WO2023002769A1 - アルカリ電池 - Google Patents

Abstract

アルカリ電池は、正極収納部材と、負極収納部材と、その正極収納部材の内部に収納された正極と、その負極収納部材の内部に収納された負極および枠状部材と、その正極と負極との間に配置されたセパレータと、その正極収納部材と負極収納部材との間に配置されると共に枠状部材から分離された封止部材とを備える。正極収納部材および負極収納部材は、封止部材を介して互いに加締められており、負極は、負極活物質およびアルカリ電解液を含み、枠状部材は、負極の周囲を囲んでいると共にセパレータに隣接されている。

Description

アルカリ電池

　本技術は、アルカリ電池に関する。

　携帯型ゲーム機、時計および電卓などにアルカリ電池が広く使用されており、そのアルカリ電池の構成に関しては様々な検討がなされている。

　具体的には、外装ケースおよび内装ケースが絶縁ガスケットを介して互いに加締められている扁平角型電池において、その内装ケースの内周面に金属製の補強材が設けられている（例えば、特許文献１参照。）。また、外装缶および封口缶がガスケットを介して互いに加締められている扁平型電池において、そのガスケットが封口缶の内壁面まで延設されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００４－３４２４３３号公報 国際公開第２０１１－１１１２５５号パンフレット

　アルカリ電池の構成に関する様々な検討がなされているが、そのアルカリ電池の耐漏液特性は未だ十分でないため、改善の余地がある。

　そこで、優れた耐漏液特性を得ることが可能であるアルカリ電池が望まれている。

　本技術の一実施形態のアルカリ電池は、正極収納部材と、負極収納部材と、その正極収納部材の内部に収納された正極と、その負極収納部材の内部に収納された負極および枠状部材と、その正極と負極との間に配置されたセパレータと、その正極収納部材と負極収納部材との間に配置されると共に枠状部材から分離された封止部材とを備えたものである。正極収納部材および負極収納部材は、封止部材を介して互いに加締められており、負極は、負極活物質およびアルカリ電解液を含み、枠状部材は、負極の周囲を囲んでいると共にセパレータに隣接されている。

　本技術の一実施形態のアルカリ電池によれば、正極が収納された正極収納部材と負極および枠状部材が収納された負極収納部材とが枠状部材から分離された封止部材を介して互いに加締められており、その正極と負極との間にセパレータが配置されており、その負極が負極活物質およびアルカリ電解液を含んでおり、その枠状部材が負極の周囲を囲んでいると共にセパレータに隣接されているので、優れた耐漏液特性を得ることができる。

　なお、本技術の効果は、必ずしもここで説明された効果に限定されるわけではなく、後述する本技術に関連する一連の効果のうちのいずれの効果でもよい。

本技術の一実施形態におけるアルカリ電池の構成を表す断面図である。 図１に示したアルカリ電池の主要部の構成を表す平面図である。 比較例のアルカリ電池の構成を表す断面図である。 変形例１のアルカリ電池の構成を表す断面図である。 変形例２のアルカリ電池の構成を表す断面図である。 変形例３のアルカリ電池の構成を表す断面図である。

　以下、本技術の一実施形態に関して、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

　１．アルカリ電池
　　１－１．構成
　　１－２．製造方法
　　１－３．作用および効果
　２．変形例

＜１．アルカリ電池＞
　まず、本技術の一実施形態のアルカリ電池に関して説明する。

＜１－１．構成＞
　図１は、アルカリ電池の断面構成を表している。図２は、図１に示したアルカリ電池の主要部の平面構成を表している。ただし、図２では、図１に示したアルカリ電池の一連の構成要素のうちの正極３０、負極４０および負極リング７０だけを示していると共に、その負極リング７０に網掛けを施している。

　ここで説明するアルカリ電池は、後述するアルカリ電解液を用いて放電反応が進行する電池であり、いわゆる一次電池である。

　具体的には、アルカリ電池は、図１および図２に示したように、正極容器１０と、負極容器２０と、正極３０と、負極４０と、セパレータ５０と、ガスケット６０と、負極リング７０とを備えている。

　このアルカリ電池は、扁平かつ柱状の立体的形状を有しているため、いわゆるコイン型またはボタン型と呼称される電池であり、外径Ｄおよび高さＨを有している。外径Ｄは、特に限定されないが、具体的には、４．０ｍｍ～１２．０ｍｍであると共に、高さＨは、特に限定されないが、具体的には、０．８ｍｍ～５．４ｍｍである。ここでは、アルカリ電池の立体的形状は、扁平な円柱状である。

［正極容器］
　正極容器１０は、図１に示したように、正極３０などを収納する正極収納部材である。この正極容器１０は、一端部が開放されると共に他端部が閉塞された器状の構造を有している。

　具体的には、正極容器１０は、互いに連結された底部１０Ｘ（第１底部）および側壁部１０Ｙ（第１側壁部）を含んでいる器状であり、負極容器２０に対向する側に向かって開放された開口部１０Ｋ（第１開口部）を有している。

