JPH0572072B2

JPH0572072B2 -

Info

Publication number: JPH0572072B2
Application number: JP59128391A
Authority: JP
Inventors: Oorutoman Jon; Daroru Kaapentaa Denisu; Buraian Dotsupu Robaato
Original assignee: Rayovac Corp
Current assignee: Spectrum Brands Inc
Priority date: 1983-06-23
Filing date: 1984-06-21
Publication date: 1993-10-08
Also published as: IE55526B1; IE841593L; DE3461010D1; DK296484A; DK8402964A; KR850000818A; EP0129881A1; CA1222280A; HK94288A; JPS6065480A; CH663116A5; NO842510L; KR890000305B1; EP0129881B1; DK296484D0

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、一般にボタン電池として知られてい
る電気化学セルに係り、特に、エアカソードを有
するボタン電池に係る。

従来の技術本発明を適切に理解するためには、先ず、ボタ
ン電池という用語について説明するのが望ましい
と考えられる。一般に、ボタン電池とは、見掛け
が、通常、円盤状もしくはペレツト状であつて、
寸法、即ち、直径及び直径に対する高さが、
各々、通常約25mm及び約15mmまでであるような小
型の電気化学セルを指す。従つて、特許図面や科
学文献にその外観が示されているが、ボタン電池
は非常に小さいものである。更に、これらの非常
に小さい電池は、これによつて作動される最終的
な製品（装置）の形状寸法裕度に合致すると共
に、腐食性電解液の漏洩を防ぐように相当に高い
精度で製造されねばならない。

ボタン電池が、エアカソード組立体、即ち、空
気中の酸素をカソードとして作用させることので
きるような構造的特徴及び化学的特徴の組合せ
体、を含む時には、製造上の問題が複雑にからみ
合うことになる。特に、電池を働かせるために
は、電池に空気を入れることができると共に、不
所望な窒素や他のガスを放出することのできる口
を少なくとも１つ電池に設けなければならない。
この口は、電解液から隔離しなければならず、そ
してこれを達成するシールは、電池に蓋をする際
にシールを通して電解液をおし出そうとする内部
の力に耐えるだけでなく、電池の使用中に作用す
る力にも耐えるように充分な密封性を発揮しなけ
ればならない。電解液の漏れを促進するような内
部の力は、電池の使用中に環境温度や湿度の上昇
によつて増加するだけでなく、エアカソードをも
つ電池の場合には使用中に電池内の成分の体積が
増すことによつても増加する。電池を使用する時
には、空気の酸素が最終的にアノード材料、例え
ば亜鉛と結合し、亜鉛の或る酸化物が生成物とし
て形成される。酸化亜鉛が電池内にたまるにつれ
て電池のシール手段に対抗するような膨張力が電
池に生じる。従つて、エア式電池（即ち、エアカ
ソード組立体を有する電池）は、その寿命期間中
圧力に耐えるぴつたりとしたシールを確保するよ
うな精度及び裕度で製造することが極めて重要で
ある。

エア式電池にとつて重要なもう１つの要素は、
電池のアノード作用物質を多くすることである。
エア式電池は小型であるから、電池の内部空間を
有効に利用しないと、電池の寿命が使用者の予想
に反したものとなる。解決しなければならない更
に別の問題は、電池を急速に活性化することであ
る。最初に使用する前に保管する際には、エア式
電池は、通常、エア導入口に対してシールを有し
ている。電池を使用する時に、このシール、例え
ば粘着テープを除去し、電池によつて作動される
装置へ電池が入れられる。シールを除去した時
と、電池で作動される装置にとつて必要なレベル
の電力が発生し始める時との間の時間は、できる
だけ短かくなければならず、さもなくば他の全て
の条件が満たされない。

更に、本発明の特徴を理解するための要点とし
て、エア式電池は、現実的に安いコストで然も大
量に製造しなければならないことに注目するのが
重要である。従つて、電池製造に本来からある実
際上の問題に対し、特殊な解決策や、経費のかゝ
る解決策や、作用の遅い解決策は、使用できな
い。

