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JP4804765B2 - Square air battery - Google Patents

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JP4804765B2
JP4804765B2 JP2005028362A JP2005028362A JP4804765B2 JP 4804765 B2 JP4804765 B2 JP 4804765B2 JP 2005028362 A JP2005028362 A JP 2005028362A JP 2005028362 A JP2005028362 A JP 2005028362A JP 4804765 B2 JP4804765 B2 JP 4804765B2
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JP
Japan
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case
positive electrode
rib
electrode case
battery
Prior art date
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JP2005028362A
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Inventor
侯志 高村
治成 島村
信晴 小柴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • Y02E60/128

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Description

本発明は、耐漏液性に優れた角形空気電池に関する。   The present invention relates to a rectangular air battery excellent in leakage resistance.

ボタン形空気電池は、小型補聴器や、小型ページャーなどの駆動電源として使用されている。この空気電池は、同じサイズの他の電池、例えば、酸化銀電池と比べ、嵩張る正極活物質を必要としない分、負極活物質となる亜鉛を多く充填することができる。そのため、電池容量が大きいという利点を有している。その反面、ボタン形空気電池は、引き出せる電流が小さいという欠点がある。このような欠点があるため、携帯電子機器や小型オーディオなどの小型電子機器の駆動電源として使用することは難しい。   The button-type air battery is used as a driving power source for small hearing aids, small pagers, and the like. Compared with other batteries of the same size, for example, silver oxide batteries, this air battery can be filled with more zinc as a negative electrode active material because it does not require a bulky positive electrode active material. Therefore, there is an advantage that the battery capacity is large. On the other hand, the button-type air battery has a drawback that the current that can be drawn is small. Because of these drawbacks, it is difficult to use as a drive power source for small electronic devices such as portable electronic devices and small audio devices.

ボタン形空気電池の引き出せる電流を大きくする手段として、電池サイズを大きくする方法が考えられる。しかし、電池サイズを大きくしただけでは、小型電子機器の電池に与えられる収納体積内には収まらないという問題がある。   As a means for increasing the current that can be drawn from the button-type air battery, a method of increasing the battery size can be considered. However, there is a problem that simply increasing the battery size does not fit within the storage volume given to the battery of a small electronic device.

このような課題に対し、さらに2つの対策が考えられる。1つ目の対策は、引き出せる電流を大きくするために、内部抵抗を小さくする方法である。2つ目の対策は、ボタン形でなく、角形とし、小型電子機器内の電池に与えられる体積を有効に使い、引き出せる電流を大きくする方法である。角形に成形された、正極ケースと負極封口ケースと絶縁ガスケットとを用い、正極ケースと負極封口ケースとが絶縁ガスケットを介して封口された構造である(特許文献1)。
特表2002−532858号公報
Two more countermeasures can be considered for such a problem. The first countermeasure is to reduce the internal resistance in order to increase the current that can be drawn. The second countermeasure is a method of increasing the current that can be drawn by effectively using the volume given to the battery in the small electronic device by using a rectangular shape instead of the button shape. This is a structure in which a positive electrode case, a negative electrode sealing case, and an insulating gasket are formed in a square shape, and the positive electrode case and the negative electrode sealing case are sealed via an insulating gasket (Patent Document 1).
Japanese translation of PCT publication No. 2002-532858

前記角形空気電池は、ボタン形のものに比べ、形状が直線部とコーナー部からなる構造である。そのため、封口時に以下のような課題が発生する。
負極ケースは、絞り加工により成形されているため、コーナー部では偏肉と加工硬化が起きている。このため、負極ケースのコーナー部は直線部に比べて機械強度が増すこととなる。このようなコーナー部と直線部との機械強度の差により、コーナー部の機械強度に合わせてカシメにより封口する場合、直線部では封口圧力に耐えることができず、直線部の側壁部が内側へ座屈変形してしまう(図11)。このことが、さらに2つの問題を引き起こしてしまう。
The square air battery has a structure composed of a straight portion and a corner portion as compared with a button-type battery. Therefore, the following problems occur at the time of sealing.
Since the negative electrode case is formed by drawing, uneven thickness and work hardening occur in the corner portion. For this reason, the corner portion of the negative electrode case has higher mechanical strength than the straight portion. Due to the difference in mechanical strength between the corner portion and the straight portion, when sealing with caulking in accordance with the mechanical strength of the corner portion, the straight portion cannot withstand the sealing pressure, and the side wall portion of the straight portion is inward. It buckles and deforms (FIG. 11). This causes two more problems.

1つ目の問題は、負極ケースの直線部の側壁部と、絶縁ガスケットとの間に隙間ができ、この隙間から漏液する。2つ目の問題は、空気極の外周縁部と正極ケースの壁面との間に隙間ができ、両者間の接触が悪くなり、電池の内部抵抗が高くなることである。   The first problem is that a gap is formed between the side wall portion of the straight portion of the negative electrode case and the insulating gasket, and the liquid leaks from this gap. The second problem is that a gap is formed between the outer peripheral edge of the air electrode and the wall surface of the positive electrode case, the contact between the two becomes worse, and the internal resistance of the battery is increased.

そこで本発明は、このような従来の課題を解決するもので、耐漏液性に優れ、かつ内部抵抗の上昇を抑制することができる角形空気電池を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a rectangular air battery that has excellent liquid leakage resistance and can suppress an increase in internal resistance.

前記課題を解決するために、本発明は、空気孔を有する底面に、空気拡散紙、撥水膜、空気極、およびセパレータをその順に収容した角形の正極ケースと、開口部から側壁の内外にわたって被覆する断面略U字状の筒状の絶縁ガスケットを装着すると共に電解液を含む負極を収容し、開口部を前記正極ケースの底に向けて組み合わせた角形の負極封口ケースとを具備し、前記正極ケースの開口端部を前記絶縁ガスケットを介して負極封口ケースの外周部にかしめて前記両ケースを封口した角形空気電池であって、前記正極ケースの底面に、少なくとも該ケースの四側面に対応して内側へ突出するリブを設け、このリブにより前記セパレータを介して前記絶縁ガスケットの内側面下端部を支えるようにしており、前記リブの設けられる位置が前記絶縁ガスケットの内側面下端部よりも前記底面の中央側にある角形空気電池に関する。 In order to solve the above problems, the present invention provides a rectangular positive electrode case in which an air diffusion paper, a water repellent film, an air electrode, and a separator are accommodated in that order on a bottom surface having air holes, and from the opening to the inside and outside of the side wall. A rectangular negative electrode sealing case in which a cylindrical insulating gasket having a substantially U-shaped cross-section to be coated is mounted and a negative electrode containing an electrolytic solution is accommodated, and an opening is combined toward the bottom of the positive electrode case, and A square air battery in which both cases are sealed by caulking the open end of the positive electrode case to the outer periphery of the negative electrode sealing case via the insulating gasket, and corresponds to at least the four side surfaces of the case on the bottom surface of the positive electrode case and a rib protruding inwardly disposed, and so by the ribs through the separator support inner surface lower end portion of the insulating gasket, the position provided with the ribs prior to Than the inner surface lower end portion of the insulating gasket on Square air battery in the center side of the bottom surface.

本発明の角形空気電池は、絶縁ガスケットの内側面下端部が、セパレータを介して正極ケースのリブによって支えられるため、負極ケースの側壁部が内側へ変形することが抑制される。こうすることにより、負極ケースの側壁部と絶縁ガスケットとを密着させ、漏液を防止することができる。また、負極ケースの側壁部の変形に伴う空気極の変形がなくなり、空気極の外周縁部と正極ケースの壁面との間の接触が維持できるため、内部抵抗の上昇も抑制することができる。したがって、耐漏液性に優れ、かつ高品質の角形空気電池を提供することができる。   In the rectangular air battery of the present invention, the lower end portion of the inner side surface of the insulating gasket is supported by the rib of the positive electrode case via the separator, so that the side wall portion of the negative electrode case is prevented from being deformed inward. By doing so, the side wall portion of the negative electrode case and the insulating gasket can be brought into close contact with each other, and leakage can be prevented. Moreover, since the deformation | transformation of the air electrode accompanying a deformation | transformation of the side wall part of a negative electrode case is lose | eliminated and the contact between the outer periphery part of an air electrode and the wall surface of a positive electrode case can be maintained, the raise of internal resistance can also be suppressed. Therefore, it is possible to provide a high-quality square air battery having excellent liquid leakage resistance.

