專利名稱：電池罐及堿性電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包括開口部、罐體部和底部的有底筒狀的電池罐以及使用該電池罐而 構成的堿性電池。
背景技術：
一般，堿性電池包括有底筒狀的正極罐、收納在該正極罐內的環(huán)形正極混合劑、配 置在正極罐的中心部的凝膠狀負極混合劑、介于正極混合劑和凝膠狀負極混合劑之間的有 底筒狀的隔膜和安裝在正極罐的開口部上的集電體。另外，集電體具有負極端子、封口板和 封口墊片。并且，在正極罐內，于封口墊片的背面和負極混合劑之間形成有空氣室。堿性電池的正極罐通過將鍍鎳鋼板壓力成型為有底筒狀來制作。正極混合劑通過 下述方式制作，并收納在正極罐內，即，通過將以二氧化錳以及羥基氧化鎳(NiOOH)為主要 成分的正極混合劑粉進行整粒之后，壓力成型為圓筒狀而制作。上述正極罐由于通過壓力成型來制作，故其表面不僅僅是鎳表面，有時襯底的鐵 也會局部露出來。由于，鐵表面的露出會影響耐腐蝕性，所以，現(xiàn)有技術中，如專利文獻1等 所述，規(guī)定了壓力加工前的鍍鎳鋼板上的鐵的露出比例。此外，近年來，采用開口部側的厚度厚而罐體部的厚度比開口部側薄的、帶厚度差 的罐來作為堿性電池的正極罐。正極罐的開口部雖然通過配置集電體并實施卷邊加工以及 拉深加工來進行封口，但是通過增加正極罐開口部側的厚度，確保了該封口時所需要的強 度。另外，通過減小正極罐的罐體部的厚度，而加大了內部容量，從而能夠提高電池性能。特 別是，在近年的電池中，采用了為提高電池性能而減小了罐體部的厚度的正極罐。如專利文獻1所述，即使規(guī)定了壓力加工前的鍍鎳鋼板上的鐵露出比例，但是因 壓力方式以及模具等原因，使得制罐后的鐵的露出比例產生變化。特別是，使用鍍鎳鋼板來 壓力成型帶厚度差的罐時，需要利用多級拉深加工或者減薄拉深加工來使板厚發(fā)生變化， 故，在該板厚發(fā)生變化的部分，鎳鍍膜容易破裂，而容易露出鐵襯底。在堿性電池中，在正極罐的內表面上所露出的鐵暴露在堿性電解液中。此處，僅考 慮鐵的情況下，由于鐵在強堿溶液中發(fā)生鈍化，難以引起腐蝕。但是，如圖7所示，如果象堿 性電池50的正極罐51內部那樣存在比鐵(Fe)穩(wěn)定的金屬鎳(Ni)(罐表面51a的鎳鍍膜)、 作為氧化劑的金屬氧化物(正極混合劑52的二氧化錳(MnO2)以及羥基氧化鎳)以及空氣(空 氣室的氧02)，則正極罐51的內表面上露出的鐵(Fe)發(fā)生離子化，鐵的溶解變得顯著。而 且，溶解的鐵離子(Fe2+)與負極混合劑53中的鋅(Zn)反應，產生氫氣。該電池50內產生 氣體，導致電池內壓力上升，成為電解液泄露的原因。作為該問題的對策，提出了一種堿性電池，該堿性電池在從正極罐的開口部到與 正極混合劑接觸的部位的罐的內表面上設置有非金屬覆膜(參照例如專利文獻2)。這樣，通 過設置非金屬覆膜，鐵不再溶解，故防止了因該溶解而導致的在電池內發(fā)生氣體。專利文獻1 特開平6-2104號公報 專利文獻2 特開2004-119194號公報但是，如專利文獻2所述，在正極罐的內表面上形成非金屬覆膜時，需要構建用于形成 該覆膜的新設備以及涂布技術。另外，零部件數(shù)量也會增加，故堿性電池的制造成本會增 加。
發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述技術問題而作出的，目的在于提供一種能夠以低成本減少電池 內氣體發(fā)生量的電池罐。此外，本發(fā)明的又一目的在于提供一種堿性電池，該堿性電池通過 采用上述電池罐，能夠提高耐液體泄漏性能，并且長期可靠性高。