KR100194914B1 - 편평형 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 버튼형이나 코일과 같은 편평형 전지, 특히 아연·공기계등의 편평형 알칼리전지의 하우징에 관한 것으로서 부극 케이스의 내용적을 확대하여, 전지의 방전용량을 향상시키는 동시에, 자체방전이 적고, 내누액성이 뛰어난 버튼형 및 코인형으로 대표되는 편평형 전지의 하우징을 제공하는 것을 목적으로 한 것이며, 그 구성에 있어서, 개구 가장자리부가 단면U자형상으로 바깥쪽으로 되접어 꺾어진 동시에, 편평한 단자면(1b)에 이어지는 측벽이 바깥쪽을 향해서 팽출하도록 성형된 부극 케이스(1)를 사용한 것을 특징으로 한 것이다.
Description
제1도는 본 발명에 의한 일실시예의 아연·공기계 알칼리버튼전지의 반절단면도.
제2도(a) 및 (b)는 본 발명에 의한 편평형 전지의 부극(負極) 케이스 및 가스킷의 일예 및 다른 예의 요부단면도.
제3도는 제2도(b)에 표시된 본 발명에 의한 편평형 전지용 가스킷내 주면에 형성된 환형상 돌기의 확대 단면도.
제4도는 최종 프레스 공정전의 본 발명에 의한 버튼전지용 부극케이스의 단면도.
제5도는 본 발명에 의한 버튼전지용 부극케이스의 최종 프레스 공정의 일예를 표시한 단면도.
제6도는 종래의 아연·공기계 알칼리버튼 전지의 일예를 표시한 반절단면도.
제7도는 제6도중의 S부의 확대단면도.
제8도는 종래의 아연·공기계 알칼리버튼전지의 다른 예를 표시한 반절단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 31, 41 : 부극케이스 1a, 31a, 41a : 개구 가장자리부의 선단부
1b, 31b, 41,b : 단자면 2, 32, 42 : 가스킷
2a : 내주면 2b : 환형상돌기
3, 33, 43 : 정극(正極)게이스 4, 34, 44 : 부극
5, 35, 45 : 공기구멍 6, 36, 46 : 확산지 (擴散紙)
7, 37, 47 : 정극 8, 38, 48 : 발수막 (撥水膜)
9, 39, 49 : 세퍼레이터 11 : 외부금형
12 : 원통형상탄성체 13 : 내부금형
13a : 상부금형 13b : 하부금형
14 : 코일스프링 30 : 실런트(sealant)
31c : 스테인레스 스틸 31b : 니켈층
31e : 구리층
본 발명은 버튼형이나 코인(coin)형과 같은 편평형 전지, 특히, 아연·공기계 등의 편평형알칼리전지의 하우징에 관한 것이다.
각종 전자기기의 전원으로서 수많은 전지계, 형상, 사이즈의 전지가 사용되고 있다. 그중에 있어서, 기기의 1층의 소형, 경량화 또는 작동시간의 장기화를 도모하기 위하여, 전원용 전지에 대해서 고용량으로 하는 것이 항상 강력히 요구되고 있다.
전지는 많은 경우, 외경치수가 국제적으로 규격화되어 있으므로, 고용량화하는 하나의 유효한 수단은, 내용을 가급적 크게하고, 또한 쓸데없는 스페이스를 될 수 있는 한 할애해서, 정·부극의 활물질량을 증가시키는데 있다. 그러나, 전자시계, 클록, 반도체 메모리의 백업용 등의 장기간에 걸쳐서 사용되는 용도도 많으므로, 넓은 온도범위나 여러 가지의 환경에 있어서, 저장성, 내누액성(耐漏液性)을 위시하여 높은 신뢰성을 확보하게 하지 않으면 안되는 것은 물론이다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 버튼형이나 코인형의 대표가 되는 편평형 전지를 고용량화하기 위한 하우징의 구조에 관한 것이다. 먼저 종래의 전지구조에 대해서 아연·공기계의 알칼리버튼전지를 예로 제6도, 제7도 및 제8도를 참조하면서 설명한다.
