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JP7315381B2 - alkaline battery - Google Patents
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Description

本発明はアルカリ電池に関し、詳しくは、ゲル状亜鉛負極を含むアルカリ電池に関する。 The present invention relates to alkaline batteries, and more particularly to alkaline batteries containing gelled zinc anodes.

昨今、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器の高性能化及び小型化が進んでおり、こうした電子機器の電源として用いられるアルカリ電池に対する性能向上の要求が高まっており、特に高負荷放電性能の向上が望まれている。 In recent years, electronic devices such as digital cameras and video cameras are becoming more sophisticated and smaller, and there is a growing demand for improved performance of alkaline batteries used as power sources for such electronic devices, especially high-load discharge performance.

アルカリ電池においては、負極として、以下のようなゲル状亜鉛負極が多用されている。このゲル状亜鉛負極は、例えば、以下のようにして製造される。 In alkaline batteries, the following gelled zinc negative electrode is often used as the negative electrode. This gelled zinc negative electrode is manufactured, for example, as follows.

まず、溶融させた亜鉛合金を空気中で噴霧して亜鉛合金粒子を調製し、得られた亜鉛合金粒子を集めて亜鉛合金粉末を得る。更に、アルカリ電解液と、ポリアクリル酸ナトリウムのようなゲル化剤とを混合して調製したゲル状電解液を準備する。そして、上記した亜鉛合金粉末を上記したゲル状電解液中に投入し、混合する。これにより、亜鉛合金粉末がゲル状電解液に分散したゲル状亜鉛負極が得られる。 First, molten zinc alloy is sprayed in air to prepare zinc alloy particles, and the obtained zinc alloy particles are collected to obtain zinc alloy powder. Furthermore, a gel electrolyte prepared by mixing an alkaline electrolyte and a gelling agent such as sodium polyacrylate is prepared. Then, the above-described zinc alloy powder is put into the above-described gel electrolyte and mixed. As a result, a gelled zinc negative electrode in which the zinc alloy powder is dispersed in the gelled electrolyte is obtained.

このゲル状亜鉛負極を含むアルカリ電池においては、放電が進むにつれ亜鉛の表面に電気抵抗値の高い亜鉛酸化物の被膜が形成される。このため、アルカリ電池においては、良好な導電性を維持できず、高負荷放電性能の向上は難しい。更に、亜鉛酸化物の被膜により亜鉛合金の表面が閉塞されてしまうので、亜鉛合金が電解液と接触できなくなり、亜鉛イオンの拡散が阻害され、分極が増大する。そして、最終的には、放電が不能になり、早期に電池の寿命が尽きるという問題が存在している。 In an alkaline battery containing this gelled zinc negative electrode, a coating of zinc oxide having a high electric resistance value is formed on the zinc surface as discharge progresses. Therefore, alkaline batteries cannot maintain good electrical conductivity, and it is difficult to improve high-load discharge performance. Furthermore, since the surface of the zinc alloy is blocked by the zinc oxide film, the zinc alloy cannot come into contact with the electrolyte, inhibiting the diffusion of zinc ions and increasing the polarization. Ultimately, there is the problem that discharge becomes impossible, and the life of the battery ends prematurely.

ところで、アルカリ電池が実用化される以前、マンガン乾電池が主流の乾電池であった頃、電解液として塩化アンモニウム(NHCl)を用いる塩化アンモニウム型マンガン乾電池における高負荷放電性能の向上を図る検討がなされ、その結果、電解液として塩化亜鉛(ZnCl)を用いる塩化亜鉛型マンガン乾電池が開発された経緯がある(非特許文献1等参照)。 By the way, before alkaline batteries were put into practical use, when manganese dry batteries were the mainstream dry batteries, studies were made to improve the high-load discharge performance of ammonium chloride type manganese dry batteries using ammonium chloride (NH 4 Cl) as the electrolyte, and as a result, zinc chloride type manganese dry batteries using zinc chloride (ZnCl 2 ) as the electrolyte were developed (see Non-Patent Document 1, etc.).

ここで、塩化アンモニウム型マンガン乾電池及び塩化亜鉛型マンガン乾電池について具体的に説明する。 Here, the ammonium chloride type manganese dry battery and the zinc chloride type manganese dry battery will be specifically described.

まず、塩化アンモニウム型マンガン乾電池の放電反応は以下の通りである。
負極の亜鉛(Zn)が溶解して亜鉛イオン(Zn2+)となる。正極の二酸化マンガン(MnO)は塩化アンモニウム(NHCl)の水溶液の水素イオン(H)と反応し、オキシ水酸化マンガン(MnOOH)になると共に、アンモニア(NH)を生成する。電池の反応が継続すると、正極で生じたアンモニア(NH)が、負極から溶解した亜鉛イオン(Zn2+)と反応して、亜鉛とアンモニウムの塩であるZn(NHClを形成し析出する。Zn(NHClの結晶化した析出物は、亜鉛缶に面した正極合剤側にできはじめ、この析出物ができると、負極から溶解してきた亜鉛イオン(Zn2+)の拡散に障害となり、亜鉛缶近傍の亜鉛イオン(Zn2+)の濃度が高まり、生成物の析出がさらに進むことになる。このような現象は、高負荷放電を行うときほど著しくなる。つまり、反応生成物であるZn(NHClの析出が正極合剤と亜鉛缶の界面で増加すると、分極が増大し放電作動電圧が低下してくるという問題が生じていた。
First, the discharge reaction of the ammonium chloride type manganese dry battery is as follows.
Zinc (Zn) in the negative electrode dissolves to become zinc ions (Zn 2+ ). Manganese dioxide (MnO 2 ) of the positive electrode reacts with hydrogen ions (H + ) in an aqueous solution of ammonium chloride (NH 4 Cl) to become manganese oxyhydroxide (MnOOH) and produce ammonia (NH 3 ). As the battery reaction continues, ammonia (NH 3 ) generated at the positive electrode reacts with zinc ions (Zn 2+ ) dissolved from the negative electrode to form and precipitate Zn(NH 3 ) 2 Cl 2 , a salt of zinc and ammonium. A crystallized precipitate of Zn(NH 3 ) 2 Cl 2 begins to form on the side of the positive electrode mixture facing the zinc can. When this precipitate forms, it hinders the diffusion of zinc ions (Zn 2+ ) that have dissolved from the negative electrode, and the concentration of zinc ions (Zn 2+ ) near the zinc can increases, further advancing the precipitation of the product. Such a phenomenon becomes more conspicuous when high-load discharge is performed. In other words, when the precipitation of Zn(NH 3 ) 2 Cl 2 as a reaction product increases at the interface between the positive electrode mixture and the zinc can, there arises a problem that the polarization increases and the discharge operating voltage decreases.

一方、塩化亜鉛型マンガン乾電池の放電生成物は、ZnCl・4Zn(OH)である。正極の放電反応は、塩化アンモニウム型マンガン乾電池と同じで、MnOOHを生じる。負極で溶解したZn2+はOHイオンおよびClイオンと反応してZnCl・4Zn(OH)となる。ZnCl・4Zn(OH)は、合剤表面に析出しても、塩化アンモニウム電解液中で強固に結晶成長する反応生成物であるZn(NHClとは異なり、Zn2+イオンの合剤内部への拡散の障害にはならない。したがって正極合剤の内部に亜鉛イオンが拡散して析出が起こるために、高負荷放電でも、塩化アンモニウム電解液のような急激な分極増大が発生しない。 On the other hand, the discharge product of the zinc chloride manganese dry battery is ZnCl2.4Zn (OH) 2 . The discharge reaction of the positive electrode is the same as in the ammonium chloride type manganese dry battery, and MnOOH is produced. Zn 2+ dissolved at the negative electrode reacts with OH ions and Cl ions to form ZnCl 2 4Zn(OH) 2 . Even if ZnCl 2 4 Zn(OH) 2 precipitates on the surface of the mixture, unlike Zn(NH 3 ) 2 Cl 2 , which is a reaction product that strongly grows crystals in the ammonium chloride electrolyte, Zn 2+ ions do not hinder the diffusion of Zn 2+ ions into the mixture. Therefore, since zinc ions are diffused into the positive electrode material mixture and precipitated, a sharp increase in polarization unlike the ammonium chloride electrolytic solution does not occur even during high-load discharge.

