CN101453031A - 碱性电池以及电池组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可靠性高的高容量的碱性电池，其即使因失误而使电池落下等，从而受到冲击而使电池壳体发生变形时，也不会产生内部短路。该电池在有底圆筒状的电池壳体(1)内通过隔膜(4)的分隔而收纳着正极(2)和凝胶状负极(3)，电池壳体(1)的开口部用衬垫(5)封口。电池壳体(1)的胴体部分(1a)的厚度形成为比开口部分(1b)的厚度薄；衬垫(5)具有保持负极集电体(6)的中央部(5a)、与电池壳体(1)的开口部相接的外周部(5b)、以及连结中央部(5a)与外周部(5b)的连结部(5c)；隔膜(4)的顶端部与连结部(5c)抵接并向中央部(5a)方向折弯，该抵接部位(4a)的长度处在1.5～2.5mm的范围。

Description

碱性电池以及电池组

技术领域

本发明涉及碱性电池以及包装有多个碱性电池的电池组。

背景技术

碱性电池的一般结构如图6所示，所采用的构成是在有底圆筒状的电池壳体101内，填充有中空圆筒状的正极102、有底圆筒状的隔膜104和凝胶状负极103，在正极102和隔膜104中注入有碱性电解液。而且电池壳体101的开口部通过负极端子板106和衬垫105而敛缝封口。

但是，凝胶状负极103由于具有流动性，所以当对电池施加振动和冲击时，则凝胶状负极103从隔膜104和衬垫105之间向正极102侧漏出来，这样存在的问题是发生内部短路。特别地，为增大碱性电池的放电容量，如果将作为负极活性物质的锌合金粉末制成圆的形状以增大反应面积，则由于凝胶状负极103的粘度降低，因而这样的内部短路变得容易发生。

针对这样的问题，以前采用下述的方法以谋求防止凝胶状负极的漏出：如调整隔膜材料的配比；通过缓和隔膜纤维的取向性，以提高隔膜的强度(专利文献1、2)；或者在将隔膜压接于衬垫上时，通过在隔膜的顶端部设置山谷状的曲折部，以提高隔膜和衬垫的密合性(专利文献3)。

为增大碱性电池的放电容量，有效的方法是减薄电池壳体的厚度，从而相应地增加内部容积。但是，如果减薄电池壳体的厚度，则电池壳体封口部的敛缝强度降低，有可能使电解液从封口部渗出，因而人们采取了将电池壳体开口部的厚度形成为比胴体部的厚度更厚的对策(专利文献4、5等)。

专利文献1：日本特开2006-019094号公报

专利文献2：日本特开2000-090939号公报

专利文献3：日本特开2004-139843号公报

专利文献4：日本实开2002-151017号公报

专利文献5：日本特开平5-089861号公报

发明内容

本发明人就使用采取这样的对策所形成的薄壁电池壳体、以谋求高容量化的碱性电池进行了研究，结果发现了如下的课题。

也就是说，如果对碱性电池的侧面施加强烈的冲击，则由于电池壳体胴体部的厚度较薄，因而正如图1所示的那样，往往在电池的侧面产生凹陷。另外，可知在产生这样凹陷的电池中，常常产生因凝胶状负极从隔膜和衬垫之间向正极侧漏出所引起的内部短路。

一般认为这样的内部短路因以下的原因而产生。下面参照图2(a)、(b)进行说明。

图2(a)是表示碱性电池构成的局部剖视图。基本上与图6所示的碱性电池的结构相同，在电池壳体101内填充有正极102、隔膜104以及凝胶状负极103，电池壳体101的开口部通过负极端子板106和衬垫105而敛缝封口。而且如图2(a)所示，隔膜104的顶端部与衬垫105抵接，以防止凝胶状负极103向正极102侧漏出。

图2(b)是表示向电池的侧面施加如箭头所示的强烈冲击、从而在电池壳体101的侧面产生凹陷时的碱性电池状态的局部剖视图。如图2(b)所示，在电池壳体101的侧面产生的凹陷使其内侧的正极102发生变形，进而压迫其内侧的隔膜104，在隔膜104上产生对应于电池壳体101凹陷的弯曲部。因此，隔膜104的顶端部与衬垫105抵接的部分因隔膜104上所产生的弯曲部而被拉伸，由此使抵接部位的长度缩短。

