JP2007048660A - Button type battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボタン型電池に関する。 The present invention relates to a button type battery.
ボタン型電池としては、負極に亜鉛粉を用い、正極に二酸化マンガンを用いたアルカリボタン電池、正極に酸化銀を用いた酸化銀電池、正極作用物質に空気中の酸素を用いた空気電池などが知られている。これらは、小型電子機器、時計、補聴器などに用いられている。 Examples of button type batteries include alkaline button batteries using zinc powder for the negative electrode and manganese dioxide for the positive electrode, silver oxide batteries using silver oxide for the positive electrode, and air batteries using oxygen in the air for the positive electrode active substance. Are known. These are used in small electronic devices, watches, hearing aids, and the like.
空気電池の構成例を以下に説明する。空気孔を有する底面に段部を設けた正極ケースの内側上部に、拡散紙、撥水膜、空気極およびセパレータが収納されている。空気極は、ニッケルメッキされたステンレスネット製の正極集電体と、正極集電体に一体化された正極触媒層とを備える。正極触媒層は、例えば、活性炭、テフロン(登録商標)、導電剤及び助触媒からなる正極触媒粉を正極集電体に圧着充填することにより作製される。セパレータの上部には絶縁パッキングを介してニッケル−ステンレス−銅の三層クラッド材やニッケル−ステンレス−銅の三層クラッド材の銅面に錫メッキを施した基材等から成形加工した負極ケースが配置される。絶縁パッキングは例えば合成樹脂から形成され、その表面にアルカリ電解液の漏液防止をするためにポリアミド樹脂等のシール剤が塗布されている。更に、負極ケースの内部には、負極作用物質及びアルカリ電解液を含むゲル状負極が充填されている。ゲル状負極と空気極はセパレータを介して対向している。 A configuration example of the air battery will be described below. Diffusion paper, a water-repellent film, an air electrode, and a separator are accommodated in an upper portion inside a positive electrode case having a step portion on the bottom surface having air holes. The air electrode includes a nickel-plated stainless steel-made positive electrode current collector and a positive electrode catalyst layer integrated with the positive electrode current collector. The positive electrode catalyst layer is produced, for example, by press-fitting a positive electrode current collector made of activated carbon, Teflon (registered trademark), a conductive agent and a cocatalyst onto a positive electrode current collector. On the top of the separator is a negative electrode case molded from a base material such as a nickel-stainless-copper three-layer clad material or a nickel-stainless-copper three-layer clad material plated with tin on an insulating packing. Be placed. The insulating packing is made of, for example, a synthetic resin, and a sealing agent such as a polyamide resin is applied to the surface of the insulating packing to prevent leakage of the alkaline electrolyte. Further, the negative electrode case is filled with a gelled negative electrode containing a negative electrode active substance and an alkaline electrolyte. The gelled negative electrode and the air electrode face each other with a separator interposed therebetween.
このボタン型電池におけるアルカリ電解液の漏出を抑制するため、クリンプ型などによるカシメ構造の採用と、合成樹脂からなるパッキングにシール剤を塗布することが行われている。この際にシール剤の塗布量が過剰であると、負極ケースと正極ケースとの嵌合性が低下する。嵌合性が低下し、十分に負極ケースが正極ケースに嵌まり込んでいない状態でクリンプを行うと、ゲル状負極が電池内部より染み出してくる。 In order to suppress leakage of the alkaline electrolyte in the button type battery, a crimped structure such as a crimp type is used and a sealing agent is applied to a packing made of a synthetic resin. At this time, if the application amount of the sealing agent is excessive, the fitting property between the negative electrode case and the positive electrode case is lowered. When crimping is performed in a state where the fitting property is lowered and the negative electrode case is not sufficiently fitted into the positive electrode case, the gelled negative electrode oozes out from the inside of the battery.
この染み出しの問題は、過剰量のシール剤によってパッキング表面が不均一になるためであることがわかった。このシール剤の不均一性を改善する方法に関して、パッキングを流動させながらシール剤溶液を噴霧し、同時に乾燥空気を通気してパッキング表面にシール剤を乾燥固化させるスプレー方式によって均一にパッキング表面にシール剤を塗布することで過剰なシール剤がなくすことが可能になった(特許文献1)。 It has been found that the problem of this seeping out is that the packing surface becomes non-uniform due to an excessive amount of sealant. Regarding the method for improving the non-uniformity of the sealant, the sealant solution is sprayed while flowing the packing, and at the same time, the air is aerated and the sealant is dried and solidified on the packing surface by uniformly spraying the sealant on the packing surface. It became possible to eliminate an excessive sealing agent by applying the agent (Patent Document 1).
