(57)【要約】 【課題】可及的に多量のアルカリ電解液を注入しながらも、そのアルカリ電解液の正極合剤への吸液を効果的に促進させることにより、高い生産性で高容量のアルカリマンガン電池を製造することができる製造方法を提供する。【解決手段】電池ケース１内に複数個の筒状の正極合剤２Ａ，２Ｂを互いに重ねた配置で挿入し、各正極合剤２Ａ，２Ｂの内側に筒状セパレータ４を挿入する第１の工程と、電池ケース１を鉛直面に対し傾斜させる第２の工程と、第２の工程の前または後に、筒状セパレータ４の内側の空間に規定量のアルカリ電解液７を注入する第３の工程とを有している。電池ケース１を、鉛直面に対して４５°〜８０°の範囲内の角度に傾斜させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池ケース内に複数個の筒状の正極合剤を互いに重ねた配置で挿入し、前記各正極合剤の内側に筒状セパレータを挿入する第１の工程と、
前記電池ケースを鉛直面に対し傾斜させる第２の工程と、
前記第２の工程の前または後に、前記筒状セパレータの内側の空間に規定量のアルカリ電解液を注入する第３の工程とを有していることを特徴とするアルカリマンガン電池の製造方法。
【請求項２】
第２の工程において、電池ケースを、鉛直面に対して４５°〜８０°の範囲内の角度に傾斜させるようにした請求項１記載のアルカリマンガン電池の製造方法。
【請求項３】
第３の工程の後に、電池ケース内を所定の真空度まで減圧したのちに大気に開放することによりアルカリ電解液を減圧吸液方式により筒状セパレータを介し正極合剤に吸液させる第４の工程を有している請求項１または２に記載のアルカリマンガン電池の製造方法。
【請求項４】
第３の工程と第４の工程との間において、前記第３の工程で電池ケースに注入されたアルカリ電解液が筒状セパレータおよび正極合剤に高効率に吸液される所定時間が経過するまでの間、前記電池ケースを傾斜した姿勢のまま放置してアルカリ電解液を自然吸液方式により筒状セパレータを介し正極合剤に吸液させる第５の工程を有している請求項３記載のアルカリマンガン電池の製造方法。
【請求項５】
第５の工程において、時間の経過に伴って電池ケースを鉛直面に対し順次大きな角度に複数回傾斜させるようにした請求項４記載のアルカリマンガン電池の製造方法。
【請求項６】
第５の工程において、所定時間が経過したときに電池ケースを軸心回りに所定角度だけ回転させるようにした請求項４または５に記載のアルカリマンガン電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリマンガン電池の製造方法に関するものであり、より詳しくは、アルカリ電解液の吸液工程での正極合剤へのアルカリ電解液の吸液性を向上させて高い生産性で高容量のアルカリマンガン電池を製造できるように図ったものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、アルカリマンガン電池は、これを駆動電源として用いる携帯型電子機器やデジタルカメラなどの多機能化に伴って更なる高容量化が求められており、この傾向は今後も続くものと予想される。アルカリマンガン電池は電池構造が単純で内容積も限られているので、高容量化を達成するためには新素材の開発が必要となるが、単純な化学反応であることから、新素材の開発が困難であり、利用率の高い素材を活用するに留まっている。そこで、アルカリマンガン電池の高容量化を図るために、正極合剤の密度を高めて活物質を多く詰め込むとともにアルカリ電解液の注入量を増大させる方法が試みられている。
【０００３】
ところが、従来の低密度の正極合剤を用いる場合には、規定量のアルカリ電解液を注入したのち放置しておく自然吸液方式により、比較的短時間のうちに全てのアルカリ電解液が筒状セパレータおよび正極合剤に吸液されたが、高密度化された正極合剤はアルカリ電解液の吸液性が極めて悪い。この点について、図１１を参照しながら説明する。図１１（ａ）に示すように、アルカリマンガン電池では、電池ケース１内に複数個の筒状の正極合剤２Ａ，２Ｂを充填し、この正極合剤２Ａ，２Ｂの内側に、筒状セパレータ４および底部セパレータ３を配置したのち、筒状セパレータ４の内側の空間に規定量のアルカリ電解液７を注入すると、１分後、２分後、３分後、４分後および５分後には、それぞれ図１１（ｂ）〜（ｆ）に示すように、アルカリ電解液７が筒状セパレータ４および正極合剤２Ａ，２Ｂに効率的に吸液されていくが、５分程度が経過した時点から吸液性が著しく悪くなる。
【０００４】
このように注入後から５分程度が経過した時点で吸液性が極端に低下するのは、後からゲル状負極を注入するための筒状セパレータ４の内側の比較的広い空間内に注入されたアルカリ電解液７の液面が電池ケース１における長手方向の中程の位置となるため、筒状セパレータ４を介してアルカリ電解液７に接している下方の正極合剤２Ｂへはアルカリ電解液７が５分程度で迅速に吸液されるが、液面よりも上方の正極合剤２Ａへの吸液が以下のように吸液メカニズムで行われるためである。すなわち、電池ケース１の下部に溜まったアルカリ電解液７は、多孔質の筒状セパレータ４により毛細管現象で吸い上げられて上方の正極合剤２Ａ，２Ｂに吸液されていくが、５分程度が経過したときには、図１１（ｆ）に示すようにアルカリ電解液７の液面が極めて低くなるため、重力に抗して高くまで吸い上げなければならなくなるので、筒状セパレータ４によるアルカリ電解液７の保液量が極端に低下する。そのため、規定量のアルカリ電解液７を高密度の正極合剤２Ａ，２Ｂに自然吸液方式で吸液させるには、正極合剤２Ａ，２Ｂの組成によっても異なるが、１２時間ないし２４時間もの長い放置時間が必要となり、生産性が著しく低下して到底実用化できない。
【０００５】
そこで、従来では、アルカリ電解液中に所定体積の中子状治具の全体またはその一部を挿入することにより、中子状治具の体積分だけアルカリ電解液の液面を上昇させて、上方側の正極合剤にも筒状セパレータを介してアルカリ電解液を接触させることにより、アルカリ電解液の上方側の正極合剤への吸液性の向上を図った吸液方法（特許文献１参照）が提案されている。また、従来では、筒状セパレータの内径寸法に相応した外径寸法を有し、且つ外周に多数の透孔を有する筒状ノズルを筒状セパレータ内に挿入して、ノズルの内部から各透孔を介しアルカリ電解液を外部へ吐出して筒状セパレータに吹き付けることにより、正極合剤へのアルカリ電解液の吸液を速めようと図った吸液方法（特許文献２参照）や、正極合剤を電池ケース内に装填する前に、正極合剤を予め８０℃〜３００℃の温度で加熱乾燥して内部の水分を完全に除去することにより、アルカリ電解液が含浸され易い状態にして正極合剤へのアルカリ電解液の吸液性を高めるように図った技術（特許文献３参照）が知られている。
【特許文献１】特開平８−３１５８３２号公報
【特許文献２】特開２００２−２３１２２０号公報
