JPH0145941B2 - - Google Patents

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JPH0145941B2
JPH0145941B2 JP60194164A JP19416485A JPH0145941B2 JP H0145941 B2 JPH0145941 B2 JP H0145941B2 JP 60194164 A JP60194164 A JP 60194164A JP 19416485 A JP19416485 A JP 19416485A JP H0145941 B2 JPH0145941 B2 JP H0145941B2
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JP
Japan
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gasket
crystallinity
anode
nylon
current collector
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JP60194164A
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JPS6168858A (ja
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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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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/19Sealing members characterised by the material
    • HELECTRICITY
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    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/186Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H01M50/188Sealing members characterised by the disposition of the sealing members the sealing members being arranged between the lid and terminal
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
この発明はアルカリ電池の改良に係り、耐漏液
性を向上させたアルカリ電池を提供することを目
的とする。 一般に電池の封口においては、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、ナ
イロンなどの合成樹脂製のガスケツトを介在さ
せ、陽極缶の開口縁を内方へ締め付けることによ
りガスケツトを陰極集電体に押しつけて陽極缶−
ガスケツト−陰極集電体間の接面を相互に密着さ
せることによつて、これら接面からの電解液の漏
出を防止するようにしている。 しかるに、苛性カリのようなアルカリ電解液を
使用する電池では、電解液が陰極集電体の表面を
はい上がるクリープ現象によつて外部に漏出して
いくため、前記のような合成樹脂製のガスケツト
は上記クリープ現象に基づく電解液の漏出を防止
するには圧縮応力(ガスケツトが圧縮を受けたと
きガスケツト内部に生じる抵抗力で、ガスケツト
外部すなわち陰極集電体などに対しては押す力と
して作用する)が充分とはいえず、またそれらは
吸水により圧縮応力の低下を引きおこすので、耐
漏液性が低くなりがちである。そのため、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、またガスケツトと陽極缶お
よび陰極集電体との接面にアスフアルトピツチ、
脂肪ポリアミド、フツ素系オイルなどの液状パツ
キング材を介在させるなどの多くの提案がなされ
ているが、それらのみによつては必ずしも高度の
耐漏液性は得られていない。 この発明者らは、そのような実状に鑑み種々研
究を重ねた結果、ガスケツト材としてナイロン
610を使用し、かつ得られたガスケツトの結晶化
度を特定範囲に高めた状態で使用するときは、ガ
スケツトの圧縮応力が向上するとともに、吸水性
が減少し、それによつて電解液の漏出が大巾に抑
制されることを見出し、この発明を完成するにい
たつた。 すなわち、この発明は陽極缶と陰極集電体との
間に、ガスケツトの表面から内部にいたるまでガ
スケツト全体にわたつて結晶化度を40〜60%に高
めたナイロン610製のガスケツトを、該ガスケツ
トと陽極缶および陰極集電体との接面に液状パツ
キング材が介在するようにして、配設し、封口し
て電池内部を液密にしてなるアルカリ電池に関す
る。 この発明においてガスケツト材として用いるナ
イロン610は引張強度や硬度が高く、また圧縮応
力も高い部類に属するなど、ガスケツト材として
ポリエチレンやポリプロピレンなどよりすぐれた
ものであるが、このナイロン610を打抜きあるい
は射出成形などによりアルカリ電池用のガスケツ
トに成形すると、得られたガスケツトは通常20〜
38%程度の結晶化度を有する。そこで、これらの
ガスケツトを加熱処理すると結晶化度が増加して