　ここでは、正極容器１０は、導電性を有していると共に、正極３０に隣接されている。これにより、正極容器１０は、正極３０の集電体としての機能を兼ねていると共に、その正極３０の外部接続用端子（いわゆる正極端子）としての機能も兼ねている。

　この正極容器１０は、鉄、ニッケルおよびステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。すなわち、正極容器１０は、開口部１０Ｋを有する器状の金属缶である。ステンレス鋼の種類は、特に限定されないが、具体的には、ＳＵＳ４３０などである。

　なお、正極容器１０は、単層構造を有していてもよいし、多層構造を有していてもよい。また、正極容器１０の表面には、金属材料を用いた鍍金処理が施されていてもよく、その金属材料の具体例は、ニッケルなどである。

［負極容器］
　負極容器２０は、図１に示したように、負極４０および負極リング７０などを収納する負極収納部材である。この負極容器２０は、正極容器１０と同様に、一端部が開放されると共に他端部が閉塞された器状の構造を有している。

　具体的には、負極容器２０は、互いに連結された底部２０Ｘ（第２底部）および側壁部２０Ｙ（第２側壁部）を含んでいる器状であり、正極容器１０に対向する側に向かって開放された開口部２０Ｋ（第２開口部）を有している。

　ここでは、負極容器２０は、導電性を有していると共に、負極４０に隣接されている。これにより、負極容器２０は、負極４０の集電体としての機能を兼ねていると共に、その負極４０の外部接続用端子（いわゆる負極端子）としての機能も兼ねている。

　この負極容器２０は、ニッケル、銅およびステンレス鋼などの金属材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。すなわち、負極容器２０は、開口部２０Ｋを有する器状の金属缶である。ステンレス鋼に関する詳細は、上記した通りである。

　なお、負極容器２０は、単層構造を有していてもよいし、多層構造を有していてもよい。具体的には、負極容器２０は、ニッケル層と、ステンレス層と、銅層とがこの順に積層された３層クラッド材により形成されていてもよい。この場合には、銅層が内側に配置されると共にニッケル層が外側に配置されるため、その銅層が負極４０の集電体として機能する。

　ここで、開口部２０Ｋの内径は、開口部１０Ｋの内径よりも小さくなっている。これにより、正極容器１０および負極容器２０は、開口部１０Ｋ，２０Ｋが互いに対向するように配置されており、その負極容器２０の一部は、正極容器１０の内部に挿入されている。また、側壁部１０Ｙ，２０Ｙは、ガスケット６０を介して互いに加締められているため、正極容器１０および負極容器２０は、そのガスケット６０を介して互いに加締められている。よって、正極容器１０および負極容器２０は、ガスケット６０により封止されながら互いに固定されているため、正極３０、負極４０、セパレータ５０および負極リング７０などが内部に収納されている状態において密封されている。

　この場合において、側壁部２０Ｙは、図１に示したように、正極容器１０に近づく方向に向かって延在したのち、その正極容器１０から遠ざかる方向に向かって延在するように外側に折り返されていてもよい。正極容器１０および負極容器２０の封止性が向上するからである。

［正極］
　正極３０は、図１および図２に示したように、コイン状のペレットであり、すなわちコイン状のペレットとなるように成形された正極合剤である。ここでは、正極３０は、負極４０の外径よりも大きい外径を有している。この正極３０は、正極容器１０の内部に収納されており、正極活物質を含んでいる。

　正極活物質の種類は、特に限定されないが、具体的には、酸化銀および二酸化マンガンなどのうちのいずれか１種類または２種類以上である。

　なお、正極３０は、さらに、正極結着剤および正極導電剤などのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。正極結着剤は、高分子化合物のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その高分子化合物の具体例は、４フッ化ポリエチレンなどのフッ素系高分子化合物である。正極導電剤は、炭素材料などの導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その炭素材料の具体例は、カーボンブラック、グラファイトおよび黒鉛などである。

　また、正極３０は、さらに、銀ニッケル複合酸化物（ニッケライト）を含んでいてもよい。負極４０に含まれている後述する亜鉛系材料とアルカリ電解液との反応に起因して水素ガスが発生した際に、その水素ガスが銀ニッケル複合酸化物により吸収されるため、正極容器１０および負極容器２０の内部における圧力の上昇が抑制されるからである。

［負極］
　負極４０は、図１および図２に示したように、負極容器２０の内部に収納されており、負極活物質と共にアルカリ電解液を含んでいる。これにより、負極４０は、いわゆるジェル状の負極合剤である。

　負極活物質の種類は、特に限定されないが、具体的には、亜鉛系材料のうちのいずれか１種類または２種類以上である。この亜鉛系材料は、亜鉛を構成元素として含む材料の総称であり、具体的には、亜鉛合金などである。

　アルカリ電解液は、アルカリ金属の水酸化物の水溶液のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、水性溶媒中においてアルカリ金属の水酸化物が分散または溶解された溶液である。水性溶媒の種類は、特に限定されないが、具体的には、純水および蒸留水などである。アルカリ金属の水酸化物の種類は、特に限定されないが、具体的には、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムなどである。

