JP2004022362A

JP2004022362A - コイン型アルカリ電池

Info

Publication number: JP2004022362A
Application number: JP2002176158A
Authority: JP
Inventors: Takashi Furumiya; 古宮　隆
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】漏液を改善すると共にリフトピンによる正極缶の底部の傷をなくすようにすることを目的とする。
【解決手段】酸化銀もしくはに二酸化マンガンを正極活物質とする正極合剤４が配された正極缶１と、亜鉛又は亜鉛合金粉末を負極活物質とする負極合剤６が配され、開口端縁が断面Ｕ字状に外周面に沿って外周折り返し部１３ｂ及び折り返し底部１３ａを有し、内面が銅より成る負極カップ３とをガスケット５を介して密封すると共にこの正極合剤４とこの負極合剤６との缶にセパレータ５を配しアルカリ電解液を注入したコイン型アルカリ電池において、このセパレータ５の外周縁５ａに沿った部分がこのガスケット２の押圧挿入により内部部分５ｂより薄い厚みとなっているものである。
【選択図】　　　　図１

Description

【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型アルカリ電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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型アルカリ電池は、図７にその概略断面図を示す如く、正極缶１の開口端が、断面Ｕ字状のガスケット２を介して負極カップ３によって封止されている。
【０００３】
この負極カップ３は、その開口端縁に断面Ｕ字状に外周面に沿って折り返された折り返し部１３が形成され、この折り返し部１３において、この折り返し部１３を覆う断面Ｕ字状のガスケット２を介して正極缶１の開口端縁の内周面によって締めつけられて密封保持されている。
【０００４】
この負極カップ３は、ニッケルよりなる外表面層３１と、ステンレス（ＳＵＳ）よりなる金属層３２と、銅よりなる集電体層３３との３層クラッド材が段部を有するカップ状にプレス加工されて構成される。
【０００５】
正極缶１内に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材４が収容され、負極カップ３内には、正極合材４とセパレータ５を介して水銀を含まない亜鉛または亜鉛合金粉末を負極活物質とする負極合剤６が配され、アルカリ電解液が注入される。
【０００６】
負極合剤６は、亜鉛また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、亜鉛または亜鉛合金粉末から発生する水素ガス（Ｈ_２）、更に亜鉛または亜鉛合金粉末が、負極カップ３の集電体層３３の銅とアルカリ電解液を介して接触することによってこの集電体から発生する水素ガス（Ｈ_２）を抑制するようにしている。
【０００７】
この水素ガス発生の反応は、亜鉛また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、酸化亜鉛に変化するものである。
【０００８】
これに対し、上述したように、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って、水素発生の抑制を行うことができ、これによってこの水素発生に伴う容量保持性の低下、内圧の上昇による耐漏液性の低下、電池の膨れをそれぞれ抑制する効果を得ることができる。
【０００９】
ところで斯るコイン型アルカリ電池を製造するときに、Ｕ字状ガスケット２を挿入する工程では、従来図８及び図９に示す如く行っていた。
【００１０】
即ち正極合剤４及びその上にセパレータ５が配された正極缶１をキャリア２０にホールドして、ガスケット挿入工程を行う挿入ピン２１位置まで運び、所定位置に位置決めし、その後、図８Ａ及び図９に示す如く、正極缶１の底部側よりリフトピン２２を上昇して（ステップＳ１）、この正極缶１を所定位置まで持ち上げ、その後ロケーター２３を閉じ（ステップＳ２）、この正極缶１を外周より位置決めする。この挿入ピン２１において、２１ａはガスケット挿入押圧部、２１ｂはこの挿入ピン２１に対し、上下方向に摺動自在に構成された押さえピンである。
【００１１】
その後、図８Ｂに示す如く、挿入ピン２１を下降し（ステップＳ３）、ガスケット２を正極缶１内のセパレータ５の外周にこのガスケット挿入押圧部２１ａにより押圧して挿入する（ステップＳ４）。
