(57)【要約】【課題】正極作用物質にオキシ水酸化ニッケルを用いることで重負荷放電性能を向上させたアルカリ乾電池において、実用上必要な放電性能は維持しながら、ユーザーが誤使用で短絡させてしまった場合の火傷や機器の損傷を防止する。【解決手段】オキシ水酸化ニッケルを含む正極作用物質を用いた筒状のアルカリ乾電池において、２０℃の雰囲気下で正極と負極の両端子１２，３２間を短絡させたときに、電解液のＫＯＨ濃度を３０％と以下にすることなどによって、電池外装１１の胴部表面での最高到達温度が１００℃以下となるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オキシ水酸化ニッケルを含む正極作用物質を用いた筒状のアルカリ乾電池において、２０℃の雰囲気下で正極と負極の両端子間を短絡させたときに、電池外装の胴部表面での最高到達温度が１００℃以下である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、短絡時の電流が時間とともに減少し続け、短絡途中で電流の増加現象が生じないように単調減少する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、オキシ水酸化ニッケルまたは二酸化マンガンを混合させたオキシ水酸化ニッケルを正極作用物質とする正極合剤、セパレータ、負極合剤、およびＫＯＨ水溶液からなる電解液を電池外装体内部に封入することにより作製され、上記電解液のＫＯＨ濃度が３０％以下であることを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項４】
請求項３において、上記電解液のＫＯＨ濃度が２５％以下である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、正極合剤にオキシ水酸化ニッケルを含むアルカリ乾電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラやゲーム機などのように、消費電流の大きな電池利用機器が普及してきたことにともない、その機器で使用するアルカリ乾電池の放電性能とくに大電流放電特性と電気容量の向上に対する要求が高まっている。
【０００３】
この要求に応えるものとして、正極合剤にオキシ水酸化ニッケルを含むアルカリ乾電池が提供されるようになってきた。この場合、オキシ水酸化ニッケルは、単独または二酸化マンガンと混合して用いられるが、このオキシ水酸化ニッケルを用いることで、たとえばデジタルカメラなどへの使用に適した重負荷放電性能を得ることができる。また、オキシ水酸化ニッケルを用いることで電池電圧（起電力）が高くなるが、これは作動電圧が概して高いデジタル機器、たとえばデジタルカメラへの使用には好都合である。
【０００４】
正極作用物質にオキシ水酸化ニッケルを用いた従来のアルカリ乾電池は、たとえば特許文献１〜４に開示されているように、オキシ水酸化ニッケルまたは二酸化マンガンを混合させたオキシ水酸化ニッケルを正極作用物質とする正極合剤、セパレータ、負極合剤、およびＫＯＨ水溶液からなる電解液を電池外装体内部に封入するとともに、電解液として３０％を越える高濃度のＫＯＨ水溶液を用いて構成されている。
【特許文献１】特開２００４−０４７３２１
【特許文献２】特開２００２−０１５７４８
【特許文献３】特開平１０−０１２２４５
【特許文献４】特開平０７−１２２２７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来のアルカリ乾電池では、次のような問題を生じることが判明した。すなわち、電池は一般的に短絡させると大電流が流れるが、これともなって異常な温度上昇が生じる。乾電池はユーザーの誤使用によって短絡される場合が少なくないが、従前のアルカリ乾電池では、その温度上昇が人体や器物にただちに危険をもたらすほどには至らなかった。
【０００６】
ところが、正極作用物質にオキシ水酸化ニッケルを用いることで重負荷放電性能を向上させた近年のアルカリ乾電池については、ユーザーが誤使用で短絡させてしまった場合に、火傷や機器の損傷が懸念されるほどの異常な温度上昇が生じることが判明した。
【０００７】
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、正極作用物質にオキシ水酸化ニッケルを用いることで重負荷放電性能を向上させたアルカリ乾電池において、実用上必要な放電性能は維持しながら、ユーザーが誤使用で短絡させてしまった場合の火傷や機器の損傷を防止するのに有効なアルカリ乾電池を提供することにある。
【０００８】
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】
【０００９】
本発明が提供する解決手段は以下のとおりである。
【００１０】
（１）オキシ水酸化ニッケルを含む正極作用物質を用いた筒状のアルカリ乾電池において、２０℃の雰囲気下で正極と負極の両端子間を短絡させたときに、電池外装の胴部表面での最高到達温度が１００℃以下であることを特徴とするアルカリ乾電池。
【００１１】
（２）上記手段（１）において、短絡時の電流が時間とともに減少し続け、短絡途中で電流の増加現象が生じないように単調減少することを特徴とするアルカリ乾電池。
【００１２】
（３）上記手段（１）または（２）において、オキシ水酸化ニッケルまたは二酸化マンガンを混合させたオキシ水酸化ニッケルを正極作用物質とする正極合剤、セパレータ、負極合剤、およびＫＯＨ水溶液からなる電解液を電池外装体内部に封入することにより作製され、上記電解液のＫＯＨ濃度が３０％以下であることを特徴とするアルカリ乾電池。
【００１３】
（４）上記手段（３）において、上記電解液のＫＯＨ濃度が２５％以下であることを特徴とするアルカリ乾電池。
【発明の効果】
【００１４】
正極作用物質にオキシ水酸化ニッケルを用いることで重負荷放電性能を向上させたアルカリ乾電池において、実用上必要な放電性能は維持しながら、ユーザーが誤使用で短絡させてしまった場合の火傷や機器の損傷を防止できるようになる。
【００１５】
