JPH10312802A - アルカリ乾電池負極用金属及びその製造方法、並びにアルカリ乾電池 - Google Patents

アルカリ乾電池負極用金属及びその製造方法、並びにアルカリ乾電池

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JPH10312802A
JPH10312802A JP9124546A JP12454697A JPH10312802A JP H10312802 A JPH10312802 A JP H10312802A JP 9124546 A JP9124546 A JP 9124546A JP 12454697 A JP12454697 A JP 12454697A JP H10312802 A JPH10312802 A JP H10312802A
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Hirofumi Sugikawa
裕文 杉川
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Katayama Special Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルカリ乾電池負極金属を、電解液に対して
大きな接触面積で接触すると共に集電体に確実に接続
し、かつ、電池に衝撃や振動が加わっても電解液との接
触状態及び集電体との接続状態を安定に維持できるよう
にする。 【解決手段】 Ｚｎ粉末、Ｚｎ合金粉末または／および
Ｚｎと他の金属との混合粉末と、被脱煤物質との混合物
を、成形機により棒状体あるいは筒状体に成形した後、
上記被脱煤物質を脱煤して三次元状空孔を形成し、つい
で、焼結して、Ｚｎ単体あるいはＺｎを主成分とした金
属からなり、三次元状空孔を有する筒状体あるいは棒状
体としてアルカリ乾電池負極用金属を製造している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアルカリ乾電池負極
用金属及びその製造方法、並びにアルカリ乾電池に関
し、詳しくは、従来のゲル状負極用金属に代えて、固体
形状の負極用金属として、電池に外部から衝撃が加わっ
ても電解液や集電体との接触が安定に維持されるように
したものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のアルカリ乾電池は、図１２に示す
ように、外装缶（正極ケース）１の内面に沿って電解二
酸化マンガンと黒鉛からなる正極合剤２を配設し、該正
極合剤２の内側に、セパレータ３を介して、ゲル化剤を
配合した電解液４に負極活物質であるＺｎ粉体５を均一
に分散させたゲル状負極６を配設し、該ゲル状負極６の
中心（電池内部の中心軸部）に集電体８を配置し、該集
電体８の一端を外面が負極端子となる電池の底板７に接
続した構成とされている。
【０００３】通常、ゲル状負極６内のＺｎ粉体５は、ゲ
ル化剤により凝集することなく、隣接する粉体５が相互
に接触するように均一に分散している。このようなＺｎ
粉体５の均一分散により、Ｚｎ粉体５と電解液４とが充
分な接触面積をもって接触して効率よく放電が行われ、
該放電により生じた電流が集電体８で集電されて外部に
取り出されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ゲ
ル状負極６は流動性をもつため、電池の落下等により電
池に強い衝撃や振動が加わると、ゲル状負極６中に分散
しているＺｎ粉体５が移動して、隣接する粉体５同士や
粉体５と集電体８とのブロッキングが破壊されて接触力
が低下し、その結果、電池の放電性能が低下したり、安
定した電流を外部に取り出すことが出来ない問題が生じ
ていた。
【０００５】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、電池に外部から衝撃や振動が加わっても、電解液
との接触及び集電体との接続を安定に維持して、安定し
た電流を外部に取り出すことが出来るアルカリ乾電池負
極用金属及びその製造方法を提供することを課題として
いる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、請求項１で、Ｚｎ単体あるいはＺｎを主
成分とした金属からなり、三次元状空孔を有する筒状体
あるいは棒状体からなるアルカリ乾電池負極用金属を提
供している。
【０００７】上記請求項１に記載のように、アルカリ乾
電池負極用金属を三次元状空孔を有する筒状体あるいは
棒状体からなる固体形状にすると、該筒状体あるいは棒
状体の三次元状空孔の内周面を含む全表面に電解液が接
触し、電解液に対して負極用金属の反応面積を十分に確
保することができる。また、電池を落としたり、何らか
の原因で電池に衝撃が加わっても、電池缶内での負極用
金属の存在状態が固体形状であるため、従来のゲル状負
極のように変化せず、よって、負極用金属と電解液との
接触を安定した状態で維持することができる。しかも、
負極用金属となる筒状体あるいは棒状体を集電体と接触
させて配置しておけば、接触状態（接続状態）が常に安
定保持することができる。よって、放電性能に優れ、か
つ、耐衝撃性に優れたアルカリ乾電池を得ることができ
る。また、電解液には従来のようなＺｎ粉体を分散させ
るためのゲル化剤を配合する必要がないので、大幅なコ
ストダウンを図ることができる。
【０００８】上記棒状体は丸棒状や角棒状でもよく、同
様に、筒状体は丸筒状や角筒状でもよい。また、棒状体
あるいは筒状体は、三次元状空孔を有するシートを巻き
加工して形成したものでもよい（請求項２）。即ち、Ｚ
ｎ単体あるいはＺｎを主成分とする金属より直接的に三
次元状空孔を有する筒状体あるいは棒状体を形成したも
のに限らず、シートを巻き加工して筒状体あるいは棒状
体として形成してもよい。この場合、本件出願人が既に
出願している金属多孔体シートの製造方法により、Ｚｎ
単体あるいはＺｎを主成分とした金属からなる金属多孔
体シートを形成し、この金属多孔体シートを巻加工する
だけでよいので、簡単に製造することができる。
【０００９】上記Ｚｎを主成分とした金属とは、負極用
金属原料としてＺｎと共にＺｎ以外の他の金属あるいは
半金属を用いていることを意味し、好ましい具体例とし
ては、Ｚｎと、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｙ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ａ
ｌ、Ｃａ、Ａｇ、Ｖ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、
Ｗ及びＳｉから選ばれる少なくとも一つの元素との合金
あるいは混合物を挙げることができる（請求項３）。
【００１０】なお、請求項１に記載の上記Ｚｎ単体と
は、負極用金属原料として実質的にＺｎのみを用いてい
ることを意味している。工業的に純粋なＺｎは通常Ｚｎ
以外の不純物元素を若干含んでおり、必ずしもＺｎが１
００％であることを意味しているわけではない。
【００１１】上記Ｚｎを主成分とした金属からなる場
