JPS628900B2 - - Google Patents

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JPS628900B2
JPS628900B2 JP54041299A JP4129979A JPS628900B2 JP S628900 B2 JPS628900 B2 JP S628900B2 JP 54041299 A JP54041299 A JP 54041299A JP 4129979 A JP4129979 A JP 4129979A JP S628900 B2 JPS628900 B2 JP S628900B2
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JP
Japan
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stainless steel
softening temperature
battery
layer
nickel
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Expired
Application number
JP54041299A
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JPS55133755A (en
Inventor
Shinzo Sugai
Koichi Tejima
Haruka Machitori
Masato Sakai
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP4129979A priority Critical patent/JPS55133755A/ja
Publication of JPS55133755A publication Critical patent/JPS55133755A/ja
Publication of JPS628900B2 publication Critical patent/JPS628900B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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
    • H01M50/147Lids or covers
    • H01M50/166Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • H01M50/171Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids using adhesives or sealing agents
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
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    • H01M50/167Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids by crimping
    • 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】
本発明は電池蓋を改良したボタン電池用電池缶
に関する。 従来この種の電池缶は、第1図に示すようにス
テンレス鋼からなる芯層1の外面に純ニツケルか
らなる外層2を、内面に純銅からなる内層3をそ
れぞれ圧着して三層クラツド材を形成し、該クラ
ツド材を熱間においてプレス加工して電池蓋4と
したものが多く用いられている。 これは純ニツケルは耐食性が良く、外部端子と
の接触抵抗が低い性質を有しており、電池蓋4の
外側の素材としてきわめて好適であるためであ
る。また純銅はアマルガム化し易く、陰極活物質
との電気的接触が良好であるという性質を有して
おり、電池蓋4の内側の素材としてきわめて好適
であるという理由によるものである。さらにステ
ンレス鋼は強度が高く、プレス加工時の加工硬化
により優れたばね性を有しており、芯層として好
適であるためである。 ところで電池蓋4は、プレス加工により周辺部
4aを略180゜密着曲げし、頭部4bを2段に90
゜折曲げて形成されるため、素材に対して極端に
過酷な加工条件となつている。しかも電池蓋4は
耐漏液性を向上するために、パツキング5を介し
て筒状ケース6に圧着する構造となつているため
素材に高い強度とばね性が必要である。 しかし、この電池蓋を形成する純銅−ステンレ
ス鋼−純ニツケルの組合せの三層クラツド材は、
これを所定形状にプレス加工した際に、純銅及び
純ニツケルの個所に極端な肌荒れや、クラツクが
発生しやすい。このことは電池蓋の品質が低下
し、電池の外観を損うのみならず、電池蓋の耐食
性を低下させ、とくにステンレス鋼が露出して電
池寿命が低下し、ついにはガス発生による漏液、
電池の破裂を招いてしまう問題があつた。 このため、本発明者は、肌荒れや、クラツクの
発生原因について鋭意研究を行つた結果、三層ク
ラツド材を製造する際におこなう焼鈍工程におい
て、その焼鈍温度が純銅、純ニツケルにとつて適
