JP2010009902A

JP2010009902A - 乾電池

Info

Publication number: JP2010009902A
Application number: JP2008166816A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Imai; 正今井; Yasuhiko Yamazaki; 康彦山▲崎▼
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2010-01-14

Abstract

【課題】ゲル状の負極と集電子との接触面積を増加させ、放電特性およびリーク特性に優れた乾電池を提供することを目的とするものである。
【解決手段】円筒状の正極２とこの正極２の中空部にセパレータ４を介して配置されたゲル状の負極５からなる発電要素を金属製の電池ケース３に収納し、負極５との接触面積を大きくする溝１０を外周部に連続もしくは断続的に形成した集電子７を負極５に嵌着して、その集電子７を具備した封口板６で電池ケース３の開口部を封口板６の外周縁に配置した封口ガスケット１を介して封口してなる乾電池の構成をしている。
【選択図】図１

Description

本発明は集電子に改良を加えた乾電池に関するものである。

近年、デジタルスチールカメラ等に用いられる乾電池では、活物質の改良やその配合処方の最適化による反応効率の向上や内部抵抗の低減、部品のスリム化による乾電池の内容積の増大等、強放電特性を向上させるために種々の取り組みがなされている。乾電池では、高容量化にともない放電性能における活物質の最大限の有効利用を図るべく、構成部品、原材料の最適配分によりそれぞれの形状、大きさ、体積、充填量を決定している。また、集電子においても強放電特性を向上させるためにゲル状負極の集電効率を高める検討が成されている。

一般的な乾電池の構成として、例えば図１０に示したように電池ケース２３内に、二酸化マンガンと黒鉛からなる正極２２を円筒状に成形して挿入し、その内側に水酸化カリウム、粘性物質および亜鉛からなる負極２５を底部絶縁板２８、セパレータ２４を介して充填し、薄肉部を有する封口ガスケット２１、集電子２７、封口板２６とを一体化した部品を電池ケース２３の開口部に挿入し電池ケース２３の開口部を内方向に折り曲げてかしめ封口して構成されている。集電子２７はあらかじめ封口板２６の中央部下面に接合されている。電池外周側面部分は、外装ラベル（図示せず）で被覆されている。

上述の構成からなる乾電池においては、集電子２７については高効率な放電性能と安定した電池品質確保のため、集電子２７の表面積を可能な限り最大に設計している。したがって、集電子２７は負極２５を充填する空間内に大きな体積を占めており、負極２５の充填量を減少させ、乾電池の高容量化を阻害するという問題点があった。

この問題点を解決するために、図１１（ａ）、（ｂ）に示したように封口板３６に接合された集電子３７の芯部の一部を中空状とし、その中空部３７ａの閉塞部に空気孔３７ｂを設けることにより負極３５の充填量の増加を可能とし、放電特性の向上、且つ、信頼性の高い乾電池を得ることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、図１１（ａ）は、集電子３７および封口板３６の断面を示している。また、図１１（ｂ）は集電子３７を用いた乾電池の構造を示している。電池ケース３３内に、二酸化マンガンと黒鉛からなる正極３２を円筒状に成形して挿入し、その内側に水酸化カリウム、粘性物質および亜鉛からなる負極３５を底部絶縁板３８、セパレータ３４を介して充填し、薄肉部を有する封口ガスケット３１、集電子３７、封口板３６とを一体化した部品を電池ケース３３の開口部に挿入し電池ケース３３の開口部を内方向に折り曲げてかしめ封口して構成されている。集電子３７はあらかじめ封口板３６の中央部下面に接合されている。

また、図１２に示したように電池ケース４３内に、二酸化マンガンと黒鉛からなる正極４２を円筒状に成形して挿入し、その内側に水酸化カリウム、粘性物質および亜鉛からなる負極４５を底部絶縁板４８、セパレータ４４を介して充填し、薄肉部を有する封口ガスケット４１、集電子４７、封口板４６とを一体化した部品を電池ケース４３の開口部に挿入し電池ケース４３の開口部を内方向に折り曲げてかしめ封口して構成されている乾電池において、集電子４７を底部絶縁板４８の部分まで延在させる構成とすることで集電効率が向上し放電特性に優れた乾電池を得ることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平８−１７４３７号公報特開２００２−１９０３０３号公報

