JP5070664B2 - Alkaline manganese battery - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルカリマンガン電池に関し、特に封口部に含まれる負極端子の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図1は、アルカリマンガン電池の負極端子部分の内部構造を示している。
図示のように、アルカリマンガン電池1は、正極端子を兼ねる有底円筒の正極缶2と、正極缶内に配置された中空円筒状の正極合剤3と、筒状のセパレータ4を介して前記正極合剤3の中空部に集電体6と共に充填されたゲル状の亜鉛負極5とで構成され、これら正極合剤3や亜鉛負極5を正極缶2内に収納した後、ガスケット7を介在してその開口部に負極端子8を含む封口部を挿入し、その開口部端を内側に屈曲させることにより密閉構造としている。
【0003】
また、アルカリマンガン電池のような密閉構造の場合、外部ショートや逆挿入等、電池の誤使用が有った時、内部ガスの発生や発熱による異常な内圧上昇により、漏液や最悪の場合には電池破裂を招く危険性がある。このため、誤使用時にも電池が破裂しないよう、薄肉部を設けたガスケット7および負極端子8の縁部に異常内圧を逃がすガス抜孔9を設けて安全機構としている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のアルカリマンガン電池は、漏液や破裂に影響する負極端子8の封口耐圧は、例えば、電池サイズがLR20形の場合で約3.2MPaと低いため、何等かの原因で負極端子8のガス抜孔9が塞がれた場合、電池内部で大量のガス発生が有ると破裂する可能性があった。
【0005】
本発明は、このような従来電池の欠点を改善し、封口耐圧を向上して電池異常時の破裂の危険性を低下した安全性の高いアルカリマンガン電池を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
電池の封口耐圧を向上する方策として、正極缶の加締め部の強度を上げる方法、電池開口径を小さくする方法、或いは負極端子の強度を上げる方法等が有効である。本発明では、負極端子の強度アップによる封口耐圧の向上策を提案するものである。
【0007】
すなわち、請求項1に記載の本発明は、プレス成形されたカップ形状の負極端子を含む封口部で筒状正極缶の開口部を密閉した筒型アルカリマンガン電池において、前記負極端子材として、板厚が0.5〜1.0mm、且つ、抗張力が370〜550N/mm2のニッケルメッキ鋼板を用いたことを特徴としている。
【0008】
また、請求項2に記載の本発明は、プレス成形されたカップ形状の負極端子を含む封口部で筒状正極缶の開口部を密閉した筒型アルカリマンガン電池において、前記負極端子材として、板厚が0.5〜1.0mm、且つ、抗張力が370〜550N/mm 2 、且つ、硬度が130〜190Hvのニッケルメッキ鋼板を用いたことを特徴としている。
【0009】
アルカリマンガン電池の負極端子材の板厚、抗張力、および硬度をそれぞれ前記請求項1〜請求項3に記載の範囲内に特定することにより、正極缶開口部の加締め時に変形しない強度の優れた負極端子が実現でき、封口耐圧が向上する。
ここで、 負極端子材の板厚の上限を1mm、抗張力の上限を550N/mm2 、硬度の上限を190Hvとしたのは、上記上限値を越えると、プレス成形にてカップ形状の負極端子を作製できなくなるためである。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明は、負極端子材の板厚、抗張力(耐力)、および硬度をそれぞれ前記請求項1〜請求項3に記載の範囲内に特定することにより、アルカリマンガン電池における封口耐圧の向上を図るものである。以下、図1を参考にしてアルカリマンガン電池の実施例を説明する。
【0011】
[実施例]
本実施例のアルカリマンガン電池1の作製要領は以下の通りである。
先ず、正極活物質としての電解二酸化マンガン91.2重量%に人造黒鉛5.68重量%と保液材としてのポリアクリル酸0.05%を添加して混合する。
次に、この混合合剤96.93重量%に対して約40%の水酸化カリウム水溶液3.07重量%を加えて良く混合し、ローラコンパクタで圧延して180〜1000μmの幅で篩ったものを正極合剤3とする。これを所定の大きさの円筒リング状に成形し、この成形体をニッケルメッキ鋼板の正極缶2に嵌合する。
次いで、これにビニロン繊維不織布から成る円筒状セパレータ4を挿入し、その内側に所定量の電解液と共に、亜鉛合金粉末200重量部にゲル化剤としてのポリアリル酸を1.1重量部、ポリアクリル酸ナトリウムを36.7重量部、水56.5重量部、酸化亜鉛5.9重量部を組成としたゲル状負極5を充填する。
最後に、ニッケルメッキ鋼板よりプレス成形した負極端子8とガスケット9および集電体6を組み合わせた封口部を挿入し、正極缶2の開口部を内側に屈曲させることにより密閉し、アルカリマンガン電池を作製した。尚、本実施例で作製した電池のサイズはLR20形である。
【0012】
(従来例)
上記構成のアルカリマンガン電池において、負極端子材として、厚さ0.4mm、抗張力350N/mm2、硬度(ビッカース硬度)99Hvの鋼板を用いた。
(参考例1)
上記従来例において、負極端子材として厚さ0.5mmの鋼板を用いた。
(参考例2)
上記従来例において、負極端子材として厚さ1.0mmの鋼板を用いた。
(比較例1)
上記従来例において、厚さ1.1mmの鋼板を用いたが、同様の負極端子にはプレス成形できなかった。
(参考例3)
上記従来例において、負極端子材として抗張力が370N/mm2の鋼板を用いた。
(参考例4)
上記従来例において、負極端子材として抗張力が550N/mm2の鋼板を用いた。
(比較例2)
上記従来例において、抗張力が560N/mm2の鋼板を用いたが、同様の負極端子にはプレス成形できなかった。
(参考例5)
上記従来例において、負極端子材として硬度が130Hvの鋼板を用いた。
(参考例6)
上記従来例において、負極端子材として硬度が190Hvの鋼板を用いた。
(比較例3)
上記従来例において、硬度が200Hvの鋼板を用いたが、同様の負極端子にはプレス成形できなかった。
(実施例1)
上記従来例において、負極端子材として厚さが0.5mm、抗張力が550N/mm2、硬度が190Hvの鋼板を用いた。
(実施例2)
上記従来例において、負極端子材として厚さが0.8mm、抗張力が550N/mm2、硬度が190Hvの鋼板を用いた。
(実施例3)
上記従来例において、負極端子材として厚さが1.0mm、抗張力が550N/mm2、硬度が190Hvの鋼板を用いた。
【0013】
上記従来例および比較例によるアルカリマンガン電池の封口耐圧値と、各電池を4個直列接続にて10時間の短絡試験を実施し、その一週間後の電池破裂数を調査し、その結果を表1に示した。
【0014】
【表1】
【0015】
表1から明らかなように、実施例1〜3に示す本発明のアルカリマンガン電池および参考例1〜6に示すアルカリマンガン電池は、従来のアルカリマンガン電池に比べて封口耐圧が向上しており、これに伴って電池の破裂数が減少していることが判る。特に、負極端子材の板厚、抗張力、および硬度を所定範囲内に特定した実施例1〜3にあっては、封口耐圧の大幅な改善が見られ、電池の破裂を完全に無くすことができた。
