JPS624823B2 - - Google Patents

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JPS624823B2
JPS624823B2 JP55172891A JP17289180A JPS624823B2 JP S624823 B2 JPS624823 B2 JP S624823B2 JP 55172891 A JP55172891 A JP 55172891A JP 17289180 A JP17289180 A JP 17289180A JP S624823 B2 JPS624823 B2 JP S624823B2
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gasket
battery
anode
battery according
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Osamu Ishida
Yoshio Uetani
Seiichi Matsushima
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Maxell Ltd
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Hitachi Maxell Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • Y—GENERAL 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
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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
この発明は耐漏液性のすぐれた電池に関する。 一般に電池の封口は、陽極缶と陰極集電体との
間にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド
などの合成樹脂製のガスケツトを配置し、陽極缶
の開口端部を内方へ締め付けてガスケツトを陽極
缶および陰極集電体に圧接させることによつて行
なわれ、ガスケツトの反撥応力を利用して陽極缶
−ガスケツト−陰極集電体間の接面の密接度を高
めてこれらの接面から電解液が漏出するのを防止
するようにしている。 ところが前記合成樹脂製のガスケツトは電解液
の漏出を防止するのに反撥応力が充分とはいえ
ず、また吸液により反撥応力の低下をひきおこす
ので、耐漏液性が低くなりがちであり、このため
今日まで陰極集電体の形状を耐漏液性の向上でき
るような形状に改良したり、またアルカリ電池に
おいてはガスケツトと陽極缶および陰極集電体と
の接面に液状パツキング材を介在させるなどの多
くの提案がなされてきたが、それらによつても高
度の耐漏液性は必ずしも得られていない。 そのため、合成樹脂にガラス繊維を添加してガ
スケツト材を調製し、そのようなガスケツト材か
らガスケツトを作製することが提案されている
が、得られたガスケツトは引張強さや圧縮強度が
向上するものの、ガラス繊維の一部がガスケツト
表面に露出して表面が平滑にならず、また電解液
がガスケツト表面に露出したガラス繊維を伝わつ
てガスケツト内部に侵入するため耐漏液性が低下
し必らずしも所期の目的を達成することができ
ず、しかもガラス繊維は分散が不均一で、かつ粘
度を増加させるため、ガスケツト材の流動性が低
下して型流れが悪くなり、かつ収縮に方向性があ
るため所定寸法のガスケツトが得られにくいとい
う問題がある。 この発明は、そのような事情に鑑みてなされた
ものであり、合成樹脂にガラスビーズを添加した
ガスケツト材からガスケツトを作製することによ
り、耐漏液性のすぐれた電池を提供できるように
したものである。 この発明において用いるガラスビーズは、高温
の炎の中に吹き込まれた微小のガラス粉末が浮遊
状態で溶融してその表面張力で自ら球状になつた
もので、その形状は真球に近く、表面は平滑で、
粒径がきわめて小さいものである。 このようなガラスビーズは、合成樹脂に添加す
ると球形であるため分散性がよく、かつボールベ
