(57)【要約】　　　（修正有）【課題】優れた強負荷放電特性を有し、かつ過放電時の電解液の漏液を防止できるマンガン乾電池を提供する。【解決手段】有底円筒形の負極亜鉛缶４と、前記負極亜鉛缶に収納される円筒形の正極合剤１と、前記正極合剤の側面を覆うセパレータ３と、前記正極合剤の上部に配置された鍔紙９と、前記正極合剤の下部に配置された底紙１３とを具備するマンガン乾電池において、前記鍔紙および／または底紙の少なくとも前記正極合剤と接触する面に防水性をもたせる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底円筒形の負極亜鉛缶と、前記負極亜鉛缶に収納される円筒形の正極合剤と、前記正極合剤の側面を覆うセパレータと、前記正極合剤の上部に配置された鍔紙と、前記正極合剤の下部に配置された底紙とを具備するマンガン乾電池であって、前記鍔紙および／または底紙の少なくとも前記正極合剤と接触する面が防水性を有することを特徴とするマンガン乾電池。
【請求項２】
前記鍔紙および／または底紙の少なくとも前記正極合剤と接触する部分にパラフィンまたはワックスを含浸させたことを特徴とする請求項１記載のマンガン乾電池。
【請求項３】
含浸後の前記鍔紙または底紙における前記パラフィンまたはワックスの重量割合が、５〜２０重量％である請求項２記載のマンガン乾電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鍔紙および／または底紙に防水処理を施したマンガン乾電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マンガン乾電池では、加圧成型により得られた正極合剤中央部に炭素棒を差し込むとき、正極合剤が炭素棒によって上方へ延びるのを防止するため、正極合剤の上部を加圧する。しかし、そのとき正極合剤に含ませた電解液がしみ出し設備の加圧用治具を汚すことを防止するため、鍔紙を介して加圧すべく鍔紙を正極合剤の上部に配置している。また、負極亜鉛缶の底部と正極合剤とを絶縁するために、正極合剤の下部には底紙を配置している。
【０００３】
しかし、底紙および鍔紙が正極合剤中の水分とも言える電解液を吸収してしまうと、電池反応に携われる電解液の量が減ってしまい、強負荷放電特性が得られないという問題がある。また、過放電時には、負極亜鉛缶の底部が電解液との反応によって消耗するため、底部で電解液の漏液が生じ得るという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記の問題を解決し、優れた強負荷放電特性を有し、かつ過放電時の電解液の漏液を防止できるマンガン乾電池を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のマンガン乾電池は、有底円筒形の負極亜鉛缶と、前記負極亜鉛缶に収納される円筒形の正極合剤と、前記正極合剤の側面を覆うセパレータと、前記正極合剤の上部に配置された鍔紙と、前記正極合剤の下部に配置された底紙とを具備するマンガン乾電池であって、前記鍔紙および／または底紙の少なくとも前記正極合剤と接触する面が防水性を有することを特徴とする。
【０００６】
前記鍔紙および／または底紙の少なくとも前記正極合剤と接触する部分にパラフィンまたはワックスを含浸させることが好ましい。
含浸後の前記鍔紙または底紙における前記パラフィンまたはワックスの重量割合が、５〜２０重量％であることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明のマンガン乾電池は、有底円筒形の負極亜鉛缶と、前記負極亜鉛缶に収納される円筒形の正極合剤と、前記正極合剤の側面を覆うセパレータと、前記正極合剤の上部に配置された鍔紙と、前記正極合剤の下部に配置された底紙とを具備しており、少なくとも前記鍔紙および底紙の前記正極合剤との接触面が防水性を有している。
【０００８】
前記接触面が防水性を有することにより、正極合剤中の電解液が底紙や鍔紙に吸収されなくなるため、強負荷放電特性が改善される。また、特に底紙の接触面が防水性を有することにより、過放電時に底紙を透過した電解液と負極亜鉛缶の底部との反応が抑制されるため、負極亜鉛缶の底部の消耗、および当該底部からの電解液の漏液を防止できる。
【０００９】
前記接触面に防水性を持たせるためには、例えば前記鍔紙および底紙の少なくとも前記正極合剤と接触する部分にパラフィンまたはワックスを含浸させることが好ましい。
上記パラフィンとしては、例えば、ＪＩＳＫ２２３５に規定する１３０Ｐパラフィンなどが挙げられる。
上記ワックスとしては、例えば、ＪＩＳＫ２２３５に規定する１８０Ｍマイクロクリスタリンワックスなどが挙げられる。
