(57)【要約】  アルカリ乾電池では、負極(6)は、亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものであり、中空部(6a)を有している。この中空部(6a)には、負極集電子(20)の本体(21)が設けられており、負極集電子(20)の押さえ具(22)は、負極(6)のうち負極(6)の径方向において互いに隣り合う部分の間に設けられ、負極(6)の外において本体(21)に接続されている。このような負極集電子(20)では、本体(21)と押さえ具(22)とは、負極(6)のうち本体(21)と押さえ具(22)との間に存在する部分を挟んでいる。
2010061521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、前記正極よりも内側に設けられた負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたセパレータと、負極集電子と、アルカリ電解液とが電池ケース内に設けられたアルカリ乾電池において、
前記負極は、亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものであり、前記電池ケースの長手方向に延びる中空部を有しており、
前記負極集電子は、
棒状であり、軸方向が前記中空部の長手方向に対して平行となるように前記中空部内に設けられた本体と、
前記負極のうち前記負極の径方向において互いに隣り合う部分の間に設けられ、前記本体に接続された押さえ具とを有し、
前記本体と前記押さえ具とは、前記負極のうち前記本体と前記押さえ具との間に存在する部分を挟んでいることを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項２】
請求項１に記載のアルカリ乾電池において、
前記負極集電子は、前記押さえ具が前記本体に圧接された圧接部を有することを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項３】
請求項１または２に記載のアルカリ乾電池において、
前記押さえ具は、前記負極のうち最内周部分と前記最内周部分よりも一周外側の部分との間に設けられており、
前記本体と前記押さえ具とは、前記最内周部分のうち前記負極の周方向における端部を挟んでいることを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項４】
正極と、前記正極よりも内側に設けられた負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたセパレータと、負極集電子と、アルカリ電解液とが電池ケース内に設けられたアルカリ乾電池において、
前記負極は、亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものであり、前記電池ケースの長手方向に延びる中空部を有しており、
前記負極集電子は、
棒状であり、軸方向が前記中空部の長手方向に対して平行となるように前記中空部内に設けられた本体と、
前記本体の軸方向に対して傾いており、一端が前記本体に接続され、他端が前記負極内に設けられた傾斜部材とを有することを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項５】
請求項４に記載のアルカリ乾電池において、
前記負極集電子は、２本以上７本以下の前記傾斜部材を有することを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項６】
正極と、前記正極よりも内側に設けられた負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたセパレータと、負極集電子と、アルカリ電解液とが電池ケース内に設けられたアルカリ乾電池において、
前記負極は、亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものであり、前記電池ケースの長手方向に延びる中空部を有しており、
前記負極集電子は、棒状の本体と前記本体の側面に形成された凹凸部とを有し、前記本体の軸方向が前記中空部の長手方向に対して平行となるように前記中空部内に設けられていることを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項７】
請求項６に記載のアルカリ乾電池において、
前記凹凸部は、前記本体の軸方向に対して螺旋状に形成されていることを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項８】
正極と、前記正極よりも内側に設けられた負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたセパレータと、負極集電子と、アルカリ電解液とが電池ケース内に設けられたアルカリ乾電池において、
前記負極は、亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものであり、
前記負極集電子は、
前記負極の一方の端面を覆う被覆板と、
ばね体を介して前記被覆板を前記負極の前記一方の端面へ押圧する押圧部材とを有することを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項９】
請求項８に記載のアルカリ乾電池において、
前記ばね体は、前記被覆板へ近づくにつれて外径が小さくなる形状を有する皿ばねであることを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか一つに記載のアルカリ乾電池において、
前記電池ケース内に存在する前記アルカリ電解液の合計質量をｘ［ｇ］とし、前記負極内に存在する前記亜鉛の質量をｙ［ｇ］としたとき、１．０≦ｘ／ｙ≦１．５であることを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れか一つに記載のアルカリ乾電池において、
前記正極は、活物質として二酸化マンガンを含有しており、
前記二酸化マンガンの理論容量を３０８ｍＡｈ／ｇとして正極の容量を計算し、前記亜鉛の理論容量を８２０ｍＡｈ／ｇとして負極の容量を計算したとき、０．９≦前記負極の容量／前記正極の容量≦１．１であることを特徴とするアルカリ乾電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ乾電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
正極活物質に二酸化マンガンを用い、負極活物質に亜鉛を用い、電解液にアルカリ水溶液を用いたアルカリ乾電池は、汎用性が高く安価であるため、各種機器の電源として広く普及している。このようなアルカリ乾電池では、通常、負極には、ガスアトマイズ法等で得られた不定形の亜鉛粉を使用している。【０００３】
一方、特許文献１には、負極に、多孔性固体亜鉛（亜鉛からなる繊維をウール状（綿状）にし、亜鉛からなるウールを用いて作製されたもの）を用いることが開示されている。多孔性固体亜鉛を用いれば、不定形の亜鉛粉を使用する場合に比べて負極活物質間における接触抵抗を低減させることができるので、放電特性を向上させることができると、同文献に記載されている。【０００４】
また、特許文献１には、負極に上記多孔性固体亜鉛を用いた場合の集電方法が開示されており、亜鉛からなるウールを用いて作製されたシートを格子またはタブ（集電子）などに圧縮させるという方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５１８４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された集電方法には、次に示す問題がある。【０００７】
特許文献１に開示された集電方法を用いて円筒型の電池の製造を試みると、格子またはタブに封口板を溶接させる必要がある。一般に、溶接時には、スパークによりスパッター（異物）が発生することが知られており、格子またはタブに封口板を溶接させる際にスパッターが発生すると、そのスパッター（この場合は金属片）が正極内または負極内に混入する虞がある。正極内または負極内に金属片が混入すると、混入した金属片がアルカリ電解液に溶解されるので、ガスが発生し、その結果、アルカリ電解液の漏れを招来する。このように、特許文献１に開示された集電方法を用いて円筒型の電池の製造を試みると、格子またはタブに封口板を溶接する必要があるためにアルカリ電解液の漏れを招来するという問題が生じる。【０００８】
ところで、従来のアルカリ乾電池では釘型の負極集電子が封口板の貫通孔に挿通されているので、従来のアルカリ乾電池を製造する際には負極集電子と封口板とを互いに溶接させない。よって、負極集電子として従来のアルカリ乾電池に使用されている釘型の集電子を使用すれば上記問題を解決することができる，と考えられる。しかし、負極として特許文献１に開示された亜鉛からなるシートを使用し、負極集電子として従来の釘型の集電子を使用すると、次に示す新たな問題が発生する。【０００９】
アルカリ乾電池の負極では、径方向における周縁から中央へ向かって放電反応が進行し、また、放電により亜鉛（Ｚｎ）が酸化亜鉛（ＺｎＯ）へ変化する。一般に、亜鉛が酸化亜鉛に変化すると体積が約１．２倍に膨張することが知られているので、アルカリ乾電池で放電が起こると負極の径方向における周縁部分が膨張する。この膨張により負極の内側では応力が発生し、この応力の発生により釘型の負極集電子と負極との接触が緩み、その結果、負極における集電能が低下する。上記応力の発生は放電末期において顕著となるため、放電末期における集電能の著しい低下を招き、十分な放電性能を得ることができない。このように、負極として特許文献１に開示された亜鉛からなるシートを使用し、負極集電子として従来の釘型の集電子を使用すると、放電性能の低下を招来するという問題が生じる。【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、負極として亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものを用いた場合における放電性能の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１〜第４のアルカリ乾電池では、正極と、正極よりも内側に設けられた負極と、正極と負極との間に設けられたセパレータと、負極集電子と、アルカリ電解液とが電池ケース内に設けられている。【００１２】
本発明の第１のアルカリ乾電池では、負極は、亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものであり、電池ケースの長手方向に延びる中空部を有している。負極集電子は、棒状の本体と押さえ具とを有している。本体は、軸方向が中空部の長手方向に対して平行となるように中空部内に設けられている。押さえ具は、負極のうち負極の径方向において互いに隣り合う部分の間に設けられ、本体に接続されている。本体と押さえ具とは、負極のうち本体と押さえ具との間に存在する部分を挟んでいる。【００１３】
ここで、「亜鉛をふくむ多孔性シート」の具体例には、亜鉛からなる多孔性シート、亜鉛合金からなる多孔性シート、または、亜鉛または亜鉛合金からなる多孔性シートに亜鉛以外の金属（但し水銀を除く）が設けられたものなどを挙げることができる。【００１４】
また、「負極のうち負極の径方向において互いに隣り合う部分の間」は、負極の第ｎ周回と第（ｎ＋１）周回との間（ｎは１以上の整数）である。【００１５】
このようなアルカリ乾電池では、放電に伴い負極が変形しても、負極と負極集電子との接触を維持することができる。【００１６】
本発明の第１のアルカリ乾電池では、負極集電子は、押さえ具が本体に圧接された圧接部を有することが好ましい。このようなアルカリ乾電池では、本体と押さえ具とは、圧接部において、負極のうち負極集電子の本体と押さえ具との間に存在する部分を挟持する。【００１７】
本発明の第１のアルカリ乾電池では、押さえ具は、負極のうち最内周部分と最内周部分よりも一周外側の部分との間に設けられていることが好ましく、本体と押さえ具とは、最内周部分のうち負極の周方向における端部を挟んでいることが好ましい。このようなアルカリ乾電池では、本体と押さえ具とは、負極のうち負極集電子の本体と押さえ具との間に存在する部分を容易に挟むことができる。【００１８】
本発明の第２のアルカリ乾電池では、負極は、亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものであり、電池ケースの長手方向に延びる中空部を有している。負極集電子は、棒状の本体と傾斜部材とを有している。本体は、軸方向が中空部の長手方向に対して平行となるように中空部内に設けられている。傾斜部材は、本体の軸方向に対して傾いており、一端が本体に接続され、他端が負極内に設けられている。このようなアルカリ乾電池では、放電に伴い負極が変形しても、負極と負極集電子との接触を維持することができる。【００１９】
本発明の第２のアルカリ乾電池では、負極集電子は２本以上７本以下の傾斜部材を有していることが好ましい。このようなアルカリ乾電池では、負極集電子を比較的容易に作製することができる。【００２０】
本発明の第３のアルカリ乾電池では、負極は、亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものであり、電池ケースの長手方向に延びる中空部を有している。負極集電子は、棒状の本体と本体の側面に形成された凹凸部とを有し、本体の軸方向が中空部の長手方向に対して平行となるように中空部内に設けられている。ここで、凹凸部は、後述の好ましい実施形態では、本体の軸方向に対して螺旋状に形成されている。このようなアルカリ乾電池では、負極集電子の側面に凹凸部が形成されていない場合に比べて負極と負極集電子との接触面積を大きくすることができるので、放電に伴い負極が変形しても負極と負極集電子との接触を維持することができる。【００２１】
本発明の第４のアルカリ乾電池では、負極は、亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものである。負極集電子は、負極の一方の端面を覆う被覆板と、ばね体を介して被覆板を負極の一方の端面へ押圧する押圧部材とを有している。このようなアルカリ乾電池では、放電に伴い負極が変形しても、負極と負極集電子との接触を維持することができる。【００２２】
本発明の第４のアルカリ乾電池では、ばね体は、被覆板へ近づくにつれて外径が小さくなる形状を有する皿ばねであることが好ましい。このようなアルカリ乾電池では、ばね体の外径が被覆板へ近づくにつれて大きくなる場合または被覆板へ近づく方向において同じである場合に比べて、被覆板を負極の一方の端面へ押圧しやすくなる。【００２３】
本発明の第１から第４のアルカリ乾電池では、電池ケース内に存在するアルカリ電解液の合計質量をｘ［ｇ］とし、負極内に存在する亜鉛の質量をｙ［ｇ］としたとき、１．０≦ｘ／ｙ≦１．５であることが好ましい。ここで、「電池ケース内に存在するアルカリ電解液の合計質量」には、正極、負極およびセパレータ内に存在するアルカリ電解液の質量が含まれている。このようなアルカリ乾電池では、従来の市販のアルカリ乾電池（ｘ／ｙが１．０未満）に比べて、電池ケース内におけるアルカリ電解液の量を多くすることができる。【００２４】
本発明の第１から第４のアルカリ乾電池では、正極は、活物質として二酸化マンガンを含有しており、二酸化マンガンの理論容量を３０８ｍＡｈ／ｇとして正極の容量を計算し、亜鉛の理論容量を８２０ｍＡｈ／ｇとして負極の容量を計算したとき、０．９≦負極の容量／正極の容量≦１．１であることが好ましい。このようなアルカリ乾電池では、従来の市販のアルカリ乾電池（（負極の容量／正極の容量）が１．１よりも大きい）に比べて、電池ケース内における正極活物質の充填量を多くすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、負極として亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものを用いた場合における放電性能の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の実施形態１にかかるアルカリ乾電池の概要を示す半断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態１における組立封口体の縦断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態１における負極での集電構造の縦断面図である。
