JP2008147104A - Button type alkaline battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はボタン型アルカリ電池に係り、特に漏液の発生を抑制し、貯蔵中の性能劣化を防止した安全性に優れかつ高性能なボタン型アルカリ電池に関する。 The present invention relates to a button-type alkaline battery, and more particularly to a button-type alkaline battery with excellent safety and high performance that suppresses the occurrence of liquid leakage and prevents performance deterioration during storage.
空気亜鉛電池に代表される空気電池は、空気中から直接酸素を取込んで正極活物質として使用する電池であるから、正極活物質をあらかじめ電池内に詰め込む必要がなく、同じ大きさの電池であれば負極活物質をより多く詰め込むことが可能である。したがって、空気電池は他の正極活物質を電池内に確保しなければならないアルカリマンガン電池や酸化銀電池等に比較して大容量が得られるという特徴がある。特に、ボタン型空気亜鉛電池は、従来のボタン型水銀電池の代替として補聴器に使用され、更にコイン型空気亜鉛電池は、ページャー等の機器に使用され、需要が拡大してきている。 An air battery represented by an air zinc battery is a battery that directly takes in oxygen from the air and uses it as a positive electrode active material. Therefore, there is no need to pack the positive electrode active material in the battery in advance. If so, it is possible to pack more negative electrode active materials. Therefore, the air battery has a feature that a large capacity can be obtained as compared with an alkaline manganese battery, a silver oxide battery, or the like in which another positive electrode active material must be secured in the battery. In particular, button-type zinc-air batteries are used in hearing aids as an alternative to conventional button-type mercury batteries, and coin-type zinc-air batteries are used in devices such as pagers, and the demand is increasing.
また近年、環境問題への関心の高まりや、他の用途開発を進める中で、携帯機器への対応が検討されている。この種の機器への対応のためには、大電流対応や薄型化対応と共に電池容量を増大させる必要が有る。従来は特許文献1に開示されているように、負極容器の端面構造が折返し構造であり、正極容器の外壁部を内側へ加締めることによりその漏液特性は維持することが可能であった。
しかしながら、電池容量を増大させるためには各種構成部品の薄肉化が必須となり、その一つの対策として負極集電体を兼ねた負極ケースの端面構造を変更して折返しのない構造を用いて内容積の拡大を図る場合、負極集電体を兼ねた負極ケースの折返し部分と封口ガスケット内壁との噛み込みがなくなってしまうため従来の封口性が維持できなくなる可能性が高くなり、漏液特性が低下してしまうという問題が発生する可能性が高くなる。また、負極集電体を兼ねた負極ケースの端部構造を折り返しのない構造に変更すると、その端部が電解液と接触し易くなり、端部の金属と電解液が反応してガスが発生することによって電池内圧が上昇し空気孔の漏液特性も低下してしまうという問題が発生する可能性が高くなる。 However, in order to increase the battery capacity, it is essential to reduce the thickness of various components. As one countermeasure, the internal volume of the negative electrode case, which also serves as the negative electrode current collector, is changed by using a structure that does not turn back. When enlarging the battery, the folded part of the negative electrode case that also serves as the negative electrode current collector and the inner wall of the sealing gasket are lost. There is a high possibility that the problem will occur. In addition, if the end structure of the negative electrode case that also serves as the negative electrode current collector is changed to a structure that does not fold back, the end becomes easier to come into contact with the electrolyte, and the metal at the end reacts with the electrolyte to generate gas. By doing so, there is a high possibility that a problem that the internal pressure of the battery rises and the leakage characteristics of the air holes also deteriorates will occur.
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、その課題は前述したような手段を用いて高容量化が可能で、封口性も向上するボタン型アルカリ電池を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to provide a button-type alkaline battery that can be increased in capacity by using the above-described means and that has improved sealing performance.
上記課題を解決するために、本発明は負極集電体を兼ねた負極ケースの端部をZn、Sn、Cu、の中から選ばれた1種類以上の金属またはそれらの合金で被覆することにより、放電時または貯蔵時の漏液特性を向上させたボタン型アルカリ電池を提供することができる。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention covers the end of a negative electrode case that also serves as a negative electrode current collector with one or more metals selected from Zn, Sn, Cu, or alloys thereof. It is possible to provide a button-type alkaline battery with improved leakage characteristics during discharge or storage.