発明が解決しようとする問題点本発明の概要について述べたが、公知技術につ
いて示した第１図を参照されたい。第１図には、
現在使用されているボタン型エア電池のカソード
罐構造が断面で示されていると共に、一般のエア
カソード組立体の素子が概略的に示されている。
これについて説明すれば、ニツケルメツキされた
鋼のような金属で作られたカソード罐１１は、主
中空円筒本体１２を備え、これは、一端が閉じ他
端が開いた小さい中空円筒本体１３に接合されて
いる。この小さい中空円筒本体１３は、底板１４
で閉ざされていて脚１５によつて中空円筒本体１
２に接合されている。空気導入口１６は底板１４
を貫通している。説明上、カソード罐１１は上記
素子で構成されものと考えるが、罐１１は、単一
の金属部片を型押し及び／又は引つ張りすること
によつて形成され、従つて、罐１１は一体的なも
のであることが当業者に明らかであろう。カソー
ド罐１１の内部には、その底から上部に向つて、
ガス拡散板１７と、水反発膜１８（通常は、ポリ
テトラフルオロエチレン『PTFE』で作られる）
と、触媒作用層１９とが配置されている。カソー
ド罐１１を用いた従来の電池は、これを閉じる時
に、矢印２０の方向にシール圧力を与えて、膜１
８を、これがのせられている脚１５の内面とシー
ル係合させるような手段をなす。

ボタン電池は、取り引き上及び最終用途によつ
て指示される高さ裕度で製造されることを考えれ
ば、膜１８と脚１５との間に良好なシールを得る
ために見さかいなく閉じ圧力を加えることができ
ない。換言すれば、罐１１の裕度が満たされてい
なければ、電池を閉じる間に矢印２０の方向に大
きな力を与えるようその上部（図示せず）を下方
に強く押すことができない。というのは、電池製
品が商業的な用途に対して短か過ぎることになつ
てしまうからである。一方、電池を閉じる間に、
カソード罐１１の裕度が満たされていないことを
考慮するために通常の力より小さい力で電池上部
を下方に押した場合には、同様であるが逆の結果
が生じる。

発明の目的本発明の目的は、製造上の難点を最小限に減ら
し、電池のアノード作用材料の含有量を最大に
し、裕度の問題を少なくし、そして空気導入口を
経て一旦空気が導入せしめられると急速に活性化
を行なえるような新規な構造設計のエアカソード
を有したボタン電池を提供することである。

発明の構成本発明は、エアカソード組立体が、空気導入口
を有する本質的に平坦な罐底部に直接配置され
て、その周囲でシール状態にされるようなエアカ
ソードを有したボタン電池を提供する。周囲のシ
ール領域から中心に向つて、罐底部、又はエアカ
ソード組立体の衝接面、或いはその両方に溝が設
けられており、上記周囲シール領域の縁で終つて
上記空気導入口に連通する溝パターンが形成さ
れ、上記空気導入口の断面積に比して相当に広い
面域にわたつてエアカソード組立体の上記衝接面
に空気が接触するように上記空気導入口から空気
を流すことのできるガス流路が形成される。

実施例本発明の実施においては、第２図に示されたよ
うに、カソード罐２１は、一端が底部２３によつ
て閉ざされた中空円筒２２を備え、底部２３は、
接合部２４において段々のない本質的に方形の形
態で上記円筒２２に接合される。底部２３には、
公知の罐の場合と同様に空気導入口１６がある。
罐底部２３の内面２６には、罐底部２３の内周に
完全に延びている平らなシール面２７から中心に
向つて、ワツフルのパターンをした溝２５が設け
られている。第２図には示されていないが、溝２
５は、空気導入口１６と連通していて、エアカソ
ード２９の疎水性の面２８の広い領域と直接接触
するようなエアチヤンネルを形成する。第３図な
いし第７図は、本発明電池の罐底部に対して作動
することのできる溝パターンを示している。第３
図ないし第７図の各々は、溝２５が罐底部２３の
中央領域を占有しもしくは中央領域に配置され、
他の周囲領域には溝が形成されないことを示して
いる。

