JPH08138636A - 筒形アルカリ電池 - Google Patents

筒形アルカリ電池

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JPH08138636A
JPH08138636A JP6293876A JP29387694A JPH08138636A JP H08138636 A JPH08138636 A JP H08138636A JP 6293876 A JP6293876 A JP 6293876A JP 29387694 A JP29387694 A JP 29387694A JP H08138636 A JPH08138636 A JP H08138636A
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JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
alloy layer
tin
nickel
alkaline battery
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Withdrawn
Application number
JP6293876A
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English (en)
Inventor
Makoto Urade
誠 浦出
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Maxell Holdings Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08138636A publication Critical patent/JPH08138636A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正極合剤中の黒鉛量の増加や正極缶への導電
性塗料の塗付を要することなく、正極と正極缶との接触
抵抗を低減させ、重負荷放電特性の良好な筒形アルカリ
電池を提供する。 【構成】 発電要素を内填した正極缶4の開口部を、環
状支持体7で支持された樹脂製の封口体6と、上記封口
体6の透孔64に挿入した負極集電体5とで封口してな
る筒形アルカリ電池において、正極缶4の内面にひび割
れが生じた合金層4aを設ける。上記合金層4aは、鉄
を主材とする鋼板にスズとニッケルを二重にメッキし、
鉄とスズおよびスズとニッケルを合金化したものであ
り、上記合金層4aのひび割れは、正極缶4の作製時の
プレス絞り加工により形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、筒形アルカリ電池に関
するものであり、さらに詳しくは、正極と正極缶との接
触抵抗を低減し、重負荷放電特性を向上させた筒形アル
カリ電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、筒形アルカリ電池では、正極缶と
して、鉄を主材とする鋼板にニッケルメッキを施したも
のを高熱炉で加熱−焼鈍することによって鉄とニッケル
メッキの界面を合金化し、それをプレス絞り加工により
有底円筒状に成形したものを使用していた。
【0003】しかし、上記のような正極缶は、内面が平
滑で凹凸が少ないために、正極と正極缶との接触抵抗が
大きくなり、そのため、短絡電流が小さくなって、重負
荷放電特性が低下するという問題があった。特に貯蔵中
の温度変化や輸送中の振動により正極と正極缶との接触
状態が緩むと、重負荷放電特性などがさらに低下する。
【0004】そこで、正極と正極缶との接触抵抗を小さ
くするため、正極合剤中の黒鉛量を多くしたり、正極缶
の内面に黒鉛粉と樹脂からなる導電性塗料を塗付するこ
とが行われている。
【0005】しかしながら、前者は,黒鉛量を多くした
ぶん、正極活物質の二酸化マンガン量が減少して、放電
容量の低下を引き起こし、後者は、正極缶の内面に一個
ずつ導電性塗料を塗付しなければならないため、作業能
率が悪く、電池原価を引き上げる原因になっていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な正極合剤中の黒鉛量の増加や導電性塗料の塗付を要す
ることなく、正極と正極缶との接触抵抗を低減させ、重
負荷放電特性の良好な筒形アルカリ電池を提供すること