アリング効果（ボールベアリングのボールがころ
がつて摩擦抵抗を小さくするように、ガラスビー
ズがころがるようにして合成樹脂の流動性を改善
し、またそれ自身も球形で分散性がよく、合成樹
脂中で凝集するのを防ぐという効果）を有するた
めガスケツト材の流動性を向上させて型流れをよ
くし、また表面が平滑であるため繊維状のものや
粉末状のものに比べてガスケツト材の粘度増加が
少なく、したがつて多量充填ができる。しかし
て、このようなガラスビーズを合成樹脂に添加し
たガスケツト材から作製されたガスケツトは、ガ
ラスビーズが添加されていないものに比べて、圧
縮強度が向上して反撥応力が増加し高い締圧力で
封口することができ、陽極缶−ガスケツト−陰極
集電体間の接面の密着度が著しく向上し、かつそ
れが長期間維持されるので、電池の耐漏液性が著
しく向上する。また、ガラスビーズは球形で分散
性がよく、かつ方向性を有しないので、歪が均一
に分散されるため、合成樹脂に添加してもクラツ
クの発性を引き起こさない。しかも、ガラスビー
ズは表面が多孔質ではないので吸液性がなく、ガ
ラスビーズを合成樹脂に添加したガスケツト材は
合成樹脂だけからなるガスケツト材に比べて吸液
性が少なく、かつ前述のごときボールベアリング
効果によりガスケツト材中でのガラスビーズのつ
ながりが少なく、またガラスビーズがガスケツト
表面に露出することが少ないので、表面が平滑
で、かつガラス繊維を添加した場合のようなガス
ケツト表面に露出したガラス繊維を伝わつての電
解液のガスケツト内部への侵入がない。しかも、
ガラスビーズを合成樹脂に添加したガスケツト材
は、合成樹脂のみからなるガスケツト材に比べて
吸液性が小さいので、吸液による圧縮強度の低下
が少なく、したがつて吸液による反撥応力の低下
が少ない。また、ガラスビーズは球形で無方向性
なため、ガラスビーズを合成樹脂に添加したガス
ケツト材では、歪が均一に分散され、かつ収縮も
均一に分散されるので、収縮による変形がガラス
繊維のように方向性のあるものを添加した場合に
比べて少ないため、ガラス繊維を添加した場合に
比べて所定寸法のガスケツトが得られやすく、か
つ歪による早期破壊も少ない。 この発明においてガラスビーズとしては、通常
平均粒径が６〜50μｍのものが使用される。これ
はガラスビーズの粒径が上記範囲より小さいと圧
縮強度を増加する効果が充分でなく、そのため耐
漏液性を向上させる効果が少なくなり、またガラ
スビーズの粒径が上記範囲より大きくなると、ボ
タン形電池などのように小さい電池では、ガスケ
ツトと陽極缶や陰極集電体との接触面積が小さい
ため、ガスケツトの陽極缶や陰極集電体との接触
部におけるガラスビーズが存在する部分とそうで
ない部分との陽極缶や陰極集電体への密接度の相
違による影響が出て耐漏液性が低下するおそれが
あり、かつガスケツト成形時の流動性が低下する
からである。なお、ガラスビーズの粒径の調節
は、ガラスビーズを篩により分級（粒径別に分離
すること）し、その分級されたガラスビーズの粒
径を例えば電子顕微鏡で測定し、その結果に基づ
いて平均粒径が算出され、それによつて粒径の調
節が行われる。そして、ガラスビーズの合成樹脂
への添加量としては、少なすぎるとガラスビーズ
を添加した効果が充分に発揮されず、したがつて
耐漏液性を向上させる効果が少なく、また多すぎ
るとガラスビーズ同士が接触する機会が多くな
り、ガラスビーズ間に合成樹脂が介在しなくなる
ところが生じるため、封口した時にガラスビーズ
が陽極缶や陰極集電体に充分に密接しなくなつて
耐漏液性が低下するおそれがあるので、ガスケツ
ト材中10〜50％（重量％、以下同様）、とくに20
〜40％の範囲にするのが好ましい。 ガラスビーズのガラス組成はとくに限定されな
いが、無アルカリガラス系のものが好ましく、ま
たガラスビーズの表面はアミノシラン、グリシド
シラン、アクリルシランなどのシランカツプリン
グ剤で表面処理（つまり、ガラスビーズの表面を
シランカツプリング剤で被覆すること）したもの
が好ましい。 上述のごときガラスビーズの具体例としては東
芝バロテイーニ(株)より東芝ガラスビーズ（商品
名）が市販されており、この発明において好まし
く使用される。 合成樹脂としは、たとえばナイロン６、ナイロ
ン66、ナイロン610、ナイロン11、ナイロン12な
