(57)【要約】【課題】正極にオキシ水酸化ニッケルを用いたアルカリ電池において、短絡時の電池表面温度上昇と４個直列１個逆挿入状態での電池表面温度上昇とを共に抑えて、誤使用の場合の安全性を高める。【解決手段】正極２１にオキシ水酸化ニッケルを用いたアルカリ電池であって、正極２１にコバルトが被覆されているオキシ水酸化ニッケルと、金属を固溶させたオキシ水酸化ニッケルとの混合物を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極にオキシ水酸化ニッケルを用いたアルカリ電池であって、上記正極にコバルトが被覆されているオキシ水酸化ニッケルと、金属を固溶させたオキシ水酸化ニッケルとの混合物を用いたことを特徴とするアルカリ電池。
【請求項２】
請求項１において、正極にオキシ水酸化ニッケルを少なくとも１０重量％以上含むことを特徴とするアルカリ電池。
【請求項３】
請求項１または２において、コバルトが被覆されているオキシ水酸化ニッケルと金属を固溶させたオキシ水酸化ニッケルの混合比が８０／２０〜５／９５の正極を用いたことを特徴とするアルカリ電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極にオキシ水酸化ニッケルを用いたアルカリ電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
正極にオキシ水酸化ニッケルを用いたアルカリ電池は、エネルギー密度が高く、重負荷での放電特性にすぐれていることから、デジタルカメラや携帯ゲーム機などの携帯用電子機器に多く使用されている。また、正極に二酸化マンガンだけを用いたアルカリ電池よりも電圧（起電力）が高いが、このことは、作動電圧が高い電子機器の電源として有利である（特許文献１参照）。
【０００３】
この種のアルカリ電池については、種々の改良提案がされている。たとえば、正極活物質である水酸化ニッケルの利用率を高めるために、次のような改良がそれぞれ独立に提案されている。  
改良１：オキシ水酸化ニッケルにコバルトを被覆させる（特許文献２参照）。  
改良２：亜鉛もしくはコバルトを含む固溶体のオキシ水酸化ニッケルを用いる（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００２−８３５９９
【特許文献２】特開２０００−７７０７０
【特許文献３】特開２００２−２０３５４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、正極にオキシ水酸化ニッケルを用いた従来のアルカリ電池は、次の２つの問題について未解決であった。  
問題１：正極に二酸化マンガンだけを用いたアルカリ電池よりも電圧が高いため、電池を短絡させたときの表面温度が異常に高くなってしまう。  
問題２：上記電池をたとえば機器の電池ケース部に４個直列に挿入して使用する場合に、その中の１本を逆方向に挿入（４個直列１個逆挿入）した状態でその４個直列の両端で放電を行わせると、その４個の中の逆挿入した電池が強制充電される状態になるが、この状態でも、その逆挿入された電池の表面温度が異常に高くなってしまう。
【０００５】
上記問題１，２はどちらも電池の誤使用によるものであるが、この種の誤使用は良くあることであって、誤使用そのものを回避させることは現実に無理である。したがって、そのような誤使用があったとしても、上記問題１，２が発生しないようにすること、つまり、電池表面温度が異常に高くならないようにすることが安全上望まれる。
【０００６】
ここで、本発明者等は、電池の表面温度に注目して鋭意研究を重ねたところ、前述した改良１または改良２が施された従来のアルカリ電池はいずれも、上記問題１と２を同時に解決できないことが判明した。
【０００７】
すなわち、正極にコバルトが被覆されているオキシ水酸化ニッケルを用いた電池（改良１）と、正極に金属（亜鉛）が固溶されているオキシ水酸化ニッケルを用いた電池（改良２）をそれぞれ、短絡状態にして電池表面温度の時間推移を調べる試験を行ったところ、図２に示すように、前者の電池（改良１）では電池表面の最高到達温度を約９０℃に抑えることができたが（点線グラフ参照）、後者の電池（改良２）では電池表面の最高到達温度が１３０℃付近まで達してしまった（実線グラフ参照）。
【０００８】
