JPH09147816A - 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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JPH09147816A
JPH09147816A JP7300083A JP30008395A JPH09147816A JP H09147816 A JPH09147816 A JP H09147816A JP 7300083 A JP7300083 A JP 7300083A JP 30008395 A JP30008395 A JP 30008395A JP H09147816 A JPH09147816 A JP H09147816A
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JP
Japan
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negative electrode
type alkaline
fluorine
alkaline battery
button type
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JP7300083A
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English (en)
Inventor
Norishige Yamaguchi
典重 山口
Hiroshi Nagashima
浩 長嶋
Hideki Terajima
英樹 寺嶋
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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    • 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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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水素ガスの発生を抑え、電池内圧上昇を抑制
し、耐漏液性に優れたボタン形アルカリ電池を提供する
ものである。 【解決手段】 負極合剤2が配された負極カップ6と正
極合剤1が配された正極缶3とをガスケット5を介して
密封すると共にこの負極合剤2と正極合剤1と間にセパ
レータ4を配するようにしたボタン形アルカリ電池にお
いて、この負極カップ6の内側を水素過電圧の高い金属
であるスズ、メンジウム及びこれらを含有する合金で金
属被覆10すると共にこの金属被覆10された負極カッ
プ6の内側をフッ素系界面活性剤でコーティング11し
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子腕時計、電子卓
上計算機等の小型電子機器に使用されるボタン形アルカ
リ電池に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
ボタン形アルカリ電池は、電子腕時計、電子卓上計算機
等の小型電子機器の発達に伴い、益々需要が高まってい
る。従来、ボタン形アルカリ電池は負極合剤に亜鉛粉質
量に対し5〜10質量%程度の水銀を添加して使用して
いた。
【0003】昨今、この水銀の使用に対し、環境問題の
観点より、できるだけ使用を避けるような方向にある。
こうした背景より、現在、ボタン形アルカリ電池の無水
銀化のための多くの研究がなされている。
【0004】特に、亜鉛材料については、亜鉛の自己消
耗や腐食にともなう水素ガスH2 の発生を抑制するため
の多くの研究がなされているが、水銀を用いた電池と比
較し、実使用上、耐漏液性等で充分な電池特性が得られ
ていないのが現状である。
【0005】この主因の一つとして、銅より成る負極カ
ップに接している亜鉛粉Znが Zn→Zn2++2e- と電子2e- をこの負極カップに流し、この負極カップ
よりの電子2e- が、水の中に存在する2H3 + と、 2H3 + +2e- →2H2 O+H2 ↑ の反応をし、水素ガスH2 を発生する現象が生じている
ためと推察される。この水素ガスの発生により、電池内
圧が上昇し、これにより負極カップ及び正極缶の間に隙
間を生じ、漏液が発生する不都合があった。
【0006】本発明は、斯る点に鑑み上述の如き水素ガ