本発明の角形空気電池は、正極ケースの底面に空気孔を有している。この正極ケースの底面に、空気拡散紙、撥水膜、空気極、およびセパレータが、その順に積層されて収容されている。負極ケースの開口部から側壁の内外にわたって被覆するように、断面略U字状の筒状の絶縁ガスケットが装着されている。この絶縁ガスケットが装着された負極ケースには、電解液を含む負極が収容されている。この負極ケースに装着された絶縁ガスケットの底面が、前記正極ケースの内底面に向くように組み合わされている。前記正極ケースの開口端部が前記絶縁ガスケットを介して負極ケースの外周部を、かしめにより封口している。前記正極ケースの底面には、少なくとも該ケースの四側面に対応して、該ケースの内側へ突出するリブが設けられている。このリブにより前記セパレータを介して前記絶縁ガスケットの内側面下端部を支えるようにしている。前記リブの設けられる位置は前記絶縁ガスケットの内側面下端部よりも前記底面の中央側にある。前記のケース内側へ突出するリブは、前記正極ケース底面の外形に対応して1つの連続した角形を構成してもよい。 The square air battery of the present invention has air holes on the bottom surface of the positive electrode case. Air diffusion paper, a water repellent film, an air electrode, and a separator are stacked and accommodated in this order on the bottom surface of the positive electrode case. A cylindrical insulating gasket having a substantially U-shaped cross section is mounted so as to cover the opening of the negative electrode case from the inside and outside of the side wall. A negative electrode case containing an electrolytic solution is accommodated in the negative electrode case to which the insulating gasket is attached. The bottom surface of the insulating gasket attached to the negative electrode case is combined so as to face the inner bottom surface of the positive electrode case. The open end portion of the positive electrode case seals the outer peripheral portion of the negative electrode case by caulking through the insulating gasket. On the bottom surface of the positive electrode case, ribs that protrude toward the inside of the case are provided corresponding to at least four side surfaces of the case. The rib supports the lower end of the inner surface of the insulating gasket via the separator. The position where the rib is provided is closer to the center of the bottom surface than the lower end of the inner surface of the insulating gasket. The rib protruding to the inside of the case may constitute one continuous square corresponding to the outer shape of the bottom surface of the positive electrode case.

ここで、空気拡散層は、空気孔から取入れた空気を拡散させるための層であり、電解液を吸収し、漏液を防止する役目も併せ持っている。撥水膜は、電解液が電池外部に漏れ出すのを防ぐための膜である。空気極は、正極であり、空気中の酸素を還元するための触媒を含んでいる。   Here, the air diffusion layer is a layer for diffusing the air taken in from the air holes, and also has a function of absorbing the electrolyte and preventing leakage. The water repellent film is a film for preventing the electrolyte from leaking out of the battery. The air electrode is a positive electrode and includes a catalyst for reducing oxygen in the air.

本発明の好ましい実施の形態において、正極ケースのリブと絶縁ガスケットの底面との間には、撥水膜、空気極、およびセパレータが挟まれている。   In a preferred embodiment of the present invention, a water repellent film, an air electrode, and a separator are sandwiched between the rib of the positive electrode case and the bottom surface of the insulating gasket.

正極ケースに設けたリブが、カシメにより封口する際に、絶縁ガスケットの底面が電池内部に滑り込むことを防ぐ、ストッパーの役目を担っている。さらに、負極ケースの側壁部が内側に倒れこむことも防ぐことができる。このことにより、負極ケースの側壁部と絶縁ガスケットとを密着させ、それらの間に隙間が発生することを抑制している。また、絶縁ガスケットの底面の変形が抑制されることにより、絶縁ガスケットの底面と正極ケースの内底面との間に挟まれた、撥水膜、空気極およびセパレータの変形を抑制することができる。   The rib provided on the positive electrode case serves as a stopper that prevents the bottom surface of the insulating gasket from sliding into the battery when sealing with caulking. Furthermore, the side wall portion of the negative electrode case can be prevented from falling inward. As a result, the side wall portion of the negative electrode case and the insulating gasket are brought into close contact with each other, and the generation of a gap between them is suppressed. Further, by suppressing the deformation of the bottom surface of the insulating gasket, it is possible to suppress the deformation of the water repellent film, the air electrode, and the separator sandwiched between the bottom surface of the insulating gasket and the inner bottom surface of the positive electrode case.

本発明の好ましい実施の形態において、正極ケースのリブの断面形状は、正極ケースの底面から内側に向かって凸状に突き出た部分、すなわち突出部の幅寸法aに対する高さ寸法bの比b/aは、0.1〜2.5である。   In a preferred embodiment of the present invention, the cross-sectional shape of the rib of the positive electrode case is a ratio of the height dimension b to the width dimension a of the protruding part, that is, the protruding part inward from the bottom surface of the positive electrode case b / a is 0.1 to 2.5.

本発明の好ましい実施の形態において、正極ケースの側壁の厚みcに対する負極ケースの側壁の厚みdの比d/cは、1.1〜2.5である。負極ケースの側壁の厚みが大きくなると、電池内部に充填できる負極の量が減少するため、d/cのさらに好ましい範囲は1.1〜2.0である。   In a preferred embodiment of the present invention, the ratio d / c of the thickness d of the side wall of the negative electrode case to the thickness c of the side wall of the positive electrode case is 1.1 to 2.5. When the thickness of the side wall of the negative electrode case increases, the amount of negative electrode that can be filled in the battery decreases, and therefore a more preferable range of d / c is 1.1 to 2.0.

本発明のさらに好ましい実施の形態において、絶縁ガスケットは、外側面下端部が丸み(以下、アール部と略す)を有し、この丸みの部分と正極ケースの内側壁との間に、空気極の外周縁部を挟み込んでいる。空気極の集電体となる金属ネットの外周縁部の端面が正極ケースの側壁内面部と電気的に接触している。このように、意図的に、空気極の外周縁部を絶縁ガスケットのアール部に潜り込ませることにより、正極ケースと空気極との電気的な接触が確実となる。さらに、空気極とセパレータの外周縁部を、絶縁ガスケットのアール部に潜り込ませることにより、封口時において、これらが変形することも抑制している。こうすることにより、絶縁ガスケットの底面部と、積層された撥水膜、空気極およびセパレータとが密着するとともに、電池の内部抵抗の上昇を抑制することができる。   In a further preferred embodiment of the present invention, the insulating gasket has a rounded bottom end (hereinafter abbreviated as a rounded portion), and an air electrode is interposed between the rounded portion and the inner wall of the positive electrode case. The outer periphery is sandwiched. The end surface of the outer peripheral edge of the metal net serving as the current collector of the air electrode is in electrical contact with the inner surface of the side wall of the positive electrode case. Thus, the electrical contact between the positive electrode case and the air electrode is ensured by intentionally letting the outer peripheral edge of the air electrode into the rounded portion of the insulating gasket. Further, the outer peripheral edge portion of the air electrode and the separator is submerged in the rounded portion of the insulating gasket, so that deformation of these at the time of sealing is also suppressed. By doing so, the bottom surface portion of the insulating gasket and the laminated water-repellent film, the air electrode, and the separator can be in close contact with each other, and an increase in the internal resistance of the battery can be suppressed.

本発明のさらに好ましい実施の形態において、正極ケースのリブは凸形状の突出した先端部が丸みを有している。これにより、リブの先端と撥水膜、および空気極との接点にかかる応力が、リブの丸みの部分に平均的に分布するようになり、封口時にリブと撥水膜、および空気極との接点に過度に圧力がかかって、撥水膜、または空気極に破れが発生するのを防止できる。   In a further preferred embodiment of the present invention, the protruding rib of the positive electrode case has a rounded protruding tip. As a result, the stress applied to the contact point between the rib tip, the water repellent film, and the air electrode is distributed on the rounded portion of the rib on average, and the rib, the water repellent film, and the air electrode are sealed during sealing. It is possible to prevent the water repellent film or the air electrode from being broken due to excessive pressure applied to the contact.

本発明のさらに好ましい実施の形態において、正極ケース底面は段差を有し、前記リブよりも内側の部分が、リブよりも外側の部分より下方へ突出しており、その段差が前記ケースの底面部の厚みと同じかそれより小さい。そのような構成においては、段差の分だけ空気拡散紙の厚みを増加させることができる。これにより、空気孔から供給される空気を空気極の全面にほぼ均等に拡散させることができ、したがって重負荷放電特性を向上させることができる。   In a further preferred embodiment of the present invention, the bottom surface of the positive electrode case has a step, a portion inside the rib protrudes downward from a portion outside the rib, and the step is formed on the bottom portion of the case. Same as or smaller than thickness. In such a configuration, the thickness of the air diffusion paper can be increased by the level difference. As a result, the air supplied from the air holes can be diffused almost uniformly over the entire surface of the air electrode, and thus the heavy load discharge characteristics can be improved.

