JPH08190901A - ボタン形アルカリ電池 - Google Patents

ボタン形アルカリ電池

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JPH08190901A
JPH08190901A JP7018600A JP1860095A JPH08190901A JP H08190901 A JPH08190901 A JP H08190901A JP 7018600 A JP7018600 A JP 7018600A JP 1860095 A JP1860095 A JP 1860095A JP H08190901 A JPH08190901 A JP H08190901A
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JP
Japan
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copper
negative electrode
zinc
battery
terminal plate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7018600A
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English (en)
Inventor
Shinji Yamazaki
慎司 山崎
Takayuki Nishi
孝幸 仁司
Kenichi Yokoyama
賢一 横山
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Maxell Holdings Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
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Publication date
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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
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負極活物質として無水銀の亜鉛を用いるボタ
ン形アルカリ電池において、良好な耐漏液性を確保しつ
つ、容量保持性を向上させる。 【構成】 負極活物質として無水銀の亜鉛を用いるボタ
ン形アルカリ電池において、負極端子板(5)の銅また
は銅合金層(9)表面における環状ガスケット(6)を
当接させる面にのみトリアゾール系化合物を主成分とす
る防錆被膜(12)を設け、それ以外の面にはトリアゾール
系化合物を主成分とする防錆被膜(12)を設けずにボタン
形アルカリ電池を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、負極活物質として無水
銀の亜鉛を用いるボタン形アルカリ電池に関し、さらに
詳しくは、良好な耐漏液性を確保しつつ、容量保持性を
向上させたボタン形アルカリ電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、ボタン形アルカリ電池では、亜
鉛をそのまま負極活物質として用いると、亜鉛がアルカ
リ電解液中で水素ガスを発生しながら溶解する、いわゆ
る自己腐食を起こすため、従来は、水銀でアマルガム化
した亜鉛を負極活物質として用いることにより、亜鉛の
自己腐食を抑制することが行われていた。
【0003】しかしながら、最近は、環境汚染防止の観
点から、無水銀化が強く要請され、マンガン乾電池では
既に無水銀化が実施されており(特開昭62−4016
3号公報)、アルカリ電池においても、無水銀化が検討
されている。しかし、ボタン形アルカリ電池では、無水
銀の亜鉛を使用すると、亜鉛がアルカリ電解液中で水素
ガスを発生して自己腐食を起こし、電池のふくれや容量
劣化を引き起こすという問題があった。
【0004】そのため、亜鉛をインジウム、ビスマス、
鉛などの水素過電圧の高い金属と合金化することによっ
て、水素ガスの発生を抑制し、電池のふくれや容量劣化
を防止することが試みられている(たとえば、特開平6
−13071号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、亜鉛を
水素過電圧の高い金属で合金化した亜鉛合金を使用した
だけでは、容量の劣化が大きく、容量保持性の良好なボ
タン形アルカリ電池を得ることができなかった。この原
因について、本発明者らが検討したところ、ボタン形ア
ルカリ電池では、耐漏液性の向上のために負極端子板の
銅または銅合金層表面の全面にトリアゾール系化合物を
主成分とする防錆被膜を設けていることが、上記のよう
に容量劣化を大きくさせることが判明した。
【0006】すなわち、ボタン形アルカリ電池では、本
