(57)【要約】【課題】高い電解液含浸性を有し、高密度に成形された活物質の有効利用率が高く、放電特性に優れた乾電池用正極合剤を提供することにある。【解決手段】二酸化マンガンからなる正極活物質、および黒鉛からなる導電剤を含む正極材を所定形状（中空円筒状）に圧縮成形して正極合剤２が形成され、正極合剤２の成形体表面は、プラズマ放電、ＵＶ照射、又はコロナ放電による表面改質により親水性を付与されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極活物質および導電剤を含む正極材を所定形状に圧縮成形してなる乾電池用正極合剤であって、
前記正極合剤の成形体表面が、表面改質により親水性が付与されている、乾電池用正極合剤。
【請求項２】
前記正極活物質は二酸化マンガンからなり、前記導電剤は黒鉛からなる、請求項１に記載の乾電池用正極合剤。
【請求項３】
前記表面改質は、前記正極合剤の成形体表面を、プラズマ放電、ＵＶ照射、又はコロナ放電することによりなされている、請求項１または２に記載の乾電池用正極合剤。
【請求項４】
前記正極合剤の成形体表面は、前記プラズマ放電、ＵＶ照射、又はコロナ放電により、さらに粗面化されている、請求項３に記載の乾電池用正極合剤。
【請求項５】
前記正極合剤は、中空円筒状に圧縮成形されており、前記正極合剤の内壁表面が、前記プラズマ放電、ＵＶ照射、又はコロナ放電により親水性が付与されている、請求項３に記載の乾電池用正極合剤。
【請求項６】
二酸化マンガンからなる正極活物質と、黒鉛からなる導電剤とを混合し、該混合物を圧縮成形して所定形状の正極合剤を形成する工程と、
前記所定形状に形成された正極合剤の表面を、プラズマ放電、ＵＶ照射、又はコロナ放電することによって親水性を付与する工程と
を含む、乾電池用正極合剤の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５の何れかに記載の乾電池用正極合剤が、電解液とともに電池ケース内に収納されてなる、乾電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾電池用正極合剤に関し、特に、電解液の含浸性の高い乾電池用正極合剤、およびその製造方法、並びそれを用いた乾電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ電池の正極合剤は、通常、二酸化マンガン等の正極活物質、および黒鉛等の導電剤を、バインダー等と混合し、この混合物を所定形状に圧縮成形して形成される。
【０００３】
近年、アルカリ電池の放電性能の向上が求められており、そのために、限られた電池ケース内の内容積を有効利用して、正極活物質を可能な限り多く収容するために、正極合剤の圧縮成形体の密度を高くすることが行われている。
【０００４】
しかしながら、成形体の密度を高くすると、成形体内部の空隙体積が減少して電解液の吸液含浸量が少なくなり、また、吸液にかかる時間も長くなる。その結果、電池ケース内の電解液が不足気味になるため、高密度に成形された活物質の有効利用率が低下するとともに、電池の放電性能が低下するという問題が生じる。
【０００５】
そこで、活物質の有効利用率を高めて、電池の放電性能を向上させるために、圧縮成形して形成された正極合剤ペレットの表面に窪みを設けて、この窪みにできた空間に電解液を貯めるようにした技術が、特許文献１に記載されている。
【０００６】
しかしながら、正極合剤ペレットを高密度化した場合、正極合剤ペレットの表面に設けた窪みは脆いため、作業中に欠けたりすると、活物質量が減って、放電特性を低下させるおそれがある。
【０００７】
また、特許文献２には、正極活物質と含浸電解液とを共に増量させる技術が記載されている。すなわち、正極合剤を、高密度および高強度にされた合剤粒、および合剤粒よりも低強度になっている合剤粒間で構成された成形体にすることによって、かかる成形体が電解液を含浸した時、低強度の合剤粒間が膨潤して微小亀裂が形成され、この微小亀裂に電解液を保持するようにしたものである。これにより、高強度の高い合剤粒によって、成形体の高密度化が図られるとともに、低強度の合剤粒間によって、成形体の電解液含浸性を向上させることができる。
【特許文献１】特開２０００−０３６３０１号公報