そこで、高負荷放電性能を向上させるため、上記したような手法をアルカリ電池にも適用することができないか検討を行った。 Therefore, in order to improve the high-load discharge performance, we investigated whether the above-described technique could be applied to alkaline batteries.

吉田和正著・独立行政法人 国立科学博物館 産業技術史資料情報センター編 「技術の系統化調査報告第9集 一次電池技術発展の系統化調査」独立行政法人 国立科学博物館 発行 2007年Written by Kazumasa Yoshida, National Museum of Nature and Science, Industrial Technology History Data Information Center ed. "Technology Systematization Survey Report Vol.

しかしながら、塩化亜鉛(ZnCl)をアルカリ電池に適用すると、正極缶の腐食が生じ、正極缶内のガス圧が増大して、漏液につながるという問題がある。 However, when zinc chloride (ZnCl 2 ) is applied to an alkaline battery, there is a problem that the positive electrode can is corroded and the gas pressure inside the positive electrode can increases, leading to leakage.

そこで、正極缶の腐食を抑え、正極缶内のガス圧の増大を抑制しつつ高負荷での放電性能の向上が図れるアルカリ電池の開発が望まれている。 Therefore, there is a demand for the development of an alkaline battery capable of suppressing corrosion of the positive electrode can, suppressing an increase in gas pressure in the positive electrode can, and improving discharge performance under high load.

本発明は上記の事情に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、高負荷放電性能に優れるアルカリ電池を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an alkaline battery which is excellent in high-load discharge performance.

上記目的を達成するため、本発明のアルカリ電池は、正極端子を兼ねる正極缶と、前記正極缶の内面と接する正極と、前記正極よりも内側に配設され且つ前記正極と接しており、アルカリ電解液を保持しているセパレータと、前記セパレータよりも内側に配設され且つ前記セパレータと接している負極とを備えており、前記負極は、ゲル状亜鉛負極合剤を含むゲル状亜鉛負極であり、前記ゲル状亜鉛負極合剤は、塩化物を含んでいる、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the alkaline battery of the present invention includes a positive electrode can also serving as a positive electrode terminal, a positive electrode in contact with the inner surface of the positive electrode can, a separator disposed inside the positive electrode and in contact with the positive electrode and holding an alkaline electrolyte, and a negative electrode disposed inside the separator and in contact with the separator, wherein the negative electrode is a gelled zinc negative electrode containing a gelled zinc negative electrode mixture, and the gelled zinc negative electrode mixture contains chloride. characterized by

また、前記塩化物は、塩化カリウムである構成とすることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the chloride is potassium chloride.

また、前記塩化物は、前記ゲル状亜鉛負極合剤の重量に対して7.4重量%以上含まれている構成とすることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the chloride is contained in an amount of 7.4% by weight or more with respect to the weight of the gelled zinc anode mixture.

本発明のアルカリ電池は、正極端子を兼ねる正極缶と、前記正極缶の内面と接する正極と、前記正極よりも内側に配設され且つ前記正極と接しており、アルカリ電解液を保持しているセパレータと、前記セパレータよりも内側に配設され且つ前記セパレータと接している負極とを備えており、前記負極は、ゲル状亜鉛負極合剤を含むゲル状亜鉛負極であり、前記ゲル状亜鉛負極合剤は、塩化物を含んでいることから、放電の際の生成物としてZnOの代わりにZnCl・4Zn(OH)が生じるので、負極の導電性を良好な状態に維持できる。よって、本発明によれば、高負荷放電性能に優れるアルカリ電池を提供することができる。 本発明のアルカリ電池は、正極端子を兼ねる正極缶と、前記正極缶の内面と接する正極と、前記正極よりも内側に配設され且つ前記正極と接しており、アルカリ電解液を保持しているセパレータと、前記セパレータよりも内側に配設され且つ前記セパレータと接している負極とを備えており、前記負極は、ゲル状亜鉛負極合剤を含むゲル状亜鉛負極であり、前記ゲル状亜鉛負極合剤は、塩化物を含んでいることから、放電の際の生成物としてZnOの代わりにZnCl ・4Zn(OH) が生じるので、負極の導電性を良好な状態に維持できる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an alkaline battery with excellent high-load discharge performance.

本発明の実施形態に係るアルカリ電池を示した断面図である。1 is a cross-sectional view showing an alkaline battery according to an embodiment of the invention; FIG.

以下、図面に基づき本発明の一実施形態に係るアルカリ電池1(以下、電池1という)について説明する。本発明が適用される電池1としては、例えば、図1に示すようなJIS規格のLR6形(単3形又はAA形)のアルカリマンガン電池が挙げられる。 An alkaline battery 1 (hereinafter referred to as battery 1) according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The battery 1 to which the present invention is applied is, for example, a JIS standard LR6 type (AA or AA type) alkaline manganese battery as shown in FIG.

図1に示すように、電池1は、上端が開口した有底円筒形状の電池缶(以下、正極缶11という)を備えている。この正極缶11は、金属製であり、導電性を有している。正極缶11の底壁には外側に突出する凸状の正極端子部12が一体的に形成されており、この正極端子部12が電池1の正極端子として機能する。 As shown in FIG. 1, the battery 1 includes a bottomed cylindrical battery can (hereinafter referred to as a positive electrode can 11) whose upper end is open. The positive electrode can 11 is made of metal and has electrical conductivity. A convex positive terminal portion 12 protruding outward is integrally formed on the bottom wall of the positive electrode can 11 , and this positive electrode terminal portion 12 functions as a positive electrode terminal of the battery 1 .

正極缶11の開口部14には、封口体16が固定されている。この封口体16は、負極端子となる負極キャップ32と、この負極キャップ32の中央に固定された負極集電体31と、負極キャップ32に組み合わされた封口ガスケット35とを含む。この封口体16は、封口ガスケット35の部分が正極缶11の開口部14の内側に当接し、この状態で正極缶11の開口縁18がかしめ加工されることにより、正極缶11の開口部14に固定されている。すなわち、封口体16は正極缶11の開口部14を気密に閉塞している。 A sealing member 16 is fixed to the opening 14 of the positive electrode can 11 . The sealing body 16 includes a negative electrode cap 32 that serves as a negative terminal, a negative electrode current collector 31 fixed to the center of the negative electrode cap 32 , and a sealing gasket 35 combined with the negative electrode cap 32 . The sealant 16 is fixed to the opening 14 of the positive electrode can 11 by abutting the sealing gasket 35 on the inner side of the opening 14 of the positive electrode can 11 and crimping the opening rim 18 of the positive electrode can 11 in this state. That is, the sealing member 16 hermetically closes the opening 14 of the positive electrode can 11 .

ここで、負極キャップ32は、円盤状の頂壁34と、この頂壁34の周縁から電池1の内部方向へ延びる周壁36と、周壁36の先端部が折り返されて形成されているフランジ部38とを備えている。周壁36においては、フランジ部38との境界付近の所定位置にガス抜き孔40が設けられている。 Here, the negative electrode cap 32 includes a disk-shaped top wall 34, a peripheral wall 36 extending from the peripheral edge of the top wall 34 toward the inside of the battery 1, and a flange portion 38 formed by folding the tip of the peripheral wall 36. A gas vent hole 40 is provided at a predetermined position near the boundary with the flange portion 38 in the peripheral wall 36 .