すなわち、負極活物質と負極集電体を兼ねた負極ケース終端部との反応性を抑制することによりガス発生を防止し、内部より電解液が漏れ出すことを抑制し、結果的に従来品と比較して漏液発生確率を低く抑え込むことができる。 In other words, by suppressing the reactivity between the negative electrode active material and the negative electrode case termination that also serves as the negative electrode current collector, gas generation is prevented, and leakage of the electrolyte from the inside is suppressed. In comparison, the occurrence probability of liquid leakage can be suppressed to a low level.
本発明によれば、負極容器の端面構造を変更して折返しのない構造を用いて内容積の拡大を図ると共に、漏液やガス発生のない高性能なボタン型アルカリ電池を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while improving the end surface structure of a negative electrode container and aiming at expansion of an internal volume using the structure without a folding | turning, a high performance button-type alkaline battery without a liquid leakage and gas generation can be provided. .
また、本発明は電池が使用または保管されるような種々の環境下においても、負極集電体を兼ねた負極ケース側壁と封口ガスケット間、正極容器内壁と封口ガスケット間の接触界面から電池内部の負極活物質を構成する電解液の漏れ出し、正極容器の空気孔からのガス発生および電解液の漏れ出しを抑制し、通常の保管環境は勿論のこと高温高湿度の過酷な条件下においても耐漏液特性向上を実現した空気電池を提供することができる。 In addition, the present invention can also be applied to the inside of the battery from the contact interface between the negative electrode case side wall that also serves as the negative electrode current collector and the sealing gasket, and between the positive electrode container inner wall and the sealing gasket, even in various environments where the battery is used or stored. Suppresses leakage of the electrolyte that constitutes the negative electrode active material, gas generation from the air holes of the positive electrode container, and leakage of the electrolyte, and is resistant to leakage under severe conditions of high temperature and high humidity as well as normal storage environments. An air battery with improved liquid characteristics can be provided.
図1は本発明の一実施例である空気電池(PR41型)の断面図である。
図1において、1は底壁面に空気孔2を有し、一端が開口型となっている正極容器(正極ケース)である。この正極容器1内には、その底壁面上に空気拡散紙3、撥水膜4、金属集電体5を支持体として圧着成形された正極触媒層6およびセパレータ7が順次積層配置されており、正極触媒層6の下面には撥水層8が圧着されている。これらが正極組立体9を構成している。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an air battery (PR41 type) which is an embodiment of the present invention.
In FIG. 1,
空気拡散紙3はクラフト紙からなり、撥水膜4はポリテトラフロロエチレン(PTFE)からなっている。また、正極触媒層6は、活性炭、マンガン酸化物、導電性材料として黒鉛およびPTFE粉末を混合し、シート状に加圧成形したものであり、セパレータ7はポリプロピレン微多孔質膜からなっている。 The air diffusion paper 3 is made of kraft paper, and the water repellent film 4 is made of polytetrafluoroethylene (PTFE). The positive electrode catalyst layer 6 is obtained by mixing activated carbon, manganese oxide, graphite and PTFE powder as a conductive material, and press-molding them into a sheet shape, and the separator 7 is made of a polypropylene microporous film.
10は正極組立体9のセパレータ7の上に配置されたゲル状亜鉛負極であり、このゲル状亜鉛負極10は30〜40wt%程度の水酸化カリウム水溶液からなる電解液に、高分子化合物を主成分とするゲル化剤と、亜鉛粉末もしくは亜鉛合金粉末を配合して調整したゲル状亜鉛負極混合物で構成されている。12は負極ケース11および正極容器1の被封止部間に介挿配置された絶縁性を有する封口ガスケットである。また負極ケース11はニッケル、ステンレス鋼および銅から構成されている3層クラッド製であり、絶縁性封口ガスケット12はポリアミド樹脂系のものである。
ところで、空気拡散紙3は、空気孔2から取り込まれた空気が空間を挟んで配置されている撥水表面の空気孔周辺だけでなくほぼ全域になるべく均一に行きわたるようにする機能を有する。
By the way, the air diffusion paper 3 has a function of allowing the air taken in from the
以下、本発明の実施例および比較例について説明する。
(実施例1)
ニッケル−ステンレス−銅の3層クラッド材を図1に示すようなPR41型空気亜鉛電池用の負極集電体を兼ねた負極ケース11に成形し、端部をZnで被覆した。一方、亜鉛合金粉、35重量%水酸化カリウム水溶液、ポリアクリル酸を攪拌混合してゲル状亜鉛負極10を調整した。この負極ケース11とゲル状亜鉛負極10を用いて、図1に示すようなPR41型空気亜鉛電池を作成した。
Examples of the present invention and comparative examples will be described below.
