JP2002015748A

JP2002015748A - 円筒形アルカリ電池の製造方法

Info

Publication number: JP2002015748A
Application number: JP2000196182A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Mukai; 保雄向井; Seiji Wada; 誠司和田; Yuji Mototani; 祐司元谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2002-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】特別なバインダーは添加せずに放電性能を維
持し、なおかつ正極ペレットの強度を向上させて円筒形
アルカリ電池の歩留まりを向上することを目的とする。【解決手段】電池ケース内へ成形正極合剤およびセパ
レータを挿入した後、電解液を注入し、電解液を吸収さ
せ、次いでゲル状負極を充填するアルカリ電池の製造方
法において、正極合剤用アルカリ電解液の濃度を注液用
アルカリ電解液のそれより高濃度とする。好ましくは、
正極合剤用電解液の濃度を４５〜５０ｗｔ％、注液用電
解液の濃度を３５〜４０ｗｔ％とし、前者を後者より５
ｗｔ％以上高濃度とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池ケース内へ正
極合剤成形体、セパレータおよびゲル状負極を順次挿入
した構成の円筒形アルカリ電池の製造方法の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラや小型液晶テレビ等
の電子機器の高性能化および小型化は目ざましく、これ
ら電子機器の電源となる電池への高容量化の要求も強ま
ってきている。こうした用途の電池として、マンガン乾
電池に代わって、より大きな容量が得られるものとし
て、水酸化カリウム等のアルカリ電解液を用いたアルカ
リ乾電池が多用されるようになってきている。アルカリ
乾電池の代表的な製造方法は、二酸化マンガンと黒鉛お
よびアルカリ電解液を含有する正極合剤粉末を円筒形に
成形する工程、得られた正極合剤成形体を金属製電池ケ
ースに挿入し、再加圧して正極合剤成形体を電池ケース
へ密着させる工程、前記正極合剤成形体の内側に筒状セ
パレータを配置する工程、前記筒状セパレータの内部へ
アルカリ電解液を注入し、電解液を正極合剤成形体およ
びセパレータへ吸収させる工程、および前記筒状セパレ
ータ内へゲル状負極を充填する工程を有する。

【０００３】ここに用いられる電解液は、水酸化カリウ
ムの３５〜４５ｗｔ％水溶液で、正極合剤と混合する電
解液、筒状セパレータの内部へ注入する電解液およびゲ
ル状負極に含める電解液として、一般的には同一のもの
が共用されていた。そして、正極合剤に添加される電解
液量は１〜５ｗｔ％であり、合剤粉末の結着性をよくし
て成形性を向上し、正極合剤成形体（以下正極ペレット
という）の強度を高めることが主目的である。正極ペレ
ットは、中空円筒形に成形されているため、電池を製造
ラインで組み立てる工程において、特に、正極ペレット
の搬送工程において、割れや欠けが発生しやすく、製品
化への歩留まりが悪く、品質上においても種々の特性値
のばらつきの要因となっていた。

【０００４】そこで、正極合剤粉末の結着性をよくして
成形性を向上させるために、ポリエチレン、ポリテトラ
フルオロエチレン、ポリアクリル酸ソーダ等の微粉末を
バインダーとして添加する提案もなされている。しか
し、このようなバインダーの添加は、活物質の充填量を
減少させたり電気抵抗を増大させたりして放電性能を低
下させるという問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の点に
鑑み、特別なバインダーは添加せずに放電性能を維持
し、なおかつ正極ペレットの強度を向上させて歩留まり
を向上することを目的とする。本発明は、また、電池ケ
ース内のセパレータへ注入した電解液の吸液時間を短縮
できる円筒形アルカリ電池の製造方法を提供することを
も目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の円筒形電池の製
造方法は、二酸化マンガンと黒鉛およびアルカリ電解液
を含有する正極合剤粉末を中空円筒形に成形する工程、
得られた正極合剤成形体を金属製電池ケースに挿入し、
再加圧して正極合剤成形体を電池ケースへ密着させる工
程、前記正極合剤成形体の内側に筒状セパレータを配置
する工程、前記筒状セパレータの内部へアルカリ電解液
を注入し、電解液を正極合剤成形体およびセパレータへ
吸収させる工程、および前記筒状セパレータ内へゲル状
負極を充填する工程を有し、前記正極合剤の含有するア
ルカリ電解液の濃度を前記セパレータの内部へ注入する
アルカリ電解液のそれより高濃度としたことを特徴とす
る。