負極集電体31は、金属製の棒状の部材であり、円柱状の本体部42と、本体部42の基端側に位置し、本体部42よりも拡径されている頭部44と、本体部42の先端側に位置し、本体部42よりも先細りとなっているテーパ部46とを有している。この負極集電体31は、頭部44が負極キャップ32の頂壁34の内面に溶接されている。なお、負極集電体31の材質としては、例えば、真鍮が用いられる。この負極集電体31は、後述する負極2としてのゲル状亜鉛負極24に挿入され、負極2(ゲル状亜鉛負極24)と負極端子(負極キャップ32)とを電気的に接続する。 The negative electrode current collector 31 is a rod-shaped member made of metal, and has a columnar body portion 42, a head portion 44 located on the base end side of the body portion 42 and having a larger diameter than the body portion 42, and a tapered portion 46 located on the tip side of the body portion 42 and tapered from the body portion 42. The head portion 44 of the negative electrode current collector 31 is welded to the inner surface of the top wall 34 of the negative electrode cap 32 . For example, brass is used as the material of the negative electrode current collector 31 . This negative electrode current collector 31 is inserted into a gelled zinc negative electrode 24 as the negative electrode 2 to be described later, and electrically connects the negative electrode 2 (gelled zinc negative electrode 24) and a negative electrode terminal (negative electrode cap 32).

封口ガスケット35は、円筒状の中央円筒体48と、この中央円筒体48の周囲から延びる円環状の鍔部50とを備えている。この封口ガスケット35は、絶縁性の樹脂材料、例えば、ポリアミド樹脂により形成されている。中央円筒体48の中心貫通孔52には、負極集電体31の本体部42が嵌め合わされている。負極集電体31の本体部42と中央円筒体48の中心貫通孔52との間は気密性が保たれている。鍔部50の外周縁部は、図1に示すように、正極缶11の開口部14と負極キャップ32のフランジ部38との間に介在するように折り返されており、円環状の外周壁54を形成している。この鍔部50の外周壁54は、正極缶11の開口部14を気密に閉塞するとともに正極缶11と負極キャップ32との間を電気的に絶縁する。また、鍔部50において、中央円筒体48と外周壁54との間には、薄肉部56が設けられている。この薄肉部56は、正極缶11内でガスが異常発生し、正極缶11内の圧力が上昇した際、破断される。これにより、異常発生したガスは正極缶11の外部へ放出され、電池1の破裂が防止される。つまり、封口ガスケット35は、電池1の安全弁としても機能する。 The sealing gasket 35 has a cylindrical central cylindrical body 48 and an annular collar portion 50 extending from the periphery of the central cylindrical body 48 . The sealing gasket 35 is made of an insulating resin material such as polyamide resin. The body portion 42 of the negative electrode current collector 31 is fitted into the central through hole 52 of the central cylindrical body 48 . Airtightness is maintained between the main body portion 42 of the negative electrode current collector 31 and the central through hole 52 of the central cylindrical body 48 . As shown in FIG. 1, the outer peripheral edge of the flange 50 is folded back so as to be interposed between the opening 14 of the positive electrode can 11 and the flange 38 of the negative electrode cap 32, forming an annular outer peripheral wall 54. The outer peripheral wall 54 of the flange 50 hermetically closes the opening 14 of the positive electrode can 11 and electrically insulates between the positive electrode can 11 and the negative electrode cap 32 . A thin portion 56 is provided between the central cylindrical body 48 and the outer peripheral wall 54 in the collar portion 50 . This thin portion 56 is broken when gas is abnormally generated in the positive electrode can 11 and the pressure inside the positive electrode can 11 rises. As a result, the abnormally generated gas is discharged to the outside of the positive electrode can 11, preventing the battery 1 from exploding. That is, the sealing gasket 35 also functions as a safety valve for the battery 1 .

正極缶11の内部には、中空円筒形状に成形された複数の正極合剤21が正極缶11の内周面に接触するように収容されている。 Inside the cathode can 11 , a plurality of hollow cylindrical cathode mixtures 21 are accommodated so as to be in contact with the inner peripheral surface of the cathode can 11 .

ここで、正極缶11の内壁には、正極合剤21と正極缶11との電気的な接続を促進させる目的で、導電膜が形成されている。この導電膜は、適切な溶媒に黒鉛を分散させた混合物を正極缶11の内壁に塗布し、乾燥させたものである。 Here, a conductive film is formed on the inner wall of the positive electrode can 11 for the purpose of promoting electrical connection between the positive electrode mixture 21 and the positive electrode can 11 . This conductive film is obtained by applying a mixture of graphite dispersed in an appropriate solvent to the inner wall of the positive electrode can 11 and drying it.

正極合剤21は、例えば、以下のようにして製造される。
まず、正極活物質としての二酸化マンガンの粒子、導電材としての黒鉛の粒子、アルカリ電解液、バインダ及び必要に応じて正極添加剤を準備し、これらを混合して混合物を得る。次いで、得られた混合物を圧延、解砕、造粒、分級等の工程にて処理した後、得られた混合物の粉末を圧縮して中空円筒形状に成形することにより、正極合剤21が製造される。成形された正極合剤21は、正極活物質粒子及び導電材粒子が相互に結着し、粒子間の粒界にはアルカリ電解液が存在している。
The positive electrode mixture 21 is manufactured, for example, as follows.
First, particles of manganese dioxide as a positive electrode active material, particles of graphite as a conductive material, an alkaline electrolyte, a binder and, if necessary, a positive electrode additive are prepared and mixed to obtain a mixture. Next, the obtained mixture is processed through processes such as rolling, pulverization, granulation, and classification, and then the powder of the obtained mixture is compressed into a hollow cylindrical shape to produce the positive electrode mixture 21. In the molded positive electrode material mixture 21, the positive electrode active material particles and the conductive material particles are bound to each other, and the alkaline electrolyte exists at the grain boundaries between the particles.

円筒形状の正極合剤21は複数個製造され、これら正極合剤21が正極缶11の円筒軸線と同軸となるように、正極缶11の円筒軸線に沿った方向に積層されて正極缶11内に圧入されている。本実施形態の電池1においては、図1に示すように、正極缶11内に3つの正極合剤21が圧入されており、これら3つの正極合剤21が協働して正極3を形成している。 A plurality of cylindrical positive electrode mixtures 21 are manufactured, and these positive electrode mixtures 21 are stacked in a direction along the cylindrical axis of the positive electrode can 11 so as to be coaxial with the cylindrical axis of the positive electrode can 11 and are press-fitted into the positive electrode can 11. In the battery 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 1, three positive electrode mixtures 21 are press-fitted into the positive electrode can 11, and these three positive electrode mixtures 21 cooperate to form the positive electrode 3.

積層された正極合剤21の内周側には、図1に示すように、有底円筒形状のセパレータ22が配設されている。このセパレータ22は、上記した正極合剤21と後述するゲル状亜鉛負極合剤23との間を電気的に隔離するとともにアルカリ電解液を保持する働きをする。このセパレータ22は、電気絶縁性、保液性及び耐アルカリ性に優れている材料により形成されている。このようなセパレータ22としては、特に限定されるものではないが、例えば、一般的なアルカリ電池に用いられているセパレータを用いることが好ましい。ここで、具体的には、セルロース系繊維と、ポリビニルアルコール系繊維とにより形成されたセパレータを用いることが好ましい。 As shown in FIG. 1, a bottomed cylindrical separator 22 is provided on the inner peripheral side of the laminated positive electrode mixture 21 . The separator 22 electrically isolates the positive electrode mixture 21 described above from the gelled zinc negative electrode mixture 23 described later, and also functions to retain an alkaline electrolyte. This separator 22 is made of a material that is excellent in electrical insulation, liquid retention and alkali resistance. Such a separator 22 is not particularly limited, but it is preferable to use, for example, a separator used in general alkaline batteries. Here, specifically, it is preferable to use a separator made of cellulose fiber and polyvinyl alcohol fiber.