제6도 및 제7도에서 표시된 알칼리버튼전지는 보청기용 전원으로서 실용화된 당초의 종래예의 구조를 표시한다. 이들의 도면에 있어서 컵형상부극케이스(31)내에는 알칼리전해액이 함침된 아말감화아연분말을 주체로 하는 부극(34)이 수용되고, 부극케이스(31)의 외주에는 단면L자형상의 폴리아미드수지로 이루어진 가스킷(32)이 끼워붙임되고, 컵형상전국케이스(33)와의 사이를 전기적으로 절연하고 있다. 정극케이스(33)의 개구 가장자리부를 안쪽으로 구부리고, 부극케이스(31)에 가스킷(32)을 가압해서 실함으로써 하우징을 형성한다.
통상, 부극케이스(31)는 스테인레스 스틸(31c)을 심(芯)으로 하고, 전지의 안쪽의 부극과 접하는 면은 구리층(31e), 바깥쪽의 부극단자를 겸하는 면은 니켈층(31d)을 형성하도록 클래드판 및 / 또는 도금판이 사용된다. 밑바닥면에 1개∼3개의 공기구멍(35)을 구비한 니켈도금강판제의 정극케이스(33)내 밑바닥면상에 확산지(36)가 얹어 놓여진다. 이 확산지(36)는 공기중에 함유된 정극활물질인 산소를 발수막(38)을 거쳐서 정극(37)에 균일하게 확산시키기 위한 다공성시트이다. 확산지(36)위에 미소다공성의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)제의 발수막(38), 집전체(集電體)용의 금속스크린에 망간산화물, 활성탄 등으로 이루어진 촉매 물질과 도전재의 아세틸렌블래과의 혼합물에 PTFE확산지를 첨가혼합한 혼합물을 칠하고 건조된 일반적으로 공기극이라고 호칭되는 정극(37)과 미소다공성폴리프로필렌(PP)막과 흡액성시트로 이루어진 세퍼레이터(39)를 각각 정극 케이스(33)의 내경과 동일한 직경의 원판현상으로 펀칭해서 순차적으로 적층한다. 전지가 실되므로써, 가스킷(32)의 밑바닥면에 의해, 적층된 발수막(38), 정극(37) 및 세퍼레이터(39)의 외주 가장자리부를, 정극 케이스(33)내 밑바닥면에 압압함으로써 실하여 누액(漏液)되지 않도록 되어 있다. 이 구조는 부극 케이스(31)의 내용적을 크게 할 수 있으므로 고용량화에 적합하다. 그러나, 내출성을 확보하기 위하여 강한 압력으로 밀봉하면, 부극 케이스(31)의 편평한 단자면(31b)에 이어지는 측벽은 1층이며, 그 개구 가장자리부의 하단부(31a)가 샤아프하므로 가스킷(32)의 상면에 먹어들어가기 쉽다. 실압이 너무 강한 경우에는, 가스킷(32)이 파단해서 전기절연성을 손상할 우려가 있었으므로, 상대적으로 실압이 낮고 내누액성의 점에서 만족할 수 없었다. 또한, 도시 생략하였으나, 아연·공기계전지는 사용개시까지는 공기구멍(35)은 기밀한 실링테이프로 첩부폐쇄되고 저장중의 전지의 건조 또는 대기중의 습기의 침입을 방지하며, 전지의 성능 열 악화를 방지하고 있다.
제6도에 표시한 아연·공기계 알칼리버튼전지는 R44사이즈(외경 11.6mm, 총두께 5.4mm)로 예시하면, 원래 보청기용 전원에 사용되고 있던 수은전지에 비해 거의 동일한 작동 전압에서, 약 2.1배로 고용량화 되었으나, 내누액성, 저장성의 면에서 신뢰성이 낮았었다. 그래서, 내누액성을 행상시키기 위하여, 제7도에 표시된 바와 같이 부극 케이스(31)와 가스킷(32)과의 사이에 술폰화폴리에틸렌이나 부틸고무 등의 실런트(30)를 도포, 충전해서 개량이 도모되었으나 완벽하다고는 말할 수 없었다.
