专利名称：电池罐及碱性电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括开口部、罐体部和底部的有底筒状的电池罐以及使用该电池罐而 构成的碱性电池。
背景技术：
一般，碱性电池包括有底筒状的正极罐、收纳在该正极罐内的环形正极混合剂、配 置在正极罐的中心部的凝胶状负极混合剂、介于正极混合剂和凝胶状负极混合剂之间的有 底筒状的隔膜和安装在正极罐的开口部上的集电体。另外，集电体具有负极端子、封口板和 封口垫片。并且，在正极罐内，于封口垫片的背面和负极混合剂之间形成有空气室。碱性电池的正极罐通过将镀镍钢板压力成型为有底筒状来制作。正极混合剂通过 下述方式制作，并收纳在正极罐内，即，通过将以二氧化锰以及羟基氧化镍(NiOOH)为主要 成分的正极混合剂粉进行整粒之后，压力成型为圆筒状而制作。上述正极罐由于通过压力成型来制作，故其表面不仅仅是镍表面，有时衬底的铁 也会局部露出来。由于，铁表面的露出会影响耐腐蚀性，所以，现有技术中，如专利文献1等 所述，规定了压力加工前的镀镍钢板上的铁的露出比例。此外，近年来，采用开口部侧的厚度厚而罐体部的厚度比开口部侧薄的、带厚度差 的罐来作为碱性电池的正极罐。正极罐的开口部虽然通过配置集电体并实施卷边加工以及 拉深加工来进行封口，但是通过增加正极罐开口部侧的厚度，确保了该封口时所需要的强 度。另外，通过减小正极罐的罐体部的厚度，而加大了内部容量，从而能够提高电池性能。特 别是，在近年的电池中，采用了为提高电池性能而减小了罐体部的厚度的正极罐。如专利文献1所述，即使规定了压力加工前的镀镍钢板上的铁露出比例，但是因 压力方式以及模具等原因，使得制罐后的铁的露出比例产生变化。特别是，使用镀镍钢板来 压力成型带厚度差的罐时，需要利用多级拉深加工或者减薄拉深加工来使板厚发生变化， 故，在该板厚发生变化的部分，镍镀膜容易破裂，而容易露出铁衬底。在碱性电池中，在正极罐的内表面上所露出的铁暴露在碱性电解液中。此处，仅考 虑铁的情况下，由于铁在强碱溶液中发生钝化，难以引起腐蚀。但是，如图7所示，如果象碱 性电池50的正极罐51内部那样存在比铁(Fe)稳定的金属镍(Ni)(罐表面51a的镍镀膜)、 作为氧化剂的金属氧化物(正极混合剂52的二氧化锰(MnO2)以及羟基氧化镍)以及空气(空 气室的氧02)，则正极罐51的内表面上露出的铁(Fe)发生离子化，铁的溶解变得显著。而 且，溶解的铁离子(Fe2+)与负极混合剂53中的锌(Zn)反应，产生氢气。该电池50内产生 气体，导致电池内压力上升，成为电解液泄露的原因。作为该问题的对策，提出了一种碱性电池，该碱性电池在从正极罐的开口部到与 正极混合剂接触的部位的罐的内表面上设置有非金属覆膜(参照例如专利文献2)。这样，通 过设置非金属覆膜，铁不再溶解，故防止了因该溶解而导致的在电池内发生气体。专利文献1 特开平6-2104号公报 专利文献2 特开2004-119194号公报但是，如专利文献2所述，在正极罐的内表面上形成非金属覆膜时，需要构建用于形成 该覆膜的新设备以及涂布技术。另外，零部件数量也会增加，故碱性电池的制造成本会增 加。
发明内容
