JPH09161740A - ボタン形アルカリ電池 - Google Patents
ボタン形アルカリ電池Info
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- JPH09161740A JPH09161740A JP7346164A JP34616495A JPH09161740A JP H09161740 A JPH09161740 A JP H09161740A JP 7346164 A JP7346164 A JP 7346164A JP 34616495 A JP34616495 A JP 34616495A JP H09161740 A JPH09161740 A JP H09161740A
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- Japan
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- negative electrode
- electrode mixture
- hydrogen gas
- metal foil
- alkaline battery
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 負極合剤に水銀を添加しなくとも、亜鉛の腐
食による水素ガス発生が抑えられ、耐漏液性が高く環境
保護の点においても優れたボタン形アルカリ電池および
その製造方法を提供すること。 【解決手段】 負極カップ6の負極合剤2側を亜鉛、ス
ズ、インジウム、銅の内の1つまたは2つ以上の金属元
素からなる金属箔7(望ましくは厚さは5〜50μm)
で覆ったボタン形アルカリ電池である。亜鉛から発生し
た電子e-が負極カップを介して電解液中のH3O+に取
り込まれる際に水素ガスが発生するが、この反応は超硬
の材料であるタングステンカーバイト、鉄、コバルト、
モリブデン等の徴量金属の存在により、これらの徴量金
属が水素ガスの発生触媒となり、非常に加速されること
を確認したので、この水素ガス発生反応が進行しないよ
うに負極カップ6の負極合剤2側を上記金属箔7で覆っ
た。
食による水素ガス発生が抑えられ、耐漏液性が高く環境
保護の点においても優れたボタン形アルカリ電池および
その製造方法を提供すること。 【解決手段】 負極カップ6の負極合剤2側を亜鉛、ス
ズ、インジウム、銅の内の1つまたは2つ以上の金属元
素からなる金属箔7(望ましくは厚さは5〜50μm)
で覆ったボタン形アルカリ電池である。亜鉛から発生し
た電子e-が負極カップを介して電解液中のH3O+に取
り込まれる際に水素ガスが発生するが、この反応は超硬
の材料であるタングステンカーバイト、鉄、コバルト、
モリブデン等の徴量金属の存在により、これらの徴量金
属が水素ガスの発生触媒となり、非常に加速されること
を確認したので、この水素ガス発生反応が進行しないよ
うに負極カップ6の負極合剤2側を上記金属箔7で覆っ
た。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水銀が不要なボタ
ン形アルカリ電池に関する。
ン形アルカリ電池に関する。
【0002】
【従来技術】ボタン形アルカリ電池は、電子腕時計や電
子卓上計算機等小型電子機器の供給電源として多用され
ており、これらは小型電子機器の普及に伴ってますます
需要が高まる方向にある。このボタン形アルカリ電池
は、亜鉛を負極活物質とし、二酸化マンガン、酸化銀等
を正極活物質とし、高濃度の水酸化カリウム溶液、水酸
化ナトリウム溶液等を電解液として用いる電池である。
具体的には、粒状の亜鉛をゲル化剤や電解液とともに混
合し、ペレット状に成形してなる正極合剤が負極カップ
内に収容され、また粒状の二酸化マンガンや酸化銀を、
導電剤や電解液とともに混合し、ペレット状に成形して
なる正極合剤が正極缶内に収容され、これら負極合剤と
正極合剤がセパレータを介して積層される。そして、こ
の負極合剤と正極合剤がそれぞれ収容された負極カップ
と正極缶とが、封口ガスケットを介してかしめられるこ
