JPH07254396A - ボタン型アルカリ電池 - Google Patents

ボタン型アルカリ電池

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JPH07254396A
JPH07254396A JP6072713A JP7271394A JPH07254396A JP H07254396 A JPH07254396 A JP H07254396A JP 6072713 A JP6072713 A JP 6072713A JP 7271394 A JP7271394 A JP 7271394A JP H07254396 A JPH07254396 A JP H07254396A
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JP
Japan
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tin
negative electrode
terminal plate
electrode terminal
sno
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Withdrawn
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JP6072713A
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English (en)
Inventor
Takayuki Nishi
孝幸 仁司
Kenichi Yokoyama
賢一 横山
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Maxell Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
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Publication date
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    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

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  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負極活物質として無水銀の亜鉛を用いたボタ
ン型アルカリ電池において、耐漏液性に優れたボタン型
アルカリ電池を提供する。 【構成】 負極活物質として無水銀の亜鉛を用い、負極
端子板に内面を錫または錫合金で10〜100μ被覆
し、錫層表面を研摩することによって、前記錫層表面の
錫酸化物(SnOx)の量が、X線光電子分光法(ES
CA法)で錫(Sn+SnOx)に対して5〜50%に
したものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は負極活物質として無水銀
の亜鉛を用いたボタン型アルカリ電池に関し、さらに詳
しくは耐漏液性に優れた前記ボタン型アリカリ電池に関
する。
【0002】
【従来技術】一般に、ボタン型アルカリ電池では、亜鉛
をそのまま負極活物質として用いると、亜鉛がアルカリ
水溶液中で水素ガスを発生しながら溶解するいわゆる自
己腐食を起こすため、自己腐食を抑制できるアマルガム
化された亜鉛を負極活物質として使用することが通常行
われている。
【0003】しかしながら、最近環境問題から電池の無
水銀化が強く要望されており、無水銀であっても自己腐
食の小さい亜鉛が造られて、乾電池などではすでに実用
化され(特開昭62−40163号)、ボタン型アルカ
リ電池においてもこのような無水銀の亜鉛の応用が検討
されているが、水素ガスの発生による電池のふくれや容
量劣化を引き起こすという欠点があった。
【0004】このため、負極端子板をIn、Pb、S
n、Zn等あるいはこれらの合金などの水素過電圧の高
い金属からなる金属層で被覆することによって、水素ガ
スの発生を効果的に抑制し、電池のふくれや容量劣化を
防止することが試みられている(特願平4−33517
2号)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、無水銀の亜
鉛を負極活物質として用いたボタン型アルカリ電池に、
かかる水素過電圧の高い金属を使用した場合、容量劣化