【図４】図４は、図３に示すIV−IV線における断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態２における組立封口体の縦断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態２における負極での集電構造の縦断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態３における組立封口体の縦断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態３における負極での集電構造の縦断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態４における組立封口体の縦断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態４における負極での集電構造の縦断面図である。
【図１１】図１１は、実施例１〜５および比較例の評価結果を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されない。また、特に限定しない場合には、以下の実施形態における「上」および「下」は、それぞれ、負極端子板を上にしてアルカリ乾電池を配置したときの「上」および「下」である。
【００２８】
《発明の実施形態１》
図１は、実施形態１にかかるアルカリ乾電池の概要を示す半断面図である。なお、図１では、負極集電子２０の詳細を省略している。
【００２９】
本実施形態に係るアルカリ乾電池は、有底の電池ケース１を備えている。電池ケース１はニッケルメッキされた鋼板からなり、電池ケース１の外周面にはラベル１１が設けられている。電池ケース１内には、正極３、セパレータ４および負極６が設けられている。正極３は、黒鉛からなる膜２を介して電池ケース１の内周面に密着しており、電解二酸化マンガンの粉末（活物質）、黒鉛の粉末（導電剤）およびアルカリ電解液を含んでいる。セパレータ４は、正極３よりも電池ケース１の内側に設けられており、ポリビニルアルコール繊維およびレーヨン繊維を主体として混抄した不織布であり、アルカリ電解液を保持している。負極６は、セパレータ４よりも電池ケース１の内側に設けられており、絶縁キャップ５を介して電池ケース１の底面の上に設けられている。また、負極６は、後述のように、亜鉛または亜鉛合金からなる多孔性シート（以下では単に「多孔性シート」という）が渦巻き状に捲回されたものである。
【００３０】
電池ケース１の開口には、封口板７と負極端子板８と絶縁ワッシャー９と負極集電子２０とが一体化された組立封口体１０が設けられている。電池ケース１の開口は負極端子板８により封じられており、負極端子板８の内面には負極集電子２０の上面が接している。負極集電子２０は封口板７の貫通孔７ａを挿通して負極６内に挿入されている。電池ケース１の開口の周縁では封口板７を介して負極端子板８がかしめられており、絶縁ワッシャー９は貫通孔７ａが形成された封口板７の中央部と封口板７の周縁部とを架橋している。
【００３１】
このようなアルカリ乾電池は、以下に示す方法により作製することができる。まず、有底の電池ケース１の内周面の一部分に黒鉛からなる膜２を塗装したのち、正極活物質などを含む正極合剤ペレットを電池ケース１の内部に複数個設けその正極合剤ペレットを加圧させる。これにより、正極３を作製する。次に、正極３よりも電池ケース１の内側にセパレータ４および絶縁キャップ５を設けた後、アルカリ電解液を電池ケース１内に注入させ、その後、セパレータ４よりも電池ケース１の内側に負極６を設ける。なお、負極６を電池ケース１内に設けたのちに、アルカリ電解液を電池ケース１内に注入しても良い。その後、組立封口体１０を用いて電池ケース１の開口を封じ、電池ケース１の外周面にラベル１１を設ける。
【００３２】
以下では、本実施形態における負極６、負極集電子２０および負極６での集電構造を説明する。まず、従来の市販のアルカリ乾電池における負極と比較しながら、本実施形態における負極６を説明する。
【００３３】
従来の市販のアルカリ乾電池における負極には、亜鉛の小塊が使用されている。ここでいう「亜鉛の小塊」は、形状を問わず、最大径または最大長さがそれぞれ数μｍから１０ｍｍくらいの亜鉛の小さな塊または小片のことである。ここでの「亜鉛」には、亜鉛以外の少量の金属（水銀は除く）を含んだ亜鉛合金も含まれる。
【００３４】
このような亜鉛の小塊は、ガスアトマイズ法によって作製される粉体であって、ジャガイモのような不定形の塊であり、平均粒径が１８０μｍ近辺になるように篩で分級されたものである。三井金属株式会社製の亜鉛粉末（ロットＮｏ：７０ＳＡ−Ｈ，亜鉛の重量に対してＡｌを５０ｐｐｍ含有しＢｉを５０ｐｐｍ含有しＩｎを２００ｐｐｍ含有する）を例として挙げることができる。
【００３５】
一方、本実施形態における負極６は、多孔性シートが渦巻き状に捲回されたものである。多孔性シートには複数の隙間（不図示）が存在しており、その隙間にはアルカリ電解液が保持されている。このアルカリ電解液は、アニオン性界面活性剤および４級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤を含んでいても良く、また、必要に応じてインジウム化合物を含んでいても良い。多孔性シートのうち隙間以外の部分では亜鉛または亜鉛合金が互いに接触しており、よって、本実施形態における負極６には従来の市販のアルカリ乾電池の負極に比べて強固な導電性ネットワークが形成されている。なお、亜鉛よりも水素過電圧の高い金属（Ｉｎ，Ｂｉ，Ｓｎ，ＧｅまたはＣｕなど）が亜鉛合金に含まれていれば、アルカリ乾電池において水素ガスの発生を抑制することができるという効果を得ることができる。
【００３６】
このような多孔性シートは、亜鉛または亜鉛合金からなる繊維などをプレス成型法などにより圧縮するという方法を用いて作製されても良く、亜鉛または亜鉛合金からなるシートを作製したのちそのシートに複数の孔を形成するという方法を用いて作製されても良い。前者の方法を用いて多孔性シートを作製する場合、亜鉛または亜鉛合金からなる繊維の大きさには特に限定されない。しかし、直径が５０μｍ以上であり長さが１０ｍｍ以上である繊維を用いて多孔性シートを作製すると、多孔性シートの機械強度を強くすることができるので電池ケース１において負極６の形状を維持することができる。また、直径が５００μｍ以下であり長さが３００ｍｍ以下である繊維を用いて多孔性シートを作製すると、電極反応に必要な負極６の表面積を確保することができる。よって、亜鉛または亜鉛合金からなる繊維としては、直径が５０μｍ以上５００μｍ以下であり、長さが１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
このような繊維の形成方法としては、溶融紡糸法を選択することができる。溶融紡糸法とは、ノズルから金属の溶融液を噴射することにより金属からなる極細線を得る手法の総称であり、例えば、以下の方法に従って金属からなる極細線を得ることができる。まず、亜鉛または亜鉛合金を坩堝（るつぼ）内に入れて高周波コイル等の加熱装置により溶解する。次に、溶融金属（溶融された亜鉛または亜鉛合金）の液面上にアルゴンガス等を供給する。すると、そのガス圧によりその溶融金属がノズルから大気中に噴射され、金属からなる極細線が得られる。このとき、溶融金属の噴射を水中で行い、極細線を急冷するという方法を用いても良い。また、溶融紡糸法以外の方法としては、切削加工法または線引き加工法などを用いることができる。
【００３８】
ここで、上記「亜鉛または亜鉛合金からなる繊維」は、細長い形状を有するものの一例である。従って、多孔性シートの亜鉛材料としては、細長い形状を有し且つ亜鉛または亜鉛合金からなるものであれば良く、亜鉛または亜鉛合金からなる繊維に限定されない。
【００３９】
多孔性シートの材料の形状が球体に近い形状であれば、材料同士が接触する箇所が増加するため、接触抵抗が増大する。一方、多孔性シートの材料の形状が細長ければ、電子がその材料の長手方向に沿ってその材料内を移動することができるので、材料同士が接触する箇所を少なくすることができ、よって、接触抵抗の増大を抑制することができる。
【００４０】
このような多孔性シートを捲回すると、本実施形態における負極６を作製することができる。その作製方法としては、例えば、多孔性シートの長手方向における端を圧延し、圧延した部分を２本の金属棒で挟んで多孔性シートを捲回させるという方法を挙げることができる。この方法を用いて負極６を作製すると、２本の金属棒で挟んだ部分に「くせ」を付けることができ（例えば、２本の金属棒で挟んだ部分を若干曲げることができ）、また、負極６に中空部６ａを形成することができる。そして、この中空部６ａには、負極集電子２０（具体的には、負極集電子２０の本体２１）が設けられている。では、負極集電子２０を説明する。
【００４１】
図２は、本実施形態における組立封口体１０の縦断面図であり、図３は、本実施形態における負極６での集電構造の縦断面図であり、図４は、図３に示すIV−IV線における断面図である。ここで、図２および図３では、負極集電子２０に関してはその外形を図示しており、また、絶縁ワッシャー９の図示を省略している。
【００４２】
本実施形態における負極集電子２０は、図２に示すように、棒状の本体２１と押さえ具２２とを有し、さらに圧接部２３を有している。負極集電子２０の幅は、１〜４ｍｍであることが好ましい。本体２１としては、真鍮製の棒（径が例えば１．４２５ｍｍ，長さが例えば３ｃｍ）が錫メッキされたものを使用することができ、真鍮以外に亜鉛、銅、錫、銀、ニッケル、チタンもしくはマグネシウムなどの金属、または、これらの金属からなる合金を使用することもできる。なお、本体２１の材料が錫である場合には、上記錫メッキは不要である。また、本体２１は釘型に形成されていることが好ましく、その下端は尖った形状を有していることが好ましい。
【００４３】
押さえ具２２は、本体２１と同一の材料からなることが好ましく、本体２１の外周面の一部分に対向するように配置されており、本体２１の軸方向に延びるように形成されている。押さえ具２２は、その上端が本体２１に接続されており、圧接部２３では本体２１に圧接されているが、それ以外の部分が本体２１から離れている。押さえ具２２の下端は、本体２１から多孔性シートの厚み程度離れており（ｄ≒多孔性シートの厚み）、押さえ具２２のうち上端と圧接部２３との間に存在する部分は本体２１から遠ざかるように湾曲している。
【００４４】
このような負極集電子２０の作製方法としては、例えば、押さえ具２２の上端を本体２１にスポット溶接させるという方法、金具を用いて押さえ具２２の上端を本体２１に固定するという方法、または、本体２１と押さえ具２２とを一体成形するという方法を用いることができる。また、押さえ具２２の作製方法としては、板（厚みが０．５〜１ｍｍ，幅が１．５〜３ｍｍ，長さが３〜５ｃｍ）に対して塑性加工を施すという方法を用いることができる。
【００４５】
なお、負極集電子２０の幅が封口板７の貫通孔７ａの孔径よりも広い場合には、負極集電子２０を次に示す何れかの方法に従って作製すれば良い。負極集電子２０の本体２１を封口板７の貫通孔７ａに挿通させてから、押さえ具２２の上端を本体２１にスポット溶接させる、若しくは、金具を用いて押さえ具２２の上端を本体２１に固定する。又は、棒状部材を封口板７の貫通孔７ａに挿通させてから、その棒状部材を加工することにより本体２１と押さえ具２２とを一体成形する。
【００４６】
本実施形態における負極６での集電構造では、図３に示すように、本体２１と押さえ具２２との接続部分は負極６の外であって封口板７よりも負極６寄りに設けられており、本体２１は軸方向が負極６の中空部６ａの長手方向に対して平行となるように中空部６ａ内に設けられており、押さえ具２２は負極６のうち負極６の径方向において互いに隣り合う部分の間に設けられている。このように、本実施形態における負極６での集電構造では、本体２１と押さえ具２２とは、負極６のうち本体２１と押さえ具２２との間に存在する部分を挟んでいる。よって、放電に伴い負極６が変形しても、具体的には、負極６の径方向における周縁部分が膨張したために負極６の内側に応力が発生しても、負極６と負極集電子２０との接触を維持することができる。
【００４７】
また、本体２１と押さえ具２２とは、圧接部２３においては、負極６のうち本体２１と押さえ具２２との間に存在する部分を挟持している。よって、放電に伴い負極６が変形しても、負極６と負極集電子２０との接触をより確実に維持することができる。
【００４８】
ここで、負極６における押さえ具２２の位置は特に限定されない。しかし、押さえ具２２を負極６の径方向における周縁寄りに配置すると、本体２１と押さえ具２２とにより挟まれる多孔性シートの枚数が多いので、押さえ具２２に大きな負担がかかる。そのために、押さえ具２２の破損または負極集電子２０の破壊を招来し、負極６と負極集電子２０との接触を図ることができない虞がある。また、押さえ具２２に大きな負担がかかると、負極６を挟む際に多孔性シートの折り曲げまたは破断を伴う虞があり、アルカリ乾電池の製造歩留まりの低下を招来する。
【００４９】
一方、押さえ具２２を負極６の径方向における内側寄りに配置すれば、本体２１と押さえ具２２とにより挟まれる多孔性シートの枚数を少なくすることができるので、押さえ具２２にかかる負担を軽減させることができる。よって、押さえ具２２の破損または負極集電子２０の破壊を防止することができるので、負極６と負極集電子２０との接触を図ることができる。また、多孔性シートの折り曲げまたは破断を伴うことなく負極６を挟むことができるので、アルカリ乾電池の製造歩留まりの低下を抑制することができる。従って、押さえ具２２を負極６の径方向における内側寄りに配置することが好ましい。
【００５０】
さらに好ましくは、押さえ具２２を負極６の最内周部分と最内周部分よりも一周外側との間に配置することである。この場合には、本体２１と押さえ具２２とにより挟まれる多孔性シートの枚数を一枚にすることができるので、押さえ具２２にかかる負担を軽減させることができる。よって、負極６と負極集電子２０との接触を図ることができ、また、アルカリ乾電池の製造歩留まりの低下を防止することができる。
【００５１】
最も好ましくは、図４に示すように、負極６の最内周部分のうち上記「くせ」が付いた部分６ｂを本体２１と押さえ具２２とにより挟むことである。この場合には、上記効果を得ることができるだけでなく、負極６のうち本体２１と押さえ具２２との間に存在する部分を本体２１と押さえ具２２とにより容易に挟むことができるという効果も得ることができる。
【００５２】
このような負極６での集電構造の作製方法としては、別の言い方をすると、負極集電子２０を負極６内に挿入する方法としては、例えば、次に示す方法を用いることができる。まず、上記方法に従って負極６を作製し、負極集電子２０を有する組立封口体１０を準備する。次に、負極６の上面の上に、負極端子板８を上にして組立封口体１０を配置する。続いて、負極集電子２０の本体２１の下端を負極６の中空部６ａ内に挿入するとともに押さえ具２２の下端を負極６のうち負極の径方向において互いに隣り合う部分の間に挿入してから、負極集電子２０を負極６内に挿入する。そして、負極６の上面が圧接部２３に接触すると、押さえ具２２が本体２１から遠ざかり、その結果、負極６のうち本体２１と押さえ具２２との間に存在する部分が本体２１と押さえ具２２とにより挟持される。それから、負極集電子２０を負極６内にさらに挿入し、本体２１と押さえ具２２との接続部分が負極６内に挿入される手前で負極集電子２０の挿入を停止させる。
【００５３】
ここで、負極集電子２０の下端、つまり、負極集電子２０の挿入方向における先端では、本体２１と押さえ具２２とは多孔性シートの厚み程度離れている。よって、負極６の折り曲げまたは破断を伴うことなく、且つ、押さえ具２２の破断および負極集電子２０の破壊を伴うことなく、負極集電子２０を負極６に挿入させることができる。これにより、アルカリ乾電池の製造歩留まりの低下を抑制できる。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態における負極６での集電構造では、本体２１と押さえ具２２とは、負極６のうち本体２１と押さえ具２２との間に存在する部分を挟んでいる。さらには、負極６の集電構造では、本体２１と押さえ具２２とは、圧接部２３において、負極６のうち本体２１と押さえ具２２との間に存在する部分を挟持している。よって、放電に伴い負極６が変形しても負極６と負極集電子２０との接触を維持することができるので、負極６での集電能の低下を抑制することができる。特に、放電に伴う負極６の変形が顕著な放電末期においても負極６における集電能の低下を抑制できるので、放電特性の低下を抑制できる。