通常，由于在将有底圆筒状的隔膜104插入电池壳体101内时，隔膜104的中心轴倾斜；或者以衬垫105挤压隔膜104的顶端部时，隔膜104的顶端部不能被均匀地折弯，因而隔膜104顶端部与衬垫105抵接的部分的长度一般产生0.1乃至0.3mm左右的偏差。

故而可以认为：在电池侧面受到强烈的冲击而在隔膜104上产生弯曲部的情况下，由于隔膜104的抵接部位的长度较短，因而隔膜104和衬垫105的密合性减弱，其结果是，凝胶状负极103从密合性较弱的隔膜104和衬垫105之间向正极102侧漏出来。

基于这样的原因所产生的内部短路在减薄电池壳体101厚度的情况下而变得明显，特别地，碱性电池通常作为用热收缩性薄膜收缩包装多个电池的电池组而在市场上流通，这种包装形态的电池组例如在因运输、开包、陈列等时发生失误而落下的情况下，收缩包装的电池组由于密合度高，所以每个碱性电池所受到的冲击将比碱性电池单独落下时大得多。因此，在对减薄电池壳体101的厚度以谋求高容量化的碱性电池进行收缩包装而使其在市场上流通的情况下，当因落下等原因而对电池组施加极大的冲击时，凝胶状负极有可能从隔膜和衬垫之间向正极侧面流出而导致内部短路。然而，以前在这种包装形态的电池组中，关于因落下等的冲击时的电池壳体侧面的变形所引起的内部短路，几乎没有考虑过。

本发明就是基于上述见解而完成的，其主要目的在于提供一种可靠性高的高容量的碱性电池，其即使因失误而使电池落下等，从而受到冲击而使电池壳体发生变形，也不会产生内部短路。

为达到上述目的，本发明的碱性电池所采用的构成是，将抵接部位的长度预先设定为规定的数值，以便即使由于与电池壳体的变形相伴的隔膜的弯曲，从而隔膜顶端部与衬垫抵接的部分缩短，也依然留下能够维持充分的密合性这种程度的长度。

也就是说，本发明涉及一种碱性电池，其中正极和凝胶状负极通过隔膜的分隔而收纳在有底圆筒状的电池壳体内，电池壳体的开口部用衬垫封口，其特征在于：电池壳体的胴体部分的厚度形成为比该电池壳体开口部分的厚度薄，衬垫具有保持负极集电体的中央部、与电池壳体的开口部相接的外周部、以及连结中央部与外周部的连结部，隔膜的顶端部与连结部抵接并向中央部方向折弯，该抵接部位的长度处在1.5～2.5mm的范围。

根据这样的构成，薄壁的电池壳体的侧面即使受到冲击而发生变形，也由于可以充分地维持隔膜顶端部与衬垫抵接的部位的密合性，因而可以防止凝胶状负极从隔膜和衬垫之间向正极侧漏出，由此，可以获得不产生内部短路、且可靠性高的高容量的碱性电池。

在此，衬垫的连结部优选朝向中央部的方向而向上方在15～40度的范围内倾斜。

这样，隔膜顶端部与连结部抵接的部位即使由于与电池壳体的变形相伴的隔膜的弯曲而缩短，也由于抵接部位沿着连结部的倾斜面顺畅地移动，所以不会离开连结部，而是能够以隔膜顶端部与连结部抵接的状态，留下规定长度的抵接部位。

在某一优选的实施方式中，所述电池壳体的胴体部分的厚度形成为比电池壳体开口部分的厚度薄20～50％。

在某一优选的实施方式中，所述碱性电池为单3形的碱性电池，电池壳体的胴体部分的厚度处在0.10～0.15mm的范围。

在某一优选的实施方式中，在所述隔膜的端部中，不与正极和连结部相接的部位的长度为1.5mm以下。

在某一优选的实施方式中，所述正极至少含有二氧化锰和石墨，二氧化锰和石墨的重量混合比率(以下简称混合比率)处在92.6/7.4～94.0/6.0的范围。

在某一优选的实施方式中，所述正极含有以水作为溶剂的碱性电解液，正极中水分的含有率处在7.1～8.1wt％的范围。

本发明涉及一种电池组，其特征在于：用收缩包装、泡罩包装、或纸制的包装箱将多个本发明的碱性电池包装而成。

根据本发明，在电池壳体的侧面受到冲击而发生变形的情况下，也由于能够充分地维持隔膜顶端部与衬垫抵接的部位的密合性，因而可以防止凝胶状负极从隔膜和衬垫之间向正极侧漏出，这样，可以获得不产生内部短路、可靠性高且高容量的碱性电池。