為解決上述技術問題，方案一的發(fā)明是一種電池罐，其特征在于，是鍍鎳鋼板制的 壓力加工品，呈具有罐體部和底部、并且一端開口的有底筒狀，上述罐體部至少劃分為封口 加工部位、以及比該封口加工部位更靠上述底部側的電極混合劑收納部位，上述封口加工 部位的板厚比上述電極混合劑收納部位的板厚厚，該電池罐能夠收納以二氧化錳以及羥基 氧化鎳中的至少任一種為主要成分的電極混合劑，上述電極混合劑收納部位的設定板厚是 上述封口加工部位的板厚的80%以下，在以上述電極混合劑收納部位的最上部位置為起 點、以變成上述設定板厚的位置為終點的區(qū)域中，上述電極混合劑收納部位的板厚逐漸減 小。根據(jù)方案一的發(fā)明，由于電極混合劑收納部位的設定板厚是封口加工部位的板厚 的80%以下，所以能夠充分確保電池罐中收納電極混合劑的內部容量。順便提及的是，在現(xiàn) 有技術的電池罐中，電極混合劑收納部位的設定板厚的值被設定為超過封口加工部位的板 厚的80%。因此，本發(fā)明的電池罐能夠比現(xiàn)有技術的電池罐增加內部容量。此外，由于電池 混合劑收納部位的板厚構成為逐漸減小，所以在電池罐的壓力加工時，能夠舒緩地進行拉 深加工 減薄拉深加工，能夠抑制鐵襯底的露出比例。其結果，能夠降低電池內的氣體發(fā)生 量，能夠提高耐液體泄漏性能。這樣，在本發(fā)明的電池罐中，由于即使不象現(xiàn)有技術那樣設 置非金屬覆膜，也能夠降低氣體發(fā)生量，所以能夠抑制制造成本。方案二的發(fā)明是，在方案一中，與收納所述電極混合劑時該電極混合劑的上端面 所到達的位置相對應地，設定了上述區(qū)域的終點。根據(jù)方案二的發(fā)明，能夠將電極混合劑壓入到電池罐內，并可靠地將電極混合劑 配置到電極混合劑收納部位中。方案三的發(fā)明是，在方案一或者方案二中，上述電極混合劑收納部位的板厚以每 1_5%以上且15%以下的比例發(fā)生變化。根據(jù)方案三的發(fā)明，由于形成為電極混合劑收納部位的板厚比較舒緩地變化，所 以能夠可靠地抑制壓力加工后的鐵襯底的露出比例。方案四的發(fā)明是一種堿性電池，使用了方案1-3任一項所述的電池罐而構成。根據(jù)方案四的發(fā)明，不會象在電池罐的內表面上設有非金屬覆膜的現(xiàn)有技術的堿 性電池那樣增加制造成本，能夠以低成本降低電池內氣體發(fā)生量。其結果，能夠提高耐液體 泄漏性能，并能夠提供長期可靠性高的堿性電池。發(fā)明效果
如上詳細說明的那樣，根據(jù)方案1-3的發(fā)明，能夠提供一種電池罐，該電池罐不會增加 零部件數(shù)量，并且能夠以低成本降低電池內的氣體發(fā)生量。此外，根據(jù)方案四的發(fā)明，能夠提高耐液體泄漏性能，能夠提供長期可靠性高的堿性電池。
圖1是表示將本發(fā)明具體化的一個實施方式的堿性電池的截面圖； 圖2是表示正極罐的截面圖3是表示電池內氣體發(fā)生量的測量結果的圖表； 圖4是表示比較例的正極罐的放大截面圖； 圖5是表示電池的耐液體泄漏實驗的結果的圖表； 圖6是表示其他的實施方式的正極罐的放大截面圖； 圖7是表示現(xiàn)有技術的堿性電池的說明圖； 附圖標記
10-堿性電池；11、43_作為電池罐的正極罐；12-作為電極混合劑的正極混合劑； 15-開口部；17-罐體部；18-底部；31-封口加工部位；32-臺階部位；33-作為電極混合劑 收納部位的正極混合劑收納部位；Rl-區(qū)域；t0-電極混合劑收納部位的設定板厚；tl-封 口加工部位的板厚；t2-臺階部位的板厚；t3-電極混合劑收納部位的板厚。