【特許文献３】特開平７−１２２２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜３の吸液方法は、これらを試作して実験した結果、何れのものもアルカリ電解液を速い吸液速度で能率良く正極合剤に吸液させる効果が得られない。先ず、特許文献１の吸液方法は、アルカリ電解液の注入時から２〜３分が経過するまでの間は吸液量が増えるが、５〜６分が経過した後の吸液量は、中子状治具を用いない場合と同等程度となり、３０分が経過するまで自然吸液状態に放置して吸液量を測定したが、吸液量は微増しただけであり、吸液性の向上が殆ど得られない。また、この吸液方法では、中子状治具を電池ケースから抜き出すときにアルカリ電解液も同時に持ち出され、生産に際し多くの中子状治具を必要とする上に、使用した中子状治具に付着しているアルカリ電解液を除去するための洗浄工程が必要となるなどの問題がある。
【０００７】
また、特許文献２のノズルを試作して実験した結果、ノズルの透孔からアルカリ電解液が吐出するのは１秒足らずの僅かな時間だけで、５〜６分が経過したときの注液量を測定したところ、例えば、注射針のようなノズルでアルカリ電解液を供給した後に自然放置した場合と同等程度であり、注液性向上の効果が殆ど得られない。しかも、ノズルの先端に液溜まりが出来て、注液量にばらつきが生じる欠点も見つかった。
【０００８】
さらに、特許文献３の技術は、電池の仕様によっては８０℃以上の温度で加熱すると、電池特性が劣化するため、適用することができない。また、正極合剤は、成型するために水分が必要であるために予めＫＯＨ液を注入しており、このＫＯＨ液も電池反応に寄与するので、そのＫＯＨ液を乾燥して除去することは電池性能の低下を招く。
【０００９】
一方、従来から、電池の注液工程において電解液を効率的に吸液させるための有効な手段として、減圧吸液方式が広く知られている。この減圧吸液方式は、電解液を注入した多数の電池ケースを密閉されたチャンバーの内部に収容した状態で、チャンバー内部を所定の真空度まで減圧して電池ケース内の空気を排気し、そののちにチャンバーの内部を大気に開放することで生じる真空圧と大気圧との差圧を利用して、電解液を極板の活物質中に強制的に含浸させるように図ったものである。
【００１０】
ところが、この減圧吸液方式をアルカリマンガン電池の吸液工程に採用しても、吸液性の大きな向上が得られない。すなわち、アルカリマンガン電池の吸液工程では、図１１に示したように、吸液後にゲル状負極を注入するための筒状セパレータ４内側の比較的広い空間に規定量のアルカリ電解液７の全てが注入されるが、この注入時から５分程度の時間経過後に、自然吸液方式により正極合剤２Ａ，２Ｂに吸液されずに残った少量のアルカリ電解液７が上記広い空間における底部に溜まる状態となる。そのため、少量のアルカリ電解液７の液面から上方の正極合剤２Ａまでの筒状セパレータ４を通じての浸透距離が長い上に、筒状セパレータ４を通じて鉛直上方へ浸透されていくアルカリ電解液７に重力が作用して上方へ円滑に浸透され難いので、筒状セパレータ４の保液性が低く、さらに、鉛直上方へ向け浸透されていくアルカリ電解液７に対し二つの正極合剤２Ａ，２Ｂの境界個所
が大きな流動抵抗となる。したがって、アルカリマンガンの製造に際しては、減圧吸液方式による吸液性向上が発揮され難い。
【００１１】
ところで、アルカリマンガン電池の吸液工程では、注入した規定量のアルカリ電解液の全てを正極合剤に含浸および筒状セパレータに保液させて、筒状セパレータの内側にアルカリ電解液が残存しないようにする必要がある。これは、筒状セパレータの内側に少量であってもアルカリ電解液が残存している場合、この状態でゲル状負極が注入されたときに残存するアルカリ電解液７が筒状セパレータ４の底部に閉じ込められると、ゲル状負極のゲル面が高くなって筒状セパレータ４の上端部から零れ出て、電池としたときにショートが発生し易い。逆に、アルカリ電解液の比重がゲル状負極よりも小さいために分離が生じて、残存するアルカリ電解液が電池ケースの上部に浮き上がった場合には、浮き上がったアルカリ電解液が、電池ケースの搬送中に飛び散ったり、電池ケースの開口近傍の封口個所に付着あるいは電池ケースの外側に溢れて汚染し、さらに、封口工程での加圧力によって漏液する不具合が生じるからである。また、アルカリ電解液が残存していると、ゲル状負極を充填するノズルの先端が残存するアルカリ電解液で濡れるため、ゲル状負極がノズルに付着し易くなって、ノズルからゲル状負極が出終わるときの切れが悪くなり、ゲル状負極の充填量がはらついて規格外となるおそれがある。
【００１２】
そのため、アルカリマンガン電池では、アルカリ電解液の注入すべき規定量を少なめに設定して、注入したアルカリ電解液の全てを吸液させるのに必要な滞留時間が長くなるのを防止して生産性の向上を図り、且つ大きな滞留スペースを取らないように図っている。一般に、現存のアルカリマンガン電池では、吸液終了後の上方の正極合剤のアルカリ電解液の吸液量が下方の正極合剤よりも０．０５ｇ程度少ないのが実情である。このようにアルカリ電解液の注入量を少なめに設定した場合には、電池としての高負荷放電性能が低下する。
【００１３】
本発明は前記従来の課題に鑑みてなされたもので、可及的に多量のアルカリ電解液を注入しながらも、そのアルカリ電解液の正極合剤への吸液を効果的に促進させることにより、高い生産性で高容量のアルカリマンガン電池を製造することができる方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するために、請求項１に係る発明のアルカリマンガン電池の製造方法は、電池ケース内に複数個の筒状の正極合剤を互いに重ねた配置で挿入し、前記各正極合剤の内側に筒状セパレータを挿入する第１の工程と、前記電池ケースを鉛直面に対し傾斜させる第２の工程と、前記第２の工程の前または後に、前記筒状セパレータの内側の空間に規定量のアルカリ電解液を注入する第３の工程とを有していることを特徴としている。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１の発明における第２の工程において、電池ケースを、鉛直面に対して４５°〜８０°の範囲内の角度に傾斜させるようにした。
【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項１または２の発明において、第３の工程の後に、電池ケース内を所定の真空度まで減圧したのに大気に開放することによりアルカリ電解液を減圧吸液方式により筒状セパレータを介し正極合剤に吸液させる第４の工程を有している。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項３の発明における第３の工程と第４の工程との間において、前記第３の工程で電池ケースに注入されたアルカリ電解液が筒状セパレータおよび正極合剤に高効率に吸液される所定時間が経過するまでの間、前記電池ケースを傾斜した姿勢のまま放置してアルカリ電解液を自然吸液方式により筒状セパレータを介し正極合剤に吸液させる第５の工程を有している。
