JPH08509095A - 亜鉛アノードを用いた電気化学電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は改良されたアルカリ電池（10）であって、アノード（20）とカソード（16）の容量は、各々が、電池の内部容積１cm³当たり0.48アンペア・時間以上、より望ましくは0.5アンペア・時間以上である。これは、亜鉛の密度をアノード容積１cm³当たり1.4グラム以上、二酸化マンガンの密度をカソード容積１cm³当たり2.7グラム以上にすることにより達成される。

Description

【発明の詳細な説明】 亜鉛アノードを用いた電気化学電池 本発明は、亜鉛アノードと二酸化マンガンカソードの改良された一次アルカリ 電池に関する。より具体的には、本発明は通常の放電試験の下で電池性能を10％ も向上させることのできる最適化された電池に関する。 アノードに亜鉛、カソードに二酸化マンガンを用いたアルカリ電池は、20年以 上に亘って商業的に利用されている。従って本発明よりも前に、主要なアルカリ 電池メーカー間での競争により、性能特性は改善され、「最長寿命」の電池が提 供されている。この点において、アルカリ電池は成熟商品と考えられる。電池の サイズは、例えばＡＡＡ、ＡＡ、Ｃ、Ｄ及び９Ｖの如く国際的に標準化されてお り、この点ではどの電池メーカーも同じ制約を受けている。このように、電池内 に活物質が充填される容積は一定である。どのサイズの電池でも、それら電池か ら得られるエネルギー量は理論的に上限があり、それは電池の内部容積と、使用 される電池の活性要素の実際の密度によって決定される。 電池の活物質を充填できる内部容積の条件は同じであるため、各電池メーカー は、活物質と電解質の量の割合を僅かずつ変えている。電池メーカーが使用する 亜鉛、 二酸化マンガン、グラファイトの量、亜鉛密度、カソード密度及び電解質には、 夫々上限と下限があるから、ほぼ無数の組合せが可能である。本発明者らは、亜 鉛量、亜鉛密度、ＭｎＯ₂量、ＭｎＯ₂密度、及び電解質量を調節することにより 、従来のアルカリ電池の中で最も高性能のものに比べて、少なくとも10％以上の 性能改善が可能であることを見い出した。製品の性能は20年にも亘る市場の競争 力により最適化されていることに鑑みると、これは、非常に意義のあることであ り、全く予期され得ないものであった。 アルカリ電池の亜鉛アノードにおける放電反応は次の通りである： Zn → Zn⁺²＋2e^- Zn⁺²＋2OH^- → ZnO＋H₂O ＭｎＯ₂カソードでの放電反応は次の通りである： 2MnO₂＋2H₂O＋2e^- → 2MnOOH＋2OH^- これら３つの反応を加えると、正味の電池反応は次の通りである： Zn＋2MnO₂＋H₂O → ZnO＋2MnOOH このように、反応によって水が消費されることがわかる。当該分野の専門家で あれば、電池内の活物質の量を増加させる場合、電池が完全に乾燥してしまうこ とがないように十分な水を存在させる必要があり、ＫＯＨ電解質の量をそれに比 例して増やさねばならないと考えるで あろう。アルカリ電池が水分不足により乾燥し過ぎると、電池の性能は劣化する 。しかしながら、本発明者らは、水性ＫＯＨの電解質の量を従来の電池での使用 量より増やさなくても、活物質の量を増やすことができることを見い出した。換 言すれば、Ｚｎ/ＫＯＨの比率（ＫＯＨ電解質のモル濃度を一定と仮定する）を 、電池性能に悪影響を及ぼすことなく、従来の比率よりも大きくすることができ る。これについては、後でより詳しく説明する。 従来のアルカリ電池には、ゲル状の亜鉛アノード混合物が含まれている。