JP2003249232A - 円筒形アルカリ電池 - Google Patents
円筒形アルカリ電池Info
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- JP2003249232A JP2003249232A JP2002048173A JP2002048173A JP2003249232A JP 2003249232 A JP2003249232 A JP 2003249232A JP 2002048173 A JP2002048173 A JP 2002048173A JP 2002048173 A JP2002048173 A JP 2002048173A JP 2003249232 A JP2003249232 A JP 2003249232A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】円筒形アルカリ電池の漏液を阻止し、かつ貯蔵
中の電池性能劣化を防止する。 【解決手段】正極作用物質および負極作用物質を内包し
た正極容器１の開口部に、負極集電棒５を溶接した負極
端子６、ガスケット８および封口板７が設置され、前記
正極容器がカシメ加工されることで密封された円筒形ア
ルカリ電池であって、上記正極容器を、予め両面にニッ
ケルメッキを施しさらに熱処理加工によりニッケルの拡
散層を形成させた鋼板で形成し、かつ正極容器内面の表
面粗さを、ガスケットと接する封口部分１ａで１μｍ以
下とし、正極作用物質と接する部分１ｂで２〜５μｍと
した。これにより封口部分での電解液の這い上がりを阻
止して漏液を防ぎ、かつ長期貯蔵後の放電性能の劣化を
阻止する。
中の電池性能劣化を防止する。 【解決手段】正極作用物質および負極作用物質を内包し
た正極容器１の開口部に、負極集電棒５を溶接した負極
端子６、ガスケット８および封口板７が設置され、前記
正極容器がカシメ加工されることで密封された円筒形ア
ルカリ電池であって、上記正極容器を、予め両面にニッ
ケルメッキを施しさらに熱処理加工によりニッケルの拡
散層を形成させた鋼板で形成し、かつ正極容器内面の表
面粗さを、ガスケットと接する封口部分１ａで１μｍ以
下とし、正極作用物質と接する部分１ｂで２〜５μｍと
した。これにより封口部分での電解液の這い上がりを阻
止して漏液を防ぎ、かつ長期貯蔵後の放電性能の劣化を
阻止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は耐漏液特性がよく、
貯蔵特性のよい円筒形アルカリ電池に関する。
貯蔵特性のよい円筒形アルカリ電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】円筒形アルカリ電池は、正極端子を兼ね
る有底円筒形の金属缶（正極容器）内に中空円筒状の正
極合剤が充填され、その内側にセパレータを介して負極
亜鉛ゲルが充填され、金属缶の開口部を絶縁ガスケット
を介してかしめることによって封口した構造を有してい
る。
る有底円筒形の金属缶（正極容器）内に中空円筒状の正
極合剤が充填され、その内側にセパレータを介して負極
亜鉛ゲルが充填され、金属缶の開口部を絶縁ガスケット
を介してかしめることによって封口した構造を有してい
る。
【０００３】一般に円筒形アルカリ電池の正極容器は、
鋼板に予めニッケルメッキを施したもので作製されてい
るが、その正極容器への加工によって、胴部板厚さが絞
り加工される前の板厚さより薄い状態になっている。鋼
板には上記したようにニッケルメッキが施されている
が、ニッケル拡散層が形成されていないので、正極容器
への加工の際に内面に粗さが生じ、封口部ではその粗さ
のために封口性が悪化してアルカリ電解液の漏出が生ず
るおそれがある。また電池性能面では母材の鉄素地が露
出して貯蔵特性の劣化を招くことになる。
鋼板に予めニッケルメッキを施したもので作製されてい
るが、その正極容器への加工によって、胴部板厚さが絞
り加工される前の板厚さより薄い状態になっている。鋼
板には上記したようにニッケルメッキが施されている
が、ニッケル拡散層が形成されていないので、正極容器
への加工の際に内面に粗さが生じ、封口部ではその粗さ
のために封口性が悪化してアルカリ電解液の漏出が生ず
るおそれがある。また電池性能面では母材の鉄素地が露
出して貯蔵特性の劣化を招くことになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】正極容器の内面粗さは
性能の向上に寄与することもあるが、粗さが大きすぎる
と前述のように正極作用物質接触面では鉄素地の露出で
貯蔵後の性能劣化が起こる。また、封口部内面では粗さ