この試験結果によれば、改良１を施した電池は短絡時の電池表面温度上昇が抑えられている。ところが、上記２種類（改良１と改良２）をそれぞれ、４個直列１個逆挿入状態にしてその４個直列の両端で放電を行い、電池表面温度の時間推移を調べたところ、図３に示すように、後者の電池（改良２）では電池表面の最高到達温度を約１００℃以下に抑えることができたが（実線グラフ参照）、前者の電池（改良１）では電池表面の最高到達温度が１２０℃付近にまで達してしまった（点線グラフ参照）。
【０００９】
つまり、従来の改良１を施したアルカリ電池は、改良２を施したアルカリ電池はいずれも、上記問題１と２を同時に解決することができないという問題があった。
【００１０】
本発明は以上のような問題を解決するものであって、その目的は、正極にオキシ水酸化ニッケルを用いたアルカリ電池にあって、短絡時の電池表面温度上昇と４個直列１個逆挿入状態での電池表面温度上昇とを共に抑えることを可能にし、これにより、誤使用の場合の安全性を高めることにある。
【００１１】
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】
【００１２】
本発明は次のような解決手段を提供する。
【００１３】
（１）正極にオキシ水酸化ニッケルを用いたアルカリ電池であって、上記正極にコバルトが被覆されているオキシ水酸化ニッケルと、金属を固溶させたオキシ水酸化ニッケルとの混合物を用いたことを特徴とするアルカリ電池。
【００１４】
（２）上記手段（１）において、正極にオキシ水酸化ニッケルを少なくとも１０重量％以上含むことを特徴とするアルカリ電池。
【００１５】
（３）上記手段（１）または（２）において、コバルトが被覆されているオキシ水酸化ニッケルと金属を固溶させたオキシ水酸化ニッケルの混合比が８０／２０〜５／９５の正極を用いたことを特徴とするアルカリ電池。
【発明の効果】
【００１６】
正極にオキシ水酸化ニッケルを用いたアルカリ電池にあって、短絡時の電池表面温度上昇と４個直列１個逆挿入状態での電池表面温度上昇とを共に抑えることが可能となり、これにより、誤使用の場合の安全性を高めることができる。
【００１７】
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】
【００１８】
図１は、本発明の技術が適用されたアルカリ電池の一実施形態を示す。同図に示す電池はＬＲ型の乾電池であって、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。
【００１９】
正極缶１１は正極集電体お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。この正極缶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。
【００２０】
正極合剤２１は、正極活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。さらに、そのオキシ水酸化ニッケルは、コバルトが被覆されたオキシ水酸化ニッケルと、金属（たとえば亜鉛やコバルト）を固溶させたオキシ水酸化ニッケルとの混合物が用いられている。負極合剤２３にはゲル状亜鉛が使用されている。
【００２１】
この場合、オキシ水酸化ニッケルは、正極活物質の全体料に対し、少なくとも１０重量％以上含むことが望ましい。また、コバルトが被覆されているオキシ水酸化ニッケルと金属を固溶させたオキシ水酸化ニッケルの混合比は、８０／２０〜５／９５の範囲がとくに好適であることが、本発明者等によって知得された。
【００２２】
コバルトが被覆されたオキシ水酸化ニッケルについては、たとえば特許文献２に開示されているものが使用可能である。また、金属（たとえば亜鉛やコバルト）を固溶させたオキシ水酸化ニッケルについて、たとえば特許文献３に開示されているものが使用可能である。
【００２３】
上記のように、本発明に係るアルカリ電池では、コバルトが被覆された第１の種類のオキシ水酸化ニッケルと、金属（たとえば亜鉛やコバルト）を固溶させた第２の種類のオキシ水酸化ニッケルとの混合物を使用しているが、この混合物を正極に使用することにより、短絡時の電池表面温度上昇と４個直列１個逆挿入状態（４個直列の両端で放電を行わせた状態）での電池表面温度上昇とを共に抑えることが可能となり、これにより、誤使用の場合の安全性を高めることができるようになった。
