JP2011192555A - 扁平形電池及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスケットの表面に漏液した場合であっても電解液の成分によって端子等の機器の内部を汚し、故障させてしまうことの無い扁平形電池を提供する。
【解決手段】内側容器と外側容器の内部に発電要素を封入し、内側容器と外側容器とを嵌合部材を介して嵌合してなる扁平形電池であって、内側容器の表面から嵌合部材にかけてシリコーン樹脂が塗布されていることを特徴とする扁平形電池を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、扁平形電池及びその製造方法に関する。

近年、携帯電話やゲーム機などの小型の電子機器が多く使われている。このような小型の電子機器に搭載されている電池の多くは、正極缶と負極缶の内部に電解液を有する発電要素が組み込まれ、ガスケットを介して正極缶と負極缶がかしめられる構造をとる。この扁平形電池では、電解液が電池の外に漏れ出すことが問題となっている。このように漏液した電池は、例えば電解液のアルカリ成分によって端子等の機器の内部を汚し、電気機器を故障させてしまう。

この問題に対し、ガスケットの表面に封止材を塗布してかしめることが検討されている（例えば特許文献１）。

特開２０００−３５３５０５号公報

しかしながら、ガスケットの表面に封止材を塗布しても、漏液が完全になくなるわけではない。本発明はこのような事情に考慮してなされたものであり、その目的は、ガスケットの外部まで漏れた電解液をガスケット表面で留めて、電解液が電子機器の内部の端子等を汚すことによる電子機器の故障を防ぐものである。

本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る扁平形電池は、内側容器と外側容器の内部に発電要素を封入し、前記内側容器と前記外側容器とを嵌合部材を介して嵌合してなる扁平形電池であって、前記内側容器の表面から前記嵌合部材にかけてシリコーン樹脂が塗布されていることを特徴とする。

この構成によれば、負極缶露出部にシリコーン樹脂が塗布されることによって、漏液によって這い上がった電解液成分（例えばアルカリ電池では、アルカリ成分）をシリコーン樹脂と負極缶の間に留めることができる。従って、電池に漏液が発生した場合にも電解液成分（アルカリ成分）による機器の故障を最小限に抑えることができる。

さらに、本発明に係る扁平形電池の前記外側容器は、端子接触部のシリコーン樹脂が取り除かれていることを特徴とする。

この構成によれば、負極缶露出部にシリコーン樹脂を塗布することによって、漏液によって這い上がった電解液成分（アルカリ成分）をシリコーン樹脂と負極缶の間に留めることができ、かつ、万が一電池使用中に漏液が発生しても、漏れ出したアルカリ成分による機器の故障を最小限に抑えることができる。 さらに、本発明に係る扁平形電池では、前記シリコーン樹脂がアルキル基を持つことを特徴とする。

この構成によれば、シリコーン樹脂中のアルキル基がコーティング剤の最表面に配すことによって、水分の侵入を防ぎ、漏液の進行を妨げることによってアルカリ成分による機器の故障を最小限に抑えることができる。

さらに、本発明に係る扁平形電池の前記嵌合部材は合成樹脂または合成ゴムからなることを特徴とする。

さらに、本発明に係る扁平形電池は、内側容器が負極缶であり、外側容器が正極缶であることを特徴とする。

本発明に係る扁平形電池の製造方法は、内側容器と外側容器の内部に発電要素を封入する工程と、嵌合部材を介して内側容器と外側容器をかしめる工程と、内側容器表面から嵌合部材までシリコーン樹脂を塗布する工程と、前記シリコーン樹脂を乾燥固化させる工程とからなることを特徴とする。

さらに、本発明に係る扁平形電池の製造方法は、前記シリコーン樹脂を乾燥させる工程のあとに、端子接触部のシリコーン樹脂を除去する工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、シリコーン樹脂により嵌合部材及び内側容器表面がコーティングされているため、電解液が嵌合部から漏液した場合でも、電解液がシリコーンコーティングの外に出ない。このため、電子機器の内部の端子等を汚し故障させることを防止できる。

本発明の実施形態の扁平形電池を示す断面概略図である。 本発明のショート試験を示す図である。 本発明の実施例の電池の負極缶表面のＸＰＳ分析結果である。 比較例の電池の負極缶表面のＸＰＳ分析結果である。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１に従って説明する。
図１は、本発明の実施形態の扁平形電池の一例を示す断面概略図である。図１において、扁平形電池はアルカリ電池を一例として説明する。本発明は、アルカリ電池の他の一次電池、二次電池、及びキャパシタにおいても実施することができる。

図１におけるアルカリ電池は、ハット状に形成されたキャップとしての負極缶１（内側容器）と、有底円筒状に形成されたケースとしての正極缶２（外側容器）と、負極缶1と正極缶２との間に挟入された合成樹脂よりなるガスケット３（嵌合部材）と、を有している。