が大きいことで溝ができ、その溝をアルカリ電解液が這
い上がることになるので電池外部に電解液が漏出すると
いう問題が生じる。
性能の向上に寄与することもあるが、粗さが大きすぎる
と前述のように正極作用物質接触面では鉄素地の露出で
貯蔵後の性能劣化が起こる。また、封口部内面では粗さ
が大きいことで溝ができ、その溝をアルカリ電解液が這
い上がることになるので電池外部に電解液が漏出すると
いう問題が生じる。
【０００５】本発明は上記問題に対処してなされたもの
で、円筒形アルカリ電池において、耐漏液特性を向上さ
せ、かつ長期貯蔵における電池性能の劣化を防止するこ
とを目的とするものである。
で、円筒形アルカリ電池において、耐漏液特性を向上さ
せ、かつ長期貯蔵における電池性能の劣化を防止するこ
とを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題を達成するた
め、本発明は正極容器に予めニッケルメッキを施した
後、熱処理によりニッケル拡散層を形成した鋼板を用
い、その封口部の内表面粗さを１μｍ以下にすることで
封口性を向上させ、正極作用物質と接触する部分の内表
面を２〜５μｍの粗さにすることで貯蔵特性の劣化を防
止するものである。
め、本発明は正極容器に予めニッケルメッキを施した
後、熱処理によりニッケル拡散層を形成した鋼板を用
い、その封口部の内表面粗さを１μｍ以下にすることで
封口性を向上させ、正極作用物質と接触する部分の内表
面を２〜５μｍの粗さにすることで貯蔵特性の劣化を防
止するものである。
【０００７】すなわち本発明は、正極作用物質および負
極作用物質を内包した正極容器の開口部に、負極集電棒
を溶接した負極端子、ガスケットおよび封口板が設置さ
れ、前記正極容器がカシメ加工されることで密封された
円筒形アルカリ電池において、上記正極容器が、予め両
面にニッケルメッキを施し、さらに熱処理加工でニッケ
ルの拡散層を形成した鋼板で形成されており、その内面
の表面粗さがガスケットと接する部分で１μｍ以下、正
極作用物質と接する部分で２〜５μｍであることを特徴
とする。
極作用物質を内包した正極容器の開口部に、負極集電棒
を溶接した負極端子、ガスケットおよび封口板が設置さ
れ、前記正極容器がカシメ加工されることで密封された
円筒形アルカリ電池において、上記正極容器が、予め両
面にニッケルメッキを施し、さらに熱処理加工でニッケ
ルの拡散層を形成した鋼板で形成されており、その内面
の表面粗さがガスケットと接する部分で１μｍ以下、正
極作用物質と接する部分で２〜５μｍであることを特徴
とする。
【０００８】なお、上記粗さの表示は、ＪＩＳ規格Ｂ０
６０１−１９９４に規定されている「十点平均粗さ」を
用いた。この表面粗さの測定方法は、触針の先端半径を
２μｍ±２５％以内とし、この触針を電池端子面に接触
させて０．７ｍＮ以下の荷重、毎秒０．１ｍｍの一定速
度の条件下で１ｍｍ移動させたときの粗さを測定する方
法である。
６０１−１９９４に規定されている「十点平均粗さ」を
用いた。この表面粗さの測定方法は、触針の先端半径を
２μｍ±２５％以内とし、この触針を電池端子面に接触
させて０．７ｍＮ以下の荷重、毎秒０．１ｍｍの一定速
度の条件下で１ｍｍ移動させたときの粗さを測定する方
法である。
【０００９】本発明では上記したように、正極容器のガ
スケツトと接触する部分、すなわち封口部の内面で粗さ
を１μｍ以下にしたので、表面の溝は微小でかつ浅くな
り、ガスケットや液状パッキングでこの溝を埋めること
ができる。したがって、アルカリ電解液の這い上がり漏
出を防止でき、封口性の向上が実現する。
スケツトと接触する部分、すなわち封口部の内面で粗さ
を１μｍ以下にしたので、表面の溝は微小でかつ浅くな
り、ガスケットや液状パッキングでこの溝を埋めること
ができる。したがって、アルカリ電解液の這い上がり漏
出を防止でき、封口性の向上が実現する。
【００１０】一方、正極作用物質に接触する正極容器内
面では、粗さを２〜５μｍにしたので、溝が深くなり正
極作用物質との接触面積が拡大し、接触抵抗の低下も少
なくなり、電池性能が向上する。特にニッケルメッキ後
熱処理加工したことによりニッケルの拡散層が形成され
ているので、粗さが５μｍになっても母材である鉄の露
出が少なく、長期貯蔵後でも腐食が進み難い。したがっ
て電池性能の劣化も極めて少ない。なお、粗さを５μｍ
より大きくすると、鉄素地の露出が増加して、貯蔵日数
と共に作用物質との接触抵抗が増加し、電池性能の劣化
が進みやすくなる。
面では、粗さを２〜５μｍにしたので、溝が深くなり正
極作用物質との接触面積が拡大し、接触抵抗の低下も少
なくなり、電池性能が向上する。特にニッケルメッキ後
