JPH09270248A - 偏平形アルカリ電池の製造方法 - Google Patents

偏平形アルカリ電池の製造方法

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JPH09270248A
JPH09270248A JP8079213A JP7921396A JPH09270248A JP H09270248 A JPH09270248 A JP H09270248A JP 8079213 A JP8079213 A JP 8079213A JP 7921396 A JP7921396 A JP 7921396A JP H09270248 A JPH09270248 A JP H09270248A
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JP
Japan
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negative electrode
electrode mixture
alkaline battery
flat alkaline
positive electrode
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JP8079213A
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English (en)
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Hideki Terajima
英樹 寺嶋
Norishige Yamaguchi
典重 山口
Hiroshi Nagashima
浩 長嶋
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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    • 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
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  • Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水素ガス発生による電池内圧の上昇によっ
て、密閉性が損なわれて漏液が発生するなどの不都合な
点を解消し、環境保護の点からも優れた偏平形アルカリ
電池の製造方法を提供する。 【解決手段】 プレス加工によって成形された負極缶2
と正極缶4の中に、亜鉛を含有する負極合剤1及び正極
合剤3をそれぞれ収容し、この負極合剤1と正極合剤3
とをセパレータ5を介して積層することによって偏平形
アルカリ電池を製造するに際して、上記負極缶2は、少
なくとも当該負極缶2と接する面がセラミックよりなる
金型によってプレス加工される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水銀が不要なボタ
ン型及びコイン型等の偏平形アルカリ電池の製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】ボタン型及びコイン型等の偏平形アルカ
リ電池は、電子腕時計や電子卓上計算機等の小型電子機
器の供給電源として多用されており、これら小型電子機
器の普及に伴って益々需要が高まる方向にある。
【0003】偏平形アルカリ電池は、一般に、亜鉛を負
極活物質とし、二酸化マンガン、酸化銀等を正極活物質
とし、高濃度の水酸化カリウム溶液、水酸化ナトリウム
溶液等を電解液として用いる電池である。この偏平形ア
ルカリ電池は、粒状の亜鉛をゲル化剤、電解液とともに
混合してペレット状に成形してなる負極合剤を負極缶内
に収容し、二酸化マンガンや酸化銀を導電剤、電解液と
ともに混合してペレット状に成形してなる正極合剤を正
極缶内に収容する。そして、上記負極合剤と上記正極合
剤とがセパレータを介して積層されるようにして、負極
缶と正極缶とが封口ガスケットによりかしめられて密封
され、偏平形アルカリ電池が作製される。
【0004】ここで、このような偏平形アルカリ電池に
おいては、一般に、負極活物質となる亜鉛粒が腐食しな
いように、水銀が負極合剤中に亜鉛粒質量に対して5〜
10質量%程度の割合で添加されている。負極合剤に添
加された水銀は、亜鉛の自己消耗や腐食に伴って電池内
で水素ガスが発生するのを抑制し、ガス発生による内圧
上昇によって電池の密閉性が損なわれることを防止して
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水銀の
使用は、環境問題の観点からあまり好ましくない。この
ため、上記偏平形アルカリ電池においても、水銀を全く
使用せずに水素ガスの発生を抑止する研究が多くなされ
ている。
【0006】そこで、本発明者らが水素ガスの発生機構
について検討したところ、この水素ガスの発生は、主に
図2で示されるプロセスで生じていることが推察され
た。すなわち、水素ガスH2は、負極合剤10中の亜鉛
粒Znから発生した電子2e-が負極缶11を介して電
解液中の2H3+に供給されて取り込まれる際に発生し
ている。そして、さらに、この水素ガスH2を発生させ
る反応においては、タングステンカーバイド、鉄、コバ
ルト、モリブデン等の金属が触媒Xとなって、反応を加
速させていることがわかった。
【0007】負極缶11は、一般に、上記タングステン
カーバイド、鉄、コバルト、モリブデン等の超硬合金か
