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JP2002151092A - Alkaline battery - Google Patents

Alkaline battery

Info

Publication number
JP2002151092A
JP2002151092A JP2000343761A JP2000343761A JP2002151092A JP 2002151092 A JP2002151092 A JP 2002151092A JP 2000343761 A JP2000343761 A JP 2000343761A JP 2000343761 A JP2000343761 A JP 2000343761A JP 2002151092 A JP2002151092 A JP 2002151092A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
negative electrode
alkaline battery
case
alkaline
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000343761A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoto Yoda
清人 依田
Ayako Kobayashi
彩子 小林
Keisuke Narumi
恵介 成海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Battery Co Ltd filed Critical Toshiba Battery Co Ltd
Priority to JP2000343761A priority Critical patent/JP2002151092A/en
Publication of JP2002151092A publication Critical patent/JP2002151092A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02E60/12

Landscapes

  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高エネルギー密度で、長期貯蔵特性のすぐれ
たアルカリ電池の提供。 【解決手段】 正極端子を兼ねる正極ケース1と、前記
正極ケース1内に収納・配置した鉄酸(VI)塩を作用
物質として含有する正極3と、前記正極3に対峙して配
置された負極5と、前記負極5および正極3を隔離する
セパレータ4と、少なくともセパレータ4に担持される
アルカリ電解液と、前記負極5に電気的に接続し、かつ
絶縁ガスケット7を介して正極ケース1に一体化して封
口する負極端子部9とを有するアルカリ電池であって、
前記正極ケース1内壁面中、少なくとも正極3が対接す
る面を黒鉛層2で被覆して防食性を付与したことを特徴
とするアルカリ電池である。
(57) [Problem] To provide an alkaline battery having high energy density and excellent long-term storage characteristics. SOLUTION: A positive electrode case 1 also serving as a positive electrode terminal, a positive electrode 3 housed and arranged in the positive electrode case 1 containing a ferric acid (VI) salt as an active substance, and a negative electrode arranged to face the positive electrode 3 5, a separator 4 for separating the negative electrode 5 and the positive electrode 3, an alkaline electrolyte carried on at least the separator 4, and electrically connected to the negative electrode 5 and integrated with the positive electrode case 1 via an insulating gasket 7. An alkaline battery having a negative electrode terminal portion 9
An alkaline battery, wherein at least a surface of the inner wall surface of the positive electrode case 1 in contact with the positive electrode 3 is coated with a graphite layer 2 to impart anticorrosion properties.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はアルカリ電池に係
り、さらに詳しくは鉄酸(VI)塩を正極作用物質とし
た高エネルギー密度で、長期貯蔵特性にすぐれたアルカ
リ電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alkaline battery, and more particularly, to an alkaline battery having a high energy density and excellent long-term storage characteristics using ferric acid (VI) salt as a positive electrode active material.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように、携帯用ラジオやカセット
などの電源として、アルカリ電池が広く使用されてい
る。また、近年、デジタルスチルカメラなどの普及に伴
って、電源となる電池については、さらに、高性能で、
長寿命であることが要望されている。そして、このよう
な要望に対し、正極作用物質として、開路電圧約1.6
Vを呈する二酸化マンガンなどの代わりに、開路電圧約
1.8Vを呈する鉄酸塩を用いた方が、定電力的な消費
挙動を示す機器用の電源に有利なことから、鉄酸(V
I)塩を正極作用物質とするアルカリ電池が提案されて
いる。
2. Description of the Related Art As is well known, alkaline batteries are widely used as power sources for portable radios, cassettes, and the like. In recent years, with the spread of digital still cameras and the like, batteries that serve as power sources have been further improved in performance,
It is required to have a long life. In response to such a demand, the open circuit voltage of about 1.6
It is more advantageous to use a ferrate exhibiting an open circuit voltage of about 1.8 V instead of manganese dioxide or the like exhibiting V because it is more advantageous for a power supply for equipment exhibiting constant power consumption behavior.
I) An alkaline battery using a salt as a positive electrode active substance has been proposed.

【0003】たとえば、正極端子を兼ねる有底円筒形の
金属製正極ケース内に、中空円筒形に成形された鉄酸
(VI)塩を含む正極合剤を収納装着し、この正極合剤
の中空円筒部に、有底円筒形のセパレータを介してゲル
状負極が充填され、充填された負極に負極集電棒を挿入
着し、前記正極ケースの開口を絶縁ガスケットを介して
負極端子を兼ねる金属製の封口板(負極端子部)で、液
密に封口した構成のアルカリ電池が知られている。
For example, a positive electrode mixture containing a ferric acid (VI) salt formed into a hollow cylindrical shape is housed and mounted in a bottomed cylindrical metal positive electrode case also serving as a positive electrode terminal. The cylindrical portion is filled with a gelled negative electrode via a bottomed cylindrical separator, a negative electrode current collector is inserted into the filled negative electrode, and the opening of the positive electrode case is made of a metal which also serves as a negative electrode terminal via an insulating gasket. There is known an alkaline battery having a configuration in which a sealing plate (a negative electrode terminal portion) is sealed in a liquid-tight manner.