【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項４の発明における第５の工程において、時間の経過に伴って電池ケースを鉛直面に対し順次大きな角度に複数回傾斜させるようにした。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項４または５の発明における第５の工程において、所定時間が経過したときに電池ケースを軸心回りに所定角度だけ回転させるようにした。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に係る発明によれば、規定量のアルカリ電解液を注入した電池ケースを鉛直面に対し傾斜させるので、上方側の正極合剤に対してもアルカリ電解液を筒状セパレータを介し接触させることができ、且つ接触面積も大きくなるので、上方側の正極合剤へのアルカリ電解液の吸液が、筒状セパレータを通じての毛細管現象による吸い上げ手段だけでなく、筒状セパレータを透過して正極合剤への直接的な含浸手段で行われるので、アルカリ電解液を効率良く正極合剤に吸液させることができる。しかも、電池ケースを傾斜させることにより、アルカリ電解液の液面から正極合剤の上端部までの筒状セパレータを通じてのアルカリ電解液の浸透距離が直立姿勢の電池ケースの場合に比べて格段に短くなり、さらに、アルカリ電解液が筒状セパレータを通じて電池ケースの傾斜角度に沿った斜め上方に向け浸透していくことから、アルカリ電解液の浸透を妨げる重力の作用が鉛直上方へ吸い上げる場合よりも減少することによって筒状セパレータの保液性が向上するとともに、アルカリ電解液が複数の正極合剤の境界を通過するときの流動抵抗も低くなる。これらにより、特に上方側の正極合剤へのアルカリ電解液の吸液性が格段に向上するので、吸液に要する時間を大幅に短縮することができ、生産性の低下を招かない範囲内で可及的に多くのアルカリ電解液を注液できるのに伴って高容量化を達成することができる。また、この吸液手段は、電池ケースを傾斜させるだけの簡単な設備を設けることで達成できるので、コストアップを招くこともない。
【００２１】
請求項２に係る発明によれば、電池ケースを鉛直面に対して４５°以下の傾斜角度に傾斜させた場合には、上方側の正極合剤へのアルカリ電解液の吸液性が十分に向上せず、一方、電池ケースを鉛直面に対して８０°以上の傾斜角度に設定すると、電池ケースの開口からアルカリ電解液が零れ出るおそれがあり、電池ケースを鉛直面に対して４５°〜８０°の範囲内の傾斜角度に設定することにより、アルカリ電解液を効率良く正極合剤に吸液させることができる。好ましい傾斜角度は６０°〜８０°の範囲である。
【００２２】
請求項３に係る発明によれば、電池ケースを傾斜させた状態で減圧吸液方式によりアルカリ電解液を筒状セパレータおよび正極合剤に吸液させるので、アルカリ電解液の吸液が或る程度進行したときに、電池ケースを鉛直の直立配置とした場合に筒状セパレータの内側の比較的広い空間の底部に少量のアルカリ電解液が溜まる状態となるのに比べて、電池ケース内の少量のアルカリ電解液を筒状セパレータを介して上方側の正極合剤にも接触させることができ、且つ全体の接触面積も増えるので、アルカリ電解液が少量であるにも拘らず、減圧による吸液性の向上が十分に発揮されるから、吸液量が増大する。これに加えて、アルカリ電解液が筒状セパレータおよび上方側の正極合剤に対し電池ケースの傾斜角度に沿った斜め上方に向け浸透されていくから、従来の鉛直上方へ向け吸液させる場合よりもアルカリ電解液７の浸透を妨げる重力の作用が減少するので、これにより減圧吸液方式による吸液性能が一層十分に発揮される。
【００２３】
請求項４に係る発明によれば、減圧吸液方式による吸液工程に先立って、自然吸液方式による吸液工程を有しているので、この自然吸液方式による吸液時間を、注液直後からアルカリ電解液が高効率に正極合剤に吸液される５分程度に設定することにより、減圧吸液方式による吸液工程に先立ってアルカリ電解液の一部を正極合剤に短時間に吸液させることができる。しかも、この自然吸液方式による吸液工程を電池ケースが傾斜した姿勢で行
うので、上方側の正極合剤にもより多くのアルカリ電解液を吸液させることができる。また、予め自然吸液方式でアルカリ電解液の一部を正極合剤に吸液させているので、次工程の減圧吸液方式による吸液工程においてアルカリ電解液の液飛びといった不具合が生じるおそれがない。
【００２４】
請求項５に係る発明によれば、時間の経過に伴って電池ケースを鉛直面に対し順次大きな角度に複数回傾斜させるので、筒状セパレータの内側のアルカリ電解液の残存量が減少していくのに対応して電池ケースを大きな傾斜角度に傾斜させることで、残存するアルカリ電解液を筒状セパレータを介して上方側の正極合剤に常に接触させる状態を確保することができるので、自然吸液方式による吸液性の一層の向上を図れる。
【００２５】
請求項６に係る発明によれば、自然吸液方式による吸液工程において、所定時間が経過したときに電池ケースを軸心回りに所定角度だけ回転させるので、所定時間の経過後に電池ケースを例えば１８０°の角度だけ回転させれば、特に上方側の正極合剤の全周面にわたりアルカリ電解液を筒状セパレータを介し均等に接触させることができ、自然吸液方式による吸液性のさらなる向上を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の最良の実施形態について、図面を参照しながら説明する。先ず、本発明の製造方法により製造するアルカリマンガン電池について、図１を参照しながら説明する。このアルカリマンガン電池は以下のような工程を経て製作される。すなわち、アルカリマンガン電池は、正極端子を兼ねる有底筒状の金属製電池ケース１の内側に沿って筒状に成型されたペレット状の二つの正極合剤２Ａ，２Ｂが上下に重ねた状態で装填されたのち、電池ケース１における上方側の正極合剤２Ａよりも上方の近傍個所に環状溝１ａが形成される。
【００２７】
さらに、電池ケース１内には、正極合剤２Ａ，２Ｂの内側に筒状セパレータ４が、且つ筒状セパレータ４の底部に底部セパレータ３がそれぞれ配置される。底部セパレータ３と筒状セパレータ４とで囲まれたカップ状の空間内には、規定量のアルカリ電解液（図示せず）が注入されて、このアルカリ電解液の全てが筒状セパレータ４を介して上下の正極合剤２Ａ，２Ｂに吸液され終わったのちに、空になった上記カップ状空間に、ゲル状電解液に亜鉛粉末状活物質を分散させたゲル状負極８が注入される。続いて、ゲル状負極８内に負極集電体９が挿入され、電池ケース１の上端開口部に封口板１０が絶縁ガスケット１１および絶縁ワッシャ１２を介して嵌め込まれたのちに、電池ケース１の開口部近傍個所が内方へかしめ加工されることにより、電池ケース１の内部が密閉され、最後に電池ケース１の外周面に外装ラベル１５が貼着される。このアルカリマンガン電池は、電池ケース１の下面の凸部が正極端子となり、封口板１０が負極端子となる。
【００２８】