とで電池が密封されている。
子卓上計算機等小型電子機器の供給電源として多用され
ており、これらは小型電子機器の普及に伴ってますます
需要が高まる方向にある。このボタン形アルカリ電池
は、亜鉛を負極活物質とし、二酸化マンガン、酸化銀等
を正極活物質とし、高濃度の水酸化カリウム溶液、水酸
化ナトリウム溶液等を電解液として用いる電池である。
具体的には、粒状の亜鉛をゲル化剤や電解液とともに混
合し、ペレット状に成形してなる正極合剤が負極カップ
内に収容され、また粒状の二酸化マンガンや酸化銀を、
導電剤や電解液とともに混合し、ペレット状に成形して
なる正極合剤が正極缶内に収容され、これら負極合剤と
正極合剤がセパレータを介して積層される。そして、こ
の負極合剤と正極合剤がそれぞれ収容された負極カップ
と正極缶とが、封口ガスケットを介してかしめられるこ
とで電池が密封されている。
【0003】このようなボタン形アルカリ電池では、負
極活物質となる亜鉛粒が腐食しないように負極合剤中に
水銀を亜鉛粒質量に対して5〜10質量%程度の割合で
添加するのが通常である。水銀を使用せずに負極合剤を
構成した場合には、亜鉛の自己消耗や腐食にともなって
電池内で水素ガスが発生する。水素ガスが発生すると、
それによって電池内圧が上昇し、ついには電池の密閉性
が損なわれ、漏液が発生してしまう。
極活物質となる亜鉛粒が腐食しないように負極合剤中に
水銀を亜鉛粒質量に対して5〜10質量%程度の割合で
添加するのが通常である。水銀を使用せずに負極合剤を
構成した場合には、亜鉛の自己消耗や腐食にともなって
電池内で水素ガスが発生する。水素ガスが発生すると、
それによって電池内圧が上昇し、ついには電池の密閉性
が損なわれ、漏液が発生してしまう。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水銀は
環境問題の観点から、その使用はできるだけ避けること
が望ましい。このため、上記ボタン形アルカリ電池にお
いても水銀を不要とするための多くの研究がなされてい
るが、水銀を全く使用せずに水素ガスの発生を防止する
技術は見い出されていないのが実情である。
環境問題の観点から、その使用はできるだけ避けること
が望ましい。このため、上記ボタン形アルカリ電池にお
いても水銀を不要とするための多くの研究がなされてい
るが、水銀を全く使用せずに水素ガスの発生を防止する
技術は見い出されていないのが実情である。
【0005】本発明の課題は、負極合剤に水銀を添加し
なくとも、亜鉛の腐食による水素ガス発生が抑えられ、
耐漏液性が高く環境保護の点においても優れたボタン形
アルカリ電池を提供することである。
なくとも、亜鉛の腐食による水素ガス発生が抑えられ、
耐漏液性が高く環境保護の点においても優れたボタン形
アルカリ電池を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、次
の構成により達成される。
の構成により達成される。
【0007】すなわち、負極カップを備えるボタン形ア
ルカリ電池において、負極カップの負極合剤側を金属箔
で覆うことを特徴とするボタン形アルカリ電池である。
ルカリ電池において、負極カップの負極合剤側を金属箔
で覆うことを特徴とするボタン形アルカリ電池である。
【0008】本発明のボタン形アルカリ電池の金属箔は
金属条を圧延機で圧延して薄膜化したものを用いること
ができる。
金属条を圧延機で圧延して薄膜化したものを用いること
ができる。
【0009】また、上記金属箔の金属元素としては、亜
鉛、スズ、インジウム、銅の内の一つまたは二つ以上の
金属元素の使用が可能で、2つ以上は合金組成を意味す
る。このとき、金属箔の厚さは5〜50μmであるのが
望ましい。
鉛、スズ、インジウム、銅の内の一つまたは二つ以上の
金属元素の使用が可能で、2つ以上は合金組成を意味す
る。このとき、金属箔の厚さは5〜50μmであるのが
望ましい。
【0010】本発明者は水素ガスの発生原因について詳
細に検討したところ、それは、主に図2の模式図で示す
ようなプロセスで生じていることが推察された。