【0004】ここで、金属製正極ケースは、たとえばス
テンレス鋼製、ニッケルメッキを施した鉄製などであ
り、正極合剤は、正極作用物質である鉄酸(VI)塩、
たとえばKFeO、BaFeOなどと、導電剤と
を含有する組成物製である。また、有底円筒形のセパレ
ータは、たとえばポリアミド系繊維やポリオレフィン系
繊維などの不織布であり、ゲル状負極は、無汞化亜鉛粉
末、酸化亜鉛含有の水酸化カリウム水溶液、およびポリ
アクリル酸ソーダ(ゲル化剤)を組成分としたものであ
る。さらに、負極集電棒は、たとえば真鍮製である。
Here, the metal positive electrode case is made of, for example, stainless steel, nickel-plated iron, or the like, and the positive electrode mixture is made of ferric acid (VI) salt, which is a positive electrode active substance.
For example, it is made of a composition containing K 2 FeO 4 , BaFeO 4 , and the like, and a conductive agent. The bottomed cylindrical separator is, for example, a nonwoven fabric such as a polyamide fiber or a polyolefin fiber, and the gelled negative electrode is a non-melonized zinc powder, an aqueous solution of potassium hydroxide containing zinc oxide, and sodium polyacrylate ( (Gelling agent). Further, the negative electrode current collector rod is made of, for example, brass.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鉄酸
(VI)塩を正極作用物質として用いたアルカリ電池の
場合、長期の貯蔵安定が劣るという不都合がある。すな
わち、正極作用物質を成す鉄酸(VI)塩は、強い酸化
力を有するので、金属製正極ケース内に収納配置した状
態で、対接する正極ケース内壁面を酸化する傾向があ
る。そして、鉄酸(VI)塩による正極ケースの酸化
は、鉄酸(VI)塩の還元を招来するので、結果的に、
アルカリ電池の容量低下ないし容量劣化を起こすことに
なる。
However, in the case of an alkaline battery using a ferric acid (VI) salt as a positive electrode active substance, there is a disadvantage that long-term storage stability is poor. That is, since the ferric acid (VI) salt forming the positive electrode active substance has a strong oxidizing power, it tends to oxidize the inner wall surface of the positive electrode case that is in contact with the metal positive electrode case in a state of being housed and disposed in the metal positive electrode case. Oxidation of the positive electrode case with the ferric acid (VI) salt leads to reduction of the ferric acid (VI) salt.
The capacity or capacity of the alkaline battery will be reduced.

【0006】また、酸化によって、正極ケース内壁面部
に生成した酸化鉄、あるいは水酸化鉄などの3価の鉄化
合物が導電性の低い膜として作用するため、大電流(重
負荷)放電に悪影響を及ぼすという不都合が見られる。
つまり、デジタルスチルカメラなどに対応して、高性能
で、長寿命な電源として期待されながら、実際には、高
性能・長寿命化を充分に達するに至っていない状況にあ
る。
[0006] In addition, a trivalent iron compound such as iron oxide or iron hydroxide formed on the inner wall surface of the positive electrode case by oxidation acts as a film having low conductivity, which adversely affects large current (heavy load) discharge. Inconvenience is seen.
In other words, although it is expected to be a high-performance and long-life power supply corresponding to a digital still camera or the like, in reality, it has not yet reached a high performance and a long life.

【0007】本発明は、上記事情に対処してなされたも
ので、高エネルギー密度で、長期貯蔵特性のすぐれたア
ルカリ電池の提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an alkaline battery having a high energy density and excellent long-term storage characteristics.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、正極
端子を兼ねる正極ケースと、前記正極ケース内に収納・
配置した鉄酸(VI)塩を作用物質として含有する正極
と、前記正極に対峙して配置された負極と、前記負極お
よび正極を隔離するセパレータと、少なくともセパレー
タに担持されるアルカリ電解液と、前記負極に電気的に
接続し、かつ絶縁ガスケットを介して正極ケースに一体
化して封口する負極端子部とを有するアルカリ電池であ
って、前記正極ケース内壁面中、少なくとも正極が対接
する面を黒鉛層で被覆して防食性を付与したことを特徴
とするアルカリ電池である。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a positive electrode case also serving as a positive electrode terminal and a positive electrode case accommodated in the positive electrode case.
A positive electrode containing a ferric acid (VI) salt disposed as an active substance, a negative electrode disposed opposite to the positive electrode, a separator separating the negative electrode and the positive electrode, and an alkaline electrolyte supported on at least the separator; An alkaline battery having a negative electrode terminal portion electrically connected to the negative electrode, and integrally sealing the positive electrode case via an insulating gasket and sealing, wherein at least a surface of the positive electrode case inner wall facing the positive electrode is graphite. An alkaline battery characterized in that the layer is coated with a layer to impart anticorrosion properties.