圧縮応力が向上するとともに、非晶部分が減少し
てこの部分に基因する吸水性が減少し、吸水によ
る圧縮応力の低下が抑制されるようになる。 この発明において、電池に組み込む際のガスケ
ツトの結晶化度を40〜60%に限定したのは、結晶
化度が40%未満では結晶化度の増加が少ないため
圧縮応力が充分に高くならず、また吸水性の減少
が少ないので吸水による圧縮応力の低下が生じや
すく、そのため、封口後の電池においてガスケツ
トが陽極缶や陰極集電体を押す力が小さくなり、
その結果、ガスケツトと陽極缶や陰極集電体との
接面から電解液の漏出が生じて、耐漏液性が充分
でなく、一方、結晶化度が60%を超えるものは、
結晶化度を高めるのにガスケツトを高温で長時間
加熱するので、ガスケツトが熱劣化を受け、ガス
ケツトの表面硬化がすすんで、ガスケツトがかた
くなりすぎ、封口のためガスケツトを締め付けた
ときに、ガスケツトに亀裂が生じ、該亀裂部分か
ら電解液の漏出が生じて耐漏液性が低くなるから
である。 ガスケツトの結晶化度を高めるための加熱処理
はガスケツトを電池に組み込む前に行われるが、
その際の処理温度としては、ナイロン610のガラ
ス転移温度(高分子物質を加熱した場合にガラス
状のかたい状態からゴム状に変わる現象が起こる
温度)以上、融点以下であれば採用可能である。
しかし、低温では結晶化速度が遅いので100℃以
上を採用するのが好ましい。なお加熱処理時間が
短い場合は、加熱処理時の温度がナイロン610の
融点を10℃程度超えてもさしつかえない。加熱処
理時間は処理温度や結晶化度をどの程度まで高め
るかによつても異なるが、通常1〜10時間が採用
される。 加熱処理の雰囲気としては、大気中を採用しう
るが、真空中またはチツ素、アルゴン、ヘリウ
ム、水蒸気などのナイロン610に対して不活性な
気体中を採用するのが好ましい。ただし加熱処理
を流動パラフインなどの液体中で行なうと、処理
後にガスケツト表面に残着する液体を除去する必
要があるので好ましくない。 ガスケツトの加熱処理は、例えば、真空中にで
き、かつ加熱できる容器の中にガスケツトを入
れ、容器内を真空(通常、1mmHg〜1×10-2mm
Hgにするか、あるいは一旦真空にしたのちチツ
素、アルゴン、ヘリウム、水蒸気などのナイロン
610に対して不活性な気体を容器中に導入して容
器内の圧力を常圧に戻した後、加熱することによ
つて行う。そして、所定時間加熱後、ガスケツト
を容器に入れた状態で放冷(放置冷却)して常温
まで冷却する。なお、このようにガスケツトを容
器に入れた状態で放冷するのは、ガスケツトが高
温で酸素にさらされて損傷を受けるのを避けるた
めである。 ガスケツトが上記のような加熱、放冷を経ると
き、ガスケツトの表面と内部では、加熱時は表
面の温度が若干高く、内部の温度は若干低いが、
放冷により表面から温度が下がり、内部は表面
に比べて温度の低下が遅い。そのため、ガスケツ
トの結晶化度の増加は表面から内部にいたるまで
ほぼ均一になり、ガスケツトの表面から内部にい
たるまでガスケツト全体にわたつて結晶化度が増
加する。加熱後の冷却に際し、ガスケツトをドラ
イアイス−メタノール溶液などの冷媒中に浸漬し
て急冷することも考えられるが、加熱後のガスケ
ツトを急冷するとガスケツト表面の結晶化度が高
くなるので、急冷する方法は採用できない。つま
り、前記のように加熱処理し、放冷して自然に冷
却させればガスケツトの表面から内部にいたるま
でガスケツト全体にわたつて結晶化度が増加す
る。 この発明における結晶化度はすべて密度を測定
し、その値から算出した数値で示される。密度法
による結晶化度の測定は、試料の結晶化度をx、
結晶質の霧度をdc、非晶質の密度をda、試料の密
度をdとするとき、結晶化度xが x=dc(d−da)/d(dc−da) で表され、結晶質の密度dcおよび非晶質の密度da
がそれぞれ標準試料あるいは文献より求められる
ことから、試料の密度dを測定すれば結晶化度が
求められるという原理に基づいて行われるもので
ある。そして密度は浮沈法、すなわちビーカーな
どの容器に試料を入れ、密度既知の四塩化炭素を
注いで試料を四塩化炭素上に浮かせ、ついで撹拌
しながら密度既知のトルエンをビユレツトを用い
て徐々に滴下し、試料が液中に浮いてもおらず、
沈んでもいない状態になるまでトルエンの滴下を
つづけ、その時点のトルエンの滴下量を読み取
り、次式により算出することによつて求められ
る。 d=d1・V1+d2・V2/V1+V2 (式中、dは試料の密度、d1は四塩化炭素の密
度、V1は四塩化炭素の注入量、d2はトルエンの
密度、V2はトルエンの滴下量である)。 第1図はこの発明に係るボタン型アルカリ電池
の一例を示す断面図で、この電池は陽極缶1内に
陽極合剤2と電解液の一部を挿入し、陽極合剤2
の上部にセパレータ3を載置し、陰極剤4を内填
させかつ周辺折り返し部8に結晶化度が40〜60%
に調整された断面L字状のナイロン610製の環状
ガスケツト6を嵌合した陰極集電体5に前記の陽
極缶1を嵌合し、陽極缶1と陰極集電体5との間
にガスケツト6を介在させて、陽極缶1の開口縁
を内方へ締め付けて封口し電池内部を液密にする
ことにより製造されたものである。この電池にお
ける陽極缶1はニツケルメツキが施された鉄板よ
り形成されるものであり、陽極合剤2は酸化第一
銀、二酸化マンガン、酸化第二銀、酸化水銀、過
酸化ニツケルなどの陽極活物質とりん状黒鉛のよ
うな電導助剤とからなり、その周縁に金属製環状
台座7を固着させたものである。またセパレータ
3はたとえば親水処理された微孔性ポリプロピレ
ンフイルムとセロハンおよびビニロン−レーヨン
混抄紙とを積み重ねたものであり、陰極剤4はポ
