专利名称：锰干电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种良好气密性的锰干电池，具体地，是一种圆柱形的锰干电池。
背景技术：
现有技术的一个锰干电池的例子如图1所示，这是一个圆柱形锰干电池的部分截面图。
如图1所示，正极(cathode)混合物2经过分隔圆筒(separator)14包含在负极锌筒1中。正极混合物2的中部插入碳棒3。负极锌筒1的开口端4用衬垫5密封。碳棒3安装在衬垫5中部的一个孔中。负极锌筒的开口端4可用具有与开口端4形状相应的凹槽的衬垫5来填充，或者将其顶着衬垫5压紧并埋藏在衬垫5中来使之固定在衬垫5上。负极锌筒1的周边和衬垫5的外表面上覆以一根热收缩管6，该热收缩管6覆盖至衬垫5的外缘与碳棒之间的中点，从而保证绝缘。热收缩管6也可起固定衬垫5的作用。在这里，数字16表示一种绝缘纸。
在衬垫5的外表面施加一种密封剂9，使管6的开口端边缘10埋在其中。而且，密封剂9也可以施加在衬垫5的孔的周围，例如，在衬垫5的外表面7和内表面8上。
例如，密封剂可以下述方式使用。将碳棒3插入正极混合物2的中部。接着，将适量的密封剂9施加到将要插入衬垫5的碳棒3的部分上。接下来，负极锌筒1的开口部分用具有一个孔的衬垫5密封，具体是把衬垫5放至开口的位置，将碳棒3连同衬垫5装入孔中。结果，碳棒3和衬垫5之间的缝隙被密封剂9紧密地密封起来。在这种情况下，密封剂9聚集到孔周围的衬垫的内表面8上。接着，用管6包围其预定的一部分。此后，把适量的密封剂9施加到衬垫5的外表面上，使管6末端的边缘10和孔周围的外表面7都包埋在密封剂9中。
盖子12通过密封剂9和管6覆盖着衬垫5和碳棒3的伸出部分11。整个电池的表面在管6上覆盖着一层金属壳13。而且，金属壳13的卷曲的边缘通过绝缘环15安装到盖子12的外缘上。
通常，聚氯乙烯即PVC，用作热收缩管6。但是，PVC在焚烧的过程中会产生氯化氢。因此，近年来，包含聚苯乙烯的热收缩管作为替代品受到了关注(日本公开公报Hei6-349501)。
但是，若与现有技术同样结构的电池装配时使用包含聚苯乙烯热收缩管，就出现电池性能容易变差的问题。性能变差的问题认为是因为聚苯乙烯管与包含PVC管的密封性能不同而造成的。因此，从这点出发，为提高电池性能而进行了一些研究，但没有得到满意的结果。
而且，柏油通常用作密封剂9。但是，保存电池时柏油容易变硬，容易开裂。即使出现一个细小的裂缝，电池的气密性也会降低。
发明内容
鉴于上述情况，对热收缩管的氧渗透率和电池性能之间的关系进行了研究。结果发现电池性能变差的原因是包含聚苯乙烯的管的氧渗透率高于包含PVC的管。也就是说，当使用包含聚苯乙烯的管时，有比较大量的氧通过管子渗透进去。接着，氧从负极锌筒的开口端和衬垫之间的空间进入负极锌筒内部，从而导致电池性能变差。
基于上述发现获得了本发明。也就是说，本发明涉及一种锰干电池，它包括一个有底的圆柱形负极锌筒、装在负极锌筒中的正极混合物、在负极锌筒和正极混合物之间的分隔圆筒(separator)、插在正极混合物中部的碳棒、用于密封负极锌筒开口且中部有一个孔可使碳棒插入的衬垫、以及覆盖在负极锌筒周围和衬垫外周的热收缩管，其中热收缩管包括至少一种选自聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和乙烯丙烯共聚物的聚合物，密封剂至少施加在负极锌筒的开口端和衬垫之间。所述密封剂宜包含聚丁烯。
聚对苯二甲酸乙二醇酯，也就是PET，是一种氧渗透率低于PVC的材料。但是，PET对于电池电解液的耐腐蚀性较低，并容易出现裂缝。而且，在酸或碱存在的情况下容易分解。锰干电池内部的pH值随着电池反应在2-7之间变化。当PET接触因为过量放电而泄出的pH值为2-3的电解液时，就容易分解。因此，很难使用PET作为锰干电池的热收缩管。
虽然本发明的新颖性特征将在附加的权利要求中提出，通过下面与附图相结合的详细描述，可以使本发明，无论是其结构上还是内容上，连同其他目的和特征，将可获得更好的了解。
图1是现有技术一个实施例的圆柱形锰干电池部分截面图。
图2是本发明一个实施例的圆柱形锰干电池部分截面图。
最佳实施方式图2中描述了根据本发明一个实施例的锰干电池，该图为圆柱形干电池的部分截面图。在图2中，忽略了与图1中相同部分的描述。
在图2的锰干电池中，密封剂9施加在负极锌筒的开口端4与衬垫5之间的部分以及其附近。而且，密封剂9也施加在碳棒3与衬垫5之间，并且环绕衬垫5的孔周围衬垫5的内表面8上。