具體實施例方式以下基于附圖對發(fā)明的具體化的一個實施方式進行詳細說明。圖1是表示本實施 方式的堿性電池10的大致結構的截面圖。另外，本實施方式的堿性電池10是LR03型(7 號)電池。如圖1所示，堿性電池10具有有底筒狀的正極罐11 (電池罐)、沿著該正極罐11 的內表面嵌裝的環(huán)形正極混合劑12 (電極混合劑)、插入到正極混合劑12的內側的有底筒 狀的隔膜13、配置在成為正極罐11的中心部的、隔膜13的中空部的凝膠狀負極混合劑14 和安裝在正極罐11的開口部15上的集電體16。正極罐11是鍍鎳鋼板制的壓力加工品，被壓力成型為具有開口部15、罐體部17和 底部18的有底筒狀。在該正極罐11的底部18的中央突出設置有正極端子19。正極混合劑12通過下述方式制作在將混合了電解二氧化錳、石墨、氫氧化鉀、粘 結劑的正極混合劑粉進行整粒后，通過壓力成型，形成圓筒狀。隔膜13通過下述方式制作將維綸/人造絲無紡布或者聚烯烴/人造絲無紡布等 隔膜原料紙卷繞成圓筒狀，并使重疊的部分熱熔接。凝膠狀負極混合劑14通過將水、氧化鋅和氫氧化鉀混合溶解、并且與丙烯酸等凝 膠劑、鋅粉混合而制作。集電體16的結構包括負極端子21、負極集電元件22及封口墊片23。在正極罐11 的開口部15附近形成有用于載置集電體16的珠體部對。并且，在集電體16載置于該珠體 部24上的狀態(tài)下，通過對正極罐11的開口部15實施卷邊加工以及拉深加工，將正極罐11封口。將用黃銅形成為棒狀的負極集電元件22在其基端側的頭部處電阻焊接到負極端 子21上，并且將封口墊片23嵌裝在負極集電元件22的頸部上，從而形成集電體16。而且， 負極集電元件22的前端側插入到凝膠狀負極混合劑14中。
與正極罐11 一樣，負極端子21通過對鍍鎳鋼板進行壓力成型而制作。并藉由封 口墊片23將正極罐11的開口部15進行封口。封口墊片23通過利用聚烯烴樹脂或者聚酰 胺樹脂等樹脂材料進行注塑成型來制作。在正極罐11中，于封口墊片23的背面和凝膠狀 負極混合劑14之間形成有空氣室25。在該封口墊片23上的中心設有凸臺部沈，負極集電元件22貫通該凸臺部沈。而 且，在封口墊片23上的凸臺部沈的附近形成有厚度薄的薄壁部27 (安全閥)。這樣，在因 發(fā)生氣體而導致內壓升高時，在該壓力上升的作用下，使該封口墊片23的薄壁部27破損， 而將氣體釋放到外部。以下，對本實施方式的堿性電池10所使用的正極罐11的結構進行詳細說明。如圖2所示，在有底筒狀的正極罐11中，罐體部17從開口部15側依序被劃分為 封口加工部位31、臺階部位32、以及直徑比封口加工部位31小的正極混合劑收納部位33 (電極混合劑收納部位)。為確保封口所需的足夠強度，封口加工部位31比正極混合劑收納 部位33形成得厚。該封口加工部位31的板厚tl為0. 25mm。臺階部位32的板厚t2形成 為隨著朝向底部18側而逐漸減小，在臺階部位32的起點(靠開口部15側的端部)，板厚t2 為0. 25mm，在臺階部位32的終點(靠底部18側的端部)，板厚t2變成0. 2mm。該臺階部位 32是為了使正極混合劑12容易插入到正極罐11內而設置的。本實施方式中，封口加工部 位31的長度Ll為4. Omm,臺階部位32的長度L2為0. 7mm。此外，在正極罐11的罐體部17中，正極混合劑收納部位33的設定板厚t0是封 口加工部位31的板厚tl的80%以下，在以正極混合劑收納部位33的最上部位置為起點、 以變成設定板厚t0的位置為終點的區(qū)域Rl中，正極混合劑收納部位33的板厚t3逐漸減 小。本實施方式中，在正極混合劑收納部位33中，從最上部位置到下方3mm長度的區(qū)域Rl 形成前端漸細的形狀，區(qū)域Rl中的起點的板厚t3為0. 2mm，終點的板厚t3 (設定板厚t0) 為0. 16mm。與正極混合劑12的上端到達的位置相對應地設定該板厚t3減小的區(qū)域Rl的 終點。本發(fā)明人利用上述結構的正極罐11制作了圖1的堿性電池10，并確認了電池內 氣體發(fā)生量。將其結果示于圖3。此處，作為比較例，利用在罐體部17的正極混合劑收納 部位33中沒有設置前端漸細狀的區(qū)域Rl的現(xiàn)有技術的構造的正極罐41 (參照圖4)來制 作堿性電池，將該電池內的氣體發(fā)生量示于圖3。另外，在圖4的正極罐41中，在罐體部17 中，封口加工部位31的板厚tl與本實施方式相同為0. 