JPS62154558A - 乾電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は乾電池に関し、詳しくは、二酸化マンガンを
活物質として含有する正極合剤と亜鉛缶とを用いて構成
されるマンガン乾電池に関するものでおる。

〈従来の技術〉 上記のようなマンガン乾電池では、二酸化マンガンやア
セチレンブラックなどの混合物に塩化亜鉛あるいは塩化
アンモニウムを主成分とする電解液を添加し加圧成形し
た円柱状の正極合剤を、セパレータを介して、衝撃押出
法などによって製缶した亜鉛缶に収納する構成が採られ
ている。この種のセパレータとしては、例えば塩化亜鉛
系乾電池に広く用いられているペーパーラインド方式の
ものの場合、コーンスターチや架橋コーンスターチ等の
澱粉を主樹材とし、これにＰＶＡやＣＭＣ等の粘着性や
保水性に冨むバインダーを加えてなる樹材を、多足の水
に溶かし、クラフト紙などの基材に塗布し屹燥させた後
、所定寸法に裁断するといった工程によって作られた所
謂紙セパレータが知られている。

そして、従来の紙セパレータでは、以上のように、正極
合剤と亜鉛缶との接触を防ぐために数域的強度の大きな
基材を用い、また保液材として上記の如き樹材を用い、
この樹材により電解液を保持して正極合剤と亜鉛缶との
間のイオン伝導性を確保するといった機能分業的な構成
が採られている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記の如き紙セパレータを用いて構成さ
れる従来の乾電池には次のような問題がおる。先ず、主
樹材として用いられてる澱粉は、時間の経過とともに老
化してその保液性が低下し、長期保存後はその保液性が
不十分となる。このため、亜鉛缶内面と正極合剤外周と
の間の電気抵抗が大きくなって電池内部抵抗が増大した
り、また、セパレータを介して外部の酸素が亜鉛缶とセ
パレータの界面に侵入し易くなってストック後における
電池放電性能の低下及び性能劣化の度合が大きくなると
いう問題がある。特に、塩化亜鉛系乾電池では放電反応
が吸水反応であり、重負荷パルス放電などにおいては亜
鉛缶内面近傍で放電反応が主に進行するのでその影響が
大きい。

また、上記のような紙セパレターはその製造などに際し
て樹材の調合、基材への塗布、並びに乾燥、更に裁断し
た後に亜鉛缶に挿入するといった煩雑な工程を必要とし
、また乾燥後の吸湿性が高いので、乾燥してから電池内
に組込むまでの間の保存中に湿度コントロールを要する
から、取扱性が悪いといった問題もある。これに加えて
、糊塗布工程において基紙への糊中の水分含浸によって
クラフト紙などの基材中の繊維か膨潤し、乾燥時にはこ
れが急激に収縮することから、乾燥後に紙セパレータに
シワやカールが発生し易く、短時間できれいに乾燥させ
ることが難しいといった問題もある。

〈問題点を解決するための手段〉 この発明の乾電池は、ポリエチレンオキサイド変成物を
有してなるセパレータを正極合剤と亜鉛缶との間に配置
したことを要旨とする。

上記ポリエチレンオキサイド変成物を有してなるセパレ
ータとして、より具体的には、亜鉛缶内表面に形成した
ポリエチレンオキサイド変成物の被膜でもよいし、この
変成物を保液材として適宜な基材に塗布し乾燥させるな
どしたものでもよい。そして、このポリエチレンオキサ
イド変成物は、通常、例えばトルエンを主成分とする溶
剤の如き、速乾性の有機溶剤を溶媒とする溶液として市
販されており、この溶液を亜鉛缶内面に塗布し乾燥させ
ることで上記のような被膜形成は行なえる。また、ポリ
エチレンオキサイド変成物は、高濃度の電解液に対して
も高い吸液性を持つだけでなく、吸液状態でのゲル強度
が大きいので、電池内で膨潤した状態でも高い機械的強
度を示し、上記被膜として２０μｍ以上、好ましくは３
０μｍ以上のものを用いれば、セパレータとして必要」
−分な強度をもち、また放電中の電解液のｐＨの低下に
よってもこの皮膜が溶解しないので、亜鉛缶と正極合剤
との接触は起こらず、この種のセパレータに必要な他の
性質を兼ね備えている。更に、このポリエチレンオキサ
イド変成物は乾燥後の吸湿性が非常に低いため、亜鉛缶
内面への被膜形成後から合剤挿入までの間に吸湿による
被膜強度の低下が殆んどなく、合剤挿入、合剤加圧、炭
素棒打ち込み工程などにおいて被膜の剥離やピンホール
あるいは亀裂などが発生することはない。

〈作　用〉 上記のようなポリエチレンオキサイド変成物は、耐久性
に優れており、長期保存後も、澱粉のように老化するこ
とがなく、高い保液性を持つので、ストック後における
正極合剤と亜鉛缶との間の内部抵抗の増大並びに酸素侵
入による性能劣化を防ぐことができる。また、この変成
物を有してなるセパレータの製造に際しては、速乾性の
有数溶剤をこの変性物の溶媒とした溶液を用いることか
ら、塗布後の乾燥は従来の樹材を用いた場合に較べて極
く容易であり、低い乾燥温度並びに短時間できれいに乾
燥を行なえて、乾燥工程が非常に簡略化される。更に乾
燥後の吸湿性が非常に低いため、製造工程にあける特別
な湿度コントロールも不要となる。