　なお、アルカリ電解液は、負極４０に含まれている他、さらに、正極３０およびセパレータ５０のうちの一方または双方に含浸されていてもよいし、正極容器１０の内部の隙間に存在していてもよいし、負極容器２０の内部の隙間に存在していてもよい。

　なお、負極４０は、さらに、増粘剤を含んでいてもよい。この増粘剤は、いわゆるゲル化剤であり、高分子化合物のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。高分子化合物の種類は、特に限定されないが、具体的には、セルロース系水溶性高分子化合物および吸水性高分子化合物などである。高分子化合物の具体例は、カルボキシメチルセルロースおよびポリアクリル酸ナトリウムなどである。

［セパレータ］
　セパレータ５０は、図１に示したように、正極３０と負極４０と間に配置されているため、その正極３０および負極４０は、セパレータ５０を介して互いに対向している。このセパレータ５０には、上記したように、アルカリ電解液が含浸されていてもよい。

　なお、セパレータ５０は、単層構造を有していてもよいし、多層構造を有していてもよい。具体的には、セパレータ５０は、不織布と、セロファンと、微多孔膜とがこの順に積層された多層構造（３層構造）を有していてもよい。この微多孔質膜は、ポリエチレンにメタクリル酸がグラフト重合されたグラフト共重合体などを含んでいる。

［ガスケット］
　ガスケット６０は、図１に示したように、正極容器１０と負極容器２０との間に配置されており、その正極容器１０と負極容器２０との間の隙間を封止する封止部材である。このガスケット６０は、リング状の構造を有しているため、正極容器１０と負極容器２０との間の隙間を全体に渡って封止している。これにより、正極容器１０および負極容器２０は、ガスケット６０を介して互いに絶縁されている。

　このガスケット６０は、絶縁性の高分子化合物などの絶縁性材料を含んでおり、その高分子化合物の具体例は、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびナイロンなどである。

　ここでは、ガスケット６０は、図１に示したように、正極容器１０と負極容器２０との間に設けられた隙間から、セパレータ５０の表面に沿うように正極容器１０および負極容器２０の内部まで導入されている。このガスケット６０は、負極リング７０から離隔されていると共に、側壁部２０Ｙの内壁面２０ＹＭに沿うように延設されずに終端している。

［負極リング］
　負極リング７０は、図１および図２に示したように、負極４０の設置範囲を画定する枠状部材であり、その負極４０と共に負極容器２０の内部に収納されている。ここでは、負極リング７０の外縁により規定される平面形状は、略円形であるため、その負極リング７０は、略円形のリング状である。

　この負極リング７０は、ガスケット６０から物理的に分離されているため、そのガスケット６０とは別個の部材である。ここでは、負極リング７０は、ガスケット６０に隣接されておらずに、そのガスケット６０から離隔されている。

　また、負極リング７０は、上記したように、負極４０の設置範囲を画定するために、その負極４０の周囲を囲んでいる。より具体的には、負極リング７０は、開口部７０Ｋを有しているため、負極４０は、その開口部７０Ｋの内部に配置されている。これにより、負極４０は、負極容器２０およびセパレータ５０のそれぞれに隣接されている。

　この場合において、負極リング７０は、セパレータ５０に隣接されている。ただし、負極リング７０は、セパレータ５０から物理的に分離されているため、そのセパレータ５０とは別個の部材である。

　アルカリ電池が負極リング７０を備えているのは、負極４０がアルカリ電解液を含んでいる場合において、その負極リング７０がアルカリ電解液の漏液を抑制する障壁として機能するからである。

　ここで説明したアルカリ電解液の漏液とは、後述するように、負極４０に含まれているアルカリ電解液が漏洩経路Ｒに沿うように移動することを意味しており、すなわちアルカリ電解液がガスケット６０を経由して正極容器１０および負極容器２０の外部に放出されることを意味している。

　この障壁として機能する負極リング７０を利用することにより、漏洩経路Ｒの経路長が長くなるため、負極４０がアルカリ電解液を含んでいても、そのアルカリ電解液の漏液が抑制される。なお、アルカリ電解液の漏液が抑制される理由の詳細に関しては、後述する。

　なお、負極リング７０は、セパレータ５０に隣接されていれば、負極容器２０に隣接されていてもよいし、その負極容器２０に隣接されていなくてもよい。すなわち、負極リング７０は、負極容器２０から離隔されているため、その負極リング７０と負極容器２０との間に隙間が設けられていてもよい。

　中でも、負極リング７０は、図１に示したように、負極容器２０に隣接されていることが好ましい。負極リング７０がセパレータ５０および負極容器２０に双方に隣接されていることにより、漏洩経路Ｒの経路長がより長くなるため、アルカリ電解液の漏液がより抑制されるからである。