【００５５】
さらに、本実施形態における負極６は多孔性シートが捲回されたものであるので、負極としてゲル状の亜鉛を使用する場合に比べて負極活物質間における接触抵抗を低減させることができる。よって、従来よりも強固な導電性ネットワークを負極に形成することができ、これによっても、放電特性の低下を抑制できる。
【００５６】
また、本実施形態では、負極集電子２０の本体２１が封口板７の貫通孔７ａに挿通されている。よって、封口板７を負極集電子２０に溶接させる必要がない。従って、スパッターが正極３または負極６内に混入する虞がないため、スパッターの混入に起因してガスが発生する虞もなく、その結果、アルカリ電解液の漏れを防止できる。これにより、本実施形態では、安全性に優れたアルカリ乾電池を提供することができる。
【００５７】
なお、本実施形態における負極集電子２０は、以下に示す構成であっても良い。
【００５８】
本体および押さえ具は、互いに異なる導電性材料からなっても良い。
【００５９】
押さえ具は、複数設けられていても良い。負極と負極集電子との接触を維持するという効果を得るためには、押さえ具の個数は多い方が好ましい。しかし、押さえ具の個数が多くなりすぎると、負極集電子の作製が困難となり、また、負極での集電構造の作製に時間がかかる虞がある。よって、以上のことを考慮して、押さえ具の個数を決めることが好ましい。このことは、圧接部についても言える。
【００６０】
また、本実施形態における負極６は多孔性シートが捲回されたものであるので、本実施形態におけるアルカリ乾電池は以下の変形例に示すように設計されても良い。
【００６１】
−変形例−
本変形例にかかるアルカリ乾電池では、電池ケース１内に存在するアルカリ電解液の合計質量をｘ［ｇ］とし、負極６内に存在する亜鉛の質量をｙ［ｇ］としたときに、１．０≦（ｘ／ｙ）≦１．５である。ここで、電池ケース１内に存在するアルカリ電解液の合計質量には、正極３、セパレータ４および負極６に含まれたアルカリ電解液の質量が含まれている。
【００６２】
従来の市販のアルカリ乾電池では、（ｘ／ｙ）を１．０未満とすることが通例である。その理由としては、従来の市販のアルカリ乾電池では、負極活物質は亜鉛粉末であるので、１．０≦（ｘ／ｙ）とすると、負極における導電性ネットワークの強度が低下する、または、負極において亜鉛粉末が分離または沈降するなどの不具合が発生するからである。
【００６３】
しかし、本変形例にかかるアルカリ乾電池では、負極６は多孔性シートが捲回されたものであるので、１．０≦（ｘ／ｙ）としても上記不具合は発生しない。むしろ、１．０≦（ｘ／ｙ）であれば、放電反応に必要な量のアルカリ電解液を電池ケース１内に充填させることができるので、従来の市販のアルカリ乾電池に比べて負極の利用率を高めることができる。また、（ｘ／ｙ）≦１．５であれば、従来の市販のアルカリ乾電池よりも多くの負極活物質を電池ケース１内に充填させることができるので、アルカリ乾電池の容量を大きくすることができる。
【００６４】
また、本変形例にかかるアルカリ乾電池では、正極活物質（二酸化マンガン）の理論容量を３０８ｍＡｈ／ｇとして正極の容量を計算し、負極活物質（亜鉛）の理論容量を８２０ｍＡｈ／ｇとして負極の容量を計算したときに、０．９≦（負極の容量／正極の容量）≦１．１である。
【００６５】
従来の市販のアルカリ乾電池では、（負極の容量）／（正極の容量）を１．１より大きくすることが通例である。その理由としては、ゲル状負極の利用率が正極の利用率よりも極端に低いため、理論値よりも過剰量の負極を電池ケース内に充填する必要があるためである。
【００６６】
しかし、本変形例にかかるアルカリ乾電池では、負極６は多孔性シートが捲回されたものであるので、その利用率は従来のゲル状負極よりも大きい。よって、（負極の容量）／（正極の容量）を１．１以下にすることができ、その結果、従来の市販のアルカリ乾電池よりも多くの正極活物質を電池ケース１内に充填することができる。従って、アルカリ乾電池の高容量化を図ることが可能である。また、（負極の容量）／（正極の容量）を０．９以上とすれば、従来の市販のアルカリ乾電池よりも多くの負極活物質を電池ケース１内に充填することができるので、これによっても、アルカリ乾電池の高容量化を図ることができる。
【００６７】
以上説明したように、本変形例では、上記実施形態１で得られた効果だけでなく、従来の市販のアルカリ乾電池に比べて負極の利用率およびアルカリ乾電池の容量を高めることができるという新たな効果を得ることができる。
【００６８】
なお、本変形例は、後述の実施形態２〜４にも適用することができる。
【００６９】
《発明の実施形態２》
実施形態２にかかるアルカリ乾電池は、上記実施形態１とは異なる負極集電子を有している。以下では、本実施形態における負極集電子を説明する。
【００７０】
図５は、本実施形態における組立封口体３０の縦断面図であり、図６は、本実施形態における負極６での集電構造の縦断面図である。ここで、図５および図６では、負極集電子４０に関してはその外形を図示しており、また、絶縁ワッシャー９の図示を省略している。
【００７１】
本実施形態における負極集電子４０は、棒状の本体４１と２本の傾斜部材４２とを有している。本体４１は上記実施形態１において列挙した本体２１の材料のうちの何れか一つからなることが好ましい。
【００７２】
傾斜部材４２は、例えば、径が１〜１．５ｍｍであり長さが２〜３ｃｍである棒状部材であることが好ましく、本体４１の軸方向に対して傾いており、上端４２ａが本体４１に接続され、下端４２ｂが本体４１から離れている。
【００７３】
このような負極集電子４０の作製方法としては、傾斜部材４２の上端４２ａをスポット溶接などにより本体４１に溶接させるという方法であっても良く、本体４１と傾斜部材４２とを一体成形させるという方法であっても良い。
【００７４】
なお、負極集電子４０の幅が封口板７の貫通孔７ａの孔径よりも広い場合には、負極集電子４０を次に示すどちらかの方法に従って作製すれば良い。負極集電子４０の本体４１を封口板７の貫通孔７ａに挿通させてから傾斜部材４２の上端を本体４１にスポット溶接させる、又は、棒状部材を封口板７の貫通孔７ａに挿通させてから、その棒状部材を加工することにより本体４１と傾斜部材４２，４２とを一体成形する。
【００７５】
本実施形態における負極６での集電構造では、本体４１は、その軸方向が負極６の中空部６ａの長手方向に対して平行となるように中空部６ａ内に設けられている。傾斜部材４２は、本体４１に接続された部分（傾斜部材４２の上端４２ａ）から本体４１の軸方向に対して傾いた方向に延びているので中空部６ａから負極６内へ挿入されており、よって、その下端４２ｂは負極６内に設けられている。これにより、負極６の内側に応力が発生した場合であっても、負極６と負極集電子４０との接触を維持することができる。
【００７６】
このような負極６での集電構造の作製方法としては、別の言い方をすると、負極集電子４０を負極６内に挿入する方法としては、以下に示す方法を用いることができる。まず、上記実施形態１で記載した方法に従って負極６を作製し、次に、本実施形態における負極集電子４０が封口板７の貫通孔７ａ内に挿通された組立封口体３０を準備し、続いて、負極端子板８を上にした状態で組立封口体３０を負極６の上面の上に配置し、それから、負極集電子４０を負極６の中空部６ａ内に挿入する。すると、負極集電子４０の本体４１は負極６の中空部６ａ内に収容されるが、傾斜部材４２は本体４１の軸方向に対して傾いた方向に延びているのでその下端４２ｂは負極６内に挿入される。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態における負極６での集電構造では、負極集電子４０の傾斜部材４２の下端４２ｂが負極６内に設けられているので、放電に伴い負極６が変形しても負極６と負極集電子４０との接触を維持することができる。よって、本実施形態でも、上記実施形態１に記載の効果を得ることができる。
【００７８】
なお、本実施形態における負極集電子４０は、以下に示す構成であってもよい。
【００７９】
傾斜部材の本数は２本に限定されない。傾斜部材が１本しか設けられていなくても、傾斜部材の下端が負極内に設けられていれば、放電に伴い負極が変形しても負極と負極集電子との接触を維持することができる。しかし、傾斜部材が１本しか設けられていなければ、その傾斜部材が折れたりまたは負極から抜けると、負極と負極集電子とを接触させることが難しくなる。よって、傾斜部材は、複数本設けられていることが好ましく、その場合には図５または図６に示すように放射状に設けられていることが好ましい。
【００８０】
ところが、傾斜部材の本数が多くなると、負極集電子の作製が困難となり、負極集電子の作製に時間がかかる、または、負極集電子の作製歩留まりが悪くなるなどの問題が発生する。また、傾斜部材の本数が多くなると、セパレータの中空の体積（電池ケースのうちセパレータよりも内側部分の体積）に対する負極集電子の総体積の割合が高くなるので、セパレータの中空において負極が占める体積が減少する。そのため、亜鉛の含有量の減少を招くので、アルカリ乾電池の容量が低下するという問題も発生する。以上を考慮して、傾斜部材の本数は２本以上７本以下であることが好ましい。
【００８１】
本体に対する傾斜部材の傾斜角度は、特に限定されない。傾斜部材の下端が負極内に設けられればよいので、その傾斜角度は、本体の径の大きさまたは傾斜部材の長さなどにより適宜設定されることが好ましく、また、負極集電子の作製方法または作製条件などにより適宜設定されることが好ましい。
【００８２】
《発明の実施形態３》
実施形態３にかかるアルカリ乾電池は、上記実施形態１および２とは異なる負極集電子を有している。以下では、本実施形態における負極集電子を主に説明する。
【００８３】
図７は、本実施形態における組立封口体５０の縦断面図であり、図８は、本実施形態における負極６での集電構造の縦断面図である。ここで、図７および図８では、負極集電子６０に関してはその外形を図示しており、また、絶縁ワッシャー９の図示を省略している。
【００８４】
本実施形態における負極集電子６０は、棒状の本体６１の側面に凹凸部６２が形成されたものであり、例えば、真鍮製の本体（径が３〜６ｍｍ，長さが３〜４ｃｍ）６１の側面に対して旋盤加工を行うことにより作製される。凹凸部６２は、図７に示すように本体６１の軸方向に対して螺旋状に形成されていても良いし、本体６１の軸方向に対して平行に形成されていても良いし、本体６１の軸方向に対して垂直に形成されていても良い。これにより、本体６１の側面に凹凸部６２が形成されていない場合に比べて、本体６１の側面の表面積を大きくすることができる。では、本実施形態における負極６での集電構造を説明する。
【００８５】
本実施形態における負極６での集電構造では、本体６１は、その軸方向が負極６の中空部６ａの長手方向に対して平行となるように中空部６ａ内に設けられている。この本体６１の側面には凹凸部６２が形成されており、負極集電子６０の側面のうち本体６１の径方向において負極６寄りに位置する部分は負極６に接している。このように、本体６１の側面に凹凸部６２が形成されていれば、本体６１の側面の表面積を大きくすることができ、よって、負極６と負極集電子６０との接触面積を大きくすることができる。従って、負極集電子として本体の側面に凹凸が形成されていない場合に比べて、放電に伴い負極６が変形しても負極６と負極集電子６０との接触を維持することができる。
【００８６】
このような負極６での集電構造の作製方法としては、別の言い方をすると、負極集電子６０を負極６内に挿入する方法としては、以下に示す方法を用いることができる。まず、上記実施形態１で記載した方法に従って負極６を作製し、次に、本実施形態における負極集電子６０が封口板７の貫通孔７ａ内に挿通された組立封口体５０を準備し、続いて、負極端子板８を上にした状態で組立封口体５０を負極６の上面の上に配置し、それから、負極集電子６０を負極６の中空部６ａ内に挿入して負極集電子６０の側面のうち本体６１の径方向において負極６寄りに位置する部分を負極６に接触させる，という方法を用いることができる。
【００８７】
ここで、負極集電子６０において凹凸部６２が本体６１の軸方向に対して螺旋状に形成されていれば、負極６の中空部６ａの内径が本体６１の外径より小さい場合であっても負極集電子６０を本体６１の周方向に回しながら中空部６ａ内に挿入させることができる。また、負極６の中空部６ａの内径が本体６１の外径より小さければ、負極６の中空部６ａの内径が本体６１の外径以上である場合よりも負極６と負極集電子６０とが接触する箇所を増加させることができる。これらのことから、負極集電子６０において凹凸部６２が本体６１の軸方向に対して螺旋状に形成されている場合の方が、負極集電子６０において凹凸部６２が本体６１の軸方向に対して螺旋状に形成されていない場合（例えば凹凸部６２が本体６１の軸方向に対して平行または垂直に形成されている場合）よりも好ましい。
【００８８】
以上説明したように、本実施形態における負極６での集電構造では、負極６と負極集電子６０との接触面積を大きくすることができるので、放電に伴い負極６が変形しても負極６と負極集電子６０との接触を維持することができる。よって、本実施形態においても、上記実施形態１で記載した効果を得ることができる。
【００８９】
また、本実施形態における負極集電子６０は棒状の本体６１に凹凸部６２が形成されたものであるため、上記実施形態１および２よりも比較的に容易に負極集電子６０を作製することができ、また、上記実施形態１および２よりも比較的に容易に負極集電子６０を負極６の中空部６ａ内へ挿入することができる。
【００９０】
さらに、本実施形態における負極集電子６０において凹凸部６２が本体６１の軸方向に対して螺旋状に形成されている場合には、負極集電子６０を本体６１の周方向に回しながら負極集電子６０を負極６の中空部６ａ内に挿入させることができるので、負極集電子６０を負極６の中空部６ａ内に比較的容易に挿入させることができるという更なる効果を得ることができる。
【００９１】
なお、本実施形態における負極集電子６０は、以下に示す構成を有していても良い。
【００９２】
凹凸部は、本体の側面から凹む凹部であっても良く、本体の側面から突出する凸部であっても良く、本体の側面に対して凸凹する凹凸部であっても良い。
【００９３】
凹凸部の間隔は特に限定されない。凹凸部の間隔が狭ければ狭いほど、負極と負極集電子との接触面積を大きくすることができる。しかし、凹凸部の間隔が狭くなりすぎると、負極集電子の作製が困難になる。これらを考慮して、凹凸部の間隔を設定すればよい。同様の理由から、凹凸部の深さも特に限定されない。
【００９４】
《発明の実施形態４》
実施形態４にかかるアルカリ乾電池は、上記実施形態１〜３とは異なる負極集電子を有している。以下では、本実施形態における負極集電子を主に説明する。
【００９５】
図９は、本実施形態における組立封口体７０の縦断面図であり、図１０は、本実施形態における負極６での集電構造の縦断面図である。ここで、図９および図１０では、絶縁ワッシャー９の図示および負極６の中空部６ａの図示を省略している。
【００９６】
本実施形態における負極集電子８０は、上記実施形態１〜３における本体２１，４１，６１を有しておらず、その代わりに、第１被覆板（被覆板）８１、ばね体８２、第２被覆板８３および集電棒８４とを有し、ばね体８２は、第１被覆板８１と第２被覆板８３とで挟まれており、集電棒８４は、第２被覆板８３の上に設けられている。
【００９７】
第１被覆板８１および第２被覆板８３は、例えば、錫めっきされた真鍮製の円盤（径が５〜８ｍｍ，厚みが１ｍｍ）である。ばね体８２は、例えば、真鍮製の円盤（外径が５〜８ｍｍ，中空径が２〜６ｍｍ）であり、第１被覆板８１に近づくにつれて外径が小さくなる皿ばねであることが好ましい。集電棒８４は、上記実施形態１において列挙した本体２１の材料のうちの何れか一つからなることが好ましく、封口板７の貫通孔７ａ内に設けられている。集電棒８４の下面は、封口板７の下面と面一であるとともに、第２被覆板８３の上面に接している。では、本実施形態における負極６での集電構造を説明する。
