JPS63274054A - 筒形アルカリ電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、筒形アルカリ電池に関し、特に集電棒の封
口ガスケットに対する挿通部分から内部の電解液が漏出
することを防止し、耐漏液性能を向上するようにしたも
のに関する。

（従来の技術） 筒形アルカリマンガン電池の集電棒は、従来より氷化処
理・等で水素過電圧を高めうるとともに、負極活物質で
ある氷化亜鉛およびアルカリ電解液と馴染みの良い材料
である黄銅（Ｃｕ−Ｚｎ系）。

洋白（Ｃｕ−Ｎ　ｉ系）等の銅を主体とした金属引扱き
材料を用いている。

この集電棒は、前記銅系材料からなるフープ材を自動的
に個々の集電棒の単位に切断し、製鎖加工、すなわち７
ランジ加工、先端細り加工して第３図に示す釘状に形成
したものである。

そして、得られた集電棒１は封口ガスケットの中央開口
部分に圧入し、集電棒１の上端フランジを負極端子板に
スポット溶接して、発電要素を収容した有底円筒形の電
池ケースに挿入し、電池ケースの開口端を負極端子板の
周縁にカシメ付けることによって電池を完成する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記銅系材料からなる集電棒１が電解液
と馴染み易いことは、逆に電解液のクリープ現象（漏液
）も大きいことにつながり、集電棒１を伝って内部の電
解液が封口ガスケットとの挿通部に形成される僅かな隙
間を伝って外部に這いあがり易いという問題があった。

特に、集電棒１の構成材料であるフープ材を引抜き加工
する工程で、引扱き方向に沿った傷２や、前述の加工工
程における先細り加工時に集電棒１の先端コーン部分の
周縁にバリ３が発生し易いことから、これを封口ガスケ
ットに挿通した際に、この（１２やバリ３によって挿通
部に僅かな隙間があき、これを伝って毛管現象により内
部の電解液が這いあがり易くなっていた。

そこで、従来では前記封口ガスケットの材質を硬いもの
とし、圧接力を強めたり、エポキシ樹脂。

ピッチなどのシール剤を塗着するなどして物理的なシー
ル手段を強化する。あるいは前記集電棒の一部を離氷化
材料で構成する等の漏液防止対策を施していたが、それ
でも漏液現象が多く見られていた。

この発明は以上の問題点を解決するものであって、その
目的は、集電棒を電池内部の電解液と馴染みの良い銅系
材料を用いつつ、その欠点であった耐漏液性の改善を図
るものである。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するため、この発明は、円筒形の電池ケ
ースの開口縁を封口ガスケットを介して負極端子板の周
縁部にカシメ付けて封口するとともに、電池内部の発電
要素に挿入した集電棒の端部を前記封口ガスケットの中
央に開口された挿通孔に挿通し、前記端子板の内面にそ
の頂面を接続してなる筒形アルカリ電池において： 前記集電棒は、黄銅、洋白等の銅系の金属引扱き材料か
らなり、かつ該集電棒の前記封口ガスケットに対する挿
通部外層に、予めアルキルイミダゾールを塗着せしめる
ことによって形成される銅−イミダゾール錯体からなる
疎水層を設けた。

（作　用） 集電棒の表面に付着したアルキルイミダゾールは、集電
棒の構成金属材料である銅などの表面と徐々に反応して
集電棒の表面に疎水性に富む銅−イミダゾール錯体から
なる疎水層を成長させる。

この疎水層の存在によって、ぬれの現象による電解液の
這いあがりが低下する。

（実　施　例） 以下、この発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。

第１図はこの発明による筒形アルカリマンガン電池を示
す。

図における電池は、正極缶を兼ねた有底円筒形の電池ケ
ース１０の上部開口の内周部を陰極端子板１２の周縁７
ランジ部に封口ガスケット１４を介して絞り加工、カー
ル加工などによってカシメ付け、電池内部を密封してい
る。

前記封口ガスケット１４は、ポリエチレンや、ポリプロ
ピレンなとの電気的絶縁性および弾性のある材料を射出
成形などによって成形したもので、挿通孔１４ｂを上下
に貫通形成したボス部１４ａと、該ボス部１４ａの周縁
部に一体化された比較的厚みの薄い皿状部１４ｃと、該
皿状部１４ｃの周縁に、円筒状の立ち上げ部１４ｄを一
体に形成したものである。

電池内部には、その中心から集電棒１６と、該集電棒１
６の外周を取巻くゲル状亜鉛負極１８、セパレータ２０
、及び二酸化マンガンを主体とする正極合剤２２が同心
状に充填され、これらゲル状亜鉛負極１８および正極合
剤２２によって発電要素を構成している。

前記集電棒１６は、従来と同様に負極活物質１８を構成
する氷化状亜鉛および強アルカリからなる電解液と馴染
みが良い黄銅（Ｃｕ−Ｚｎ系）。

洋白（Ｃｕ−Ｎｉ系）等の銅系の金属引抜き材料を用い
、前記銅系材料からなるフープ材を自動的に個々の集電
棒の単位に切断し、製鎖加工、すなわちフランジ加工、
先端細り加工してその上端にフランジ１６ａ１下部に先
細り状にしたコーン１６ｂを設た釘状のものである。

そして、この集電棒１６は電池に組付けられる前にアル
キルイミダゾールの溶液内に浸漬される。

このアルキルイミダゾール（商品名：グリコート、四国
化成工業■製）は以下に示す構造式をもっており、通常
はプリント配線基板などにおいて、ロジンに替わるプレ
フラックス処理に用いられている錯体の形成用化合物で
ある。