【特許文献２】特開２００２−０７５３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載された技術は、低強度の合剤粒間に電解液を含浸させることが前提となっているため、電解液の吸液に長時間を要し、その結果、電解液の吸液含浸量が低下するおそれがある。一方、高強度の合剤粒を使用しているため、成形体を高密度に圧縮成形することが難しいことに加え、成形体を圧縮成形する前に、高強度の合剤粒を作製する工程を別途要するため、生産性が低下するという問題がある。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、高い電解液含浸性を有し、高密度に成形された活物質の有効利用率が高く、放電特性に優れた乾電池用正極合剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係わる乾電池用正極合剤は、正極活物質および導電剤を含む正極材を所定形状に圧縮成形してなる正極合剤であって、正極合剤の成形体表面が、表面改質により親水化を付与されていることを特徴とする。
【００１１】
このような構成により、正極合剤の成形体表面は、電解液を吸収しやすくなるため、正極合剤の電解液含浸性を向上させることができる。また、正極合剤を高密度に圧縮成形した後に、成形体の表面改質を行えばよいため、成形体の高密度化を阻害せず、優れた放電特性を有する電池を得ることができる。
【００１２】
ここで、正極活物質は二酸化マンガンからなり、導電剤は黒鉛からなることが好ましい。また、上記表面改質は、正極合剤の成形体表面を、プラズマ放電、ＵＶ照射、又はコロナ放電することによりなされていることが好ましい。これにより、簡単な処理で、正極合剤の成形体表面に親水性を付与することができ、高い電解液含浸性を有する正極合剤を容易に得ることができる。
【００１３】
また、正極合剤の成形体表面は、プラズマ放電、ＵＶ照射、又はコロナ放電により、さらに粗面化されていることが好ましい。これにより、正極合剤の成形体表面は、電解液をより吸収しやすくなるため、正極合剤の電解液含浸性をさらに向上させることができる。
【００１４】
また、正極合剤は、中空円筒状に圧縮成形されており、正極合剤の内壁表面が、プラズマ放電、ＵＶ照射、又はコロナ放電により親水性を付与されていることが好ましい。これにより、正極合剤の成形体の中空部に注液された電解液が、成形体の内壁表面から吸収されやくなるため、正極合剤の電解液含浸性をより向上させることができる。
【００１５】
本発明に係わる乾電池用正極合剤の製造方法は、二酸化マンガンからなる正極活物質と、黒鉛からなる導電剤とを混合し、該混合物を圧縮成形して所定形状の正極合剤を形成する工程と、所定形状に形成された正極合剤の表面を、プラズマ放電、ＵＶ照射、又はコロナ放電することによって親水性を付与する工程とを含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係わる乾電池は、上記に記載の乾電池用正極合剤が、電解液とともに電池ケース内に収納されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、所定形状に圧縮成形された正極合剤の表面を、プラズマ放電等の表面改質を行うことにより親水性を付与することによって、正極合剤の表面が、電解液を吸収しやすくなるため、正極合剤の電解液含浸性を向上させることができる。また、正極合剤を高密度に圧縮成形した後に、成形体の表面改質を行えばよいため、成形体の高密度化を阻害せず、優れた放電特性を有する電池を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、説明の簡略化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態におけるアルカリ電池用正極合剤を使用したアルカリ乾電池の構成を示した半断面図である。
【００２０】
図１に示すように、有底円筒形の電池ケース１に、中空円筒状の正極合剤２が収納され、正極合剤２の中空部には、有底円筒状に形成されたセパレータ４を介してゲル状負極３が収納されている。また、正極合剤２、セパレータ４およびゲル状負極３には、アルカリ電解液が含まれている。電池ケース１の開口部は、正極合剤２、ゲル状負極３等の発電要素を収納した後、負極集電体６、負極集電体６と電気的に接続された負極端子板（封口板）７、およびガスケット５を一体化した封口ユニット９により封口されている。また、電池ケース１の外表面は、外装ラベル８により被覆されている。
【００２１】
