JPS63294672A - ボタン型空気亜鉛電池 - 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〕 本発明は、補聴器等の電源として用いられるボタン型空
気亜鉛電池に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、負極活物質を充填した負極缶に空気を取り入
れるための空気孔を有する正極缶を絶縁ガスケットを介
して一体化してなるボタン型空気亜鉛電池において、上
記絶縁ガスケットの正極缶と対向する面の外周縁を斜め
に切り欠くことにより、正極缶の開口部近傍の外周縁部
カシメ時に発生する空気極の変形を防止し、耐漏液特性
の向上を図り、信鎖性に優れたボタン型空気亜鉛電池を
提供しようとするものである。

〔従来の技術〕

一般に補聴器等の電源に使用される電池は、重量が比較
的軽く高容量なものが使用されている。

例えば上記条件を満足する電池として、正極活物質に空
気中の酸素を利用したボタン型空気亜鉛電池が知られて
いる。このボタン型空気亜鉛電池は、正極活物質として
空気中の酸素を用いるため、電池の構造としては負極活
物質と空気極を設けるだけでよく、負極活物質の容量の
増大が図れ、電池の高容量化が可能な電池である。

ここで、従来のボタン型空気亜鉛電池の構造について図
面に基き説明する。

先ず第３図に示すボタン型空気亜鉛電池１０１は、負極
活物質１０２が充填されている負極缶１０３に、空気極
１０４および空気孔１０５が設けられた正極缶１０６を
絶縁ガスケツ）１０７を介して一体化して構成されてい
る。

上記負極缶１０３は、負極活物質１０２の放電反応によ
る膨張を考慮した容積を有し、負極端子としての機能も
兼ねる金属からなる０例えば、この負極缶１０３は、外
周表面よりニッケル、ステンレス鋼、銅の３層クラツド
板から構成されている。そしてこのように構成された負
極缶１０３内には負極活物質１０２が充填されている。

負極活物質１０２は、亜鉛を主体とするもので、例えば
粒状氷化亜鉛と電解液と亜鉛の自己放電制御のための酸
化亜鉛および増粘剤を混合したものが使用されている。

また電解液としては、例えばアルカリ水溶液等が用いら
れている。

この上記負極缶１０３内に充填されている負極活物質１
０２は、セパレータ１０８を介して空気極１０４が設け
られて閉蓋されている。上記空気極１０４は、触媒Ｊｉ
Ｊ１０９とｔａ水層１１０とからなり、負極活物質１０
２と対向する位置に配設されたセパレータ１０８に密着
されている。この空気極１０４を形成する触媒層１０９
は、活性炭、アセチレンブラック等に酸素還元触媒とし
て、二酸化マンガン、フタロシアニン等の触媒を担持さ
せ、フッ素樹脂水性ディスパージョンにて混合し、ペー
スト状にしてニッケルスクリーン等の集電体１１１に塗
布した後乾燥させたものである。そしてこの触媒層１０
９を上記セパレータ１０８とで挟むように１ｎ水層１１
０が設けられ、上記負極活物質１０２の電解液が漏出し
ないようになっている。この撥水層１１０は例えばテト
ラフルオロエチレン等の撥水膜が圧着されたものである
。また、正極缶１０６の内側面には、空気極１０４と対
向して空気拡散用の不織布１１２が貼着されている。

この不織布１１２は、上記空気極１０４に均一に空気を
供給するためのものである。そして上記不織布１１２を
通して空気極１０４に空気を供給するための空気孔１０
５が形成された正極缶１０６は、正極端子としての機能
を兼ねた金属らなる。

この正極缶１０６の底部１１３には空気孔１０５が穿設
されており、底部１１３外周縁には段差部１１４が形成
されている。そして上記の如く形成された正極缶１０６
内の底部１１３には不織布１１２が配設され、また上記
段差部１１４間に渡って空気極１０４およびセパレータ
１０８が段差部１１４上に載置されている。さらには上
記正極缶１０６の内周面１１５と負極缶１０３の外周面
１１６との間に絶縁ガスケット１０７が配設されている
。この絶縁ガスケット１０７は、負橿缶１０３内に充填
されている負極活物質１０２に含まれる電解液が負極缶
１０３から漏液するのを防止するためのものであるとと
もに、正極缶１０６の空気孔１０５からの漏出を防止す
るためのものである。それゆえ、絶縁ガスケット１０７
は、第４図に示すように、上記正極缶１０６の内周面１
１５と負極缶１０３の外周面１１６との間に挿入し得る
大きさで、上記正極缶１０６の内周面１１５と対向する
面１１７およびセパレータ１０８と対向する面１１８は
平坦な面に形成されるため接触面積が多くなり密着可能
となっている。