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成を、その実施例に対応する図1〜2を用
いて説明すると、本発明は、正極缶4の内面にひび割れ
が生じた合金層4aを設けたものである。
【0008】すなわち、正極缶4の内面に設けた合金層
4aのひび割れにより、正極缶4の内面が凹凸のある荒
れた状態になり、正極缶4の内表面積が増加する。その
結果、正極1と正極缶4との接触面積が増加して、正極
1と正極缶4との接触抵抗が低減し、短絡電流が向上す
るとともに、重負荷放電特性が向上する。また、上記の
ような正極缶4の内面の凹凸により、貯蔵中の温度変化
や輸送中の振動による正極1と正極缶4との緩みも少な
くなる。
【0009】上記ひび割れが生じた合金層4aは、正極
缶4を形成するための鉄を主材とする鋼板に、該鋼板よ
り脆い合金層4aを設けておき、その合金層4aを設け
た鋼板を、合金層4aが内面側になるようにして、プレ
ス絞り加工することによって形成される。つまり、その
プレス絞り加工によって合金層4aに曲げや伸びが加わ
り、それによって合金層4aにひび割れが生じる。
【0010】上記合金層4aを形成するには、まず、正
極缶4の母材となる鉄を主材とする鋼板にスズ(錫)メ
ッキおよびニッケルメッキを順次行い、加熱と焼鈍を行
うと、鋼板中の鉄とスズとの間およびスズとニッケルと
の間で合金化が生じる。その結果、合金層4aは、図2
に示すように、母材となる鋼板側から表面層に向かっ
て、鉄−スズ合金層4a1 、スズ−ニッケル合金層a2
およびニッケル主体層4a3 になる。
【0011】上記スズメッキやニッケルメッキは、通常
の手段、すなわち、電解メッキや無電解メッキで行えば
よく、メッキ層の厚みは特に限定されるものではない
が、スズメッキは0.2〜1μm程度の厚さに形成し、
ニッケルメッキは0.5〜3μm程度の厚さに形成する
ことが好ましい。メッキ後の加熱と焼鈍は、高熱炉にコ
イル状に巻いたものを入れて行うバッチ式またはメッキ
後の鋼板を直接高熱炉に連続的に供給して行う連続式と
で行われる。
【0012】そして、上記合金層4aを形成した鋼板を
正極缶4の形成のためにプレス絞り加工したときに、ス
ズはニッケルに比べて伸びが大きいので、スズを含んだ
合金層、すなわち、スズ−ニッケル合金層や鉄−スズ合
金層のひび割れは比較的少なく、主として表面のニッケ
ル主体層にひび割れが生じることになる。
【0013】
【実施例】つぎに、本発明の実施例を図面を参照しつつ
説明する。ただし、本発明は実施例に例示のものに限定
されることはない。もとより、各構成部材の材料なども
例示のものに限られることはない。
【0014】図1は本発明の筒形アルカリ電池の一実施
例を概略的に示す部分断面図であり、図2は正極缶の内
面側に設けた合金層を模式的に示す要部拡大断面図であ
る。なお、電池を示す図1においては、各部材の断面後
方の輪郭線を図示すると、かえって繁雑化するので、切
断面のみでも部材が理解できるものについては、切断面
のみを示している。
【0015】まず、図1に基づいて電池を概略的に説明
すると、図中、1は正極、2は負極剤、3はセパレー
タ、4は正極缶、5は負極集電体、6は封口体、7は環
状支持体、8は負極端子板、9は外装材である。
【0016】正極1は二酸化マンガンと黒鉛を主体とす
る正極合剤を円筒状に加圧成形したものであり、負極剤
2は亜鉛粉末とアルカリ電解液とゲル剤とを混合して調
製した混合物からなるものである。そして、セパレータ
3はビニロン不織布からなり、正極1と負極剤2を隔離
している。
【0017】正極缶4は、その内面側にひび割れが生じ
た合金層4aを設けたものであり、この合金層4aは前
記のように正極缶4の母材となる鉄を主材とする鋼板に
スズメッキおよびニッケルメッキを順次行い、高熱炉で
加熱と焼鈍することによって合金化させたものであり、
その合金層4aを設けた鋼板をプレス絞り加工すること
によって正極缶4を作製することにより、その合金層4
aにひび割れを生じさせたものである。この実施例に示
すものでは、上記スズメッキは0.6μm、ニッケルメ
ッキは2μmの厚さに形成されている。
【0018】上記合金層4aは、図2に示すように、そ
の母材となる鋼板側から表面層に向かって鉄−スズ合金
層4a1 、スズ−ニッケル合金層4a2 およびニッケル
主体層4a3 の順に形成されている。合金層4aは、こ
の実施例に示すものの場合、厚さが約2.6μm程度の
