JPS6238824B2 - - Google Patents

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JPS6238824B2
JPS6238824B2 JP55169675A JP16967580A JPS6238824B2 JP S6238824 B2 JPS6238824 B2 JP S6238824B2 JP 55169675 A JP55169675 A JP 55169675A JP 16967580 A JP16967580 A JP 16967580A JP S6238824 B2 JPS6238824 B2 JP S6238824B2
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JP
Japan
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sealing material
oxide layer
sealed
chromium oxide
glass
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JP55169675A
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JPS5795066A (en
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Kenichi Shinoda
Tomoya Murata
Yasuhiro Ishiguro
Kozo Inoe
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FDK Corp
Fujitsu Ltd
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FDK Corp
Fujitsu Ltd
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H—ELECTRICITY
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    • H—ELECTRICITY
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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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  • 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、密閉式アルカリ電池に関する。 例えば、密閉式のアルカリ電池は、第1図に示
すように、端子を兼ねる金属電池ケース1内に陽
極活物質2a、アルカリ電解液を含むセパレータ
2bおよび陰極活物質2cを層状に配列してなる
発電要素2が装填されるとともに、電池ケース1
が封口材3で密封され、さらにその封口材3が電
気絶縁性であつて、この封口材3によつて陽極端
子側と陰極端子側とが互いに絶縁隔離されてなる
構成を有している。 このような密閉式アルカリ電池において、最も
関心事となるのは、その内部に封じ込めてある発
電要素2に含まれている電解液を如何に安定に閉
じ込め、外部へ漏出させないようにするかであ
る。特に、同図に示した如き偏平状の小型密閉式
アルカリ電池においては、小型化という目的を達
成するために、アルカリ電解液の漏出を防止する
ためシール構造は、どうしても簡単なものにせざ
るを得ない。しかし、そこで使用されているアル
カリ電解液は、周知の如く極めて滲出力が強く、
また化学的および電気化学的な侵蝕力が強く、特
に陰極側金属表面に沿つてクリープを生じさせや
すい。このため、従来においては、封口材3とこ
の封口材3と接する陰極側金属部分4との界面に
例えばエポキシ樹脂とか瀝青物質を層3a状に配
し、これによりアルカリ電解液のクリープを阻止
せんとしていた。しかしながら、エポキシ樹脂と
か瀝青物質は、経時的に必ずしも安定な物質では
なく、少なくとも上記界面に層状に配した状態で
は、アルカリ電解液によるクリープの発生を長期
に亘つて確実に阻止することはできない。また、
封口材3がガラスあるいはセラミツクス等の場合
には、そのエポキシ樹脂とか瀝青物質を封口材と
金属部分との界面に設けることは封着温度等の兼
ね合いから当然できない。すなわち、ハーメチツ
クシイルタイプの密閉式アルカリ電池に適用する
ことは不可能である。ここで、上記封口材3とし
て、ガラスあるいはセラミツクス等を用いた、い
わゆるハーメチツクタイプのものにあつても、ア
ルカリ電解液は、その封口材3と金属部分との界
面に沿つて、やはりクリープを生じさせ、これに
より漏液を生じさせる。 また、上述した如き密閉アルカリ電池において
は、電池ケース1内における電気化学的反応によ
つて発生期の水素が生じることが多いが、この発
生期の水素が封口材3と金属部分との界面部分を
侵蝕し、これがアルカリ電解液の漏液原因となる
場合も少なくない。また、電池内で発生した水素
は電池内圧を高めて、上記封口材3とこれに接す
る金属部分との密着性を破壊し、これによつて漏
液を生じさせることもある。さらにまた、アルカ
リ電池の多くは、陰極物質2cとして汞化亜鉛を
用いているが、この汞化亜鉛によつて封口材3と
金属部分との界面が汞化され、この汞化にともな
つて上記クリープが進行するようにもなる。 以上のようなことを鑑みると、第1図に示した
如き比較的小型の密閉式電池においては、そのき
わめて限られた容積内で、有効発電容積を損うこ
となく電解液の漏液を確実に防止し得るようにす
ることは、著しく至難なことである。 この発明の目的とするところは、以上述べたよ
