CH699741B1

CH699741B1 - Cellule alcaline et son procédé de fabrication.

Info

Publication number: CH699741B1
Application number: CH01996/05A
Authority: CH
Inventors: Takeshi Shishido; Iwazou Takahashi; Shunji Watanabe; Tsugio Sakai
Original assignee: Seiko Instr Inc
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2010-04-30
Also published as: HK1091323A1; JP2006172876A; CN1790786A; CN100573985C; US20060127757A1; JP4851708B2

Abstract

L’invention concerne une cellule alcaline exempte de mercure et qui ne génère pas d’hydrogène gazeux. La cellule alcaline selon l’invention comprend: une électrode positive (1); une électrode négative (3) contenant de la poudre d’alliage de zinc; un séparateur (5) qui sépare l’électrode positive (1) de l’électrode négative (3); un électrolyte alcalin; un bac à électrode positive (2); un bac à électrode négative (4) comportant une couche de revêtement en étain (10) qui a été soumise à un traitement thermique au point de fusion de l’étain (232°C) ou à une température supérieure, et venant en contact avec l’électrode négative (3) par l’intermédiaire d’une couche de revêtement en étain (10); et un joint (6) interposé entre le bac à électrode positive (2) et le bac à électrode négative (4).

Description


  Domaine de l'invention

  

[0001]    La présente invention se rapporte à une cellule alcaline du type pièce de monnaie ou à une cellule alcaline du type bouton et à son procédé de fabrication.

Etat de la technique apparenté

  

[0002]    Les cellules alcalines utilisées dans les appareils électroniques de petite taille tels que les montres sont, comme représenté sur la fig. 3, fabriquées de telle manière qu'une extrémité ouverte d'un bac à électrode positive 2 soit fermée hermétiquement avec un bac à électrode négative 4 au moyen d'un joint 6. Dans le bac à électrode négative 4, une partie repliée 4a, dans laquelle un bord d'extrémité ouverte est replié en arrière, en forme de U en section transversale, le long d'une face périphérique extérieure, et une partie inférieure repliée 4b sont formées. Au niveau de la partie repliée 4a, le bac à électrode négative 4 est serré avec une face périphérique intérieure du bord d'extrémité ouverte du bac à électrode positive 2 au moyen du joint 6, afin d'obtenir un scellement hermétique.

  

[0003]    Le bac à électrode négative 4 est réalisé par formage sous pression en forme de coupe à partir d'un matériau de revêtement à trois couches dont une couche de nickel 7, une couche d'acier inoxydable 8 et une couche de collecte de courant en cuivre 9.

  

[0004]    Le bac à électrode positive 2 maintient une électrode positive 1, tandis que le bac à électrode négative 4 maintient une électrode négative 3 qui contient une poudre de zinc ou d'un alliage de zinc exempte de mercure en tant que matériau actif d'électrode négative. L'électrode négative 3 est séparée de l'électrode positive 1 par un séparateur 5 et est remplie d'un électrolyte alcalin.

  

[0005]    Il est possible d'utiliser pour l'électrode négative 3 du zinc amalgamé à la place de la poudre de zinc ou d'alliage de zinc, dans le but d'éviter de produire de l'hydrogène gazeux (H2) à partir de la poudre de zinc ou d'alliage de zinc ou pour éviter de produire de l'hydrogène gazeux (H2) à partir de la couche de collecte de courant 9 dans laquelle l'hydrogène gazeux est habituellement produit du fait qu'on laisse la poudre de zinc ou d'alliage de zinc entrer en contact avec le cuivre du collecteur du bac à électrode négative par l'intermédiaire de l'électrolyte alcalin. La production d'hydrogène gazeux résulte de la réaction de dissolution de la poudre de zinc ou d'alliage de zinc dans l'électrolyte alcalin, au cours de laquelle le zinc s'oxyde en oxyde de zinc.

   La production d'hydrogène gazeux est évitée, comme décrit ci-dessus, en utilisant du zinc amalgamé. La conséquence est que l'on évite une détérioration de capacité due à la production d'hydrogène, et des fuites et un gonflement de la cellule dus à une augmentation de la pression interne.

Exposé sommaire de l'invention

  

[0006]    Une cellule alcaline selon la présente invention contient une électrode positive, une électrode négative contenant de la poudre d'un alliage de zinc, un séparateur qui sépare l'électrode positive de l'électrode négative, un électrolyte alcalin, un bac à électrode positive, un bac à électrode négative, le bac à électrode négative comportant une couche de revêtement en étain qui à été soumise à un traitement thermique à sa température de fusion (232[deg.]C) ou à une température supérieure, et venant en contact avec l'électrode négative par l'intermédiaire de la couche de revêtement en étain, et un joint interposé entre le bac à électrode positive et la bac à électrode négative.

