JPH09274897A - アルカリ系ボタン形電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルカリ系ボタン形電池のセパレータと正極
の間に介在する空気層を取り除き内部抵抗値の低い電池
を提供する。 【解決手段】 アルカリ系ボタン形電池の断面Ｌ字型樹
脂製ガスケット７において、セパレータ５に接する面に
設けた凸部７ｂがセパレータ５と正極４の間に介在する
空気層９を取り除き、正極負極間のイオン伝導効率を高
め、電池の内部抵抗値を低下させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ系ボタン
形電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のアルカリ系ボタン形電池の一例に
ついて以下に説明する。

【０００３】図３はアルカリ系ボタン形電池の一種のボ
タン形空気亜鉛電池の断面図である。図において１は底
部に空気孔１ａを開口した有底円筒状の正極ケースであ
って、底部から空気拡散紙２、４ふっ化ポリエチレン製
の微孔膜３、マンガン酸化物を主体とする正極４、セル
ローズ半透膜製のセパレータ５が順次収容される。６は
負極ケースであって断面が略Ｌ字状をなす筒状の樹脂製
ガスケット７が外周部に嵌合され、内部には電解液を充
分に含んだ負極亜鉛８が充填される。

【０００４】この種の電池の組立は一般的に負極亜鉛８
の面と正極ケース１内のセパレータ５の面が接触する方
向で負極側と正極側がカップリングされ、金型によって
正極ケース１の開口部が内部方向にクリンプされる。樹
脂製ガスケット７は正極ケース１の開口部と負極ケース
６に挟圧されボタン形空気亜鉛電池は液密に密封され
る。

【０００５】また正極ケース１のクリンプ時の折曲圧力
は樹脂製ガスケット７の底部７ａを通してセパレータ
５，正極４，微孔膜３のそれぞれの外周部に上下方向に
伝達され、前記する各部品の外周部のみが圧縮される。
ここで、セパレータ５，正極４，微孔膜３の各部品外周
部の圧縮時、セパレータ５と正極４の間に介在するわず
かな空気層９はセパレータ５と正極４の間で密封され、
電池組み立て後電解液のイオン伝導を阻害し、電池内部
の抵抗の上昇につながる。

【０００６】そこで、正極４とセパレータ５とを、イオ
ン透過を阻害しない、例えば電解液で溶解するカルボキ
シメチルセルローズなどで接着させることによって空気
層９の形成を未然に防ぐ手段を施したり、あらかじめ正
極ケース１に電解液を注入後、セパレータ５を載置し正
極ケース１の開口部をクリンプすることで、正極ケース
１と負極ケース６間にある電解液によるイオン導伝性を
確保するという手段が考えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、正極４とセパ
レータ５を接着剤により密着させる手段では、接着剤が
正極４とセパレータ５のイオン透過性を阻害し、しかも
接着剤の配置手段による電池の内部抵抗を上昇する固体
が電池の生産時に生成する問題点があり、また、あらか
じめ正極４に電解液を注入後、封口する手段の場合は、
電解液の注入時に電解液が飛散し、電池や組み立てライ
ンを汚してしまう問題が発生することがあっていずれも
難点がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明のアルカリ系ボタン形電池は、正極ケースと
負極ケースの間に介在されていて筒状をなすガスケット
の底部であって正極面上に配置されたセパレータと接す
る面に、電池の中心部から外周部に向かう凸部または凹
部溝を形成したガスケットを使用するものであり、前記
凸部または凹部溝の存在によってセパレータと正極の間
に介在した空気層の空気量が殆んど消失するものであ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】請求項１記載に係る発明は、負極
活物質となる亜鉛とアルカリ性電解液が充填され、外周
部に断面Ｌ字形で筒状の樹脂製ガスケットを嵌着した有
底円筒上の負極ケースを備えるアルカリ系ボタン形電池
で、前記樹脂製ガスケットにおいて、正極面上に配置さ
れたセパレータと接する面に、中心部から外周部に向か
う凸部が形成されているものであり、この凸部によりセ
パレータと正極の間に介在した空気層の空気量が殆んど
消失し、従って電池組立後、時間が経過すると電池の内
部抵抗が低下するものである。

【００１０】請求項２記載に係る発明は、凸部の大きさ
を高さ０．１〜０．２ｍｍ、幅０．１〜０．５ｍｍとし
たもので、これにより請求項１記載の発明の作用に加え
て電解液が前記凸部の形成によっても電池外に漏出しな
いものである。

【００１１】また、請求項３記載に係る発明は、負極活
物質となる亜鉛とアルカリ性電解液が充填され、外周部
に断面Ｌ字形で筒状の樹脂製ガスケットを嵌着した有底
円筒状の負極ケースを備えるアルカリ系ボタン形電池
で、前記樹脂製ガスケットにおいて、正極面上に配置さ
れたセパレータと接する面に、中心部から外周部に向か
う凹部溝が形成されているものであり、この凹部溝によ
りセパレータと正極の間に介在した空気層の空気量が殆
んど消失し、従って電池組立後、時間が経過すると電池
の内部抵抗が低下するものである。

