(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ乾電池において、筒状からなる正極合剤ペレットの外周表面に通じる浅い溝状の窪み、または切り欠き状の窪みを設けて、電池ケース内の所定の位置に前記の正極合剤を組み込んだ際に、前記正極合剤ペレットの前記窪みと相対向する部材の表面との間に幅の狭い空間を形成し、アルカリ電解液の貯液部とすることを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項２】
正極合剤ペレットの表面に設ける窪みは、ペレットの粉末圧縮成形工程にて形成されたことを特徴とする、請求項１記載のアルカリ乾電池。
【請求項３】
略円筒形正極合剤ペレットの複数個を電池ケース内に組み込むアルカリ乾電池において、円筒形合剤ペレットの少なくとも一方の端面に浅い溝状または切り欠き状の窪みを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のアルカリ乾電池。
【請求項４】
アルカリ乾電池において、筒状の正極合剤ペレットの内径、または、外径表面に軸方向に平行する複数の浅い溝状の窪み、または、切り欠き状の窪みを設けるか、あるいは、内径、外径うち、何れかを略多角柱状とし、前記正極合剤ペレットの前記窪みと相対向する部材の表面との間に幅の狭い空間を形成し、アルカリ電解液の貯液部とすることを特徴とするアルカリ乾電池。
【請求項５】
アルカリ乾電池において、片側端面に溝状の窪み、または、切り欠き状の窪みを設けた正極合剤ペレットの複数個を電池ケース内に組み込んだ際に、それぞれの正極合剤ペレットの窪みを有する側の端面を、電池ケースの正極端子側に向け、前記正極合剤ペレットの片側端面に有した前記窪みと相対向する部材の表面との間に幅の狭い空間を形成し、アルカリ電解液の貯液部とすることを特徴とするアルカリ乾電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒形アルカリ乾電池に関するものであり、より具体的には、電池ケース内に収容するアルカリ電解液の量を増量することにより、アルカリ乾電池の放電性能の向上を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から一般的に用いられているアルカリ乾電池は、図５に示すような構成のものであり、底付きの円筒状の電池ケース１内に、円筒状の正極合剤ペレット２を複数個同芯状に積み重ねて配設し、正極合剤ペレットの内径空間部には、負極ゲル３が注入され、正極合剤ペレット２と負極ゲル３の間には、筒状に成形されたセパレーター４が挿入されている。そして、これらの正極合剤ペレット２、負極ゲル３、セパレーター４などにはアルカリ電解液が含浸されている。そして従来からの、アルカリ乾電池に対する容量アップのための取り組みは、主として、この限られた電池ケース内の内容積を有効利用して、活物質を出来るだけ沢山詰め込む方向でなされて来た。特に、最近では、正極合剤ペレットの成形機の性能向上や成形技術の進歩により、抜き勾配の小さな正極合剤ペレットや、正極合剤ペレット成形時の加圧力を高く設定した高密度の合剤ペレットの製造が可能となり、正極合剤の増量が可能となったが、電解液の含浸に長時間を要したり、電池ケース内の電解液が不足気味のために、電池ケース内に封入された活物質の有効利用率が、横ばい、ないし低下の傾向にあることが把握されている。したがって、この従来からの技術的取り組みの方向も、限界に近いと考えられる様になって来た。
【０００３】
そこで、最近における、アルカリ乾電池の容量アップのための取り組みとして、活物質の充填量を増加させる方向から、活物質の含有量のバランスを改善し、活物質の利用率を高める取り組みへの方向転換が、特にアルカリ電解液の保持量を増加させて、活物質の有効利用率を高め、放電性能や電池容量の向上を目指す方向の取り組みが積極的に進められている。但し、単純に電池ケース内に供給する電解液の量を増加すると、後工程の負極ゲル３の注入時や電池ケース１を封口する工程などにおいて、電解液が飛散したり、漏液の原因となる場合が予想されるので、電解液の増量を可能とするための対策が必要となる。
【０００４】
このような方向で、電池の容量をアップさせるという目的を達成するために、アルカリ乾電池として、特開昭６３−２４５５９号公報に開示されるような電池があるが、その概略の構成は図４に示されるようなものである。
【０００５】