しかしながら、上述した特許文献１に示される従来技術では、大型の乾電池（例えば、単１形乾電池であるＬＲ２０等）として、集電子３７の中空部３７ａに負極３５が充填されるが、小型の乾電池（例えば、単３形乾電池であるＬＲ６や、単４形乾電池であるＬＲ０３等）では、集電子３７の中空部３７ａの寸法が小さくなるため負極３５の集電子３７の中空部３７ａへの充填が困難となる。また、特許文献２の乾電池においては、集電子４７が底部絶縁板４８を係合および封口ガスケット４１と電池ケース４３のカシメ封口時の支持体となるため、カシメ封口時に集電子４７および底部絶縁板４８に負荷がかかり底部絶縁板４８の破損または破損部からの集電子４７と電池ケース４３との接触による内部短絡の要因となる。

本発明は上記従来の課題を鑑みてなされたもので、集電子と負極との接触面積を増やす溝を外周に設けた構成としたことにより、集電子の集電効率の向上が可能となり放電特性を向上させ、さらに集電子の表面積を増加させることにより、封口ガスケットとの嵌着性を向上させた乾電池を提供することを目的とするものである。

上記目的を達するために本発明の乾電池は、円筒状の正極とこの正極の中空部にセパレータを介して配置された負極からなる発電要素を収納した電池ケースの開口部を負極に挿入される集電子を取付けた封口ガスケットと封口板からなる組立封口体で封口してなる乾電池において、集電子として負極との接触面積を多くする溝を外周に設けた構成としたことを特徴とするものである。

本発明の乾電池によれば、負極の中央部に設けた集電子と負極との接触面積を増やす溝を外周に設けた構成としたことにより、集電子の集電効率の向上が可能となり、放電特性が向上した乾電池を得ることができる。

本発明の第１の発明においては、円筒状の正極とこの正極の中空部にセパレータを介して配置された負極からなる発電要素を収納した電池ケースの開口部を負極に挿入される集電子を取付けた封口ガスケットと封口板からなる組立封口体で封口してなる乾電池において、集電子と負極との接触面積を増やす溝を外周に設けた構成としたことにより、負極と負極集電子との接触面積を増加することより放電特性を向上させた乾電池を提供することができる。

本発明の第２の発明においては、溝を複数個設けたことにより、負極と集電子との接触面積を増加する効果に加え、加工性が容易なことによる生産性の向上を図ることが可能な、放電特性を向上させた乾電池を提供することができる。

本発明の第３の発明においては、溝を集電子の外周部に連続的に設けたことにより、負極活と集電子との接触面積を増加する効果に加え、封口ガスケットと集電子との嵌着部がより強固になり、電解液の耐漏液性能を向上させた乾電池を提供することができる。このとき、嵌着部に封止剤を塗布すれば、さらにその効果が向上するのは言うまでもない。

本発明の第４の発明においては、溝を集電子の外周部に断続的に設けたことにより、負
極と集電子との接触面積を増加する効果に加え、封口ガスケットと集電子との位置決め効果が得られ、封口ガスケットと集電子間の嵌着性向上および組立時の位置決め性も向上させた乾電池を提供することができる。

本発明の第５の発明においては、溝を集電子の外周部における全周溝とし、且つ、軸方向に連続的に設けたことにより、負極と集電子との接触面積を増加する効果に加え、加工が容易で生産性に優れ、また、封口ガスケットと集電子との嵌着性が向上した乾電池を提供することができる。

本発明の第６の発明においては、溝を集電子の外周部における全周溝とし、且つ、軸方向に断続的に設けたことにより、負極と集電子との接触面積を増加する効果に加え、軸方向に断続的に配置された溝の間隔を変えることにより集電子の部位により集電性を調整することができ、より効率的な集電が可能な乾電池を提供することができる。

本発明の第７の発明においては、溝を集電子の外周部に少なくとも一本の螺旋状に形成したことにより、負極と集電子との接触面積を増加する効果に加え、封口ガスケットと集電子との嵌着時に集電子を回転させながら挿入するねじ込み効果が得られ、封口ガスケットと集電子間の嵌着性向上を向上させた乾電池を提供することができる。

本発明の第８の発明においては、溝を集電子の外周部に少なくとも二本の交差する螺旋状の溝で形成したことにより、負極と集電子との接触面積を増加する効果に加え、封口ガスケットと集電子との嵌着時に集電子を回転させながら挿入するねじ込み効果と封止剤の優れた保持効果が得られた乾電池を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態として単３形アルカリ乾電池（ＬＲ６）の断面図である。正極端子と正極集電体を兼ねた有底円筒形の電池ケース３には、中空円筒状の正極２が２個積層されて内接するように収納されている。正極２の中空部にはセパレータ４と底部絶縁板８を介して負極としてのゲル状の負極５が配置されている。