附图说明

图1是说明本发明碱性电池的课题的照片。

图2是说明本发明碱性电池的课题的图，(a)是表示碱性电池开口部附近的构成的局部剖视图，(b)是表示在电池壳体的侧面产生凹陷时的碱性电池开口部附近的状态的局部剖视图。

图3是表示本发明实施方式的碱性电池的构成的图。

图4是表示本发明的实施方式的碱性电池开口部附近的构成的图，(a)是局部剖视图，(b)是表示在电池壳体的侧面产生凹陷时的碱性电池的状态的局部剖视图。

图5是表示发明的实施例中电池组的落下试验方法的图。

图6是表示以前的碱性电池的结构的半剖视图。

符号说明：

1 电池壳体            1a 胴体部分

1b 开口部分           2 正极

3 凝胶状负极          4 隔膜

4a 抵接部位(折弯部)   4b 自立的部位(自立部)

5 衬垫                5a 中央部

5b 外周部             5c 连结部

5d 环状薄壁部         6 负极集电体

7 负极端子板          8 包装标签

9 封口单元            10 电池组

11 试验电池           12 导轨

13 试验台             14 突起

具体实施方式

下面参照附图，就本发明的实施方式进行说明。在以下的附图中，为简化说明，以同样的参照符号表示实质上具有同样功能的构成要素。此外，本发明并不局限于以下的实施方式。

图3是表示本发明实施方式的碱性电池的构成的半剖视图。另外，图4(a)是表示碱性电池开口部附近的构成的局部剖视图，图4(b)是表示在电池壳体的侧面产生凹陷时的碱性电池开口部附近的状态的局部剖视图。

如图3所示，正极2和凝胶状负极3通过隔膜4的分隔而收纳在有底圆筒状的电池壳体1内，电池壳体1的开口部用衬垫5和负极端子板7进行封口。

另外，如图4(a)所示，电池壳体1的胴体部分1a的厚度形成为比电池壳体1的开口部分1b的厚度更薄，衬垫5具有保持负极集电体6的中央部5a、与电池壳体1的开口部分1b相接的外周部5b以及连结中央部5a和外周部5b的连结部5c。而且隔膜4的顶端部与连结部5c抵接并向中央部5a方向折弯，隔膜4的顶端部与连结部抵接的部位4a的长度处在1.5～2.5mm的范围，更优选处在2.0～2.5mm的范围。

如图4(b)所示，当向这种构成的碱性电池的侧面施加如箭头所示的强烈冲击，从而在电池壳体1的侧面(厚度薄的胴体部分1a)产生凹陷时，在电池壳体1的胴体部分1a上产生的凹陷使其内侧的正极2发生变形，进而压迫其内侧的隔膜4，从而在隔膜4上产生与电池壳体1胴体部分1a的凹陷相对应的弯曲部。因此，在隔膜4的顶端部，与衬垫5的连结部5c抵接的部位4a由于被隔膜4产生的弯曲部所拉伸，因而抵接部位4a的长度缩短，但由于预先使抵接部位4a的长度较长，所以在缩短后的抵接部位4a，仍然可以维持充分的密合性。

这样，薄壁的电池壳体1的侧面即使受到冲击而发生变形，也可以有效地防止凝胶状负极3从隔膜4和衬垫5(连结部5c)之间向正极2侧面漏出，其结果是，可以得到不产生内部短路的、可靠性高且高容量的碱性电池。

在此，衬垫5的连结部5c优选朝向中央部5a的方向而向上方倾斜。这样，隔膜4顶端部与连结部5c抵接的部位4a即使由于与电池壳体1的变形相伴的隔膜4的弯曲而缩短，也由于抵接部位4a沿着连结部5c的倾斜面顺畅地移动，所以不会离开连结部5c，而是能够以隔膜4顶端部与连结部5c抵接的状态，使抵接部位4a残留能够维持充分的密合性的长度。

此外，连结部5c优选在15～40度的范围内倾斜。如果倾斜角度小于15度，则当隔膜4的顶端部与连结部5c抵接而向中央部5a的方向弯曲时，有可能在抵接部位4a产生压曲。另外，如果倾斜角度大于40度，则连结部5c挤压隔膜4的抵接部位4a的力即密合性降低。