上記したセパレータ22における中央の空間部分58には、図1に示すように、負極合剤として、ゲル状亜鉛負極合剤23が充填されている。つまり、電池1においては、ゲル状亜鉛負極合剤23が負極2としてのゲル状亜鉛負極24を形成している。 As shown in FIG. 1, the center space 58 of the separator 22 is filled with a gelled zinc negative electrode mixture 23 as a negative electrode mixture. That is, in the battery 1 , the gelled zinc negative electrode mixture 23 forms the gelled zinc negative electrode 24 as the negative electrode 2 .

上記したゲル状亜鉛負極合剤23は、負極活物質としての亜鉛合金と、塩化物と、アルカリ電解液と、ゲル化剤とを含んでいる。このゲル状亜鉛負極合剤23は、ゲル化剤とアルカリ電解液とを混合することにより調製されたゲル状電解液に、亜鉛合金の粉末及び塩化物を添加し混合することにより形成される。 The gelled zinc negative electrode mixture 23 described above contains a zinc alloy as a negative electrode active material, a chloride, an alkaline electrolyte, and a gelling agent. This gelled zinc anode mixture 23 is formed by adding and mixing zinc alloy powder and chloride to a gelled electrolyte prepared by mixing a gelling agent and an alkaline electrolyte.

ここで、ゲル化剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリアクリル酸やポリアクリル酸ナトリウムが用いられる。また、アルカリ電解液としても、特に限定されるものではなく、例えば、KOH水溶液や、KOH水溶液にZnOを添加したアルカリ性水溶液が用いられる。 Here, the gelling agent is not particularly limited, and for example, polyacrylic acid or sodium polyacrylate is used. Also, the alkaline electrolyte is not particularly limited, and for example, a KOH aqueous solution or an alkaline aqueous solution obtained by adding ZnO to a KOH aqueous solution is used.

亜鉛合金についても、アルカリ電池の負極活物質として用いられている亜鉛合金を採用することが好ましい。ここで、亜鉛合金粒子の集合体である亜鉛合金粉末を調製する手順について説明する。まず、所定の組成の亜鉛合金が得られるように金属原材料を計量して混合し、この混合物を例えば誘導溶解炉で溶解する。得られた溶湯に対しガスアトマイズ法や遠心噴霧法を適用し亜鉛合金の粒子を製造する。そして、得られた亜鉛合金粒子を集めて分級し、所望粒径の亜鉛合金粉末を得る。このとき、亜鉛合金を構成する原材料としては、亜鉛の他にビスマス、アルミニウム、インジウム等を用いることが好ましい。 As for the zinc alloy, it is preferable to employ a zinc alloy that is used as a negative electrode active material for alkaline batteries. Here, a procedure for preparing zinc alloy powder, which is an aggregate of zinc alloy particles, will be described. First, metal raw materials are weighed and mixed so as to obtain a zinc alloy having a predetermined composition, and the mixture is melted in, for example, an induction melting furnace. A gas atomization method or a centrifugal atomization method is applied to the obtained molten metal to produce zinc alloy particles. Then, the obtained zinc alloy particles are collected and classified to obtain zinc alloy powder having a desired particle size. At this time, it is preferable to use, in addition to zinc, bismuth, aluminum, indium, or the like as raw materials constituting the zinc alloy.

ここで、ビスマスが0.005~0.02質量%、アルミニウムが0.0035~0.015質量%、インジウムが0.01~0.06質量%含まれている亜鉛合金を採用することが好ましい。この組成の亜鉛合金は、水素ガス発生の抑制効果がある。また、インジウム及びビスマスは電池の放電性能を向上させる。このようなビスマス、アルミニウム及びインジウムを含む亜鉛合金を負極活物質として用いた場合、亜鉛合金のアルカリ電解液中での自己溶解速度は適度な値になり、水素ガスの発生も抑制されて、電池内部からの漏液防止に効果がある。 Here, it is preferable to employ a zinc alloy containing 0.005 to 0.02% by mass of bismuth, 0.0035 to 0.015% by mass of aluminum, and 0.01 to 0.06% by mass of indium. A zinc alloy with this composition has the effect of suppressing the generation of hydrogen gas. Indium and bismuth also improve the discharge performance of the battery. When such a zinc alloy containing bismuth, aluminum and indium is used as the negative electrode active material, the self-dissolution rate of the zinc alloy in the alkaline electrolyte becomes a moderate value, the generation of hydrogen gas is also suppressed, and it is effective in preventing leakage from the inside of the battery.

本発明のゲル状亜鉛負極合剤23においては、塩化物を添加することが特徴である。この塩化物としては、特に限定されるものではなく、例えば、塩素と、この塩素よりも陽性の元素との化合物である塩化物を用いることが好ましい。このような塩化物としては、例えば、MCl(ただし、Mは、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr及びBaのいずれかの元素を表し、xは1又は2の数字を表す。)等が挙げられる。より好ましくは、塩化カリウム(KCl)を用いる。 The gelled zinc anode mixture 23 of the present invention is characterized by adding a chloride. The chloride is not particularly limited, and for example, it is preferable to use a chloride that is a compound of chlorine and an element that is more positive than chlorine. Such chlorides include, for example, MCl x (where M represents any element of Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr and Ba, and x represents a number of 1 or 2). More preferably, potassium chloride (KCl) is used.

この塩化物が果たす役割は、塩素イオン(Cl)の供給源である。詳しくは、塩素イオン(Cl)の存在により放電生成物としてZnCl・4Zn(OH)を生じさせ、電池1の分極増大を抑制することである。 The role played by this chloride is as a source of chloride ions (Cl ). Specifically, the presence of chlorine ions (Cl ) produces ZnCl 2 .4Zn(OH) 2 as a discharge product, thereby suppressing the increase in polarization of the battery 1 .

一般的なアルカリ電池の負極における化学反応は、以下の(I)式で表される。
Zn+2OH→ZnO+HO+e・・・(I)
The chemical reaction at the negative electrode of a typical alkaline battery is represented by the following formula (I).
Zn+2OH →ZnO+H 2 O+e (I)

アルカリ電池の負極では、放電反応によって亜鉛表面に電気抵抗値の高い亜鉛酸化物の被膜が形成されるために、亜鉛合金の表面は、この亜鉛酸化物の被膜により閉塞されてしまう。そのため放電が不能となり、電池の寿命が早期に尽きてしまう。 In the negative electrode of an alkaline battery, a zinc oxide film having a high electric resistance value is formed on the zinc surface by a discharge reaction, and the surface of the zinc alloy is clogged with this zinc oxide film. As a result, discharging becomes impossible, and the life of the battery ends prematurely.