しかしながら、近年の無水銀化の要求により空気電池から発生する水素ガス発生量が増加する傾向にあるため、空気電池にはさらなる漏液特性の改善が要求されている。 However, since the amount of hydrogen gas generated from the air battery tends to increase due to the recent demand for dehydration, the air battery is required to further improve the leakage characteristics.
特許文献2には、ボタン型アルカリ電池の絶縁ガスケットの全面にシール剤を塗布し、該シール剤の表面にカーボンブラック、グラファイト、シリカ、タルク、マイカのような粉末の滑り剤を溶媒に分散させて塗布することが記載されている。 In Patent Document 2, a sealing agent is applied to the entire surface of an insulating gasket of a button-type alkaline battery, and a powdery sliding agent such as carbon black, graphite, silica, talc, or mica is dispersed in a solvent on the surface of the sealing agent. Application.
しかしながら、特許文献2に記載の滑り剤は固形分量が多いため、固形分がパッキング表面に付着しやすく、これにより漏液特性の低下が発生する。さらに、固形分の沈降を防ぐために攪拌しながら滑り剤を塗布する必要があるため、滑り剤の塗布量が偏りやすく、パッキング表面の凹凸によって正極ケース及び負極ケースとの嵌合性が低下し、電池組立時からゲル状負極が染み出してくることがあった。 However, since the slip agent described in Patent Document 2 has a large solid content, the solid content tends to adhere to the packing surface, which causes a decrease in liquid leakage characteristics. Furthermore, since it is necessary to apply the slipping agent while stirring to prevent the solids from settling, the amount of the slip agent applied tends to be biased, and the fitting property between the positive electrode case and the negative electrode case decreases due to the unevenness of the packing surface, The gelled negative electrode sometimes oozes out from the battery assembly.
また、特許文献3には、負極端子を兼ねた金属封口板を絶縁ガスケットを介して正極ケースの開口部を内方向にかしめて封口したアルカリ電池において、絶縁ガスケットのうち電池表面に表出した部分にシリコーンを塗布または塗布後乾燥固化することが開示されている。
Further, in
特許文献3に記載のアルカリ電池によると、外部からの吸水による絶縁ガスケットのクリープ特性の低下が抑制されるものの、十分に負極ケースが正極ケースに嵌まり込んでいない嵌合不良を生じやすかった。
本発明は、正極ケースと負極ケースの嵌合性が改善され、耐漏液特性に優れたボタン型電池を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a button type battery in which the fitting property between the positive electrode case and the negative electrode case is improved and the liquid leakage resistance is excellent.
本発明に係るボタン型電池は、正極ケースと、
負極ケースと、
前記負極ケースの内面と接しているゲル状負極と、
前記正極ケースと前記負極ケースの間に介在される絶縁パッキングと、
前記絶縁パッキングの表面に形成され、0.0018mg/cm2以上、0.0355mg/cm2以下のシリコーン系樹脂層と
を具備することを特徴とするものである。
A button type battery according to the present invention comprises a positive electrode case,
A negative electrode case;
A gelled negative electrode in contact with the inner surface of the negative electrode case;
Insulating packing interposed between the positive electrode case and the negative electrode case;
It is formed on the surface of the insulating packing, and comprises a silicone resin layer of 0.0018 mg / cm 2 or more and 0.0355 mg / cm 2 or less.
本発明によれば、正極ケースと負極ケースの嵌合性が改善され、耐漏液特性に優れたボタン型電池を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fitting property of a positive electrode case and a negative electrode case is improved, and the button type battery excellent in the leak-proof characteristic can be provided.
本発明者らは、滑り剤には固形分がほとんどなく、絶縁パッキング表面に塗布する際に攪拌をする必要のないものを検討した。溶液の分散安定性に優れる滑り剤について検討を重ねたところ、シリコーン系樹脂がよいことが解った。これにより、絶縁パッキング表面にシリコーン系樹脂層を均一に形成することができる。 The inventors of the present invention examined a slip agent that has almost no solid content and does not require stirring when applied to the surface of the insulating packing. As a result of repeated studies on a slip agent having excellent dispersion stability of a solution, it was found that a silicone resin is good. Thereby, a silicone type resin layer can be uniformly formed on the insulating packing surface.