本发明是鉴于上述技术问题而作出的，目的在于提供一种能够以低成本减少电池 内气体发生量的电池罐。此外，本发明的又一目的在于提供一种碱性电池，该碱性电池通过 采用上述电池罐，能够提高耐液体泄漏性能，并且长期可靠性高。为解决上述技术问题，方案一的发明是一种电池罐，其特征在于，是镀镍钢板制的 压力加工品，呈具有罐体部和底部、并且一端开口的有底筒状，上述罐体部至少划分为封口 加工部位、以及比该封口加工部位更靠上述底部侧的电极混合剂收纳部位，上述封口加工 部位的板厚比上述电极混合剂收纳部位的板厚厚，该电池罐能够收纳以二氧化锰以及羟基 氧化镍中的至少任一种为主要成分的电极混合剂，上述电极混合剂收纳部位的设定板厚是 上述封口加工部位的板厚的80%以下，在以上述电极混合剂收纳部位的最上部位置为起 点、以变成上述设定板厚的位置为终点的区域中，上述电极混合剂收纳部位的板厚逐渐减 小。根据方案一的发明，由于电极混合剂收纳部位的设定板厚是封口加工部位的板厚 的80%以下，所以能够充分确保电池罐中收纳电极混合剂的内部容量。顺便提及的是，在现 有技术的电池罐中，电极混合剂收纳部位的设定板厚的值被设定为超过封口加工部位的板 厚的80%。因此，本发明的电池罐能够比现有技术的电池罐增加内部容量。此外，由于电池 混合剂收纳部位的板厚构成为逐渐减小，所以在电池罐的压力加工时，能够舒缓地进行拉 深加工 减薄拉深加工，能够抑制铁衬底的露出比例。其结果，能够降低电池内的气体发生 量，能够提高耐液体泄漏性能。这样，在本发明的电池罐中，由于即使不象现有技术那样设 置非金属覆膜，也能够降低气体发生量，所以能够抑制制造成本。方案二的发明是，在方案一中，与收纳所述电极混合剂时该电极混合剂的上端面 所到达的位置相对应地，设定了上述区域的终点。根据方案二的发明，能够将电极混合剂压入到电池罐内，并可靠地将电极混合剂 配置到电极混合剂收纳部位中。方案三的发明是，在方案一或者方案二中，上述电极混合剂收纳部位的板厚以每 1_5%以上且15%以下的比例发生变化。根据方案三的发明，由于形成为电极混合剂收纳部位的板厚比较舒缓地变化，所 以能够可靠地抑制压力加工后的铁衬底的露出比例。方案四的发明是一种碱性电池，使用了方案1-3任一项所述的电池罐而构成。根据方案四的发明，不会象在电池罐的内表面上设有非金属覆膜的现有技术的碱 性电池那样增加制造成本，能够以低成本降低电池内气体发生量。其结果，能够提高耐液体 泄漏性能，并能够提供长期可靠性高的碱性电池。发明效果
如上详细说明的那样，根据方案1-3的发明，能够提供一种电池罐，该电池罐不会增加 零部件数量，并且能够以低成本降低电池内的气体发生量。此外，根据方案四的发明，能够提高耐液体泄漏性能，能够提供长期可靠性高的碱性电池。
图1是表示将本发明具体化的一个实施方式的碱性电池的截面图； 图2是表示正极罐的截面图3是表示电池内气体发生量的测量结果的图表； 图4是表示比较例的正极罐的放大截面图； 图5是表示电池的耐液体泄漏实验的结果的图表； 图6是表示其他的实施方式的正极罐的放大截面图； 图7是表示现有技术的碱性电池的说明图； 附图标记
10-碱性电池；11、43_作为电池罐的正极罐；12-作为电极混合剂的正极混合剂； 15-开口部；17-罐体部；18-底部；31-封口加工部位；32-台阶部位；33-作为电极混合剂 收纳部位的正极混合剂收纳部位；Rl-区域；t0-电极混合剂收纳部位的设定板厚；tl-封 口加工部位的板厚；t2-台阶部位的板厚；t3-电极混合剂收纳部位的板厚。
具体实施例方式以下基于附图对发明的具体化的一个实施方式进行详细说明。图1是表示本实施 方式的碱性电池10的大致结构的截面图。另外，本实施方式的碱性电池10是LR03型(7 号)电池。如图1所示，碱性电池10具有有底筒状的正极罐11 (电池罐)、沿着该正极罐11 的内表面嵌装的环形正极混合剂12 (电极混合剂)、插入到正极混合剂12的内侧的有底筒 状的隔膜13、配置在成为正极罐11的中心部的、隔膜13的中空部的凝胶状负极混合剂14 和安装在正极罐11的开口部15上的集电体16。正极罐11是镀镍钢板制的压力加工品，被压力成型为具有开口部15、罐体部17和 底部18的有底筒状。