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JP2008103111A - Zinc alkaline battery - Google Patents

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JP2008103111A
JP2008103111A JP2006282791A JP2006282791A JP2008103111A JP 2008103111 A JP2008103111 A JP 2008103111A JP 2006282791 A JP2006282791 A JP 2006282791A JP 2006282791 A JP2006282791 A JP 2006282791A JP 2008103111 A JP2008103111 A JP 2008103111A
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JP
Japan
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positive electrode
zinc
mixture
alkaline battery
electrode mixture
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JP2006282791A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiichi Hikata
誠一 日方
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FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an alkaline battery having a positive electrode mixture improved in high rate discharge characteristics, with high capacity realized, and capable of mass production. <P>SOLUTION: The alkaline battery contains polyolefin in a positive electrode mixture of which the outer diameter is 100.2-102.0% of an inner diameter of a positive electrode can, and which has, as a positive electrode active material, manganese dioxide, a nickel hydroxide based compound, and graphite as a principal component. As a result, the alkaline battery having the positive electrode mixture superior in molding work, improved in high rate discharge characteristics, and with high capacity can be realized. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、亜鉛アルカリ電池に関するものである。   The present invention relates to a zinc alkaline battery.

ノート型パソコン、CDプレーヤー、MDプレーヤー、液晶テレビ等の携帯用AV機器、携帯電話などのように超重負荷あるいは重負荷の用途が最近のアルカリ乾電池に要求されてきている。そのため、かつての電池と比較して容量的な増量が図られてきている。   The use of ultra-heavy loads or heavy loads such as notebook personal computers, CD players, MD players, portable AV equipment such as liquid crystal televisions, and mobile phones has been required for recent alkaline batteries. For this reason, a capacity increase has been attempted as compared with the former battery.

従来、電池としては、シート状に成形した正極と負極およびセパレータを捲回し、電解液を注入して形成するスパイラル型構造の電池と、円筒形状に成形した正極とゲル状の負極および円筒状のセパレータを円筒金属缶体に収納して形成するインサイドアウト型構造の電池が知られている。   Conventionally, as a battery, a positive electrode, a negative electrode, and a separator that are formed into a sheet shape are wound, a battery having a spiral type structure that is formed by injecting an electrolyte, a positive electrode that is formed into a cylindrical shape, a negative electrode in a gel shape, and a cylindrical shape An inside-out type battery in which a separator is housed and formed in a cylindrical metal can is known.

ところで、スパイラル型構造の電池と比べてインサイドアウト型構造の電池は、生産性に優れ、低コストで高容量の電池を作製することが可能であるが、正極と負極との対向する面積が小さいため、高率放電特性に劣るという問題があった。   By the way, the battery of the inside-out type structure is superior in productivity to the battery of the spiral type structure, and can produce a high-capacity battery at a low cost, but the area where the positive electrode and the negative electrode face each other is small. Therefore, there is a problem that the high rate discharge characteristics are inferior.

一方、高率放電特性に優れた電池として、オキシ水酸化ニッケルを主構成材料とする正極と、亜鉛を主成分とする合金を用いた負極と、セパレータと、金属缶を具備する密閉式アルカリ亜鉛二次電池が知られている(特許文献1)。しかしながら、この電池は、連続あるいは不連続の高率放電において、電気容量が著しく滅少してしまうという問題があった。   On the other hand, as a battery excellent in high rate discharge characteristics, a sealed alkaline zinc comprising a positive electrode mainly composed of nickel oxyhydroxide, a negative electrode using an alloy mainly composed of zinc, a separator, and a metal can A secondary battery is known (Patent Document 1). However, this battery has a problem in that the electric capacity is remarkably reduced in continuous or discontinuous high rate discharge.

また、水酸化ニッケルを正極活物質とし、亜鉛を負極活物質とするインサイドアウト型ニッケル亜鉛二次電池も知られている(特許文献2)。この電池は、充放電サイクルを繰り返すことにより充電時に正極から酸素ガスが発生し、電池内圧が上昇して電解液が漏液するおそれがあるという問題を抱えている。さらに、この電池は、正極と負極の理論容量比を1:2としており、高容量を達成することは困難である。
英国特許3651258号明細書 特開2000−67910号公報
An inside-out type nickel-zinc secondary battery using nickel hydroxide as a positive electrode active material and zinc as a negative electrode active material is also known (Patent Document 2). This battery has a problem that oxygen gas is generated from the positive electrode during charging by repeating the charge / discharge cycle, the battery internal pressure increases, and the electrolyte may leak. Furthermore, this battery has a theoretical capacity ratio of the positive electrode to the negative electrode of 1: 2, and it is difficult to achieve a high capacity.
British Patent No. 3651258 JP 2000-67910 A