つぎに、本発明の第１の実施形態に係るアルカリマンガン電池の製造方法を具現化した主要な吸液工程について、図２ないし図５を参照しながら説明する。本発明では、自然吸液方式による吸液工程を実施したのちに減圧吸液方式による吸液工程を行うが、図２は、自然吸液方式によりアルカリ電解液７を正極合剤２Ａ，２Ｂに吸液させる工程を示し、先ず、図２（ａ）に示すように、電池ケース１の内部に正極合剤２Ａ，２Ｂ、筒状セパレータ４および底部セパレータ３を挿入したのち、電池ケース１の開口近傍の所定個所に環状溝１ａを加工し、その環状部の上部内面にピッチ（図示せず）を塗布し、この電池ケース１を、保持治具１３に嵌入して鉛直の直立姿勢に保持した状態で、電池ケース１内に規定量のアルカリ電解液７を注入する。このアルカリ電解液７を注入した直後に、電池ケース１を、鉛直配置から４５°〜８０°の範囲内の傾斜角度に傾斜させる。図２（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれ電池ケース１を鉛直面に対し４５°、６０°および８０°に傾斜させた状態を示している。電池ケース１を４５°〜８０°の範囲内の何れかの傾斜角度に傾斜させた状態で５分程度の間放置して、自然吸液方式でアルカリ電解液７を筒状セパレータ４を介して正極合剤２Ａ，２Ｂに吸液させる。
【００２９】
図２の自然吸液方式によるアルカリ電解液７の正極合剤２Ａ，２Ｂへの吸液工程に用いる製造装置の具体的な構造について、図３および図４を参照しながら説明。図３および図４において、パレット１４には、複数の保持治具１３を摺動自在に嵌合させて保持する断面略Ｕ字形状の保持ガイドレール１７が、パレット１４に形成された溝状の凹所１８内に下半部が入った配置で、保持ガイドレール１７を貫通して凹所１８の両端部の支持壁１９，２０間に回転自在に掛け渡された回動支軸２１によって回動自在に支持されている。したがって、凹所１８は保持ガイドレール１７が回動できる容積を有する断面形状に形成されている。また、保持ガイドレール１７は、図３および図４における手前の一端部において保持溝部が開口されて、保持治具１３を順次嵌入させるための挿入口になっている。回動支軸２１の手前側の一端には、支持壁１８の外側に配置された傾動用モータ２２のモータ軸２２ａが連結されている。
【００３０】
図３に示すように、保持ガイドレール１７は、電池ケース１が嵌入された保持治具１３を受け入れるときに、傾動用モータ２２により、電池ケース１を鉛直の姿勢で受け入れる配置に保持されている。この状態で、電池ケース１が嵌入された保持治具１３が、保持ガイドレール１７に対し手前側の挿入口から順次嵌入されていくことにより、保持ガイドレール１７に一列配置に並べられる。所定数の保持治具１３が保持ガイドレール１７に整列状態に保持されると、注液機構の注液ノズル１６が、各電池ケース１の開口に向け下降されて、各電池ケース１内に規定量の電解アルカリ液７を注液する。
【００３１】
各電池ケース１に対するアルカリ電解液７の注液が終了した直後に、図４に示すように、傾動用モータ２２が所定角度だけ回転動動して回動支軸２１を介し保持ガイドレール１７を一体に回動されることにより、保持ガイドレール１７に保持された保持治具１３を介して電池ケース１が鉛直に対し所定角度に傾斜されたのち、その傾斜した姿勢に保持される。
【００３２】
アルカリ電解液７が注入された電池ケース１が上述のように所定角度に傾斜されたならば、そのままの状態でパレット１４が次工程の減圧吸液工程に搬送され、この搬送中に電池ケース１内のアルカリ電解液７が自然吸液方式で筒状セパレータ４および正極合剤２Ａ，２Ｂに吸液される。このとき、アルカリ電解液７が注入された電池ケース１は所定角度に傾斜した姿勢のまま搬送されるが、保持治具１３を介して位置固定の保持ガイドレール１７に保持されているので、ベルトコンベアで搬送される場合のように電池ケース１内のアルカリ電解液７が電池ケース１の開口から零れ出るおそれがない。
【００３３】
図５に示すように、パレット１４が減圧吸液工程まで搬送されて停止されると、上方からチャンバー２３が下降してパレット１４の周縁上面に圧接される。このとき、図示省略しているが、チャンバー２３の下端周面に取り付けられたシリコンゴムなどのシール部材がパレット１４との間で圧縮されることにより、チャンバー２３の内部が確実に密閉状態とされる。このチャンバー２３とパレット１４間のシール性は、シール部材にグリースを薄く塗布しておけば、一層向上する。
【００３４】
チャンバー２３の内部が密閉状態に保持されたのちに、チャンバー２３の真空吸引口２４にフレキシブル配管（図示せず）を介して接続された真空ポンプ（図示せず）が駆動されて、チャンバー２３の内部、つまり電池ケース１の内部が所定の真空度、例えば−９０Ｋｐａまで減圧される。このとき、電池ケース１内に注液されたアルカリ電解液７の多くが前述の自然吸液工程において正極合剤２Ａ，２Ｂに含浸されていることから、減圧により正極合剤２Ａ，２Ｂ中から出る気泡によって電池ケース１内のアルカリ電解液７が開口から外部に飛び出る、いわゆる液飛び現象が発生しない。但し、この実施形態では電池ケース１を鉛直面に対し４５°〜８０°の範囲内の傾斜角度に傾斜させた姿勢で減圧を行うことから、特に、７０°〜８０°程度に大きな傾斜角度に傾斜させた場合には、減圧によって電池ケース１の開口からアルカリ電解液７が零れ易いので、−８０Ｋｐａの真空度まで一気に減圧したのち、−９０Ｋｐａまで除々に真空度を高めるように減圧するのが好ましい。
【００３５】
チャンバー２３内部を所定の真空度に保持する時間は、長い方が排気が良好となって好ましいが、この実施形態の−９０Ｋｐａの真空度に減圧する場合には、正極合剤２Ａ，２Ｂの組成によって若干の相違があるものの、１０〜１２秒程度で排気が完了するので、真空度の保持時間は１５秒程度で十分である。このようにして正極合剤２Ａ，２Ｂの排気が終了すると、チャンバー２３の大気開放口２７にフレキシブル配管（図示せず）を介して接続された電磁弁（図示せず）を開いてチャンバー２３の内部空間を大気に開放する。これにより、自然吸液方式によって正極合剤２Ａ，２Ｂに吸液されずに筒状セパレータ４の内側に残存しているアルカリ電解液７は、電池ケース１内の所定の真空圧とチャンバー２３内部の大気圧との差圧によって、アルカリ電解液７が正極合剤２Ａ，２Ｂに強制的に含浸されていく。このようにして減圧吸液が終了すると、チャンバー２３が上昇し、パレット１４がそのまま次工程に移送されて、そのパレット１４上に次工程のチャンバー２３が下降して圧接し、上述したと同様の減圧吸液が繰り返される。この実施形態では、減圧吸液が複数回繰り返される。
【００３６】