【0009】請求項2の発明は、請求項1記載のアルカ
リ電池において、鉄酸(VI)塩が鉄酸カリウムおよび
鉄酸バリウムから選ばれた少なくとも一種であることを
特徴とする。
A second aspect of the present invention is the alkaline battery according to the first aspect, wherein the ferric acid (VI) salt is at least one selected from potassium ferrate and barium ferrate.

【0010】請求項3の発明は、請求項1もしくは請求
項2記載のアルカリ電池において、負極が負極作用物質
として亜鉛合金を含有していることを特徴とする。
A third aspect of the present invention is the alkaline battery according to the first or second aspect, wherein the negative electrode contains a zinc alloy as a negative electrode active material.

【0011】請求項4の発明は、請求項1ないし請求項
3いずれか一記載のアルカリ電池において、アルカリ電
解液が亜鉛化合物を含有する水酸化カリウム水溶液であ
ることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the alkaline battery according to any one of the first to third aspects, the alkaline electrolyte is a potassium hydroxide aqueous solution containing a zinc compound.

【0012】請求項1〜4の発明において、金属製の正
極ケースは、たとえばステンレス鋼製、表面ニッケルメ
ッキした鉄基材製などであり、また、その形態・形状
は、円筒状、角筒状、ボタン形などが挙げられる。そし
て、これら正極ケースの内壁面中、少なくとも正極が対
接する面を被覆して防食性を付与する黒鉛層は、一般的
に、溶媒、バインダーもしくは接着剤、および黒鉛粉末
を塗料状に混練・調製し、これを塗布・乾燥することに
より形成される。なお、この黒鉛層は、導電性を有する
ので、正極ケースの正極端子としての集電効果を損なう
こともない。
In the first to fourth aspects of the present invention, the metal positive electrode case is made of, for example, stainless steel, a surface nickel-plated iron base material, and the like, and its shape and shape are cylindrical, square cylindrical, and the like. , Button shapes, and the like. In the inner wall surface of these positive electrode cases, at least the graphite layer which covers at least the surface in contact with the positive electrode and imparts anticorrosion properties is generally prepared by kneading and preparing a solvent, a binder or an adhesive, and graphite powder in the form of a paint. Then, it is formed by coating and drying. In addition, since this graphite layer has conductivity, it does not impair the current collecting effect as the positive electrode terminal of the positive electrode case.

【0013】請求項1〜4の発明において、正極作用物
質を成す鉄酸(VI)塩は、一般式、MFeO(式
中Mはアルカリおよびアルカリ土類元素であり、Mが+
1価の場合x=2、+2価の場合x=1)で示される+
6価の鉄の化合物で、たとえば鉄酸カリウム(KFe
)、鉄酸バリウム(BaFeO)などが挙げられ
る。ここで、鉄酸塩は、特に、限定されないが、エネル
ギー密度や安定性を考慮すると、上記鉄酸カリウムや鉄
酸バリウムが好ましい。なお、鉄酸(VI)塩は、1種
もしくは2種以上の混合系で使用してもよく、また、正
極合剤(正極)化に当たっては、所要の導電性を付与す
るために導電剤を併用する。
In the invention of claims 1 to 4, the ferric acid (VI) salt constituting the positive electrode active substance is represented by the general formula: M x FeO 4 (where M is an alkali and alkaline earth element, and M is +
X = 2 in case of monovalent, + = indicated by x = 1 in case of bivalent
Hexavalent iron compounds such as potassium ferrate (K 2 Fe
O 4 ) and barium ferrate (BaFeO 4 ). Here, the ferrate is not particularly limited, but the above-mentioned potassium ferrate and barium ferrate are preferable in consideration of energy density and stability. The ferric acid (VI) salt may be used in one kind or in a mixture of two or more kinds. In forming a positive electrode mixture (positive electrode), a conductive agent is added in order to impart required conductivity. Combined.

