JP2008300084A - 扁平形アルカリ電池の電極缶メッキ方法、扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ方法、扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ収装置、扁平形アルカリ電池の負極缶エッチング装置、扁平形アルカリ電池の負極缶表面改質装置、扁平形アルカリ電池の負極缶洗浄装置及び扁平形アルカリ電池の負極缶乾燥装置 - Google Patents

扁平形アルカリ電池の電極缶メッキ方法、扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ方法、扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ収装置、扁平形アルカリ電池の負極缶エッチング装置、扁平形アルカリ電池の負極缶表面改質装置、扁平形アルカリ電池の負極缶洗浄装置及び扁平形アルカリ電池の負極缶乾燥装置 Download PDF

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Abstract

【課題】負極缶の収容凹部だけにメッキ被覆層を形成することができ、メッキ液が無駄に消費されることなく、しかも、少量の洗浄液で負極缶の内側面を洗浄できる扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ方法及びメッキ装置を提供する。
【解決手段】負極缶3の収容凹部Sに、無電解メッキ液F3を注入して収容凹部Sの内側面にメッキ被覆層3dを形成する。負極缶3の収容凹部Sの無電解メッキ液F3を回収した後、収容凹部Sに洗浄液Wを注入して収容凹部Sの内側面を洗浄する。続いて、負極缶3の収容凹部Sの洗浄液Wを回収した後、収容凹部Sに空気Aを注入して収容凹部Sの内側面を乾燥させる。
【選択図】図5

Description

本発明は、扁平形アルカリ電池の電極缶メッキ方法、扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ方法、扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ収装置、扁平形アルカリ電池の負極缶エッチング装置、扁平形アルカリ電池の負極缶表面改質装置、扁平形アルカリ電池の負極缶洗浄装置及び扁平形アルカリ電池の負極缶乾燥装置に関する。
扁平形アルカリ電池の一例として、腕時計などの小型の電子機器に用いられている扁平形アルカリ電池は、正極缶と負極缶を有し、正極缶の開口端が、ガスケットを介して負極缶によって、封止される。負極缶は、その開口端に断面U字状に外周面に沿って折り返された折り返し部と折り返し底部が形成され、その折り返し部において、ガスケットを介して正極缶の開口端縁の内周面によって締め付けられて密封保持される。
この負極缶は、ニッケルよりなるニッケル層(外表面層)と、ステンレスよりなるステンレススチール層(金属層)と、銅よりなる集電体層との3層クラッド材がカップ状にプレス加工されている。
正極缶内には、正極が収容され、負極缶内には、正極とセパレータを介して水銀を含まない亜鉛又は亜鉛合金粉末を負極活物質とする負極が配置されて、アルカリ電解液が注入されてなる。
負極は、亜鉛又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、亜鉛又は亜鉛合金粉末から発生する水素ガス(H2)、更に亜鉛又は亜鉛合金粉末が、負極缶の集電体層の銅とアルカリ電解液を介して接触することによって、集電体層から発生する水素ガス(H2)を抑制するようにしている。
この水素ガス発生の反応は、亜鉛又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。
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、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。
ところが、近年、環境問題から、これら扁平アルカリ電池においても、水銀の使用をできるだけ回避する方向に向かっており、水銀の使用を回避するための多くの研究がなされている。
この水素ガスの発生を効果的に抑えるために、集電体の銅よりも水素過電圧の高い金属である錫よりなる被覆層を被着する方法の提案がなされている(例えば、特許文献1)。被着層は、無電解メッキや電解メッキ等で、上述した錫を被着することによって形成されている。
さらに、負極缶の銅全面をメッキ法により錫を被着後、120℃〜180℃で2分以上熱処理することにより、銅−錫拡散合金層を錫メッキ厚み30%以上する方法も提案されている(例えば、特許文献2)。
特開2001−307739号 公報 特開平9−55194号 公報
上記の扁平形アルカリ電池では、完全に水素ガスの発生を防止することができなかった。これは、負極缶をプレス加工にて成型する際の金型等からの負極缶の銅面への不純物付着やピンホールや亀裂等が被覆層に生じて、集電体層が露出し、水素ガスが発生する等の問題があった。従って、負極缶にクラッド材を用いる場合には、圧延加工にて製作することから銅表面に不純物が付着する可能性が高く、不純物が付着した場合には、被覆層の欠陥を引き起こし、上述した水素ガスの発生する虞があった。
また、負極缶に設けられた被覆層は、通常5μm以下と非常に薄く、かつ、電解メッキ又は無電解メッキ等で形成されるため、ピンホールや亀裂等の欠陥が生じ易い。その結果、被覆層にピンホールや亀裂等が存在した場合、その欠陥部分から水素が発生し、容量保存の低下、耐漏液性の低下、電池缶の膨張等を生じる。
また、被覆層を熱処理することにより、銅・錫拡散合金層を形成する方法では、拡散合金層は成長するものの、熱処理温度が、120℃〜180℃の錫の融点より低いため、水素ガスの発生の主原因である銅メッキ層にピンホールや亀裂等が存在した場合には、それら錫メッキ層の欠陥を修繕できない。
そこで、集電体層を形成前の、ニッケルよりなるニッケル層と、ステンレスよりなるステンレススチール層との2層クラッド材をカップ状にプレス加工した後に、メッキ法によって集電体層やメッキ被覆層を形成することが考えられる。
しかしながら、メッキはカップ状にプレス形状された負極缶の収容凹部内のみにしなければならないことから、サイズの小さい負極缶を効率よく大量にメッキをすることはできない。
本発明は、上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、電極缶の収容凹部にだけにメッキ被覆層を形成することができ、メッキ液が無駄に消費されることなく、しかも、少量の洗浄液で電極缶の収容凹部を洗浄できる扁平形アルカリ電池の電極缶メッキ方法を提供するにある。
また、別の目的は、各負極缶の収容凹部にだけにメッキ被覆層を形成することができ、メッキ液が無駄に消費されることなく、しかも、少量の洗浄液で負極缶の収容凹部を洗浄できる扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ方法及びメッキ装置を提供するにある。
また、別の目的は、各負極缶の収容凹部にだけを化学研磨することができ、しかも、エッチング液の低消費化が図ることができる扁平形アルカリ電池の負極缶エッチング装置を提供するにある。
また、別の目的は、各負極缶の収容凹部にだけを表面改質することができ、しかも、表面改質液の低消費化が図ることができる扁平形アルカリ電池の負極缶表面改質装置を提供するにある。
また、別の目的は、各負極缶の収容凹部にだけを洗浄することができ、しかも、洗浄液の低消費化が図ることができる扁平形アルカリ電池の負極缶洗浄装置を提供するにある。
また、別の目的は、各負極缶の収容凹部にだけを効率よく乾燥することができる扁平形
アルカリ電池の負極缶乾燥装置を提供することにある。
請求項1の発明は、扁平形アルカリ電池の電極缶メッキ方法であって、電極缶の収容凹部にメッキ液を注入して、前記収容凹部の内側面にメッキ被覆層を形成する。
請求項2の発明は、一対の正極缶と負極缶とをガスケットを介して密封した密封空間に、セパレータを配置するとともに、セパレータを挟んで、正極側には正極活物質を主成分とした正極合剤を配置し、負極側には負極活物質を主成分とした負極合剤を配置し、さらに、その正極合剤、セパレータ及び負極合剤を配置した密封空間にアルカリ電解液を充填した扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ方法であって、前記負極缶の収容凹部に、メッキ液を注入して前記収容凹部の内側面にメッキ被覆層を形成する。