熱処理加工したことによりニッケルの拡散層が形成され
ているので、粗さが５μｍになっても母材である鉄の露
出が少なく、長期貯蔵後でも腐食が進み難い。したがっ
て電池性能の劣化も極めて少ない。なお、粗さを５μｍ
より大きくすると、鉄素地の露出が増加して、貯蔵日数
と共に作用物質との接触抵抗が増加し、電池性能の劣化
が進みやすくなる。
【００１１】正極容器の作用物質と接触する内面および
封口部内面の表面粗さを調整するには、次のような方法
で行う。作用物質と接触する内面の場合は、絞り加工で
鋼板を強く引張るようにして伸びを与えて粗さを大きく
し、封口部内面の場合は、絞り型のポンチとダイスのク
リアランスを鋼板の厚さより小さくとってしごき加工を
主にした絞り方式で行う。このようにしてそれぞれの表
面粗さを調整し、所定の粗さを得る。
封口部内面の表面粗さを調整するには、次のような方法
で行う。作用物質と接触する内面の場合は、絞り加工で
鋼板を強く引張るようにして伸びを与えて粗さを大きく
し、封口部内面の場合は、絞り型のポンチとダイスのク
リアランスを鋼板の厚さより小さくとってしごき加工を
主にした絞り方式で行う。このようにしてそれぞれの表
面粗さを調整し、所定の粗さを得る。
【００１２】また、鋼板の熱処理加工によるニッケル拡
散層の形成は、例えばバッチ式焼鈍炉で５５０℃〜６５
０℃、６時間、水素−窒素混合雰囲気で熱処理加工する
ことによって得られる。
散層の形成は、例えばバッチ式焼鈍炉で５５０℃〜６５
０℃、６時間、水素−窒素混合雰囲気で熱処理加工する
ことによって得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の実施例であるアルカリ電池ＪＩＳ規
格ＬＲ６形（単三形）の縦断面図であり、図２は本発明
の正極容器縦断面図である。これらの図において、正極
容器１は予めニッケルメッキを施し、熱処理加工でニッ
ケルの拡散層を形成した鋼板で形成されており、この鋼
板をプレス加工して得たものである。容器の胴部板厚
は、プレス加工前の板厚０．２５ｍｍを薄く加工して
０．２０ｍｍとなっている。底部の板厚は加工前と同じ
である。容器内には、二酸化マンガンを主体とした円筒
状の正極作用物質２が挿入されている。これは挿入後に
加圧再成形されている。正極作用物質２の内側にはビニ
ロンからなるセパレータ３が配置され、その内側に粉末
亜鉛をアルカリ電解液とゲル化剤で分散した負極作用物
質４が充填されている。
る。図１は本発明の実施例であるアルカリ電池ＪＩＳ規
格ＬＲ６形（単三形）の縦断面図であり、図２は本発明
の正極容器縦断面図である。これらの図において、正極
容器１は予めニッケルメッキを施し、熱処理加工でニッ
ケルの拡散層を形成した鋼板で形成されており、この鋼
板をプレス加工して得たものである。容器の胴部板厚
は、プレス加工前の板厚０．２５ｍｍを薄く加工して
０．２０ｍｍとなっている。底部の板厚は加工前と同じ
である。容器内には、二酸化マンガンを主体とした円筒
状の正極作用物質２が挿入されている。これは挿入後に
加圧再成形されている。正極作用物質２の内側にはビニ
ロンからなるセパレータ３が配置され、その内側に粉末
亜鉛をアルカリ電解液とゲル化剤で分散した負極作用物
質４が充填されている。
【００１４】５は黄銅製の負極集電棒、６は鋼板にニッ
ケルメッキを施した負極端子、７は鋼板製のリング状封
口板、８はポリアミド樹脂製のガスケットで、封口板７
はガスケット台座に設置されている。これらは予め組み
立てられて封口ユニットを形成しており、この封口ユニ
ットを正極容器１の開口部に挿入しカシメ封口すること
によって図１に示す電池が形成される。以下、試験品１
から試験品６までの電池を作製し、それぞれについて漏
液試験及び、貯蔵特性試験を行った。
ケルメッキを施した負極端子、７は鋼板製のリング状封
口板、８はポリアミド樹脂製のガスケットで、封口板７
はガスケット台座に設置されている。これらは予め組み
立てられて封口ユニットを形成しており、この封口ユニ
ットを正極容器１の開口部に挿入しカシメ封口すること
によって図１に示す電池が形成される。以下、試験品１
から試験品６までの電池を作製し、それぞれについて漏
液試験及び、貯蔵特性試験を行った。
【００１５】漏液試験は６０℃、９０％の恒温恒湿槽に
９０日間貯蔵してアルカリ電解液漏出の有無を判定し
た。試験数は各試験品１００個である。また、貯蔵特性
試験は６０℃ｄｒｙの恒温恒湿槽に貯蔵して初度の放電
性能と３０日間貯蔵後の放電性能とを比較し、それによ
りその劣化率を判定した。試験数は各１０個であり、平
均値を算出した。
９０日間貯蔵してアルカリ電解液漏出の有無を判定し
た。試験数は各試験品１００個である。また、貯蔵特性