らなるプレス金型により、しごきが強い多段階のプレス
工程を経て作製される。そのため、負極缶11の表面に
は、上記タングステンカーバイド、鉄などの超硬合金材
料からなる微量の不純物が付着してしまう。この不純物
が水素ガスH2を発生させる反応を促進させる原因にな
っている。
【0008】そこで、本発明は、このような従来の問題
点を解決するために提案されたものであり、負極合剤に
水銀を添加しなくとも、亜鉛の腐食による水素ガス発生
を抑制し、上述したプロセスの進行を抑制することを目
的とする。そして、本発明は、水素ガス発生による電池
内圧の上昇によって、密閉性が損なわれて漏液が発生す
るなどの不都合な点を解消し、環境保護の点からも優れ
た偏平形アルカリ電池の製造方法を提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る偏平形アル
カリ電池の製造方法は、プレス加工によって成形された
負極缶と正極缶の中に、亜鉛を含有する負極合剤及び正
極合剤をそれぞれ収容し、この負極合剤と正極合剤とを
セパレータを介して積層する。このとき、上記負極缶
は、少なくとも当該負極缶と接する面がセラミックより
なる金型によってプレス加工されていることを特徴とす
る。
【0010】本発明に係る偏平形アルカリ電池の製造方
法では、負極缶と接する面が少なくともセラミックで形
成されたプレス金型により、負極缶を所定の形状にプレ
ス加工するので、負極缶にタングステンカーバイド等の
水素ガスの発生触媒が付着するのが防止される。したが
って、負極合剤に水銀を添加しなくとも、亜鉛の腐食に
よる水素ガス発生が抑制され、水素ガス発生による漏液
が防止される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る偏平形アルカ
リ電池の製造方法により偏平形アルカリ電池を作製した
好適な実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。
【0012】偏平形アルカリ電池は、亜鉛を負極活物質
とし、二酸化マンガン、酸化銀等を正極活物質とし、高
濃度の水酸化カリウム溶液、水酸化ナトリウム等を電解
液として用いる電池である。この偏平形アルカリ電池を
製造するには、まず、図1に示すように、粒状の亜鉛を
ゲル化剤、電解液とともに混合しペレット状に成形され
てなる負極合材1を負極缶2内に収容し、二酸化マンガ
ンや酸化銀を導電剤、電解液とともに混合しペレット状
に成形されてなる正極合剤3を正極缶4内に収容する。
そして、上記負極合剤1と上記正極合剤3とがセパレー
タ5を介して積層されるようにして、負極缶2と正極缶
4とを封口ガスケット6によりかしめて密封し、偏平形
アルカリ電池を作製する。
【0013】このとき、本発明の製造方法では、特に負
極缶2を、この負極缶2と接する面が少なくともセラミ
ックで形成されたプレス金型によりプレス加工する。上
記プレス金型は、負極缶2と接する面が少なくともセラ
ミックで形成されていればよく、セラミック製のプレス
金型でも、超硬合金等にセラミックがコーティングされ
たプレス金型でもよい。このプレス金型のセラミック
は、特に限定されるものではないが、SiNやジルコニ
ア、アルミナ等の酸化物が望ましい。
【0014】なお、セラミック製のプレス金型の場合、
高密度、高強度を図るために、冷間圧焼結法(CP
法)、熱間圧焼結法(HP法)、及び熱間静水圧焼結法
(HIP法)によって作製されることが望ましい。
【0015】また、超硬合金にセラミックのコーティン
グが施された金型において、セラミックのコーティング
は、例えばスパッタ等のPVDの手法によって施され
る。
【0016】通常、負極缶2は、所定厚の銅、ステンレ
ススチール及びニッケルの3層クラッド板を用いて、し
ごきが強い多段階のプレス工程を経て作製される電池構
成部品である。そのため、従来の超硬合金からなるプレ
ス金型を用いた場合には、負極缶2の表面にプレス金型
の材料であるタングステンカーバイド、鉄、コバルト、
モリイブデンなどが付着してしまうことが多い。これら
の負極缶2の負極合剤側に付着した不純物は、洗浄やバ
レルではきれいに取り除くことができず、亜鉛の腐食に
よる水素ガス発生の活性点となる。
【0017】しかしながら、上述した負極缶2は、セラ
ミック製のプレス金型や超硬合金等にセラミックがコー
ティングされたプレス金型によりプレス加工されるの
で、その表面に、タングステンカーバイドなどの不純物
が付着することがない。その結果、亜鉛から発生した電
子2e-が負極缶2を介して電解液中の2H3+に供給
されることによって引き起こる水素ガスの発生が抑制さ
れる。この負極缶2を備えた偏平形アルカリ電池は、水
素ガスの発生が抑制されるため、水素ガス発生による内
圧上昇によって電池の密閉性が損なわれて漏液が発生す
ることがない。また、この偏平形アルカリ電池は、水銀
を負極合剤1に添加する必要がないことから、環境保護
の観点からも有利である。
【0018】
【実施例】以下、上述した偏平形アルカリ電池の製造方
法による効果を調べるために実験を行った。
【0019】実施例1 まず、正極活物質として酸化銀を主成分とする混合物を
ペレット状に加圧成形することで正極合剤3を作製し、
この正極合剤3を正極缶(正極端子)4内に収納した。
正極缶4は、所定厚のステンレススチールにニッケルメ
ッキが施されて成形される。次いで、亜鉛粉末をゲル化
剤とアルカリ電解液とを混合した混合物をペレット状に
成形することで負極合剤1を作製し、この負極合剤1を
負極缶(負極端子)2内に収納した。
【0020】なお、この負極缶2は、セラミック製のプ