이와 같은 초기구조의 개량책이 제8도에 표시한 다른 종래예의 아연·공기계 알칼리버튼전지이다. 제8도에 있어서 (41)은 부극케이스, (42)는 가스킷, (43)은 정극 케이스, (44)는 부극, (45)는 공기구멍, (46)은 확산지, (47)은 정극, (48)은 발수막 및 (49)는 세퍼레이터이고, 이들의 재질은 제6도 및 제7도에서 표시한 당초의 전지와 동등품이다.
제8도에 표시되는 알칼리버튼전지에 있어서, 제6도에 표시된 당초의 전지와의 상이점은 부극 케이스(41)에 있다. 즉, 종래의 수은 전지, 산화은전지, 알칼리망간전지 등의 알칼리버튼전지나 각종 코인형 리튬전지와 마찬가지로 부극 케이스(41)의 개구 가장자리부(41a)가 단면U자형상으로 바깥쪽으로 되접어 꺾어지고, 편평한 단자면(41b)에 이어지는 측벽이 2층으로 되어 있는 것이다. 이와 같은 부극 케이스(41)를 사용했을 경우, 강한 힘으로 실해도, 가스킷(42)의 상면을 가압하는 부극 케이스(41)의 개구 가장자리부의 하단부(41a)의 단면이 원호를 형성하고 있으므로 가스킷(42)을 파단해서 단락하는 지장을 초래할 우려는 없다. 그러나, 부극 케이스(41)의 측벽이 2층으로 되었기 때문에, 그 내경 즉, 내용적이 작게 되고, 방천용량이 희생하게 된다. 이와같은 단점을 억제하기 위하여, 전지의 하우징을 형성하는 부극 케이스(41), 가스킷(42), 정극 케이스(43)의 두께를 얇게 해서 내용적을 확대하는 씨름이 계속되었으나, 부품가공 및 실린강도의 양면에서 하우징을 형성하는 각 부품의 두께를 얇게 하는 것은 스스로 한계가 있었다. 그 결과 제6도에 표시된 당초의 알칼리버튼전지의 용량과 동등하게는 되지 않았다.
한편, 단면L자형상의 가스킷은 통상, 부극 케이스의 개구 가장자리부의 외주면에 실런트층을 개재시켜서 끼워 붙임 일체화하여, 전지의 조립에 제공하게 된다. 그러나 특히 알칼리전해액을 사용하는 각종 전지계의 편평형 전지에서 많이 사용되는 플리아미드수지제 가스킷은 흡습하면 체적이 팽창해서 치수, 형상이 변화하는 성질이 있다. 따라서 통상은 폴리아미드수지제 가스킷을 끼워 붙임 일체화한 부극 케이스는, 사용전에 건조하여, 단시간내에 조립에 제공하고 있다. 만일 장시간조립에 제공하지 않았을 경우, 흡습에 의해 가스킷의 치수, 형상이 변화하므로써, 일단 긴밀하게 끼워붙임된 부극 케이스가 들뜨고, 부극 케이스의 개구 가장자리부의 하단부와 가스킷 상면 사이에 틈이 생긴다. 이와 같은 상태의 부극 케이스를 사용해서, 전지를 실하면, 먼저 부극 케이스와 가스킷 간의 틈속의 공기가 배출되므로써, 가스킷를 개재한 정극 및 부극 케이스의 실부가 전애액에 의해 오손되어, 전지의 내누액성을 현저하게 열악화시키는 문제가 있었다.
본 발명은, 내누액성을 열악화시키는 일없이, 부극 케이스의 내용적을 확대하는 하우징의 구조에 관한 것으로서, 종래의 문제점을 해소하고, 내누액성이 뛰어난 고신뢰성으로 고용량의 편평형 전지를 제공하는 것이다.
본 발명은, 컵형상의 부극 케이스와 컵형상 정극 케이스와의 사이에, 전기절연성 가스킷을 개재해시킨 상태에서, 정극 케이스의 개구 가장자리부를 안쪽으로 구부려서 가압, 실함으로써 하우징이 형성되고, 부극 케이스내 및 정극 케이스내에, 각각 부극 및 정극이 수용되어, 부극 및 정극 사이를 세퍼레이터에 의해 격리하고, 전해액을 유지시켜서 구성된 전지로서, 부극 케이스는 개구 가장자리부가 단면U자형상으로 바깥쪽으로 되접어 꺾어져 있는 동시에, 편평한 단자면에 이어지는 측벽이 바깥쪽을 향해서 팽출하도록 성형되어 있으며, 단면U자형상으로 되접어꺾어진 부극 케이스의 개구 가장자리부와 내경보다 부극 케이스 측벽의 바깥쪽을 향해서 팽출시킨 부분의 내경을 크게 한 편평형 전지로서, 이와같은 하우징을 채용함으로써, 충분한 내누액성을 확보하는 동시에 전지의 내용적을 확대하므로서 방전용량을 향상시키는 것을 목적으로 하고 있다.