【0014】請求項1〜3の発明において、負極作用物
質としては、エネルギー密度やコスト、大電流出力(放
電)を考慮した場合、亜鉛粉末か好ましく、さらには、
たとえばインジウム(In)、ビスマス(Bi)、アル
ミニウム(Al)などを0.02〜0.5質量%程度含
有する亜鉛合金粉末が望ましい。つまり、上記亜鉛の合
金化によって、アルカリ性電解液中での自己溶解速度が
抑えられ、密閉系の電池内部での水素ガス発生が抑制さ
れるため、漏液などの事故を防止することができる。
In the first to third aspects of the present invention, the negative electrode active material is preferably zinc powder in consideration of energy density, cost, and large current output (discharge).
For example, a zinc alloy powder containing about 0.02 to 0.5% by mass of indium (In), bismuth (Bi), aluminum (Al) or the like is desirable. That is, the alloying of zinc suppresses the rate of self-dissolution in the alkaline electrolyte and suppresses the generation of hydrogen gas inside the sealed battery, so that accidents such as liquid leakage can be prevented.

【0015】ここで、亜鉛と合金化する他の成分元素と
しては、放電特性、未使用時および使用中断後の電池内
部における亜鉛の自己溶解による水素ガス発生の抑制力
など総合的に考慮すると、前記例示元素以外に、リチウ
ム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベ
リリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウ
ム、バリウム、チタン、バナジウム、鉄、銅、ジルコニ
ウム、ニオビウム、銀、ガリウム、錫などが挙げられ
る。なお、ビスマスを含有する亜鉛合金の場合は、ビス
マスが亜鉛合金表面に偏析して、未使用時および長期貯
蔵中の亜鉛の自己溶解を低減し、また、アルミニウムを
含有する亜鉛合金の場合は、使用中断後の自己溶解を低
減する。
Here, as other component elements that are alloyed with zinc, the discharge characteristics, the ability to suppress the generation of hydrogen gas due to self-dissolution of zinc inside the battery when not in use, and after use has been interrupted, are taken into consideration comprehensively. Other than the above-mentioned exemplified elements, lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, titanium, vanadium, iron, copper, zirconium, niobium, silver, gallium, tin and the like can be mentioned. In the case of a zinc alloy containing bismuth, bismuth segregates on the surface of the zinc alloy, reducing the self-dissolution of zinc when not in use and during long-term storage, and in the case of a zinc alloy containing aluminum, Reduce self-dissolution after discontinuation of use.

【0016】請求項1〜4の発明において、アルカリ電
解液としては、水酸化カリウム(KOH)の水溶液、水
酸化ナトリウム(NaOH)の水溶液が挙げられるが、
導電性および鉄酸(VI)塩の安定性の点から、34〜
48質量%の水酸化カリウム水溶液が好ましい。また、
負極作用物質として亜鉛合金を使用する場合には、亜鉛
の自己放電(溶解)による水素ガス発生を低減するた
め、予め、酸化亜鉛などの亜鉛化合物をアルカリ電解液
に溶解させて、亜鉛イオンを存在させておくことが望ま
しい。なお、アルカリ電解液中に亜鉛化合物を飽和状態
に添加すると、逆に、放電反応時の負極金属亜鉛の溶解
反応を阻害するので、アルカリ電解液中への添加量は、
2〜6質量%程度が好ましい。
In the first to fourth aspects of the present invention, examples of the alkaline electrolyte include an aqueous solution of potassium hydroxide (KOH) and an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH).
From the viewpoints of conductivity and stability of ferric acid (VI) salt, 34 to
A 48% by mass aqueous solution of potassium hydroxide is preferred. Also,
When a zinc alloy is used as the negative electrode active material, a zinc compound such as zinc oxide is previously dissolved in an alkaline electrolyte to reduce the generation of hydrogen gas due to self-discharge (dissolution) of zinc, and zinc ions are present. It is desirable to keep it. In addition, when the zinc compound is added to the alkaline electrolyte in a saturated state, on the contrary, the dissolution reaction of the negative electrode metal zinc during the discharge reaction is hindered.
About 2 to 6% by mass is preferable.

【0017】請求項1〜4の発明において、セパレータ
は、(a)たとえば6,6−ナイロンなどのポリアミド
系樹脂繊維を素材とした織布、もしくは不織布ないし多
孔質フィルム、(b)たとえばポリエチレン樹脂やポリ
プロピレン樹脂などでのポリオレフィン樹脂系繊維をメ
ルトブロー法などによって、シート化した布織布、ある
いは多孔質フィルム、あるいは(c)ガラス繊維を素材
とした厚さ200 〜500μm程度の布織布などが挙
げられる。これら材質製のセパレータを選択した場合、
鉄酸(VI)塩の酸化力に対しても安定で、セパレータ
機能を長期間に亘って保持することが実験的に確認され
た。つまり、酸化による劣化が起こらないため、電池内
部での短絡発生なども解消ないし回避され、長期の貯蔵
安定性などを確保できる。
In the inventions according to claims 1 to 4, the separator is (a) a woven or nonwoven fabric or a porous film made of polyamide resin fibers such as 6,6-nylon, and (b) a polyethylene resin. Woven cloth or sheet made of polyolefin resin-based fiber such as polypropylene resin or the like by melt blow method, or porous film, or (c) a cloth woven cloth made of glass fiber and having a thickness of about 200 to 500 μm. No. If you select a separator made of these materials,
It was experimentally confirmed that the compound was stable against the oxidizing power of ferric acid (VI) salt and maintained the separator function for a long period of time. That is, since deterioration due to oxidation does not occur, occurrence of a short circuit inside the battery is eliminated or avoided, and long-term storage stability and the like can be ensured.

