JP6318375B2 - コイン形電池 - Google Patents

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Description

本発明は、コイン形電池に関し、さらに詳しくは、誤飲に対する安全性を高めたコイン形電池に関する。
コイン形電池は、小型機器やメモリバックアップなどの電源として広く用いられている。コイン形電池の用途は拡大の一途にあるが、これに伴い、コイン形電池の誤飲に対する対策の重要性が増している。コイン形電池が生体内に取り込まれると、コイン形電池のケースおよび封口板のそれぞれの端子面が体液と接触し、水の電気分解が進行する。体液のｐＨは概ね中性であるが、水の電気分解が進行すると、負極側の端子面近傍の体液がアルカリ性に変化し、正極端子側の体液は酸性に変化する。そのため、生体に危害を及ぼす。
そこで、特許文献１は、誤飲を防止する観点から、電池の表面に苦味物質を含有する導電性被膜を形成することを提案している。
特開平４−３１２７６２号公報
しかし、特許文献１の方法では、生体がコイン形電池を吐き出さずに飲み込んでしまった場合には、上記危害を避けることが難しい。
上記に鑑み、本開示は、誤飲による生体への危害を低減することができる、安全性の高いコイン形電池を提供することを目的とする。
本開示のコイン形電池は、底板部および底板部の周縁から立ち上がる側部を有する電池ケースと、天板部および天板部から側部の内側へ延びる周縁部を有する封口板と、側部と周縁部との間に圧縮されて介在するガスケットと、電池ケースと封口板により密閉された発電要素とを具備する。電池ケースおよび封口板の少なくとも一方が、外面側に設けられた表面層と、表面層より内面側に設けられた中間層と、中間層より内面側に設けられた基材層とを有すクラッド材で形成され、表面層はニッケルからなり、中間層はチタンを含む。
本開示によれば、コイン形電池の誤飲による生体への危害を低減することができる。
本発明の一実施形態に係るコイン形電池の構成を示す縦断面図である。
本発明の本実施形態に係るコイン形電池は、発電要素と、発電要素を密閉収容する外装体とで構成されている。外装体は、開口を有する有底の電池ケースと、電池ケースの開口を塞ぐ封口板と、電池ケースの側部の端部（開口端部）と封口板の周縁部との間に介在するガスケットとを具備している。発電要素は、第一電極と、第二電極と、これらの間に介在するセパレータと、電解液とを具備する。電池ケースと封口板とで形成される空間に発電要素を充填した後、電池ケースの開口端部を、ガスケットを介して封口板の周縁部にかしめることで、発電要素が外装体の内部に密閉収容される。
第一電極と第二電極とは、互いに異なる極性を有する。すなわち、第一電極が正極（または負極）である場合、第二電極は負極（または正極）である。コイン形電池がリチウム電池である場合、正極は、電池ケースの底板部に対向するように収容され、負極は、封口板の天板部に対向するように収容される。ただし、正負極の配置はこれに限定されない。コイン形電池には、コイン型だけでなく、ボタン型も含まれる。すなわち、コイン形電池の形状や直径は特に限定されず、例えば電池厚みが直径より大きいボタン型電池も本発明のコイン形電池に包含されるものとする。
より詳細には、電池ケースは、底板部および底板部の周縁から立ち上がる側部を有する。底板部は、通常、円形であるが、円形に近い形状（例えば楕円形）でもよい。封口板は、天板部および天板部から電池ケースの側部の内側へ延びる周縁部を有する。天板部は、底板部の形状に対応しており、通常、底板部より直径の小さい円形である。コイン形電池の厚さＴは、底板部の直径Ｄより小さい場合が多く（Ｔ＜Ｄ）、例えば１．２ｍｍ≦Ｔ≦５．０ｍｍ、９ｍｍ≦Ｄ≦２４．５ｍｍである。電池ケースの側部と封口板の周縁部との間には、ガスケットが圧縮されて介在している。ここで、電池ケースおよび封口板の少なくとも一方は、外面側に設けられた表面層と、表面層より内面側に設けられた中間層と、中間層より内面側に設けられた基材層とを有すクラッド材で形成されている。また表面層はニッケルからなり、中間層はチタンを含んでいる。
中間層に含まれるチタンは、コイン形電池が誤飲された際に、正極である電池ケースおよび／または負極である封口板と、体液との接触による水の電気分解反応を抑制する作用を有する。
通常、コイン形電池の外装体には、外表面にニッケルめっき層を設けたステンレスが使用されている。このような外装体を有するコイン形電池を誤飲すると、体内で水の電気分解反応が進行する。すなわち、負極側では、水の電気分解による水素が発生し、負極周辺の体液はアルカリ性にシフトする。外表面のニッケルは、アルカリ環境下で容易に溶解し、露出したステンレス表面で水の電気分解反応が継続することにより、さらに強アルカリ側へとシフトする。一方、正極側では、水の電気分解による酸素が発生し、正極周辺の体液が酸性にシフトする。外表面のニッケルは、酸性環境下で容易に溶解し、露出したステンレスが腐食反応により溶解することで、さらに強酸側へとシフトする。