ここで、負極へKClなどの塩化物を添加すると、Clの働きにより、放電生成物としてZnCl・4Zn(OH)を生じる。ZnCl・4Zn(OH)は、ZnOほど電気抵抗値は高くなく、良好な導電性を維持できるので、アルカリ電池の高負荷放電性能を向上させることに貢献する。また、ZnCl・4Zn(OH)は、ZnOと比べて亜鉛イオンの拡散を阻害しづらく、分極増大を抑制できる。 Here, when a chloride such as KCl is added to the negative electrode, ZnCl 2 .4Zn(OH) 2 is produced as a discharge product due to the action of Cl . ZnCl 2 .4Zn(OH) 2 is not as high in electrical resistance as ZnO and can maintain good electrical conductivity, which contributes to improving the high-load discharge performance of alkaline batteries. ZnCl 2 .4Zn(OH) 2 is less likely to inhibit the diffusion of zinc ions than ZnO, and can suppress an increase in polarization.

更に、KClを負極のみに添加することにより、正極缶11の腐食を抑えることができる。電池1において、負極2は、電池1の中心部に位置している。つまり、正極缶11の内側には正極合剤21が配設され、正極合剤21の内側にはセパレータ22が配設され、このセパレータ22の内側に負極2としてのゲル状亜鉛負極合剤23が配設されており、このゲル状亜鉛負極合剤23の中にKClが含まれている。このため、KClの働きにより生成されるZnCl・4Zn(OH)は、ほぼ電池1の中心の負極2内に存在することになる。このため、正極缶11との間には隔たりがあり、正極缶11の腐食は抑制される。また、KClは、ZnClと比較し水への溶解度が低いため、電池内部で拡散しづらく、負極2内に留まりやすい。このため、KClのClの働きにより生じる放電生成物としてのZnCl・4Zn(OH)も、電池1の中心の負極2内に生じやすい。このことからも、正極缶11の腐食を抑制できるといえる。 Furthermore, by adding KCl only to the negative electrode, corrosion of the positive electrode can 11 can be suppressed. In battery 1 , negative electrode 2 is positioned in the center of battery 1 . That is, a positive electrode mixture 21 is arranged inside the positive electrode can 11, a separator 22 is arranged inside the positive electrode mixture 21, a gelled zinc negative electrode mixture 23 as the negative electrode 2 is arranged inside the separator 22, and KCl is contained in the gelled zinc negative electrode mixture 23. For this reason, ZnCl 2 .4Zn(OH) 2 generated by the action of KCl is present in the central negative electrode 2 of the battery 1 . Therefore, there is a gap from the positive electrode can 11, and corrosion of the positive electrode can 11 is suppressed. In addition, KCl is less soluble in water than ZnCl 2 , so it is difficult to diffuse inside the battery and tends to remain in the negative electrode 2 . Therefore, ZnCl 2 .4Zn(OH) 2 as a discharge product generated by the action of Cl of KCl is likely to be generated in the central negative electrode 2 of the battery 1 . From this also, it can be said that corrosion of the positive electrode can 11 can be suppressed.

次いで、電池1の組み立て手順について説明する。
まず、準備された正極缶11の内部に中空円筒形状の正極合剤21を圧入する。その後、有底円筒形状のセパレータ22を正極合剤21の中空部分に挿入する。そして、アルカリ電解液をセパレータ22の内部に供給し、当該アルカリ電解液をセパレータ22に染みこませる。ここで、セパレータ22に染みこませるアルカリ電解液としては、特に限定されるものではなく、例えば、KOH水溶液が用いられる。
Next, the procedure for assembling the battery 1 will be described.
First, a hollow cylindrical positive electrode mixture 21 is press-fitted into the prepared positive electrode can 11 . After that, the bottomed cylindrical separator 22 is inserted into the hollow portion of the positive electrode mixture 21 . Then, an alkaline electrolyte is supplied into the separator 22 to permeate the separator 22 with the alkaline electrolyte. Here, the alkaline electrolyte with which the separator 22 is impregnated is not particularly limited, and for example, a KOH aqueous solution is used.

次いで、セパレータ22における中央の空間部分58に、上記のようにして準備されたゲル状亜鉛負極合剤23が注入される。これにより、セパレータ22における中央の空間部分58にゲル状亜鉛負極合剤23が充填されゲル状亜鉛負極24が形成される。 Next, the gelatinous zinc anode mixture 23 prepared as described above is injected into the central space portion 58 of the separator 22 . As a result, the central space 58 of the separator 22 is filled with the gelled zinc negative electrode mixture 23 to form the gelled zinc negative electrode 24 .

次に、封口体16の負極集電体31をゲル状亜鉛負極24の中に挿入させていく。そして、封口ガスケット35の鍔部50がセパレータ22の上端と接するとともに、封口ガスケット35の外周壁54の部分が正極缶11の開口部14付近に到達したところで負極集電体31の挿入を止める。このとき、正極缶11の開口部14の所定位置に封口体16が配置される。この状態で、正極缶11の開口縁18をかしめ加工する。これにより、正極缶11の開口部14は気密に閉塞され、電池1が形成される。 Next, the negative electrode current collector 31 of the sealing member 16 is inserted into the gelled zinc negative electrode 24 . When the flange portion 50 of the sealing gasket 35 comes into contact with the upper end of the separator 22 and the outer peripheral wall 54 of the sealing gasket 35 reaches the vicinity of the opening 14 of the positive electrode can 11, the insertion of the negative electrode current collector 31 is stopped. At this time, the sealing member 16 is arranged at a predetermined position of the opening 14 of the positive electrode can 11 . In this state, the opening edge 18 of the positive electrode can 11 is crimped. As a result, the opening 14 of the positive electrode can 11 is hermetically closed, and the battery 1 is formed.

この電池1は、電池缶(正極缶11)が正極側であり、封口体16が負極側となっている構造、いわゆるインサイドアウト構造をなしている。そして、正極合剤21、セパレータ22及びゲル状亜鉛負極合剤23は、電池1の発電要素20を構成している。 The battery 1 has a so-called inside-out structure, in which the battery can (positive electrode can 11) is on the positive electrode side and the sealing member 16 is on the negative electrode side. The positive electrode mixture 21 , the separator 22 and the gelled zinc negative electrode mixture 23 constitute the power generation element 20 of the battery 1 .

[実施例]
1.アルカリマンガン電池の製造
比較例1)
[Example]
1. Production of Alkaline Manganese Battery ( Comparative Example 1)

(1)正極合剤の製造
電解二酸化マンガン90.80重量部に対して、黒鉛5.96重量部、アルカリ電解液(40質量%KOH水溶液)2.83重量部、ポリアクリル酸0.18重量部、シリカ0.02重量部を混合し、その混合物を圧延装置に投入し圧延した。次に、圧延されて一塊となった混合物を解砕機に投入し、細かく粉砕して原料粉末を得た。次に、得られた原料粉末を造粒機に投入することにより原料粉末を構成する粒子を互いに結合させて、ある程度以上の大きさの粒子を形成した。このような造粒工程を経た原料粉末を分級機に投入して分級し、60mesh以下の粒子が30%以下となるような原料粉末を得た。分級後の原料粉末にステアリン酸カルシウムを0.20重量部混合し、原料粉末における粒子の表面にステアリン酸カルシウムを塗布した。このような原料粉末を圧縮して円筒形状に成形し正極合剤21を得た。円筒形状の正極合剤21は、複数個製造した。
(1) Production of positive electrode mixture 90.80 parts by weight of electrolytic manganese dioxide was mixed with 5.96 parts by weight of graphite, 2.83 parts by weight of an alkaline electrolyte (40% by mass KOH aqueous solution), 0.18 parts by weight of polyacrylic acid, and 0.02 parts by weight of silica. Next, the mixture formed into a mass by rolling was put into a crusher and finely pulverized to obtain a raw material powder. Next, the obtained raw material powder was fed into a granulator to bond the particles constituting the raw material powder to form particles having a certain size or larger. The raw material powder that has undergone such a granulation process is put into a classifier and classified to obtain a raw material powder in which particles of 60 mesh or less are 30% or less. 0.20 parts by weight of calcium stearate was mixed with the classified raw material powder, and calcium stearate was applied to the surface of the particles in the raw material powder. A positive electrode mixture 21 was obtained by compressing such a raw material powder into a cylindrical shape. A plurality of cylindrical positive electrode mixtures 21 were manufactured.