25mm,臺階部位32的終點處的板厚 t2與正極混合劑收納部位33的設定板厚t0 (=0. 16mm)相等。具體而言，在90°C的溫度下保存本實施方式和比較例的各堿性電池10，通過之后 歷經的天數(shù)來確認電池內的氣體發(fā)生量的差異。另外，在圖3的圖表中，相對于各歷經天 數(shù)，利用將比較例的堿性電池中測量的氣體發(fā)生量設為1的指數(shù)值來示出本實施方式的堿 性電池10的測量結果。如圖3所示，與比較例的堿性電池相比，本實施方式的堿性電池10的氣體發(fā)生量 在歷經5天的時候，降低量較小為10%左右，但是歷經10天以上的情況下，確認到氣體發(fā)生 量大幅削減至50%以下。此外，在將本實施方式及比較例的各堿性電池10于90°C的溫度下保存的情況下， 本發(fā)明人測量了此時的耐液體泄漏性能。其測量結果示于圖5。對每種電池分別測量35個，將電池的液體泄漏發(fā)生率示于圖5的圖表。如圖5所示，在比較例的堿性電池中，歷經天數(shù) 如果超過20天，則發(fā)生泄漏，隨著歷經天數(shù)的增加，液體泄漏發(fā)生率上升。與之相對，即使 經歷35天以上，本實施方式的堿性電池10的液體泄漏發(fā)生率也為0%，沒有發(fā)生液體泄漏。因此，根據(jù)本實施方式，能夠獲得以下的技術效果。(1)在本實施方式的情況下，由于正極罐11中的正極混合劑收納部位33的設定 板厚t0是封口加工部位31的板厚tl的80%以下，所以能夠充分確保正極罐11的內部容 量。此外，由于在區(qū)域Rl中，正極混合劑收納部位33的板厚t3逐漸減小，形成前端漸細的 形狀，所以，在正極罐11的壓力加工時，能夠舒緩地進行拉深加工以及減薄拉深加工，能夠 抑制鐵襯底的露出比例。其結果，能夠降低堿性電池10內的氣體發(fā)生量，并能夠提高耐液 體泄漏性能。由此，能夠提高堿性電池10的長期可靠性。此外，不會象設有非金屬覆膜的 現(xiàn)有技術的堿性電池那樣增加制造成本，僅通過在壓力成型時改變模具的一部分形狀，就 能夠以低成本制造正極罐11。(2)在本實施方式的堿性電池10中，將正極混合劑12收納到正極罐11中時，與該 正極混合劑12的上端到達的位置相對應地設定區(qū)域Rl的終點(參照圖2)，其中區(qū)域Rl是 正極混合劑收納部位33的板厚t3減小的區(qū)域。通過這樣，能夠將正極混合劑12壓入到正 極罐11內，并可靠地將正極混合劑12配置到正極混合劑收納部位33中。(3)在本實施方式的正極罐11中，在長度為3mm的區(qū)域Rl中，正極混合劑收納部 位33的板厚t3從0. 2mm減小到0. 16mm，(以每lmm6. 7%的比例)減小了 20%。這樣，在使正 極混合劑收納部位33的板厚t3舒緩地變化時，能夠防止壓力加工時的鎳鍍膜的破裂等，能 夠可靠地抑制鐵襯底的露出比例。另外，本發(fā)明的實施方式也可以進行如下變化。 在上述實施方式的堿性電池10中，雖然具體的是在罐體部17上形成有臺階部位 32的正極罐，但是也可以如圖6所示，具體的是未形成有臺階部位32的正極罐43。圖6的 正極罐43也形成為具有罐體部17和底部18 (省略圖示)、并且一端開口的有底筒狀，罐體 部17被劃分為封口加工部位31和比封口加工部位31靠底部18側的正極混合劑收納部位 33。此外，在該正極罐43中，正極混合劑收納部位33的設定板厚t0 (=0. 16mm)也是封口 加工部位31的板厚tl (=0. 25mm)的80%以下。而且，在以正極混合劑收納部位33的最上 部位置為起點、變?yōu)樵O定板厚t0的位置為終點的區(qū)域Rl中，正極混合劑收納部位33的板 厚t3逐漸減小。在該正極罐43中，也能夠舒緩地進行壓力加工時的拉深加工以及減薄拉 深加工，能夠抑制鐵襯底的露出比例。因此，在即使利用該正極罐43構成堿性電池時，也能 夠降低電池內的氣體發(fā)生量，并能夠提高電池的耐液體泄漏性能。