(57)【要約】【課題】反応効率の低いゲル負極の中央部を定型物で置換し、負極の反応効率を向上させることにより、従来よりも少ない負極活物質量でも優れた強負荷放電特性を有するアルカリ乾電池を提供する。【解決手段】正極ケース内に充填された円筒形の正極合剤、前記正極合剤の中空部にセパレータを介して充填されたゲル負極、および前記ゲル負極の中央部に設けられた集電子を具備するアルカリ乾電池における前記ゲル負極の中央部に定型物が配置されている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極ケース内に充填された円筒形の正極合剤、前記正極合剤の中空部にセパレータを介して充填されたゲル負極、および前記ゲル負極の中央部に設けられた集電子を具備するアルカリ乾電池であって、
前記ゲル負極の中央部に定型物が配置されていることを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項２】
前記定型物が、電解液を保持していることを特徴とする請求項１記載のアルカリ乾電池。
【請求項３】
前記定型物が、前記集電子の先端部に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２記載のアルカリ乾電池。
【請求項４】
前記定型物が、多孔性高分子、多孔性セラミックス、吸水性高分子、天然繊維、および合成繊維からなる群より選ばれた少なくとも一種で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアルカリ乾電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルカリ乾電池、さらに詳しくはゲル負極の反応効率の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルカリ乾電池では、正極ケース内に充填された円筒形の正極合剤の中空部に、セパレータを介して円柱形状にゲル負極が充填されている。このゲル負極は、正極合剤に近い外周部ほど効率的に反応する。したがって、ゲル負極の中央部における反応効率は外周部に比べて相対的に低くなり、負極の反応効率を低下させる原因となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
今後、製品の低コスト化競争が予想されるため、少ない活物質量でも反応効率を向上させて、優れたコストパフォーマンスを実現することが課題として要求されている。
そこで、本発明では、上記従来の課題を解決するため、反応効率の低いゲル負極の中央部を定型物で置換し、負極の反応効率を向上させることにより、従来よりも少ない負極活物質量でも優れた強負荷放電特性を有するアルカリ乾電池を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のアルカリ乾電池は、正極ケース内に充填された円筒形の正極合剤、前記正極合剤の中空部にセパレータを介して充填されたゲル負極、および前記ゲル負極の中央部に設けられた集電子を具備するアルカリ乾電池であって、前記ゲル負極の中央部に定型物が配置されていることを特徴とする。
【０００５】
前記定型物が、電解液を保持していることが好ましい。
前記定型物が、前記集電子の先端部に取り付けられていることが好ましい。
前記定型物が、多孔性高分子、多孔性セラミックス、吸水性高分子、天然繊維、および合成繊維からなる群より選ばれた少なくとも一種で構成されていることが好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１を参照しながら説明する。
正極ケース１内には、円筒形の正極合剤２が充填され、前記正極合剤２の中空部にセパレータ４を介して円柱形状にゲル負極３が充填されている。ゲル負極３の中央部には、集電子６が挿入されている。本発明は、このようなアルカリ乾電池の前記ゲル負極３の中央部に定型物９が配置されていることを特徴とする。
上記のように反応効率の低いゲル負極３の中央部を、定型物９で置換することにより定型物９の体積に相当する分だけゲル負極３は減少するが、ゲル負極３の反応効率が向上するため、低コストでありながら優れた強負荷放電特性を有するアルカリ乾電池を得ることができる。
【０００７】
前記定型物９が、電解液を保持していることが好ましい。このような構成とすることにより、ゲル負極３中の電解液量が増加するため、負極の反応効率を向上させることができる。
また、前記定型物９が、集電子６の先端部に取り付けられていることが好ましい。このような構成とすることにより、定型物９は、ゲル負極３の内部を移動することなく、確実にゲル負極３の中央部に固定された状態となる。
【０００８】
前記定型物９は、多孔性高分子、多孔性セラミックス、吸水性高分子、天然繊維、および合成繊維からなる群より選ばれた少なくとも一種で構成されていることが好ましい。また、これ以外にも保液性を有しない定型物９として、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリウレタンなどの合成樹脂を用いても構わない。
前記多孔性高分子としては、例えば、発泡ポリエチレン、発泡ポリウレタンなどが挙げられる。
【０００９】
前記多孔性セラミックスとしては、例えば、シリカ、アルミナなどが挙げられる。
前記吸水性高分子としては、例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。
【００１０】
前記天然繊維としては、例えば、リンターパルプなどが挙げられる。