前記したように、水酸化ニッケル化合物を正極活物質とするアルカリ電池では、高容量を実現するためには活物質を増量させる必要があるが、インサイドアウト型の電池容器は、JIS規格により容積に制約があるため、活物質量を増量させるためには、電池缶内物質の内の発電に寄与しない成分を削減することが考えられる。正極合剤中に含まれる成分としては、黒鉛が正極合剤中の10質量%程度という比較的大きな体積を占めているため、これを削減することが考えられるが、黒鉛を削減した場合、正極合剤の成形性に問題が生じ、電池の量産が困難になるという問題がある。   As described above, in an alkaline battery using a nickel hydroxide compound as a positive electrode active material, it is necessary to increase the amount of the active material in order to achieve a high capacity. However, an inside-out type battery container has a volume according to JIS standards. Since there are restrictions, in order to increase the amount of the active material, it is conceivable to reduce components that do not contribute to power generation in the material in the battery can. As a component contained in the positive electrode mixture, since graphite occupies a relatively large volume of about 10% by mass in the positive electrode mixture, it is conceivable to reduce this, but when graphite is reduced, the positive electrode mixture There is a problem in the moldability of the mixture, which makes it difficult to mass-produce batteries.

本発明は、生産性に優れているインサイドアウト型の構造を有する亜鉛アルカリ電池における前記問題を改善するためになされたもので、その課題は高率放電特性を改善し高容量を実現できる電池を大量生産するための正極合剤を改善した亜鉛アルカリ電池を実現することである。   The present invention has been made in order to improve the above-mentioned problem in a zinc-alkaline battery having an inside-out type structure that is excellent in productivity. The problem is to provide a battery that can improve high-rate discharge characteristics and realize high capacity. It is to realize a zinc-alkaline battery with an improved positive electrode mixture for mass production.

上記課題を解決するために、本発明は、正極合剤の外径が金属缶内径の100.2〜102.0%である亜鉛アルカリ電池であり、正極活物質として二酸化マンガン、水酸化ニッケル系化合物と黒鉛を主成分とする正極合剤に、ポリオレフィンが含有されていることを特徴とする。本発明は、このような構成とすることによって、成形作業性に優れ、かつ高容量の正極合剤を備えた亜鉛アルカリ電池を実現できる。   In order to solve the above problems, the present invention is a zinc-alkaline battery in which the outer diameter of the positive electrode mixture is 100.2 to 102.0% of the inner diameter of the metal can, and manganese dioxide and nickel hydroxide are used as the positive electrode active material. A positive electrode mixture mainly composed of a compound and graphite contains polyolefin. By adopting such a configuration, the present invention can realize a zinc-alkaline battery excellent in molding workability and provided with a high-capacity positive electrode mixture.

本発明におけるポリオレフィンの配合量は、正極活物質に対して100〜30000ppmの割合で配合されていることが望ましい。また、正極合剤が、二酸化マンガン、オキシ水酸化ニッケル、もしくは、両者の混合物からなるものであることが望ましい。ポリオレフィンとしては、ポリエチレンが望ましい。ポリエチレンは、正極活物質中に100〜30000ppm、好ましくは100〜10000ppm、さらに好ましくは100〜1000ppmの範囲で添加されることが望ましい。また、正極合剤中の、オキシ水酸化ニッケルと二酸化マンガンとの配合比率が40〜100質量%:60〜0質量%であることが好ましい。   As for the compounding quantity of the polyolefin in this invention, it is desirable to mix | blend in the ratio of 100-30000 ppm with respect to a positive electrode active material. The positive electrode mixture is preferably made of manganese dioxide, nickel oxyhydroxide, or a mixture of both. As the polyolefin, polyethylene is desirable. The polyethylene is desirably added to the positive electrode active material in the range of 100 to 30000 ppm, preferably 100 to 10000 ppm, more preferably 100 to 1000 ppm. Moreover, it is preferable that the mixture ratio of nickel oxyhydroxide and manganese dioxide in a positive electrode mixture is 40-100 mass%: 60-0 mass%.

本発明によれば、高性能かつ高容量で、量産に適した電池の製造を行うことが可能な正極合剤を備えた亜鉛アルカリ電池を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the zinc alkaline battery provided with the positive mix which can manufacture the battery suitable for mass production with high performance and a high capacity | capacitance can be provided.

