JPH09330686A - ボタン形アルカリ電池およびその製造方法 - Google Patents

ボタン形アルカリ電池およびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 負極缶からのガス発生を抑止し、自己放電特
性の良好なボタン形アルカリ電池を提供する。 【解決手段】 Ｃｕを内面とする負極缶を、少なくとも
Ｃｕ面に当接する部分がセラミックスの金型で、成形、
加工する。さらに好ましくは、素材のＣｕ面に接する部
分の超硬合金および鋼にセラミクスのコーティングを施
した金型を用いて負極缶を加工する。コーティングに使
用できるセラミクスの種類は多数存在するが、酸化ジル
コニウム、硼化珪素、窒化珪素、またはダイヤモンド類
似構造の炭素が特に望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ボタン型アルカリ電池
の製造方法の改良に関する。一方の面にＮｉ、もう一方
の面にＣｕを配接した鋼を素材とし、加工に用いる金型
の少なくともＣｕ面に当接する部分がセラミックスであ
る金型を用いて製造した負極缶と、正極合剤、負極合
剤、セパレータ、正極缶、ガスケット、アルカリ電解液
などの他の電池の構成要素と共に組み立てた自己放電特
性の良好なボタン形アルカリ電池、特に、水銀の含有が
極めて少ないか、全く含まないボタン形アルカリ電池お
よびその製造方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ボタン形アルカリ電池は、負極缶
を、工具鋼、高速度鋼、超硬合金からなるダイ、パン
チ、しわ押さえ板などの金型を用いて製作し、正極合
剤、負極合剤、セパレータ、正極缶、ガスケットおよび
アルカリ電解液などの構成要素と共に組み合わせて製造
している。
【０００３】このボタン形アルカリ電池の負極缶は、そ
の素材として、Ｎｉ−ＳＵＳ−Ｃｕクラッド材か、Ｃｕ
とＳＵＳあるいはＣｕと深絞り用鋼の張り合わせ材に、
負極缶の内面となるＣｕの反対側面にＮｉめっきを施し
た材料が用いられている。この素材を工具鋼および超硬
合金などからなる金型を用いて加工して負極缶が製造さ
れる。ボタン形アルカリ電池は、この負極缶を、亜鉛を
主とする負極合剤、酸化銀を主とする正極合剤、セパレ
ータ、電解液、正極缶、ガスケットなどの他の要素とを
組合せたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】しかし、従来のＣｕ
面に接する部分に工具鋼や超硬合金が用いられた金型を
用いて製造された負極缶を用いるボタン型アルカリ電池
は、負極亜鉛がアルカリ電解液に接触すると、電解液の
一部が分解してＣｕ面からガス発生する。その原因は、
工具鋼のＦｅ、超硬合金のバインダーとして使用されて
いるＣｏあるいはＮｉ、超硬合金の基材であるＷなど
が、負極缶の加工中に、微量ではあるが、転写されて負
極缶内面のＣｕ表面に付着するためである。このガス発
生は、ボタン型アルカリ電池中の負極合剤の消耗につな
がり、電池の自己放電特性を悪化させている。
【０００５】負極合剤中に水銀を含有させれば、水銀が
Ｃｕ面を覆うことによってガス発生の程度が軽減される
ため、ガス発生を抑止できるが、廃棄される電池中に含
まれる水銀による環境汚染の懸念がある。ボタン型アル
カリ電池中の水銀含有量をできるだけ低減させ、なおか
つガス発生抑制作用を維持するために、負極缶を充分に
洗浄したり、インジウム、ビスマスなどを加えて水銀量
を減少させるという試み（特公開平8-31428、特公開平8
-130021など）も講じられているが、負極缶の内面から
のガス発生を防止することは困難である。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】そこで、本発明は、Ｃ
ｕを内面とする負極缶を、少なくともＣｕ面に当接する
部分がセラミックスの金型で、成形、加工する。さらに
好ましくは、セラミクスのコーティングを施した金型を
用いて負極缶を加工する。コーティングに使用できるセ
ラミクスの種類は多数存在するが、対衝撃性が良好な酸
化ジルコニウム、硼化珪素、窒化珪素、またはダイヤモ
ンド類似構造の炭素が特に望ましい。
【０００７】
【発明実施の態様】本発明は、特に、低水銀または無水
銀の亜鉛を負極合剤とするボタン型アルカリ電池の製造
にあたり、内面がＣｕの負極缶の成形、加工を、少なく
