(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主活物質である二酸化マンガンと導電助剤の黒鉛とを混合してなる正極合剤を成型金型によって筒状に成形するに先立ち、ステアリン酸塩に純水または水酸化カリウム等のアルカリ水溶液と界面活性剤とを混合してなるステアリン酸塩の乳液を該正極合剤に添加してなることを特徴とするアルカリマンガン電池用正極合剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルカリマンガン電池用正極合剤の製造方法に関するもので、より具体的には二酸化マンガンを主活物質として導電助剤として黒鉛を混合してなるアルカリマンガン電池用正極合剤の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルカリマンガン電池は一般に、主活物質である二酸化マンガンと導電助剤の黒鉛を予め微粉砕し、これらを所定の割合で混合してなる正極合剤を一旦ペレット状に造粒し、次いでこれらのペレットを用いて正極合剤を筒状に成形する。その後、この筒状の正極合剤を金属容器中に加圧充填し、次いで正極合剤の内側にセパレータを装填し、電解液を注入して所定時間放置することによって、電解液を前記正極合剤に含浸させる。その後、セパレータの内側にゲル状電解液に亜鉛等の粉末状活物質を分散させたゲル負極材を充填し、前記金属容器の開口部を封口することによって製品としている。
【０００３】
そして、前記正極合剤を円筒状に成形するに際しては、成形金型からの脱型を容易にするために滑剤として微粉末のステアリン酸カルシウム等の金属塩を二酸化マンガンに対し０．２〜０．６重量％添加している。これは、ステアリン酸カルシウムやステアリン酸亜鉛等のステアリン酸の金属塩は潤滑性に優れ且つ分散性が良好であると共に融点が高いことから、これらを適量以上正極合剤中に含有させた場合には正極合剤の成形性が向上し且つ乾式圧縮造粒の圧縮時における高温下においても分解せず、またそれ故正極合剤の加圧成形時にも潤滑性が損なわれない等といった特徴があるからである。そして、このステアリン酸の金属塩の添加は黒鉛の添加量が二酸化マンガンに対して３〜８重量％と比較的少なく、これによって正極合剤の潤滑性が低下する場合に特に好適である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらステアリン酸塩、特にステアリン酸カルシウムは撥水性を有するため電解液を正極合剤に吸液させる際に浸透しにくく、従って電解液量の減少を招き、これが電池の放電性能、特に高負荷放電の場合に悪影響を及ぼすという不都合がある。またステアリン酸塩は微粉末であるため、二酸化マンガンと黒鉛とを混合する工程において混合装置の内壁に付着しやすく、ステアリン酸塩の添加量の不安定を招く恐れがあった。
【０００５】
本発明は以上の事情に鑑みなされたものであって、その目的は、黒鉛の含有率の低い正極合剤においても成形が容易でかつ電解液吸液性が良好にして優れた放電性能を得ることができるアルカリマンガン電池用正極合剤の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明のアルカリマンガン電池用正極合剤の製造方法では、主活物質である二酸化マンガンと導電助剤の黒鉛を予め微粉砕し、これらを混合してなる正極合剤を成型金型によって筒状に成形するに先立ち、ステアリン酸塩に純水または水酸化カリウム等のアルカリ水溶液と界面活性剤とを混合してなるステアリン酸塩の乳液を該正極合剤に添加してなるのである。
【０００７】
【作用】
ステアリン酸塩に純水または水酸化カリウム等のアルカリ水溶液と界面活性剤とを混合して乳化させることによりステアリン酸塩と水との親和性が増し前記電解液の吸液性が良好となり、放電性能も改善される。また、ステアリン酸塩の配合時に界面活性剤を液体の状態で添加するため、前記配合装置内壁へステアリン酸塩が付着せず、ステアリン酸塩の添加量を安定させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明によってアルカリ電池用正極合剤を製造し、その正極合剤を用いてアルカリ電池を製造する工程の実施例を図１を参照にして説明する。先ず、純水６０重量部とステアリン酸カルシウム４０重量部と界面活性剤（ニッサントラックスＨ−４５）０．０１重量部とを混合してなるステアリン酸カルシウム乳液を予め準備した。そして、これとは別に、予め微粉砕してなる正極合剤の主活物質である電解二酸化マンガンと同じく微粉砕した導電助剤の黒鉛とを２０：１の重量比率で混合した。そしてこの混合の際に、更に上記乳液を二酸化マンガンの量に対して１．２重量％の割合で添加して混合した。次に、この混合物に電解液として４８％水酸化カリウム水溶液を正極合剤の含有水分が３％となるように添加・混合したのち、従来同様に圧縮・解砕・分級して正極合剤をペレット状に調整した。その後は、これらのペレットを成型金型内に充填して正極合剤を筒状に成形し、この筒状の正極合剤を電池の金属容器中に加圧充填し、次いで正極合剤の内側にセパレータを装填した。その後、４０％の水酸化カリウム水溶液を電解液として注入し、正極合剤およびセパレータに電解液を充分吸収させた。次いで、亜鉛粉６７重量％、水酸化カリウム１２重量％、酸化亜鉛２重量％、水１８重量％、ポリアクリル酸１重量％とからなるゲル状負極剤をセパレータの内側にを充填し、負極端子板に溶接してなる集電棒をゲル状負極剤中に挿入後、前記金属容器の開口部を負極端子板で封口することによってＬＲ６型電池を完成した。なお、正極活物質と負極活物質との比率は、負極が正極に対して１．２倍の電気容量とした。