【実施例】
【００２４】
図１に示したＬＲ型（単４サイズ）のアルカリ電池を正極構成物質の組成を変えて複数種類の試験電池（Ｎｏ．１〜５０）を製作し、それぞれに短絡時の電池表面温度上昇と４個直列１個逆挿入状態（４個直列の両端で短絡放電を行わせた状態）での電池表面温度上昇を調べる試験を行った。
【００２５】
各試験電池（Ｎｏ．１〜５０）の正極構成物質の組成と、短絡時の電池表面温度上昇を試験した結果と、４個直列１個逆挿入状態での電池表面温度上昇を試験した結果を表１と表２に示す。
【００２６】
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【００２７】
表１，２において、オキシ水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）と二酸化マンガン（ＥＭＤ）の配合比、上記第１の種類のオキシ水酸化ニッケル（Ｃｏ被覆）と上記第２の種類のオキシ水酸化ニッケル（固溶（Ｚｎ））の配合比は、それぞれ重量比である。
【００２８】
短絡試験での電池表面温度上昇については、最高到達温度が１１０℃以下ならば「○」を付し、それを超えるものについは「×」を付して評価した。また、最高到達温度は比較的低く抑えられたが、１１０℃以下に保てなかったものについては、「△」を付した。「×」を付したサンプルでは、電池表面温度が１４０℃にも達するものがあった。
【００２９】
同様に、４個直列１個逆挿入状態での電池表面温度上昇についても、最高到達温度が１１０℃以下ならば「○」を付し、それを超えるものについは「×」を付して評価した。また、最高到達温度は比較的低く抑えられたが、１１０℃以下に保てなかったものについては、「△」を付した。「×」を付したサンプルでは、電池表面温度が２００℃以上になるものもあった。
【００３０】
表１，２は本発明の効果を確かめるために行った試験結果の典型例であるが、この表１，２からは次のようなことが判明する。
【００３１】
すなわち、短絡時の電池表面温度上昇と４個直列１個逆挿入状態での電池表面温度上昇とを共に抑えるためには、正極に含まれるオキシ水酸化ニッケルが少なくとも１０重量％以上とすることがとくに有効であった。その中でとくに、コバルト被覆のオキシ水酸化ニッケルと金属固溶のオキシ水酸化ニッケルとの混合比を８０／２０〜５／９５の範囲にすることがとくに有効であった。
【００３２】
また、試験結果を詳細に検討したところ、少なくとも、コバルト被覆のオキシ水酸化ニッケルと、金属固溶のオキシ水酸化ニッケルとの混合物を正極に用いることが、短絡時の電池表面温度上昇と４個直列１個逆挿入状態での電池表面温度上昇とを共に抑えるのに必要であることが判明した。
【００３３】
たとえば、コバルト被覆のオキシ水酸化ニッケルと、金属固溶のオキシ水酸化ニッケルのいずれか一方だけの正極では、短絡時の電池表面温度上昇と４個直列１個逆挿入状態での電池表面温度上昇とを共に１１０℃以下に抑えることができなかった。
【００３４】
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、オキシ水酸化ニッケルに固溶させる金属は、亜鉛やコバルト以外の金属であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
正極にオキシ水酸化ニッケルを用いたアルカリ電池において、短絡時の電池表面温度上昇と４個直列１個逆挿入状態での電池表面温度上昇とを共に抑えることが可能となり、これにより、誤使用の場合の安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の技術が適用されたアルカリ電池の一実施形態を示す断面図である。
【図２】短絡時での電池表面温度の上昇状態を示すグラフである。
【図３】４個直列１個逆挿入状態での電池表面温度の上昇状態を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
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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