合、Ｚｎと上記Ｚｎ以外の他の金属あるいは半金属を完
全に合金化した合金層により構成されているのが好まし
いが、Ｚｎ粉末（粒子）と上記Ｚｎ以外の他の金属ある
いは半金属の粉末が部分的に溶融して結合した焼結層に
より構成されていても、また、Ｚｎ被膜の表面に上記Ｚ
ｎ以外の他の金属あるいは半金属の被膜を形成した多層
被膜により構成されていてもよい。
【００１２】上記のように、ＺｎとＺｎ以外の他の金属
または半金属により構成すると、電解液中でのＺｎの腐
食及び該腐食に伴う水素ガスの発生を抑制することがで
き、好ましい。特に、ＺｎとＰｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、及びＹ
から選ばれる少なくとも一つの元素との合金あるいは混
合体にすると、より好ましい結果を得ることができる。
【００１３】上記三次元状空孔の空孔率は２５〜９５％
の範囲が好ましい（請求項４）。空孔率を上記範囲にす
ると、負極用金属の電解液に対する反応面積を十分に増
加でき、かつ、変形しにくく、充分な強度を得ることが
できる。
【００１４】上記筒状体では、その内側空間を棒状集電
体挿入用空間として、該筒状体の内面の少なくとも一部
を棒状集電体への接触部とする一方、上記棒状体では、
その一端面の少なくとも一部を板状集電体への接続部と
している（請求項５）
【００１５】さらに、本発明では、請求項６で、上記請
求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のアルカリ乾
電池負極用金属を用いてなるアルカリ乾電池を提供して
いる。
【００１６】より具体的には、三次元状空孔を有する筒
状体を用いる場合、空孔内を電解液で満たす一方、筒状
体の内側空間に棒状集電体を嵌め込むと共に、該棒状集
電体の一端を電池缶の底板に接続している。上記棒状集
電体としては、例えば真鍮製棒を用いることができ、こ
れを電池缶の底板にスポット溶接等の溶接により接続す
る。
【００１７】一方、三次元状空孔を有する棒状体を用い
る場合、空孔内を電解液で満たす一方、棒状体の一端面
の少なくとも一部に集電用リードを接続すると共に、該
集電用リードを板状集電体に接続している。板状集電体
としては例えばＮｉメッキした鉄板を用いることができ
る。
【００１８】このようにして電池を構成すると、電池を
簡単に組み立てることができ、しかも、放電反応が効率
良く行われ、かつ、該放電反応により生じた電気が棒状
集電体または板状集電体に効率良く集電されるので、高
容量で優れた放電性能を有する電池となる。また、電池
を落としたり、何らかの原因で電池に衝撃が加わって
も、負極用金属と電解液との接触及び負極用金属と集電
体との接触が安定に維持され、安定した電流を取り出す
ことができ、良好な電池特性を維持することができる。
【００１９】更に、本発明は、請求項７で、Ｚｎ粉末、
Ｚｎ合金粉末あるいは／およびＺｎと他の金属との混合
粉末と、被脱煤物質との混合物を、成形機により棒状体
あるいは筒状体に成形した後、上記被脱煤物質を脱煤し
て三次元状空孔を形成し、ついで、焼結して、Ｚｎ単体
あるいはＺｎを主成分とした金属からなり、三次元状空
孔を有する筒状体あるいは棒状体として製造しているア
ルカリ乾電池負極用金属の製造方法を提供している。
【００２０】上記Ｚｎ合金粉末としては、例えば、前記
請求項３に記載した合金（半金属合金を含む）の粉末を
使用するのが好適である。また、Ｚｎ粉末、Ｚｎ合金粉
末、また、これら粉末と混合する他の金属粉末は、粒径
は５０〜５００μｍの範囲にあるのが好ましく、平均粒
径が１００〜３００μｍの範囲にあるのがより好まし
い。粉末の形状は、特に限定されず、いずれの形状でも
よいが、球状、サイコロ状、角柱状、丸柱状、フレーク
状、偏平状、鱗片状等が好適である。
【００２１】また、上記被脱煤物質としては、本質的に
２００〜４００℃の加熱によって焼き飛ばされるもので
あればいずれの物質でも使用可能である。
【００２２】被脱煤物質の具体例としては、例えば、ア
クリル系樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、ポ
リアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポ
リスルホン樹脂、ポリウレタン樹脂等の合成樹脂の粉
末、発泡ポリスチレン、発泡ポリエステル、発泡ポリオ
レフィン、発泡ポリウレタン（ウレタンフォーム）等の
合成樹脂発泡体の粉末、コーパル、ロジン、バルサム、
セラック等の天然樹脂の粉末、セルロース、紙等の有機
質の粉末、各種低分子有機化合物の粉末、上記の合成樹
脂、天然樹脂、有機質、低分子有機化合物を有機溶剤に
溶解または分散させたペースト、澱粉やポリビニルアル
コール等の水溶性高分子をアルコールや水に溶解または
分散させたペースト、合成繊維の布や不織布を粉砕ある
いは裁断した微小物等を挙げることができる。粉末であ
る場合、その大きさは、特に限定されないが、５０〜１
０００μｍの範囲にあるのが好ましい。
【００２３】被脱煤物質は、製造時の取り扱い性等を考
慮した場合、粉末状で昇華性に優れたものを用いるのが
好ましく、上記合成樹脂の粉末、天然樹脂の粉末、有機
質の粉末、各種低分子有機化合物の粉末等から昇華性に
優れたものを選択して使用するのが好適である。この場
合、１種でも２種以上の粉末を混合して用いてもよい。
この昇華性に優れた粉末としては、例えば、ポリウレタ
ンフォームの粉末等の合成樹脂発泡体の粉末を挙げるこ
とができる。
【００２４】更に、空孔形成性を考慮した場合、粉末状
で昇華性に優れると共に、発泡性を有するものがより好
ましく、上記合成樹脂の粉末、天然樹脂の粉末、有機質
の粉末、各種低分子有機化合物の粉末等から昇華性に優
れ、かつ、発泡性を有するものを選択して使用するのが
好適である。この場合も、１種または２種以上の粉末を
混合して用いてもよい。この昇華性に優れ、かつ、発泡
性を有する粉末としては、例えば、２、２´−アゾビス
イソブチロニトリル等のアゾ化合物、ベンゼンスルホニ
ルヒドラジド等のスルホニルヒドラジド化合物や、Ｎ，
Ｎ´−ジニトロソ−Ｎ，Ｎ´−ジメチルテレフタルアミ
ド等のニトロソ化合物や、テレフタルアジド等のアジド
化合物などの加熱により分解してガスを発生する低分子
有機化合物を挙げることができる。また、三共化成
（株）製、セルマイク（商品名）は特に好適である。
【００２５】上記粉末状で昇華性に優れた被脱煤物質
や、粉末状で昇華性に優れ、かつ、発泡性を有する被脱
煤物質は、昇華性や発泡性を顕著に示さない他の被脱煤
物質と混合して使用してもよい。
【００２６】また、エチルエーテル、石油エーテル、ア
セトン、ヘキサン、ベンゼン等の揮発性液体や、発泡性
フェノール樹脂、発泡性ユリア樹脂等の液状原料が樹脂
化する際に炭酸ガス、ホルムアルデヒド、水蒸気等のガ
スを発生する発泡性樹脂等の発泡性を有する液状物質を
被脱煤物質として使用することも可能である。これらは
前述した被脱煤物質の代わりに使用しても、前述の被脱
煤物質と混合して使用してもよい。
【００２７】また、被脱煤物質がペースト状または液状
である場合、これに炭酸ガス、プロパン、メチルエーテ