在该正极罐11的底部18的中央突出设置有正极端子19。正极混合剂12通过下述方式制作在将混合了电解二氧化锰、石墨、氢氧化钾、粘 结剂的正极混合剂粉进行整粒后，通过压力成型，形成圆筒状。隔膜13通过下述方式制作将维纶/人造丝无纺布或者聚烯烃/人造丝无纺布等 隔膜原料纸卷绕成圆筒状，并使重叠的部分热熔接。凝胶状负极混合剂14通过将水、氧化锌和氢氧化钾混合溶解、并且与丙烯酸等凝 胶剂、锌粉混合而制作。集电体16的结构包括负极端子21、负极集电元件22及封口垫片23。在正极罐11 的开口部15附近形成有用于载置集电体16的珠体部对。并且，在集电体16载置于该珠体 部24上的状态下，通过对正极罐11的开口部15实施卷边加工以及拉深加工，将正极罐11封口。将用黄铜形成为棒状的负极集电元件22在其基端侧的头部处电阻焊接到负极端 子21上，并且将封口垫片23嵌装在负极集电元件22的颈部上，从而形成集电体16。而且， 负极集电元件22的前端侧插入到凝胶状负极混合剂14中。
与正极罐11 一样，负极端子21通过对镀镍钢板进行压力成型而制作。并藉由封 口垫片23将正极罐11的开口部15进行封口。封口垫片23通过利用聚烯烃树脂或者聚酰 胺树脂等树脂材料进行注塑成型来制作。在正极罐11中，于封口垫片23的背面和凝胶状 负极混合剂14之间形成有空气室25。在该封口垫片23上的中心设有凸台部沈，负极集电元件22贯通该凸台部沈。而 且，在封口垫片23上的凸台部沈的附近形成有厚度薄的薄壁部27 (安全阀)。这样，在因 发生气体而导致内压升高时，在该压力上升的作用下，使该封口垫片23的薄壁部27破损， 而将气体释放到外部。以下，对本实施方式的碱性电池10所使用的正极罐11的结构进行详细说明。如图2所示，在有底筒状的正极罐11中，罐体部17从开口部15侧依序被划分为 封口加工部位31、台阶部位32、以及直径比封口加工部位31小的正极混合剂收纳部位33 (电极混合剂收纳部位)。为确保封口所需的足够强度，封口加工部位31比正极混合剂收纳 部位33形成得厚。该封口加工部位31的板厚tl为0. 25mm。台阶部位32的板厚t2形成 为随着朝向底部18侧而逐渐减小，在台阶部位32的起点(靠开口部15侧的端部)，板厚t2 为0. 25mm，在台阶部位32的终点(靠底部18侧的端部)，板厚t2变成0. 2mm。该台阶部位 32是为了使正极混合剂12容易插入到正极罐11内而设置的。本实施方式中，封口加工部 位31的长度Ll为4. Omm,台阶部位32的长度L2为0. 7mm。此外，在正极罐11的罐体部17中，正极混合剂收纳部位33的设定板厚t0是封 口加工部位31的板厚tl的80%以下，在以正极混合剂收纳部位33的最上部位置为起点、 以变成设定板厚t0的位置为终点的区域Rl中，正极混合剂收纳部位33的板厚t3逐渐减 小。本实施方式中，在正极混合剂收纳部位33中，从最上部位置到下方3mm长度的区域Rl 形成前端渐细的形状，区域Rl中的起点的板厚t3为0. 2mm，终点的板厚t3 (设定板厚t0) 为0. 16mm。与正极混合剂12的上端到达的位置相对应地设定该板厚t3减小的区域Rl的 终点。本发明人利用上述结构的正极罐11制作了图1的碱性电池10，并确认了电池内 气体发生量。将其结果示于图3。此处，作为比较例，利用在罐体部17的正极混合剂收纳 部位33中没有设置前端渐细状的区域Rl的现有技术的构造的正极罐41 (参照图4)来制 作碱性电池，将该电池内的气体发生量示于图3。另外，在图4的正极罐41中，在罐体部17 中，封口加工部位31的板厚tl与本实施方式相同为0. 