当な温度ではなく、過焼鈍となつて結晶粒が粗大
化するためであることを見出した。 すなわち、第2図の線図に示すように純ニツケ
ル(曲線a′軟化温度約500℃)、純銅(曲線b′軟化
温度約250℃)の焼鈍軟化温度は、SUS304ステン
レス鋼(曲線c1軟化温度約950℃)、SUS430ステ
ンレス鋼(曲線c2軟化温度850℃)とは異なり、
SUS304ステンレス鋼と純銅又は純ニツケルとの
軟化温度の差は約700℃又は約450℃もある。従つ
て、SUS304ステンレス鋼に合せて焼鈍すると純
銅及び純ニツケルが過焼鈍となり、これに起因し
て肌荒れやクラツクが発生することが判明した。 なお、ここで前記各金属および合金の軟化温度
とは、金属および合金が熱間におけるプレス加工
を損なわない程度まで充分に軟化し、プレス加工
時に異方性を生じない状態になる温度を云う。す
なわち、電池蓋は熱間におけるプレス加工により
折曲げて成形する。このことから電池蓋に用いる
金属材料は、熱間におけるプレス加工を行なう時
に、このプレス加工を損なわないように充分軟化
し且つ異方性を異じないようにすることが必要で
あり、この軟化状態になる時の温度を軟化温度と
している。例えばSUS430ステンレス鋼は、温度
750℃の段階ではプレス加工の前加工である冷間
圧延による圧延加工組織が残るので、プレス加工
時に異方性を生じプレス加工を損なう。これに対
して温度850℃の段階ではプレス加工時に異方性
を生じない。このため、SUS430ステンレス鋼は
温度850℃をもつて軟化温度とする。 本発明はこの点に着目してなされたもので、プ
レス加工時に肌荒れやクラツクが発生せず、もつ
て電池特性を優れたものとすることができる電池
蓋を備えた電池缶を提供することを目的とする。 すなわち、本発明の電池缶は、ステンレス鋼か
らなる芯層の一面に該ステンレス鋼と軟化温度を
近似させたニツケル基合金、例えば4重量%W−
Ni合金、3重量%Mo−Ni合金からなる外層を、
また前記芯層の他面にステンレス鋼と軟化温度を
近似させた銅基合金、例えば0.6重量%Cr−0.33
重量%Zr−0.03重量%Si−Cu合金、0.65重量%Cr
−0.3重量Zr−0.02重量%Ge−Cu合金からなる内
層をそれぞれ形成した三層クラツド材で、電池蓋
を形成してなるものである。 以下本発明を図面を参照して説明する。第3図
は電池缶の断面図で、この電池缶は筒状ケース1
1の開口部にパツキング12を介して電池蓋13
を施蓋している。この電池蓋13は、第4図に示
すようにステンレス鋼からなる芯層14の外面に
該銅と軟化温度を近似させたニツケル基合金から
なる外層15を、又内面に該銅と軟化温度を近似
させた銅基合金からなる内層16をそれぞれ被着
した三層クラツド材で構成されている。なお、こ
こで軟化温度とは材料が熱間におけるプレス加工
を損なわない程度にまで充分に軟化し、プレス加
工時に異方性を生じさせない状態になる温度をい
う。上記芯層14としてはSUS304、SUS430等の
ステンレス鋼がある。これらステンレス鋼は加工
により硬化する性質を有し、強度が高いとともに
優れたばね性を有している。また、上記ニツケル
基合金からなる外層15として、例えばタングス
テン又はモリブデンの一方又は両方を2〜15重量
%含むニツケル合金が挙げられる。ここで、タン
グステン又はモリブデンの添加量を限定した理由
は、この範囲とすることにより、軟化温度が上昇
して芯層14の軟化温度に近ずき、しかも純ニツ
ケルと同様に耐食性が良好で、外部端子との接触
抵抗が低い性質を有しているためである。この場
合、タングステン又はモリブデンが2重量%より
少ないと、ステンレス鋼との軟化温度の差が大き
すぎ、また15重量%を越えると素材の加工性が悪
くなり、また経済的にも不利となる。例えばタン
グステンを4重量%含むニツケル合金は、第2図
の曲線aで示すように軟化温度が約700℃で、
SUS304ステンレス鋼の軟化温度約950℃との軟化
温度の差が約250℃と少なく、又モリブデンを3
重量%含むニツケル合金(曲線aと同様の曲線と
なる)においても軟化温度差が約230℃と極めて
少ない。(なお、第2図においてNi−4%Wの曲
線とNi−3%Moの曲線とを1個の曲線aで示し
ている。Ni−4%Wの曲線とNi−3%Moの曲線
は全く同一となるわけではないが、両方の曲線を
図面上で描くと略重なり合い不明瞭となるため、
あえて同一曲線として示している。)これに対
し、純ニツケルでは曲線a′に示すように軟化温度
が約500℃で、SUS304ステンレス鋼の軟化温度約
950℃との軟化温度差が450℃と極めて大きい。
SUS304ステンレス鋼との軟化温度の差は約300℃
以下であれば、Ni合金、Cr合金の結晶粒大化を
防止でき使用上充分である。 さらに、上記銅合金からなる内層16として、
クロム0.3〜1.0重量%と、ジルコニウム0.2〜0.5
重量%と、シリコン、ゲルマニウム、マグネシウ
ムの一種又は二種以上を0.005〜0.1重量%添加し
た銅合金が挙げられる。ここで添加元素の添加範
囲を限定した理由は、この範囲とすることによ
り、軟化温度がステンレス鋼に近似し、しかも純
銅と同様にアマルガム化し易く、陰極活物質との
電気的接触が良好であるためである。この場合各