混合 物には、亜鉛金属粒子、ゲル化剤、所定量のアルカリ電解質、少量のその他添加 剤（例えばガス発生抑制剤）が含まれる。一般的なゲル化剤は、例えばCarbopol 940の如きカルボキシメチルセルロース系のものである。ガス発生抑制剤（gass ing inhibitors）として、インジウム、ビスマス、錫及び鉛の如き無機添加剤、 RA600（GAF製）の如き燐酸塩エステル、アニオン及び非アニオン表面活性剤を挙 げることができるが、これらに限定されるものでない。例えば、米国特許第5,16 8,018号、第4,939,048号、第4,500,614号、第3,963,520号、第4,963,447号、第4 ,455,358号及び第4,195,120号に示されるように、種々のアノード混合物が当該 分野で知られている。 電池メーカーで使用する特定のアノード混合物の如何に拘わらず、所定サイズ の電池に使用される亜鉛金属の 量（ここで述べるその他のパラメータについても同様）は、規定された範囲内で ある。従来のＡＡＡサイズの電池の場合、1.3〜1.6グラム、又は1.07〜1.31アン ペア・時間（0.82アンペア・時間／グラムに基づいて）の範囲である。同じよう に、ＡＡＡサイズ電池における亜鉛アノードの容積容量（亜鉛の容量を密封電池 の全内部容積で割算して求められる）は、電池の全内部容積の0.358〜0.492アン ペア・時間／cm³の範囲である。亜鉛が制限電極（limiting electrode）（カソ ードに対して）である場合、前記の値は、電池から得られる最大容量及び容積容 量（volumetric capacity）を表わしている。同じように、その他サイズについ ても、典型的な市販電池では、ここに記載されたその他パラメータの種々の範囲 内で作られる。 本発明は、電解質の量を増やすことなく、各電極の容量を、内部の電池容積１ cm³当たり0.48、より望ましくは0.5アンペア・時間以上にまで増すことができる という知見に基づいている。これは、亜鉛密度をアノード容積１cm³当たり1.4グ ラム以上とし、MnO₂密度をカソード容積１cm³当たり2.7グラム以上とすることに より達成される。 図面を参照しながら、本発明の特徴及び利点を以下に説明する。 図１は、本発明に基づいて作られたアルカリ電池の断面図である。 シリンドリカル型の電池（10）はケーシング（12）を有しており、ケーシング の開口端部は、シール部材（14）が適当な位置でクリンプされて密閉されている 。カソード（16）は図示の如く環状構造であり、カソードの外表面はケーシング の内表面に接触し、ケーシングと電気的に接触している。カソード（16）は、図 示の如く、カソードペレット（16a）を積み重ねて形成される。各々のカソード ペレットは、ＭｎＯ₂、導電剤及び電解質の混合物から作られる。 電池（10）は、環状カソード（16）の内面に沿ってセパレータ（18）が配備さ れる。セパレータ（18）は、電池ロース又はレーヨンのように周知のセパレータ 用材料から構成される。 アノード混合物（20）は、セパレータに沿ったキャビティの中に装填される。 装填されるアノード混合物（20）には、亜鉛粒子、アルカリ電解質、ゲル化剤、 及び前記ガス発生抑制剤の１種又は２種以上が含まれる。一般的に、亜鉛とアル カリ電解質は両方合わせて、混合物の重量の約96％、より望ましくは約98％まで 含まれる。ゲル化剤は混合物の重量の約３％まで、望ましくは約１％まで含まれ 、ガス発生抑制剤は混合物の重量の約１％まで含まれる。 アノード集電体（22）は、図示の如く、シール部材（14）を通って、アノード 混合物（20）の中に侵入する。アノー ド集電体（22）の上端部は、図示の如く、負極の端部キャップ（24）に接続され る。