【００１２】
その後、ロケーター２３を開き（ステップＳ５）、その後、挿入ピン２１とリフトピン２２とで図８Ｂに示す如く正極缶１を挟んで、リフトピン２２を下降し（ステップＳ６）、この正極缶１をキャリア２０内にホールドし（ステップＳ７）、その後、次工程に移行する如くしていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、従来のコイン型アルカリ電池の製造工程においては、液漏れ防止用のガスケット２を正極合剤４及びその上にセパレータ５が配された正極缶１内に、挿入ピン２１により一度に押し込む如くしているので、スプリングバック現象により、このガスケット２が浮く虞れがあり、このガスケット２が浮いたときには漏液の原因となる不都合があった。
【００１４】
また、このガスケット２をこの正極合剤４及びその上にセパレータ５が配された正極缶１内に一度に押し込むようとしたときには、この押し込む力も比較的大きくなり、この正極缶１の底にリフトピン２２による傷が付く虞れがある不都合があった。
【００１５】
本発明は、斯る点に鑑み、上述不都合を改善することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明コイン型アルカリ電池は、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、開口端縁が断面Ｕ字状に外周面に沿って折り返し部及び折り返し底部を有し、内面が銅より成る負極カップとをガスケットを介して密封すると共にその正極合剤とこの負極合剤との間にセパレータを配しアルカリ電解液を注入したコイン型アルカリ電池において、このセパレータの外周縁に沿った部分がこのガスケットの押圧挿入により内部部分より薄い厚みとなっているものである。
【００１７】
斯る本発明によれば、セパレータの外周縁に沿った部分が、ガスケットの押圧挿入により内部部分より薄い厚みとなっているので、このガスケットの浮きがなくなり、漏液を改善できる。
【００１８】
また本発明によれば、ガスケットを例えば２段階の工程で押圧挿入するようにしているので、一度の押し込み力が比較的小さくでき、正極缶の底の傷の発生を少なくできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下図１〜図５を参照して本発明コイン型アルカリ電池の実施の形態の例につき説明する。この図１において図７に対応する部分には同一符号を付して示すと共に図２において、図８に対応する部分には同一符号を付して示す。本例においても正極缶１の開口端を断面Ｕ字状ガスケット２を介して負極カップ３によって封止する。
【００２０】
この正極缶１は、ステンレススチール板にニッケルメッキを施した構成とされ、正極端子を兼ねた構成とされる。この正極缶１内には酸化銀もしくは二酸化マンガンを正極活物質とした正極合剤４が、コイン状に成形されたペレットとして収容配置される。
【００２１】
そして、この正極缶１内の正極合剤４上に、セパレータ５を配置する。このセパレータ５は、例えば不織布、セロファン、ポリエチレンをグラフト重合した膜の３層構造とする。そして、セパレータ５に、アルカリ電解液を含浸させる。
アルカリ電解液としては、例えば水酸化ナトリウム水溶液、あるいは水酸化カリウム水溶液を用いることができる。
【００２２】
本例においては、正極缶１の開口端縁の内周面に例えばナイロン製のリング状の断面Ｕ字状ガスケット２を配置する。
そして、この断面Ｕ字状ガスケット２内のセパレータ５上に、負極合剤６を配置する。
この負極合剤６は、非含有水銀すなわち、水銀を含まない亜鉛または亜鉛合金粉末とアルカリ電解液、増粘剤等からなるジェル状をなす。
【００２３】
この負極合剤６を収容するように、正極缶１の開口端縁内に、負極カップ３を挿入する。
この負極カップ３は、その開口端縁に断面Ｕ字状に外周面に沿って折り返されたＵ字状折り返し部１３が形成され、このＵ字状折り返し部１３において、このＵ字状折り返し部１３を覆う如く断面Ｕ字状ガスケット２を介して正極缶１の開口端縁の内周面によって締めつけられて密封保持される。
【００２４】
この負極カップ３は、ニッケル外表面層３１と、ステンレス金属層３２と、銅よりなる集電体層３３との３層クラッド材に、その集電体層３３上に、銅より水素過電圧の高いスズを、メッキしてスズ被覆層３４が被着された板材を形成し、これを、スズ被覆層３４側を内側にして段部を有するカップ状にプレス加工して構成する。この場合のスズ被覆層３４は、メッキによるほか、蒸着、スパッタリングによって形成することもできる。