電池ケース３の開口部は、正極２、負極５等の発電要素を収納した後、釘型の外周に図２で示す溝１０を形成した集電子７と電気的に接続された封口板６と封口ガスケット１を一体化した組立封口体により封口される。この時、集電子７が負極５の中心部に所定の長さだけ挿入される。電池ケース３の外表面は、外装ラベル（図示せず）により被覆されている。なお、集電子７と封口ガスケット１との間には封止剤９が設けられている。正極２、セパレータ４および負極５には、アルカリ電解液が含まれている。アルカリ電解液は、水酸化カリウムを３０〜４０重量％、酸化亜鉛を１〜３重量％含有する水溶液が用いられる。

電池ケース３は、例えば、ニッケルメッキ鋼板を所定の寸法、形状にプレス成形して得られる。また、セパレータ４および／または底部絶縁板８には、例えば、ポリビニルアルコール繊維およびレーヨン繊維を主体として混抄した不織布が用いられる。

正極２には、例えば、二酸化マンガン粉末およびオキシ水酸化ニッケル粉末の少なくとも一方を含む正極活物質、黒鉛粉末などの導電剤、およびアルカリ電解液の混合物が用いられる。また適宜、ポリエチレン粉末等の結着剤やステアリン酸塩等の滑沢剤を添加しても差し支えない。

負極５は、例えば、アルカリ電解液にポリアクリル酸ナトリウム等のゲル化剤を添加してゲル状に加工し、負極活物質の亜鉛合金粉末を混合分散させたものが用いられる。耐食
性を向上させるために、インジウムやビスマス等の水素過電圧の高い金属化合物や、リン酸エステル系の界面活性剤等を適宜添加するとよい。また亜鉛デンドライトの抑制のために、微量のケイ酸やその塩などのケイ素化合物を適宜添加するとよい。負極５の亜鉛合金粉末は耐食性に優れたものを用いるのが好ましく、さらには、環境に配慮して水銀、カドミウム、もしくは鉛、またはそれら全てが無添加であるものがより好ましい。亜鉛合金としては、例えば、０．０１〜０．１重量％のインジウム、０．００５〜０．０２重量％のビスマスおよび０．００１〜０．００５重量％のアルミニウムを含むものが挙げられる。これらの合金成分を１種類のみ含有してもよく、２種類以上を含有しても構わない。

封口板６は、概帽子状の形状を有し、その周縁鍔部に封口ガスケット１の安全弁が作動した際の圧力を逃がすガス孔が複数個設けてある。例えば、ニッケルメッキ鋼板、スズメッキ鋼板などを所定の寸法、形状にプレス成形して得られる。封口ガスケット１は中央に集電子７を圧入する貫通孔を設け、その周囲に安全弁として働く環状薄肉部を設け、環状薄肉部の外周部に外周縁部が連続して形成されている。例えば、ナイロン、ポリプロピレンなどを所定の寸法、形状に射出成形して得られる。

集電子７は銀、銅、真鍮等の線材を所定の寸法の釘型に加工して得られる。なお、加工時の不純物の排除と隠蔽効果を得るためにその表面にスズやインジウムでメッキを施すことが好ましい。封止剤９は、例えば、シリコン樹脂またはフッ素樹脂またはエポキシ樹脂を添加したポアミドアミンなどを用いることができる。

図２（ａ）は、本発明の一実施の形態における集電子７の断面詳細を示している。集電子７の断面の外周面は複数の溝１０が形成されており、集電子７の表面積を増加させている。また、集電子７の外周面の溝１０が封口ガスケット１との接合時にアンカー効果を生じ、集電子７と封口ガスケット１との嵌着性を向上させている。さらに嵌着部の封止性を向上させるため一般的に集電子７と封口ガスケット１との嵌着部に封止剤９を塗布するが、その封止剤９の保持量も集電子７の表面に形成された溝１０は向上させている。図２（ｂ）は、本発明の一実施の形態における溝１０の拡大図を示している。

図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施の形態における集電子７の外周面に断続した溝１０が形成された図を示している。図３（ａ）は集電子７の外周面に溝１０を３箇所に形成しており、それぞれの溝１０の間には集電子７の外周面の円弧で接続されて形成されている。図３（ｂ）は集電子７の外周面に溝１０を４箇所に形成している。図３（ｃ）は集電子７の外周面に溝１０を８箇所に形成している。図３（ｄ）は集電子７の外周面に溝１０を１２箇所に形成している。