前記合成繊維としては、例えば、ビニロン、レーヨン、ポリアミドなどが挙げられる。
これらのなかでも、特に保液量、吸液速度に優れていて、集電子６に取り付けやすいという理由により、発泡ポリエチレン、発泡ポリウレタンなどの多孔性高分子が好ましい。
【００１１】
前記正極合剤２としては、例えば、二酸化マンガン、黒鉛および電解液からなる合剤を円筒状にプレス成型したものなどが用いられる。
前記ゲル負極３としては、例えば、アルカリ電解液およびカルボキシメチルセルロースまたはポリアクリル酸ナトリウムなどのゲル化剤からなるゲル状電解液に亜鉛粉末を分散させたものなどが用いられる。
【００１２】
前記セパレータ４としては、例えば、ビニロン、レーヨン、リンターパルプを主成分とした不織布などが用いられる。
前記集電子６としては、例えば、真鍮を所定の形状に成型した後、錫によりメッキされたものなどが用いられる。
【００１３】
以下に、実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【実施例】
【００１４】
《実施例》
本発明の実施例において作製したアルカリ乾電池の一部を断面にした正面図を図１に示す。
【００１５】
ｉ）正極合剤の作製
二酸化マンガン粉末、黒鉛粉末および４０重量％の水酸化カリウム水溶液を９２：７：１の重量比で混合した。得られた混合物をプレス成型して円筒状のタブレットとし、正極合剤２を作製した。
【００１６】
ｉｉ）ゲル負極の作製
４０重量％の水酸化カリウム水溶液（２重量％の酸化亜鉛を含む）にポリアクリル酸ナトリウムを２．５重量％加えてゲル状電解液を得た。得られたゲル状電解液に重量比で２倍量の亜鉛粉末を加えて混合、分散させることによりゲル負極３を作製した。
【００１７】
ｉｉｉ）アルカリ乾電池の作製
上記で得られた正極合剤２を正極ケース１内に挿入し加圧治具により正極合剤２を再成型して正極ケース１の内壁に密着させた。正極合剤２の中央に有底円筒形のセパレータ４を配置し、セパレータ４内へ所定量のアルカリ電解液を注入した。所定時間経過した後、上記で得られたゲル状負極３をセパレータ４を介して正極合剤２の中空部へ充填した。なお、正極合剤２の充填量は、従来と同量とし、ゲル負極３の充填量は、従来の充填量から後にゲル負極３に挿入される定型物９の体積に相当する分の充填量を差し引いた量とした。
セパレータ４には、ビニロンおよびレーヨンを主成分とする不織布を用いた。電解液には、４０重量％の水酸化カリウム水溶液（２重量％の酸化亜鉛を含む）を用いた。
【００１８】
そして、集電子６の鋭利な先端に、定型物９を圧入することにより取り付け、前記定型物９をアルカリ電解液中に浸漬し、充分に電解液を含浸させた。なお、定型物９には、外径８ｍｍ、高さ３０ｍｍおよび密度０．０３ｇ／ｃｍ３の発泡ポリエチレンからなる円柱状のものを用いた。この定型物９の体積は、従来のゲル負極の充填体積の１０％に相当する体積とした。また、定型物９には、集電子６を取り付ける位置に、予め径が１．５ｍｍおよび深さが１０ｍｍの穴をあけておき、集電子６（外径２．５ｍｍ）を圧入して取り付ける際には、その嵌合により定型物９を集電子６の先端部に保持させた。
【００１９】
先端部に電解液を含む前記定型物９を取り付けた集電子６をゲル負極３の中央に差し込んだ。なお、集電子６には、ガスケット５および負極端子を兼ねる底板７を一体化させた。そして、正極ケース１内の開口端部を、ガスケット５の端部を介して、底板７の周縁部にかしめつけ、正極ケース１の開口部を封口した。最後に、外装ラベル８で正極ケース１の外表面を被覆して、単一型アルカリ乾電池（ＬＲ２０）を作製した。
【００２０】
《比較例１》
実施例で用いた定型物の代わりに、その定型物の体積に相当する分のゲル負極をセパレータを介して正極合剤の中空部に充填した以外は、実施例と同様の方法により単一型アルカリ乾電池（ＬＲ２０）を作製した。
【００２１】
《比較例２》
集電子の先端部に定型物を取り付けない以外は、実施例と同様の方法により単一型アルカリ乾電池（ＬＲ２０）を作製した。
【００２２】
［評価］
強負荷放電特性を評価するために、上記で作製した実施例ならびに比較例１および２の各アルカリ乾電池を閉路電圧が０．９Ｖに達するまで２．２Ωの負荷で連続的に放電させ、その時の放電時間を測定した。その評価結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
表１中におけるゲル負極の充填体積、亜鉛重量および電解液重量ならびに放電時間の値は、比較例１の値を１００とし、それぞれ比較例１に対する相対値として表した。
実施例では、比較例２と同様に比較例１に比べ負極活物質である亜鉛の充填量が１０％減少しているが、ゲル負極の中央部に電解液を含む定型物が配置されていることにより、ゲル負極中の電解液量が５％増加し、負極の反応効率が向上したため、比較例１と同等の優れた強負荷放電特性が得られた。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、反応効率の低いゲル負極の中央部を定型物で置換し、負極の反応効率を向上させることにより、従来よりも少ない負極活物質量でも優れた強負荷放電特性を有するアルカリ乾電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアルカリ乾電池の一例の一部を断面にした正面図である。
【符号の説明】
１　正極ケース
２　正極合剤
３　ゲル負極
４　セパレータ
５　ガスケット
６　集電子
７　底板
８　外装ラベル
９　定型物
【図１】
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