請求項3の発明は、請求項2に記載の扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ方法において、前記メッキ液を注入して前記収容凹部の内側面にメッキ被覆層を形成するメッキ工程の前に、前記収容凹部の表面を化学研磨するエッチング工程と、前記化学研磨された前記収容凹部の表面を改質する表面改質工程を有し、前記エッチング工程は、前記負極缶の収容凹部にエッチング液を注入するエッチング液注入工程と、前記エッチング液を注入後に前記収容凹部を洗浄する洗浄工程と有し、前記表面改質工程は、前記負極缶の収容凹部に表面改質液を注入する表面改質液注入工程と、前記表面改質液を注入後に前記収容凹部を洗浄液にて洗浄する洗浄工程と、前記洗浄後に前記収容凹部の洗浄液を回収する洗浄液回収工程と、前記洗浄液回収に前記収容凹部を乾燥させる乾燥工程とを有し、前記メッキ工程は、前記負極缶の収容凹部にメッキ液を注入するメッキ液注入工程と、前記注入したメッキ液を前記負極缶の収容凹部から回収するメッキ液回収工程と、前記メッキ液回収後に前記収容凹部を洗浄液にて洗浄する洗浄工程と、前記洗浄後に前記収容凹部の前記洗浄液を回収する洗浄液回収工程と、前記洗浄液回収に前記収容凹部を乾燥させる乾燥工程と
を有する。
請求項4の発明は、請求項3に記載の扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ方法において、前記負極缶は、ニッケルよりなる外表面層と、ステンレススチールよりなる金属層と、銅よりなる集電体層との3層クラッド材を、集電体層を内側にしてカップ状にプレス加工されたものであって、前記カップ状の前記収容凹部の内側面の集電体層にメッキ被覆層が形成されるようにした。
請求項5の発明は、請求項3又は4に記載の扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ方法において、前記エッチング液は、少なくとも1種類以上の酸を含む。
請求項6の発明は、請求項3又は4に記載の扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ方法において、前記メッキ液は、少なくとも錫か、インジウムを含むメッキ液である。
請求項7の発明は、負極缶の収容凹部にメッキ被覆層を形成する扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ装置であって、トレイに形成された複数のポケットに、それぞれ前記収容凹部が上方に向くように配置された複数の負極缶に対して、同時に前記各容凹部の内側面にメッキ被覆層を形成するためにメッキ液を、それぞれ対応する負極缶の収容凹部に注入する複数のディスペンサーを備えた。
請求項8の発明は、請求項7に記載の扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ装置において、前記トレイに形成された複数のポケットに、それぞれメッキ液が注入されている前記収容凹部が上方に向くように配置された複数の負極缶に対して、同時に前記各収容凹部に注入されているメッキ液を、それぞれ吸引する複数の吸引ノズルを備えた。
請求項9の発明は、負極缶の収容凹部をエッチング液にてエッチングし表面を化学研磨
する扁平形アルカリ電池の負極缶エッチング装置であって、トレイに形成された複数のポケットに、それぞれ前記収容凹部が上方に向くように配置された複数の負極缶に対して、同時に前記各容凹部の内側面を化学研磨するためにエッチング液を、それぞれ対応する負極缶の収容凹部に注入する複数のディスペンサーを備えた。
請求項10の発明は、請求項9に記載の扁平形アルカリ電池の負極缶のエッチング装置であって、前記トレイに形成された複数のポケットに、それぞれエッチング液が注入されている前記収容凹部が上方に向くように配置された複数の負極缶に対して、同時に前記各収容凹部に注入されているエッチング液を、それぞれ吸引する複数の吸引ノズルを備えた。
請求項11の発明は、負極缶の収容凹部を表面改質液にてエッチングし表面改質する扁平形アルカリ電池の負極缶表面改質装置であって、トレイに形成された複数のポケットに、それぞれ収容凹部が上方に向くように配置された複数の負極缶に対して、同時に前記各容凹部の内側面を改質するために表面改質液を、それぞれ対応する負極缶の収容凹部に注入する複数のディスペンサーを備えた。
請求項12の発明は、請求項11に記載の扁平形アルカリ電池の負極缶表面改質装置において、前記トレイに形成された複数のポケットに、それぞれ表面改質液が注入されている前記収容凹部が上方に向くように配置された複数の負極缶に対して、同時に前記各収容凹部に注入されている表面改質液を、それぞれ吸引する複数の吸引ノズルを備えた。
請求項13の発明は、負極缶の収容凹部を洗浄液にて洗浄する扁平形アルカリ電池の負極缶洗浄装置であって、トレイに形成された複数のポケットに、それぞれ収容凹部が上方に向くように配置された複数の負極缶に対して、同時に前記各収容凹部に洗浄液を、それぞれ対応する負極缶の収容凹部に注入する複数のディスペンサーを備えた。
請求項14の発明は、請求項13に記載の扁平形アルカリ電池の負極缶洗浄装置であって、前記トレイに形成された複数のポケットに、それぞれ洗浄液が注入されている前記収容凹部が上方に向くように配置された複数の負極缶に対して、同時に前記各収容凹部に注入されている洗浄液を、それぞれ吸引する複数の吸引ノズルを備えた。
請求項15の発明は、負極缶の収容凹部を乾燥する洗浄扁平形アルカリ電池負極缶の乾燥装置であって、トレイに形成された複数のポケットに、それぞれ前記収容凹部が上方に向くように配置された複数の負極缶に対して、同時に前記各収容凹部に空気を、それぞれ対応する負極缶の収容凹部に注入する複数のディスペンサーを備えた。
請求項1の発明によれば、電極缶の収容凹部にメッキ液を注入するだけなので、電極缶の収容凹部にだけにメッキ被覆層を形成することができる。しかも、メッキ液が無駄に消費されることない。さらに、さらに、メッキ後の洗浄を行う場合、収容凹部のみ洗浄するだけよいので、少量の洗浄液で洗浄できる。
請求項2の発明によれば、負極缶の収容凹部にメッキ液を注入するだけなので、負極缶の収容凹部にだけにメッキ層を形成することができる。しかも、メッキ液が無駄に消費されることない。さらに、メッキ後の洗浄を行う場合、収容凹部のみ洗浄するだけよいので、少量の洗浄液で洗浄できる。
請求項3の発明によれば、エッチング工程によって、収容凹部の表面が化学研磨され負極缶の材料であるクラッド材を圧延加工で作製する際に表面に付着する不純物や負極缶を
プレス加工にて成型する際の金型等からの負極缶に付着する不純物が除去され、不純物の付着で発生するピンホールや亀裂等のメッキ被覆層の欠陥を未然に防止し、欠陥の少ないメッキ被覆層を形成できる。また、エッチング工程によって不純物が除去された収容凹部の表面は、表面改質工程によって、後工程(メッキ工程)での均一なメッキ被覆層が形成されるための表面改質がなされる。さらに、メッキ工程において、収容凹部に注入したメッキ液を回収した後に収容凹部を洗浄するので、メッキ液が洗浄液によって薄まることはない。従って、メッキ液を再利用する際に、その薄まったメッキ液により最表面がメッキされてしまうため、最表面のメッキ被覆層の緻密性が低下してしまうといったことがない。さらにまた、メッキ工程において、洗浄後速やかに洗浄液の回収及び乾燥を行うので、メッキ被覆層に液しみ等が形成されない。
請求項4の発明によれば、エッチング工程により、負極缶の収容凹部の銅よりなる集電体層に付着する不純物が除去される。さらに、表面改質工程により、銅よりなる集電体層の表面をメッキしやすい状態(例えば、Cu+(1価の銅イオン))にでき、欠陥の無い均一なメッキ被覆層を形成することができる。
請求項5の発明によれば、酸によって、負極缶の収容凹部の銅よりなる集電体層が化学研磨され、集電体層に付着する不純物が除去される。
請求項6の発明によれば、負極缶の収容凹部に形成された銅よりなる集電体層に、銅よりも水素過電圧の高い金属である錫またはインジウムよりなるメッキ被覆層を形成したので、負極活物質である亜鉛が負極缶の集電体と接することによる水素ガスの発生が抑制される。
請求項7の発明によれば、複数のディスペンサーによって、トレイの各ポケットに配置された対応する負極缶の収容凹部に対して、それぞれメッキ液を注入するため、大量の負極缶についてその収容凹部にだけにメッキ層を形成することができ、しかも、メッキ液の低消費化が図ることができる。
請求項8の発明によれば、複数の吸引ノズルによって、トレイの各ポケットに配置された対応する負極缶の収容凹部に対して、それぞれメッキ液を吸引するため、効率のよいメッキ液の回収が行うことができる。
請求項9の発明によれば、複数のディスペンサーによって、トレイの各ポケットに配置された対応する負極缶の収容凹部に対して、それぞれエッチング液を注入するため、大量の負極缶についてその収容凹部にだけを化学研磨することができ、しかも、エッチング液の低消費化が図ることができる。
請求項10の発明によれば、複数の吸引ノズルによって、トレイの各ポケットに配置された対応する負極缶の収容凹部に対して、それぞれエッチング液を吸引するため、効率のよいエッチング液の回収が行うことができる。
