(57)【要約】【課題】吸液性が確保され、成形強度が高く、アルカリ電池の放電性能を向上させることができるアルカリ電池用正極合剤の製造方法を提供する。【解決手段】インサイドアウト型のアルカリ電池用正極合剤３の製造方法であって、正極合剤と導電材とバインダーとを含む粉体材料に電解液を加えて混合して得た原料混合物を圧延して密圧混合物を得る圧延ステップｓ４を含み、圧延ステップでは、密圧混合物の温度がバインダーのガラス転移点の温度の１／３以上９０℃以下になるように調整するとともに、当該密圧混合物の密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上３．５ｇ／ｃｍ３以下になるように調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インサイドアウト型のアルカリ電池用正極合剤の製造方法であって、
正極合剤と導電材とバインダーとを含む粉体材料に電解液を加えて混合して得た原料混合物を圧延して密圧混合物を得る圧延ステップを含み、
前記圧延ステップでは、前記密圧混合物の温度が前記バインダーのガラス転移点の温度の１／３以上９０℃以下になるように調整するとともに、当該密圧混合物の密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上３．５ｇ／ｃｍ３以下になるように調整する、
ことを特徴とするアルカリ電池用正極合剤の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記圧延ステップでは、温度調整が可能なローラーを備えたローラー型圧延装置を用いることを特徴とするアルカリ電池用正極合剤の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記バインダーはポリアクリル酸であることを特徴とするアルカリ電池用正極合剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はアルカリ電池用正極合剤の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ電池は、正極合剤、セパレーター、ゲル状の負極（以下、負極ゲルとも言う）からなるアルカリ発電要素が有底円筒状の金属製電池缶内に収容されているとともに、その電池缶の開口部が樹脂製の封口ガスケットを用いて気密封止された構造を有している。図１に、一般的なアルカリ電池の一例として、ＬＲ６型アルカリ電池を示した。図１は、円筒状の電池缶２の円筒軸１００の延長方向を上下あるいは縦方向としたときの縦断面図である。図１に示したアルカリ電池１は、いわゆる、インサイドアウト型と呼ばれる構造を有し、有底円筒状で正極集電子を兼ねて底部外面に正極端子９が形成された金属製の電池缶２、環状に成形された正極合剤３、この正極合剤３の内側に配設された有底円筒状のセパレーター４、亜鉛合金を含んでセパレーター４の内側に充填される負極ゲル５、この負極ゲル５中に挿入された棒状の負極集電子６、皿状の金属製負極端子板７、および封口ガスケット８などにより構成される。この構造において、正極合剤３、セパレーター４、負極ゲル５、および電解液によってアルカリ電池１の発電要素が形成されている。
【０００３】
また、負極集電子６は、電池缶２の底部を下方として、負極端子板７の下面に溶接により立設固定されている。負極端子板７、負極集電子６および封口ガスケット８は、封口体としてあらかじめ一体に組み合わせられており、封口ガスケット８の外周部が電池缶２の開口縁部と負極端子板７の周縁部との間にかしめられるなどして挟持されることで電池缶２が密閉されている。
【０００４】
なお、アルカリ電池１の組み立て手順については、以下の非特許文献１に記載されている。概略的には、電池缶２内に環状の正極合剤３を嵌入したのち、正極合剤３の内側にセパレーター４を挿入する。次いで、電解液を電池缶２内に注入してセパレーター４と正極合剤３に電解液を含浸させる注液工程を行う。そして、セパレーター４の内側に負極ゲル５を充填した後、封口体で電池缶２を密閉する封口工程を行っている。
【０００５】