이하, 본 발명에 의한 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
[실시예 1]
제1도는 본 발명에 의한 일실시예의 아연·공기계 알칼리버튼전지의 반절단면도, 제2도(a)는 본 발명에 의한 편평형 전지의 부극 케이스 및 가스킷의 일예의 요부단면도를 표시한다. 각 도면에 있어서 스테인레스 스틸을 심으로 하고, 바깥쪽이 니켈층, 안쪽이 구리층의 3층 클래드판제의 부극 케이스(1)는, 그 개구 가장자리부가 제8도에 표시된 종래의 알칼리버튼전지 등과 마찬가지로 단면 U자현상으로 바깥쪽으로 되접어 꺾어져 있는 동시에, 표면이 니켈층인 편평한 단자면(1b)에 이어지는 측벽이 바깥쪽을 향해서 팽출하도록 성형되어 있다. 단면이 U자형상으로 바깥쪽으로 되접어 꺾어진 부극 케이스(1)의 개구 가장자리부의 내경(A)에 대해서, 부극 케이스(1)의 측벽의 바깥쪽을 향해서 팽출된 부분의 내경(B)을 크게 하는 것이 본 발명의 요점이다. 이상적으로는 측벽이 바깥쪽을 향해서 팽출시킨 부분의 외경이, 단면이 U자형상으로 바깥쪽으로 되접어 꺾어진 개구 가장자리부의 외경과 동일하게 되도록 면솔로 하면 된다. 이와 같은 상태까지 측벽을 바깥쪽으로 팽출시키면, 그 내경(B)은 최대치로 되고, 부극 케이스(1)의 내용적은 최대치로 된다. 또한, 단면이 U자현상으로 바깥쪽으로 되접어 꺾어진 부극 케이스(1)의 개구 가장자리부의 최선단부(1a)의 단면은, 통상 수평으로 되도록 제작된다. 부극 케이스(1)내에는 아말감화아연분말과 CMC와 같은 보액제(保液劑)와의 혼합물에 수산화칼륨을 주성분으로 하는 알칼리전해액을 함침시킨 부극(4)이 수용되어 있다. 부극(4)과 접하는 부극 케이스(1)의 내면의 구리층에는 아말감화아연분말로부터 수은이 확산하여, 아말감화층을 형성해서 아말감화아연분말과 동일한 전위로 되고, 국부전지는 형성되지 않는다. 따라서, 부극활물질의 아연의 부식은 억제되고, 자체방전 및 수소발생에 의한 누액이 방지된다. 부극 케이스(1)의 폴리아미드수지제의 가스킷(2)과 접하는 표면에는 예를들면, 블로운아스팔트를 주체로 하는 실런트층을 형성시키고, 단면 L자형상의 가스킷(2)을 끼워붙임 일체화하여, 건조한 후 가스킷이 흡습변형하기 전에 전지의 조립에 제공된다. 공기구멍(5)이 형성된 니켈도금판제의 정극 케이스(3)의 안쪽바닥면에 확산지(6)를 얹어놓고, 그 위에 정극 케이스(3)의 내경과 동일한 직경의 발수막(8), 공기극의 정극(7) 및 세퍼레이터(9)를 순차적으로 적층한다. 이어서, 정극 케이스(3)의 개구 가장자리부를 안쪽으로 구부리고, 가스킷(2)을 부극 케이스(1)와의 사이에 가압하는 동시에, 가스킷(2)의 밑바닥면과 정극 케이스(3)의 안쪽바닥면사이에 끼워유지된 적층상태의 세퍼레이터(9), 정극(7) 및 발수막(8)의 외주 가장자리부를 가압해서 실함으로써 전지는 완성된다.
