(57)【要約】【課題】銅を含む不純物が正極合剤と反応することを起源とする正負極間の短絡を確実に防止できる円筒型アルカリ電池を提供する。【解決手段】上部が開口する有底円筒状の正極缶１１と、二酸化マンガンを含んで中空円筒状に成形されて当該正極缶内に挿嵌される正極合剤１２と、亜鉛を含んで当該正極合剤の中空円筒内にセパレータ１３を介して充填されるゲル状負極１４と、前記正極缶の開口部にガスケット１７を介して嵌着される負極端子板１６と、銅を含んだ棒状金属で当該負極端子板の下面にスポット溶接されて前記ゲル状負極内に挿入される負極集電子１５とを備えた円筒型アルカリ電池１０ａにおいて、前記中空円筒状の正極合剤の上端面が当該端面形状をなすカバー２０によって覆われている円筒型アルカリ電池としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部が開口する有底円筒状の正極缶と、二酸化マンガンを含んで中空円筒状に成形されて当該正極缶内に挿嵌される正極合剤と、亜鉛を含んで当該正極合剤の中空円筒内にセパレータを介して充填されるゲル状負極と、前記正極缶の開口部にガスケットを介して嵌着される負極端子板と、銅を含んだ棒状金属で当該負極端子板の下面にスポット溶接されて前記ゲル状負極内に挿入される負極集電子とを備えた円筒型アルカリ電池において、前記中空円筒状の正極合剤の上端面が当該端面形状をなすカバーによって覆われていることを特徴とする円筒型アルカリ電池。
【請求項２】
前記カバーは、正極缶内面とセパレータ外面との間の円環領域に遊嵌されていることを特徴とする請求項１に記載の円筒型アルカリ電池。
【請求項３】
前記セパレータの上端が前記ガスケットの下面に当接することで前記カバーが前記円環領域から逸脱不能となっていることを特徴とする請求項２に記載の円筒型アルカリ電池。
【請求項４】
前記カバーは、耐アルカリ性樹脂で形成されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の円筒型アルカリ電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は円筒型アルカリ電池に関し、具体的には、銅を含む不純物に起因する内部短絡を防止できる円筒形アルカリ電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２に、従来の円筒型アルカリ電池として、ＬＲ６型アルカリ電池の構造を示した。当該電池１０ｂは、有底円筒状の金属製電池缶（正極缶）１１、二酸化マンガンを正極活物質として含んで中空円筒状に成形された正極合剤１２、この正極合剤１２の内側に配設されたセパレータ１３、亜鉛を含んでセパレータ１３の内側に充填されるゲル状負極（負極ゲル）１４、この負極ゲル１４中に挿入された負極集電子１５、負極端子板１６、封口ガスケット１７などにより構成される。
【０００３】
当該構造において、正極缶１１は、底部に正極端子１８が形成され、円筒内面にて正極合剤１２と直接接触することにより正極集電体として機能する。負極ゲル１４中に挿入された棒状の金属製負極集電子１５は、皿状の金属製負極端子板１６の内面にスポット溶接により立設固定されている。例示した構造では負極端子板１６が正極缶１１の「蓋」となる封口板を兼ねた構造となっており、負極端子板１６、負極集電子１５および封口ガスケット１７は、あらかじめ一体に組み合わせられており、封口ガスケット１７の外周部が正極缶１１の開口縁部と負極端子板１６の周縁部との間にかしめられるなどして挟持されて正極缶１１が気密シールされる。
【０００４】
ところで、負極集電子１５は、銅と亜鉛の合金である真鍮でできているのが一般的である。そして、負極集電子１５は、負極端子板１６の内面にスポット溶接されるとき、真鍮の粉が飛び散り、それが封口ガスケット１７などに付着する場合がある。したがって、この封口ガスケット１７で正極缶１１を封口すれば、その封口工程や、製造後の電池が保存される期間において、付着した真鍮の粉が剥がれ落ちて正極缶１１内に混入する可能性がある。その真鍮の粉に含まれる銅が、電解液中で正極合剤１２を構成する二酸化マンガンと接触すると、酸化されて銅イオンとなる。そして、この銅イオンがセパレータ１３を通して負極側に移動すると、負極ゲル１４中の亜鉛が溶解してセパレータ１３に銅金属が析出する。この析出した銅は、セパレータ１３を貫通し、正極と負極を短絡させる原因となる。
【０００５】
なお、以下の特許文献１には、銅ではないが、同じように、正極活物質に接触した銅を含む不純物に由来する亜鉛金属よる短絡を防止するための技術について記載されている。この技術では、セパレータにおいて金属が析出しやすい箇所、例えば、不純物の混入経路に近い正極合剤の負極端子板（正極缶開口）側の端面と接する箇所を熱融着したり、当該箇所にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などの溶液を塗布したのち、その溶液を加熱乾燥したりしてセパレータの一部を固化させている。あるいは、当該箇所にセロハンフィルムを貼着している。それによって、析出した亜鉛金属がセパレータを貫通しないようにしている。
【特許文献１】特開平７−８５８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載の技術は、銅の析出による短絡も防止できるように思われる。しかし、熱融着や溶液の加熱乾燥によってセパレータを固化させると、セパレータは、その固化した部分と通常の柔らかい部分との境界で機械的強度が不連続となり、この境界部分で破れる可能性がある。また、セロハンフィルムは、イオンを完全に遮断できないため、正極側に発生した銅イオンが負極側へ移動する可能性があり、銅の析出を完全に抑止することが困難である。したがって、上記従来技術では、銅を含む不純物と正極活物質との反応を起源として正負極間が短絡するのを確実に防止することができなかった。
【０００７】
