[发明专利]碱干电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一次电池碱干电池，尤其涉及碱干电池的负极集流体的改良。

背景技术

以往，碱干电池作为便携设备等电子设备的电源被广泛使用。碱干电池具有：含有正极活性物质的中空圆筒状正极合剂、填充在上述正极合剂的中空部内且含有负极活性物质的凝胶状负极、设置在上述正极合剂和上述凝胶状负极之间的隔膜、插入到上述凝胶状负极中的负极集流体、与上述负极集流体电连接的负极端子板。负极集流体使用以铜为主成分的黄铜(brass)。

碱干电池在过度放电状态时，电池内产生氢气，有时会随着电池内压的上升发生电解液泄漏(以下称为漏液)。产生氢气的机理与负极电解液的构成元素溶出到电解液中有关。因此，人们对碱干电池的负极集流体进行了各种研究。

例如，日本专利特开平5-13085号公报中提出，为了抑制从负极集流体中产生氢气，在黄铜的表面电镀选自锌、锡和铅的至少一种金属。由此，可以抑制从负极集流体产生氢气。

日本专利2006-172908号公报中提出，在黄铜的表面形成锡电镀层，使其厚度为0.05～0.5μm。由此可以抑制过度放电时的漏液。

已知当多个碱干电池串联连接形成的电池组过度放电时，构成电池组的电池中的至少一个不可避免地会换极。例如，有时电池容量小的电池会换极。此外，即使电池的电容量相同，由于内部电阻或活性物质的表面积的差异，不是所有的电池都经历相同的放电过程，而是放电电压低的电池换极。换极的电池中，铜和锌从构成集流体的黄铜中溶出。结果，锌的析氢过电压(hydrogen overvoltage)降低，氢气产生量增大，发生漏液。若打开含有换极电池的电池组的放电回路的话，特别容易发生这样的漏液。日本专利特开平5-13085号公报中和特开2006-172908号公报的提议，对于防止这样的漏液尚不充分。

因此，本发明的目的在于提供一种用于解决上述以往存在的问题、抑制过度放电时的气体生成、具有高度信赖性的碱干电池及其制造方法。

发明内容

本发明的一个方面是一种碱干电池，具有：

含有正极活性物质的中空圆筒状正极合剂、

填充在上述正极合剂的中空部内且含有负极活性物质的凝胶状负极、

设置在上述正极合剂和上述凝胶状负极之间的隔膜、

插入到上述凝胶状负极中的负极集流体、

与上述负极集流体电连接的负极端子板、和

电解液，其特征在于，

上述负极集流体含有平均结晶粒径为0.015mm以上的黄铜(brass)。

本发明的另一个方面是一种碱干电池的制造方法，所述碱干电池具有：含有正极活性物质的中空圆筒状正极合剂、填充在上述正极合剂的中空部内且含有负极活性物质的凝胶状负极、设置在上述正极合剂和上述凝胶状负极之间的隔膜、插入到上述凝胶状负极中的负极集流体、与上述负极集流体电连接的负极端子板和电解液，

其特征在于，所述方法包括：

(1)得到含有黄铜的钉型成形体的工序，

(2)将上述成形体加热到300～400℃的工序，

(3)在上述工序(2)之后，以10℃/秒以下的速度冷却上述成形体，上述黄铜的平均结晶粒径为0.015mm以上。

通过本发明，可以得到一种能够抑制过度放电时产生气体、具有高度信赖性的碱干电池。例如，在将电池间容量参差不齐的多个碱干电池串联连接的电池组中，即使在容量小的电池换极的情况下，也能够抑制换极的电池产生气体，提高电池的耐漏液性。

后附的权利要求书阐明了本发明的新的特征。从后述的对发明的详细叙述以及附图可以更好地理解本发明的结构和内容以及其他的发明目的和技术特征。

附图说明

图1是对本发明的一个实施方式的AA碱干电池的部分剖面的主视图。

具体实施方式

首先，对碱干电池过度放电时，构成负极集流体的黄铜溶出并随之产生气体的机理进行说明。

碱干电池放电开始时，进行下述(1)和(2)的反应。正极进行二氧化锰的还原反应。在负极，锌溶解，生成的氧化锌在锌的表面析出。

正极：MnO₂+H⁺+e^-→MnOOH    (1)

负极：Zn+4OH^-→Zn(OH)₄^2-+2e^-

Zn(OH)₄^2-→ZnO+H₂O+2OH^-    (2)