さらに、絶縁パッキング表面積1cm2当たりのシリコーン系樹脂層の形成量を0.0018mg以上、0.0355mg以下にすることにより、正極ケースと負極ケースの嵌合性を改善することができ、電池組立時からゲル状負極が染み出してくるのが抑制され、ボタン型電池の信頼性が向上されることを見出したのである。この嵌合性および耐漏液特性の改善されたボタン型電池によれば、水素ガス発生時の漏液発生率も低くすることができる。 Furthermore, by making the amount of the silicone resin layer formed per 1 cm 2 of the insulating packing surface area 0.0018 mg or more and 0.0355 mg or less, the fitting property between the positive electrode case and the negative electrode case can be improved. From this, it was found that the gelled negative electrode was prevented from seeping out and the reliability of the button type battery was improved. According to the button type battery having improved fitting properties and leak-proof characteristics, the leak rate when hydrogen gas is generated can be lowered.
シリコーン系樹脂層の形成量を0.0018mg/cm2未満とすると、シリコーン系樹脂層の滑り剤としての効果が少なく、絶縁パッキング表面の凹凸が大きいため、嵌合不良を改善することができず、組立当初から漏液が多く発生する。一方、シリコーン系樹脂層の形成量が0.0355mg/cm2を超えると、パッキング表面を平滑にすることはできるものの、パッキング表面が軟化するために嵌合不良が増加し、組立当初から漏液が多くなる。シリコーン系樹脂層の形成量のより好ましい範囲は、0.0018mg/cm2以上、0.0177mg/cm2以下であり、さらに好ましい範囲は、0.0035mg/cm2以上、0.0142mg/cm2以下である。 If the amount of the silicone-based resin layer formed is less than 0.0018 mg / cm 2 , the effect of the silicone-based resin layer as a slip agent is small, and the unevenness on the surface of the insulating packing is large, so that the fitting failure cannot be improved. Many leaks occur from the beginning of assembly. On the other hand, if the amount of the silicone-based resin layer formed exceeds 0.0355 mg / cm 2 , the packing surface can be smoothed, but the packing surface softens, resulting in increased fitting failure, and leakage from the beginning of assembly. Will increase. A more preferable range of the formation amount of the silicone-based resin layer is 0.0018 mg / cm 2 or more and 0.0177 mg / cm 2 or less, and a more preferable range is 0.0035 mg / cm 2 or more and 0.0142 mg / cm 2. It is as follows.
シリコーン系樹脂としては、有機溶媒および水の双方に対する溶解性あるいは分散性に優れる液状のものが好ましい。例えば、ジメチルシリコーンのようなシリコーンオイルは、液状で、有機溶媒及び水の双方に溶解する。また、シリコーン系樹脂として、ポリアルキルシロキサンなども使用可能である。 The silicone resin is preferably a liquid resin having excellent solubility or dispersibility in both an organic solvent and water. For example, silicone oils such as dimethyl silicone are liquid and are soluble in both organic solvents and water. Moreover, polyalkylsiloxane etc. can also be used as a silicone resin.
滑り剤層としてのシリコーン系樹脂層は、例えば、シリコーン系樹脂及び溶媒を含む滑り剤溶液を絶縁パッキング表面にスプレー等で塗布し、乾燥させることにより得られる。滑り剤溶液には、防腐剤を含むことを許容する。 The silicone resin layer as the slip agent layer can be obtained by, for example, applying a slip agent solution containing a silicone resin and a solvent to the surface of the insulating packing by spraying and drying. The slip agent solution is allowed to contain a preservative.
滑り剤溶液に使用される溶媒は、滑り剤溶液の乾燥性が高くなるものであれば特に限定されるものではない。溶媒としては、例えば、水、有機溶媒、あるいは、水と有機溶媒との混合液などを用いることができる。アルコール系有機溶媒あるいはエーテル系有機溶媒を使用すると、エマルジョン溶液の形態にある滑り剤溶液を得ることができる。エーテル系有機溶媒としては、例えば、フェニルエーテルを挙げることができる。これらの有機溶媒は単独で用いることもできるし、2種類以上を混合して使用することもできる。ジメチルシリコーンオイルのエマルジョン溶液として、例えば、ジーイー東芝シリコーン株式会社製の商品名TSM630,TSM631,TSM632を使用することができる。 The solvent used for the slip agent solution is not particularly limited as long as the drying property of the slip agent solution becomes high. As the solvent, for example, water, an organic solvent, a mixed solution of water and an organic solvent, or the like can be used. When an alcohol-based organic solvent or an ether-based organic solvent is used, a slip agent solution in the form of an emulsion solution can be obtained. Examples of the ether organic solvent include phenyl ether. These organic solvents can be used alone or in combination of two or more. As the emulsion solution of dimethyl silicone oil, for example, trade names TSM630, TSM631, and TSM632 manufactured by GE Toshiba Silicone Co., Ltd. can be used.