第８図は、別の構造を示しており、この場合
は、空気導入口１６を含む平な底部２３と一体に
なつた中空円筒構造体２２を有しているカソード
罐２１が平な内面を有していて、これにエアカソ
ード構造体２９が衝接しており、その疎水性の層
２６が、中央に配置された溝２５ａと、圧着シー
ルに用いられる平な周囲領域２７とを含んでい
る。第２図の罐溝２５と、第８図の疎水性の層に
設けられた溝２５ａとを結合した更に別の構造が
第９図に示されている。上記した各々の構造の場
合と同様に、シールの目的で、平な当接領域が周
囲に設けられている。

完成した電池が第１０図に示されている。これ
について説明すれば、少なくとも１の空気導入口
１６と、溝２５とを底部２３に有しているカソー
ド罐２１は、エアカソード２９及びアノード容器
３０と共に組み立てられる。アノード容器３０
は、アノードー電解液物質３１、例えば、水性の
KOH電解液に亜鉛粉末を添加したもの、を含ん
でおり、その開放端の周囲が絶縁リング３２に圧
入されそしてその本体がはとめ材３３によつてカ
ソード罐２１から電気的に分離されるように組み
立てられる。はとめ材３３は、カソード罐２１を
変形することによりカソード罐２１の内面とアノ
ード容器３０の外面との間に締め付けられる。カ
ソード罐２１は、ニツケルメツキされた鋼のよう
な変形可能な金属で形成されるので、アノード容
器３０を包囲してこれにのるようにカソード罐２
１を変形すると、通常、組み立てられた電池の底
部２３が若干凸型の局率になることが当業者に明
らかであろう。

発明の効果第１０図に示された電池は、公知のエアカソー
ド電池に比べて、裕度の厳密な製品ではないため
に問題や欠陥を減らしつつ大量生産できるという
点で効果がある。更に、セパレータ３４及びエア
カソード２９を介して平な面２７に及ぼされるリ
ング３２の圧縮力によつて得られるシールは、空
気導入口１６を経て電解液が漏れるのを防止す
る。又、本発明の電池は、一般の公知電池に比べ
て、所与の電池寸法についてアノード材料の量が
多いことも特徴である。

特定の実施例について本発明を説明したが、特
許請求の範囲から逸脱せずに別のやり方で本発明
を実施できることも当業者は理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、公知のカソード罐構造を示す断面
図、第２図は、本発明の電池のカソード罐構造を
示す断面図、第３図ないし第７図は、本発明の電
池に有用な溝パターンを示す平面図、第８図及び
第９図は、本発明の電池の別のカソード罐構造を
示す断面図、そして第１０図は、本発明の電池の
断面図である。２１……カソード罐、２２……中空円筒、２３
……底部、２４……接合部、２５……溝、２６…
…面、２７……シール面、２８……面、２９……
エアカソード、３０……アノード容器、３２……
絶縁リング。