　また、負極リング７０は、導電性を有していてもよいし、絶縁性を有していてもよい。負極リング７０の物性（導電性または絶縁性）に依存せずに、上記したように、アルカリ電解液の漏液が抑制されるからである。

　導電性を有する負極リング７０は、金属材料などの導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その金属材料の具体例は、銅、スズ、インジウムおよび亜鉛などである。絶縁性の負極リング７０は、絶縁性の高分子化合物のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その絶縁性の高分子化合物の具体例は、ポリオレフィン、ポリアミドおよびポリカーボネートなどである。ポリオレフィンの種類は、特に限定されないが、具体的には、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどである。ポリアミドの種類は、特に限定されないが、具体的には、ナイロン６６などである。

　中でも、負極リング７０は、図１に示したように、絶縁性を有していることが好ましい。負極リング７０の存在に起因する意図しない短絡の発生が防止されるからである。

　この場合において、負極リング７０は、絶縁性の高分子化合物のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいることが好ましい。負極リング７０が導電性材料（金属材料）を含んでいる場合と比較して、アルカリ電解液による負極リング７０の腐食が抑制されるため、そのアルカリ電解液の漏液がより抑制されるからである。また、負極リング７０が容易に成形可能となるため、その負極リング７０が容易に形成可能になるからである。なお、絶縁性の高分子化合物に関する詳細は、上記した通りである。

　中でも、負極リング７０は、絶縁性の高分子化合物として、ポリオレフィンおよびポリアミドのうちの一方または双方を含んでいることが好ましい。ポリカーボネートなどはアルカリ電解液の存在下において加水分解する可能性があるため、負極リング７０が分解する可能性があるのに対して、ポリオレフィンおよびポリアミドなどはアルカリ電解液の存在下においても加水分解する可能性が低いため、負極リング７０が分解されにくくなるからである。

　なお、負極リング７０は、図１に示したように、厚さＴおよび幅Ｗを有している。この厚さＴは、セパレータ５０と底部２０Ｘが互いに対向する方向（上下方向）における負極リング７０の寸法であると共に、幅Ｗは、負極４０と側壁部２０Ｙとが互いに対向する方向（左右方向）における負極リング７０の寸法である。

　この場合において、厚さＴに対する幅Ｗの比Ｗ／Ｔは、特に限定されないが、中でも、０．３３～２．８３であることが好ましい。負極容器２０の内部容積、すなわち負極容器２０の内部に負極４０を収納可能である有効体積が担保されるため、高い電池容量が得られながらアルカリ電解液の漏液が抑制されるからである。

　ただし、厚さＴ、幅Ｗおよび非Ｗ／Ｔのそれぞれの値は、小数点第三位の値が四捨五入された値とする。

［その他］
　なお、アルカリ電池は、さらに、図示しない他の構成要素のうちのいずれか１種類または２種類以上を備えていてもよい。

　具体的には、アルカリ電池は、負極容器２０の内側面に設けられた保護層を備えていてもよい。この保護層は、その保護層が存在しなければ負極４０と負極容器２０とが互いに接触し得る領域において負極容器２０の内側面を被覆しており、その負極４０に隣接されている。ただし、保護層の設置範囲は、拡張されてもよい。

　具体的には、保護層は、負極容器２０の形成材料の水素過電圧よりも高い水素過電圧を有する金属材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいるため、その負極容器２０と負極４０とは、導電性を有する保護層を介して互いに電気的に接続されている。負極４０に含まれている負極活物質（亜鉛系材料）と負極容器２０との部分的な電池反応に起因する水素ガスの発生が抑制されるからである。

　一例を挙げると、上記したように、負極容器２０が３層クラッド材（ニッケル層／ステンレス層／銅層）により形成されている場合には、保護層は、負極容器２０の内側の最表層である銅層の水素過電圧よりも高い水素過電圧を有するスズ、インジウム、ビスマスおよびガリウムなどのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。
。

＜１－２．製造方法＞
　以下で説明する一例の手順により、アルカリ電池を製造する。この場合には、正極３０および負極４０のそれぞれを作製したのち、その正極３０および負極４０などを用いてアルカリ電池を組み立てる。

［正極の作製］
　正極活物質および正極結着剤を互いに混合させたのち、プレス成型機を用いてコイン状となるように混合物（正極合剤）を成型する。これにより、正極３０が作製される。

［負極の作製］
　水性溶媒にアルカリ金属の水酸化物を投入することにより、アルカリ電解液を調製する。水性溶媒およびアルカリ金属の水酸化物のそれぞれに関する詳細は、上記した通りである。こののち、負極活物質、アルカリ電解液および増粘剤を互いに混合させる。この場合には、必要に応じて、混合物（負極合剤）を加熱してもよい。これにより、負極４０が作製される。

［アルカリ電池の組み立て］
　最初に、正極容器１０の内部に正極３０を収容したのち、その正極容器１０の内部にアルカリ電解液を供給する。これにより、正極３０にアルカリ電解液が含浸される。

