電化學(xué)電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供可提高耐漏液性的電化學(xué)電池。氧化銀電池具備：形成為具有底部的圓筒狀的正極罐，形成為具有蓋部12a的圓筒狀且容納于正極罐的負(fù)極罐12，和容納于由正極罐和負(fù)極罐12形成的空間內(nèi)的電解液。負(fù)極罐12形成為內(nèi)徑朝向蓋部12a減小的二段圓筒狀，在二段圓筒中，將接近蓋部12a的圓筒部設(shè)定為第1圓筒部21，并且將遠(yuǎn)離蓋部12a的圓筒部設(shè)定為第2圓筒部22。第1圓筒部21的第1內(nèi)側(cè)曲面21is在第1頂點(diǎn)P1處向外側(cè)突出，第2圓筒部22的第2內(nèi)側(cè)曲面22is在第2頂點(diǎn)P2處向外側(cè)突出。連結(jié)第1頂點(diǎn)P1和第2頂點(diǎn)P2的直線A與底部所成的彎曲角度θ為15°以上且45°以下。
【專利說明】電化學(xué)電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開的技術(shù)涉及呈扁平的圓筒狀的電化學(xué)電池。
【背景技術(shù)】
[0002]作為電化學(xué)電池的一例的堿性一次電池被用作電子設(shè)備的驅(qū)動(dòng)源之一。在堿性一次電池中，呈扁平的圓筒形狀的所謂鈕扣形電池由于在電子設(shè)備內(nèi)占有的面積小，所以多用于便攜電子設(shè)備(參照例如專利文獻(xiàn)I)。
[0003]先前技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-302597號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明所要解決的課題
但是，隨著搭載有堿性一次電池的電子設(shè)備的小型化，堿性一次電池本身也要求更小型且薄型的形狀。于是，作為應(yīng)對(duì)這樣的要求的一個(gè)方法，研究將形成負(fù)極罐的金屬板的厚度減薄。
[0005]在此，在堿性一次電池的制備工序中，將具有蓋部的圓筒狀的負(fù)極罐收納于具有底部的圓筒狀的正極罐，通過將正極罐的周壁相對(duì)于負(fù)極罐的周壁斂縫(caulking)，將堿性一次電池的開口部封口。因此，若如上所述地將形成負(fù)極罐的金屬板的厚度減薄，則堿性一次電池的小型化以及薄型化成為可能，但另一方面，由于負(fù)極罐的機(jī)械強(qiáng)度降低，所以負(fù)極罐容易因正極罐斂縫而變形。從而導(dǎo)致電解液容易由負(fù)極罐與正極罐之間泄漏，所以為了實(shí)現(xiàn)堿性一次電池的小型化和薄型化，希望抑制堿性一次電池中的漏液。
[0006]需說明的是，抑制電解液泄漏的要求不僅限于堿性一次電池，在呈扁平的圓筒狀的電化學(xué)電池(例如二次電池、電容器等)中也同樣如此。
[0007]本公開的技術(shù)的目的在于，提供可提高耐漏液性的電化學(xué)電池。
[0008]解決課題的手段
本公開的技術(shù)的電化學(xué)電池的一個(gè)實(shí)施方式具備:形成為具有底部的圓筒狀的正極罐，形成為具有蓋部的圓筒狀且容納于上述正極罐中的負(fù)極罐，和容納于由上述正極罐和上述負(fù)極罐形成的空間內(nèi)的電解液。上述負(fù)極罐形成為內(nèi)徑朝向上述蓋部減小的二段圓筒狀，在上述二段圓筒中，將接近上述蓋部的圓筒部設(shè)定為第I圓筒部，并且將遠(yuǎn)離上述蓋部的圓筒部設(shè)定為第2圓筒部。上述第I圓筒部的第I內(nèi)側(cè)曲面在第I頂點(diǎn)處向外側(cè)突出，上述第2圓筒部的第2內(nèi)側(cè)曲面在第2頂點(diǎn)處向外側(cè)突出。連結(jié)上述第I頂點(diǎn)和上述第2頂點(diǎn)的直線與上述底部所成的角度為15°以上且45°以下。