滑り剤溶液中のシリコーン系樹脂の濃度は0.5重量%以上、2重量%以下とすることが好ましい。濃度を0.5重量%未満にすると、シリコーン系樹脂層の形成量を0.0018mg/cm2以上、0.0355mg/cm2以下にするために塗布量を多くしなければならず、絶縁パッキング表面の凹凸が大きくなる恐れがある。一方、濃度が2重量%を超えると、シリコーン系樹脂層の形成量を0.0018mg/cm2以上、0.0355mg/cm2以下にするために塗布量を極端に少なくしなければならず、シリコーン系樹脂層の分布が不均一になりやすい。 The concentration of the silicone resin in the slip agent solution is preferably 0.5% by weight or more and 2% by weight or less. When the concentration is less than 0.5% by weight, the coating amount must be increased in order to make the formation amount of the silicone resin layer 0.0018 mg / cm 2 or more and 0.0355 mg / cm 2 or less. There is a risk of unevenness on the surface. On the other hand, when the concentration exceeds 2% by weight, the coating amount must be extremely reduced in order to make the formation amount of the silicone resin layer 0.0018 mg / cm 2 or more and 0.0355 mg / cm 2 or less, Distribution of silicone resin layer tends to be non-uniform.
絶縁パッキングは、例えばナイロン樹脂から形成することができる。絶縁パッキングの表面には、シール剤が塗布される必要がある。耐漏液特性を向上させるには、絶縁パッキングの表面にシール剤が形成されていることが望ましい。シール剤としては、例えば、脂肪族系ポリアミドのようなポリアミド系樹脂を挙げることができる。 The insulating packing can be formed from, for example, nylon resin. A sealant needs to be applied to the surface of the insulating packing. In order to improve the leakage resistance, it is desirable that a sealing agent is formed on the surface of the insulating packing. Examples of the sealing agent include polyamide resins such as aliphatic polyamides.
負極ケースは、ゲル状負極の集電体を兼ねている。負極ケースは、例えば、ニッケル−ステンレス−銅の三層クラッド材や三層クラッド材の銅面に錫メッキを施した基材等から形成したものも使用できる。クラッド材のニッケル層は、ニッケル合金層に変更することができる。また、銅層の代わりに銅合金層を使用しても良い。 The negative electrode case also serves as a current collector for the gelled negative electrode. As the negative electrode case, for example, a nickel-stainless-copper three-layer clad material or a base material obtained by tin plating the copper surface of the three-layer clad material can be used. The nickel layer of the cladding material can be changed to a nickel alloy layer. Moreover, you may use a copper alloy layer instead of a copper layer.
ゲル状負極は、負極ケースの内面と接するように電池内に収納される。ゲル状負極は、負極作用物質及びアルカリ電解液を含むものである。 The gelled negative electrode is accommodated in the battery so as to be in contact with the inner surface of the negative electrode case. The gelled negative electrode includes a negative electrode active substance and an alkaline electrolyte.
負極作用物質としては、例えば亜鉛などが安価なために望ましいが、こればかりに限らず他の金属も使用できる。またIn,Bi,Ga,Pb,Sn,Cd,Al及びCoよりなる群から選択される少なくとも一種類の元素を含ませて、亜鉛合金化させると水素ガスの発生が抑えられるため、好ましい。 As the negative electrode active substance, for example, zinc is desirable because it is inexpensive, but not limited to this, other metals can also be used. Further, it is preferable to include at least one element selected from the group consisting of In, Bi, Ga, Pb, Sn, Cd, Al, and Co, and to form a zinc alloy, because generation of hydrogen gas is suppressed.
アルカリ電解液としては、例えば、水酸化カリウムと酸化亜鉛を含むアルカリ水溶液等を挙げることができる。 Examples of the alkaline electrolyte include an alkaline aqueous solution containing potassium hydroxide and zinc oxide.
ゲル状負極には、アルカリ電解液の粘性を増加させてゲル化させる機能を有する増粘剤を添加することができる。このような増粘剤としては、例えば、ポリアクリル酸のような吸水性高分子を挙げることができる。 A thickener having a function of increasing the viscosity of the alkaline electrolyte and causing it to gel can be added to the gelled negative electrode. Examples of such a thickener include a water-absorbing polymer such as polyacrylic acid.
ゲル状負極には、水素ガスの発生を抑制するためのインヒビターを添加することが望ましい。インヒビターとしては、例えば、酸化インジウム、水酸化インジウム、酸化ビスマス等の化合物を挙げることができる。かかる化合物を用いることにより、放電休止状態での水素ガス発生をより抑えることができる。 It is desirable to add an inhibitor for suppressing the generation of hydrogen gas to the gelled negative electrode. Examples of the inhibitor include compounds such as indium oxide, indium hydroxide, and bismuth oxide. By using such a compound, the generation of hydrogen gas in a discharge resting state can be further suppressed.