  

[0007]    En outre, un procédé de fabrication d'une cellule alcaline selon l'invention comporte:
une première étape de formation d'une couche de revêtement en étain sur un bac à électrode négative;
une deuxième étape de soumission de la couche de revêtement en étain à un traitement thermique au point de fusion de l'étain (232[deg.]C) ou à une température supérieure; et
une troisième étape de repli en arrière du bac à électrode positive et du bac à électrode négative qui contiennent une électrode positive, une électrode négative, un séparateur et un électrolyte alcalin, de telle sorte qu'un joint soit interposé entre eux, puis, serrage de la partie repliée pour obtenir un scellement hermétique.

  

[0008]    Afin d'éviter efficacement la production d'hydrogène gazeux, un procédé d'application d'une couche de revêtement contenant de l'étain, qui est un métal ayant une surtension d'hydrogène supérieure à celle du cuivre, est souhaitable.

  

[0009]    Grâce à l'invention, on évite de produire de l'hydrogène gazeux (H2), qui est généré habituellement en permettant au zinc, qui est le matériau actif de l'électrode négative, d'entrer en contact avec la couche de collecte de courant (cuivre) du bac à électrode négative, ainsi la corrosion du zinc est évitée et, donc, les propriétés de résistance aux fuites dues à un phénomène de gonflement de l'électrolyte alcalin sont améliorées.

  

[0010]    La couche de revêtement en étain présente, avant d'être soumise au traitement thermique, des défauts tels que des piqûres ou des tapures, ayant pour résultat que la couche de collecte du courant (cuivre) est exposée. Comme le cuivre a un surpotentiel d'hydrogène inférieur à celui de l'étain, lorsque le cuivre vient en contact avec la poudre de zinc, qui est le matérieu actif de l'électrode négative, de l'hydrogène gazeux est produit.

  

[0011]    Cependant, lorsque la couche de revêtement en étain est soumise à un traitement thermique au point de fusion de l'étain ou à une température supérieure, les défauts tels que les piqûres ou les tapures, sont réparés, alors la couche de cuivre n'est pas exposée et on évite ainsi la production d'hydrogène gazeux.

  

[0012]    En outre, selon l'invention, comme on permet à une partie périphérique externe 6b d'une partie 6a du joint faisant saillie du côté central de venir en contact avec une face interne du bac à électrode négative 4, les propriétés de résistance aux fuites sont améliorées et, même lorsqu'il y a une certaine variation de précision au moment où le film de revêtement d'étain est appliqué sur une face interne du bac à électrode négative, un transfert de l'électrolyte alcalin est évité du fait que la partie périphérique extérieure 6b de la partie du joint 6 faisant saillie du côté central est en contact avec la face interne du bac à électrode négative et, en outre, comme l'espace entre la partie périphérique externe 6b de la partie 6a du joint 6 faisant saillie du côté central et la face interne du bac à électrode négative 4 est de 0,

  05 mm ou moins, le transfert de la poudre de zinc vers l'électrode négative est empêché et, de plus, contrairement au cas où une extrémité du joint vient en contact avec la face interne du bac à électrode négative, puisque l'partie du joint faisant saillie du côté central ne sert pas de support pour le bac à électrode négative au moment du scellement de la cellule et donc, un contact entre l'électrode négative et l'électrode positive dans la cellule n'a pas lieu, et la réaction de corrosion du zinc, qui est un matériau actif de l'électrode négative, avec la couche de collecte de courant (cuivre) du bac à électrode négative, ne progresse pas, et n'augmente donc pas la détérioration des propriétés de rétention de capacité.

  

[0013]    Selon l'invention, la cellule alcaline, qui a des propriétés de décharge excellentes, peut être réalisée sans utiliser du mercure.

Brève description des figures

  

[0014]    
<tb>La fig. 1 <sep>est une vue en section transversale d'une cellule alcaline selon la présente invention.


  <tb>La fig. 2 <sep>est une vue en section transversale d'un bac à électrode négative selon l'invention.


  <tb>La fig. 3 <sep>est une vue en section transversale d'une cellule alcaline de l'art antérieur.

Exposé détaillé de l'invention

  

[0015]    La cellule alcaline de la présente invention va maintenant être décrite en détail en se référant aux modes de réalisation représentés sur les fig. 1et 2.

  

[0016]    La fig. 1 représente une vue en section transversale d'une cellule alcaline du type bouton. Un bord d'extrémité ouverte d'un bac à électrode positive 2 est scellé avec un bac à électrode négative 4 au moyen d'un joint 6 en forme de U en section transversale.