【００２５】
あるいは、上述した３層クラッド材を、集電体層３３を内側にしてカップ状にプレス加工して後に、カップ内にスズの無電解メッキ液を滴下して流延被着することによってスズ被覆層３４を形成することによって負極カップ３を形成することもできる。また、同様にカップ状プレス加工の後に、スズ被覆層３４を蒸着、スパッタリングによって形成することもできる。
【００２６】
この負極カップ３におけるスズ被覆層３４は、負極カップ３のＵ字状折り返し部１３の折り返し底部１３ａと、これよりの外周折り返し部１３ｂとを除いて負極カップ３の内面の限定された領域に形成する。
このスズ被覆層３４の形成は、その形成時点で、上述した限定された領域に、限定的に形成することもできるし、全領域に形成して後、不要部分をエッチング等によって排除あるいは剥離することによって限定された領域に形成することもできる。
【００２７】
スズ被覆層３４の厚さは、０．１０μｍ〜１００μｍに選定することが好ましい。これは、０．１０μｍ未満の厚さでは、このスズ被覆層３４に、ピンホールが発生することが考えられるなど、集電体層３３を確実に被覆することができない場合が生じ、信頼性に問題が生じるおそれがあることにより、また、１００μｍを越えるとこのスズ被覆層３４の効果の差がない上に、その形成に長時間と、コスト高を来し、また、電池内の容積の低下を来すなど、なんらその膜厚を大きくすることによる特段の利益が生じないことによる。
【００２８】
また本例においては、この断面Ｕ字状ガスケット２の負極カップ３内の先端をこの負極カップ３の段部の内面に接触する如くし、負極カップ３の内面のスズ被覆層３４のない部分にアルカリ電解液が接するおそれがない如くする。
【００２９】
本例によるコイン型アルカリ電池を製造するときに、Ｕ字状ガスケット２を挿入する工程では図２、図３及び図４に示す如く行う。
【００３０】
本例においては、正極合剤４がその上にセパレータ５が配された正極缶１をキャリア２０にホールドして、ガスケット挿入工程を行う挿入ピン２１位置まで運び、所定位置に位置決めし、その後図２Ａ及び図４に示す如く、正極缶１の底部側よりリフトピン２２を上昇し（ステップＳ１０）て、この正極缶１を所定位置まで持ち上げ、その後ロケーター２３を閉じ（ステップＳ１１）、この正極缶１を外周より位置決めする。この挿入ピン２１において、２１ａはガスケット２を押圧挿入するガスケット挿入押圧部であり、２１ｂはこの挿入ピンに対し上下方向に摺動自在に構成されワークを押し付ける押さえピンである。
【００３１】
その後、図２Ａに示す如く、挿入ピン２１を下降し（ステップＳ１２）、ガスケット２を正極缶１内に半分程度挿入する（ステップＳ１３）。
【００３２】
その後ロケーター２３を開き（ステップＳ１４）、その後挿入ピン２１とリフトピン２２とで正極缶１を挟んでリフトピン２２を下降し（ステップＳ１５）、図２Ｂに示す如くこの正極缶１をキャリア２０内にホールドする（ステップＳ１６）。
【００３３】
本例においては、その後、正極缶１をこのキャリア２０内にホールドした状態で再び挿入ピン２１を下降しガスケット２を正極缶１内のセパレータ５の外周にガスケット挿入押圧部２１ａにより押圧して挿入する（ステップＳ１７）。
【００３４】
このステップＳ１７においては、図３に示す如くセパレータ５の外周縁に沿った部分５ａが、このガスケット２の押圧挿入により、内部部分５ｂより薄い厚みになる如く押圧する。
【００３５】
その後、この正極缶１をキャリア２０にホールドしたまま、次の工程に移行する如くする。
【００３６】
本例は上述の如く、セパレータ５の外周縁に沿った部分５ａが、ガスケット２の押圧挿入により内部部分５ｂより薄い厚みになる如くしているのでガスケット２の浮きがなく、且つガスケット２が負極カップ３の折り返し部１３ｂ及び折り返し底部１３ａに密に接するので漏液が改善される。
【００３７】
また本例はセパレータ５の外周縁に沿った部分５ａがガスケット２の押圧挿入により内部部分５ｂより薄い厚みなる如く即ちガスケット２が従来に比し深く挿入され、セパレータ５と正極合剤４との密着性があがり、閉回路電圧（ＣＣＶ）特性が向上した。因みに図５に示す如く、従来の製法によるコイン型アルカリ電池の電池電圧（Ｖ）は斜線で示す如くであり、本例によるコイン型アルカリ電池の電池電圧（Ｖ）は実線で示す如く、０．１Ｖ程度良くなった。
【００３８】
