し、表面に所定以上の圧力がかかると芯材を放出可能なマイクロカプセルと、を備えたものである。そして、このマイクロカプセルは、曲率が異なる箇所を有する表面形状となっている。   The alkaline dry battery configured as described above includes a positive electrode having a positive electrode active material, a gelled negative electrode having a gelled alkaline electrolyte and a negative electrode active material, and a gelled negative electrode. And a microcapsule capable of releasing the core material when a pressure exceeding a predetermined level is applied to the surface. And this microcapsule has the surface shape which has a location from which a curvature differs.

このため、乾電池内部の圧力が上昇した際にマイクロカプセルの表面の曲率が大きい箇所に大きい圧力がかかるため、マイクロカプセルの圧力反応性が向上してマイクロカプセルが速やかに破裂して、乾電池内部で効率的にアルカリ性電解液全体を中和させることができる。   For this reason, when the pressure inside the dry cell rises, a large pressure is applied to the portion where the curvature of the surface of the microcapsule is large. Therefore, the pressure responsiveness of the microcapsule is improved and the microcapsule bursts quickly, The entire alkaline electrolyte can be efficiently neutralized.

実施の形態2.
図3は、この発明の実施の形態2に係るもので、マイクロカプセルの断面図である。
ここで説明する実施の形態2は、前述した実施の形態1の構成において、マイクロカプセルに芯材とともに小片体を内包したものである。
すなわち、図3に示すように、マイクロカプセル9の膜材9a内には、細柱状又は針状の固形物である小片体10が芯材9bとともに封入されている。この小片体10の材質には、例えば、ガラスファイバーが用いられる。このようにマイクロカプセル9に小片体10を内包することで、乾電池内部の圧力が上昇しマイクロカプセル9の表面に圧力がかかると、膜材9aの内壁が小片体10と接触し、この接触部分から膜材9aが破裂しやすくなる。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a microcapsule according to Embodiment 2 of the present invention.
In the second embodiment described here, in the configuration of the first embodiment described above, a microcapsule includes a small piece body together with a core material.
That is, as shown in FIG. 3, in the film material 9a of the microcapsule 9, a small piece 10 that is a solid columnar or needle-like solid is enclosed together with the core material 9b. For example, glass fiber is used as the material of the small piece body 10. By enclosing the small piece 10 in the microcapsule 9 in this way, when the pressure inside the dry battery rises and the pressure is applied to the surface of the microcapsule 9, the inner wall of the membrane material 9a comes into contact with the small piece 10, and this contact portion Therefore, the membrane material 9a is easily ruptured.

小片体10はマイクロカプセル9に内包されるため、小片体10の長手方向の寸法は当然マイクロカプセル9の芯材9bの長径(の直径)寸法よりも短いものである必要がある。例えば、芯材9bの長径(の直径)が50μmである場合には、小片体10の長手寸法は50μm未満とする。ただし、前述したように、この実施の形態は、マイクロカプセル9の表面に圧力がかかった際に小片体10が膜材9aの内壁と接触することでマイクロカプセル9の破裂を促すものであるため、小片体10の寸法が短過ぎてもこの破裂促進効果が薄れてしまう。従って、小片体10の寸法は芯材9bの寸法とほぼ同等かやや小さい程度とすることが好ましい。   Since the small piece body 10 is encapsulated in the microcapsule 9, the longitudinal dimension of the small piece body 10 is naturally required to be shorter than the major axis (diameter) dimension of the core material 9 b of the microcapsule 9. For example, when the long diameter (the diameter) of the core member 9b is 50 μm, the longitudinal dimension of the small piece 10 is set to be less than 50 μm. However, as described above, in this embodiment, when the pressure is applied to the surface of the microcapsule 9, the small piece 10 is brought into contact with the inner wall of the membrane material 9a, thereby urging the microcapsule 9 to burst. Even if the size of the small piece 10 is too short, the effect of accelerating the bursting is reduced. Accordingly, it is preferable that the dimension of the small piece body 10 is approximately equal to or slightly smaller than the dimension of the core material 9b.

なお、ここでは、小片体10の材質にガラスファイバーを用いた例を説明したが、マイクロカプセル9の表面に圧力がかかった際に小片体10が膜材9aの内壁と接触することでマイクロカプセル9の破裂を促進するものであれば、小片体10の材質はガラスファイバーに限られない。   Here, an example in which a glass fiber is used as the material of the small piece body 10 has been described. However, when the pressure is applied to the surface of the microcapsule 9, the small piece body 10 comes into contact with the inner wall of the membrane material 9a, thereby causing the microcapsule. The material of the small piece 10 is not limited to glass fiber as long as it promotes the rupture of 9.