正極合剤３の製造方法としては、まず、粉体材料として電解二酸化マンガン（ＥＭＤ）などの正極活物質、導電材として黒鉛、ポリアクリル酸などのバインダーを用い、その粉体材料に、例えば、４０ｗｔ％ＫＯＨ水溶液からなる電解液を所定の質量比（例えば、ＥＭＤ：黒鉛：バインダー：電解液＝９１．４：６．０：０．１：２．５）で混合する。次に、この混合物（以下、原料混合物とも言う）を圧延することでフレーク状に密圧された原料混合物（以下、密圧混合物とも言う）を得る。さらに、密圧混合物を、解砕、造粒、各工程で順次処理した後、分級工程により、例えば、平均粒度が１８０μｍ〜１０００μｍの範囲で篩分けされた正極合剤粒を得る。そして、正極合剤粒を金型で圧縮して環状に成形する。
【０００６】
なお、正極合剤の特性改良に関する技術については、例えば、以下の特許文献１や２に記載されている。そして、特許文献１には、正極合剤の成形性を向上させるために、原材料の混合物に含ませる水分量を規定した正極合剤の製造方法が記載されている。また、以下の特許文献２には、正極合剤の吸液性を向上させるために、電池缶中に環状の正極合剤を充填する前段階で正極合剤を予め加熱乾燥させるアルカリ電池の製造方法について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６１−２０８７５２号公報
【特許文献２】特開平７−１２２２６５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ＦＤＫ株式会社、”富士通  アルカリ乾電池のできるまで”、[online]、[平成２９年１１月２９日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.fdk.co.jp/denchi_club/denchi_story/arukari.htm＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
原料混合物に含まれる原料の種類や原料の混合比率などが同じであれば、正極合剤の密度を高めることでアルカリ電池の放電性能を向上させることができる。すなわち、正極合剤の密度を高めると、正極合剤中の正極活物質間の導電性が増大し、放電性能が向上する。しかし、密度の高い正極合剤を得るために成形時のプレス圧を高くすると、金型の磨耗が早くなるという問題が発生する。そのため、圧延工程にて密度の高い正極合剤粒を作製することが望ましい。
【００１０】
バインダーを均一に分散させることで正極合剤粒の密度を高めることも考えられる。バインダーを均一に分散させるための方法としては、例えば、粉体状の正極活物質と導電材との混合物に、多量の溶媒にバインダーを溶解させてなるバインダー溶液を噴霧する方法がある。しかし、この方法では、原料混合物中にバインダーを均一に分散させることができても、多量の溶媒を含んだ原料混合物を圧延することになる。そのため、却って正極合剤粒の密度を高めることが難しくなる。また、造粒工程後に溶媒を除去するための乾燥工程も必要となり、製造時間が長くなり正極合剤の製造コストが増大する。結果として、アルカリ電池の製造コストも増大させる。
【００１１】
上記特許文献１に記載の発明では、原料混合物に２〜５ｗｔ％の割合の水を含ませてから圧延することで成形性を向上させている。そして、一般的なアルカリ電池においても、２〜５ｗｔ％の水分を含む原料混合物から作製された正極合剤を用いている。しかし、２〜５ｗｔ％程度の水分が含まれる原料混合物は、乾燥状態に近く、バインダーを均一に混合することが難しい。そして、バインダーの混合が不均一であると、原料混合物が凝集して「ダマ」になり易い。ダマを含んだ原料混合物を圧延すれば、その後の分級工程において収率が低下する。また、ダマを含んだ正極合剤粒を環状に成形して得た正極合剤は、密度や成形性が不均一なものとなる。そして、正極合剤を成形した後のアルカリ電池の組立工程で、正極合剤が強度不足によって欠けるなどして歩留まりが低下したり、組み立て後のアルカリ電池の性能にばらつきが生じたりする。
【００１２】
一方、アルカリ電池の性能を向上させるために正極合剤の密度を高めていくと、アルカリ電池を組み立てる際に電池缶内に電解液を充填する注液工程において、正極合剤の電解液の吸液速度が低下するという問題が発生する。正極合剤の吸液速度が低下すれば、電解液を正極合剤に含浸させるための時間が長くなる。そのため、アルカリ電池の製造時間が長くなる。また、注液工程を待つ組み立て途上のアルカリ電池を保管しておく必要がある。すなわち、組み立て途上のアルカリ電池を保管するためのスペースが必要となる。そして、製造時間の長大化や保管スペースの確保は製造コストを増大させる要因となる。さらに、保管中のアルカリ電池に異物が入り込んだり、保管中のアルカリ電池中の各種材料によって製造設備が汚染されたりする「コンタミ（コンタミネーション）」が発生する可能性もある。なお、上記特許文献２に記載の発明では、吸液速度を速くすることができるが、正極合剤を電池缶に嵌入する前に加熱する追加の工程が必要であり、製造時間が長くなり、製造コストが増大する。  