なお、端部キャップは電池（10）の負極の外部端子として供される。さらに 、所定量のアルカリ電解質が電池に加えられ、アノード、カソード及びセパレー タの全体に分配される。 本発明は、亜鉛の量に対して相対的にＫＯＨ電解質を少なくしても、効率的に 放電できるという知見に基づいている（電池産業において、活物質の量を多くし ない限り、電解質の量を少なくすることはできないと長年信じられていたことと は逆である）。結果として、アノード構造の中の亜鉛密度を増すことができる。 望ましくは、亜鉛：ＫＯＨの重量比は、少なくとも2.8：１であり、より望まし くは、少なくとも３：１である。Ｚｎ/ＫＯＨの重量比をこのように大きくした ことにより、アノード容積中の亜鉛の密度は、アノード容積１cm³当たり、1.4グ ラム以上、より望ましくは1.6グラム以上、最も望ましくは1.7グラム以上である 。従来の電池に比べて多くの亜鉛をアノードに添加するので、電池のサイズの如 何に拘わらず、電池の内部容積に対する亜鉛アノードの容量の比を、少なくとも 0.48アンペア・時間／cm³以上、より望ましくは0.5アンペア・時間／cm³以上に まですることが可能である。 亜鉛を高密度にすれば亜鉛アノードの放電効率が改善されることから、カソー ドの非効率性が電池性能全体を 支配する要素であると今まで考えられていたことが正しくないことがさらにわか った。従来のアルカリ電池に充填される導電剤の量（電池サイズによっては１２ 重量％にもなる）は、カソード構造中のＭｎＯ₂の密度（カソード容積の2.3〜2. 75グラム／cm³のオーダ）と同様に、カソードの効率改善に有効であった。それ ゆえ、本発明にあっては、カソードに使用する導電剤の量を少なくし、それによ ってＭｎＯ₂の量を増やすことができるようにしている。このため、ＭｎＯ₂の容 量は、増大した亜鉛容量と均衡関係が維持される。望ましくは、亜鉛容量に対す るＭｎＯ₂容量の比は、0.95：１と1.1：１の間であり、より望ましくは１：１と 1.1：１の間にある。従来の電池に比べて、より多くのＭｎＯ₂をカソードに加え ているので、電池サイズの如何に拘わらず、電池の内部容積に対するＭｎＯ₂カ ソードの容量の比を、0.48アンペア・時間／cm³以上、より望ましくは0.5アンペ ア・時間／cm³まで高くすることが可能となる。ＭｎＯ₂の密度もまた、従来使用 されていた密度よりも高くなり、望ましくはカソード容積１cm³当たり2.7グラム 以上のＭｎＯ₂であり、より望ましくは2.8グラム以上のＭｎＯ₂である。 電池メーカーの中には、本発明のアノードと同じように高密度のアノードを用 いたものもあるが、アノードの高密度に対応して、電解質の量、カソードの導電 剤の量を減少させることができず、ＭｎＯ₂の量を増加させる ことができなかった。このように、添付の請求の範囲により包含される電池パラ メータの特定の組合せは、これまでになかったものであり、本発明によって実現 された電池性能は、現在市販されているアルカリ電池の性能を遥かに超えている 。 本発明の特徴及び利点については、以下の実施例において明らかにされるであ ろう。 実施例１ この実施例は、本発明に基づいて作製されたＡＡＡサイズの電池が、従来のＡ ＡＡサイズの電池に比べて性能が改善されたことを示している。 従来のＡＡＡサイズのアルカリ電池の内部容積は2.84cm³である。亜鉛アノー ドには、アノード容積１cm³当たり1.24グラムの密度にて、1.5グラムの亜鉛が含 まれている。亜鉛アノードの容積容量は、内部の電池容積１cm³当たり、0.435ア ンペア・時間である。ＭｎＯ₂カソードには、カソード容積１cm³当たり2.58グラ ムの密度にて、3.6グラムのＭｎＯ₂が含まれている。