  

[0017]    Le bac à électrode positive 2 est fait d'une feuille d'acier inoxydable avec un placage au nickel. Il remplit aussi la fonction de borne d'électrode positive. Le bac à électrode positive 2 maintient l'électrode positive 1 en forme de pastille du type pièce de monnaie ou bouton. Ensuite, un séparateur 5 est disposé sur l'électrode positive 1 maintenue dans le bac à électrode positive 2. Le séparateur 5 peut être un stratifié à trois couches composé d'un non tissé, d'un cellophane et d'une couche de polyéthylène polymérisé greffé. Le séparateur 5 est imprégné d'un électrolyte alcalin. L'électrolyte alcalin peut être une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium ou d'hydroxyde de potassium, ou une solution aqueuse mixte d'hydroxyde de sodium et d'hydroxyde de potassium.

  

[0018]    Le joint annulaire 6 est disposé sur une face périphérique interne du bord d'extrémité ouverte du bac à électrode positive 2. Ensuite, l'électrode négative 3 est placée sur le séparateur 5. L'électrode négative 3 est une substance du type gel composée d'une poudre de zinc ou d'alliage de zinc exempte de mercure, d'un électrolyte alcalin et d'un épaississeur.

  

[0019]    Le bac à électrode négative 4 est inséré à l'intérieur du bord d'extrémité ouverte du bac à électrode positive 2, de telle sorte que l'électrode négative 3 soit contenue dans ce dernier. Dans le bac à électrode négative 4, une partie repliée 4a, dans laquelle un bord d'extrémité ouverte de la partie repliée 4a est replié en arrière, en forme de U en section transversale, le long d'une face périphérique extérieure, et une partie inférieure repliée 4b sont formées. Au niveau de la partie repliée 4a, le bac à électrode négative 4 est serré avec une face périphérique interne du bord d'extrémité ouverte du bac à électrode positive 2 au moyen du joint 6, afin de réaliser un scellement hermétique.

  

[0020]    Le bac à électrode négative 4 est réalisé d'abord par formage sous pression, en forme de coupe, d'un matériau de revêtement à trois couches composé d'une couche de nickel 7, d'une couche d'acier inoxydable 8 et d'une couche de collecte de courant 9 en cuivre, cette couche de collecte de courant 9 étant à l'intérieur, puis, formation d'une couche de revêtement en étain sur la matériau de revêtement ainsi formé par pression, par placage anélectrolytique d'étain ou par une opération similaire. Après que la couche de revêtement en étain a été formée, elle est soumise à un traitement thermique au point de fusion de l'étain (232[deg.]C) ou à une température supérieure.

   Lorsque la couche de revêtement en étain est soumise à un traitement thermique au point de fusion de l'étain ou à une température supérieure, comme les piqûres ou tapures qui sont présentes dans la couche de revêtement en étain sont comblées, la couche de cuivre n'est exposée, ce qui permet d'éviter la production d'hydrogène gazeux.

  

[0021]    En outre, lorsque la couche de revêtement en étain est appliquée seulement dans une zone de face interne du bac à électrode négative, les propriétés de résistance aux fuites sont améliorées, ce qui est préférable. Par l'expression "zone de face interne", il faut entendre ici l'intérieur (le côté destiné à être en contact avec l'électrolyte) du bac à électrode négative 4, ainsi qu'une zone d'une face plus interne que la partie inférieure repliée 4b. La couche de revêtement en étain n'est formée ni sur la partie repliée 4a qui est en contact avec le joint, ni sur la partie inférieure repliée 4b, et elle empêche l'électrolyte de gonfler en raison d'un phénomène de gonflement, ce qui améliore les propriétés de résistance aux fuites.

   Ceci est dû au fait que l'électrolyte alcalin est davantage susceptible de gonfler sur la couche de revêtement en étain 10 que sur la couche de collecte de courant 9.

  

[0022]    En masquant les parties inutiles (la partie repliée 4a qui a été repliée en arrière en forme de U en section transversale le long de la face périphérique externe et la partie inférieure repliée 4b) avec un ruban-cache ou similaire, la couche de revêtement en étain peut être formée seulement dans la zone de face interne par placage anélectrolytique d'étain ou par une opération similaire, puis la couche de revêtement en étain ainsi formée peut être soumise au traitement thermique.

  

[0023]    Dans un autre cas, le matériau de revêtement à trois couches est réalisé en forme de coupe par formage sous pression, la couche de collecte de courant 9 se trouvant à l'intérieur, la couche de revêtement en étain est formée par placage anélectrolytique et, ensuite, en enlevant ou pelant les parties inutiles par corrosion en utilisant un acide ou similaire, la couche de revêtement en étain peut être formée seulement dans la zone de face interne de la coupe et ensuite, la couche de revêtement en étain ainsi formée peut être soumise au traitement thermique.