本発明の封口板は、外面側にニッケルからなる表面層、その内面側にチタンを含む中間層を設ける。ニッケルは、アルカリ又は酸性の環境下で容易に溶解する。よって誤飲した際、正極と導通する電池ケースおよび／または負極と導通する封口板の外表面のニッケルはすぐに溶解し、その内面側の中間層が外面に露出する。
チタンは、強アルカリや強酸の環境下でも腐食反応を起こさない。よって、外面に露出した中間層の表面では、負極周辺では強アルカリ側へのシフトを防ぎ、正極周辺では強酸側へのシフトを防ぐことができるため、生体への危害を抑えることができる。
中間層は、純粋なチタン（単体）だけでなく、チタン合金を用いてもよい。チタン合金は、チタン以外の金属を、例えば７質量％以下の含有量で含んでもよい。チタン以外の金属としては、Ａｌ、Ｆｅ、Ｖなどが挙げられる。
チタンは、誤飲の際には上記効果が得られるものの、その表面に非常に薄く緻密な酸化物層が存在しているため、接触抵抗は若干高い。さらに大気中で長期保管すると、この酸化物層が徐々に厚くなり、接触抵抗が非常に高くなってしまう。
本発明は、外面側にニッケルからなる表面層を設けることで、外面側の接触抵抗を低減することができる。また、この表面層をクラッド加工により設けるため、めっき加工と比較し、大気中で長期保管した場合であっても、チタン表面の酸化物層の厚み増加を抑制し、素材の電気抵抗の上昇を抑えることができる。さらに、還元雰囲気でクラッドした場合は、中間層の表面に存在する酸化物層の一部を還元して減少させるため、より素材の電気抵抗を下げることができる。
また本発明において、表面層および中間層は、基材層とクラッドされる。チタンは、従来外装体として用いられているステンレスや鋼板材料に比べて硬く加工性が悪く、単体で用いることは難しい。特に形状が複雑な電池ケースや封口板に用いるのは困難である。そのため、中間層の厚みを薄肉化し、ステンレスや鋼板材料からなる基材層に載積してクラッドすることで、加工性及び強度を備えた素材を得ることができる。
中間層の厚みは、３〜５０μｍが好ましく、１０〜５０μｍ、１０〜３５μｍがより好ましい。表面層のニッケルの厚みは、０．５〜１０μｍが好ましく、１〜３μｍがより好ましい。
基材層の厚みは、１００〜３００μｍが好ましく、１８０〜２５０μｍがより好ましい。これにより、外装体としての十分な強度を確保しやすくなる。このとき、電池ケースまたは封口板における中間層の割合が大きくなりすぎないように、厚み比率（基材層厚み／中間層厚み）は、２〜３０が好ましく、３〜２４がより好ましい。厚み比率が３０より大きく中間層の厚み比率が低くなりすぎると、電池ケースや封口板の成型時や電池のかしめ封口時に、中間層にクラックが入る可能性があり、部分的に基材層が露出する危険性がある。一方、厚み比率が２より小さく中間層の厚み比率が高くなりすぎると、硬くなりすぎて加工性が悪くなる。また、電池のかしめ封口時の寸法調整も困難になり、封止性が低下する。さらに、電気抵抗値も高くなり、出力特性が必要な用途では電池の放電特性低下を招いてしまう。
基材層は、外装体の骨格を成す主要材料である。強度の高い骨格が得られる点で、ステンレス鋼、普通鋼および炭素鋼よりなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。普通鋼とは、ＪＩＳに規定されるＳＳ材、ＳＭ材、ＳＰＣＣ材のような鋼である。炭素鋼は、Ｓ１０Ｃ、Ｓ２０Ｃ、Ｓ３０Ｃ、Ｓ４５Ｃ、Ｓ５５Ｃのような鋼であり、機械構造用合金鋼に属する。ただし、普通鋼や炭素鋼を基材層に用いる場合には、電池の内部側に、錆止め用のニッケルめっき層を形成することが望ましい。
基材層は、発電要素に対する耐食性を確保し、内部抵抗の上昇を抑制する観点からは、ステンレス鋼を用いることがより好ましい。ステンレスの種類としては、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４４、ＳＵＳ４４７などの４００系のフェライト系ステンレス、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３１６などの３００系のオーステナイト系ステンレス、ＳＵＳ３２９などの二相ステンレス等を用いることができる。また、ステンレスに近い組成のＮＡＳ２５４、ＮＡＳ３５４などのニッケル合金も使用できる。中でも、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４４、ＳＵＳ４４７などの４００系のフェライト系ステンレスが特に好ましい。これらの材料は磁性体であり、コイン電池が誤飲された際に、磁石を用いて生体内からコイン電池を取り出すことが可能となる。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係るコイン形電池１０について説明する。ただし、以下の実施形態は、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