請求項11の発明によれば、複数のディスペンサーによって、トレイの各ポケットに配置された対応する負極缶の収容凹部に対して、それぞれ表面改質液を注入するため、大量の負極缶についてその収容凹部にだけを表面改質することができ、しかも、表面改質液の低消費化が図ることができる。
請求項12の発明によれば、複数の吸引ノズルによって、トレイの各ポケットに配置された対応する負極缶の収容凹部に対して、それぞれ表面改質液を吸引するため、効率のよい表面改質液の回収が行うことができる。
請求項13の発明によれば、複数のディスペンサーによって、トレイの各ポケットに配置された対応する負極缶の収容凹部に対して、それぞれ洗浄液を注入するため、大量の負極缶についてその収容凹部にだけを洗浄することができ、しかも、洗浄液の低消費化が図ることができる。
請求項14の発明によれば、複数の吸引ノズルによって、トレイの各ポケットに配置された対応する負極缶の収容凹部に対して、それぞれ洗浄液を吸引するため、効率のよい洗浄液の回収が行うことができる。
請求項15の発明によれば、複数のディスペンサーによって、トレイの各ポケットに配置された対応する負極缶の収容凹部に対して、それぞれ空気を注入するため、大量の負極缶についてその収容凹部にだけを効率よく乾燥することができる。
以下、本発明を具体化した一実施形態を、図面に従って説明する。図1は、ボタン形(扁平形)のアルカリ一次電池の概略断面図を示す。図1において、アルカリ一次電池1はボタン形の一次電池であって、有底円筒状の正極缶2及び有蓋円筒状の負極缶3を有している。電極缶としての正極缶2は、鋼板にニッケルメッキを施した構成であって、正極端子を兼ねている。
一方、電極缶としての負極缶3は、その円形に開口した折り返し部4が形成され、その折り返し部4には、例えば、ナイロン製のリング状のガスケット5が装着されている。そして、正極缶2の円形の開口部6に、負極缶3を、ガスケット5を装着した折り返し部4側から嵌合させ、該正極缶2の開口部6を該ガスケット5に向かってかしめて封口することによって、正極缶2と負極缶3は、互いに連結固定されている。正極缶2と負極缶3を連結固定することによって、ガスケット5を介して正極缶2と負極缶3の間には、密閉空間が形成される。
負極缶3は、図2に示すように、ニッケルよりなる外表面層3aと、ステンレススチール(SUS)よりなる金属層3bと、銅よりなる集電体層3cとの3層クラッド材を、集電体層3cを内側にしてカップ状にプレス加工した後に、カップ(収容凹部S)の内面、即ち集電体層3cにメッキ被覆層3dを形成したものである。
メッキ被覆層3dは、本実施形態では、錫よりなるメッキ被覆層であって、負極缶3の内面領域に形成される。ここで、内面領域とは、負極缶3の収容凹部S(後記するアルカリ電解液に接する側)であって、かつ折り返し部4の折り返し片4aより内側に位置する折り返し底部4bより内面の領域である。
つまり、本実施形態では、ガスケット5と接する折り返し片4aと、折り返し底部4bには、メッキ被覆層3d(錫被覆層)を形成しないようにして、クリープ現象によりアルカリ電解液が這い上がるのを防止し耐漏液性を向上させている。これは、集電体層3cよりメッキ被覆層3d(錫被覆層)の方が、アルカリ電解液が這い上がり易いためである。
ガスケット5を介して正極缶2と負極缶3の間に形成された密閉空間には、正極合剤7、セパレータ8、負極合剤9が収容され、セパレータ8を挟んで正極缶2側に正極合剤7、負極缶3側に負極合剤9が収容配置されている。この密閉空間には、アルカリ電解液が充填されている。
詳述すると、正極合剤7は、正極缶2の底面に配設されている。正極合剤7は、正極活物質としてオキシ水酸化ニッケル粉末、導電剤としてのグラファイト、結着剤としてのポ
リアクリル酸ソーダ、アルカリ電解液として水酸化カリウム水溶液を混合後、打錠機等でプレス成型した円柱状のペレット構造である。なお、本実施例では、正極活物質として、オキシ水酸化ニッケルを用いたが、酸化銀、二酸化マンガン、ニッケルと銀の複合化合物等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
セパレータ8の上側には、負極合剤9が配置される。負極合剤9は、非含有水銀、即ち、水銀を含まない負極活物質としての亜鉛粉末又は亜鉛合金粉末、アルカリ電解液、増粘剤等からなるジェル状をなし、負極缶3の底面に圧着され、セパレータ8の上側に収容されている。
正極合剤7と負極合剤9の間には、セパレータ8が配置される。セパレータ8は、例えば、本実施形態では不織布8a、セロファン8b、ポリエチレン8c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8に、アルカリ電解液を含浸させている。
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、水酸化カリウム水溶液、あるいは、水酸化ナトリウム水溶液と水酸化カリウム水溶液の混合水溶液を用いることができる。
このように、負極缶3の収容凹部S(内面領域)であって銅よりなる集電体層3cの表面に、銅よりも水素過電圧の高い金属である錫よりなるメッキ被覆層3dを形成したので、負極活物質である亜鉛が負極缶3の集電体層3cと接することによる水素ガスの発生が抑制される。
本実施形態では、メッキ被覆層3dを錫としたが、インジウムよりなるメッキ被覆層3dであってもよい。これは、インジウムは、錫と同様に銅表面上に均一で緻密なメッキ被覆層3dを形成しやすく、かつ、銅よりも水素過電圧の高い金属であるからである。勿論、錫とインジウムとからなるメッキ被覆層3dを形成してもよい。
次に、図2に示すように、負極缶3の収容凹部Sに形成したメッキ被覆層3d(錫被覆層)の形成方法について図3〜図5に従って説明する。
図3(a)に示すように、メッキ被覆層3d(錫被覆層)形成前のカップ状にプレス加工した負極缶3を、その円形に開口した折り返し部4(収容凹部S)が上方に向くように配置する。そして、まず、エッチング工程に移る。
(エッチング工程)
(1)メッキ被覆層3d(錫被覆層)形成前のカップ状の負極缶3の収容凹部S内に、図3(b)に示すように、濃度98%の硫酸8%、濃度35%の過酸化水素水8%を含むエッチング液F1を、ディスペンサー等の注入装置で注入する(エッチング液注入工程)。エッチング液F1の注入により、負極缶3の収容凹部Sに形成された銅よりなる集電体層3cが化学研磨、即ち表面処理される。これによって、集電体層3cの表面に付着された不純物が除去されるとともに、表面に形成されたキズ等がなくなり集電体層3cの表面は平坦になる。
なお、エッチング液F1は、少なくとも1類以上の酸を含むことが好ましい。これは、酸による化学研磨効果で、負極缶3の材料であるクラッド材を圧延加工で製作する際に銅表面に付着する不純物や負極缶3をプレス加工にて成型する際の金型等から負極缶3の銅表面へ付着する不純物を除去できるためである。
(2)エッチング液F1にて表面の化学研磨処理が完了すると、図3(c)に示すように、負極缶3の収容凹部S内のエッチング液F1を吸引ノズル等の吸引装置によって吸引除去(回収)する(エッチング液回収工程)。
(3)エッチング液F1が回収されると、図3(d)に示すように、負極缶3の収容凹部S内に純水よりなる洗浄液Wを、ディスペンサー等で注入し、負極缶3の収容凹部S内を洗浄する(洗浄工程)。これは、洗浄液Wの洗浄によりエッチング液F1を完全に除去し、エッチング液F1の残渣が後工程の導電性高分子液F2と反応してメッキ被覆層3dの品質を低下させるのを防止するためである。
(4)洗浄液Wにて洗浄が完了すると、図3(e)に示すように、負極缶3の収容凹部S内の洗浄液Wを吸引ノズル等によって吸引除去(水切り)する(洗浄液回収工程)。
(5)負極缶3の収容凹部S内の洗浄液Wの水切りが完了すると、図3(f)に示すように、負極缶3の収容凹部S内に空気Aを、ディスペンサー等で送風する(乾燥工程)。これによって、負極缶3の収容凹部S内が、空気Aにて負極缶3の収容凹部S内は乾燥される。 水切り及び乾燥を行うことによって、残った水分が後工程の導電性高分子液F2を薄め表面改質を低下させないためである。
負極缶3の収容凹部S内の乾燥が完了すると、エッチング工程が終了し、次に図4に示す表面改質工程を行う。
(表面改質工程)
(1)負極缶3の収容凹部S内が乾燥されると、図4(a)に示すように、負極缶3の収容凹部S内に表面改質液としてのポリアミン等の導電性高分子液F2を、ディスペンサー等の注入装置で注入する(表面改質液注入工程)。導電性高分子液F2の注入により、負極缶3の収容凹部Sに形成された銅よりなる集電体層3cが表面処理される。これによって、集電体層3cの表面は改質される。
つまり、銅よりなる集電体層3cの表面にランダムに存在するCu+(1価の銅イオン)とCu2+(2価の銅イオン)が、導電性高分子液によって、Cu+(1価の銅イオン)のみとなる。
