CN100485998C - 经过镍光亮电镀的电池 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电池，能长期保持良好接触状态、允许从低电压高容量电池高效地流出高电流而不会提高成本、不会在装置侧施加额外负荷、或者不会严重损坏商品的外观。在具有通过对钢板施加镍光亮电镀而制成的电极端子部分(12a、32a)的电池中，钢板表面上的加工部分经受消光加工，并且镍光亮电镀层中的硫磺和含硫化合物的比例被设置为0.02wt%或更低。

Description

经过镍光亮电镀的电池
技术领域
本发明涉及镍光亮电镀的电池。
背景技术
近年来，诸如数字照相机的需要大电流的电池供电装置日益增加。因此，开始提供用于重负载(释放大电流)的诸如镍氢电池的高容量干电池。
例如，诸如LR的干电池的电动势处于大约1.5V的低电压。为了高效地从低电压电池流出大电流，电池和负载(装置)之间的电连接需要长时间保持良好并稳定。通常采用弹簧接触端子将电池加载到电池盒(电池容器)中。在这种情况下，尤其需要使电池端子和电池盒端子之间的接触保持良好和稳定。
因此，采用镀镍钢板作为电池侧的端子。另外，为了使作为产品的电池的外观好看，传统上如图5所示，在其上具有(镜面)抛光作为它们的表面加工的钢板被镍光亮电镀并使用。
图5是传统电池的截面视图和其端子的放大部分视图。图中所示的电池具有包括固体阴极混合物21、充满电解液的隔板22和放入下部圆柱形的电池壳11b中的胶状阳极混合物23的电力产生元件，并且用阳极端板31b和垫圈35来封闭和密封阴极壳11b。
阴极壳11b也用作阴极集电器，并在其下面形成凸起的阴极端子。阳极端板31b具有焊接到其内表面(在电池内侧上)的阳极集电器25，以及其外表面的中心形成阳极端子32b。由覆层材料15覆盖圆柱侧除了端子11b、32b的其它部分。
如图的放大部分视图所示，阴极壳11b具有钢板111b和电镀部分112b。钢板111b在其表面上具有抛光。通过在抛光表面上提供的镍光亮电镀来形成电镀部分112b。采用这种方式，阴极端子12b的表面呈现光滑的镜面光泽。同样，如图中的放大部分视图所示，阳极端板31b也由具有抛光表面的钢板311b和镍光亮电镀部分312b形成。采用这种方式，阳极端子32b呈现光滑的镜面光泽。
由于端子12b、32b在其表面上具有光滑的镜面光泽，上述传统电池作为产品(设计效果)在外观方面是良好的。但是，当将电池加载到诸如数字照相机的重负载装置的电池盒中时，会出现以下问题。
也就是说，如果电池端子12b(32b)的表面被平滑镜面光泽抛光，则与装置侧(电池盒侧)的接触端子的接触是在端子12b(32b)的整个端子表面上。因此，装置侧的接触压力被分散变小。在低电压的情况下，如果接触压力不足，则可能会出现接触故障。为了防止这种情况出现，需要在装置侧能够产生足够接触压力的对策，但是这需要提供例如特别强的弹簧压力，从而装置侧的负载比较大。
因此，本发明人检查了具有(粗糙表面)消光作为其上的表面加工的钢板的使用。参见，例如，日本专利申请待审公开No.H06-314563。当消光加工的钢板表面被镍光亮电镀时，可以在端面上形成细小的凸起和斜面(微米级)，对于产品外观(设计效果)具有很小损坏。采用这种方式，尽管与装置侧的接触端子的接触区域变小，接触压力局部集中，从而即使具有低电压也能产生可靠的电接触。
图4A、4B以放大视图示意性地表示用于其表面状态的端子的电接触状态。如图4B所示，对于具有光滑镜面光泽的表面的端子12b(32b)，该端子和装置侧的接触端子50之间的接触压力被分散，从而很难获得可靠的电接触。另一方面，如图4A所示，通过在其表面上具有细小凸起和斜面的端子12b(32b)，接触压力集中在凸起和斜面的凸起上，从而即使具有低电压也能获得可靠的电接触。