另外，连结部5c也不一定必须是直线状，例如也可以成为圆弧状的形状。在这种情况下，连结部5c的倾斜优选的是隔膜4与连结部5c抵接的部位的圆弧的切线处在15～40度范围的角度。

本发明在使用与电池壳体的开口部分1b相比、胴体部分1a的厚度得以减薄的电池壳体1的情况下，可以有效地防止伴随电池壳体1的变形而产生的内部短路，但是，电池壳体1的胴体部分1a和开口部分1b的厚度的关系并没有特别限制。例如，对于单3形以及单4形的碱性电池，优选将电池壳体1的开口部分1b的厚度设定为0.18～0.22mm，将胴体部分1a的厚度设定为0.10～0.15mm。也就是说，通过使胴体部分1a的厚度比开口部分1b的厚度薄17～55％左右，既可以维持机械强度，又可以谋求实质上的内容积的增大。

另外，对于单1形和单2形的碱性电池，优选将电池壳体1开口部分1b的厚度设定为0.25～0.30mm，将胴体部分1a的厚度设定为0.15～0.20mm。也就是说，通过使胴体部分1a的厚度比开口部分1b的厚度薄20～50％左右，既可以维持机械强度，又可以谋求实质上的内容积的增大。

然而，正如上面所叙述的那样，通过事先使衬垫5的连结部5c倾斜，即使伴随电池壳体1的变形而使隔膜4弯曲，也由于隔膜4的抵接部位4a沿着连结部5c的倾斜面而顺畅地移动，因而可以使抵接部位4a残留能够维持充分的密合性的长度，但如图4(a)所示，在隔膜4的端部之中，不与正极2和连结部5c相接而自立的部位4b由于是隔膜4本身自立的部分，所以，如果伴随着电池壳体1的变形而使该部位4b弯曲或曲折，则有可能使原本应该留下的抵接部位4a的长度缩短，或者从连结部5c离开。此外，凝胶状负极3由于具有流动性，所以隔膜4本身自立的部位4b由不与正极2相接的部分决定。

于是，为防止这种现象的发生，在隔膜4的端部之中，优选将不与正极2和连结部5c相接的部位(自立的部位)4b的长度设定为1.5mm以下。这样，由于容易弯曲或曲折的部位4b的长度缩短，因而可以更加有效地防止伴随电池壳体1的变形而发生的内部短路。此外，这样的效果在下述的情况下也可以发挥出来：向电池壳体1施加强烈的冲击，即使不至于到达使电池壳体1发生变形的程度，结果在这种冲击的作用下，隔膜4自立的部位4b也发生弯曲或曲折。

另外，在对减薄电池壳体1的厚度以谋求高容量化的碱性电池进行收缩包装的电池组落下等的情况下，将给电池组施加极大的冲击，但是，如果使用包括本发明构成的碱性电池，则可以有效地防止因冲击时电池壳体侧面的变形而发生的内部短路。

如上所述，本发明即使与电池壳体侧面的变形相呼应而使隔膜弯曲，也可以通过维持隔膜顶端部和衬垫的密合性，发挥防止因电池壳体侧面的变形而发生的内部短路的效果，但是，在电池壳体的内侧，间接地受到电池壳体所承受的冲击的正极如果具有缓和冲击的特性，则可以更加有效地防止内部短路的发生。

一般地说，正极可以使用将浸渍了碱性电解液的正极活性物质和导电剂的混合物加压成形为圆筒(pellet)状的材料，本发明人改变作为正极活性物质的二氧化锰和作为导电剂的石墨的混合比率，就基于正极的冲击缓和效果进行了研究。结果可知，二氧化锰和石墨的混合比率处在92.6/7.4～94.0/6.0范围的正极，具有缓和电池壳体所承受的冲击的特性。

这可以认为是，如果正极所包含的石墨的量相对增多，则富有润滑性和脱模性的石墨的影响加大，正极自身被赋予容易变形的特性。另外还可以认为是，如果正极所包含的二氧化锰的量相对增多，则硬度比石墨高的二氧化锰的影响加大，正极自身被赋予较脆的特性。

另外还知道，通常在正极中含有以水作为溶剂的碱性电解液，但正极中水分的含有率处在7.1～8.1wt％范围的正极具有缓和电池壳体所承受的冲击的特性。在此，如果正极中的水分含有率大于8.1wt％，则正极的强度降低，以致变得较脆，因而是不优选的。另外，如果正极中的水分含有率小于7.1wt％，则正极活性物质的反应效率降低，因而是不优选的。