프레스성형에 의한 부극 케이스(1)의 제작방법의 일예를 다음에 설명한다.
제4도는 프레스 성형의 최종 공정전의 본 발명에 의한 버튼 전지용 부극 케이스의 단면도를 표시한다. 전사기에 의한 종래의 프래스 성형과 마찬가지로, 개구 가장자리부가 단면U자형성으로 바깥쪽으로 되접어 꺾어지고, 그 최선단부(1a)는 단면이 수평으로 커트되어 있다. 제5도는 본 발명에 의한 버튼전지용 부극 케이스의 최종 프레스공정의 일예를 표시한 단면도이다. 제5도에 있어서, 제4도에서 표시한 늘쓰는 방법에 의해 최종공정직전까지 성형한 부극케이스(1)의 외면을 외부금형(11)으로, 또 부극 케이스(1)의 내면을 압축복원성이 뛰어난 우레탄고무와 같은 원통형상탄성체(12) 및 코일 스프링(14)의 상하면을 끼워유지한 상부금형(13a) 및 하부금형(13b)으로 이루어진 내부금형(13)에 의해 고정된 상태로, 내부금형(13)만을 가압한다. 상부금형(13a)와 하부금형(13b)에 의해서 가압된 내부금형(13)과 동일한 외경의 원통형상탄성체(12)는 바깥쪽을 향해서 변형하므로써 부극 케이스(1)의 편평한 단자면(1b)에 이어지는 측벽은 바깥쪽을 향해서 외부금형(11)의 내면까지 팽출 변형한다. 내부금형(13)으로의 가압력을 제외하면 코일스프링(14)에 의해 상부금형(13a)과 하부금형(13b)은 프레스 전의 위치로 복귀하는 동시에, 탄성체(12)의 외경은 내부금형(13)의 외경까지 복원하므로, 내부금형(13) 및 탄성체(12)는 부극 케이스(1)로부터 배내기 가능하게 된다.
R44사이즈의 아연·공기계 알칼리버튼전지에 있어서, 제1도에 표시된 본 발명에 의한 전지(A)와 제6도에서 표시된 당초의 종례예 전지(B)와, 제8도에서 표시된 개량한 종래예 전지(C)를 각각 시작하여, 방전용량과 가속시험에 의한 내누액성을 비교하였다. 그들의 결과를 표 1에 통합해서 표시한다. 방전용량은 20℃에 있어서 620Ω 정저항부하에 의해 각 전지 0.9V까지 연속 방전한 각 10전지의 평균치를 표시하였다.
내누액성은, 정극 케이스 바깥바닥면에 실링테이프를 첩부해서 공기구멍을 폐쇄한 상태의 미방전의 각 시작전지 각 20전지에 대해서, 45℃의 상대온도 90%의 환경에서 4주간 보존하여, 누출액의 유무를 조사하였다.
표 1에서 명백한 바와 같이, 부극 케이스 개구 가장자리부를 단면U자형상으로 바깥쪽으로 되접어 꺾은 본 발명에 의한 전지(A) 및 개량 종래예의 전지(C)는 뛰어난 내누액성을 표시하고, 본 발명에 의한 전지(A)는 당초 종래예의 전지(B)와 동일수준의 고용량을 발휘하는 것을 이해할 수 있다.
[실시예 2]
제2도(b)는 본 발명에 의한 편평형 전지의 부극 케이스 및 가스킷의 다른 예의 요부단면도이다. 제2도(b)에 있어서 부극 케이스(1)의 개구 가장자리부가 단면 U자형상으로 바깥쪽으로 되접어 꺾어진 선단부(1a)와 부극 케이스 측벽의 바깥쪽으로 팽출시킨 부분의 바깥쪽면에 의해 형성된 오목형상부분에, 단면L자형상의 가스킷의 내주면(2a)에 형성된 단면산 모양의 환형상돌기(2b)를 끼워 맞추므로써, 부극 케이스 개구 가장자리부(1)의 외주면에 실런트층(도면에서는 생략)을 개재해서 끼워 붙임 일체화시킨 예를 들면 폴리아미드수지제 가스킷(2)이 흡습등에 의해 변형하는 것이 원인으로, 부극 케이스(1)가 들뜨고, 부극 케이스 개구 가장자리부의 하단부가 가스킷 상면사이에 틈이 생겨, 내누액성이 열악화하는 것을 방지할려고 하는 것이다.