外装体の内部には発電要素が収容されている。発電要素は、正極２、負極３、セパレータ４および電解液（図示せず）を含む。図示例では、正極２は電池ケース１の底板部１ａと対向するように配置されている。電池ケース１は正極端子として機能する。一方、負極３は封口板６の天板部６ａと対向するように配置される。封口板６は負極端子として機能する。
図示例では、封口板６の素材は、表面層６１、中間層６２、基材層６３からなるクラッド材が用いられる。封口板６の外面には、ニッケルからなる表面層６１があり、使用機器の負極端子とコイン形電池との接触抵抗が低減する。また、コイン形電池が生体に誤飲された場合に、生体の体液との反応により、表面層６１のニッケルはすぐに溶解し、中間層６２のチタンが外面に露出する。チタンは腐食反応をせず、水素化電圧が非常に高いため、水の分解による水素発生反応が抑制され、強アルカリへのシフトを緩和し、生体への危害を小さくすることができる。
基材層６３にはステンレス鋼（ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４４、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３２９Ｊなど）を用いることが望ましい。ただし、内面層のステンレスに替えて、安価な普通鋼や炭素鋼などの金属板を使用することもできる。
電池ケース１の素材は、表面層１１、中間層１２、基材層１３からなるクラッド材が用いられる。電池ケース１の外面には、ニッケルからなる表面層１１があり、使用機器の正極端子とコイン形電池との接触抵抗が低減する。またコイン形電池が生体に誤飲された場合に、生体の体液との反応により、表面層１１のニッケルはすぐに溶解し、中間層１２のチタンが外面に露出する。チタンは腐食反応をせず、強酸側へのシフトを緩和し、生体への危害を小さくすることができる。
基材層１３にはステンレス鋼（ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４４、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３２９Ｊなど）を用いることが望ましい。
次に、リチウム電池を例にとって、コイン形電池の製造方法について説明する。コイン形電池１０は、発電要素を準備する工程（ａ）と、電池ケース１を準備する工程（ｂ）と、封口板６を準備する工程（ｃ）と、ガスケット５を準備する工程（ｄ）と、電池ケース１に発電要素を収容した後、封口板６で電池ケース１の開口を塞ぎ、電池ケース１の開口端部を、ガスケット５を介して、封口板６の周縁部にかしめる工程（ｅ）と、電池ケース１の側部１ｂの端部１ｔを絶縁被膜８で覆う工程（ｆ）とを具備する。電池ケース１および／または封口板６に用いる素材（例えば記述の３層クラッド材）の厚さは、例えば０．１〜０．４ｍｍである。
工程（ｂ）では、例えば、クラッド材を絞り加工して、有底の円筒状に成形することにより、電池ケース１が作製される。ここで、電池の外面側に対応する表面がニッケルとなるよう加工する。
工程（ｃ）では、例えば、クラッド材をプレス加工することにより、所定形状の封口板が形成される。ここで、電池の外面側に対応する表面がニッケルとなるよう加工する。
工程（ｄ）では、封口板６の周縁部に勘合する環状の溝部を有するガスケット５が準備される。ガスケット５は、予め封口板６の周縁部に装着させてもよい。ガスケット５の材質としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などを用いることができる。
工程（ｅ）では、電池ケース１の内部に発電要素を収容し、電池ケース１の開口を塞ぐように封口板６を配置する。その後、電池ケース１の開口端部（側部の端部）を内側に折り曲げる。これにより、ガスケット５が圧縮され、ガスケット５の下端部は電池ケースの底板部に密着する。また、ガスケット５の上端部は、封口板６の周縁部に密着する。
工程（ｆ）では、電池ケース１の側部１ｂの端部１ｔが覆われるように、例えばゴム系材料などの絶縁材料を溶解または分散させた溶液または分散液を塗布し、乾燥させて、絶縁被膜８を形成すればよい。これにより、端部１ｔにおける基材層および中間層の露出が抑制される。
次に、リチウム電池を例にとって、コイン形電池の発電要素について説明する。正極２は、正極合剤をコイン形に加圧成形することにより形成される。正極合剤は、正極活物質、導電助剤およびバインダーを含む。正極活物質の種類は、特に限定されないが、マンガン、コバルト、ニッケル、マグネシウム、銅、鉄、ニオブなどの遷移金属よりなる群から選択される少なくとも１種を含む酸化物（例えば二酸化マンガン）または複合酸化物を用いることができる。リチウムを含み、マンガン、コバルト、ニッケル、マグネシウム、銅、鉄、ニオブなどの金属よりなる群から選択される少なくとも１種を含む複合酸化物（例えばＬｉＣｏＯ２）も用いることができる。また、フッ化黒鉛を用いることもできる。正極活物質は１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