すなわち、電池ケース１内に複数個の同一サイズで円筒状の正極合剤ペレット２を積み重ね、それらの合剤ペレット２の間に電解液を含浸させたアルカリ電解液の吸収紙を挟み込み、電解液の保液層６を設けることにより、正極合剤ペレット２の収容重量を殆ど変化させる事なく、電解液の増量により、活物質の有効利用率を高めて、放電性能の向上を図ろうとするものであった。また、別の実施例として、アルカリ電解液の吸収紙の代わりに、電解液を封入したカプセルを用いた保液層６を形成することが提案されている。
【０００６】
これらの保液層６に保持された電解液は、電池がある程度使用され放電を続けると、これらの保液層を上下から挟み込むように配設された正極合剤ペレット２が膨脹し体積を増すことにより、保液層６を形成するアルカリ吸収紙やカプセルを圧迫し、保液層に保持されていた電解液が正極合剤ペレット２の方にしみ出して来て、電解液の不足を補う働きをするために、電池容量や放電時間を伸ばすことが可能であると記されている。
【０００７】
しかし、このような方法により電池ケース１内に収容出来る電解液の量を増量する場合には、正極合剤ペレット２の収容量が減少する方向となるのみでなく、アルカリ吸収紙やカプセルという電池ケース１内に組み込む部品点数が増加し、これら部品を組み込むための工程数も増加し、製造コストがアップする方向となるので、あまり好ましい方法とは考えられない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解消するもので、電池ケース内に組み込む部品点数を増加させることなく、また、電池の製造工程数を増加させることも無く、しかも、電池の性能を向上させるために有効な、電解液の増量が可能なアルカリ電池を供給することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では略円筒状をした正極合剤ペレットの表面、特に前記正極合剤ペレットの端面などに、正極合剤ペレットの外周表面に通じる浅い溝状の窪み、または切り欠き状の窪みを数箇所程度、正極合剤ペレットの粉末圧縮成形工程にて作り、この正極合剤ペレットを電池ケース内に組み込んだ際に、この窪みが相対向する部材の表面と接近することになり、狭い空間を形成する。
【００１０】
正極合剤ペレットの片側端面に浅い溝状の窪み、または切り欠き状の窪みを設け、電池ケース内に２個の合剤ペレットを組み込む場合には、一つ目の合剤ペレットについては、合剤ペレットの窪みを有する側の端面を電池ケースの正極端子側に向けて組み込んで、電池ケースの底面との間に狭い空間を形成し、二つ目の正極合剤ペレットについても、窪みを有する側の端面を電池ケースの正極端子側に向けて組み込み、先に組み込んだ正極合剤ペレットの端面との間に狭い空間を形成する。このように、電池ケース内に正極合剤ペレットを組み込み、正極合剤ペレットの窪みと対向する部材との間に生じたこの狭い空間をアルカリ電解液の貯液部として利用する。
【００１１】
なお、前記の窪みを粉末圧縮工程にて形成する場合には、窪みの大きさや形状にもよるが、窪み付近のペレットの密度が局部的にアップすることにより、ペレットの体積減少分の大半を吸収して、正極合剤の組み込み量の減少を僅かにとどめることが可能である。
【００１２】
電池の内部構造をこのようにすることにより、従来の一般的な、円筒形の正極合剤ペレットを用いた、アルカリ乾電池における電解液保持量よりも数％程度多くの電解液を収容することが可能になる。また電解液を正極合剤ペレットに含浸させる場合には、電池の正極端子を下側に向けて電池ケースを直立させた姿勢で、上側となる方の貯液部よりも僅かに電解液の液面が高くなる程度に、電解液を定量吐出ポンプのノズルより供給すると、含浸時間を従来と比較して長く必要とするということも無い。
【００１３】
これにより、電池ケース内に組み込まれた活物質量は、正極合剤ペレットも含めて殆ど不変であるが、活物質の利用率を高めて、電池の放電性能を向上させることが出来る。このような手段を用いる場合には、従来のアルカリ乾電池と比べて、電解液の使用量が僅かに増加するのみであり、電池ケース内に組み込む部品点数も、電池の製造工程数も増やすことなく、従来とほぼ同一の製造コストで、電池の放電性能を向上させるという目的を達成することが可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１はアルカリ乾電池において用いられる正極合剤ペレットに、本発明を適用した場合の、幾つかの実施の形態を示す図であり、図２は正極合剤ペレットの端面に電解液を蓄えるための窪みを設けて単一形の電池ケース内に組み込んだ、本発明のアルカリ乾電池の断面形状を示す図である。図３は本発明のペレット形状を有する正極合剤ペレットを組み込んだアルカリ乾電池に、電解液を注入した直後の様子を示すための図である。
【００１６】