여기서는 제2도(a)에 표시한 바와 같이, 단면L자형상의 가스킷 내주면에 단면산 모양의 환형상돌기를 형성하지 않는 경우를 비교예로 하고, 가스킷 주면에 형성된 단면산 모양의 환형상돌기(2b)가, 부극 케이스의 개구 가장자리부의 단면U자형상으로 바깥쪽으로 되접어 꺾어진 선단부에 당접된 개소로부터 제2도 및 제3도에 표시된 바와 같이 가스킷 내주면(2a)에 대해서 경사각θ가 3。, 15。, 45。, 75。 및 90。로 되도록 성형한 5종류의 가스킷을 제작하고, 각각 100개를 실런트층에 개재시켜서 부극 케이스에 끼워 붙임 일체화한 후, 건조하여 치수 측정한다.
그후 상온에서 16hrs 방치하고 가스킷 밑바닥면으로부터 부극 케이스 상면(단자면)가지의 치수를 측정하였다. 시험전의 치수와 변화하지 않았던 것을 우량품으로 판정하였다.
그 결과를 표 2에 표시한다.
이어서, 이들의 가스킷 시료를 사용해서 R44사이즈의 전지를 시작하고, 각각 정극 케이스의 바깥 바닥면에 실링테이프를 첩부해서 공기구멍을 폐쇄한 상태의 미방전의 각 시작전지 20전지에 대해서 60℃의 상대온도 90%의 환경하에서 내누액성의 가속실험을 실시하였다. 그 결과를 표 3에 표시한다.
또한, 상기조건에 의한 보존시간 250h이고, 상온상습하에서 1년간 보존에 상당한다.
표 2 및 표 3의 결과에서, 돌기의 경사각도θ가 15∼90。의 범위이면, 뛰어난 내누액성을 확보할 수 있는 것을 알게 된다. 또한, 본 실시예에 있어서의 단면산 모양의 환형상돌기는 반드시 연속한 환형상일 필요는 없다. 불연속의 환형상돌기라도 마찬가지의 효과가 있다. 또 부극 케이스와 가스킷과는 실런트층을 개재해서 기계적으로 일체화한 예에 대해서 설명하였으나, 부극 케이스의 소정개소에 실런트층을 형성한 후 사출성형법에 의해 가스킷을 일체성형한 경우도 유효하다.
[실시예 3]
상기한 바와 같이, 아연·공기계 등의 아연을 부극활물질로 하는 편평형알칼리전지에 있어서, 종래의 부극 케이스는 스테인레스강판을 심으로 외표면을 니켈층, 내면을 구리층으로 하는 3층 클래드 및/또는 도금판을 사용하여, 프레스 성형법에 의해서 제작되나, 그 과정에 있어서, 프레스 공정에 있어서의 윤활유, 금속분말 등의 불순물이 성형된 부극 케이스에 부착한다. 따라서 성형된 부극 케이스는 용제 및/ 또는 세제에 의해 세정된다. 그러나 본 발명에 의한 부극 케이스에 있어서는, 개구 가장자리부의 내경(A)보다 편평한 단자면에 이어지는 측벽이 바깥쪽을 향해서 팽출변형하고 있는 부분의 내경(B)이 크므로, 부극 케이스의 내면에 흠 또는 균열이 발생하여, 스테인레스 스틸이 노출하는 경우가 있다. 아말감화되기 어려운 스테인레스 스틸이 부극 케이스 내면에 노출한 경우, 부극의 아말감화아연분말과의 사이에서 국부전지를 형성하고, 활물질의 아연이 용해하여, 수소가스를 발생하고, 자체방전의 원인이 될 뿐만 아니라, 전지내압이 상승하여, 실링테이프를 첩부해서 폐쇄한 공기구멍으로부터 알칼리 전해액을 압출해서 누액사고를 일으키는 원인으로도 된다.