Ｎ このアルキルイミダゾールは通常状態では水にほとんど
溶解せず、酸性雰囲気下で水に溶解し、イオン化する。

イオン化したアルキルイミダゾールは集電棒１６の銅と
強い化学反応を示して銅と錯体を形成する。このように
してできた単分子膜の上に長鎖のアルキル基によるファ
ンデルワールスの結合力によって、アルキルイミダゾー
ルが次々に集合して膜が成長し、また、イミダゾール同
士の水素結合力によって強固な膜が形成されるものと考
えられている。

浸漬方法は、常温ないし高温の温度下で７ランジ１６ａ
を最下端とした、いわゆるドブ漬は方法でおこなわれ′
る。浸漬処理終了後は水洗乾燥し、電池に組み付ける。

集電棒１６に付着したアルキルイミダゾールは第２図に
拡大して示すように銅−イミダゾール錯体からなる疎水
性の層２４を集電棒の表面に形成する。この疎水層２４
は従来の物理的に付着した被膜とは異なり、前述のごと
く化学結合によって生成される被膜であって、分子単位
の極めて薄いものであるが、強力な疎水性を示し、昇温
によりその厚みがより増すようになっている。

なお、集電棒１６に対するアルキルイミダゾールの浸漬
の範囲は、前記封口ガスケット１４の中心に形成された
挿通孔１４ｂに集電棒１６を挿通した際に、該挿通孔１
４ｂの上端から下端までに至る長さとする。これによっ
て、電池内部では前記集電棒１６のゲル状亜鉛負極１８
に対するぬれの状態を確保でき、また封口ガスケット１
４との挿通部においては疎水性の状態を保つことができ
る。

以上の処理の終了後、集電棒１６をエポキシ樹脂、ピッ
チ等のシール剤層２６を介して前記封口ガスケット１４
の挿通孔１４ｂに挿通し、その上部突出端のフランジ１
６ａを前記負極端子板１２にスポット溶接することによ
って、集電棒１６の電気的接続を完了する。スポット溶
接時において、７ランジ１６ａの頂面に付着した疎水層
２４は溶接に悪影響を与えることなく、良好な接続状態
となる。

次いで負極端子板１２の周縁部に封口ガスケット１４の
周囲立ち上げ部１４ｄを挟んだ状態で電池ケース１０の
開口縁をカシメ付ければ、図の如く前記集電棒１６が前
記ゲル状亜鉛負極１８の中心部に挿通された状態となる
とともに、開口縁が密封された筒形アルカリマンガン電
池が完成するのである。

以上の構成において、前記ゲル状負極亜鉛１８を構成す
るアルカリ電解液は、前記集電棒１６を構成する銅系の
金属と馴染みがよく、いわゆるぬれの現象によって電解
液は集電棒１６の外周を上部側に辺上がってくる。

しかし、・この集電棒１６と封口ガスケット１４との接
合部分において前記シール剤層２６が存在することによ
って物理的に液密なシールがなされており、傷やパリに
よる隙間を塞ぎ、毛管現象による辺上がりが停止する。

これと同時に前記疎水層２４の存在によってぬれの現象
を防止するため、保存中に前記シール剤層２６が劣化し
、圧入部分に微小な隙間が形成された場合であっても、
自動的に辺上がり難い状態となってしまうものとなる。

以下の表は通常のエポキシ樹脂によってシールした従来
のＬＲｅ形電池と、この実施例に示す本発明のＬＲ６形
電池とをそれぞれ１００個ずつ６０℃、湿度９０％の雰
囲気下で保存し、経時後の漏液した電池の個数を比較し
た結果を示している。

この表に示すように、従来のエポキシ樹脂のみによるシ
ールでは６０℃、湿度９０％という厳しい条件下の保存
を続けることにより、６０日を境にシール塗膜の劣化が
始まり、塗膜と集電棒の間に形成されたわずかな隙間を
伝って電解液が這いあがるが、本発明ではシール塗膜が
劣化し、わずかな隙間が生じたとしても銅−イミダゾー
ル錯体の疎水性によって這い上がり現象が妨げられるも
のと推察できる。

（効　果） 以上の結果からも明らかなように、この発明の筒形アル
カリ電池によれば、従来のエポキシ樹脂による物理的な
シールを施しただけのものに比べて明らかに電解液の這
いあがり現象を低く押えることができ、銅系の集電棒の
利点である電解液に対する馴染みのよさおよびこれに伴
う電気的高特性を維持した状態で耐漏液性能を従来より
大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る筒形アルカリマンガン電池の全
体構成を示す縦断面図、第２図は第１図のＡ部拡大断面
図、第３図は加工された集電棒の単体を示す斜視図であ
る。 １０・・・電池ケース　　１２・・・負極端子板１４・
・・封口板　　　　１４ａ・・・ボス部１４ｂ・・・挿
通孔　　　１６・・・集電棒１８．２２・・・発電要素 （１８・・・ゲル状亜鉛負極、２２・・・正極合剤）２
４・・・疎水層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒形の電池ケースの開口縁を封口ガスケットを
   介して負極端子板の周縁部にカシメ付けて封口するとと
   もに、電池内部の発電要素に挿入した集電棒の端部を前
   記封口ガスケットの中央に開口された挿通孔に挿通し、
   前記端子板の内面にその頂面を接続してなる筒形アルカ
   リ電池において：前記集電棒は、黄銅、洋白等の銅系の
   金属引抜き材料からなり、かつ該集電棒の前記封口ガス
   ケットに対する挿通部外周に、予めアルキルイミダゾー
   ルを塗着せしめることによって形成される銅−イミダゾ
   ール錯体からなる疎水層を設けたことを特徴とする筒形
   アルカリ電池。