【０００９】
上記の本発明に係る製造方法で製造した正極合剤を使用した電池と、従来の方法で製造した正極合剤を使用した従来例の電池とを比較するため、従来例の正極合剤は、図２に示す方法で製造した。即ち、電解二酸化マンガンと黒鉛を前記実施例と同様に２０：１の重量比率で混合するに際し、この正極合剤の成形金型からの脱型を容易にするために潤滑材としてステアリン酸カルシウムの金属塩の微粉末を電解二酸化マンガンに対して０．５重量％加えて混合した。その後、この混合物に４０％水酸化カリウム水溶液を加えて正極合剤の水分が３％となるように添加・混合したのち、従来同様に圧縮・解砕・分級して正極合剤をペレット状に調整した。その後は前記実施例の場合と同様にしてＬＲ６型電池を完成した。
【００１０】
次に、本発明の方法で製造した正極合剤と従来の方法で製造した正極合剤との電解液吸液量を比較するために以下の実験を行った。
【００１１】
まず、それぞれの正極合剤を正極缶に嵌挿し、次にその内部にセパレータを挿入した後、電解液を約２ｍｌ注入して３０分間吸液させた。その後、余剰の電解液を吸い出し、それぞれについて重量変化を測定した。
【００１２】
また、本発明の方法で製造した正極合剤と従来の方法で製造した正極合剤とを用いてそれぞれ製造したＬＲ６電池を２Ωの負荷と１０Ωの負荷を接続し、終止電圧が０．９Ｖとなるまでの放電性能を測定した。
【００１３】
尚、上記の各実験において、サンプル数は従来例と本発明の実施例のそれぞれについて３例ずつ作成し、測定結果はこれらの平均値を用いた。以下の表１はその実験結果を纏めたものである。表１において電解液吸液量は従来例を１００とした指数で表し、放電特性については２Ωの負荷を接続したものについては終止電圧に至るまでの時間を分単位で、１０Ωの負荷を接続したものについては終止電圧に至るまでの時間を時単位で表した。尚、括弧内の数値はそれぞれ従来例の数値に対する本発明による実施例の数値の割合を％で表したものである。
【００１４】
【表１】
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表１に示されるように、電解液吸液量については本発明の方法で製造した正極合剤は従来例に比べて５％も電解液の吸液性が高いことが確認された。また２Ωの負荷を接続した場合の終止電圧に至るまでの連続放電時間も本発明の方法で製造した正極合剤を使用した場合においては従来例に比べて約４％増加し、１０Ωの負荷を接続した場合においても３％の増加がみられる。このことは本発明によりステアリン酸塩に純水または水酸化カリウム等のアルカリ水溶液と界面活性剤を加え乳化させたものを正極合剤に添加してから正極合剤を成形するほうが電解液の吸液量を増すばかりでなくアルカリ電池の放電性能も向上させることを示している。
【００１５】
また、本発明による正極合剤中のステアリン酸塩には純水または水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液と界面活性剤が加えられ乳化させて液状となっており、正極合剤を混合する際の混合装置内壁への付着が無くステアリン酸塩の添加量は従来の微粉末状態での配合に比べて安定させることができる。
【００１６】
なお、上記の実施例ではステアリン酸塩に純水と界面活性剤を混合してステアリン酸塩の乳液を予め作成して、これを正極合剤に添加する例について説明したが、上記の純水に代えてアルカリマンガン電池の電解液として使用される水酸化カリウム等のアルカリ水溶液を使用した乳液を使用するすることによっても同様の効果を奏することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係るアルカリマンガン電池用正極合剤の製造方法にあっては、黒鉛の低含有率の正極合剤であっても、脱型の容易性を損なわずに電解液の吸液性と放電性能を向上させることができ、また正極合剤へステアリン酸塩を添加する際に混合装置へステアリン酸塩が付着するのを防止して、所定の添加量を安定したものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるアルカリ電池の製造工程説明図である。
【図２】従来の方法によるアルカリ電池の製造工程説明図である。
【図１】
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【図２】
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