專利名稱：堿性電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及堿性電池，特別涉及在制造時(shí)對環(huán)境具有小的影響且可提高生產(chǎn)率的堿性電池。
背景技術(shù)：
圖1展示了堿性電池的常見結(jié)構(gòu)。所示堿性電池為圓柱形的LR14堿性電池I ;圖1 (A)為縱向剖視圖，其中圓柱軸線10的方向?yàn)榭v向方向，圖1 (B)為圖1 (A)所示的圓圈100的放大視圖。所述堿性電池I具有所謂的內(nèi)外分開的(inside-out)結(jié)構(gòu)。所述堿性電池I包括:由金屬制成、具有底部的圓柱形電池罐(陰極罐)2 ;環(huán)形的陰極混合液3 ;位于所述陰極混合液3內(nèi)、具有底部的圓柱形分隔體4 ;含有鋅合金的陽極凝膠5，其填充所述分隔體4 ;插入所述陽極凝膠5的陽極電子收集器6 ;負(fù)極板7 ;密封墊片8 ;以及類似物。在該結(jié)構(gòu)中，在存在電解液時(shí)，所述陰極混合液3，所述分隔體4，以及所述陽極凝膠5作為所述堿性電池I的活性部分。所述陰極罐2的內(nèi)表面暴露于強(qiáng)堿性電解液中。因此，如圖1 (B)的放大視圖所示，所述陰極罐2的底層為鋼板21，在所述鋼板21上形成有厚度約為0.6-1.0 μ m的鎳鍍層22。因此，至少位于所述陰極罐2的內(nèi)表面?zhèn)鹊乃鲦囧儗?2可防止構(gòu)成所述鋼板21的鐵被強(qiáng)堿性電解液腐蝕。也作為電池殼的所述陰極罐2在其底部面具有正極端子9。所述陰極罐2的內(nèi)表面與所述陰極混合液3直接接觸，這使所述陰極罐2起到陰極電流收集器的作用。因此，有必要將所述陰極罐2和所述陰極混合液3之間的接觸電阻降得盡可能的低。為了進(jìn)一步降低所述接觸電阻，通常在所述陰極罐2的內(nèi)表面形成導(dǎo)電膜23，所述導(dǎo)電膜23施加有導(dǎo)電涂料。下面[PTL 1]描述了一種技術(shù)，該技術(shù)通過在陰極罐的內(nèi)表面?zhèn)刃纬珊性剽捇蜮捇衔锏耐繉?，從而長時(shí) 間保持低的接觸電阻。引用文獻(xiàn)列表(專利文獻(xiàn))
[PTL I]日本已審專利公開號7-70320

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
如上所述，在內(nèi)外分開的堿性電池中，有必要盡可能地降低所述陰極罐2和陰極混合液3之間的接觸電阻。盡管所述導(dǎo)電膜是一種用于降低接觸電阻的有效技術(shù)，但是用于形成所述導(dǎo)電膜的、施加至所述陰極罐的內(nèi)表面的導(dǎo)電涂料通過使導(dǎo)電物質(zhì)分布或溶解至任意揮發(fā)性有機(jī)化合物(V0C)，例如MEK中而獲得。近年來揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放受到限制。除此之外，考慮到環(huán)境問題，人們希望省略導(dǎo)電涂料的涂層工藝。考慮到上述VOC問題，以水作為溶劑的導(dǎo)電涂料可代替所述V0C。但是，在這種情況下，作為溶劑的水不能自然揮發(fā)。因此，在導(dǎo)電涂料的涂層工藝之后，需要進(jìn)行干燥處理，以去除作為溶劑的水。在該干燥處理過程中，消耗了額外的能量和時(shí)間，降低了堿性電池的生產(chǎn)率。此外，能量消耗的增加與世界要求的CO2排放減少相反，因此，考慮到環(huán)境問題，這是不理想的。但是，所述導(dǎo)電膜的簡單省略不能獲得足夠低的接觸電阻。此外，在所述陰極罐的內(nèi)表面形成的鍍鎳涂層具有一個(gè)問題，它直接與所述陰極混合液接觸會導(dǎo)致所述鍍鎳涂層的氧化，且長期存儲將進(jìn)一步增加它的接觸電阻。因此，可考慮到通過[PTL I]中描述的簡單的技術(shù)，在所述陰極罐的內(nèi)表面形成含有元素鈷或鈷化合物的涂層。但是，雖然該文獻(xiàn)描述了用于形成不同的含鈷涂層的方法，但是該文獻(xiàn)實(shí)際上僅僅公開了使用Fe、Ni和Co (Vacon 10)的金屬合金作為含鈷涂層的技術(shù)。事實(shí)上，由于鈷的氧化物溶于堿性電解液，所述鈷的氧化物不太可能增加接觸電阻，與鎳的氧化物相反。但是，本發(fā)明人的研究結(jié)果意識到除非充分考慮到堿性電池內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)，否則將含鈷物質(zhì)置于陰極罐的內(nèi)表面將造成各種問題，例如不能充分降低接觸電阻，以及在長期存儲后破壞放電性能?？紤]到上述問題，作出本發(fā)明，且本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于提供一種堿性電池，所述堿性電池具有卓越的電池性能且可降低環(huán)境影響。技術(shù)方案
實(shí)現(xiàn)上述優(yōu)點(diǎn)的本發(fā)明的一方面為內(nèi)外分開的堿性電池，包括:圓柱形陰極罐，所述陰極罐具有底部，并起到陰極電流收集器的作用，在所述陰極罐的內(nèi)表面上具有鎳鍍層，且在所述鎳鍍層的表面層上具有涂層，所述涂層由鎳鈷合金構(gòu)成，所述涂層厚度為0.15 μ m至