そこで、本発明は、吸液性が確保され、成形強度が高く、アルカリ電池の放電性能を向上させることができるアルカリ電池用正極合剤の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための本発明は、インサイドアウト型のアルカリ電池用正極合剤の製造方法であって、
正極合剤と導電材とバインダーとを含む粉体材料に電解液を加えて混合して得た原料混合物を圧延して密圧混合物を得る圧延ステップを含み、
前記圧延ステップでは、前記密圧混合物の温度が前記バインダーのガラス転移点の温度の１／３以上９０℃以下になるように調整するとともに、当該密圧混合物の密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上３．５ｇ／ｃｍ３以下になるように調整する、
ことを特徴とするアルカリ電池用正極合剤の製造方法としている。
【００１４】
前記圧延ステップでは、温度調整が可能なローラーを備えたローラー型圧延装置を用いるアルカリ電池用正極合剤の製造方法としてもよい。前記バインダーがポリアクリル酸であるアルカリ電池用正極合剤の製造方法とすれば好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、成形強度が高く、吸液性に優れ、かつアルカリ電池の放電性能を向上させることができるアルカリ電池用正極合剤の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一般的なアルカリ電池の構造を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係るアルカリ電池用正極合剤の製造方法の手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＝＝＝本発明に想到する過程＝＝＝
乾燥した状態にある粉体材料を用いて、成形強度が高く、性能にバラツキが少ない正極合剤を得るためには、粉体材料中でバインダーを均一に拡散させる必要がある。ところで、バインダーは、温度が高くなると粘度が低下し、圧延工程において正極活物質や導電材の粒子間の間隙に入り込み易くなる。そして、圧延工程と成形工程は、ともに供給された材料を圧縮する工程であるが、圧延工程において供給される原料混合物の厚さは、成形工程において供給される正極合剤粒の厚さよりも薄いことから、圧延工程の方が、供給された原料の中心にまで力が伝わりやすい。すなわち、成形工程における圧力が低くても、圧延工程後の密圧混合物の密度を高めることで正極合剤の密度や成形強度を高めることができる。したがって、圧延工程において、バインダーの粘度を低下させておけば、密圧混合物中ではバインダーが確実に正極活物質や導電材の粒子間に入り込み、粒子同士を強固に結着させることができる。結果として、正極合剤の成形強度が向上する。そこで、本発明者は、正極合剤の製造過程において、少なくとも圧延工程の実施後までバインダーの温度を高温に維持することを考えた。さらに、原料混合物中に存在する水分が蒸発して成形後の正極合剤の強度が低下したり、その正極合剤を使ったアルカリ電池の放電性能が低下したりする可能性も考慮し、圧延工程ｓ４における温度に上限を設ける必要もあると考えた。具体的には、水が蒸発する温度が１００℃であることを考慮すると圧延工程では原料混合物の温度を９０℃以下にすることが望ましいと考えた。
【００１８】
しかし、上記考察に基づいてバインダーの温度を高温に維持して正極合剤やアルカリ電池の性能の向上を試みたところ、原料混合物の温度を一定に維持することが困難であることを知見した。また、バインダーの種類に応じて特性が向上する温度が異なることも知見した。例えば、正極活物質の原料を混合して原料混合物を得る際に正極活物質であるＥＭＤとＫＯＨ水溶液からなる電解液が反応することで発熱するものの、その発熱量は僅かである。また、原料混合物が圧延工程までの輸送経路において冷却され、その温度が室温程度に戻ってしまう。原料混合物を常時加温し続けてもよいが、製造コストを考える現実的ではない。また、圧延工程では摩擦熱によって原料混合物が発熱するが、原料混合物を構成する各材料は、加わる圧力によって発熱温度が異なる。そのため、圧延工程の実施中を通じて正極合剤の温度を厳密に管理することが難しい。
