JP2001319629A - アルカリ電池 - Google Patents

アルカリ電池

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JP2001319629A
JP2001319629A JP2000139548A JP2000139548A JP2001319629A JP 2001319629 A JP2001319629 A JP 2001319629A JP 2000139548 A JP2000139548 A JP 2000139548A JP 2000139548 A JP2000139548 A JP 2000139548A JP 2001319629 A JP2001319629 A JP 2001319629A
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JP
Japan
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layer
negative electrode
positive electrode
copper layer
clad material
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JP2000139548A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Furukawa
吉昭 古川
Katsumi Mori
勝美 森
Kenji Sato
賢二 佐藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水銀を含んでいないアルカリ電池を提案せん
とするものである。 【解決手段】 酸化銀もしくは二酸化マンガンを正極活
物質とする正極合剤1が配された正極缶2と亜鉛又は亜
鉛合金粉末を負極活物質とする負極合剤3が配された負
極カップ4とをガスケット6を介して密封すると共にこ
の正極合剤1とこの負極合剤3と間にセパレータ5を配
し、アルカリ電解液を注入したアルカリ電池であって、
この負極カップ4をニッケル層7、ステンレス層8、銅
層9からなる三層クラッド材で形成すると共にこの三層
クラッド材の銅層9の厚さの比を20〜30%としたも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子腕時計、携帯用
電子計算機等の小型電子機器に使用されるコイン形及び
ボタン形のアルカリ電池に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に電子腕時計、携帯用電子計算機等
の小型電子機器に使用されるコイン形及びボタン形のア
ルカリ電池では、負極合剤に亜鉛又は亜鉛合金粉末に水
銀をアマルガム化した汞化亜鉛を使用することにより亜
鉛又は亜鉛合金粉末から発生する水素ガスH2 及び亜鉛
又は亜鉛合金粉末が集電体とアルカリ電解液を介して接
触することによりこの集電体から発生する水素ガスH2
を抑制するようにしている。
【0003】この水素ガスH2 を発生する反応は亜鉛又
は亜鉛合金粉末がアルカリ電解液に溶解して起こる反応
であり、亜鉛は酸化されて水酸化亜鉛又は酸化亜鉛に変
化する。
【0004】従って、水銀によりアマルガム化された汞
化亜鉛を使用することにより、容量保存性の低下、内圧
の上昇による耐液性の低下、更にこのアルカリ電池の膨
れや破裂を抑制する効果がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】然し、近年環境汚染物
質の禁止又は削減という社会的意識の高まりから、この
コイン形及びボタン形のアルカリ電池でも水銀の削除、
全廃の要求が強くなってきた。
【0006】アルカリ電解液中の亜鉛又は亜鉛合金粉末
から発生する水素ガスH2 の発生を押さえる方法として
は、水素過電圧の高い金属を亜鉛粉に合金として添加す
る方法や、アルカリ電解液に水素ガスH2 の発生を抑え
るインヒビターを添加する方法が知られている。
【0007】然しながら、之等の方法では、亜鉛又は亜
鉛合金粉末が集電体とアルカリ電解液を介して接触する
ことにより発生する水素ガスH2 を完全には抑えること