どのポリアミドや、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、エチレン−プロピレン共重合体などのポリオ
レフインなどが使用される。なお合成樹脂は、電
解液の性質に応じてその種類を選択するのが好ま
しく、たとえばアルカリ電解液を用いるアルカリ
電池ではポリアミド、とくにナイロン11、ナイロ
ン12を用いるのが好ましく、非水溶液を用いる有
機電解質電池ではポリオレフイン、とくにポリプ
ロピレンンを用いるのが好ましい。 合成樹脂へのガラスビーズの添加は、合成樹脂
を溶融させ、その溶融させた合成樹脂の中にガラ
スビーズを投入し、混合することによつて行う。
ガラスビーズの添加量の調節は、ガラスビーズの
添加量が所望量になるように、添加にさきだつて
合成樹脂およびガラスビーズをそれぞれ秤量して
おくことによつて行う。また、かかるガスケツト
材を用いてのガスケツトの作製は通常射出成形に
よつて行なわれる。 第３図はナイロン11に平均粒径30μｍのガラス
ビーズをその添加量が10％、20％、30％、40％、
50％、60％となるように変えて添加してガスケツ
トを作製し、得られたそれぞれのガスケツトにつ
いて圧縮強度を測定し、ガラスビーズの添加量と
ガスケツトの圧縮強度との関係を示した図であ
り、この第３図にはガラスビーズの添加によりガ
スケツトの圧縮強度が増加することが示されてい
る。 つぎに実施例をあげてこの発明を説明する。 実施例１〜16および比較例１〜２ 第１表に示すガスケツト材を用い射出成形によ
り断面がＬ字状をした環状のガスケツトを作製
し、これらのガスケツトを陰極集電体の周辺部に
嵌着し、該ガスケツトおよび陰極集電体を用い、
つぎに示すようにして第１図に示すアルカリ電池
を組み立てた。 すなわち、陽極缶１の底部に電解液の一部を注
入し、この陽極缶１に陽極合剤２を挿入し、該陽
極合剤２上に微孔性ポリプロピレンフイルム４、
セロハン５およびビニロン−レーヨン混抄紙６を
順次積重してなるセパレータ３を載置し、この状
態の陽極缶１に、アマルガム化亜鉛を陰極活物質
とし、これにポリアクリル酸ナトリウムを添加し
てなる陰極剤７と残り大半量の電解液を内填させ
た陰極集電体８を嵌合し、陽極缶１の開口端部を
内方へ締め付けて陽極缶１と陰極集電体８との間
に配置するガスケツト９を陽極缶１および陰極集
電体８に圧接させて封口しボタン型のアルカリ電
池を組み立てた。なお、この電池の電解液として
は酸化亜鉛を5.2重量％溶解させた35重量％水酸
化カリウム水溶液が使用され、陰極集電体８とし
てはニツケル、鋼および銅からなるクラツド板を
絞り加工によつて周辺折り返し部１０を有する形
状に形成した外面側をニツケル層、内面側を銅層
とした構成のものが使用された。また陽極缶１は
ニツケルメツキを施した鉄板で形成されたもので
あり、陽極合剤２は酸化第一銀150部（重量部、
以下同様）およびりん状黒鉛10部からなる合剤粉
末を5t／cm2でステンレス鋼製環状台座１１と一体
に加圧成形されたものである。電池はいずれも直
径11mmφ、厚さ3.0mmのボタン型をしており、電
池の各部材はガスケツト材質を除いては材質、寸
法いずれも同じである。なお、これらの電池にお
けるガスケツト９と陽極缶１および陰極集電体８
との接面にはアスフアルトピツチ（ブロンアスフ
アルトとプロセスオイルとの混合物）よりなる液
状パツキング材が介在されている。 このようにして組み立てられた電池を各100個
ずつ80℃、相対湿度90％の雰囲気中に所定期間貯
蔵して漏液が発生した電池個数を調べた。その結
果を第２表に示す。
【表】
【表】
【表】 第２表に示されるように、ナイロン11を用いた
場合も、ナイロン12を用いた場合も、ガラスビー
ズの添加量が20〜40％の範囲でとくに良好な耐漏
液性が発揮された。なおガラスビーズの粒径が大
きくなると耐漏液性が低下することならびに表面
処理を行なわなかつた場合はシランカツプリング
剤による表面処理を行なつたものに比べて耐漏液
性の向上効果が小さいことが明らかにされた。 実施例17〜24および比較例３ 第３表に示すガスケツト材を用い射出成形によ
り陰極集電体の周辺部に環状のガスケツトをイン
サートモールドした。これらのガスケツトおよび
陰極集電体を用い、つぎに示すようにして第２図