うな様々な要因によつて生じる電解液の漏液を、
第1図に示した如き比較的小型の密閉式アルカリ
電池においても、その有効発電容積を少しもそこ
なことなく、かつ簡単なシール構造でもつて、確
実に防止できるようにすることにある。 この発明による密閉式アルカリ電池は、ガラス
もしくはガラスで接着したセラミツクスで構成さ
れた封口材とこれに接する金属部分との少なくと
も陰極側界面に沿つてクロムの酸化物層を設けた
もので、これにより、まず機械的には、その酸化
物層と金属部分との間に強固かつ安定な結合状態
を得、また化学的および電気化学的には、アルカ
リ電解液および電池内の極物質等に対しても極め
て安定で、さらに水素過電圧が十分に高く、発生
期の水素に対して十分に安定で、しかも非常に汞
化され難く、これにより前述した如き種々の要因
によるアルカリ電解液の漏液を確実に阻止し得る
ようにしたものである。 以下、この発明の実施例を添附図面を参照にし
ながら詳述する。 第2図は、この発明による密閉式アルカリ電池
の一実施例を示したものである。 同図に示した電池は、電解液としてアルカリ水
溶液を使用するものであり、また、第1図に示し
た従来のものとほぼ同型のもので、先ず、陽極端
子を兼ねる金属製電池ケース1内に陽極活物質2
a、アルカリ電解液を含むセパレータ2bおよび
陰極活物質2cからなる発電要素2を装填すると
ともに、そのケース1の上部中央を陰極端子を兼
ねる金属製集電リード4が貫通し、ケース1とリ
ード4との間の環状隙間部分5をガラスよりなる
封口材3によつて封止し、かつ両端子側間を電気
的に互いに絶縁隔離されている。そして、上記ガ
ラス封口材3と接する金属部分すなわち封口材3
と集電リード4との接触界面にはクロムの酸化物
層6が形成されている。このクロムの酸化物層6
は、実施例では、金属部分である上記集電リード
4側に予め形成されてたものである。この酸化物
層6は、少なくとも上記封口材3と接する部分に
沿つて設けられる。さらに、その酸化物層6は、
少なくとも陰極端子側の金属部分には必ず設けな
ければならない。しかし、望ましくは、陽極端子
側にもそのクロムの酸化物層6を設けることであ
る。 ここで、上記クロムの酸化物層6を形成するた
めには、封口材3が接する金属部分の少なくとも
表面部分をクロムもしくはクロムを含む合金で形
成し、さらにその金属部分の表面を酸化処理すれ
ばよい。このとき、上記集電リード4あるいは必
要に応じて上記ケース1は、少なくともその表面
をクロムもしくはクロムを含む合金で形成するた
めに、その集電リード4とケース1の全体をクロ
ムもしくはクロムを含む合金で形成するか、ある
いはそのリード4、ケース1をクロムとは別の金
属で形成して、その必要な表面部分にクロムもし
くはクロムを含む合金をメツキ等によつて被覆す
る。 封口材3と接する金属部分の表面に形成するク
ロムの酸化物層6としては、Cr2O3が適当である
が、しかしCrO、CrO2、Cr2O5、CrO3等でもよ
い。 さて、以上のように上記封口材3とこれに接す
る金属部分との界面に沿つてクロムの酸化物層6
を設けると、この酸化物層6は、前述したよう
に、それが形成された金属部分との間で非常に強
固かつ安定な結合状態を呈するようになり、これ
により金属部分の表面に沿つて進行するアルカリ
電解液によるクリープが阻止されるようになる。
また、これとともに、そのクロムの酸化物層6
は、アルカリ電解液に対しても安定であり、かつ
電池内で生ずることの多い発生期水素に対しても
非常に安定であり、しかも十分に高い水素過電圧
を呈することができ、従つて化学的および電気化
学的な侵蝕作用に原因するアルカリ電解液の漏液
も確実に阻止できるようになる。さらにまた、そ
のクロムの酸化物層6は、極めて好都合なこと
に、非常に汞化され難いという性質も有してお
り、従つて陰極物質2cとして汞化亜鉛を用いた
アルカリ電池であつて、その汞化亜鉛が封口材と
金属部分との界面の端部に直接接触するようなこ
とがあつても、それによつてアルカリ電解液が漏
液するような状態に至ることはない。 以上のようにして、シール部分にそれほどの複
雑化を伴うなうことなく、また電池の有効発電容
積を損うことなく、極めて簡略化シール構造のま
までもつて、アルカリ電解液の漏液を確実に阻止
することができるようになる。 ここで、第3図は、アルカリ電解液によるクリ
ープ速度を電池系外で調べるための試験方法を示
したものである。同図に示す方法では、陰極物質
として使用される汞化亜鉛7とアルカリ電解液8
を入れた容器9内に、金属棒10を立てる。この
金属棒10の上方には、封口材3が、実際の電池
のシール構造を形成する場合と同じように、環状
に取りまいて密着せしめられている。そして、そ
の封口材3と金属棒10との界面には、アルカリ
電解液によるクリープを阻止するための耐クリー
プ材層11が設けられる。ここで、上記封口材3
および上記耐クリープ材層11の種類を色々変え
て、その種類の組み合わせ毎に、上記アルカリ電
解液が上記耐クリープ材層11の上側に現われる
までの時間をそれぞれ計測したところ、下表に示
すような結果を得た。
【表】 ただし、アルカリ電解液の液面から封口材3の
上側までの距離l1は何れも20mmとし、また封口
材3と耐クリープ材層11の長さl2は互いに同
じであつて、その長さは何れも5mmとした。試験
条件は常温、常湿下である。 以上の試験結果から明らかなように、封口材3
とこれに接する金属部分の界面に沿つてクロムの
酸化物層を設けたものは、アルカリ電解液による
クリープの阻止能力が従来のエポキシや瀝青物質
等を使用したものに比べて格段にすぐれている。 そして、実際の電池系を構成した場合にも、こ
の発明による密閉式アルカリ電池では、以下に述
べる試験結果からも明らかなように、電池系内に
のみにて生じる種々の漏液原因、例えば電池系内
における電気化学的侵蝕作用に対して、また電池