来、電池組立が終わると、亜鉛が負極端子板に移行し
て、負極端子板の銅または銅合金層表面に亜鉛層を形成
し、銅または銅合金層表面からの水素ガスが発生して電
池の容量を劣化させるのを抑制できるようになっている
が、トリアゾール系化合物を主成分とする防錆被膜を負
極端子板の銅または銅合金層表面の全面に設けている
と、該防錆被膜によって亜鉛の負極端子板への移行が阻
害され、電池の容量が劣化するのである。
【0007】これを詳しく説明すると、従来のように、
水銀でアマルガム化した亜鉛を用いていた場合には、た
とえ負極端子板の銅または銅合金層表面の全面にトリア
ゾール系化合物を主成分とする防錆被膜を設けていたと
しても、水銀の作用により、亜鉛が負極端子板の銅また
は銅合金層表面に移行して、該銅または銅合金層表面に
亜鉛層を形成し、容量の劣化を防止していたが、無水銀
の亜鉛を使用すると、亜鉛の負極端子板の銅または銅合
金層表面への移行がトリアゾール系化合物を主成分とす
る防錆被膜によって阻害され、亜鉛の移行速度が遅くな
り、かつ亜鉛の移行量も少なくなり、負極端子板の銅ま
たは銅合金層表面への亜鉛層の形成が不充分になって、
亜鉛層が形成されていない銅または銅合金部分と亜鉛と
が局部電池を形成して、水素ガスが発生し、その銅また
は銅合金層表面からの水素ガスの発生によって電池の容
量が劣化するのである。
【0008】そして、このような銅または銅合金層表面
からの水素ガスの発生による電池容量の劣化が生じる
と、たとえば、腕時計や電子露出計などに使用する場合
に要求されるような長寿命を満足させることができない
という問題が発生することになるのである。
【0009】したがって、本発明は、トリアゾール系化
合物を主成分とする防錆被膜による良好な耐漏液性を確
保しつつ、容量劣化の少ない、容量保持性が良好なボタ
ン形アルカリ電池を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、負極活物質と
して無水銀の亜鉛を用いるボタン形アルカリ電池におい
て、負極端子板の銅または銅合金層表面における環状ガ
スケットを当接させる面にのみトリアゾール系化合物を
主成分とする防錆被膜を設け、それ以外の面にはトリア
ゾール系化合物を主成分とする防錆被膜を設けないよう
にすることによって、良好な耐漏液性を確保しつつ、負
極端子板への亜鉛の移行量を多くさせ、負極端子板の銅
または銅合金層表面に亜鉛層が均一に形成されるように
して、無水銀の亜鉛と接する負極端子板の銅または銅合
金層表面からの水素ガスの発生を効果的に抑制し、容量
保持性が良好なボタン形アルカリ電池が得られるように
したものである。
【0011】すなわち、耐漏液性は負極端子板の銅また
は銅合金層表面における環状ガスケットを当接させる面
にのみ設けたトリアゾール系化合物を主成分とする防錆
被膜で確保しつつ、それ以外の面にはトリアゾール系化
合物を主成分とする防錆被膜を設けず、負極端子板の銅
または銅合金層表面への亜鉛の移行がトリアゾール系化
合物を主成分とする防錆被膜によって阻害されるのを防
止し、負極端子板の銅または銅合金層表面に均一な亜鉛
層を形成させて、亜鉛と負極端子板の銅または銅合金と
の間の局部電池の形成を防止し、負極端子板の銅または
銅合金層表面からの水素ガスの発生による容量劣化を抑
制したのである。
【0012】上記トリアゾール系化合物としては、たと
えばトリアゾール類、トリアゾール類のカルボン酸誘導
体などが挙げられる。そして、トリアゾール類の具体例
としては、たとえばベンゾトリアゾール、1,2,3−
トリアゾール、1−メチル−1,2,3−トリアゾー
ル、1−アミノ−1,2,3−トリアゾールなどが挙げ
られ、トリアゾール類のカルボン酸誘導体の具体例とし
ては、たとえば2−ベンゾチアジルチオ酢酸、1−ベン
ゾトリアゾールカルボン酸メチル、1−ベンゾトリアゾ
リル酢酸などが挙げられる。これらは単独で用いてもよ
いし、また2種以上を併用してもよい。特にトリアゾー
ル類のカルボン酸誘導体は、電解液の漏出を防止する効
果が大きく、本発明において好適に使用される。これら
のトリアゾール系化合物は、そのN=N結合に基づくπ
電子供与による銅または銅合金への吸着作用により、負
極端子板の銅または銅合金層表面に化学的に強固かつ緻
密に結合し、かつ疎水性の重合被膜の形成に基づく防錆
作用によって電池組立前または後に銅または銅合金層表
面に酸化被膜が形成されるのを防止するので、これらの
要因が相乗的に働いて、電子伝導的なクリープ現象に基
づく負極端子板と環状ガスケットとの接面からの電解液
の漏出を効果的に防止する。
【0013】本発明において、上記防錆被膜をトリアゾ
ール系化合物を主成分とする防錆被膜としているのは、
トリアゾール系化合物にその作用を阻害しない範囲で銅
または銅合金表面に防錆被膜を形成し得るシステイン、
p−アミノベンズアルデヒド、サリチルアンドキシムな
どの有機系腐食抑制剤などの他のものを添加してもよい
という意味であり、このトリアゾール系化合物を主成分
