JP2008153135A - Anode current collector for dry cell - Google Patents

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Kenji Takahashi
健二 高橋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an anode current collector for a dry cell which can reduce material cost for manufacturing a dry cell and can prevent a current collecting efficiency from being lowered due to a reduction of a surface area as well. <P>SOLUTION: The anode current collector is provided with a column-like shaft portion, a head portion of a large diameter circular plate arranged near a base end of the shaft portion and a top end portion of an approximately conical shape arranged on a top end of the shaft portion. As to the shaft portion, a whole or a part of the shaft portion on a side of the head portion in a lengthwise direction excepting a predetermined area is made to be smaller in a diameter than the predetermined area and on a surface of the smaller diameter portion, there are formed concave portions. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、乾電池の軸心部分に組み込まれる乾電池用負極集電体に関する。   The present invention relates to a negative electrode current collector for a dry battery that is incorporated in an axial center portion of the dry battery.

一般に、アルカリ乾電池やニッケル乾電池の軸心部分には、図10に示すような、円柱状の軸部(11)と、軸部の基端近傍に設けられた大径の円板状の頭部(12)と、軸部の先端に設けられた円錐台状の先端部(13)とから構成された負極集電体(1)が組み込まれている。   In general, a shaft portion of an alkaline battery or a nickel battery has a cylindrical shaft portion (11) as shown in FIG. 10 and a large-diameter disk-shaped head portion provided near the base end of the shaft portion. The negative electrode collector (1) comprised from (12) and the truncated cone-shaped front-end | tip part (13) provided in the front-end | tip of an axial part is integrated.

このような乾電池の製造コストを削減するための方法の一つとして、負極集電体の材料費を削減する方法が提案されている。
下記特許文献1には、負極集電体の材料費を削減する技術として、負極集電体の封口キャップの貫通孔に嵌合する根元部分を径大とし、その他の部分を根元部分よりも径小とする技術が開示されている。
As one method for reducing the manufacturing cost of such a dry battery, a method for reducing the material cost of the negative electrode current collector has been proposed.
In the following Patent Document 1, as a technique for reducing the material cost of the negative electrode current collector, the root portion that fits into the through hole of the sealing cap of the negative electrode current collector has a larger diameter, and the other portion has a diameter larger than the root portion. A technique for reducing the size is disclosed.

しかしながら、特許文献1の開示技術では、材料費を削減することはできるものの、負極集電体の表面積が小さくなって、ゲル状負極との接触面積が減少するため、集電効率が低下してしまうという不具合が発生する。   However, in the disclosed technique of Patent Document 1, although the material cost can be reduced, the surface area of the negative electrode current collector is reduced, and the contact area with the gelled negative electrode is reduced. The problem that it ends up occurs.

一方、下記特許文献2には、表面に凹凸加工を施した乾電池の陽極集電棒が開示されている。
しかしながら、この特許文献2の開示技術は、陽極集電棒と陽極合剤との密着性を改善するために表面に凹凸加工を施しているものであって、この凹凸加工は材料費の削減には何ら貢献していないものであった。
On the other hand, Patent Document 2 below discloses an anode current collecting rod for a dry battery having a surface with irregularities.
However, the technology disclosed in Patent Document 2 is a method in which the surface is subjected to uneven processing in order to improve the adhesion between the anode current collector rod and the anode mixture. It did not contribute at all.

実願昭50−23682号(実開昭51−104320号)のマイクロフィルムMicrofilm of Japanese Utility Model No. 50-23682 (Japanese Utility Model Publication No. 51-104320) 特開昭58−40778号公報JP 58-40778

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、乾電池製造時の材料費を削減することができるとともに、表面積が小さくなって集電効率が低下することがない乾電池用負極集電体を提供するものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and can reduce the material cost when manufacturing the dry battery, and the surface area can be reduced to reduce the current collection efficiency. There is no negative electrode current collector for a dry battery.

請求項1に係る発明は、円柱状の軸部と、該軸部の基端近傍に設けられた大径円板状の頭部と、該軸部の先端に設けられた略円錐状の先端部とから構成されており、前記軸部は、前記頭部側の一定範囲を除いた長さ方向の全体又は一部が該一定範囲部分よりも径小とされているとともに、該径小部の表面に凹部が形成されていることを特徴とする乾電池用負極集電体に関する。   The invention according to claim 1 includes a cylindrical shaft portion, a large-diameter disk-shaped head portion provided near the proximal end of the shaft portion, and a substantially conical tip portion provided at the tip of the shaft portion. The shaft portion is configured such that the whole or a part of the length direction excluding the certain range on the head side is smaller in diameter than the certain range portion, and the small diameter portion The present invention relates to a negative electrode current collector for a dry battery, wherein a concave portion is formed on the surface of the battery.