그래서, 프레스 성형후 세정한 본 발명에 의한 부극 케이스의 내면의 구리층 쪽에 주석도금하는 것을 시도하였다. 주석도금은 전해법으로도 가능하나, 무전해법쪽이 처리하기 쉽다. 왜냐하면, 내면의 구리층위에 선택적으로 주석층이 석출하고, 단자면을 형성하는 외표면의 니켈층에는 석출하지 않기 때문이다.
무전해법에 의한 주석도금액으로서는, 염화제 1주석 2wt%, 주석산 5wt% 및 티오우리아 5wt%를 함유한 수용액이 대표적 조성이다. 부극 케이스를 바스켓내에 수용하고, 30∼40℃로 가열한 도금액속에 침지한 상태로 바스켓을 회전시켜서 주석도금한다. 도금두께는 0.01∼0.5㎛ 바람직하게는 0.01㎛∼0.3㎛로 충분하다. 주석도금에 의해, 부극 케이스 내면의 구리층의 흠 또는 균열은 주석에 의해 피복된다.
본 발명에 의한 부극 케이스를 사용하여, 내면에 주석도금한 전지를 (D), 주석도금을 실시하지 않은 전지를(E)로 해서 R44사이즈의 아연·공기계 알칼리버튼전지를 시작하고, 시작직후 및 60℃의 상온상태에서 20days보존(실링테이프 첩부상태)한 후 각 5전지에 대하여 620Ω 정저항부하로 0.9V까지 연속방전한 결과를 표 4에 표시한다.
한편, 공기구멍을 실링테이프에 의해 폐쇄한 상태로, 전지(D) 및 전지 (E) 각 80전지를 60℃의 상대습도 90%의 환경에서 20days 보존후의 누액전지수를 조사한 결과를 표 5에 표시한다.
표 4 및 표 5에서 표시된 바와 같이, 부극 케이스 내면을 주석 도금한 전지(D)는 고온보존에 있어서도 자체방전이 억제되어, 용량 열악화가 적고, 내누액성이 뛰어나고 있는 것을 알 수 있다.
본 실시예는 아연·공기계에 대해서 표시하였으나 아연을 부극활물질로 하는 다른 시스템편평형 알칼리 전지에 있어서도 마찬가지의 효과가 있는 것은 물론이다.
이상 아연·공기계의 알칼리버튼전지를 실시예에 본 발명에 대해서 상세히 설명하였으나, 본 발명은 아연·공기계에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 버튼형 및 코인형의 대표가 되는 편평형 전지의 하우징에 관한 것으로서, 다른 알칼리 전지는 물론 각종 리튬 전지에도 적용 가능하다.
또, 실시예는 횡단면의 원형 형상의 전지(R44사이즈)로 설명하였으나, 타원형을 위시하여 4모퉁이가 둥그스름한 모양을 띤 직사각형이라도 효과적으로 적용할 수 있는 것을 부언한다.
Claims (11)
- 컵형상의 부극 케이스와 컵형상 정극 케이스와의 사이에, 전기절연성 가스킷을 개재시킨 상태로, 상기 정극 케이스의 개구 가장자리부를 안쪽으로 구부려서 가압, 실함으로써 하우징이 형성되고, 상기 부극 케이스내 및 상기 정극 케이스내에, 각각 부극 및 정극이 수용되고, 상기 부극 및 정극 사이를 세퍼레이터에 의해 격리하고, 전해액을 유지시켜서 구성된 전지로서, 상기 부극 케이스는 개구 가장자리부가 단면U자형상으로 바깥쪽으로 되접어 꺾어져 있는 동시에, 편평한 단자면에 이어지는 측벽이 바깥쪽을 향해서 팽출하도록 성형되어 있으며, 단면U자형상으로 되접어 꺾어진 부극 케이스의 개구 가장자리부의 내경(A)과 상기 부극 케이스 측벽의 바깥쪽을 향해서 팽출시킨 부분의 내경(B)과의 치수관계가 (A)＜(B)인 것을 특징으로 하는 편평형 전지.
- 제1항에 있어서, 부극 케이스의 개구 가장자리부가 단면U자형상으로 바깥쪽으로 되접어 꺾어진 선단부와 상기 부극 케이스 측벽의 바깥쪽으로 팽출시킨 부분의 바깥쪽면에 의해 형성된 오목형상부분에 끼워 맞춤하는 연속 또는 불연속의 단면산 모양의 환형상 돌기를 내주면에 형성한 가스킷을 사용한 것을 특징으로 하는 편평형 전지.