ともＣｕ面に当接する部分がセラミックスの金型で、成
形、加工する。セラミックスは、通常曲げ負荷には弱い
ので、補強部を設けると良い。補強は、セラミックスの
負荷が加わる面と反対側の面に、工具鋼や超硬合金など
の素材を配設して行う。超硬合金または鋼の表面にセラ
ミックスコーティングを施した金型を用いることによっ
ても、負極缶素材のＣｕ面に接する部分にセラミックス
が配設され、セラミックスの負荷が加わる部分の反対側
に、補強部が設けられる構造が実現される。
【０００８】このような金型で成形、加工された負極缶
を用いると、鋼からのＦｅ、超硬合金からの微量のＣ
ｏ、Ｎｉ、Ｗなどの転写が起こらない。使用するセラミ
ックスは、窒化ジルコニウム、硼化珪素、窒化珪素、ダ
イヤモンド類似構造の炭素などが耐磨耗正、耐衝撃性、
耐薬品性などに優れている。従って、本発明の負極缶は
負極合剤、アルカリ電解液と接触した場合のガス発生量
が従来に比較し大幅に軽減される。ガス発生の軽減の効
果は、特に水銀の少ない、または含有しない負極亜鉛を
用いる場合に顕著である。
【０００９】
【実施例】
［実施例１］本発明の実施例を以下に説明する。図３は
本発明のボタン型アルカリ電池の一例である酸化銀電池
ＳＲ５１２ＳＷの断面図である。図２は、図３の酸化銀
電池ＳＲ５１２ＳＷの負極缶製造に使用した金型の主要
部分を示す断面図ある。
【００１０】該金型は、まず部品を製造し、その部品中
負極缶のＣｕ面に当接する図２の金型の部品７、８、９
に、酸化ジルコニウムを主体とするセラミックスコーテ
ィングを施した。次いで金型として組み合わせ調整し
た。さらに、負極缶５を、前記の金型を用い、Ｎｉ−Ｓ
ＵＳ−Ｃｕを素材として製造した。
【００１１】次いで、正極缶１に正極合剤２を入れ、セ
パレータ３を正極合剤の上に裁置した後、ガスケット６
を挿入し、次いでガスケットの中に負極合剤４とＮａＯ
Ｈからなる電解液を注入し、前記の負極缶５で蓋をした
後、正極缶１の口部をかしめて封口した。図１にその工
程順を図示した。
【００１２】酸化銀電池ＳＲ５１２ＳＷを、本発明と従
来の電池と負極亜鉛に水銀を含むものと含まないものの
２種類をそれぞれ製造し、自己放電の程度を製造初期の
放電容量と、６０℃の環境に２０日保存した後の放電容
量から測定した値を表１に示す。測定は各６個の平均か
ら計算した。
【００１３】
【表１】 ［実施例２］本発明の別の実施例を以下に説明する。電
池の型式は酸化銀電池ＳＲ６２６ＳＷで、断面の形状は
図３と同一である。
【００１４】図４は、本例の負極缶の製造に用いた金型
の主要部分の断面図である。図５は、負極缶の外周の折
り返し部分を曲げるダイの断面図であり、工具鋼からな
る保持部に超硬合金のリングを補強部として埋めこみ、
その中にセラミックスのダイが保持される構造である。
図４、図５のセラミックスは、酸化ジルコニウムであ
る。素材のＮｉ−ＳＵＳ−Ｃｕクラッド材の条から必要
な寸法の円板をトリミングし、図４のパンチでくぼみを
つけ、図５のダイで外周をおりまげて負極缶を製造し
た。負極缶５を製造した後、正極缶１に正極合剤２を入
れ、セパレータ３を正極合剤の上に裁置したの後、ガス
ケット６を挿入し、次いでガスケットの中に負極合剤４
とＮａＯＨからなる電解液を注入し、前記の負極缶５で
蓋をした後、正極缶１の口部をかしめて封口した。
【００１５】本発明と従来の電池と負極亜鉛に水銀を含
むものと含まないものの２種類をそれぞれ製造し、自己
放電の程度を製造初期の放電容量と、６０℃の環境に４
０日保存した後の放電容量から測定した値を表２に示
す。測定は各６個の平均から計算した。これらの結果か
ら、本発明が酸化銀電池および、アルカリマンガン電
池、空気亜鉛電池など、内側にＣｕ面を有し、亜鉛を主
とする負極合剤とアルカリ電解液を有するすべての電池
について、自己放電特性の改善に有効であることは明白
である。また、これらの効果はＣｕ面の加工に係わって
生ずるものであるから、鋼にＣｕを張り合わせた素材で
あれば、いずれの素材についても有効であることも明ら
かである。
【００１６】なお負極亜鉛に水銀は、一般的に、５％か
ら１０％含まれるが、これ以下の純度の高い亜鉛、水銀
含有量の少ない場合でも有効であることは言うまでもな
い。
【００１７】
【表２】
【００１８】
【発明の効果】このように、本発明は、Ｃｕを配設した
鋼を素材とし、加工に用いる金型の少なくともＣｕ面に