そして以上のように形成された絶縁ガスケット１０７が
正極缶１０６と負極缶１０３との間に介されて、正極缶
１０６の開口部近傍の外周縁部１１９がカシメられてボ
タン型空気亜鉛電池１０１が形成されている。上記正極
缶１０６の開口部近傍外周縁部１１９に外力を加えてカ
シメることにより、上記絶縁ガスケント１０７は正極缶
１０６に形成された段差部１１４とセパレータ１０８お
よび空気極１０４とで部分的に強く密着し、負極缶１０
３内の負極活物質１０２の漏液を防止している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、負極活物質の漏液防止に絶縁ガスケットを用
いて正極缶の開口部近傍の外周縁部をカシメているが、
このカシメ時には圧縮力が働き、セパレータ、空気極の
みならず、絶縁ガスケットのセパレータと対向する面に
も圧縮力がかかる。

そして上記絶縁ガスケットは圧縮された分だけ径方向に
伸びようとするが、正極缶があるため外方へ伸びが妨げ
られ、伸びは内側である中心方向に集中してしまう。そ
のため上記圧縮力によりセパレータおよび空気極にも中
心方向へ向う力が働き、第３図に示すように、セパレー
タおよび空気極の中央部が負極缶方向へ突出した形とな
り、負極缶内に充填されている負極活物質の体積が所定
よりも小さくなってしまう、従来のボタン型空気亜鉛電
池では、この変形による突出量Ｔは０．７〜０．８鯖程
度にも達する。

従ってこの電池を放電した場合、放電中や過放電後また
は長期保存時において進行する放電反応に伴う負極活物
質の体積の増加により、体積が小さくなった分だけセパ
レータを空気極側に強く圧迫する。更には負極缶内の電
解液が押し出され、これによって撥水膜の機能が低下し
、ついには空気孔から電解液が漏出する。よって電池の
信頼性が喪失してしまうことになる。

そこで、本発明は上述の問題点を解決するために提案さ
れたものであって、正極缶開口部近傍の外周縁部カシメ
時に発生する空気極の変形を防止することを目的とし、
これにより過放電後の耐漏液特性に優れ、さらには信頼
性に優れた空気亜鉛電池を提供することを目的とするも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記従来の問題点を解決するとともに上記目
的を達成するため、負極活物質を充填した負極缶に空気
孔を有する正極缶を絶縁ガスケットを介して一体化して
なるボタン型空気亜鉛電池において、上記絶縁ガスケン
トの正極缶と対向する面の外周縁を斜めに切り欠いたこ
とを特徴とするものである。

〔作用〕

絶縁ガスケットの正極缶と対向する面の外周縁を斜めに
切り欠くことにより、正極缶の開口部近傍の外周縁部が
カシメられて強い圧縮力が絶縁ガスケットに加わっても
、セパレータと工種缶内の内周面との間には切り欠きに
よる空間が形成されるため、この空間内ヘガスケソトが
伸びることが可能となり、絶縁ガスケットの内側中心方
向への伸びが従来と比べて大幅に小さくなる。従ってセ
パレータおよび空気極の中心方向に加わる力が小さくな
り上記セパレータおよび空気極の変形が防止される。よ
って、空気極の変形によ′り生じていた過放電後の耐漏
液特性が改善される。

〔実施例〕

以下、本発明の具体的な実施例について図面を参照して
説明する。

本実施例は、亜鉛を主体とする負極活物質と、空気中の
酸素を正極活物質としてなるボタン型空気亜鉛電池に適
用したものである。

上記ボタン型空気亜鉛電池１は、第１図に示すように、
負極活物質２が充填されている負極缶３に、空気極４お
よび空気孔５が設けられた正極缶６を絶縁ガスケット７
を介して一体化して構成されている。

上記負極缶３は、負極活物質２の放電反応による膨張を
考慮した容積を有し、プレス加工等により形成されてい
る。この負極缶３は、負極端子としての機能も兼ねる金
属からなり、例えば外周表面８よりニッケル、ステンレ
ス鋼、銅の３層クラツド板からなる。そして、上記負極
缶３の開口側外周端を折返し部９として折返し壁１０が
形成され、上記負極缶３の外周表面８に密着されている
。

本実施例では、上記負極缶３を形成するニッケル。

ステンレス鋼１ｗ４の３層クラツド板の大きさを直径１
Ｏ０５日、高さ４８１ｆｉとした。

このように形成された負極缶３内には、負極活物質２が
充填されている。上記負極活物質２は、亜鉛を主体とす
るもので、氷化亜鉛、水酸化カリウム水溶液を使用した
電解液、増粘剤とからなる。