(Example 1)
A three-layer clad material of nickel-stainless-copper was formed into a
(実施例2)
ニッケル−ステンレス−銅の3層クラッド材を図1に示すようなPR41型空気亜鉛電池用の負極集電体を兼ねた負極ケース11に成形し、端部をSnで被覆した。一方、亜鉛合金粉、35重量%水酸化カリウム水溶液、ポリアクリル酸を攪拌混合してゲル状亜鉛負極10を調整した。この負極ケース11とゲル状亜鉛負極10を用いて、図1に示すようなPR41型空気亜鉛電池を作成した。
(Example 2)
A three-layer clad material of nickel-stainless-copper was formed into a
(実施例3)
ニッケル−ステンレス−銅の3層クラッド材を図1に示すようなPR41型空気亜鉛電池用の負極集電体を兼ねた負極ケース11に成形し、端部をCuで被覆した。一方、亜鉛合金粉、35重量%水酸化カリウム水溶液、ポリアクリル酸を攪拌混合してゲル状亜鉛負極10を調整した。この負極ケース11とゲル状亜鉛負極10を用いて、図1に示すようなPR41型空気亜鉛電池を作成した。
(Example 3)
A nickel-stainless-copper three-layer clad material was formed into a
(比較例1)
ニッケル−ステンレス−銅の3層クラッド材を図1に示すようなPR41型空気亜鉛電池用の負極集電体を兼ねた負極ケース11に成形した。一方、亜鉛合金粉、35重量%水酸化カリウム水溶液、ポリアクリル酸を攪拌混合してゲル状亜鉛負極を調整した。この負極ケース11とゲル状亜鉛負極10を用いて、図1に示すようなPR41型空気亜鉛電池を作成した。
(Comparative Example 1)
A nickel-stainless-copper three-layer clad material was formed into a
以上説明したように作成した実施例および比較例の各電池の電池総高、開路電圧および内部抵抗を測定した。また、1.5kΩ連続放電容量を測定し、本発明の空気電池の放電性能を調査した。さらに、未放電および放電評価後の電池20個をシールテープを貼り付けた状態で45℃で30日間貯蔵した後、空気孔からの漏液およびガス発生状態を目視調査した。表1にこれらの試験結果を示す。
この表1から明らかなように、被覆処理を施した実施例1〜3の電池の各特性は良好で、比較例1の被覆処理を施していない電池は多数の漏液およびガス発生が確認された。 As is apparent from Table 1, the characteristics of the batteries of Examples 1 to 3 subjected to the coating treatment were good, and the battery not subjected to the coating treatment of Comparative Example 1 was confirmed to have a large number of leakages and gas generation. It was.
以上のように、上記各実施例にあるような処理を施すことにより、漏液およびガス発生を抑制させることができる。 As described above, leakage and gas generation can be suppressed by performing the processing as in the above embodiments.
なお、本発明は上記実施例により限定されるものではなく、本発明に直接影響を及ぼさない、亜鉛合金粉、ゲル化剤、電解液濃度、正極触媒、負極ケース素材等の要素については本発明の範囲を逸脱しない限り、変更して差し支えない。また、実施例、比較例に使用した電池は空気亜鉛電池であるが、負極集電体を兼ねた負極ケースを使用したようなボタン型の電池すべてに適用することができる。 In addition, this invention is not limited by the said Example, It is this invention about elements, such as a zinc alloy powder, a gelatinizer, electrolyte solution concentration, a positive electrode catalyst, and a negative electrode case material, which do not affect this invention directly. Changes may be made without departing from the scope of Moreover, although the battery used for the Example and the comparative example is an air zinc battery, it can apply to all the button type batteries which used the negative electrode case which served as the negative electrode collector.
1…正極容器(正極ケース)、2…空気孔、3…空気拡散紙、4…撥水膜、5…正極集電体、6…正極触媒層、7…セパレータ、8…撥水層、9…正極組立体、10…ゲル状亜鉛負極、11…負極ケース、12…絶縁性封口ガスケット。
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2006
- 2006-12-13 JP JP2006335359A patent/JP2008147104A/en active Pending
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