導電助剤としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック、人造黒鉛などの黒鉛類を使用できる。導電助材は１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
バインダーとしては、例えば、フッ素樹脂、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、変性アクリロニトリルゴム、エチレン−アクリル酸共重合体などが挙げられる。結着剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
負極３は、例えば、コイン形に成形されたリチウム金属またはリチウム合金である。リチウム合金としては、Ｌｉ−Ａｌ合金、Ｌｉ−Ｓｎ合金、Ｌｉ−Ｓｉ合金、Ｌｉ−Ｐｂ合金などが挙げられる。負極３は、負極活物質およびバインダーを含む負極合剤をコイン形に加圧成形したものでもよい。負極活物質の種類は、特に限定されないが、天然黒鉛、人造黒鉛、難黒鉛化性炭素などの炭素材料、酸化珪素、チタン酸リチウム、五酸化ニオブ、二酸化モリブデンなどの金属酸化物を用いることができる。バインダーとしては、例えば、正極に用い得る材料として例示した材料を任意に用いることができる。負極合剤に導電助剤を含ませてもよい。
電解液は、非水溶媒と、これに溶解する溶質（塩）とを含む。電解液中の溶質濃度は０．３〜２．０ｍｏｌ／Ｌが好ましい。非水溶媒としては、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、鎖状エーテル、環状エーテルなどを用いることができる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。溶質としては、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２などが用いられる。
セパレータ４は、正極２と負極３との短絡を防止できる材料であればよい。例えば、ポリオレフィン、ポリエステルなどで形成された織布、不織布、微多孔フィルムなどが挙げられる。
次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。ただし、以下の実施例は本発明を限定するものではない。なお、本実施例では、図１に示すような構造のコイン形電池を作製した。
《実施例１》
（１）電池ケース
表面層が厚み１μｍのニッケル、中間層が厚み２０μｍのチタン、基材層が厚み１８０μｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ４３０）の３層クラッド材を準備した。このクラッド材を絞り加工して、底板部の直径が２０ｍｍ、側部１ｂの高さが２．８ｍｍの電池ケース１を作製した。ここで、ニッケルが電池の外面側に、ステンレスが電池の内面側になるように電池ケースを形成した。
（２）封口板
表面層が厚み１μｍのニッケル、中間層が厚み１０μｍのチタン、基材層が厚み２４０μｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ４３０）である３層クラッド材を準備した。このクラッド材をプレス加工して、天板部６ａの直径が１７ｍｍの封口板６を作製した。ここで、ニッケルが電池の外面側に、ステンレスが電池の内面側になるように封口板を形成した。
（３）発電要素
正極活物質である二酸化マンガン１００質量部と、導電助剤である黒鉛７質量部と、結着剤であるポリテトラフルオロエチレン５質量部とを混合して、正極合剤を調製した。正極合剤を直径１５ｍｍ、厚さ２ｍｍのコイン形に成形して正極２を作製した。一方、厚さ０．６ｍｍの金属リチウム箔を直径１６ｍｍの円形に打ち抜いて負極を作製した。電解液には、プロピレンカーボネートと１，２−ジメトキシエタンとを体積比２：１で混合した非水溶媒に、溶質としてＬｉＣｌＯ４を濃度１．０ｍｏｌ／Ｌで溶解させた有機電解液を用いた。
（４）コイン形電池の組み立て
電池ケース１の側部１ｂの内側に、ブロンアスファルトと鉱物油からなる封止剤を塗布したポリプロピレン製のガスケット５を配置するとともに、底板部１ａにＳＵＳ４３０製の集電体を配置し、その上に、正極２を載置した。次に、正極２の上に、厚さ３００μｍのポリプロピレン製の不織布をセパレータ４として載置した。その後、有機電解液を電池ケース１内に注液した。負極３は、封口板６の天板部６ａの内側に貼り付けた。次に、電池ケース１の開口を塞ぐように封口板６を配置し、電池ケース１の側部１ｂの端部を、ガスケット５を介して封口板６の周縁部６ｂにかしめた。次に電池ケース１の側部１ｂの端部１ｔが覆われるように、トルエンに溶解させたスチレンブタジエンゴムを塗布し、乾燥させて絶縁被膜８を形成した。