は抑制できても、耐漏液性が低下する傾向にあることが
本発明者の知見により明らかになった。
【0006】かかる場合にボタン型アルカリ電池の封口
においては、正極缶開口部にポリエチレン、ポリプロピ
レンなどの合成樹脂製もしくはゴム製のガスケットを配
接し、このガスケットを正極缶の内方への締め付けによ
り負極リ−ド体や負極端子板などの負極端子板間の接面
を相互に密着させることにより、これらの接面からの電
解液の漏出を防ぐようにしている。
【0007】しかしながら、水酸化カリウムのようなア
ルカリ電解液を使用する電池では上述した封口手段にも
かかわらず耐漏液性が低下しがちであり、このため負極
端子板の形状を耐漏液性を向上できるような形状に改良
したり、あるいはガスケットと正極缶および負極端子板
との接面にピッチ、フッ素オイルなどの液体パッキング
を介在させるなど多くの提案がなされているが、これら
の方法によっても、負極活物質に無水銀の亜鉛を用いた
場合には十分な耐漏液性を確保することは困難であるこ
とが明らかになった。
【0008】この現象は、一般のボタン型アルカリ電池
が放電特性を向上させるなどのためアルカリ電解液の大
半量を負極側に注入していることにもよるが、本発明者
らが検討したところによると、主として負極端子板特有
の電子伝導的なクリ−プ現象によるものと考えられる。
【0009】すなわち、負極端子板における負極側層か
らの立ち上がり部、より具体的には負極端子板と負極側
層との接触が解除される境界部で電解液や大気中の水分
が電子的に還元されてOH~イオンが生じると、アルカ
リ濃度が局部的に高くなり、周辺の電解液が濃度差によ
って上記の立ち上がり部に移行し、この結果電子伝導に
よる影響を受け、負極端子板表面に沿って電解液が経時
的にはい上がるクリ−プ現象として現れる。
【0010】また、このクリ−プ現象は酸素が供給され
ると促進されるが、負極活物質として無水銀の亜鉛を用
いるために、水素過電圧の高い金属で被覆した負極端子
板の表面には、通常薄い酸化被膜が形成されており、こ
の酸化被膜の存在のため前記のクリ−プ現象がより一層
顕著になり、電池の耐漏液性を低下させ、腕時計、電子
露出計などに利用する場合に要求される高度の耐漏液性
が得られないという問題が明らかになった。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明はかかる問題を
解決するために種々検討を行った結果なされたもので、
負極活物質として無水銀の亜鉛を用いるボタン型アルカ
リ電池において、成形加圧された負極端子板7の内面を
錫層で10〜100μ被覆し、錫層表面を研摩して、前
記錫層表面の錫酸化物(SnOx)の量が、X線光電子
分光法(ESCA法)で錫(Sn+SnOx)に対して
5〜50%にすることによって、無水銀亜鉛と接する負
極キャップ内面からの水素ガスの発生を効果的に抑制
し、かつ漏液の原因となるクリ−プ現象を促進する錫の
酸化皮膜からの酸素の供給を抑制して、容量保持及び耐
漏液性に優れるボタン型アルカリ電池が得られるように
したものである。
【0012】以下、本発明について、図面に基づき説明
する。
【0013】第1図Aはこの電池に使用する金属板1を
示したものであり、この金属板1はたとえばステンレス
板2の片面に美観ないし耐食性を満足させるニッケル板
3を、反対面に銅板4の上に水素ガスの発生を防止する
ための錫層5を設けた構成から成り、錫層は通常5〜1
00μ程度の厚みにされている。錫層が5μより薄いと
成形する際に亀裂が生じたり、酸化皮膜を除去するため
の研摩でピンホ−ルが生じやすくなり、100μより厚
いと電池の内容積が減少する結果、容量を低下させるこ
ととなる。
【0014】錫層を被覆する方法としては、メッキある
いは溶融して金属板1の内面に被覆する方法や、またこ
れらの金属からなる金属板をクラッド化するなどの方法
があるが、錫が軟らかい金属という性質から加工性に劣
るため、均一な厚みの被覆を得るためにはメッキあるい
は溶融による方法が好ましく使用される。また、金属板
1を絞り加工する際にある程度の硬度が必要とされるた
め、錫に添加物を入れ合金としてもよい。なお、このよ
うな錫層は、負極端子板7内面の電解液と接する部分に
被覆されていれば足り、必ずしも負極端子板7内面の電
解液と接しない部分については被覆しなくてもよい。
【0015】ここで水素過電圧が高い金属のうち、錫が
好適に使用できる理由は明らかでないが、おそらく錫を
使用した場合、負極活物質である亜鉛が電解液に溶出し
やすくなり、水素ガスの発生を抑制するために必要であ
る錫層表面の亜鉛の化学的にメッキされる量が他の金属
と比較して多いためと考えられる。