本発明のさらに好ましい実施の形態において、前記負極ケース、絶縁ガスケットおよび正極ケースの、角形空気電池の四辺に対応する側壁の部分が、外側へ突出する緩い丸みを有している。そのため、ケースの軸方向に加わる封口圧によって生じる、ガスケットの面方向、すなわち前記封口圧に直交する方向の応力、をガスケットの全周においてほぼ均一にすることができる。これにより、耐漏液性を向上させることができる。   In a further preferred embodiment of the present invention, side wall portions corresponding to the four sides of the square air battery of the negative electrode case, the insulating gasket and the positive electrode case have loose roundness protruding outward. Therefore, the stress in the surface direction of the gasket, that is, the direction orthogonal to the sealing pressure, generated by the sealing pressure applied in the axial direction of the case can be made substantially uniform over the entire circumference of the gasket. Thereby, leakage resistance can be improved.

本発明のさらに好ましい実施の形態において、リブが、正極ケースの四側面に対応する部分、すなわち側面に平行な位置にのみ存在し、正極ケース底面のコーナー部の内側には存在しない。これにより上記の例と同様に、ガスケットの面方向にかかる応力、をガスケットの全周においてほぼ均一にすることができる。これにより、耐漏液性を向上させることができる。   In a further preferred embodiment of the present invention, the rib exists only at portions corresponding to the four side surfaces of the positive electrode case, that is, at positions parallel to the side surfaces, and does not exist inside the corner portion of the bottom surface of the positive electrode case. As a result, similar to the above example, the stress applied in the gasket surface direction can be made substantially uniform over the entire circumference of the gasket. Thereby, leakage resistance can be improved.

正極ケースと負極ケースの母材には、ステンレス鋼や、鉄を用いることができる。
負極ケースは、例えば母材に銅金属が貼り合わされたクラッド材で、母材表面にはニッケル金属のメッキが施されている。ケース内面には銅金属、ケース外面にはニッケル金属メッキが配置するように成形されている。さらに銅金属の上にスズ金属がメッキされているものを用いることもできる。
Stainless steel or iron can be used for the base material of the positive electrode case and the negative electrode case.
The negative electrode case is, for example, a clad material in which copper metal is bonded to a base material, and the surface of the base material is plated with nickel metal. Copper metal is disposed on the inner surface of the case, and nickel metal plating is disposed on the outer surface of the case. Furthermore, what has tin metal plated on copper metal can also be used.

絶縁ガスケットは、耐アルカリ性を有する熱可塑性高分子を用いることができる。例えば、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂のようなポリオレフィン樹脂でもよく、ナイロンのようなポリアミド樹脂でもよい。   As the insulating gasket, a thermoplastic polymer having alkali resistance can be used. For example, a polyolefin resin such as a polyethylene resin or a polypropylene resin may be used, and a polyamide resin such as nylon may be used.

電解液は、通常、水酸化カリウム(以下、KOHと略す)と酸化亜鉛(以下、ZnOと略す)を含む水溶液と、ゲル化剤とを混合したゲル化電解液が用いられる。   As the electrolytic solution, a gelled electrolytic solution obtained by mixing an aqueous solution containing potassium hydroxide (hereinafter abbreviated as KOH) and zinc oxide (hereinafter abbreviated as ZnO) and a gelling agent is usually used.

KOH濃度の範囲は28〜45wt%が好ましい。負極活物質である亜鉛の自己放電を抑制するためのZnOの濃度は、KOH水溶液に飽和するまで溶解させてもよい。KOH水溶液には、水素ガス発生を抑制するために、有機防食剤を溶解させてもよい。有機防食剤として、フルオロアルキルポリオキシエチレンなどが挙げられる。ゲル化剤として、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ソーダ、キトサンゲルなどが挙げられ、これらの重合度、架橋度、および分子量を変えたもの、さらには、これらのうちの2種以上を混合したものを用いてもよい。   The KOH concentration range is preferably 28 to 45 wt%. The concentration of ZnO for suppressing self-discharge of zinc as the negative electrode active material may be dissolved in the KOH aqueous solution until it is saturated. An organic anticorrosive may be dissolved in the aqueous KOH solution in order to suppress the generation of hydrogen gas. Examples of the organic anticorrosive include fluoroalkyl polyoxyethylene. Examples of the gelling agent include carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyacrylic acid, sodium polyacrylate, chitosan gel, etc., and those having a different degree of polymerization, degree of crosslinking, and molecular weight. You may use what mixed 2 or more types of them.

負極の活物質となる亜鉛合金粉末には、水素過電圧の高い金属種として、Al、Bi、In、Ca、Pb、Snのうち少なくとも1種が50〜1000ppmの範囲で含まれていてもよい。これらの金属種のうち2種以上が含まれていてもよい。負極には、他の金属電極、例えば鉄電極、アルミニウム電極、カルシウム電極、マグネシウム電極などを用いることができる。その場合、電解液はそれらの電極に適したものが用いられる。   The zinc alloy powder serving as the negative electrode active material may contain at least one of Al, Bi, In, Ca, Pb, and Sn in a range of 50 to 1000 ppm as a metal species having a high hydrogen overvoltage. Two or more of these metal species may be included. Other metal electrodes such as an iron electrode, an aluminum electrode, a calcium electrode, and a magnesium electrode can be used for the negative electrode. In that case, an electrolytic solution suitable for those electrodes is used.

セパレータとして、ビニロン不織布、セルロース均質膜、親水処理を施したポリエチレン微多孔膜やポリプロピレン微多孔膜、ビニロン不織布とセルロース均質膜とをラミネートしたシート、ビニロン不織布と親水処理を施したポリエチレン微多孔膜やポリプロピレン微多孔膜とをラミネートしたシートが挙げられるが、これらに限定されない。
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
As separators, vinylon nonwoven fabric, cellulose homogeneous membrane, polyethylene microporous membrane or polypropylene microporous membrane with hydrophilic treatment, sheets laminated with vinylon nonwoven fabric and cellulose homogeneous membrane, vinylon nonwoven fabric and polyethylene microporous membrane with hydrophilic treatment, Although the sheet | seat which laminated the polypropylene microporous film is mentioned, it is not limited to these.
Examples of the present invention will be described in detail below.

図1に、本発明の一実施例である角形空気電池の一部を断面にした正面図を示す。図2は、その平面図である。図3は、底面図である。
正極ケース1と、負極封口ケース2とは、これらの間に介在する絶縁ガスケットとしてのポリプロピレン樹脂製ガスケット3を介して、封口された角形空気電池である。正極ケース1は、底部11、および底部11に連なり、かつ相互に連なっている4つの側壁12からなり、これら側壁により区画された開口を有する。正極ケース1の側壁12同士をつなぐコーナー部14は曲面状になっている。同様に、負極封口ケース2は、底部21、および底部に連なり、かつ相互に連なっている4つの側壁22からなり、これら側壁により区画された開口を有する。負極封口ケース2の側壁は、肩部25を有する。ケース2の側壁22同士をつなぐコーナー部24は曲面状になっている。ガスケット3は、相互に連なった外側の4つの側壁32、相互に連なった内側の4つの側壁33、および側壁32と33の下端部をつなぐ底部31からなる。
FIG. 1 is a front view showing a section of a rectangular air battery according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view thereof. FIG. 3 is a bottom view.
The positive electrode case 1 and the negative electrode sealing case 2 are rectangular air batteries sealed through a polypropylene resin gasket 3 as an insulating gasket interposed therebetween. The positive electrode case 1 includes a bottom portion 11 and four side walls 12 that are continuous with the bottom portion 11 and are continuous with each other, and has an opening that is partitioned by these side walls. The corner portion 14 that connects the side walls 12 of the positive electrode case 1 is curved. Similarly, the negative electrode sealing case 2 includes a bottom portion 21 and four side walls 22 connected to the bottom portion and connected to each other, and has an opening partitioned by these side walls. The side wall of the negative electrode sealing case 2 has a shoulder portion 25. A corner portion 24 that connects the side walls 22 of the case 2 is curved. The gasket 3 includes four outer side walls 32 connected to each other, four inner side walls 33 connected to each other, and a bottom portion 31 connecting the lower ends of the side walls 32 and 33.