細に検討したところ、それは、主に図2の模式図で示す
ようなプロセスで生じていることが推察された。
【0011】すなわち、亜鉛から発生した電子e-が負
極カップを介して電解液中のH3O+に取り込まれる際に
水素ガスが発生する。また、この反応は超硬の材料であ
るタングステンカーバイト、鉄、コバルト、モリブデン
等の徴量金属の存在により、これらの徴量金属が水素ガ
スの発生触媒となり、非常に加速されることが確認され
た。
極カップを介して電解液中のH3O+に取り込まれる際に
水素ガスが発生する。また、この反応は超硬の材料であ
るタングステンカーバイト、鉄、コバルト、モリブデン
等の徴量金属の存在により、これらの徴量金属が水素ガ
スの発生触媒となり、非常に加速されることが確認され
た。
【0012】したがって、このプロセスが進行しないよ
うな工夫を施すこと、すなわち、負極カップの負極合剤
側の表面を、例えば金属条を圧延機で圧延して薄膜化し
た上記金属箔で覆うことで、水素ガスの発生が抑えられ
るものと考えられる。
うな工夫を施すこと、すなわち、負極カップの負極合剤
側の表面を、例えば金属条を圧延機で圧延して薄膜化し
た上記金属箔で覆うことで、水素ガスの発生が抑えられ
るものと考えられる。
【0013】
【本発明の実施の形態】本発明の具体的な実施の形態に
ついて説明する。本発明はボタン形アルカリ電池に適用
される。ボタン形アルカリ電池は、亜鉛を負極活物質と
し、二酸化マンガン、酸化銀等を正極活物質とし、高濃
度の水酸化カリウム溶液、水酸化ナトリウム溶液等を電
解液として用いる電池である。
ついて説明する。本発明はボタン形アルカリ電池に適用
される。ボタン形アルカリ電池は、亜鉛を負極活物質と
し、二酸化マンガン、酸化銀等を正極活物質とし、高濃
度の水酸化カリウム溶液、水酸化ナトリウム溶液等を電
解液として用いる電池である。
【0014】具体的には、図1にボタン形アルカリ電池
の断面図に示すように、粒状の亜鉛をゲル化剤、電解液
とともに混合し、ペレット状に成形してなる負極合剤2
が負極カップ6内に収容され、また粒状の二酸化マンガ
ンや酸化銀を導電剤、電解液とともに混合し、ペレット
状に成形してなる正極合剤1が正極缶3内に収容され、
これら負極合剤2と正極合1がセパレータ4を介して積
層される。そして、この負極合剤2、正極合剤1がそれ
ぞれ収容された負極カップ6と正極缶3とが封口ガスケ
ット5を介してかしめられることで電池が密封されてい
る。
の断面図に示すように、粒状の亜鉛をゲル化剤、電解液
とともに混合し、ペレット状に成形してなる負極合剤2
が負極カップ6内に収容され、また粒状の二酸化マンガ
ンや酸化銀を導電剤、電解液とともに混合し、ペレット
状に成形してなる正極合剤1が正極缶3内に収容され、
これら負極合剤2と正極合1がセパレータ4を介して積
層される。そして、この負極合剤2、正極合剤1がそれ
ぞれ収容された負極カップ6と正極缶3とが封口ガスケ
ット5を介してかしめられることで電池が密封されてい
る。
【0015】本発明は、このようなボタン形アルカリ電
池において、負極カップ6の負極合剤2側の表面が金属
条を圧延機で圧延して薄膜化した金属箔7で覆うことを
特徴とするものである。
池において、負極カップ6の負極合剤2側の表面が金属
条を圧延機で圧延して薄膜化した金属箔7で覆うことを
特徴とするものである。
【0016】通常、負極カップ6は所定厚の銅、ステン
レススチール及びニッケルの3層クラッド板を用い、し
ごきが強い多段階のプレス行程で作られる部品である。
そのため、その表面にはプレス金型の材料であるタング
ステンカーバイト、鉄、コバルトモリブデン等が付着す
ることが多い。これらの付着した不純物は、洗浄やバレ
ルではきれいに取り除くことができず、亜鉛の腐食によ
る水素ガス発生の活性点となる。そこで、負極カップ6
の負極合剤2側の表面を金属条を圧延機で圧延して薄膜
化した金属箔7で覆うと、負極カップ6の負極合剤2側
の表面に存在するタングステンカーバイト、鉄、コバル
ト、モリブデン等の影響をなくすことができる。
レススチール及びニッケルの3層クラッド板を用い、し
ごきが強い多段階のプレス行程で作られる部品である。
