JP2002212777A - アルカリマンガン電池正極缶用Niメッキ鋼板 - Google Patents
アルカリマンガン電池正極缶用Niメッキ鋼板Info
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Abstract
を改善しうる正極缶用の鋼板素材を提供することを目的
とする。 【解決手段】 本発明の要旨は、アルカリマンガン電池
正極缶用のメッキ鋼板であって、缶内面になる面の表層
に0.1〜1μmのFe−Ni合金メッキ層を有するこ
とを特徴とするものである。前記Fe−Ni合金メッキ
層の下層にFe−Ni拡散メッキ層、またはFe−Ni
拡散メッキ層とNiメッキ層とを有することも好適であ
る。また缶外面になる面には Fe−Ni拡散メッキ層
とその上に再結晶軟質化したNiメッキ層とを有するこ
とが望ましい。
Description
電池の正極缶に用いられるメッキ鋼板素材に関し、更に
詳しくは、アルカリマンガン電池の電池特性および耐食
性を改善しうる、メッキ鋼板素材に関するものである。
物質、負極物質、電解液等を内填し、かつ自身が正極の
端子を兼ねる容器(正極缶)用の素材として、Niメッ
キされた鋼板が使用される。従来Niメッキは、缶に加
工した後のいわゆるバレルメッキによって行われてきた
が、缶内面へのNiメッキの付着が十分ではなく品質上
の不安定性の問題があることから、先メッキ鋼板を缶に
加工する方法に置き換わりつつある。先メッキ鋼板の場
合、Niメッキ層が硬く延展性に乏しいことから、プレ
ス加工性に劣り、また加工時にメッキが剥離して耐食性
が劣化しやすい等の問題があった。この問題に対し、N
iメッキ後熱処理することでメッキと地鉄の界面にFe
−Ni拡散層を形成して密着性を向上させると同時に、
Niを再結晶、軟質化してメッキ層の延展性を向上させ
る方法が知られており、プレス加工性や耐食性は大幅に
改善される。
て、高容量化を達成するためには、正極合剤中の二酸化
マンガン含有率を増加させる必要があり、二酸化マンガ
ン自身は導電性が低いことから接触抵抗の増大を招いて
いる。この対策として正極缶の内面に導電性皮膜を形成
させることが行われているが、このようなアルカリマン
ガン電池は初期の接触抵抗は低いものの、高温で長期間
保存すると急激に接触抵抗が増大し、電池特性が悪化す
るという問題がある。
の改善方法に言及したものとして、以下のような先行例
を上げることが出来る。特開平5−21044号公報で
は、DI絞り加工用の素材として、加工の際にNiメッ
キ層に割れを生じるような硬質なメッキを施すことが有
効であって、この加工の際に生じたメッキ層の割れが正
極物質との接触面積を増大し、電池特性も改善されると
している。硬質なメッキとしては、有機添加物を含んだ
Niメッキや、またFe−Ni拡散層を介して前記メッ
キを施したもの等種々が例示されている。特開平7−1
22246、特開平7−300695号公報、WO95
/11527等では、正極缶内面に相当する面の最表層
に非常に硬質なNi−Sn合金メッキ層(例えばNi3
Sn、Ni3Sn2、Ni3Sn4等)を形成することで、
プレス加工の際にメッキ層に割れを形成し、正極物質と
の接触を確保するすることが開示されている。また、特
開平8−138636号公報においては、鋼板にSnと
Niをこの順で二重にメッキし、更に熱処理で合金化し
たメッキ層を正極缶内面に持ってくることで、プレス加
工の際にNiを主体とするメッキ上層とSnを含んだメ
ッキ下層との伸びの差から表面に割れが生じ、これによ
って正極物質との接触面積が増加し電池特性が改善され
ることが開示されている。特開平9−306439号公
報では、メッキ硬度に違いを持たせたNi合金メッキ
を、缶内面になる面の硬度が高くなるように施し、プレ
ス加工の際に缶内面の粗度を増加させて正極物質との密
着を改善することが開示されている。合金メッキで硬度
に差を持たせる方法としては、Niとの合金金属種類、
量、また有機添加物量を相違させることが例示されてい
る。特開平10−172521、特開平10−1525
22号公報では、正極缶内面になる面に、Ni−Co合
金メッキ、またはNiメッキを介してNi−Co合金メ
ッキを施すことが開示されている。Ni−Co合金メッ
キが非常に硬いため、プレス加工の際に非常に細かい割
れを発生し、非常に細かい凹凸が形成されて正極物質と
の接触が改善され、性能を改善できるとしている。特開
平11−102671号公報においては、正極缶内面に
なる面に、Niメッキを介してNi−Ag合金メッキま
たはNi−Cr合金メッキを施すことが開示されてい
る。Ni−Ag合金メッキ、Ni−Cr合金メッキとも
非常に硬いため、プレス加工の際に非常に細かい割れを
発生し、非常に細かい凹凸が形成されて正極物質との接
触が改善され、性能を改善できるとしている。特開平1
1−329377、11−329378号公報では、先
のNi−Sn系合金メッキの弱点である耐アルカリ性の