【００１９】
次に、本発明者は、圧延工程において厳密な温度制御をせず、幅のある適切な温度範囲を見いだすことができれば、バインダーが粉体材料である正極活物質や導電材の粒子間に均一に拡散されて、成形強度と吸液性とが確保されつつ、アルカリ電池の放電性能を向上させることができると考えた。もちろん、バインダーの種類によって適切な温度範囲が異なっていることも考えられることから、バインダーの種類ではなく、上記適切な温度範囲を、バインダーの物性に基づいて一義的に特定できるようにすることが必要であるとも考えた。
【００２０】
そして、本発明者は、バインダーにおいて粘度と温度とに関係する物性として、ガラス転移点（以下、Ｔｇとも言う）に着目した。バインダーはＴｇ以上で粘度が急激に低下し軟化する。したがって、原料混合物をＴｇ以上の温度に維持できれば正極合剤やアルカリ電池の特性を向上させることができる。ところが、バインダーのＴｇは水分が蒸発する１００℃以上であることが多く、圧延時に正極合剤をＴｇまで加温することができない。次に、本発明者は、高分子材料であるバインダーは、Ｔｇに至らなくても温度が高いほど粘度が低下することに着目した。また、圧延工程における圧力にも着目した。バインダーは、圧延工程における圧力が大きいほど粉体材料の粒子間に入り込む。もちろん、圧延工程における圧力は、正極合剤の成形強度や吸液性にも影響する。そして、本発明者は、圧延工程におけるＴｇに関連する温度範囲と、圧延工程において原料混合物に加える圧力に関連する何らかのパラメーターとを適切に設定すれば、正極合剤の吸液性や成形強度が確保され、アルカリ電池の放電性能を向上させることができるのではないかと考えた。本発明は、以上のような考察に基づいて鋭意研究を重ねた結果なされたものである。
【００２１】
＝＝＝実施例＝＝＝
＜正極合剤の作製手順＞
図２に正極合剤の製造手順を示した。まず、粉体材料であるＥＭＤ、黒鉛、およびバインダーをそれぞれ秤量した上で乾式混合し（ｓ１）、その混合物と、ＫＯＨ水溶液からなる電解液に原料混合物中の水分量を調整するためのイオン交換水を加えたものとを湿式混合する（ｓ２、ｓ３）。ここでは、湿式混合により得た原料混合物中の水分量が３％程度となるようにイオン交換水の量を調整している。そして、湿式混合工程（ｓ３）によって得られた原料混合物を、ローラー型圧延装置を用いて圧延する（ｓ４）。圧延工程ｓ４によって得た密圧混合物に対し、粉砕（ｓ５）、造粒（ｓ６）、分級（ｓ７）の各工程を実施して顆粒状の正極合剤粒を得る。そして、正極合剤粒を環状に成形し（ｓ８）、正極合剤３を完成させる。なお、以上の手順は、従来の正極合剤の作製手順と同様である。しかし、本発明の実施例に係るアルカリ電池用正極合剤の製造方法によれば、バインダーのＴｇに関わる温度と、圧延工程において原料混合物に加わる圧力とに関連するパラメーターとが適切に設定されている。それによって、吸液性能を低下させることなく高い成形強度を有する正極合剤が得られる。また、その正極合剤を用いたアルカリ電池は高い放電性能を備えたものとなる。
【００２２】
＜サンプルの作製条件＞
本発明の実施例に係る方法で作製した正極合剤やその正極合剤を用いたアルカリ電池１の性能を評価するために、図２に示した正極合剤の作製手順において、Ｔｇが異なる二種類のバインダーを用意し、原料混合物に含ませるバインダーの種類と圧延工程ｓ４の実施条件とが異なる各種正極合剤を作製し、その各種正極合剤を用いたアルカリ電池をサンプルとして作製した。具体的には、図１に示した製品として提供されている一般的なＬＲ６型アルカリ電池１に使用する正極合剤３の製造ライン、および製品の組み立てラインを用いた。そして、乾式混合工程ｓ１と圧延工程ｓ４以外の工程では製品と同様の条件でサンプルを作製した。乾式混合工程ｓ１では、ＥＭＤと導電材に、サンプルに応じた種類のバインダーを混合した。圧延工程ｓ４では、ヒーターを内蔵したローラーを備えた圧延ローラー型圧延機を用い、圧延工程ｓ４において原料混合物を加熱する温度と、ローラーによって原料混合物に加える圧力（線圧）とを変えた。
【００２３】