(2)導電性高分子液F2にて表面処理が完了すると、図4(b)に示すように、負極缶3の収容凹部S内の導電性高分子液F2を吸引ノズル等の吸引装置によって吸引除去(回収)する(表面改質液回収工程)。
(3)導電性高分子液F2が回収されると、図4(c)に示すように、負極缶3の収容凹部S内に純水よりなる洗浄液Wを、ディスペンサー等で注入し、負極缶3の収容凹部S内を洗浄する(洗浄工程)。これは、洗浄液Wの洗浄により導電性高分子液F2を完全に除去し、導電性高分子液F2の残渣が後工程の無電解メッキ液F3と反応してメッキ被覆層3dの品質を低下させるのを防止するためである。
(4)洗浄液Wにて洗浄が完了すると、図4(d)に示すように、負極缶3の収容凹部S内の洗浄液Wを吸引ノズル等によって吸引除去(水切り)する(洗浄液回収工程)。
(5)負極缶3の収容凹部S内の洗浄液Wの水切りが完了すると、図4(e)に示すように、負極缶3の収容凹部S内に空気Aを、ディスペンサー等で送風する(乾燥工程)。これによって、負極缶3の収容凹部S内が、空気Aにて乾燥される。
水切り及び乾燥を行うことによって、残った水分が後工程のメッキ液F3を薄めメッキ被覆層3dの品質を低下させないためである。
負極缶3の収容凹部S内が乾燥されると、表面改質工程が終了し、次に図5に示す無電解メッキ工程を行う。
(無電解メッキ工程)
(1)負極缶3の収容凹部S内が乾燥されると、図5(a)に示すように、負極缶3の
収容凹部S内に錫を含む無電解メッキ液F3を、ディスペンサー等の注入装置で注入する(メッキ液注入工程)。これによって、無電解メッキ液F3中の錫が、集電体層3cの表面(銅表面)上に均一で緻密な錫よりなるメッキ被覆層3dを形成する。
なお、本実施形態では、無電解メッキ液F3は、錫を含む無電解メッキ液F3であるが、インジウムよりなるメッキ被覆層3dの場合には、インジウムを含む無電解メッキ液が使用される。
(2)負極缶3の収容凹部S内にメッキ被覆層3dが形成されると、図5(b)に示すように、負極缶3の収容凹部S内の無電解メッキ液F3を吸引ノズル等の吸引装置によって吸引除去(回収)する(メッキ液回収工程)。メッキ液F3の回収を行わないと、次工程の洗浄時に洗浄液Wによってメッキ液F3が薄まってしまい、その薄まったメッキ液F3により最表面がメッキされてしまうため、最表面のメッキ被覆層3dの緻密性が低下してしまからである。
(3)負極缶3の収容凹部S内の無電解メッキ液F3がディスペンサー等によって回収されると、図5(c)に示すように、負極缶3の収容凹部S内に純水よりなる洗浄液Wを、ディスペンサー等で注入する(洗浄工程)。これによって、負極缶3の収容凹部S内が、洗浄液Wにて洗浄される。洗浄を行わないと、メッキ液F3中の水分が蒸発することで適正濃度よりメッキ液F3の濃度が高くなってしまいメッキ被覆層3dの均一性及び緻密性が低下してしまうからである。
(4)負極缶3の収容凹部S内の洗浄液Wによる洗浄が完了すると、図5(d)に示すように、負極缶3の収容凹部S内の洗浄液Wを吸引ノズル等によって吸引除去(水切り)する(水切り工程)。
(5)負極缶3の収容凹部S内の洗浄液Wの水切りが完了すると、図5(e)に示すように、負極缶3の収容凹部S内に空気Aを、ディスペンサー等で送風する。これによって、負極缶3の収容凹部S内が空気Aにて乾燥し、この洗浄後速やかに水切り及び乾燥を行うことによって、メッキ被覆層3dに水しみ等の弊害が生じる虞を防止するためである。
以上のような、エッチング工程、表面改質工程及び無電解メッキ工程を行うことによって、負極缶3の収容凹部Sであって銅よりなる集電体層3cの表面に、均一で緻密なメッキ被覆層3dを簡単に形成することができる。
次に、負極缶3の収容凹部Sにメッキ被覆層3dを形成するメッキ被覆層形成装置について図6〜図11に従って説明する。
図6は、メッキ被覆層形成装置20の概略構成を示し概略平面図であって、ベース21の上面に、第1〜第3コンベアC1,C2,C3を備えている。第1コンベアC1は、ベース21の手前側に沿って設けられ,第2コンベアC2は、ベース21の右側に沿って設けられ、第3コンベアC3は、ベース11の奥側に沿って設けられている。
第1〜第3コンベアC1,C2,C3は、複数の負極缶3を載置したトレイTを、矢印方向に搬送する。詳述すると、トレイTは第1コンベアC1の左端部(供給部)に載置されて、同第1コンベアC1の右端部に搬送される。トレイTは、第1コンベアC1の右端部から第2コンベアC2の前端部に乗り移り、第2コンベアC2の後端部に搬送される。そして、トレイTは、第2コンベアC2の後端部から第3コンベアC3の右端部に乗り移り、第3コンベアC3の左端部(回収部)に搬送される。
トレイTは、図7に示すように、板状のトレイ本体Taに、複数のポケットPが凹設さ
れている。本実施例では、搬送方向に14個。搬送方向と直交する方向に12個、計168個〔=14×12〕のポケットPが形成されている。そして、トレイTの各ポケットPに、メッキ被覆層3dがメッキされる前の負極缶3が載置される。負極缶3は、図8に示すように、その収容凹部Sが上方に向くようにポケットPに配置される。
ベース21であって第1コンベアC1上には、エッチング装置30が設けられているとともに、同エッチング装置30より下流側の第1コンベアC1上には、表面改質装置40が設けられている。さらに、ベース21であって第3コンベアC3上には、無電解メッキ装置50が設けられている。
そして、トレイTが、第1〜第3コンベアC1,C2,C3にて搬送されている過程で、トレイTに載置された複数の負極缶3は、エッチング装置30でエッチング処理(エッチング工程)され、表面改質装置40で表面改質処理(表面改質工程)され、無電解メッキ装置50で無電解メッキ処理(無電解メッキ工程)されてメッキ被覆層3dが形成される。
(エッチング装置30)
エッチング装置30は、上流側から下流側に向かって、エッチング液注入装置30a、エッチング液回収装置30b、洗浄液注入装置30c、洗浄液回収装置30d、乾燥装置30eを備えている。
図9に示すように、エッチング液注入装置30aは、装置本体31がベース21の上面に第1コンベアC1に沿って固設されている。装置本体31には、支持アーム32が第1コンベアC1側に延出形成されている。支持アーム32は、その下側に、エッチング液注入ユニット33を、上下方向に移動可能に支持している。エッチング液注入ユニット33は、複数のディスペンサーDを備えた四角板状のホルダ33aを備え、該ホルダ33aは図示しない上下動駆動機構を介して支持アーム32に支持されている。
ホルダ33aに支持固定された複数のディスペンサーDは、前記トレイTに設けたポケットPの数に対応した数(168本)だけ設けられ、ホルダ33aに対して第1コンベアC1の搬送方向に14個。搬送方向と直交する方向に12個のディスペンサーDが設けられている。そして、第1コンベアC1にてトレイTが、エッチング液注入ユニット33の直下に案内されると、トレイTの各ポケットPに配置された負極缶3は、同時に、それぞれ対応するディスペンサーDと対峙するようになっている。
エッチング液注入ユニット33の各ディスペンサーDは、図示しないチューブを介して装置本体31に設けた図示しないタンクに貯留したエッチング液F1が供給されるようになっている。装置本体31には制御装置34が設けられ、制御装置34はエッチング液注入ユニット33を制御して、図10に示すように、各ディスペンサーDからトレイTのポケットPに配置された負極缶3の収容凹部Sへのエッチング液F1の注入を制御する。
従って、エッチング液注入装置30aは、第1コンベアC1にてトレイTがエッチング液注入ユニット33の直下に案内されると、トレイTの各ポケットPに配置された負極缶3の収容凹部Sに対して一斉にディスペンサーDからエッチング液F1が注入され、各負極缶3の収容凹部S内を化学研磨する。
エッチング液注入装置30aの下流側には、エッチング液回収装置30bが配置されている。
エッチング液回収装置30bは、装置本体35がベース21の上面に第1コンベアC1に沿って固設されている。装置本体35には、支持アーム36が第1コンベアC1側に延出形成されている。支持アーム36は、その下側に、エッチング液回収ユニット37を、
上下方向に移動可能に支持している。エッチング液回収ユニット37は、複数の吸引ノズルNを備えた四角板状のホルダ37aを備え、該ホルダ37aは図示しない上下動駆動機構を介して支持アーム36に支持されている。
ホルダ37aに支持固定された複数の吸引ノズルNは、前記トレイTに設けたポケットPの数に対応した数(168本)だけ設けられ、ホルダ37aに対して第1コンベアC1の搬送方向に14個。搬送方向と直交する方向に12個の吸引ノズルNが設けられている。そして、第1コンベアC1にてトレイTが、エッチング液回収ユニット37の直下に案内されると、トレイTの各ポケットPに配置された負極缶3は、同時に、それぞれ対応する吸引ノズルNと対峙するようになっている。そして、エッチング液回収ユニット37は、上下動して、吸引ノズルNの先端が負極缶3の収容凹部Sに供給されたエッチング液F1を吸引するために、図11に2点鎖線で示す、負極缶3内に浸入した吸引位置と、トレイTの搬送の邪魔にならない、図11に実線で示す、退避位置との間を移動するようになっている。
