JPH0620698A - 筒形アルカリ電池用集電子の加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 集電子の外周に有用金属を含む金属メッキ層
を形成するに当たり、負極端子板に対するスポット溶接
性が良好であって、しかも生産性に富む加工方法を提供
する。 【構成】 真鍮線のコイル１０は、ハンダの電気メッキ
槽１２に連続的に供給され、その外周にメッキ層が形成
された状態で一時的にストックされる。次にストックさ
れたコイル１０はヘッダー加工工程１６に供給され、こ
こで所定の寸法に切断されるとともに、一端部を尖鋭
に、またその他端部にフランジが加工成形され、集電子
としての形態に整えられる。次いで、負極端子板に対す
るスポット溶接がなされ、その後電池組立工程１８に供
給され電池に組み込まれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルカリ電池の無水銀
化を達成するために用いられる、外周に有用金属を含む
メッキが施された負極集電子の加工方法の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に筒形アルカリ電池は、底部が閉塞
された筒状の電池ケースの内周部に正極合剤を装填し、
その正極合剤の内周部に筒状のセパレータを介して負極
活物質を装填し、次いで負極集電子を負極活物質の中心
に挿通するとともに、封口ガスケットを介して集電子と
一体的に接合された負極端子板を電池ケースに装着して
完成する。

【０００３】集電子は、一般に真鍮のコイル材をヘッダ
ー加工することにより得られる、一端部にフランジが形
成された釘状の棒材であり、このフランジをあらかじめ
負極端子板の内面中心にスポット溶接により一体的に接
合し、ガスケットなどの部品を組み付けた後負極端子板
を電池ケースの開口部にカシメ付けることによって負極
活物質の中央に装填される。

【０００４】ところで、最近、有害物質である水銀を電
池の構成物質の中から排除するための試みが種々なされ
ている。つまり、水銀は有害物質ではあるものの、従来
では負極活物質を構成する亜鉛粉末からのガス発生を防
止し、電池性能を維持するために不可欠の物質として使
用されており、単に無水銀化すると、従来よりも電池性
能が低下してしまう。

【０００５】それゆえ、従来では水銀の代替物質として
亜鉛粉末に他の有用微量金属を添加したり、合金化する
試みがなされている一方、集電子の表面が亜鉛粉末のガ
ス発生に対して悪影響を及ぼすことも解明され、これを
防ぐために、例えば特開昭６４−５９７６８，５９７６
９号公報に開示されているように、集電子表面に有用金
属を含むハンダメッキを施したものが採用されている。

【０００６】このような従来の集電子の加工方法は、真
鍮のコイルをヘッダー加工した後に個々の集電子をバレ
ルメッキによりメッキするものであるが、この加工方法
には次のような問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図４（ａ）はヘッダー
加工によって成形された集電子素材１を示している。こ
の集電子素材１は、真鍮のコイル材を所定寸法に切断し
塑性加工することで得られる、一端部が尖鋭で他端部に
フランジ１ａが形成された釘状の棒材である。

【０００８】この集電子素材１をハンダの電気メッキ槽
内に浸漬し、通常の電気メッキによって、集電子素材１
の外周には（ｂ）に示すようにメッキ層２が形成され
る。このメッキ層２はフランジ１ａの頂部にも形成され
ているため、（ｃ）に示すように、負極端子板３の内面
中央にスポット溶接するときに、メッキ層２は溶接面に
も介在し、溶接性を阻害する要因となり、溶接強度の低
下をもたらすとともに、溶接時に飛散するスパッタの飛
散範囲が大きく、組立時においてこれらスパッタが溶接
バリとなって電池内に落下するとガス発生に悪影響を及
ぼし、電池性能の低下原因となる。

【０００９】またこの加工方法によれば、集電子素材１
を形成した後にこれらを把持して電気メッキ槽に浸漬す
るため、メッキ槽に浸漬する前に集電子素材１を表面処
理したり、専用の把持装置にセットする必要があり、工
業的には加工が面倒で生産性に乏しいという欠点もあっ
た。