25mm,台阶部位32的终点处的板厚 t2与正极混合剂收纳部位33的设定板厚t0 (=0. 16mm)相等。具体而言，在90°C的温度下保存本实施方式和比较例的各碱性电池10，通过之后 历经的天数来确认电池内的气体发生量的差异。另外，在图3的图表中，相对于各历经天 数，利用将比较例的碱性电池中测量的气体发生量设为1的指数值来示出本实施方式的碱 性电池10的测量结果。如图3所示，与比较例的碱性电池相比，本实施方式的碱性电池10的气体发生量 在历经5天的时候，降低量较小为10%左右，但是历经10天以上的情况下，确认到气体发生 量大幅削减至50%以下。此外，在将本实施方式及比较例的各碱性电池10于90°C的温度下保存的情况下， 本发明人测量了此时的耐液体泄漏性能。其测量结果示于图5。对每种电池分别测量35个，将电池的液体泄漏发生率示于图5的图表。如图5所示，在比较例的碱性电池中，历经天数 如果超过20天，则发生泄漏，随着历经天数的增加，液体泄漏发生率上升。与之相对，即使 经历35天以上，本实施方式的碱性电池10的液体泄漏发生率也为0%，没有发生液体泄漏。因此，根据本实施方式，能够获得以下的技术效果。(1)在本实施方式的情况下，由于正极罐11中的正极混合剂收纳部位33的设定 板厚t0是封口加工部位31的板厚tl的80%以下，所以能够充分确保正极罐11的内部容 量。此外，由于在区域Rl中，正极混合剂收纳部位33的板厚t3逐渐减小，形成前端渐细的 形状，所以，在正极罐11的压力加工时，能够舒缓地进行拉深加工以及减薄拉深加工，能够 抑制铁衬底的露出比例。其结果，能够降低碱性电池10内的气体发生量，并能够提高耐液 体泄漏性能。由此，能够提高碱性电池10的长期可靠性。此外，不会象设有非金属覆膜的 现有技术的碱性电池那样增加制造成本，仅通过在压力成型时改变模具的一部分形状，就 能够以低成本制造正极罐11。(2)在本实施方式的碱性电池10中，将正极混合剂12收纳到正极罐11中时，与该 正极混合剂12的上端到达的位置相对应地设定区域Rl的终点(参照图2)，其中区域Rl是 正极混合剂收纳部位33的板厚t3减小的区域。通过这样，能够将正极混合剂12压入到正 极罐11内，并可靠地将正极混合剂12配置到正极混合剂收纳部位33中。(3)在本实施方式的正极罐11中，在长度为3mm的区域Rl中，正极混合剂收纳部 位33的板厚t3从0. 2mm减小到0. 16mm，(以每lmm6. 7%的比例)减小了 20%。这样，在使正 极混合剂收纳部位33的板厚t3舒缓地变化时，能够防止压力加工时的镍镀膜的破裂等，能 够可靠地抑制铁衬底的露出比例。另外，本发明的实施方式也可以进行如下变化。 在上述实施方式的碱性电池10中，虽然具体的是在罐体部17上形成有台阶部位 32的正极罐，但是也可以如图6所示，具体的是未形成有台阶部位32的正极罐43。图6的 正极罐43也形成为具有罐体部17和底部18 (省略图示)、并且一端开口的有底筒状，罐体 部17被划分为封口加工部位31和比封口加工部位31靠底部18侧的正极混合剂收纳部位 33。此外，在该正极罐43中，正极混合剂收纳部位33的设定板厚t0 (=0. 16mm)也是封口 加工部位31的板厚tl (=0. 25mm)的80%以下。而且，在以正极混合剂收纳部位33的最上 部位置为起点、变为设定板厚t0的位置为终点的区域Rl中，正极混合剂收纳部位33的板 厚t3逐渐减小。在该正极罐43中，也能够舒缓地进行压力加工时的拉深加工以及减薄拉 深加工，能够抑制铁衬底的露出比例。因此，在即使利用该正极罐43构成碱性电池时，也能 够降低电池内的气体发生量，并能够提高电池的耐液体泄漏性能。