【0018】請求項1〜4の発明では、正極作用物質を
成す鉄酸(VI)塩の強い酸化力による正極ケースの酸
化反応が防止され、酸化反応生成物の被膜形成ないし鉄
酸(VI)塩の還元に伴う電池の容量低下ないし容量劣
化が回避される。つまり、正極ケースの酸化による劣化
ないし損傷の恐れが解消し、また、鉄酸(VI)塩も還
元劣化も起こらないので、電池容量の低下もなくなり、
鉄酸(VI)塩の特長を生かしながら、すぐれた長期の
使用・貯蔵安定性などを呈するアルカリ電池化が可能に
成る。
According to the first to fourth aspects of the present invention, the oxidation reaction of the positive electrode case due to the strong oxidizing power of the ferric acid (VI) salt constituting the positive electrode active substance is prevented, and the formation of a film of the oxidation reaction product or the ferric acid (VI) A reduction in capacity or deterioration in capacity of the battery due to reduction of salt is avoided. That is, the possibility of deterioration or damage due to oxidation of the positive electrode case is eliminated, and the ferric acid (VI) salt does not undergo reductive deterioration, so that the battery capacity does not decrease and
It is possible to make an alkaline battery exhibiting excellent long-term use and storage stability while utilizing the features of ferric acid (VI) salt.

【0019】[0019]

【発明の実施形態】以下、図1を参照して実施例を説明
する。
An embodiment will be described below with reference to FIG.

【0020】実施例Embodiment

【0021】正極ケースの処理Processing of the positive electrode case

【0022】鉄基材表面にニッケルメッキを施した金属
板を絞り加工して得たJIS規格LR6形(単3形)電
池用の円筒状正極ケースを用意する。次いで、この正極
ケース内壁面に、黒鉛粉末を質量比で20%程度分散含
有する塗料をスプレーガンで噴霧・塗布した後、溶媒を
揮散させて乾燥し、正極ケース内壁面に黒鉛系層を形成
する。
A cylindrical positive electrode case for a JIS standard LR6 type (AA) battery obtained by drawing a metal plate having a nickel-plated iron base surface is prepared. Next, a paint containing about 20% by mass of graphite powder dispersed therein is sprayed and applied by a spray gun on the inner wall surface of the positive electrode case, and then the solvent is evaporated and dried to form a graphite-based layer on the inner wall surface of the positive electrode case. I do.

【0023】正極合剤(正極)の作成Preparation of positive electrode mixture (positive electrode)

【0024】正極作用物質である鉄酸カリウムの粉末8
8質量部と、導電剤で、かつ成形性および金型に対する
離型性を付与する人造黒鉛粉末(商品名SP−10、日
本黒鉛工業kk製)12質量部とを混合・撹拌した。そ
の後、JIS規格LR6形電池用に相当する正極合剤成
形金型を使用して、中空円筒形の正極合剤を加圧成形し
た。
Powder 8 of potassium ferrate as a positive electrode active substance
8 parts by mass and 12 parts by mass of an artificial graphite powder (trade name: SP-10, manufactured by Nippon Graphite Industries KK) which is a conductive agent and imparts moldability and mold release property to a mold were mixed and stirred. Thereafter, a positive electrode mixture having a hollow cylindrical shape was pressure-formed using a positive electrode mixture molding die corresponding to JIS standard LR6 type battery.

【0025】負極の作成Preparation of negative electrode

【0026】インジウム0.05質量%、ビスマス0.
01質量%およびアルミニウム0.003質量%を含有
する無汞化亜鉛合金粉末と、酸化亜鉛濃度5質量%の水
酸化カリウム40質量%水溶液(電解液)と、ゲル化剤
としてのポリアクリル酸ソーダとを、減圧下で撹拌・混
合することにより、ゲル状亜鉛負極を調製した。
Indium 0.05 mass%, bismuth 0.
A non-melonized zinc alloy powder containing 0.01% by mass and 0.003% by mass of aluminum, a 40% by mass aqueous solution of potassium hydroxide (electrolyte) having a zinc oxide concentration of 5% by mass, and sodium polyacrylate as a gelling agent Was stirred and mixed under reduced pressure to prepare a gelled zinc negative electrode.