用意した二種類のバインダーは、ポリアクリル酸であり、重合度によってＴｇが異なっている。ここでは、サンプルの作製に先立って、各バインダーのＴｇを、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定した。Ｔｇの測定に際しては、アルミナを基準試料として、ＤＳＣの試料室にバインダーと基準試料とを設置するとともに、１００ｍＬ／ｍｉｎの流量で大気を試料室に導入しつつ、１０℃／ｍｉｎの速度で室温から４００℃まで試料室の温度を昇温させた。そして、測定の結果、二種類のバインダーのＴｇは、１３４．０℃と１６６．４℃であった。
【００２４】
圧延工程ｓ４を実施する際には、サンプルに応じ、圧延装置におけるローラーの温度や線圧を調整したが、サンプルの性能を評価するためのパラメーターとしては、ローラーの温度や線圧を採用しなかった。温度については、圧延工程ｓ４における原料混合物が圧延工程ｓ４の工程時間内でローラーの温度に達することがなく、原料混合物自体が圧力によって発熱するため、ローラーの温度をパラメーターにすると原料混合物の実際の温度を特定することができない。そこで、圧延工程ｓ４直後の密圧混合物の温度を温度に関するパラメーターとした。なお、圧延工程ｓ４において設定したローラーの温度は、サンプルに応じ、加熱なし、８０℃、および１２０℃のいずれかとした。
【００２５】
密圧混合物の温度については、圧延工程ｓ４では原料混合物が薄い鱗片状の密圧混合物として成形されるため、厚さ方向の温度勾配を考慮する必要がない。そこで、密圧混合物の表面の温度を測定した。表面温度の測定には、例えば、赤外線温度計などを用いて非接触で測定することができる。
【００２６】
圧力については、圧延装置の機種の違い、あるいは同じ機種の固体差により、圧延装置に対する線圧の設定値が同じであっても、圧延工程ｓ４において実際に原料混合物に加わる線圧が異なる可能性がある。そこで、圧力に関わるパラメーターとして、圧延工程ｓ４によって得られた密圧混合物の密度を採用した。なお、ローラー型圧延装置は、供給された原料混合物を、所定の間隙を有して平行に配置された二つのローラー間に通すことで原料混合物を圧延する。そして、二つのローラー間の間隙（以下、ローラー間隔とも言う）と、二つのローラーに対して互いに対向する方向に掛ける圧力（プレス圧）とによって原料混合物に加える線圧を調整している。圧延工程ｓ４において使用した圧延装置では、ローラー間隔が０．８ｍｍで固定されており、圧延工程ｓ４ではプレス圧のみを調整した。圧延工程ｓ４によって所定の密度の密圧混合物を得るためには、使用する圧延装置に設定する線圧と密圧混合物の密度との関係を事前に調べておけばよい。
【００２７】
＜性能評価試験＞
上述したように作製条件が異なる各種正極合剤３を用いて組み立てた各種サンプルについて、正極合剤３の吸液性能と成形強度（ｋｇｆ）、および放電性能を調べた。吸液性能については、アルカリ電池１の組み立て過程における注液工程において、内部に正極合剤３とセパレーター４とが配置された状態の電池缶２に、定量の電解液を注入した後、所定の時間を掛けて正極合剤３とセパレーター４に電解液を含浸させた際、製品と同様に注入した電解液が残らず含浸されていれば合格とし、電解液が含浸されずに電池缶２内に残っていれば不合格とした。
【００２８】
正極合剤３の成形強度については、正極合剤３に対し、円筒軸１００方向と垂直に荷重（ｋｇｆ）を掛け、その荷重（ｋｇｆ）を増大させていく荷重試験を行い、正極合剤３が割れたり欠けたりしたときの荷重（ｋｇｆ）で評価した。放電性能については、サンプルを１５００ｍＡの電流で２秒間放電させた後、６５０ｍＡの電流で２８秒間放電させる動作を１サイクルとして、一時間当たり１０サイクル繰り返す放電試験を行い、終止電圧（例えば、１．０５Ｖ）に至るまでのサイクル数を測定することで評価した。
【００２９】
＜性能評価結果＞
以下の表１に、各サンプルの作製条件と、各サンプルの性能評価結果を示した。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
サンプル１〜３０のうち、サンプル１〜１５は、Ｔｇ＝１３４℃のバインダーを用いたサンプルであり、サンプル１６〜３０は、Ｔｇ＝１６６．４℃のバインダーを用いたサンプルである。そして、サンプル１およびサンプル１６が、バインダーの種類が異なるだけで、製品として提供されているアルカリ電池１と同じ手順で作製されたサンプルである。
【００３２】