ル、三塩化フッ化メタン、ブタン等の発泡性ガスを圧入
してもよい。
【００２８】上記Ｚｎ粉末、Ｚｎ合金粉末あるいは／お
よびＺｎと他の金属との混合粉末と、被脱煤物質との混
合物を筒状体とする成形機としては、例えば、回転筒内
に逆回転するスクリュー中心軸を備えた成形機が用いら
れ、上記スクリュー中心軸と回転筒内部との間に上記混
合物を供給し、回転筒とスクリュー回転軸の回転速度を
制御することにより、粉体が所要の密度となっている筒
状体を連続的に簡単に製造できる。
【００２９】また、混合物を棒状体とする成形機として
は、例えば、筒内に混合物を供給して、該筒内に押し出
し棒を挿入して、押し出し棒により混合物に所定の圧力
をかけて吐出口から押し出すことにより、連続的に棒状
体を製造するものが用いられる。
【００３０】上記方法によれば、成形される棒状体ある
いは筒状体は、被脱煤物質が脱煤されると、その部分に
隙間（即ち、空孔）ができ、この状態でＺｎ粉末、Ｚｎ
合金粉末等を焼結するため、三次元状空孔を有する棒状
体あるいは筒状体からなるアルカリ乾電池負極用金属を
簡単にかつ再現性良く製造することができる。
【００３１】また、被脱煤物質が粉末状で昇華性に優れ
たものであると、脱煤が瞬時に行われることから、脱煤
に要する時間を短縮でき、製造効率が向上する。
【００３２】更にまた、被脱煤物質が粉末状で昇華性に
優れ、かつ、発泡性を有するものであると、被脱煤物質
の脱煤過程で同時に発泡が起こるので、空孔を大きくで
き、これらＺｎ粉末やＺｎ合金粉末等を焼結して得られ
る焼結体（三次元多孔体）の空孔率をより高めることが
できる。
【００３３】さらに、本発明は、請求項８で、真鍮製棒
の全周表面に、Ｚｎ粉末、Ｚｎ合金粉末あるいは／およ
びＺｎ粉末と他の金属粉末の混合粉末、あるいは、これ
らの粉末と被脱媒物質とを混合したものを付着して、微
細な三次元状空孔をあけた塗布層を設けた後、該塗布層
を焼結、あるいは脱媒及び焼結をして、Ｚｎ単体あるい
はＺｎを主成分とした金属からなり、三次元状空孔を有
する筒状の多孔体層を上記真鍮製棒の外周面に形成して
いるアルカリ乾電池負極用金属の製造方法を提供してい
る。
【００３４】上記被脱媒物質としては、Ｚｎ粉末、Ｚｎ
合金粉末等の粉末と同時に吹き付けることが可能なもの
を前述の被脱媒物質から選択して使用することができ
る。本方法においても、粉末状で昇華性に優れるもの
や、粉末状で昇華性に優れ、かつ、発泡性を有するもの
が好ましい。
【００３５】本方法では、Ｚｎ粉末、Ｚｎ合金粉末ある
いはＺｎと他の金属の混合粉末、あるいは、これらの粉
末と被脱媒物質を混合したものを部分的に溶融する、あ
るいは、これに接着剤を混ぜる等して粘度を持たせ、棒
状集電体とする真鍮製棒を連続的に搬送しながら、その
外周面にて吹き付け塗布し、この状態で、焼結炉あるい
は脱媒・焼結炉を通して取り出すことにより、棒状集電
体の外周面に円筒状の負極用金属が一体化した構造で連
続的に製造することができる。よって、棒状集電体と負
極用金属との接触（接続）作業を省略でき、電池の製造
工程を簡略化できる。
【００３６】さらに、本発明は、請求項９で、有機物質
からなる三次元状空孔を有する棒状体あるいは筒状体の
空孔内周面を含む全表面に、Ｚｎ被膜、Ｚｎ合金被膜あ
るいはＺｎと他の金属との混合被膜を形成し、ついで、
脱煤して上記有機物質を焼き飛ばした後、被膜を焼結し
て、Ｚｎ被膜、Ｚｎ合金被膜あるいはＺｎと他の金属と
の混合被膜で空孔を囲む骨格を形成し、Ｚｎ単体あるい
はＺｎを主成分とした金属からなり、三次元状空孔を有
する筒状体あるいは棒状体として製造しているアルカリ
乾電池負極用金属の製造方法を提供している。
【００３７】上記有機物質からなる三次元状空孔を有す
る棒状体あるいは筒状体とは、発泡ポリウレタン、発泡
ポリエステル、発泡ポリオレフィン等の合成樹脂発泡体
を棒状あるいは筒状に加工したものや、ポリウレタン繊
維、ポリエステル繊維、ナイロン樹脂、レーヨン等の合
成樹脂繊維あるいは天然繊維の織物あるいは不織布から
なる棒状あるいは筒状物等を用いることができる。
【００３８】上記合成樹脂発泡体の空孔の孔径は３００
〜６００μｍの範囲にあるのが好適であり、空孔率は７
０〜９５％にあるのが好適である。また、上記合成樹脂
繊維あるいは天然繊維の織物あるいは不織布は繊維径が
１０〜５０μｍの範囲にあり、孔径１００〜５００μｍ
で、空孔率が７０〜９５％にあるのが好適である。上記
Ｚｎ合金被膜あるいはＺｎと他の金属との混合被膜に用
いられる、Ｚｎ以外の金属としては、前記請求項３に記
載した金属（半金属）が好適に用いられる。
【００３９】Ｚｎ被膜、Ｚｎ合金被膜、Ｚｎと他の金属
との混合被膜は、ＰＶＤ（PysicalVapor Deposition）
法、溶射法、アトマイズ法またはメッキにより形成する
ことができる。
【００４０】ＰＶＤ（Pysical Vapor Deposition）法と
しては、強度が高く均一な組成の被膜を形成できる点か
ら真空蒸着またはスパッタリングを用いるのが好まし
い。
【００４１】また、上記棒状体あるいは筒状体に、これ
の融点付近の温度に加熱したＺｎ粉末、Ｚｎ合金粉末、
あるいはＺｎ粉末と上記Ｚｎ以外の他の金属の混合粉末
を吹き付けることにより、形成することもできる。この
場合、これら粉末とともに前述の被脱媒物質を吹き付け
てもよく、また、吹き付け方法としては、例えば、前記
請求項８の製法において好適に用いられる吹き付け方法
を使用することができる。
【００４２】上記方法においては、特に、有機物質から
なる三次元状空孔を有する棒状体あるいは筒状体の成形
時に、その空孔の大きさ及び空孔率を調整し、Ｚｎ被膜
あるいはＺｎ合金被膜の厚みを変えることにより、最終
物であるアルカリ乾電池負極用金属の空孔の大きさ及び
空孔率を容易に制御できる。よって、所望の空孔の大き
さ及び空孔率を有するアルカリ乾電池負極用金属を再現
性よく製造することができる。
【００４３】さらに、本発明では、請求項１０で、Ｚ
ｎ、Ｚｎ合金あるいはＺｎと他の金属との混合物からな
る金属繊維を巻回して、三次元状の空孔を有する金属繊
維層からなる筒状体あるいは棒状体として製造している
アルカリ乾電池負極用金属の製造方法を提案している。
【００４４】例えば、真鍮製棒あるいは真鍮以外の材質
からなる棒の全周表面にＺｎ、Ｚｎ合金あるいはＺｎと
他の金属との混合物からなる金属繊維を巻回して、三次
元に空孔を有する金属繊維層を形成し、上記真鍮製棒を
用いる場合は、上記金属繊維層を、Ｚｎ単体あるいはＺ
ｎを主成分とした金属からなり、三次元状空孔を有する
筒状体を真鍮製棒の外周面に設けているアルカリ乾電池
負極用金属として取得することができる。
【００４５】上記真鍮以外の材質からなる棒を用いる場
合は、Ｚｎ単体あるいはＺｎを主成分とした金属繊維を
上記棒の外周に巻き付けた後、該棒を抜き出すことによ
り、中心軸部に集電棒を嵌め込む空間を有する、三次元
状空孔を有する筒状体のアルカリ乾電池負極用金属とし
て取得することができる。上記空間には、後入れで集電
棒が挿入される。
【００４６】上記方法とすると、Ｚｎ、Ｚｎ合金あるい
は、Ｚｎと他の金属の混合物からなる金属繊維の太さ、
巻強さ、巻密度等を調整することにより、三次元多孔体