リアクリル酸ソーダ、カルボキシメチルセルロー
スなどのゲル化分散剤が添加されたアマルガム化
亜鉛に苛性カリなどのアルカリ電解液の大半部を
注入してなるものである。そして陰極集電体5は
鋼板の外面側に美観ないし耐腐食性を満足させる
ニツケル層を、内面側に亜鉛活物質との局部電池
の形成を防止するための銅層を設けた構成からな
るクラツド板を絞り加工によつて周辺折り返し部
8を有する缶状に加工するか、あるいは鋼板だけ
をあらかじめ同様の手段で成形加工し、その後メ
ツキ法によりニツケル層および銅層を形成したも
のであり、また図示していないが、電池組込前の
ガスケツト表面に塗布、浸漬などの適宜の手段に
よりアスフアルトピツチ、脂肪ポリアミド、フツ
素系オイルなどの液状パツキング材の膜を形成さ
せることなどによつて、ガスケツト6と陽極缶1
および陰極集電体5との接面に液状パツキング材
を介在させ、ガスケツト6と陽極缶1および陰極
集電体5との接面に生じる微細な隙間を液状パツ
キング材で埋めて、該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。 つぎに実施例をあげ、この発明をさらに詳細に
説明する。 ナイロン610を射出成形して断面L字状の環状
ガスケツトを製造した。このガスケツトの結晶化
度は25%であつた。このガスケツトをそれぞれ別
個に真空中150℃で2時間加熱処理して結晶化度
を35%に増加させ、真空中160℃で2時間加熱処
理して結晶化度を37%に増加させ、真空中175℃
で2時間加熱処理して結晶化度を40%に増加さ
せ、真空中200℃で2時間加熱処理して結晶化度
を45%に増加させ、真空中200℃で10時間加熱処
理して結晶化度を55%に増加させ、真空中200℃
で30時間加熱処理して結晶化度を60%に増加さ
せ、真空中200℃で100時間加熱処理して結晶化度
を63%に増加させた。なお、加熱処理後のガスケ
ツトの冷却は放冷により行つた。 上記のようにして結晶化度を高めたナイロン
610製ガスケツトおよび無処理すなわち結晶化度
が25%のナイロン610製ガスケツトを用い、第1
図に示すような構造でSR44型の8種類のボタン
型アルカリ電池(電池A〜H)を組み立てた。電
池Aのガスケツトは無処理すなわち結晶化度が25
%のナイロン610製ガスケツトで、電池Bのガス
ケツトは結晶化度を35%に高めたナイロン610製
ガスケツトであり、電池Cのガスケツトは結晶化
度を37%に高めたナイロン610製ガスケツトであ
る。電池Dのガスケツトは結晶化度を40%に高め
たナイロン610製ガスケツトで、電池Eのガスケ
ツトは結晶化度を45%に高めたナイロン610製ガ
スケツトであり、電池Fのガスケツトは結晶化度
を55%に高めたナイロン610製ガスケツトで、電
池Gのガスケツトは結晶化度を60%に高めたナイ
ロン610製ガスケツトである。また、電池Hのガ
スケツトは結晶化度を63%に高めたナイロン610
製ガスケツトである。なお、電池はいずれも陽極
活物者としては酸化第一銀を用い、電解液として
は水に酸化亜鉛を5重量%、苛性カリを35重量%
溶解したものが用いられている。そして、いずれ
の電池においても、ガスケツトは電池に組み込む
前に、アスフアルトピツチのトルエン溶液に浸漬
し、引上後、乾燥して、ガスケツト上にアスフア
ルトピツチの皮膜を形成し、また陰極集電体もガ
スケツトとの嵌合前にガスケツトの当接予定部分
にアスフアルトピツチのトルエン溶液(ただし、
粘度は前記のものより高く調整されている)を塗
布し、乾燥してアスフアルトピツチの膜を形成さ
せることによつて、ガスケツトと陽極缶および陰
極集電体との接面にアスフアルトピツチよりなる
液状パツキング材を介在させた。 これらの電池100個ずつを60℃、相対湿度90%
の雰囲気中に第1表に示す期間貯蔵し、漏液が発
生した電池個数を調べた。その結果を第1表に示
す。
【表】
【表】 第1表に示すように、この発明の電池D,E,
FおよびGは、他の電池A,B,CおよびHに比
べて、漏液発生個数が少なく、耐漏液性がすぐれ
ていた。 なお、この発明は実施例に例示したようなボタ
ン型アルカリ電池のみに限られるものではなく、
筒型アルカリ電池にも適用されるものである。 以上説明したように、この発明ではナイロン
610製のガスケツトの結晶化度を40〜60%の範囲
に高めることにより、耐漏液性を向上させること
ができた。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係るボタン型アルカリ電池
の一例を示す断面図である。 1……陽極缶、5……陰極集電体、6……ガス
ケツト。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 陽極缶1と陰極集電体5との間に、ガスケツ
    ト6の表面から内部にいたるまでガスケツト6全
    体にわたつて結晶化度を40〜60%に高めたナイロ
    ン610製のガスケツト6を、該ガスケツト6と陽
    極缶1および陰極集電体5との接面に液状パツキ
    ング材が介在するようにして、配設し、封口して
    電池内部を液密にしてなるアルカリ電池。
JP60194164A 1985-09-02 1985-09-02 アルカリ電池 Granted JPS6168858A (ja)

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JPS6168858A JPS6168858A (ja) 1986-04-09
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