【００９８】
本実施形態における負極６での集電構造では、負極集電子８０は、第１被覆板８１が負極６の上面を覆うように配置されており、負極６の上面の上には、第１被覆板８１、ばね体８２、第２被覆板８３および貫通孔７ａ内に集電棒８４が設けられた封口板７が順に設けられている。これにより、第２被覆板８３の重力および封口板７の貫通孔７ａ内に設けられた集電棒８４の重量がばね体８２を介して第１被覆板８１に伝えられるので、第２被覆板８３および集電棒８４が第１被覆板８１を負極６の上面に押圧する押圧部材として機能する。よって、本実施形態における負極６での集電構造では、放電に伴い負極６が変形しても、負極６と負極集電子８０との接触を維持することができる。
【００９９】
さらに、ばね体８２は第１被覆板８１へ近づくにつれて外径が小さくなる形状を有しているので、ばね体の外径が第１被覆板８１へ近づくにつれて大きくなる場合またはばね体の外径が第１被覆板８１へ近づく方向において同じである場合に比べて、第１被覆板８１を負極６の上面へ押圧させ易い。
【０１００】
このような負極６での集電構造の作製方法としては、まず、上記実施形態１で記載した方法に従って負極６を作製し、次に、負極６の上面の上に第１被覆板８１、ばね体８２および第２被覆板８３を順に配置し、続いて、貫通孔７ａ内に集電棒８４が設けられた封口板７、負極端子板８および絶縁ワッシャー９が一体化されたものを第２被覆板８３の上に配置する，という方法を用いることができる。このとき、第１被覆板８１へ近づく方向において外径が小さくなるようにばね体８２を第１被覆板８１の上に配置することが好ましい。
【０１０１】
以上説明したように、本実施形態における負極６での集電構造では、第２被覆板８３および集電棒８４がばね体８２を介して第１被覆板８１を負極６の上面に押圧するので、放電に伴い負極６が変形しても負極６と負極集電子８０との接触を維持することができる。よって、本実施形態においても、上記実施形態１で記載した効果を得ることができる。
【０１０２】
なお、本実施形態における負極集電子８０は、以下に示す構成を有していてもよい。
【０１０３】
ばね体の外径は、第１被覆板へ近づくにつれて大きくなってもよく、または、第１被覆板へ近づく方向において同じであっても良い。どちらの場合であっても、放電に伴い負極が変形しても負極と負極集電子との接触を維持することができる。しかし、ばね板の外径が第１被覆板へ近づくにつれて小さくなれば、上述のように第１被覆板８１を負極６の上面へ押圧させ易い。よって、ばね板の外径は第１被覆板へ近づくにつれて小さくなる方が好ましい。なお、何れの場合であっても、ばね体の外径の最大値が第１被覆板の径以下であることが好ましい。
【０１０４】
《その他の実施形態》
負極は、以下に示す構成であっても良い。
【０１０５】
負極のうち負極の径方向において隣り合う部分が、亜鉛または亜鉛よりも水素過電圧の高い金属を用いて接続されていても良い。これにより、負極における集電方向を負極の径方向とすることができるため、集電時の抵抗を低減させることができる。また、亜鉛よりも水素過電圧の高い金属を用いて負極のうち負極の径方向において隣り合う部分を接続している場合には、アルカリ乾電池内における水素ガスの発生を抑制することができるので、アルカリ電解液の漏れを防止できる。
【０１０６】
多孔性シートは、捲回前に、酸またはアルカリによるエッチングが施されたものであっても良い。このエッチングにより多孔性シートの表面積を大きくすることができるので、アルカリ乾電池の高負荷パルス放電特性を向上させることができる。
【０１０７】
電池ケース、正極活物質、正極の導電剤、セパレータ及びアルカリ電解液の材料は、上記記載に限定されない。また、封口板、負極端子板及び絶縁ワッシャーの形状は、上記記載に限定されない。
【実施例】
【０１０８】
本発明の実施例を示す。本実施例では、以下に示す方法に従って単３形アルカリ乾電池を製造し、製造した単３形アルカリ乾電池に対して２種類の放電を行った。【０１０９】
１．単３形アルカリ乾電池の製造
＜実施例１＞
実施例１では、図２に示す負極集電子を用いて単３形のアルカリ乾電池を製造した。【０１１０】
−負極集電子の作製方法−
まず、真鍮製の棒（径が１．４２５ｍｍ，長さが３ｃｍ）に錫メッキを施して、負極集電子の本体を作製した。このとき、負極集電子の本体の下端は鋭角に尖っていた。【０１１１】
次に、本体と同一の材料からなる板（厚みが０．５ｍｍ，幅が２ｍｍ，長さが３ｃｍ）に対して、湾曲状態に模った金型に沿うように塑性加工を施した。これにより、負極集電子の押さえ具を作製した。【０１１２】
その後、押さえ具の上端を本体にスポット溶接させ、本実施例における負極集電子を作製した。このとき、作製された負極集電子の幅は３．５ｍｍであり、負極集電子の下端における本体と押さえ具との間隔（ｄ）は２ｍｍであった。【０１１３】
なお、封口板の貫通孔の孔径よりも負極集電子の幅の方が広いため、実際には、負極集電子の本体を封口板の貫通孔に挿通させてから押さえ具を本体にスポット溶接させた。【０１１４】
−単３形のアルカリ乾電池の製造方法−
まず、以下の手順に従って負極を作製した。【０１１５】
三井金属株式会社製の亜鉛粉末（ロットＮｏ．：７０ＳＡ−Ｈ，亜鉛の重量に対してＡｌを５０ｐｐｍ含有しＢｉを５０ｐｐｍ含有しＩｎを２００ｐｐｍ含有する）を原料にして、溶融紡糸法を用いて亜鉛繊維を作製した。この亜鉛繊維は、線径（線断面を含むように円を描いたときの円の直径）が０．１ｍｍであり、長さが１０ｃｍであった。その亜鉛繊維の３．８３ｇをシート状（縦の長さが４．１３ｃｍ，横の長さが５．４６ｃｍ，厚みが０．１ｃｍ）に作製した。これにより、多孔性シートを得た。【０１１６】
ここで、多孔性シートを作製する際には、開口の形状が長方形である貫通孔（深さが１ｃｍ，縦の長さが４．１３ｃｍ，横の長さが５．４６ｃｍ）が形成された金型と、その貫通孔内に設けられたサンプルを上下から押さえる２枚の金属板とを用いた。【０１１７】
多孔性シートの作製方法としては、まず、貫通孔が形成された金型を水平に置き、その貫通孔の中に１枚目の金属板（厚みが０．５ｃｍ，縦の長さが４．１３ｃｍ，横の長さが５．４６ｃｍ）を配置した。これにより、金型の下面における開口が１枚目の金属板で封じられた。次に、金型の貫通孔の側面を側面とし１枚目の金属板の上面を底面とする空間内に、所定量の亜鉛繊維をほぼ均等に投入した。その後、その空間内に投入された亜鉛繊維の上に２枚目の金属板（厚みが１ｃｍ，縦の長さが４．１３ｃｍ，横の長さが５．４６ｃｍ）を配置し、１枚目の金属板と２枚目の金属板との隙間が１ｍｍになるまでその２枚目の金属板に圧力を加えて亜鉛繊維を押し固めた。これにより、厚みが１ｍｍの多孔性シートが作製された。その後、貫通孔内に２枚の金属板および多孔性シートが設けられた金型の上下を反転させ、上に配置された金属板（１枚目の金属板）を取り除いた。その後、金型に軽い圧力を加えることにより、多孔性シートを金型から取り出した。【０１１８】
作製した多孔性シートの端を幅１．５ｍｍ程度、圧延し、その圧延した部分を２本の金属棒で挟んで多孔性シートを捲回した。これにより、負極を作製した。このとき、多孔性シートのうち２本の金属棒で挟まれた部分には「くせ」が付いた。また、負極には、中空部が形成された。【０１１９】
その後、負極１００重量部に対して、３３重量％の水酸化カリウム水溶液（ＺｎＯを２重量％含有）５４重量部および水酸化インジウム０．０３重量部（金属インジウムとして０．０１９７重量部）を加えて混合した。なお、負極１００重量部に対して、分散媒として架橋型ポリアクリル酸０．７重量部および架橋型ポリアクリル酸ナトリウム１．４重量部をさらに混合することが好ましい。【０１２０】
次に、正極を作製した。具体的には、電解二酸化マンガン及び黒鉛を重量比９４：６の割合で混合し、この混合粉１００重量部に対して電解液（ＺｎＯを２重量％含有する３９重量％の水酸化カリウム水溶液）１重量部を混合させた後、ミキサーで均一に攪拌および混合して一定粒度に整粒した。得られた粒状物を中空円筒型を用いて加圧成形して正極合剤ペレットとした。ここで、電解二酸化マンガンは東ソー株式会社製のＨＨ−ＴＦを用い、黒鉛は日本黒鉛工業株式会社製のＳＰ−２０を用いた。【０１２１】
続いて、得られた正極合剤ペレットを電池ケース内に設けた後、セパレータと絶縁キャップとを挿入した。セパレータは株式会社クラレ製のビニロン−リヨセル複合不織布を用いた。それから、水酸化カリウム水溶液および水酸化インジウムを含む負極を電池ケース内に設け、セパレータの内側に３３重量％の水酸化カリウム水溶液（ＺｎＯを２重量％含有）を注入した。【０１２２】
そして、負極集電子、封口板、負極端子板および絶縁ワッシャーが一体化された組立封口体を作製した。その後、負極集電子の本体の下端を負極の中空部内に挿入し、負極集電子の押さえ具の下端を負極内に挿入し、負極のうち捲回時に２本の金属棒で挟まれた部分を本体と押さえ具とで挟んだ。そして、本体と押さえ具との接続部分が負極の中空部に挿入される手前で、負極内への負極集電子の挿入を停止した。その後、組立封口体の負極端子板により電池ケースの開口を封じた。これにより、本実施例にかかる単３形のアルカリ乾電池を作製した。【０１２３】
＜実施例２＞
実施例２では、図５に示す負極集電子を用いて単３形のアルカリ乾電池を製造した。【０１２４】
−負極集電子の作製方法−
まず、真鍮製の棒（径が１．４２５ｍｍ，長さが３ｃｍ）に錫メッキを施して、負極集電子の本体を作製した。このとき、負極集電子の本体の下端は鋭角に尖っていた。【０１２５】
次に、負極集電子の本体に、本体と同一の材料からなる２本の棒（径が１ｍｍ，長さが２ｃｍ）の上端をスポット溶接させた。これにより、負極集電子の本体には２本の傾斜部材が接続され、本実施例における負極集電子が作製された。【０１２６】
なお、封口板の貫通孔の孔径よりも負極集電子の幅の方が広いため、実際には、負極集電子の本体を封口板の貫通孔に挿通させてから傾斜部材を本体にスポット溶接させた。【０１２７】
−単３形のアルカリ乾電池の製造方法−
上記実施例１に記載の方法に従って電池ケース内に正極、負極およびアルカリ電解液を設けた後、負極集電子、封口板、負極端子板および絶縁ワッシャーが一体化された組立封口体を作製した。その後、負極集電子を負極の中空部内に挿入した。すると、負極集電子の本体は中空部内に収納されたが、負極集電子の傾斜部材は中空部内から負極へ挿入された。その後、組立封口体の負極端子板により電池ケースの開口を封じた。これにより、本実施例にかかる単３形のアルカリ乾電池を作製した。【０１２８】
＜実施例３＞
実施例３では、上記実施例２における負極集電子の傾斜部材の本数が７本である負極集電子を用いて単３形のアルカリ乾電池を製造した。【０１２９】
−負極集電子の作製方法−
まず、真鍮製の棒（径が１．４２５ｍｍ，長さが３ｃｍ）に錫メッキを施して、負極集電子の本体を作製した。【０１３０】
次に、負極集電子の本体に、本体と同一の材料からなる７本の棒（径が１ｍｍ，長さが２ｃｍ）の上端をスポット溶接させた。これにより、負極集電子の本体には７本の傾斜部材が接続され、本実施例における負極集電子が作製された。【０１３１】
なお、負極集電子の本体に８本以上の上記棒をスポット溶接させることは、不可能であった。【０１３２】
−単３形のアルカリ乾電池の製造方法−
本実施例における負極集電子を用いて、上記実施例２に記載の方法に従って単３形のアルカリ乾電池を作製した。【０１３３】
＜実施例４＞
実施例４では、図７に示す負極集電子を用いて単３形のアルカリ乾電池を製造した。【０１３４】
−負極集電子の作製方法−
まず、旋盤加工により、真鍮製の棒（負極集電子の本体，径が５ｍｍ，長さが３ｃｍ）の表面に凹凸を形成した。このとき、棒の軸方向に対して螺旋状に凹凸を形成した。また、旋盤加工後の棒の厚み（凸から凸までの厚み）は旋盤加工前の棒の厚みとほぼ同じであった。【０１３５】
次に、表面に凹凸が形成された棒に錫メッキを施した。これにより、本実施例における負極集電子を作製した。【０１３６】
−単３形のアルカリ乾電池の製造方法−
上記実施例１に記載の方法に従って電池ケース内に正極、負極およびアルカリ電解液を設けた後、本実施例における負極集電子を封口板の貫通孔に挿通させて、負極集電子、封口板、負極端子板および絶縁ワッシャーが一体化された組立封口体を作製した。その後、負極集電子を負極の中空部内に挿入して負極集電子を負極に密接させた状態にし、組立封口体の負極端子板により電池ケースの開口を封じた。これにより、本実施例にかかる単３形のアルカリ乾電池を作製した。【０１３７】
＜実施例５＞
実施例５では、図９に示す負極集電子を用いて単３形のアルカリ乾電池を製造した。【０１３８】
−負極集電子の作製方法−
２枚の円盤（負極集電子の第１および第２被覆板，径が８ｍｍ，厚み１ｍｍ）の間に皿ばね（ばね体，外径が７ｍｍ，中空径が４ｍｍの中空円盤）を挟んだ。このとき、２枚の円盤および皿ばねは、いずれも、真鍮製であり、錫メッキされていた。また、皿ばねは、縦断面の形状が台形であった。【０１３９】
−単３形のアルカリ乾電池の製造方法−
上記実施例１に記載の方法に従って電池ケース内に正極、負極およびアルカリ電解液を設けた後、皿ばねが２枚の円盤の間に挟まれたものを負極の上面の上に配置した。このとき、上から下へ向かうにつれて外径が小さくなるように、皿ばねを負極の上面の上に配置した。その上に、貫通孔に集電棒（径が１．５ｍｍ，長さが１ｍｍ）が設けられた封口板、負極端子板および絶縁ワッシャーが一体化された組立封口体を配置した。これにより、本実施例における単３形のアルカリ乾電池を作製した。【０１４０】
２．単３形アルカリ乾電池の評価
上記実施例１〜５にかかる単３形アルカリ乾電池と市販の単３形アルカリ乾電池（比較例１にかかる単３形アルカリ乾電池）とに対して、以下の２種類の放電を行った。【０１４１】
放電条件（Ａ）：１００ｍＡの定電流で放電を行い、電圧が０．９Ｖになるまで放電を行ったときの放電容量を評価の対象とした。なお、温度は２０℃であった。本条件は、いわゆるローレート放電特性を判断するためのものである。【０１４２】
放電条件（Ｂ）：１０００ｍＡの定電流で放電を行い、電圧が０．９Ｖになるまで放電を行ったときの放電容量を評価の対象とした。なお、温度は２０℃であった。本条件は、いわゆるハイレート放電特性を判断するためのものである。【０１４３】
図１１に、比較例１にかかる単３形アルカリ乾電池Ａおよび実施例１〜５にかかる単３形アルカリ乾電池Ｂ〜Ｆの評価結果を示す。図１１から分かるように、放電容量は、放電条件（Ａ）および（Ｂ）ともに、比較例１よりも実施例１〜５の方が大きかった。その理由は、負極集電子として集電性の良好な集電子を使用することにより、活物質がより有効に放電されたからであると考えられる。すなわち、実施例１〜５では、放電に伴い負極が変形した場合であっても、負極と負極集電子との接触を維持することができるので負極における集電性を維持することができ、よって、活物質がより効率良く放電できたからであると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
以上説明したように、本発明は、放電に伴い負極が変形した場合であっても負極と負極集電子との接触を維持することができるので、放電特性の向上または長寿命が要求されるアルカリ乾電池について有用である。
【符号の説明】
【０１４５】
1       電池ケース 
3       正極 
4       セパレータ 
6       負極 
6a      中空部 
7       封口板 
7a      貫通孔 
10      組立封口体 
20      負極集電子 
21      本体 
22      押さえ具 
23      圧接部 
30      組立封口体 
40      負極集電子 
41      本体 
42      傾斜部材 
42a     上端
42b     下端 
50      組立封口体 
60      負極集電子 
61      本体 
62      凹凸部 
70      組立封口体 
80      負極集電子 
81      第１被覆板（被覆板） 
82      ばね体 
83      第２被覆板 （押圧部材）
84      集電棒
【図１】
2010061521.tif 000003
【図２】
2010061521.tif 000004
【図３】
2010061521.tif 000005
【図４】
2010061521.tif 000006
【図５】
2010061521.tif 000007
【図６】
2010061521.tif 000008