·在上述的實施方式中，采用了以二氧化錳為主要成分的正極混合劑12作為電極 混合劑，但是，除此之外，既可以利用以羥基氧化鎳為主要成分的正極混合劑，也可以采用 含有二氧化錳和羥基氧化鎳兩種成分的正極混合劑。·在上述實施方式的正極罐11中，在正極混合劑收納部位33中，在從最上部位置 到下方3mm長度的區(qū)域Rl中，使板厚t3從0. 2mm減小到0. 16mm，減小了 20%，但是可以適 當?shù)馗淖冊搮^(qū)域Rl的長度Ll以及板厚t3的減小比例。不過，正極混合劑收納部位33的 板厚t3優(yōu)選地以每lmm5%以上且15%以下的比例發(fā)生變化。在上述實施方式中，采用了鍍鎳鋼板來成型正極罐11，但是也可以采用通過對鍍鎳鋼板實施熱處理、在襯底的鐵與鍍層的分界面上形成有狗-·擴散層的鋼板來成型正極 罐11。通過這樣，能夠進一步提高正極罐11的耐腐蝕性?！ど鲜鰧嵤┓绞街?，是將本發(fā)明具體化為堿性電池10的正極罐11的例子，但是也 可以具體化為除堿性電池以外的筒型電池的電池罐。此外，上述實施方式中，具體化為了 7 號電池，但是，也可以具體化為5號等其他型號的電池。接著，除了權利要求書所記載的技術思想以外，將通過上述的實施方式所把握的 技術思想列舉如下
(1) 一種方案1-3任一項所記載的電池罐，其特征在于，是堿性電池中所采用的堿性電 池用正極罐。(2)—種電池罐，其特征在于，是鍍鎳鋼板制的壓力加工品，呈具有開口部、罐體部 和底部的有底筒狀，上述罐體部從上述開口部側依序為封口加工部位、臺階部位以及直徑 比上述封口加工部位小的正極混合劑收納部位，上述封口加工部位的板厚比上述正極混合 劑收納部位的板厚厚，該電池罐能夠收納以二氧化錳以及羥基氧化鎳中的至少任一種為主 要成分的正極混合劑，上述正極混合劑收納部位的設定板厚是上述封口加工部位的板厚的 80%以下，在以上述正極混合劑收納部位的最上部位置為起點、以變成上述設定板厚的位置 為終點的區(qū)域中，上述正極混合劑收納部位的板厚逐漸減小。
權利要求
1.一種電池罐，其特征在于，是鍍鎳鋼板制的壓力加工品，呈具有罐體部和底部、并且 一端開口的有底筒狀，上述罐體部至少劃分為封口加工部位、以及比該封口加工部位更靠 上述底部側的電極混合劑收納部位，上述封口加工部位的板厚比上述電極混合劑收納部位 的板厚厚，該電池罐能夠收納以二氧化錳以及羥基氧化鎳中的至少任一種為主要成分的電 極混合劑，上述電極混合劑收納部位的設定板厚是上述封口加工部位的板厚的80%以下，在以 上述電極混合劑收納部位的最上部位置為起點、以變成上述設定板厚的位置為終點的區(qū)域 中，上述電極混合劑收納部位的板厚逐漸減小。
2.如權利要求1所述的電池罐，其特征在于，與收納所述電極混合劑時該電極混合劑 的上端面所到達的位置相對應地，設定了上述區(qū)域的終點。
3.如權利要求1或2所述的電池罐，其特征在于，上述電極混合劑收納部位的板厚以每 1謹5%以上且15%以下的比例變化。
4.一種堿性電池，其特征在于，使用了權利要求1-3任一項所述的電池罐而構成。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種能夠以低成本降低電池內氣體發(fā)生量的電池罐。本發(fā)明涉及一種電池罐，該電池罐是具有開口部、罐體部和底部的有底筒狀的電池罐，上述罐體部從開口部側依序劃分為封口加工部位和電極混合劑收納部位，上述電極混合劑收納部位的設定板厚是上述封口加工部位的板厚的80%以下，在以上述電極混合劑收納部位的最上部位置為起點、以板厚變成上述設定板厚的位置為終點的區(qū)域中，上述電極混合劑收納部位的板厚逐漸減小。
文檔編號H01M6/08GK102150295SQ20098013562
公開日2011年8月10日 申請日期2009年9月18日 優(yōu)先權日2008年9月25日
發(fā)明者國谷繁之, 村上行由 申請人:Fdk株式會社