請求項2に係る発明は、円柱状の軸部と、該軸部の基端近傍に設けられた大径円板状の頭部と、該軸部の先端に設けられた略円錐状の先端部とから構成されており、前記軸部は、前記頭部側の一定範囲を除いた長さ方向の全体又は一部の表面に凹部が形成されているとともに、その長さが、該凹部が形成されない場合の長さと比較して、該凹部の形成により増加した表面積に相当する長さ分だけ短くされていることを特徴とする乾電池用負極集電体に関する。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a cylindrical shaft portion, a large-diameter disk-shaped head portion provided in the vicinity of the proximal end of the shaft portion, and a substantially conical tip portion provided at the distal end of the shaft portion. The shaft portion has a recess formed on the entire surface or a part of the length direction excluding a certain range on the head side, and the length of the recess is The present invention relates to a negative electrode current collector for a dry battery, characterized in that it is shortened by a length corresponding to the surface area increased by the formation of the recess compared with the length when not formed.

請求項3に係る発明は、前記凹部が、転造加工により形成されてなることを特徴とする請求項1記載の乾電池用負極集電体に関する。   The invention according to claim 3 relates to the negative electrode current collector for a dry battery according to claim 1, wherein the recess is formed by rolling.

請求項4に係る発明は、前記転造加工がローレット加工であることを特徴とする請求項3記載の乾電池用負極集電体に関する。   The invention according to claim 4 relates to the negative electrode current collector for a dry battery according to claim 3, wherein the rolling process is a knurling process.

請求項5に係る発明は、前記軸部の凹部が形成された部分において、凹部としてへこんでいる部分を除く部分の表面が円滑面とされていることを特徴とする請求項1乃至4いずれかに記載の乾電池用負極集電体に関する。   According to a fifth aspect of the present invention, in the portion of the shaft portion where the concave portion is formed, the surface of the portion excluding the concave portion as the concave portion is a smooth surface. It relates to the negative electrode collector for dry batteries as described in any one of.

請求項5に係る発明は、電解めっき又は無電解めっきが施されていることを特徴とする請求項1乃至4いずれかに記載の乾電池用負極集電体に関する。   The invention according to claim 5 relates to the negative electrode current collector for a dry battery according to any one of claims 1 to 4, wherein electroplating or electroless plating is performed.

請求項1に係る発明によれば、軸部の長さ方向の全部又は一部が径小部とされ、径小部の表面に凹部が形成されているため、表面積を減少させることなく材料の体積を減らすことができ、ゲル状負極との接触面積の低下による集電効率の低下を生じさせることなく材料費を削減することが可能となる。
また、乾電池として組み立てられる際に封口キャップ及びガスケットと接触する部分である、軸部の頭部側の一定範囲は、径小となっておらず且つ凹部も形成されていないため、ゲル状負極の漏れが発生することが防止される。
According to the first aspect of the present invention, all or part of the shaft portion in the length direction is a small-diameter portion, and the concave portion is formed on the surface of the small-diameter portion. The volume can be reduced, and the material cost can be reduced without causing a decrease in current collection efficiency due to a decrease in contact area with the gelled negative electrode.
In addition, since a certain range on the head side of the shaft portion, which is a portion that comes into contact with the sealing cap and the gasket when assembled as a dry battery, is not small in diameter and no recess is formed, the gel-like negative electrode Leakage is prevented from occurring.

請求項2に係る発明によれば、頭部側の一定範囲を除いた長さ方向の全体又は一部の表面に凹部が形成されているとともに、その長さが、該凹部の形成により増加した表面積に相当する長さ分だけ、該凹部が形成されない場合の長さと比較して、短くされているため、表面積を減少させることなく材料の体積を減らすことができ、ゲル状負極との接触面積の低下による集電効率の低下を生じさせることなく材料費を削減することが可能となる。
また、乾電池として組み立てられる際に封口キャップ及びガスケットと接触する部分である、軸部の頭部側の一定範囲は、凹部が形成されていないため、ゲル状負極の漏れが発生することが防止される。
According to the invention of claim 2, the concave portion is formed on the whole surface or a part of the surface in the length direction excluding a certain range on the head side, and the length is increased by the formation of the concave portion. Since the length corresponding to the surface area is shorter than the length when the concave portion is not formed, the volume of the material can be reduced without reducing the surface area, and the contact area with the gelled negative electrode It is possible to reduce the material cost without causing a decrease in the current collection efficiency due to the decrease in.
In addition, since a concave portion is not formed in a certain range on the head side of the shaft portion, which is a portion that comes into contact with the sealing cap and the gasket when assembled as a dry battery, leakage of the gelled negative electrode is prevented. The

請求項3に係る発明によれば、凹部が転造加工により形成されることによって、軸部に加工硬化が発生し、製品強度を向上させることができる。   According to the invention which concerns on Claim 3, work hardening generate | occur | produces in a axial part and a product intensity | strength can be improved by forming a recessed part by a rolling process.

請求項4に係る発明によれば、転造加工がローレット加工であるため、軸部表面に簡単に多数の凹部を形成することができる。   According to the invention which concerns on Claim 4, since a rolling process is a knurling process, many recessed parts can be easily formed in the axial part surface.

請求項5に係る発明によれば、軸部の凹部が形成された部分において、凹部としてへこんでいる部分を除く部分の表面が円滑面とされていることにより、乾電池に組み込む際にガスケットを傷付けることが防がれる。   According to the invention which concerns on Claim 5, in the part in which the recessed part of the axial part was formed, since the surface of the part except the part dented as a recessed part is made into the smooth surface, a gasket is damaged when incorporating in a dry cell It is prevented.