この電池サイズは、例えば、縦25mm、横35mm、厚さ3.0mmである。封口は、プレス機に設置した封口金型を用いて、カシメ封口する。すなわち、以下に述べるように、空気拡散紙4、撥水膜5、空気極6、およびセパレータ7を収容した正極ケース1と、側壁22にガスケット3を組み合わせ、電解液を含む負極8を収容した負極封口ケース2とを、負極封口ケースの開口部が正極ケースの底部に向き合わせて組み合わせる。これを封口金型にセットし、正極ケース1の側壁の端部をガスケット3の外側の側壁32を介して負極封口ケース2の側壁22にかしめる。これにより、ガスケット3の側壁32は、ケース1の側壁12の端部とケース2の側壁22との間で径方向に圧縮され、さらにケース1の側壁12の内面とケース2の肩部25との間に圧縮され、ケース1の側壁12とケース2の側壁22との間に液密なシールが得られる。ケース1の側壁12による軸方向の締め付け力は、ケース2の側壁22の端部がガスケット3の底部31をケース1の底部側へ圧縮するように作用する。これによって、ケース1の底面とガスケット3との間にシールが得られる。また、ケース1の側壁12による軸方向の締め付け力は、ケース2の側壁22をケース内側へ押し、したがって、ガスケット3をケース1の中央側へ押し込むように作用する。しかし、ケース1の底部には、リブ10があり、このリブが、セパレータ7などを介してガスケット3の側壁33の内側の下端部を支えているので、ケース2の側壁22が内側へ変形したりガスケット3が内側へずれたりすることはない。   The battery size is, for example, 25 mm long, 35 mm wide, and 3.0 mm thick. The sealing is performed by caulking using a sealing mold installed in a press machine. That is, as described below, the positive electrode case 1 containing the air diffusion paper 4, the water repellent film 5, the air electrode 6, and the separator 7 was combined with the gasket 3 on the side wall 22, and the negative electrode 8 containing the electrolytic solution was contained. The negative electrode sealing case 2 is combined with the opening of the negative electrode sealing case facing the bottom of the positive electrode case. This is set in a sealing mold, and the end of the side wall of the positive electrode case 1 is caulked to the side wall 22 of the negative electrode sealing case 2 through the outer side wall 32 of the gasket 3. Thereby, the side wall 32 of the gasket 3 is radially compressed between the end of the side wall 12 of the case 1 and the side wall 22 of the case 2, and further, the inner surface of the side wall 12 of the case 1 and the shoulder portion 25 of the case 2 And a liquid-tight seal is obtained between the side wall 12 of the case 1 and the side wall 22 of the case 2. The axial tightening force by the side wall 12 of the case 1 acts so that the end of the side wall 22 of the case 2 compresses the bottom 31 of the gasket 3 toward the bottom of the case 1. As a result, a seal is obtained between the bottom surface of the case 1 and the gasket 3. Further, the axial tightening force by the side wall 12 of the case 1 acts to push the side wall 22 of the case 2 toward the inside of the case and thus push the gasket 3 toward the center of the case 1. However, there is a rib 10 at the bottom of the case 1, and this rib supports the lower end portion on the inner side of the side wall 33 of the gasket 3 via the separator 7 or the like, so that the side wall 22 of the case 2 is deformed inward. The gasket 3 is not displaced inward.

この電池の内部には、図1に示すように下から順に、正極ケース1に接着された空気拡散紙4、撥水膜として微多孔性ポリテトラフルオロエチレン膜(以下、PTFE膜と略す)5、空気極6、およびセパレータとして親水処理を施したポリエチレン微多孔膜(以下、親水処理PE微多孔膜と略す)7が、この順に積層されている。空気極6の外周縁部は、正極ケース1の側壁部と電気的に接触している。負極ケース2には、断面がU字形状のガスケット3がはめ合わされている。負極ケースの内部には電解液を含む負極8が充填されている。   As shown in FIG. 1, the battery has an air diffusion paper 4 adhered to the positive electrode case 1 and a microporous polytetrafluoroethylene film (hereinafter abbreviated as PTFE film) 5 as a water repellent film. The air electrode 6 and a polyethylene microporous membrane (hereinafter abbreviated as a hydrophilic treated PE microporous membrane) 7 subjected to hydrophilic treatment as a separator are laminated in this order. The outer peripheral edge of the air electrode 6 is in electrical contact with the side wall of the positive electrode case 1. The negative electrode case 2 is fitted with a gasket 3 having a U-shaped cross section. A negative electrode 8 containing an electrolytic solution is filled in the negative electrode case.

正極ケース1は、ケース外面にニッケル金属のメッキが施されたステンレス鋼母材を用いる。ケース底面には、空気を取入れるための空気孔9と、リブ10とが設けられている。この正極ケース1の底面とガスケット3との間には、PTFE膜5、空気極6、および親水処理PE微多孔膜7が挟まれている。   The positive electrode case 1 uses a stainless steel base material whose outer surface is plated with nickel metal. An air hole 9 for taking in air and a rib 10 are provided on the bottom surface of the case. Between the bottom surface of the positive electrode case 1 and the gasket 3, a PTFE film 5, an air electrode 6, and a hydrophilic treatment PE microporous film 7 are sandwiched.

正極ケース1のリブ10は、正極ケース1の側壁と等距離の位置に全周にわたって、底面から電池内部に向かって凸形状に設けられている。このリブ10と正極ケース1の側壁との間に、ガスケット3が配置されている。   The rib 10 of the positive electrode case 1 is provided in a convex shape from the bottom to the inside of the battery over the entire circumference at a position equidistant from the side wall of the positive electrode case 1. The gasket 3 is disposed between the rib 10 and the side wall of the positive electrode case 1.

負極ケース2は、母材のステンレス鋼に銅金属が貼り合わされたクラッド材で、ステンレス鋼表面にはニッケル金属のメッキが施されている。ケース内面には銅金属が、ケース外面にはニッケル金属メッキが配置するように成形されている。   The negative electrode case 2 is a clad material in which copper metal is bonded to stainless steel as a base material, and the surface of the stainless steel is plated with nickel metal. Copper metal is disposed on the inner surface of the case, and nickel metal plating is disposed on the outer surface of the case.

正極ケース1の側壁部と、ガスケット3の間には、漏液を防止するために、封止補助層が介在している。封止補助層は、ブロンアスファルトピッチを溶剤のトルエンに溶解した封止剤を、ガスケット3に塗布、乾燥して形成する。   An auxiliary sealing layer is interposed between the side wall portion of the positive electrode case 1 and the gasket 3 in order to prevent leakage. The sealing auxiliary layer is formed by applying a sealing agent in which Bron asphalt pitch is dissolved in toluene as a solvent to the gasket 3 and drying it.

空気極6は以下のように作製する。
マンガン酸化物40重量%と、活性炭30重量%と、導電材としてカーボンブラックの一種であるケッチェンブラック(三菱化学(株)製、ケッチェンブラックEC)20重量%と、結着剤としてポリテトラフルオロエチレン粉末(以下、PTFE粉末と略す)10重量%とを混合する。集電体となる、ニッケル金属メッキを施したステンレス鋼ネットに、この混合物を圧着し、空気極6を作製する。空気極6の集電体となる金属ネットの外周縁部の端面が正極ケース1の側壁内面部と電気的に接触するようにしている。
The air electrode 6 is produced as follows.
40% by weight of manganese oxide, 30% by weight of activated carbon, 20% by weight of ketjen black (Mitsubishi Chemical Corporation, ketjen black EC) which is a kind of carbon black as a conductive material, and polytetracene as a binder Fluoroethylene powder (hereinafter abbreviated as PTFE powder) 10% by weight is mixed. This mixture is pressure-bonded to a nickel metal plated stainless steel net serving as a current collector, and the air electrode 6 is produced. The end surface of the outer peripheral edge of the metal net serving as the current collector of the air electrode 6 is in electrical contact with the inner surface of the side wall of the positive electrode case 1.

電解液は以下のように調製する。
KOH40重量%とZnO3重量%とを含む水溶液を調製する。次に、この水溶液に、ゲル化剤としてポリアクリル酸ソーダ3重量%とカルボキシメチルセルロース1重量%とを混合し、ゲル化電解液を調製する。
The electrolytic solution is prepared as follows.
An aqueous solution containing 40% by weight of KOH and 3% by weight of ZnO is prepared. Next, 3% by weight of sodium polyacrylate and 1% by weight of carboxymethyl cellulose are mixed with this aqueous solution as a gelling agent to prepare a gelled electrolyte.