　続いて、正極容器１０の内部において正極３０の上にセパレータ５０を配置したのち、そのセパレータ５０にアルカリ電解液を供給する。これにより、セパレータ５０にアルカリ電解液が含浸される。続いて、正極容器１０の内部においてセパレータ５０の上にガスケット６０を配置する。続いて、セパレータ５０の上に負極リング７０を配置したのち、開口部７０Ｋの内部に負極４０を供給する。この場合には、さらに、負極４０に追加のアルカリ電解液を供給してもよい。続いて、ガスケット６０の上に負極容器２０を配置することにより、正極容器１０の内部に負極容器２０の一部を挿入する。。

　最後に、ガスケット６０を介して正極容器１０および負極容器２０を互いに加締める。これにより、正極容器１０および負極容器２０がガスケット６０を介して互いに固定されると共に、その正極容器１０および負極容器２０の内部に正極３０、負極４０、ガスケット６０および負極リング７０などが封入されるため、アルカリ電池が完成する。

＜１－３．作用および効果＞
　このアルカリ電池によれば、正極３０が収納された正極容器１０と負極４０および負極リング７０が収納された負極容器２０とが負極リング７０から分離されたガスケット６０を介して互いに加締められており、その正極３０と負極４０との間にセパレータ５０が配置されている。また、負極４０が負極活物質およびアルカリ電解液を含んでおり、負極リング７０が負極４０の周囲を囲んでいると共にセパレータ５０に隣接されている。よって、以下で説明する理由により、優れた耐漏液特性を得ることができる。

　図３は、比較例のアルカリ電池の断面構成を表しており、図１に対応している。この比較例のアルカリ電池は、負極リング７０を備えていないため、負極４０の設置範囲が拡張されていることを除いて、本実施形態のアルカリ電池の構成（図１）と同様の構成を有している。

　比較例のアルカリ電池では、図３に示したように、負極４０の設置範囲が拡張されている。よって、正極３０と負極４０との対向面積が増加するため、高い電池容量が得られる。

　しかしながら、負極４０とガスケット６０との間に障壁が存在しないため、その負極４０に含まれているアルカリ電解液が漏液経路Ｒに沿うように移動しやすくなる。よって、アルカリ電解液がガスケット６０を経由して正極容器１０および負極容器２０の外部に漏液しやすくなるため、優れた耐漏液特性を得ることが困難である。

　これに対して、本実施形態のアルカリ電池では、図１に示したように、負極４０とガスケット６０との間に障壁（負極リング７０）が存在している。この場合には、負極リング７０を利用して漏液経路Ｒの経路長が長くなるため、負極４０に含まれているアルカリ電解液が漏液経路Ｒに沿うように移動しにくくなる。しかも、負極リング７０の幅Ｗが十分に小さければ、負極４０の設置範囲の縮小に起因する電池容量の減少は最低限に抑えられる。よって、アルカリ電解液がガスケット６０を経由して正極容器１０および負極容器２０の外部に漏液しにくくなるため、優れた耐漏液特性を得ることができる。

　特に、負極リング７０が負極容器２０に隣接されていれば、漏洩経路Ｒの経路長がより長くなる。よって、アルカリ電解液の漏液がより抑制されるため、より高い効果を得ることができる。

　また、負極リング７０が絶縁性を有していれば、その負極リング７０の存在に起因する意図しない短絡の発生が防止される。よって、短絡の発生が防止されながらアルカリ電解液の漏液が抑制されるため、より高い効果を得ることができる。

　この場合には、負極リング７０が絶縁性の高分子化合物を含んでいれば、アルカリ電解液による負極リング７０の腐食が抑制されることに応じて、そのアルカリ電解液の漏液が安定に抑制されるため、より高い効果を得ることができる。しかも、絶縁性の高分子化合物がポリオレフィンおよびポリアミドのうちの一方または双方を含んでいれば、その負極リング７０が加水分解しにくくなることに応じて、そのアルカリ電解液の漏液がより安定に抑制されるため、さらに高い効果を得ることができる。

　また、開口部１０Ｋ，２０Ｋが互いに対向するように正極容器１０および負極容器２０が配置されており、その負極容器２０の一部が正極容器１０の内部に挿入されており、側壁部１０Ｙ，２０Ｙが互いにガスケット６０を介して互いに加締められていれば、その正極容器１０および負極容器２０がガスケット６０を介して互いに強固かつ安定に固定される。よって、正極容器１０および負極容器２０の封止性が向上することに応じて、アルカリ電解液の漏液がより抑制されるため、より高い効果を得ることができる。

　この場合には、負極リング７０に関する比Ｗ／Ｔが０．３３～２．８３であれば、高い電池容量が得られながらアルカリ電解液の漏液が抑制されるため、さらに高い効果を得ることができる。

＜２．変形例＞
　アルカリ電池の構成は、以下で説明するように、適宜、変更可能である。ただし、以下で説明する一連の変形例のうちの任意の２種類以上は、互いに組み合わされてもよい。