[0009]根據(jù)本公開的技術(shù)的電化學(xué)電池的一個(gè)實(shí)施方式，與上述角度為不足15°的結(jié)構(gòu)或大于45°的結(jié)構(gòu)相比，在正極罐相對(duì)于負(fù)極罐的周壁斂縫時(shí)，負(fù)極罐不易變形。因此，在負(fù)極罐與正極罐之間不易形成間隙，或者負(fù)極罐的蓋部不易凹陷，可抑制容納于電化學(xué)電池內(nèi)的電解液泄漏至電化學(xué)電池的外部。即，可提高電化學(xué)電池的耐漏液性。
[0010]本公開的技術(shù)的電化學(xué)電池的另外的實(shí)施方式為，上述角度為20°以上且30°以下。
[0011]根據(jù)本公開的技術(shù)的電化學(xué)電池的另外的實(shí)施方式，與角度小于20°的結(jié)構(gòu)相t匕，就負(fù)極罐而言，在正極罐與負(fù)極罐重疊的方向，即高度方向上，不易在負(fù)極罐的高度減小的方向變形。因此，不易因負(fù)極罐的變形導(dǎo)致電化學(xué)電池內(nèi)的壓力升高，電化學(xué)電池內(nèi)的電解液不易泄漏至電化學(xué)電池的外部。
[0012]本公開的技術(shù)的電化學(xué)電池的另外的實(shí)施方式為，將在上述正極罐的開口部呈環(huán)狀的端面配置于上述第I頂點(diǎn)的外側(cè)。
[0013]當(dāng)使形成為圓筒狀的電化學(xué)電池薄型化時(shí)，由于通常容納有正極的正極罐和容納有負(fù)極的負(fù)極罐兩者的容量均減小，所以正極罐和負(fù)極罐兩者的厚度均沿它們重疊的方向變薄。此時(shí)，根據(jù)本公開的技術(shù)的電化學(xué)電池的另外的實(shí)施方式，將正極罐的端面配置于負(fù)極罐的第I頂點(diǎn)的外側(cè)，即第I圓筒部的突出側(cè)。因此，與上述角度大于45°的結(jié)構(gòu)相比，正極罐的開口部的端面與負(fù)極罐的外周面之間的距離增大，所以不易將正極罐與負(fù)極罐電連接。
[0014]本公開的技術(shù)的電化學(xué)電池的另外的實(shí)施方式為，上述第I內(nèi)側(cè)曲面的曲率半徑與上述第2內(nèi)側(cè)曲面的曲率半徑相等。
[0015]根據(jù)本公開的技術(shù)的電化學(xué)電池的另外的實(shí)施方式，與第I內(nèi)側(cè)曲面的曲率半徑和第2內(nèi)側(cè)曲面的曲率半徑彼此不同的結(jié)構(gòu)相比，在負(fù)極罐的周壁，可抑制作用于第I圓筒部和第2圓筒部的外力的偏差。因此，可抑制第I圓筒部和第2圓筒部的一方相對(duì)于另一方易發(fā)生變形的情況。從而可抑制負(fù)極罐周壁的僅一部分大幅變形的情況。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016][圖1]示出本公開的技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的氧化銀電池截面結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0017][圖2]放大示出負(fù)極罐的截面結(jié)構(gòu)的一部分的部分截面圖。
[0018][圖3]放大示出正極罐和負(fù)極罐的各自截面結(jié)構(gòu)的一部分的部分截面圖。
[0019][圖4](a)示出實(shí)施例的負(fù)極罐斂縫前的形狀的部分截面圖，(b)示出斂縫后的形狀的部分截面圖。
[0020][圖5](a)示出比較例的負(fù)極罐斂縫前的形狀的部分截面圖，(b)示出斂縫后的形狀的部分截面圖。
[0021 ][圖6]說明變形例的彎曲角度的圖。
[0022]符號(hào)說明
10…氧化銀電池，11…正極罐，11a...底部，Ilb…內(nèi)側(cè)底面，11c...開口部，lid...端面，12、32…負(fù)極罐，12a...蓋部，12b...折疊部，12bos...外周面，12is…內(nèi)表面，12os…頂面，12A…鎳層,12B…不銹鋼層,12C…銅層，13…墊圈，14…正極，15…隔板，16…負(fù)極,20…二段圓筒部，21...第I圓筒部，21is...第I內(nèi)側(cè)曲面，21os...第I外側(cè)曲面，22...第2圓筒部，22is...第2內(nèi)側(cè)曲面，22os...第2外側(cè)曲面，P1...第I頂點(diǎn)，P2…第2頂點(diǎn)，Θ…彎曲角度。