  

[0024]    Il est préférable que l'épaisseur de la couche de revêtement en étain 10 soit de 0,05 [micro]m à 5 [micro]m. Le cas où son épaisseur est inférieure à 0,05 [micro]m, n'est pas préféré, car il faut beaucoup de temps pour réaliser le traitement thermique et le bac à électrode négative est déformé. En outre, il faut aussi beaucoup de temps pour former la couche revêtue.

  

[0025]    Quant à l'atmosphère du traitement thermique de la couche de revêtement en étain 10, une concentration en oxygène de 0,01% à 1% est préférable. On considère qu'avec une concentration en oxygène aussi basse que celle de l'atmosphère, pour une atmosphère de traitement thermique de la couche de revêtement en étain 10 du bac à électrode négative, une oxydation de la surface de la couche de revêtement en étain peut être évitée. Avec une atmosphère ayant une concentration en oxygène au-delà de 1%, au moment où l'on soumet la couche de revêtement en étain 10 à un traitement thermique, 11 risque de se poser un problème concernant les propriétés de décharge, en raison d'une augmentation de la résistance de contact provenant de l'oxydation de la surface de l'étain.

   En outre, lorsque la concentration en oxygène est inférieure à 0,01%, non seulement on perçoit à peine une influence sur la résistance de surface de la couche de revêtement en étain 10 et mais, en outre, une durée plus importante et une dépense supplémentaire sont nécessaires pour maintenir cette atmosphère et, en conséquence, aucun effet positif n'est produit à un niveau aussi bas de concentration d'oxygène tel que celui décrit ci-dessus.

  

[0026]    Concernant l'électrolyte alcalin, il est préférable que l'hydroxyde de sodium soit présent en une quantité comprise dans la plage allant de 15 à 30% en poids ou que l'hydroxyde de potassium soit dans la plage allant de 1 à 15% en poids. Lorsque la teneur en hydroxyde de potassium dans l'électrolyte alcalin est inférieure à 1% en poids, l'amélioration des propriétés de décharge due à l'excellente conductibilité de la solution aqueuse d'hydroxyde de potassium par rapport à la solution aqueuse d'hydroxyde de sodium est faible, ce qui n'est pas préféré.

   En outre, lorsque la teneur en hydroxyde de potassium est supérieure à 15% en poids, comme la solution aqueuse d'hydroxyde de potassium a des propriétés de mouillage du cuivre supérieures à celles de la solution d'hydroxyde de sodium, les propriétés de résistance aux fuites de la cellule sont détériorées, ce qui n'est pas préféré. L'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium peuvent être utilisés comme électrolyte soit seuls, soit en mélange.

  

[0027]    Qui plus est, en permettant à la partie périphérique externe 6b de la partie 6a du joint 6 faisant saillie du côté central, de venir en contact avec la face interne du bac à électrode négative 4 ou en permettant à l'espace entre la périphérie extérieure 6b de la partie 6a du joint 6 faisant saillie du côté central et la face interne du bac à électrode négative 4 d'être de 0,05 mm ou moins, la partie périphérique externe 6b de la partie 6a du joint 6 faisant saillie du côté central ne devient pas un support contre l'électrode négative 3 et, donc, le contact entre l'électrode négative et l'électrode positive dans la cellule n'a pas lieu, ce qui est préférable.

  

[0028]    Pour ce qui est des matériaux actifs de l'électrode positive à utiliser dans l'invention, on peut utiliser de l'oxyde d'argent, du dioxyde de manganèse, un oxyde composite, ou de l'oxyhydroxyde de nickel; cependant, l'invention n'est pas limitée à ces matériaux.

Exemple 1

  

[0029]    Une cellule ayant la constitution représentée sur la fig. 1 est préparée en tant qu'exemple 1. Un bac à électrode négative 4 ayant une partie repliée 4a et une partie inférieure repliée 4b est réalisé par formage sous pression d'un matériau de revêtement à trois couches d'une épaisseur de 0,2 mm composé d'une couche de nickel 7, d'une couche d'acier inoxydable 8 faite de SUS304 et d'une couche de collecte de courant 9 faite de cuivre.

   Cette électrode négative 4 est soumise à une corrosion au moyen d'une solution aqueuse mixte d'acide sulfurique et de peroxyde d'hydrogène, lavée à l'eau, plongée dans une solution de placage anélectrolytique et agitée puis lavée à l'eau chaude, lavée à l'eau et séchée de façon à former une couche de revêtement en étain d'une épaisseur de 0,3 [micro]m sur une zone entière de la face de cuivre du bac à électrode négative 4.