尚、比較例1〜3については、負極端子のプレス成形が不能で、電池が作製で
きなかった例である。
【0016】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、負極端子材の板厚、抗張力、および硬度をそれぞれ請求項1〜請求項3に記載の範囲内に特定することにより、負極端子の強度が向上し、封口耐圧を大幅に改善することができる。これにより、電池の誤使用があっても、内圧上昇による電池破裂を招かない安全性に優れるアルカリマンガン電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】アルカリマンガン電池の負極端子の内部構造を示す要部断面図である。
【符号の説明】
1 アルカリマンガン電池
2 正極缶
8 負極端子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an alkaline manganese battery, and more particularly to improvement of a negative electrode terminal included in a sealing portion.
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 shows the internal structure of the negative electrode terminal portion of the alkaline manganese battery.
As shown in the drawing, the
[0003]
Also, in the case of a sealed structure such as an alkaline manganese battery, if the battery is misused, such as when it is externally shorted or reversely inserted, due to abnormal internal pressure generation due to generation of internal gas or heat generation, leakage or worst case There is a risk of battery explosion. For this reason, in order to prevent the battery from rupturing even when used incorrectly, a safety mechanism is provided by providing a
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional alkaline manganese battery, the sealing pressure resistance of the
[0005]
An object of the present invention is to provide a highly safe alkaline manganese battery in which the drawbacks of the conventional battery are improved, the sealing pressure resistance is improved, and the risk of explosion when the battery is abnormal is reduced.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Effective measures for improving the sealing pressure resistance of the battery include a method of increasing the strength of the crimped portion of the positive electrode can, a method of reducing the battery opening diameter, and a method of increasing the strength of the negative electrode terminal. The present invention proposes a measure for improving the sealing pressure resistance by increasing the strength of the negative electrode terminal.
[0007]
That is, the present invention is defined in
[0008]
Further, the invention of
[0009]
By specifying the plate thickness, tensile strength, and hardness of the negative electrode terminal material of the alkaline manganese battery within the ranges of
Here, the upper limit of the thickness of the negative electrode terminal material is 1 mm, the upper limit of the tensile strength is 550 N / mm 2 , and the upper limit of the hardness is 190 Hv. It is because it becomes impossible to produce.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention aims to improve the sealing withstand voltage in alkaline manganese batteries by specifying the thickness, tensile strength (proof strength), and hardness of the negative electrode terminal material within the ranges of
[0011]
[Example]
The preparation procedure of the
First, 5.68% by weight of artificial graphite and 0.05% of polyacrylic acid as a liquid retaining material are added to and mixed with 91.2% by weight of electrolytic manganese dioxide as a positive electrode active material.