図１では、単一形アルカリ乾電池のケース１内に、２個の正極合剤ペレット２を組み込む場合に採用可能な、正極合剤ペレットの表面に設けた窪み形状の実施の形態の数例を示すが、正極合剤ペレット２の表面に、これらの窪み８をそれぞれ単独に設けることも、適当に組み合わせて利用することも可能である。図１（ａ）は正極合剤ペレットの平面図であり、図１（ｂ）は正極合剤ペレットの正面断面図であるが、ペレットの片側端面の４箇所に幅１４mm、深さＯ．８mm程度の切り欠き状の窪み８が合剤ペレットの成形工程で同時に形成されている。
【００１７】
この窪み部が、電池ケース内で相対向する部材との間に形成する狭い空間を電解液の貯液部７として利用される。合剤ペレット２の外径には成形工程での抜き勾配としてのテーパーが僅かについているが、図示は省略している。なお、このテーパーにより電池ケースとペレットの間に生じる狭い空間も、電解液５の貯液部７として利用される。
【００１８】
図１（ｃ）と図１（ｄ）は正極合剤ペレット２の両側端面の内径側に、角度のゆるい、大きな面取り状の傾斜面から成る窪み８を設けた形状を示す平面図と正面断面図であるが、これらの傾斜面が相対向する電池ケース１の底面、正極合剤ペレット２の端面などとの間に形成する狭い隙間を貯液部７として利用される。
【００１９】
また、図１（ｅ）と図１（ｆ）は、正極合剤ペレット２の内径を略正８角形の断面形状とした場合の平面図と正面断面図であり、その内径に挿入される筒状のセパレーター４との間に形成される隙間（窪み８）を貯液部７として利用する。
【００２０】
図２は、正極合剤ペレット２の片側端面に窪み８を設けた２個のペレットを、電池ケース１の正極端子１３側に窪みを有する側の端面を向けた姿勢で、電池ケース１内に組み込んだ場合の貯液部７の配設状態を示す、電池完成品の正面断面図である。図３は、図２と同じ電池の製造工程について概略を説明するための図であり、電池ケース１の開口部を上に向けて、電池搬送治具（図示しない）に保持された状態で、筒状に成形されたセパレーター４を正極合剤ペレット２の内径に挿入した後、電解液５を所定量注入した直後の様子を示す。
【００２１】
２個のペレット２に挟まれて、端面間に形成された上側の貯液部７より僅かに高い液面になる程度の量の電解液５が注入される。注入された電解液５はセパレーター面を素早く通過して、正極合剤ペレット２の表面や貯液部７に到達する。
【００２２】
本発明により設けられた狭い空間による貯液部７に到達した電解液は、直ちに隙間に入り込み、含浸に要する時間は僅かであるが、合剤ペレットの表面に到達した電解液がペレット２の内部全体に充分に浸透し、筒状のセパレーター４の内径の底部にもほとんど電解液が無くなり、次工程のゲル負極３を注入出来るようになる迄には約十数分間を要する。しかし従来の電解液の含浸時間と比較して、特に長時間を要するということはない。
【００２３】
また、本発明のようなペレット形状を適用した場合には、従来の一般的なアルカリ乾電池より２〜５％程度、電解液の増量が可能である。
【００２４】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、部品点数も製造工程も、従って電池の製造コストも、従来とほとんど同程度で、電池ケース内に収容する電解液の量を増加させることが可能であり、活物質の有効利用率を高めることにより、電池容量や放電性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）  本発明の一実施の形態によるペレット形状を示す平面図
（ｂ）  本発明の一実施の形態によるペレット形状を示す正面断面図
（ｃ）  本発明の他の実施の形態によるペレット形状を示す平面図
（ｄ）  本発明の他の実施の形態によるペレット形状を示す正面断面図
（ｅ）  本発明のさらに別の実施の形態によるのペレット形状を示す平面図
（ｆ）  本発明のさらに別の実施の形態によるペレット形状を示す正面断面図
【図２】本発明の電池の完成品断面図
【図３】本発明の電池に電解液を注入した直後の状況を示す図
【図４】アルカリ乾電池の電解液の保持量を増加するための、従来の試みを示す電池断面図
【図５】従来のアルカリ乾電池の断面図
【符号の説明】
１    電池ケース
２    正極合剤ペレット
３    負極ゲル
４    セパレーター
５    アルカリ電解液
６    電解液保液層
７    電解液貯液部
８    窪み
９    集電ピン
１０  ラベル
１１  ガスケット
１２  負極端子板
１３  正極端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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