正極ケースは、正極端子を兼ねている。正極ケースは、例えば、ステンレス鋼などの金属から形成することができる。また、正極の作用物質としては、例えば、酸素、二酸化マンガン、酸化銀等を使用することが可能である。 The positive electrode case also serves as a positive electrode terminal. The positive electrode case can be formed of a metal such as stainless steel, for example. Moreover, as an active substance of a positive electrode, it is possible to use oxygen, manganese dioxide, silver oxide, etc., for example.
以下、本発明の一実施形態に係るボタン型空気電池を図1,2を参照して説明する。 Hereinafter, a button type air battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明の一例であるボタン型空気電池の一実施形態を示す模式的な断面図であり、図2は、図1の空気電池の要部の拡大断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a button type air battery which is an example of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the air battery of FIG.
図1に示すように、有底円筒形をなす正極ケース1は、その開口部の上端2がかしめ加工により内方に折り曲げられている。正極ケース1は、底部に空気孔3を有する。この正極ケース1は、例えばステンレス鋼などの金属から形成されており、正極端子を兼ねているものである。この正極ケース1内には、酸素を正極作用物質とする正極が収納されている。この正極は、正極触媒層4を備えるものである。正極触媒層4は、例えば、活性炭と、助触媒としてのマンガン酸化物(例えば二酸化マンガン)と、導電性材料として膨張化黒鉛と、結着剤としてポリテトラフルオロエチレン粉末とを混合し、得られた混合物を正極集電体5に圧着充填することにより得られる。正極集電体5としては、例えば、ニッケルメッキされたステンレスネットを使用することができる。
As shown in FIG. 1, a positive electrode case 1 having a bottomed cylindrical shape has an upper end 2 of an opening thereof bent inward by caulking. The positive electrode case 1 has an
正極触媒層4に空気を均一に拡散させるための拡散紙6は、正極容器1の底部内面に配置されている。拡散紙6には、例えば、クラフト紙を使用することができる。拡散紙6の厚さは50〜100μmの範囲にすることが望ましい。酸素透過性を有する撥水膜7は、拡散紙6と正極触媒層4の間に介装されている。この撥水膜7は、アルカリ電解液が正極容器1の空気孔3から外部に漏れ出すのを防止するためのものである。撥水膜7は、例えば、ポリテトラフルオロエチレンフィルムのようなフッ素樹脂フィルムから形成することができる。なお、撥水膜7は、1枚に限らず、2枚以上重ねて使用することも可能である。
A
正極集電体5には、セパレータ8及びゲル状の負極9がこの順番に積層されている。セパレータ8は、例えば、ポリプロピレンのようなポリオレフィン製の微多孔膜と不織布とから形成されている。微多孔膜の方を負極9と対向させ、不織布を正極集電体5と対向させる。微多孔膜は、酸化亜鉛の析出による内部短絡を防止するためのものである。アルカリ電解液の保持に寄与しているのは、主に不織布である。
A
負極ケース10は、負極集電体を兼ねるもので、有底円筒形をなし、その開口端が外側に折り返されたリバース部11を有する。負極ケース10は、その内面が負極9と接すると共に、リバース部11が正極ケース1の折り曲げられた開口端2で囲まれるように正極ケース1の開口部に挿入されている。リング状の絶縁パッキング12は、その内面に段差12aを有している。絶縁パッキング12の段差12aには、負極ケース10のリバース部11が嵌合されている。シリコーン系樹脂層(滑り剤皮膜)13は、絶縁パッキング12の表面に形成されている。負極ケース10は、正極ケース1にこの絶縁パッキング12を介してかしめ固定されている。
The
図2に示すように、負極ケース10は、例えば、ニッケル層14と、ステンレス層15と、銅層16とから構成された三層クラッド材を、内面が銅層16となるように絞り加工により有底円筒形に成型した後、その開口端を折り返すことによりリバース部11を形成することによって得られる。
As shown in FIG. 2, the
ところで、正極ケース1の空気孔3は、未使用時の無駄な放電を防ぐため、正極ケース1の底面に貼られたシールテープ17で一時的に塞がれている。
By the way, the
図1,2では、ボタン型空気電池を例示したが、本発明はこれに限られるものではなく、アルカリボタン電池、酸化銀電池など他の電池系に適用することもできる。 1 and 2 exemplify a button type air battery, the present invention is not limited to this, and can be applied to other battery systems such as an alkaline button battery and a silver oxide battery.
[実施例]
以下、本発明を実施例により説明する。
[Example]
Hereinafter, the present invention will be described by way of examples.