【００１０】本発明は以上の問題を解決するものであっ
て、その目的は負極端子板に対するスポット溶接性が良
好であって、しかも生産性に富む筒形アルカリ電池用集
電子の加工方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、無汞化亜鉛合金を含む負極活物質を有する
筒形アルカリ電池用集電子の加工方法において、あらか
じめ外周面にスズ、鉛、インジウム、アルミニウム、あ
るいはビスマスの内の少なくとも一種を含む金属メッキ
層が形成された真鍮線材を所定寸法に切断し、その一端
部の先端を鋭角に形成するとともに、他端部にフランジ
を形成する工程を備えたものである。

【００１２】

【作用】前記の加工方法によれば、あらかじめ外周面に
スズ、鉛、アルミニウム、あるいはビスマスの内の少な
くとも一種を含む金属メッキ層が形成された真鍮線材を
所定寸法に切断するので、切断された両端面のみ真鍮の
地金が露出する。メッキ層は可塑性があるので、ヘッダ
ー加工により展延しても、真鍮地金に付着したままの状
態を保持する。加工後は一端部が尖鋭となり地金面積が
小さくなる一方、フランジ頂部の地金面積が拡がり、こ
の部分がスポット溶接面となる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
細に説明する。図１はこの発明に係る加工方法の流れ図
を示している。図において、所定径の真鍮線材であるコ
イル１０は、あらかじめハンダメッキの付着を良好とす
るため、脱脂や酸洗いなどの表面処理がなされ、その状
態で電気メッキ槽１２に連続的に供給され、その外周に
メッキ層が形成された状態で電気メッキ槽１２から引き
出され、後処理および乾燥されつつストックロ―ラ１４
に巻回され、ここに一時的にストックされる。

【００１４】前記ハンダは、鉛および／またはスズを基
合金として、これに各種有用金属を微量添加したもの
で、その詳細については特開昭６４−５９７６８，５９
７６９号公報に開示されているもの、またはそれ以外の
ものであっても有効であると認められた金属元素が添加
された、低融点で展延性に富む合金である。

【００１５】次にストックされたコイル１０はヘッダー
加工工程１６に供給され、ここで所定の寸法に切断され
るとともに、一端部を尖鋭に、またその他端部にフラン
ジが加工され、集電子としての形態に整えられる。

【００１６】次いで、負極端子板に対するスポット溶接
がなされ、その後電池組立工程１８に供給され電池に組
み込まれる。

【００１７】図２は各工程における集電子２０の加工状
態を示すもので、（ａ）において所定寸法に切断された
集電子素材２２は、真鍮線２４の外周にメッキ層２６が
形成されたもので、上下の切断箇所に真鍮の地金露出面
２４ａ，２４ｂが存在する。

【００１８】この状態からヘッダー加工されると、
（ｂ）に示すように、その先端部２８は絞り加工によっ
て尖鋭となり、地金露出面２４ａは最小寸法となる。ま
た上端部側のフランジ３０は、上部側からの加圧によっ
てその地金露出面２４ｂがフランジ３０の頂部に拡開し
た状態に拡がる。また、フランジ３０の周縁では、塑性
加工によりメッキ層２６が展延され、極めて厚みが薄く
なるものの、メッキ層２６の素材は前述のごとく可塑性
に富むため、剥離することなくフランジ３０の周縁に密
着した状態に保たれる。

【００１９】次いで、（ｃ）に示すように、加工後の集
電子２０は、そのフランジ３０の頂面を負極端子板３２
の内面中央に突き当てられた状態でスポット溶接３４に
より一体的に接合される。このときフランジ３０の頂面
全体が地金露出面２４ｂであるため、充分な接合強度が
得られる。なおスパッタ３４ａはフランジ３０の周囲か
らある程度の拡がり径Ｄをもって飛散するが、この径Ｄ
も最小に留めることができる。