当接する部分がセラミックスまたはセラミクスコーティ
ングを施した金型を用いて製造した負極缶と、正極合
剤、負極合剤、セパレータ、正極缶、ガスケット、アル
カリ電解液などの他の電池の構成要素と共に組み立てた
自己放電特性の良好なボタン形アルカリ電池、特に、水
銀の含有が極めて少ないか、全く含まないボタン形アル
カリ電池を製造方法することに、極めて、効果がある。
【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製造工程図で
ある。
【図２】本発明のボタン形アルカリ電池の負極缶を製造
する金型の一例の主要部分の断面図である。
【図３】本発明の実施例のボタン形アルカリ電池の断面
図である。
【図４】工具鋼で補強されたセラミックスの負極缶金型
のパンチ部分及びしわ押さえの例を示す断面図である。
【図５】超硬合金で補強されたセラミックスダイの例を
示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ 正極缶 ２ 正極合剤 ３ セパレータ ４ 負極合剤 ５ 負極缶 ６ ガスケット ７ 負極金型のＣｕ面に接する部品（その１） ８ 負極金型のＣｕ面に接する部品（その２） ９ 負極金型のＣｕ面に接する部品（その３） １０ セラミックスパンチ １１ セラミックスしわ押さえ １２ 工具鋼補強部 １３ セラミックスダイ １４ 超硬合金補強部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丹野 宏次 宮城県仙台市太白区西多賀５丁目30番１号 株式会社エスアイアイ・マイクロパーツ 内 (72)発明者 高橋 一之 宮城県仙台市太白区西多賀５丁目30番１号 株式会社エスアイアイ・マイクロパーツ 内 (72)発明者 石崎 守男 兵庫県伊丹市森本１丁目98番地２ 石崎プ レス工業株式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 以下の工程を具備したことを特徴とする
    ボタン型アルカリ電池の製造方法 工程1：Ｃｕを内面とする負極缶を、少なくともＣｕ面
    に当接する部分がセラミックスの金型で、成形、加工す
    る工程 工程２：前記工程により製造された負極缶と、正極合
    剤、負極合剤、セパレータ、正極缶、ガスケットおよび
    アルカリ電解液などの構成要素と共に組み合わせて電池
    を製造する工程
  2. 【請求項２】 前記負極缶を成形加工する金型のセラミ
    ックス部分の負荷が加わる部分の反対側の部分に、補強
    部を配設した請求項１に記載のボタン型アルカリ電池の
    製造方法
  3. 【請求項３】 前記金型の負極缶のＣｕ面に当接する部
    分が、補強部の表面にセラミックスをコーティングした
    ものである請求項１ないし２項記載のボタン型アルカリ
    電池の製造方法
  4. 【請求項４】 前記補強部が、超硬合金また工具鋼であ
    る請求項１から３項いずれかに記載のボタン型アルカリ
    電池の製造方法
  5. 【請求項５】 前記金型のセラミックスが、酸化ジルコ
    ニウム、硼化珪素、窒化珪素またはダイヤモンド類似構
    造の炭素である請求項１から４項いずれかに記載のボタ
    ン型アルカリ電池の製造方法
  6. 【請求項６】 前記負極缶が、鋼を主体として、一方の
    面にＮｉを配置し、他方の面にＣｕを配置した層状の金
    属材から成形、加工されることを特徴とする請求項１か
    ら５項いずれかに記載のボタン型アルカリ電池の製造方
    法
  7. 【請求項７】 前記層状の金属材が、Ｎｉ−ＳＵＳ−Ｃ
    ｕのクラッド材である請求項６記載のボタン型アルカリ
    電池の製造方法
  8. 【請求項８】 前記層状の金属材が、ＳＵＳ−Ｃｕまた
    はＣｕと深絞り用鋼の張り合わせ材に、Ｃｕの反対面に
    Ｎｉメッキを施したものである請求項６記載のボタン型
    アルカリ電池の製造方法
  9. 【請求項９】 前記負極合剤が、水銀を含まないことを
    特徴とする請求項１から８項いずれかに記載のボタン型
    アルカリ電池の製造方法
  10. 【請求項1０】 前記請求項１から９項いずれかに記載
    の方法で製造されたボタン型アルカリ電池
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