JPH11149908A - 電池及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有底筒型の外装缶の中に発電要素が内蔵され
た電池において、電池サイズが規定されている中で、従
来よりも電池の内容積を増大させ、電池の高容量化を実
現する。 【解決手段】 正極缶１は、有底円筒状に成型された鋼
板１ａの内側表面がニッケルメッキ層１ｂで覆われ、外
周表面は絶縁樹脂層１ｃで覆われている。そして、絶縁
樹脂層１ｃの表面には、印刷が施されている。正極缶１
は、ニッケルメッキ鋼板に絶縁樹脂を焼き付け塗装して
なるプレコート鋼板を、有底円筒状に成型することによ
って作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケルメッキ鋼
板やステンレス鋼板からなる端子兼外装缶に発電要素が
内蔵された電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、アルカリマンガン電池，リチ
ウム電池，ニッケルカドミウム電池といった一次電池や
二次電池の多くは、底を有する円筒形あるいは角筒形の
金属製の外装缶に、発電要素である正極及び負極がセパ
レータを介して内蔵され、開口部が封口体で封口された
構造となっている。そして、外装缶は、正極端子あるい
は負極端子を兼用しており、外装缶の外周には絶縁シュ
リンクラベルや絶縁シュリンクチューブが巻き付けられ
て絶縁されている。

【０００３】絶縁シュリンクラベルについては、例えば
特公平７−５４６９６号公報に詳細が記載されている
が、一般的には感圧粘着剤付きのＰＶＣフィルムやＰＥ
Ｔフィルムからなり、ラベル長が外装缶の外周よりも若
干長く設定され、ラベルの端部を重ねた状態で外装缶の
外周に貼りつけられている。このラベルには、装飾や表
示のために印刷が施され、金属光沢を出すためにアルミ
蒸着が施されているものも多い。また、ラベルにおい
て、フィルム自体の厚さは４０〜６０μｍであるが、感
圧粘着剤の厚みまで含めた総厚みは６０〜９０μｍ程度
となっている。

【０００４】ところで、一般的に一次電池及び二次電池
のいずれにおいても、電池の高容量化に対する要請は大
きく、そのための研究も盛んに行われている。電池の高
容量化を実現するためには、発電要素のエネルギ−密度
を向上させたり、セパレータを薄くしたりすることも重
要であるが、外装缶の容積を大きく確保して、収納する
発電要素の体積をできるだけ大きくすることも効果的で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】外装缶の容積を大きく
するには、外装缶のサイズを大きく設定すればよいが、
電池の外径や高さの範囲は規格によって定められている
ため、上記のように筒形の外装缶に絶縁シュリンクラベ
ルを貼りつけた電池の場合、外装缶の外径は、電池の外
径の規格値からラベルの厚み分（ラベルの重ね合わせの
分も含めるとラベル３枚分の厚さ相当）を差し引いた範
囲に設定しなければならないという制約を受ける。

【０００６】例えば、単３型のアルカリマンガン電池
（ＬＲ６）の場合、電池の外径は、日本工業規格（ＪＩ
Ｓ）で１３．５ｍｍ〜１４．５ｍｍの範囲に定められて
いるので、実際の電池製造時においては、ラベル３枚分
の厚み（ラベルの厚みを８０μｍとすると２４０μｍ）
を加算した電池の外径が１４．０ｍｍ〜１４．２ｍｍの
範囲に納まるように、金属製外装缶の外径は１３．８５
ｍｍ程度に設定されている。

【０００７】従って、このように電池サイズが規格によ
って定められている制約の下で、できるだけ外装缶の容
積を大きく確保することが課題である。このような課題
に対して、例えば、特公平７−９９６８６号公報におい
ては、ニッケルメッキ鋼板からなる有底円筒形の外装缶
において、鋼板の厚さ及びニッケルメッキ層の厚さを、
底部よりも側部で薄くなるように形成することによっ
て、電池の内容積を増大し、電池容量を大きくできるこ
とが開示されているが、更に高容量化に有効な技術が望
まれる。