【００２０】以上の加工組立作業の後、これを電池組立
工程１８に供給し、図３に示す筒形アルカリ電池を完成
する。このアルカリ電池は、底部が閉塞された筒状の電
池ケース３６の内周部に筒形の正極合剤３８を装填し、
正極合剤３８の内周部に筒状のセパレータ４０を介して
負極活物質４２を装填したものに、集電子２０を負極活
物質の中心に挿通し、かつあらかじめ集電子２０を貫通
して負極端子板３２に嵌め込まれた封口ガスケット４４
を電池ケース３６の内周開口に嵌着し、電池ケース３６
の外周部をガスケット４４の周縁にカシメ付けたもので
ある。

【００２１】次に、以上の加工方法により製造された集
電子２０の効果を確認するために、ＬＲ６サイズの筒形
アルカリ電池について、本発明の加工方法を実施したも
のと、従来のヘッダー加工後にメッキを施したもの、お
よびメッキを施さないそれぞれの集電子を用いたアルカ
リ電池について、その溶接歩留まり、スポット溶接後の
スパッタの発生程度、および電池組立後６０℃，湿度９
０％で４０日間保存後の漏液の有無について比較したと
ころ、以下の表に示す結果を得た。なお、真鍮線コイル
としてＪＩＳ−２７００Ｗを、メッキ層を構成する金属
として、組成がスズ：鉛＝９：１、その他有用金属を微
量含有する合金を用い、そのメッキ厚みは２〜３μm と
した。

【００２２】

【表１】 なお、スパッタ発生率については、図２（ｃ）におい
て、フランジ３０の径３mmに対し、スパッタの飛散径Ｄ
が５mm以上である場合を発生個数と判定した。

【００２３】以上の表からも明らかなように、本発明に
あっては、メッキなしの場合と同程度に溶接歩留まりが
向上するとともに、スパッタ発生個数が少なく耐漏液性
能が向上することを確認した。これによれば、集電子２
０先端部の地金露出面２４ａの存在は、電池性能にほと
んど影響を与えていない。なお、メッキなしの場合には
ガス発生により耐漏液性能が極端に低下し、比較対象と
はならないので割愛した。

【００２４】

【発明の効果】以上実施例によって詳細に説明したよう
に、本発明の筒形アルカリ電池用集電子の加工方法によ
れば、真鍮コイル材にメッキを施してから切断するの
で、切断された両端面のみ真鍮の地金が露出するととも
に、ヘッダー加工により一端部が尖鋭とされて地金露出
面積が減少する一方、フランジ頂部の地金面積が拡が
り、この部分がスポット溶接面となるため、溶接不良が
少なく、またスパッタの発生率も最小に留めることがで
き、これらを原因とする漏液などの電池性能低下を防止
できる。

【００２５】また、あらかじめ真鍮線のコイルにメッキ
を施してからヘッダー加工するので、従来のように切断
加工された集電子をバレルメッキする方法に比べて生産
性に富み、しかもメッキ厚みや集電子の径の管理なども
精度よく行うことができるなどの各種利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による集電子の加工から電池組立までを
示す流れ図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は集電子の加工状態を説明する
断面図である。

【図３】同集電子を用いて組み立てられた筒形アルカリ
電池の完成状態を示す断面図である。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は従来の集電子の加工手順を示
す断面図である。

【符号の説明】

１０ コイル １２ ハンダの電気メッキ槽 １６ ヘッダー加工工程 １８ 電池組立工程 ２０ 集電子 ２２ 集電子素材 ２４ 真鍮線 ２４ａ 地金露出面 ２４ｂ 地金露出面 ２６ メッキ層 ２８ 先端部（集電子２０の） ３０ フランジ（集電子２０の） ３２ 負極端子板 ３４ スポット溶接部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 勝博 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無汞化亜鉛合金を含む負極活物質を有す
   る筒形アルカリ電池用集電子の加工方法において、 あらかじめ外周面にスズ、鉛、インジウム、アルミニウ
   ム、あるいはビスマスの内の少なくとも一種を含む金属
   メッキ層が形成された真鍮線材を所定寸法に切断し、そ
   の一端部の先端を鋭角に形成するとともに、他端部にフ
   ランジを形成する工程を備えたことを特徴とする筒形ア
   ルカリ電池用集電子の加工方法。