また、本例によればガスケット２を正極缶１に押圧挿入するのに始めの工程では半分程度挿入し、２段階目の工程でキャリア２０にホールドした状態で、このガスケット２を正極缶１に押圧挿入しているので、この正極缶１の底部の傷はほとんどなかった。因みに従来の製法による正極缶１の底部の傷発生率は０．０４％程度であったが本例によれば、この正極缶１の底部の傷発生率は０．００８％程度であった。
【００３９】
また本例によれば、負極カップ３の内面にＵ字状折り返し部１３の折り返し底部１３ａ及び外部折り返し部１３ｂを除く内面領域にスズ被覆層３４を設けたので、水銀を使用することなく負極活物質である亜鉛が負極カップ３の集電体（銅）層３３と接することにより発生する水素ガス（Ｈ_２）を抑制し、この亜鉛の腐食を抑制できると共にアルカリ電解液の耐漏液特性を向上できる。
【００４０】
尚、上述図１例は、コイン型アルカリ電池の負極合剤６として、非含有水銀すなわち水銀を含まない亜鉛または亜鉛合金粉末とアルカリ電解液、増粘剤等からなるジェル状となしたものを使用した例につき述べたが、図６に示す如くこの負極合剤６を、図７従来例と同様の亜鉛また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ようにしたものにも、本発明を適用できることは勿論である。
【００４１】
この図６において、図１及び図７に対応する部分には同一符号を付して示す。この図６例においても、図１例と同様の作用効果が得られることは容易に理解できよう。
【００４２】
また、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、セパレータの外周縁に沿った部分が、ガスケットの押圧挿入により内部部分より薄い厚みになる如くしているのでガスケットの浮きがなく、且つガスケットが負極カップの折り返し部及び折り返し底部に密に接するので漏液が改善される。
【００４４】
また本発明はセパレータの外周縁に沿った部分がガスケットの押圧挿入により内部部分より薄い厚みとなる如く即ちガスケットが従来に比し深く挿入され、セパレータと正極合剤との密着性があがり、閉回路電圧（ＣＣＶ）特性が向上した。
【００４５】
また、本発明によればガスケットを正極缶に押圧挿入するのに始めの工程では半分程度挿入し、２段階目の工程でキャリアにホールドした状態で、このガスケットを正極缶に押圧挿入しているので、この正極缶の底部の傷の発生を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明コイン型アルカリ電池の実施の形態の例を示す概略断面図である。
【図２】本発明に依るガスケットの挿入工程例の説明に供する線図である。
【図３】本発明に依るガスケットの挿入工程例の説明に供する線図である。
【図４】本発明に依るガスケットの挿入工程例の説明に供するフローチャートである。
【図５】本発明の説明に供する線図である。
【図６】本発明の実施の形態の他の例を示す概略断面図である。
【図７】従来のコイン型アルカリ電池の例を示す概略断面図である。
【図８】従来のガスケットの挿入工程例の説明に供する線図である。
【図９】従来のガスケットの挿入工程例の説明に供するフローチャートである。
【符号の説明】
１‥‥正極缶、２‥‥Ｕ字状ガスケット、３‥‥負極カップ、４‥‥正極合剤、５‥‥セパレータ、６‥‥負極合剤、１３‥‥Ｕ字状折り返し部、１３ａ‥‥折り返し底部、１３ｂ‥‥外周折り返し部、２０‥‥キャリア、２１‥‥挿入ピン、２２‥‥リフトピン、２３‥‥ロケーター、３４‥‥スズ被覆層

Claims

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、開口端縁が断面Ｕ字状に外周に沿って外周折り返し部及び折り返し底部を有し、内面が銅より成る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の間にセパレータを配し、アルカリ電解液を注入したコイン型アルカリ電池において、
前記セパレータの外周縁に沿った部分が前記ガスケットの押圧挿入により内部部分より薄い厚みとなっていることを特徴とするコイン型アルカリ電池。
請求項１記載のコイン型アルカリ電池において、
前記ガスケットの押圧挿入は２段階の工程で行い、その後前記正極缶と前記負極カップとがカシメにより封口されたことを特徴とするコイン型アルカリ電池。
請求項１記載のコイン型アルカリ電池において、
前記負極カップの前記外周折り返し部及び折り返し底部を含まない内面領域に銅よりも水素過電圧の高い金属もしくは合金を成膜すると共に前記ガスケットが前記負極カップの前記外周折り返し部及び折り返し底部に密に接するようにしたことを特徴とするコイン型アルカリ電池。