下面再次参照图3，就本发明的碱性电池的各构成要素的具体构成进行说明。

在有底圆筒状的电池壳体1中，收纳着中空圆筒状的正极2，在正极2的中空部，介由形成为有底圆筒状的隔膜4而配置有凝胶状负极3。电池壳体1的开口部收纳正极2、凝胶状负极3等发电要素后，通过使负极集电体6、与负极集电体6电连接的负极端子板7以及衬垫5一体化的封口单元9而得以封口。另外，电池壳体1的外表面用包装标签8覆盖。

电池壳体1例如由镀镍钢板构成，根据众所周知的方法，通过压力成形而成形为规定的尺寸和形状。

另外，在正极2、隔膜4以及凝胶状负极3中含有碱性电解液。碱性电解液例如可以使用含有25～40重量％氢氧化钾、1～3重量％氧化锌的水溶液。

正极2例如可以使用包括二氧化锰(β型、γ型、λ型、δ型、ε型)、羟基氧化镍、或氧化铜等的粉末状正极活性物质(平均粒径为10～50μm)、由石墨粉末、碳黑、碳纤维等构成的导电剂、以及碱性电解液的混合物。另外，也可以添加聚乙烯粉末等粘结剂和硬脂酸盐等滑润剂。

凝胶状负极3例如可以使用在碱性电解液中添加胶凝剂而加工成凝胶状、并混合分散作为负极活性物质的锌合金粉末所得到的材料。此外，为抑制凝胶状负极3向正极2侧的溢出，优选将凝胶状负极3的粘度调配成50～100MPa秒(20℃时)的范围，使其具有抑制流动性的性状。该粘度可以用市售的B型粘度计进行测量。

在此，胶凝剂可以使用由羧乙烯聚合物及其盐类(例如聚(甲基)丙烯酸及其金属盐)、或羧甲基纤维素及其盐类等构成的增稠剂、以及吸水性聚合物的粉末和颗粒。

另外，锌合金粉末通常具有100～200μm的平均粒径，但为了抑制凝胶状负极3的流动性，也可以使用纵横尺寸比为3以上的细长粒子形状。

隔膜4例如可以使用由实施了耐碱处理的聚乙烯醇纤维和纤维素纤维为主体混抄而成的无纺布等。优选的是(株)クラレ生产的F3T等级和日本高度纸工業(株)生产的VLR等级。此外，作为将隔膜4形成为有底圆筒形状的手段，只要是隔离正极2和凝胶状负极3的方法，则哪一种方法都可以。

衬垫5通过注射成形而形成为包括设置有压入负极集电体6的贯穿孔的中央部5a、在中央部5a的周围设置的作为安全阀而作动的环状薄壁部5d、以及从环状薄壁部5d的外周经过连结部5c而设置的外周部5b的形状。此外，衬垫5的材料可以使用尼龙、聚丙烯等，但作为具有耐碱性和耐热性的材料，也可以使用6，6-尼龙、6，10-尼龙、6，12-尼龙。

实施例

下面举出本发明的实施例，进一步说明本发明的构成和效果，然而，本发明并不局限于这些实施例。

按以下<1>至<8>的步骤制造图3所示的单3形碱性电池(LR6)。

<1>电池壳体

采用压制加工的方法，由厚度为0.35mm的镀镍钢板制造具有规定的开口部和胴体部的厚度且外径为13.92mm、高度为51.8mm的罐体。

<2>隔膜

将按1:1的重量比率混抄纤维素纤维和聚乙烯醇系纤维所形成的无纺布(坪量36g/m²、厚度0.13mm)切断成51mm×57.5mm大小的长方形状。

将得到的无纺布缠绕在直径9.1mm圆柱状的棒上，使其两端部(长边侧)成为双层，将从无纺布的棒上露出的部分(短边侧)向内部折进后，进行热焊接，以此为底部，便得到有底筒状的隔膜4。

此外，以从隔膜4的底部到开口端的长度设定为隔膜的高度，从而准备好规定高度的隔膜4。

<3>封口单元

衬垫5是将6，12-尼龙注射成形为规定的尺寸、形状而得到的。此外，连结部5c从外周部5b朝向中央部5a，以20度的角度向上方倾斜。另外，负极端子板7是将厚度0.4mm的镀镍钢板压力加工成规定的尺寸、形状而得到的。另外，负极集电体6是对黄铜进行压力加工，使其成为全长36.0mm、胴部直径φ为1.40的钉型，然后在表面上实施镀锡而得到的。