とするとは、トリアゾール系化合物のみで上記防錆被膜
を形成する場合および上記のようにトリアゾール系化合
物に他のものを添加して防錆被膜を形成する場合の両方
を含んでいる。
【0014】また、本発明において、負極端子板の負極
剤と接触する側の面に形成する銅または銅合金層表面に
おける銅合金とは、たとえば、銅−錫合金、黄銅、燐青
銅、無酸素銅などである。
【0015】
【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のみに
限定されることはない。
【0016】図1は本発明のボタン形アルカリ電池の一
例を概略的に示す部分断面図であり、図2は図1中のA
部拡大図である。
【0017】図1および図2において、1は酸化第一
銀、二酸化マンガン、酸化第二銀、水酸化ニッケルなど
の正極活物質と、カーボンブラック、グラファイト、黒
鉛のような導電助剤との混合粉末を円板上に加圧成形す
ることによって作製され、これにアルカリ電解液の一部
を含浸させてなる正極合剤であり、2はこの正極合剤1
と負極剤3との間に介在するセパレータであって、この
セパレータ2は、たとえば親水処理された微孔性フィル
ムとセロファンフィルムとビニロン−レーヨン混抄紙の
ような吸液層とを積み重ねたものである。3は無水銀の
亜鉛からなる負極活物質と必要に応じて添加するポリア
クリル酸ソーダ、カルボキシメチルセルロースなどのゲ
ル化剤を含み、これにアルカリ電解液の大半量を注入し
てなる負極剤である。
【0018】4は正極合剤1およびセパレータ2を内填
させた鉄製で表面にニッケルメッキを施した正極缶で、
その開口部に負極剤3が内填された負極端子板5をポリ
エチレン、ポリプロピレンなどの各種樹脂またはゴムか
らなる断面L字状の環状ガスケット6を介装して嵌合さ
せ、正極缶4の開口端部を内方に締め付けて環状ガスケ
ット6を負極端子板5に当接させることによって封口
し、電池内部を密閉構造にしている。
【0019】負極端子板5は、図2に示すように、鋼板
7の外面側に美観ないし耐腐食性を満足させるニッケル
層8を、内面側に銅または銅合金層9を設けた構成から
なり、通常鋼板7、ニッケル層8および銅または銅合金
層9からなるクラッド板を絞り加工することによって周
辺折り返し部10を有する形状に成形されたものであ
る。
【0020】そして、負極端子板5の周辺折り返し部1
0およびその近傍の銅または銅合金層9表面における環
状ガスケット6を当接させる面11にのみ、トリアゾー
ル系化合物を主成分とする防錆被膜12が設けられ、該
防錆被膜12はトリアゾール系化合物の銅または銅合金
層9表面に対する強い活性により銅または銅合金層9表
面に化学的に強固かつ緻密に結合し、また、そのトリア
ゾール系化合物に基づく防錆作用が加わって、銅または
銅合金層9表面のクリープ現象に基づく電解液の漏出を
強力に防止する。一方、負極端子板5の銅または銅合金
層9表面で環状ガスケット6を当接させない面には、ト
リアゾール系化合物を主成分とする防錆被膜12を設け
ておらず、その銅または銅合金層9が直接負極剤3と接
触しており、その結果、図示されてはいないが、負極端
子板5の銅または銅合金層9表面には亜鉛層が均一に形
成される。
【0021】上記防錆被膜12を負極端子板5の銅また
は銅合金層9表面における環状ガスケット6を当接させ
る面にのみ形成するには、たとえばトリアゾール系化合
物を水またはメタノール、エタノールなどの溶媒に溶解
し、負極端子板5の銅または銅合金層9表面における環
状ガスケット6を当接させる面を下側にして上記溶液に
該面のみを浸漬するか、上記溶液を負極端子板5の銅ま
たは銅合金層9表面における環状ガスケット6を当接さ
せる面にのみ塗布し、乾燥すればよい。そして、その際
の濃度としては、トリアゾール系化合物が5〜50%
(重量%、以下濃度に関しては同様)、特に10〜30
%程度の濃度にすることが好ましい。
【0022】次の表1は、酸化第一銀を正極活物質、無
水銀の亜鉛粉末を負極活物質とし、電解液として酸化亜
鉛を5%溶解した35%水酸化カリウム水溶液を使用
し、ニッケル層/ステンレス鋼(SUS−304)板/
銅層からなる三層クラッド板をプレス機で打ち抜いて所
定の形状に加工した負極端子板5の銅層表面の環状ガス
ケット6を当接させる面にのみ、2−ベンゾチアジルチ
オ酢酸からなる防錆被膜12を形成した本発明のボタン
形アルカリ電池Aと、負極端子板5の銅層表面の全面に
2−ベンゾチアジルチオ酢酸からなる防錆被膜12を形
成した本発明外のボタン形アルカリ電池Bの負極端子板
5の亜鉛層の強度、電池内でのガス発生量、容量保持率
および耐漏液性を示したものである。
【0023】負極端子板5の亜鉛層の強度は、各電池を
20℃で30日間放置した後、電池を分解して、負極端
子板5の銅層表面に移行して形成された亜鉛層の強度を
ケイ光X線分析法により測定したものであり、上記ケイ
光X線分析に使用した装置や測定条件は、次の通りであ
る。
【0024】測定装置:ケイ光X線分析装置〔理学電機