   Ensuite, après qu'une zone de face interne 11 du bac à électrode négative a été masquée avec un masque en élastomère polyéthylène chlorosulfoné, les parties inutiles des couches de revêtement d'étain de la partie repliée 4a et de la partie inférieure repliée 4b de la face interne sont pelées et retirées en les plongeant dans une solution de décapage pour plaque d'étain dont le constituant principal est un oxyde sur un substrat en cuivre, puis le bac à électrode négative résultant est soumis à un traitement thermique à 232[deg.]C dans une atmosphère ayant une concentration en oxygène de 1% ou moins, afin de préparer le bac à électrode négative 4.

  

[0030]    Par ailleurs, un électrolyte alcalin contenant 22% en poids d'hydroxyde de sodium et 9% en poids d'hydroxyde de potassium est versé dans le bac à électrode positive 2 et ensuite, une pastille en forme de disque de l'électrode positive 1 est insérée à l'intérieur, afin de permettre à l'électrode positive 1 d'absorber l'électrolyte alcalin.

  

[0031]    Ensuite, un séparateur 5 qui a été réalisé en forme circulaire par découpage par pression à partir d'une structure à trois couches composée d'un tissu non-tissé, de cellophane et d'un film de polyéthylène polymérisé greffé, est placé sur la pastille de l'électrode positive 1. Ensuite, le séparateur 5 est imprégné d'un électrolyte alcalin contenant 22% en poids d'hydroxyde de sodium et 9% en poids d'hydroxyde de potassium et qui est ajouté goutte-à-goutte.

  

[0032]    Ensuite, une électrode négative 3 sous forme de gel composé d'une poudre d'alliage de zinc exempte de mercure contenant de l'aluminium, de l'indium et du bismuth, de l'oxyde de zinc, un épaississant, de l'hydroxyde de sodium, de l'hydroxyde de potassium et de l'eau est placée sur le séparateur 5. Le bac à électrode négative 4 est inséré à l'intérieur du bord d'extrémité ouverte du bac à électrode positive 2 de telle sorte qu'il recouvre l'électrode négative 3, avec le joint annulaire 6 fait de nylon-66 et revêtu d'asphalte et d'un matériau d'étanchéité du type époxy interposé entre eux. Le bord d'extrémité ouverte du bac à électrode positive 2 est hermétiquement scellé par calfeutrage. De cette façon, la cellule alcaline souhaitée est obtenue.

   On laisse alors la partie périphérique externe 6b de la partie 6a du joint 6 faisant saillie du côté central venir en contact avec la face interne du bac à électrode négative 4.

Exemple 2

  

[0033]    Dans cet exemple, la température du traitement thermique de la couche de revêtement en étain est fixée à 250[deg.]C. Les autres conditions sont les mêmes que celles de l'exemple 1 pour préparer la cellule alcaline.

Exemple 3

  

[0034]    Dans cet exemple, on laisse un espace de 0,05 mm entre la partie périphérique externe 6b de la partie 6a du joint 6 faisant saillie du côté central et la face interne du bac à électrode négative. La température du traitement thermique de la couche de revêtement en étain est fixée à 240[deg.]C. Les autres conditions sont les mêmes que celles de l'exemple 1 pour préparer la cellule alcaline.

Exemple 4

  

[0035]    Dans cet exemple, on laisse un espace de 0,07 mm entre la partie périphérique externe 6b de la partie 6a du joint 6 faisant saillie du côté central et la face interne du bac à électrode négative. La température du traitement thermique de la couche de revêtement en étain est fixée à 240[deg.]C. Les autres conditions sont les mêmes que celles de l'exemple 1 pour préparer la cellule alcaline.

Exemple 5

  

[0036]    Dans cet exemple, on utilise un électrolyte alcalin qui est une solution mixte contenant 15% en poids d'hydroxyde de sodium et 15% en poids d'hydroxyde de potassium. La température du traitement thermique de la couche de revêtement en étain est fixée à 240[deg.]C. Les autres conditions sont les mêmes que celles de l'exemple 1 pour préparer la cellule alcaline.

Exemple 6

  

[0037]    Dans cet exemple, on utilise un électrolyte alcalin qui est une solution mixte contenant 30% en poids d'hydroxyde de sodium et 1% en poids d'hydroxyde de potassium. La température du traitement thermique de la couche de revêtement en étain est fixée à 240[deg.]C. Les autres conditions sont les mêmes que celles de l'exemple 1 pour préparer la cellule alcaline.

Exemple 7

  

[0038]    Dans cet exemple, on utilise un électrolyte alcalin qui est une solution mixte contenant 30% en poids d'hydroxyde de sodium et 15% en poids d'hydroxyde de potassium. La température du traitement thermique de la couche de revêtement en étain est fixée à 240[deg.]C. Les autres conditions sont les mêmes que celles de l'exemple 1 pour préparer la cellule alcaline.