電解液を含む負極8は以下のように作製する。
前述のゲル化電解液に、負極活物質として亜鉛合金粉末をゲル化電解液に対して重量比で2倍量加え混合する。
以下に、正極ケース1のリブ10について具体的に説明する。
The negative electrode 8 containing the electrolytic solution is prepared as follows.
A zinc alloy powder as a negative electrode active material is added to the gelled electrolyte solution in a weight ratio twice as much as that of the gelled electrolyte solution and mixed.
Below, the rib 10 of the positive electrode case 1 is demonstrated concretely.

《実施例1〜6》
正極ケース1のリブ10の突出部の幅寸法aに対する高さ寸法bの比b/a(図4)が、以下に説明する表1に示したものを用い、角形空気電池を作製した。ここでは、正極ケース1および負極ケース2の厚みは0.25mmのものを用いた。
<< Examples 1-6 >>
A square air battery was manufactured using the ratio b / a (FIG. 4) of the height dimension b to the width dimension a of the protruding portion of the rib 10 of the positive electrode case 1 shown in Table 1 described below. Here, the positive electrode case 1 and the negative electrode case 2 have a thickness of 0.25 mm.

Figure 0004804765
Figure 0004804765

《実施例7〜12》
以下に、正極ケース1と負極ケース2の板厚みを変えた場合について具体的に説明する。
正極ケース1と負極ケース2の板厚みを変え、正極ケース1の側壁の厚みcに対する負極ケース2の側壁の厚みdの比d/cが以下に説明する表2に示したものを用いて角形空気電池を作製した。ここで、正極ケース1のリブ10の寸法比b/aを0.30と固定した。
<< Examples 7 to 12 >>
Below, the case where the plate | board thickness of the positive electrode case 1 and the negative electrode case 2 is changed is demonstrated concretely.
The plate thickness of the positive electrode case 1 and the negative electrode case 2 is changed, and the ratio d / c of the side wall thickness d of the negative electrode case 2 to the thickness c of the side wall of the positive electrode case 1 is square as shown in Table 2 described below. An air battery was produced. Here, the dimension ratio b / a of the rib 10 of the positive electrode case 1 was fixed to 0.30.

Figure 0004804765
Figure 0004804765

《実施例13》
以下に、ガスケット3の外側面下端部にアール部を設けた場合について具体的に説明する。
図5に示すように、ガスケット3の外側面下端部に、曲率半径0.5mmのアール部33Rを設けた。それ以外は、実施例8と同様に正極ケース1にリブ10を設けた角形空気電池を作製した。
Example 13
Hereinafter, the case where the rounded portion is provided at the lower end portion of the outer surface of the gasket 3 will be specifically described.
As shown in FIG. 5, a rounded portion 33 </ b> R having a curvature radius of 0.5 mm is provided at the lower end portion of the outer surface of the gasket 3. Other than that, a square air battery in which a rib 10 was provided on the positive electrode case 1 in the same manner as in Example 8 was produced.

《実施例14》
以下に、リブ10の凸形状の突出した先端部にアール部を設けた場合について具体的に説明する。
図6に示すように、リブ10の凸形状の突出した先端部に、曲率半径0.5mmのアール部を設けた。それ以外は、実施例8と同様の角形空気電池を作製した。
Example 14
Hereinafter, the case where the rounded portion is provided at the projecting tip portion of the rib 10 will be specifically described.
As shown in FIG. 6, a rounded portion having a radius of curvature of 0.5 mm was provided at the protruding protruding tip of the rib 10. Other than that, the square air battery similar to Example 8 was produced.

《実施例15》
以下に、正極ケース101の底面に段差を有し、リブ20よりも内側にある底面部111aが、リブ20よりも外側にある底面部111bよりも低い位置にある場合について具体的に説明する。
図7に示すように、正極ケース101の底面に0.15mmの段差を設けた。すなわち、ケース101の底部において、リブ20より内側の部分111aはリブ20より外側の部分111bより0.15mmだけ下方へ突出するようにした。この段差に合わせて空気拡散紙4の厚さを大きくした。それ以外は、実施例8と同様の角形空気電池を作製した。
Example 15
Hereinafter, a specific description will be given of a case where there is a step on the bottom surface of the positive electrode case 101 and the bottom surface portion 111a on the inner side of the rib 20 is at a lower position than the bottom surface portion 111b on the outer side of the rib 20.
As shown in FIG. 7, a step of 0.15 mm was provided on the bottom surface of the positive electrode case 101. That is, at the bottom of the case 101, the portion 111a inside the rib 20 protrudes downward by 0.15 mm from the portion 111b outside the rib 20. The thickness of the air diffusion paper 4 was increased according to this step. Other than that, the square air battery similar to Example 8 was produced.

《実施例16》
以下に、前記負極ケース、絶縁ガスケットおよび正極ケースの、角形空気電池の四辺に対応する側壁の部分が、外側へ突出する緩い丸みを有している例について具体的に説明する。
図8に示すように、負極ケース102の側壁のコーナー部以外が、電池の面方向の外側へ突出するように、短辺側122Sには曲率半径125mmのアール部、長辺側122Lには曲率半径150mmのアール部を設けた。絶縁ガスケット103、及び正極ケース201の側壁のコーナー部以外にも同様に、短辺側には曲率半径125mmのアール部、長辺側には曲率半径150mmのアール部を設けた。それ以外は、実施例8と同様の角形空気電池を作製した。
Example 16
Hereinafter, an example in which the side wall portions corresponding to the four sides of the square air battery of the negative electrode case, the insulating gasket, and the positive electrode case have loose roundness protruding outward will be described in detail.
As shown in FIG. 8, the short side 122S has a radius of curvature of 125 mm and the long side 122L has a curvature so that the portions other than the corner of the side wall of the negative electrode case 102 protrude outward in the surface direction of the battery. A rounded portion having a radius of 150 mm was provided. Similarly to the insulating gasket 103 and the corner portion of the side wall of the positive electrode case 201, a rounded portion with a radius of curvature of 125 mm is provided on the short side and a rounded portion with a radius of curvature of 150 mm is provided on the long side. Other than that, the square air battery similar to Example 8 was produced.

《実施例17》
以下に、リブ10が正極ケース底面の直線部に沿って平行な位置にのみ存在し、正極ケース底面のコーナー部の内側には存在しない場合について具体的に説明する。
図9に示すように、リブ40が正極ケース1Aの底面の直線部に沿って、したがってガスケットの側壁33の直線部に沿って、平行な位置にのみ存在するようにした。したがって、リブ40同士は相互につながっていない。上記以外は、実施例8と同様の角形空気電池を作製した。
Example 17
Below, the case where the rib 10 exists only in a parallel position along the straight line portion on the bottom surface of the positive electrode case and does not exist inside the corner portion on the bottom surface of the positive electrode case will be specifically described.
As shown in FIG. 9, the ribs 40 exist only in parallel positions along the straight line portion of the bottom surface of the positive electrode case 1 </ b> A, and thus along the straight line portion of the side wall 33 of the gasket. Therefore, the ribs 40 are not connected to each other. Except for the above, a rectangular air battery similar to that of Example 8 was produced.

《比較例》
正極ケース1にリブ10を設けず、かつガスケット3の底面外周側にアール部を設けない以外は、実施例4と同様の角形空気電池を作製した。
《Comparative example》
A square air battery similar to that in Example 4 was produced except that the rib 10 was not provided on the positive electrode case 1 and the rounded portion was not provided on the outer peripheral side of the bottom surface of the gasket 3.

実施例1〜17と比較例の角形空気電池について、漏液加速試験として高温高湿保存試験と、電池の内部抵抗の確認としてヒートサイクル試験(以下、HC試験と略す)を行った。   About the square air battery of Examples 1-17 and a comparative example, the heat cycle test (henceforth abbreviated as HC test) was done as a high temperature, high humidity preservation test as a liquid leak acceleration test, and confirmation of the internal resistance of a battery.