試験は６０℃ｄｒｙの恒温恒湿槽に貯蔵して初度の放電
性能と３０日間貯蔵後の放電性能とを比較し、それによ
りその劣化率を判定した。試験数は各１０個であり、平
均値を算出した。
【００１６】（試験品１〜試験品４）正極容器封口部内
面１ａの粗さをいずれも１μｍ以下とし、作用物質接触
面１ｂの粗さをそれぞれ２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μ
ｍとした。
面１ａの粗さをいずれも１μｍ以下とし、作用物質接触
面１ｂの粗さをそれぞれ２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μ
ｍとした。
【００１７】（試験品５〜試験品６）正極容器封口部内
面１ａの粗さをいずれも２μｍとし、作用物質接触面１
ｂの粗さをそれぞれ１μｍ、６μｍとした。
面１ａの粗さをいずれも２μｍとし、作用物質接触面１
ｂの粗さをそれぞれ１μｍ、６μｍとした。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１に各試験品の漏液試験の結果と、貯蔵
特性試験の結果を示す。貯蔵特性試験の結果は、３０日
後の放電性能を初度の放電性能に対する維持率で示し
た。その結果、試験品１〜４では漏液の発生はなく、放
電特性の維持率も９３％から９８％と良好な結果であっ
た。
特性試験の結果を示す。貯蔵特性試験の結果は、３０日
後の放電性能を初度の放電性能に対する維持率で示し
た。その結果、試験品１〜４では漏液の発生はなく、放
電特性の維持率も９３％から９８％と良好な結果であっ
た。
【００２０】一方、試験品５〜６については、漏液試験
において試験品５は３個、試験品６は５個の漏液が発生
し、貯蔵特性試験においては放電特性の維持率がそれぞ
れ８８％および９０％で、いずれも試験品１から４に比
べて劣ることがわかった。
において試験品５は３個、試験品６は５個の漏液が発生
し、貯蔵特性試験においては放電特性の維持率がそれぞ
れ８８％および９０％で、いずれも試験品１から４に比
べて劣ることがわかった。
【００２１】以上のことから、正極容器の封口部分内面
の粗さが１μｍ以下であると封口効果があり、２μｍに
なると漏液の発生が見られることが確認できた。一方、
作用物質接触面の粗さは、２〜５μｍの範囲で貯蔵後の
放電性能の劣化率が少なく、粗さ１μｍ以下では正極容
器内面の表面積が小さくなって貯蔵後の放電特性劣化率
が増加し、また粗さ６μｍでは鉄素地の露出が増加し
て、作用物質との接触抵抗が増加し、貯蔵後の放電特性
劣化率が大きくなることがわかった。
の粗さが１μｍ以下であると封口効果があり、２μｍに
なると漏液の発生が見られることが確認できた。一方、
作用物質接触面の粗さは、２〜５μｍの範囲で貯蔵後の
放電性能の劣化率が少なく、粗さ１μｍ以下では正極容
器内面の表面積が小さくなって貯蔵後の放電特性劣化率
が増加し、また粗さ６μｍでは鉄素地の露出が増加し
て、作用物質との接触抵抗が増加し、貯蔵後の放電特性
劣化率が大きくなることがわかった。
【００２２】なお、上記ではいずれも正極作用物質とし
て二酸化マンガンを主体としたものを使用したアルカリ
電池について説明したが、本発明はこれに限るものでは
なく、他の正極作用物質、例えばオキシ水酸化ニッケ
ル、を用いて同様に円筒型構造をしているアルカリ電池
についても適用することができる。
て二酸化マンガンを主体としたものを使用したアルカリ
電池について説明したが、本発明はこれに限るものでは
なく、他の正極作用物質、例えばオキシ水酸化ニッケ
ル、を用いて同様に円筒型構造をしているアルカリ電池
についても適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の円筒形ア
ルカリ電池は、正極容器を改善することによって、貯蔵
中の漏液発生を防止し、また貯蔵による放電性能の劣化
を阻止することができた。
ルカリ電池は、正極容器を改善することによって、貯蔵
中の漏液発生を防止し、また貯蔵による放電性能の劣化
を阻止することができた。
【図１】本発明の一実施例であるアルカリ電池の縦断面
図。
図。
【図２】本発明の正極容器縦断面図。
【符号の説明】
１…正極容器、１ａ…正極容器封口部内面、１ｂ…正極
作用物質接触面、２…正極作用物質、３…セパレータ、
４…負極作用物質、５…負極集電棒、６…負極端子、７
…封口板、８…ガスケット。
作用物質接触面、２…正極作用物質、３…セパレータ、
４…負極作用物質、５…負極集電棒、６…負極端子、７
…封口板、８…ガスケット。
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｍ 2/08 Ｈ０１Ｍ 2/08 Ｅ