Exemple 8

  

[0039]    Dans cet exemple, on utilise un électrolyte alcalin qui est une solution mixte contenant 30% en poids d'hydroxyde de sodium et 0,5% en poids d'hydroxyde de potassium. La température du traitement thermique de la couche de revêtement en étain est fixée à 240[deg.]C. Les autres conditions sont les mêmes que celles de l'exemple 1 pour préparer la cellule alcaline.

Exemple 9

  

[0040]    Dans cet exemple, on utilise un électrolyte alcalin qui est une solution mixte contenant 15% en poids d'hydroxyde de sodium et 20% en poids d'hydroxyde de potassium. La température du traitement thermique de la couche de revêtement en étain est fixée à 240[deg.]C. Les autres conditions sont les mêmes que celles de l'exemple 1 pour préparer la cellule alcaline.

Exemple comparatif 1

  

[0041]    Dans cet exemple comparatif, une cellule alcaline est préparée en utilisant un bac à électrode négative dans lequel on forme une couche de revêtement en étain ayant une épaisseur de 0,1 [micro]m par placage anélectrolytique classique sur le bac à électrode négative 4. On ne réalise pas de traitement thermique de la couche de revêtement en étain. Les autres conditions sont les mêmes que dans l'exemple 1.

Exemple comparatif 2

  

[0042]    Dans cet exemple comparatif, le traitement thermique est effectué sur la couche de revêtement en étain à 210[deg.]C. Les autres conditions sont les mêmes que dans l'exemple 1 pour préparer la cellule alcaline.

  

[0043]    On prépare 210 cellules pour chacun des exemples 1 à 9 et des exemples comparatifs 1 et 2. Parmi les cellules ainsi préparées, 100 pour chacun des exemples 1 à 9 et des exemples comparatifs 1 et 2 sont stockées dans un environnement difficile de 40[deg.]C et 90% d'humidité relative. Les résultats des tests d'évaluation du pourcentage de cas d'apparition de fuites après 120 jours de stockage et 140 jours de stockage sont indiqués dans le tableau 1. En outre, 100 cellules parmi les cellules préparées, pour chacun des exemples 1 à 9 et des exemples comparatifs 1 et 2, sont stockées pendant 100 jours dans un environnement de 60[deg.]C et 0% d'humidité relative. Les résultats de tests d'évaluation de la capacité de décharge (mAh) avec une tension aux bornes de 1,2 V après une décharge constante de 30 k[Omega], sont indiqués dans le tableau 1.

   Incidemment, dans chaque cellule, la capacité de décharge initiale est d'environ 28 mAh. Enfin, 10 cellules parmi les cellules préparées, pour chacun des exemples 1 à 9 et des exemples comparatifs 1 et 2 sont testées avec une tension en circuit fermé (V) après 5 secondes dans les conditions initiales (taux de décharge 0%) de résistance: 2 k[Omega] dans un environnement de -10[deg.]C. Les résultats sont indiqués dans le tableau 1.

  

[0044]    
 <EMI ID=2.1> 
 <EMI ID=3.1> 


  

[0045]    Premièrement, si on compare les exemples 1 et 2 aux exemples comparatifs 1 et 2 sur la base du tableau 1, on constate que, en formant la couche de revêtement en étain en utilisant le placage anélectrolytique, puis en la chauffant à son point de fusion (232[deg.]C) ou à une température supérieure, les propriétés de résistance aux fuites et les propriétés de rétention de capacité peuvent être améliorées. Dans les exemples 1 et 2, il n'y a pas du tout de fuite après 120 jours et 140 jours.

  

[0046]    Dans l'exemple comparatif 1, au contraire, 3% des cellules présentent des fuites après 120 jours tandis que 10% des cellules présentent des fuites après 140 jours. Alors que dans l'exemple comparatif 2, 2% des cellules présentent des fuites après 120 jours tandis que 8% des cellules présentent des fuites après 140 jours.

  

[0047]    Dans les exemples 1 et 2, on considère que, puisque la couche de revêtement en étain est soumise à un traitement thermique à sa température de fusion ou à une température supérieure, les défauts tels que les piqûres ou tapures sont complètement réparés et la couche de cuivre est entièrement recouverte, la production d'hydrogène gazeux est donc empêchée et, par conséquent, une résistance aux fuites élevée est obtenue. Au contraire, dans l'exemple comparatif 1, comme la couche de revêtement en étain n'est pas soumise au traitement thermique et donc, garde des défauts tels que les piqûres ou tapures, et la couche de collecte de courant (cuivre) est exposée.

