(57)【要約】【課題】  正極の電解液保持性を改善することにより、大電流放電特性に優れたアルカリ乾電池を提供する。【解決手段】  アルカリ乾電池が、負極と、アルカリ電解液と、活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ならびに導電剤として黒鉛を含む正極とを具備し、正極が吸水性高分子繊維を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
負極と、アルカリ電解液と、活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ならびに導電剤として黒鉛を含む正極とを具備するアルカリ乾電池であって、
前記正極が、吸水性高分子繊維を含むことを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項２】
前記吸水性高分子繊維が、溶剤紡糸セルロース繊維、再生セルロース繊維、およびポリビニルアルコール系合成繊維からなる群より選択される少なくとも１種である請求項１記載のアルカリ乾電池。
【請求項３】
前記正極が、吸水性高分子繊維を活物質と導電剤との混合物１００重量部に対して０．０１〜１．０重量部含む請求項１記載のアルカリ乾電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ乾電池、さらに詳しくはその正極に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アルカリ乾電池はデジタルカメラなどの大電流放電機器の電源としてその需要が急速に高まっている。
通常、アルカリ乾電池では、正極ケース内に配された中空円筒状の正極合剤の内側に、筒状セパレータが配され、さらにその内側にゲル状負極が充填されている（例えば、特許文献１）。そして、ゲル状負極の中央に棒状の負極集電子が挿入されている。
【０００３】
アルカリ乾電池の製造工程において、電池内に電解液を注入する場合には、中空円筒状の正極合剤の内側に配される筒状セパレータに電解液を含浸させる。電解液は毛細管現象によりセパレータを介して正極合剤に含浸してゆく。しかし、正極合剤は電解二酸化マンガン（ＥＭＤ）と黒鉛の混合粉末を圧縮成型したものであるため、当該正極合剤を構成する粒子間の空隙が小さくかつ少ない。このため、電解液が正極合剤中に浸透しにくい。また、黒鉛粉末が撥水性を有するため、電解液はさらに浸透しにくい。このため、正極合剤全体に電解液が充分に保持されるまでに長時間を要し、製造効率が低下するという問題があった。
また、このように正極合剤の電解液保持性が低いため、大電流放電時に充分な放電性能が得られないという問題があった。
【特許文献１】特開２００１−２６６９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の問題を解決するため、正極合剤の電解液保持性を改善することにより、大電流放電特性に優れたアルカリ乾電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のアルカリ乾電池は、負極と、アルカリ電解液と、活物質としての二酸化マンガンおよび／またはオキシ水酸化ニッケルならびに導電剤としての黒鉛粉末を含む正極とを具備するアルカリ乾電池であって、前記正極が、さらに吸水性高分子繊維を含むことを特徴とする。
【０００６】
前記吸水性高分子繊維が、溶剤紡糸セルロース繊維、再生セルロース繊維、およびポリビニルアルコール系合成繊維からなる群より選択される少なくとも１種であるのが好ましい。
前記正極が、吸水性高分子繊維を活物質と導電剤との混合物１００重量部に対して０．０１〜１．０重量部含むのが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、正極の電解液保持性を改善することにより、大電流放電特性に優れたアルカリ乾電池を提供することことができる。また、電池の製造過程において、正極中への電解液の浸透が速くなるため、製造効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のアルカリ乾電池は、活物質としての二酸化マンガンおよび／またはオキシ水酸化ニッケル、ならびに導電剤としての黒鉛を含む正極（正極合剤）に、吸水性高分子繊維を添加したものである。
吸水性高分子繊維が正極中に分散しているため、正極全体への電解液の含浸速度が向上する。このため、電池の製造工程において正極への電解液の含浸に要する時間が短縮され、製造効率が向上する。また、電解液保持性が改善され、正極中に含まれる電解液量が増大するため、大電流放電特性や低温放電特性が向上する。
【０００９】
正極がこの吸水性高分子繊維を活物質と導電剤との混合物１００重量部に対して０．０１〜１．０重量部含むのが好ましい。含有量が０．０１重量部未満では、繊維を添加することによる電解液保持性向上の効果が不充分となる。一方、含有量が１．０重量部を超えると、活物質量が減少し、電池容量が低下する。
【００１０】
吸水性高分子繊維は、溶剤紡糸セルロース繊維、再生セルロース繊維、およびポリビニルアルコール系合成繊維からなる群より選択される少なくとも１種であるのが好ましい。これらの繊維は、電解液の保持力と耐アルカリ性に優れているため、正極の電解液保持力が大幅に向上し、この効果を長期にわたり維持することができる。
【００１１】
再生セルロース繊維には、ポリノジックレーヨン等が挙げられる。