改善により電池性能のいっそうの改善を目的として、そ
れぞれNi−Bi合金メッキ、Ni−In合金メッキを
利用することが開示されている。
よって缶内面に微小な凹凸を形成させることを意図した
ものであり、このための鋼板としては、プレス加工時に
メッキ層に割れが生じるような硬質なメッキを施したも
のが主に採用されている。しかしながら、このようなプ
レス加工の際にメッキ層に割れを形成する、という考え
では、プレス加工条件のバラツキによってメッキ層の割
れ状況がバラツキ、安定した電池特性を得難いという問
題が発生する。
題点を回避しつつ、電池特性が良好なメッキ鋼板素材を
提供することを目的とする。
リマンガン電池正極缶用のメッキ鋼板であって、缶内面
になる面の表層に0.1〜1μmのFe−Ni合金メッ
キ層を有することを特徴とするものである。前記Fe−
Ni合金メッキ層の下層にFe−Ni拡散メッキ層、ま
たはFe−Ni拡散メッキ層とNiメッキ層とを有する
ことも好適である。また缶外面になる面には Fe−N
i拡散メッキ層とその上に再結晶軟質化したNiメッキ
層とを有することが望ましい。
ンガン電池正極缶内面に相当する面の構成要件について
説明する。内面になる面の表層には、0.1〜1μmの
Fe−Ni合金メッキ層を有することが必要である。ま
た、前記Fe−Ni合金メッキ層の下層には、Fe−N
i拡散メッキ層、またはFe−Ni拡散メッキ層とNi
メッキ層が形成されていることが、電池性能上より好ま
しい。ここで、Fe−Ni合金メッキ層とは、Niイオ
ンとFeイオンとが共存するメッキ浴から電解析出して
形成された合金メッキ層であり、一方、Fe−Ni拡散
メッキ層とは、Niメッキ後熱処理によってFe,Ni
の相互拡散によって形成したメッキ層のことを指す。詳
細原因は不明であるが、所定厚みのFe−Ni合金メッ
キ層が最表層に存在することによって電池特性が顕著に
改善される。Fe−Ni合金メッキ層の厚みを0.1〜
1μmに規定したのは、下限未満では、電池特性改善効
果なく、また上限を超えると硬質なFe−Ni合金メッ
キ層起因で深くて大きなクラックが発生しやすく、耐食
性や、また貯蔵後の電池特性も悪化する傾向があるから
である。
層とFe−Ni拡散メッキ層とを識別する方法について
説明する。Fe−Ni合金メッキ層は、メッキ層深さ方
向のFe、Ni比率が略一定なのに対し、Fe−Ni拡
散メッキ層は、メッキ層深さ方向のFe、Ni比率が連
続的に変化(表層から地鉄に向かって、Feが増加)し
ていることで見分けることができる。具体的には、GD
S(グロー放電発光分析)、AES(オージェ電子発光
分析)等の分析手法で確認が可能である。
について説明する。本発明の問題とする電池特性に対し
ては、正極缶外面の影響は少ないため、電池特性にのみ
考慮するのであれば、以下限定は特に不要である。ただ
し、外面には通常、より厳しい耐食性が要求されるた
め、この要求に見合ったメッキ構成について説明する。
外面になる面には、Fe−Ni拡散メッキ層とその上に
Niメッキ層とを有することが望ましく、これによって
特に厳しい加工を受ける正極端子部の耐食性が良好にな
る。前記Niメッキ層は、再結晶軟質化されたものであ
れば、耐食性上、より好ましい。前記複層のメッキ層
は、Niメッキの後熱処理により、Niメッキ層の一部
にFe−Ni拡散層を形成し、最表層は純Niを残存さ
せることで形成する方法が採用できる。
る。 (実施例1のサンプル調整)板厚0.3mmのNb−T
i−Sulc鋼未焼鈍材を原板とし、脱脂、酸洗の後、
無光沢ワット浴を用いて、両面に2μmのNiメッキを
施した。その後、無酸化雰囲気中で、790℃×20s
ecの熱処理を行った。更に調質圧延を行い、再度、脱
脂、酸洗処理の後、一方の面(缶内面に相当する面)に
のみ、Ni/Fe(モル比)が10/2の硫酸Ni浴を
使用し、1μmのFe−Ni合金メッキを施して実施例
1のサンプルを完成した。
mのNb−Ti−Sulc鋼未焼鈍材を原板とし、脱
脂、酸洗の後、無光沢ワット浴を用いて、両面に2μm
のNiメッキを施した。その後、無酸化雰囲気中で、7
90℃×20secの熱処理を行った。更に調質圧延を
行い、再度、脱脂、酸洗処理の後、一方の面(缶内面に
相当する面)にのみ、Ni/Fe(モル比)が10/2
の硫酸Ni浴を使用し、0.1μmのFe−Ni合金メ
ッキを施して実施例2のサンプルを完成した。
mのNb−Ti−Sulc鋼未焼鈍材を原板とし、脱
脂、酸洗の後、無光沢ワット浴を用いて、一方の面(缶
内面に相当する面)に1μmのNiメッキを、他方の面
に2μmのNiメッキを施した。その後、無酸化雰囲気
中で、790℃×20secの熱処理を行った。更に調
質圧延を行い、再度、脱脂、酸洗処理の後、一方の面
(缶内面に相当する面)にのみ、Ni/Fe(モル比)
が10/2の硫酸Ni浴を使用し、0.1μmのFe−
Ni合金メッキを施して実施例3のサンプルを完成し
た。
mのNb−Ti−Sulc鋼未焼鈍材を原板とし、脱