〈実施例〉 実施例１゜ 衝撃押出法により１ｑた亜鉛缶の内面に、ポリエチレン
オキサイド変成物がトルエンを主成分とする溶剤にて溶
解されてなる濃度１５重量％の溶液（住友化学工業株式
会社製の［スミカゲル　Ｒ−３０ＬＪ　）を塗布し、熱
風で２〜３分乾燥させることにより、第１図（Ａ）に示
すように、亜鉛缶１の内面に２０〜５０μｍのポリエチ
レンオキサイド変成物からなる被膜２を形成した。次い
で、亜鉛缶内に二酸化マンガンを活物質として含有する
正極合剤３を挿入して収納し、以下は従来と同様の方法
でＲ２０タイプのマンガン乾電池（本発明品Ａ）を製作
した。尚、図面において、４は熱収縮性樹脂チューブ、
５は外装缶、６は炭素棒、７は負極端子板である。

一方、厚さ８０μｍのクラフト紙に従来組成の樹材を塗
布し乾燥させてなる紙セパレータを用いた以外は同様に
して、Ｒ２０タイプのマンガン乾電池（従来品Ｂ）を製
作した。尚、従来品Ｂにおける正極合剤含有量は本発明
品Ａと同一とした。

以上の２つの電池について初度の放電特性を調べるため
、製造直後に、放電抵抗２Ωで終止電圧０．９ｖまで連
続放電した場合、同じく放電抵抗２Ωで終止電圧０．９
Ｖまで毎日３０分×２回ずつ放電した場合、並びに放電
抵抗１０Ωで終止電圧１．ＯＶまで１日４時間ずつ連続
放電した場合における放電時間を測定した。結果は第１
表に示した。尚、第１表並びに以下の第２゜３表の値は
夫々５個ずつの平均値である。

また、高温ストック後における電池性能を調べるため、
本発明品Ａ、従来品Ｂを４５°Ｃで３力月間貯蔵した後
、同じ放電試験を行なった。

結果は第２表に示した。

更に、長期ストック後における電池性能を調べるため、
本発明品Ａ、従来品Ｂを常温で１２力月間貯蔵した後、
同じ放電試験を行なった。

結果は第３表に示した。

第１〜３表より、本発明品は、従来品と同等の初度特性
をもち、また、従来品に較べて高温あるいは長期ストッ
ク後における特性劣化が著しく少なく、ストック性能が
優秀であることがわかる。この理由としては、本発明品
にセパレータとして用いたポリエチレンオキサイド変成
物被膜の保液性が高温並びに長期ストック後においても
それ程低下しないことによるものと思われる。

尚、本発明品に用いたポリエチレンオキサイド変成物被
膜の厚さとしては、２０μｍ以下では機械的強度が小さ
いので、この被膜単体のみをセパレータとして用いる場
合には２０μｍ以上とする必要がある。また、上限は特
に指定してないが、塗布並びに乾燥時の作業性を考慮す
ると５０ｔｉｍ以下とするのが好ましい。また、亜鉛缶
内面にポリエチレンオキサイド変成物の上記溶液を塗布
する際、この溶液がトルエンを主成分とするものでおる
ため、亜ｆｆ１ｆｆｉ表面に付着した衝撃押出成形口４
の油や炭素粉末の存在にも拘らず、溶液塗布並びに被膜
形成が均一・且つきれいに行なえた。更に、このような
被膜を用いたセパレータは従来の紙セパレータよりずつ
と薄手のものであるため、セパレータ肉薄化の分だけ合
剤充填εを増ヤして放電容量増大を図る構成としてもよ
い。

実施例２゜ 第１図（Ｂ）は本発明の他側を示したもので、亜鉛缶１
と正極合剤３との間には、ポリエチレンオキサイド変成
物を基材でおるクラフト紙に塗布してなるセパレータ８
が配置されている。

このようなセパレータ８は、ポリエチレンオキサイド変
成物を含んだ溶液（住友化学工業株式会社製の「スミカ
ゲルＲ−３０ＬＪ　）を、厚さ８０μｍのクラフト紙に
塗布した後に乾燥することにより得た。塗布量としては
上記実施例において被膜形成のために用いた量よりやや
多い量とした。

尚、以上説明した実施例１，２では本発明に係るセパレ
ータを亜鉛缶内周面及び底面に設ける構成としたが、こ
れに限定されることなく、例えば、亜鉛缶内周面のみに
設け、他は従来の紙セパレータを用いるようにして、も
よいことは言うまでもない。

〈発明の効果〉 以上のように構成されるこの発明の乾電池によれば、保
液性の経時劣化が小さいポリエチレンオキサイド変成物
を有してなるセパレータを用いたことから、ストック後
における正極合剤と亜鉛缶との間の内部抵抗の増大、並
びに外部酸素侵入による性能劣化を可及的に小さくでき
て、電池ストック性能向上を図ることができる。

また、この変成物を有してなるセパレータの製造に際し
ては速乾性の溶媒を用いてなる溶液を亜鉛缶内面や基材
上に塗布することから、塗布後の乾燥工程が非常に簡略
化されてその弁製造容易化が図れる。のみならず、本発
明のセパレータは乾燥後の吸湿性も低いので製造工程に
おける特別な湿度コントロールも不要となって取扱性が
向上する等といった利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、　（Ｂ）は夫々本発明の実施例を示した
主要部の断面図でおる。 １・・・亜鉛缶、２・・・被膜、３・・・正極合剤、８
・・・セパレータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポリエチレンオキサイド変成物を有してなるセパレ
   ータを正極合剤と亜鉛缶との間に配置したことを特徴と
   する乾電池。 ２、亜鉛缶内面に形成したポリエチレンオキサイド変成
   物からなる被膜をセパレータとしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の乾電池。 ３、ポリエチレンオキサイド変成物を基材中に含有させ
   たセパレータを用いたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の乾電池。