(57)【要約】【課題】アルカリ乾電池の高負荷連続放電性能を向上させる。【解決手段】所定形状に成形された正極合剤２１、ゲル状の負極合剤２３、およびアルカリ電解液を用いたアルカリ乾電池にあって、正極合剤２１に含まれる水分量を９ｗｔ％〜１１ｗｔ％とし、かつ負極合剤２３に含まれる水分量を１８ｗｔ％〜２２ｗｔ％とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状に成形された正極合剤、ゲル状の負極合剤、およびアルカリ電解液を用いたアルカリ乾電池であって、正極合剤に含まれる水分量を９ｗｔ％〜１１ｗｔ％とし、負極合剤に含まれる水分量を１８ｗｔ％〜２２ｗｔ％としたことを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項２】
請求項１において、正極合剤の正極作用物質として二酸化マンガンおよび／またはオキシ水酸化ニッケルを用いた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において、正極合剤および負極合剤に、耐アルカリ性で吸水機能をもつポリアクリル酸またはその塩を含有させた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し、とくに、正極作用物質として二酸化マンガンおよび／またはオキシ水酸化ニッケルを用いたアルカリ乾電池において高負荷放電特性を改善したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＲなどの一般のアルカリ乾電池は、各種規格（ＩＥＣ，ＡＮＳＩ，ＪＩＳなど）により定められた放電項目を満たすべく設計されている（非特許文献１）。ところが、最近は、たとえばデジタルカメラなど、大電流を必要とする電池利用機器の普及により、とくに高負荷連続放電性能に対する要求が高くなってきた。この要求は上記規格によって定められる水準を越えるものである。
【０００３】
また、ＬＲなどのアルカリ乾電池は外形サイズ等が規格で細かく規定されているため、正極合剤や負極合剤などの発電物質の充填容積にも一定の制約がある。この制約下で電池の高容量化や放電特性を改善するための対策案としては、活物質の利用効率を高めることが提示されている（特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００４】
活物質の利用効率を高めることについては、正極合剤に含まれる水分量を８．４ｗｔ（重量）％〜１０ｗｔ％にすることが開示されている。この水分量は放電反応に必要とされる充分な量であって、この量の水分を含有させることにより、正極活物質の利用効率が高められるとしている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−１４６２９４
【非特許文献１】朝倉書店発行「電池ハンドブック」（正極合剤・負極合剤の一般的配合量）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、活物質の利用効率と放電性能は必ずしも両立せず、活物質の利用率を高めることができたとしても、それによって放電性能が改善される保障はなく、むしろ、背反する場合もある。とくに、大電流放電を持続させる性能いわゆる高負荷連続放電性能に着目した場合、正極合剤に含まれる水分量を規定するだけでは改善できないことが、本発明者らによって明らかにされた。
【０００６】
本発明は以上のような問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、所定形状に成形された正極合剤、ゲル状の負極合剤、およびアルカリ電解液を用いたアルカリ乾電池において、高負荷連続放電性能を向上させることにある。
【０００７】
本発明の上記以外の目的および構成については、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は次のような解決手段を提供する。  
（１）所定形状に成形された正極合剤、ゲル状の負極合剤、およびアルカリ電解液を用いたアルカリ乾電池であって、正極合剤に含まれる水分量を９ｗｔ％〜１１ｗｔ％とし、負極合剤に含まれる水分量を１８ｗｔ％〜２２ｗｔ％としたことを特徴とするアルカリ乾電池。  
（２）上記手段（１）において、正極合剤の正極作用物質として二酸化マンガンおよび／またはオキシ水酸化ニッケルを用いたことを特徴とするアルカリ乾電池。  
（３）上記手段（１）または（２）において、正極合剤および負極合剤に、耐アルカリ性で吸水機能をもつポリアクリル酸またはその塩を含有させたことを特徴とするアルカリ乾電池。
【発明の効果】
【０００９】
所定形状に成形された正極合剤、ゲル状の負極合剤、およびアルカリ電解液を用いたアルカリ乾電池において、高負荷連続放電性能を向上させることができる。
【００１０】
上記以外の作用／効果については、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の技術が適用されたＬＲ型アルカリ乾電池１０の一実施形態を示す。同図に示す乾電池１０はアルカリ一次電池であって、有底筒状の金属製正極缶１１内に、所定形状に成形された正極合剤２１、セパレータ２２、ゲル状の負極合剤２３からなる発電要素２０がアルカリ電解液と共に収容されている。
【００１２】