ＭｎＯ₂カソードの容積容 量は、電池の内部容積１cm³当たり0.474アンペア・時間である。電解質には0.66 グラムのＫＯＨが含まれており、ＫＯＨに対する亜鉛の重量比は2.3：１である 。 本発明に基づいて作製されたＡＡＡサイズのアルカリ電池の内部容積は2.84cm³ である。亜鉛アノードには、 アノード容積１cm³当たり1.74グラムの密度にて、1.7グラムの亜鉛が含まれてい る。亜鉛アノードの容積容量は、内部の電池容積１cm³当たり0.49アンペア・時 間である。ＭｎＯ₂カソードには、カソード容積１cm³当たり2.99グラムの密度に て、4.2グラムのＭｎＯ₂が含まれている。ＭｎＯ₂カソードの容積容量は、内部 の電池容積１cm³当たり0.548アンペア・時間である。電解質には0.54グラムのＫ ＯＨが含まれており、ＫＯＨに対する亜鉛の重量比は3.2：１である。 夫々の電池の放電は、以下のテストの要領にて行なった。「ラジオ」のシミュ レーションテストは、１日当たり４時間、75オームの抵抗を通して電池を放電さ せた。0.9ボルトになるまでの合計時間を測定した。従来のＡＡＡ電池の有効放 電は64時間であったのに対し、本発明のＡＡＡ電池は71時間であり、11％の改善 が認められた。「カメラのフラッシュ」のシミュレーションテストでは、毎分当 たり15秒間、3.6オームの抵抗を通して電池を放電させた。0.9ボルトになるまで の合計時間を測定した。従来のＡＡＡサイズ電池の有効放電は6.12時間であった のに対し、本発明のＡＡＡサイズ電池は6.47時間であり、６％の改善が認められ た。 実施例２ この実施例は、本発明に基づいて作製されたＡＡサイズの電池が、従来のＡＡ サイズの電池に比べて性能が改 善されたことを示している。 従来のＡＡサイズのアルカリ電池は、内部容積が６cm³である。亜鉛アノード には、アノード容積１cm³当たり1.4グラムの密度にて、3.5グラムの亜鉛が含ま れている。亜鉛アノードの容積容量は、内部の電池容積１cm³当たり0.476アンペ ア・時間である。ＭｎＯ₂カソードには、カソード容積１cm³当たり2.55グラムの 密度にて、8.31グラムのＭｎＯ₂が含まれている。ＭｎＯ₂カソードの容積容量は 、内部の電池容積１cm³当たり0.507アンペア・時間である。電解質には1.4グラ ムのＫＯＨが含まれており、ＫＯＨに対する亜鉛の重量比は2.5：１である。 本発明に基づいて作製されたＡＡサイズのアルカリ電池の内部容積は６cm³で ある。亜鉛アノードには、アノード容積１cm³当たり1.8グラムの密度にて、3.9 グラムの亜鉛が含まれている。亜鉛アノードの容積容量は、内部の電池容積１cm³ 当たり0.533アンペア・時間である。ＭｎＯ₂カソードには、カソード容積１cm³ 当たり2.9グラムの密度にて、9.3グラムのＭｎＯ₂が含まれている。ＭｎＯ₂カソ ードの容積容量は、内部の電池容積１cm³当たり0.57アンペア・時間である。電 解質には1.25グラムのＫＯＨが含まれており、ＫＯＨに対する亜鉛の重量比は3. 1：１である。 夫々の電池の放電は、以下のテストの要領にて行なった。「カメラのフラッシ ュ」のシミュレーションテスト では、毎分当たり15秒間、1.8オームの抵抗を通して電池を放電させた。0.9ボル トになるまでの合計時間を測定した。従来のＡＡサイズ電池の放電は9.2時間で あったのに対し、本発明のＡＡＡサイズ電池は11.6時間であり、26％の改善が認 められた。 実施例３ この実施例は、本発明に基づいて作製されたＣサイズの電池が、従来のＣサイ ズの電池に比べて性能が改善されたことを示している。 