これにより、直径２０ｍｍ、厚さ３．２ｍｍ、電気容量２２５ｍＡｈのコイン形電池Ａ１を完成させた。
《比較例１》
電池ケースおよび封口板の素材としてクラッド材を用いず、電池ケースの素材には電池ケースの外面側に厚み１μｍのニッケルめっき層を形成した厚さ２００μｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ４３０）を用い、封口板の素材には封口板の外面側に厚み１μｍのニッケルめっき層を有する厚み２５０μｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ４３０）を用いた。それ以外は、実施例１と同様に、コイン形電池Ｂ１を完成させた。
《実施例２》
封口板の素材には実施例１と同じクラッド材を用い、電池ケースの素材には比較例１と同じく外面側に厚さ１μｍのニッケルめっき層を有するステンレス鋼板を用いたこと以外、実施例１と同様に、コイン形電池Ａ２を完成させた。
《実施例３》
電池ケースの素材には実施例１と同じクラッド材を用い、封口板の素材には比較例１と同じく外面側に厚さ１μｍのニッケルめっき層を有するステンレス鋼板を用いたこと以外、実施例１と同様に、コイン形電池Ａ３を完成させた。
［評価］
実施例１〜３および比較例１のコイン形電池を、それぞれ１０個作製した。深さ１５ｍｍのシャーレの底部に豚肉を原料とする加工食肉（ハム）を載置し、続いて体液の代わりに生理食塩水をシャーレに注ぎ、ハムを完全に生理食塩水に浸した。次に、評価用の電池を、封口板がハムに接触するようにハムの上に載置した。このとき、電池が浮かないように電池のケース底面を生理食塩水の液面より僅かに下にして、ケース底面に食塩水の膜が形成される状態にした。この状態で、２５℃で３０分間放置した。その後、封口板と接触していたハムの状態を目視で観察したところ、実施例１〜３の電池を載置したハムには、ほとんど変色が見られなかった。一方、比較例１の電池を載置したハムには、激しい変色がみられた。各例の１０個の電池は、いずれも同じ傾向を示した。
次に、封口板またはケースと接触していたハムの表面のｐＨを測定し、それぞれ１０個の平均値を算出した。結果を表１に示す。
Figure 0006318375
以上より、外装体として、ニッケルとチタンとステンレスからなる３層クラッド材を用いることにより、コイン形電池の誤飲が生じた場合でも、生体に対する危害を大きく低減できることが明らかとなった。
上記実施例では、中間層をチタンの純金属で形成したが、チタン合金で形成する場合でも、同様にコイン形電池の安全性を高めることができるものと考えられる。
本発明は、リチウム電池、アルカリ電池、アルカリ蓄電池など、一次電池および二次電池を含む様々な電池に適用できるが、電池電圧が３．０Ｖを超える電池（例えばリチウム電池）において特に有用である。
１ 電池ケース
１１ 表面層
１２ 中間層
１３ 基材層
１ａ 底板部
１ｂ 側部
１ｔ 端部
２ 正極
３ 負極
４ セパレータ
５ ガスケット
６ 封口板
６ａ 天板部
６ｂ 周縁部
６１ 表面層
６２ 中間層
６３ 基材層
８ 絶縁被膜
１０ コイン形電池

Claims (7)

  1. 底板部および前記底板部の周縁から立ち上がる側部を有する電池ケースと、
    天板部および前記天板部から前記側部の内側へ延びる周縁部を有する封口板と、
    前記側部と前記周縁部との間に圧縮されて介在するガスケットと、
    前記電池ケースと前記封口板により密閉された発電要素とを具備し、
    前記電池ケースおよび前記封口板の少なくとも一方が、外面側に設けられた表面層と、前記表面層より内面側に設けられた中間層と、前記中間層より内面側に設けられた基材層と、を有すクラッド材で形成され、前記表面層はニッケルからなり、前記中間層はチタンを含む、コイン形電池。
  2. 前記基材層は、ステンレスである、請求項１に記載のコイン形電池。
  3. 前記基材層に用いられるステンレスは磁性体である、請求項２に記載のコイン形電池。
  4. 少なくとも前記封口板が、前記表面層と、前記中間層と、前記基材層とを具備する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のコイン形電池。
  5. 少なくとも前記電池ケースが、前記表面層と、前記中間層と、前記基材層とを具備する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のコイン形電池。
  6. 前記中間層の厚さは、３〜５０μｍである、請求項１〜５のいずれか１項に記載のコイン形電池。