以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
本発明は、正極合剤外径が金属缶(正極缶)内径の100.2〜102.0%であり、正極活物質としての二酸化マンガン、水酸化ニッケル系化合物もしくは両者の混合物および黒鉛を主成分とする正極合剤に、ポリオレフィンが添加されていることを特徴とする。ここで、ポリオレフィンは、正極活物質中に100〜30000ppmの割合で配合されていることが望ましく、好ましくは100〜10000ppmの割合で配合されていることが望ましい。さらに好ましくは100〜1000ppmの割合が望ましい。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail.
In the present invention, the outer diameter of the positive electrode mixture is 100.2 to 102.0% of the inner diameter of the metal can (positive electrode can), and manganese dioxide, a nickel hydroxide compound or a mixture of both and graphite as the positive electrode active material are mainly used. Polyolefin is added to the positive electrode mixture as a component. Here, the polyolefin is desirably blended in the positive electrode active material at a ratio of 100 to 30000 ppm, and desirably 100 to 10,000 ppm. More preferably, a ratio of 100 to 1000 ppm is desirable.

ポリオレフィンがこの範囲を上回った場合、成形作業性改善の効果が得られないばかりでなく、正極活物質の配合量を圧迫することになり、電池の容量減少につながり好ましくない。一方、ポリオレフィンが前記範囲を下回った場合、成形作業性が低下するばかりでなく、製造歩留まりも低下して好ましくない。   When the polyolefin exceeds this range, not only the effect of improving the molding workability is obtained, but also the amount of the positive electrode active material is pressed, which leads to a decrease in battery capacity, which is not preferable. On the other hand, when the polyolefin is less than the above range, not only the molding workability is lowered but also the production yield is unfavorable.

次に、本発明に係る正極活物質、炭素系導電材、水酸化カリウム電解液、ポリオレフィン等について説明する。   Next, the positive electrode active material, the carbon-based conductive material, the potassium hydroxide electrolyte, the polyolefin, and the like according to the present invention will be described.

(正極活物質)
本発明において用いられる正極活物質としては、二酸化マンガン、水酸化ニッケル系化合物が挙げられる。水酸化ニッケル系化合物としては、水酸化ニッケル、およびオキシ水酸化ニッケルがあげられる。これらの内、オキシ水酸化ニッケルが高濃度である程、電池電圧が高く、放電容量も増すという点で望ましい。
(Positive electrode active material)
Examples of the positive electrode active material used in the present invention include manganese dioxide and nickel hydroxide compounds. Examples of the nickel hydroxide compound include nickel hydroxide and nickel oxyhydroxide. Of these, the higher the concentration of nickel oxyhydroxide, the higher the battery voltage and the higher the discharge capacity.

さらに、正極活物質である水酸化ニッケル系化合物自体が、亜鉛もしくはコバルト単独あるいはその両方と共晶しているものであることが、低電解液比率でも安定した放電が行えることから好ましい。水酸化ニッケル系化合物に共晶させる亜鉛もしくはコバルトの量は、4.0〜12.0%の範囲が好ましい。亜鉛の量がこの範囲を下回ると、利用率低下の問題が発生し、またこの範囲を上回ると、比重低下により容量密度が低下する問題があるからである。   Furthermore, it is preferable that the nickel hydroxide-based compound itself as the positive electrode active material is eutectic with zinc or cobalt alone or both because stable discharge can be performed even at a low electrolyte ratio. The amount of zinc or cobalt to be eutectic in the nickel hydroxide compound is preferably in the range of 4.0 to 12.0%. This is because if the amount of zinc is below this range, there will be a problem of lowering the utilization factor, and if it exceeds this range, there will be a problem that the capacity density will decrease due to a decrease in specific gravity.

(炭素系導電材)
本発明において用いる炭素系導電材は、正極合剤の導電性を向上させるために用いられるもので、通常アルカリ電池の正極合剤において用いられる炭素系導電材と同等のものが用いられる。例えば、黒鉛、人造黒鉛、ケッチェンブラック(登録商標)などが挙げられる。本発明においては黒鉛が特に好ましい。
(Carbon-based conductive material)
The carbon-based conductive material used in the present invention is used to improve the conductivity of the positive electrode mixture, and the same carbon-based conductive material that is usually used in the positive electrode mixture of alkaline batteries is used. Examples thereof include graphite, artificial graphite, and ketjen black (registered trademark). In the present invention, graphite is particularly preferred.

(水酸化カリウム電解液)
本発明において用いる水酸化カリウム電解液も、アルカリ乾電池において通常用いられている電解液であり、その濃度は任意であるが、およそ40質量%のものが好ましい。
(Potassium hydroxide electrolyte)
The potassium hydroxide electrolyte used in the present invention is also an electrolyte usually used in alkaline batteries, and its concentration is arbitrary, but approximately 40% by mass is preferable.