図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施の形態における集電子７の外周面に連続した溝１０が形成された図を示している。図４（ａ）は集電子７の外周面に溝１０を４箇所に形成している。図４（ｂ）は集電子７の外周面に溝１０を８箇所に形成している。図４（ｃ）は集電子７の外周面に溝１０を１６箇所に形成している。図４（ｄ）は集電子７の外周面に溝１０を３２箇所に形成している。

図５（ａ）、（ｂ）は、本発明における一実施の形態に係わる集電子７の溝１０を外周面に全周の溝１０を連続的に形成された図を示している。図５（ａ）は集電子７の外周面の全周に軸方向に対し垂直に連続した溝１０を形成している。図５（ｂ）は集電子７の外周面の全周に軸方向に対し角度を有し連続した溝１０を形成している。

図６（ａ）、（ｂ）は、本発明における一実施の形態に係わる集電子７の溝１０を外周面に全周の溝１０を断続的に形成された図を示している。図６（ａ）は集電子７の外周面の全周に軸方向に対し垂直に断続配置した溝１０を形成している。図６（ｂ）は集電子７
の外周面の全周に軸方向に対し角度を有し断続配置した溝１０を形成している。

図７は、本発明における一実施の形態に係わる集電子７の溝１０を螺旋状に形成した図を示している。図８は、本発明における一実施の形態に係わる集電子７の溝１０を２本の交差する螺旋状に形成した図を示している。図９（ａ）〜（ｆ）は、本発明の一実施の形態における溝１０の形状を示している。図９（ａ）は、溝１０の形状をＶ型で形成している。図９（ｂ）は、溝１０の形状をレ型で形成している。図９（ｃ）は、溝１０の形状を凹型で形成している。図９（ｄ）は、溝１０の形状を半円で形成している。図９（ｅ）は、溝１０の形状を半長円で形成している。図９（ｆ）は、溝１０の形状を楕円で形成している。

以下、具体的な実施例について図を用いてさらに詳しく説明する。まず、正極２として、二酸化マンガンと黒鉛とを９４：６の重量比で混合し、さらに、この混合物と、アルカリ電解液として３５重量％の水酸化カリウム、および２重量％の酸化亜鉛を含有する水溶液とを１００：２の重量比で混合し、充分に攪拌した後、フレーク状に圧縮成形した。ついで、フレーク状の正極合剤を粉砕して顆粒状とし、これを篩によって分級し、１０〜１００メッシュのものを中空円筒状に加圧成形してペレット状の正極２を得た。

一方、ゲル状の負極５として、ゲル化剤には、ポリアクリル酸ナトリウム粉末を用い、アルカリ電解液として３５重量％の水酸化カリウム、および２重量％の酸化亜鉛を含有する水溶液と、亜鉛合金粉末とを０．８：３３．６：６５．６の重量比で混合し、ゲル状の負極５を得た。なお、亜鉛合金粉末は、０．０２０重量％のインジウムと、０．０１０重量％のビスマスと、０．００４重量％のアルミニウムとを含有し、体積平均粒子径が１５０μｍで、７５μｍ以下の粒子を３５％含むものを用いた。

さらに、図１に示したように、封口ガスケット１は、６・１２ナイロンを所定の寸法、形状に射出成形して得た。封口板６は、厚さが０．５ｍｍのニッケルメッキ鋼板を所定の寸法、形状にプレス加工して得た。集電子７は、６４×１０-^３μΩ・ｍの体積抵抗率を有する、銅を６６重量％含有した真鍮線条を用い、釘型に全長が３５．０ｍｍ、胴部の直径が１．５ｍｍとなるように加工した。

さらに、図３（ａ）に示したように集電子７の表面に３箇所の断続した溝１０を形成した。その後、集電子７の表面にスズメッキを施した。これらについて、まず封口板６に集電子７を電気溶接した後、封口ガスケット１の中心の貫通孔に嵌着した。このとき、封止剤９を集電子７と封口ガスケット１の嵌着面に塗布した。

さらに上記で得られた約５ｇの正極２を電池ケース３内に２個挿入し、加圧治具により正極２を加圧して電池ケース３の内壁に密着させた。電池ケース３の内壁に密着させた正極２の底に底部絶縁板８を配置した。