エッチング液回収ユニット37の各吸引ノズルNは、図示しないチューブを介して、前記エッチング液注入装置30aのタンクに吸引したエッチング液F1を排出するようになっている。装置本体35には制御装置38が設けられ、制御装置38はエッチング液回収ユニット37を制御して、各吸引ノズルNからトレイTのポケットPに配置された負極缶3に注入されたエッチング液F1を吸引する。
従って、エッチング液回収装置30bは、第1コンベアC1にてトレイTがエッチング液回収ユニット37の直下に案内されると、トレイTの各ポケットPに配置された負極缶3に対して一斉に吸引ノズルNから負極缶3の収容凹部Sに注入されたエッチング液F1を吸引し、各負極缶3の収容凹部S内のエッチング液F1をタンクに回収する。
エッチング液回収装置30bの下流側には、洗浄液注入装置30cが配置されている。
洗浄液注入装置30cは、前記エッチング液注入装置30aが各負極缶3にエッチング液F1を注入するのに対して、各負極缶3の収容凹部Sに純水よりなる洗浄液Wを注入するのが相違するだけで、エッチング液注入装置30aとその構成が同じである。従って、説明の便宜上、洗浄液注入装置30cの説明は省略する。
従って、エッチング液注入装置30aは、第1コンベアC1にてトレイTが案内されると、トレイTの各ポケットPに配置された負極缶3の収容凹部Sに対して一斉に洗浄液Wを注入し、各負極缶3の収容凹部S内を洗浄する。
洗浄液注入装置30cの下流側には、洗浄液回収装置30dが配置されている。洗浄液回収装置30dは、前記エッチング液回収装置30bが各負極缶3の収容凹部Sにエッチング液F1を吸引するのに対して、各負極缶3の収容凹部Sに注入された洗浄液Wを吸引するのが相違するだけで、エッチング液回収装置30bとその構成が同じである。従って、説明の便宜上、洗浄液回収装置30dの説明は省略する。
従って、洗浄液回収装置30dは、第1コンベアC1にてトレイTが案内されると、トレイTの各ポケットPに配置された負極缶3に対して一斉に負極缶3の収容凹部Sに注入された洗浄液Wを吸引し、各負極缶3の収容凹部S内の洗浄液Wを図示しないタンクに回収する。
洗浄液回収装置30dの下流側には、乾燥装置30eが配置されている。乾燥装置30eは、前記エッチング液注入装置30aが各負極缶3の収容凹部Sにエッチング液F1を注入するのに対して、各負極缶3の収容凹部Sに空気Aを注入するのが相違するだけで、
エッチング液注入装置30aとその構成が基本的に同じである。従って、説明の便宜上、乾燥装置30eの説明は省略する。
従って、乾燥装置30eは、第1コンベアC1にてトレイTが案内されると、トレイTの各ポケットPに配置された負極缶3に対して、一斉に、負極缶3の収容凹部S内に空気Aが注入され、各負極缶3の収容凹部S内を注入された空気Aによって速やかに乾燥させる。
(表面改質装置40)
表面改質装置40は、図6に示すように、上流側から下流側に向かって、表面改質液注入装置40a、表面改質液回収装置40b、洗浄液注入装置40c、洗浄液回収装置40d、乾燥装置40eを備えている。
本実施形態では、表面改質装置40は、表面改質液としての導電性高分子液F2を扱う点が、エッチング液F1を扱うエッチング装置30と相違するだけなので、表面改質液注入装置40aはエッチング液注入装置30aと、表面改質液回収装置40bはエッチング液回収装置30bと同じ構成にしている。また、表面改質装置40の洗浄液注入装置40c、洗浄液回収装置40d及び乾燥装置40eも、それぞれ、エッチング装置30の洗浄液注入装置30c、洗浄液回収装置30d、乾燥装置30eと同じ構成にしている。
従って、説明の便宜上、表面改質装置40の説明を省略する。
(無電解メッキ装置50)
無電解メッキ装置50は、図6に示すように、上流側から下流側に向かって、無電解メッキ液注入装置50a、無電解メッキ液回収装置50b、洗浄液注入装置50c、洗浄液回収装置50d、乾燥装置50eを備えている。
本実施形態では、無電解メッキ装置50は、メッキ液F3を扱う点が、前記エッチング液F1を扱うエッチング装置30と相違するだけなので、無電解メッキ液注入装置50aはエッチング液注入装置30aと、無電解メッキ液回収装置50bはエッチング液回収装置30bと同じ構成にしている。また、無電解メッキ装置50の洗浄液注入装置50c、洗浄液回収装置50d及び乾燥装置50eも、それぞれ、エッチング装置30の洗浄液注入装置30c、洗浄液回収装置30d、乾燥装置30eと同じ構成にしている。
従って、説明の便宜上、無電解メッキ装置50の説明を省略する。
なお、例えば、エッチング液注入装置30aにおいて、エッチング液注入ユニット33は、ディスペンサーDは、トレイTに設けたポケットPの数に対応した数(168本)だけ設け、一斉にトレイTの各負極缶3の収容凹部Sに対してエッチング液F1を注入できるようにした。これを、図12に示すように、ホルダ33aに対して搬送方向と直交する方向に12個のディスペンサーDを設け、横一列の各負極缶3の収容凹部S毎に順番にエッチング液F1を注入してもよい。
なお、図12に示す構成は、エッチング液注入装置30aに限定されるものではなく、その他の注入装置、回収装置、乾燥装置に応用してもよいことは勿論である。
(実施例1)
図1で示した構造のSR626SW電池を実施例1として作成した。
そして、ニッケル層よりなる外表面層3aと、SUS304のステンレススチール層よりなる金属層3bと、銅によりなる集電体層3cからなる厚さ0.2mmの3層クラッド材をプレス加工することによって、折り返し片4aと折り返し底部4bを有した負極缶3を形成する。
この負極缶3の収容凹部Sに濃度98%の硫酸8%と濃度35%の過酸化水素水8%を含むエッチング液F1を注入することで負極缶3の集電体層3cの表面を化学研磨後洗浄する。水切り(乾燥)しないで、次工程のポリアニリンを主成分とする導電性高分子液F2を注液後に洗浄及び水きり(乾燥を含む)する。このとき、導電性高分子液F2の回収は行わない。最後に無電解メッキ液F3を注入後、そのメッキ液F3の回収、洗浄及び水切り(乾燥を含む)し、錫よりなるメッキ被覆層3dを形成して負極缶3を作製した。
一方、濃度30%の水酸化ナトリウム水溶液のアルカリ電解液を注入し、次に正極合剤7をディスク状に成形したペレットを、正極缶2内に挿入して、正極合剤7にアルカリ電解駅を吸収させる。
この正極合剤7によるペレット上に不織布、セロファン、ポリエチレンのグラフト重合した膜の3層構造の円形状に打ち抜いたセパレータ8を装填し、このセパレータ8に濃度30%の水酸化ナトリウム水溶液であるアルカリ電解液を滴下して含浸させた。
このセパレータ8上の水銀を含まないアルミニウム、インジウム、ビスマスを含む亜鉛合金粉、酸化亜鉛、増粘剤、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及び、水からなるジェル状の負極合剤9を載置し、この負極缶3を正極缶2の開口端縁内に、ポリアミド66にポリアミド系シーラントを塗布してなるポリアミド製リング状のガスケット5挿入し、正極缶2に開口端縁からかしめることで密封してアルカリ電池を作製した。
(実施例2)
実施例2においては、負極缶3の収容凹部Sにエッチング液F1を注入した後に行う洗浄工程の後に、洗浄液回収工程(乾燥工程も含む)を追加した。その他の条件は、実施例1と同様な条件で作成した。
(実施例3)
実施例3においては、負極缶3の収容凹部Sに導電性高分子液F2を注入後、洗浄工程及び洗浄液回収工程(乾燥工程を含む)に行う前に、その導電性高分子液F2を回収する表面改質液回収工程を追加した。その他の条件は、実施例1と同じ条件で作成した。
(実施例4)
実施例4において、負極缶3の集電体処理のエッチング工程における水切り(乾燥を含む)工程(洗浄液回収及び乾燥工程)と表面改質工程における導電性高分子液F2を回収する表面改質液回収工程を追加した。その他の条件は、実施例1と同様の条件で作製した。
(実施例5)
実施例5において、エッチング液F1を濃度98%の硫酸8%と濃度98%の硝酸1%の混合液とした。その他の条件は、実施例1と同様の条件で作製した。
(実施例6)
実施例6において、無電解メッキ液F3を無電解インジウムメッキとした。その他の条件は、実施例1と同様の条件で作製した。
(比較例1)
比較例1は、エッチング液F1を注入した後の、即ち、エッチング工程における洗浄工程をなくした。その他の条件は、実施例1と同様の条件で作製した。
(比較例2)
比較例2は、導電性高分子液F2を注入した後の水切り(乾燥も含む)工程(洗浄液回収及び乾燥工程)をなくした。その他の条件は、実施例1と同様の条件で作製した。
(比較例3)
比較例3は、導電性高分子液F2を注入した後の、即ち、表面改質工程における洗浄及び水切り(乾燥も含む)工程をなくした。その他の条件は、実施例1と同様の条件で作製した。