(ポリオレフィン)
本発明において用いられるポリオレフィンは、ポリエチレン又はポリプロピレンより選ばれる少なくとも一つの物質であることが望ましい。これらは、ホモポリマーのみならず、他の共重合成分を含んでいても差し支えない。本発明においてポリエチレン及びポリプロピレンを選択したのは、これらが結着において優れているからであり、比較的少量の添加で所期の目的を達成するため、電池の放電容量の低下をもたらさないからである。また、これらの添加量については、従来のアルカリマンガン電池に比べて高率放電特性を有し且つ高容量なニッケル亜鉛電池を、低コストで大量生産するという意味においては、ポリオレフィンの添加量は、正極活物質に対して100〜30000ppmが望ましく、さらに100〜10000ppmが望ましい。その中で特に、100〜1000ppmが望ましい。ポリオレフィンの添加量が100ppmを下回った場合は、ポリオレフィン添加による顆粒状合剤の結着の効果が薄れて、強度の低下を招き、量産性が失われることとなる。
また、30000ppmを越えると、コスト的にデメリットとなるばかりか、最終的に組み立てる電池の電気容量の観点からも不利となり、且つ、重負荷放電特性への悪影響もある。
(Polyolefin)
The polyolefin used in the present invention is preferably at least one substance selected from polyethylene or polypropylene. These may contain not only the homopolymer but also other copolymerization components. The reason why polyethylene and polypropylene are selected in the present invention is that they are excellent in binding, and because they achieve the intended purpose with a relatively small amount of addition, they do not cause a decrease in the discharge capacity of the battery. is there. In addition, with respect to these addition amounts, in the sense of mass-producing nickel zinc batteries having high rate discharge characteristics and high capacity compared to conventional alkaline manganese batteries at low cost, the addition amount of polyolefin is 100 to 30,000 ppm is desirable with respect to the positive electrode active material, and further 100 to 10,000 ppm is desirable. Among these, 100 to 1000 ppm is particularly desirable. When the added amount of the polyolefin is less than 100 ppm, the effect of binding the granular mixture by adding the polyolefin is diminished, resulting in a decrease in strength and loss of mass productivity.
On the other hand, if it exceeds 30000 ppm, it is not only disadvantageous in terms of cost, but also disadvantageous from the viewpoint of the electric capacity of the battery that is finally assembled, and has an adverse effect on heavy load discharge characteristics.

本発明において用いるポリオレフィンとしては、正極合剤の混合の容易性から粒状ないし粉末状のものが好ましい。また、好ましい粒径範囲は、10μm〜100μm程度の範囲である。粒径範囲がこの範囲を下回った場合もしくは上回った場合、正極合剤原料の混合が困難となり、得られる電池特性に悪影響が生じる。   The polyolefin used in the present invention is preferably in the form of granules or powders because of the ease of mixing the positive electrode mixture. Moreover, a preferable particle size range is a range of about 10 μm to 100 μm. When the particle size range falls below or exceeds this range, mixing of the positive electrode mixture raw material becomes difficult, and the obtained battery characteristics are adversely affected.

次に、本発明の電池の正極合剤の製造工程を順に説明する。
(ドライ攪拌)
正極活物質である二酸化マンガン、オキシ水酸化ニッケル粉末に、黒鉛粉末およびポリオレフィン粉末を加え万能攪拌ミキサーにてドライ攪拌する。攪拌時間は、約5分間程度である。このときの黒鉛添加率([黒鉛粉末質量]/[活物質質量+黒鉛粉末質量])は3〜10質量%の範囲が好ましく、さらに好ましいのは5〜8%である。黒鉛含有率がこの範囲を上回ると、成形性、成形作業性は良好となるが、放電容量が低下して、所期の目的を達成しない。一方、黒鉛含有率が前記範囲を下回ると、放電容量は向上するが、正極活物質内の導電性が低下し、重負荷放電特性低下の問題を引き起こす原因となる。ポリオレフィンの添加量は、正極活物質に対して100〜30000ppmが望ましく、好ましくは100〜10000ppmが望ましく、更に好ましくは、100〜1000ppmが望ましい。ポリオレフィンの添加量が100ppmを下回った場合は、ポリオレフィン添加による顆粒状合剤の結着の効果が薄れて量産性が失われる。また、30000ppmを越えると、コスト的にデメリットとなるばかりか、最終的に組み立てる電池の電気容量の観点からも不利となり、且つ、重負荷放電特性への悪影響もある。
Next, the manufacturing process of the positive electrode mixture of the battery of the present invention will be described in order.
(Dry stirring)
Graphite powder and polyolefin powder are added to the positive electrode active material manganese dioxide and nickel oxyhydroxide powder, followed by dry stirring with a universal stirring mixer. The stirring time is about 5 minutes. The graphite addition rate ([graphite powder mass] / [active material mass + graphite powder mass]) at this time is preferably in the range of 3 to 10% by mass, more preferably 5 to 8%. If the graphite content exceeds this range, moldability and molding workability will be good, but the discharge capacity will be reduced and the intended purpose will not be achieved. On the other hand, when the graphite content is below the above range, the discharge capacity is improved, but the conductivity in the positive electrode active material is lowered, which causes a problem of deterioration in heavy load discharge characteristics. The added amount of the polyolefin is desirably 100 to 30000 ppm, preferably 100 to 10000 ppm, more preferably 100 to 1000 ppm with respect to the positive electrode active material. When the added amount of the polyolefin is less than 100 ppm, the effect of binding the granular mixture by adding the polyolefin is diminished and the mass productivity is lost. On the other hand, if it exceeds 30000 ppm, it is not only disadvantageous in terms of cost, but also disadvantageous from the viewpoint of the electric capacity of the battery that is finally assembled, and has an adverse effect on heavy load discharge characteristics.