【0027】セパレータの作成Preparation of separator

【0028】ポリエチレン樹脂繊維からなる厚さ110
μmの不織布を3重に捲装し、その一部加熱接着して円
筒体を作成する。さらに、厚さ150μmのポリエチレ
ン樹脂シートから円板を打ち抜き、この円板を前記円筒
体の一端に加熱接着して有底円筒状のセパレータを作成
する。
Thickness 110 made of polyethylene resin fiber
A nonwoven fabric having a thickness of μm is wound three times, and a part of the nonwoven fabric is heated and adhered to form a cylindrical body. Further, a circular plate is punched out from a polyethylene resin sheet having a thickness of 150 μm, and the circular plate is heated and adhered to one end of the cylindrical body to form a bottomed cylindrical separator.

【0029】アルカリ電池の組立Assembly of alkaline battery

【0030】上記、作成した円筒形の正極合剤、ゲル状
亜鉛負極、およびセパレータを、JIS規格LR6形電
池用に相当する正極端子を兼ねる正極ケース内に、常套
的な手段で、装着・配置して単3形アルカリ電池を組み
立てた。図1は、組立構成した単3形アルカリ電池の概
略構成を示す断面図である。
The above-prepared cylindrical positive electrode mixture, gelled zinc negative electrode, and separator are mounted and arranged by a conventional means in a positive electrode case also serving as a positive electrode terminal corresponding to JIS standard type LR6 type battery. Thus, an AA alkaline battery was assembled. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an assembled AA alkaline battery.

【0031】図1において、1は正極端子を兼ねる有底
円筒形の正極ケース、2は前記正極ケース1内壁面を被
覆する黒鉛系層、3は前記正極ケース1内に黒鉛系層2
を介して装着・配置された円筒形の正極合剤(正極)、
4は正極合剤3の内側に装着・配置された有底円筒状の
セパレータである。なお、正極合剤3は、輪切り状に分
割された3個の正極合剤を積層した構成と成っている。
In FIG. 1, 1 is a bottomed cylindrical positive electrode case also serving as a positive electrode terminal, 2 is a graphite-based layer covering the inner wall surface of the positive electrode case 1, and 3 is a graphite-based layer 2 in the positive electrode case 1.
A cylindrical positive electrode mixture (positive electrode) mounted and arranged via
Reference numeral 4 denotes a bottomed cylindrical separator mounted and arranged inside the positive electrode mixture 3. In addition, the positive electrode mixture 3 has a configuration in which three positive electrode mixtures divided in a ring shape are laminated.

【0032】また、5は前記円筒形の正極合剤3の中空
部に有底円筒状のセパレータ4を介して充填されたゲル
状亜鉛負極、6は前記ゲル状亜鉛負極5中に一端部が挿
入され、他端部を突出させて配置した真鍮製の負極集電
棒である。
Reference numeral 5 denotes a gelled zinc negative electrode in which the hollow portion of the cylindrical positive electrode mixture 3 is filled via a bottomed cylindrical separator 4, and reference numeral 6 denotes one end of the gelled zinc negative electrode 5. This is a brass-made negative electrode current collector rod that is inserted and arranged with the other end protruding.

【0033】さらに、7は前記負極集電棒6の他端部を
挿通させ、かつ正極ケース1との間を電気的に絶縁する
とともに、液密な封止に寄与する絶縁性ガスケット、8
は環状の金属板、9は内壁面が負極集電棒6の他端部に
電気的に接続する構成と成っている負極端子を兼ねる帽
子形の金属封口板である。ここで、絶縁性ガスケット7
は、たとえばポリアミド樹脂製であり、正極ケース1の
カシメにより金属板8および金属封口板9で、正極ケー
ス1を液密封口している。
Further, reference numeral 7 denotes an insulating gasket that allows the other end of the negative electrode current collector rod 6 to pass therethrough and electrically insulates the positive electrode case 1 from the other, and contributes to liquid-tight sealing.
Is a ring-shaped metal plate, and 9 is a hat-shaped metal sealing plate also serving as a negative electrode terminal whose inner wall surface is electrically connected to the other end of the negative electrode current collecting rod 6. Here, the insulating gasket 7
Is made of a polyamide resin, for example, and the positive electrode case 1 is liquid-sealed by a metal plate 8 and a metal sealing plate 9 by caulking the positive electrode case 1.

【0034】比較例の電池組立Battery assembly of comparative example

【0035】上記、図1に図示したアルカリ電池の構成
において、内壁面を黒鉛系塗料で処理した正極ケース1
の代りに、黒鉛系塗料による内壁面処理を省略した鉄基
材表面にニッケルメッキを施した金属板を絞り加工して
得たままの正極ケースを使用した他は、同様の構成を採
ったアルカリ電池を作成した。
In the configuration of the alkaline battery shown in FIG. 1, a positive electrode case 1 having an inner wall surface treated with a graphite paint.
Instead of using a positive electrode case that was obtained by drawing a nickel-plated metal plate on the surface of an iron base material without the inner wall surface treatment with graphite paint, Battery was created.