密封剂9如下述方式使用。与现有技术相同，将碳棒3插入正极混合物2的中部。接着，将适量的密封剂9就施加到将装在衬垫5中的碳棒3的一部分上。而且，将适量的密封剂9预先施加在将装与衬垫5装配的负极锌筒1的开口端。接下来，负极锌筒的开口通过预留了孔的衬垫5进行密封，具体是将衬垫5放在开口上并且把碳棒3通过该孔安装在衬垫5中。结果，碳棒3和衬垫5之间的缝隙，以及负极锌筒开口端和衬垫5之间的缝隙通过密封剂9紧密地密封起来。此时，密封剂9聚集到孔的周围衬垫的内表面8上。
在图2所示的情况下，氧气可通过管6渗透并且通过管6的末端部分10和衬垫5之间的缝隙进入管6和负极锌筒1之间的空间。但是，因为在负极锌筒1的开口端4和衬垫5之间的部分及其附近使用了密封剂9，所以氧气不会泄漏进入负极锌筒1的内部。
而且，与普通的锰干电池不同，本发明的锰干电池在管6的末端部分10和衬垫5之间不需要密封。而且也不必用管6覆盖衬垫5的外表面直至衬垫5的外缘与碳棒之间的中点。如图2所示，使用管6覆盖衬垫5的外缘就足够了。
从气密性的观点出发，可以在衬垫5的孔的周围的外表面7上或者在管6的末端部分10和衬垫5之间还施加密封剂9。密封剂9的数量可以是任何能够保证负极锌筒内部气密性的数量。
至于管子的材料，从管子的优良粘附性和热收缩性(适合用来固定衬垫5)的观点出发，可使用包含选自聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和乙烯丙烯共聚物中的至少一种的树脂。其中，尤其宜使用包含聚苯乙烯的树脂以及包含乙烯丙烯共聚物的树脂。最宜使用包含聚苯乙烯的树脂，因为当把电池插入包含聚苯乙烯的管时，在管子上不大会产生皱纹和开裂。
包含聚苯乙烯的树脂宜含有苯乙烯型烃和共轭二烯型烃的嵌段共聚物。苯乙烯型烃包括，例如，苯乙烯和甲基苯乙烯。这些可以单独使用或者是两种或更多种的组合使用。共轭二烯型烃包括，例如，丁二烯、异戊二烯、1，3-戊二烯。这些可以单独使用或者是两种或更多种的组合使用。
嵌段共聚物包括，例如，苯乙烯和丁二烯共聚物。嵌段共聚物可以和苯乙烯或者高冲击强度聚苯乙烯混合。
具体地说，优选的包含聚苯乙烯的树脂的例子为一种树脂复合物，其中含有15-25重量份的包含20-40重量％的苯乙烯以及60-80重量％的丁二烯的嵌段共聚物，70-80重量份的包含85-95重量％的苯乙烯以及5-15重量％的丁基丙烯酸的随机共聚物、和2-10重量份高冲击强度聚苯乙烯。
作为包含乙烯和丙烯的共聚物的树脂，宜为含有100重量份的乙烯丙烯共聚物和2-50重量份石油树脂的树脂。其中石油树脂包括脂肪型石油树脂、芳香型石油树脂、脂环型石油树脂以及它们的氢化改性树脂。
乙烯丙烯共聚物宜包含0.2-10摩尔％的乙烯单位。
至于密封剂9，从它不容易变硬、优良的气密性等观点出发，宜使用包含聚丁烯的密封剂。作为含有聚丁烯的密封剂，例如，宜为聚丁烯和聚乙烯的混合物以及聚丁烯和聚异丁烯的混合物。在这些混合物中，宜使用每100份聚丁烯与5-30重量份聚丁烯以外的聚合物。
包含聚丁烯的密封剂，其性质的较好范围是140℃的粘度为从10到1000厘泊以及重均分子量为1000-5000。
在本发明的干电池中使用的负极锌筒、正极混合物、碳棒、衬垫、金属壳等并没有什么限制。通常，可以使用常规的材料。
在下文中，结合实施例将详细描述本发明的锰干电池。但是，本发明并不局限于这些实施例。
在下列实施例和比较例中，将使用的密封剂和热收缩管符号如下密封剂X含有60重量％柏油和作为增塑剂的40重量％矿物油的密封剂密封剂Y含有95重量％的聚丁烯和作为重整剂的5重量％石油树脂的密封剂管A包含100重量份含聚苯乙烯的树脂、5重量份含橡胶的添加剂以及0.1-5重量份润滑剂的管子管B包含PVC的管子管C包含乙烯丙烯共聚物的管子。
在这里，PET、聚苯乙烯(PS)、乙烯丙烯共聚物(PO)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)以及PVC的氧渗透率列在表1中。测量氧渗透率的样品的厚度为25微米。
表1
实施例1如图2所示，A尺寸的R20锰干电池如下制造。