工業(株)製 Geigerflex IKF-3064M〕 X線源:Rh 管球電圧−電流:50kV−30mA 走査速度:1°/min
【0025】ガス発生量は、各電池を60℃で40日間
貯蔵し、貯蔵後の電池を流動パラフィンを充填したメス
シリンダ中で分解し、発生したガスを捕集して測定した
ものである。
【0026】容量保持率は、各電池100個ずつについ
て20℃、15kΩで放電して放電容量を測定した後、
60℃で40日間貯蔵し、貯蔵後の電池について20
℃、15kΩで放電して放電容量を測定し、貯蔵前の放
電容量に対する貯蔵後の放電容量の割合を次の式により
求めたものである。
【0027】
【0028】耐漏液性は、各電池100個ずつを60
℃、相対湿度90%の雰囲気中で30日間貯蔵した後、
電解液の漏出があったか否かを調べたものであり、表1
には漏液の発生した電池の個数で示している。
【0029】
【表1】
【0030】表1に示すように、本発明の電池Aは、本
発明外の電池Bに比べて、亜鉛層の強度が大きく、ガス
発生量が少なく、容量保持率が大きかった。そして、耐
漏液性に関しては、本発明の電池Aは、本発明外の電池
Bと同等の耐漏液性を示し、良好な耐漏液性を保持して
いた。
【0031】次の表2は、酸化第一銀を正極活物質、無
水銀の亜鉛粉末を負極活物質とし、電解液として酸化亜
鉛を5%溶解した35%水酸化カリウム水溶液を使用
し、ニッケル層/ステンレス鋼(SUS−304)板/
銅−錫合金層からなる三層クラッド板をプレス機で打ち
抜いて所定の形状に加工した負極端子板5の銅−錫合金
層表面の環状ガスケット6を当接させる面にのみ、2−
ベンゾチアジルチオ酢酸からなる防錆被膜12を形成し
た本発明のボタン形アルカリ電池Cと、負極端子板5の
銅−錫合金層表面の全面に2−ベンゾチアジルチオ酢酸
からなる防錆被膜12を形成した本発明外のボタン形ア
ルカリ電池Dの負極端子板5の亜鉛層の強度、電池内で
のガス発生量、容量保持率および耐漏液性を示したもの
である。なお、亜鉛層の強度、ガス発生量、容量保持
率、耐漏液性の測定方法などは、前記電池Aの場合と同
様である。
【0032】
【表2】
【0033】表2に示すように、本発明の電池Cは、本
発明外の電池Dに比べて、亜鉛層の強度が大きく、ガス
発生量が少なく、容量保持率が大きかった。そして、耐
漏液性に関しては、本発明の電池Cは、本発明外の電池
Dと同等の耐漏液性を示し、良好な耐漏液性を保持して
いた。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、無水
銀の亜鉛を用いるボタン形アルカリ電池において、負極
端子板の銅または銅合金層表面における環状ガスケット
を当接させる面にのみトリアゾール系化合物を主成分と
する防錆被膜を設け、それ以外の面にはトリアゾール系
化合物を主成分とする防錆被膜を設けないようにして、
良好な耐漏液性を確保しつつ、容量保持率を向上させる
ことができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のボタン形アルカリ電池の一例を概略的
に示す部分断面図である。
【図2】図1のA部拡大図である。
【符号の説明】
1 正極合剤 2 セパレータ 3 負極剤 4 正極缶 5 負極端子板 6 環状ガスケット 9 銅または銅合金層 11 環状ガスケットを当接させる面 12 防錆被膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負極活物質として無水銀の亜鉛を用いる
    ボタン形アルカリ電池において、負極端子板(5)の銅
    または銅合金層(9)表面における環状ガスケット
    (6)を当接させる面にのみトリアゾール系化合物を主
    成分とする防錆被膜(12)を設け、それ以外の面にはトリ
    アゾール系化合物を主成分とする防錆被膜(12)を設けて
    いないことを特徴とするボタン形アルカリ電池。
JP7018600A 1995-01-10 1995-01-10 ボタン形アルカリ電池 Withdrawn JPH08190901A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5804327A (en) * 1995-05-05 1998-09-08 Rayovac Corporation Thin walled electrochemical cell
US6205831B1 (en) 1998-10-08 2001-03-27 Rayovac Corporation Method for making a cathode can from metal strip
DE102004035142A1 (de) * 2004-07-13 2006-02-02 Varta Microbattery Gmbh Galvanisches Element

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Effective date: 20020402