請求項6に係る発明によれば、電解めっき又は無電解めっきが施されていることにより、集電体の素材表面及び表面に食い込んだ金属微細片をめっきにより被覆することができ、乾電池に組み込んだ際の水素ガスの発生を防止することが可能となる。   According to the invention which concerns on Claim 6, by carrying out electrolytic plating or electroless plating, the metal fine piece which dig into the raw material surface and surface of a collector can be coat | covered by plating, and it incorporates in a dry battery. It is possible to prevent generation of hydrogen gas at the time.

以下、本発明に係る乾電池用負極集電体の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明に係る乾電池用負極集電体の第一実施形態を示す正面図であり、(a)は後述する凹加工又は凹凸加工前の状態、(b)は完成状態を夫々示している。
第一実施形態に係る負極集電体(1)は、円柱状の軸部(11)と、この軸部(11)の基端近傍に設けられた大径円板状の頭部(12)と、軸部(11)の先端に設けられた略円錐状の先端部(13)とから構成されている。
Hereinafter, preferred embodiments of a negative electrode current collector for a dry battery according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view showing a first embodiment of a negative electrode current collector for a dry battery according to the present invention, in which (a) shows a state before concave processing or uneven processing described later, and (b) shows a completed state, respectively. ing.
The negative electrode current collector (1) according to the first embodiment includes a cylindrical shaft portion (11) and a large-diameter disk-shaped head portion (12) provided near the base end of the shaft portion (11). And a substantially conical tip portion (13) provided at the tip of the shaft portion (11).

軸部(11)は、頭部(12)側の一定範囲(11a)を除いた長さ方向の全体又は一部(図示例では全体の場合が示されている。)の直径(D)が、一定範囲(11a)の部分の直径(d)よりも径小となっており、この径小部(11b)に凹部が形成されている。   The shaft portion (11) has a diameter (D) of the whole length or a part (the whole case is shown in the illustrated example) excluding the certain range (11a) on the head (12) side. The diameter is smaller than the diameter (d) of the portion of the certain range (11a), and a recess is formed in the small diameter portion (11b).

軸部(11)の頭部(12)側の一定範囲(11a)は、集電体(1)を乾電池に組み入れた際に封口キャップ及びガスケットと接触する部分と同じ範囲もしくはこれよりも長い範囲とされる。
これは、封口キャップ及びガスケットと接触する部分に凹部を形成しないことにより、ゲル状負極の漏れが発生することを防ぐためである。
The fixed range (11a) on the head (12) side of the shaft portion (11) is the same range as or longer than the portion in contact with the sealing cap and the gasket when the current collector (1) is incorporated in a dry battery. It is said.
This is to prevent the occurrence of leakage of the gelled negative electrode by not forming the concave portion in the portion in contact with the sealing cap and the gasket.

径小部(11b)の表面の凹部は、以下の2通りのいずれかの加工方法により形成することができる。
第一の方法は、溝加工等の材料の一部を除去して加工前(図1(a)参照)の表面に対してへこんだ凹部のみを形成する加工方法(以下、凹加工と称す)である。
第二の方法は、転造加工等の材料に圧力を加えて変形させることにより加工前(図1(a)参照)の表面に対してへこんだ凹部と隆起した凸部の両方を形成する加工方法(以下、凹凸加工と称す)である。
The concave portion on the surface of the small diameter portion (11b) can be formed by one of the following two processing methods.
The first method is a processing method (hereinafter referred to as concave processing) in which a part of the material such as grooving is removed to form only a concave portion on the surface before processing (see FIG. 1A). It is.
The second method is to form both concave and raised protrusions on the surface before processing (see FIG. 1 (a)) by applying pressure to the material such as rolling to deform it. This is a method (hereinafter referred to as uneven processing).

本発明では、径小部(11b)の表面の凹部を、第二の方法、具体的には転造加工により形成することが好ましい。
これは、凹部を転造加工により形成することによって、軸部に加工硬化が発生し、製品強度を向上させることができるためである。
In this invention, it is preferable to form the recessed part of the surface of a small diameter part (11b) by the 2nd method, specifically, a rolling process.
This is because by forming the concave portion by rolling, work hardening occurs in the shaft portion, and the product strength can be improved.

図1(b)は、図1(a)の状態の径小部(11b)に対して、表面にローレット加工を施すことにより、斜め格子状の凹部を形成した場合の例を示している。ローレット加工を行うことにより、多数の凹部を規則正しく簡単に形成することができる。   FIG. 1B shows an example in which oblique lattice-shaped recesses are formed by knurling the surface of the small diameter portion 11 b in the state of FIG. By performing knurling, a large number of recesses can be formed regularly and simply.

凹部の形状は、図1(b)のものに限定されず、他の形状を採用することもできる。
図2(a)〜(d)は、凹部の他の形状の例を示す図である。尚、図2(a)〜(c)は軸部(11)の部分正面図を示し、図2(d)は部分正面図及び断面図を示している。
The shape of the recess is not limited to that shown in FIG. 1B, and other shapes can also be adopted.
2A to 2D are diagrams showing examples of other shapes of the recesses. 2A to 2C show a partial front view of the shaft portion 11, and FIG. 2D shows a partial front view and a cross-sectional view.