からなるアルカリ乾電池負極用金属の空孔の大きさ及び
空孔率を制御できるので、所望の空孔の大きさ及び空孔
率を有するアルカリ乾電池負極用金属を再現性よく製造
することができる。
【００４７】特に、金属繊維層を真鍮製棒の外周面に設
ける構成にすると、真鍮製棒をそのまま棒状集電体とし
て利用できるので、電池の製造工程を簡略化できる。
【００４８】さらに、本発明は、請求項１１で、Ｚｎ、
Ｚｎ合金あるいはＺｎと他の金属との混合物からなる被
膜が空孔を囲む骨格を形成しているシート状の三次元金
属多孔体を形成し、該シート状の三次元金属多孔体を巻
加工して筒状体あるいは棒状体として製造しているアル
カリ乾電池負極用金属の製造方法を提供している。
【００４９】上記シート状の三次元多孔体は本件出願人
が既に出願しているシート状の金属多孔体で、その原料
金属としてＺｎあるいはＺｎ合金を用いてなるものが好
適に用いられる。具体的には、特開平２−２７４８９５
号、特公平７−６０７６号、特公平７−６０７７号、特
公平７−１１６６３５号、特開平３−２４１６６２号、
特開平７−１１８７１３号、特開平７−１１８７０１
号、特開平７−１１８７０６号、特願平５−３１０７４
８号、特願平６−１８２５０９号、特願平６−２２０６
２２号、特願平６−２２０６２５号、特願平６−２９１
４６４号、特願平６−３０２５０４号、特願平７−１９
０６７１号、特願平７−２９５７３４号、特願平７−２
９５７３７号、特願平８−１２３６２２号、特願平８−
１２２５３４号、特願平８−２６３０１１号、特願平９
−５６７２９号、特願平９−９０２６５号に記載の金属
多孔体あるいはこれらを組み合わせて用いることができ
る。
【００５０】上記方法を用いると、金属多孔体シートを
巻加工するだけでよいので、三次元空孔を有する棒状体
あるいは筒状体からなるアルカリ乾電池負極用金属を極
めて簡単に製造することができる。また、真鍮製棒を巻
芯にして巻加工すると、棒状集電体と一体にしたアルカ
リ乾電池負極用金属を極めて簡単に製造することができ
る。
【００５１】本発明は、請求項１２で、上記請求項７乃
至請求項１１のいずれか１項に記載の製造方法によりＺ
ｎ単体からなる三次元状空孔を有する棒状体または筒状
体を形成した後、該棒状体または筒状体の空孔表面を含
む全表面に、Ｚｎ以外の他の金属の被膜層を設けている
アルカリ乾電池負極用金属の製造方法を提供している。
【００５２】上記被膜の形成にはＰＶＤ（Pysical Vapo
r Deposition）法、溶射法、アトマイズ法またはメッキ
を用いることができる。ＰＶＤ（Pysical Vapor Deposi
tion）法としては、真空蒸着またはスパッタリングを用
いるのが好ましい。
【００５３】上記方法とすると、Ｚｎの表面が露出しな
いので、Ｚｎが直接電解液に接触せず、電解液中でのＺ
ｎの腐食と該腐食に伴う水素ガスの発生を効果的に抑制
できる。
【発明の実施の形態】
【００５４】以下、本発明の実施形態について説明す
る。図１は本発明に係わる負極用金属を用いたアルカリ
乾電池１００を示し、電池缶（正極ケース）１１の内側
面に沿って、電解二酸化マンガンと黒鉛とからなる正極
合剤１２を充填していると共に、該正極合剤１２の内側
にセパレーター１３を介設して、本発明に係わる棒状体
からなるアルカリ負極用金属１４を収容している。該ア
ルカリ負極用金属１４の下面と、Ｎｉメッキした鉄から
なる円盤形状の集電体１５とはリード片１８の両端を溶
接で接続している。上記セパレータ１３で囲まれたアル
カリ負極用金属１４の収容部分には、ＫＯＨ−ＺｎＯ−
Ｈ2 Ｏの組成からなる電解液１６を充填している。
【００５５】上記棒状体からなるアルカリ負極用金属１
４は、図２に示すように、Ｚｎ単体あるいはＺｎを主成
分とする三次元状空孔を有する金属多孔体を丸棒状とし
たものである。該棒状体からなるアルカリ負極用金属１
４は上記のように三次元状空孔Ｈを有するものであるた
め、その空孔内部に上記電解液１６が充填された状態に
なっている。即ち、従来はゲル化剤を配合した電解液中
にＺｎ粉体（負極用活物質）を浮遊させた状態で均一に
分散させたゲル状負極に代えて、Ｚｎ単体あるいはＺｎ
を主成分とする三次元状空孔を有する丸棒体を負極用金
属１４として用い、負極金属を浮遊形態から固定形態に
代えている。
【００５６】上記アルカリ負極用金属１４は丸棒体とし
ているが、筒状体とし、その軸芯穴に真鍮製棒からなる
集電棒を挿入した構造としてもよい。以下に、本発明に
係わるアルカリ負極用金属１４の第１〜第７の実施形態
の製造方法について説明する。
【００５７】（第１実施形態）第１実施形態のアルカリ
乾電池負極用金属は図３に示す押し出し成形機を用いて
製造している。該押し出し成形機は、丸筒状の成形用筒
７０を備え、その一端の外面に筒内に原料粉末を導入す
るホッパー７１を有し、他端に内径が筒本体より縮径し
た縮径部７２を有し、該縮径部７２の先端が成形体の取
出口７３になっている。成形用筒７０に押出板７４を摺
動自在に内嵌し、該押出板７４の背面を押出棒７５を介
して図示しない駆動装置に連結し、該駆動装置により成
形用筒７０の軸線に沿って押出７４を移動させ、取出口
７３側への前進時には、ホッパー７１より成形用筒７０
内部に投入された原料粉末を圧縮して、所要密度とした
粉末からなる棒状体を製造するようにしている。
【００５８】具体的には、負極用金属原料粉末（Ｚｎ粉
末、Ｚｎ合金粉末あるいは／およびＺｎ粉末と他の金属
粉末の混合粉末）Ｐと、被脱媒物質Ｄとを所定の重量比
で混合した混合物を、ホッパー７１に投入する。この投
入時には押出板７４はホッパー７１よりも後退した側に
位置させて、成形用筒７０の後端開口を閉鎖している。
【００５９】上記混合物を所要量投入した後、駆動装置
により押出板７４を排出口７３側へと前進させ、混合物
を圧縮しながら縮径部７２へと移動させる。混合物は縮
径部７２を通過して取出口７３より取り出され、該取出
口７３の内径に対応した外径を有する丸棒状の成形物７
６が成形される。
【００６０】負極用原料粉末Ｐは粒径が５０〜５００μ
ｍの範囲にあるものが好適に用いられる。また、被脱媒
物質Ｄは２００〜４００℃の温度範囲で焼き飛ばされる
物質であれば特に限定されないが、粒径が５０〜１００
０μｍの範囲にある粉末状のものが好適である。特に、
粉末状で昇華性に優れたもの、あるいは、粉末状で昇華
性に優れ、かつ、発泡性を有するものがより好適であ
る。負極用原料粉末Ｐと被脱媒物質Ｄの重量比（負極用
原料粉末：被脱媒物質）は、使用する物質によっても異
なるが、一般に、２０：８０〜５：９５の範囲にするの
が好適である。
【００６１】成形機により圧縮成形された丸棒状の成形
物７６は図４（Ａ）の状態で、負極用原料粉末Ｐと粉末
状の被脱媒物質Ｄとが点接触または線接触で相互に結合
し、これら粉末間に隙間Ｃを有する程度に圧縮されてい
る。
【００６２】次に、上記丸棒状の成形物７６を脱煤炉
（図示せず）において、非酸化雰囲気中で２００〜４０
０℃程度で加熱し、被脱媒物質Ｄを焼き飛ばす。該脱煤
後、焼結炉（図示せず）において、還元雰囲気中で３５
０〜４００℃程度で加熱して負極用原料粉末Ｐを焼結す
ると、上記隙間Ｃに対応して形成された比較的小径の空