(2)ゲル状亜鉛負極合剤の製造
Zn、Bi、Al、Inを計量し、これらが質量比で次の(II)式の割合で含まれる混合物を準備した。
Zn:Bi:Al:In=99.9:0.012:0.010:0.020・・・(II)
(2) Production of gelled zinc negative electrode mixture Zn, Bi, Al, and In were weighed to prepare a mixture containing these in the following formula (II) by mass ratio.
Zn:Bi:Al:In=99.9:0.012:0.010:0.020 (II)

得られた混合物を、アルゴンガス雰囲気中にて高周波誘導溶解炉で溶解し、亜鉛合金の溶湯を得た。次いで、その溶湯をタンディッシュと呼ばれる坩堝に流し込み、この坩堝の底面に設けられた孔から流れ出た溶湯流に、高圧のガスを吹き付けて溶湯を飛散させると同時に凝固させた。これにより亜鉛合金の粉末を得た。 The resulting mixture was melted in a high-frequency induction melting furnace in an argon gas atmosphere to obtain a molten zinc alloy. Next, the molten metal was poured into a crucible called a tundish, and a high-pressure gas was blown to the molten metal flowing out from a hole provided in the bottom of the crucible to scatter and solidify the molten metal. A zinc alloy powder was thus obtained.

得られた亜鉛合金粉末を分級し、粒径が75μm以下の粒子を30質量%含む亜鉛合金粉末を準備した。 The obtained zinc alloy powder was classified to prepare a zinc alloy powder containing 30% by mass of particles having a particle size of 75 μm or less.

次に、塩化物として、塩化カリウム(KCl)の粉末を準備した。
更に、ゲル化剤として、ポリアクリル酸及び架橋型ポリアクリル酸ナトリウムを準備するとともに、アルカリ電解液として、KOHが35質量%含まれる水溶液にZnOが2.6質量%添加されたアルカリ電解液を準備した。
Next, a powder of potassium chloride (KCl) was prepared as a chloride.
Furthermore, polyacrylic acid and crosslinked sodium polyacrylate were prepared as gelling agents, and an alkaline electrolyte in which 2.6% by mass of ZnO was added to an aqueous solution containing 35% by mass of KOH was prepared as an alkaline electrolyte.

次に、上記のようにして準備したポリアクリル酸、架橋型ポリアクリル酸ナトリウム及びアルカリ電解液を混合してゲル状電解液を調製し、このゲル状電解液に亜鉛合金粉末及びKClの粉末を更に混合してゲル状亜鉛負極合剤23を調製した。このとき、亜鉛合金粉末は64.38重量部、KClは3.20重量部、ポリアクリル酸は0.35重量部、架橋型ポリアクリル酸ナトリウムは0.19重量部、アルカリ電解液は31.87重量部とした。ここで、KClの含有量は、ゲル状亜鉛負極合剤の重量に対して3.2重量%である。 Next, the polyacrylic acid, the crosslinked sodium polyacrylate, and the alkaline electrolyte prepared as described above were mixed to prepare a gelled electrolyte, and zinc alloy powder and KCl powder were further mixed into the gelled electrolyte to prepare a gelled zinc anode mixture 23. At this time, the zinc alloy powder was 64.38 parts by weight, the KCl was 3.20 parts by weight, the polyacrylic acid was 0.35 parts by weight, the crosslinked sodium polyacrylate was 0.19 parts by weight, and the alkaline electrolyte was 31.87 parts by weight. Here, the content of KCl is 3.2% by weight with respect to the weight of the gelled zinc anode mixture.

(3)アルカリマンガン電池の組み立て
JIS規格のLR6形(単3形又はAA形)のアルカリマンガン電池用の正極缶11の中に上記した円筒形状の正極合剤21を3個圧入した。この正極缶11としては、ニッケルメッキ鋼板をプレス加工して得られた有底円筒形状をなしており、上端に開口部14を有し、底壁に凸状の正極端子部12を有している缶を用いた。正極合剤は正極缶11の内壁と接触しており、正極缶11及び正極端子部12は、正極合剤21と同電位となっている。なお、正極缶11の内壁には、黒鉛を含む導電膜が形成されている。
(3) Assembly of Alkaline Manganese Battery Three cylindrical positive electrode mixtures 21 were press-fitted into the positive electrode can 11 for a JIS standard LR6 (AA or AA) alkaline manganese battery. As the positive electrode can 11, a bottomed cylindrical can obtained by pressing a nickel-plated steel plate, having an opening 14 at the upper end and a convex positive electrode terminal portion 12 on the bottom wall was used. The positive electrode mixture is in contact with the inner wall of the positive electrode can 11 , and the positive electrode can 11 and the positive electrode terminal portion 12 are at the same potential as the positive electrode mixture 21 . A conductive film containing graphite is formed on the inner wall of the positive electrode can 11 .

次に、3個の正極合剤21により形成された中央の空間部分60に有底円筒形状のセパレータ22を挿入した。このセパレータ22は、セルロース系繊維と、ポリビニルアルコール系繊維とにより形成されており、その厚みは0.12mm(目付量39.0g/m)であった。 Next, the bottomed cylindrical separator 22 was inserted into the central space 60 formed by the three positive electrode mixtures 21 . The separator 22 was made of cellulose fiber and polyvinyl alcohol fiber, and had a thickness of 0.12 mm (basis weight of 39.0 g/m 2 ).

次に、セパレータ22にアルカリ電解液を供給し、セパレータ22にアルカリ電解液を染みこませた。ここで用いたアルカリ電解液は、KOHが37質量%含まれる水溶液が用いられた。 Next, an alkaline electrolyte was supplied to the separator 22 to impregnate the separator 22 with the alkaline electrolyte. The alkaline electrolyte used here was an aqueous solution containing 37% by mass of KOH.

次に、セパレータ22の中央の空間部分58に上記のようにして準備したゲル状亜鉛負極合剤23を充填した。これによりゲル状亜鉛負極24が形成された。 Next, the central space 58 of the separator 22 was filled with the gel zinc anode mixture 23 prepared as described above. A gelled zinc negative electrode 24 was thus formed.

次に、正極缶11に封口体16を装着した。このとき、封口体16の負極集電体31をゲル状亜鉛負極24の中に挿入させていき、正極缶11の開口部14の所定位置に封口体16を配置した。ここで、封口体16の負極キャップ32は、負極集電体31を介してゲル状亜鉛負極24と同電位となっている。その後、正極缶11の開口縁18をかしめ加工し、正極缶11の開口部14を気密に閉塞することにより、電池1を組み立てた。 Next, the sealing member 16 was attached to the positive electrode can 11 . At this time, the negative electrode current collector 31 of the sealing body 16 was inserted into the gelled zinc negative electrode 24 , and the sealing body 16 was arranged at a predetermined position of the opening 14 of the positive electrode can 11 . Here, the negative electrode cap 32 of the sealant 16 has the same potential as the gelled zinc negative electrode 24 via the negative electrode current collector 31 . After that, the opening edge 18 of the positive electrode can 11 was caulked, and the opening 14 of the positive electrode can 11 was hermetically closed to assemble the battery 1 .