図2(a)(b)の例は、径小部(11b)の表面に、周方向に延びる複数の環状凹部を長さ方向に一定間隔で平行に形成したものであり、図2(a)は環状凹部の断面がV字状のもの、図2(b)は環状凹部の断面が凹字状のものである。
図2(c)の例は、径小部(11b)の表面に、螺旋状に延びる溝を形成したものである。
図2(d)の例は、径小部(11b)の表面に、長さ方向に延びる複数の凹条を周方向に一定間隔で形成したものである。
これら図2(a)〜(d)に示した凹部は、凹加工により形成してもよいし、凹凸加工により形成してもよい。
In the example of FIGS. 2 (a) and 2 (b), a plurality of annular recesses extending in the circumferential direction are formed on the surface of the small-diameter portion (11b) in parallel at regular intervals in the length direction. ) Has a V-shaped cross section of the annular recess, and FIG. 2B has a concave section of the annular recess.
In the example of FIG. 2C, a spirally extending groove is formed on the surface of the small-diameter portion (11b).
In the example of FIG. 2D, a plurality of concave stripes extending in the length direction are formed on the surface of the small diameter portion (11b) at regular intervals in the circumferential direction.
The concave portions shown in FIGS. 2A to 2D may be formed by concave processing or may be formed by concave and convex processing.

図3は、本発明に係る乾電池用負極集電体の第二実施形態を示す図であり、(a)は正面図、(b)はA−A線断面図である。尚、(c)は長さ比較のための参考図である。
第二実施形態に係る負極集電体(1)も、円柱状の軸部(11)と、この軸部(11)の基端近傍に設けられた大径円板状の頭部(12)と、軸部(11)の先端に設けられた略円錐状の先端部(13)とから構成されている。
FIG. 3 is a view showing a second embodiment of the negative electrode current collector for a dry battery according to the present invention, wherein (a) is a front view and (b) is a cross-sectional view taken along the line AA. (C) is a reference diagram for length comparison.
The negative electrode current collector (1) according to the second embodiment also has a cylindrical shaft portion (11) and a large-diameter disk-shaped head portion (12) provided near the base end of the shaft portion (11). And a substantially conical tip portion (13) provided at the tip of the shaft portion (11).

軸部(11)は、頭部(12)側の一定範囲(11a)を除いた長さ方向の全体又は一部(図示例では全体の場合が示されている。)の表面に凹部が形成されている。以下、この凹部が形成された部分を加工部(11c)と称する。   The shaft portion (11) has a concave portion formed on the entire surface or a part of the length direction excluding the certain range (11a) on the head (12) side (the whole case is shown in the illustrated example). Has been. Hereinafter, the part in which this recessed part was formed is called a process part (11c).

更に、軸部(11)の長さは、凹部が形成されない場合(図3(c)参照)の長さと比較して、凹部の形成により増加した表面積に相当する長さ分(L1)だけ、短くされている。つまり、凹部の形成により表面積を増加させる一方、その表面積に相当する分だけ長さを短くしている。
より具体的には、凹部の形成により増加した単位長さ当たりの表面積をΔS、前記一定範囲(11a)の単位長さ当たりの表面積をS1、凹部が形成された部分の長さをL2としたとき、短くされた長さL1=ΔS×L2/S1となっている。
Furthermore, the length of the shaft portion (11) is equal to the length (L1) corresponding to the surface area increased by the formation of the recess compared to the length when the recess is not formed (see FIG. 3C). It has been shortened. That is, while the surface area is increased by forming the recess, the length is shortened by an amount corresponding to the surface area.
More specifically, the surface area per unit length increased by the formation of the recess is ΔS, the surface area per unit length of the certain range (11a) is S1, and the length of the portion where the recess is formed is L2. The shortened length L1 = ΔS × L2 / S1.

頭部(12)側の一定範囲(11a)は、集電体(1)を乾電池に組み入れた際に封口キャップ及びガスケットと接触する部分と同じ範囲もしくはこれよりも長い範囲とされる。
これは、第一実施形態と同様に、ゲル状負極の漏れが発生することを防ぐためである。
The fixed range (11a) on the head (12) side is the same as or longer than the portion in contact with the sealing cap and gasket when the current collector (1) is incorporated in a dry battery.
This is to prevent the leakage of the gelled negative electrode as in the first embodiment.

加工部(11c)の表面には、その全長に亘って凹部が形成されている。
凹部は、上述した凹加工、すなわち溝加工等の材料の一部を除去して加工前の表面に対してへこんだ凹部のみを形成する加工方法により形成されたものである。
図示例では、凹部は長さ方向に延びる複数の凹条が周方向に一定間隔で形成されている。但し、凹部の形状は図3(a)(b)に示すものに限定されず、図2(a)〜(d)に示したような形状とすることもできる。
On the surface of the processed portion (11c), a recess is formed over the entire length.
The concave portion is formed by the above-described concave processing, that is, a processing method of removing only a concave portion with respect to the surface before processing by removing a part of the material such as grooving.
In the illustrated example, the recess is formed with a plurality of recesses extending in the length direction at regular intervals in the circumferential direction. However, the shape of the recess is not limited to that shown in FIGS. 3A and 3B, and may be a shape as shown in FIGS.