また、正極２の中央に円筒形のセパレータ４を配置した。セパレータ４内にアルカリ電解液として３５重量％の水酸化カリウム、および２重量％の酸化亜鉛を含有する水溶液を約２ｇ注入した。所定時間経過した後、上記で得られたゲル状の負極５をセパレータ４内に６．５ｇ充填した。なお、セパレータ４には、ポリビニルアルコール繊維およびレーヨン繊維を主体として混抄した不織布を用いた。電池ケース３の開口端部を上述した封口ガスケット１を嵌着させた封口板６をカシメ封口した後、外装ラベル（図示せず）で電池ケース３の外表面を被覆したアルカリ乾電池を実施例１とした。

なお、実施例１においては、集電子７の表面に３箇所の断続した溝１０を形成したが、
これに限定されるものではなく、図３（ｂ）に示す４箇所の断続した溝１０を形成した集電子７および図３（ｃ）に示す８箇所の断続した溝１０を形成した集電子７や、図３（ｄ）に示す１２箇所の断続した溝１０を形成した集電子７においても同様の効果を得ることができる。また、これら溝１０の数は、本発明における実施の形態のものに限定されるものではない。

まず、実施例１と同様にして正極２およびゲル状の負極５を作製した。次に、封口ガスケット１は、６・１２ナイロンを所定の寸法、形状に射出成形して得た。封口板６は、厚さが０．５ｍｍのニッケルメッキ鋼板を所定の寸法、形状にプレス加工して得た。集電子７は、６４×１０^-３μΩ・ｍの体積抵抗率を有する、銅を６６重量％含有した真鍮線条を用い、釘型に全長が３５ｍｍ、胴部の直径が１．５ｍｍとなるように加工した。

さらに、図４（ａ）に示したように集電子７の表面に４箇所の連続した溝１０を形成した。その後、集電子７の表面にスズメッキを施した。これらについて、まず封口板６に集電子７を電気溶接した後、封口ガスケット１の中心の貫通孔に嵌着した。このとき、封止剤９を集電子７と封口ガスケット１の嵌着面に塗布した。さらに約５ｇの正極２を電池ケース３内に２個挿入し、加圧治具により正極２を加圧して電池ケース３の内壁に密着させた。電池ケース３の内壁に密着させた正極２の底に底部絶縁板８を配置した。

また、正極２の中央に円筒形のセパレータ４を配置した。セパレータ４内にアルカリ電解液として３５重量％の水酸化カリウム、および２重量％の酸化亜鉛を含有する水溶液を約２ｇ注入した。所定時間経過した後、上記で得られたゲル状の負極５をセパレータ４内に６．５ｇ充填した。なお、セパレータ４には、ポリビニルアルコール繊維およびレーヨン繊維を主体として混抄した不織布を用いた。電池ケース３の開口端部を上述した封口ガスケット１を嵌着させた封口板６をカシメ封口した後、外装ラベル（図示せず）で電池ケース３の外表面を被覆したアルカリ乾電池を実施例２とした。

なお、実施例２においては、集電子７の表面に４箇所の連続した溝１０を形成したが、これに限定されるものではなく、図４（ｂ）に示す８箇所の連続した溝１０を形成した集電子７および図４（ｃ）に示す１６箇所の連続した溝１０を形成した集電子７や、図４（ｄ）に示す３２箇所の連続した溝１０を形成した集電子７においても同様の効果を得ることができる。また、これら溝１０の数は、本発明における実施の形態のものに限定されるものではない。

さらに、図５（ａ）に示したように集電子７の外周面の全周に連続した溝１０を集電子７の軸方向に垂直に形成した。その後、集電子７の表面にスズメッキを施した。これらについて、まず封口板６に集電子７を電気溶接した後、封口ガスケット１の中心の貫通孔に嵌着した。このとき、封止剤９を集電子７と封口ガスケット１の嵌着面に塗布した。さらに約５ｇの正極２を電池ケース３内に２個挿入し、加圧治具により正極２を加圧して電池ケース３の内壁に密着させた。電池ケース３の内壁に密着させた正極２の底に底部絶縁板８を配置した。

また、正極２の中央に円筒形のセパレータ４を配置した。セパレータ４内にアルカリ電解液として３５重量％の水酸化カリウム、および２重量％の酸化亜鉛を含有する水溶液を約２ｇ注入した。所定時間経過した後、上記で得られたゲル状の負極５をセパレータ４内に６．５ｇ充填した。なお、セパレータ４には、ポリビニルアルコール繊維およびレーヨン繊維を主体として混抄した不織布を用いた。電池ケース３の開口端部を上述した封口ガスケット１を嵌着させた封口板６をカシメ封口した後、外装ラベル（図示せず）で電池ケース３の外表面を被覆したアルカリ乾電池を実施例３とした。