   Pour cette raison, on considère que la poudre de zinc ou similaire et la couche de cuivre entrent en contact l'une avec l'autre, de l'hydrogène gazeux est produit, la pression interne est augmentée, ce qui provoque alors des fuites. En outre, on considère que bien que l'on soumet l'exemple comparatif 2 à un traitement thermique, la température de traitement est relativement basse, et, en conséquence, des défauts tels que les piqûres ou tapures ne sont pas réparés et, ainsi, la couche de collecte de courant est exposée.

  

[0048]    Ensuite, lorsque l'on compare entre eux les exemples 1, 3 et 4 sur la base du tableau 1, on constate qu'il n'y a pas du tout de fuites dans les exemples 1 et 3. Lorsque l'on compare l'exemple 4 à l'exemple comparatif 1, on voit que le pourcentage de cas d'apparition de fuites de l'exemple 4 est faible, à savoir, d'environ 3% après 140 jours de stockage. Dans la cellule alcaline dans laquelle l'espace entre la partie périphérique externe 6b de la partie 6a du joint 6 faisant saillie du côté central et la face interne du bac à électrode négative est de 0,05 mm ou moins, les propriétés de résistance aux fuites et de rétention de capacité sont excellentes.

   Ceci provient du fait que, en permettant à la partie périphérique externe 6b de la partie 6a du joint 6 faisant saillie du côté central et à la face interne du bac à électrode négative 4 de venir en contact l'une avec l'autre ou en laissant un espace entre elles d'au plus 0,05 mm, la poudre de zinc de l'électrode négative au moment du scellement de la cellule peut être empêchée d'entrer dans l'espace entre le joint et le bac à électrode négative. Lorsque de la poudre de zinc pénètre entre le joint et le bac à électrode négative, cette poudre de zinc entre en contact avec la couche de collecte de courant contenant du cuivre qui a une surtension d'hydrogène faible, ce qui provoque la génération d'hydrogène gazeux.

   En outre, un certain degré d'erreur commise au moment de l'assemblage du bac à électrode négative et du joint ou un certain degré d'erreur de positionnement de la couche de revêtement en étain lors de sa formation peut être toléré du moment que l'espace entre la partie périphérique externe 6b de la partie 6a du joint 6 faisant saillie du côté central et la face interne du bac à électrode négative est de 0,05 mm ou moins. En particulier, même lorsque la couche de collecte de courant est exposée d'une certaine mesure en raison d'une variation d'une partie d'extrémité de la couche de revêtement en étain, la poudre de zinc n'entre pas dans l'espace entre le joint et le bac à électrode négative et, ainsi, on évite de produire de l'hydrogène.

  

[0049]    Si l'on compare entre eux les exemples 5 à 7 sur la base du tableau 1, on constate qu'en utilisant comme électrolyte alcalin une solution aqueuse dans laquelle l'hydroxyde de sodium est présent en une quantité allant de 15% à 30% en poids et l'hydroxyde de potassium est présent en une quantité allant de 1 à 15% en poids, de bonnes propriétés de tension en circuit fermé sont obtenues. De plus, il n'y a pas du tout de fuite dans les exemples 5 à 7. Afin d'obtenir de bonnes propriétés de tension en circuit fermé, il est approprié d'ajouter une quantité d'hydroxyde de sodium se situant dans la plage allant de 15 à 30% en poids.

  

[0050]    Par ailleurs, bien qu'il y ait pas d'apparition de fuites dans l'exemple 8 et que cet exemple soit meilleur que l'exemple 1, la tension en circuit fermé est inférieure à celle des autres exemples. On considère que ceci est dû au fait que la quantité d'hydroxyde de potassium contenu dans l'électrolyte alcalin est petite. La solution aqueuse d'hydroxyde de potassium a une conductibilité excellente comparée à celle de la solution aqueuse d'hydroxyde de sodium. Pour cette raison, dans l'exemple 8, dans lequel la quantité d'hydroxyde de potassium contenue est petite, on considère que la tension en circuit fermé est abaissée.

   Pour cette raison, dans le cas où la tension en circuit fermé est une caractéristique prise sérieusement en considération, il est préférable que l'hydroxyde de potassium soit contenu en une quantité de 1% en poids ou plus dans l'électrolyte alcalin.

  

[0051]    Dans l'exemple 9, des fuites apparaissent après 140 jours de stockage. Ceci est dû au fait que la quantité d'hydroxyde de potassium contenu dans l'électrolyte alcalin est importante. Comme la solution aqueuse d'hydroxyde de potassium a des propriétés de mouillage du cuivre supérieures à celles de la solution d'hydroxyde de sodium, quand la quantité d'hydroxyde de potassium est importante, un phénomène de gonflement se produit, causant des fuites. Dans le but d'améliorer les propriétés de résistance aux fuites, il est particulièrement préférable que la quantité d'hydroxyde de potassium devant être contenu soit de 15% en poids ou moins.