溶剤紡糸セルロース繊維は、溶剤に溶解して得られる溶液からセルロースを析出させて得られ、繊維内部のフィブリルが極めて良好に繊維の最内層部まで発達しており、湿潤ヤング率、結晶化度、および配向性が高い。溶剤紡糸セルロース繊維としては、例えば、セルロースをアミンオキサイドに溶解させた紡糸原液を水中に乾湿式紡糸してセルロースを析出させて得られた繊維をさらに延伸したものが挙げられる。この代表例としては、英国コートールズ社の商品名「テンセル」が挙げられる。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
《実施例１〜６》
（１）正極合剤の作製
正極活物質としての二酸化マンガンおよびオキシ水酸化ニッケルと、導電剤としての人造黒鉛とを、４７：４７：６の重量比で混合し、さらに、吸水性高分子繊維である溶剤紡糸セルロース繊維（コートールズ社製、テンセル：繊維太さ１．０ｄ（デニール）、繊維長０．５ｍｍ）を、この混合物１００重量部に対して表１に示す割合で添加した。得られた混合物１００重量部あたり３重量部のアルカリ電解液を添加し、充分に攪拌した後、フレーク状に圧縮成形した。ついでフレーク状の正極合剤を粉砕して顆粒状とし、これを篩によって分級し、１０〜１００メッシュのものを中空円筒状に加圧成形してペレット状の正極（正極合剤）を得た。
【００１３】
（２）アルカリ乾電池の組み立て
以下に示す手順で、図１に示す構造のアルカリ乾電池を作製した。図１は、アルカリ乾電池の一部を断面とした正面図である。
上記で得られた２個の正極合剤２を電池ケース１内に挿入し、加圧治具により正極合剤２を再成型して電池ケース１の内壁に密着させた。そして、電池ケース１内に配置された正極合剤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内へアルカリ電解液として４０重量％の水酸化カリウム水溶液を所定量注入した。このとき、電解液はセパレータを介して正極合剤へ吸収された。所定時間経過した後、ゲル状負極３をセパレータ４内へ充填した。
【００１４】
なお、ゲル状負極３には、ゲル化剤であるポリアクリル酸ナトリウム１重量部、アルカリ電解液である４０重量％の水酸化カリウム水溶液３３重量部、ならびにＡｌ、ＢｉおよびＩｎを含む亜鉛合金粉末（Ａｌ、Ｂｉ、およびＩｎをそれぞれ３５、２５０、および５００ｐｐｍ含む）６６重量部からなるゲルを用いた。セパレータ４には、ポリビニルアルコール繊維とレーヨン繊維を主体として混抄した不織布を用いた。
【００１５】
続いて、負極集電子６をゲル状負極３の中央に挿入した。なお、負極集電子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、電池ケース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、電池ケース１の開口部を封口した。最後に、外装ラベル８で電池ケース１の外表面を被覆して、アルカリ乾電池を得た。
【００１６】
【表１】
2005302528.tif 000002
【００１７】
《比較例１》
正極合剤に溶剤紡糸セルロース繊維を添加しない以外は、実施例１と同様の方法によりアルカリ乾電池を作製した。
【００１８】
《実施例７〜１２》
正極合剤に溶剤紡糸セルロース繊維の代わりに再生セルロース繊維としてポリノジックレーヨン（繊維太さ０．７ｄ、繊維長０．５ｍｍ）を表２に示す割合で添加した以外は、実施例１と同様の方法によりアルカリ乾電池を作製した。
【００１９】
【表２】
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【００２０】
《実施例１３〜１８》
正極合剤に溶剤紡糸セルロース繊維の代わりにポリビニルアルコール系合成繊維（クラレ（株）製、ＶＰＢ０３３×３：繊維太さ０．３ｄ、繊維長０．５ｍｍ）を表３に示す割合で添加した以外は、実施例１と同様の方法によりアルカリ乾電池を作製した。
【００２１】
【表３】
2005302528.tif 000004
【００２２】
［評価］
（イ）正極合剤の電解液保持性の評価
正極合剤を電池ケース内に挿入した後、再成型し、電池ケースの内壁に密着させた。そして、この時の正極合剤を収納した電池ケースの重量ｗoを測定した。その後、正極合剤の中央に有底円筒形のセパレータを配置した。電解液として過剰量の４０重量％の水酸化カリウム水溶液をセパレータに注入した。注入後、１５分間放置した。その後、正極合剤やセパレータに吸収されずに残留した電解液を注射器により吸い出した。セパレータをピンセットで引っ張り出した後、電池ケースに残留した電解液を再度吸い出し、このときの電解液を含む正極合剤を収納した電池ケースの重量ｗ1を測定した。この時の重量差（ｗ1−ｗo）を正極合剤が吸収した電解液量として求めた。
【００２３】
（ロ）放電性能の評価
電池電圧が０．９Ｖに達するまで１５００ｍＡの定電流で連続放電した。また、電池電圧が０．９Ｖに達するまで１００ｍＡの定電流で連続放電した。そして、これらの放電時間を、それぞれ比較例１の電池の放電時間を１００とした指数として表した。
【００２４】
その結果を表１〜３に示す。いずれの繊維を用いた場合も無添加の場合に比べて、放電特性が向上した。正極合剤中に含まれる電解液量が増大し、電解液保持性が改善されたため、特に高率放電特性が向上した。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
以上のように、本発明のアルカリ乾電池は、正極の電解液保持性が向上するため、デジタルカメラ等の大電流放電機器の電源に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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】
【００２７】
１  電池ケース
２  正極合剤
３  ゲル状負極
４  セパレータ
５  ガスケット
６  負極集電子
７  底板
８  外装ラベル
【図１】
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