図６は本発明の第１実施形態に係るアルカリマンガン電池の製造方法を具現化した吸液工程の全体を簡略化して示したものである。この吸液工程は、上述のように自然吸液工程２８と減圧吸液工程２９とを有している。自然吸液工程２８には、図３に示したパレット１４を複数配列できるスペースを有している。各パレット１４には、図３に示した保持ガイドレール１７が複数列（この実施形態では４列の場合を例示）設けられており、各保持ガイドレール１７は、図３に示したようにパレット１４に回動自在に支持されて、傾動用モータ２２により所定の傾斜角度に回動されるようになっている。これら各パレット１４は、パレット１４の幅寸法に対応した所定のピッチＰ１で図の右方に向け間欠的に搬送されて、次のポジションに順次搬送されるようになっている。但し、電池供給機構３０に対向する図の左端側に位置するパレット１４は、パレット１４上の各保持ガイドレール１７の間隔に対応した小さい所定のピッチＰ２で図の右方に向け間欠的に移送されて、パレット１４上の各保持ガイドレール１７が電池供給機構３０に順次対向するように位置決め停止されるようになっている。パレット１４の搬送手段としては、例えば、チェーンを回送させる方式またはローラーコンベア上をエアーシリンダで押す方式などを採用できる。
【００３７】
自然吸液工程２８では、左端に位置するパレット１４における電池供給機構３０に対向する保持ガイドレール１７上に、図２に示す２個の正極合剤２Ａ，２Ｂ、底部セパレータ３および筒状セパレータ４が挿入された電池ケース１が保持治具１３に嵌入されて鉛直の直立姿勢で電池供給機構３０から順次供給される。なお、本実施形態では、１パレットに４列の保持ガイドレール１７を設けた構成を一例として図６に示したが、実際には、保持ガイドレール１７を２０〜４０個の電池を並べることのできる長さとし、１パレットに２００〜４００個を収容できるようにしたものが多用される。また、保持治具１３には、嵌入された電池ケース１を吸着して確実に保持するためのマグネット（図示せず）が設けられている。一つの保持ガイドレール１７上に所要数の電池ケース１が並べ終わると、注液機構３１が作動して、図３の注液ノズル１６により各電池ケース１内に規定量のアルカリ電解液７がそれぞれ注入される。このとき、各電池ケース１が鉛直に直立されているので、アルカリ電解液７の注入が容易に行える。このアルカリ電解液７の注入が終了した直後に、傾動用モータ２２が作動して保持ガイドレール１７が所定角度だけ回動されることにより、各電池ケースが鉛直面に対し所定の傾斜角度に傾斜される。
【００３８】
続いて、パレット１４が所定のピッチＰ２で図の右方に移送されて、次の保持ガイドレ
ール１７が電池供給機構３０に対向し、この保持ガイドレール１７に、上述した同様に、所要個数の電池ケース１が供給され、これら各電池ケース１内に規定量のアルカリ電解液７を注入したのち、電池ケース１が所定の傾斜角度に傾斜される。この工程を繰り返して、一つのパレット１４の全ての保持ガイドレール１７に電池ケース１が供給され、その電池ケース１にアルカリ電解液７が注入され、電池ケース１の傾動が終了したならば、そのパレット１４が所定のピッチＰ１ずつ間欠的に図の右方に向け順次搬送されていく。電池ケース１にアルカリ電解液７が注入された直後に電池ケース１が所定の傾斜角度に傾斜されてから自然吸液工程２８の最終段の位置に搬送されるまでに要する時間は、図１１で説明した自然吸液方式においてアルカリ電解液７が効率的に正極合剤２Ａ，２Ｂに吸液される時間である５分に設定されている。
【００３９】
この自然吸液工程２８では、図２に示したように、規定量のアルカリ電解液７を注入した電池ケース１を鉛直面に対し傾斜させるので、上方側の正極合剤２Ａに対してもアルカリ電解液７を筒状セパレータ４を介し接触させることができ、且つアルカリ電解液７の筒状セパレータ４を介しての正極合剤２Ａ，２Ｂに対する全体の接触面積も大きくなるので、特に上方側の正極合剤２Ａへのアルカリ電解液７の吸液が、筒状セパレータ４を通じての毛細管現象による吸い上げ手段だけでなく、筒状セパレータ４を透過して正極合剤２に直接的に含浸されることでも行われるので、アルカリ電解液７を効率良く上方側の正極合剤２Ａに吸液させることができる。
【００４０】
しかも、電池ケース１を傾斜させたことにより、アルカリ電解液７の液面から上方側の正極合剤２Ａの上端部までの距離であるアルカリ電解液７の筒状セパレータ４を介しての浸透距離が、直立姿勢の電池ケース１の場合に比べて格段に短くなるのに加えて、アルカリ電解液７が筒状セパレータ４を通じて電池ケース１の傾斜角度に沿った斜め上方に向け浸透していくことから、アルカリ電解液７の浸透を妨げる重力の作用が、電池ケース１が直立姿勢の場合よりも減少して、筒状セパレータ４の保液性が向上するとともに、アルカリ電解液７が二つの正極合剤２Ｂ，２Ａの境界を通過するときの流動抵抗も低くなる。これらにより、アルカリ電解液７の正極合剤２Ａ，２Ｂへの吸液性が一層向上するので、自然吸液工程２８での５分間における正極合剤２Ａ，２Ｂへの吸液量が増大する。
【００４１】
ところで、図２から明らかなように、電池ケース１の鉛直面からの傾斜角度を大きくする程、アルカリ電解液７が筒状セパレータ４を介して上方側の正極合剤２Ａに接する接触面積が増大して好ましいが、電池ケース１をアルカリ電解液７の注入直後に図２（ｄ）に示す所望の８０°の傾斜角度まで一気に傾斜させると、アルカリ電解液７が電池ケース１の封口個所である開口近傍に付着したり外部に零れでるおそれがある。この実施形態では、傾動用モータ２２の回転角度の設定によって電池ケータ１を任意の傾斜角度に傾斜させられるので、アルカリ電解液７の注入直後に電池ケース１を鉛直面から４５°の角度に傾斜させる。これは、４５°よりも大きな傾斜角度に設定した場合、上方側の正極合剤２Ａへのアルカリ電解液７の吸液量を多くする効果が得られないためである。その４５°の傾斜角度に傾斜させたのち、時間の経過に伴って電池ケース１を除々に大きな傾斜角度に傾斜させて、最後に８０°の傾斜角度まで傾斜させる。これにより、筒状セパレータ４の内側のアルカリ電解液７の残存量が除々に減少しても、アルカリ電解液７を筒状セパレータ４を介して上方側の正極合剤２Ａに常に接触させる状態を確保することができる。
【００４２】
このように電池ケース１を傾斜させた状態で自然吸液方式で正極合剤２Ａ，２Ｂに吸液させる場合であっても、自然吸液方式で効率的な吸液性を得られる時間に限界があり、その限界時間である５分が経過したときに、パレット１４を減圧吸液工程２９に搬送して吸液されずに残存しているアルカリ電解液７を強制的に筒状セパレータ４および正極合剤２Ａ，２Ｂに吸液させるようにしている。パレット１４が減圧吸液工程２９に搬送されると、図５で詳述したように、上方からチャンバー２３が下降してパレット１４の周縁上面に圧接されて、チャンバー２３の内部が密閉状態に保持されたのち、チャンバー２３の内部、つまり電池ケース１の内部を所定の真空度である−９０Ｋｐａまで減圧して、この真空度の状態で１５秒程度が経過したときに、チャンバー２３の内部空間を大気に開放することにより、自然吸液工程２８において吸液されずに筒状セパレータ４の内部に残存しているアルカリ電解液７を、電池ケース１内の所定の真空圧とチャンバー２３内部の大気圧との差圧によって正極合剤２Ａ，２Ｂに強制的に吸液させる。
【００４３】
