マンガン乾電池
【課題】優れた放電性能を有するマンガン乾電池を提供することを目的とする。
【解決手段】有底円筒状の負極亜鉛缶４の内部にセパレータ３を介して正極合剤１を収納し、この正極合剤１の中心付近に圧入した炭素棒２を正極端子１１の略円柱状の突起部の内側に嵌合し電気的に接触させたマンガン乾電池であって、前記炭素棒２を正ｎ角柱形状とすることによって、従来の円柱状の炭素棒よりも電池の内部における炭素棒の占有体積を減少させることが可能となり、その分、より多くの活物質を充填することができる。
【解決手段】有底円筒状の負極亜鉛缶４の内部にセパレータ３を介して正極合剤１を収納し、この正極合剤１の中心付近に圧入した炭素棒２を正極端子１１の略円柱状の突起部の内側に嵌合し電気的に接触させたマンガン乾電池であって、前記炭素棒２を正ｎ角柱形状とすることによって、従来の円柱状の炭素棒よりも電池の内部における炭素棒の占有体積を減少させることが可能となり、その分、より多くの活物質を充填することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンガン乾電池に関し、さらに詳しくはマンガン乾電池の正極端子と正極集電体との接続に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からこの種の電池における正極端子と正極集電体との接続は、有底円筒状の負極亜鉛缶の内部にセパレータを介して収納した二酸化マンガンを活物質とする正極合剤の中心付近に円柱状の炭素棒（正極集電体に相当）を圧入し、その端面周辺を正極端子の略円柱状の突出部の内側に嵌合させて外部に電気を取り出す構造によるものが一般的である。（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭５４−５０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電池の高容量化を図るという観点からは、炭素棒は集電効果が確保できる範囲で可能な限り細い方が好ましい。しかしながら、従来より炭素棒の直径は、事実上、正極端子の突出部の直径により決定付けられてきた。
【０００５】
これは、ＪＩＳ規格やＩＥＣ規格で正極端子の突出部の直径の最小値が定められており、この内側に嵌合する炭素棒の直径も自ずと定まってしまうというものである。例えば、単１形では正極端子の突出部の直径の最小値は７．８ｍｍであり、正極端子の厚さが０．２ｍｍの場合には、炭素棒の直径は約７．４ｍｍ強に設定することとなる。
【０００６】
すなわち、炭素棒を細くしてより多くの活物質を充填することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を解決するために本発明は、有底円筒状の負極亜鉛缶の内部にセパレータを介して正極合剤を収納し、この正極合剤の中心付近に圧入した炭素棒を正極端子の略円柱状の突起部の内側に嵌合し電気的に接触させたマンガン乾電池であって、前記炭素棒を正ｎ角柱形状とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、従来の円柱状の炭素棒よりも体積を減少させることが可能となり、その分、より多くの活物質を充填することができ、放電性能が向上するという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のマンガン乾電池の一部を断面にした正面図
【図２】図１におけるＡ−Ａ´間を拡大した断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明によれば、有底円筒状の負極亜鉛缶の内部にセパレータを介して正極合剤を収納し、この正極合剤の中心付近に圧入した炭素棒を正極端子の略円柱状の突起部の内側に嵌合し電気的に接触させたマンガン乾電池であって、前記炭素棒を正ｎ角柱形状とすることによって、従来の円柱状の炭素棒よりも電池の内部における占有体積を減少させることが可能となり、その分、より多くの活物質を充填することができ、放電性能を向上できるという効果を奏するものである。
【００１１】
前記正ｎ角柱形状の炭素棒の側面のｎ本の辺に相当する部分が、正極端子の略円柱状の突起部の内側に嵌合し電気的に接触することとなる。そして、各辺の間に相当する部分に正極合剤を充填することが可能となる。
【００１２】
なお、側面のｎ本の辺に相当する部分は必ずしも幾何学的に厳密な角を形成する必要はなく、例えば円弧状に面取りされた形状であってもよい。
【００１３】
具体的には、前記正ｎ角柱形状の炭素棒はｎを３〜８の範囲とすればよく、好ましくはｎを５〜７の範囲とすればよい。さらに好ましくは炭素棒を正６角柱形状とすればよい。
【００１４】
以下に本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明は以下に示す実施例に限定されない。