【００１２】請求項４記載に係る発明は、凹部溝の大き
さを深さ０．１〜０．２５ｍｍ、幅０．３〜１．０ｍｍ
としたもので、これにより請求項３記載に係る発明の作
用に加えて電解液が前記凹部溝の形成によっても電池外
に漏出しないものである。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例につき説明する。なお図
３に示す従来例と同一構成部分には同一符号を使用し、
詳細な説明は省略する。

【００１４】（実施例１）以下、本発明の実施例１を図
１を参考にしながら説明する。

【００１５】図１において樹脂製ガスケット７は図３に
おける正極４上に配置されたセパレータ５と接する底部
７ａの面に、中心部から外周部に向かう凸部７ｂを形成
したものである。

【００１６】そして表１に示すように樹脂製ガスケット
７に２等辺３角柱状の凸部７ｂを４ケ所形成し、それぞ
れの凸部７ｂの高さｈを０．１５ｍｍとして、凸部７ｂ
の基部の幅ｗの寸法を変えて空気亜鉛電池を作成し、そ
れぞれの電池を試料電池ＡないしＥとした。

【００１７】

【表１】

【００１８】また、従来例として、正極４の面上に配置
したセパレータ５と接する面が一様に平滑面であるガス
ケットを用いる以外は本実施例１と同様の空気亜鉛電池
を作成し、これを比較電池Ｓとした。

【００１９】電池ＡないしＥは通常生産品と同様の条件
でそれぞれ２０個作成し、個々の内部抵抗について、電
池としての組立直後，２０℃下において２４時間後，４
８時間後，７２時間後，９６時間後，１２０時間後のそ
れぞれの経時変化を調査した。この実験で得られた結果
を表２に示す。

【００２０】

【表２】

【００２１】表２中の数値は試料電池ＡないしＥのそれ
ぞれ２０個の一定時間経過後の平均の電池内部抵抗値で
ある。樹脂製ガスケット７の正極４の面上に配置された
セパレータ５と接する面に凸部７ｂを形成することによ
り、電池の内部抵抗が電池組立直後の値から、時間の経
過とともに低下することが確認された。またその効果は
凸部の基部の幅ｗの変化による効果の傾向はなく、内部
抵抗の値はＡないしＥの試料電池で一様に安定化した。
ここで本発明の効果の確認をするために上記の試験実施
後の各試料電池を分解し、空気層９の状態を観察したと
ころ比較電池Ｓには依然空気層９の存在が確認された
が、本発明の実施例である電池ＡないしＥにおいてはそ
れぞれの試料電池別に多少の差はあるが、空気層９の空
気量はほとんど消失していた。試料電池ＡないしＥの組
立直後の分解調査ではそれぞれの電池について一様に空
気層９の存在が確認されたことを考慮し、得られた実験
結果を考察すると、本発明の効果が確認できる。

【００２２】（実施例２）次に、表３に示すように樹脂
製ガスケット７の底部７ａに２等辺３角柱状の凸部７ｂ
を４ケ所形成し、それぞれの凸部７ｂの基部の幅ｗの寸
法をそれぞれ０．５ｍｍとして、凸部の高さｈの寸法を
変えて空気亜鉛電池を作成し、それぞれの試料電池をＦ
ないしＩとした。実施例１と同様に試料電池ＦないしＩ
について通常生産品と同様の条件でそれぞれ２０個作成
し、個々の内部抵抗の、組立直後，２０℃の下で２４時
間保存後，４８時間保存後，７２時間保存後，９６時間
保存後，１２０時間保存後の経時変化を調査した。この
実験で得られた結果を表４に示す。

【００２３】

【表３】

【００２４】

【表４】

【００２５】表４中の数値は試料電池ＦないしＩのそれ
ぞれ２０個の一定時間経過後の平均の電池内部抵抗値で
ある。樹脂製ガスケット７に凸部７ｂを形成することに
より、電池の内部抵抗が組立直後の値から、時間の経過
とともに低下することが確認された。また、その効果は
凸部７ｂの基部の幅ｗが０．５ｍｍと一定のとき、凸部
の高さｈが増すほど大きくなる傾向を確認した。なおＳ
は樹脂製ガスケット７の底部７ａに凸部を設けない比較
電池であって、組立直後から１２０時間経過しても電池
の内部抵抗値は殆んど下らないものであって、空気層９
の組立直後と時間経過後の変化が少ないことが理解でき
る。