(比較例4)
比較例4は、錫を含む無電解メッキ液F3を注入した後の、即ち、無電解メッキ工程における水切り(乾燥を含む)工程(洗浄液回収及び乾燥工程)をなくした。その他の条件は、実施例1と同様の条件で作製した。
(比較例5)
比較例5は、錫を含む無電解メッキ液F3を注入した後の、即ち、無電解メッキ工程における洗浄工程及び水きり(乾燥を含む)工程(洗浄液回収及び乾燥工程)をなくした。その他の条件は、実施例1と同様の条件で作製した。
(比較例6)
比較例6は、錫を含む無電解メッキ液F3を注入した後の、即ち、無電解メッキ工程におけるメッキ液回収工程をなくした。その他の条件は、実施例1と同様の条件で作製した。
(比較例7)
比較例7は、エッチング工程全てを省略した。その他の条件は、実施例1と同様の条件で作製した。
(比較例8)
比較例8は、表面改質工程全てを省略した。その他の条件は、実施例1と同様の条件で作製した。
(比較例9)
比較例9は、エッチング工程と表面改質工程を全て省略した。その他の条件は、実施例1と同様の条件で作製した。
上述した実施例1〜9の電池を、それぞれ200個ずつ作製した。これら100個ずつの電池を温度45℃、相対湿度93%の過酷環境下で保存し、80日及び100日後の漏液発生率について評価結果を表1に示す。また、これら。100個ずつの電池を60℃、相対速度0%の環境下で100日間保存し、30kΩで定抵抗放電させ、1.2Vを終止電圧とした時の放電容量(mAh)を表1に示す。まお、このいずれの電池も初期放電容量は28mAhであった。
Figure 2008300084

まず、初めに、表1より、実施例1と比較例1を比較するに、負極缶3の処理方法とし
て、エッチング工程においてエッチング液F1を注入した後に洗浄工程を有し、表面改質工程において導電性高分子液F2を注入した後に少なくとも洗浄工程及び水切り(乾燥工程を含む)工程(洗浄液回収及び乾燥工程)を有し、無電解メッキ工程においてメッキ液F3を注入した後に少なくともメッキ液F3の回収工程、洗浄工程及び水切り(乾燥を含む)工程を有することにより、耐漏液性と容量保存性を向上させることがわかる。
これは、実施例1では、エッチング工程においてエッチング液F1の注液後、洗浄工程を有するため、エッチング液F1を完全に除去することにより、エッチング液F1の残渣が後工程の導電性高分子液F2と反応してメッキ被覆層3dの品質を低下させるのを防止できるためである。
次に、この表1により、実施例1と比較例2を比較するに、負極缶3の処理方法としてエッチング工程においてエッチング液F1を注入した後に洗浄工程を有し、表面改質工程において導電性高分子液F2を注入した後に少なくとも洗浄工程及び水きり(乾燥工程を含む)工程(洗浄液回収及び乾燥工程)を有し、無電解メッキ工程において無電解メッキ液F3を注入した後に少なくともメッキ液回収工程、洗浄工程及び水切り(乾燥工程を含む)工程(洗浄液回収及び乾燥工程)を有することにより、耐漏液特性と容量保存性を向上することがわかる。
これは、実施例1では、表面改質工程において導電性高分子液F2の注入後、水切り工程(洗浄液回収工程)を有するため、水分を取り除くことで残った水分が後工程のメッキ液F3を薄めメッキ被覆層3dの品質を低下させるのを防止できるためである。
次に、この表1より、実施例1と比較例3を比較するに、負極缶3の処理方法としてエッチング工程においてエッチング液F1を注入した後に少なくとも洗浄工程を有し、表面改質工程において導電性高分子液F2を注入した後に少なくも洗浄工程及び水切り(乾燥工程を含む)工程(洗浄液回収及び乾燥工程)を有することにより、耐漏液特性と容量保存性を向上できることがわかる。
これは、実施例1では表面改質工程での導電性高分子液F2の残渣が後工程のメッキ液F3と反応してメッキ被覆層3dの品質を低下させるのを防止できるためである。
次に、この表1により、実施例1と比較例4を比較するに、負極缶3の処理方法としてエッチング工程においてエッチング液F1を注入した後に少なくとも洗浄工程及び水切り(乾燥工程を含む)工程(洗浄液回収及び乾燥工程)を有し、表面改質工程において導電性高分子液F2を注入した後に少なくとも洗浄工程及び水切り(乾燥工程を含む)工程(洗浄液回収及び乾燥工程)を有し、無電解メッキ工程においてメッキ液F3を注入した後に少なくともメッキ液F3の回収工程、洗浄工程及び水切り(乾燥工程を含む)工程(洗浄液回収及び乾燥工程)を有することにより、耐漏液特性と容量保存性を向上できることがわかる。
これは、実施例1では、無電解メッキ工程においてメッキ液F3の注入後に水切り工程(洗浄液回収工程)を有するため、水分を取り除くことでメッキ被覆層3dに水しみ等の弊害が生じるのを防止できるためである。
次に、この表1により、実施例1と比較例5を比較するに、負極缶3の処理方法としてエッチング工程においてエッチング液F1を注入した後に少なくとも洗浄工程を有し、表面改質工程において導電性高分子液F2を注入した後に少なくとも洗浄工程及び水切り(乾燥を含む)工程(洗浄液回収及び乾燥工程)を有し、無電解メッキ工程においてメッキ液F3を注入した後に少なくともそのメッキ液F3の回収工程、洗浄工程及び水切り(乾燥を含む)工程(洗浄液回収及び乾燥工程)を有することにより、耐漏液特性と容量保存
性を向上できることがわかる。
これは、実施例1では、無電解メッキ工程においてメッキ液F3の注液後に洗浄工程及び水切り工程を有するため、メッキ液F3中の水分が蒸発することで、適正濃度よりメッキ液F3の濃度が高くなってしまいメッキ被覆層3dの均一性及び緻密性が低下すること、及び、メッキ被覆層3dに水しみ等の弊害が生じることを防止することができるためである。
次に、この表1により、実施例1と比較例6を比較するに、負極缶3の処理方法としてエッチング工程においてエッチング液F1を注入した後に少なくとも洗浄工程を有し、表面改質工程において導電性高分子液F2を注入した後に少なくとも洗浄工程及び水切り(乾燥工程を含む)工程を有し、無電解メッキ工程においてメッキ液F3を注入した後に少なくともそのメッキ液F3の回収工程、洗浄工程及び水切り(乾燥工程を含む)工程を有することにより、耐漏液特性と容量保存性を向上できることがわかる。
これは、実施例1では、無電解メッキ工程においてメッキ液F3の注液後にそのメッキ液F3の回収工程を有するため、次工程の洗浄時の洗浄液Wによってメッキ液F3が薄まってしまい、その薄まったメッキ液F3により最表面がメッキされ最表面のメッキ被覆層3dの緻密性が低下することを防止することができるためである。
次に、この表1により、実施例1と比較例7を比較するに、負極缶の処理方法としてエッチング工程においてエッチング液F1を注入した後に少なくとも洗浄工程を有し、表面改質工程において導電性高分子液F2を注入した後に少なくとも洗浄工程及び水切り(乾燥工程を含む)工程を有し、無電解メッキ工程がメッキ液F3を注入した後に少なくともそのメッキ液F3の回収工程、洗浄工程及び水切り(乾燥工程を含む)工程を有することにより、耐漏液特性と容量保存性を向上できることがわかる。
これは、実施例1では、酸によるエッチング工程を有するため、酸による化学研磨の結果で、負極缶3の材料であるクラッド材を圧延加工で製作する際に銅表面へ付着する不純物を除去できるので、不純物の付着で発生するピンホールや亀裂等のメッキ被覆層3dの欠陥を防止し、欠陥の少ないメッキ被覆層3dができるためである。
次に、この表1により、実施例1と比較例8を比較するに、エッチング工程においてエッチング液F1を注入した後少なくとも洗浄工程を有し、表面改質工程において導電性高分子液F2を注入した後に少なくとも洗浄工程及び水切り(乾燥を含む)工程(洗浄液回収及び乾燥工程)を有し、無電解メッキ工程においてメッキ液F3を注入した後に少なくともそのメッキ液F3の回収工程、洗浄工程及び水切り(乾燥を含む)工程(洗浄液回収及び乾燥工程)を有することにより、耐漏液特性と容量保存性を向上できることがわかる。
これは、実施例1では、表面改質工程においてポリアニリン等の導電性高分子液F2で負極缶3の表面処理を行うとピンホールや亀裂等の欠陥が無く均一な厚みのメッキ被覆層3dの形成が可能になる。メカニズムとしては、導電性高分子液F2で負極缶3の銅層(集電体層3c)の表面を処理すると、表面がCU+(1価の銅イオン)のみとなり(導電性高分子液F2で負極缶3の銅層(集電体層3c)の表面を行わないと、銅層の表面にCu+とCu2+がランダムに存在することと、均一なメッキ被覆層3dの形成を阻害する)、欠陥が無く均一なメッキ被覆層3dの形成のためである。
次に、この表1により、実施例1と比較例9を比較するに、エッチング工程においてエッチング液F1を注入した後に少なくとも洗浄工程を有し、表面改質工程において導電性