上記した第一及び第二実施形態において、軸部(11)の凹部が形成された部分(径小部(11b)又は加工部(11c))において、凹部としてへこんでいる部分を除く部分の表面は円滑面とされている。
これは、軸部における凹部以外の部分の表面にバリ等が突出していると、乾電池に組み込む際にガスケットを傷付けてしまうおそれがあるためである。
In the first and second embodiments described above, the surface of the portion of the shaft portion (11) where the concave portion is formed (the small diameter portion (11b) or the processed portion (11c)) excluding the concave portion. Is considered to be a smooth surface.
This is because if a burr or the like protrudes from the surface of a portion other than the concave portion in the shaft portion, the gasket may be damaged when incorporated in the dry battery.

図4は本発明に係る負極集電体を組み込んだ乾電池の部分切り欠き断面図である。
負極集電体(1)は、図4に示すように乾電池(2)の軸心部分に配設される。
すなわち、乾電池(2)は、正極端子を兼ねる有底筒状の金属容器(21)と、この金属容器(21)内に収納されて所定圧力で加圧成形された中空円筒状の正極合剤(22)と、正極合剤(22)の内側にセパレータ(23)を介して充填されたゲル状負極(24)と、封口キャップ(25)及びガスケット(26)を貫通してゲル状負極(24)に挿入された負極集電体(1)とから構成される。
FIG. 4 is a partially cutaway cross-sectional view of a dry battery incorporating the negative electrode current collector according to the present invention.
As shown in FIG. 4, the negative electrode current collector (1) is disposed in the axial center portion of the dry battery (2).
That is, the dry battery (2) includes a bottomed cylindrical metal container (21) that also serves as a positive electrode terminal, and a hollow cylindrical positive electrode mixture that is housed in the metal container (21) and press-molded at a predetermined pressure. (22), a gelled negative electrode (24) filled inside the positive electrode mixture (22) via a separator (23), a sealing cap (25) and a gasket (26), and a gelled negative electrode ( And 24) a negative electrode current collector (1).

本発明に係る負極集電体が組み込まれる乾電池としては、正極材料の主成分として二酸化マンガンを使用する一般的なアルカリ乾電池の他に、正極材料の主成分としてオキシ水素化ニッケルを使用するニッケル乾電池が挙げられる。   As a dry battery in which the negative electrode current collector according to the present invention is incorporated, in addition to a general alkaline dry battery using manganese dioxide as a main component of the positive electrode material, a nickel dry battery using nickel oxyhydride as the main component of the positive electrode material Is mentioned.

本発明に係る乾電池用負極集電体によれば、軸部を細くする一方で細くした部分(径小部)に凹部を設ける構成(第一実施形態)又は、軸部を短くする一方で凹部を設ける構成(第二実施形態)を採用することにより、集電体(1)の表面積を減少させることなく材料の体積を減らすことができる。そのため、ゲル状負極(24)との接触面積の低下による集電効率の低下を生じさせることなく、材料費を削減することが可能となる。
また、乾電池として組み立てられた際に封口キャップ(25)及びガスケット(26)と接触する部分である、軸部の頭部側の一定範囲(11a)は、径小となっておらず且つ凹部も形成されていないため、ゲル状負極(24)の漏れが発生することが防止される。
According to the negative electrode current collector for a dry battery according to the present invention, a configuration in which a concave portion is provided in a thinned portion (small diameter portion) while the shaft portion is thinned (first embodiment) or a concave portion in which the shaft portion is shortened. By adopting the configuration (second embodiment) in which the material is provided, the volume of the material can be reduced without reducing the surface area of the current collector (1). Therefore, it is possible to reduce the material cost without causing a decrease in current collection efficiency due to a decrease in contact area with the gelled negative electrode (24).
In addition, the fixed range (11a) on the head side of the shaft portion, which is a portion that comes into contact with the sealing cap (25) and the gasket (26) when assembled as a dry battery, is not small in diameter and has a concave portion. Since it is not formed, leakage of the gelled negative electrode (24) is prevented.

本発明に係る負極集電体(1)は、以下のような工程を経て製造される。
第一工程は、線材にダイスでの引き抜き加工(伸線加工)を施す工程であり、第二工程は引き抜き加工された線材を所定寸法に切断する工程であり、これらの工程は具体的には以下のように行われる。
先ず、線材(1A)を、図5に示すように送りロール(2A),(2B)の間に挟み込んでロールを回転させることによりダイス(7)の貫通孔(71)に供給し、該貫通孔(71)から出てきた線材(1A)の先端をストッパ(8)で受けてカッティングナイフ(9)で所定寸法に切断する。
The negative electrode current collector (1) according to the present invention is produced through the following steps.
The first step is a step of drawing (drawing) the wire with a die, and the second step is a step of cutting the drawn wire into a predetermined dimension. This is done as follows.
First, as shown in FIG. 5, the wire rod (1A) is sandwiched between feed rolls (2A) and (2B) and rotated to supply the wire rod (1A) to the through hole (71) of the die (7). The tip of the wire rod (1A) coming out from the hole (71) is received by the stopper (8) and cut into a predetermined dimension by the cutting knife (9).