【０００７】ここに用いるアルカリ電解液は、水酸化カ
リウム水溶液であり、前記正極合剤の含有する電解液の
水酸化カリウム濃度が４０〜５０ｗｔ％、前記セパレー
タの内部へ注入する電解液の水酸化カリウム濃度が３５
〜４５ｗｔ％であり、前者の濃度が後者のそれより５ｗ
ｔ％以上高濃度であることが好ましい。正極合剤の含有
する電解液の水酸化カリウム濃度が４０ｗｔ％未満であ
ると、重負荷放電性能および正極ペレットの強度が低下
する。また、５０ｗｔ％を越える濃度の電解液を調製す
るのは量産上不利である。一方、セパレータの内部へ注
入する電解液の水酸化カリウム濃度が３５ｗｔ％未満で
あると、重負荷放電性能が低下する。また、４５ｗｔ％
を越えると、セパレータへの吸収に時間を要し、生産性
が低下する。正極合剤の含有する電解液の水酸化カリウ
ム濃度は４５〜５０ｗｔ％であるのがより好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、正極合剤粉末に添加す
る電解液の水酸化カリウム濃度を高濃度にすると、正極
ペレットの強度が向上することに着目してなされたもの
である。この効果の理由の詳細は定かではないが、アル
カリ電解液の濃度が高いほど電解液の粘性が高く、また
界面張力等が作用して正極合剤粉末の結着性が増すこと
によるものと思われる。一方、前記のような正極ペレッ
トの強度を向上する効果を有する高濃度のアルカリ電解
液は、セパレータへの吸収速度が遅く、生産性が低下す
る。

【０００９】そこで、本発明では、正極合剤用の電解液
に高濃度のものを用い、注液用の電解液にそれより低濃
度のものを用いる。これによって、正極ペレットの強度
の増加と、セパレータへの吸液時間の短縮化とを同時に
達成することができる。また、正極合剤用の電解液と、
注液用の電解液の濃度とを異ならせても、両者の電解液
の濃度を適度に調整することにより、放電性能を維持す
ることができる。本発明は、上記のように、正極合剤へ
特別なバインダーを添加するものではないから、従来の
放電性能を維持することができる。また、正極ペレット
の強度の向上のために、成形圧力を特別に高くするもの
ではないから、成形金型の摩耗や成形ピンの折れなどの
不都合が増加するという問題もない。

【００１０】以下に、本発明の実施例を説明する。図１
は、本実施例に係るアルカリ乾電池ＬＲ６の要部を断面
にした正面図である。１は鋼製の電池ケースである。電
池ケース１内には、正極合剤２が収容されている。この
正極合剤は、次のようにして作製された。まず、二酸化
マンガンと黒鉛とアルカリ電解液とを重量比９５：５：
２の割合で混合し、十分攪拌した後、フレーク状に圧縮
成形した。このフレーク状に成形した正極合剤を粉砕し
て顆粒状とし、これを篩により分級し、１４〜８０メッ
シュのものを中空円筒形に加圧成形して正極ペレットを
得た。この正極ペレット４個を電池ケース１内へ挿入
し、加圧治具により正極ペレットを再成形して電池ケー
ス１の内壁に密着させた。

【００１１】上記のようにして電池ケース内に配置され
た正極合剤２の中央に有底円筒形のセパレータ４を配置
し、セパレータ内へアルカリ電解液の所定量を注入し
た。所定時間経過後、アルカリ電解液とゲル化剤と亜鉛
合金粉末からなるゲル状負極３をセパレータ４内へ充填
した。

【００１２】次に、常法により電池ケース１の開口部近
傍に段部を形成した後、負極集電子６、座金７および負
極端子板８を組み合わせた樹脂製封口体５を電池ケース
の開口部に填め、電池ケース１の開口端を内方へ折曲す
ることにより封口工程を完了した。この後、熱収縮性樹
脂チューブからなる外装ラベルを被着した。