【０００８】本発明は、上記課題に鑑み、有底筒形の外
装缶の中に発電要素が内蔵された電池において、電池サ
イズの規定は満たしながら、従来よりも電池の内容積を
増大させ、電池の高容量化を実現することを目的として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、発電要素を収納する外装缶を、有底筒
状に成型された鋼板の外周面に、焼き付け塗装により絶
縁性樹脂層が形成された構成とした。この構成によれ
ば、有底筒状に成型された鋼板の外周面は、従来の絶縁
シュリンクラベルや絶縁シュリンクチューブに代わっ
て、絶縁性樹脂層によって絶縁されている。この絶縁性
樹脂層は、絶縁シュリンクラベルや絶縁シュリンクチュ
ーブと比べて、厚さをかなり薄くすることができるの
で、その分、鋼板からなる外装缶の本体の外径を大きく
設定することができる。

【００１０】従って、電池のサイズは変えることなく、
従来よりも外装缶の内容積を増大させ、電池の高容量化
を実現することができる。本発明は特に、外装缶が有底
円筒状に成型され開口部が封口体で封口されている電池
に対して、容易に適用することができ効果的である。ま
た、絶縁性樹脂層の表面に印刷を施すことも可能であ
る。

【００１１】絶縁性樹脂層の厚みを、３μｍ〜１０μｍ
という比較的小さい範囲に設定すれば、絶縁性樹脂層の
剥離が発生しにくく、また鋼板からなる外装缶の本体の
サイズも大きく設定することができるので、電池の高容
量化にとって望ましい。上記構成の電池は、鋼板の片面
に焼き付け塗装により絶縁性樹脂層を形成してプレコー
ト鋼板を作成し、そのプレコート鋼板を絶縁性樹脂層が
外側にくるよう有底筒状に成型して外装缶を作成し、そ
の外装缶に発電要素を収納し、外装缶の開口部を封口す
る方法によって、容易に効率よく作製することができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】〔電池の構成〕図１は、本発明の
一実施形態にかかる円筒形アルカリマンガン電池の断面
図である。本図に示すように、このアルカリマンガン電
池１０は、有底円筒状の正極缶１の中に、発電要素であ
る正極２及び負極３、そしてこれを分離するセパレータ
４が充填され、正極缶１の開口部が円盤状の封口体５で
封口されて構成されている。

【００１３】正極缶１は、有底円筒状に成型された鋼板
１ａの内側表面がニッケルメッキ層１ｂで覆われ、外周
表面は絶縁性樹脂層１ｃで覆われている。そして、絶縁
性樹脂層１ｃの表面には、印刷が施されている。また、
正極缶１の底部の中央には、正極端子となる突部１ｄが
形成されている。

【００１４】正極２は、マンガン及び黒鉛などが混合さ
れた正極合剤がドーナツ形に加圧成型されたぺレットで
構成されている。負極３は、亜鉛粉末，ゲル化剤などの
混合物であって、正極２の内側の中空部にセパレータ４
を介して充填されている。セパレータ４は、円筒状の側
板４ａと円形の底板４ｂとからなり、ポリビニルアルコ
ールを主原料とするセパレータ原紙で形成され、アルカ
リ電解液が含浸されている。

【００１５】封口体５は、絶縁材料（６６ナイロン）か
らなる円盤状の部材であって、正極缶１の開口部に填め
込まれてこれを封口している。この封口体５には、安全
弁となる切り込み５ａが形成されている。この封口体５
の外側面には、円板状の負極端子板６が取り付けられ、
封口体５の中央部には、釘状の負極集電体７が差し込ま
れている。この負極集電体７は、針部７ａが封口体５を
貫通して負極３に挿入され、頭部７ｂが負極端子板６に
固着されている。

【００１６】正極缶１の縁端部は、負極端子板６の外周
部にカシメ圧着されているが、ここに封口体５の外周部
が介挿されることによって、正極缶１と負極端子板６と
は絶縁されている。 〔電池の製法〕以下、アルカリマンガン電池１０の製法
について説明する。