孔Ｈ１及び被脱媒物質Ｄが焼き飛ばされた後に形成され
る比較的大径の空孔Ｈ２を三次元的に有する丸棒状のア
ルカリ乾電池負極用金属６０が得られる（図４
（Ｂ））。
【００６３】なお、被脱媒物質Ｄが発泡性を有する場
合、図５（Ａ）に示すように、被脱媒物質Ｄよりガスが
発生して、図５（Ｂ）に示すように、空孔Ｈ２の径が更
に拡大する。
【００６４】実験例１ Ｚｎ粉末（平均粒径２００μｍ）６０重量部と、粉末状
の被脱媒物質である昇華剤（粒径３００〜５００μｍ）
２０重量部を混合し、この混合物を図３の成形機に投入
して８ｍｍ（φ）×５０ｍｍ（Ｌ）の丸棒状に押出し
た。次に、この丸棒状の成形物を脱煤炉において非酸化
雰囲気中で３００℃に加熱して、被脱媒物質を焼き飛ば
し、その後、焼結炉において、還元雰囲気中、３８０℃
で３０分間加熱して、Ｚｎ粉末を焼結して、丸棒体を製
造した。、このようにして製造した丸棒体を４１ｍｍの
長さにカットしてアルカリ負極用金属１４とした。
【００６５】上記丸棒体からなるアルカリ負極用金属１
４は、図２に示すように、その表面及び内部に孔径が２
００〜５００μｍの範囲にある空孔を三次元的に有し、
全体の空孔率が６６．５％であった。
【００６６】次に、図１に示す電池缶（正極ケース）１
１の内側面に沿って、電解二酸化マンガンと黒鉛とから
なる正極合剤１２を配設した後、該正極合剤１２の内側
にセパレーター１３を配設し、該セパレーター１３の内
側の負極とすべき空間領域に、上記製造した丸棒体の上
記アルカリ負極用金属１４を挿入した。
【００６７】次に、丸棒体のアルカリ負極用金属１４の
下面と、Ｎｉメッキした鉄からなる円盤状の集電体１５
の上面とを、リード片１８の両端をスポット溶接により
接続した。この後、ＫＯＨ−ＺｎＯ−Ｈ2 Ｏの組成から
なる電解液１６を上記負極とすべき空間領域に注入し
た。その後、シール剤（図示せず）で電池内部を封止し
た後、最後にその外面に正極端子を形成した正極キャプ
を被せて単三形アルカリ電池１００を組み立てた。
【００６８】このようにして作製した単三形アルカリ電
池を市販の単三形アルカリ電池（ゲル化剤としてポリア
クリル酸ナトリウムを溶解したＫＯＨ−ＺｎＯ−Ｈ2 Ｏ
組成のゲル状電解液にＺｎ粉体を分散したゲル状負極を
用い、該ゲル状負極の中心に真鍮製棒からなる集電体を
挿入配置して構成したもの。）との放電性能の比較テス
トを行った。
【００６９】上記放電性能の比較テストの結果、従来品
の電池に比べ本発明の電池は放電性能が約１０％向上し
ていることが確認できた。また、電池を地面に複数回落
下させて電池に衝撃を加えた後、電池性能の比較を行っ
たところ、本実験例で作製した電池は衝撃を与える前と
電池性能は変わらず、漏液も全く生じていなかった。一
方、従来品は衝撃を与えた後は与える前に比べて放電性
能が大きく低下した。
【００７０】（第２実施形態）図６は本発明の第２実施
形態のアルカリ乾電池負極用金属の製造に用いる製造装
置を示している。丸筒状の成形用筒２０は後部は固定筒
２０Ａとし、前部は回転筒２０Ｂとし、シール性を保持
して接続させている。上記固定筒２０Ａの上面にガス導
入口２０ａと負極用原料粉末投入用のホッパー２０ｂを
設けている一方、回転筒２０Ｂは矢印Ａ方向に回転さ
せ、脱煤・焼結炉２２と冷却炉２３内に通している。上
記固定筒２０Ａと回転筒２０Ｂとからなる成形用筒２０
の内部にその軸線方向の全長にわたって回転筒２０Ｂの
回転方向とは逆の矢印Ｂ方向に回転するスクリュー２１
を設けている。
【００７１】ガス導入口２０ａより水素ガスまたはＡｒ
ガスを成形用筒２０内に導入することにより、成形用筒
２０内を還元雰囲気にし、この状態で、予め所定の混合
比に混合しておいた負極用原料粉末（Ｚｎ粉末、Ｚｎ合
金粉末あるいは／およびＺｎ粉末と他の金属粉末の混合
粉末）Ｐと被脱媒物質Ｄの混合物をホッパー２０ｂより
成形用筒２０内に投入する。
【００７２】負極用原料粉末Ｐと被脱媒物質Ｄの混合物
はスクリュー２１の回転により成形用筒２０の内部を矢
印Ｃ方向に搬送される。この時、成形用筒２０の前部の
回転筒２０Ｂではスクリュー２１とは反対方向に回転す
ることにより、負極用原料粉末Ｐと被脱媒物質Ｄの混合
物には矢印Ｃ方向とは反対方向に引き戻す力が加わり、
その結果、該混合物は所定の圧縮力が加わった状態で矢
印Ｃ方向に搬送される。
【００７３】其の際、スクリュー２１の回転数を回転筒
２０Ｂの回転数より多くすることにより、回転筒２０Ｂ
の全体の取出口２０ｃより成形物５１を連続的に取り出
している。スクリュー２１の回転数、成形用筒２０の後
半部分の回転数は、スクリュー２１の羽根の大きさ、羽
根間のピッチ、被脱媒物質Ｄの物質種や形態、負極用原
料粉末Ｐ及び被脱媒物質Ｄの投入量等によって適宜決定
する。
【００７４】成形用筒２０の内部を矢印Ｃ方向に搬送す
る負極用原料粉末Ｐと被脱媒物質Ｄの混合物は、脱煤・
焼結炉２２によって２００〜４００℃に加熱されて、被
脱媒物質Ｄが焼き飛ばされ、これと同時に負極用原料粉
末Ｐが焼結する。ついで、負極用原料粉末の焼結物は、
冷却炉２３により５０〜８０℃に冷却されて、三次元的
に空孔を有する丸筒状の焼結体５１となって取出口２０
ｃから外部に排出される。このようにして順次送り出さ
れてくる三次元的に空孔を有する丸筒状の焼結体５１を
所要の長さにカットすることにより、図７に示す丸筒状
のアルカリ乾電池負極用金属１４’を連続的に製造して
いる。
【００７５】実験例２ Ｚｎ−Ｐｂ合金粉末（平均粒径２００μｍ）６０重量部
と、粉末状の被脱媒物質である昇華剤１０重量部を混合
し、この混合物を図６に示した成形機のホッパー２０ｂ
より成形用筒２０内に投入し、外径が８ｍｍ（φ）、内
径が１．５ｍｍ（φ）、全長が４１ｍｍのアルカリ乾電
池負極用金属を作製した。この際の脱煤・焼結炉２２の
温度は３８０℃とし、冷却炉２３の温度は５０℃にし
た。
【００７６】上記丸筒状のアルカリ負極用金属１４’
は、その表面及び内部に孔径が２００〜５００μｍの空
孔を三次元的に有し、全体の空孔率が５２％であった。
【００７７】次に、上記丸筒体のＺｎ−Ｐｂ合金からな
るアルカリ乾電池負極用金属１４’の内部空間に直径
（φ）１．５ｍｍの真鍮製棒からなる集電体１５’を嵌
入し、図８に示す単三形アルカリ電池を組み立てた。
【００７８】この単三形アルカリ電池１０１の真鍮製棒
からなる集電体１５’の下端面を、外面が負極端子とな
る電池の底板１７にスポット溶接で接合している。これ
以外の構成は、上記実験例１の単三形アルカリ電池と同
様である。
【００７９】この単三形アルカリ電池の電池性能は前述
の従来品の電池に比べて放電性能が２８％向上してい
た。また、電池を地面に複数回落下させて電池に衝撃を
当てた後、電池性能を比較を行ったところ、本実験例に
より作製した電池は衝撃を与える前と電池性能は変わら
ず、漏液も全く生じていなかった。
【００８０】（第３実施形態）第３実施形態では、合成
樹脂発泡体からなる多孔性基材を用いて、空孔が三次元
的に形成された丸筒体からなるアルカリ乾電池負極用金
属を製造している。
【００８１】即ち、先ず、市販の発泡ポリウレタン、発
泡ポリエステル、発泡ポリオレフィン等の合成樹脂発泡
体を所望の寸法の丸筒体に加工する。