【図７】
2010061521.tif 000009
【図８】
2010061521.tif 000010
【図９】
2010061521.tif 000011
【図１０】
2010061521.tif 000012
【図１１】
2010061521.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成23年1月14日(2011.1.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ乾電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
正極活物質に二酸化マンガンを用い、負極活物質に亜鉛を用い、電解液にアルカリ水溶液を用いたアルカリ乾電池は、汎用性が高く安価であるため、各種機器の電源として広く普及している。このようなアルカリ乾電池では、通常、負極には、ガスアトマイズ法等で得られた不定形の亜鉛粉を使用している。
【０００３】
一方、特許文献１には、負極に、多孔性固体亜鉛（亜鉛からなる繊維をウール状（綿状）にし、亜鉛からなるウールを用いて作製されたもの）を用いることが開示されている。多孔性固体亜鉛を用いれば、不定形の亜鉛粉を使用する場合に比べて負極活物質間における接触抵抗を低減させることができるので、放電特性を向上させることができると、同文献に記載されている。
【０００４】
また、特許文献１には、負極に上記多孔性固体亜鉛を用いた場合の集電方法が開示されており、亜鉛からなるウールを用いて作製されたシートを格子またはタブ（集電子）などに圧縮させるという方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５１８４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された集電方法には、次に示す問題がある。
【０００７】
特許文献１に開示された集電方法を用いて円筒型の電池の製造を試みると、格子またはタブに封口板を溶接させる必要がある。一般に、溶接時には、スパークによりスパッター（異物）が発生することが知られており、格子またはタブに封口板を溶接させる際にスパッターが発生すると、そのスパッター（この場合は金属片）が正極内または負極内に混入する虞がある。正極内または負極内に金属片が混入すると、混入した金属片がアルカリ電解液に溶解されるので、ガスが発生し、その結果、アルカリ電解液の漏れを招来する。このように、特許文献１に開示された集電方法を用いて円筒型の電池の製造を試みると、格子またはタブに封口板を溶接する必要があるためにアルカリ電解液の漏れを招来するという問題が生じる。
【０００８】
ところで、従来のアルカリ乾電池では釘型の負極集電子が封口板の貫通孔に挿通されているので、従来のアルカリ乾電池を製造する際には負極集電子と封口板とを互いに溶接させない。よって、負極集電子として従来のアルカリ乾電池に使用されている釘型の集電子を使用すれば上記問題を解決することができる，と考えられる。しかし、負極として特許文献１に開示された亜鉛からなるシートを使用し、負極集電子として従来の釘型の集電子を使用すると、次に示す新たな問題が発生する。
【０００９】
アルカリ乾電池の負極では、径方向における周縁から中央へ向かって放電反応が進行し、また、放電により亜鉛（Ｚｎ）が酸化亜鉛（ＺｎＯ）へ変化する。一般に、亜鉛が酸化亜鉛に変化すると体積が約１．２倍に膨張することが知られているので、アルカリ乾電池で放電が起こると負極の径方向における周縁部分が膨張する。この膨張により負極の内側では応力が発生し、この応力の発生により釘型の負極集電子と負極との接触が緩み、その結果、負極における集電能が低下する。上記応力の発生は放電末期において顕著となるため、放電末期における集電能の著しい低下を招き、十分な放電性能を得ることができない。このように、負極として特許文献１に開示された亜鉛からなるシートを使用し、負極集電子として従来の釘型の集電子を使用すると、放電性能の低下を招来するという問題が生じる。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、負極として亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものを用いた場合における放電性能の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１〜第４のアルカリ乾電池では、正極と、正極よりも内側に設けられた負極と、正極と負極との間に設けられたセパレータと、負極集電子と、アルカリ電解液とが電池ケース内に設けられている。
【００１２】
本発明の第１のアルカリ乾電池では、負極は、亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものであり、電池ケースの長手方向に延びる中空部を有している。負極集電子は、棒状の本体と押さえ具とを有している。本体は、軸方向が中空部の長手方向に対して平行となるように中空部内に設けられている。押さえ具は、負極のうち負極の径方向において互いに隣り合う部分の間に設けられ、本体に接続されている。本体と押さえ具とは、負極のうち本体と押さえ具との間に存在する部分を挟んでいる。
【００１３】
ここで、「亜鉛をふくむ多孔性シート」の具体例には、亜鉛からなる多孔性シート、亜鉛合金からなる多孔性シート、または、亜鉛または亜鉛合金からなる多孔性シートに亜鉛以外の金属（但し水銀を除く）が設けられたものなどを挙げることができる。
【００１４】
また、「負極のうち負極の径方向において互いに隣り合う部分の間」は、負極の第ｎ周回と第（ｎ＋１）周回との間（ｎは１以上の整数）である。
【００１５】
このようなアルカリ乾電池では、放電に伴い負極が変形しても、負極と負極集電子との接触を維持することができる。
【００１６】
本発明の第１のアルカリ乾電池では、負極集電子は、押さえ具が本体に圧接された圧接部を有することが好ましい。このようなアルカリ乾電池では、本体と押さえ具とは、圧接部において、負極のうち負極集電子の本体と押さえ具との間に存在する部分を挟持する。
【００１７】
本発明の第１のアルカリ乾電池では、押さえ具は、負極のうち最内周部分と最内周部分よりも一周外側の部分との間に設けられていることが好ましく、本体と押さえ具とは、最内周部分のうち負極の周方向における端部を挟んでいることが好ましい。このようなアルカリ乾電池では、本体と押さえ具とは、負極のうち負極集電子の本体と押さえ具との間に存在する部分を容易に挟むことができる。
【００１８】
本発明の第２のアルカリ乾電池では、負極は、亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものであり、電池ケースの長手方向に延びる中空部を有している。負極集電子は、棒状の本体と傾斜部材とを有している。本体は、軸方向が中空部の長手方向に対して平行となるように中空部内に設けられている。傾斜部材は、本体の軸方向に対して傾いており、一端が本体に接続され、他端が負極内に設けられている。このようなアルカリ乾電池では、放電に伴い負極が変形しても、負極と負極集電子との接触を維持することができる。
【００１９】
本発明の第２のアルカリ乾電池では、負極集電子は２本以上７本以下の傾斜部材を有していることが好ましい。このようなアルカリ乾電池では、負極集電子を比較的容易に作製することができる。
【００２０】
本発明の第３のアルカリ乾電池では、負極は、亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものであり、電池ケースの長手方向に延びる中空部を有している。負極集電子は、棒状の本体と本体の側面に形成された凹凸部とを有し、本体の軸方向が中空部の長手方向に対して平行となるように中空部内に設けられている。ここで、凹凸部は、後述の好ましい実施形態では、本体の軸方向に対して螺旋状に形成されている。このようなアルカリ乾電池では、負極集電子の側面に凹凸部が形成されていない場合に比べて負極と負極集電子との接触面積を大きくすることができるので、放電に伴い負極が変形しても負極と負極集電子との接触を維持することができる。
【００２１】
本発明の第４のアルカリ乾電池では、負極は、亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものである。負極集電子は、負極の一方の端面を覆う被覆板と、ばね体を介して被覆板を負極の一方の端面へ押圧する押圧部材とを有している。このようなアルカリ乾電池では、放電に伴い負極が変形しても、負極と負極集電子との接触を維持することができる。
【００２２】
本発明の第４のアルカリ乾電池では、ばね体は、被覆板へ近づくにつれて外径が小さくなる形状を有する皿ばねであることが好ましい。このようなアルカリ乾電池では、ばね体の外径が被覆板へ近づくにつれて大きくなる場合または被覆板へ近づく方向において同じである場合に比べて、被覆板を負極の一方の端面へ押圧しやすくなる。
【００２３】
本発明の第１から第４のアルカリ乾電池では、電池ケース内に存在するアルカリ電解液の合計質量をｘ［ｇ］とし、負極内に存在する亜鉛の質量をｙ［ｇ］としたとき、１．０≦ｘ／ｙ≦１．５であることが好ましい。ここで、「電池ケース内に存在するアルカリ電解液の合計質量」には、正極、負極およびセパレータ内に存在するアルカリ電解液の質量が含まれている。このようなアルカリ乾電池では、従来の市販のアルカリ乾電池（ｘ／ｙが１．０未満）に比べて、電池ケース内におけるアルカリ電解液の量を多くすることができる。
【００２４】
本発明の第１から第４のアルカリ乾電池では、正極は、活物質として二酸化マンガンを含有しており、二酸化マンガンの理論容量を３０８ｍＡｈ／ｇとして正極の容量を計算し、亜鉛の理論容量を８２０ｍＡｈ／ｇとして負極の容量を計算したとき、０．９≦負極の容量／正極の容量≦１．１であることが好ましい。このようなアルカリ乾電池では、従来の市販のアルカリ乾電池（（負極の容量／正極の容量）が１．１よりも大きい）に比べて、電池ケース内における正極活物質の充填量を多くすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、負極として亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものを用いた場合における放電性能の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態１にかかるアルカリ乾電池の概要を示す半断面図である。
【図２】本発明の実施形態１における組立封口体の縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態１における負極での集電構造の縦断面図である。
【図４】図３に示すIV−IV線における断面図である。
【図５】本発明の実施形態２における組立封口体の縦断面図である。
【図６】本発明の実施形態２における負極での集電構造の縦断面図である。
【図７】本発明の実施形態３における組立封口体の縦断面図である。
【図８】本発明の実施形態３における負極での集電構造の縦断面図である。
【図９】本発明の実施形態４における組立封口体の縦断面図である。
【図１０】本発明の実施形態４における負極での集電構造の縦断面図である。
【図１１】実施例１〜５および比較例の評価結果を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されない。また、特に限定しない場合には、以下の実施形態における「上」および「下」は、それぞれ、負極端子板を上にしてアルカリ乾電池を配置したときの「上」および「下」である。
【００２８】
《発明の実施形態１》
図１は、実施形態１にかかるアルカリ乾電池の概要を示す半断面図である。なお、図１では、負極集電子２０の詳細を省略している。
【００２９】
本実施形態に係るアルカリ乾電池は、有底の電池ケース１を備えている。電池ケース１はニッケルメッキされた鋼板からなり、電池ケース１の外周面にはラベル１１が設けられている。電池ケース１内には、正極３、セパレータ４および負極６が設けられている。正極３は、黒鉛からなる膜２を介して電池ケース１の内周面に密着しており、電解二酸化マンガンの粉末（活物質）、黒鉛の粉末（導電剤）およびアルカリ電解液を含んでいる。セパレータ４は、正極３よりも電池ケース１の内側に設けられており、ポリビニルアルコール繊維およびレーヨン繊維を主体として混抄した不織布であり、アルカリ電解液を保持している。負極６は、セパレータ４よりも電池ケース１の内側に設けられており、絶縁キャップ５を介して電池ケース１の底面の上に設けられている。また、負極６は、後述のように、亜鉛または亜鉛合金からなる多孔性シート（以下では単に「多孔性シート」という）が渦巻き状に捲回されたものである。
【００３０】
電池ケース１の開口には、封口板７と負極端子板８と絶縁ワッシャー９と負極集電子２０とが一体化された組立封口体１０が設けられている。電池ケース１の開口は負極端子板８により封じられており、負極端子板８の内面には負極集電子２０の上面が接している。負極集電子２０は封口板７の貫通孔７ａを挿通して負極６内に挿入されている。電池ケース１の開口の周縁では封口板７を介して負極端子板８がかしめられており、絶縁ワッシャー９は貫通孔７ａが形成された封口板７の中央部と封口板７の周縁部とを架橋している。
【００３１】
このようなアルカリ乾電池は、以下に示す方法により作製することができる。まず、有底の電池ケース１の内周面の一部分に黒鉛からなる膜２を塗装したのち、正極活物質などを含む正極合剤ペレットを電池ケース１の内部に複数個設けその正極合剤ペレットを加圧させる。これにより、正極３を作製する。次に、正極３よりも電池ケース１の内側にセパレータ４および絶縁キャップ５を設けた後、アルカリ電解液を電池ケース１内に注入させ、その後、セパレータ４よりも電池ケース１の内側に負極６を設ける。なお、負極６を電池ケース１内に設けたのちに、アルカリ電解液を電池ケース１内に注入しても良い。その後、組立封口体１０を用いて電池ケース１の開口を封じ、電池ケース１の外周面にラベル１１を設ける。
【００３２】
以下では、本実施形態における負極６、負極集電子２０および負極６での集電構造を説明する。まず、従来の市販のアルカリ乾電池における負極と比較しながら、本実施形態における負極６を説明する。
【００３３】
従来の市販のアルカリ乾電池における負極には、亜鉛の小塊が使用されている。ここでいう「亜鉛の小塊」は、形状を問わず、最大径または最大長さがそれぞれ数μｍから１０ｍｍくらいの亜鉛の小さな塊または小片のことである。ここでの「亜鉛」には、亜鉛以外の少量の金属（水銀は除く）を含んだ亜鉛合金も含まれる。
【００３４】
このような亜鉛の小塊は、ガスアトマイズ法によって作製される粉体であって、ジャガイモのような不定形の塊であり、平均粒径が１８０μｍ近辺になるように篩で分級されたものである。三井金属株式会社製の亜鉛粉末（ロットＮｏ：７０ＳＡ−Ｈ，亜鉛の重量に対してＡｌを５０ｐｐｍ含有しＢｉを５０ｐｐｍ含有しＩｎを２００ｐｐｍ含有する）を例として挙げることができる。
【００３５】
一方、本実施形態における負極６は、多孔性シートが渦巻き状に捲回されたものである。多孔性シートには複数の隙間（不図示）が存在しており、その隙間にはアルカリ電解液が保持されている。このアルカリ電解液は、アニオン性界面活性剤および４級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤を含んでいても良く、また、必要に応じてインジウム化合物を含んでいても良い。多孔性シートのうち隙間以外の部分では亜鉛または亜鉛合金が互いに接触しており、よって、本実施形態における負極６には従来の市販のアルカリ乾電池の負極に比べて強固な導電性ネットワークが形成されている。なお、亜鉛よりも水素過電圧の高い金属（Ｉｎ，Ｂｉ，Ｓｎ，ＧｅまたはＣｕなど）が亜鉛合金に含まれていれば、アルカリ乾電池において水素ガスの発生を抑制することができるという効果を得ることができる。
【００３６】