·在上述的实施方式中，采用了以二氧化锰为主要成分的正极混合剂12作为电极 混合剂，但是，除此之外，既可以利用以羟基氧化镍为主要成分的正极混合剂，也可以采用 含有二氧化锰和羟基氧化镍两种成分的正极混合剂。·在上述实施方式的正极罐11中，在正极混合剂收纳部位33中，在从最上部位置 到下方3mm长度的区域Rl中，使板厚t3从0. 2mm减小到0. 16mm，减小了 20%，但是可以适 当地改变该区域Rl的长度Ll以及板厚t3的减小比例。不过，正极混合剂收纳部位33的 板厚t3优选地以每lmm5%以上且15%以下的比例发生变化。在上述实施方式中，采用了镀镍钢板来成型正极罐11，但是也可以采用通过对镀镍钢板实施热处理、在衬底的铁与镀层的分界面上形成有狗-·扩散层的钢板来成型正极 罐11。通过这样，能够进一步提高正极罐11的耐腐蚀性。·上述实施方式中，是将本发明具体化为碱性电池10的正极罐11的例子，但是也 可以具体化为除碱性电池以外的筒型电池的电池罐。此外，上述实施方式中，具体化为了 7 号电池，但是，也可以具体化为5号等其他型号的电池。接着，除了权利要求书所记载的技术思想以外，将通过上述的实施方式所把握的 技术思想列举如下
(1) 一种方案1-3任一项所记载的电池罐，其特征在于，是碱性电池中所采用的碱性电 池用正极罐。(2)—种电池罐，其特征在于，是镀镍钢板制的压力加工品，呈具有开口部、罐体部 和底部的有底筒状，上述罐体部从上述开口部侧依序为封口加工部位、台阶部位以及直径 比上述封口加工部位小的正极混合剂收纳部位，上述封口加工部位的板厚比上述正极混合 剂收纳部位的板厚厚，该电池罐能够收纳以二氧化锰以及羟基氧化镍中的至少任一种为主 要成分的正极混合剂，上述正极混合剂收纳部位的设定板厚是上述封口加工部位的板厚的 80%以下，在以上述正极混合剂收纳部位的最上部位置为起点、以变成上述设定板厚的位置 为终点的区域中，上述正极混合剂收纳部位的板厚逐渐减小。
权利要求
1.一种电池罐，其特征在于，是镀镍钢板制的压力加工品，呈具有罐体部和底部、并且 一端开口的有底筒状，上述罐体部至少划分为封口加工部位、以及比该封口加工部位更靠 上述底部侧的电极混合剂收纳部位，上述封口加工部位的板厚比上述电极混合剂收纳部位 的板厚厚，该电池罐能够收纳以二氧化锰以及羟基氧化镍中的至少任一种为主要成分的电 极混合剂，上述电极混合剂收纳部位的设定板厚是上述封口加工部位的板厚的80%以下，在以 上述电极混合剂收纳部位的最上部位置为起点、以变成上述设定板厚的位置为终点的区域 中，上述电极混合剂收纳部位的板厚逐渐减小。
2.如权利要求1所述的电池罐，其特征在于，与收纳所述电极混合剂时该电极混合剂 的上端面所到达的位置相对应地，设定了上述区域的终点。
3.如权利要求1或2所述的电池罐，其特征在于，上述电极混合剂收纳部位的板厚以每 1謹5%以上且15%以下的比例变化。
4.一种碱性电池，其特征在于，使用了权利要求1-3任一项所述的电池罐而构成。
全文摘要
本发明的目的是提供一种能够以低成本降低电池内气体发生量的电池罐。本发明涉及一种电池罐，该电池罐是具有开口部、罐体部和底部的有底筒状的电池罐，上述罐体部从开口部侧依序划分为封口加工部位和电极混合剂收纳部位，上述电极混合剂收纳部位的设定板厚是上述封口加工部位的板厚的80%以下，在以上述电极混合剂收纳部位的最上部位置为起点、以板厚变成上述设定板厚的位置为终点的区域中，上述电极混合剂收纳部位的板厚逐渐减小。
文档编号H01M6/08GK102150295SQ20098013562
公开日2011年8月10日 申请日期2009年9月18日 优先权日2008年9月25日
发明者国谷繁之, 村上行由 申请人:Fdk株式会社