然后，将负极集电体6电焊接在负极端子板7上，然后将负极集电体6压入衬垫5中心的贯穿孔中，从而制作出封口单元9。

<4>碱性电解液

准备好由规定重量份的氢氧化钾和1重量份的氧化锌构成的水溶液。

<5>正极的制作

以规定的重量比混合平均粒径为35μm的电解二氧化锰粉末和平均粒径为15μm的石墨粉末。然后，以100:2的重量比混合该混合物和碱性电解液(含有35重量％氢氧化钾和2重量％氧化锌的水溶液)，充分搅拌之后，压缩成形为薄片状。其后，粉碎薄片状的正极而使其成为颗粒状，将分级为10～100目的颗粒加压成形为中空圆筒状，便得到圆筒状的正极2。

<6>凝胶状负极的调配

以0.26:0.54:35.2:64.0的重量比混合胶凝剂(由聚丙烯酸的粉末构成的增稠剂和由交联支链型聚丙烯酸钠的粉末构成的吸水性聚合物构成)、碱性电解液和锌合金粉末，便得到凝胶状负极3。

此外，锌合金粉末使用含有0.020重量％的铟、0.005重量％的铋、0.005重量％的铝，以纵横尺寸比为3以上的粒子为主而构成的平均粒径为170μm的粉末。另外，凝胶状负极3的粘度调整为80MPa秒(20℃时)。

<7>碱性电池的组装

在电池壳体1内插入2个正极2，通过加压夹具对正极2进行加压以达到规定的高度，从而使其紧贴在电池壳体1的内壁上。在紧贴于电池壳体1内壁的正极2的中央配置有隔膜4。对此时隔膜的高度(10个的平均值)进行了测量。

其次，在隔膜4内注入规定量的碱性电解液，测量经过15分钟后的隔膜高度(10个的平均值)。

其后，往隔膜4内填充6.3g凝胶状负极3。继而介入封口单元9而对电池壳体1的开口端部进行敛缝封口，然后用包装标签8覆盖电池壳体1的外表面。

<8>电池组的制作

将单3形的碱性电池各12个并联地排列后，用厚度为25μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯的热收缩性薄膜覆盖，通过加热收缩薄膜，便得到收缩包装的电池组。

对于根据上述的步骤制造的电池组(碱性电池)，进行了如下的落下试验。

图5是表示电池组的落下试验方法的图。使电池组10沿着导轨12，从1.0m的高度落到形成有高度为3mm的突起14的硬质聚乙烯制试验台13上，使试验电池11的胴体部撞击突起14。

落下试验后的试验电池11的评价按照如下的方法进行。

首先在落下试验前，事先测量(精度1mV)试验电池11的闭路电压，在落下试验后，立刻打开电池组10取出试验电池11，测量刚刚落下后的开路电压，进而测量1分钟后的开路电压。另外，以红外线测温仪测量了落下试验后的试验电池11表面的最高温度。此外，落下试验各按10组进行。

关于试验电池11开路电压的变化，考虑测量误差后，将在落下前和刚刚落下后发生2mV以上的电压下降的评价为凝胶状负极3向正极2侧溢出并发生了内部短路的电池。

但是，在试验电池11之中，关于刚刚落下后和落下1分后的开路电压之差不足1mV的电池，虽然是轻微的，但一般认为是凝胶状负极3向正极2侧溢出并发生了内部短路，不过，一般认为因内部短路引起的其后的不良状态的发展性较低，从而判断为没有实用上的问题。

相反地，从刚刚落下到落下1分钟后、开路电压的下降增加的电池存在不良状态的发展性，从而判断为可靠性较低。

此外，在试验电池11表面的最高温度表现出超过人类体温的40℃以上的情况下，可将其作为发热捕捉下来，关于伴随发热的电池，判断为极大地损害了可靠性。

《评价1》

首先，使用改变电池壳体胴体部的厚度而形成的电池，就隔膜与衬垫抵接的部位4a的长度和内部短路的发生之间的关系进行了评价。

表1表示评价中采用的各电池的电池壳体开口部的厚度和胴体部的厚度。此外，碱性电解液中氢氧化钾的浓度、正极的填充高度、隔膜的高度全部设定为相同的。另外，二氧化锰粉末和石墨粉末的重量混合比(以下简称混合比)设定为94.0:6.0，碱性电解液的注入量设定为1.65g。