高温高湿保存試験には各15セルずつ用いた。温度45℃、相対湿度90%の条件下で、3週間保存し、漏液が観察されなかった電池はさらに2週間継続保存した。この時、3週間保存後に漏液が観察された電池は、3週間の時点で保存評価を終了した。漏液が観察されなかった電池のみ、保存の継続評価を行った。漏液の観察方法として、保存後の電池について、拡大鏡を用い、正極ケースと絶縁ガスケットとの間、および負極封口ケースと絶縁ガスケットの間における漏液の有無を観察し、漏液した電池の数をカウントした。漏液の判断方法として、アルカリ電解液により変色する試薬(例えば、クレゾールレッド試薬)を電池表面に噴霧し、試薬の変色の有無を観察し、変色した場合は漏液と見なした。   15 cells each were used for the high temperature and high humidity storage test. The battery was stored for 3 weeks under conditions of a temperature of 45 ° C. and a relative humidity of 90%, and the battery in which no leakage was observed was further stored for 2 weeks. At this time, the battery in which leakage was observed after storage for 3 weeks ended storage evaluation at 3 weeks. Only the batteries for which leakage was not observed were evaluated for continued storage. As a method for observing leaked liquid, use a magnifying glass for the battery after storage to observe the presence of liquid leakage between the positive electrode case and the insulating gasket and between the negative electrode sealing case and the insulating gasket. Counted the number. As a method for judging leakage, a reagent (for example, cresol red reagent) that changes color with an alkaline electrolyte is sprayed on the surface of the battery, and the presence or absence of a change in the reagent is observed.

HC試験には各5セルずつ用いた。60℃の恒温槽で2時間保存し、続いて−10℃の恒温槽で2時間保存するサイクル(合計4時間)を繰り返し、7日間試験した。空気極の外周縁部と正極ケースの側壁部との電気的な接触の確認のために、試験前後における内部抵抗を交流法1kHzで測定した。試験前後の内部抵抗の差を変化量とし、5セルの平均を計算した。
それらの結果を表3に示す。
Five cells were used for each HC test. The test was conducted for 7 days by repeating a cycle (4 hours in total) of storing in a thermostat at 60 ° C. for 2 hours and then storing in a thermostat at −10 ° C. for 2 hours. In order to confirm electrical contact between the outer peripheral edge of the air electrode and the side wall of the positive electrode case, the internal resistance before and after the test was measured by an alternating current method of 1 kHz. The difference of internal resistance before and after the test was taken as the amount of change, and the average of 5 cells was calculated.
The results are shown in Table 3.

Figure 0004804765
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表3の結果から、実施例1〜17の電池は、比較例の電池に比べ、漏液が観察された電池の数が少なく、耐漏液性に優れていることがわかる。また、それらの電池の縦断面を観察をしたところ、比較例の電池は、正極ケースにリブを設けていないため、絶縁ガスケットの底部が電池内部に滑り込み、かつ負極封口ケースの側壁部が電池内部に倒れ込み、座屈変形していた。正極ケースの側壁部と絶縁ガスケットとの間、および負極封口ケースの側壁部と絶縁ガスケットとの間に隙間があいていた。これらの隙間により漏液したと考えられる。さらに観察すると、空気極とセパレータとが変形しており、空気極とセパレータとの外周縁部、および空気極と正極ケースとの間にも電解液が回り込んでいた。電池の外観からは、空気孔からの漏液は観察されなかったが、さらに評価日数を延長すれば、空気孔から漏液していたものと推測される。   From the results shown in Table 3, it can be seen that the batteries of Examples 1 to 17 are superior in leak resistance because the number of batteries in which liquid leakage was observed was small as compared with the batteries of Comparative Examples. In addition, when the longitudinal sections of these batteries were observed, the battery of the comparative example had no rib on the positive electrode case, so the bottom of the insulating gasket slipped into the battery, and the side wall of the negative electrode sealing case was inside the battery. It fell down and buckled. There were gaps between the side wall portion of the positive electrode case and the insulating gasket and between the side wall portion of the negative electrode sealing case and the insulating gasket. It is thought that the liquid leaked through these gaps. When further observed, the air electrode and the separator were deformed, and the electrolytic solution also circulated between the outer peripheral edge of the air electrode and the separator and between the air electrode and the positive electrode case. From the appearance of the battery, no leakage from the air holes was observed, but it was assumed that if the evaluation days were extended further, the leakage from the air holes.

保存3週間後の実施例1〜6の電池は、比較例の電池に比べ、漏液数は非常に少なかった。正極ケースにリブを設けることにより耐漏液性が向上していることがわかる。それらの電池の縦断面を観察をしたところ、実施例1、6の電池と比較例の電池は、正極ケース側壁部と絶縁ガスケット側面部との間に隙間が観察された。比較例の電池は、絶縁ガスケット底部の電池内部への滑り込み度合と、負極封口ケース側壁部の電池内部への倒れ込み度合が最も大きかった。それに対して、実施例の電池は、比較例の電池に比べ、絶縁ガスケット底部の電池内部への滑り込み度合と、負極封口ケース側壁部の電池内部への倒れ込み度合とも小さかった。   The batteries of Examples 1 to 6 after 3 weeks of storage had a very small number of leaks compared to the batteries of the comparative examples. It can be seen that the leakage resistance is improved by providing a rib in the positive electrode case. When the longitudinal sections of these batteries were observed, in the batteries of Examples 1 and 6 and the battery of the comparative example, a gap was observed between the positive electrode case side wall portion and the insulating gasket side surface portion. The battery of the comparative example had the highest degree of slipping into the battery at the bottom of the insulating gasket and the degree of falling into the battery at the side wall of the negative electrode sealing case. On the other hand, the battery of the example had a smaller degree of slipping into the inside of the battery at the bottom of the insulating gasket and the degree of falling into the battery inside the side wall of the negative electrode sealing case than the battery of the comparative example.

HC試験前後の内部抵抗の変化量は、実施例2〜5の電池、実施例1、6の電池、比較例の電池の順に、大きくなっていた。HC試験後の電池について放電性能を確認したところ、比較例の電池は、初期容量に対して90%低下していたのに対して、実施例2〜5の電池は、初期容量に対して10%以内の低下であった。実施例1、6の電池は、初期容量に対して50%の低下であった。このことから、正極ケースのリブの幅寸法aに対する高さ寸法bの比b/aは、0.1〜2.5が好ましい。   The amount of change in the internal resistance before and after the HC test increased in the order of the batteries of Examples 2 to 5, the batteries of Examples 1 and 6, and the battery of the comparative example. When the discharge performance of the battery after the HC test was confirmed, the battery of the comparative example was reduced by 90% with respect to the initial capacity, whereas the batteries of Examples 2 to 5 were 10% of the initial capacity. % Decrease. The batteries of Examples 1 and 6 were reduced by 50% with respect to the initial capacity. From this, the ratio b / a of the height dimension b to the width dimension a of the rib of the positive electrode case is preferably 0.1 to 2.5.

保存3週間後の実施例7〜13の電池は、比較例の電池に比べ、漏液数は非常に少なかった。実施例7〜13の電池の縦断面観察をしたところ、絶縁ガスケット底部の電池内部への滑り込みと、負極封口ケース側壁部の電池内部への倒れ込みとも観察されなかった。   The batteries of Examples 7 to 13 after 3 weeks of storage had a much smaller number of leaks than the batteries of the comparative examples. When the longitudinal sections of the batteries of Examples 7 to 13 were observed, neither sliding of the bottom of the insulating gasket into the battery nor falling of the negative electrode sealing case side wall into the battery was observed.

HC試験後の内部抵抗の変化量は、実施例7の電池は、実施例8〜12の電池に比べて若干大きかった。HC試験後の電池について放電性能を確認したところ、実施例8〜12の電池は、初期容量に対して10%以内の低下であった。これに対して、実施例7の電池は、初期容量に対して20%の低下が観察された。このことから、正極ケースの側壁厚みcに対する負極封口ケースの側壁厚みdの比d/cは、1.1〜2.5が好ましい。また、負極封口ケースの厚みdが大きくなると、電池内部に充填できる負極量が減少し、電池容量が小さくなる。このことから、比d/cは2.0以下とするのがよい。したがって、比d/cのより好ましい範囲は1.1〜2.0である。   The amount of change in internal resistance after the HC test was slightly larger in the battery of Example 7 than in the batteries of Examples 8-12. When the discharge performance was confirmed about the battery after HC test, the battery of Examples 8-12 was a fall within 10% with respect to an initial capacity. In contrast, the battery of Example 7 was observed to be 20% lower than the initial capacity. Therefore, the ratio d / c of the side wall thickness d of the negative electrode sealing case to the side wall thickness c of the positive electrode case is preferably 1.1 to 2.5. Further, when the thickness d of the negative electrode sealing case increases, the amount of negative electrode that can be filled in the battery decreases, and the battery capacity decreases. For this reason, the ratio d / c is preferably 2.0 or less. Therefore, a more preferable range of the ratio d / c is 1.1 to 2.0.