【0036】次に、上記実施例および比較例のアルカリ
電池について、2Aの連続放電で閉路電圧0.9Vまで
の放電持続時間(調査個数20の平均値、貯蔵開始
前)、デジタルスチルカメラ(アレグレットPDR−M
1,kk.東芝)による実装試験撮影枚数(30秒間に
1回の撮影、撮影回数5回の平均値)、未放電(未使
用)電池を60℃で20日間および60℃で40日間貯
蔵後、2Aの連続放電で閉路電圧0.9Vまでの放電持
続時間を試験・評価した結果を表1に示す。
Next, regarding the alkaline batteries of the above Examples and Comparative Examples, the discharge duration up to a closed circuit voltage of 0.9 V (average value of 20 surveyed items, before the start of storage) with a continuous discharge of 2 A, a digital still camera (Allegretto) PDR-M
1, kk. Mounting test by Toshiba) Number of shots (1 shot per 30 seconds, average of 5 shots), 2A continuous after storing undischarged (unused) batteries at 60 ° C for 20 days and 60 ° C for 40 days Table 1 shows the results of tests and evaluations of the discharge duration up to a closed circuit voltage of 0.9 V by discharging.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】表1から分かるように、2Aの連続放電、
デジタルスチルカメラによる実装試験撮影枚数とも、実
施例の方がすぐれている。換言すると、比較例の方が劣
っており、比較例の場合は、正極ケースが鉄酸塩と既に
反応して容量劣化が起こっているためと考えられる。
As can be seen from Table 1, 2A continuous discharge,
The embodiment is superior in both the number of shots taken during the mounting test by the digital still camera. In other words, the comparative example is inferior, and in the case of the comparative example, it is considered that the positive electrode case has already reacted with ferrate to cause the capacity deterioration.

【0039】一方、貯蔵後の2A・大電流(重負荷)放
電では、実施例および比較例の差が顕著であり、その理
由は、次のように考えられる。すなわち、比較例に係る
アルカリ電池では、正極ケースによる鉄酸塩の還元劣化
が起きて、鉄の3価化合物被膜が成長し、単成る容量劣
化だけでなく、鉄の3価化合物被膜が抵抗と成って、特
に、大電流下では、IRドロップがより大きくなって、
作動電圧が低下するためといえる。これに対して、実施
例に係るアルカリ電池の場合は、正極ケースの酸化劣化
が防止される一方、良好な導電性も確保されるため、長
期貯蔵でも高性能を保持するアルカリ電池として機能す
る。
On the other hand, in the 2A, high current (heavy load) discharge after storage, the difference between the embodiment and the comparative example is remarkable, and the reason is considered as follows. That is, in the alkaline battery according to the comparative example, reduction of ferrate due to the positive electrode case occurs, and a trivalent compound film of iron grows. In particular, under high current, the IR drop becomes larger,
It can be said that the operating voltage decreases. On the other hand, in the case of the alkaline battery according to the embodiment, since the positive electrode case is prevented from being oxidized and deteriorated, good conductivity is also ensured, so that the alkaline battery functions as an alkaline battery that maintains high performance even during long-term storage.

【0040】上記では、単3形アルカリ電池の場合につ
いて示したが、たとえば単1形や単2形などの場合、あ
るいはボタン形アルカリ電池の場合でも、同様の作用効
果が認められた。また、正極作用物質を鉄酸バリウム、
あるいは鉄酸カリウム−鉄酸バリウム混合系の場合も、
同様に、安定で高性能なアルカリ電池として機能するこ
とが確認された。
In the above description, the case of AA alkaline batteries has been shown. However, similar effects can be obtained in the case of, for example, AA or AA batteries, or button alkaline batteries. In addition, barium ferrate as a positive electrode active substance,
Alternatively, in the case of a potassium ferrate-barium ferrate mixed system,
Similarly, it was confirmed that it functions as a stable and high-performance alkaline battery.

【0041】本発明は、上記実施例に限定されるもので
なく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を
採ることができる。たとえば、正極合剤の組成比や組成
分、負極の組成などは、使用目的ないし目的性能などに
応じて適宜選択できる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, the composition ratio and composition of the positive electrode mixture, the composition of the negative electrode, and the like can be appropriately selected according to the purpose of use or the intended performance.