本実施例では、水銀の含有量６重量％の氷化亜鉛７０重
量部、水酸化カリウムの水溶液（濃度３０重量％）２７
重量部、増粘剤３重量部を混合して用いた。

上記負極節３内に充填されている負極活物質２は、セパ
レータ１１を介して負極活物質２と対向するように空気
極４が設けられて閉蓋されている。

この負極活物質２を閉蓋するセパレータ１１は、例えば
セロハン膜および不織布等から構成されている。本実施
例では上記セパレータ１１を構成するのに、セロハン膜
の厚さを０．１鶴とし、不織布の厚を０．２■−として
直径１１．２ｍｍに打ち抜いて使用した。そして上記セ
パレータ１１を介して負極活物質２と対向するように設
けられた空気極４は、触媒層１２とｔθ水層１３とから
なり、セパレーク１１に密着されている。この上記触媒
層１２とｆＰ水層１３は、上記セパレータ１１に密着す
る側から触媒層１２、撥水層１３の順に配設されている
。

本実施例では、上記空気極４をなす触媒層１２は、触媒
に二酸化マンガンを１０重量部使用し、それを担持する
活性炭を６０重量部として、結着剤であるテトラフルオ
ロエチレン水性ディスパージョンを３０重量部用いて混
合し、ペースト状にしてニッケルスクリーン等の集電体
１４に塗布し、厚さ９．４　ａｓのシートとした後乾燥
させたものである。

また上記触媒層１２とともに空気極４を構成する撥水層
１３は、例えば多孔質のテトラフルオロエチレン膜等か
らなり、漏液を押える働きをする。

本実施例では、上記ｔａ水層１３は厚さ０．２１、直径
１１．Ｏｎの大きさとし、上記触媒層１２と同時　・に
打ち抜き使用した。

以上のように形成された触媒層１２と撥水層１３とから
なる空気極４に対向するように空気拡散用の不織布１５
が配設されている。この不織布１５は上記空気極４に均
一に空気を供給するためのものである。そして上記不織
布１５を通して空気極４に空気を供給するための空気孔
５が形成された正極缶１６は、上記セパレータ１１．空
気極４および不織布１５を正極缶６内底部１６に収納す
るとともに負極活物質２を収納した負極毎３をも収納し
た構成となっている。上記正極缶６は、正極端子として
の機能を兼ねた金属からなり、底部１６に空気孔５が穿
設されるとともに、底部１６外周縁には空気極４側に段
差を有する段差部１７が形成されている。この段差部１
７は、セパレータ１１および空気極４と絶縁ガスケット
７とで部分的に強い圧縮力が働くように形成されている
。

本実施例では、上記正極缶６を、厚さ０．２ｍ、直径１
１．６ｍ、高さ５鶴９段差部１７の高さ０．２ｍ。

段差部１７の直径８．ＯＲにプレス加工した後底部１６
に空気取り入れ用の空気孔５を穿設して、ニッケルメッ
キを施した。そして上述のように形成された正極缶６内
の底部１６には不織布１５が配設され、上記段差部１７
間に渡うて空気極４およびセパレータ１１が段差部１７
上に載置されている。また、正極缶６内の内周面１８と
負極毎３の折返し壁１０との間に絶縁ガスケット７が配
設されている。この絶縁ガスケット７は、負極節３内に
充填されている負極活物質２が負極毎３から漏出するの
を防止するためのものであり、また正極缶６に穿設され
た空気孔５からの漏出を防止するためのものである。そ
れゆえ絶縁ガスケット７は、第２図に示すように上記正
極缶６内の内周面１８と負極毎３の折返し壁１０との間
に挿入し得る大きさに形成されている。そしてこの絶縁
ガスケット７の上記負極毎３に形成された折返し部９と
嵌合する位置には凹部１９が形成され、位置がズレない
ようになっている。また上記セパレータ１１と当接する
底面２０は平坦な面となっているが、正極缶６内の内周
面１８と対向する面２０の外周縁には切欠き部２２が形
成されている。この切欠き部２２は、外方に向かって傾
斜する傾斜面が形成されるよう絶縁ガスケット７の外周
縁を切り欠いたもので、したがって、この絶縁ガス、ケ
ラト７と正極缶６との間には、この切欠き部２２におい
て全周に亘って断面三角形状の空間２３が形成されるこ
とになる。