実施例13の電池は、5週間後においても漏液は観察されなかった。この電池の縦断面を観察をしたところ、空気極とセパレータとの外周縁部が、絶縁ガスケットの底面外周部のアール部と正極ケースの側壁部との間の隙間に入り込んでいたため、空気極とセパレータの変形は観察されなかった。HC試験後の内部抵抗の変化量は、0.1Ωであった。このことから、絶縁ガスケットの底面外周部にアール部を設けることにより、耐漏液性の向上に加え、空気極の外周縁部と正極ケースの側壁部との電気的な接触を維持させることができる。   In the battery of Example 13, no leakage was observed even after 5 weeks. When the vertical cross section of this battery was observed, the outer peripheral edge portion of the air electrode and the separator had entered the gap between the rounded portion of the bottom peripheral portion of the insulating gasket and the side wall portion of the positive electrode case. And no deformation of the separator was observed. The amount of change in internal resistance after the HC test was 0.1Ω. From this, by providing the rounded portion on the outer peripheral portion of the bottom surface of the insulating gasket, it is possible to maintain the electrical contact between the outer peripheral edge portion of the air electrode and the side wall portion of the positive electrode case in addition to the improvement of the leakage resistance. .

実施例14の電池は、5週間後においても漏液は観察されなく、HC試験後の内部抵抗の変化量は0.2Ωと少なかった。このことから、リブの先端部にアール部を設けた場合でも、空気極の外周縁部と正極ケースの側壁部との電気的な接触を維持させることができる。また、実施例14の電池を分解して撥水膜、及び空気極を観察したところ、リブの先端に接していた箇所は、リブとの接触によって生じる段差が緩やかになっていた。このことから、リブの先端と空気極との接点にかかる応力が、リブの丸みの部分に平均的に分布するようになり、封口時にリブと空気極との接点に過度に圧力がかかり、空気極に破れが発生するのを防止できる。   In the battery of Example 14, no leakage was observed even after 5 weeks, and the amount of change in internal resistance after the HC test was as small as 0.2Ω. For this reason, even when the rounded portion is provided at the tip of the rib, the electrical contact between the outer peripheral edge of the air electrode and the side wall of the positive electrode case can be maintained. In addition, when the battery of Example 14 was disassembled and the water-repellent film and the air electrode were observed, the level difference caused by the contact with the ribs was moderate at the locations that were in contact with the rib tips. As a result, the stress applied to the contact between the tip of the rib and the air electrode is distributed on the rounded portion of the rib on average, and excessive pressure is applied to the contact between the rib and the air electrode during sealing, and the air It is possible to prevent the pole from being broken.

実施例15の電池は、5週間後の漏液率、HC試験後の内部抵抗の変化量ともに実施例8とほぼ同じであった。しかし、実施例15と実施例8の電池の初期放電性能を確認したところ、実施例15は実施例8よりも放電容量が2%増加した。初期放電性能において放電容量が増加したのは、空気の拡散効率が向上したことで放電時の拡散抵抗成分が減少したことによる。このことから、正極ケース底面に段差を設けることにより、重負荷放電特性を向上させることができる。   The battery of Example 15 was almost the same as Example 8 in both the leakage rate after 5 weeks and the amount of change in internal resistance after the HC test. However, when the initial discharge performance of the batteries of Example 15 and Example 8 was confirmed, the discharge capacity of Example 15 was increased by 2% compared to Example 8. The reason why the discharge capacity increased in the initial discharge performance is that the diffusion resistance component at the time of discharge decreased due to the improvement of the air diffusion efficiency. For this reason, the heavy load discharge characteristics can be improved by providing a step on the bottom surface of the positive electrode case.

実施例16の電池は、5週間後の漏液率、HC試験後の内部抵抗の変化量ともに、全ての実施例の中で最も少なかった。また、実施例16の電池をエポキシ樹脂で固め、電池の対角線に沿って切断した。その縦断面図を図10に示す。電池のコーナー部に当たる箇所において、絶縁ガスケット103が負極ケース102の肩部側壁122の肩部125Sと正極ケース201の側壁212とによって挟まれる部分Tの圧縮される割合、すなわち部分Tの100×(圧縮後の厚さ)/(圧縮前の厚さ)は、図10に示す縦断面図の左側TLおよび右側TRにおける平均はそれぞれ40%であった。 The battery of Example 16 had the smallest leakage rate after 5 weeks and the amount of change in internal resistance after the HC test among all the Examples. Further, the battery of Example 16 was hardened with an epoxy resin and cut along the diagonal of the battery. A longitudinal sectional view thereof is shown in FIG. In a portion that hits the corner portion of the battery, the compression ratio of the portion T between which the insulating gasket 103 is sandwiched between the shoulder portion 125S of the shoulder side wall 122 of the negative electrode case 102 and the side wall 212 of the positive electrode case 201, that is, 100 × ( thickness after compression) / (thickness before compression) is the average of the left T L and right T R of longitudinal cross-sectional view shown in FIG. 10 was 40%, respectively.

同様に、電池の短辺および長辺の中央で切断してその縦断面を観察した。すなわち、図8のA−A線断面図およびB−B線断面図に相当する部分を観察した。上記と同様に絶縁ガスケットの外側の側壁が負極ケースの側壁の肩部と正極ケースの側壁との間で圧縮される割合は、長辺の中央で切断した縦断面および短辺の中央で切断した縦断面において、縦断面の左側および右側における平均は、いずれも平均が40%であった。よって、絶縁ガスケットが負極ケースの肩部によって圧縮される割合は、ガスケットの全体で均一になると考えられる。このことから、封口後にガスケットに対して電池の軸と直交する方向にかかる応力をガスケットの全周において均一に分布させることができ、耐漏液性を向上させることができる。   Similarly, it cut | disconnected in the center of the short side and long side of a battery, and observed the longitudinal cross-section. That is, the part corresponding to the AA sectional view and the BB sectional view of FIG. 8 was observed. The ratio of the outer side wall of the insulating gasket compressed between the shoulder of the side wall of the negative electrode case and the side wall of the positive electrode case in the same manner as described above was cut at the longitudinal section cut at the center of the long side and at the center of the short side. In the longitudinal section, the average of the left and right sides of the longitudinal section was 40% on average. Therefore, the ratio that the insulating gasket is compressed by the shoulder of the negative electrode case is considered to be uniform throughout the gasket. From this, the stress applied in the direction orthogonal to the axis of the battery after the sealing can be uniformly distributed over the entire circumference of the gasket, and the leakage resistance can be improved.

実施例17の電池は、5週間後においても漏液は観察されなかった。また、HC試験後の内部抵抗の変化量ともに実施例8よりも少なかった。実施例16の電池と同様に電池をエポキシ樹脂で固め、電池の対角線に沿って切断し、その縦断面の観察をおこなった。電池のコーナー部にあたる箇所において、絶縁ガスケットが負極ケースの肩部によって圧縮される割合の縦断面の左右における平均は38%であった。同様に、電池の長辺、及び短辺の中央で切断し、その縦断面の観察をおこなった。絶縁ガスケットが負極ケースの肩部によって圧縮される割合の縦断面の左右における平均は、長辺の中央で切断した縦断面において、左右の平均が38%、短辺の中央で切断した縦断面において、左右の平均が38%であった。よって、絶縁ガスケットが負極封口ケースの肩部によって圧縮される割合は、ガスケットの全体で均一になると考えられる。このことから、封口後にガスケットに対して電池の軸と直交する方向にかかる応力をガスケットの全周において均一に分布させることができ、耐漏液性を向上させることができる。   In the battery of Example 17, no leakage was observed even after 5 weeks. Further, the amount of change in internal resistance after the HC test was smaller than that in Example 8. Similar to the battery of Example 16, the battery was hardened with an epoxy resin, cut along the diagonal of the battery, and the longitudinal section thereof was observed. In the portion corresponding to the corner portion of the battery, the average of the ratio at which the insulating gasket was compressed by the shoulder portion of the negative electrode case on the left and right of the longitudinal section was 38%. Similarly, it cut | disconnected in the center of the long side of a battery, and the short side, and observed the longitudinal cross-section. The average of the length of the vertical cross-section of the ratio at which the insulating gasket is compressed by the shoulder of the negative electrode case is 38% in the vertical cross-section cut at the center of the long side, and the vertical cross-section cut at the center of the short side. The average of left and right was 38%. Therefore, it is considered that the ratio at which the insulating gasket is compressed by the shoulder of the negative electrode sealing case is uniform throughout the gasket. From this, the stress applied in the direction perpendicular to the axis of the battery after the sealing can be uniformly distributed over the entire circumference of the gasket, and the leakage resistance can be improved.