正極缶１１にはニッケルメッキ鋼板を深絞り加工したものが使用されている。この正極缶１１は正極集電体および正極端子を兼ねていて、その底部には凸状の正極端子部１２が一体形成されている。
【００１３】
正極缶１１の開口部は負極端子板３２と樹脂製ガスケット３５を用いて封口されている。負極端子板３２の内側には棒状の負極集電子３１が固設され、この集電子３１がゲル状の負極合剤２３中に挿入されている。
【００１４】
正極合剤２１は、正極活物質（正極作用物質）に黒鉛等の導電助剤を添加したものを管状に成形したものであるが、その正極活物質（正極作用物質）には、二酸化マンガン（ＥＭＤ等）またはオキシ水酸化ニッケル、あるいは両者の混合体が使用されている。負極合剤２３には、亜鉛合金粉末を用いたゲル状亜鉛が使用されている。
【００１５】
上記電池の構造的構成は従来のものと基本的に同じである。この発明の電池が従来のものと異なる特徴事項は、正極合剤２１および負極合剤２３に含まれる水分量がそれぞれに一定範囲内に規定されていることである。すなわち、正極合剤２１に含まれる水は９ｗｔ（重量）％〜１１ｗｔ％の範囲、負極合剤２３に含まれる水は１８ｗｔ％〜２２ｗｔ％の範囲にそれぞれ規定されている。
【００１６】
上記水分量は、電池に組み立てられた状態での水分量であって、電解液を含めた合剤の重量に対する量である。上記水分量を確実に含有させるため、この実施形態では、正極合剤２１および負極合剤２３に、耐アルカリ性で吸水機能をもつポリアクリル酸またはポリアクリル酸塩を含有させている。ポリアクリル酸またはポリアクリル酸塩は多量の水分保持が可能な保水剤なので、合剤２１，２３への添加は合剤全体の重量に対してほぼ無視できるほど僅かでよい。
【００１７】
上記のように、正極合剤２１および負極合剤２３の各水分量をそれぞれ上記範囲（９ｗｔ％〜１１ｗｔ％および１８ｗｔ％〜２２ｗｔ％）とすることにより、高負荷連続放電性能を従来よりも大幅に向上させられることが判明した。
【００１８】
また、正極合剤２１および負極合剤２３に、耐アルカリ性で吸水機能をもつポリアクリル酸またはポリアクリル酸塩を含有させることにより、正極合剤２１については、上記水分量（９ｗｔ％〜１１ｗｔ％）にて、合剤形状の保形性を良好に保つごとができた。負極合剤２３についても、負極集電子３１との接触性を阻害することなく、上記水分量（９ｗｔ％〜１１ｗｔ％）を含有させることができた。集電子３１との接触性が安定化させられることにより、放電異常も防止されるようになった。
【００１９】
以下、本発明の具体的実施例を示す。
【実施例】
【００２０】
図１に示した構造を有するＬＲ２０型アルカリ乾電池１０において、正極合剤２１の水分量および負極合剤２３の水分量をそれぞれに異ならせた試験電池を作製した。各試験電池について、１Ω負荷による放電持続時間（終止電圧は０．９Ｖ）を測定したところ、表１に示すような結果が得られた。
【００２１】
＜表１＞
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【００２２】
また、図２は、正極合剤２１の水分量ごとに、負極合剤２３の水分量を異ならせた場合おける放電持続時間の推移を示す。
【００２３】
上記のように、放電持続時間は、正極合剤２１の水分量だけではなく、負極合剤２３の水分量も重要なパラメータ要素として作用する。
【００２４】
さらに、表２に示すように、両合剤２１，２３の水分量を９ｗｔ％〜１１ｗｔ％および１８ｗｔ％〜２２ｗｔ％とすることにより、高負荷連続放電性能が従来よりも大幅に向上させられている。
【００２５】
＜表２＞
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【００２６】
表２は、放電性能を○△×の３段階で評価してあるが、上記水分量の範囲（９ｗｔ％〜１１ｗｔ％および１８ｗｔ％〜２２ｗｔ％）にある試験電池はいずれも、高負荷連続放電性能が改善されていることが確認された。
【００２７】
以上、本発明をその代表的な実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した以外にも種々の態様が可能である。たとえば、本発明は、正極作用物質として二酸化マンガンおよび／またはオキシ水酸化ニッケルを用いたアルカリ乾電池に適用してとくに有効であるが、上記以外の正極作用物質を用いたアルカリ乾電池にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
所定形状に成形された正極合剤、ゲル状の負極合剤、およびアルカリ電解液を用いたアルカリ乾電池において、高負荷連続放電性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による技術が適用されたアルカリ乾電池の一実施形態を示す断面図である。
【図２】正極合剤および負極合剤の水分量と放電性能の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
１０  アルカリ乾電池
１１  正極缶
１２  正極端子部
２０  発電要素
２１  正極合剤
２２  セパレータ
２３  負極合剤（亜鉛合金粉末を使用）
３１  負極集電子
３２  負極端子板
３５  ガスケット
【図１】
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【図２】
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