【００１０】
含浸後の前記鍔紙または底紙における前記パラフィンまたはワックスの重量割合は、５〜２０重量％が好ましい。含浸量が５％未満となると充分な防水性を得ることができない。また、含浸量が２０重量％を超えると、鍔紙および底紙が硬化し、金型で絞った際に割れてしまう。
正極合剤の加圧成型には、セパレータおよび底紙を介して負極亜鉛缶中に正極合剤を成型用ノズルにより圧入する方法が用いられる。このとき、成型用ノズルの下部開口部が負極亜鉛缶底部と正極合剤とを絶縁するために配された底紙に強く押し当てられる。したがって、底紙強度を保ち成型用ノズルの下部開口部がこれを切断しないようにするために、前記含浸量は、さらに７〜１３重量％が特に好ましい。
【００１１】
パラフィンまたはワックスを含浸させる場合、具体的には溶融したパラフィンまたはワックスに鍔紙または底紙を浸漬すればよい。
また、鍔紙および底紙としては、例えば、ボール紙またはクラフト紙などの従来のものを用いればよく、なかでも金型による打ち抜き時に切断面に繊維が出にくいことから、片面クラフトボール紙を用いるのが好ましい。
本発明に係るマンガン乾電池の他の構成要素については、従来のものを用いればよいが、代表的なものを図１に示した本発明の一実施の形態に係るマンガン乾電池とともに説明する。
【００１２】
本発明のマンガン乾電池の一実施の形態の概略縦断面図を図１に示す。
負極亜鉛缶４は、金属亜鉛を有底円筒状に成型して得られるものであり、セパレータ３を介して円筒形の正極合剤１が収納されている。正極合剤１の中央部には、カーボン粉末を焼結して作製される炭素棒２が差し込まれている。セパレータ３は、クラフト紙の一方の面に架橋デンプンを主材とする糊材を塗布して得られるものである。そして、その糊材が塗布された面が負極亜鉛缶４に対向するようにセパレータ３が配置され、正極合剤１と負極亜鉛缶４とを隔離している。
【００１３】
封口体５は、ポリエチレンもしくはポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、またはナイロンなどのポリアミド系樹脂で構成され、中央部に炭素棒２が挿入される中心孔が設けられている。鍔紙９は、板紙を環状に打ち抜いて得られ、中心孔を有し、正極合剤１の上部に配置される。封口体５および鍔紙９の中心孔を貫通する炭素棒２は、その上部が正極端子板１１と接触しており、正極の集電体として作用する。
負極亜鉛缶４の外周には、絶縁を確保するための熱収縮性を有する樹脂チューブ８が配されており、樹脂チューブ８の上端部は、封口体５の外周部上面を覆い、その下端部はシールリング７の下面を覆っている。
【００１４】
ブリキ板からなる正極端子板１１は、中央部分に炭素棒２の上端部が入り込むようにキャップ状部分と、平板状の鍔部を有する。この正極端子板１１の平板状の鍔部の外側に、樹脂製の絶縁リング１２が配されている。正極合剤１の底部と負極亜鉛缶４の間には、絶縁を確保するために、底紙１３が設けられている。ブリキ板で作製される負極端子板６の平板状の鍔部の外面側には、パラフィンを含浸した板紙をリング状に打ち抜いて得られるシールリング７が配置されている。
【００１５】
筒状のブリキ板からなる金属外装缶１０は、樹脂チューブ８の外側に配置される。金属外装缶１０の下端部は内側に折り曲げられ、その上端部は内方に曲げられるとともに、その先端が絶縁リング１２に接触している。このようにして、絶縁リング１２、正極端子板１１の平板状の鍔部、樹脂チューブ８の上端部、封口体５の外周部、および負極亜鉛缶４の開口端部、ならびに樹脂チューブ８の下端部、シールリング７、および負極端子板６がそれぞれ所定位置に固定されている。
【００１６】
【実施例】
以下に、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明は、これらのみに限定されるものではない。
【００１７】
《実施例１、２および比較例１》
底紙を含浸処理した場合
図１に示す構成を有するＲ２０サイズのマンガン乾電池を作製した。ただし、正極合剤１としては、二酸化マンガン５０重量％、アセチレンブラック１０重量％、および電解液４０重量％を混合、成型して得たものを用いた。電解液には、３０重量％の塩化亜鉛および７０重量％の水を含むものを用いた。また、封口体５の材料としては、ポリエチレンを用い、セパレータ３としては、クラフト紙を用い、その他の構成要素については、上述した図１の説明におけるものを用いた。
【００１８】
底紙は、一定温度で溶融しているパラフィンの入った槽中に片面クラフトボール紙を一定時間で通過させて、片面クラフトボール紙中に１０重量％のパラフィンを含浸させることにより得た。なお、ここではパラフィンとして１３０Ｐパラフィンを用いた。