上述の減圧吸液が終了すると、チャンバー２３が上昇して、パレット１４がそのまま減圧注液工程２９の次のポジションまで移送され、パレット１４上にチャンバー２３が下降して圧接し、上述したと同様の減圧吸液が実施される。この減圧吸液が複数のポジションで繰り返され、パレット１４が減圧吸液工程２９から送り出されて電池取出機構３５に対向する位置に停止されると、傾動用モータ２２が回転駆動されて各保持ガイドレール１７が回動し、電池ケース１が鉛直の姿勢に戻される。そののち、電池取出機構３５に対向している保持ガイドレール１７上の各電池ケース１が電池取出機構３５により取り出される。続いて、パレット１４が１ピッチＰ２だけ移送されて次の保持ガイドレール１７が電池取出機構３５に対向され、その保持ガイドレール１７上の各電池ケース１が電池取出機構３５に取り出され、これを繰り返してパレット１４上の全ての電池ケース１が電池取出機構３５に取り出される。
【００４４】
この減圧吸液工程２９では、前工程の自然吸液工程２８で正極合剤２Ａ，２Ｂに吸液されなかった少量のアルカリ電解液７が筒状セパレータ４の内側底部に残っているだけであるが、電池ケース１が所定角度に傾斜された状態のまま減圧吸液工程２９に搬送されてくるから、電池ケース１が鉛直配置に直立している場合とは異なり、残存する少量のアルカリ電解液７が筒状セパレータ４を介して上方側の正極合剤２Ａにも接触しているとともに、アルカリ電解液７が正極合剤２Ａ，２Ｂの全体する接する接触面積も多くなるので、アルカリ電解液７が少量であるにも拘らず、減圧吸液による吸液性の向上が十分に発揮される。これに加えて、アルカリ電解液７が筒状セパレータ４および正極合剤２Ａ，２Ｂに浸透されていく方向が電池ケース１の傾斜角度に沿った斜め上方であることから、従来の鉛直上方へ向け吸液される場合よりもアルカリ電解液７の浸透を妨げる重力の作用が減少して筒状セパレータ４の保液性が向上するので、これによっても筒状セパレータ４および正極合剤２Ａ，２Ｂへの吸液量がさらに増大する。
【００４５】
上述のように、電池ケース１を傾斜させたことによって自然吸液工程２８および減圧吸液工程２９の何れにおいてもアルカリ電解液７の吸液速度を速めることができ、これに伴って吸液時間が大幅に短縮されるから、生産性の低下を招かない範囲内で可及的に多くのアルカリ電解液７を注液して、電池としての高容量化を達成することができる。しかも、この実施形態では、電池ケース１を傾斜させるだけの簡単な設備を設けるだけで達成できるので、コストアップを招くことがない利点がある。
【００４６】
図７は、本発明の第２の実施形態に係るアルカリマンガン電池の製造方法を具現化した製造装置を示す要部の斜視図であり、同図において、図３と同一若しくは同等の部材には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この製造装置では、図３と同様の構成を設けるのに加えて、各電池ケース１をこれらの軸心回りに同時に所定角度だけ回転させる回転用モータ３２を設けられている。すなわち、保持ガイドレール１７を下方から見た斜視図である図８に示すように、各保持治具１３の下面にはそれぞれ回転軸３３が突出状態で形成されているとともに、各回転軸３３は保持ガイドレール１７に挿通された状態で回転自在に保持されている。この各回転軸３３の先端部には、みぞ車３４がそれぞれ固着され、その各みぞ車３４の各々のＶみぞにＶベルト３７が巻き掛けられて、Ｖベルト３７の回送によって各みぞ車３４が同時に回転されることにより、各回転軸３３を介して各保持治具１３に保持されている各電池ケース１が同時に回転されるようになっている。上記回
転用モータ３２は、これのモータ軸３２ａが各みぞ車３４のうちの一つに連結された状態で取り付けられている。
【００４７】
上記回転用モータ３２は、図６の自然吸液工程２８で要する吸液時間である５分のうちの半分の２分３０秒が経過した時点で、１８０°の回転角度だけ回転される。これにより、特に上方側の正極合剤２Ａにおける筒状セパレータ４を介しアルカリ電解液７が接触する部分が、自然注液工程２８の中間で径方向で相対向する部分に変更されるので、上方側の正極合剤２Ａの全周面にわたりアルカリ電解液７が筒状セパレータを介し接触することになり、自然吸液工程２８での吸液性のさらなる向上を図ることができる。なお、この実施形態では各保持治具１３が回転軸３３を介して保持ガイドレール１７に回転自在に支持されているので、各電池ケース１は、ロボットハンドで把持するなどの手段で各保持治具１３に対し上方から嵌入して保持され、且つ上方に引き上げて取り出される。
【実施例１】
【００４８】
実施例１は、外径が１４ｍｍで、高さが５０ｍｍのアルカリマンガン電池を、本発明の製造方法によって試作し、且つ実験したものである。先ず、正極合剤２Ａ，２Ｂは以下のようにして製作した。すなわち、二酸化マンガンと黒鉛とを９０：１０の重量比で混合し、この混合物とアルカリ電解液７とを１００：３の重量比で混合して十分に攪拌したのち、フレーク状に圧縮成型して混合物ペレットを得た。アルカリ電解液７には、４０重量％の水酸化ナトリウム水溶液を用い、フレーク状の混合物ペレットを粉砕して粉末状にしたのちにふるいによって分級し、１０〜１００メッシュのものを中空円筒状に圧縮成形して正極合剤２Ａ，２Ｂを得た。
【００４９】
２個の正極合剤２Ａ，２Ｂを電池ケース１内に挿入したのち、１．２トンで加圧した。次に、正方形に切断された底部セパレータ３を正極合剤２Ａ，２Ｂの中空部に挿入したのち、巻芯を用いて円筒状に３回巻回した筒状セパレータ４を正極合剤２Ａ，２Ｂの中空部に挿入した。筒状セパレータ４は、イオンのみを透過させる微孔性フイルムとして再生セルロースを用い、この再生セルロースの両面に化学繊維からなる不織布をラミネートして、０．１ｍｍの厚みに製作した。このように電池ケース１に正極合剤２Ａ，２Ｂ、底部セパレータ３、筒状セパレータ４を挿入した電池中間品を１６セル分用意し、それぞれの重量を測定した。測定の結果、電池中間品の平均重量は１４．１ｇであった。
【００５０】
つぎに、４セル分の電池中間品の各電池ケース１に、規格上上限となる１．５２ｇのアルカリ電解液７をファイバーポンプを用いて注液したのち、測定によりアルカリ電解液７の注液量を確認した。アルカリ電解液７は、３３％のＫＯＨ水溶液で、１％のＺｎＯを添加して、液比重を１．３６ｇ／ｃｍ2 （２０℃）としたものを用いた。電池中間品を、アルカリ電解液７を注液した直後に保持治具１３に嵌入して鉛直面に対し７５°の角度に傾斜させて、その傾斜状態のままで５分間放置して、アルカリ電解液７を自然吸液方式で正極合剤２Ａ，２Ｂに吸液させた。
【００５１】
続いて、上記５セル分の電池中間品を７５°に傾斜させた状態のまま減圧装置にセットした。減圧装置は、３８秒のタクトで減圧から大気開放するまでの一連の動作を何回でも繰り返すことが可能な構造になっており、今回は７回繰り返すように設定した。減圧の最大真空度は−９０Ｋｐａとし、その−９０Ｋｐａまでの到達時間を約３秒に設定した。減圧状態から大気に開放するときの時間を約６秒に設定した。また、減圧装置においてチャンバ２３で密閉している時間を２３秒に設定した。以上の条件でアルカリ電解液７の正極合剤２Ａ，２Ｂへの減圧吸液を行い、その減圧吸液の終了直後に電池中間品の重量を測定した。これは、減圧時のアルカリ電解液７の蒸発量を知るためである。