本発明において、線材(1A)の素材としては、鉄、銅、銅合金等が用いられるが、鉄を用いると以下のような利点があるため好ましい。
第一には、銅や銅合金に比べて安価であるために、製造コストを低く抑えられるということである。
第二には、銅や銅合金に比べて高強度であるために、輸送時、メッキ処理時、電池への組み込み時等において曲がりにくく、安定した高品質の乾電池が得られるということである。
第三には、銅や銅合金に比べて電解メッキが容易であるため、メッキが容易に付着し、メッキに要する時間が少なくて済み、そのため、メッキ費用のコストが低減されて大量生産が容易となり、しかも素地の露出が起こらないために、乾電池に組み込んだ時に水素ガスの発生が生じないということである。
In the present invention, iron, copper, copper alloy, or the like is used as the material for the wire (1A). However, using iron is preferable because of the following advantages.
First, since it is cheaper than copper or copper alloy, the manufacturing cost can be kept low.
Second, since it has higher strength than copper or copper alloy, it is difficult to bend during transportation, plating treatment, incorporation into the battery, etc., and a stable high quality dry battery can be obtained.
Thirdly, since electrolytic plating is easier than copper and copper alloys, plating can be easily attached and less time is required for plating, which reduces the cost of plating and facilitates mass production. In addition, since the substrate is not exposed, hydrogen gas is not generated when it is incorporated in a dry battery.

本発明において線材の素材となる鉄としては、0.03重量%以下の炭素と残部の鉄及び不可避不純物からなる鉄を用いることが好ましい。
その理由は、炭素含有量が0.03重量%以下の鉄を用いると、メッキ処理の際にメッキ被膜が短時間で均一に形成され、製造コストの低減と品質の向上を達成することができるためである。
In the present invention, it is preferable to use iron composed of 0.03% by weight or less of carbon and the balance of iron and inevitable impurities as iron used as the material of the wire.
The reason for this is that when iron having a carbon content of 0.03% by weight or less is used, a plating film is uniformly formed in a short time during the plating process, and a reduction in manufacturing cost and an improvement in quality can be achieved. Because.

第三工程は、所定寸法に切断された線材に冷間鍛造(冷間圧造)加工を施して所定形状(図1(a)又は図3(c)に示す形状)に成形する工程であり、この工程は具体的には以下のように行われる。
所定寸法に切断された線材(1A)を、図6に示すように広径の開口部(31)を有する第1のパンチ(3)でダイス(4)内に押し込んで、ダイス(4)内に設けられた先細り部(41)により先端に絞り加工を施して先端部(13)を形成するとともに、その基端部を第1のパンチ(3)の広径開口部(31)で拡径する(図7参照)。尚、図1(a)に示す形状に成形する場合、ダイス(4)の形状が図示のものと若干異なる。
次いで、図8に示すように、第1のパンチ(3)に代えて円状凹部(51)を有する第2のパンチ(5)を更にダイス(4)側に押し付けて線材の基端部に頭部(12)を形成し、その後、図9に示すように、第2のパンチ(5)を退動させて、成形品(1)をノックアウトピン(6)で押し出す。
The third step is a step of performing cold forging (cold forging) processing on the wire cut to a predetermined size and forming it into a predetermined shape (the shape shown in FIG. 1 (a) or FIG. 3 (c)), Specifically, this step is performed as follows.
The wire (1A) cut to a predetermined size is pushed into the die (4) with the first punch (3) having a wide-diameter opening (31) as shown in FIG. The tip portion (13) is formed by drawing the tip by a tapered portion (41) provided on the base, and the base end thereof is expanded in diameter by the wide-diameter opening (31) of the first punch (3). (See FIG. 7). In addition, when shape | molding in the shape shown to Fig.1 (a), the shape of die | dye (4) is a little different from the thing of illustration.
Next, as shown in FIG. 8, instead of the first punch (3), the second punch (5) having a circular recess (51) is further pressed against the die (4) side to the base end of the wire. The head (12) is formed, and then, as shown in FIG. 9, the second punch (5) is retracted and the molded product (1) is pushed out by the knockout pin (6).

尚、図5乃至図9において、(10)は金型本体であり、(6A)はノックアウトピンが取りつけられたノックアウトロッドであって、ノックアウトロッド(6A)を押し出し方向に移動させる移動手段の図示は省略されている。   5 to 9, (10) is a mold body, (6A) is a knockout rod to which a knockout pin is attached, and the movement means for moving the knockout rod (6A) in the pushing direction is shown. Is omitted.

第四工程は、上記第一乃至第三工程にて得られた成形品(図1(a)又は図3(c)に示した形状のもの)の軸部に対して、上述した凹加工又は凹凸加工を施すことにより、図1(b)又は図3(a)(b)に示した形状の加工物を得る工程である。   In the fourth step, the above-described concave machining or the above-described concave processing or the shaft portion of the molded product obtained in the first to third steps (the shape shown in FIG. 1A or FIG. 3C) is used. This is a step of obtaining a workpiece having the shape shown in FIG. 1B or FIG. 3A and FIG.