高分子液F2を注入した後に少なくとも洗浄及び水切り(乾燥を含む)工程(洗浄液回収及び乾燥工程)を有し、無電解メッキ工程においてメッキ液F3を注入した後に少なくともそのメッキ液F3の回収工程、洗浄工程及び水切り(乾燥を含む)工程(洗浄液回収及び乾燥工程)を有することにより、耐漏液特性と容量保存性を向上できることがわかる。
これは、前述した比較例7と比較例8の理由による。
次に、この表1により、実施例1と実施例5を比較するに、エッチング液F1が少なくとも1類以上の酸を含むことにより、耐漏液特性と容量保存性を向上できることがわかる。
これも、酸による化学研磨効果で、負極缶3の材料であるクラッド材を圧延加工で製作される際に銅表面(集電体層3c)に付着する不純物や負極缶3をプレス加工にて成型する際の金型等からの負極缶3の集電体層3c表面(銅表面)に付着する不純物を除去できるので、不純物の付着で発生するピンホールや亀裂等のメッキ被覆層3dの欠陥防止し、欠陥の少ないメッキ被覆層3dが形成できるためである。
最後に、実施例1と実施例6を比較するに、メッキ液F3が少なくても錫、インジウムを含むメッキ液F3であることにより、耐漏液特性と容量保存性を向上できることがわかる。
これは、錫及びインジウムは、銅表面(集電体層3c表面)上に均一で緻密なメッキ被覆層3dを形成し易く、かつ、負極活物質である亜鉛が負極缶の集電体と接することにより発生する水素ガスの抑制効果(水素過電圧)が高いためである。
本発明により、負極缶3の収容凹部Sにピンホール、亀裂、及び、不純物等による欠陥のない、しかも、銅よりも水素過電圧の高い金属よりなるメッキ被覆層3dを形成したので、負極活物質である亜鉛の腐食を抑制できるとともに、アルカリ電解液のクリープ現象による耐漏液特性を向上できる。本発明を用いれば、水銀を使用することなく良好なアルカリ電池を得ることができる。
次に、上記のように構成した本実施形態の効果を以下に記載する。
(1)本実施形態によれば、収容凹部Sに無電解メッキ液F3を注入することによって、収容凹部S内にだけメッキ被覆層3dを形成し、それ以外の部分には形成しないようした。従って、無駄のない効率のよいメッキが可能となる。
しかも、集電体層3cよりアルカリ電解液が這い上がり易いメッキ被覆層3dを収容凹部S内にだけに形成したことから、ガスケット5と負極缶3との間を、クリープ現象によりアルカリ電解液が這い上がるのを防止しでき耐漏液性を向上させることができる。
さらに、負極缶3の収容凹部Sに形成された銅よりなる集電体層3cに、銅よりも水素過電圧の高い金属である錫またはインジウムよりなるメッキ被覆層3dを形成したので、負極活物質である亜鉛が負極缶3の集電体層3cと接することによる水素ガスの発生を確実に抑制される。
(2)本実施形態によれば、無電解メッキ工程、表面改質工程の前にエッチング工程を行った。従って、エッチング工程によって、収容凹部Sの表面(集電体層3c)が化学研磨され負極缶3の材料であるクラッド材を圧延加工で作製する際に表面に付着する不純物や負極缶3をプレス加工にて成型する際の金型等からの負極缶3(集電体層3c)に付着する不純物が除去され、不純物の付着で発生するピンホールや亀裂等のメッキ被覆層3dの欠陥を未然に防止し、欠陥の少ないメッキ被覆層を形成できる。
(3)本実施形態によれば、また、エッチング工程の後であって無電解メッキ工程の前に表面改質工程を行った。従って、表面改質工程は、エッチング工程によって不純物が除去された収容凹部Sの表面(集電体層3c)に対して、後工程(無電解メッキ工程)での均一なメッキ被覆層3dを形成するためのメッキしやすい表面改質がなされる。
(4)本実施形態によれば、無電解メッキ工程において、収容凹部Sに注入した無電解メッキ液F3を回収した後に収容凹部Sを洗浄する。従って、無電解メッキ液F3が洗浄液Wによって薄まることはない。その結果、無電解メッキ液F3を再利用する際に、その薄まった無電解メッキ液F3にて形成されるメッキ被覆層3dの緻密性が低下してしまうといったことがない。
(5)本実施形態によれば、無電解メッキ工程において、洗浄後速やかに洗浄液Wの回収及び乾燥を行うので、メッキ被覆層3dに液しみ(水しみ)等が形成されない。
(6)本実施形態によれば、無電解メッキ装置50において、複数のディスペンサーDによって、トレイTの各ポケットPに配置された対応する負極缶3の収容凹部Sに対して、それぞれ無電解メッキ液F3を注入するため、大量の負極缶3についてその収容凹部Sにだけにメッキ被覆層3dを形成することができ、しかも、無電解メッキ液F3の低消費化が図ることができる。
さらに、無電解メッキ装置50において、複数の吸引ノズルNによって、トレイTの各ポケットPに配置された対応する負極缶3の収容凹部Sに対して、それぞれ無電解メッキ液F3を吸引するため、効率のよい無電解メッキ液F3の回収が行うことができる。
(7)本実施形態によれば、エッチング装置30において、複数のディスペンサーDによって、トレイTの各ポケットPに配置された対応する負極缶3の収容凹部Sに対して、それぞれエッチング液F1を注入するため、大量の負極缶3についてその収容凹部Sにだけを化学研磨することができ、しかも、エッチング液F1の低消費化が図ることができる。
さらに、エッチング装置30において、複数の吸引ノズルNによって、トレイTの各ポケットPに配置された対応する負極缶3の収容凹部Sに対して、それぞれエッチング液F1を吸引するため、効率のよいエッチング液F1の回収が行うことができる。
(8)本実施形態によれば、表面改質装置40において、複数のディスペンサーDによって、トレイTの各ポケットPに配置された対応する負極缶3の収容凹部Sに対して、それぞれ導電性高分子液F2を注入するため、大量の負極缶3についてその収容凹部Sにだけを表面改質することができ、しかも、導電性高分子液F2の低消費化が図ることができる。
さらに、表面改質装置40において、複数の吸引ノズルNによって、トレイTの各ポケットPに配置された対応する負極缶3の収容凹部Sに対して、それぞれ導電性高分子液F2を吸引するため、効率のよい導電性高分子液F2の回収が行うことができる。
(9)本実施形態によれば、エッチング装置30、表面改質装置40及び無電解メッキ装置50について、複数のディスペンサーDによって、トレイTの各ポケットPに配置された対応する負極缶3の収容凹部Sに対して、それぞれ洗浄液Wを注入するため、大量の負極缶3についてその収容凹部Sにだけを洗浄することができ、しかも、洗浄液Wの低消費化が図ることができる。
さらに、複数の吸引ノズルNによって、トレイTの各ポケットPに配置された対応する負極缶3の収容凹部Sに対して、それぞれ洗浄液Wを吸引するため、効率のよい洗浄液Wの回収が行うことができる。
(10)本実施形態によれば、エッチング装置30、表面改質装置40及び無電解メッキ装置50について、複数のディスペンサーDによって、トレイTの各ポケットPに配置された対応する負極缶3の洗浄後の収容凹部Sに対して、それぞれ空気Aを注入するため、大量の負極缶3についてその収容凹部Sにだけを効率よく乾燥することができる。
また、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々構成が採り得ることは勿論である。
上記実施形態では、扁平形アルカリ一次電池1の電極缶としての負極缶3のメッキについて具体化したが、これに限定されるものではなく、扁平形アルカリ一次電池1の正極缶2のメッキにも応用してもよい。
上記実施形態では、水素ガス発生を抑制するためのメッキ被覆層3dを形成するために具体化した。これを、水素ガス発生の抑制以外の目的での負極缶3の収容凹部Sへのメッキに応用してもよい。
上記実施形態では、濡電解メッキ工程において、洗浄工程を、各負極缶3の収容凹部Sに洗浄液Wを注して行った。これを、洗浄槽の中に、トレイTに配置された多数の負極缶3を浸けて洗浄するようにして実施してもよい。なぜなら、以後の工程は、水切り工程(洗浄液回収工程)と乾燥工程だけなので、各負極缶3をトレイTに配置し、以後の工程を行わなくても大量処理を行う大きな支承がないからである。
本実施形態のアルカリ電池の概略断面図。 負極缶の構造を説明するための断面図。 負極缶に形成するメッキ被覆層の形成方法を示す説明図であって、(a)〜(f)は、エッチング工程を説明する説明図。 負極缶に形成するメッキ被覆層の形成方法を示す説明図であって、(a)〜(e)は、表面改質工程を説明する説明図。 負極缶に形成するメッキ被覆層の形成方法を示す説明図であって、(a)〜(e)は、無電解メッキ工程を説明する説明図。 メッキ被覆層形成装置の概略構成を示し概略平面図。 トレイの斜視図。 トレイに設けたポケットに配置された負極缶を説明するための断面図。 エッチング液注入装置及びエッチング液回収装置の要部全体斜視図。 エッチング液注入装置のディスペンサーから負極缶の収容凹部にエッチング液を注入した状態を説明するための断面図。 エッチング液回収装置の吸引ノズルにり負極缶の収容凹部のエッチング液を吸引する状態を説明するための断面図。 その他のエッチング液注入装置を説明するための要部全体斜視図。
符号の説明