鍔紙としては、片面クラフトボール紙を環状に切断して得られたものをそのまま用いた。
上記の条件で作製したＲ２０マンガン乾電池を実施例１の電池とした。
【００１９】
また、パラフィンの代わりに、ワックスとして１８０Ｍマイクロクリスタリンワックスを用いた以外は、実施例１と同様の方法によりＲ２０サイズのマンガン乾電池を作製した。この２０マンガン乾電池を実施例２の電池とした。
さらに、パラフィンを含浸しない底紙を用いた以外は、実施例１と同様の方法によりＲ２０サイズのマンガン乾電池を作製した。このＲ２０マンガン乾電池を比較例１の電池とした。
【００２０】
《実施例３および４》
鍔紙を含浸処理した場合
鍔紙は、一定温度で溶融しているパラフィンの入った槽中に片面クラフトボール紙を一定時間で通過させて、片面クラフトボール紙中に１０重量％のパラフィンを含浸させることにより得た。なお、パラフィンとしては、実施例１と同じものを用いた。
底紙としては、片面クラフトボール紙を円状に切断して得られたものをそのまま用いた。
上記の鍔紙および底紙を用いた以外は、実施例１と同様の方法によりＲ２０サイズのマンガン乾電池を作製した。このＲ２０マンガン乾電池を実施例３の電池とした。
【００２１】
また、パラフィンの代わりにワックスとして１８０Ｍマイクロクリスタリンワックスを用いた以外は、実施例３と同様の方法によりＲ２０サイズのマンガン乾電池を作製した。このＲ２０マンガン乾電池を実施例４の電池とした。
さらに、パラフィンを含浸しない鍔紙を用いた以外は、実施例３と同様の方法によりＲ２０サイズのマンガン乾電池を作製した。このＲ２０マンガン乾電池は比較例１の電池と同じである。
【００２２】
《実施例５および６》
底紙および鍔紙を含浸処理した場合
底紙および鍔紙は、一定温度で溶融しているパラフィンの入った槽中に片面クラフトボール紙を一定時間で通過させて、片面クラフトボール紙中に１０重量％のパラフィンを含浸させることによりそれぞれ得た。なお、パラフィンとしては、実施例１と同じものを用いた。
上記の底紙および鍔紙を用いた以外は、実施例１と同様の方法によりＲ２０サイズのマンガン乾電池を作製した。このＲ２０マンガン乾電池を実施例５の電池とした。
【００２３】
また、パラフィンの代わりにワックスとして１８０Ｍマイクロクリスタリンワックスを用いた以外は、実施例５と同様の方法によりＲ２０サイズのマンガン乾電池を作製した。このＲ２０マンガン乾電池を実施例６の電池とした。
【００２４】
さらに、パラフィンを含浸しない底紙および鍔紙を用いた以外は、実施例５と同様の方法によりＲ２０サイズのマンガン乾電池を作製した。このＲ２０マンガン乾電池は比較例１の電池と同じである。
【００２５】
［評価］
初期および４５℃で１ヶ月保存後のＲ２０マンガン乾電池について、以下のような放電試験を行った。
２０±２℃の環境下で、閉路電圧が０．９Ｖに達するまで２．２Ωの負荷で連続的に放電し、このときの放電持続時間を測定した。
また、２０±２℃の環境下で、閉路電圧が０．９Ｖに達するまで２．２Ωの負荷で４分間放電し、５６分間放電を休止するサイクルを１日８回連続的に繰り返し、このときの放電持続時間を測定した。
さらに、初期の電池については、以下のような漏液試験を行った。
２０℃±２℃の環境下で、２．２Ωまたは１０Ωの負荷で連続的に放電し、１週間毎に漏液した電池の数を測定した。
【００２６】
Ｒ２０マンガン乾電池についての評価結果を表１〜９に示す。表１〜３は底紙を含浸処理した場合、表４〜６は鍔紙を含浸処理した場合、表７〜９は底紙および鍔紙を含浸処理した場合の結果を示す。なお、表１、４および７中の放電持続時間は、比較例１を１００とした場合における相対値として表す。表２、３、５、６、８および９中の漏液した電池数は、試験電池数に対する百分率として表す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
【表２】
2004030969.tif 000004
【００２９】
【表３】
2004030969.tif 000005
【００３０】
【表４】
2004030969.tif 000006
【００３１】
【表５】
2004030969.tif 000007
【００３２】
【表６】
2004030969.tif 000008
【００３３】
【表７】
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【００３４】
【表８】
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【００３５】
【表９】
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【００３６】