表1

表2在各电池中改变隔膜与衬垫抵接的部位的长度(折弯长度的设计值)时，分别表示了落下试验后开路电压的下降、以及电池的发热的评价结果。

表2

在此，隔膜与衬垫抵接的部位的长度在将隔膜插入电池壳体内之后，于采用衬垫对电池壳体进行封口的工序中，通常产生0.1至0.3mm左右的偏差。

在表2中，除抵接部位(折弯长度)的长度设计值以外，也分别表示了抵接部位之中最短部位的长度(相当于图4(a)中的L)、由隔膜的端面构成的近似圆的半径(相当于图4(a)中的R1)以及隔膜的外周圆的半径(相当于图4(a)中的R2)的数值。其中，这些数值是表示抵接部位的长度偏差的目标，并没有给出本发明中“抵接部位”的定义。另外，也一并表示了隔膜自立部位的长度(相当于图4(a)中的H)。

此外，抵接部位长度的测量是在拆解电池壳体的开口部而取出封口单元之后，从电池壳体的轴向正上方，通过采用附带XY载物台的实况显微镜观察而进行的。

如表2所示，实施例2～4和6～8的电池可以得到即使落下1分钟后、开路电压也没有下降的良好结果。特别地，在实施例3和4、以及7和8的电池中，刚落下时的电压下降也没有发生，从而可以获得高的可靠性。

这样，通过将隔膜与衬垫抵接的部位长度设定为1.5～2.5mm、更优选设定为2.0～2.5mm，即使因失误而使电池落下等，从而在其冲击的作用下而使电池壳体变形，也可以得到不会产生内部短路且可靠性高的碱性电池。

此外，在比较例9的电池中，即使隔膜的抵接部位的长度短至1.0mm，也可以得到没有闭路电压下降的良好的结果，但是，一般认为由于电池壳体胴体部的厚度厚达0.18mm，所以即使受到冲击，电池壳体的变形也不会产生，或者即使产生变形，也不至于发生内部短路的轻微的变形。

《评价2》

其次，就隔膜自立部4b的长度与内部短路的发生之间的关系进行了评价。

表3表示了用于评价的各电池正极的填充高度。此外，电池壳体开口部的厚度、胴体部的厚度、碱性电解液中氢氧化钾的浓度、隔膜的高度全部都是相同的。另外，二氧化锰粉末和石墨粉末的混合比设定为94.0:6.0，碱性电解液的注入量设定为1.65g。

表3

表4在各电池中改变隔膜自立部的长度(H)时，分别表示了落下试验后开路电压的下降和电池的发热的评价结果。

表4

如表4所示，实施例14、15的电池刚落下时的电压下降也不会发生，从而可以获得高的可靠性。这样，通过使隔膜自立部的长度为1.5mm以下，可以更加有效地防止与电池壳体的变形相伴的内部短路的发生。

《评价3》

其次，就碱性电解液中氢氧化钾的浓度与内部短路的发生之间的关系进行了评价。

表5表示了用于评价的各电池的碱性电解液中氢氧化钾的浓度。此外，电池壳体开口部的厚度、胴体部的厚度、正极的填充高度、隔膜的高度全部都是相同的。另外，二氧化锰粉末和石墨粉末的混合比设定为94.0:6.0，碱性电解液的注入量设定为1.65g。

表5

表6在各电池中改变碱性电解液中氢氧化钾的浓度时，分别表示了落下试验后开路电压的下降和电池的发热的评价结果。

表6

如表6所示，实施例17～19的电池在刚落下时的电压下降也不会发生，从而可以得到高的可靠性。这样，通过使碱性电解液中的氢氧化钾含有32％以上，可以更加有效地防止与电池壳体的变形相伴的内部短路的发生。在隔膜使用聚乙烯醇系纤维的材料的情况下，如果氢氧化钾的浓度较低，则隔膜具有在碱性电解液中容易进行水解的倾向。因此，通过提高氢氧化钾的浓度，可以防止隔膜受到水解而使强度随时间降低的现象。