【００８２】上記丸筒体に加工した合成樹脂発泡体の空
孔径は３００〜６００μｍ、空孔率を７０〜９５％の範
囲にするのが好ましい。
【００８３】次に、丸筒体とした合成樹脂発泡体の空孔
の内面を含む全表面に、Ｚｎ被膜、Ｚｎ合金被膜、ある
いは、ＺｎとＺｎ以外の他の金属との混合被膜を形成す
る。被膜の厚みは５〜５０μｍの範囲にするのが好まし
い。
【００８４】被膜の形成には、ＰＶＤ（Pysical Vapor
Deposition）法、溶射法、アトマイズ法、メッキ等の一
般的な金属薄膜形成方法を用いることができ、また、還
元雰囲気中で、負極用原料粉末（Ｚｎ粉末、Ｚｎ合金粉
末あるいは／およびＺｎ粉末と他の金属粉末の混合粉
末）を合成樹脂発泡体の融点付近の温度に加熱して吹き
付ける、あるいは、負極用原料粉末を接着剤とともに吹
き付ける等の方法を用いることができる。負極用原料粉
末を吹き付ける方法の場合、負極用原料粉末と被脱媒物
質を混合して吹き付けてもよい。この被脱媒物質は脱媒
工程により、合成樹脂発泡体とともに焼き飛ばされる物
質からなる。
【００８５】なお、負極用原料粉末の吹き付けを行う場
合、負極用原料粉末の加熱温度は、例えば、合成樹脂発
泡体の材質がポリエステルの場合は２５５〜２６０℃
に、ナイロンの場合は２５０〜２６０℃に、アクリル樹
脂の場合は２１０〜２６０℃に、ポリプロピレンの場合
は１６５〜１７３℃に、ポリエチレンの場合は１２５〜
２３０℃に、ポリウレタンの場合には２００〜２３０℃
に加熱するのが好ましい。
【００８６】次に、内周面を含む全表面に上記被膜を形
成した合成樹脂発泡体からなる丸筒体を脱煤炉に搬入
し、これを２００〜４００℃に加熱して、合成樹脂発泡
体を焼き飛ばして、ついで、Ｚｎ被膜、Ｚｎ合金被膜、
あるいは、ＺｎとＺｎ以外の他の金属との混合被膜を焼
結することにより、該被膜により空孔を囲む骨格が形成
され、三次元的に空孔を有する丸筒体からなるアルカリ
乾電池負極用金属を製造することができる。
【００８７】なお、合成樹脂発泡体を角筒状に加工すれ
ば角筒体からなるアルカリ乾電池負極用金属が得られ、
合成樹脂発泡体を丸棒状あるいは角棒状に加工すれば丸
棒体あるいは角棒体からなるアルカリ乾電池負極用金属
を得ることができる。
【００８８】また、合成樹脂発泡体の筒状体あるいは棒
状体の代わりに、ポリウレタン繊維、ポリエステル繊
維、ナイロン樹脂等の合成樹脂繊維、あるいは、天然繊
維の織物あるいは不織布を筒状あるいは棒状に加工しも
のを用いることもできる。この場合、繊維径が１０〜５
０μｍ、１０〜１２０メッシュのものを用いるのが好ま
しい。
【００８９】実験例３ 空孔径が３００〜６００μｍで、空孔率が８３％のポリ
エステル発泡体を、外径（φ）が８ｍｍ、内径（φ）が
１．５ｍｍ（φ）、全長が４１ｍｍの丸筒状に加工し
た。そして、還元雰囲気中で、このポリエステル発泡体
からなる丸筒体の空孔内周面を含む全表面に、鱗片状の
Ｚｎ粉末（平均粒径５０μｍ）９６重量部と鱗片状Ｂｉ
粉末（平均粒径４０μｍ）４重量部を混合して２００℃
に加熱したものを、吹き付け、Ｚｎ粉末及びＢｉ粉末か
らなる厚み３０μｍの被膜を形成した。
【００９０】次に、この丸筒状のポリエステル発泡体を
３８０℃に加熱した脱媒炉に入れてポリエステル成分を
焼き飛ばし、その後、４００℃に加熱した焼結炉に入れ
て、Ｚｎ粉末及びＢｉ粉末を焼結して丸筒体からなるア
ルカリ乾電池負極用金属を作製した。この丸棒体からな
るアルカリ負極用金属は、その表面及び内部に孔径が２
６０〜５００μｍの空孔を三次元的に有し、全体の空孔
率が７２％であった。
【００９１】次に、上記丸筒体からなるアルカリ負極用
金属を用いて前記図８に示した単三形アルカリ電池と同
一構成の単三形アルカリ電池を組み立てた。
【００９２】この単三形アルカリ電池の電池性能は前述
の従来品の電池に比べて放電性能が１０％向上してい
た。また、電池を地面に複数回落下させて電池に衝撃を
当てた後、電池性能を比較を行ったところ、本実験例に
より作製した電池は衝撃を与える前と電池性能は変わら
ず、漏液も全く生じていなかった。
【００９３】（第４実施形態）図９は本発明の第４実施
形態のアルカリ乾電池負極用金属の製造に用いる製造装
置を示している。成形用筒３０の内部は還元雰囲気に
し、その長手方向の中心軸線部に真鍮製棒３１を貫通さ
せている。成形用筒３０の内部は、後側から成形品の取
出口３２を有する他方の前側にかけて、真鍮製棒３１の
外周面に負極用原料粉末（Ｚｎ粉末、Ｚｎ合金粉末ある
いは／およびＺｎ粉末と他の金属粉末の混合粉末）Ｐを
部分的に溶融して吹き付ける粉末吹き付け部３０ａ、ダ
イス３３を有する粉末付着層の厚み調整部３０ｂ、焼結
炉３０ｃ、冷却炉３０ｄに区分けしている。
【００９４】真鍮製棒３１は矢印Ｄ方向に回転しながら
成形用筒３０内を矢印Ｅ方向に進行する。負極用原料粉
末吹き付け部３０ａで真鍮製棒３１の外周面に溶融した
負極用原料粉末Ｐを吹き付け、粉末付着層３４を形成
し、ダイス３３により粉末付着層３４を一定厚みに調整
する。
【００９５】上記粉末付着層３４は真鍮製棒３１が矢印
Ｅ方向に前進することにより、焼結炉３０ｃを通過し、
その間に焼結され、冷却炉３０ｄを通過して、その間で
冷却され、外部に送り出される。粉末付着層３４内の隣
接する粉末間は点接触あるいは線接触で結合しており、
これら粉体間には隙間が形成されている。よって、焼結
した粉末付着層３４は三次元状空孔を有する金属多孔体
３５となる。
【００９６】ここで負極用原料粉末Ｐは粒径が５０〜５
００μｍの範囲にあるものが好適に用いられ、粉末付着
層３４はダイス３３によって均一な厚みに調整される。
なお、負極用原料粉末ととともに被脱媒物質を吹き付け
るようにしてもよい。この場合、被脱媒物質としては負
極用原料粉末とともに吹き付けを行うことができるもの
であれば、特に限定されないが、粒径が５０〜１０００
μｍの範囲にある粉末状のものが好適である。また、吹
き付け量比は使用する物質によっても異なるが、一般
に、重量比（負極用原料粉末：被脱媒物質）で２０：８
０〜５：９５の範囲にするのが好適である。
【００９７】このようにして真鍮製棒３１の外周面に形
成された金属多孔体３５は真鍮製棒３１とともに取出口
３２から連続して送り出され、真鍮製棒３１とともに順
次所要の長さにカットされて、アルカリ乾電池負極用金
属１０２となる。
【００９８】真鍮製棒３１は棒状集電体として使用する
ので、本実施形態の製法を用いると、電池の製造工程に
おいてアルカリ乾電池負極用金属に棒状集電体を円筒体
からなる負極用金属の内周面に接触固定する作業を省略
ができ、製造工程を簡略化することができる。
【００９９】実験例４ Ｚｎ粉末（平均粒径２００μｍ）と、Ｉｎ粉末（平均粒
径２００μｍ）を、重量比（Ｚｎ粉末：Ｉｎ粉末）９
７：３で混合し、この混合粉末を上記図９に示した装置
の粉末吹き付け部３０ａに導入し、直径（φ）が８ｍｍ
の丸棒状の真鍮製棒の外周面に吹き付け、厚み３．２５
ｍｍのＺｎ粉末とＩｎ粉末の混合粉末層を焼結、冷却し
て、真鍮製棒の外周面にＺｎ粉末とＩｎ粉末の焼結体か
らなる三次元的に空孔を有する丸筒体を形成した。
【０１００】このようにして得られたＺｎ粉末とＩｎ粉
末の焼結体からなる三次元状空孔を有する丸筒体は、そ