第五工程は、所定形状に形成された線材(好ましくは鉄製の線材)の表面にメッキ処理を施す工程である。
メッキ処理としては、亜鉛メッキ又は錫メッキ、もしくは後述する二層構造のメッキが施される。
亜鉛メッキは電解メッキにより行われるが、錫メッキは電解メッキによるものでも無電解メッキによるものもよい。但し、本発明では電解メッキによることが好ましい。
その理由は、電解メッキとすることにより、安定した均一な膜厚のメッキが形成され、高い寸法精度の負極集電体を得ることができるためである。亜鉛メッキ又は錫メッキの厚みは2〜5μmとされる。
The fifth step is a step of plating the surface of the wire (preferably iron wire) formed in a predetermined shape.
As the plating treatment, galvanization or tin plating, or plating with a two-layer structure described later is performed.
Zinc plating is performed by electrolytic plating, but tin plating may be performed by electrolytic plating or electroless plating. However, in the present invention, it is preferable to use electrolytic plating.
The reason is that by using electrolytic plating, stable and uniform plating can be formed, and a negative current collector with high dimensional accuracy can be obtained. The thickness of zinc plating or tin plating is 2 to 5 μm.

第五工程において二層構造のメッキを施す場合、内層が銅メッキで外層が錫メッキの二層構造のメッキ、或いは、内層が銅メッキで外層が亜鉛メッキの二層構造のメッキが施される。
これら二層構造を採用する場合、各層のメッキ厚は、例えば、内層の厚みが1〜2μm、外層の厚みが2〜5μmとされる。
このような二層構造のメッキを形成することによって、仮に外層のメッキ被膜にピンホール等の欠陥があっても、内層のメッキ被膜により鉄素材の露出が防がれ、水素ガスの発生をより一層確実に防ぐことが可能となる。
When the second layer is plated in the fifth step, the inner layer is plated with copper and the outer layer is plated with tin, or the inner layer is plated with copper and the outer layer is plated with zinc. .
When these two-layer structures are employed, the plating thickness of each layer is, for example, that the inner layer has a thickness of 1 to 2 μm and the outer layer has a thickness of 2 to 5 μm.
By forming such a two-layered plating, even if there is a defect such as a pinhole in the outer layer plating film, the inner layer plating film prevents the iron material from being exposed, and more hydrogen gas is generated. This can be prevented more reliably.

表面にメッキを施すことにより、集電体の素材表面自体並びに表面に食い込んだダイスを構成する金属(Fe,Ni,Cr,Mo,W,V,As等)やこれらの酸化物からなる金属微細片がメッキにより被覆されて、乾電池に組み込んだ時に水素ガスの発生を防止することが可能となる。   By plating the surface, the current collector surface itself and the metal (Fe, Ni, Cr, Mo, W, V, As, etc.) that make up the die that dig into the surface and the metal fines made of these oxides It is possible to prevent the generation of hydrogen gas when the piece is coated by plating and incorporated in a dry battery.

第六工程は、不導態化処理を施す工程である。
不導態化処理は、メッキ後の負極集電体の表面をエッチング処理して活性化させた後、硝酸等の酸性の溶液に浸漬することにより行われる。
これにより、負極集電体の表面に酸化被膜が生成されるため、乾電池に組み込んで使用した場合に水素ガスの発生を防止することができる。
The sixth step is a step of applying a deactivation process.
The non-conducting treatment is performed by immersing the surface of the negative electrode current collector after plating in an acidic solution such as nitric acid after being activated by etching.
Thereby, since an oxide film is produced | generated on the surface of a negative electrode electrical power collector, generation | occurrence | production of hydrogen gas can be prevented when it uses by incorporating in a dry battery.

不導態化処理が施された後、第七工程として封孔処理が施される。
封孔処理は、不導態化処理が施された負極集電体を、界面活性剤を含む溶液に浸漬することにより行われる。
これにより、負極集電体がより一層不活性化(酸化しにくくなり、耐食性が向上する)し、乾電池に組み込んで使用した場合に水素ガスの発生を防止する効果を一層高めることができる。更に、表面が平滑化されるため、乾電池に組み込む際のパッキンの損傷が防がれるという効果も得られる。
After the deactivation treatment is performed, a sealing treatment is performed as a seventh step.
The sealing treatment is performed by immersing the negative electrode current collector that has been subjected to the passivation treatment in a solution containing a surfactant.
As a result, the negative electrode current collector is further deactivated (it is difficult to oxidize and the corrosion resistance is improved), and the effect of preventing the generation of hydrogen gas can be further enhanced when the negative electrode current collector is incorporated in a dry battery. Furthermore, since the surface is smoothed, the effect of preventing damage to the packing when assembled in a dry battery is also obtained.

以上説明した第一工程から第七工程を経ることによって、本発明に係る乾電池用負極集電体の製造が完了し、このように製造された負極集電体は、上述したようにアルカリ乾電池やニッケル乾電池の軸心部分に組み込まれて使用される。   Through the first step to the seventh step described above, the manufacture of the negative electrode current collector for a dry battery according to the present invention is completed, and the negative electrode current collector manufactured in this way is an alkaline dry battery or It is used by being incorporated into the axial center of a nickel dry battery.