【００１３】以上のアルカリ乾電池の製造工程におい
て、表１に示すように、正極合剤用、注液用、およびゲ
ル状負極用の水酸化カリウム電解液の濃度を各種変えて
電池を製造した。それらの電池の正極ペレットの強度、
注入した電解液の吸収時間、および放電容量の比較を表
１に示す。正極ペレットの強度は、円筒形のペレットを
台上に横向きにのせ、上からペレットの胴部にゲージ付
きの治具を押しつけ、ペレットが破壊したときの押圧力
で表した。放電容量は、２０℃において、５００ｍＡの
電流で連続放電したときの終止電圧０．９Ｖまでの放電
時間を比較例１の値を基準値１００とした指数で表し
た。比較例１は、従来の代表的な処方によるものであ
る。

【００１４】

【表１】

【００１５】図２は正極合剤に含有させた電解液の濃度
と正極ペレットの強度との関係を表したグラフである。
また、図３は注液用電解液の濃度と吸液時間との関係を
表したグラフである。図２から、電解液の水酸化カリウ
ム濃度が４０ｗｔ％以上において従来の正極ペレットの
強度を保持することができ、従来の強度を上回るには４
５ｗｔ％以上５０ｗｔ％とするのが好ましいことがわか
る。一方、注液した電解液の吸液時間は、電解液の水酸
化カリウム濃度が４５ｗｔ％程度までなら従来に比べて
さほど長くはならないが、吸液時間だけに限れば４０ｗ
ｔ％あるいはそれ以下が好ましい。また、放電性能を考
慮に入れると、正極合剤用電解液の濃度を高くして正極
ペレットの強度を上げるとともに吸液時間を延ばさず、
放電性能を維持するには、正極合剤用電解液濃度を４５
〜５０ｗｔ％、注液用電解液濃度を３５〜４０ｗｔ％と
し、前者の濃度が後者のそれより５ｗｔ％以上高くする
のが最も好ましい。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来の放
電性能を維持し、なおかつ正極ペレットの強度を向上さ
せて円筒形アルカリ電池の歩留まりを向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るアルカリ乾電池の要部
を切欠した正面図である。

【図２】正極合剤用電解液の濃度と正極ペレットの強度
との関係を示すグラフである。

【図３】注液用電解液の濃度と吸液時間との関係を示す
グラフである。

【符号の説明】

１電池ケース２正極合剤３ゲル状負極４セパレータ５封口体６負極集電体７座金８負極端子板９外装ラベル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者元谷祐司大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5H024 AA02 AA14 BB05 BB07 BB08 CC02 CC14 DD09 DD14 FF09 HH08 5H050 AA14 AA19 BA04 CA02 CB13 DA02 DA09 EA12 FA08 GA03 GA10 GA23 HA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二酸化マンガンと黒鉛およびアルカリ電
解液を含有する正極合剤粉末を中空円筒形に成形する工
程、得られた正極合剤成形体を金属製電池ケースに挿入
し、再加圧して正極合剤成形体を電池ケースへ密着させ
る工程、前記正極合剤成形体の内側に筒状セパレータを
配置する工程、前記筒状セパレータの内部へアルカリ電
解液を注入し、電解液を正極合剤成形体およびセパレー
タへ吸収させる工程、および前記筒状セパレータ内へゲ
ル状負極を充填する工程を有し、前記正極合剤の含有す
るアルカリ電解液の濃度を前記セパレータの内部へ注入
するアルカリ電解液のそれより高濃度としたことを特徴
とする円筒形アルカリ電池の製造方法。
【請求項２】前記アルカリ電解液が、水酸化カリウム
水溶液であり、前記正極合剤の含有する電解液の水酸化
カリウム濃度が４０〜５０ｗｔ％、前記セパレータの内
部へ注入する電解液の水酸化カリウム濃度が３５〜４５
ｗｔ％であり、前者の濃度が後者のそれより５ｗｔ％以
上高濃度である請求項１記載の円筒形アルカリ電池の製
造方法。
【請求項３】前記正極合剤の含有する電解液の水酸化
カリウム濃度が４５〜５０ｗｔ％である請求項２記載の
円筒形アルカリ電池の製造方法。