【００１７】正極缶１の作製 正極缶１は、ニッケルメッキ鋼板に絶縁樹脂を焼き付け
塗装してなるプレコート鋼板を、有底円筒状に成型する
ことによって作製する。以下、図２〜４を参照しながら
詳細に説明する。図２は、ニッケルメッキ鋼板に絶縁樹
脂を焼き付け塗装する工程を示す図である。

【００１８】本図において、ニッケルメッキ鋼板１１
は、厚さが０．２５ｍｍ程度の鉄鋼鋼板に、２μｍ程度
の厚さでニッケルメッキ層が形成されたものであって、
ロール状に巻かれている。このニッケルメッキ鋼板１１
に、ロールコータ１２を用いてプレコート用塗料１３を
塗装し、焼き付け炉１４を通過させて、プレコート鋼板
１５を作製する。

【００１９】プレコート用塗料の樹脂としては、通常の
プレコート鋼板に用いられているポリエステル樹脂，エ
ポキシ樹脂，アクリル樹脂，アルキド樹脂といった熱硬
化性樹脂を用いることができるが、特に、ポリエステル
樹脂及びエポキシ樹脂が好ましい。また、正極缶１の外
周面は、装飾のために着色する必要のある場合が多い
が、その場合には、所望の色の染料や着色顔料を樹脂に
練り込んだものをプレコート用塗料として用いる。

【００２０】塗装する塗膜の厚さは、焼き付け後の膜厚
が３μｍ〜５０μｍの範囲に入るように行うが、この範
囲の中でも比較的小さい範囲（３μｍ〜１０μｍ）に設
定する方が、後の絞り加工工程時における塗膜の剥がれ
の発生を少なく抑えることができる点で好ましい。な
お、図２では、ロールコータ１２でプレコート用塗料１
３を１度塗りする方式が示されているが、２度以上重ね
塗りを行ってもよい。

【００２１】焼き付け炉１４では、焼き付け温度２００
〜２５０℃程度で２０〜３０秒程度焼き付けを行なう。
そして、焼き付け炉１４を出た後、冷却することによっ
て、プレコート鋼板１５が作製される。なお、プレコー
ト鋼板１５は、図２のように一旦ロール状に巻きとられ
る。次に、このように作製したプレコート鋼板１５を用
い、これを円盤状に打ち抜き、トランスファ絞り加工を
施すことによって有底円筒状に成型し、正極缶１を作製
する。

【００２２】図３は、円盤状のプレコート鋼板をトラン
スファ絞り加工するときの様子を示す図である。このト
ランスファ絞りでは、特公平７−９９６８６号公報に記
載されているように、パンチ及びしごきダイスを用い
て、鋼板に段階的に絞りしごき加工を施す。

【００２３】即ち、図３（ａ）のような円盤状のプレコ
ート鋼板（ブランク）を、図３（ｂ）のうように外周部
が折り曲げ、図３（ｃ）のように深く絞る。そして、図
３（ｄ）のように底部に端子となる凸部が形成すると共
に縁端部を折り曲げ、図３（ｅ）のように、更に深く、
絞りしごき加工を行なう。このような絞りしごき加工に
伴って、プレコート鋼板は部分的に引き伸ばされるが、
鋼板の表面の絶縁性樹脂層は、焼付によって鋼板に対し
て強固に密着しているため、鋼板の伸びに追従して引き
伸ばされる。

【００２４】そして更に、図３（ｆ）のように底部を成
型し、図３（ｇ）のように縁端部の折り曲げ部をカット
することによって正極缶１が作製される。なお、突部１
ｄは正極端子となるため、その表面は導電性であること
が必要である。従って、突部１ｄの表面を研磨して絶縁
性樹脂層を削り落とす。 正極缶１内への発電要素などの充填 図４は、正極缶１に発電要素などを充填し封口する工程
について説明する図である。

【００２５】図４（ａ）に示すように、作製した正極缶
１に、ドーナツ状の正極ぺレットを３個並べて収納する
ことによって正極２を充填する。そして、正極２の中空
部に、セパレータ４の側板４ａ及び底板４ｂを装着す
る。次に、図４（ｂ）に示すように、セパレータ４の内
側にノズルでアルカリ電解液を注入して、セパレータ４
にこのアルカリ電解液を含浸させる。そして、セパレー
タ４の内側に、負極材料となる亜鉛粉末及びゲル化剤か
らなるスラリを充填して負極３を形成する。