【0016】この金属板1を錫層5が内面側となるよう
に絞り加工して周辺折り返し部6を有する形状に成形加
工する(第1図B参照)。この成形加工中ニッケル層3
及び錫層5の表面が数個所の折り曲げ部や折り返し部近
傍において著しく粗くなり、特に折り返し部6近傍の錫
メッキ層5は加工前の表面粗さ(JISB0601によ
る中心線平均粗さ;以下同じ)が約1μ以下であったの
に対し、通常4〜10μ程度の表面粗さに劣化する。
【0017】次に、この成形加工後、負極端子板Bに研
摩処理を施す。この研摩処理の目的はあくまでも電池組
立て時にガスケットを当接させる面16に形成されてい
る錫酸化物(SnOx)の酸化皮膜を除去することにあ
るから、この面16に相当する前述した表面粗さを有す
る折り返し部6近傍だけを研摩するようにして行っても
よい。
【0018】また、酸化皮膜はクリ−プ現象をなくすた
めにこれらを完全に錫層から除去することが最も望まし
い。しかしながら、通常錫の表面は薄い酸化皮膜に覆わ
れており、皮膜が破れて錫金属が表れたとしても直ちに
再酸化される性質を有しているため、完全にこれを除去
することは非常に困難である。さらに、錫金属と錫酸化
物は錫層中で、表面からある程度の深さまで混在した形
で存在しているため、過度の研摩を行い、錫層表面のX
線光電子分光法(ESCA法)による錫酸化物(SnO
x)の量が錫(Sn+SnOx)に対して5%以下になる
まで酸化皮膜を除去した場合には、錫層自体が薄くな
り、上述のピンホ−ル等が生じやすくなる。一方、錫酸
化物(SnOx)の量が錫(Sn+SnOx)に対して5
0%以上残っている場合には、酸化皮膜の除去が充分で
ないため、電解液のクリ−プ現象を抑制することができ
ないこととなる。従って、ピンホ−ルを生ぜず、クリ−
プ現象を起こさない程度の量、即ち、負極端子板を研摩
した後の錫層表面の錫酸化物(SnOx)の存在量がX
線光電子分光法(ESCA法)による測定で錫(Sn+
SnOx)に対して5〜50%とする必要がある。
【0019】酸化皮膜を除去する方法として、ダイヤカ
ットなどの機械的研摩や電解研摩による方法によっても
よいが(特公昭48−42290号)、これらは負極端
子板の成形加工後の複雑な曲がり面を有する負極端子板
においては研摩能において十分でなく、電解液の耐漏液
性の改善効果がさほど認められない場合がある。
【0020】これは機械研摩あるいは電解研摩では、複
雑な曲がり面を有する負極端子板の凹部まで研摩できず
金属の酸化皮膜が残る場合があり、これらが前述のクリ
−プ現象を誘起することとなるためと思われる。このた
め負極端子板の表面の酸化皮膜を除去するためには化学
研摩が好ましく使用される。錫で被覆した金属板の研摩
剤としては酸化能を有するものを使用することができ、
過酸化水素−酸系の研摩剤が好ましく使用される。さら
に好ましくは、フッ化物を含む過酸化水素−酸系が使用
される。
【0021】研摩液中の過酸化水素の濃度としては0.
1〜10%が好ましく使用され、0.5〜3%がより好
ましい。0.1%以下になると例え研摩時間を長くした
としても錫層の表面に生成した酸化皮膜の除去が十分で
なく、特に酸化皮膜の量の多いときにこの状況が著し
い。逆に10%以上になると化学研摩剤が錫金属まで溶
解してしまい、下層の銅金属が露出し、水素ガスが発生
することとなる。
【0022】このようにして研摩処理した後十分に水洗
し乾燥すると、少なくとも折り返し部6近傍の錫層5の
表面が、通常約1〜3μ以下の粗さに均一に調整され、
かつ錫層表面の錫層中の錫酸化物(SnOx)の量が、
X線光電子分光法(ESCA法)で錫(Sn+Sn
Ox)に対して5〜50%の第1図Bに示されるこの発
明にかかる負極端子板7が得られる。
【0023】第2図及び第3図はこの負極端子板7を使
用して製造したボタン電池を示したもので、8は酸化
銀、二酸化マンガン、水酸化ニッケル、などの正極活物
質と、カ−ボンブラック、グラファイト、黒鉛のような
導電助剤の混合粉末を円盤状に加圧成形して作られ、こ
れにアルカリ電解液の一部を含浸させてなる正極合剤、
9はこの合剤8に接触する、たとえば親水処理された微
孔性フィルム10と、セロファンフィルム11と、ビニ
ロン−レ−ヨン混抄紙のような吸液層12とからなるセ
パレ−タ、13は無水銀の亜鉛活物質と必要な場合ポリ
アクリル酸ソ−ダ、カルボキシメチルセルロ−スなどの
ようなゲル化剤を含みこれにアルカリ電解液の大半量を
注入してなる負極剤である。
【0024】14は正極合剤8およびセパレ−タ9を内
填させた鉄にニッケルメッキした缶などの正極缶で、缶
開口部に負極合剤13が内填された負極端子板7の周辺