レス金型により、ステンレススチールにニッケルメッキ
が施された金属材料をプレス加工することで成形した。
このプレス金型のセラミックとしては、ジルコニアを使
用した。また、このセラミック製のプレス金型は、高密
度、高強度を図るため、熱間静水圧焼結法(HIP法)
によって作製した。
【0021】そして、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5
を介して、正極合剤3と負極合剤1とが積層させて、負
極缶2と正極缶4とをナイロン製の封口ガスケット6に
よりかしめた。そして、外径6.8mm、高さ2.6m
mの偏平形アルカリ電池を作製した。
【0022】実施例2 負極缶2をプレス加工するプレス金型として、負極缶2
と接する超硬合金の面にセラミック(ジルコニア)がコ
ーティングされたプレス金型を用いた。これ以外は、実
施例1と同様にして偏平形アルカリ電池を作製した。
【0023】実施例3 負極缶2をプレス加工するプレス金型として、超硬合金
にセラミック(アルミナ)がコーティングされたプレス
金型を用いた。これ以外は、実施例1と同様にして偏平
形アルカリ電池を作製した。
【0024】比較例1 負極缶2のプレス加工するプレス金型として、従来の超
硬合金製のプレス金型を用いた。これ以外は、実施例1
と同様にして偏平形アルカリ電池を作製した。
【0025】比較例2 負極缶2のプレス加工するプレス金型として、従来の超
硬合金製のプレス金型を用いるとともに、負極合剤1に
水銀を添加した。これ以外は、実施例1と同様にして偏
平形アルカリ電池を作製した。
【0026】上述した実施例及び比較例の偏平形アルカ
リ電池をそれぞれ50個づつ作製し、温度45℃、相対
湿度93%環境下で保存した。そして、120日後、1
40日後、160日保存後での偏平形アルカリ電池の漏
液の発生数を調べた。使用したプレス金型の種類と電池
の漏液発生数を表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】表1に示されるように、プレス金型に、セ
ラミック製のプレス金型、或いは超硬合金にセラミック
がコーティングされたプレス金型を用いた実施例1乃至
実施例3の偏平形アルカリ電池は、負極合剤1に水銀を
添加した比較例2の偏平形アルカリ電池とほぼ同等の耐
漏液性が得られた。これに対し、プレス金型に超硬合金
製のプレス金型を用いた比較例1は、160日保存後に
27個の偏平形アルカリ電池に漏液が発生した。
【0029】これらの結果から、実施例1乃至実施例3
の偏平形アルカリ電池は、負極缶2が、負極缶2と接す
る面が少なくともセラミックで形成されたプレス金型に
よりプレス加工されるため、タングステンカーバイド等
の超硬合金が負極缶2の表面に付着する虞がなく、水銀
を使用しなくとも漏液を防止できることがわかる。した
がって、上述した偏平形アルカリ電池においては、水銀
の使用が不要となり、環境保護の点から非常に好まし
い。
【0030】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る偏平形アルカリ電池の製造方法は、負極缶と接
する面が少なくともセラミックで形成されたプレス金型
により、負極缶が所定の形状にプレス加工されるので、
負極合剤に水銀を添加しなくとも、亜鉛の腐食による水
素ガス発生が抑制され、水素ガス発生による電池内圧の
上昇によって密閉性が損なわれて漏液が発生することが
防止される。また、負極合剤に水銀を添加しなくて済む
ので、環境保護の点からも優れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した偏平形アルカリ電池の断面図
である。
【図2】従来の偏平形アルカリ電池の水素ガス発生のプ
ロセスを示す模式図である。
【符号の説明】
1 負極合剤、2 負極缶、3 正極合剤、4 正極
缶、5 セパレータ、6封口ガスケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長嶋 浩 福島県郡山市日和田町高倉字下杉下1番地 の1 株式会社ソニー・エナジー・テック 内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プレス加工によって成形された負極缶と
    正極缶の中に、亜鉛を含有する負極合剤及び正極合剤を
    それぞれ収容し、この負極合剤と正極合剤とをセパレー
    タを介して積層することによって偏平形アルカリ電池を
    製造するに際して、 上記負極缶は、少なくとも当該負極缶と接する面がセラ
    ミックよりなる金型によってプレス加工されていること
    を特徴とする偏平形アルカリ電池の製造方法。
  2. 【請求項2】 上記金型は、セラミックよりなることを
    特徴とする請求項1に記載の偏平形アルカリ電池の製造
    方法。
  3. 【請求項3】 上記金型は、冷間圧焼結法、熱間圧焼結
    法、及び熱間静水圧焼結法のいずれかによって焼結され
    たセラミックよりなることを特徴とする請求項2に記載
    の偏平形アルカリ電池の製造方法。
  4. 【請求項4】 上記金型は、超硬合金を主体とし、この
    超硬合金にセラミックが被覆されてなることを特徴とす
    る請求項1に記載の偏平形アルカリ電池の製造方法。
JP8079213A 1996-04-01 1996-04-01 偏平形アルカリ電池の製造方法 Abandoned JPH09270248A (ja)

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