(ウェット攪拌)
前記ドライ攪拌によって得られた混合粉末100質量部に対し、電解液を添加して万能攪拌ミキサーにてウェット攪拌する。この工程により、前記ドライ攪拌で混合した正極合剤成分粉末が、相互に凝着し成形可能となる。この工程において用いる電解液の量は、正極合剤成分100質量部に対して、2〜7質量部程度であり、また、攪拌時間は、約5分間程度で十分である。
(Wet stirring)
An electrolyte solution is added to 100 parts by mass of the mixed powder obtained by the dry stirring, and wet-stirring is performed with a universal stirring mixer. By this step, the positive electrode mixture component powders mixed by the dry stirring are adhered to each other and can be molded. The amount of the electrolyte used in this step is about 2 to 7 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode mixture component, and about 5 minutes is sufficient for the stirring time.

(圧縮)
次に、得られた混合物をロール状プレスにて板状に圧縮する。このとき、この板状の被圧縮物の厚さが、1mm以下になるように、ロール状プレスの圧力等を調整する。
(compression)
Next, the obtained mixture is compressed into a plate shape by a roll-shaped press. At this time, the pressure or the like of the roll-shaped press is adjusted so that the thickness of the plate-shaped object to be compressed is 1 mm or less.

(破砕)
続いてこの板状の被圧縮物を破砕機にて破砕する。
以後、この顆粒状正極合剤は金型中に充填され、圧縮成形により中空円筒状の正極合剤に成形され、通常行われているアルカリ電池の製造工程によって電池に組み立てられる。
(Crushing)
Subsequently, the plate-like object to be compressed is crushed with a crusher.
Thereafter, this granular positive electrode mixture is filled in a mold, formed into a hollow cylindrical positive electrode mixture by compression molding, and assembled into a battery by a normal alkaline battery manufacturing process.

(実施例)
以下、本発明の実施例について説明する。
まず、オキシ水酸化ニッケル粉末を活物質として、黒鉛粉末およびポリエチレンを加え、万能攪拌ミキサーにて5分間ドライ攪拌した。このときの黒鉛添加率は5%とした。このようにして得られた混合粉末100質量部に対し、濃度40質量%の水酸化カリウム水溶液を5質量部添加して、万能攪拌ミキサーにて5分間ウェット攪拌した。
(Example)
Examples of the present invention will be described below.
First, graphite powder and polyethylene were added using nickel oxyhydroxide powder as an active material, and dry-stirred for 5 minutes with a universal stirring mixer. The graphite addition rate at this time was 5%. 5 parts by mass of an aqueous potassium hydroxide solution having a concentration of 40% by mass was added to 100 parts by mass of the mixed powder thus obtained, and wet-stirred for 5 minutes with a universal stirring mixer.

次に、得られた混合物をロール状プレスにて被圧縮物の厚さが、1mm以下になるように板状に圧縮した。続いて、この板状の被圧縮物を破砕機にて破砕し、次に、22〜100メッシュの自動篩分機にて分級して、粒径150〜710μmの顆粒状合剤を得た。   Next, the obtained mixture was compressed into a plate shape with a roll press so that the thickness of the object to be compressed was 1 mm or less. Subsequently, the plate-like object to be compressed was crushed with a crusher, and then classified with an automatic sieving machine of 22 to 100 mesh to obtain a granular mixture having a particle size of 150 to 710 μm.