(実施例1)
<滑り剤皮膜(シリコーン系樹脂層)の形成>
PR44型用のナイロン製絶縁パッキングの表面にポリアミド樹脂からなるシール剤を塗布したものを10000個用意した。滑り剤溶液として、ジーイー東芝シリコーン株式会社製の商品名TSM630のエマルジョン溶液(ジメチルシリコーンオイル、ポリアルキルシロキサン、フェニルエーテル、防腐剤及び水を含む)をシリコーン系樹脂の濃度が1重量%となるように水で希釈したものを用いた。
Example 1
<Formation of slip agent film (silicone resin layer)>
10,000 PR44 type nylon insulating packings coated with a sealing agent made of polyamide resin were prepared. As a slip agent solution, an emulsion solution (including dimethyl silicone oil, polyalkylsiloxane, phenyl ether, preservative, and water) of a trade name TSM630 manufactured by GE Toshiba Silicone Co., Ltd. is set so that the concentration of the silicone resin becomes 1% by weight. The one diluted with water was used.
前述の10000個の絶縁パッキングに対して滑り剤溶液5gをスプレー噴霧し、乾燥させることにより、絶縁パッキング表面に滑り剤皮膜を形成した。滑り剤溶液の噴霧量と滑り剤溶液のシリコーン系樹脂の濃度から、絶縁パッキング10000個に対してのシリコーン系樹脂の実際の塗布量(実際の滑り剤量)を算出し、その結果を下記表1に示す。表1には、滑り剤溶液の噴霧量並びに滑り剤皮膜(シリコーン系樹脂層)の形成量も併記した。なお、用いた絶縁パッキング10000個分の合計表面積は28200cm2であった。 The above-mentioned 10,000 insulating packings were sprayed with 5 g of a slip agent solution and dried to form a slip agent film on the surface of the insulating packing. From the spray amount of the slip agent solution and the concentration of the silicone resin in the slip agent solution, the actual application amount (actual slip agent amount) of the silicone resin for 10,000 insulating packings is calculated, and the result is shown in the following table. It is shown in 1. Table 1 also shows the spray amount of the slip agent solution and the formation amount of the slip agent film (silicone resin layer). The total surface area of 10,000 insulating packings used was 28200 cm 2 .
<ボタン型空気電池の組立て>
空気孔を有する底面に段部を設けた正極ケースの内側上部に、拡散紙、撥水膜、正極触媒層、正極集電体およびセパレータを収納した。正極触媒層と正極集電体には、活性炭、ポリテトラフルオロエチレン、二酸化マンガン及び膨張化黒鉛からなる正極触媒粉を、ニッケルメッキされたステンレス製ネット(正極集電体)に圧着充填することにより、一体化したものを用いた。負極ケース材にはニッケル−ステンレス−銅の三層クラッド材の銅面に錫メッキを施した基材から成形加工した負極ケースを用い、上述のように滑り剤皮膜を形成した絶縁パッキングを嵌合させた。
<Assembly of button type air battery>
Diffusion paper, a water repellent film, a positive electrode catalyst layer, a positive electrode current collector, and a separator were housed in the upper part inside the positive electrode case having a stepped portion on the bottom surface having air holes. The positive electrode catalyst layer and the positive electrode current collector are filled with a positive electrode catalyst powder made of activated carbon, polytetrafluoroethylene, manganese dioxide, and expanded graphite into a nickel-plated stainless steel net (positive electrode current collector). The integrated one was used. The negative electrode case material is a negative electrode case molded from a base material with a nickel-stainless-copper three-layer clad material plated with tin, and fitted with an insulating packing with a lubricant film as described above. I let you.
一方、ポリアクリル酸の微粉末に酸化インジウム(In2O3)を混合・攪拌した。次いで、In、Bi及びAlを含有する亜鉛合金粉末を、KOHとZnOからなるアルカリ電解液、前記ポリアクリル酸と酸化インジウムの混合物を混合・攪拌して、ゲル状の亜鉛負極を調製した。 On the other hand, indium oxide (In 2 O 3 ) was mixed and stirred in a fine powder of polyacrylic acid. Next, a zinc alloy powder containing In, Bi and Al was mixed and stirred with an alkaline electrolyte composed of KOH and ZnO and the mixture of polyacrylic acid and indium oxide to prepare a gelled zinc negative electrode.
得られたゲル状負極を負極ケース内に収納した後、この負極ケースを正極ケースに嵌合させてかしめ固定することにより、前述した図1に示す構造を有するPR44タイプのボタン型空気電池を組立てた。 After the obtained gelled negative electrode is housed in the negative electrode case, the negative electrode case is fitted into the positive electrode case and fixed by caulking, thereby assembling the PR44 type button type air cell having the structure shown in FIG. It was.