まず、実施例１と同様にして正極２およびゲル状の負極５を作製した。次に、封口ガスケット１は、６・１２ナイロンを所定の寸法、形状に射出成形して得た。封口板６は、厚さ０．５ｍｍのニッケルメッキ鋼板を所定の寸法、形状にプレス加工して得た。集電子７は、６４×１０^-3μΩ・ｍの体積抵抗率を有する、銅を６６重量％含有した真鍮線条を用い、釘型に全長が３５ｍｍ、胴部の直径が１．５ｍｍとなるように加工した。

さらに、図６（ａ）に示したように集電子７の外周面の全周に断続した溝１０を集電子７の軸方向に垂直に形成した。その後、集電子７の表面にスズメッキを施した。これらについて、まず封口板６に集電子７を電気溶接した後、封口ガスケット１の中心の貫通孔に嵌着した。このとき、封止剤９を集電子７と封口ガスケット１の嵌着面に塗布した。さらに約５ｇの正極２を電池ケース３内に２個挿入し、加圧治具により正極２を加圧して電池ケース３の内壁に密着させた。電池ケース３の内壁に密着させた正極２の底に底部絶縁板８を配置した。

また、正極２の中央に円筒形のセパレータ４を配置した。セパレータ４内にアルカリ電解液として３５重量％の水酸化カリウム、および２重量％の酸化亜鉛を含有する水溶液を約２ｇ注入した。所定時間経過した後、上記で得られたゲル状の負極５をセパレータ４内に６．５ｇ充填した。なお、セパレータ４には、ポリビニルアルコール繊維およびレーヨン繊維を主体として混抄した不織布を用いた。電池ケース３の開口端部を上述した封口ガスケット１を嵌着させた封口板６をカシメ封口した後、外装ラベル（図示せず）で電池ケース３の外表面を被覆したアルカリ乾電池を実施例４とした。

まず、実施例１と同様にして正極２およびゲル状の負極５を作製した。次に、封口ガスケット１は、６・１２ナイロンを所定の寸法、形状に射出成形して得た。封口板６は、厚さ０．５ｍｍのニッケルメッキ鋼板を所定の寸法、形状にプレス加工して得た。集電子７は、６４×１０^-３μΩ・ｍの体積抵抗率を有する、銅を６６重量％含有した真鍮線条を用い、釘型に全長が３５ｍｍ、胴部の直径が１．５ｍｍとなるように加工した。

さらに、図７に示したように集電子７の外周に螺旋状の溝１０を形成した。その後、集電子７の表面にスズメッキを施した。これらについて、まず封口板６に集電子７を電気溶接した後、封口ガスケット１の中心の貫通孔に嵌着した。このとき、封止剤９を集電子７と封口ガスケット１の嵌着面に塗布した。さらに約５ｇの正極２を電池ケース３内に２個挿入し、加圧治具により正極２を加圧して電池ケース３の内壁に密着させた。電池ケース３の内壁に密着させた正極２の底に底部絶縁板８を配置した。

また、正極２の中央に円筒形のセパレータ４を配置した。セパレータ４内にアルカリ電解液として３５重量％の水酸化カリウム、および２重量％の酸化亜鉛を含有する水溶液を約２ｇ注入した。所定時間経過した後、上記で得られたゲル状の負極５をセパレータ４内に６．５ｇ充填した。なお、セパレータ４には、ポリビニルアルコール繊維およびレーヨン繊維を主体として混抄した不織布を用いた。電池ケース３の開口端部を上述した封口ガ
スケット１を嵌着させた封口板６をカシメ封口した後、外装ラベル（図示せず）で電池ケース３の外表面を被覆したアルカリ乾電池を実施例５とした。

さらに、図８に示したように集電子７の外周に２本の交差した螺旋状の溝１０を形成した。その後、集電子７の表面にスズメッキを施した。これらについて、まず封口板６に集電子７を電気溶接した後、封口ガスケット１の中心の貫通孔に嵌着した。このとき、封止剤９を集電子７と封口ガスケット１の嵌着面に塗布した。さらに約５ｇの正極２を電池ケース３内に２個挿入し、加圧治具により正極２を加圧して電池ケース３の内壁に密着させた。電池ケース３の内壁に密着させた正極２の底に底部絶縁板８を配置した。