従来のＣサイズのアルカリ電池の内部容積は18.8cm³である。亜鉛アノードに は、アノード容積１cm³当たり1.4グラムの密度にて、10.4グラムの亜鉛が含まれ ている。亜鉛アノードの容積容量は、内部の電池容積１cm³当たり、0.45アンペ ア・時間である。ＭｎＯ₂カソードには、カソード容積１cm³当たり2.6グラムの 密度にて、25グラムのＭｎＯ₂が含まれている。ＭｎＯ₂カソードの容積容量は、 内部の電池容積１cm³当たり0.49アンペア・時間である。電解質には4.3グラムの ＫＯＨが含まれており、ＫＯＨに対する亜鉛の重量比は2.4：１である。 本発明に基づいて作製されたＣサイズのアルカリ電池の内部容積は18.8cm³で ある。亜鉛アノードには、アノード容積１cm³当たり1.6グラムの密度にて、12グ ラムの亜鉛が含まれている。亜鉛アノードの容積容量は、内部電池の容積１cm³ 当たり0.53アンペア・時間である。Ｍ ｎＯ₂カソードには、カソード容積１cm³当たり2.8グラムの密度にて、27グラム のＭｎＯ₂が含まれている。ＭｎＯ₂カソードの容積容量は、内部の電池容積１cm³ 当たり0.53アンペア・時間である。電解質には4.2グラムのＫＯＨが含まれてお り、ＫＯＨに対する亜鉛の重量比は2.9：１である。 夫々の電池の放電は、以下のテストの要領にて行なった。「カメラのフラッシ ュ」のシミュレーションテストでは、８時間に亘り、毎時間当たり４分間、3.9 オームの抵抗を通して電池を放電させた。0.9ボルトになるまでの合計時間を測 定した。従来のＣサイズ電池の放電は18.5時間であったのに対し、本発明のＣサ イズ電池は20.7時間であり、12％の改善が認められた。 実施例４ この実施例は、本発明に基づいて作製されたＤサイズの電池が、従来のＤサイ ズの電池に比べて性能が改善されたことを示している。 従来のＤサイズのアルカリ電池の内部容積は41cm³である。亜鉛アノードには 、アノード容積１cm³当たり1.5グラムの密度にて、23グラムの亜鉛が含まれてい る。亜鉛アノードの容積容量は、内部電池の容積１cm³当たり0.47アンペア・時 間である。ＭｎＯ₂カソードには、カソード容積１cm³当たり2.6グラムの密度に て、53グラムのＭｎＯ₂が含まれている。ＭｎＯ₂カソードの容積容量は、 内部の電池容積１cm³当たり0.47アンペア・時間である。電解質には9.7グラムの ＫＯＨが含まれており、ＫＯＨに対する亜鉛の重量比は2.4：１である。 本発明に基づいて作製されたＤサイズのアルカリ電池の内部容積は41cm³であ る。亜鉛アノードには、アノード容積１cm³当たり1.6グラムの密度にて、25グラ ムの亜鉛が含まれている。亜鉛アノードの容積容量は、内部の電池容積１cm³当 たり0.5アンペア・時間である。ＭｎＯ₂カソードには、カソード容積１cm³当た り2.8グラムの密度にて、57グラムのＭｎＯ₂が含まれている。ＭｎＯ₂カソード の容積容量は、内部電池の容積１cm³当たり0.51アンペア・時間である。電解質 には8.9グラムのＫＯＨが含まれており、ＫＯＨに対する亜鉛の重量比は2.9：１ である。 夫々の電池の放電は、以下のテストの要領にて行なった。「カメラのフラッシ ュ」のシミュレーションテストでは、８時間に亘り、毎時間当たり４分間、3.2 オームの抵抗を通して電池を放電させた。0.9ボルトになるまでの合計時間を測 定した。従来のＤサイズ電池の放電は20.9時間であったのに対し、本発明のＤサ イズ電池は22.3時間であり、７％の改善が認められた。 前記実施例は、本発明に基づいて作製されたアルカリ電池の具体的特徴を明ら かにするものであるが、それらの実施例は発明を例示したにすぎないものである 。