《评价4》

其次，就二氧化锰粉末和石墨粉末的混合比与内部短路的发生之间的关系进行了评价。

表7表示了用于评价的各电池的二氧化锰和石墨的混合比。此外，电池壳体开口部的厚度、胴体部的厚度、碱性电解液中氢氧化钾的浓度、正极的填充高度、隔膜的高度全部都是相同的。另外，碱性电解液的注入量设定为1.65g。

表7

表8在各电池中改变石墨相对于二氧化锰的混合比时，分别表示了落下试验后开路电压的下降和电池的发热的评价结果。

表8

如表8所示，实施例21～24的电池刚落下时的电压下降也不会发生，从而可以得到高的可靠性。这样，通过使二氧化锰和石墨的混合比率为92.6/7.4～94.0/6.0的范围，可以更加有效地防止与电池壳体的变形相伴的内部短路的发生。

《评价5》

其次，就正极中水分的含有率和内部短路的发生之间的关系进行了评价。

表9表示了用于评价的各电池的碱性电解液的注入量和正极中水分的含有率(wt％)。此外，电池壳体开口部的厚度、胴体部的厚度、碱性电解液中氢氧化钾的浓度、正极的填充高度、隔膜的高度全部都是相同的。

此外，正极中水分的含有率是拆解各电池后，从电池内取出含有碱性电解液的正极，粉碎成为1mm以下的粒子直径后，在105℃干燥2小时，根据干燥前后的重量差求出正极中的水分量而计算出来的。

表9

表10在各电池中改变正极中水分的含有率时，分别表示了落下试验后开路电压的下降和电池的发热的评价结果。

表10

如表10所示，实施例28～30的电池刚落下时的电压下降也不会发生，从而可以得到高的可靠性。这样，通过使正极中水分的含有率为7.1～8.1wt％的范围，可以更加有效地防止与电池壳体的变形相伴的内部短路的发生。

以上，基于优选的实施方式就本发明进行了说明，但这样的记述并不构成限定事项，当然可以进行各种改变。例如，在上述实施方式中，作为电池组的包装形态，使用了基于热收缩性薄膜的收缩包装，但在使用泡罩包装和纸制的包装箱的情况下，也可以得到同样的效果。另外，在设定为以收缩包装了多个电池的包装体为单位包装体、然后并列复多个这样的单位包装体、进而用第2热收缩性薄膜(外包装用薄膜)进行包装的方法即所谓双收缩包装的情况下，当然也可以适用本发明。

本发明的碱性电池具有高的可靠性，适用于以干电池作为电源的所有设备。

Claims (9)

1.一种碱性电池，其中正极和凝胶状负极通过隔膜的分隔而收纳在有底圆筒状的电池壳体内，所述电池壳体的开口部用衬垫封口，其特征在于：

所述电池壳体的胴体部分的厚度形成为比该电池壳体的开口部分的厚度薄；

所述衬垫具有保持负极集电体的中央部、与所述电池壳体的开口部相接的外周部、以及连结所述中央部与所述外周部的连结部；

所述隔膜的顶端部与所述连结部抵接并向所述中央部的方向折弯，该抵接部位的长度处在1.5～2.5mm的范围。

2.根据权利要求1所述的碱性电池，其中，所述衬垫的连结部朝向所述中央部的方向而向上方倾斜。

3.根据权利要求2所述的碱性电池，其中，所述衬垫的连结部在15～40度的范围内倾斜。

4.根据权利要求1所述的碱性电池，其中，所述电池壳体的胴体部分的厚度形成为比该电池壳体的开口部分的厚度薄20～50％。

5.根据权利要求1所述的碱性电池，其中，所述碱性电池为单3形的碱性电池，

所述电池壳体的胴体部分的厚度处在0.10～0.15mm的范围。

6.根据权利要求1所述的碱性电池，其中，在所述隔膜的端部中，不与所述正极和所述连结部相接的部位的长度为1.5mm以下。

7.根据权利要求1所述的碱性电池，其中，所述正极至少含有二氧化锰和石墨；

所述二氧化锰和所述石墨的重量混合比率处在92.6/7.4～94.0/6.0的范围。

8.根据权利要求1所述的碱性电池，其中，所述正极含有以水作为溶剂的碱性电解液；

所述正极中水分的含有率处在7.1～8.1wt％的范围。

9.一种电池组，其用收缩包装、泡罩包装、或纸制的包装箱将多个的权利要求1～8的任一项所述的碱性电池包装而成。

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