また、各サンプルの評価結果において、吸液性能については、合格したサンプルが「○」で示され、不合格となったサンプルが「×」で示されている。成形強度については上述したように荷重試験によって正極合剤３が破損したときの荷重（ｋｇｆ）が示されている。放電性能については、サンプル１の放電性能を１００としたときの相対値が示されている。なお、表１では、密圧混合物中の水分量（以下、水分量とも言う）も示されており、この水分量は原料混合物中に含ませた水分量と、圧延工程ｓ４の前後での原料混合物と密圧混合物との質量比とから求めることができる。
【００３３】
表１において、まず、Ｔｇ＝１３４℃のバインダーを用いたサンプル１〜１５の特性を見ると、圧延工程ｓ４におけるローラーの加熱の有無や加熱温度によらず、サンプル４、サンプル７〜９、およびサンプル１２〜１４では、吸液性能が確保され、正極合剤３の成形強度がサンプル１の２．５倍以上の１．０ｋｇｆ以上であった。そして、放電性能はサンプル１に対して２０％以上向上している。そして、これらのサンプル４、７〜９、および１２〜１４における密圧混合物の温度（以下、温度とも言う）は、４５．５℃〜８８．３℃の範囲にあり、かつ、密圧混合物の密度（以下、密度とも言う）は、２．５ｇ／ｃｍ３〜３．５ｇ／ｃｍ３の範囲にある。密度については、２．５ｇ／ｃｍ３未満であると、活物質間の導電性が不足し、その結果、放電性能が向上しなかったものと考えることができる。もちろん密度が低ければ成形強度を向上させることも難しい。一方、密度が３．５ｇ／ｃｍ３より大きいと、吸液性能が劣化し、結果として放電性能も劣化したものと考えることができる。
【００３４】
次に、サンプル４、７〜９、および１２〜１４における温度範囲について検討してみると、サンプル３、８、および１３は、密度がともに３．０ｇ／ｃｍ３で、上記の２．５ｇ／ｃｍ３〜３．５ｇ／ｃｍ３の範囲内にある。しかし、サンプル３の成形強度および放電性能は、性能評価の基準となるサンプル１に対して優れているとは言い難い。一方、サンプル８と１３は、サンプル３に対して水分量が減少しているものの、成形強度と放電性能がともに優れている。したがって、性能の向上が認められなかったサンプル３の温度４０．１℃と、上記の温度範囲の下限４５．５との間には、成形強度や放電性能を向上させる閾値があると考えることができる。
【００３５】
次に、上記閾値の有無を確認するため、サンプル１〜４の成形強度と放電性能を比較してみると、サンプル２の温度はサンプル１の温度より５．７℃高く、サンプル３の温度はサンプル２の温度より７．９℃高い。しかし、サンプル１〜３は成形強度や放電性能の差が僅かである。しかも、サンプル２と３では、温度が高いサンプル３の方が放電性能に劣っていた。一方、サンプル４の温度はサンプル３の温度より４．６℃だけ高く、サンプル１と２、あるいはサンプル２と３の温度差よりも小さい。しかし、サンプル４は、サンプル３に対して放電性能が２倍になり、成形強度は１８％も向上している。したがって、４０．１℃と４５．５℃との間には閾値が存在すると考えることが妥当である。そして、上述した「Ｔｇに関連する温度範囲」を考慮しつつ上記閾値について検討してみたところ、サンプル４の温度４５．５℃は、Ｔｇ（＝１３４．０℃）の１／３の４４．７℃に極めて近いことがわかった。
【００３６】
次に、上記Ｔｇの１／３が性能に関係する閾値であるか否かを確認するため、Ｔｇ＝１３４．０℃のバインダーを用いたサンプル１〜１６の特性と、Ｔｇ＝１６６．４℃のバインダーを用いた１６〜３０の特性とを比較してみると、サンプル４とサンプル１９は、密度と水分が同じで、温度もほぼ同等である。しかし、サンプル４は優れた成形強度と放電性能を有しているが、Ｔｇ＝１６６．４℃のバインダーを用いたサンプル２３は、成形強度についてはサンプル４と同等であったが、放電性能の向上が見られなかった。すなわち、放電性能を向上させるための温度範囲の下限は、温度の絶対値ではなく、バインダーの特性に関連する温度であることがわかる。そして、サンプル１６〜３０のうち、サンプル２３、サンプル２４、サンプル２７、およびサンプル２８は、吸液性能が確保され、正極合剤の成形強度がサンプル１の２．５倍以上の１．０ｋｇｆ以上であった。また、これらのサンプルの放電性能は、いずれもサンプル１に対して２０％以上向上している。そして、サンプル２３、サンプル２４、サンプル２７、およびサンプル２８の密度は、２．５ｇ／ｃｍ３〜３．５ｇ／ｃｍ３の範囲にあり、サンプル１〜１６のうち、吸液性能が確保されつつ、優れた成形強度と放電性能を有しているサンプル４、７〜９、および１２〜１４の密度の範囲と一致する。
【００３７】