この負極缶１及び正極缶２の内部には、正極缶２の底面側から順に、酸化銀を活物質とする正極４、正極４と負極７を分離するセパレータ５、電解液保持剤としての不織布６、亜鉛を活物質とした負極７が積層され、電解液８が満たされている。この正極缶２は、ガスケット３を介して開口部を負極缶１にかしめて封口される。ここで、電解液として、例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）を主とするアルカリ電解液を使用できる。

上記のようにして組み立てられた扁平形電池にシリコーン樹脂を負極缶露出部に塗布する。このシリコーン樹脂として、シロキサンとキレート剤の混合溶液からなるコーティング剤９を用いた。塗布後の扁平形電池を常温で７日放置し、シリコーン樹脂を乾燥固化した。ここで、負極缶に撥水剤が付着している場合は予め酸処理等で除去しておくことが望ましい。この処理を行うことによりシロキサンとキレート剤の混合溶液を均等につけることができる。

（実施例）
上記の通り作製した扁平形電池であるアルカリ電池を、耐漏液性試験として、温度６０℃、相対湿度９０％の環境下にｎ＝１００個投入した。その後、１０日ごとに取り出し、顕微鏡及びｐＨ試験紙にて漏液の発生率を調査した。また、図２のように電池を並べ、電池重なりによるショート試験を実施し、１０分ごとに電圧を測定した。ここで、図２は、本発明のショート試験を示す図である。また、負極缶表面を、ＸＰＳ（Ｘ−ｒａｙ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）で分析した。本分析に用いたＸＰＳは、東北大学大学院工学研究科附属エネルギー安全科学国際研究センターで実施している文部科学省先端研究施設供用促進事業所持のものである。

（比較例）
実施例の比較として、扁平形電池である酸化銀電池に何も塗布しないで実施例と同様な漏液試験及びショート試験、ＸＰＳ分析を実施した。

耐漏液性試験の結果を表１に示す。表１は、上記環境下に放置した実施例及び比較例を観察したときの漏液発生率を示している。表1では、実施例は５０日保存後も漏液の発生は見られなかったが、比較例では３０日で３０％、４０日で４８％、５０日で１００％の漏液が確認できた。この比較結果より、本発明の電池は比較例に比べ耐漏液性に優れていることがわかる。また、実施例の電池を漏液するまで試験に投入した。そして、外観検査では漏液していると判断された電池の漏液箇所にｐＨ試験紙をあてたが、アルカリ反応がなかった。

ショート試験の結果を表２に示す。ショート試験は、図２のようにショート電池Ｓと本発明にかかる扁平形電池Ｂを並べ、そのショート電池Ｓの上に１個の扁平形電池Ｂを置く。この上になった扁平形電池Ｂの正極缶が下になったショート電池Ｓの正極缶と負極缶に接してショートした状態になっている。このように強制的にショートさせた状態にしたときの、各ショート時間による電圧の変化を表２に示した。表２より、実施例は電圧が変化していないのに対し、比較例はショートすることにより電圧が下がっている。このことから、本発明の電池は外部ショートしにくいことが分かる。

実施例の電池の負極缶表面のＸＰＳ分析結果を図３、比較例のものを図４に示す。比較例の電池の最表面にはＮｉが存在し、実施例の電池の最表面にはアルキル基を配した物質が存在することを確認した。アルキル基は疎水性である。よって、本発明のコーティング剤表面からの水分の進入を防ぐ構造を持つことが分かる。

１ 負極缶
２ 正極缶
３ ガスケット
４ 正極
５ セパレータ
６ 不織布
７ 負極
８ 電解液
９ コーティング剤
Ｂ アルカリ電池
Ｓ ショート電池

Claims (7)

1. 内側容器と外側容器の内部に発電要素を封入し、前記内側容器と前記外側容器とを嵌合部材を介して嵌合してなる扁平形電池であって、
   前記内側容器の表面から前記嵌合部材にかけてシリコーン樹脂が塗布されていることを特徴とする扁平形電池。
2. 前記内側容器は、端子接触部のシリコーン樹脂が取り除かれていることを特徴とする請求項１に記載の扁平形電池。
3. 前記シリコーン樹脂がアルキル基を持つことを特徴とした請求項１または請求項２に記載の扁平形電池。
4. 前記嵌合部材は合成樹脂または合成ゴムからなることを特徴とした請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の扁平形電池。
5. 内側容器が負極缶であり、外側容器が正極缶であることを特徴とした請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の扁平形電池。
6. 内側容器と外側容器の内部に発電要素を封入する工程と、
   嵌合部材を介して内側容器と外側容器をかしめる工程と、
   内側容器表面から嵌合部材までシリコーン樹脂を塗布する工程と、
   前記シリコーン樹脂を乾燥固化させる工程と、
   からなる扁平形電池の製造方法。
7. 前記シリコーン樹脂を乾燥させる工程のあとに、端子接触部の前記シリコーン樹脂を除去する工程とを有することを特徴とする請求項６に記載の扁平形電池の製造方法。

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