スの発生を抑え、電池内圧上昇を抑制し、耐漏液性に優
れたボタン形アルカリ電池を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明ボタン形アルカリ
電池は負極合剤が配された負極カップと正極合剤が配さ
れた正極缶とをガスケットを介して密封すると共にこの
負極合剤と正極合剤と間にセパレータを配するようにし
たボタン形アルカリ電池において、この負極カップの内
側を水素過電圧の高い金属であるスズ、インジウム、銅
及びこれらを含有する合金で金属被覆すると共にこの金
属被覆された負極カップ内側をフッ素系界面活性剤でコ
ーティングしたものである。
【0008】斯る本発明によれば、負極カップの内面を
水素過電圧の高い金属であるスズ、インジウム及びこれ
らを含有する合金で金属被覆すると共にこの金属被覆さ
れた負極カップ内側を撥水性を有するフッ素系界面活性
剤でコーティングしたので、負極カップの表面の水素過
電圧が高くなり、水素ガスの発生が抑えられ、その結果
として、電池内圧上昇を抑制することができ、耐漏液性
に優れたボタン形アルカリ電池を得ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明ボタ
ン形アルカリ電池の一実施例につき説明しよう。図1は
本発明を酸化銀電池SR626SW(外径6.8mm、
高さ2.6mm)に適用した例を示す。
【0010】図1において、1は酸化銀を主成分とする
合剤を加圧成型した正極合剤を示し、この正極合剤1を
ステンレススチール板にニッケルメッキを施した正極端
子を兼ねた正極缶3に配する。
【0011】また、2は亜鉛粉末にアルカリ電解液とゲ
ル化剤とを加えた負極合剤を示し、この負極合剤2を負
極端子を兼ねた負極カップ6に配する。
【0012】また正極合剤1と負極合剤2との間に不織
布、セロファン及びポリエチレンをグラフト重合した膜
の3層からなるセパレータ4を配すると共にこの負極カ
ップ6と正極缶3とをナイロン製のガスケット5を介し
てカシメて密封する。
【0013】本例においては、この負極カップ6を図2
に示す如く、所定厚さの銅6a、ステンレス6b及びニ
ッケル6cの3層クラッド板で形成すると共にこの負極
カップ6の内側、即ち、銅6a上に水素過電圧の高い金
属であるスズをメッキし、スズメッキ層10を形成す
る。
【0014】このスズメッキ層10を形成した負極カッ
プ6をパーフルオロポリエーテルアミドシランをパーフ
ルオロn−ヘキサンを溶媒として濃度0.05質量%と
したフッ素系界面活性剤溶液に3〜5秒間、浸漬して、
このスズメッキ層10上にパーフルオロポリエーテルア
ミドシランのコーティング層11を形成した。
【0015】上述例のボタン形アルカリ電池を50個製
造し、耐漏液性の試験として、電池製造から温度45
℃、湿度93%の保存条件で、120日、140日、1
60日及び180日保存後の漏液の発生を評価した結果
を表1に実施例1として示す如く、120日、140
日、160日及び180日経過後も漏液発生数は0個で
あり、耐漏液性は極めて良好であった。
【0016】
【表1】
【0017】因みに、実施例1の負極カップ6にスズメ
ッキを施さず、又パーフルオロポリエーテルアミドシラ
ンのコーティング層11も形成しないもので、その他は
上述実施例1と同様に形成したボタン形アルカリ電池を
50個製造し、耐漏液性の試験として、電池製造から温
度45℃、湿度93%の保存条件で、120日、140
日、160日及び180日保存後の漏液の発生は、表1
に比較例3として示す如く、120日で1個、140日
で3個、160日で11個及び180日で45個であっ
た。
【0018】また、従来の亜鉛質量に対し、10質量%
程度の水銀を添加した有水銀のボタン形アルカリ電池の
50個につき、上述同様の耐漏液性の試験を行ったとこ
ろ、漏液の発生は表1に比較例4として示す如く、18
0日経過後に、1個発生した。
【0019】この表1の実施例2は、上述実施例1の負
極カップ6のスズメッキ層10上に形成したコーティン
グ層11をフッ素系界面活性剤であるパーフルオロポリ
エーテルトリアジンアミドにより形成したもので、その
他は実施例1と同様に構成したボタン形アルカリ電池で
ある。
【0020】この表1の実施例3は、上述実施例1の負
極カップ6のスズメッキ層10上に形成したコーティン
グ層11をフッ素系界面活性剤であるパーフルオロポリ
エーテルアルキルアミドにより形成したもので、その他
は実施例1と同様に構成したボタン形アルカリ電池であ
る。