そのため、その表面にはプレス金型の材料であるタング
ステンカーバイト、鉄、コバルトモリブデン等が付着す
ることが多い。これらの付着した不純物は、洗浄やバレ
ルではきれいに取り除くことができず、亜鉛の腐食によ
る水素ガス発生の活性点となる。そこで、負極カップ6
の負極合剤2側の表面を金属条を圧延機で圧延して薄膜
化した金属箔7で覆うと、負極カップ6の負極合剤2側
の表面に存在するタングステンカーバイト、鉄、コバル
ト、モリブデン等の影響をなくすことができる。
【0017】従来から、負極カップ6の負極合剤2側を
置換メッキ等でメッキする方法が種々検討されている
が、メッキ厚を十分に厚くできずピンホールが発生しや
すい。一方、金属箔7はその厚さが5μm以上であれば
ピンホールが発生しない。そのため、金属箔7で負極カ
ップ6の負極合剤2側の表面を覆うことにより、負極カ
ップ6を介して亜鉛からH3O+に電子e-が供給される
ことによって引き起こる水素ガスの発生が効果的に抑え
られ、水素ガスの発生によって生じる漏液が防止される
ことになる。
置換メッキ等でメッキする方法が種々検討されている
が、メッキ厚を十分に厚くできずピンホールが発生しや
すい。一方、金属箔7はその厚さが5μm以上であれば
ピンホールが発生しない。そのため、金属箔7で負極カ
ップ6の負極合剤2側の表面を覆うことにより、負極カ
ップ6を介して亜鉛からH3O+に電子e-が供給される
ことによって引き起こる水素ガスの発生が効果的に抑え
られ、水素ガスの発生によって生じる漏液が防止される
ことになる。
【0018】また、このアルカリ電池は水銀を負極合剤
2に添加していないので、環境保護の点からも有利であ
る。
2に添加していないので、環境保護の点からも有利であ
る。
【0019】負極カップの負極合剤2側の表面を金属箔
7で覆うことは、金属箔7をセラミックス、硬質高分子
樹脂等で円形に打抜いた後、高分子樹脂製等の治具で負
極カップ6の負極合剤2側に押し付けるといった手法で
容易に行うことが出来る。
7で覆うことは、金属箔7をセラミックス、硬質高分子
樹脂等で円形に打抜いた後、高分子樹脂製等の治具で負
極カップ6の負極合剤2側に押し付けるといった手法で
容易に行うことが出来る。
【0020】この金属箔7としては、亜鉛、スズ、イン
ジウム、銅の内の1つまたは2つ以上の金属元素からな
る金属条を圧延機で圧延して薄膜化したものが望まし
い。これら金属箔7は、圧延機で圧延するため、水素ガ
ス発生反応を活性化するタングステンカーバイト、鉄、
コバルト、モリブデン等の微量金属が金属表面に付着せ
ず、効果的に亜鉛の腐食による水素ガス発生を抑えるこ
とができる。
ジウム、銅の内の1つまたは2つ以上の金属元素からな
る金属条を圧延機で圧延して薄膜化したものが望まし
い。これら金属箔7は、圧延機で圧延するため、水素ガ
ス発生反応を活性化するタングステンカーバイト、鉄、
コバルト、モリブデン等の微量金属が金属表面に付着せ
ず、効果的に亜鉛の腐食による水素ガス発生を抑えるこ
とができる。
【0021】金属箔7の厚さは5〜50μmであるのが
望ましい。金属箔7の厚さが50μmを超えてしまう
と、金属箔7の強度が強くて負極カップ6の負極合剤2
側に押しつけることが困難となる。また5μm未満のも
のは、強度が弱く裂けやすくハンドリングが困難とな
る。
望ましい。金属箔7の厚さが50μmを超えてしまう
と、金属箔7の強度が強くて負極カップ6の負極合剤2
側に押しつけることが困難となる。また5μm未満のも
のは、強度が弱く裂けやすくハンドリングが困難とな
る。
【0022】
【実施例】本発明の実施例について実験結果に基づいて
説明する。 実施例1 以下のようにしてボタン形アルカリ電池を作製した。
説明する。 実施例1 以下のようにしてボタン形アルカリ電池を作製した。
【0023】まず、酸化銀を主成分とする混合物を加圧
成型することで正極合剤1を作製し、この正極合剤1
を、ステンレススチールにニッケルメッキを施した正極
缶(正極端子)3内に収納した。また、亜鉛粉末をゲル
化剤とアルカリ電解液とともに混合した混合物を成形す