さらに、サンプル２３、サンプル２４、サンプル２７、およびサンプル２８の温度は、５９．９℃〜８２．２℃の範囲であり、この温度範囲の下限である５５．９℃は、バインダーのＴｇ＝１６６．４℃の１／３である５５．５℃に極めて近似している。したがって、吸液性能を確保しつつ、優れた成形強度と放電性能を得るためには、温度の下限がＴｇの１／３以上であり、かつ密度が２．５ｇ／ｃｍ３〜３．５ｇ／ｃｍ３であることが必要条件となる。なお、温度範囲の上限については、上述したように、水分の蒸発を考慮して９０℃とすることが妥当である。実際、サンプル１４は、温度が８８．３℃であり、水分の蒸発を考慮した上限温度９０℃に近く、水分量も２．２ｗｔ％にまで減少しているものの、成形強度はサンプル１の３倍の１．２であり、放電性能はサンプル１に対して３５％も向上していた。また吸液性能も確保されていた。一方、サンプル２９の特性を見てみると、サンプル２９は密度が３．５ｇ／ｃｍ３で上記の数値範囲にあるものの、温度が９３．２℃で９０℃を超えていた。そして、成形強度については１．１ｋｇｆであったものの、吸液性能と放電性能が劣化していた。したがって、適切な温度範囲の上限を９０℃に規定することは妥当であると言える。なお、サンプル１〜３０のうち、サンプル１５とサンプル３０は、放電性能が大きく劣化した。
【００３８】
以上より、本発明の実施例に係るアルカリ電池用正極合剤の製造方法は、圧延工程ｓ４において、密圧混合物の密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上３．５ｇ／ｃｍ３以下となるように調整するとともに、温度が使用するバインダーのＴｇの１／３以上９０℃以下となるように調整することを含む。また、表１に示したように、Ｔｇが１６６．４℃のバインダーを用いたサンプル１６〜３０において、圧延工程ｓ４においてローラーを加熱しなかったサンプル１６〜２０は、圧密混合物の温度がＴｇの１／３未満となった。したがって、ローラーを加熱して圧延工程ｓ４を行うことで確実に密圧混合物の温度をＴｇの１／３以上に調整すればより好ましい。なお、圧延工程ｓ４によって適切な温度の密圧混合物を得るためには、使用する圧延装置に設定する線圧やローラーの温度との関係を事前に調べておけばよい。
【００３９】
＝＝＝その他の実施例＝＝＝
上記実施例では、バインダーにポリアクリル酸を用いていた。ポリアクリル酸は、製品として提供されているアルカリ電池に広く用いられている。そして、上記実施例では、その製品との性能差を明確にするためにバインダーにポリアクリル酸を用いていた。もちろん、アルカリ電池の正極合剤に含ませるバインダーは、ポリアクリル酸と同様に高分子バインダーであれば、Ｔｇ以上で急激に粘度が低下する。したがって、ポリアクリル酸以外のバインダーであっても、圧延工程ｓ４において、密圧混合物の温度がＴｇの１／３以上９０℃以下で、密圧混合物の密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上３．５ｇ／ｃｍ３以下となるように調整すれば、吸液性能が確保され、成形強度に優れた正極合剤を製造することができ、その正極合剤を用いたアルカリ電池は放電性能に優れたものとなることが容易に予想される。なお、バインダーとしては、ポリアクリル酸塩、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、スチレンブタジエンゴム、メチルセルロース、アルギン酸、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられる。
【００４０】
上記実施例では、ローラーにヒーターが組み込まれた圧延装置を用い、密圧混合物の温度が所定の温度範囲となるように調整していた。もちろん、密圧混合物の温度を調整するためのヒーターを別途設置しておき、圧延工程ｓ４に供給される原料混合物を加熱したり、ローラーを外部から加熱したりすることもできる。
【符号の説明】
【００４１】
１  アルカリ電池、２  電池缶、３  正極合剤、４  セパレーター、５  負極ゲル、
６  負極集電子、７  負極端子板、８  封口ガスケット、９  正極端子、
ｓ１  乾式混合工程、ｓ３  湿式混合工程、ｓ４  圧延工程  ｓ８  成形工程  
【図１】
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【図２】
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