【００５２】
減圧吸液が終了した各電池中間品に対し注射器を挿入して、吸液されずに電池ケース１
の底部に残存しているアルカリ電解液７を吸い出した。この作業を一つの電池中間品に対し３回行い、電池ケース１内に残存しているアルカリ電解液７を全て吸い取るようにした。そののち、電池中間品の重量を再度測定して、その測定した重量からアルカリ電解液７を注液する前の電池中間品の測定重量を差し引くことにより、正極合剤２Ａ，２Ｂによるアルカリ電解液７の吸液量を算出した。残りの１２セル分の電池中間品を４セル分ずつ３グループに分割して、各グループのそれぞれの４セル分の電池中間品を、鉛直面に対し６０°、４５°および０°（直立のまま）に傾斜させて、それぞれ上述したと同様の工程を実行した。その結果、図９に示すような結果を得た。
【００５３】
図９に示すように、吸液量の平均値は、０°の傾斜角度において１．４４４ｇ、４５°の傾斜角度において１．４５８ｇ、６０°の傾斜角度において１．４８７ｇ、７５°の傾斜角度において１．４９２ｇとなった。このとき、アルカリ電解液７の蒸発量は、全ての傾斜角度において４ｍｇであった。この実施例１の結果、電池ケース１を鉛直面に対し大きな傾斜角度に傾斜させる程、吸液量が多くなることが判明した。傾斜角度が６０°と７５°とで吸液量に殆ど差が生じなかったのは、試作したアルカリマンガン電池における限界吸液量が１．５２ｇ程度であるから、双方に傾斜角度における共に吸液できる限界値に達しているためである。
【実施例２】
【００５４】
この実施例では、吸液性の良好な二酸化マンガンを用いて高容量化を図った電池に対する実験であり、実施例１と同様の外径が１４ｍｍで、高さが５０ｍｍの形状を有するアルカリマンガン電池を本発明の製造方法によって試作して、実験したものである。先ず、正極合剤２Ａ，２Ｂは以下のようにして製作した。すなわち、二酸化マンガンと黒鉛とを９０：１０の重量比で混合し、この混合物とアルカリ電解液７とを１００：３の重量比で混合して十分に攪拌したのち、フレーク状に圧縮成型して混合物ペレットを得た。アルカリ電解液７には、４０重量％の水酸化ナトリウム水溶液を用い、フレーク状の混合物ペレットを粉砕して粉末状にしたのちにふるいによって分級し、１０〜１００メッシュのものを中空円筒状に圧縮成形して正極合剤２Ａ，２Ｂを得た。
【００５５】
２個の正極合剤２Ａ，２Ｂを電池ケース１内に挿入したのち、１．２トンで加圧した。つきに、正方形に切断された底部セパレータ３を正極合剤２Ａ，２Ｂの中空部に挿入したのち、巻芯を用いて円筒状に３回巻回した筒状セパレータ４を正極合剤２Ａ，２Ｂの中空部に挿入した。筒状セパレータ４は、イオンのみを透過させる微孔性フイルムとして再生セルロースを用い、この再生セルロースの両面に化学繊維からなる不織布をラミネートして、０．０９ｍｍの厚みに製作した。このように電池ケース１に正極合剤２Ａ，２Ｂ、底部セパレータ３、筒状セパレータ４を挿入した電池中間品を８セル分用意し、それぞれの重量を測定した。測定の結果、電池中間品の平均重量は１４．６ｇであった。
【００５６】
つぎに、２セル分の電池中間品の各電池ケース１に、規格上上限となる１．８６ｇのアルカリ電解液７をハイバーポンプを用いて注液したのち、測定によりアルカリ電解液７の注液量を確認した。アルカリ電解液７は、３３％のＫＯＨ水溶液で、１％のＺｎＯを添加して、液比重を１．３６ｇ／ｃｍ2 （２０℃）としたものを用いた。電池中間品を、アルカリ電解液７を注液した直後に保持治具１３に嵌入して鉛直面に対し７５°の角度に傾斜させて、その傾斜状態のままで５分間放置して、アルカリ電解液７を自然吸液方式で正極合剤２Ａ，２Ｂに吸液させた。
【００５７】
続いて、上記２セル分の電池中間品を７５°に傾斜させた状態のまま減圧装置にセットした。減圧装置は、３８秒のタクトで減圧から大気開放するまでの一連の動作を何回でも繰り返すことが可能な構造になっており、今回は８回繰り返すように設定した。減圧の最大真空度は−９０Ｋｐａとし、その−９０Ｋｐａまでの到達時間を約３秒に設定した。減
圧状態から大気に開放するときの時間を約６秒に設定した。また、減圧装置においてチャンバー２３で密閉している時間を２３秒に設定した。以上の条件でアルカリ電解液７の正極合剤２Ａ，２Ｂへの減圧吸液を行い、その減圧吸液の終了直後に電池中間品の重量を測定した。これは、減圧時のアルカリ電解液７の蒸発量を知るためである。
【００５８】
減圧吸液が終了した各電池中間品に対し注射器を挿入して、吸液されずに電池ケース１の底部に残存しているアルカリ電解液７を吸い出した。この作業を一つの電池中間品に対し３回行い、電池ケース１内に残存しているアルカリ電解液７を全て吸い取るようにした。そののち、電池中間品の重量を再度測定して、その測定した重量からアルカリ電解液７を注液する前の電池中間品の測定重量を差し引くことにより、正極合剤２Ａ，２Ｂによるアルカリ電解液７の吸液量を算出した。残りの６セル分の電池中間品を２セル分ずつ３グループに分割して、各グループのそれぞれの４セル分の電池中間品を、鉛直面に対し６０°、４５°および０°（直立のまま）に傾斜させて、それぞれ上述したと同様の工程を実行した。その結果、図１０に示すような結果を得た。
【００５９】
図１０に示すように、吸液量の平均値は、０°の傾斜角度において１．７８７ｇ、４５°の傾斜角度において１．１８１ｇ、６０°の傾斜角度において１．８２７ｇ、７５°の傾斜角度において１．８４２ｇとなった。このとき、アルカリ電解液７の蒸発量は、４５°の傾斜角度において５ｍｇとなり、これ以外の傾斜角度において全て４ｍｇであった。この実施例２の結果、高容量化を図った電池においても、電池ケース１を鉛直面に対し大きな角度に傾斜させる程、吸液量が多くなることが判明した。
【実施例３】
【００６０】
この実施例３は、実施例１と同様の外径が１４ｍｍで、高さが５０ｍｍの形状を有するアルカリマンガン電池を本発明の製造方法によって試作し、実験したものである。先ず、正極合剤２Ａ，２Ｂは以下のようにして製作した。すなわち、二酸化マンガンと黒鉛とを９０：１０の重量比で混合し、この混合物とアルカリ電解液７とを１００：３の重量比で混合して十分に攪拌したのち、フレーク状に圧縮成型して混合物ペレットを得た。アルカリ電解液７には、４０重量％の水酸化ナトリウム水溶液を用い、フレーク状の混合物ペレットを粉砕して粉末状にしたのちにふるいによって分級し、１０〜１００メッシュのものを中空円筒状に圧縮成形して正極合剤２Ａ，２Ｂを得た。
【００６１】
２個の正極合剤２Ａ，２Ｂを電池ケース１内に挿入したのち、１．２トンで加圧した。つきに、正方形に切断された底部セパレータ３を正極合剤２Ａ，２Ｂの中空部に挿入したのち、巻芯を用いて円筒状に３回巻回した筒状セパレータ４を正極合剤２Ａ，２Ｂの中空部に挿入した。筒状セパレータ４は、イオンのみを透過させる微孔性フイルムとして再生セルロースを用い、この再生セルロースの両面に化学繊維からなる不織布をラミネートして、０．０９ｍｍの厚みに製作した。このように電池ケース１に正極合剤２Ａ，２Ｂ、底部セパレータ３、筒状セパレータ４を挿入した電池中間品を６セル分用意し、それぞれの重量を測定した。測定の結果、電池中間品の平均重量は１４．５７ｇであった。