【0042】[0042]

【発明の効果】請求項1〜4の発明によれば、鉄酸(V
I)塩の強い酸化力によって、正極ケースが酸化劣化す
ることなく所要の機能を維持・発揮する一方、鉄酸塩の
還元劣化を招来しないので、電池容量の低下も抑制され
る。つまり、正極ケースの酸化劣化に伴う正極容量の低
下ないし電池容量低減の恐れもなくなり、鉄酸(VI)
塩の特長を生かしながら、すぐれた長期の使用・貯蔵安
定性を呈する信頼性の高いアルカリ電池を提供できる。
According to the first to fourth aspects of the present invention, ferric acid (V
I) Due to the strong oxidizing power of the salt, the positive electrode case maintains and exhibits a required function without being oxidized and degraded, but does not cause reduction degradation of ferrate, so that a decrease in battery capacity is also suppressed. In other words, there is no danger of a decrease in the positive electrode capacity or a decrease in the battery capacity due to the oxidative deterioration of the positive electrode case.
A highly reliable alkaline battery exhibiting excellent long-term use and storage stability while utilizing the features of salt can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例に係る単3形アルカリ電池の概略構成を
示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of an AA alkaline battery according to an embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……正極ケース 2……黒鉛層 3……正極合剤 4……樹脂系セパレータ 5……ゲル状亜鉛負極 6……負極集電棒 7……絶縁ガスケット 8……環状金属板 9……金属封口板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Positive electrode case 2 ... Graphite layer 3 ... Positive electrode mixture 4 ... Resin-based separator 5 ... Gelled zinc negative electrode 6 ... Negative electrode current collector rod 7 ... Insulating gasket 8 ... Ring metal plate 9 ... Metal Sealing plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 4/64 H01M 4/64 B 6/06 6/06 B (72)発明者 成海 恵介 東京都品川区南品川3丁目4番10号 東芝 電池株式会社 Fターム(参考) 5H011 AA02 CC05 DD09 DD17 5H017 AA02 AS06 AS10 BB08 CC01 DD05 EE06 5H024 AA02 AA14 CC02 CC14 DD02 DD15 FF09 5H050 AA07 AA08 AA09 BA04 CA02 CB13 DA04 FA07 GA22 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01M 4/64 H01M 4/64 B 6/06 6/06 B (72) Inventor Keisuke Narumi Shinagawa-ku, Tokyo 3-4-10 Minamishinagawa Toshiba Battery Corporation F-term (reference) 5H011 AA02 CC05 DD09 DD17 5H017 AA02 AS06 AS10 BB08 CC01 DD05 EE06 5H024 AA02 AA14 CC02 CC14 DD02 DD15 FF09 5H050 AA07 AA08 AA09 BA04 CA02 CB13 DA04 FA

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極端子を兼ねる正極ケースと、前記正
極ケース内に収納・配置した鉄酸(VI)塩を作用物質
として含有する正極と、前記正極に対峙して配置された
負極と、前記負極および正極を隔離するセパレータと、
少なくともセパレータに担持されるアルカリ電解液と、
前記負極に電気的に接続し、かつ絶縁ガスケットを介し
て正極ケースに一体化して封口する負極端子部とを有す
るアルカリ電池であって、 前記正極ケース内壁面中、少なくとも正極が対接する面
を黒鉛層で被覆して防食性を付与したことを特徴とする
アルカリ電池。
1. A positive electrode case also serving as a positive electrode terminal, a positive electrode containing a ferric acid (VI) salt housed and disposed in the positive electrode case as an active substance, a negative electrode disposed opposite to the positive electrode, A separator for separating the negative electrode and the positive electrode,
At least an alkaline electrolyte supported on the separator,
An alkaline battery having a negative electrode terminal portion electrically connected to the negative electrode, and integrally sealing the positive electrode case via an insulating gasket, and sealing at least a surface of the positive electrode case inner wall surface with which the positive electrode is in contact. An alkaline battery characterized in that the layer is coated with a layer to impart anticorrosion properties.
【請求項2】 鉄酸(VI)塩が、鉄酸カリウムおよび
鉄酸バリウムから選ばれた少なくとも一種であることを
特徴とする請求項1記載のアルカリ電池。
2. The alkaline battery according to claim 1, wherein the ferric acid (VI) salt is at least one selected from potassium ferrate and barium ferrate.
【請求項3】 負極作用物質が亜鉛合金を含有している
ことを特徴とする請求項1もしくは請求項2記載のアル
カリ電池。
3. The alkaline battery according to claim 1, wherein the negative electrode active substance contains a zinc alloy.
【請求項4】 アルカリ電解液が亜鉛化合物を含有する
水酸化カリウム水溶液であることを特徴とする請求項1
ないし請求項3いずれか一記載のアルカリ電池。
4. The method according to claim 1, wherein the alkaline electrolyte is an aqueous potassium hydroxide solution containing a zinc compound.
An alkaline battery according to claim 3.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020053134A (en) * 2018-09-25 2020-04-02 株式会社豊田自動織機 Power storage module
CN111883729A (en) * 2020-08-25 2020-11-03 嘉兴市凯力电池有限公司 Square carbon battery

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