(実施例1〜5)
以上のようにして得られた顆粒状合剤を、打錠機を使って、正極缶内径の100.2%(実施例1)、100.5%(実施例2)、101.0%(実施例3)、102.0%(実施例4)、103.0%(実施例5)の外径を持つ中空円筒状の正極合剤を加圧成形した。成形密度は3.20g/cm3とした。
(Examples 1-5)
Using the tablet mixture, the granular mixture obtained as described above was 100.2% (Example 1), 100.5% (Example 2), 101.0% of the inner diameter of the positive electrode can (Example 2). Example 3) A hollow cylindrical positive electrode mixture having an outer diameter of 102.0% (Example 4) and 103.0% (Example 5) was pressure-molded. The molding density was 3.20 g / cm 3 .

(比較例1)
正極缶内径の100.0%の外径を持つこと以外は、実施例1と同様にして、中空円筒状の正極合剤を作製した。
(Comparative Example 1)
A hollow cylindrical positive electrode mixture was produced in the same manner as in Example 1 except that it had an outer diameter of 100.0% of the inner diameter of the positive electrode can.

(電池の製造)
以上のようにして得られた6種類の正極合剤を使って、図1に示すJIS規格LR6形(単3形)のアルカリ電池を組み立てた。図1において、1は正極端子を兼ねた金属缶、2は正極合剤、3はセパレータ、4はゲル状負極、5は負極集電棒、6は絶縁ガスケット、7はリング状金属板、8は負極端子を兼ねた金属封口板、9は外装缶である。
(Manufacture of batteries)
A JIS standard LR6 type (AA size) alkaline battery shown in FIG. 1 was assembled using the six types of positive electrode mixture obtained as described above. In FIG. 1, 1 is a metal can also serving as a positive electrode terminal, 2 is a positive electrode mixture, 3 is a separator, 4 is a gelled negative electrode, 5 is a negative electrode current collector rod, 6 is an insulating gasket, 7 is a ring-shaped metal plate, A metal sealing plate that also serves as a negative electrode terminal, 9 is an outer can.

上記アルカリ電池を各1000個ずつ用意し、電気特性を測定した。その結果を表1に示す(n=1000の平均値)。   1000 alkaline batteries were prepared and the electrical characteristics were measured. The results are shown in Table 1 (average value of n = 1000).

Figure 2008103111
Figure 2008103111

表1に示すように、正極合剤外径が正極缶内径より大きい成形体を挿入した実施例1〜5は比較例1に比較して、良好な値を示した。これは正極合剤と正極缶との接触が向上した結果である。実施例5の103.0%以上でも電気特性的に問題はないが電池製造上、正極合剤の挿入工程において、割れや欠けが発生し、生産性の低下に繋がることから、正極合剤外径は102.0%までに抑えた方が有利である。   As shown in Table 1, Examples 1 to 5 in which molded articles having a positive electrode mixture outer diameter larger than the positive electrode can inner diameter were inserted showed better values than Comparative Example 1. This is a result of improved contact between the positive electrode mixture and the positive electrode can. Even if it is 103.0% or more of Example 5, there is no problem in terms of electrical characteristics. However, cracking and chipping occur in the process of inserting the positive electrode mixture, resulting in a decrease in productivity. It is advantageous to suppress the diameter to 102.0%.

(実施例6〜10)
次に、オキシ水酸化ニッケル粉末を活物質として、黒鉛粉末およびポリエチレンを加え万能攪拌ミキサーにて5分間ドライ攪拌した。このときの黒鉛添加率は5%とした。また、ポリエチレンの添加量は、100ppm(実施例6)、500ppm(実施例7)、1000ppm(実施例8)、10000ppm(実施例9)、30000ppm(実施例10)の5種類とした。
(Examples 6 to 10)
Next, nickel oxyhydroxide powder was used as an active material, graphite powder and polyethylene were added, and the mixture was dry stirred with a universal stirring mixer for 5 minutes. The graphite addition rate at this time was 5%. Moreover, the addition amount of polyethylene was made into 5 types, 100 ppm (Example 6), 500 ppm (Example 7), 1000 ppm (Example 8), 10000 ppm (Example 9), and 30000 ppm (Example 10).