折り返し部6をポリエチレン、ポリプロピレンなどの各
種樹脂もしくはゴムからなる断面L字状の環状ガスケッ
ト15を介装して嵌合させ、正極缶14を内方に締め付
けて負極端子板7の周辺折り返し部6近傍における錫メ
ッキ層5面にガスケット15を押しつけて電池内部を密
閉構造にする(第3図参照)。
【0025】
【実施例】表1は、ニッケル−SUS304−銅からな
るクラッド板の銅側に錫を15μの厚みで溶融メッキし
て金属層を被覆し、これをプレス機で打ち抜いて所定の
形状に負極缶を加工し、酸化銀を正極活物質、無水銀の
亜鉛粉末を負極活物質とし、電解液として水酸化カリウ
ム水溶液を使用したこの発明の前記の構成から成るボタ
ン型アルカリ電池に関する実施例である。
【0026】電池Aは研摩の条件として1水素2フッ化
アンモニウムを含む過酸化水素水(過酸化水素濃度1
%)を研摩剤としてこの液中に約30〜120秒間浸漬
した後、塩酸による酸洗および水洗を行って平滑処理し
た負極端子板を使用したものであり、電池Bはこの研摩
剤の過酸化水素濃度を15%にした処理液で処理した負
極端子板を使用したものである。なお、電池Cは錫層で
被覆してない負極端子板を使用したものである。
【0027】表中の数値は、各電池の負極端子板内面の
X線光電子分光法(ESCA法)による錫層表面の錫酸
化物(SnOx)の錫(Sn+SnOx)に対する量と各
電池100個につき耐漏液性試験(45℃90%RH環
境下で1ヶ月放置)をしたときの電解液の漏出が認めら
れた電池個数である、及び60℃で40日間放置後の容
量保持率である。
【0028】
【表1】
【0029】表面分析条件(各電池の負極端子板7の内
面の錫層を分析) 測定装置:ESCA アルバック・ファイ社製mode
l5400 測定深さ:錫層最表面から10Åの深さで測定 X線源:MgKα 300W(15KV) 取り出し角:45° 分析面積:1.1mmφ エッチング条件:Arイオンエッチング ビ−ム電圧:3KV エミッション電流:25mA
【0030】
【発明の効果】以上の構成から明らかなように、負極端
子板7の内面を錫または錫合金で10〜100μ被覆
し、錫層表面を研摩することによって、前記錫層表面の
錫酸化物(SnOx)の量が、X線光電子分光法(ES
CA法)で錫(Sn+SnOx)に対して5〜50%と
することにより、負極端子板からの水素ガスの発生を抑
制するとともに、電解液のクリ−プ現象を抑制し、結果
としてシ−ル機能が著しく高くなって、電池容量の劣
化、耐漏液性が大きく改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る負極端子板をつくる工程を示す説
明図である。
【図2】本発明により製造されるボタン型電池の一例を
示す部分断面図である。
【図3】図2におけるШ部分の拡大図である。
【符号の説明】
1、7 負極端子板 15 ガスケット 16 当接させる面

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負極活物質として無水銀の亜鉛を用いる
    ボタン型アルカリ電池において、負極端子板7の内面を
    錫または錫合金で10〜100μ被覆し、錫または錫合
    金層(以下錫層という)表面を研摩することによって、
    前記錫層表面の錫酸化物(SnOx)の量が、X線光電
    子分光法(ESCA法)で錫(Sn+SnOx)に対し
    て5〜50%であることを特徴とするボタン型アルカリ
    電池。
JP6072713A 1994-03-16 1994-03-16 ボタン型アルカリ電池 Withdrawn JPH07254396A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002084761A3 (en) * 2001-04-10 2004-04-08 Gillette Co Zinc/air cell
JP2007317394A (ja) * 2006-05-23 2007-12-06 Toyota Motor Corp アルカリ蓄電池

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WO2002084761A3 (en) * 2001-04-10 2004-04-08 Gillette Co Zinc/air cell
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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20010605