本発明は、アルカリ乾電池やニッケル乾電池の内部に組み込まれる負極集電体として利用される。   The present invention is used as a negative electrode current collector incorporated in an alkaline dry battery or nickel dry battery.

本発明に係る乾電池用負極集電体の第一実施形態を示す正面図である。It is a front view which shows 1st embodiment of the negative electrode collector for dry batteries which concerns on this invention. 凹部の他の形状の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the other shape of a recessed part. 本発明に係る乾電池用負極集電体の第二実施形態を示す図である。It is a figure which shows 2nd embodiment of the negative electrode collector for dry batteries which concerns on this invention. 本発明に係る負極集電体を組み込んだ乾電池の部分切り欠き断面図である。It is a partial notch sectional view of the dry battery incorporating the negative electrode collector which concerns on this invention. 本発明に係る負極集電体の製造方法の一工程を示す図である。It is a figure which shows 1 process of the manufacturing method of the negative electrode collector which concerns on this invention. 本発明に係る負極集電体の製造方法の一工程を示す図である。It is a figure which shows 1 process of the manufacturing method of the negative electrode collector which concerns on this invention. 本発明に係る負極集電体の製造方法の一工程を示す図である。It is a figure which shows 1 process of the manufacturing method of the negative electrode collector which concerns on this invention. 本発明に係る負極集電体の製造方法の一工程を示す図である。It is a figure which shows 1 process of the manufacturing method of the negative electrode collector which concerns on this invention. 本発明に係る負極集電体の製造方法の一工程を示す図である。It is a figure which shows 1 process of the manufacturing method of the negative electrode collector which concerns on this invention. 従来の乾電池用負極集電体を示す正面図である。It is a front view which shows the conventional negative electrode collector for dry batteries.

符号の説明Explanation of symbols

1 負極集電体
11 軸部
11a 頭部側の一定範囲
11b 径小部
12 頭部
13 先端部
D 一定範囲を除いた長さ方向の全体又は一部の直径
d 一定範囲の部分の直径
L1 短くされた長さ
L2 凹部が形成された部分の長さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Negative electrode current collector 11 Shaft part 11a Head-side fixed range 11b Small diameter part 12 Head part 13 Tip part D The whole or a part of the length direction diameter excluding the fixed range d The diameter L1 of the fixed range part Length L2 Length of the portion where the recess was formed

Claims (6)

円柱状の軸部と、該軸部の基端近傍に設けられた大径円板状の頭部と、該軸部の先端に設けられた略円錐状の先端部とから構成されており、
前記軸部は、前記頭部側の一定範囲を除いた長さ方向の全体又は一部が該一定範囲部分よりも径小とされているとともに、該径小部の表面に凹部が形成されていることを特徴とする乾電池用負極集電体。
It is composed of a cylindrical shaft portion, a large-diameter disk-shaped head portion provided near the base end of the shaft portion, and a substantially conical tip portion provided at the tip of the shaft portion,
The shaft portion has a whole or a part in the length direction excluding a certain range on the head side smaller in diameter than the certain range portion, and a recess is formed on the surface of the small diameter portion. A negative electrode current collector for a dry battery.
円柱状の軸部と、該軸部の基端近傍に設けられた大径円板状の頭部と、該軸部の先端に設けられた略円錐状の先端部とから構成されており、
前記軸部は、前記頭部側の一定範囲を除いた長さ方向の全体又は一部の表面に凹部が形成されているとともに、その長さが、該凹部が形成されない場合の長さと比較して、該凹部の形成により増加した表面積に相当する長さ分だけ短くされていることを特徴とする乾電池用負極集電体。
It is composed of a cylindrical shaft portion, a large-diameter disk-shaped head portion provided near the base end of the shaft portion, and a substantially conical tip portion provided at the tip of the shaft portion,
The shaft portion has a recess formed on the entire surface or a part of the surface in a length direction excluding a certain range on the head side, and the length is compared with the length when the recess is not formed. The negative electrode current collector for a dry battery is shortened by a length corresponding to the surface area increased by the formation of the recess.
前記凹部が、転造加工により形成されてなることを特徴とする請求項1記載の乾電池用負極集電体。   The negative electrode current collector for a dry battery according to claim 1, wherein the concave portion is formed by a rolling process. 前記転造加工がローレット加工であることを特徴とする請求項3記載の乾電池用負極集電体。   The negative electrode current collector for a dry battery according to claim 3, wherein the rolling process is a knurling process. 前記軸部の凹部が形成された部分において、凹部としてへこんでいる部分を除く部分の表面が円滑面とされていることを特徴とする請求項1乃至4いずれかに記載の乾電池用負極集電体。   5. The negative electrode current collector for a dry battery according to claim 1, wherein a surface of a portion of the shaft portion where the concave portion is formed, excluding a portion recessed as the concave portion, is a smooth surface. body. 電解めっき又は無電解めっきが施されていることを特徴とする請求項1乃至5いずれかに記載の乾電池用負極集電体。   Electrode plating or electroless plating is performed, The negative electrode collector for dry batteries according to any one of claims 1 to 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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