ここで、正極合剤２は、二酸化マンガン等の正極活物質、黒鉛等の導電剤、および結着材や滑沢剤を含む混合物を、金型等により圧縮成形することによって得られる。そして、圧縮成形された正極合剤２の成形体表面は、プラズマ放電、ＵＶ照射、又はコロナ放電による表面改質が行われて、親水性を付与されている。これにより、正極合剤２の成形体表面は、電解液を吸収しやすくなるため、正極合剤の電解液含浸性を向上させることができる。また、正極合剤を高密度に圧縮成形した後に、成形体の表面改質を行えばよいため、成形体の高密度化を阻害せず、優れた放電特性を有する電池を得ることができる。
【００２２】
なお、正極合剤２の表面改質は、成形体表面を、プラズマ放電、ＵＶ照射、又はコロナ放電することによって行うことができる。
【００２３】
図２は、中空円筒状の正極合剤２の表面改質の例として、プラズマ放電による表面処理の方法を模式的に示した構成図である。
【００２４】
図２に示すように、プラズマ発生装置１０で、プラズマノズル１１の内部に高圧を印加してプラズマを発生させ、プラズマノズル１１の噴射口からプラズマを正極合剤２に照射することによって、正極合剤２の表面を改質して親水性を付与する。また、正極合剤２の内壁表面を改質する場合、プラズマノズルの噴射口を回転させながらプラズマ照射することによって、正極合剤２の内壁表面も容易に改質させることができる。これにより、正極合剤２の中空部に注液された電解液が、正極合剤２の内壁表面から吸収されやくなるため、正極合剤２の電解液含浸性をより向上させることができる。
【００２５】
なお、本発明において、正極合剤２の成形体表面に、プラズマ放電、ＵＶ照射、又はコロナ放電を行うことにより、成形体表面に親水性を付与しているが、これに加えて、さらに、成形体表面を粗面化することも可能である。これにより、正極合剤２の成形体表面は、電解液をより吸収しやすくなるため、正極合剤２の電解液含浸性をさらに向上させることができる。
【００２６】
ここで、正極活物質は、特にその材料に制限されないが、二酸化マンガンの他、例えば、オキシ水酸化ニッケル等の材料を用いることができる。また、導電剤としては、黒鉛粉末、カーボンブラック、炭素繊維等の材料を用いることができる。
【００２７】
ゲル状負極３は、例えば、アルカリ電解液にゲル化剤を添加してゲル状に加工し、負極活物質である亜鉛合金粉末を混合分散させたものを用いることができる。また、ゲル化剤としては、例えば、カルボキシビニルポリマーおよびその塩類（ポリ（メタ）アクリル酸やその金属塩等）、カルボキシメチルセルロースおよびその塩類等の材料を用いることができる。
【００２８】
セパレータ４には、例えば、耐アルカリ処理を施したポリビニルアルコール繊維およびセルロース繊維を主体として混抄した不織布等が用いることができる。
【００２９】
ガスケット５には、ナイロン、ポリプロピレン等が用いられるが、耐アルカリ性と耐熱性を有する材料として、６，６−ナイロン、６，１０−ナイロン、６，１２−ナイロンを用いてもよい。
【００３０】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態においては、正極合剤の成形体として中空円筒状の正極合剤を例に説明したが、例えば、中空方形状の正極合剤であってもよい。また、上記実施形態では、乾電池としてアルカリ乾電池を例に説明したが、マンガン乾電池、ニッケル系一次電池等の乾電池にも適用できる。また、本発明における正極合剤を使用した乾電池は、円筒形乾電池に限らず、角形乾電池にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の乾電池用正極合剤は、高い電解液含浸性を有し、これを用いた乾電池は、放電特性に優れ、電子機器の電源等に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態におけるアルカリ電池の構成を示した半断面図である。
【図２】本発明の実施形態における正極合剤のプラズマ放電による表面処理の方法を示した構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
１      電池ケース
２      正極合剤
３      ゲル状負極
４      セパレータ
５      ガスケット
６      負極集電体
８      外装ラベル
９      封口ユニット
１０    プラズマ発生装置
１１    プラズマノズル
【図１】
2010073347.tif 000003
【図２】
2010073347.tif 000004