将二氧化锰、碳粉和含有氯化锌的电解质的混合物作为正极混合物装入负极锌筒，并用分隔圆筒隔开。正极混合物上有层绝缘纸。把碳棒插入正极混合物的中部。制备预留了孔的衬垫。接着，将适量的密封剂X施加到碳棒的将装在衬垫孔中的部分上。其次，用衬垫将负极锌筒的开口部分密封起来，具体是将衬垫置于该开口上，然后将碳棒通过该孔安装在衬垫中。结果，碳棒和衬垫之间的缝隙以及负极锌筒的开口端和衬垫之间的缝隙通过密封剂X紧密地密封起来。此时，密封剂聚集到孔周围的衬垫的内表面上。在将要与负极锌筒的开口端装配的衬垫部分，预先提供了形状与负极锌筒开口端相对应的一个凹槽。
接着，在衬垫外缘直至负极锌筒的竖表面上的部分用管A覆盖。然后，使管A紧紧环绕着负极锌筒，具体是在约180℃下加热管A来固定衬垫。之后，衬垫的外表面以及碳棒的伸出部分用盖子盖上。在盖子的周围安装一个绝缘环。接着，套有管A的电池的竖表面用金属壳覆盖之，金属壳的卷曲边缘经过绝缘环固定在的盖子的外缘上。
制备50个相同的干电池样品，在初始时间和在45℃保存了一个月后，测量每个电池的开路电压。计算出电压的平均值Va、它们的标准差σ值以及最小值和最大值之间差别的R值。
结果列在表2和3中。
表2
Va开路电压的平均值表3
Va开路电压的平均值实施例2根据实施例1中的程序制造同样数目的干电池，不同的是使用密封剂Y代替密封剂X，用同样的方法求出电压的平均值、σ值和R值。
结果列在表2和3中。
实施例3根据实施例1中的程序制造同样数目的干电池，不同的是使用管C代替管A，用同样的方法求出电压的平均值、σ值和R值。
结果列在表2和3中。
实施例4根据实施例2中的程序制造同样数目的干电池，不同的是使用管C代替管A，用同样的方法求出电压的平均值、σ值和R值。
结果列在表2和3中。
比较例1根据实施例1中的几乎相同的程序制造同样数目的干电池。在这里，使用管B代替管A。而且，不仅衬垫的外缘而且靠近它的中部的部分都用管B覆盖。另外，在衬垫的外表面上到孔的周围施加密封剂X，使管B的末端边缘包埋其中。另一方面，负极锌筒的开口端在不用密封剂X的情况下与衬垫连结起来。
用同样的方法求出电压的平均值、σ值和R值。
结果列在表2和3中。
比较例2根据比较例1中的程序制造同样数目的干电池，不同的是使用管A代替管B。用同样的方法求出电压的平均值、σ值和R值。
结果列在表2和3中。
比较例3根据比较例1中的程序制造同样数目的干电池，不同的是使用管C代替管B。用同样的方法求出电压的平均值、σ值和R值。
结果列在表2和3中。
从表2和3中的结果可以看出，几个实施例的电池保存后的开路电压的差异小于比较例的电池。可以认为这是因为实施例的电池能抵抗氧气渗入的作用。
工业应用根据本发明，可以得到稳定的并具有优良气密性的锰干电池，它不受热收缩管类型的影响。因此，在使用氧渗透率高于PVC的树脂的情况下，可以得到气密性优良的锰干电池。
尽管本发明已用上述较佳实施例进行了描述，但是可以理解，这些描述并不限制本发明。在阅读本发明元件后，本技术领域的人员无疑可以做出许多适合本发明的改变和修改。因此，可以认为所附的权利要求可以解释为覆盖符合本发明精神和范围的所有改变和修改。
权利要求
1.一种锰干电池，它包括一个有底的圆柱形负极锌筒、装在所述负极锌筒中的正极混合物、置于所述负极锌筒和所述正极混合物之间的分隔圆筒、插在所述正极混合物中部的碳棒、用来密封所述负极锌筒开口且中部有一个孔可使所述碳棒插入的衬垫、以及覆盖在所述负极锌筒周围和所述衬垫外缘的热收缩管，其中所述热收缩管包括至少一种选自聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和乙烯丙烯共聚物的聚合物，密封剂至少使用在所述负极锌筒的开口端和所述衬垫之间。
2.如权利要求1所述的锰干电池，其特征在于所述密封剂包括聚丁烯。
全文摘要
一种稳定的并具有优良气密性的锰干电池，它不受热收缩管的类型的影响。这种干电池包括一个有底的圆柱形负极锌筒、装在负极锌筒中的正极混合物、在负极锌筒和正极混合物之间的分隔圆筒、插在正极混合物中部的碳棒、用来密封负极锌筒开口且中部有一个孔可使碳棒插入的衬垫、以及覆盖在负极锌筒周围和衬垫外缘的热收缩管，其中热收缩管包含至少一种选自聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和乙烯丙烯共聚物的聚合物，密封剂至少施加在负极锌筒的开口端和衬垫之间。
文档编号H01M4/50GK1428008SQ01806676
公开日2003年7月2日 申请日期2001年3月8日 优先权日2000年3月17日
发明者石田努, 荻野桂治 申请人:松下电器产业株式会社