表１、４および７より、底紙および／または鍔紙をパラフィンまたはワックスにより含浸処理した実施例１〜６の電池については、初期および４５℃で１ヶ月間保存した後のいずれの場合も、比較例１の電池よりも優れた放電特性が得られた。
また、表２、３、５、６、８および９より、底紙および／または鍔紙をパラフィンまたはワックスにより含浸処理した実施例１〜６の電池の方が比較例１の電池よりも過放電時の漏液が抑えられていることが示された。
【００３７】
《実施例７、８および比較例２》
底紙を含浸処理した場合
実施例１、２および比較例１と同様の方法によりＲ６マンガン乾電池をそれぞれ作製した。得られた各Ｒ６マンガン乾電池をそれぞれ実施例７、８および比較例２の電池とした。
【００３８】
《実施例９および１０》
鍔紙を含浸処理した場合
実施例３および４と同様の方法によりＲ６マンガン乾電池をそれぞれ作製した。得られた各Ｒ６マンガン乾電池をそれぞれ実施例９および１０の電池とした。
【００３９】
《実施例１１および１２》
底紙および鍔紙を含浸処理した場合
実施例５および６と同様の方法によりＲ６マンガン乾電池をそれぞれ作製した。得られた各Ｒ６マンガン乾電池をそれぞれ実施例１１および１２の電池とした。
【００４０】
［評価］
初期のＲ６マンガン乾電池について、以下のような放電試験および漏液試験を行った。
２０±２℃の環境下で、閉路電圧が０．９Ｖに達するまで３．９Ωの負荷で連続的に放電し、このときの放電持続時間を測定した。
また、２０±２℃の環境下で、閉路電圧が０．９Ｖに達するまで１．８Ωの負荷で１５秒間放電と４５秒間放電休止のサイクルを連続して繰り返し、このときの放電持続時間を測定した。
さらに、２０℃±２℃の環境下で、３．９Ωまたは４３Ωの負荷で連続的に放電し、１週間毎に漏液した電池の数を測定した。
【００４１】
Ｒ６マンガン乾電池の評価結果を表１０〜１８に示す。表１０〜１２は底紙を含浸処理した場合、表１３〜１５は鍔紙を含浸処理した場合、表１６〜１８は底紙および鍔紙を含浸処理した場合の結果を示す。なお、表１０、１３および１６中の放電持続時間は、比較例２を１００とした場合における相対値として表す。表１１、１２、１４、１５、１７および１８中の漏液した電池数は、試験電池数に対する百分率として表す。
【００４２】
【表１０】
2004030969.tif 000012
【００４３】
【表１１】
2004030969.tif 000013
【００４４】
【表１２】
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【００４５】
【表１３】
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【００４６】
【表１４】
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【００４７】
【表１５】
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【００４８】
【表１６】
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【００４９】
【表１７】
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【００５０】
【表１８】
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【００５１】
表１０、１３および１６より、底紙および／または鍔紙をパラフィンまたはワックスにより含浸処理した実施例７〜１２の電池については、初期および４５℃で１ヶ月間保存した後のいずれの場合も、比較例２の電池よりも優れた放電特性が得られた。
また、表１１、１２、１４、１５、１７および１８より、底紙および／または鍔紙をパラフィンまたはワックスにより含浸処理した実施例７〜１２の電池の方が比較例２の電池よりも過放電時の漏液が抑えられていることが示された。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、優れた強負荷放電特性を有し、かつ過放電時の電解液の漏液を防止できるマンガン乾電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマンガン乾電池の概略縦断面図である。
【符号の説明】
１　正極合剤
２　炭素棒
３　セパレータ
４　負極亜鉛缶
５　封口体
６　負極端子板
７　シールリング
８　樹脂チューブ
９　鍔紙
１０　金属外装缶
１１　正極端子板
１２　絶縁リング
１３　底紙
【図１】
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