薄いものであるが、図1では、その存在がわかるよう
に、実際より厚く図示しており、また、図2でも、合金
層4aの内部構成をわかりやすくするために、鉄−スズ
合金層4a1 とスズ−ニッケル合金層4a2 とニッケル
主体層4a3 とを明確に区分して図示しているが、実際
にはそれらの境界は明確なものではない。また、図1で
は、合金層4aを正極1と接触する部分とその近傍につ
いてのみ図示しているが、合金層4aは、非常に薄いも
のなので、図示の場合より、もっと広い領域にわたって
設けてもよい。
【0019】そして、上記の正極1、負極剤2、セパレ
ータ3などの発電要素は、上記の正極缶4に内填されて
いる。負極集電体5は、黄銅製で封口体6の透孔64に
挿入され、その頭部は負極端子板8の内面中央部に溶接
によって固定されている。
【0020】封口体6は、ポリオレフィン系樹脂、ナイ
ロン系樹脂などの合成樹脂製で、その形状は中心部に負
極集電体5が挿入される透孔64を設けた厚肉の中央部
61と、正極缶4の開口端部の内周面に接触する厚肉の
外周縁部62と、上記中央部61と外周縁部62とを接
続する接続部63からなり、上記接続部63はその中央
部61側に防爆用の薄肉部63aを有し、その外周縁部
62の近傍にはセパレータ3の開口端部を案内する役割
を持つV字状部63bを有している。
【0021】環状支持体7は、鉄製でガス抜き孔71を
有しており、前記封口体6の中央部61と外周縁部62
との間に嵌着され、上記封口体6を支持している。すな
わち、正極缶4の開口端部の内方への折り曲げによって
封口体6にかかる径方向内方への力により封口体6の外
周縁部62が径方向内方に大きく変形するのを防止し、
正極缶4の開口端部と封口体6の外周縁部62との間の
高い密閉性が確保できるようにするため、環状支持体7
が封口体6を支持している。
【0022】負極端子板8は、鉄製で表面にニッケルメ
ッキを施したものであり、周縁部が鍔状になった帽子状
をしており、その天井部から鍔状周縁部に移る周壁部に
は、ガス抜き孔81が設けられており、その天井部の内
面中央部には前記負極集電体5の頭部が溶接され、その
周縁部は正極缶4の開口端部の内方への折り曲げによ
り、封口体6の外周縁部62の上端部によって環状支持
体7の外周縁部に押圧されて固定されている。外装材9
は樹脂シートにアルミニウムを蒸着した樹脂−金属複合
シートからなり、正極缶4の外周部を絶縁する。
【0023】つぎに、上記構成の実施例の電池と従来電
池の短絡電流および重負荷放電特性を調べた結果につい
て示す。なお、従来電池とは、図3に示すように、正極
缶4の内面に実施例のようなひび割れが生じた合金層を
設けていない以外は、上記実施例と同様の構成からなる
電池である。
【0024】両電池とも、サイズは外径14.5mm、
総高50.5mmのLR6形の筒形アルカリ電池であっ
て、実施例の電池の正極缶4は鉄を主材とする鋼板とし
て厚さ0.25mmの冷間圧延鋼板を用い、その冷間圧
延鋼板に厚さ0.6μmのスズメッキと厚さ2μmのニ
ッケルメッキを二重にメッキし、それを高熱炉で加熱−
焼鈍して合金化した後、プレス絞り加工で有底円筒状に
成形したものであり、従来電池の正極缶4は厚さ0.2
5mmの鉄を主材とする鋼板に厚さ2μmのニッケルメ
ッキをし、それを高熱炉で加熱−焼鈍して鉄とニッケル
メッキの界面を合金化した後、プレス絞り加工で有底円
筒状に成形したものである。
【0025】短絡電流は電池を介してリード線を電流計
に接続して20℃で測定したものであり、重負荷放電特
性は電池を20℃、負荷2Ωで連続放電させることによ
って測定したものであって、これらの短絡電流と重負荷
放電特性の測定は初度(電池製造直後)の電池および6
0℃で30日間貯蔵後の電池について行った。その結果
を表1に示す。なお、表1には、従来電池を従来品と表
示する。
【0026】
【表1】
【0027】表1に示すように、本発明の実施例の電池
は、従来品、すなわち、従来電池に比べて、短絡電流
値、重負荷放電特性を示す放電時間とも大きく、短絡電
流、重負荷放電特性とも向上していた。これを詳しく説
明すると、短絡電流に関しては、本発明の実施例の電池
は、従来電池に比べて、初度で約5.7%、貯蔵後で約
23.6%向上し、重負荷放電特性に関しては、本発明
の実施例の電池は、従来電池に比べて、初度で約3.7
%、貯蔵後で約12.5%向上していた。
【0028】上記実施例の電池および従来電池の正極缶