【0021】この表1の実施例4は、上述実施例1の負
極カップ6のスズメッキ層10上に形成したコーティン
グ層11をフッ素系界面活性剤であるパーフルオロメル
カプトベンゾチアゾールアミドにより形成したもので、
その他は実施例1と同様に構成したボタン形アルカリ電
池である。
【0022】この表1の実施例5は、上述実施例1の負
極カップ6のスズメッキ層10上に形成したコーティン
グ層11をフッ素系界面活性剤であるパーフルオロアル
キルカルボン酸塩により形成したもので、その他は実施
例1と同様に構成したボタン形アルカリ電池である。
【0023】この表1の実施例6は、上述実施例1の負
極カップ6のスズメッキ層10上に形成したコーティン
グ層11をフッ素系界面活性剤であるパーフルオロ第四
級アンモニウム塩により形成したもので、その他は実施
例1と同様に構成したボタン形アルカリ電池である。
【0024】この表1の実施例7は、上述実施例1の負
極カップ6のスズメッキ層10上に形成したコーティン
グ層11をフッ素系界面活性剤であるパーフルオロアル
キルエチレンオキシド付加物により形成したもので、そ
の他は実施例1と同様に構成したボタン形アルカリ電池
である。
【0025】この表1の実施例8は、上述実施例1の負
極カップ6のスズメッキ層10上に形成したコーティン
グ層11をフッ素系界面活性剤であるパーフルオロアル
キルオリゴマーにより形成したもので、その他は実施例
1と同様に構成したボタン形アルカリ電池である。
【0026】この表1の実施例9は、上述実施例1の負
極カップ6のスズメッキ層10の代わりに、水素過電圧
の高い金属であるインジウムをメッキして、インジウム
メッキ層を形成し、このインジウムメッキ層上にフッ素
系界面活性剤であるパーフルオロポリエーテルアミドシ
ランによるコーティング層を形成したもので、その他は
実施例1と同様に構成したものである。
【0027】また、この表1の比較例1は、上述実施例
9の負極カップ6の内側の銅6a上にインジウムメッキ
層だけを設けたものであり、またこの表1の比較例2は
上述実施例1の負極カップ6の内側の銅6a上にスズメ
ッキ層だけを設けたものである。
【0028】上述実施例2、3、4、5、6、7、8及
び9、比較例1及び2の夫々のボタン形アルカリ電池を
夫々50個製造し、耐漏液性の試験として、電池製造か
ら温度45℃、湿度93%の保存条件で、120日、1
40日、160日及び180日保存後の漏液の発生を評
価した結果を表1に示す。
【0029】即ち、実施例7のボタン形アルカリ電池は
180日経過後も漏液発生数は0個であり、耐漏液性は
極めて良好であった。
【0030】また、実施例3、6及び8のボタン形アル
カリ電池は夫々180日経過後に1個発生し、実施例
2、5及び9のボタン形アルカリ電池は夫々180日経
過後に2個発生し、実施例4のボタン形アルカリ電池は
180日経過後に3個発生し、之等実施例2、3、4、
5、6、8及び9のボタン形アルカリ電池は比較例4の
従来の5質量%程度の水銀を添加した有水銀のボタン形
アルカリ電池と同等に良好であった。
【0031】また、比較例1のボタン形アルカリ電池の
漏液発生数は、140日経過後で1個、160日経過後
で8個、180日経過後で10個であり、また、比較例
2のボタン形アルカリ電池の漏液発生数は、160日経
過後で3個、180日経過後で9個であった。
【0032】この表1より水素過電圧の高い金属である
スズ、インジウムで負極カップ6の内側を金属被覆し、
この金属被覆後、上述実施例1〜9に示す如き各種のフ
ッ素系界面活性剤で処理したものを使用したボタン形ア
ルカリ電池は耐漏液性が良好であることが確認された。
またフッ素系界面活性剤の種類によっては、従来の有水
銀のボタン形アルカリ電池(比較例4)と同等以上の耐
漏液特性が得られることが確認された。
【0033】次に、このフッ素系界面活性剤の濃度範囲
を確認するため、上述実施例1の負極カップ6にコーテ
ィングしたフッ素系界面活性剤の濃度を種々変えて処理
したボタン形アルカリ電池の耐漏液特性及び電流特性の
比較を行った。
【0034】ここで、比較例5は、上述実施例1の負極
カップ6のスズメッキ層10上のフッ素系界面活性剤で
あるパーフルオロポリエーテルアミドシランのコーティ
ング層11のパーフルオロポリエーテルアミドシランの
濃度を0.005質量%としたものである(溶媒はパー
フルオロn−ヘキサンである。)。その他は上述実施例
1と同様に構成したボタン形アルカリ電池である。
【0035】実施例10は、上述実施例1の負極カップ