(実施例2〜6)
滑り剤溶液の噴霧量を調整することにより、滑り剤皮膜(シリコーン系樹脂層)の形成量を下記表1に示すように変更すること以外には、実施例1と同様にしてボタン型空気電池を組立てた。
(Examples 2 to 6)
A button-type air battery as in Example 1 except that the amount of the slip agent film (silicone resin layer) formed is adjusted as shown in Table 1 below by adjusting the spray amount of the slip agent solution. Assembled.
(比較例1)
ジーイー東芝シリコーン株式会社製の商品名がTSF451のシリコーン系樹脂(液状で、主成分がジメチルシリコーンオイルであり、有機溶媒および水を含んでいない)を用い、その噴霧量、シリコーン系樹脂の実際の塗布量及び滑り剤皮膜(シリコーン系樹脂層)の形成量を下記表1に示すように変更すること以外には、実施例1と同様にしてボタン型空気電池を組立てた。
(Comparative Example 1)
Using a silicone resin with the trade name TSF451 manufactured by GE Toshiba Silicone Co., Ltd. (in liquid form, the main component is dimethylsilicone oil and does not contain organic solvent and water), the spray amount, the actual silicone resin A button type air battery was assembled in the same manner as in Example 1 except that the coating amount and the formation amount of the slip agent film (silicone resin layer) were changed as shown in Table 1 below.
(比較例2)
絶縁パッキングに滑り剤皮膜を形成しなかったこと以外には、実施例1と同様にしてボタン型空気電池を組立てた。
(Comparative Example 2)
A button type air battery was assembled in the same manner as in Example 1 except that the slip film was not formed on the insulating packing.
(比較例3)
実施例1と同様にしてシール剤を塗布した絶縁パッキングに、滑り剤としてタルクを5重量%含み、残部がイソプロピルアルコール45重量%およびエチルアルコール50重量%からなる滑り剤溶液をスプレー噴霧し、乾燥させることにより、絶縁パッキング表面に滑り剤皮膜を形成した。この際、タルクが溶液中で沈降し易いため、滑り剤溶液を攪拌しながら噴霧した。絶縁パッキング表面積1cm2当りの滑り剤皮膜量を下記表1に示す。
(Comparative Example 3)
The insulating packing coated with the sealing agent in the same manner as in Example 1 was sprayed with a slipping agent solution containing 5% by weight of talc as a slipping agent, the balance being 45% by weight of isopropyl alcohol and 50% by weight of ethyl alcohol, and dried. By doing so, a slip agent film was formed on the surface of the insulating packing. At this time, since talc easily settles in the solution, the slipping agent solution was sprayed with stirring. The amount of slip agent film per 1 cm 2 of the insulating packing surface area is shown in Table 1 below.
<嵌合性の評価>
実施例1〜6および比較例1〜3のボタン型電池10000個ずつについて、電池組立工程での正極ケースと負極ケースの嵌合性を調査した。正極ケースが負極ケースの所定位置に嵌めこまれなかったものを嵌合不良とし、嵌合不良率をppm表示で下記表1に示す。
<Evaluation of fitability>
About 10,000 button type batteries of Examples 1-6 and Comparative Examples 1-3, the fitting property of the positive electrode case and the negative electrode case in the battery assembly process was investigated. A case where the positive electrode case was not fitted into a predetermined position of the negative electrode case was regarded as a fitting failure, and the fitting failure rate is shown in Table 1 below in ppm.
<染み出し不良の評価>
実施例1〜6および比較例1〜3のボタン型電池10000個ずつについて、電池組立て時のゲルの染み出しの発生数を調査し、ゲル染み出し発生率をppm表示で下記表1に示す。
For each of 10,000 button-type batteries of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3, the number of occurrences of gel seepage during battery assembly was investigated, and the gel seepage occurrence rate is shown in Table 1 below in ppm.