1…扁平形アルカリ一次電池、2…正極缶、3…負極缶、3a…外表面層、3b…金属層、3c…集電体層、3d…メッキ被覆層、4…折り返し部、5…ガスケット、7…正極合剤、8…セパレータ、9…負極合剤、20…メッキ被覆層形成装置、30…エッチング装置、40…表面改質装置、50…無電解メッキ装置、30c,40c,50c…洗浄液注入装置、30c,40c,50c…洗浄液注入装置、30e,40e,50e…乾燥装
置、A…空気、D…ディスペンサー、F1…エッチング液、F2…導電性高分子液、F3…無電解メッキ液、N…吸引ノズル、P…ポケット、S…収容凹部、W…洗浄液。

Claims (15)

  1. 扁平形アルカリ電池の電極缶メッキ方法であって、
    電極缶の収容凹部にメッキ液を注入して、前記収容凹部の内側面にメッキ被覆層を形成することを特徴とする扁平形アルカリ電池の電極缶メッキ方法。
  2. 一対の正極缶と負極缶とをガスケットを介して密封した密封空間に、セパレータを配置するとともに、セパレータを挟んで、正極側には正極活物質を主成分とした正極合剤を配置し、負極側には負極活物質を主成分とした負極合剤を配置し、さらに、その正極合剤、セパレータ及び負極合剤を配置した密封空間にアルカリ電解液を充填した扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ方法であって、
    前記負極缶の収容凹部に、メッキ液を注入して前記収容凹部の内側面にメッキ被覆層を形成することを特徴とする扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ方法。
  3. 請求項2に記載の扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ方法において、
    前記メッキ液を注入して前記収容凹部の内側面にメッキ被覆層を形成するメッキ工程の前に、前記収容凹部の表面を化学研磨するエッチング工程と、前記化学研磨された前記収容凹部の表面を改質する表面改質工程を有し、
    前記エッチング工程は、
    前記負極缶の収容凹部にエッチング液を注入するエッチング液注入工程と、
    前記エッチング液を注入後に前記収容凹部を洗浄する洗浄工程と
    を有し、
    前記表面改質工程は、
    前記負極缶の収容凹部に表面改質液を注入する表面改質液注入工程と、
    前記表面改質液を注入後に前記収容凹部を洗浄液にて洗浄する洗浄工程と、
    前記洗浄後に前記収容凹部の洗浄液を回収する洗浄液回収工程と、
    前記洗浄液回収に前記収容凹部を乾燥させる乾燥工程と、
    を有し、
    前記メッキ工程は、
    前記負極缶の収容凹部にメッキ液を注入するメッキ液注入工程と、
    前記注入したメッキ液を前記負極缶の収容凹部から回収するメッキ液回収工程と、
    前記メッキ液回収後に前記収容凹部を洗浄液にて洗浄する洗浄工程と、
    前記洗浄後に前記収容凹部の前記洗浄液を回収する洗浄液回収工程と、
    前記洗浄液回収に前記収容凹部を乾燥させる乾燥工程と
    を有することを特徴とする扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ方法。
  4. 請求項3に記載の扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ方法において、
    前記負極缶は、ニッケルよりなる外表面層と、ステンレススチールよりなる金属層と、銅よりなる集電体層との3層クラッド材を、集電体層を内側にしてカップ状にプレス加工されたものであって、前記カップ状の前記収容凹部の内側面の集電体層にメッキ被覆層が形成されるようにしたことを特徴とする扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ方法。
  5. 請求項3又は4に記載の扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ方法において、
    前記エッチング液は、少なくとも1種類以上の酸を含むことを特徴とする扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ方法。
  6. 請求項3又は4に記載の扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ方法において、
    前記メッキ液は、少なくとも錫か、インジウムを含むメッキ液であることを特徴とする扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ方法。
  7. 負極缶の収容凹部にメッキ被覆層を形成する扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ装置であって、
    トレイに形成された複数のポケットに、それぞれ前記収容凹部が上方に向くように配置された複数の負極缶に対して、同時に前記各容凹部の内側面にメッキ被覆層を形成するためにメッキ液を、それぞれ対応する負極缶の収容凹部に注入する複数のディスペンサーを備えたことを特徴とする扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ装置。
  8. 請求項7に記載の扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ装置において、
    前記トレイに形成された複数のポケットに、それぞれメッキ液が注入されている前記収容凹部が上方に向くように配置された複数の負極缶に対して、同時に前記各収容凹部に注入されているメッキ液を、それぞれ吸引する複数の吸引ノズルを備えたことを特徴とする扁平形アルカリ電池の負極缶メッキ装置。
  9. 負極缶の収容凹部をエッチング液にてエッチングし表面を化学研磨する扁平形アルカリ電池の負極缶エッチング装置であって、
    トレイに形成された複数のポケットに、それぞれ前記収容凹部が上方に向くように配置された複数の負極缶に対して、同時に前記各容凹部の内側面を化学研磨するためにエッチング液を、それぞれ対応する負極缶の収容凹部に注入する複数のディスペンサーを備えたことを特徴とする扁平形アルカリ電池の負極缶エッチング装置。
  10. 請求項9に記載の扁平形アルカリ電池の負極缶エッチング装置において、
    前記トレイに形成された複数のポケットに、それぞれエッチング液が注入されている前記収容凹部が上方に向くように配置された複数の負極缶に対して、同時に前記各収容凹部に注入されているエッチング液を、それぞれ吸引する複数の吸引ノズルを備えたことを特徴とする扁平形アルカリ電池の負極缶エッチング装置。
  11. 負極缶の収容凹部を表面改質液にてエッチングし表面改質する扁平形アルカリ電池の負極缶表面改質装置であって、
    トレイに形成された複数のポケットに、それぞれ収容凹部が上方に向くように配置された複数の負極缶に対して、同時に前記各容凹部の内側面を改質するために表面改質液を、それぞれ対応する負極缶の収容凹部に注入する複数のディスペンサーを備えたことを特徴とする扁平形アルカリ電池の負極缶表面改質装置。
  12. 請求項11に記載の扁平形アルカリ電池の負極缶表面改質装置において、
    前記トレイに形成された複数のポケットに、それぞれ表面改質液が注入されている前記収容凹部が上方に向くように配置された複数の負極缶に対して、同時に前記各収容凹部に注入されている表面改質液を、それぞれ吸引する複数の吸引ノズルを備えたことを特徴とする扁平形アルカリ電池の負極缶表面改質装置。
  13. 負極缶の収容凹部を洗浄液にて洗浄する扁平形アルカリ電池の負極缶洗浄装置であって、
    トレイに形成された複数のポケットに、それぞれ収容凹部が上方に向くように配置された複数の負極缶に対して、同時に前記各収容凹部に洗浄液を、それぞれ対応する負極缶の収容凹部に注入する複数のディスペンサーを備えたことを特徴とする扁平形アルカリ電池の負極缶洗浄装置。
  14. 請求項13に記載の扁平形アルカリ電池の負極缶洗浄装置において、
    前記トレイに形成された複数のポケットに、それぞれ洗浄液が注入されている前記収容凹部が上方に向くように配置された複数の負極缶に対して、同時に前記各収容凹部に注入されている洗浄液を、それぞれ吸引する複数の吸引ノズルを備えたことを特徴とする扁平形アルカリ電池の負極缶洗浄装置。
  15. 負極缶の収容凹部を乾燥する洗浄扁平形アルカリ電池の負極缶乾燥装置であって、
    トレイに形成された複数のポケットに、それぞれ前記収容凹部が上方に向くように配置された複数の負極缶に対して、同時に前記各収容凹部に空気を、それぞれ対応する負極缶の収容凹部に注入する複数のディスペンサーを備えたことを特徴とする扁平形アルカリ電池の負極缶乾燥装置。
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