6のスズメッキ層10上のコーティング層11のパーフ
ルオロポリエーテルアミドシランの濃度を0.01質量
%としたもので、その他は上述実施例1と同様に構成し
たボタン形アルカリ電池である。
【0036】実施例11は、上述実施例1の負極カップ
6のスズメッキ層10上のコーティング層11のパーフ
ルオロポリエーテルアミドシランの濃度を0.30質量
%としたもので、その他は上述実施例1と同様に構成し
たボタン形アルカリ電池である。
【0037】比較例6は、上述実施例1の負極カップ6
のスズメッキ層10上のコーティング層11のパーフル
オロポリエーテルアミドシランの濃度を0.50質量%
としたもので、その他は上述実施例1と同様に構成した
ボタン形アルカリ電池である。
【0038】之等、実施例10及び11、比較例5及び
6のボタン形アルカリ電池を夫々50個製造し、耐漏液
性の試験として、電池製造から温度45℃、湿度93%
の保存条件で、120日、140日、160日及び18
0日保存後の漏液発生数は表2に示す如くであった。
【0039】
【表2】
【0040】この表2に示す如く、比較例5は、漏液発
生数は160日経過後で2個、180日経過後で7個で
あり、また実施例10は漏液発生数は180日経過後で
1個であり、この表2より、負極カップ6のスズメッキ
層10上のコーティング層11のパーフルオロポリエー
テルアミドシランの濃度が0.01質量%以上の溶液で
あれば耐漏液特性が良好であることが確認された。
【0041】また実施例1、10及び11と比較例3、
4、5及び6とのボタン形アルカリ電池につき電流特性
として温度−10℃、負極抵抗2KΩで5秒後の閉路電
圧を放電深度0%、40%及び80%につき測定した結
果を表3に示す。尚、表3は、測定数が各20個の平均
値を記したものである。
【0042】
【表3】
【0043】この表3に示す如く、負極カップ6のスズ
メッキ層10上のコーティング層11のパーフルオロポ
リエーテルアミドシラン等のフッ素系界面活性剤の濃度
を比較例6の如く高くしたときには、不純物が多量に加
えられたことになり、導電性を悪化することとなる。即
ち表3に示す如く、負極カップ6のスズメッキ層10上
のコーティング層11のパーフルオロポリエーテルアミ
ドシランの濃度は0.30質量%以下の溶液であれば電
流特性が良好であることが確認された。
【0044】表2、表3の結果より、負極カップ6の金
属被覆10上のコーティング層11のフッ素系界面活性
剤の適切な濃度範囲は0.01〜0.30質量%である
ことが確認された。
【0045】本例によれば、負極カップ6の内面を水素
過電圧の高い金属であるスズ、インジウムのメッキ層1
0とすると共にこのメッキ層10を有する負極カップ6
内側に撥水性を有するフッ素系界面活性剤のコーティン
グ層11を設けたので、負極カップ6の表面の水素過電
圧が高くなり水素ガスH2 の発生が抑えられ、その結果
として電池内圧上昇を抑制することができ耐漏液性に優
れたボタン形アルカリ電池を得ることができる利益があ
る。
【0046】また、本例によればこのフッ素系界面活性
剤の濃度範囲を0.01〜0.30質量%としたのでデ
ィッピング等で容易に負極カップ6の内面にコーティン
グすることができる。
【0047】また、本例によるこのフッ素系界面活性剤
は、化学的に安定しているため、強アルカリである電解
液の中でも変質せず、持続して、この負極カップ6のコ
ーティング効果が得られる。
【0048】尚、上述実施例においては、水素過電圧の
高い金属被覆としてスズ、インジウムをメッキする如く
述べたが、この金属被覆方法として真空蒸着、スパッタ
リング等の物理的蒸着法や負極カップ6の材料としてク
ラッド材を用いる等により、この負極カップ6の内面が
被覆されれば良い。またこの水素過電圧の高い金属とし
てスズ、インジウム、銅の合金も使用できることは勿論
である。
【0049】また上述実施例では、フッ素系界面活性剤
として、パーフルオロポリエーテルアミドシランをパー
フルオロn−ヘキサンで溶かした溶液を負極キャップ6
にコーティングする如く述べたが、フッ素系界面活性剤
としては、その他、パーフルオロポリエーテル構造を有
するパーフルオロポリエーテルトリアジンアミド、パー
フルオロポリエーテルアルキルアミド、パーフルオロポ
リエーテルメルカプトベンゾチアゾールアミド等が使用
できる。
【0050】また、溶媒としては、エタノール、アセト
ンイソプロピルアルコール等これらのフッ素系界面活性
剤を溶解する能力の有る溶媒であれば良い。
【0051】また本発明は上述実施例に限ることなく、