【実施例】
【００１５】
以下に示す手順で、図１に示した単３形マンガン乾電池（Ｒ６）を作製した。図１は、本発明の１形態としての単３形マンガン乾電池の一部を断面にした正面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ´間を拡大した断面図である。
【００１６】
鉛を０．０１質量％、インジウムを０．００２５質量％、マンガンを０．０５質量％含有させた亜鉛合金片をプレス加工して、一端開口の円筒形の負極亜鉛缶４を作製した。
【００１７】
負極亜鉛缶４に後述するセパレータ３と底紙１３とを介して正極合剤１を収納した。
【００１８】
セパレータ３には、クラフト紙に架橋デンプンと酢酸ビニルを主とする結着剤とを水に分散させた糊材を塗布し乾燥させたものを用いた。このとき、その糊材が塗布された面を負極亜鉛缶４に対向するようにセパレータ３を配置した。
【００１９】
底紙１３は、厚さ０．３ｍｍのクラフト紙を円形に打ち抜いた後、セパレータ３の内側にカップ状に絞って配置した。
【００２０】
正極合剤１は、活物質として電解二酸化マンガンと、導電材としてアセチレンブラックと、塩化亜鉛３０質量％、塩化アンモニウム２質量％、および水６８質量％を含む電解液と、添加剤として酸化亜鉛とを、質量比５２．３：８．７：３８．５：０．５で混合したものを９．１ｇ充填した（後述する従来例に対して約２％の増量に相当する）。そして、正極合剤１の中央部に、カーボン粉末を焼結して得られた炭素棒２を差し込んだ。なお、炭素棒２は、対角線の長さが４．０ｍｍの正６角形を断面とする長さ４７ｍｍの正６角柱のものを用いた。
【００２１】
ポリエチレンからなる封口体５の中央部に、炭素棒２を圧入する孔を設けた。クラフト紙を環状に打ち抜いて得られる鍔紙９にも炭素棒２を挿入させる孔を設けた。鍔紙９および封口体５の孔に炭素棒２をそれぞれ挿入し、これらを正極合剤１の上部に配置した。
【００２２】
負極亜鉛缶４の外周は、絶縁を確保するための熱収縮性を有する樹脂フィルムからなる樹脂チューブ８で覆った。なお、その際、樹脂チューブ８の上端部では封口体５の外周部上面を覆った。また、その下端部では、負極端子６と、その平板状外周部の外面側にシールリング７を配置してシールリング７の下面を覆った。
【００２３】
正極端子１１は、厚さ０．２ｍｍのブリキ板を所定の形状にプレス加工して得た。これを炭素棒２の端面に嵌め合わせて正極端子１１と炭素棒２を電気的に接続した。
【００２４】
この正極端子１１の平板状の鍔部には、樹脂製の絶縁リング１２を配置した。
【００２５】
筒状のブリキ板で作製された金属外装缶１０を、樹脂チューブ８の外側に配置し、その下端部を内側に折り曲げ、その上端部を内方にカールさせるとともに、その上端部の先端を絶縁リング１２にかしめて当該電池を得た。
【００２６】
（従来例）
炭素棒２の直径を４．０ｍｍ、正極合剤１の充填量を８．９ｇとしたこと以外は、実施例と同様の単３形マンガン乾電池（Ｒ６）を作製した。
【００２７】
ついで、上記で得た各電池の評価とその結果について説明する。放電性能の評価として、２０±２℃の環境下で、電池１個あたり３．９Ωの負荷（玩具、モーターに相当する負荷）をかけて０．９Ｖに達するまでの時間を測定した。各電池について５個ずつ行ったそれらの各平均値は、従来例の電池が９４分であったのに対して、実施例の電池が９８分と長持ちであった。
【００２８】
以上の結果より、本発明による実施例の電池は、優れた放電性能を有することが明らかである。
【００２９】
なお、上述の実施例では単３形について説明したが、他の形式（単１、単２、単４、単５形）で用いる場合に本発明を適用することも勿論可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のマンガン乾電池は放電性能に優れているため、乾電池を電源とするあらゆる機器に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００３１】
１ 正極合剤
２ 炭素棒
３ セパレータ
４ 負極亜鉛缶
５ 封口体
６ 負極端子
７ シールリング
８ 樹脂チューブ
９ 鍔紙
１０ 金属外装缶
１１ 正極端子
１２ 絶縁リング