【００２６】（実施例３）本発明の実施例３によるボタ
ン形空気電池は樹脂製ガスケット７に形成した凸部７ｂ
が電池構成において、セパレータ５と正極４の外周部と
の圧着が部分的に緩い箇所を形成しており、その結果、
正極４と正極ケース１との密着が部分的に弱い箇所が形
成される。その部分を電解液が経過し、ついには空気孔
１ａから流出することが懸念されるため、実施例１及び
実施例２で用いた試料電池ＡないしＩについて４５℃，
湿度７０％下の多湿環境下の定抵抗放電試験を行ない、
放電に伴う空気孔１ａからの電解液の流出現象を観察し
た。この実験で得られた結果を表５に示す。

【００２７】

【表５】

【００２８】表５中の数値は試料電池ＡないしＩのそれ
ぞれ５個の４５℃，湿度７０％下の多湿環境下の定抵抗
放電後にそれぞれの空気孔１ａを観察した際の電解液流
出現象の発生率である。凸部７ｂの高さｈが０．２ｍｍ
を越え、その幅が０．５ｍｍを越えると空気孔１ａから
電解液が流出する恐れのあることがわかった。これらの
結果より、樹脂製ガスケットに形成する凸部７ｂのサイ
ズは、高さｈが０．１〜０．２ｍｍ、基部の幅ｗが０．
１〜０．５ｍｍの範囲で形成することが、電池の内部抵
抗値が一様に低く安定で、かつ空気孔１ａからの電解液
の流出の恐れのないボタン形空気亜鉛電池を得ることが
できる。

【００２９】（実施例４）以下、本発明の実施例４を図
２を参考にしながら説明する。

【００３０】図２において、樹脂製ガスケット７は、図
３における正極４上に配置されたセパレータ５と接する
底部７ｃの面に、中心部から外周部に向かう凹部溝７ｄ
を形成したものである。表６に示すように樹脂製ガスケ
ット７に断面が２等辺３角状の凹部溝７ｄを４ケ所形成
し、それぞれの凹部溝７ｄの深さｍを０．１５ｍｍとし
て、凹部溝７ｄの基部の幅ｗの寸法を変えて空気亜鉛電
池を作成し、それぞれの電池を試料電池ＪないしＮとし
た。

【００３１】

【表６】

【００３２】また、従来例として、正極４の面上に配置
したセパレータ５と接する面が一様に平滑面であるガス
ケットを用いる以外は本発明実施例４と同様の空気亜鉛
電池を作成し、これを比較電池Ｓとした。

【００３３】電池ＪないしＮは通常生産品と同様の条件
でそれぞれ２０個作成し、個々の内部抵抗について、電
池としての組立直後，２０℃下において２４時間後，４
８時間後，７２時間後，９６時間後，１２０時間後のそ
れぞれの経時変化を調査した。この実験で得られた結果
を表７に示す。

【００３４】

【表７】

【００３５】表７中の数値は試料電池ＪないしＮのそれ
ぞれ２０個の一定時間経過後の平均の電池の内部抵抗値
である。樹脂製ガスケット７の正極４の面上に配置され
たセパレータ５と接する面、すなわち底部７ｃに凹部溝
７ｄを形成することにより、電池の内部抵抗が電池組立
直後の値から、時間の経過とともに低下することが確認
された。またその効果は凹部溝７ｄの基部の幅ｗが増す
ほど大きくなる傾向が判明した。ここで本発明の効果の
確認をするために上記の試験実施後の各試料電池を分解
し、空気層９の状態を観察したところ比較電池Ｓには依
然として空気層９の存在が確認されたが、本発明の実施
例である試料電池ＪないしＮにおいては、それぞれの試
料電池別に多少の差はあるが、空気層９の空気量はほと
んど消失していた。試料電池ＪないしＮの組立直後の分
解調査ではそれぞれの試料電池について一様に空気層９
の存在が確認されたことを考慮し、得られた実験結果を
考察すると、本発明実施例４の効果が確認できる。

【００３６】（実施例５）次に表８に示すように樹脂製
ガスケット７の底部７ｃに断面が２等辺三角形状の凹部
溝７ｄを４ケ所形成し、それぞれの凹部溝７ｄの基部の
幅ｗの寸法をそれぞれ０．５ｍｍとして凹部溝７ｄの深
さｍの寸法を変えて空気亜鉛電池を作成し、それぞれの
試料電池をＯないしＲとした。実施例４と同様に試料電
池ＯないしＲについて通常生産品と同様の条件でそれぞ
れ２０個作成し、個々の内部抵抗の、組立直後，２０℃
の下で２４時間後，４８時間保存後，７２時間保存後，
９６時間保存後，１２０時間保存後の経時変化を調査し
た。その実験で得られた結果を表９に示す。