- 제1항에 있어서, 개구단부가 단면U자형상으로 바깥쪽으로 되집어 꺾어진 선단부와 편평한 단자면에 이어지는 측면의 바깥쪽으로 팽출시킨 부분의 바깥쪽면에 의해 오목형상공간이 형성된 컵형상 부극 케이스에 사출성형법에 의해 가스킷을 일체성형한 것을 특징으로 하는 편평형 전지.
- 제2항에 있어서 가스킷 주면에 형성된 연속 또는 불연속의 단면산 모양의 환형상돌기가, 부극케이스의 개구가장자리부가 단면U자형상으로 바깥쪽으로 되접어 꺾어진 선단부에 당접된 개소로부터 상기 가스킷주면에 대해서 15∼90。의 경사각으로 형성된 것을 특징으로 하는 편평형 전지.
- 제1항∼제4항에 있어서, 가스킷과 접하는 부극 케이스 및 정극 케이스의 적어도 접합면에 실런트층을 형성시킨 것을 특징으로 하는 편평형 전지.
- 컵형상의 부극 케이스와 컵형상 정극 케이스와의 사이에, 전기절연성 가스킷을 개재시킨 상태에서, 정극 케이스의 개구 가장자리부를 안쪽으로 구부려서 가압, 실함으로써 하우징이 형성되고, 부극 케이스내에는 알칼리전해액이 함침된 아연분말을 주체로 하는 부극을 수납하고, 편평한 단자면에 공기구멍을 가진 상기 정극 케이스 안쪽 바닥면에 확산지, 발수막, 정극인 공기극 및 세퍼레이터를 순차적으로 적층하고, 상기 부극 및 상기 정극사이를 상기 세퍼레이터에 의해 격리하고, 상기 부극 케이스는, 개구 가장자리부가 단면U자형상으로 바깥쪽으로 되접어 꺾어져 있는 동시에, 편평한 단자면에 이어지는 측벽이 바깥쪽을 향해서 팽출하도록 성형되어 있으며, 단면U자형상으로 되접어 꺾어진 상기 부극 케이스의 개구 가장자리부의 내경(A)과 상기 부극케이스 측벽의 바깥쪽을 향해서 팽출시킨 부분의 내경(B)과의 치수관계가 (A)＜(B)인 것을 특징으로 하는 편평형 전지.
- 제6항에 있어서, 내벽면이 주석층에 의해 피복된 부극 케이스를 사용한 것을 특징으로 하는 편평형 전지.
- 제6항에 있어서, 부극 케이스의 개구 가장자리부가 단면U자형상으로 바깥쪽으로 되접어 꺾어진 선단부와 상기 부극 케이스 측벽의 바깥쪽으로 팽출시킨 부분의 바깥쪽면에 의해 형성된 오목형상부분에 끼워 맞춤하는 연속 또는 불연속의 단면산 모양의 환형상 돌기를 내주면에 형성한 가스킷을 사용한 것을 특징으로 하는 편평형 전지.
- 제6항에 있어서, 개구 가장자리부가 단면U자형상으로 바깥쪽으로 되집어 꺾어진 선단부와 편평한 단자면에 이어지는 측면의 바깥쪽으로 팽출시킨 부분의 바깥쪽면에 의해 오목형상공간이 형성된 컵형상 부극 케이스에 사출성형법에 의해 가스킷을 일체성형한 것을 특징으로 하는 편평형 전지.
- 제8항에 있어서, 가스킷 주면에 형성된 연속 또는 불연속의 단면산 모양의 환형상돌기가, 부극케이스의 개구가장자리부가 단면U자형상으로 바깥쪽으로 되접어 꺾어진 선단부에 당접된 개소로부터 상기 가스킷주면에 대해서 15∼90。의 경사각으로 형성된 것을 특징으로 하는 편평형 전지.
- 제6항∼제10항에 있어서, 가스킷과 접하는 부극 케이스 및 정극 케이스의 적어도 접합면에 실런트층을 형성시킨 것을 특징으로 하는 편평형 전지.
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