脂、酸洗の後、無光沢ワット浴を用いて、両面に2μm
のNiメッキを施した。その後、無酸化雰囲気中で、7
90℃×20secの熱処理を行った。更に調質圧延を
行い、比較例1のサンプルを完成した。
mのNb−Ti−Sulc鋼未焼鈍材を原板とし、脱
脂、酸洗の後、無光沢ワット浴を用いて、両面に2μm
のNiメッキを施した。その後、無酸化雰囲気中で、7
90℃×20secの熱処理を行った。更に調質圧延を
行い、再度、脱脂、酸洗処理の後、一方の面(缶内面に
相当する面)にのみ、Ni/Fe(モル比)が10/2
の硫酸Ni浴を使用し、2μmのFe−Ni合金メッキ
を施して比較例2のサンプルを完成した。
プレス加工した正極缶を用い、通常のLR6型アルカリ
マンガン電池を製造し、60℃70%RHで40日間貯
蔵した。1kHzの交流抵抗計で内部抵抗を計測した。
内部抵抗が120mΩ以下を◎、121〜150mΩを
○、151〜200mΩを△、201mΩ〜を×、と評
価した。
ルをプレス加工した正極缶を脱脂し、端面を蜜鑞シール
した後、60℃×90%RH雰囲気下に3日間放置し
た。その後内面をルーペ(×10)で子細に観察し錆発
生有無を観察した。錆なしを「○」、錆ありを「×」と
した。
板サンプルをプレス加工した正極缶を脱脂し、端面を蜜
鑞シールした後、正極凸端子部外面を上に向けて、塩水
噴霧(JIS−Z−2371準拠)試験機に投入した。
3時間試験を行った後取り出し水洗乾燥して、赤錆発生
有無を観察した。錆なしを「○」、錆ありを「×」とし
た。
好な電池特性と耐食性が得られた。比較例1は缶内面側
表層にFe−Ni合金メッキ層が存在せず、比較例2は
Fe−Ni合金メッキ層の厚みが本発明の上限を超えて
おり、いずれも電池性能の改善が十分に得られなかっ
た。
用のメッキ鋼板において、缶内面になる面の表層に0.
1〜1μmのFe−Ni合金メッキ層を有することによ
り、従来の問題点を回避しつつ、電池を高温で長時間保
存後においても接触抵抗が増大しない、電池特性が良好
なメッキ鋼板素材を提供することができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 アルカリマンガン電池正極缶用のメッキ
鋼板であって、缶内面になる面の表層に0.1〜1μm
の厚みのFe−Ni合金メッキ層を有することを特徴と
するNiメッキ鋼板。 - 【請求項2】 Fe−Ni合金メッキ層の下層にFe−
Ni拡散メッキ層、またはFe−Ni拡散メッキ層とN
iメッキ層とを有することを特徴とする請求項1に記載
のNiメッキ鋼板。 - 【請求項3】 缶外面になる面にFe−Ni拡散メッキ
層とNiメッキ層とを有することを特徴とする請求項1
または2に記載のNiメッキ鋼板。 - 【請求項4】 缶外面になる面のNiメッキ層が再結晶
軟質化されたものであることを特徴とする請求項3に記
載のNiメッキ鋼板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001012227A JP4750950B2 (ja) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | アルカリマンガン電池正極缶用Niメッキ鋼板 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013170308A (ja) * | 2012-02-22 | 2013-09-02 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | プレス成形性に優れたリチウムイオン電池ケース用表面処理鋼板及びその製造方法 |
CN103534389A (zh) * | 2011-05-10 | 2014-01-22 | Jx日矿日石金属株式会社 | 镀Ni金属板、熔接结构体、以及电池用材料的制造方法 |
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JP2000123797A (ja) * | 1998-08-10 | 2000-04-28 | Toshiba Battery Co Ltd | アルカリ乾電池 |
WO2000030188A1 (de) * | 1998-11-12 | 2000-05-25 | Hille & Müller Gmbh & Co. | Batteriehülse aus umgeformtem, kaltgewalztem blech sowie verfahren zur herstellung von batteriehülsen |
-
2001
- 2001-01-19 JP JP2001012227A patent/JP4750950B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
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