【００２６】正極缶１の開口部の封口 図４（ｃ）に示すように、発電要素を充填した正極缶１
の開口端部を加工してシーム溝１ｅを形成し、封口体５
を填め込む。そして、負極端子板６が取り付けられた負
極集電体７を、封口体５を貫通して負極３に差し込む。
図４（ｄ）に示すように、正極缶１の縁端部と負極端子
板６の外周部との間に、封口体５の外周部を介挿させた
状態で、正極缶１の縁端部を負極端子板６の外周部にカ
シメ圧着する。

【００２７】正極缶１の外周面への印刷 組み立てた電池の正極缶１の外周面（即ち絶縁性樹脂層
１ｃの表面）に、印刷機で文字や図柄などを印刷する。
この印刷は、基本的に、飲料水用の缶の外周面に印刷す
る方法と同様の方法で行なうことができる。

【００２８】即ち、組み立てた電池を印刷機に装着し
て、インキを版から転写ロールを介して電池の外周面に
印刷する。印刷機において使用する版の種類としては、
平版，グラビア，凸版，フレキソなどを挙げることがで
きる。以上のような製法によれば、の工程では、プレ
コート鋼板を用いて正極缶１を作製しているので、連続
的に比較的容易に正極缶１を作製することができ、コス
ト的にも有利である。

【００２９】なお、上記の電池の製法においては、表面
に絶縁性樹脂層が形成された正極缶を作製する方法とし
て、先ずニッケルメッキ鋼板に塗料を焼付塗装してプレ
コート鋼板を作製しそれを絞り加工する方法を用いた
が、必ずしもこの方法に限られることはなく、先ずニッ
ケルメッキ鋼板を絞り加工して正極缶を成型しその外周
面に塗料を焼付塗装する（例えば正極缶の表面をスプレ
ーで塗装し、焼付けを行なう）ことによっても、表面に
絶縁性樹脂層が形成された正極缶を作製することができ
る。

【００３０】また、本実施の形態においては、外装缶が
正極端子を兼ねる電池ついて示したが、外装缶が負極端
子を兼ねる電池においても同様に実施することができ
る。また、本実施の形態においては、外装缶の材料とし
てニッケルメッキ鋼板を用いる例を示したが、ステンレ
ス鋼板等を用いる場合も同様に実施することができる。

【００３１】また、本実施の形態においては、円筒形の
アルカリマンガン電池を例にとって説明したが、本発明
は、円筒形あるいは角筒形といった筒状の外装缶に発電
要素が内蔵された電池であるならば、一次電池，二次電
池にかかわらず、また、リチウム電池やニッケルカドミ
ウム電池をはじめとするあらゆるタイプの電池に対して
広く適用することができる。

【００３２】

【実施例】上記実施の形態に基づいて、ＬＲ６タイプの
電池を作成した。プレコート鋼板を作製する条件は、以
下の通りである。ニッケルメッキ鋼板は、厚さ０．２５
ｍｍのものを用いた。プレコート用塗料の樹脂には、ポ
リエステル樹脂を用いた。

【００３３】焼き付けは約２５０℃の加熱炉を３０秒間
通過させた。プレコート鋼板における絶縁性樹脂層の膜
厚は、２μｍ，６μｍ，７μｍ，１０μｍ，１５μｍ，
２０μｍの各値に設定した。そして、このように作製し
た各プレコート鋼板を用い、トランスファー絞りを行う
ことによって正極缶を作製した。

【００３４】正極缶のサイズは、高さ４８ｍｍ、鋼板１
ａの外径が１４．０ｍｍとなるように設定した。そし
て、作製した各正極缶を用いて、電池を組み立て、その
表面に平版印刷方式で印刷を施した。このように作製し
た実施例のすべての電池は、外径が１４．０ｍｍ〜１
４．２ｍｍの範囲に入った。