(実施例
KClの添加量を7.40重量部とし、ゲル状亜鉛負極合剤23を調製した。このとき、亜鉛合金粉末は61.59重量部、ポリアクリル酸は0.34重量部、架橋型ポリアクリル酸ナトリウムは0.18重量部、アルカリ電解液は30.49重量部としたことを除いて比較例1と同様にして電池1を組み立てた。ここで、KClの含有量は、ゲル状亜鉛負極合剤の重量に対して7.4重量%である。
(Example 1 )
A gelatinous zinc anode mixture 23 was prepared by adding 7.40 parts by weight of KCl. At this time, the zinc alloy powder was 61.59 parts by weight, the polyacrylic acid was 0.34 parts by weight, the crosslinked sodium polyacrylate was 0.18 parts by weight, and the alkaline electrolyte was 30.49 parts by weight. Battery 1 was assembled in the same manner as in Comparative Example 1. Here, the content of KCl is 7.4% by weight with respect to the weight of the gelled zinc anode mixture.

(比較例
KClを添加せず、ゲル状亜鉛負極合剤23を調製した。このとき、亜鉛合金粉末は66.51重量部、ポリアクリル酸は0.37重量部、架橋型ポリアクリル酸ナトリウムは0.20重量部、アルカリ電解液は32.92重量部としたことを除いて比較例1と同様にして電池1を組み立てた。ここで、KClの含有量は、ゲル状亜鉛負極合剤の重量に対して0重量%である。
(Comparative example 2 )
A gel zinc anode mixture 23 was prepared without adding KCl. At this time, the zinc alloy powder was 66.51 parts by weight, the polyacrylic acid was 0.37 parts by weight, the crosslinked sodium polyacrylate was 0.20 parts by weight, and the alkaline electrolyte was 32.92 parts by weight. Battery 1 was assembled in the same manner as in Comparative Example 1. Here, the content of KCl is 0% by weight with respect to the weight of the gelled zinc anode mixture.

2.アルカリマンガン電池の評価
(1)内部抵抗
比較例1、実施例1、比較例の各電池につき、次の(III)式に基づき内部抵抗Rを求めた。
R=(E-E)/I・・・(III)
2. Evaluation of alkaline manganese batteries (1) Internal resistance
For each battery of Comparative Example 1, Example 1 , and Comparative Example 2 , the internal resistance R was determined based on the following formula (III).
R=(EE i )/I (III)

ここで、Eは開回路電圧を表し、Eは1Aの電流を0.1秒間流したときの閉回路電圧を表し、Iは1Aの電流を表す。つまり、各電池につき、開回路電圧と、1Aの電流を0.1秒間流したときの閉回路電圧を測定し、その測定値から内部抵抗Rを求めた。そして、比較例の内部抵抗Rの値を100とし、各電池の内部抵抗Rと比較例の内部抵抗Rとの比を求め、その結果を内部抵抗比として表1に示した。 Here, E represents the open circuit voltage, E i represents the closed circuit voltage when a current of 1 A is applied for 0.1 seconds, and I represents a current of 1 A. That is, for each battery, the open circuit voltage and the closed circuit voltage when a current of 1 A was applied for 0.1 second were measured, and the internal resistance R was obtained from the measured values. Taking the value of the internal resistance R of Comparative Example 2 as 100, the ratio between the internal resistance R of each battery and the internal resistance R of Comparative Example 2 was determined.

(2)放電容量
比較例1、実施例1、比較例の各電池につき、250mA間欠放電、750mA間欠放電及び1500mWパルス放電をそれぞれ行い、各放電を行った際の放電容量を計測した。
(2) Discharge capacity
Each battery of Comparative Example 1, Example 1 , and Comparative Example 2 was subjected to 250 mA intermittent discharge, 750 mA intermittent discharge, and 1500 mW pulse discharge, and the discharge capacity was measured during each discharge.

ここで、各放電の条件を以下に示す。
250mA間欠放電は、250mAで1時間放電し、その後23時間休止するサイクルを1回行い、終止電圧(0.90V)に至るまでの放電容量を計測し放電容量を求めた。そして、比較例の放電容量の値を100とし、各電池の放電容量と比較例の放電容量との比を求め、その結果を250mA間欠放電容量比として表1に示した。
Here, the conditions for each discharge are shown below.
In the 250 mA intermittent discharge, a cycle of discharging at 250 mA for 1 hour and resting for 23 hours was performed once, and the discharge capacity was measured until reaching the final voltage (0.90 V) to obtain the discharge capacity. Taking the value of the discharge capacity of Comparative Example 2 as 100, the ratio between the discharge capacity of each battery and the discharge capacity of Comparative Example 2 was determined.

750mA間欠放電は、750mAで2分間放電し、その後58分間休止するサイクルを8回繰り返し、その後16時間休止させることを行い、終止電圧(1.10V)に至るまでの放電容量を計測し放電容量を求めた。そして、比較例の放電容量の値を100とし、各電池の放電容量と比較例の放電容量との比を求め、その結果を750mA間欠放電容量比として表1に示した。 In the 750 mA intermittent discharge, a cycle of discharging at 750 mA for 2 minutes, then resting for 58 minutes was repeated eight times, and then resting for 16 hours, and the discharge capacity was measured until the final voltage (1.10 V) was reached to obtain the discharge capacity. Taking the value of the discharge capacity of Comparative Example 2 as 100, the ratio between the discharge capacity of each battery and the discharge capacity of Comparative Example 2 was determined.

1500mWパルス放電は、1500mWで2秒間放電し、その後650mWで28秒間放電するサイクルを10回繰り返し、その後55分間休止させることを行い、終止電圧(1.05V)に至るまでの放電容量を計測し放電容量を求めた。そして、比較例の放電容量の値を100とし、各電池の放電容量と比較例の放電容量との比を求め、その結果を1500mWパルス放電容量比として表1に示した。 In the 1500 mW pulse discharge, a cycle of discharging at 1500 mW for 2 seconds and then discharging at 650 mW for 28 seconds was repeated 10 times and then rested for 55 minutes. Taking the value of the discharge capacity of Comparative Example 2 as 100, the ratio between the discharge capacity of each battery and the discharge capacity of Comparative Example 2 was determined.

(3)電池内のガス量
比較例1、実施例1、比較例の各電池につき、室温(25℃)環境下で3か月間保管した後、電池内のガス量を測定した。その結果を電池内ガス量として表1に示した。この電池内ガス量が少ないほど正極缶11の腐食は進行しておらず、正極缶11の腐食が抑えられていることを示す。
(3) Amount of gas in battery
Each battery of Comparative Example 1, Example 1 , and Comparative Example 2 was stored at room temperature (25° C.) for 3 months, and then the amount of gas in the battery was measured. The results are shown in Table 1 as the amount of gas in the battery. The smaller the amount of gas in the battery, the less the corrosion of the positive electrode can 11 progresses, indicating that the corrosion of the positive electrode can 11 is suppressed.