の表面及び内部に孔径が２０〜１５０μｍの空孔を有
し、空孔率が３２％であった。
【０１０１】次に、このＺｎ粉末とＩｎ粉末の焼結体か
らなる丸筒体を真鍮製棒とともに長さ４１ｍｍにカット
して負極用金属とし、真鍮製棒を集電体として用いて、
実験例２と同様の単三形アルカリ電池を組み立てた。
【０１０２】この単三形アルカリ電池の電池性能は前述
の従来品の電池に比べて放電性能が２４％向上してい
た。また、電池を地面に複数回落下させて電池に衝撃を
当てた後、電池性能の比較を行ったところ、本実験例に
より作製した電池は衝撃を与える前と電池性能は変わら
ず、漏液も全く生じていなかった。
【０１０３】（第５実施形態）図１０は本発明の第５実
施形態のアルカリ乾電池負極用金属を示している。図１
０（Ａ）は、Ｚｎ繊維、Ｚｎ合金繊維、および、Ｚｎと
Ｚｎ以外の他の金属との混合物からなる繊維から選ばれ
る１種または２種以上の負極用金属繊維Ｌを真鍮製の丸
棒４０の外周表面に巻回することにより三次元状の空孔
を有する金属繊維層４１を形成している。一方、図１０
（Ｂ）は、上記負極用金属繊維Ｌを真鍮以外の材質から
なる丸棒の外周表面に巻回して三次元状の空孔を有する
金属繊維層４１を形成した後、真鍮以外の材質からなる
丸棒を引き抜いて、中心軸部に集電棒を嵌め込むための
空間４２を形成している。いずれにおいても金属繊維層
４１がアルカリ乾電池負極用金属となる。
【０１０４】図１０（Ａ）の場合、図の状態で真鍮製棒
４０を集電体として電池缶内の負極とする領域に挿入す
ることにより、電池を組み立てることができる。一方、
図１０（Ｂ）の場合は、空間４２の例えば真鍮製棒から
なる集電体を嵌め込んだ後、電池缶内の負極とする領域
に挿入して電池を組み立てる。
【０１０５】上記負極用金属繊維Ｌは、負極用金属（Ｚ
ｎ、Ｚｎ合金、あるいはＺｎとＺｎ以外の他の金属との
混合物）を、集束伸線法、金属繊維紡糸法あるいは金属
箔切断法により繊維化したもの、あるいは、負極用金属
の金属棒あるいは金属箔コイルをびびり振動切削法で切
削して形成したもの等が好適に使用される。負極用金属
繊維Ｌの線径は１０〜１００μｍの範囲にあるのが好ま
しい。
【０１０６】金属繊維層４１内の空孔の径は１００〜３
００μｍの範囲にあるのが好ましく、空孔率は４０〜９
０％の範囲が好ましい。
【０１０７】棒状支持材（真鍮製棒を含む）への金属繊
維の巻回方法は特に限定されず、三次元的に空孔が形成
されるように、巻方向を種々の方向に変えながら、金属
繊維層が必要な厚みとなるまで、巻き付ければよい。空
孔の大きさや空孔率が所要値になるように、かつ、金属
繊維が解けないような巻き付け力で巻き付ける。なお、
金属繊維が解けるのを防止するために、繊維の巻き付け
後、加圧下において、繊維の融点以下の温度で加熱し
て、金属繊維の交点を融着するようにしてもよい。かか
る加熱は非酸化雰囲気中で行う。
【０１０８】実験例５ 直径（φ）が１．５ｍｍの丸棒状の真鍮製棒の外周面
に、線径が１０〜１００μｍのＺｎ繊維を巻方向をラン
ダムに変更して、厚み３．２５ｍｍの金属繊維層を形成
した。目付量は２．８５ｇ／ｃｍ3 で、金属繊維層内に
は孔径が１００〜３００μｍの範囲にある空孔が三次元
的に形成され、金属繊維層全体の空孔率は６０％であっ
た。
【０１０９】次に、このＺｎ繊維からなる三次元状空孔
を有する金属層を真鍮製棒と共に、長さ４１ｍｍにカッ
トし、該Ｚｎ繊維からなる金属層を負極用金属とし、真
鍮製棒を集電体として用いて、実験例２と同様の単三形
アルカリ電池を組み立てた。
【０１１０】この単三形アルカリ電池の電池性能は前述
の従来品の電池に比べて放電性能が約１０％向上してい
た。また、電池を地面に複数回落下させて電池に衝撃を
当てた後、電池性能の比較を行ったところ、本実験例に
より作製した電池は衝撃を与える前と電池性能は変わら
ず、漏液も全く生じていなかった。
【０１１１】（第６実施形態）図１１は本発明の第６実
施形態のアルカリ乾電池負極用金属を示している。Ｚ
ｎ、Ｚｎ合金、あるいはＺｎとＺｎ以外の他の金属との
混合物からなり、三次元状空孔Ｈを有する金属多孔シー
ト４４を形成し、これを棒状あるいは筒状に巻加工して
アルカリ乾電池負極用金属１０３としている。
【０１１２】空孔Ｈの径は１００〜６００μｍの範囲に
あるのが好ましく、空孔率は２５〜９５％の範囲にある
のがよい。
【０１１３】なお、真鍮製棒を巻軸にして上記金属多孔
シート４４を巻加工し、真鍮製棒を残したままにする
と、真鍮製棒を集電体として利用できる。
【０１１４】上記金属多孔シート４４としては、Ｚｎ粉
末、Ｚｎ合金粉末あるいは／およびＺｎ粉末と他の金属
粉末の混合粉末を、本出願人の先行出願である特願平８
−１２２５３４号に記載したパターンローラで圧延して
形成した金属多孔シートや特願平９−５６７２９４号に
記載した圧縮することなく粉末間に隙間を空けて焼結し
た金属多孔シートが好適に用いられる。さらに、合成樹
脂発泡体からなるシート、合成繊維及び／あるいは天然
繊維の織布あるいは不織布等の有機物質からなる多孔性
シート基材にＺｎ被膜あるいはＺｎ合金被膜をＰＶＤ
（Pysical VaporDeposition）法、溶射法、アトマイズ
法あるいはメッキにより形成した後、脱煤、焼結して形
成した金属多孔シート等も好適に用いることができる。
【０１１５】実験例６ Ｚｎ粉末（平均粒径２００μｍ）９６重量部とＰｂ粉末
（平均粒径２００μｍ）４重量部を混合した混合粉末
を、ＳＵＳ製の可撓性の搬送ベルト上に２４００ｇ／ｍ
2 散布し、該混合粉末を散布した搬送ベルトを、４００
℃に加熱し、非酸化雰囲気とした焼結炉に２０〜６０分
間通し、上記Ｚｎ粉末とＰｂ粉末金の混合粉末を圧縮す
ることなく隣接する粉末同士が部分的に接触して隙間が
ある状態で焼結させ、次いで、冷却炉で５０℃に冷却し
た後、搬送ベルトからＺｎ粉末とＰｂ粉末の焼結により
一体化した金属多孔シートを剥がした。このようにして
作製した多孔性シートは厚みが０．５ｍｍ、空孔の平均
径が２０〜１５０μｍ、空孔率が２５％であった。
【０１１６】上記作製した金属多孔シートを、直径
（φ）８ｍｍ、長さ４１ｍｍの丸棒状の真鍮製棒の外周
面に巻き付けて巻き厚みを３．２５ｍｍにした。
【０１１７】次に、この丸棒状の真鍮製棒の外周面に上
記金属多孔シートを巻き付けたものを、電池缶内に組み
込んで、実験例２と同様の単三形アルカリ電池を組み立
てた。
【０１１８】この単三形アルカリ電池の電池性能は前述
の従来品の電池に比べて放電性能が８％向上していた。
また、電池を地面に複数回落下させて電池に衝撃を当て
た後、電池性能の比較を行ったところ、本実験例により
作製した電池は衝撃を与える前と電池性能は変わらず、
漏液も全く生じていなかった。
【０１１９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のアルカリ乾電池負極用金属によれば、Ｚｎ単体あるい
はＺｎを主成分とした金属からなり、三次元状空孔を有
する筒状体あるいは棒状体にしたことにより、電池缶内
の負極とする領域に挿設するだけで、電解液に対して負
極用金属の反応面積を十分に確保することができ、放電
性能に優れたアルカリ乾電池を簡単に製造することがで