【００３７】

【表８】

【００３８】

【表９】

【００３９】表９中の数値は試料電池ＯないしＲのそれ
ぞれ２０個の一定時間経過後の平均の電池内部抵抗であ
る。樹脂製ガスケット７の底部７ｃに凹部溝７ｄを形成
することにより、電池の内部抵抗が組立直後の値から、
時間の経過とともに低下することが確認された。またそ
の効果は凹部溝７ｄの基部の幅ｗが０．５ｍｍと一定の
とき、凹部溝７ｄの深さｍが深いほど大きくなる傾向と
なることを確認した。なおＳは樹脂製ガスケット７の底
部に凹部溝を設けない比較電池であって、組立直後から
１２０時間経過しても電池の内部抵抗値は殆んど下らな
いものであって、空気層９の組立直後と時間経過後の変
化が少ないことが理解できる。

【００４０】（実施例６）実施例６によるボタン形空気
電池は樹脂製ガスケット７に形成した底部７ｃの凹部溝
７ｄが電池構成において、セパレータ５と正極４の外周
部との圧着が部分的に緩い箇所を形成しており、その結
果、正極４と正極ケース１との密着が部分的に弱い箇処
が形成される。その部分を電解液が通過し、ついには空
気孔１ａから流出することが懸念される。実施例４およ
び実施例５で用いた試料電池ＪないしＲについて４５
℃，湿度７０％下での多湿環境下の定抵抗放電試験を行
ない、放電に伴う空気孔１ａからの電解液の流出現象を
観察した。この実験で得られた結果を表１０に示す。

【００４１】

【表１０】

【００４２】表１０中の数値は試料電池ＪないしＲのそ
れぞれ５個の４５℃，湿度７０％下の多湿環境下の定抵
抗放電後にそれぞれの空気孔１ａを観察した際の電解液
流出現象の発生率である。

【００４３】凹部溝７ｄの基部の幅ｗが１．０ｍｍを越
えると空気孔１ａから電解液が流出する恐れのあること
がわかった。これらの結果より、樹脂製ガスケット７の
底部７ｃに形成する凹部溝７ｄのサイズは深さｍが０．
１ないし０．２５ｍｍで、幅が０．３ないし１．０ｍｍ
の範囲で形成することが電池の内部抵抗値が一様に低く
安定で、かつ空気孔１ａからの電解液の流出の恐れのな
いボタン形空気亜鉛電池を得ることができる。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、本発明のボタン形アルカ
リ電池では、ガスケットにおいて、正極面上に配置され
たセパレータと接する面に、中心部から外周部に向かい
凸部または凹部が形成されたものを用いることにより、
電池の内部抵抗値を一様に低く安定させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の実施例１ないし３に示す空気亜
鉛電池に使用するガスケットの断面図 （ｂ）同ガスケットの底面図

【図２】（ａ）本発明の実施例４ないし６に示す空気亜
鉛電池に使用するガスケットの断面図 （ｂ）同ガスケットの底面図

【図３】従来の空気亜鉛電池を示す側断面図

【符号の説明】

１ 正極ケース １ａ 空気孔 ４ 正極 ５ セパレータ ６ 負極ケース ７ 樹脂製ガスケット ７ａ，７ｃ 底部 ７ｂ 凸部 ７ｄ 凹部溝 ８ 負極亜鉛 ９ 空気層 ｗ 基部の幅 ｈ 高さ ｍ 深さ

フロントページの続き (72)発明者 岡本 次郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負極活物質となる亜鉛とアルカリ性電解
   液が充填され、外周部に断面Ｌ字形で筒状の樹脂製ガス
   ケットを嵌着した有底円筒状の負極ケースを備えるアル
   カリ系ボタン形電池で、前記樹脂製ガスケットにおい
   て、正極面上に配置されたセパレータと接する面に、中
   心部から外周部に向かう凸部が形成されているアルカリ
   系ボタン形電池。
2. 【請求項２】 樹脂製ガスケットに形成した凸部の大き
   さを、高さ０．１ないし０．２ｍｍ、幅０．１ないし
   ０．５ｍｍとした請求項１記載のアルカリ系ボタン形電
   池。
3. 【請求項３】 負極活物質となる亜鉛とアルカリ性電解
   液が充填され、外周部に断面Ｌ字形で筒状の樹脂製ガス
   ケットを嵌着した有底円筒状の負極ケースを備えるアル
   カリ系ボタン形電池で、前記樹脂製ガスケットにおい
   て、正極面上に配置されたセパレータと接する面に、中
   心部から外周部に向かう凹部溝が形成されているアルカ
   リ系ボタン形電池。
4. 【請求項４】 ガスケットに形成した凹部溝の大きさ
   が、深さ０．１ないし０．２５ｍｍ、幅０．３〜１．０
   ｍｍとした請求項３記載のアルカリ系ボタン形電池。