0.25 μ m (包括兩個(gè)端點(diǎn)),在所述鎳鈷合金中鈷的比率為40%_60% (包括兩個(gè)端點(diǎn));以及陰極混合液，所述陰極混合液位于所述陰極罐內(nèi)，為環(huán)形形狀，且包含陰極活性材料。進(jìn)一步地,所述圓柱形陰極罐的內(nèi)表面在圓周方向的粗糙度Ra值優(yōu)選為Ι.Ομπι至1.5 μ m (包括兩個(gè)端點(diǎn))。技術(shù)效果
本發(fā)明的堿性電池能減少環(huán)境影響，同時(shí)保持陰極混合液與陰極罐的內(nèi)表面之間的接觸電阻以及電池性能，例如長的存儲壽命。通過以下描述可清楚明了除了上述效果之外的本發(fā)明的其他效果。


圖1為展示普通堿性電池結(jié)構(gòu)的圖。圖2為展示了本發(fā)明實(shí)施例的堿性電池結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式通過本說明書的描述以及附圖，將至少清楚以下事情。本發(fā)明的實(shí)施例
圖2展示了本發(fā)明實(shí)施例的堿性電池Ia的結(jié)構(gòu)。圖2 (A)為所述堿性電池的縱向剖視圖，圖2 (B)為圖2 (A)中的圓圈101的放大圖。雖然所述堿性電池Ia的基本結(jié)構(gòu)與圖1所示的普通堿性電池I的相同，但是該實(shí)施例的所述堿性電池Ia的陰極罐2a的結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)的陰極罐。如圖2 (B)所示，所述陰極罐2a的內(nèi)表面沒有導(dǎo)電膜23 ;但是，替代導(dǎo)電膜23，通過電鍍在所述陰極罐2a的底層的鎳鍍層22的表面層形成鎳鈷(N1-Co)合金的涂層30;所述涂層30含有鎳和鈷，帶有不可避免的雜質(zhì)。但是，即使鎳鈷合金的涂層(N1-Co層)30僅僅在所述陰極罐2a的內(nèi)表面形成，但是需要考慮在所述堿性電池Ia內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)以充分實(shí)現(xiàn)電池性能。因此，如果沒有適當(dāng)?shù)卦O(shè)置所述鎳鈷合金層30 (即層的厚度以及合金中鎳和鈷的比率)的各種條件，將不能在使用初級階段以及在長期存儲后使與接觸電阻相關(guān)的性能與傳統(tǒng)堿性電池I保持大致相同的水平。制備傳統(tǒng)堿性電池I和具有不同鎳鈷合金層30的各種堿性電池Ia,作為樣品。通過對這些樣品的特性的評估，可發(fā)現(xiàn)鎳鈷合金層的最優(yōu)條件。應(yīng)該注意用于所述樣品的陰極罐(2和2a)都有鋼板底層，在鋼板的表面層上，形成有厚度為1.0ym的鎳鍍層22。因此，利用所述陰極罐(2，2a)制成所述樣品，其中在底層的鎳鍍層22的上述表面層上形成所述導(dǎo)電膜23或所述鎳鈷層30。所有這些樣品的尺寸為LR14。第一實(shí)施例
本發(fā)明的第一實(shí)施例為所述堿性電池la，其中所述鎳鈷合金層30沉積在所述陰極罐2a的內(nèi)表面上，并優(yōu)化鎳鈷合金層30的各種條件。下面的部分描述了實(shí)驗(yàn)的方法和結(jié)果，進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)是用于尋找第一實(shí)施例的堿性電池Ia的鎳鈷合金層30的最優(yōu)條件。初步考慮
制備三種類型的LR14堿性電池，作為樣品，用于確定包括作為所述陰極罐2a的內(nèi)表面的鎳鈷合金層30的所述陰極罐2a產(chǎn)生的接觸電阻的降低效果。每個(gè)樣品的所述陰極罐的內(nèi)表面的條件展示于下表I中。表I
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)外分開的堿性電池，包括: 圓柱形陰極罐，所述陰極罐具有底部，并起到陰極電流收集器的作用，所述陰極罐具有形成在其內(nèi)表面上的鎳鍍層，和涂在所述鎳鍍層的表面層上的涂層，所述涂層由鎳鈷合金構(gòu)成，所述涂層厚度為0.15 μ m至0.25 μ m (包括兩個(gè)端點(diǎn))，在所述鎳鈷合金中鈷的比率為40%-60% (包括兩個(gè)端點(diǎn))；以及 陰極混合物，所述陰極混合物位于所述陰極罐內(nèi)，為環(huán)形形狀，且包含陰極活性材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性電池，其特征在于，所述圓柱形陰極罐的內(nèi)表面在圓周方向上的粗糙度Ra值可以為Ι.Ομπι至1.5μπι (包括兩個(gè)端點(diǎn))。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種內(nèi)外分開的堿性電池，包括圓柱形陰極罐，所述陰極罐具有底部，并起到陰極電流收集器的作用，所述陰極罐具有形成在其內(nèi)表面上的鎳鍍層，和涂在所述鎳鍍層的表面層上的涂層，所述涂層由鎳鈷合金構(gòu)成，所述涂層厚度為0.15μm至0.25μm(包括兩個(gè)端點(diǎn))，在所述鎳鈷合金中鈷的比率為40%-60%(包括兩個(gè)端點(diǎn))；以及陰極混合液，所述陰極混合液位于所述陰極罐內(nèi)，為環(huán)形形狀，且包含陰極活性材料。
文檔編號H01M4/64GK103119747SQ201180041069
公開日2013年5月22日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者國谷繁之, 石谷佳明 申請人:Fdk能源株式會社