１３ 底紙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンガン乾電池に関し、さらに詳しくはマンガン乾電池の正極端子と正極集電体との接続に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からこの種の電池における正極端子と正極集電体との接続は、有底円筒状の負極亜鉛缶の内部にセパレータを介して収納した二酸化マンガンを活物質とする正極合剤の中心付近に円柱状の炭素棒（正極集電体に相当）を圧入し、その端面周辺を正極端子の略円柱状の突出部の内側に嵌合させて外部に電気を取り出す構造によるものが一般的である。（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭５４−５０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電池の高容量化を図るという観点からは、炭素棒は集電効果が確保できる範囲で可能な限り細い方が好ましい。しかしながら、従来より炭素棒の直径は、事実上、正極端子の突出部の直径により決定付けられてきた。
【０００５】
これは、ＪＩＳ規格やＩＥＣ規格で正極端子の突出部の直径の最小値が定められており、この内側に嵌合する炭素棒の直径も自ずと定まってしまうというものである。例えば、単１形では正極端子の突出部の直径の最小値は７．８ｍｍであり、正極端子の厚さが０．２ｍｍの場合には、炭素棒の直径は約７．４ｍｍ強に設定することとなる。
【０００６】
すなわち、炭素棒を細くしてより多くの活物質を充填することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を解決するために本発明は、有底円筒状の負極亜鉛缶の内部にセパレータを介して正極合剤を収納し、この正極合剤の中心付近に圧入した炭素棒を正極端子の略円柱状の突起部の内側に嵌合し電気的に接触させたマンガン乾電池であって、前記炭素棒を正ｎ角柱形状とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、従来の円柱状の炭素棒よりも体積を減少させることが可能となり、その分、より多くの活物質を充填することができ、放電性能が向上するという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のマンガン乾電池の一部を断面にした正面図
【図２】図１におけるＡ−Ａ´間を拡大した断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明によれば、有底円筒状の負極亜鉛缶の内部にセパレータを介して正極合剤を収納し、この正極合剤の中心付近に圧入した炭素棒を正極端子の略円柱状の突起部の内側に嵌合し電気的に接触させたマンガン乾電池であって、前記炭素棒を正ｎ角柱形状とすることによって、従来の円柱状の炭素棒よりも電池の内部における占有体積を減少させることが可能となり、その分、より多くの活物質を充填することができ、放電性能を向上できるという効果を奏するものである。
【００１１】
前記正ｎ角柱形状の炭素棒の側面のｎ本の辺に相当する部分が、正極端子の略円柱状の突起部の内側に嵌合し電気的に接触することとなる。そして、各辺の間に相当する部分に正極合剤を充填することが可能となる。
【００１２】
なお、側面のｎ本の辺に相当する部分は必ずしも幾何学的に厳密な角を形成する必要はなく、例えば円弧状に面取りされた形状であってもよい。
【００１３】
具体的には、前記正ｎ角柱形状の炭素棒はｎを３〜８の範囲とすればよく、好ましくはｎを５〜７の範囲とすればよい。さらに好ましくは炭素棒を正６角柱形状とすればよい。
【００１４】
以下に本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明は以下に示す実施例に限定されない。
【実施例】
【００１５】
以下に示す手順で、図１に示した単３形マンガン乾電池（Ｒ６）を作製した。図１は、本発明の１形態としての単３形マンガン乾電池の一部を断面にした正面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ´間を拡大した断面図である。
【００１６】
鉛を０．０１質量％、インジウムを０．００２５質量％、マンガンを０．０５質量％含有させた亜鉛合金片をプレス加工して、一端開口の円筒形の負極亜鉛缶４を作製した。
【００１７】
負極亜鉛缶４に後述するセパレータ３と底紙１３とを介して正極合剤１を収納した。
【００１８】
セパレータ３には、クラフト紙に架橋デンプンと酢酸ビニルを主とする結着剤とを水に分散させた糊材を塗布し乾燥させたものを用いた。このとき、その糊材が塗布された面を負極亜鉛缶４に対向するようにセパレータ３を配置した。
【００１９】
底紙１３は、厚さ０．３ｍｍのクラフト紙を円形に打ち抜いた後、セパレータ３の内側にカップ状に絞って配置した。
【００２０】
正極合剤１は、活物質として電解二酸化マンガンと、導電材としてアセチレンブラックと、塩化亜鉛３０質量％、塩化アンモニウム２質量％、および水６８質量％を含む電解液と、添加剤として酸化亜鉛とを、質量比５２．３：８．７：３８．５：０．５で混合したものを９．１ｇ充填した（後述する従来例に対して約２％の増量に相当する）。そして、正極合剤１の中央部に、カーボン粉末を焼結して得られた炭素棒２を差し込んだ。なお、炭素棒２は、対角線の長さが４．０ｍｍの正６角形を断面とする長さ４７ｍｍの正６角柱のものを用いた。