きる。
【０１２０】また、電池缶内での負極用金属の存在状態
が固体形状であるため、電池を落としたり、何らかの原
因で電池に衝撃が加わっても、負極用金属と電解液との
接触を安定した状態で維持でき、しかも、負極用金属を
集電体と接触させて配置しておけば、接触状態（接続状
態）が常に安定保持することができる。よって、放電性
能に優れ、かつ、耐衝撃性に優れたアルカリ乾電池を得
ることができる。
【０１２１】また、電解液は従来のような粉体状の活物
質を分散させるためにゲル化剤を配合する必要がなく、
従来のアルカリ乾電池よりも、大幅にコストダウンする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わるアルカリ乾電池の断面図であ
る。
【図２】 図１中の負極用電極の一部破断斜視図であ
る。
【図３】 本発明の負極用電極の製造方法の第１実施形
態に用いる成形機の概略図である。
【図４】 （Ａ）（Ｂ）は負極原料粉末が三次元状空孔
を有する棒状体となる過程を示した図である。
【図５】 （Ａ）（Ｂ）は図４の変形例を示す図であ
る。
【図６】 本発明の第２実施形態のアルカリ乾電池負極
用金属の製造に用いる製造装置の概略図である。
【図７】 本発明の第２実施形態のアルカリ乾電池負極
用金属を示す一部破断斜視図である。
【図８】 第２実施形態本発明のアルカリ乾電池負極用
金属を用いたアルカリ乾電池の概略断面図である。
【図９】 本発明の第４実施形態のアルカリ乾電池負極
用金属の製造に用いる製造装置の概略図である。
【図１０】 （Ａ）（Ｂ）は本発明の第５実施形態のア
ルカリ乾電池負極用金属を示す概略斜視図である。
【図１１】 本発明の第６実施形態のアルカリ乾電池負
極用金属の概略斜視図である。
【図１２】 従来のアルカリ乾電池負極用金属の概略断
面図である。
【符号の説明】
Ｐ 負極用金属原料粉末 Ｄ 被脱媒物質 １１ 電池缶（正極ケース） １２ 正極合剤 １３ セパレータ １４ アルカリ乾電池負極用金属 １５ 集電体 １６ 電解液 １８ リード片 ５０ 負極用金属原料粉末の成形物 ６０ アルカリ乾電池負極用金属 １００ 単三形アルカリ電池 ２０ 成形用筒 ２０ａ ガス導入口 ２０ｂ ホッパー ２２ 脱煤・焼結炉 ２３ 冷却炉 ２１ スクリュー

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｚｎ単体あるいはＺｎを主成分とした金
    属からなり、三次元状空孔を有する筒状体あるいは棒状
    体からなるアルカリ乾電池負極用金属。
  2. 【請求項２】 上記棒状体あるいは筒状体は、三次元状
    空孔を有するシートを巻き加工して形成している請求項
    １に記載のアルカリ乾電池負極用金属。
  3. 【請求項３】 上記Ｚｎを主成分とした金属が、Ｚｎ
    と、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｙ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、
    Ａｇ、Ｖ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｗ及びＳｉ
    から選ばれる少なくとも一つの元素との合金あるいは混
    合物からなる請求項１あるいは請求項２に記載のアルカ
    リ乾電池負極用金属。
  4. 【請求項４】 上記三次元状空孔の空孔率が２５〜９５
    ％である請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の
    アルカリ乾電池負極用金属。
  5. 【請求項５】 上記筒状体では、その内側空間を棒状集
    電体挿入用空間として、該筒状体の内面の少なくとも一
    部を棒状集電体への接触部とする一方、上記棒状体で
    は、その一端面の少なくとも一部を板状集電体への接続
    部としている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記
    載のアルカリ乾電池負極用金属。
  6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に
    記載のアルカリ乾電池負極用金属を用いてなるアルカリ
    乾電池。
  7. 【請求項７】 Ｚｎ粉末、Ｚｎ合金粉末または／および
    Ｚｎと他の金属との混合粉末と、被脱煤物質との混合物
    を、成形機により棒状体あるいは筒状体に成形した後、
    上記被脱煤物質を脱煤して三次元状空孔を形成し、つい
    で、焼結して、Ｚｎ単体あるいはＺｎを主成分とした金
    属からなり、三次元状空孔を有する筒状体あるいは棒状
    体として製造しているアルカリ乾電池負極用金属の製造
    方法。
  8. 【請求項８】 真鍮製棒の全周表面に、Ｚｎ粉末、Ｚｎ
    合金粉末または／およびＺｎ粉末と他の金属粉末の混合
    粉末、あるいは、これらの粉末と被脱媒物質を混合した
    ものを付着して、微細な三次元状空孔をあけた塗布層を
    設けた後、該塗布層を焼結、あるいは、脱媒及び焼結を
    して、Ｚｎ単体あるいはＺｎを主成分とした金属からな
    り、三次元状空孔を有する筒状の多孔体層を上記真鍮製
    棒の外周面に形成しているアルカリ乾電池負極用金属の
    製造方法。
  9. 【請求項９】 有機物質からなる三次元状空孔を有する
    棒状体あるいは筒状体の空孔内周面を含む全表面に、Ｚ
    ｎ被膜、Ｚｎ合金被膜あるいはＺｎと他の金属との混合
    被膜を形成し、ついで、脱煤して上記有機物質を焼き飛
    ばした後、被膜を焼結して、Ｚｎ被膜、Ｚｎ合金被膜あ
    るいはＺｎと他の金属との混合被膜で空孔を囲む骨格を
    形成し、Ｚｎ単体あるいはＺｎを主成分とした金属から
    なり、三次元状空孔を有する筒状体あるいは棒状体とし
    て製造しているアルカリ乾電池負極用金属の製造方法。
  10. 【請求項１０】 Ｚｎ、Ｚｎ合金あるいはＺｎと他の金
    属との混合物からなる金属繊維を巻回して、三次元状空
    孔を有する金属繊維層からなる筒状体あるいは棒状体と
    して製造しているアルカリ乾電池負極用金属の製造方
    法。
  11. 【請求項１１】 Ｚｎ、Ｚｎ合金あるいはＺｎと他の金
    属との混合物からなる被膜が空孔を囲む骨格を形成して
    いるシート状の三次元金属多孔体を形成し、該シート状
    の三次元金属多孔体を巻加工して筒状体あるいは棒状体
    として製造しているアルカリ乾電池負極用金属の製造方
    法。
  12. 【請求項１２】 上記請求項７乃至請求項１１のいずれ
    か１項に記載の製造方法によりＺｎ単体からなる三次元
    状空孔を有する棒状体あるいは筒状体を形成した後、該
    棒状体あるいは筒状体の空孔表面を含む全表面に、Ｚｎ
    以外の他の金属の被膜層を設けているアルカリ乾電池負
    極用金属の製造方法。
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