(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化マンガン、黒鉛および水酸化カリウム水溶液からなる正極作用物質を混合、圧縮、粉砕して構成したアルカリ電池用正極合剤であって、前記正極作用物質中の黒鉛と二酸化マンガンとの混合割合を重量比で１：１２．５〜１：２０の範囲内とし、
前記正極作用物質中の水分含有率を重量比で全体の６．０〜７．０％の範囲内としたことを特徴とするアルカリ電池用正極合剤。
【請求項２】
正極作用物質中の水酸化カリウムの混合割合を重量比で全体の２．０〜３．５％の範囲内としたことを特徴とする請求項１に記載のアルカリ電池用正極合剤。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のアルカリ電池用正極合剤を製造する際に、
正極作用物質の圧縮を冷却しながら行うようにしたことを特徴とするアルカリ電池用正極合剤の製造方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のアルカリ電池用正極合剤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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒形アルカリ電池などのアルカリ電池に用いられる正極合剤と、その正極合剤の製造方法、さらにその正極合剤を用いたアルカリ電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、筒形アルカリ電池の正極合剤としては、正極活物質である二酸化マンガンに人造黒鉛などのカーボンを導電助剤として混合した後、アルカリ水溶液を混合し、これを圧縮造粒して顆粒状とし、さらに円筒状に加圧成形したものが多用されていた。ここで、正極活物質量を増やすためにはカーボン含有量は少ない方が望ましいが、カーボン含有量が低下すると、成形性と強度が不足することから、加圧成形体の割れや欠け等が発生しやすくなったり、加圧成形金型が著しく磨耗したりする。そこで、これらの問題を解決する従来の技術として、フッ素系結着剤やアセチレンブラック、ステアリン酸塩などの潤滑剤を成形助剤として添加することが知られている（特開平５−１４４４２９号公報など）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの潤滑剤は筒形アルカリ電池の主反応に直接関与しない物質であるので、充填可能な正極活物質量の減少を招くとともに、その撥水性ゆえに電解液吸液性が低下するため、放電特性に悪影響を及ぼすという不都合があった。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑み、カーボン含有量が少なくても成形性、強度および放電特性に優れたアルカリ電池用正極合剤およびその製造方法ならびにアルカリ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】
まず、本発明のうち請求項１に係る発明は、二酸化マンガン、黒鉛および水酸化カリウム水溶液からなる正極作用物質を混合、圧縮、粉砕して構成したアルカリ電池用正極合剤であって、前記正極作用物質中の黒鉛と二酸化マンガンとの混合割合を重量比で１：１２．５〜１：２０の範囲内とし、前記正極作用物質中の水分含有率を重量比で全体の６．０〜７．０％の範囲内として構成される。
【０００６】
また、本発明のうち請求項２に係る発明は、上記正極作用物質中の水酸化カリウムの混合割合を重量比で全体の２．０〜３．５％の範囲内として構成される。
【０００７】
こうした構成を採用することにより、正極作用物質中の水分は、正極合剤製造時に結着助剤として働くとともに、圧縮時に潤滑剤として作用するばかりでなく、放電時に水分の供給源となり、反応に関与し、反応活物質の反応利用率を向上させる。一方、水酸化カリウムは、正極合剤製造時に結着剤として働き、正極合剤の粘性を増大させる。これらの作用が正極合剤製造時に相乗効果を発揮し、さらに高密度かつ高電気伝導性の正極合剤が得られると考えられる。また、正極合剤には予め反応に必要とされる電解液成分が十分に含まれているため、電解液の吸液性の問題を考慮する必要がない。
【０００８】
また、本発明のうち請求項３に係る発明は、上記アルカリ電池用正極合剤を製造する際に、正極作用物質の圧縮を冷却しながら行うようにして構成される。かかる構成により、正極作用物質中の水分含有率が６．０％を超えても、その圧縮工程において発熱が増加して水分率の低下やバラツキが生じる事態の発生を抑制することができる。
【０００９】
さらに、本発明のうち請求項４に係る発明は、上記アルカリ電池用正極合剤を用いて構成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
＜正極合剤の試作＞
二酸化マンガン、黒鉛および水酸化カリウム水溶液からなる正極作用物質を混合、圧縮、粉砕し、円筒状に成形して正極合剤（ペレット）とした。ここで、表１に示すとおり、成形助剤の有無、黒鉛と二酸化マンガンとの混合割合、水分含有率、水酸化カリウムの混合割合を変化させて１０種類の正極合剤（実施例１〜４、比較例１〜６）を得た。
【表１】
0003931588.tif 000002
【００１２】
＜正極合剤の成形性と強度の評価＞
これら１０種類の正極合剤について、造粒性およびペレット成形性を確認するとともに、ペレット破壊強度を測定した。ペレット破壊強度の測定は、直径２０mmの円柱状測定端子の平坦面をペレットの径方向に当て、プッシュプルゲージでペレット破壊時の強度を読み取った。その結果をまとめて表２に示す。表２中の造粒性の欄において、「低収率」とは造粒品の粒度の微細なものの重量比が５０％以上であったことを意味し、「造粒不可」とは粉体の搬送工程における粉詰まりや粉体の圧縮工程におけるクリープが発生したことを意味する。また、表２中のペレット成形性の欄において、「成形不可」とは、圧縮性が悪いために規定重量のペレットを成形できなかったか、成形金型からペレットを押し出す際に割れてしまったことを意味する。さらに、表２中のペレット破壊強度は試験体数１０個の平均値を示している。なお、実施例４では、ペレット成形時の秤量を行う過程において、正極合剤の流動性の影響を受けて秤量精度がやや劣る傾向がみられた。
【００１３】
表２から明らかなように、比較例１〜６では造粒性、ペレット成形性またはペレット破壊強度に問題があったのに対し、実施例１〜４ではいずれも、造粒性およびペレット成形性が良好であると同時に、ペレット破壊強度も十分であった。
【表２】
0003931588.tif 000003
【００１４】
＜単３形アルカリ電池の試作＞
次に、上述した各正極合剤を３個ずつ重ねて正極ケースに挿入し、その内部に有底円筒状のセパレータを嵌挿した後、亜鉛合金粉末、水酸化カリウム水溶液、ゲル化剤などからなる負極作用物質をセパレータ内に注入し、ガスケット、負極端子、金属ワッシャ、集電棒が一体となった封口体を嵌着して、１０種類の単３形アルカリ電池（ＬＲ６）を試作した。
【００１５】
＜単３形アルカリ電池の放電特性の評価＞
これら１０種類の単３形アルカリ電池について、終止電圧を０．９Ｖとして２０℃恒温で１Ａ放電持続時間および１０Ω放電持続時間を測定した。その結果をまとめて表３に示す。なお、表３中の数値は試験体数１０個の平均値を示している。
【００１６】
表３から明らかなように、比較例１〜６に比べて実施例１〜４は放電持続時間が長く、放電特性に優れる結果となった。
【表３】
0003931588.tif 000004
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１、２に係る発明によれば、カーボン含有量が少なくても成形性、強度および放電特性に優れたアルカリ電池用正極合剤を提供することができる。
【００１８】
また、本発明のうち請求項３に係る発明によれば、カーボン含有量が少なくても成形性、強度および放電特性に優れたアルカリ電池用正極合剤の製造方法を提供することができる。
【００１９】
さらに、本発明のうち請求項４に係る発明によれば、カーボン含有量が少なくても放電特性に優れたアルカリ電池を提供することができる。