また、小片体10の形状は、マイクロカプセル9の表面に圧力がかかった際に膜材9aの内壁と接触しやすく、かつ、マイクロカプセル9に内包される芯材9bの容量になるべく影響を与えないようなものが望ましい。従って、ここで説明したように、細柱状又は針状が好ましい。   In addition, the shape of the small piece 10 is likely to come into contact with the inner wall of the membrane material 9a when pressure is applied to the surface of the microcapsule 9, and affects the capacity of the core material 9b included in the microcapsule 9 as much as possible. Something like that is desirable. Accordingly, as described herein, a thin columnar shape or a needle shape is preferable.

なお、他の構成については基本的に実施の形態1と同様であるが、この実施の形態2においては小片体10の作用によってマイクロカプセル9の破裂を促進しているため、マイクロカプセル9の形状については、必ずしも回転楕円体状等にする必要はなく球状であってもよい。   Other configurations are basically the same as those in the first embodiment. However, in this second embodiment, the microcapsule 9 is ruptured by the action of the small piece body 10, and therefore the shape of the microcapsule 9 is the same. As for, it is not always necessary to have a spheroid shape or the like, and it may be spherical.

以上のように構成されたアルカリ乾電池は、マイクロカプセル内に芯材とともに小片体を封入したものである。このため、乾電池内部の圧力が上昇した際にマイクロカプセル膜材の内壁が小片体と接触してマイクロカプセルが破裂しやすくなるため、マイクロカプセルの圧力反応性が向上してマイクロカプセルが速やかに破裂し、乾電池内部で効率的にアルカリ性電解液全体を中和させることができる。   The alkaline dry battery configured as described above is obtained by enclosing a small piece together with a core in a microcapsule. For this reason, when the pressure inside the dry battery rises, the inner wall of the microcapsule membrane material comes into contact with the small piece and the microcapsule is easily ruptured. Therefore, the pressure responsiveness of the microcapsule is improved and the microcapsule ruptures quickly. In addition, the entire alkaline electrolyte can be efficiently neutralized inside the dry battery.

実施の形態3.
図4は、この発明の実施の形態3に係るもので、アルカリ乾電池の断面図である。
ここで説明する実施の形態3は、前述した実施の形態1や実施の形態2の構成において、ゲル状負極内にマイクロカプセルの破裂を促進する多数の固形物を含有させるようにしたものである。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an alkaline battery according to Embodiment 3 of the present invention.
In Embodiment 3 described here, in the configuration of Embodiment 1 or Embodiment 2 described above, a number of solid substances that promote the bursting of microcapsules are contained in the gelled negative electrode. .

すなわち、図4に示すように、ゲル状負極4内には、多数の固形物11が混合されている。この固形物11は、内圧上昇に耐えられる強度を有し、かつ、電池反応に関与しない絶縁体でなければならないため、材質として例えばナイロン樹脂等の合成樹脂又は合成ゴム等を用いることが好ましい。このようにゲル状負極4に固形物11を入れることで、乾電池内部の圧力が上昇しマイクロカプセル9の表面に圧力がかかると、押されたマイクロカプセル9の膜材9aの外壁が固形物11と接触し、この接触部分から膜材9aが破裂しやすくなる。   That is, as shown in FIG. 4, a large number of solid substances 11 are mixed in the gelled negative electrode 4. Since the solid material 11 must be an insulator that can withstand the increase in internal pressure and does not participate in the battery reaction, it is preferable to use a synthetic resin such as nylon resin or a synthetic rubber as a material. When the solid material 11 is put into the gelled negative electrode 4 in this way, the pressure inside the dry battery rises and pressure is applied to the surface of the microcapsule 9, and the outer wall of the membrane material 9 a of the pressed microcapsule 9 becomes solid material 11. The film material 9a is easily ruptured from this contact portion.

この固形物11が膜材9aの外壁と接触した際に、マイクロカプセル9の破裂をより促進できるようにするため、固形物11は尖った先端部を有する形状、例えば三角錐状にすることが好ましい。   When the solid material 11 comes into contact with the outer wall of the membrane material 9a, the solid material 11 is formed into a shape having a pointed tip, for example, a triangular pyramid shape, so that the burst of the microcapsule 9 can be further promoted. preferable.

なお、他の構成については基本的に実施の形態1や実施の形態2と同様であるが、この実施の形態3においては固形物11の作用によってマイクロカプセル9の破裂を促進しているため、マイクロカプセル9の形状については、必ずしも回転楕円体状等にする必要はなく球状であってもよい。   The other configurations are basically the same as those in the first embodiment and the second embodiment, but in this third embodiment, the action of the solid material 11 promotes the bursting of the microcapsules 9, The shape of the microcapsule 9 does not necessarily have to be a spheroid, and may be spherical.