ができない。その原因として、集電体である負極カップ
に使用されるニッケル層、ステンレス層及び銅層の三層
クラッド材の製造過程で、冷間圧延後の焼鈍において、
ステンレス層からステンレスの成分である鉄、ニッケ
ル、クロムがこの銅層へ拡散し、この銅層の表面へ達し
不純物となることがわかった。
【0008】このステンレスの成分である鉄、ニッケ
ル、クロムは銅よりも水素過電圧の低いものであり、水
素ガスH2 の発生を著しく促進するという影響を及ぼ
す。従って、亜鉛又は亜鉛合金粉末がこの鉄、ニッケ
ル、クロムの不純物を有する集電体(銅層)とアルカリ
電解液を介して接触することにより発生する水素ガスH
2 により、耐漏液性及び容量保存性を低下させる原因と
なっている。
【0009】この為現在まで、水銀を含んでいないコイ
ン形及びボタン形のアルカリ電池は、市販されていな
い。
【0010】本発明は、斯る点に鑑み、水銀を含んでい
ないコイン形及びボタン形のアルカリ電池を提案せんと
するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明アルカリ電池は、
酸化銀もしくは二酸化マンガンを正極活物質とする正極
合剤が配された正極缶と、亜鉛又は亜鉛合金粉末を負極
活物質とする負極合剤が配された負極カップとをガスケ
ットを介して密封すると共にこの正極合剤とこの負極合
剤と間にセパレータを配し、アルカリ電解液を注入した
アルカリ電池であって、この負極カップをニッケル層、
ステンレス層、銅層からなる三層クラッド材で形成する
と共にこの三層クラッド材の銅層の厚さの比を20〜3
0%としたものである。
【0012】斯る、本発明によれば、負極カップに使用
される三層クラッド材の銅層の厚さの比を20〜30%
としたので、この3層クラッド材の冷間圧延後の焼鈍に
おいて、ステンレス層の鉄、ニッケル、クロムが銅層の
表面まで達することがなく、之等が不純物とならないの
で水素ガスH2 の発生を促進することがないと共にこの
銅層の厚さの比を20〜30%としたのでステンレス層
を比較的厚くできるので、この負極カップの強度を低下
することがない。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明アル
カリ電池の実施の形態の例につき説明しよう。
【0014】図1において、1は酸化銀もしくは二酸化
マンガンを正極活物質とする正極合剤を示し、本例にお
いてはこの正極合剤1をコイン状のペレットに成形す
る。このコイン状のペレットの正極合剤1をステンレス
スチール板にニッケルめっきを施した正極端子を兼ねた
正極缶2に配する。
【0015】また、3は亜鉛又は亜鉛合金粉末を負極活
物質とし、アルカリ電解液例えば水酸化ナトリウム水溶
液又は水酸化カリウム水溶液、増粘剤等からなり、水銀
を含まないジェル状の負極合剤を示し、この負極合剤3
を負極端子を兼ねた負極カップ4に配する。
【0016】この正極合剤1と負極合剤3との間に不織
布、セロファン及びポリエチレンをグラフト重合した膜
の3層からなるセパレータ5を配する。このセパレータ
5にアルカリ電解液例えば水酸化ナトリウム水溶液又は
水酸化カリウム水溶液を含浸する如くする。
【0017】この正極缶2の内周で且つこのセパレータ
5の上部と負極カップ4の外周の折り返し部4a及び折
り返し底部4bと間にナイロン製のガスケット6を配し
て、この正極缶2と負極カップ4とをカシメて密封する
如くする。
【0018】本例においては、負極カップ4としては、
図2に示す如くニッケル層7、ステンレス層8及び銅層
9の三層クラッド材により形成し、外周に折り返し部4
aを形成する如くする。
【0019】本例においては、この負極カップ4を形成
する3層クラッド材の銅層9の厚さの比を20〜30%
とする。
【0020】本例によれば表1(容量保存性)及び表2
(耐漏液性)の実施例1〜5に示す如く、負極カップ4
の三層クラッド材の銅層9の厚さの比を20〜30%と
し、この銅層9を比較的厚くすることにより、焼鈍工程
でのステンレス層8から銅層9へのステンレスの成分の
鉄、ニッケル、クロムの拡散が起こっても銅層9の表面
に達する不純物はなく、水素ガスH2 の発生を抑制で
