[发明专利]碱性干电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种碱性干电池，特别涉及一种在正极和负极这两极 上能够抑制极化的碱性干电池。

背景技术

碱性干电池一般包括正极、负极、隔膜以及碱性电解液，正极一 般使用二氧化锰，负极一般使用锌，电解液一般使用碱性电解液(具 体地说是氢氧化钾水溶液)。

以往，这样的碱性干电池被用于低负荷放电区域(消耗电流大约 为数10mA)，被内置于遥控器或钟表等中。最近，人们正在研究将 碱性干电池用于中负荷放电区域(消耗电流为100～数100mA)或者 高负荷放电区域(消耗电流为1000～2000mA)。具体地说，正在研 究将碱性干电池内置于音乐再生装置、游戏机以及信息终端设备等消 耗电流为100～数100mA的设备、或数码相机等消耗电流为1000～ 2000mA的设备中，从而在一部分设备中内置碱性干电池。

碱性干电池的利用率一般在低负荷放电区域中约为100％，而在 中负荷放电区域中为70％左右，在高负荷放电区域中为30～40％。由 此，为了在中负荷放电区域或者高负荷放电区域利用碱性干电池，优 选的是提高在这些区域中的利用率。因此，要求碱性干电池一边维持 在低负荷放电区域的利用率，一边提高在中负荷放电区域或者高负荷 放电区域的利用率。

由于利用率是放电容量与理论容量的比率，因此，所谓提高利用 率指的是提高放电容量。在此，一般认为如果能使理论容量得以提高， 就能够使放电容量得以提高。在碱性干电池中，很多时候将负极的理 论容量设定为正极理论容量的1.0～1.25倍。由此，碱性干电池的理 论容量实质上取决于正极的理论容量，也就是取决于正极中正极活性 物质(二氧化锰)的重量(参照特开平07-122276号公报以及特开 平09-180736号公报)。因此，如果增加正极中正极活性物质的含量， 就能够增大碱性干电池的理论容量。

然而，当增加正极活性物质的含量时，正极的体积增大，因而致 使出现碱性干电池大型化的问题。根据情况的不同，碱性干电池的尺 寸超出规格，因而不具有实用性。

于是，提出了将无机化合物(例如二氧化钛或者硫酸钡)混入到 正极中作为添加剂的方案(参照特表平08-510355号公报以及特表 2002-530815号公报)。由于这样的添加剂作为使正极活性物质彼此粘 结起来的粘结剂而发挥作用，所以通过在正极中加入添加剂便能够减 小正极中正极活性物质所占的体积。换言之，通过在正极中加入添加 剂，在不使正极体积增大的情况下便能够增加正极中正极活性物质的 添加量。其结果是，能够加大碱性干电池的理论容量。

然而，碱性干电池多具有内外型(inside-out)结构。与螺旋结构 (镍氢蓄电池或者锂一次电池等的结构)相比，内外型结构由于电极 面积狭小且极板较厚，所以极化现象明显(参照电池便览编辑委员会 编《电池便览》(出版社：丸善出版、发行日：平成2年8月20日) 的P.119)。当极化现象明显时，则带来电极反应的反应速度降低等 弊端，其结果是，放电容量下降，从而招致利用率的低下。

发明内容

然而，关于碱性干电池并没有提出抑制极化的方法。于是，本发 明如下所示地通过向碱性电解液中加入去极剂，从而对极化进行了抑 制。

具体地说，本发明所涉及的碱性干电池包括正极、负极、隔膜以 及碱性电解液，并且至少在碱性电解液中含有去极剂。

在第一碱性干电池中，作为去极剂，使用相对于正极和负极这两 极具有去极化作用的有机化合物或者其碱金属盐。

第二碱性干电池及第三碱性干电池都是单3形碱性干电池。在第 二碱性干电池中，在每天反复进行以250mA的电流一天放电一个小 时的放电循环的情况下，当在第m次循环中闭路电压低于终止电压 时，若将第(m-1)次循环的放电开始时的闭路电压设定为V_i1(伏)， 将第(m-1)次循环的放电结束时的闭路电压设定为V_f1(伏)，则满 足

0＜(V_i1-V_f1)≤0.35    (式1)

在第三碱性干电池中，正极的活性物质是二氧化锰，二氧化锰的 理论容量为308mAh/g，若将正极中二氧化锰的重量设定为C(g)， 且在每天反复进行以250mA的电流一天放电一个小时的放电循环的 情况下，将到闭路电压低于终止电压为止的累积放电持续时间设定为 T(小时)，则：