  7. 前記中間層の厚さは、１０〜５０μｍである、請求項１〜５のいずれか１項に記載のコイン形電池。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10629859B2 (en) * 2016-01-12 2020-04-21 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Coin-shaped battery
US10700362B2 (en) * 2016-09-15 2020-06-30 Energizer Brands, Llc Coatings for mitigation of coin cell ingestion
TW202118122A (zh) * 2019-06-13 2021-05-01 美商芬伍德實驗室股份有限公司 在導電水性介質中失活的電池及其製造方法
CN110459705A (zh) * 2019-09-05 2019-11-15 重庆市紫建电子有限公司 一种提升径向空间利用率的纽扣电池
CN112002834A (zh) * 2020-06-12 2020-11-27 珠海市讯达科技有限公司 一种纽扣电池及其制作方法
KR20220000673A (ko) * 2020-06-26 2022-01-04 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
DE112021004471T5 (de) 2020-08-25 2023-07-06 Alps Alpine Co., Ltd. Reifenabnutzungsmesseinrichtung und energieerzeugungseinrichtung
US11469465B2 (en) 2020-08-26 2022-10-11 Fenwood Labs Inc. Safely ingestible batteries that rapidly deactivate in biological environments and methods of making same

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5942765B2 (ja) * 1977-06-24 1984-10-17 鹿島建設株式会社 締切堤
JPS5942764B2 (ja) * 1977-12-07 1984-10-17 松下電器産業株式会社 防音壁
JPS57128769U (ja) * 1981-02-05 1982-08-11
JPS5942765A (ja) * 1982-09-01 1984-03-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd ボタン型アルカリ電池
JPS5942764A (ja) * 1982-09-01 1984-03-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd ボタン型アルカリ電池
JPS59111250A (ja) * 1982-12-15 1984-06-27 Hitachi Maxell Ltd 小型アルカリ・マンガン電池
JPH04312762A (ja) 1991-04-11 1992-11-04 Nitto Denko Corp ボタン電池
US6083644A (en) * 1996-11-29 2000-07-04 Seiko Instruments Inc. Non-aqueous electrolyte secondary battery
TW504854B (en) * 1999-08-27 2002-10-01 Toshiba Battery Flat non-aqueous electrolyte secondary cell
CN101217188A (zh) * 2007-12-29 2008-07-09 广州市鹏辉电池有限公司 扣式锂电池钢壳的生产方法及其电池
JP5879482B2 (ja) * 2011-08-04 2016-03-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 非水電解液コイン形電池
WO2013046644A1 (ja) * 2011-09-30 2013-04-04 パナソニック株式会社 コイン形電池
EP2803096A1 (en) * 2012-01-13 2014-11-19 Eveready Battery Company, Inc. Lithium coin cell construction to mitigate damage from ingestion
CN203134875U (zh) * 2013-03-06 2013-08-14 潘群生 一种锂扣式电池

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