このような多孔性シートは、亜鉛または亜鉛合金からなる繊維などをプレス成型法などにより圧縮するという方法を用いて作製されても良く、亜鉛または亜鉛合金からなるシートを作製したのちそのシートに複数の孔を形成するという方法を用いて作製されても良い。前者の方法を用いて多孔性シートを作製する場合、亜鉛または亜鉛合金からなる繊維の大きさには特に限定されない。しかし、直径が５０μｍ以上であり長さが１０ｍｍ以上である繊維を用いて多孔性シートを作製すると、多孔性シートの機械強度を強くすることができるので電池ケース１において負極６の形状を維持することができる。また、直径が５００μｍ以下であり長さが３００ｍｍ以下である繊維を用いて多孔性シートを作製すると、電極反応に必要な負極６の表面積を確保することができる。よって、亜鉛または亜鉛合金からなる繊維としては、直径が５０μｍ以上５００μｍ以下であり、長さが１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
このような繊維の形成方法としては、溶融紡糸法を選択することができる。溶融紡糸法とは、ノズルから金属の溶融液を噴射することにより金属からなる極細線を得る手法の総称であり、例えば、以下の方法に従って金属からなる極細線を得ることができる。まず、亜鉛または亜鉛合金を坩堝（るつぼ）内に入れて高周波コイル等の加熱装置により溶解する。次に、溶融金属（溶融された亜鉛または亜鉛合金）の液面上にアルゴンガス等を供給する。すると、そのガス圧によりその溶融金属がノズルから大気中に噴射され、金属からなる極細線が得られる。このとき、溶融金属の噴射を水中で行い、極細線を急冷するという方法を用いても良い。また、溶融紡糸法以外の方法としては、切削加工法または線引き加工法などを用いることができる。
【００３８】
ここで、上記「亜鉛または亜鉛合金からなる繊維」は、細長い形状を有するものの一例である。従って、多孔性シートの亜鉛材料としては、細長い形状を有し且つ亜鉛または亜鉛合金からなるものであれば良く、亜鉛または亜鉛合金からなる繊維に限定されない。
【００３９】
多孔性シートの材料の形状が球体に近い形状であれば、材料同士が接触する箇所が増加するため、接触抵抗が増大する。一方、多孔性シートの材料の形状が細長ければ、電子がその材料の長手方向に沿ってその材料内を移動することができるので、材料同士が接触する箇所を少なくすることができ、よって、接触抵抗の増大を抑制することができる。
【００４０】
このような多孔性シートを捲回すると、本実施形態における負極６を作製することができる。その作製方法としては、例えば、多孔性シートの長手方向における端を圧延し、圧延した部分を２本の金属棒で挟んで多孔性シートを捲回させるという方法を挙げることができる。この方法を用いて負極６を作製すると、２本の金属棒で挟んだ部分に「くせ」を付けることができ（例えば、２本の金属棒で挟んだ部分を若干曲げることができ）、また、負極６に中空部６ａを形成することができる。そして、この中空部６ａには、負極集電子２０（具体的には、負極集電子２０の本体２１）が設けられている。では、負極集電子２０を説明する。
【００４１】
図２は、本実施形態における組立封口体１０の縦断面図であり、図３は、本実施形態における負極６での集電構造の縦断面図であり、図４は、図３に示すIV−IV線における断面図である。ここで、図２および図３では、負極集電子２０に関してはその外形を図示しており、また、絶縁ワッシャー９の図示を省略している。
【００４２】
本実施形態における負極集電子２０は、図２に示すように、棒状の本体２１と押さえ具２２とを有し、さらに圧接部２３を有している。負極集電子２０の幅は、１〜４ｍｍであることが好ましい。本体２１としては、真鍮製の棒（径が例えば１．４２５ｍｍ，長さが例えば３ｃｍ）が錫メッキされたものを使用することができ、真鍮以外に亜鉛、銅、錫、銀、ニッケル、チタンもしくはマグネシウムなどの金属、または、これらの金属からなる合金を使用することもできる。なお、本体２１の材料が錫である場合には、上記錫メッキは不要である。また、本体２１は釘型に形成されていることが好ましく、その下端は尖った形状を有していることが好ましい。
【００４３】
押さえ具２２は、本体２１と同一の材料からなることが好ましく、本体２１の外周面の一部分に対向するように配置されており、本体２１の軸方向に延びるように形成されている。押さえ具２２は、その上端が本体２１に接続されており、圧接部２３では本体２１に圧接されているが、それ以外の部分が本体２１から離れている。押さえ具２２の下端は、本体２１から多孔性シートの厚み程度離れており（ｄ≒多孔性シートの厚み）、押さえ具２２のうち上端と圧接部２３との間に存在する部分は本体２１から遠ざかるように湾曲している。
【００４４】
このような負極集電子２０の作製方法としては、例えば、押さえ具２２の上端を本体２１にスポット溶接させるという方法、金具を用いて押さえ具２２の上端を本体２１に固定するという方法、または、本体２１と押さえ具２２とを一体成形するという方法を用いることができる。また、押さえ具２２の作製方法としては、板（厚みが０．５〜１ｍｍ，幅が１．５〜３ｍｍ，長さが３〜５ｃｍ）に対して塑性加工を施すという方法を用いることができる。
【００４５】
なお、負極集電子２０の幅が封口板７の貫通孔７ａの孔径よりも広い場合には、負極集電子２０を次に示す何れかの方法に従って作製すれば良い。負極集電子２０の本体２１を封口板７の貫通孔７ａに挿通させてから、押さえ具２２の上端を本体２１にスポット溶接させる、若しくは、金具を用いて押さえ具２２の上端を本体２１に固定する。又は、棒状部材を封口板７の貫通孔７ａに挿通させてから、その棒状部材を加工することにより本体２１と押さえ具２２とを一体成形する。
【００４６】
本実施形態における負極６での集電構造では、図３に示すように、本体２１と押さえ具２２との接続部分は負極６の外であって封口板７よりも負極６寄りに設けられており、本体２１は軸方向が負極６の中空部６ａの長手方向に対して平行となるように中空部６ａ内に設けられており、押さえ具２２は負極６のうち負極６の径方向において互いに隣り合う部分の間に設けられている。このように、本実施形態における負極６での集電構造では、本体２１と押さえ具２２とは、負極６のうち本体２１と押さえ具２２との間に存在する部分を挟んでいる。よって、放電に伴い負極６が変形しても、具体的には、負極６の径方向における周縁部分が膨張したために負極６の内側に応力が発生しても、負極６と負極集電子２０との接触を維持することができる。
【００４７】
また、本体２１と押さえ具２２とは、圧接部２３においては、負極６のうち本体２１と押さえ具２２との間に存在する部分を挟持している。よって、放電に伴い負極６が変形しても、負極６と負極集電子２０との接触をより確実に維持することができる。
【００４８】
ここで、負極６における押さえ具２２の位置は特に限定されない。しかし、押さえ具２２を負極６の径方向における周縁寄りに配置すると、本体２１と押さえ具２２とにより挟まれる多孔性シートの枚数が多いので、押さえ具２２に大きな負担がかかる。そのために、押さえ具２２の破損または負極集電子２０の破壊を招来し、負極６と負極集電子２０との接触を図ることができない虞がある。また、押さえ具２２に大きな負担がかかると、負極６を挟む際に多孔性シートの折り曲げまたは破断を伴う虞があり、アルカリ乾電池の製造歩留まりの低下を招来する。
【００４９】
一方、押さえ具２２を負極６の径方向における内側寄りに配置すれば、本体２１と押さえ具２２とにより挟まれる多孔性シートの枚数を少なくすることができるので、押さえ具２２にかかる負担を軽減させることができる。よって、押さえ具２２の破損または負極集電子２０の破壊を防止することができるので、負極６と負極集電子２０との接触を図ることができる。また、多孔性シートの折り曲げまたは破断を伴うことなく負極６を挟むことができるので、アルカリ乾電池の製造歩留まりの低下を抑制することができる。従って、押さえ具２２を負極６の径方向における内側寄りに配置することが好ましい。
【００５０】
さらに好ましくは、押さえ具２２を負極６の最内周部分と最内周部分よりも一周外側との間に配置することである。この場合には、本体２１と押さえ具２２とにより挟まれる多孔性シートの枚数を一枚にすることができるので、押さえ具２２にかかる負担を軽減させることができる。よって、負極６と負極集電子２０との接触を図ることができ、また、アルカリ乾電池の製造歩留まりの低下を防止することができる。
【００５１】
最も好ましくは、図４に示すように、負極６の最内周部分のうち上記「くせ」が付いた部分６ｂを本体２１と押さえ具２２とにより挟むことである。この場合には、上記効果を得ることができるだけでなく、負極６のうち本体２１と押さえ具２２との間に存在する部分を本体２１と押さえ具２２とにより容易に挟むことができるという効果も得ることができる。
【００５２】
このような負極６での集電構造の作製方法としては、別の言い方をすると、負極集電子２０を負極６内に挿入する方法としては、例えば、次に示す方法を用いることができる。まず、上記方法に従って負極６を作製し、負極集電子２０を有する組立封口体１０を準備する。次に、負極６の上面の上に、負極端子板８を上にして組立封口体１０を配置する。続いて、負極集電子２０の本体２１の下端を負極６の中空部６ａ内に挿入するとともに押さえ具２２の下端を負極６のうち負極の径方向において互いに隣り合う部分の間に挿入してから、負極集電子２０を負極６内に挿入する。そして、負極６の上面が圧接部２３に接触すると、押さえ具２２が本体２１から遠ざかり、その結果、負極６のうち本体２１と押さえ具２２との間に存在する部分が本体２１と押さえ具２２とにより挟持される。それから、負極集電子２０を負極６内にさらに挿入し、本体２１と押さえ具２２との接続部分が負極６内に挿入される手前で負極集電子２０の挿入を停止させる。
【００５３】
ここで、負極集電子２０の下端、つまり、負極集電子２０の挿入方向における先端では、本体２１と押さえ具２２とは多孔性シートの厚み程度離れている。よって、負極６の折り曲げまたは破断を伴うことなく、且つ、押さえ具２２の破断および負極集電子２０の破壊を伴うことなく、負極集電子２０を負極６に挿入させることができる。これにより、アルカリ乾電池の製造歩留まりの低下を抑制できる。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態における負極６での集電構造では、本体２１と押さえ具２２とは、負極６のうち本体２１と押さえ具２２との間に存在する部分を挟んでいる。さらには、負極６の集電構造では、本体２１と押さえ具２２とは、圧接部２３において、負極６のうち本体２１と押さえ具２２との間に存在する部分を挟持している。よって、放電に伴い負極６が変形しても負極６と負極集電子２０との接触を維持することができるので、負極６での集電能の低下を抑制することができる。特に、放電に伴う負極６の変形が顕著な放電末期においても負極６における集電能の低下を抑制できるので、放電特性の低下を抑制できる。
【００５５】
さらに、本実施形態における負極６は多孔性シートが捲回されたものであるので、負極としてゲル状の亜鉛を使用する場合に比べて負極活物質間における接触抵抗を低減させることができる。よって、従来よりも強固な導電性ネットワークを負極に形成することができ、これによっても、放電特性の低下を抑制できる。
【００５６】
また、本実施形態では、負極集電子２０の本体２１が封口板７の貫通孔７ａに挿通されている。よって、封口板７を負極集電子２０に溶接させる必要がない。従って、スパッターが正極３または負極６内に混入する虞がないため、スパッターの混入に起因してガスが発生する虞もなく、その結果、アルカリ電解液の漏れを防止できる。これにより、本実施形態では、安全性に優れたアルカリ乾電池を提供することができる。
【００５７】
なお、本実施形態における負極集電子２０は、以下に示す構成であっても良い。
【００５８】
本体および押さえ具は、互いに異なる導電性材料からなっても良い。
【００５９】
押さえ具は、複数設けられていても良い。負極と負極集電子との接触を維持するという効果を得るためには、押さえ具の個数は多い方が好ましい。しかし、押さえ具の個数が多くなりすぎると、負極集電子の作製が困難となり、また、負極での集電構造の作製に時間がかかる虞がある。よって、以上のことを考慮して、押さえ具の個数を決めることが好ましい。このことは、圧接部についても言える。
【００６０】
また、本実施形態における負極６は多孔性シートが捲回されたものであるので、本実施形態におけるアルカリ乾電池は以下の変形例に示すように設計されても良い。
【００６１】
−変形例−
本変形例にかかるアルカリ乾電池では、電池ケース１内に存在するアルカリ電解液の合計質量をｘ［ｇ］とし、負極６内に存在する亜鉛の質量をｙ［ｇ］としたときに、１．０≦（ｘ／ｙ）≦１．５である。ここで、電池ケース１内に存在するアルカリ電解液の合計質量には、正極３、セパレータ４および負極６に含まれたアルカリ電解液の質量が含まれている。
【００６２】
従来の市販のアルカリ乾電池では、（ｘ／ｙ）を１．０未満とすることが通例である。その理由としては、従来の市販のアルカリ乾電池では、負極活物質は亜鉛粉末であるので、１．０≦（ｘ／ｙ）とすると、負極における導電性ネットワークの強度が低下する、または、負極において亜鉛粉末が分離または沈降するなどの不具合が発生するからである。
【００６３】
しかし、本変形例にかかるアルカリ乾電池では、負極６は多孔性シートが捲回されたものであるので、１．０≦（ｘ／ｙ）としても上記不具合は発生しない。むしろ、１．０≦（ｘ／ｙ）であれば、放電反応に必要な量のアルカリ電解液を電池ケース１内に充填させることができるので、従来の市販のアルカリ乾電池に比べて負極の利用率を高めることができる。また、（ｘ／ｙ）≦１．５であれば、従来の市販のアルカリ乾電池よりも多くの負極活物質を電池ケース１内に充填させることができるので、アルカリ乾電池の容量を大きくすることができる。
【００６４】
また、本変形例にかかるアルカリ乾電池では、正極活物質（二酸化マンガン）の理論容量を３０８ｍＡｈ／ｇとして正極の容量を計算し、負極活物質（亜鉛）の理論容量を８２０ｍＡｈ／ｇとして負極の容量を計算したときに、０．９≦（負極の容量／正極の容量）≦１．１である。
【００６５】
従来の市販のアルカリ乾電池では、（負極の容量）／（正極の容量）を１．１より大きくすることが通例である。その理由としては、ゲル状負極の利用率が正極の利用率よりも極端に低いため、理論値よりも過剰量の負極を電池ケース内に充填する必要があるためである。
【００６６】
しかし、本変形例にかかるアルカリ乾電池では、負極６は多孔性シートが捲回されたものであるので、その利用率は従来のゲル状負極よりも大きい。よって、（負極の容量）／（正極の容量）を１．１以下にすることができ、その結果、従来の市販のアルカリ乾電池よりも多くの正極活物質を電池ケース１内に充填することができる。従って、アルカリ乾電池の高容量化を図ることが可能である。また、（負極の容量）／（正極の容量）を０．９以上とすれば、従来の市販のアルカリ乾電池よりも多くの負極活物質を電池ケース１内に充填することができるので、これによっても、アルカリ乾電池の高容量化を図ることができる。
【００６７】
以上説明したように、本変形例では、上記実施形態１で得られた効果だけでなく、従来の市販のアルカリ乾電池に比べて負極の利用率およびアルカリ乾電池の容量を高めることができるという新たな効果を得ることができる。
【００６８】
なお、本変形例は、後述の実施形態２〜４にも適用することができる。
【００６９】
《発明の実施形態２》
実施形態２にかかるアルカリ乾電池は、上記実施形態１とは異なる負極集電子を有している。以下では、本実施形態における負極集電子を説明する。
【００７０】
図５は、本実施形態における組立封口体３０の縦断面図であり、図６は、本実施形態における負極６での集電構造の縦断面図である。ここで、図５および図６では、負極集電子４０に関してはその外形を図示しており、また、絶縁ワッシャー９の図示を省略している。
【００７１】
本実施形態における負極集電子４０は、棒状の本体４１と２本の傾斜部材４２とを有している。本体４１は上記実施形態１において列挙した本体２１の材料のうちの何れか一つからなることが好ましい。
【００７２】
傾斜部材４２は、例えば、径が１〜１．５ｍｍであり長さが２〜３ｃｍである棒状部材であることが好ましく、本体４１の軸方向に対して傾いており、上端４２ａが本体４１に接続され、下端４２ｂが本体４１から離れている。
【００７３】
このような負極集電子４０の作製方法としては、傾斜部材４２の上端４２ａをスポット溶接などにより本体４１に溶接させるという方法であっても良く、本体４１と傾斜部材４２とを一体成形させるという方法であっても良い。
【００７４】