［変形例１］
　図１では、負極リング７０が負極容器２０に隣接されている。しかしながら、図１に対応する図４に示したように、負極リング７０が負極容器２０に隣接されていなくてもよい。すなわち、負極リング７０が負極容器２０から離隔されているため、その負極リング７０と負極容器２０との間に隙間が設けられていてもよい。

　この場合においても、負極リング７０を利用して漏洩経路Ｒの経路長が長くなるため、優れた耐漏液特性を得ることができる。

　ただし、漏洩経路Ｒの経路長をより長くすることにより、耐漏液特性をより向上させるためには、図１に示したように、負極リング７０は負極容器２０に隣接されていることが好ましい。なお、負極リング７０が負極容器２０に隣接されていない場合には、漏洩経路Ｒの経路長を十分に長くするために、その負極リング７０と負極容器２０との間の隙間は十分に狭いことが好ましい。

［変形例２］
　図１では、ガスケット６０が内壁面２０ＹＭに沿うように延設されずに終端している。しかしながら、図１に対応する図５に示したように、ガスケット６０が内壁面２０ＹＭに沿うように延設されていてもよい。

　なお、ガスケット６０は、内壁面２０ＹＭの一部だけにように延設されていてもよいし、その内壁面２０ＹＭの全体に沿うように延設されていてもよい。これにより、ガスケット６０の先端は、負極容器２０（底部２０Ｘ）に接触していてもよいし、その負極容器２０に接触していなくてもよい。図５では、ガスケット６０が内壁面２０ＹＭの全体に沿うように延設されているため、そのガスケット６０の先端が負極容器２０に接触している場合を示している。

　この場合において、ガスケット６０は、内壁面２０ＹＭに接触しているため、その内壁面２０ＹＭを被覆していてもよい。または、ガスケット６０は、内壁面２０ＹＭに接触していないため、その内壁面２０ＹＭとガスケット６０との間には、隙間が設けられていてもよい。図５では、ガスケット６０が内壁面２０ＹＭに接触していない場合を示している。

　この場合においても、負極リング７０を利用して漏洩経路Ｒの経路長が長くなるため、優れた耐漏液特性を得ることができる。

　この場合には、特に、正極容器１０および負極容器２０の封止性が向上する。また、ガスケット６０の先端が負極容器２０に接触していれば、漏液経路Ｒの経路長が著しく長くなる。よって、耐漏液特性がより向上するため、より高い効果を得ることができる。

　なお、内壁面２０ＹＭとガスケット６０との間に隙間が設けられていれば、アルカリ電池の製造工程において正極容器１０の内部に負極容器２０の一部を挿入する際に、その正極容器１０と負極容器２０との位置合わせに関するマージンが得られる。これにより、正極容器１０と負極容器２０との位置関係が多少ずれたとしても、その正極容器１０の内部に負極容器２０の一部が挿入されやすくなる。よって、アルカリ電池が容易かつ安定に製造されるため、そのアルカリ電池の製造効率が向上する観点においても、利点が得られる。

［変形例３］
　図１では、負極リング７０が絶縁性の高分子化合物を含む非複合型の構造を有している。しかしながら、図１に対応する図６に示したように、負極リング７０がリング部７１および表面部７２を含む複合型の構造を有していてもよい。

　リング部７１は、負極リング７０の骨格となる枠状の本体部であり、ステンレス鋼などの金属材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。ステンレス鋼に関する詳細は、上記した通りである。このリング部７１は、金属材料を含んでいることに応じて剛性を有するため、負極リング７０の物理的強度を担保するための骨格として機能する。

　表面部７２は、リング部７１の表面を被覆する被覆部であり、図１に示した負極リング７０の形成材料と同様の材料を含んでいる。すなわち、表面部７２の形成材料は、ポリオレフィン、ポリアミドおよびポリカーボネートなどの絶縁性の高分子化合物のうちのいずれか１種類または２種類以上である。表面部７２の厚さは、特に限定されないため、任意に設定可能である。

　この場合においても、負極リング７０を利用して漏洩経路Ｒの経路長が長くなるため、優れた耐漏液特性を得ることができる。

　この場合には、特に、負極リング７０の剛性が向上するため、正極容器１０および負極容器２０の封止性が向上する。よって、耐漏液特性がより向上するため、より高い効果を得ることができる。

　本技術の実施例に関して説明する。

＜実施例１～１０および比較例１＞
　アルカリ電池を製造したのち、そのアルカリ電池の特性を評価した。

［アルカリ電池の製造］
　以下で説明する手順により、図１および図４～図６に示したアルカリ電池を製造した。

（正極の作製）
　正極活物質（酸化銀）６９．５質量部と、正極活物質（二酸化マンガン）２０．０質量部と、銀ニッケル複合酸化物（ニッケライト）１０．０質量部と、正極結着剤（４フッ化ポリエチレン）０．５質量部とを互いに混合させることにより、正極合剤とした。こののち、プレス成型機を用いて、コイン状となるように正極合剤を成型した。これにより、正極３０が作製された。