以上のように形成された絶縁ガスケット７が正極缶６と
負極毎３との間に介されて、正極缶６の開口部近傍の外
周縁部２４がカシメられてボタン型空気亜鉛電池１が形
成されている。この時、上記正極缶６の開口部近傍の外
周縁部２４に外力が加えられてカシメられると、上記外
周縁部２４は、絶縁ガスケット７の上端部２５を介して
負極缶３を図中下方に押圧することになる。その結果、
負極缶３に形成された折返し部９が上記絶縁ガスケット
７を圧縮し、正極缶６及び負極缶３の密封状態が確実な
ものとなる。ここで、ガスケット７は、上記折返し部９
による圧縮に伴なって径方向に伸びようとするが、本実
施例では、上記絶縁ガスケット７に切欠き部２２を形成
しているのでセパレータ１１と正極缶６内の内周面１８
との間に空間２３が形成され、この空間２３内に圧縮さ
れた分だけ絶縁ガスケット７が伸びることが可能である
。

言い換えれば、絶縁ガスケット７は圧縮に伴なって外方
に向かって伸びることができる。したがって、絶縁ガス
ケット７の内側中心方向への伸びが小さくなり、セパレ
ータ１１および空気極４の中心方向に加わる力が小さく
なるため、上記セパレータ１１および空気極４の変形を
防止することができる。さらには上記空気極４の変形に
より生ずる過放電後の電解液の漏液が防止できる。

本実施例でのセパレータ１１および空気極４の変形量は
０．１　龍程度であるため漏液するにはいたらない量で
ある。

ここで、第１図および第２図に示す本実施例のボタン型
空気亜鉛電池と第３図および第４図に示す従来例のボタ
ン型空気亜鉛電池の耐漏液特性について比較した。

すなわち、本実施例のボタン型空気亜鉛電池をＡとし、
従来例のボタン型空気亜鉛電池をＢとして、上記両ボタ
ン型空気亜鉛電池Ａ、Ｂを同一条件で放電し、過放電状
態としてがら温度４５℃。

を温度９０％のもとに所定の期間経過させて、正極缶に
形成された空気孔から漏出する漏液特性について調べた
。漏液は、正極缶の空気孔からの漏液を目視で判定した
。結果を第１表に示す。尚、上記各ボタン型空気亜鉛電
池Ａ、Ｂのサンプル数は各１０個とし、表中の数字は１
０個のうち漏液のあった電池の数を示す。

（払下々白） 表　　１ 表１より、切欠き部が形成された絶縁ガスケットを使用
した本実施例のボタン型空気亜鉛電池Ａは日数が３０日
経過した状態でも漏液は無かったが、切欠き部が形成さ
れていない絶縁ガスケットを使用した従来例のボタン型
空気亜鉛電池Ｂでは、１５日間経過した後漏液する数が
しだいに増え、２５日経つと全部の電池が漏出してしま
った。

これらの結果により、本実施例のボタン型空気亜鉛電池
Ａは、従来例のボタン型空気亜鉛電池Ｂよりも過放電後
の耐漏液特性に優れている。従って、過放電後の耐漏液
特性が向上するとともに信頼性に優れたボタン型空気亜
鉛電池を提供することができる。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明のボタン型空
気亜鉛電池においては、上記絶縁ガスケットの正極缶と
対向する面の外周縁が切欠がれておりセパレータと正極
缶の内周面との間に空間が形成されるため、正極缶の開
口部近傍の外周縁部を外力を加えてカシメることにより
、上記外力が絶縁ガスケットに加わっても、この空間内
に圧縮された分だけ絶縁ガスケットが伸びることが可能
となり、絶縁ガスケットの内側中心方向への伸びが小さ
くなる。したがって、空気極の変形を防止することがで
き、これにより生ずる過放電時の電解液の漏液が防止で
き、信輔性に優れた空気亜鉛電池を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したボタン型空気亜鉛電池の一実
施例を示す概略断面図であり、第２図は絶縁ガスケット
の断面図である。第３図は従来のボタン型空気亜鉛電池
の一例を示す概略断面図であり、第４図は従来の絶縁ガ
スケットの断面図である。 １・・・ボタン型空気亜鉛電池 ２・・・不振活性物質 ３・・・負極缶 ４・・・空気極 ５・・・空気孔 ６・・・正極缶 ７・・・絶縁ガスケット ２２・・・切り欠き部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 負極活物質を充填した負極缶に空気孔を有する正極缶を
   絶縁ガスケットを介して一体化してなるボタン型空気亜
   鉛電池であって、 上記絶縁ガスケットの正極缶と対向する面の外周縁を斜
   めに切り欠いたことを特徴とするボタン型空気亜鉛電池
   。