内で生ずることの多い発生期の水素に対しても、
十分な耐久性を確認することができた。特に、実
際の電池系においては、その電池系内の電気化学
的作用が加わるため、アルカリ電解液の漏液が一
層促進され、しかもそれが陰極側金属部分の表面
に沿つて集中的に生ずるという傾向があつたが、
この発明による電池では、その陰極側におけるア
ルカリ電解液の漏液を確実に阻止することができ
る。 以下、その電池系内における試験結果の一例を
示す。 試験は、第1図あるいは第2図に示した偏平型
タイプの密閉式アルカリ電池についてそれぞれ、
封口材の種類、この封口材と金属部分との界面に
沿つて設けられる耐漏液材の種類等を色々と変え
て行なつた。試験は、温度60℃、湿度90%の環境
下に保存して行ない、その結果は下表に示すとお
りであつた。
【表】 上表からも明らかなように、この発明によつて
構成された試料電池は、従来構成の電池(No.1)
に比べて、耐漏液性能が格段に向上させられてい
る。これは、上記封口材3とこれに接する金属部
分、特に陰極側金属部分との間の界面に沿つてク
ロムの酸化物層6を設けることにある。 なお、封口材3としてガラスをもちいたもにあ
つては、そのクロムの酸化物層6が、ガラスと良
好な接着状態をなすことができるともに、金属部
分に対しての機械的結合が安定かつ強固であるこ
とにより、ガラス中にクラツクが入ることによつ
て生ずるアルカリ電解液の漏液も確実に防止でき
るようになつた。また、封口材3としてガラスを
用いたものにおいて、そのガラスを金属部分側か
ら常時圧縮する、いわゆるコンプレツシヨンタイ
プのものにおいては、その圧縮によつてガラス内
に常時歪みが生じているため、クラツクが一層入
りやすい、あるいは成長しやすい状態になるが、
このようなコンプレツシヨンタイプのものにおい
て、上記酸化物層6はそのガラスにクラツクが入
つたり、あるいはすでに生じている微小なクラツ
クが大きく成長するのを阻止する機能も兼ね備え
ることが確認された。 以上のように、この発明による密閉式電池は、
比較的簡単な構成でもつて、特に小型化のために
構造上の簡略化をやむなくされている密閉式電池
において、その耐漏液性能等を高めることができ
るようになつている。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の密閉式アルカリ電池の例を示す
断面図、第2図はこの発明による密閉式アルカリ
電池の実施例を示す断面図、第3図は従来の電池
とこの発明による電池のそれぞれのシール構造の
性能を比較するための試験方法の一例を示す断面
図である。 1……金属製電池ケース、2……発電要素、3
……封口材、4……集電リード、6……クロムの
酸化物層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 端子を兼ねる金属製電池ケース内に発電要素
    が装填されるとともに、上記電池ケースが封口材
    で密閉され、さらにその封口材が電気絶縁性であ
    つて該封口材によつて陽極端子側と陰極端子側と
    が互いに絶縁隔離されてなる密閉式電池におい
    て、上記封口材をガラスもしくはガラスで接着し
    たセラミツクスで構成するとともに、この封口材
    に接する金属部分との少なくとも陰極側の界面に
    沿つてクロムの酸化物層を設けたことを特徴とす
    る密閉式アルカリ電池。 2 前記クロムの酸化物層は、前記陰極端子側の
    封口材と金属部分の界面のみに設けることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の密閉式アルカ
    リ電池。 3 前記クロムの酸化物層を陰極側金属部分と陽
    極側金属部分の両方に設けたことを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の密閉式アルカリ電池。 4 前記クロムの酸化物層を前記封口材が接する
    金属部分の表面に一体的に形成したことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項、第2項または第3項
    記載の密閉式アルカリ電池。 5 前記クロムの酸化物層は前記封口材が接する
    金属部分の少なくとも表面部分をクロムもしくは
    クロムを含む合金で形成し、さらにこの金属部分
    の表面を酸化処理して形成されたものであること
    を特許請求の範囲第1項、第2項、第3項または
    第4項記載の密閉式アルカリ電池。 6 前記クロムの酸化物層は、前記金属部分の表
    面に形成されたクロムメツキ層を酸化したもので
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項、第
    2項、第3項、第4項または第5項記載の密閉式
    アルカリ電池。 7 前記発電要素は、その陰極物質が汞化亜鉛を
    主材とすることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項〜第8項の何れか1項に記載の密閉式アルカリ
    電池。
JP55169675A 1980-12-03 1980-12-03 Sealed battery Granted JPS5795066A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3247191A1 (de) * 1981-12-26 1983-07-07 Kawaguchiko Seimitsu Co. Ltd., Yamanashi Flache batterie
JPH0543381U (ja) * 1991-11-05 1993-06-11 富士通テン株式会社 再生装置

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