実施例では縦25mm、横35mm、厚さ3.0mmの空気電池について説明したが、サイズはこれに限定されない。   In the embodiment, an air battery having a length of 25 mm, a width of 35 mm, and a thickness of 3.0 mm has been described, but the size is not limited thereto.

実施例では角形空気電池において、正極ケースにリブを設け、リブの幅寸法に対する高さ寸法の比、および正極ケースの側壁の厚みに対する負極封口ケースの側壁の厚みの比に関する封口構造の説明をした。このような封口構造は、正極ケースの空気孔を無くすことにより、角形空気電池以外に、例えば、角形アルカリマンガン電池、角形酸化銀電池の封口構造にも適用することができ、耐漏液性に優れた角形電池を得ることができる。   In the embodiment, in the square air battery, a rib was provided in the positive electrode case, and the sealing structure related to the ratio of the height dimension to the width dimension of the rib and the ratio of the thickness of the negative electrode sealing case side wall to the thickness of the positive electrode case side wall was described. . Such a sealing structure can be applied to, for example, a rectangular alkaline manganese battery and a rectangular silver oxide battery sealing structure in addition to the rectangular air battery by eliminating the air hole of the positive electrode case, and has excellent liquid leakage resistance. A rectangular battery can be obtained.

本発明は、正極ケースにリブを設けることにより、高品質の角形空気電池を提供することができる。本発明の角形空気電池は、小型補聴器や小型ページャーなどに使用できるだけでなく、携帯電子機器や小型オーディオなどの小型電子機器の駆動電源としても使用できる。   The present invention can provide a high-quality square air battery by providing a rib on the positive electrode case. The prismatic air battery of the present invention can be used not only for small hearing aids and small pagers, but also as a driving power source for small electronic devices such as portable electronic devices and small audio devices.

本発明の一実施例における角形空気電池の一部を断面にした正面図である。It is the front view which made a part of square air battery in one example of the present invention a section. 同電池の平面図である。It is a top view of the battery. 同電池の底面図である。It is a bottom view of the battery. 正極ケースのリブを有する部分の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the part which has a rib of a positive electrode case. 本発明の他の実施例における角形空気電池の一部を断面にした正面図である。It is the front view which made a part of square air battery in other examples of the present invention a section. 正極ケースのリブを有する部分の他の実施例を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing other examples of a portion which has a rib of a positive electrode case. 本発明のさらに他の実施例における角形空気電池の一部を断面にした正面図である。It is the front view which made a part of square air battery in other examples of the present invention a section. 本発明の他の実施例における角形空気電池の平面図である。It is a top view of the square air battery in other examples of the present invention. 本発明のさらに他の実施例における角形空気電池の底面図である。It is a bottom view of the square air battery in further another example of the present invention. 図8の10−10線断面図である。FIG. 10 is a sectional view taken along line 10-10 in FIG. 8. 従来の角形空気電池の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the conventional square air battery.

符号の説明Explanation of symbols

1、1A、101、201 正極ケース
2、102 負極封口ケース
3、103 ガスケット
4 空気拡散紙
5 撥水膜
6 空気極
7 セパレータ
8 負極
9 空気孔
10、20 リブ
a リブ10の幅寸法
b リブ10の高さ寸法
c 正極ケース1の側壁の厚み
d 負極封口ケース2の側壁の厚み
1, 1A, 101, 201 Positive electrode case 2, 102 Negative electrode sealing case 3, 103 Gasket 4 Air diffusion paper 5 Water repellent film 6 Air electrode 7 Separator 8 Negative electrode 9 Air hole 10, 20 Rib a Width of rib 10 b Rib 10 C Dimension of the side wall of the positive electrode case 1 d Thickness of the side wall of the negative electrode sealing case 2

Claims (9)

空気孔を有する底面に、空気拡散紙、撥水膜、空気極、およびセパレータをその順に収容した角形の正極ケースと、
開口部から側壁の内外にわたって被覆する断面略U字状の筒状の絶縁ガスケットを装着すると共に電解液を含む負極を収容し、開口部を前記正極ケースの底に向けて組み合わせた角形の負極封口ケースとを具備し、
前記正極ケースの開口端部を前記絶縁ガスケットを介して負極封口ケースの外周部にかしめて前記両ケースを封口した角形空気電池であって、
前記正極ケースの底面に、少なくとも該ケースの四側面に対応して内側へ突出するリブを設け、このリブにより前記セパレータを介して前記絶縁ガスケットの内側面下端部を支えるようにしており、前記リブの設けられる位置が前記絶縁ガスケットの内側面下端部よりも前記底面の中央側にある角形空気電池。
A rectangular positive electrode case containing air diffusion paper, a water repellent film, an air electrode, and a separator in that order on the bottom surface having air holes;
A rectangular negative electrode seal in which a cylindrical insulating gasket having a substantially U-shaped cross section covering from the opening to the inside and outside of the side wall is mounted and a negative electrode containing an electrolyte is accommodated, and the opening is combined toward the bottom of the positive electrode case A case,
A square air battery in which the open end of the positive electrode case is caulked to the outer periphery of the negative electrode sealing case via the insulating gasket, and both the cases are sealed,
The bottom surface of the positive electrode case, a rib protruding inward in response to the four sides of at least the casing, and so as to support the inner surface lower end portion of the insulating gasket through the separator by the rib, the rib Is provided at a position closer to the center of the bottom surface than the lower end of the inner surface of the insulating gasket .
正極ケースのリブと絶縁ガスケットの底面との間には、前記撥水膜、空気極およびセパレータが積層されている請求項1記載の角形空気電池。   The rectangular air battery according to claim 1, wherein the water repellent film, the air electrode, and a separator are laminated between a rib of the positive electrode case and a bottom surface of the insulating gasket. 前記正極ケースのリブの断面形状は、凸形状の突出した部分の幅寸法aに対する高さ寸法bの比b/aが、0.1〜2.5である請求項1または2に記載の角形空気電池。   3. The square shape according to claim 1, wherein a cross-sectional shape of the rib of the positive electrode case is such that a ratio b / a of a height dimension b to a width dimension a of a protruding portion of a convex shape is 0.1 to 2.5. Air battery. 前記正極ケースの側壁の厚みcに対する負極封口ケースの側壁の厚みdの比d/cが、1.1〜2.5である請求項1〜3のいずれかに記載の角形空気電池。   The square air battery according to any one of claims 1 to 3, wherein a ratio d / c of a side wall thickness d of the negative electrode sealing case to a side wall thickness c of the positive electrode case is 1.1 to 2.5. 前記絶縁ガスケットは、外側面下端部が丸みを有し、この丸みの部分と正極ケースの内側壁との間に、空気極の外周縁部を挟み込んだ請求項1〜4のいずれかに記載の角形空気電池。   5. The insulation gasket according to claim 1, wherein a lower end portion of the outer surface has a roundness, and an outer peripheral edge portion of the air electrode is sandwiched between the rounded portion and the inner side wall of the positive electrode case. Square air battery. 前記リブの凸形状の突出した先端部が丸みを有している請求項1〜5のいずれかに記載の角形空気電池。   The square air battery according to any one of claims 1 to 5, wherein a protruding tip of the rib has a rounded end. 前記正極ケースの底面が段差を有し、前記リブよりも内側の部分が、リブよりも外側の部分より下方へ突出しており、その段差が前記ケースの底面部の厚みと同じかそれより小さい請求項1〜6のいずれかに記載の角形空気電池。   The bottom surface of the positive electrode case has a step, a portion inside the rib protrudes downward from a portion outside the rib, and the step is equal to or smaller than the thickness of the bottom surface portion of the case. Item 7. The square air battery according to any one of Items 1 to 6. 前記負極ケース、絶縁ガスケットおよび正極ケースの、角形空気電池の四辺に対応する側壁の部分が、外側へ突出する緩い丸みを有している請求項1〜7のいずれかに記載の角形空気電池。   The square air battery according to any one of claims 1 to 7, wherein the negative electrode case, the insulating gasket, and the positive electrode case have loose rounded portions that protrude from the side walls corresponding to the four sides of the square air battery. 前記リブが、前記正極ケース底面の外形に対応して1つの連続した角形を構成している請求項1〜8のいずれかに記載の角形空気電池。   The square air battery according to any one of claims 1 to 8, wherein the rib constitutes one continuous square corresponding to the outer shape of the bottom surface of the positive electrode case.
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