電池 の構造及び成分について、発明の精神及び範囲内で種々の変形をなすことができ る。請求の範囲の中で用いられているように、「亜鉛容量」に対する記載は、亜 鉛１グラム当たり0.82アンペア・時間に基づいており、「ＭｎＯ₂容量」に対す る記載は、ＭｎＯ₂１グラム当たり0.37アンペア・時間に基づいている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＺ， ＦＩ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，ＭＧ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＫ，ＵＡ (72)発明者 マグヌソン，ダグラス シー. アメリカ合衆国 01581 マサチューセッ ツ，ウェストボロ，ウィンザー リッジ ドライブ 106 (72)発明者 パテル，ブペンドラ ケイ. アメリカ合衆国 02048 マサチューセッ ツ，マンズフィールド，フランクリン ス トリート 393 (72)発明者 ウッドノース，ダグラス ジェイ. アメリカ合衆国 02194 マサチューセッ ツ，ニーダム，マニング ストリート 90 (72)発明者 ミラー，ジョン エス. アメリカ合衆国 01776 マサチューセッ ツ，サドベリー，ブリムストン レーン 109 (72)発明者 カシアノウィッツ，アルフレッド エム. アメリカ合衆国 02123 マサチューセッ ツ，ペムブローク，サイプレス ロード １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 亜鉛を含むアノード、二酸化マンガンを含むカソード、及びアルカリ電解 質を有する一次電気化学電池であって、円筒形ケーシングはその開口端部がシー ル部材で密閉され、アノード、カソード及び電解質は全て円筒形ケーシング内で 関連して作用し；シール部材とケーシングの内表面により電池の内部容積が定め られ；電池の内部容積に対する、アノードとカソードの各々の合計容量の比は、 各々が内部容積１cm³当たり約0.48アンペア・時間よりも大きく、アノードの亜 鉛の密度は、アノード容積１cm³当たり1.6グラム以上であり、二酸化マンガンの 密度は、カソード容積１cm³当たり2.8グラム以上である。 ２． 請求項１の一次アルカリ電池において、電解質は水酸化カリウム（ＫＯＨ ）を含んでおり、ＫＯＨの量に対する亜鉛の量の比は、ＫＯＨ１グラム当たり亜 鉛2.8グラム以上である。 ３． 請求項１の一次アルカリ電池において、電解質は水酸化カリウム（ＫＯＨ ）を含んでおり、ＫＯＨの量に対する亜鉛の量の比は、ＫＯＨ１グラム当たり亜 鉛３グラム以上である。 ４． 請求項１の一次アルカリ電池において、亜鉛の容積容量に対する、二酸化 マンガンの容積容量の比は約 １：１乃至１１：１の範囲である。 ５． 請求項１の一次アルカリ電池において、亜鉛アノードの容積容量（0.82A- Hr/gに基づく）と二酸化マンガンの容積容量（0.37A-Hr/gに基づく）は、各々が 、内部容積１cm³当たり約0.50アンペア・時間を超えており、アノード中の亜鉛 の密度は、アノード容積１cm³当たり1.7グラム以上であり、二酸化マンガンの密 度はカソード容積１cm³当たり2.9グラム以上である。 ６． 