（負極の作製）
　水性溶媒（純水）にアルカリ金属の水酸化物（水酸化カリウム）を投入したのち、その水性溶媒を攪拌することにより、アルカリ電解液（濃度＝２５％である水酸化カリウム水溶液）を調製した。こののち、負極活物質（無水銀の亜鉛系材料（亜鉛・アルミニウム・ビスマス・インジウム合金）６０質量部と、アルカリ電解液３８質量部と、増粘剤（カルボキシメチルセルロース）２質量部とを互いに混合させた。これにより、負極４０が作製された。

（アルカリ電池の組み立て）
　最初に、正極容器１０（ＳＵＳ４３０）の内部に正極３０を収容したのち、その正極容器１０の内部にアルカリ電解液（上記した水酸化カリウム水溶液）を滴下することにより、その正極３０にアルカリ電解液を含浸させた。

　続いて、正極容器１０の内部において正極３０の上にセパレータ５０を配置したのち、そのセパレータ５０にアルカリ電解液（上記した水酸化カリウム水溶液）を滴下することにより、そのセパレータ５０にアルカリ電解液を含浸させた。このセパレータ５０としては、不織布と、セロファンと、ポリエチレンがグラフト重合された微多孔膜とがこの順に積層された多層膜を用いた。

　続いて、正極容器１０の内部においてセパレータ５０の上にリング状のガスケット６０（ナイロンフィルム）を配置した。続いて、セパレータ５０の上に負極リング７０（非複合型１，２または複合型）を配置したのち、開口部７０Ｋの内部に負極４０を供給した。

　非複合型１の負極リング７０は、絶縁性の高分子化合物（ポリアミドであるナイロン６６）を含んでいる。非複合型２の負極リング７０は、絶縁性の高分子化合物（ポリオレフィンであるポリプロピレン）を含んでいる。複合型の負極リング７０では、リング部７１が金属材料（ＳＵＳ４３０）を含んでいると共に、表面部７２が絶縁性の高分子化合物（ポリアミドであるナイロン６６）を含んでいる。負極リング７０の構造（非複合型１、２または複合型）に関しては、表１中の「構造」の欄に記載されている。

　負極リング７０に関する厚さＴ（ｍｍ）、幅Ｗ（ｍｍ）および比Ｗ／Ｔのそれぞれは、表１に示した通りである。

　なお、負極リング７０を用いる場合には、厚さＴを変化させることにより、負極容器２０に対する負極リング７０の隣接の有無を調整した。負極リング７０が負極容器２０に隣接されているか否かに関しては、表１中の「負極容器に対する隣接」の欄に記載されている。

　続いて、ガスケット６０の上に負極容器２０（ＳＵＳ３０４）を配置することにより、正極容器１０の内部に負極容器２０の一部を挿入した。

　最後に、ガスケット６０を介して正極容器１０および負極容器２０を互いに加締めた。この場合には、ガスケット６０の幅を変化させることにより、そのガスケット６０の延設の有無を調整した。ガスケット６０の延設の有無に関しては、表１中の「延設の有無」の欄に記載されている。「延設の有無」が「なし」である場合には、ガスケット６０が内壁面２０ＹＭに沿うように延設されておらずに終端している（図１）。一方、「延設の有無」が「あり」である場合には、ガスケット６０が内壁面２０ＹＭに沿うように延設されている（図５）。

　これにより、正極容器１０および負極容器２０がガスケット６０を介して互いに固定されたため、アルカリ電池（外径Ｄ＝９．５ｍｍ，高さＨ＝１．４ｍｍ）が完成した（実施例１～１０）。

　なお、比較のために、負極リング７０を用いなかったことを除いて同様の手順により、図３に示したアルカリ電池も製造した（比較例１）。

［アルカリ電池の特性評価］
　アルカリ電池の耐漏液特性を評価したところ、表１に示した結果が得られた。

　耐漏液特性を評価する場合には、高温高湿環境中（温度＝４５℃，湿度＝９３％ＲＨ）においてアルカリ電池の保存試験を行うことにより、その耐漏液特性を評価するための指標であるアルカリ電解液の漏液発生日数（日）を計測した。この漏液発生日数は、Ｃ１レベルの漏液が発生するまでの日数であり、その漏液発生日数の計測手順は、国際電気標準会議（ＩＥＣ）により規定された一次電池の規格であるＩＥＣ　６００８６－３に準拠した。

　なお、ここでは、上記した耐漏液特性だけでなく、アルカリ電池の容量特性も併せて評価した。この場合には、アルカリ電池の電池容量を測定する代わりに、その電池容量に影響を及ぼす負極容器２０の内部容積（ｍｍ³ ）を算出した。この内部容積は、上記したように、負極４０を収納可能である負極容器２０の内部の有効体積であるため、その内部容積が大きくなると、電池容量が大きくなる。

　ただし、表１に示した内部容積の値は、負極リング７０を用いなかった場合（比較例１）における内部容積の値を１００．０として規格化された値を示している。この規格化された内部容積の値は、小数点第二位の値が四捨五入された値である。