(4)考察
表1に示すように、ゲル状亜鉛負極合剤に塩化物としてKClを含んでいる比較例1及び実施例は、ゲル状亜鉛負極合剤に塩化物を含まない比較例に比べ、内部抵抗値は低下し、放電容量が向上していることがわかる。つまり、比較例1及び実施例の電池は、導電性が大幅に改善され、高負荷放電性能が向上していると言える。また、表1に示すように、KClの添加量を増加させていくと内部抵抗が減少し、放電容量が増大することがわかる。しかも、その放電容量の増大は、高負荷放電でより顕著であることがわかる。これは、ゲル状亜鉛負極合剤に塩化物を含有させることにより、放電反応において、亜鉛合金表面に電気抵抗値の高いZnOが生じることを抑制することができ、その代わり、ZnOよりも導電性に優れるZnCl・4Zn(OH)が生じたことによるものと考えられる。
(4) Discussion As shown in Table 1, in Comparative Example 1 and Example 1 , in which the gelled zinc negative electrode mixture contains KCl as a chloride, compared to Comparative Example 2 in which the gelled zinc negative electrode mixture does not contain chloride, it can be seen that the internal resistance value is lower and the discharge capacity is improved. In other words, it can be said that the batteries of Comparative Example 1 and Example 1 have significantly improved conductivity and improved high-load discharge performance. Further, as shown in Table 1, it can be seen that as the amount of KCl added increases, the internal resistance decreases and the discharge capacity increases. Moreover, it can be seen that the increase in the discharge capacity is more remarkable in high-load discharge. This is believed to be due to the fact that the inclusion of chloride in the gelled zinc negative electrode mixture suppresses the formation of ZnO, which has a high electrical resistance value, on the surface of the zinc alloy during the discharge reaction, and instead, the formation of ZnCl 2 4Zn(OH) 2 , which is superior in conductivity to ZnO.

更に、KClを含んでいる比較例1及び実施例において、電池内ガス量は、比較例1が0.65mL、実施例が0.30mLであり、1mL以下であった。これは、電池内ガス量が0.55mLである、KClを含んでいない比較例と同等かそれ以下である。このことから、KClが負極に含まれていたとしても、正極缶が腐食された際に生じるガスはあまり発生しておらず、正極缶がほとんど腐食されていないと言える。これは、KClが負極に含まれていたとしても、放電生成物であり腐食性を有するClが負極内に留まり正極缶の部分まで進行しないためであると考えられる。よって、KClを添加しても、正極缶の腐食はほとんど無視できると考えられる。 Furthermore, in Comparative Example 1 and Example 1 containing KCl, the amount of gas in the battery was 0.65 mL in Comparative Example 1 and 0.30 mL in Example 1 , and was 1 mL or less. This is equal to or lower than Comparative Example 2 containing no KCl, in which the amount of gas in the battery is 0.55 mL. From this, even if KCl was contained in the negative electrode, it can be said that the positive electrode can was hardly corroded, because the gas produced when the positive electrode can was corroded was not generated much. This is probably because even if KCl is contained in the negative electrode, the corrosive Cl.sup.- which is a discharge product stays in the negative electrode and does not reach the positive electrode can. Therefore, even if KCl is added, corrosion of the positive electrode can is considered to be almost negligible.

なお、本発明は上記した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記した実施形態及び実施例において、アルカリマンガン電池について説明したが、本発明は、正極活物質としてマンガンを用いるアルカリ電池の他に、オキシ水酸化ニッケル化合物を正極活物質として用いるアルカリ電池に適用することも可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications are possible. For example, although alkaline manganese batteries have been described in the above embodiments and examples, the present invention can be applied not only to alkaline batteries using manganese as a positive electrode active material, but also to alkaline batteries using a nickel oxyhydroxide compound as a positive electrode active material.

<本発明の態様>
本発明の第1の態様は、正極端子を兼ねる正極缶と、前記正極缶の内面と接する正極と、前記正極よりも内側に配設され且つ前記正極と接しており、アルカリ電解液を保持しているセパレータと、前記セパレータよりも内側に配設され且つ前記セパレータと接している負極とを備えており、前記負極は、ゲル状亜鉛負極合剤を含むゲル状亜鉛負極であり、前記ゲル状亜鉛負極合剤は、塩化物を含んでいる、アルカリ電池である。
<Aspect of the present invention>
A first aspect of the present invention is an alkaline battery comprising: a positive electrode can also serving as a positive electrode terminal; a positive electrode in contact with the inner surface of the positive electrode can; a separator disposed inside the positive electrode and in contact with the positive electrode and holding an alkaline electrolyte;

この第1の態様によれば、ゲル状亜鉛負極合剤が、塩化物を含んでいることから、放電の際の生成物としてZnOの代わりにZnCl・4Zn(OH)が生じるので、負極の導電性を良好な状態に維持でき、アルカリ電池の高負荷放電性能を高めることができる。 According to this first aspect, since the gelled zinc negative electrode mixture contains chloride, ZnCl 2 4Zn(OH) 2 is generated instead of ZnO as a product during discharge, so that the conductivity of the negative electrode can be maintained in a good state, and the high-load discharge performance of the alkaline battery can be enhanced.

本発明の第2の態様は、上記した本発明の第1の態様において、前記塩化物は、塩化カリウムである、アルカリ電池である。 A second aspect of the present invention is the alkaline battery according to the first aspect of the present invention, wherein the chloride is potassium chloride.

この第2の態様によれば、塩化カリウムは、水への溶解度が比較的低く、負極中に留まることから、放電の際の生成物であるZnCl・4Zn(OH)も負極に生じやすく正極缶を腐食させることを抑えることができる。 According to the second aspect, potassium chloride has a relatively low solubility in water and stays in the negative electrode, so that ZnCl 2 4Zn(OH) 2, which is a product during discharge, is likely to be generated in the negative electrode and can be suppressed from corroding the positive electrode can.

本発明の第3の態様は、上記した本発明の第1又は第2の態様において、前記塩化物は、前記ゲル状亜鉛負極合剤の重量に対して7.4重量%以上含まれている、アルカリ電池である。 A third aspect of the present invention is the alkaline battery according to the first or second aspect of the present invention, wherein the chloride is contained in an amount of 7.4% by weight or more with respect to the weight of the gelled zinc anode mixture.

この第3の態様によれば、電池の内部抵抗を減少させ、放電容量を増大させることができ、特に高負荷での放電容量の増大により効果を発揮させることができる。 According to the third aspect, the internal resistance of the battery can be reduced and the discharge capacity can be increased, and the effect can be exhibited particularly by increasing the discharge capacity under high load.

1 アルカリ電池(電池)
2 負極
3 正極
11 正極缶
12 正極端子部
14 開口部
16 封口体
20 発電要素
21 正極合剤
22 セパレータ
23 ゲル状亜鉛負極合剤
24 ゲル状亜鉛負極
31 負極集電体
32 負極キャップ
35 封口ガスケット
1 alkaline battery (battery)
2 negative electrode 3 positive electrode 11 positive electrode can 12 positive electrode terminal part 14 opening 16 sealing body 20 power generation element 21 positive electrode mixture 22 separator 23 gelled zinc negative electrode mixture 24 gelled zinc negative electrode 31 negative electrode current collector 32 negative electrode cap 35 sealing gasket

Claims (1)

正極端子を兼ねる正極缶と、前記正極缶の内面と接する正極と、前記正極よりも内側に配設され且つ前記正極と接しており、アルカリ電解液を保持しているセパレータと、前記セパレータよりも内側に配設され且つ前記セパレータと接している負極とを備えており、
前記負極は、ゲル状亜鉛負極合剤を含むゲル状亜鉛負極であり、
前記ゲル状亜鉛負極合剤は、塩化物を含んでおり、
前記塩化物は、塩化カリウムであり、
前記塩化カリウムは、前記ゲル状亜鉛負極合剤の重量に対して7.4重量%以上含まれている、アルカリ電池。
A positive electrode can also serving as a positive electrode terminal, a positive electrode in contact with the inner surface of the positive electrode can, a separator disposed inside the positive electrode and in contact with the positive electrode and holding an alkaline electrolyte, and a negative electrode disposed inside the separator and in contact with the separator,
The negative electrode is a gelled zinc negative electrode containing a gelled zinc negative electrode mixture,
The gelled zinc anode mixture contains a chloride ,
the chloride is potassium chloride,
The alkaline battery, wherein the potassium chloride is contained in an amount of 7.4% by weight or more with respect to the weight of the gelled zinc negative electrode mixture .
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