表1から明らかなように、絶縁パッキングの表面に0.0018mg/cm2以上、0.0355mg/cm2以下のシリコーン系樹脂層(滑り剤皮膜)が形成された実施例1〜6のボタン型電池では、嵌合不良とゲル染み出しによる不良が少ない。これには、パッキング表面の凹凸が少なくなることで嵌合性が向上したことが寄与している。滑り剤を噴霧してもパッキング表面のシール剤の効果は失われておらず、ゲル染み出し不良も低下した。これは、嵌合不良が低下したことによるシール剤との相乗効果と考えられる。特に、滑り剤皮膜量が0.0018〜0.0177mg/cm2の範囲にある実施例1〜4のボタン型電池では、染み出し不良率が1ppm以下と非常に少なかった。さらに、滑り剤皮膜量が0.0035〜0.0142mg/cm2の範囲にある実施例2,3のボタン型電池は、染み出し不良が皆無であっただけでなく、嵌合性不良も非常に少なかった。 As is clear from Table 1, the button type of Examples 1 to 6 in which a silicone resin layer (slip agent film) of 0.0018 mg / cm 2 or more and 0.0355 mg / cm 2 or less was formed on the surface of the insulating packing. In batteries, there are few defects due to poor fitting and gel seepage. This is due to the fact that the fitting property is improved by reducing the irregularities on the packing surface. Even when the slip agent was sprayed, the effect of the sealing agent on the packing surface was not lost, and the gel exudation failure was also reduced. This is considered to be a synergistic effect with the sealing agent due to a decrease in poor fitting. In particular, in the button type batteries of Examples 1 to 4 having a slip agent film amount in the range of 0.0018 to 0.0177 mg / cm < 2 >, the seepage failure rate was very low at 1 ppm or less. Furthermore, the button type batteries of Examples 2 and 3 having a slip agent coating amount in the range of 0.0035 to 0.0142 mg / cm 2 not only had no seepage failure but also had very poor fitting properties. There were few.
これに対し、前述の特許文献3のように液体状のシリコーン系樹脂をそのまま塗布した比較例1によると、滑り剤皮膜量が0.0355mg/cm2を超え、パッキング表面の凹凸はなくなるものの、ゲルの染み出しによる不良が高くなりやすい。これは表面積あたりの滑り剤量が多すぎることで、パッキング表面の滑らかすぎて、ゲルが染み出したやすくなったと考えられる。また、滑り剤皮膜量が0.0018mg/cm2未満の比較例2によると、嵌合不良がやや高くなる。前述の特許文献2のように粉末状の滑り剤を使用した比較例3のボタン型電池においても、嵌合不良が高くなった。これは、滑り剤溶液を攪拌しながらスプレーしたものの、タルクが絶縁パッキング表面上に偏在固化し、このため嵌合性が劣化したものと考えられる。
On the other hand, according to Comparative Example 1 in which the liquid silicone-based resin was applied as it is as in
これらの結果より、パッキング表面に0.0018mg/cm2以上、0.0355mg/cm2以下のシリコーン系樹脂層を形成することで嵌合不良及び組立時のゲル染み出し不良が低下することが解った。さらに言えば電池構造に関わらず、同様のリング状のパッキングであれば信頼性の高い電池を提供することができる。 From these results, it is understood that by forming a silicone resin layer of 0.0018 mg / cm 2 or more and 0.0355 mg / cm 2 or less on the packing surface, poor fitting and poor gel seepage during assembly are reduced. It was. Furthermore, regardless of the battery structure, a similar ring-shaped packing can provide a highly reliable battery.
1…正極ケース、2…開口部の上端、3…空気孔、4…正極触媒層、5…正極集電体、6…空気拡散紙、7…撥水膜、8…セパレータ、9…ゲル状負極、10…負極ケース、11…リバース部、12…絶縁パッキング、12a…段差、13…滑り剤皮膜(シリコーン系樹脂層)、14…ニッケル層、15…ステンレス層、16…銅層、17…シールテープ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Positive electrode case, 2 ... Upper end of opening, 3 ... Air hole, 4 ... Positive electrode catalyst layer, 5 ... Positive electrode collector, 6 ... Air diffusion paper, 7 ... Water-repellent film, 8 ... Separator, 9 ... Gel-like Negative electrode, 10 ... negative electrode case, 11 ... reverse part, 12 ... insulating packing, 12a ... step, 13 ... slip agent film (silicone resin layer), 14 ... nickel layer, 15 ... stainless steel layer, 16 ... copper layer, 17 ... sealing tape.
Claims (3)
負極ケースと、
前記負極ケースの内面と接しているゲル状負極と、
前記正極ケースと前記負極ケースの間に介在される絶縁パッキングと、
前記絶縁パッキングの表面に形成され、0.0018mg/cm2以上、0.0355mg/cm2以下のシリコーン系樹脂層と
を具備することを特徴とするボタン型電池。 A positive electrode case;
A negative electrode case;
A gelled negative electrode in contact with the inner surface of the negative electrode case;
Insulating packing interposed between the positive electrode case and the negative electrode case;
A button-type battery comprising: a silicone-based resin layer formed on a surface of the insulating packing and having a thickness of 0.0018 mg / cm 2 or more and 0.0355 mg / cm 2 or less.
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