【００６２】
この６セル分の電池中間品を用いて、アルカリ電解液７を注液した直後に電池ケース１を傾斜させる場合と、減圧吸液の開始前に電池ケース１を傾斜させる場合との吸液量の違いを確認するための実験を行った。すなわち、直立状態の各電池ケース１にアルカリ電解液７を注液したのち、電池ケース１を傾斜させるまでの時間をそれぞれ３０秒、１分および４分の３種に設定した。自然吸液方式による吸液時間を４分３０秒に設定し、その後の減圧吸液方式による吸液を７回繰り返したのちの吸液量を比較するようにした。アルカリ電解液７としては、３３％のＫＯＨ水溶液で、１％のＺｎＯを添加して、液比重を１．３６ｇ／ｃｍ2 （２０℃）としたものを用いた。
【００６３】
先ず、２セル分の電池中間品の各電池ケース１に、１．７ｇのアルカリ電解液７をファイバーポンプを用いて注液し、この時点から３０秒経過後に、電池中間品を、鉛直面に対し６０°の傾斜角度に傾斜させた保持治具１３に嵌入して減圧装置にセットし、このセットした時から４分３０秒経過した時点で減圧装置を作動させて減圧と大気開放とを７回繰り返することにより、減圧吸液方式でアルカリ電解液７の吸液を行った。減圧の最大真空度は−９０Ｋｐａとし、その−９０Ｋｐａまでの到達時間を約３秒に設定した。減圧状態から大気に開放するときの時間を約６秒に設定した。また、減圧装置においてチャンバー２３で密閉している時間を２３秒に設定した。減圧吸液が終了した電池中間品に対し注射器を挿入して、吸液されずに電池ケース１の底部に残存しているアルカリ電解液７を吸い出した。この作業を一つの電池中間品に対し３回行い、電池ケース１内に残存しているアルカリ電解液７を全て吸い取るようにした。そののち、電池中間品の重量を再度測定して、その測定した重量からアルカリ電解液７を注液する前の電池中間品の測定重量を差し引くことにより、正極合剤２Ａ，２Ｂによるアルカリ電解液７の吸液量を算出した。
【００６４】
つぎの２セル分の電池中間品には、ハイバーポンプで１．７ｇのアルカリ電解液を注入したのち１分が経過した時点で、鉛直面に対し６０°の角度に傾斜した保持治具１３に嵌入して減圧装置にセットし、アルカリ電解液を注入してから４分３０秒が経過した時点で減圧吸液を開始して、上述としたと同様の手法で正極合剤２Ａ，２Ｂによるアルカリ電解液７の吸液量を算出した。さらに、残りの２セル分の電池中間品には、ハイバーポンプで１．７ｇのアルカリ電解液を注入したのち４分が経過した時点で、鉛直面に対し６０°の角度に傾斜した保持治具１３に嵌入して減圧装置にセットし、アルカリ電解液を注入してから４分３０秒が経過した時点で減圧吸液を開始して、上述としたと同様の手法で正極合剤２Ａ，２Ｂによるアルカリ電解液７の吸液量を算出した。
【００６５】
以上の実験により、吸液量に関して以下のような結果を得た。２セル分の電池中間品における正極合剤２Ａ，２Ｂの平均吸液量で示すと、アルカリ電解液７を注入してから３０秒が経過した時点で傾斜させたものは、１．６８５ｇ、アルカリ電解液７を注入してから１分が経過した時点で傾斜させたものは、１．６７１ｇ、アルカリ電解液７を注入してから４分が経過した時点で傾斜させたものは、１．６４２ｇであった。この実験結果から、電池ケース１をアルカリ電解液７の注液直後に傾斜させた状態で自然吸液方式を実施した方が吸液量が多くなることが判明した。これは、アルカリ電解液７の注入直後の液面が高いから、この状態で電池ケース１を傾斜させると、上方の正極合剤２Ａに対するアルカリ電解液７の筒状セパレータ４を介して接する接触面積が大きくなるので、アルカリ電解液７が筒状セパレータ４を透過して直接的に含浸されていくことによる効果であると思われる。
【００６６】
この発明のアルカリマンガン電池の製造方法によれば、規定量のアルカリ電解液を注入した電池ケースを鉛直面に対し傾斜させるようにしたので、上方側の正極合剤に対してもアルカリ電解液を筒状セパレータを介し接触させることができ、且つ接触面積が大きくなるので、上方側の正極合剤への電解液の吸液が、筒状セパレータを通じての毛細管現象による吸い上げ手段だけに頼ることなく、筒状セパレータを透過して正極合剤への直接的な含浸手段でも行われるので、アルカリ電解液を効率良く正極合剤に吸液させることができ、しかも、電池ケースを傾斜させることにより、アルカリ電解液の液面から正極合剤の上端部までの距離であるアルカリ電解液の筒状セパレータを通じての浸透距離が格段に短くなり、さらに、アルカリ電解液が筒状セパレータを通じて電池ケースの傾斜角度に沿った斜め上方に向け浸透していくことから、アルカリ電解液の浸透を妨げる重力の作用が減少して筒状セパレータの保液性が向上するとともに、アルカリ電解液が複数の正極合剤の境界を通過するときの流動抵抗も低くなるから、アルカリ電解液の正極合剤の吸液性が格段に向上するので、吸液時間を大幅に短縮することができ、生産性の低下を招かない範囲内で可及的に多くのアルカリ電解液を注液できるので、高容量化を図ったアルカリマンガン電池を、コストアップを招くことなく、高い生産性で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の製造方法により製造すべきアルカリマンガン電池を示す半部切断した縦断面図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施形態における自然吸液工程での電池ケースを示す概略縦断面図。
【図３】同上の自然吸液工程におけるアルカリ電解液の注入時の要部の斜視図。
【図４】同上の自然吸液工程における電池ケースの傾斜時の要部の斜視図。
【図５】同上の実施形態における減圧吸液工程の要部の斜視図。
【図６】同上の実施形態における工程の全体を簡略化して示した説明図。
【図７】本発明の第２の実施形態における自然吸液工程におけるアルカリ電解液の注入時の要部の斜視図。
【図８】同上の実施形態の保持ガイドレールおよび保持治具の下方から見た斜視図。
【図９】本発明の実施例１の実験結果である電池ケースの傾斜角度と吸液量との関係を示す特性図。
【図１０】本発明の実施例２の実験結果である電池ケースの傾斜角度と吸液量との関係を示す特性図。
【図１１】（ａ）〜（ｆ）は電池ケースを直立姿勢として自然吸液方式で吸液した場合の時間経過に伴うアルカリ電解液の吸液状態を順に示す縦断面図。
【符号の説明】
【００６８】
１  電池ケース
２Ａ，２Ｂ  正極合剤
４  筒状セパレータ
７  アルカリ電解液
２８  自然吸液工程
２９  減圧吸液工程
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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