また、正極２の中央に円筒形のセパレータ４を配置した。セパレータ４内にアルカリ電解液として３５重量％の水酸化カリウム、および２重量％の酸化亜鉛を含有する水溶液を約２ｇ注入した。所定時間経過した後、上記で得られたゲル状の負極５をセパレータ４内に６．５ｇ充填した。なお、セパレータ４には、ポリビニルアルコール繊維およびレーヨン繊維を主体として混抄した不織布を用いた。電池ケース３の開口端部を上述した封口ガスケット１を嵌着させた封口板６をカシメ封口した後、外装ラベル（図示せず）で電池ケース３の外表面を被覆したアルカリ乾電池を実施例６とした。

（比較例１）
まず、実施例１と同様にして正極２およびゲル状の負極５を作製した。次に、封口ガスケット１は、６・１２ナイロンを所定の寸法、形状に射出成形して得た。封口板６は、厚さ０．５ｍｍのニッケルメッキ鋼板を所定の寸法、形状にプレス加工して得た。集電子７は、６４×１０^-３μΩ・ｍの体積抵抗率を有する、銅を６６重量％含有した真鍮線条を用い、釘型に全長が３５ｍｍ、胴部の直径が１．５ｍｍとなるように加工した。その後、集電子７の表面にスズメッキを施した。これらについて、まず封口板６に集電子７を電気溶接した後、封口ガスケット１の中心の貫通孔に嵌着した。さらに約５ｇの正極２を電池ケース３内に２個挿入し、加圧治具により正極２を加圧して電池ケース３の内壁に密着させた。電池ケース３の内壁に密着させた正極２の底に底部絶縁板８を配置した。

また、正極２の中央に円筒形のセパレータ４を配置した。セパレータ４内にアルカリ電解液として３５重量％の水酸化カリウム、および２重量％の酸化亜鉛を含有する水溶液を約２ｇ注入した。所定時間経過した後、上記で得られたゲル状の負極５をセパレータ４内に６．５ｇ充填した。なお、セパレータ４には、ポリビニルアルコール繊維およびレーヨン繊維を主体として混抄した不織布を用いた。電池ケース３の開口端部を上述した封口ガスケット１を実施例１、２と同様に嵌着させた封口板６をカシメ封口した後、外装ラベル（図示せず）で電池ケース３の外表面を被覆したアルカリ乾電池を比較例１とした。

これら実施例１〜６、比較例１のアルカリ乾電池の強放電特性に関する評価として、各々１００個ずつのアルカリ乾電池を２１±２℃の恒温環境の中で、１．５Ｗで２秒間放電した後、０．６５Ｗで２８秒間放電するサイクルを繰り返すパルス放電を１時間あたり１０サイクル行い続け、１．０５Ｖに達するまでの累計サイクル数を測定した。その平均値を（表１）に示す。なお、サイクル数が比較例を１００としたときに、比較例に対して１０％以上の向上が図れる１１０サイクル以上であれば強放電特性が良好であると判断した
。

また、耐漏液性の評価として実施例１〜２、比較例のアルカリ乾電池を各１０００個使用し、８０℃で１２時間キープした後−２０℃で１２時間キープするヒートショック試験を４週間繰り返し実施した後、その電池を分解し、集電子７と封口ガスケット１の嵌着部分からの漏液を確認した。その結果も同様に（表１）に示す。

（表１）の結果より明らかなように、本発明の実施例１〜６においては、放電特性（サイクル）評価において比較例１と比べ１０％以上の向上が図れる良好な強放電特性が得られた。これは、実施例１〜６の集電子７の表面積が比較例１に対し、表面に溝１０を形成したことにより、ゲル状の負極５との接触面積が増加したことによるものと考えられる。また、封口ガスケット１と集電子７との嵌着部分からの漏液ついても、比較例１と比べて良好な結果が得られた。これは、集電子７と封口ガスケット１との嵌着部分に塗布している封止剤９が集電子７の表面に溝１０が形成されたことにより、塗布量が増加し、且つ、塗布された封止剤９が溝１０により保持されやすくなったためと思われる。これらの効果は、図９（ａ）〜（ｆ）の溝１０の形状においても同様の結果が得られる。

なお、上述の実施例では単３形アルカリ乾電池（ＬＲ６）について説明したが、単１形（ＬＲ２０）や単４形（ＬＲ０３）など、他のサイズのアルカリ乾電池に本発明を適用できることは言うまでもない。また、上述の実施例では正極に二酸化マンガンを単独で使用した場合について説明したが、オキシ水酸化ニッケル単独で用いたり、二酸化マンガンとオキシ水酸化ニッケルを併用したりする場合に本発明を適用することも勿論可能である。