き、耐漏液性及び容量保存性を確保することができる。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】 因みに表1及び表2に示す実施例1のアルカリ電池は以
下の如き構成とした。この負極カップ4を形成する三層
クラッド材は、ニッケル、SUS304、銅を冷間圧延
して三層クラッド材とし、次にこの三層クラッド材を水
素雰囲気中1050℃、10分間焼鈍する。この三層ク
ラッド材を焼鈍するのは冷間圧延で生じた加工硬化を除
くためである。冷却後、仕上げ圧延を行い厚さ比がニッ
ケル層:SUS304層:銅層=4:76:20で、厚
さが0.2mmの三層クラッド材とする。
【0023】この三層クラッド材をプレス加工してアル
カリ電池SR626SWの負極カップ4を製作した。こ
こではステンレスをSUS304としたが、他のステン
レス例えばSUS430であってもよい。
【0024】この実施例1のボタン形のアルカリ電池の
製作方法は、先ず正極缶2に28重量%の水酸化ナトリ
ウム水溶液のアルカリ電解液を滴下する。次に酸化銀、
二酸化マンガン、グラファイト、四フッ化ポリエチレン
をコイン状に成形した正極合剤1を入れ、このアルカリ
電解液を吸収させる。
【0025】次に、この正極合剤1のペレット上に円形
に打ち抜いたグラフト重合したポリエチレンとセロハン
をラミネートしたフィルムと不織布との3層から成るセ
パレータ5を装填し、このセパレータ5上に66ナイロ
ンに610ナイロンを塗布したガスケット6を装填す
る。
【0026】次にこのセパレータ5の不織布に、28重
量%の水酸化ナトリウム水溶液のアルカリ電解液を滴下
して含浸する。このセパレータ5の不織布上に、水銀を
含まない、アルミニウム、インジウム、ビスマスを含む
亜鉛合金粉、増粘剤、水酸化ナトリウム水溶液からなる
ジェル状の負極合剤3を載置し、この負極合剤3上に上
述負極カップ4を装填する。
【0027】次にスエージ(横締め)し、正極缶2をカ
シメて、ボタン形のアルカリ電池例えばSR626SW
を作製し、実施例1のアルカリ電池を得た。
【0028】この表1、表2の実施例2のボタン形のア
ルカリ電池は、三層クラッド剤の厚さ比が、ニッケル
層:SUS304層:銅層=2:76:22、とした負
極カップ4を用いたこと以外は実施例1と同様に形成し
たものである。
【0029】この表1、表2の実施例3のボタン形のア
ルカリ電池は、三層クラッド材の厚さ比が、ニッケル
層:SUS304層:銅層=2:74:24、とした負
極カップ4を用いたこと以外は実施例1と同様に形成し
たものである。
【0030】この表1、表2の実施例4のボタン形のア
ルカリ電池は、三層クラッド材の厚さ比が、ニッケル
層:SUS304層:銅層=2:70:28、とした負
極カップ4を用いたこと以外は実施例1と同様に形成し
たものである。
【0031】この表1、表2の実施例5のボタン形のア
ルカリ電池は、三層クラッド材の厚さ比がニッケル層:
SUS304層:銅層=2:68:30、とした負極カ
ップ4を用いた以外は実施例1と同様に形成したもので
ある。
【0032】この表1、表2の比較例1のボタン形のア
ルカリ電池は、三層クラッド材の厚さ比が、ニッケル
層:SUS304層:銅層=8:76:16、とした負
極カップ4を用いた以外は実施例1と同様に形成したも
のである。
【0033】この表1、表2の比較例2のボタン形のア
ルカリ電池は、三層クラッド材の厚さ比が、ニッケル
層:SUS304層:銅層=6:76:18、とした負
極カップ4を用いたこと以外は実施例1と同様に形成し
たものである。
【0034】この表1、表2の比較例3のボタン形のア
ルカリ電池は、三層クラッド材の厚さ比が、ニッケル
層:SUS304層:銅層=2:66:32、とした負
極カップ4を用いたこと以外は実施例1と同様に形成し
たものである。
【0035】この表1、表2の比較例4のボタン形のア
ルカリ電池は、三層クラッド材の厚さ比が、ニッケル
層:SUS304層:銅層=2:60:38、とした負
極カップ4を用いたこと以外は実施例1と同様に形成し
たものである。
【0036】上述の実施例1〜5、比較例1〜4の夫々
のアルカリ電池を5個づつ用意し、30kΩの負荷で終
止電圧1.4Vまで放電し、放電容量を調査し、初度の
放電容量を得た。次に、60℃の環境下で保存し、20