そこで本発明は、銅を含む不純物が正極合剤と反応することを起源とした正負極間の短絡を確実に防止できる円筒型アルカリ電池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】
【０００８】
本発明は、析出した銅がセパレータを貫通しないようにするのではなく、根本的な銅の析出原因である銅イオンの発生自体を防止する、という思想に基づいてなされたものであり、本発明は、上部が開口する有底円筒状の正極缶と、二酸化マンガンを含んで中空円筒状に成形されて当該正極缶内に挿嵌される正極合剤と、亜鉛を含んで当該正極合剤の中空円筒内にセパレータを介して充填されるゲル状負極と、前記正極缶の開口部にガスケットを介して嵌着される負極端子板と、銅を含んだ棒状金属で当該負極端子板の下面にスポット溶接されて前記ゲル状負極内に挿入される負極集電子とを備えた円筒型アルカリ電池において、前記中空円筒状の正極合剤の上端面が当該端面形状をなすカバーによって覆われている円筒型アルカリ電池としている。
【０００９】
また、前記カバーは、正極缶内面とセパレータ外面との間の円環領域に遊嵌されていることとしてもよい。さらに、前記セパレータの上端が前記ガスケットの下面に当接することで前記カバーが前記円環領域から逸脱不能となっている円筒型アルカリ電池とすることもできる。上記円筒型アルカリ電池において、前記カバーを耐アルカリ性樹脂から形成すればより好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の円筒型アルカリ電池によれば、中空筒状の正極合剤の上端面をカバーで覆っているので、銅が正極活物質に酸化されて銅イオンとなることがない。そのため、銅を含む不純物が正極合剤と反応することに由来する正負極間の短絡を確実に防止でき、高い安全性と信頼性を備えた円筒型アルカリ電池を提供することができる。また、内部短絡による不良の発生率を低減させ、円筒型アルカリ電池の低価格化も期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
＝＝＝円筒型アルカリ電池の構造＝＝＝
図１に本発明の実施例における円筒型アルカリ電池の構造を示した。（Ａ）は当該円筒型アルカリ電池の縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるａ−ａ矢視方向からの横断面図である。当該実施例における円筒型アルカリ電池１０ａは、図２に示した従来の円筒型アルカリ電池１０ｂとほぼ同じ構造であるが、正極缶１１の開口方向を上方とすると、中空円筒状の正極合剤１２の上端面が、この上端面と同じ円環状の形状をなすカバー２０によって覆われている点が異なっている。
【００１２】
なお、正極合剤１２は、電池１０ａ内の放電反応に際して膨張するので、本実施例では、その膨張が抑制されないように、カバー２０は、正極缶１１内面とセパレータ１３外面との間の円環領域に遊嵌されて上下方向への動きが許容された状態となっている。すなわち、正極合剤１２の上端面に載置されている。また、セパレータ１３は、上端がガスケット１７に当接しており、負極ゲル１４が充填される円筒状領域と、正極合剤１２が挿嵌される上記円環領域とがセパレータ１３によって確実に区画されている。それによって、カバー２０が斜めに傾くなどして円環領域から逸脱することがなく、確実に正極合剤１３の上端面を覆った状態を維持できる。
【００１３】
そして、本実施例の円筒型アルカリ電池１０ａでは、当該電池１０ａの製造工程や製造後の保存期間において、正極缶１１内に銅を含む不純物が混入したとしても、カバー２０があるため、その不純物が正極合剤１３に接することがない。したがって、銅の析出原因となる銅イオンが発生せず、正負極間の短絡（内部短絡）を確実に防止することができる。
【００１４】
＝＝＝性能評価＝＝＝
本発明に係る円筒型アルカリ電池の性能を評価するために、図１に示した本発明に係る円筒型アルカリ電池（発明品）１０ａと、図２に示した従来構造の円筒型アルカリ電池（従来品）１０ｂをサンプルとして作製した。サンプルはＬＲ６型アルカリ電池であり、発明品については、カバー２０の素材を各種変更した複数種類のサンプルを作製した。各サンプルは、それぞれ１００万個作製され、これらサンプルを１ヶ月間放置した後、銅の析出によって内部短絡を起こしたサンプルの割合（内部短絡発生率）によって性能を評価した。
【００１５】
表１に当該評価結果を示した。
【表１】
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【００１６】
表１より、発明品（サンプル１〜４）では、全数において、カバー２０の素材に依らず内部短絡が発生しなかった。一方、従来品（サンプル５）では、１０ｐｐｍの割合で内部短絡が発生した。以上により、本発明に係る円筒型アルカリ電池は、内部短絡を確実に防止できる、ということが実証された。なお、円筒型アルカリ電池がより長期間保存される可能性も考慮すると、カバーを、電解液に侵されない耐アルカリ性で、かつ正極合剤あるいはゲル状負極中の活物質と酸化還元反応を起こさない樹脂（ポリエチレン、ポリブテン、ポリプロピレンなど）で形成することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例における円筒型アルカリ電池の断面図である。
【図２】従来の円筒型アルカリ電池の断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０ａ、１０ｂ  円筒型アルカリ電池
１１  正極缶
１２  正極合剤
１３  セパレータ
１４  負極ゲル
１５  負極集電子
１６  負極端子板
１７  ガスケット
２０  カバー
【図１】
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【図２】
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