本発明の乾電池は、集電子の外周に連続または断続に形成した溝を形成することにより、集電子表面積を増加したことで、優れた強放電特性とシール性を有したデジタルスチールカメラなどに好適に用いられる。

本発明における一実施の形態に係わる乾電池の構成を示した断面図（ａ）本発明における一実施の形態に係わる乾電池の集電子の詳細断面図、（ｂ）本発明における一実施の形態に係わる乾電池の溝部の拡大図（ａ）本発明における一実施の形態に係わる集電子の溝を外周面に断続的に配置した例を示す断面図、（ｂ）本発明における別の一実施の形態に係わる集電子の溝を外周面に断続的に配置した例を示す断面図、（ｃ）本発明における別の一実施の形態に係わる集電子の溝を外周面に断続的に配置した例を示す断面図、（ｄ）本発明における別の一実施の形態に係わる集電子の溝を外周面に断続的に配置した例を示す断面図（ａ）本発明における一実施の形態に係わる集電子の溝を外周面に連続的に配置した断面図、（ｂ）本発明における別の一実施の形態に係わる集電子の溝を外周面に連続的に配置した断面図、（ｃ）本発明における別の一実施の形態に係わる集電子の溝を外周面に連続的に配置した断面図、（ｄ）本発明における別の一実施の形態に係わる集電子の溝を外周面に連続的に配置した断面図（ａ）本発明における一実施の形態に係わる集電子の溝を外周面に全周溝を連続的に配置した模式図、（ｂ）本発明における一実施の形態に係わる集電子の溝を外周面に角度を有した全周溝を連続的に配置した模式図（ａ）本発明における一実施の形態に係わる集電子の溝を外周面に全周溝を断続的に配置した模式図、（ｂ）本発明における一実施の形態に係わる集電子の溝を外周面に角度を有した全周溝を断続的に配置した模式図本発明における一実施の形態に係わる集電子の溝を螺旋状に形成した集電子の模式図本発明における一実施の形態に係わる集電子の溝を２本の交差する螺旋状に形成した集電子の模式図（ａ）本発明の一実施の形態における集電子の外周面に配置した溝の形状を示した断面図、（ｂ）本発明の別の一実施の形態に係わる集電子の外周面に配置した溝の形状を示した断面図、（ｃ）本発明の別の一実施の形態に係わる集電子の外周面に配置した溝の形状を示した断面図、（ｄ）本発明の別の一実施の形態に係わる集電子の外周面に配置した溝の形状を示した断面図、（ｅ）本発明の別の一実施の形態に係わる集電子の外周面に配置した溝の形状を示した断面図、（ｆ）本発明の別の一実施の形態に係わる集電子の外周面に配置した溝の形状を示した断面図従来技術におけるアルカリ乾電池の構成を示した断面図（ａ）従来技術における集電子の断面図、（ｂ）従来技術における乾電池の半断面図従来技術における乾電池の断面図

符号の説明

１封口ガスケット
２正極
３電池ケース
４セパレータ
５負極
６封口板
７集電子
８底部絶縁板
９封止剤
１０溝

Claims

円筒状の正極とこの正極の中空部にセパレータを介して配置された負極からなる発電要素を収納した電池ケースの開口部を前記負極に挿入される集電子を取付けた封口ガスケットと封口板からなる組立封口体で封口してなる乾電池において、前記集電子として負極との接触面積を多くする溝を外周に設けた構成としたことを特徴とする乾電池。
前記溝を複数個設けたことを特徴とする請求項１に記載の乾電池。
前記溝を集電子の外周部に連続的に設けたことを特徴とする請求項１に記載の乾電池。
前記溝を集電子の外周部に断続的に設けたことを特徴とする請求項１に記載の乾電池。
前記溝を集電子の外周部における全周溝とし、且つ、軸方向に連続的に設けたことを特徴とする請求項１に記載の乾電池。
前記溝を集電子の外周部における全周溝とし、且つ、軸方向に断続的に設けたことを特徴とする請求項１に記載の乾電池。
前記溝を集電子の外周部に少なくとも一本の螺旋状の溝で形成したことを特徴とする請求項１に記載の乾電池。
前記溝を集電子の外周部に少なくとも二本の交差する螺旋状の溝で形成したことを特徴とする請求項１に記載の乾電池。