なお、負極集電子４０の幅が封口板７の貫通孔７ａの孔径よりも広い場合には、負極集電子４０を次に示すどちらかの方法に従って作製すれば良い。負極集電子４０の本体４１を封口板７の貫通孔７ａに挿通させてから傾斜部材４２の上端を本体４１にスポット溶接させる、又は、棒状部材を封口板７の貫通孔７ａに挿通させてから、その棒状部材を加工することにより本体４１と傾斜部材４２，４２とを一体成形する。
【００７５】
本実施形態における負極６での集電構造では、本体４１は、その軸方向が負極６の中空部６ａの長手方向に対して平行となるように中空部６ａ内に設けられている。傾斜部材４２は、本体４１に接続された部分（傾斜部材４２の上端４２ａ）から本体４１の軸方向に対して傾いた方向に延びているので中空部６ａから負極６内へ挿入されており、よって、その下端４２ｂは負極６内に設けられている。これにより、負極６の内側に応力が発生した場合であっても、負極６と負極集電子４０との接触を維持することができる。
【００７６】
このような負極６での集電構造の作製方法としては、別の言い方をすると、負極集電子４０を負極６内に挿入する方法としては、以下に示す方法を用いることができる。まず、上記実施形態１で記載した方法に従って負極６を作製し、次に、本実施形態における負極集電子４０が封口板７の貫通孔７ａ内に挿通された組立封口体３０を準備し、続いて、負極端子板８を上にした状態で組立封口体３０を負極６の上面の上に配置し、それから、負極集電子４０を負極６の中空部６ａ内に挿入する。すると、負極集電子４０の本体４１は負極６の中空部６ａ内に収容されるが、傾斜部材４２は本体４１の軸方向に対して傾いた方向に延びているのでその下端４２ｂは負極６内に挿入される。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態における負極６での集電構造では、負極集電子４０の傾斜部材４２の下端４２ｂが負極６内に設けられているので、放電に伴い負極６が変形しても負極６と負極集電子４０との接触を維持することができる。よって、本実施形態でも、上記実施形態１に記載の効果を得ることができる。
【００７８】
なお、本実施形態における負極集電子４０は、以下に示す構成であってもよい。
【００７９】
傾斜部材の本数は２本に限定されない。傾斜部材が１本しか設けられていなくても、傾斜部材の下端が負極内に設けられていれば、放電に伴い負極が変形しても負極と負極集電子との接触を維持することができる。しかし、傾斜部材が１本しか設けられていなければ、その傾斜部材が折れたりまたは負極から抜けると、負極と負極集電子とを接触させることが難しくなる。よって、傾斜部材は、複数本設けられていることが好ましく、その場合には図５または図６に示すように放射状に設けられていることが好ましい。
【００８０】
ところが、傾斜部材の本数が多くなると、負極集電子の作製が困難となり、負極集電子の作製に時間がかかる、または、負極集電子の作製歩留まりが悪くなるなどの問題が発生する。また、傾斜部材の本数が多くなると、セパレータの中空の体積（電池ケースのうちセパレータよりも内側部分の体積）に対する負極集電子の総体積の割合が高くなるので、セパレータの中空において負極が占める体積が減少する。そのため、亜鉛の含有量の減少を招くので、アルカリ乾電池の容量が低下するという問題も発生する。以上を考慮して、傾斜部材の本数は２本以上７本以下であることが好ましい。
【００８１】
本体に対する傾斜部材の傾斜角度は、特に限定されない。傾斜部材の下端が負極内に設けられればよいので、その傾斜角度は、本体の径の大きさまたは傾斜部材の長さなどにより適宜設定されることが好ましく、また、負極集電子の作製方法または作製条件などにより適宜設定されることが好ましい。
【００８２】
《発明の実施形態３》
実施形態３にかかるアルカリ乾電池は、上記実施形態１および２とは異なる負極集電子を有している。以下では、本実施形態における負極集電子を主に説明する。
【００８３】
図７は、本実施形態における組立封口体５０の縦断面図であり、図８は、本実施形態における負極６での集電構造の縦断面図である。ここで、図７および図８では、負極集電子６０に関してはその外形を図示しており、また、絶縁ワッシャー９の図示を省略している。
【００８４】
本実施形態における負極集電子６０は、棒状の本体６１の側面に凹凸部６２が形成されたものであり、例えば、真鍮製の本体（径が３〜６ｍｍ，長さが３〜４ｃｍ）６１の側面に対して旋盤加工を行うことにより作製される。凹凸部６２は、図７に示すように本体６１の軸方向に対して螺旋状に形成されていても良いし、本体６１の軸方向に対して平行に形成されていても良いし、本体６１の軸方向に対して垂直に形成されていても良い。これにより、本体６１の側面に凹凸部６２が形成されていない場合に比べて、本体６１の側面の表面積を大きくすることができる。では、本実施形態における負極６での集電構造を説明する。
【００８５】
本実施形態における負極６での集電構造では、本体６１は、その軸方向が負極６の中空部６ａの長手方向に対して平行となるように中空部６ａ内に設けられている。この本体６１の側面には凹凸部６２が形成されており、負極集電子６０の側面のうち本体６１の径方向において負極６寄りに位置する部分は負極６に接している。このように、本体６１の側面に凹凸部６２が形成されていれば、本体６１の側面の表面積を大きくすることができ、よって、負極６と負極集電子６０との接触面積を大きくすることができる。従って、負極集電子として本体の側面に凹凸が形成されていない場合に比べて、放電に伴い負極６が変形しても負極６と負極集電子６０との接触を維持することができる。
【００８６】
このような負極６での集電構造の作製方法としては、別の言い方をすると、負極集電子６０を負極６内に挿入する方法としては、以下に示す方法を用いることができる。まず、上記実施形態１で記載した方法に従って負極６を作製し、次に、本実施形態における負極集電子６０が封口板７の貫通孔７ａ内に挿通された組立封口体５０を準備し、続いて、負極端子板８を上にした状態で組立封口体５０を負極６の上面の上に配置し、それから、負極集電子６０を負極６の中空部６ａ内に挿入して負極集電子６０の側面のうち本体６１の径方向において負極６寄りに位置する部分を負極６に接触させる，という方法を用いることができる。
【００８７】
ここで、負極集電子６０において凹凸部６２が本体６１の軸方向に対して螺旋状に形成されていれば、負極６の中空部６ａの内径が本体６１の外径より小さい場合であっても負極集電子６０を本体６１の周方向に回しながら中空部６ａ内に挿入させることができる。また、負極６の中空部６ａの内径が本体６１の外径より小さければ、負極６の中空部６ａの内径が本体６１の外径以上である場合よりも負極６と負極集電子６０とが接触する箇所を増加させることができる。これらのことから、負極集電子６０において凹凸部６２が本体６１の軸方向に対して螺旋状に形成されている場合の方が、負極集電子６０において凹凸部６２が本体６１の軸方向に対して螺旋状に形成されていない場合（例えば凹凸部６２が本体６１の軸方向に対して平行または垂直に形成されている場合）よりも好ましい。
【００８８】
以上説明したように、本実施形態における負極６での集電構造では、負極６と負極集電子６０との接触面積を大きくすることができるので、放電に伴い負極６が変形しても負極６と負極集電子６０との接触を維持することができる。よって、本実施形態においても、上記実施形態１で記載した効果を得ることができる。
【００８９】
また、本実施形態における負極集電子６０は棒状の本体６１に凹凸部６２が形成されたものであるため、上記実施形態１および２よりも比較的に容易に負極集電子６０を作製することができ、また、上記実施形態１および２よりも比較的に容易に負極集電子６０を負極６の中空部６ａ内へ挿入することができる。
【００９０】
さらに、本実施形態における負極集電子６０において凹凸部６２が本体６１の軸方向に対して螺旋状に形成されている場合には、負極集電子６０を本体６１の周方向に回しながら負極集電子６０を負極６の中空部６ａ内に挿入させることができるので、負極集電子６０を負極６の中空部６ａ内に比較的容易に挿入させることができるという更なる効果を得ることができる。
【００９１】
なお、本実施形態における負極集電子６０は、以下に示す構成を有していても良い。
【００９２】
凹凸部は、本体の側面から凹む凹部であっても良く、本体の側面から突出する凸部であっても良く、本体の側面に対して凸凹する凹凸部であっても良い。
【００９３】
凹凸部の間隔は特に限定されない。凹凸部の間隔が狭ければ狭いほど、負極と負極集電子との接触面積を大きくすることができる。しかし、凹凸部の間隔が狭くなりすぎると、負極集電子の作製が困難になる。これらを考慮して、凹凸部の間隔を設定すればよい。同様の理由から、凹凸部の深さも特に限定されない。
【００９４】
《発明の実施形態４》
実施形態４にかかるアルカリ乾電池は、上記実施形態１〜３とは異なる負極集電子を有している。以下では、本実施形態における負極集電子を主に説明する。
【００９５】
図９は、本実施形態における組立封口体７０の縦断面図であり、図１０は、本実施形態における負極６での集電構造の縦断面図である。ここで、図９および図１０では、絶縁ワッシャー９の図示および負極６の中空部６ａの図示を省略している。
【００９６】
本実施形態における負極集電子８０は、上記実施形態１〜３における本体２１，４１，６１を有しておらず、その代わりに、第１被覆板（被覆板）８１、ばね体８２、第２被覆板８３および集電棒８４とを有し、ばね体８２は、第１被覆板８１と第２被覆板８３とで挟まれており、集電棒８４は、第２被覆板８３の上に設けられている。
【００９７】
第１被覆板８１および第２被覆板８３は、例えば、錫めっきされた真鍮製の円盤（径が５〜８ｍｍ，厚みが１ｍｍ）である。ばね体８２は、例えば、真鍮製の円盤（外径が５〜８ｍｍ，中空径が２〜６ｍｍ）であり、第１被覆板８１に近づくにつれて外径が小さくなる皿ばねであることが好ましい。集電棒８４は、上記実施形態１において列挙した本体２１の材料のうちの何れか一つからなることが好ましく、封口板７の貫通孔７ａ内に設けられている。集電棒８４の下面は、封口板７の下面と面一であるとともに、第２被覆板８３の上面に接している。では、本実施形態における負極６での集電構造を説明する。
【００９８】
本実施形態における負極６での集電構造では、負極集電子８０は、第１被覆板８１が負極６の上面を覆うように配置されており、負極６の上面の上には、第１被覆板８１、ばね体８２、第２被覆板８３および貫通孔７ａ内に集電棒８４が設けられた封口板７が順に設けられている。これにより、第２被覆板８３の重力および封口板７の貫通孔７ａ内に設けられた集電棒８４の重量がばね体８２を介して第１被覆板８１に伝えられるので、第２被覆板８３および集電棒８４が第１被覆板８１を負極６の上面に押圧する押圧部材として機能する。よって、本実施形態における負極６での集電構造では、放電に伴い負極６が変形しても、負極６と負極集電子８０との接触を維持することができる。
【００９９】
さらに、ばね体８２は第１被覆板８１へ近づくにつれて外径が小さくなる形状を有しているので、ばね体の外径が第１被覆板８１へ近づくにつれて大きくなる場合またはばね体の外径が第１被覆板８１へ近づく方向において同じである場合に比べて、第１被覆板８１を負極６の上面へ押圧させ易い。
【０１００】
このような負極６での集電構造の作製方法としては、まず、上記実施形態１で記載した方法に従って負極６を作製し、次に、負極６の上面の上に第１被覆板８１、ばね体８２および第２被覆板８３を順に配置し、続いて、貫通孔７ａ内に集電棒８４が設けられた封口板７、負極端子板８および絶縁ワッシャー９が一体化されたものを第２被覆板８３の上に配置する，という方法を用いることができる。このとき、第１被覆板８１へ近づく方向において外径が小さくなるようにばね体８２を第１被覆板８１の上に配置することが好ましい。
【０１０１】
以上説明したように、本実施形態における負極６での集電構造では、第２被覆板８３および集電棒８４がばね体８２を介して第１被覆板８１を負極６の上面に押圧するので、放電に伴い負極６が変形しても負極６と負極集電子８０との接触を維持することができる。よって、本実施形態においても、上記実施形態１で記載した効果を得ることができる。
【０１０２】
なお、本実施形態における負極集電子８０は、以下に示す構成を有していてもよい。
【０１０３】
ばね体の外径は、第１被覆板へ近づくにつれて大きくなってもよく、または、第１被覆板へ近づく方向において同じであっても良い。どちらの場合であっても、放電に伴い負極が変形しても負極と負極集電子との接触を維持することができる。しかし、ばね板の外径が第１被覆板へ近づくにつれて小さくなれば、上述のように第１被覆板８１を負極６の上面へ押圧させ易い。よって、ばね板の外径は第１被覆板へ近づくにつれて小さくなる方が好ましい。なお、何れの場合であっても、ばね体の外径の最大値が第１被覆板の径以下であることが好ましい。
【０１０４】
《その他の実施形態》
負極は、以下に示す構成であっても良い。
【０１０５】
負極のうち負極の径方向において隣り合う部分が、亜鉛または亜鉛よりも水素過電圧の高い金属を用いて接続されていても良い。これにより、負極における集電方向を負極の径方向とすることができるため、集電時の抵抗を低減させることができる。また、亜鉛よりも水素過電圧の高い金属を用いて負極のうち負極の径方向において隣り合う部分を接続している場合には、アルカリ乾電池内における水素ガスの発生を抑制することができるので、アルカリ電解液の漏れを防止できる。
【０１０６】
多孔性シートは、捲回前に、酸またはアルカリによるエッチングが施されたものであっても良い。このエッチングにより多孔性シートの表面積を大きくすることができるので、アルカリ乾電池の高負荷パルス放電特性を向上させることができる。
【０１０７】
電池ケース、正極活物質、正極の導電剤、セパレータ及びアルカリ電解液の材料は、上記記載に限定されない。また、封口板、負極端子板及び絶縁ワッシャーの形状は、上記記載に限定されない。
【実施例】
【０１０８】
本発明の実施例を示す。本実施例では、以下に示す方法に従って単３形アルカリ乾電池を製造し、製造した単３形アルカリ乾電池に対して２種類の放電を行った。
【０１０９】
１．単３形アルカリ乾電池の製造
＜実施例１＞
実施例１では、図２に示す負極集電子を用いて単３形のアルカリ乾電池を製造した。
【０１１０】
−負極集電子の作製方法−
まず、真鍮製の棒（径が１．４２５ｍｍ，長さが３ｃｍ）に錫メッキを施して、負極集電子の本体を作製した。このとき、負極集電子の本体の下端は鋭角に尖っていた。
【０１１１】
次に、本体と同一の材料からなる板（厚みが０．５ｍｍ，幅が２ｍｍ，長さが３ｃｍ）に対して、湾曲状態に模った金型に沿うように塑性加工を施した。これにより、負極集電子の押さえ具を作製した。
【０１１２】
その後、押さえ具の上端を本体にスポット溶接させ、本実施例における負極集電子を作製した。このとき、作製された負極集電子の幅は３．５ｍｍであり、負極集電子の下端における本体と押さえ具との間隔（ｄ）は２ｍｍであった。
【０１１３】
なお、封口板の貫通孔の孔径よりも負極集電子の幅の方が広いため、実際には、負極集電子の本体を封口板の貫通孔に挿通させてから押さえ具を本体にスポット溶接させた。
【０１１４】
−単３形のアルカリ乾電池の製造方法−
まず、以下の手順に従って負極を作製した。
【０１１５】
三井金属株式会社製の亜鉛粉末（ロットＮｏ．：７０ＳＡ−Ｈ，亜鉛の重量に対してＡｌを５０ｐｐｍ含有しＢｉを５０ｐｐｍ含有しＩｎを２００ｐｐｍ含有する）を原料にして、溶融紡糸法を用いて亜鉛繊維を作製した。この亜鉛繊維は、線径（線断面を含むように円を描いたときの円の直径）が０．１ｍｍであり、長さが１０ｃｍであった。その亜鉛繊維の３．８３ｇをシート状（縦の長さが４．１３ｃｍ，横の長さが５．４６ｃｍ，厚みが０．１ｃｍ）に作製した。これにより、多孔性シートを得た。
【０１１６】
ここで、多孔性シートを作製する際には、開口の形状が長方形である貫通孔（深さが１ｃｍ，縦の長さが４．１３ｃｍ，横の長さが５．４６ｃｍ）が形成された金型と、その貫通孔内に設けられたサンプルを上下から押さえる２枚の金属板とを用いた。
【０１１７】