［考察］
　表１に示したように、アルカリ電解液を含む負極４０を備えたアルカリ電池の耐漏液特性は、そのアルカリ電池の構成に応じて変動した。

　具体的には、負極リング７０を用いなかった場合（比較例１）には、漏液発生日数が短くなったため、アルカリ電解液の漏液が発生しやすくなった。これに対して、負極リング７０を用いた場合（実施例１～１０）には、漏液発生日数が長くなったため、アルカリ電解液の漏液が発生しにくくなった。

　特に、負極リング７０を用いた場合には、以下で説明する一連の傾向が得られた。

　第１に、負極リング７０が負極容器２０に隣接されている場合（実施例３）には、その負極リング７０が負極容器２０に隣接されていない場合（実施例６）と比較して、漏液発生日数が長くなった。

　第２に、負極リング７０の構造が複合型である場合（実施例９）には、その負極リング７０の構造が非複合型１，２である場合（実施例３，８）と比較して、漏液発生日数が長くなった。

　第３に、ガスケット６０が内壁面２０ＹＭに沿うように延設されている場合（実施例７）には、そのガスケット６０が内壁面２０ＹＭに沿うように延設されていない場合（実施例３）と比較して、漏液発生日数が長くなった。

　第４に、比Ｗ／Ｔが適正な範囲内（＝０．３３～２．８３）である場合（実施例２～４）には、その比Ｗ／Ｔが適正な範囲外である場合（実施例１，５）と比較して、許容可能である内部容積が得られながら、漏液発生日数が十分に長くなった。

［まとめ］
　表１に示した結果から、正極容器１０および負極容器２０がガスケット６０を介して互いに加締められており、正極３０と負極４０（負極活物質およびアルカリ電解液を含む。）との間にセパレータ５０が配置されており、負極リング７０が負極４０の周囲を囲んでいると共にセパレータ５０に隣接されていると、漏液発生日数が長くなったため、その負極４０に含まれているアルカリ電解液の漏洩が抑制された。よって、アルカリ電池において優れた耐漏液特性が得られた。

　以上、一実施形態および実施例を挙げながら本技術に関して説明したが、その本技術の構成は、一実施形態および実施例において説明された構成に限定されないため、種々に変形可能である。

　本明細書中に記載された効果は、あくまで例示であるため、本技術の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されない。よって、本技術に関して、他の効果が得られてもよい。

Claims (9)

1. 　正極収納部材と、
   　負極収納部材と、
   　前記正極収納部材の内部に収納された正極と、
   　前記負極収納部材の内部に収納された負極および枠状部材と、
   　前記正極と前記負極との間に配置されたセパレータと、
   　前記正極収納部材と前記負極収納部材との間に配置されると共に、前記枠状部材から分離された封止部材と
   　を備え、
   　前記正極収納部材および前記負極収納部材は、前記封止部材を介して互いに加締められており、
   　前記負極は、負極活物質およびアルカリ電解液を含み、
   　前記枠状部材は、前記負極の周囲を囲んでいると共に、前記セパレータに隣接されている、
   　アルカリ電池。
2. 　前記枠状部材は、さらに、前記負極収納部材に隣接されている、
   　請求項１記載のアルカリ電池。
3. 　前記枠状部材は、絶縁性を有する、
   　請求項１または請求項２に記載のアルカリ電池。
4. 　前記枠状部材は、絶縁性の高分子化合物を含む、
   　請求項３記載のアルカリ電池。
5. 　前記高分子化合物は、ポリオレフィンおよびポリアミドのうちの少なくとも一方を含む、
   　請求項４記載のアルカリ電池。
6. 　前記枠状部材は、
   　金属材料を含む本体部と、
   　前記本体部の表面を被覆する絶縁性の被覆部と
   　を含む、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のアルカリ電池。
7. 　前記正極収納部材は、互いに連結された第１底部および第１側壁部を含むと共に第１開口部を有する器状であり、
   　前記負極収納部材は、互いに連結された第２底部および第２側壁部を含むと共に第２開口部を有する器状であり、
   　前記正極収納部材および前記負極収納部材は、前記第１開口部および前記第２開口部が互いに対向するように配置されており、
   　前記負極収納部材の一部は、前記正極収納部材の内部に挿入されており、
   　前記第１側壁部および前記第２側壁部は、前記封止部材を介して互いに加締められている、
   　請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のアルカリ電池。
8. 　前記封止部材は、前記第２側壁部の内側面のうちの少なくとも一部に沿うように延設されている、
   　請求項７記載のアルカリ電池。
9. 　前記セパレータと前記第２底部とが互いに対向する方向における前記枠状部材の寸法を厚さとし、前記負極と前記第２側壁部とが互いに対向する方向における前記枠状部材の寸法を幅とした際、前記厚さに対する前記幅の比は、０．３３以上２．８３以下である、
   　請求項７または請求項８に記載のアルカリ電池。

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