但是，本发明人发现，即使采用图4A所示具有在其上形成的细小凸起和斜面的镍光亮电镀的端子表面，在长时间过程中接触变劣，并且当流出大电流时，接触的这种变劣的出现尤其成为问题。在这种情况下，作为改进该接触的方式，提供一种方法，其中，采用导电性和化学稳定性极好的诸如金的导电材料来电镀端子，但是出现了成本提高的问题。
发明内容
提出本发明是为了解决上述问题，其目的是提供一种能长时间稳定保持良好接触的低电压高容量电池，采用该电池，能高效地从电池流出大的电流，而不会提高成本，不会将特殊负载施加到装置侧，以及不会严重损坏产品的外观。
根据本说明书和附图的描述，除了上述的本发明的目的和配置将变得明显。
本发明是一种具有电极端子的电池，其中，每个电极端子包括被镍光亮电镀的钢板。钢板表面的加工是消光加工，并且镍光亮电镀层中的硫磺和含硫化合物的浓度按重量计算为0.02％或更小。
根据本发明，提供一种能长时间稳定保持良好接触的低电压高容量电池，采用该电池，能高效地从电池流出大的电流，不会提高成本，不会将特殊负载施加到装置侧，以及不会严重损坏产品的外观。
根据本说明书和附图的描述，除了上述的作用和效果将变得明显。
附图说明
图1是应用了本发明的技术的电池的实施例的截面视图和其放大的部分视图；
图2是表示本发明的电池和传统电池的放电电压变化的测试结果的图；
图3是表示本发明的电池和传统电池的接触电阻随时间的变化的测试结果的图；
图4描述了表示用于其表面状态的端子的电接触状态的模式视图；以及
图5是示例性传统电池的截面视图及其放大的部分视图。
附图标记的说明
11a 电池壳；111a 钢板；112a 光亮电镀部分；12a 阴极端子；15 覆层材料；21 阴极混合物；22 隔板；23 阳极混合物；25 阳极集电器；31a 阳极端板；311a 钢板；312a 光亮电镀部分；32a 阳极端子；35 垫圈
具体实施方式
图1表示应用本发明的技术的电池的一个实施例。图中的电池是LR6高容量碱性干电池，并具有电力产生元件，该电力产生元件包括固体阴极混合物21、充满电解液的隔板22和放入下部圆柱形电池壳11a内的凝胶状阳极混合物23，并且通过阳极端板31a和垫圈35来封闭并密封阴极壳11a。
阴极壳11a也用作阴极集电器，并且在其下侧形成凸起的阴极端子12a。阳极端板31a具有焊接到其内表面(在电池内侧)的阳极集电器25，并且其外表面中心形成阳极端子32a。采用覆层材料15来覆盖圆柱侧除了端子12a、32a的其它部分。
如图1的放大部分视图所示，阴极壳11a具有钢板111a和电镀部分112a。钢板111a具有在其表面上提供的消光加工。光亮表面加工的表面是平滑的，像镜子一样，但是消光表面加工的表面是粗糙的，带有细小凸起和斜面。
通过在消光加工表面上提供的镍光亮电镀层来形成电镀部分112a。镍光亮电镀层包含给定量或更多的硫磺。在本发明中，通过包含浓度按重量计算为0.02％或更小的硫磺和含硫化合物的电镀层来形成电镀部分112a。阴极端子12a由消光加工的钢板111a和镍光亮电镀部分112a形成。
同样，阳极端板31a的阳极端子32a也由具有消光加工表面的钢板311a和包含浓度按重量计算为0.02％或更小的硫磺和含硫化合物的镍光亮电镀层的电镀部分312a形成。
也就是说，由于传统镍光亮电镀端子包含浓度按重量计算为0.05％的硫磺和含硫化合物，在长时间保存期间会在其表面上形成化学层(例如氧化膜)，造成其接触电阻增加。另外，电镀中较大量的硫磺导致较大的接触电阻。也就是说，发现通过将镍电镀层中的硫磺浓度降低到某一水平，能有效地抑制由于化学层导致的接触电阻增加。另外，发现为了防止由于长时间保存而形成的化学层导致接触电阻增加，而不会严重损害其外表(光亮)，镍电镀层中的硫磺和含硫化合物的浓度按重量计算需要为0.02％或更低。