多孔性シートの作製方法としては、まず、貫通孔が形成された金型を水平に置き、その貫通孔の中に１枚目の金属板（厚みが０．５ｃｍ，縦の長さが４．１３ｃｍ，横の長さが５．４６ｃｍ）を配置した。これにより、金型の下面における開口が１枚目の金属板で封じられた。次に、金型の貫通孔の側面を側面とし１枚目の金属板の上面を底面とする空間内に、所定量の亜鉛繊維をほぼ均等に投入した。その後、その空間内に投入された亜鉛繊維の上に２枚目の金属板（厚みが１ｃｍ，縦の長さが４．１３ｃｍ，横の長さが５．４６ｃｍ）を配置し、１枚目の金属板と２枚目の金属板との隙間が１ｍｍになるまでその２枚目の金属板に圧力を加えて亜鉛繊維を押し固めた。これにより、厚みが１ｍｍの多孔性シートが作製された。その後、貫通孔内に２枚の金属板および多孔性シートが設けられた金型の上下を反転させ、上に配置された金属板（１枚目の金属板）を取り除いた。その後、金型に軽い圧力を加えることにより、多孔性シートを金型から取り出した。
【０１１８】
作製した多孔性シートの端を幅１．５ｍｍ程度、圧延し、その圧延した部分を２本の金属棒で挟んで多孔性シートを捲回した。これにより、負極を作製した。このとき、多孔性シートのうち２本の金属棒で挟まれた部分には「くせ」が付いた。また、負極には、中空部が形成された。
【０１１９】
その後、負極１００重量部に対して、３３重量％の水酸化カリウム水溶液（ＺｎＯを２重量％含有）５４重量部および水酸化インジウム０．０３重量部（金属インジウムとして０．０１９７重量部）を加えて混合した。なお、負極１００重量部に対して、分散媒として架橋型ポリアクリル酸０．７重量部および架橋型ポリアクリル酸ナトリウム１．４重量部をさらに混合することが好ましい。
【０１２０】
次に、正極を作製した。具体的には、電解二酸化マンガン及び黒鉛を重量比９４：６の割合で混合し、この混合粉１００重量部に対して電解液（ＺｎＯを２重量％含有する３９重量％の水酸化カリウム水溶液）１重量部を混合させた後、ミキサーで均一に攪拌および混合して一定粒度に整粒した。得られた粒状物を中空円筒型を用いて加圧成形して正極合剤ペレットとした。ここで、電解二酸化マンガンは東ソー株式会社製のＨＨ−ＴＦを用い、黒鉛は日本黒鉛工業株式会社製のＳＰ−２０を用いた。
【０１２１】
続いて、得られた正極合剤ペレットを電池ケース内に設けた後、セパレータと絶縁キャップとを挿入した。セパレータは株式会社クラレ製のビニロン−リヨセル複合不織布を用いた。それから、水酸化カリウム水溶液および水酸化インジウムを含む負極を電池ケース内に設け、セパレータの内側に３３重量％の水酸化カリウム水溶液（ＺｎＯを２重量％含有）を注入した。
【０１２２】
そして、負極集電子、封口板、負極端子板および絶縁ワッシャーが一体化された組立封口体を作製した。その後、負極集電子の本体の下端を負極の中空部内に挿入し、負極集電子の押さえ具の下端を負極内に挿入し、負極のうち捲回時に２本の金属棒で挟まれた部分を本体と押さえ具とで挟んだ。そして、本体と押さえ具との接続部分が負極の中空部に挿入される手前で、負極内への負極集電子の挿入を停止した。その後、組立封口体の負極端子板により電池ケースの開口を封じた。これにより、本実施例にかかる単３形のアルカリ乾電池を作製した。
【０１２３】
＜実施例２＞
実施例２では、図５に示す負極集電子を用いて単３形のアルカリ乾電池を製造した。
【０１２４】
−負極集電子の作製方法−
まず、真鍮製の棒（径が１．４２５ｍｍ，長さが３ｃｍ）に錫メッキを施して、負極集電子の本体を作製した。このとき、負極集電子の本体の下端は鋭角に尖っていた。
【０１２５】
次に、負極集電子の本体に、本体と同一の材料からなる２本の棒（径が１ｍｍ，長さが２ｃｍ）の上端をスポット溶接させた。これにより、負極集電子の本体には２本の傾斜部材が接続され、本実施例における負極集電子が作製された。
【０１２６】
なお、封口板の貫通孔の孔径よりも負極集電子の幅の方が広いため、実際には、負極集電子の本体を封口板の貫通孔に挿通させてから傾斜部材を本体にスポット溶接させた。
【０１２７】
−単３形のアルカリ乾電池の製造方法−
上記実施例１に記載の方法に従って電池ケース内に正極、負極およびアルカリ電解液を設けた後、負極集電子、封口板、負極端子板および絶縁ワッシャーが一体化された組立封口体を作製した。その後、負極集電子を負極の中空部内に挿入した。すると、負極集電子の本体は中空部内に収納されたが、負極集電子の傾斜部材は中空部内から負極へ挿入された。その後、組立封口体の負極端子板により電池ケースの開口を封じた。これにより、本実施例にかかる単３形のアルカリ乾電池を作製した。
【０１２８】
＜実施例３＞
実施例３では、上記実施例２における負極集電子の傾斜部材の本数が７本である負極集電子を用いて単３形のアルカリ乾電池を製造した。
【０１２９】
−負極集電子の作製方法−
まず、真鍮製の棒（径が１．４２５ｍｍ，長さが３ｃｍ）に錫メッキを施して、負極集電子の本体を作製した。
【０１３０】
次に、負極集電子の本体に、本体と同一の材料からなる７本の棒（径が１ｍｍ，長さが２ｃｍ）の上端をスポット溶接させた。これにより、負極集電子の本体には７本の傾斜部材が接続され、本実施例における負極集電子が作製された。
【０１３１】
なお、負極集電子の本体に８本以上の上記棒をスポット溶接させることは、不可能であった。
【０１３２】
−単３形のアルカリ乾電池の製造方法−
本実施例における負極集電子を用いて、上記実施例２に記載の方法に従って単３形のアルカリ乾電池を作製した。
【０１３３】
＜実施例４＞
実施例４では、図７に示す負極集電子を用いて単３形のアルカリ乾電池を製造した。
【０１３４】
−負極集電子の作製方法−
まず、旋盤加工により、真鍮製の棒（負極集電子の本体，径が５ｍｍ，長さが３ｃｍ）の表面に凹凸を形成した。このとき、棒の軸方向に対して螺旋状に凹凸を形成した。また、旋盤加工後の棒の厚み（凸から凸までの厚み）は旋盤加工前の棒の厚みとほぼ同じであった。
【０１３５】
次に、表面に凹凸が形成された棒に錫メッキを施した。これにより、本実施例における負極集電子を作製した。
【０１３６】
−単３形のアルカリ乾電池の製造方法−
上記実施例１に記載の方法に従って電池ケース内に正極、負極およびアルカリ電解液を設けた後、本実施例における負極集電子を封口板の貫通孔に挿通させて、負極集電子、封口板、負極端子板および絶縁ワッシャーが一体化された組立封口体を作製した。その後、負極集電子を負極の中空部内に挿入して負極集電子を負極に密接させた状態にし、組立封口体の負極端子板により電池ケースの開口を封じた。これにより、本実施例にかかる単３形のアルカリ乾電池を作製した。
【０１３７】
＜実施例５＞
実施例５では、図９に示す負極集電子を用いて単３形のアルカリ乾電池を製造した。
【０１３８】
−負極集電子の作製方法−
２枚の円盤（負極集電子の第１および第２被覆板，径が８ｍｍ，厚み１ｍｍ）の間に皿ばね（ばね体，外径が７ｍｍ，中空径が４ｍｍの中空円盤）を挟んだ。このとき、２枚の円盤および皿ばねは、いずれも、真鍮製であり、錫メッキされていた。また、皿ばねは、縦断面の形状が台形であった。
【０１３９】
−単３形のアルカリ乾電池の製造方法−
上記実施例１に記載の方法に従って電池ケース内に正極、負極およびアルカリ電解液を設けた後、皿ばねが２枚の円盤の間に挟まれたものを負極の上面の上に配置した。このとき、上から下へ向かうにつれて外径が小さくなるように、皿ばねを負極の上面の上に配置した。その上に、貫通孔に集電棒（径が１．５ｍｍ，長さが１ｍｍ）が設けられた封口板、負極端子板および絶縁ワッシャーが一体化された組立封口体を配置した。これにより、本実施例における単３形のアルカリ乾電池を作製した。
【０１４０】
２．単３形アルカリ乾電池の評価
上記実施例１〜５にかかる単３形アルカリ乾電池と市販の単３形アルカリ乾電池（比較例１にかかる単３形アルカリ乾電池）とに対して、以下の２種類の放電を行った。
【０１４１】
放電条件（Ａ）：１００ｍＡの定電流で放電を行い、電圧が０．９Ｖになるまで放電を行ったときの放電容量を評価の対象とした。なお、温度は２０℃であった。本条件は、いわゆるローレート放電特性を判断するためのものである。
【０１４２】
放電条件（Ｂ）：１０００ｍＡの定電流で放電を行い、電圧が０．９Ｖになるまで放電を行ったときの放電容量を評価の対象とした。なお、温度は２０℃であった。本条件は、いわゆるハイレート放電特性を判断するためのものである。
【０１４３】
図１１に、比較例１にかかる単３形アルカリ乾電池Ａおよび実施例１〜５にかかる単３形アルカリ乾電池Ｂ〜Ｆの評価結果を示す。図１１から分かるように、放電容量は、放電条件（Ａ）および（Ｂ）ともに、比較例１よりも実施例１〜５の方が大きかった。その理由は、負極集電子として集電性の良好な集電子を使用することにより、活物質がより有効に放電されたからであると考えられる。すなわち、実施例１〜５では、放電に伴い負極が変形した場合であっても、負極と負極集電子との接触を維持することができるので負極における集電性を維持することができ、よって、活物質がより効率良く放電できたからであると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
以上説明したように、本発明は、放電に伴い負極が変形した場合であっても負極と負極集電子との接触を維持することができるので、放電特性の向上または長寿命が要求されるアルカリ乾電池について有用である。
【符号の説明】
【０１４５】
1       電池ケース 
3       正極 
4       セパレータ 
6       負極 
6a      中空部 
7       封口板 
7a      貫通孔 
10      組立封口体 
20      負極集電子 
21      本体 
22      押さえ具 
23      圧接部 
30      組立封口体 
40      負極集電子 
41      本体 
42      傾斜部材 
42a     上端
42b     下端 
50      組立封口体 
60      負極集電子 
61      本体 
62      凹凸部 
70      組立封口体 
80      負極集電子 
81      第１被覆板（被覆板） 
82      ばね体 
83      第２被覆板 （押圧部材）
84      集電棒
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、前記正極よりも内側に設けられた負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたセパレータと、負極集電子と、アルカリ電解液とが電池ケース内に設けられたアルカリ乾電池において、
前記負極は、亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものであり、前記電池ケースの長手方向に延びる中空部を有しており、
前記負極集電子は、
棒状であり、軸方向が前記中空部の長手方向に対して平行となるように前記中空部内に設けられた本体と、
前記負極のうち前記負極の径方向において互いに隣り合う部分の間に設けられ、前記本体に接続された押さえ具とを有し、
前記本体と前記押さえ具とは、前記負極のうち前記本体と前記押さえ具との間に存在する部分を挟んでいることを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項２】
請求項１に記載のアルカリ乾電池において、
前記負極集電子は、前記押さえ具が前記本体に圧接された圧接部を有することを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項３】
請求項１または２に記載のアルカリ乾電池において、
前記押さえ具は、前記負極のうち最内周部分と前記最内周部分よりも一周外側の部分との間に設けられており、
前記本体と前記押さえ具とは、前記最内周部分のうち前記負極の周方向における端部を挟んでいることを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項４】
正極と、前記正極よりも内側に設けられた負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたセパレータと、負極集電子と、アルカリ電解液とが電池ケース内に設けられたアルカリ乾電池において、
前記負極は、亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものであり、前記電池ケースの長手方向に延びる中空部を有しており、
前記負極集電子は、
棒状であり、軸方向が前記中空部の長手方向に対して平行となるように前記中空部内に設けられた本体と、
前記本体の軸方向に対して傾いており、一端が前記本体に接続され、他端が前記負極内に設けられた傾斜部材とを有することを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項５】
請求項４に記載のアルカリ乾電池において、
前記負極集電子は、２本以上７本以下の前記傾斜部材を有することを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項６】
正極と、前記正極よりも内側に設けられた負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたセパレータと、負極集電子と、アルカリ電解液とが電池ケース内に設けられたアルカリ乾電池において、
前記負極は、亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものであり、前記電池ケースの長手方向に延びる中空部を有しており、
前記負極集電子は、棒状の本体と前記本体の側面に形成された凹凸部とを有し、前記本体の軸方向が前記中空部の長手方向に対して平行となるように前記中空部内に設けられていることを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項７】
請求項６に記載のアルカリ乾電池において、
前記凹凸部は、前記本体の軸方向に対して螺旋状に形成されていることを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項８】
正極と、前記正極よりも内側に設けられた負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたセパレータと、負極集電子と、アルカリ電解液とが電池ケース内に設けられたアルカリ乾電池において、
前記負極は、亜鉛を含む多孔性シートが捲回されたものであり、
前記負極集電子は、
前記負極の一方の端面を覆う被覆板と、
ばね体を介して前記被覆板を前記負極の前記一方の端面へ押圧する押圧部材とを有することを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項９】
請求項８に記載のアルカリ乾電池において、
前記ばね体は、前記被覆板へ近づくにつれて外径が小さくなる形状を有する皿ばねであることを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか一つに記載のアルカリ乾電池において、
前記電池ケース内に存在する前記アルカリ電解液の合計質量をｘ［ｇ］とし、前記負極内に存在する前記亜鉛の質量をｙ［ｇ］としたとき、１．０≦ｘ／ｙ≦１．５であることを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れか一つに記載のアルカリ乾電池において、
前記正極は、活物質として二酸化マンガンを含有しており、
前記二酸化マンガンの理論容量を３０８ｍＡｈ／ｇとして正極の容量を計算し、前記亜鉛の理論容量を８２０ｍＡｈ／ｇとして負極の容量を計算したとき、０．９≦前記負極の容量／前記正極の容量≦１．１であることを特徴とするアルカリ乾電池。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010061521.tif 000014
【図２】
2010061521.tif 000015
【図３】
2010061521.tif 000016
【図４】
2010061521.tif 000017
【図５】
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【図６】
2010061521.tif 000019
【図７】
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【図８】
2010061521.tif 000021
【図９】
2010061521.tif 000022
【図１０】
2010061521.tif 000023
【図１１】
2010061521.tif 000024
【国際調査報告】
2010061521.tif 000025
2010061521.tif 000026
2010061521.tif 000027
2010061521.tif 000028