このようにして得られた混合粉末100質量部に対し、濃度40質量%の水酸化カリウム水溶液を5質量部添加して、万能攪拌ミキサーにて5分間ウェット攪拌した。次に、得られた混合物をロール状プレスにて被圧縮物の厚さが、1mm以下になるように板状に圧縮した。続いて、この板状の被圧縮物を破砕機にて破砕し、次に、22〜100メッシュの自動篩分機にて分級して、粒径150〜710μmの顆粒状合剤を得た。   Thus, 5 mass parts of 40 mass% potassium hydroxide aqueous solution was added with respect to 100 mass parts of obtained mixed powders, and wet-stirred for 5 minutes with the universal stirring mixer. Next, the obtained mixture was compressed into a plate shape with a roll press so that the thickness of the object to be compressed was 1 mm or less. Subsequently, the plate-like object to be compressed was crushed with a crusher, and then classified with an automatic sieving machine of 22 to 100 mesh to obtain a granular mixture having a particle size of 150 to 710 μm.

(電池の製造)
以上のようにして得られた6種類の顆粒状合剤を、打錠機を使って、それぞれ図1に示すJIS規格LR6形(単3型)用サイズの中空円筒状に加圧成形した。成形密度は3.20g/cm3とした。
(Manufacture of batteries)
The six types of granular mixture obtained as described above were pressure-molded into a hollow cylindrical shape having a size for JIS standard LR6 type (AA type) shown in FIG. 1 using a tableting machine. The molding density was 3.20 g / cm 3 .

6種類の顆粒状合剤を成形密度3.20g/cm3の中空円筒状に加圧成形した成形体の成形性を比較するため、(株)サン科学製レオメーターCR・200Dを使用して成形体の圧潰強度を測定した(n=100)。その測定結果を表2に示す(n=100の平均値)。 In order to compare the moldability of compacts obtained by pressure-molding six types of granular mixture into a hollow cylinder with a molding density of 3.20 g / cm 3, a rheometer CR / 200D manufactured by Sun Scientific Co., Ltd. was used. The crushing strength of the molded body was measured (n = 100). The measurement results are shown in Table 2 (average value of n = 100).

Figure 2008103111
Figure 2008103111

表2に示すように、ポリエチレンを使用していない比較例に比べて、実施例6〜10は約1.5倍の強度を有する結果になった。ポリエチレンを添加させたことにより、ポリエチレンの結着性により成形体の機械的強度が向上したと考えられる。ポリエチレンを使用しない比較例の場合でも、黒鉛添加率を10%程度まで増量すれば、成形体圧潰強度は向上するが、最終的に電池を組み立てた場合の、電気容量の観点からは実施例6〜10に比較して不利である。   As shown in Table 2, compared with the comparative example which does not use polyethylene, Examples 6-10 resulted in having about 1.5 times the intensity | strength. By adding polyethylene, it is considered that the mechanical strength of the molded body was improved by the binding property of polyethylene. Even in the case of a comparative example that does not use polyethylene, if the graphite addition rate is increased to about 10%, the crushing strength of the molded body is improved, but from the viewpoint of electric capacity when the battery is finally assembled, Example 6 is obtained. It is disadvantageous compared to -10.

次に、6種類の顆粒状合剤による6種類の成形体をJIS規格LR6形(単3形)電池を1分間に300個生産可能な高速生産ラインに供給し、電池缶への挿入工程までの不良率を確認した。合剤成形体を電池缶に挿入する工程までにおける不良率は表3の通りであった。ポリオレフィンを使用していない比較例は供給 → 搬送 → 挿入までの工程で、実施例6〜10に比べて成形体の割れや欠けが多いため不良率が大きい結果となった。   Next, supply six types of compacts with six types of granular mixture to a high-speed production line capable of producing 300 JIS standard LR6 type (AA) batteries per minute until the insertion process into the battery can The defect rate was confirmed. Table 3 shows the defective rate up to the step of inserting the mixture molded body into the battery can. The comparative example in which no polyolefin was used was a process from supply → conveyance → insertion. As a result, there were more cracks and chips in the molded body than in Examples 6 to 10, and the defect rate was large.

Figure 2008103111
Figure 2008103111

次に、6種類の顆粒状合剤の外径別による成形体をJIS規格LR6形(単3形)電池を1分間に300個生産可能な高速生産ラインに供給し、電池缶への挿入工程までの不良率を確認した。合剤成形体を電池缶に挿入する工程までにおける不良率は表4の通りであった。比較例と比べて、供給 → 搬送工程での問題はないものの、缶への挿入工程において、ポリオレフィンを使用していても外径が大きくなるにつれ、成形体の割れや欠けが多い結果となった。   Next, the molded product according to the outer diameter of six types of granular mixture is supplied to a high-speed production line capable of producing 300 JIS standard LR6 type (AA) batteries per minute, and inserted into a battery can. The defective rate up to was confirmed. Table 4 shows the defect rate up to the step of inserting the mixture molded body into the battery can. Compared to the comparative example, there is no problem in the supply → transport process, but in the process of inserting into the can, the result is that the molded body has many cracks and chips as the outer diameter increases even if polyolefin is used. .