在该实施例的电池中，至少形成电极端子12a、32a的钢板的部分的表面被消光加工，以及镍电镀层中的硫磺和含硫化合物的浓度按重量计算为0.02％或更低。从而，可以长时间保持良好并稳定的电接触。
此外，如上配置的端子12a、32a在其表面上具有微小的凸起和斜面，并且如图4A所示，接触压力是局部集中的，从而即使具有较低电压也能实现可靠的电接触。
另外，对于端子12a、32a的外观，其表面与采用传统的镍光亮电镀的光滑镜面不同，但是比非光亮电镀要好，不会严重损坏产品外观。例如，对于通过传统的镍光亮电镀得到的光滑镜面一样的表面，通过镜面反射，端面中的小变形会引起注意。同时，采用本发明的硫和硫化合物的浓度按重量计算为0.02％或更小的镍光亮电镀表面，这种变形将不会引起注意。
图2表示由于本发明的电池和传统电池的放电的电压变化的测试结果。用作测试样品和测试条件的电池的配置如下。
本发明的电池(A11到A22)：阴极和阳极端子的钢板表面被消光加工，并且被镍光亮电镀，所述镍光亮电镀层的厚度为2μm并且硫和含硫化合物的浓度按重量计算为0.01％。
传统电池(B11到B12)：阴极和阳极端子的钢板表面被抛光并且被镍光亮电镀，所述镍光亮电镀层的厚度为2μm并且硫和硫化合物的浓度按重量计算为0.05％。
测试条件：将样品电池(要测试的电池)加载到弹簧电池盒，以及在根据DSC模式(采用由流出2A电流0.5秒和流出300mA电流59.5秒组成的周期的放电测试)执行放电测试的同时观察其放电电压的变化。电池盒弹簧偏置接触端子，以便以10到11N的负载推向样品电池的阴极和阳极端子。通过电池盒的接触端子来测量样品电池的放电电压。
对每个样品电池执行上述条件下的测试，对于初始和在60℃和90％(相对湿度)的环境下保存20天后的每种情况执行两次。结果，如图所示，发现在保存前的初始状态和其后的放电性能方面，采用本发明的电池比采用传统电池能获得高得多的放电电压。初始测试的放大电压反映了端子的电接触的初始状态，以及保存后的测试的放电电压反映了端子随着时间的变差状态。本发明的电池的两种状态都大大改进了。
图3表示本发明的电池和传统电池的接触电阻随时间的变化的测试结果。使用黄金制成的直径为1.0mm的棒状探针来测量接触电阻。如图所示，传统电池的接触电阻随着保存天数而增加，而本发明的电池几乎没有看到接触电阻的增加。
对于端子的外观，尽管上述传统电池的光滑镜面亮度在美观方面是优点，但是通过镜面反射端子表面的小变形可能引起注意，其在美观方面明显成为缺点。另一方面，本发明的电池不具有传统电池那么大的光泽，但是在外观方面比采用非光亮电镀的更好，至少不会严重损坏产品外观。
尽管通过典型的电池的实施例来描述本发明的技术，但是本发明的各种其它实施例和应用是可能的。
本发明提供了能长时间稳定保持良好接触的低电压高容量电池，采用该电池，能高效地从电池流出大的电流而不会提高成本，不会将特殊负载施加到装置侧，也不会严重损坏产品的外观。
本发明提供了能长时间稳定保持良好电接触的用于低电压的端子材料，而不需要过量的外部接触压力。
根据本说明书和附图的描述，不同于上述的目的和配置是清楚的。

Claims (1)

1.一种电池，包括：
具有镍光亮电镀层的钢板的电极端子，所述钢板的表面被消光加工，以及镍光亮电镀层中的硫磺和含硫化合物的浓度按重量计算为0.02％或更低。
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