【００２１】
ポリエチレンからなる封口体５の中央部に、炭素棒２を圧入する孔を設けた。クラフト紙を環状に打ち抜いて得られる鍔紙９にも炭素棒２を挿入させる孔を設けた。鍔紙９および封口体５の孔に炭素棒２をそれぞれ挿入し、これらを正極合剤１の上部に配置した。
【００２２】
負極亜鉛缶４の外周は、絶縁を確保するための熱収縮性を有する樹脂フィルムからなる樹脂チューブ８で覆った。なお、その際、樹脂チューブ８の上端部では封口体５の外周部上面を覆った。また、その下端部では、負極端子６と、その平板状外周部の外面側にシールリング７を配置してシールリング７の下面を覆った。
【００２３】
正極端子１１は、厚さ０．２ｍｍのブリキ板を所定の形状にプレス加工して得た。これを炭素棒２の端面に嵌め合わせて正極端子１１と炭素棒２を電気的に接続した。
【００２４】
この正極端子１１の平板状の鍔部には、樹脂製の絶縁リング１２を配置した。
【００２５】
筒状のブリキ板で作製された金属外装缶１０を、樹脂チューブ８の外側に配置し、その下端部を内側に折り曲げ、その上端部を内方にカールさせるとともに、その上端部の先端を絶縁リング１２にかしめて当該電池を得た。
【００２６】
（従来例）
炭素棒２の直径を４．０ｍｍ、正極合剤１の充填量を８．９ｇとしたこと以外は、実施例と同様の単３形マンガン乾電池（Ｒ６）を作製した。
【００２７】
ついで、上記で得た各電池の評価とその結果について説明する。放電性能の評価として、２０±２℃の環境下で、電池１個あたり３．９Ωの負荷（玩具、モーターに相当する負荷）をかけて０．９Ｖに達するまでの時間を測定した。各電池について５個ずつ行ったそれらの各平均値は、従来例の電池が９４分であったのに対して、実施例の電池が９８分と長持ちであった。
【００２８】
以上の結果より、本発明による実施例の電池は、優れた放電性能を有することが明らかである。
【００２９】
なお、上述の実施例では単３形について説明したが、他の形式（単１、単２、単４、単５形）で用いる場合に本発明を適用することも勿論可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のマンガン乾電池は放電性能に優れているため、乾電池を電源とするあらゆる機器に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００３１】
１ 正極合剤
２ 炭素棒
３ セパレータ
４ 負極亜鉛缶
５ 封口体
６ 負極端子
７ シールリング
８ 樹脂チューブ
９ 鍔紙
１０ 金属外装缶
１１ 正極端子
１２ 絶縁リング
１３ 底紙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底円筒状の負極亜鉛缶の内部にセパレータを介して正極合剤を収納し、この正極合剤の中心付近に圧入した炭素棒を正極端子の略円柱状の突起部の内側に嵌合し電気的に接触させたマンガン乾電池であって、前記炭素棒を正ｎ角柱形状とすることを特徴とするマンガン乾電池。
【請求項２】
前記正ｎ角柱形状の炭素棒において、ｎを３〜８の範囲とすることを特徴とする請求項１に記載のマンガン乾電池。
【請求項３】
前記正ｎ角柱形状の炭素棒において、ｎを５〜７の範囲とすることを特徴とする請求項１に記載のマンガン乾電池。
【請求項４】
前記炭素棒を正６角柱形状とすることを特徴とする請求項１に記載のマンガン乾電池。
【請求項１】
有底円筒状の負極亜鉛缶の内部にセパレータを介して正極合剤を収納し、この正極合剤の中心付近に圧入した炭素棒を正極端子の略円柱状の突起部の内側に嵌合し電気的に接触させたマンガン乾電池であって、前記炭素棒を正ｎ角柱形状とすることを特徴とするマンガン乾電池。
【請求項２】
前記正ｎ角柱形状の炭素棒において、ｎを３〜８の範囲とすることを特徴とする請求項１に記載のマンガン乾電池。
【請求項３】
前記正ｎ角柱形状の炭素棒において、ｎを５〜７の範囲とすることを特徴とする請求項１に記載のマンガン乾電池。
【請求項４】
前記炭素棒を正６角柱形状とすることを特徴とする請求項１に記載のマンガン乾電池。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−３３３０５（Ｐ２０１２−３３３０５Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７０００３（Ｐ２０１０−１７０００３）
【出願日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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