ることで負極合剤2を作製し、この負極合剤2を定厚の
銅、ステンレススチール及びニッケルの3層クラッド板
よりなる負極カップ(負極端子)6に収納した。なお、
この負極カップ6の負極合剤2側の表面は、厚さ10μ
mの黄銅製の金属箔7が圧着されている。そして、上記
正極合剤1、負極合剤2を不織布、セロファンおよびポ
リエチレンをグラフト重合した膜の3層からなるセパレ
ータ4を間に挟んで積層し、正極缶3と負極カップ6を
ナイロン製のガスケット5を介してかしめることで電池
(外径6.8mm、高さ2.6mm)を作製した。 実施例2〜実施例7 負極カップ6の負極合剤2側を覆う金属箔7として表1
に示すものを用いたこと以外は実施例1と同様にしてボ
タン形アルカリ電池を作製した。 比較例1 負極カップ6の負極合剤2を金属箔7で覆わないこと以
外は実施例1と同様にしてボタン形アルカリ電池を作製
した。 比較例2 負極合剤2に水銀を添加するとともに、負極カップ6の
負極合剤2側を金属箔7で覆わないこと以外は実施例1
と同様にしてボタン形アルカリ電池を作製した。
成型することで正極合剤1を作製し、この正極合剤1
を、ステンレススチールにニッケルメッキを施した正極
缶(正極端子)3内に収納した。また、亜鉛粉末をゲル
化剤とアルカリ電解液とともに混合した混合物を成形す
ることで負極合剤2を作製し、この負極合剤2を定厚の
銅、ステンレススチール及びニッケルの3層クラッド板
よりなる負極カップ(負極端子)6に収納した。なお、
この負極カップ6の負極合剤2側の表面は、厚さ10μ
mの黄銅製の金属箔7が圧着されている。そして、上記
正極合剤1、負極合剤2を不織布、セロファンおよびポ
リエチレンをグラフト重合した膜の3層からなるセパレ
ータ4を間に挟んで積層し、正極缶3と負極カップ6を
ナイロン製のガスケット5を介してかしめることで電池
(外径6.8mm、高さ2.6mm)を作製した。 実施例2〜実施例7 負極カップ6の負極合剤2側を覆う金属箔7として表1
に示すものを用いたこと以外は実施例1と同様にしてボ
タン形アルカリ電池を作製した。 比較例1 負極カップ6の負極合剤2を金属箔7で覆わないこと以
外は実施例1と同様にしてボタン形アルカリ電池を作製
した。 比較例2 負極合剤2に水銀を添加するとともに、負極カップ6の
負極合剤2側を金属箔7で覆わないこと以外は実施例1
と同様にしてボタン形アルカリ電池を作製した。
【0024】以上のようにして作製された電池を、温度
45℃、相対湿度93%の環境下で保存し、100日
後、120日後、140日後、160日後での漏液発生
数を調べた。なお、調査に用いた電池の数はそれぞれ5
0個である。電池の漏液発生数を使用した金属箔7の種
類とあわせて表1に示す。
45℃、相対湿度93%の環境下で保存し、100日
後、120日後、140日後、160日後での漏液発生
数を調べた。なお、調査に用いた電池の数はそれぞれ5
0個である。電池の漏液発生数を使用した金属箔7の種
類とあわせて表1に示す。
【表1】 表1に示すように、負極カップ6の負極合剤2側を金属
箔7で覆った実施例1から実施例7の電池は、負極合剤
2に水銀を添加した比較例2の電池と同等の耐漏液性が
得られた。これに対し、負極カップ6の負極合剤2側を
金属箔7で覆わなかった比較例1の電池は160日保存
後で合計26個に漏液が発生した。
箔7で覆った実施例1から実施例7の電池は、負極合剤
2に水銀を添加した比較例2の電池と同等の耐漏液性が
得られた。これに対し、負極カップ6の負極合剤2側を
金属箔7で覆わなかった比較例1の電池は160日保存
後で合計26個に漏液が発生した。
【0025】このことから、負極カップ6の負極合剤2
側を余属箔7で覆うと、水銀を使用しなくとも漏液が防
止できるようになり、水銀の添加が不要となることがわ
かった。
側を余属箔7で覆うと、水銀を使用しなくとも漏液が防
止できるようになり、水銀の添加が不要となることがわ
かった。
【0026】次に金属箔7の厚さについての検討をおこ
なった。金属箔7の厚さが50μmを超えてしまうと、
金属箔7の強度が強くて反発力が大きく、負極カップ6