添加元素がそれぞれ所定の添加範囲より少ないと
ステンレス鋼との軟化温度の差が大きすぎ、また
上記範囲を越えると、ステンレス鋼との軟化温度
に差違が生じるとともに、アマルガム化や電気的
接触性などが劣化するためである。例えばクロム
0.6重量%、ジルコニウム0.3重量%、シリコン
0.03重量%含む銅合金は、第2図の曲線bで示す
ように軟化温度が約700℃でSUS304ステンレス鋼
との軟化温度の差が約250℃と極めて少ないのに
対し、純銅では曲線b′で示すように該ステンレス
鋼との軟化温度の差が約700℃と大きい。さらに
クロム0.2重量%、ジルコニウム0.1重量%を含む
銅合金(第2図にて図示せず)はSUS304ステン
レス鋼との軟化温度の差が約600℃と大きい。 このような三層クラツド材からなる電池蓋13
は各板を冷間圧着した後、所望の板厚となるまで
冷間圧延し、次いで焼鈍を行なう。この焼鈍温度
はステンレス鋼の軟化温度に合せておこない、例
えばSUS304ステンレス鋼の場合は約950℃で焼鈍
する。次にこの三層クラツド材は第3図に示すよ
うに、周辺部を180゜密着曲げし、頭部を2段に
90゜曲げて加工し、パツキング12を介してケー
ス11に圧入嵌合する。 このような構造の電池蓋13は、ニツケル基合
金からなる外層15及び銅基合金からなる内層1
6がステンレス鋼からなる芯層14の軟化温度と
近似した軟化温度を有しているので、焼鈍時に外
層15及び内層16が適正温度で焼鈍され、従来
のように過焼鈍されない。このため、外層15お
よび内層16に結晶粗大化がなく、プレス成形時
の肌荒れやクラツクが発生を防止することがで
き、さらに硬さが極端に低下しないため取扱い疵
の発生を防止することができる。またクラツクの
発生がないので、電池蓋13は外層15や内層1
6を薄くすることができ、強度も向上する。 次に本発明の実施例を説明する。 実施例 外層、芯層、内層として、第1表に示す素材及
び板厚のものを用い、これら板を冷間圧着して三
層クラツド材を作成した。この三層クラツド材を
板厚0.3mmまで冷間加工した後950℃の還元雰囲気
中で焼鈍した。 このように焼鈍された三層クラツド材の硬さと
平均結晶粒径を測定した。その結果を第1表に示
す。 次にこの三層クラツド材をプレス加工して第4
図に示すような電池蓋13を作製し、外層15の
肌荒れの程度、内層16のクラツク発生数をそれ
ぞれ調べた。その結果を第1表に示す。また、こ
の電池蓋13を用いてJIS−G13タイプの酸化銀
電池を作成し、これを常温、常湿で1年間放置後
漏液の有無を調べた。その結果を第1表に示す。 比較例 純ニツケル板(外層)、ステンレス鋼板(芯
層)、銅基合金板(内層)からなる三層クラツド
材を作成し、上記実施例と同様に焼鈍して、硬さ
と平均結晶粒径を測定した。その結果を第1表に
併記する。またこの三層クラツド材をプレス加工
して電池蓋を作製し、この電池蓋外層の肌荒れの
程度、内層のクラツク発生数をそれぞれ調べて、
その結果を第1表に併記する。さらにこの電池蓋
を用いて酸化銀電池を作成し、実施例と同様に漏
液の有無を調べた。
【表】 第1表から明らかなように、本発明によれば、
電池蓋を構成する三層クラツド材の各素材がそれ
ぞれ近似した軟化温度を有しているので、ニツケ
ル基合金からなる外層や銅基合金からなる内層が
過焼鈍されることなく、結晶粒の粗大化を防止で
きる。この結果、電池蓋を製作するに際して、プ
レス加工時に内層や外層に肌荒れやクラツクの発
生がなく、良質な電池蓋を得ることができる。従
つて、本発明の電池缶は電池を長寿命化できると
ともに、漏液を防止できるなど顕著な効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電池缶の断面図、第2図は本発
明に係る電池蓋に用いるニツケル基合金、銅基合
金、及びステンレス鋼の軟化特性を従来の素材と
ともに示した特性図、第3図は本発明の一実施例
を示す電池缶の断面図、第4図は同電池缶の電池
蓋を示す断面図である。 13……電池蓋、14……芯層、15……外層
(ニツケル基合金板)、16……内層(銅基合金
板)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ステンレス鋼からなる芯層の一面に該ステン
    レス鋼と軟化温度を近似させたニツケル基合金か
    らなる外層を、又前記芯層の他面に前記ステンレ
    ス鋼と軟化温度を近似させた銅基合金からなる内
    層をそれぞれ形成した三層クラツド材で、電池蓋
    を形成してなることを特徴とする電池缶。 2 外層は、タングステン又はモリブデンの一種
    又は二種を2〜15重量%含むニツケル合金で形成
    してなり、内層は、クロム0.3〜1.0重量%と、ジ
    ルコニウム0.2〜0.5重量%と、シリコン、ゲルマ
    ニウム、マグネシウムの一種又は二種以上を
    0.005〜0.1重量%含む銅合金で形成してなる特許
    請求の範囲第1項記載の電池缶。
JP4129979A 1979-04-05 1979-04-05 Cell can Granted JPS55133755A (en)

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