亜鉛を含むアノード、二酸化マンガンを含むカソード、アノードとカソー ドの間にあるセパレータ、及び水酸化カリウム（ＫＯＨ）を含むアルカリ電解質 を有する一次電気化学電池であって、それら全ては、開口端部がシール部材で密 閉された円筒形ケーシングの中で関連して作用し；シール部材とケーシングの内 表面により電池の内部容積が定められ；カソードは環状構造であり、その外壁は ケーシングの内壁に接触し、セパレータは環状カソードの中央キャビティに沿っ ており、亜鉛アノードはセパレータに沿うキャビテイの中にあり；電池の内部容 積は16cm³よりも大きく、電池の内部容積に対する、アノードとカソードの各々 の合計容量の比は、各々が内部容積１cm³当たり約0.48アンペア・時間よりも大 きく、アノードの亜鉛の密度は、アノード容積１cm³当たり1.4グラム以上であり 、水酸化カリウムに対する亜鉛の重量比は2.8：１以上であ る。 ７． 請求項６の一次アルカリ電池において、カソード構造の中の二酸化マンガ ンの密度は、カソード容積１cm³当たり二酸化マンガン2.8グラム以上である。 ８． 請求項６の一次アルカリ電池において、亜鉛の容積容量に対する、二酸化 マンガンの容積容量の比は約１：１乃至1.1：１である。 ９． 亜鉛を含むアノード、二酸化マンガンを含むカソード、アノードとカソー ドの間にあるセパレータ、及び水酸化カリウム（ＫＯＨ）を含むアルカリ電解質 を有する一次電気化学電池であって、それら全ては、開口端部がシール部材で密 閉された円筒形のケーシングの中で関連して作用し、シール部材とケーシングの 内表面により電池の内部容積が規定され；カソードは環状構造であり、その外壁 はケーシングの内壁に接触し、セパレータは環状カソードの中央キャビティに沿 っており、亜鉛アノードはセパレータに沿うキャビテイの中にあり；電池の内部 容積は７cm³よりも少なく、電池の内部容積に対する、アノードとカソードの各 々の合計容量の比は、各々が内部容積１cm³当たり約0.5アンペア・時間よりも大 きく、アノードの亜鉛の密度は、アノード容積１cm³当たり1.7グラム以上であり 、水酸化カリウムに対する亜鉛の重量比は3.1：１以上である。 １０．請求項９の一次アルカリ電池において、カソード構造の中の二酸化マンガ ンの密度は、カソード容積１cm³当たり二酸化マンガン2.8グラム以上である。 １１．請求項９の一次アルカリ電池において、亜鉛の容積容量に対する、二酸化 マンガンの容積容量の比は約１：１乃至1.1：１である。 １２．ＡＡサイズのアルカリ電気化学電池であって、カソードは３アンペア・時 間を超える二酸化マンガン（グラム当たり0.370アンペア・時間に基づく）を有 し、アノードは３アンペア・時間を超える亜鉛（グラム当たり0.82アンペア・時 間に基づく）を有し、カソードの中のＭｎＯ₂密度は、カソード容積１cm³当たり 2.75グラムを超えている。 １３．ＡＡＡサイズのアルカリ電気化学電池であって、カソードは1.3アンペア ・時間を超える二酸化マンガン（グラム当たり０．３７０アンペア・時間に基づ く）を有し、アノードは1.3アンペア・時間を超える亜鉛（グラム当たり0.82ア ンペア・時間に基づく）を有し、ＭｎＯ₂密度は、カソード容積１cm³当たり2.8 グラムを超えている。 １４．Ｃサイズのアルカリ電気化学電池であって、カソードは8.5アンペア・時 間を超える二酸化マンガン（グラム当たり0.370アンペア・時間に基づく）を有 し、アノードは8.5アンペア・時間を超える亜鉛（グラム当た り0.82アンペア・時間に基づく）を有し、カソードの中のＭｎＯ₂密度は、カソ ード容積１cm³当たり2.7グラムを超えている。 １５．Ｄサイズのアルカリ電気化学電池であって、カソードは19アンペア・時間 を超える二酸化マンガン（グラム当たり0.370アンペア・時間に基づく）を有し 、アノードは19アンペア・時間を超える亜鉛（グラム当たり0.82アンペア・時間 に基づく）を有し、カソードの中のＭｎＯ₂密度は、カソード容積１cm³当たり2. 7グラムを超えている。