  

[0052]    En outre, pour la couche de revêtement du bac à électrode négative, non seulement de l'étain, mais aussi au moins un métal ou un alliage d'indium (point de fusion: 156,6[deg.]C) et du bismuth (point de fusion: 271,4[deg.]C) et des alliages de ce dernier peuvent être utilisés comme métal ou alliage qui a une surtension d'hydrogène supérieure à celle du cuivre.

  

[0053]    Selon l'invention, comme la couche de revêtement en étain 10 exempte de défauts tels que des piqûres, des tapures et des contaminations par des impuretés peut être formée à l'intérieur du bac à électrode négative 4, la production d'hydrogène gazeux (H2), qui est sinon produite en laissant le zinc qui est le matériau actif d'électrode négative entrer en contact avec la couche de collecte de courant 9 du bac à électrode négative 4, est évitée, la corrosion du zinc est évitée et aussi, les propriétés de résistance aux fuites dues au phénomène de gonflement de l'électrolyte alcalin peuvent être élevées. Selon l'invention, une cellule alcaline performante peut être obtenue sans utiliser du mercure.

  

[0054]    Concernant les procédés de formation des films d'étain, on peut mettre en oeuvre non seulement des procédés du type humide tels que le placage anélectrolytique et le placage électrolytique, mais aussi des procédés à sec tels que la PVD (dépôt physique en phase gazeuse) et la CVD (dépôt chimique en phase vapeur).

  

[0055]    Par ailleurs, l'invention n'est pas limitée à de tels exemples et exemples comparatifs tels que ceux décrits ci-dessus. Il va sans dire que divers changements et modifications peuvent être effectués sans sortir du cadre et de l'esprit de l'invention.

Claims

1. Une cellule alcaline, comprenant:

une électrode positive (1);

une électrode négative (3) comprenant de la poudre d'alliage de zinc;

un séparateur (5) qui sépare l'électrode positive (1) de l'électrode négative (3);

un électrolyte alcalin;

un bac à électrode positive (2);

un bac à électrode négative (4) ayant une couche de revêtement en étain (10) qui a été soumise à un traitement thermique à son point de fusion (232[deg.]C) ou à une température supérieure; ce bac à électrode négative (4) venant en contact avec l'électrode négative (3) par l'intermédiaire de la couche de revêtement en étain (10); et

un joint (6) interposé entre le bac à électrode positive (2) et le bac à électrode négative (4).

2. La cellule alcaline selon la revendication 1, dans laquelle l'électrode positive (1) comprend de l'oxyde d'argent ou du dioxyde de manganèse.

3. La cellule alcaline selon la revendication 1, dans laquelle la couche de revêtement en étain (10) est une couche de revêtement en étain (10) qui a été soumise à un traitement thermique dans une atmosphère ayant une concentration en oxygène d'au plus 1%.

4. La cellule alcaline selon la revendication 1, dans laquelle la couche de revêtement en étain (10) est formée dans la zone d'une face interne du bac à électrode négative (4).

5. La cellule alcaline selon la revendication 1, dans laquelle l'hydroxyde de sodium est présent en une quantité allant de 15 à 30% en poids ou l'hydroxyde de potassium est présent en une quantité allant de 1 à 15% en poids dans l'électrolyte alcalin.

6. La cellule alcaline selon la revendication 1, dans laquelle une partie périphérique (6b) d'une partie (6a) du joint (6) faisant saillie du côté central vient en contact avec une face interne du bac à électrode négative (4) ou comporte un espace de 0,05 mm ou moins par rapport à la face interne du bac à électrode négative (4).

7. La cellule alcaline selon la revendication 1, dans laquelle la couche de revêtement en étain (10) est une couche de revêtement en étain (10) formée par toute technique choisie dans le groupe constitué par le placage anélectrolytique, le placage électrolytique, le dépôt en phase vapeur, le dépôt par projection et le placage ionique.

8. Un procédé de fabrication d'une cellule alcaline, comprenant:

- une première étape de formation d'une couche de revêtement en étain (10) sur un bac à électrode négative (4);

- une deuxième étape de soumission de la couche de revêtement en étain (10) à un traitement thermique au point de fusion de l'étain (232[deg.]C) ou à une température supérieure; et

- une troisième étape de calfeutrage d'un bac à électrode positive (1) et du bac à électrode négative (4) qui contiennent une électrode positive (1), une électrode négative (3), un séparateur (5) et un électrolyte alcalin, de telle sorte qu'un joint (6) soit interposé entre eux pour réaliser un scellement hermétique.