に示す有機電解質電池を組み立てた。 すなわち、陰極集電体２１の内面にスポツト溶
接されたステンレス鋼製の網２２に直径14mm、厚
さ0.25mmのリチウム円板を圧着して陰極剤２３と
なし、ついでポリプロピレン不織布よりなるセパ
レータ２４を載置し、電解液の大半を注入したの
ち、その上に、二酸化マンガン100部、りん状黒
鉛10部およびポリテトラフルオルエチレ２部より
なる陽極合剤粉末を5t／cm2でステンレス鋼製の網
２６と一体に加圧成形した直径16mm、厚さ0.5mm
の陽極合剤２５をその網２６側を上にして載置
し、残りの電解液を滴下したのち、その上から陽
極缶２７をかぶせ、陽極缶２７の開口端部を内方
へ締め付け、陰極集電体２１にインサートモール
ドしたガスケツト２８を陽極缶２７および陰極集
電体２１に圧接させて封口し、上下を反転させて
第２図に示す有機電解質電池を組み立てた。な
お、この電池の電解液としては炭酸プロピレンと
１，２−ジメトキシエタンとの35：65の混合溶媒
に過塩素酸リチウムを0.5mol／の割合で溶解さ
せたものが使用され、また陰極集電体２１や陽極
缶２７にはニツケル−ステンレス鋼クラツド板製
のものが使用された。電池はいずれも直径20mm
φ、厚さ1.6mmのボタン型をしており、各電池の
部材はガスケツトの材質を除いては材質、寸法と
もすべて同じである。 このようにして組み立てられた電池を各100個
ずつ80℃、相対湿度15％の雰囲気中に所定期間貯
蔵して漏液が発生した電池個数を調べた。その結
果を第４表に示す。
【表】
【表】 第４表に示されるように、有機電解質電池にお
いても第２表に示すアルカリ電池の場合と同様
に、ガラスビーズの添加量が20〜40％の範囲でと
くに良好な耐漏液性が発揮された。また第２表に
示す場合と同様に、ガラスビーズの粒径が大きく
なると耐漏液性が低下することならびに表面処理
を行なわなかつた場合はシランカツプリング剤に
よる表面処理を行なつたものに比べて耐漏液性の
向上効果が小さいことが明らかにされた。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図はこの発明に係る代表的な
電池の断面図で、第１図はアルカリ電池を示し、
第２図は有機電解質電池を示す。第３図はガラス
ビーズの添加量とガスケツトの圧縮強度との関係
を示す図である。 １，２７…陽極缶、８，２１…陰極集電体、
９，２８…ガスケツト。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 陽極缶と陰極集電体との間に、合成樹脂にガ
    ラスビーズを添加したガスケツト材でつくられた
    ガスケツトを配置し、陽極缶の開口端部を内方へ
    締め付けてガスケツトを陽極缶および陰極集電体
    に圧接させて封口したことを特徴とする電池。 ２ 合成樹脂がポリアミドである特許請求の範囲
    第１項記載の電池。 ３ ポリアミドがナイロン11である特許請求の範
    囲第２項記載の電池。 ４ ポリアミドがナイロン12である特許請求の範
    囲第２項記載の電池。 ５ 合成樹脂がポリオレフインである特許請求の
    範囲第１項記載の電池。 ６ ポリオレフインがポリプロピレンである特許
    請求の範囲第５項記載の電池。 ７ ガラスビーズの平均粒径が６〜50μｍである
    特許請求の範囲第１項記載の電池。 ８ ガラスビーズの添加量がガスケツト材中10〜
    50重量％である特許請求の範囲第１項記載の電
    池。 ９ ガラスビーズの添加量がガスケツト材中20〜
    40重量％である特許請求の範囲第１項記載の電
    池。 １０ ガラスビーズがシランカツプリング剤で表
    面処理したものである特許請求の範囲第１項また
    は第７項または第８項または第９項記載の電池。 １１ 電池がアルカリ電池である特許請求の範囲
    第１項または第２項または第３項または第４項ま
    たは第７項または第８項または第９項または第１
    ０項記載の電池。 １２ 電池が有機電解質電池である特許請求の範
    囲第１項または第５項または第６項または第７項
    または第８項または第９項または第１０項記載の
    電池。
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