の負極合剤2側に押し付けることが困難となる。また、
金属箔7の厚さが5μm未満のものは、強度が弱くて裂
けやすく、ハンドリングが困難となる。
なった。金属箔7の厚さが50μmを超えてしまうと、
金属箔7の強度が強くて反発力が大きく、負極カップ6
の負極合剤2側に押し付けることが困難となる。また、
金属箔7の厚さが5μm未満のものは、強度が弱くて裂
けやすく、ハンドリングが困難となる。
【0027】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明ではボタン形アルカリ電池において、負極カップの負
極合剤側を金属箔で覆うことにより、負極合剤に水銀を
添加しなくとも、亜鉛の自己消耗による水素ガス発生が
抑えられ、電池内での水素ガス発生による漏液が防止で
きる。したがって、水銀の使用が不要になるので、環境
保護の点で非常に好ましいボタン形アルカリ電池が得ら
れる。
明ではボタン形アルカリ電池において、負極カップの負
極合剤側を金属箔で覆うことにより、負極合剤に水銀を
添加しなくとも、亜鉛の自己消耗による水素ガス発生が
抑えられ、電池内での水素ガス発生による漏液が防止で
きる。したがって、水銀の使用が不要になるので、環境
保護の点で非常に好ましいボタン形アルカリ電池が得ら
れる。
【図1】本発明を適用したボタン形アルカリ電池の一構
成例を示す断面図である。
成例を示す断面図である。
【図2】ボタン形アルカリ電池の水素ガス発生機序を説
明するための模式図である。
明するための模式図である。
1 正極合剤 2 負極合剤 3 正極缶 4 セパレータ 5 ガスケット 6 負極カップ 7 本発明による金属箔
Claims (3)
- 【請求項1】 負極カップを備えるボタン形アルカリ電
池において、負極カップの負極合剤側を金属箔で覆った
ことを特徴とするボタン形アルカリ電池。 - 【請求項2】 前記金属箔は亜鉛、スズ、インジウム、
銅の内の一つまたは二つ以上の金属元素からなる金属条
を圧延機で圧延して薄膜化したものであることを特徴と
する請求項1記載のボタン形アルカリ電池。 - 【請求項3】 前記金属箔の厚さが5〜50μmのもの
を用いることを特徴とする請求項1または2記載のボタ
ン形アルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7346164A JPH09161740A (ja) | 1995-12-12 | 1995-12-12 | ボタン形アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7346164A JPH09161740A (ja) | 1995-12-12 | 1995-12-12 | ボタン形アルカリ電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09161740A true JPH09161740A (ja) | 1997-06-20 |
Family
ID=18381552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7346164A Pending JPH09161740A (ja) | 1995-12-12 | 1995-12-12 | ボタン形アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09161740A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002013290A1 (en) * | 2000-08-09 | 2002-02-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Coin-shaped battery |
| WO2003077338A1 (fr) * | 2002-03-14 | 2003-09-18 | Sony Corporation | Pile alcaline |
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