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】
【００１６】
図１は本発明の一実施形態をなすＬＲ型アルカリ乾電池の断面図を示す。同図に示すアルカリ乾電池は、有底筒状の金属製正極缶１１内に、正極合剤２１、セパレータ２２、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。
【００１７】
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は電池外装体（電池ケース）をなすとともに、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。
【００１８】
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を用いて封止されている。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。
【００１９】
正極合剤２１は、正極作用物質に黒鉛等の導電助剤を添加したものを所定の合剤形状に成形したものであるが、その正極活物質にはオキシ水酸化ニッケルまたはオキシ水酸化ニッケルと二酸化マンガン（ＥＭＤ）の混合体が使用されている。負極合剤２３にはゲル状亜鉛が使用されている。
【００２０】
アルカリ電解液はＫＯＨ水溶液が使用されるが、本発明では濃度が３０％以下、好ましくは２５％以下のＫＯＨ水溶液を使用する。この電解液のＫＯＨ濃度について、従来は放電性能を高めるために３０％を越える高濃度のＫＯＨ水溶液が使用されていたが、本発明者等が知得したところによると、次のようなことが判明した。
【００２１】
すなわち、電解液のＫＯＨ濃度が高い従来のアルカリ乾電池は高い放電性能を得られるが、図２のグラフに示すように、短絡時の放電電流が、短絡当初にいったん低下した後に大きく増加した状態が比較的長く続くという挙動を示す。
【００２２】
一方、電解液のＫＯＨ濃度が従来よりも低い本発明のアルカリ乾電池は、同図のグラフに示すように、短絡時の放電電流が増加することなく比較的短時間に単調減少する。さらに、電解液のＫＯＨ濃度を低くしたことによる放電性能への影響について調べたところ、短絡時の放電電流は明確に減少するが、非短絡時の放電特性には実用上目立った影響を生じないことが判明した。
【００２３】
図２は、アルカリ乾電池を２０℃の雰囲気下で短絡させたときに流れる放電電流の時間推移を示す。また、図３は、アルカリ乾電池を２０℃の雰囲気下で短絡させたときの電池表面温度の時間推移を示す。
【００２４】
図２に示すように、ＫＯＨ濃度が３５％の電解液を用いた電池では、放電電流がいったん途中までいったん下がった後に増加を示すことにより、大きな短絡電流が比較的長時間流れる。これにともない、図３に示すように、乾電池の表面温度（２０℃の雰囲気下、胴部で測定）も大きく上昇して１００℃を大きく超えてしまうことが判明した。
【００２５】
これに対し、電解液のＫＯＨ濃度を３０％に低減させた電池では、短絡電流が比較的短時間に単調減少する。この傾向は、電解液のＫＯＨ濃度をさらに低い２５％まで低減させることで一層顕著に現れる。
【００２６】
この場合、乾電池の表面温度（胴部で測定）は短絡直後に上昇はしても、その上昇はすぐに終わり、ＫＯＨ濃度が３０％の場合でも１００℃以下に抑えられることが判明した。また、ＫＯＨ濃度を２５％にした場合は、８０℃以下に抑えられることが判明した。
【００２７】
ここで、電解液のＫＯＨ濃度が３０％および２５％の電池と、３５％の電池について、それぞれの非短絡電流すなわち負荷接続状態での放電性能を比較したところ、短絡時のような差はとくに生じないことが確認できた。つまり、短絡させたときだけに流れるような異常な大電流を流さない限り、放電性能には実用上有意な差を生じなかった。
【００２８】
以上のように、本発明は、オキシ水酸化ニッケルまたは二酸化マンガンを混合させたオキシ水酸化ニッケルを正極作用物質とする正極合剤を用いることによって高い放電性能を得ることができるとともに、その放電性能を維持しながら短絡時の電池外装の胴部表面での最高到達温度が２０℃の雰囲気下で１００℃以下に抑えることができる。これにより、ユーザーが誤使用で短絡させてしまった場合の火傷や機器の損傷を防止することができる。
【００２９】
また、電解液のＫＯＨ濃度が３０％以下、望ましくは２５％と以下とすることにより、短絡時の電流が時間とともに減少し続け、短絡途中で電流の増加現象が生じないように単調減少させることができる。これにより、短絡時の電池外装の温度上昇を効果的に抑制し、電池外装の胴部表面での最高到達温度を２０℃の雰囲気下で１００℃以下（ＫＯＨ濃度３０％）あるいは８０℃（ＫＯＨ濃度２５％）以下に果実に抑えることができた。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
正極作用物質にオキシ水酸化ニッケルを用いることで重負荷放電性能を向上させたアルカリ乾電池において、実用上必要な放電性能は維持しながら、ユーザーが誤使用で短絡させてしまった場合の火傷や機器の損傷を防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明によるアルカリ乾電池の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明と従来のアルカリ乾電池の短絡時電流変化を示すグラフである。
【図３】本発明と従来のアルカリ乾電池の短絡時温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
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
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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【図３】
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