【００３５】本実施例の正極缶の鋼板の外径（１４．０
ｍｍ）は、上述した従来の絶縁シュリンクラベルを用い
た場合の正極缶の鋼板の外径（１３．８５ｍｍ）と比べ
ると、０．１５ｍｍ大きい。これは、内容積が２．２％
増大したことに相当する。また、上記のように作製した
各電池において、絶縁性樹脂層の様子を観察したとこ
ろ、絶縁性樹脂層の膜厚が２μｍ，６μｍ，７μｍのも
のでは、塗膜の剥がれがなく良好な状態であり、膜厚１
０μｍ，１５μｍ，２０μｍの膜厚のものでは、若干の
塗膜の剥がれが見られた。

【００３６】これより、絶縁性樹脂層の膜厚は、比較的
小さい値（１０μｍ以下）に設定する方が、塗膜の剥が
れも発生しにくく好ましいことがわかる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、発電要
素を収納する外装缶を、有底筒状に成型された鋼板の外
周面に、焼き付け塗装により絶縁性樹脂層が形成された
構成とすることによって、電池のサイズは変えることな
く、従来の絶縁シュリンクラベルや絶縁シュリンクチュ
ーブを用いたものよりも電池の内容積を増大させ、電池
の高容量化を実現することができる。

【００３８】特に、外装缶が有底円筒状に成型され開口
部が封口体で封口されている電池に対して、容易に適用
することができ効果的である。また、絶縁性樹脂層の表
面に、印刷を施すことも可能である。上記構成の電池
は、鋼板の片面に焼き付け塗装により絶縁性樹脂層を形
成してプレコート鋼板を作成し、そのプレコート鋼板を
絶縁性樹脂層が外側にくるよう有底筒状に成型して外装
缶を作成し、その外装缶に発電要素を収納し、外装缶の
開口部を封口する方法によって、効率よく低コストで作
製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかる円筒形アルカリマン
ガン電池の断面図である。

【図２】ニッケルメッキ鋼板に絶縁樹脂を焼き付け塗装
する工程を示す図である。

【図３】円盤状のプレコート鋼板をトランスファ絞り加
工するときの様子を示す図である。

【図４】正極缶に発電要素などを充填し封口する工程に
ついて説明する図である。

【符号の説明】

１ 正極缶 １ａ 鋼板 １ｂ ニッケルメッキ層 １ｃ 絶縁性樹脂層 ２ 正極 ３ 負極 ４ セパレータ ５ 封口体 ６ 負極端子板 ７ 負極集電体 ７ａ 針部 ７ｂ 頭部 １０ アルカリマンガン電池 １１ ニッケルメッキ鋼板 １２ ロールコータ １３ プレコート用塗料 １４ 炉 １５ プレコート鋼板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鹿田 和裕 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋エナジー鳥取株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発電要素が収納されている外装缶が、 有底筒状に成型された鋼板の外周面に、焼き付け塗装に
   より絶縁性樹脂層が形成されていることを特徴とする電
   池。
2. 【請求項２】 前記外装缶は、有底円筒状に成型され、
   開口部が封口体で封口されていることを特徴とする請求
   項１記載の電池。
3. 【請求項３】 前記絶縁性樹脂層の表面に、 印刷が施されていることを特徴とする請求項１または２
   記載の電池。
4. 【請求項４】 前記絶縁性樹脂層の厚みが、 ３μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項１〜３
   のいずれかに記載の電池。
5. 【請求項５】 鋼板の片面に焼き付け塗装により絶縁性
   樹脂層を形成してプレコート鋼板を作成するプレコート
   ステップと、 作成したプレコート鋼板を絶縁性樹脂層が外側にくるよ
   う有底筒状に成型して外装缶を作成する外装缶作成ステ
   ップと、 作成した外装缶に発電要素を収納する発電要素収納ステ
   ップと、 外装缶の開口部を封口する封口ステップとからなること
   を特徴とする電池の製造方法。
6. 【請求項６】 前記外装缶作成ステップでは、 プレコート鋼板を有底円筒状に成型することを特徴とす
   る請求項５記載の電池の製造方法。
7. 【請求項７】 前記外装缶作成ステップで作成された外
   装缶の表面に、印刷を施す印刷ステップを備えることを
   特徴とする請求項５または６記載の電池の製造方法。