以上のように構成されたアルカリ乾電池は、ゲル状負極内に固形物を混入したものである。このため、乾電池内部の圧力が上昇した際にマイクロカプセル膜材の外側がゲル状負極内の固形物と接触してマイクロカプセルが破裂しやすくなるため、マイクロカプセルの圧力反応性が向上してマイクロカプセルが速やかに破裂し、乾電池内部で効率的にアルカリ性電解液全体を中和させることができる。   The alkaline dry battery configured as described above has a gelled negative electrode mixed with a solid material. For this reason, when the pressure inside the dry battery rises, the outside of the microcapsule membrane material comes into contact with the solid matter in the gel-like negative electrode, and the microcapsules are easily ruptured. The capsule bursts quickly, and the entire alkaline electrolyte can be efficiently neutralized inside the dry battery.

実施の形態4.
図5は、この発明の実施の形態4に係るもので、アルカリ乾電池の断面図である。
ここで説明する実施の形態3は、前述した実施の形態1から実施の形態3の構成において、ゲル状負極内のマイクロカプセルの分布が偏らないようにするための仕切り体を、ゲル状負極に少なくとも1以上設けるようにしたものである。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of an alkaline battery according to Embodiment 4 of the present invention.
In Embodiment 3 described here, in the configuration of Embodiments 1 to 3 described above, a partition for preventing the distribution of microcapsules in the gelled negative electrode from being biased is used as the gelled negative electrode. At least one or more are provided.

すなわち、図5に示すように、マイクロカプセル9が含有されたゲル状負極4内には、膜状又は板状を呈する仕切り体12が少なくとも1以上設けられている。この仕切り体12は、仕切り体12を越えてマイクロカプセル9が行き来することを阻止するが、ゲル状負極4の電解液は仕切り体12を越えて自由に行き来することができるようになっている。具体的には、仕切り体12には電解液を通過させる1以上の通液孔12aが穿設されている。そして、この通液孔12aは、ゲル状負極4の電解液は通過させることが可能であるが、マイクロカプセル9の外径寸法よりは小さい内径寸法に形成されている。   That is, as shown in FIG. 5, at least one or more partition bodies 12 having a film shape or a plate shape are provided in the gelled negative electrode 4 containing the microcapsules 9. The partition body 12 prevents the microcapsule 9 from going back and forth across the partition body 12, but the electrolyte solution of the gelled negative electrode 4 can freely go back and forth across the partition body 12. . Specifically, the partition body 12 is provided with one or more liquid passage holes 12a for allowing the electrolytic solution to pass therethrough. The liquid passage hole 12 a allows the electrolytic solution of the gelled negative electrode 4 to pass therethrough, but has an inner diameter smaller than the outer diameter of the microcapsule 9.

仕切り体12は、電池反応を阻害しない材質(例えばナイロン樹脂)により構成されている。具体的に例えば、外径(の直径)が60μmのマイクロカプセルをゲル状負極4に含ませた場合は、直径50μmの通液孔12aを仕切り体12に設けた上で、円盤状に成型することで図5に示すような仕切り体12を形成する。そして、このようにして構成された仕切り体12を、ゲル状負極4内に少なくとも1以上装着する。   The partition 12 is made of a material that does not inhibit the battery reaction (for example, nylon resin). Specifically, for example, when a microcapsule having an outer diameter (diameter) of 60 μm is included in the gelled negative electrode 4, a liquid passage hole 12 a having a diameter of 50 μm is provided in the partition body 12 and then molded into a disk shape. Thereby, the partition 12 as shown in FIG. 5 is formed. Then, at least one or more partition bodies 12 configured in this manner are mounted in the gelled negative electrode 4.

なお、仕切り体12に設けられる通液孔12aの形状は、円形状の他、例えば間隔寸法がマイクロカプセル9の大きさよりも小さいスリット状等としてもよい。また、仕切り体12の表面に突起や凹凸を設けることにより、この仕切り体12の表面に接触したマイクロカプセル9が破裂しやすくなるようにしてもよい。   In addition, the shape of the liquid passage hole 12 a provided in the partition 12 may be, for example, a slit shape in which the interval dimension is smaller than the size of the microcapsule 9 in addition to the circular shape. Further, by providing protrusions or irregularities on the surface of the partition body 12, the microcapsules 9 that are in contact with the surface of the partition body 12 may be easily ruptured.

他の構成については基本的に実施の形態1から実施の形態3と同様であって、その詳細説明は省略する。   Other configurations are basically the same as those in the first to third embodiments, and detailed description thereof is omitted.