Next, about 40% potassium hydroxide aqueous solution (3.07% by weight) was added to 96.93% by weight of this mixture and mixed well, rolled with a roller compactor and sieved to a width of 180 to 1000 μm. This is designated as
Next, a
Finally, a sealing portion formed by combining the
[0012]
(Conventional example)
In the alkaline manganese battery having the above configuration, a steel plate having a thickness of 0.4 mm, a tensile strength of 350 N / mm 2 and a hardness (Vickers hardness) of 99 Hv was used as the negative electrode terminal material.
( Reference Example 1)
In the above conventional example, a steel plate having a thickness of 0.5 mm was used as the negative electrode terminal material.
( Reference Example 2)
In the above conventional example, a steel plate having a thickness of 1.0 mm was used as the negative electrode terminal material.
(Comparative Example 1)
In the above conventional example, a steel plate having a thickness of 1.1 mm was used, but the same negative electrode terminal could not be press-formed.
( Reference Example 3)
In the above conventional example, a steel plate having a tensile strength of 370 N / mm 2 was used as the negative electrode terminal material.
( Reference Example 4)
In the above conventional example, a steel plate having a tensile strength of 550 N / mm 2 was used as the negative electrode terminal material.
(Comparative Example 2)
In the above conventional example, a steel plate having a tensile strength of 560 N / mm 2 was used, but the same negative electrode terminal could not be press-formed.
( Reference Example 5)
In the above conventional example, a steel plate having a hardness of 130 Hv was used as the negative electrode terminal material.
( Reference Example 6)
In the above conventional example, a steel plate having a hardness of 190 Hv was used as the negative electrode terminal material.
(Comparative Example 3)
In the conventional example described above, a steel plate having a hardness of 200 Hv was used, but the same negative electrode terminal could not be press-formed.
(Example 1 )
In the conventional example, a steel plate having a thickness of 0.5 mm, a tensile strength of 550 N / mm 2 , and a hardness of 190 Hv was used as the negative electrode terminal material.
(Example 2 )
In the above conventional example, a steel plate having a thickness of 0.8 mm, a tensile strength of 550 N / mm 2 and a hardness of 190 Hv was used as the negative electrode terminal material.
(Example 3 )
In the above conventional example, a steel plate having a thickness of 1.0 mm, a tensile strength of 550 N / mm 2 and a hardness of 190 Hv was used as the negative electrode terminal material.
[0013]
The sealing pressure resistance value of the alkaline manganese battery according to the above conventional example and the comparative example, and a short circuit test for 10 hours with four batteries connected in series, the number of battery ruptures after one week was investigated, and the results are shown. It was shown in 1.
[0014]
[Table 1]
[0015]
As is clear from Table 1, the alkaline manganese batteries of the present invention shown in Examples 1 to 3 and the alkaline manganese batteries shown in Reference Examples 1 to 6 have improved sealing pressure resistance compared to conventional alkaline manganese batteries, Along with this, it can be seen that the number of battery ruptures has decreased. In particular, in Examples 1 to 3 in which the plate thickness, tensile strength, and hardness of the negative electrode terminal material were specified within a predetermined range, a significant improvement in the sealing pressure resistance was seen, and the battery burst could be completely eliminated. It was.
Comparative Examples 1 to 3 are examples in which the negative electrode terminal could not be press-molded and the battery could not be manufactured.
[0016]
【Effect of the invention】
As described above, according to the present invention, the strength of the negative electrode terminal is improved by specifying the thickness, tensile strength, and hardness of the negative electrode terminal material within the ranges of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part showing an internal structure of a negative electrode terminal of an alkaline manganese battery.
[Explanation of symbols]
1
Claims (2)
前記負極端子材として、板厚が0.5〜1.0mm、且つ、抗張力が370〜550N/mm2のニッケルメッキ鋼板を用いたことを特徴とするアルカリマンガン電池。 In the cylindrical alkaline manganese battery in which the opening of the cylindrical positive electrode can is sealed with a sealing portion including a cup-shaped negative electrode terminal formed by pressing ,
A nickel-plated steel sheet having a plate thickness of 0.5 to 1.0 mm and a tensile strength of 370 to 550 N / mm 2 is used as the negative electrode terminal material.
前記負極端子材として、板厚が0.5〜1.0mm、且つ、抗張力が370〜550N/mm 2 、且つ、硬度が130〜190Hvのニッケルメッキ鋼板を用いたことを特徴とするアルカリマンガン電池。 In the cylindrical alkaline manganese battery in which the opening of the cylindrical positive electrode can is sealed with a sealing portion including a cup-shaped negative electrode terminal formed by pressing ,
An alkaline manganese battery using a nickel-plated steel sheet having a plate thickness of 0.5 to 1.0 mm , a tensile strength of 370 to 550 N / mm 2 , and a hardness of 130 to 190 Hv as the negative electrode terminal material. .
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JP3670357B2 (en) * | 1995-09-18 | 2005-07-13 | 東芝電池株式会社 | Cylindrical battery |
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