本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が
採り得ることは勿論である。
【0052】
【発明の効果】本発明によれば、負極カップの内面を水
素過電圧の高い金属であるスズ、インジウム及びこれら
を含有する合金で金属被覆すると共にこの金属被覆され
た負極カップ内側を撥水性を有するフッ素系界面活性剤
でコーティングしたので、負極カップの表面の水素過電
圧が高くなり水素ガスの発生が抑えられ、その結果とし
て電池内圧上昇を抑制することができ耐漏液性に優れた
ボタン形アルカリ電池を得ることができる利益がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】ボタン形アルカリ電池の例を示す断面図であ
る。
【図2】本発明ボタン形アルカリ電池の一実施例の要部
の例を示す切り欠き断面図である。
【符号の説明】
1 正極合剤 2 負極合剤 3 正極缶 4 セパレータ 5 ガスケット 6 負極カップ 10 スズメッキ層 11 フッ素系界面活性剤コーティング層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺嶋 英樹 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負極合剤が配された負極カップと正極合
    剤が配された正極缶とをガスケットを介して密封すると
    共に前記負極合剤と正極合剤と間にセパレータを配する
    ようにしたボタン形アルカリ電池において、 前記負極カップの内側を水素過電圧の高い金属であるス
    ズ、インジウム、銅及びこれらを含有する合金で金属被
    覆すると共に前記金属被覆された負極カップ内側をフッ
    素系界面活性剤でコーティングしたことを特徴とするボ
    タン形アルカリ電池。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のボタン形アルカリ電池に
    おいて、 前記フッ素系界面活性剤として、パーフルオロn−ヘキ
    サン、エタノール、アセトン等の溶媒で0.01〜0.
    3質量%の濃度で使用することを特徴とするボタン形ア
    ルカリ電池。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のボタン形アルカリ電池に
    おいて、 前記フッ素系界面活性剤として、パーフルオロポリエー
    テルアミドシラン、パーフルオロポリエーテルトリアジ
    ンアミド、パーフルオロポリエーテルアルキルアミド、
    パーフルオロポリエーテルメルカプトベンゾチアゾール
    アミド等のパーフルオロポリエーテル構造を有するフッ
    素系界面活性剤を使用したことを特徴とするボタン形ア
    ルカリ電池。
  4. 【請求項4】 請求項1記載のボタン形アルカリ電池に
    おいて、 前記フッ素系界面活性剤として、パーフルオロアルキル
    カルボン酸塩を使用することを特徴とするボタン形アル
    カリ電池。
  5. 【請求項5】 請求項1記載のボタン形アルカリ電池に
    おいて、 前記フッ素系界面活性剤として、パーフルオロ第四級ア
    ンモニウム塩を使用することを特徴とするボタン形アル
    カリ電池。
  6. 【請求項6】 請求項1記載のボタン形アルカリ電池に
    おいて、 前記フッ素系界面活性剤として、パーフルオロアルキル
    エチレンオキシド付加物を使用することを特徴とするボ
    タン形アルカリ電池。
  7. 【請求項7】 請求項1記載のボタン形アルカリ電池に
    おいて、 前記フッ素系界面活性剤として、パーフルオロアルキル
    オリゴマーを使用することを特徴とするボタン形アルカ
    リ電池。
  8. 【請求項8】 請求項1記載のボタン形アルカリ電池に
    おいて、 前記フッ素系界面活性際として、請求項3、4、5、6
    又は7記載のフッ素系界面活性剤の複数種を混合したも
    のを使用することを特徴とするボタン形アルカリ電池。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2003077338A1 (en) * 2002-03-14 2003-09-18 Sony Corporation Alkaline cell
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