以上のように構成されたアルカリ乾電池は、ゲル状負極内にマイクロカプセルの通過を阻止し、かつ、ゲル状負極の電解液の通過は妨げない仕切り体を設けたものである。このため、マイクロカプセルはゲル状負極内で一箇所に集まらずに均一に分散して存在するようになり、乾電池内部の圧力が上昇した際に乾電池内部で効率的にアルカリ性電解液全体を中和させることができる。また、電池内部にガスが発生した際に圧力の上昇しにくい場所に位置していたマイクロカプセルであっても、仕切り体と接触し圧迫されるために破裂しやすくなり、迅速に電解液全体を中和することができる。   The alkaline dry battery configured as described above is provided with a partition body that prevents the passage of the microcapsules in the gelled negative electrode and does not prevent the passage of the electrolyte solution of the gelled negative electrode. For this reason, the microcapsules do not collect in one place in the gelled negative electrode but are uniformly dispersed and neutralize the entire alkaline electrolyte efficiently inside the dry cell when the pressure inside the dry cell rises. Can be made. In addition, even microcapsules located in places where the pressure does not easily rise when gas is generated inside the battery are easily ruptured because they come into contact with the partition and are pressed, and the entire electrolyte can be quickly removed. Can be neutralized.

1 正極缶
2 正極合剤
3 セパレータ
4 ゲル状負極
5 負極集電子
6 ガスケット
6a 薄肉部
7 金属支持体
7a 支持体通気孔
8 負極端子
8a 端子通気孔
9 マイクロカプセル
9a 膜材
9b 芯材
10 小片体
11 固形物
12 仕切り体
12a 通液孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode can 2 Positive electrode mixture 3 Separator 4 Gel-like negative electrode 5 Negative electrode current collector 6 Gasket 6a Thin part 7 Metal support body 7a Support body ventilation hole 8 Negative electrode terminal 8a Terminal ventilation hole 9 Microcapsule 9a Film material 9b Core material 10 Small piece body 11 Solid matter 12 Partition 12a Liquid passage hole

Claims (8)

正極活物質を有する正極と、
ゲル状化されたアルカリ性の電解液と負極活物質とを有するゲル状負極と、
前記ゲル状負極内に含有され、前記電解液を中和可能な成分を有する芯材を内包し、表面に所定以上の圧力がかかると前記芯材を放出可能なマイクロカプセルと、を備え、
前記マイクロカプセルは、曲率が異なる箇所を有する表面形状であることを特徴とするアルカリ乾電池。
A positive electrode having a positive electrode active material;
A gelled negative electrode having a gelled alkaline electrolyte and a negative electrode active material;
A microcapsule which is contained in the gelled negative electrode and contains a core material having a component capable of neutralizing the electrolytic solution, and which can release the core material when a predetermined pressure or more is applied to the surface,
The alkaline dry battery, wherein the microcapsule has a surface shape having portions with different curvatures.
前記マイクロカプセルは、略回転楕円体状であることを特徴とする請求項1に記載のアルカリ乾電池。   The alkaline dry battery according to claim 1, wherein the microcapsule has a substantially spheroid shape. 前記マイクロカプセルは、不定形であり、前記ゲル状負極内に複数設けられていることを特徴とする請求項1に記載のアルカリ乾電池。   2. The alkaline dry battery according to claim 1, wherein the microcapsule has an irregular shape, and a plurality of the microcapsules are provided in the gelled negative electrode. 前記マイクロカプセル内に前記芯材とともに封入された小片体を備えたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のアルカリ乾電池。   The alkaline dry battery according to any one of claims 1 to 3, further comprising a small piece encapsulated together with the core material in the microcapsule. 前記小片体は、細柱状又は針状を呈することを特徴とする請求項4に記載のアルカリ乾電池。   The alkaline dry battery according to claim 4, wherein the small piece has a thin columnar shape or a needle shape. 前記ゲル状負極内に混入された固形物を備えたことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載のアルカリ乾電池。   The alkaline dry battery according to any one of claims 1 to 5, further comprising a solid substance mixed in the gelled negative electrode. 前記固形物は、表面に突起又は凹凸を備えたことを特徴とする請求項6に記載のアルカリ乾電池。   The alkaline dry battery according to claim 6, wherein the solid material has protrusions or irregularities on the surface. 前記ゲル状負極内に設けられ、前記マイクロカプセルの通過を阻止し、かつ、前記ゲル状負極の前記電解液の通過は妨げない仕切り体を備えたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載のアルカリ乾電池。   The partition body provided in the said gelled negative electrode, the passage of the said microcapsule is prevented, and the passage of the said electrolyte solution of the said gelled negative electrode is provided. The alkaline dry battery according to any one of the above.
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