日後、40日後、60日後、80日後、100日後の放
電容量を調べる。
【0037】この結果は表1に示すように、三層クラッ
ド材の銅層9の厚さ比が20〜30%の負極カップ4を
使用した実施例1〜5のアルカリ電池は、比較例1〜2
のアルカリ電池に比較して、60℃の環境下保存の10
0日後の容量保存性が向上している。これは比較例1及
び2は銅層9の厚さが比較的薄く、ステンレス層8の水
素過電圧の銅よりも低いニッケル、鉄、クロム成分が焼
鈍のときに、この銅層9の表面まで達し、水素ガスH2
の発生が促進されたためである。
【0038】また、この実施例1〜5、比較例1〜4の
夫々のアルカリ電池を20個づつ用意し、温度45℃、
相対湿度93%の環境下で保存し、100日後、120
日後、140日後、160日後の漏液発生率を調べた。
【0039】この結果は、表2に示す如く、三層クラッ
ド材の銅層9の厚さ比が20〜30%の負極カップ4を
使用した実施例1〜5のアルカリ電池は、比較例1〜2
のアルカリ電池に比較して、45℃、相対湿度93%の
環境下で保存したときの漏液発生率が減少している。こ
れは比較例1及び2は銅層9の厚さが比較的薄く、ステ
ンレス層8の水素過電圧の銅よりも低いニッケル、鉄、
クロム成分が焼鈍のときに、この銅層9の表面まで達
し、水素ガスH2 の発生が促進されたためである。
【0040】また、比較例3及び4は夫々三層クラッド
材の銅層9の厚さ比を30%を越える比較的厚い負極カ
ップ4を使用したが、その分ステンレス層8の厚さが薄
くなり、この負極カップ4の強度が弱くなり、その分、
実施例1〜5に比較し漏液発生率が増加している。
【0041】以上述べた如く、本例によれば負極カップ
4の三層クラッド材の銅層9の厚さ比が20〜30%の
ものを使用したので、水銀を使用しなくとも水素ガスH
2 の発生を抑制し、保存性の劣化を抑え、内圧の上昇に
よる漏液を抑制し、膨らみや破裂を抑えたコイン形及び
ボタン形のアルカリ電池を得ることができる。
【0042】尚、本発明は上述例に限ることなく、本発
明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採り
得ることは勿論である。
【0043】
【発明の効果】本発明によれば負極カップの三層クラッ
ド材の銅層の厚さ比を20〜30%としているので、水
銀を使用することなく水素ガスの発生を抑制し、保存性
の劣化を抑え、内圧の上昇による漏液を抑制し、膨らみ
や破裂を抑えたコイン形及びボタン形のアルカリ電池を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明アルカリ電池の実施の形態の例を示す断
面図である。
【図2】図1例の負極カップの例を示す断面図である。
【符号の説明】
1‥‥正極合剤、2‥‥正極缶、3‥‥負極合剤、4‥
‥負極カップ、5‥‥セパレータ、6‥‥ガスケット、
7‥‥ニッケル層、8‥‥ステンレス層、9‥‥銅層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 賢二 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 5H011 AA00 BB04 CC06 CC10 GG02 KK01 KK02 5H024 AA04 AA14 CC03 DD01 DD02 DD04 DD09 EE01 HH01 HH13

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化銀もしくは二酸化マンガンを正極活
    物質とする正極合剤が配された正極缶と、亜鉛又は亜鉛
    合金粉末を負極活物質とする負極合剤が配された負極カ
    ップとをガスケットを介して密封すると共に前記正極合
    剤と前記負極合剤と間にセパレータを配し、アルカリ電
    解液を注入したアルカリ電池であって、 前記負極カップをニッケル層、ステンレス層、銅層から
    なる三層クラッド材で形成すると共に前記三層クラッド
    材の銅層の厚さの比を20〜30%とすることを特徴と
    するアルカリ電池。
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