Figure 2008103111
Figure 2008103111

また、上記実施例(実施例11〜40)および比較例1について電池を作製し、1200mAパルス放電(1200mAの電流を3秒間放電させた後7秒間開放する過程を回路電圧が0.9Vに低下するまでのパルス放電持続時間)を調べた。比較例1を100%とした場合の結果を表5に示す。比較例1と比べて、正極外径が大きく、ポリオレフィンの添加量が少ないものが良好な結果を示した。これは正極合剤と正極缶との接触が良好になった結果である。   In addition, a battery was manufactured for the above Examples (Examples 11 to 40) and Comparative Example 1, and the circuit voltage decreased to 0.9 V in the process of 1200 mA pulse discharge (discharged 1200 mA current for 3 seconds and then released for 7 seconds) The pulse discharge duration until the time was measured. Table 5 shows the results when Comparative Example 1 is taken as 100%. Compared with Comparative Example 1, a positive electrode with a large outer diameter and a small amount of polyolefin added showed good results. This is a result of good contact between the positive electrode mixture and the positive electrode can.

Figure 2008103111
Figure 2008103111

以上説明したように、正極合剤外径を正極缶内径の100.2〜102.0%にすることで、特性および生産性に優れたアルカリ乾電池を提供することができる。   As described above, by setting the outer diameter of the positive electrode mixture to 100.2 to 102.0% of the inner diameter of the positive electrode can, an alkaline dry battery excellent in characteristics and productivity can be provided.

本発明の一実施例のアルカリ乾電池の断面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Sectional drawing of the alkaline dry battery of one Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…金属缶、2…正極合剤、3…セパレータ、4…ゲル状負極、5…負極集電棒、6…絶縁ガスケット、7…リング状金属板、8…金属封口板、9…外装缶。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Metal can, 2 ... Positive electrode mixture, 3 ... Separator, 4 ... Gel-like negative electrode, 5 ... Negative electrode collector rod, 6 ... Insulating gasket, 7 ... Ring-shaped metal plate, 8 ... Metal sealing plate, 9 ... Exterior can.

Claims (6)

正極端子と容器を兼ねる有底円筒の金属缶と、その金属缶内に配置された中空円筒状の正極合剤と、その正極合剤の内側に設けた有底円筒状のセパレータと、このセパレータを介して前記正極合剤の中空部に充填されたゲル状亜鉛負極を備えた亜鉛アルカリ電池であって、前記正極合剤の外径が、前記正極缶内径の100.2〜102.0%であることを特徴とする亜鉛アルカリ電池。   A bottomed cylindrical metal can also serving as a positive electrode terminal and a container, a hollow cylindrical positive electrode mixture disposed in the metal can, a bottomed cylindrical separator provided inside the positive electrode mixture, and the separator A zinc-alkaline battery comprising a gelled zinc negative electrode filled in a hollow portion of the positive electrode mixture, wherein the outer diameter of the positive electrode mixture is 100.2 to 102.0% of the inner diameter of the positive electrode can A zinc-alkaline battery characterized in that 前記正極合剤が二酸化マンガン、水酸化ニッケル系化合物、もしくは、両者の混合物からなるものであることを特徴とする請求項1に記載の亜鉛アルカリ電池。   The zinc-alkaline battery according to claim 1, wherein the positive electrode mixture is made of manganese dioxide, a nickel hydroxide compound, or a mixture of both. 前記正極合剤が正極活物質に炭素系導電材及びポリオレフィンを配合したものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の亜鉛アルカリ電池。   The zinc-alkaline battery according to claim 1 or 2, wherein the positive electrode mixture is a mixture of a positive electrode active material and a carbon-based conductive material and polyolefin. 前記ポリオレフィンが、ポリエチレンであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の亜鉛アルカリ電池。   The zinc-alkaline battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the polyolefin is polyethylene. 前記ポリエチレンの添加量が、前記正極活物質に対して100〜30000ppmであることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の亜鉛アルカリ電池。   The zinc-alkaline battery according to any one of claims 1 to 4, wherein an addition amount of the polyethylene is 100 to 30,000 ppm with respect to the positive electrode active material. 前記正極合剤中の、水酸化ニッケル系化合物と二酸化マンガンとの配合比率が40〜100質量%:60〜0質量%であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の亜鉛アルカリ電池。   The mixing ratio of the nickel hydroxide compound and manganese dioxide in the positive electrode mixture is 40 to 100% by mass: 60 to 0% by mass, according to any one of claims 1 to 5. Zinc alkaline battery.
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