4/64 4/64 Ｂ
Ｆターム(参考） 4K024 AA03 BA03 BB09 DB01 GA01
GA04
5H011 AA04 AA17 CC06 DD03 DD10
DD18 FF03 GG02 KK01
5H017 AA02 AS06 BB01 DD01 EE04
HH03
5H024 BB01 BB05 CC02 DD01 DD04
HH13 HH15
Claims (2)
- 【請求項１】 正極作用物質および負極作用物質を内包
した正極容器の開口部に、負極集電棒を溶接した負極端
子、ガスケットおよび封口板が設置され、正極容器がカ
シメ加工されることで密封された円筒形アルカリ電池に
おいて、前記正極容器が、予め両面にニッケルメッキを
施し、さらに熱処理加工でニッケルの拡散層を形成した
鋼板で形成されており、その内面の表面粗さがガスケッ
トと接する部分で１μｍ以下、正極作用物質と接する部
分で２〜５μｍであることを特徴とする円筒形アルカリ
電池。 - 【請求項２】 正極容器の胴部を絞り加工により薄くす
ることによつて表面粗さが調整されている請求項１記載
の円筒形アルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002048173A JP2003249232A (ja) | 2002-02-25 | 2002-02-25 | 円筒形アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002048173A JP2003249232A (ja) | 2002-02-25 | 2002-02-25 | 円筒形アルカリ電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003249232A true JP2003249232A (ja) | 2003-09-05 |
Family
ID=28661042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002048173A Pending JP2003249232A (ja) | 2002-02-25 | 2002-02-25 | 円筒形アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003249232A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005123053A (ja) * | 2003-10-17 | 2005-05-12 | Fdk Energy Co Ltd | アルカリ電池 |
| JP2007005167A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Hitachi Maxell Ltd | 円筒形アルカリ電池 |
| JP2007207534A (ja) * | 2006-02-01 | 2007-08-16 | Hitachi Maxell Ltd | コイン形電池 |
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| JP2009026686A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Fdk Energy Co Ltd | 密閉型電池および電池缶 |
| JP2009231237A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Fdk Energy Co Ltd | 密閉型電池 |
| WO2011027502A1 (ja) * | 2009-09-02 | 2011-03-10 | パナソニック株式会社 | アルカリ乾電池 |
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| JP2012104451A (ja) * | 2010-11-12 | 2012-05-31 | Fdk Corp | アルカリ電池用正極缶及びアルカリ電池 |
| WO2020004135A1 (ja) * | 2018-06-28 | 2020-01-02 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池 |
-
2002
- 2002-02-25 JP JP2002048173A patent/JP2003249232A/ja active Pending
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