4の内面を倍率400倍で撮影した電子顕微鏡写真を図
4および図5に示す。
【0029】図4は、上記実施例の電池の正極缶4の内
面の倍率400倍の電子顕微鏡写真であるが、これには
実施例の電池の正極缶4の合金層4aが撮影されてお
り、該合金層4aに種々の方向に多数のひびが入ってい
る状態が写し出されていて、合金層4aにひび割れが生
じていることが示されている。
【0030】これに対して、図5は、従来電池の正極缶
4の内面の倍率400倍の電子顕微鏡写真であるが、こ
れには図4のような多数のひびが見られず、縦方向にプ
レス絞り加工時の縦傷が見えるだけで、従来電池には、
実施例の電池のような正極缶4の内面のひび割れがない
ことが示されている。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、正極
缶の内面にひび割れが生じた合金層を設けることによ
り、正極缶の内面の表面積を増加させ、正極と正極缶と
の接触面積を増加させ、両者の間の接触抵抗を低減し、
短絡電流を大きくし、重負荷放電特性を向上させること
ができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の筒形アルカリ電池の一実施例を概略的
に示す部分断面図である。
【図2】図1に示す電池の正極缶の内面に設けた合金層
およびその周辺を模式的に示す拡大断面図である。
【図3】従来電池の一例を示す部分断面図である。
【図4】本発明の実施例の電池の正極缶の内面に設けた
合金層の金属組織を示す倍率400倍の電子顕微鏡写真
である。
【図5】従来電池の正極缶の内面の金属組織を示す倍率
400倍の電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
1 正極 2 負極剤 3 セパレータ 4 正極缶 4a 合金層 4a1 鉄−スズ合金層 4a2 スズ−ニッケル合金層 4a3 ニッケル主体層 5 負極集電体 6 封口体 64 透孔 7 環状支持体 8 負極端子板 9 外装材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発電要素を内填した正極缶4の開口部
    を、環状支持体7で支持された樹脂製の封口体6と、上
    記封口体6の透孔64に挿入した負極集電体5とで封口
    してなる筒形アルカリ電池において、正極缶4の内面に
    ひび割れが生じた合金層4aを設けたことを特徴とする
    筒形アルカリ電池。
  2. 【請求項2】 合金層4aが、鉄を主材とする鋼板にス
    ズとニッケルを二重にメッキし、鉄とスズおよびスズと
    ニッケルを合金化したものであり、上記合金層4aのひ
    び割れが、正極缶4の作製時のプレス絞り加工により形
    成されたものであることを特徴とする請求項1記載の筒
    形アルカリ電池。
  3. 【請求項3】 合金層4aが、母材となる鋼板側から表
    面層に向かって、鉄−スズ合金層4a1 、スズ−ニッケ
    ル合金層4a2 、ニッケル主体層4a3 の順になってい
    ることを特徴とする請求項1または2記載の筒形アルカ
    リ電池。
JP6293876A 1994-11-02 1994-11-02 筒形アルカリ電池 Withdrawn JPH08138636A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6902843B2 (en) 2001-01-09 2005-06-07 Nippon Steel Corporation Ni-plated steel plate for alkali-manganese dry cell anode can and alkali-manganese dry cell anode can

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6902843B2 (en) 2001-01-09 2005-06-07 Nippon Steel Corporation Ni-plated steel plate for alkali-manganese dry cell anode can and alkali-manganese dry cell anode can

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Effective date: 20020115