Claims

【特許請求の範囲】１エアカソード組立体と、金属アノードと、電
解質とを備え、これらは、アノード罐を含む電池
組立体に収容され、アノード罐の開放端は、カソ
ード罐へと延びていて、これらの間に、はとめ剤
が圧着され、組み立ての際に、前記カソード罐
は、その底部に、電池外部と連通した口を少なく
とも１つ含むようなボタン電池において、 (a) (1)前記カソードの底部内面および(2)前記少な
くとも１つの口の付近で前記カソードの前記底
部内面に衝接する前記カソード組立体の面のう
ちの少なくとも片方に、複数の溝が設けられて
おり、前記口から離れた複数の位置において前
記口と前記カソード組立体と連通するガス拡散
流路が画成され、前記溝は、前記カソード組立
体と前記カソード罐の前記底部内面との両方の
周辺で終わつていて、溝のない状態で衝接され
た周囲領域を与えており、 (b) 前記エアカソード組立体および前記カソード
罐を前記溝のない状態で衝接された周囲領域の
ところで圧縮によつてシールすることにより付
加的な体積が前記ボタン電池内に与えられてい
ることを特徴とするボタン電池。２前記溝は、前記カソード罐の底部の内面にあ
る特許請求の範囲第１項記載のボタン電池。３前記電池の前記底部にある前記少なくとも１
つの口は、中央に配置され、前記溝の少なくとも
１部は、前記中央に配置された口から外方に放射
状に延びる特許請求の範囲第２項記載のボタン電
池。４前記溝は、ワツフル状のパターンをしている
特許請求の範囲第２項記載のボタン電池。５前記溝の深さは、0.0005インチから0.004イ
ンチであり、幅は、0.001インチから0.005インチ
である特許請求の範囲第２項記載のボタン電池。６使用始めにおいて電池電圧が機能レベルに達
するに要する時間を減少させた特許請求の範囲第
１項記載のボタン電池。７前記付加的な体積は、前記電池の総体積の10
％と22％との間である特許請求の範囲第１項記載
のボタン電池。８前記付加的な体積には、付加的なアノード材
料が満たされる特許請求の範囲第１項記載のボタ
ン電池。９前記付加的なアノードは、前記ボタン電池の
容量を増大させる特許請求の範囲第８項記載のボ
タン電池。１０エアカソード組立体と、金属アノードと、
電解質とを備え、これらは、アノード罐からなる
電池組立体に収容され、アノード罐の開放端は、
カソード罐へと延びていて、これらの間に、はと
め材が圧着され、製造の際に、前記カソード罐
は、その底部に、電池外部と連通した口を少なく
とも１つ含むような型のエアカソードボタン電池
を製造する方法において、 (a) (1)前記カソード罐の底部内面および(2)前記少
なくとも１つの口の付近で前記カソード罐の前
記底部内面に衝接する前記カソード組立体の面
のうちの少なくとも片方に、複数の溝を設け、
前記口から離れた複数の位置において前記口と
前記カソード組立体と連通するガス拡散流路を
画成し、前記溝が、前記カソード組立体と前記
カソード罐の前記底部内面との両方の周辺で終
わつていて、溝のない状態で衝接された周囲領
域を与えるようにし、 (b) 前記エアカソード組立体および前記カソード
罐を前記溝のない状態で衝接された周囲領域の
ところで圧縮によつてシールすることにより付
加的な体積が前記ボタン電池内に与えられるよ
うにすることを特徴とするエアカソードボタン電池の製造
方法。１１前記溝は、前記カソード罐の底部の内面に
ある特許請求の範囲第１０項記載のエアカソード
ボタン電池の製造方法。１２前記電池の前記底部にある前記少なくとも
１つの口は、中央に配置され、前記溝の少なくと
も１部は、前記中央に配置された口から外方に放
射状に延びる特許請求の範囲第１１項記載のエア
カソードボタン電池の製造方法。１３前記溝は、ワツフル状のパターンをしてい
る特許請求の範囲第１０項記載のエアカソードボ
タン電池の製造方法。１４前記溝の深さは、0.0005インチから0.004
インチであり、幅は、0.001インチから0.005イン
チである特許請求の範囲第１０項記載のエアカソ
ードボタン電池の製造方法。１５前記付加的な体積は、前記電池の総体積の
10％と22％との間である特許請求の範囲第１０項
記載のエアカソードボタン電池の製造方法。１６前記付加的な体積には、付加的なアノード
材料が配置される特許請求の範囲第１０項記載の
エアカソードボタン電池の製造方法。１７前記エアカソード組立体と前記カソード罐
との前記溝のない周囲での前記圧縮は、前記電池
の製造コストを減ずる特許請求の範囲第１０項記
載のエアカソードボタン電池の製造方法。１８使用始めにおいて電池電圧が機能レベルに
達するに要する時間を減少させる特許請求の範囲
第１０項記載のエアカソードボタン電池の製造方
法。