【具體實(shí)施方式】[0023]參照?qǐng)D1至圖5，說明作為電化學(xué)電池的一個(gè)實(shí)施方式的氧化銀電池。以下按照氧化銀電池的概略結(jié)構(gòu)、負(fù)極罐的結(jié)構(gòu)、實(shí)施例的順序進(jìn)行說明。
[0024][氧化銀電池的概略結(jié)構(gòu)]
如圖1所示，作為電化學(xué)電池一例的氧化銀電池10具備:形成為具有底部Ila的圓筒狀的正極罐11，和形成為具有蓋部12a的圓筒狀且至少周壁的一部分容納于正極罐11內(nèi)的負(fù)極罐12。正極罐11的形成材料例如可使用鍍有鎳層的鐵或不銹鋼，負(fù)極罐12的形成材料例如可使用從負(fù)極罐12的外周面順序?qū)盈B鎳層12A、不銹鋼層12B和銅層12C的包層材料(clad material)。
[0025]在正極罐11的開口部Ilc的內(nèi)周面與作為負(fù)極罐12的開口部的折疊部12b的外周面之間，夾有形成為環(huán)狀的墊圈13。通過將正極罐11的周壁相對(duì)于負(fù)極罐12的周壁斂縫，墊圈13固定于正極罐11與負(fù)極罐12之間。在墊圈13中，折疊部12b的嵌入溝在負(fù)極罐12的整個(gè)圓周方向形成，墊圈13的形成材料例如可使用吸收水分的聚酰胺樹脂。
[0026]在正極罐11的內(nèi)側(cè)底面Ilb上配置有形成為圓板狀的正極14，正極14例如形成為由作為正極活性物質(zhì)的氧化銀或添加有二氧化錳的氧化銀等構(gòu)成的固體狀。另外，在正極14中也可含有作為導(dǎo)電助劑的例如石墨或黑鉛等，或者正極14也可為將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電助劑和聚丙烯酸鈉等粘結(jié)劑混合而得的混合物。
[0027]在正極14上配置有呈圓板狀的隔板15，隔板15為例如由聚乙烯構(gòu)成的多孔性薄膜，也可為由玻璃紙或聚丙烯構(gòu)成的多孔性薄膜。另外，隔板15也可使用將多孔性薄膜與例如由聚烯烴纖維或聚酰胺纖維構(gòu)成的無紡布層疊而得的層疊膜。在隔板15中浸潰有例如氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液或?qū)⑺鼈兓旌隙玫乃芤旱葔A性電解液。
[0028]在隔板15上由隔板15、墊圈13和負(fù)極罐12圍成的空間中，收納形成為圓板狀的作為凝膠狀物的負(fù)極16。負(fù)極16例如為作為負(fù)極活性物質(zhì)的鋅或鋅合金等、作為結(jié)合劑的聚丙烯酸鈉等、作為膠凝劑的羧甲基纖維素等與上述堿性電解液的混合物。
[0029]這樣的氧化銀電池10的外徑為例如9.5mm ;高度，即正極罐11的底部Ila的外表面與負(fù)極罐12的蓋部12a的外表面之間的距離為2.0mm。需說明的是，以下將沿氧化銀電池10的高度的方向設(shè)定為高度方向Dh，將沿正極罐11的底部Ila和負(fù)極罐12的蓋部12a的半徑的方向設(shè)定為徑向Dr。
[0030][負(fù)極罐的結(jié)構(gòu)]
參照?qǐng)D2和圖3，更詳細(xì)地說明負(fù)極罐12的結(jié)構(gòu)。需說明的是，在圖2中示出在正極罐11相對(duì)于負(fù)極罐12斂縫前的負(fù)極罐12的形狀，在圖3中示出在正極罐11相對(duì)于負(fù)極iiS 12斂縫后的負(fù)極iip 12和正極iig 11的形狀。
[0031]如圖2所示，負(fù)極罐12由呈圓板狀的蓋部12a、自蓋部12a的外緣沿高度方向Dh向紙面下方延伸的二段圓筒部20、自二段圓筒部20遠(yuǎn)離蓋部12a的端部沿高度方向Dh向紙面上方折疊的折疊部12b構(gòu)成。二段圓筒部20和折疊部12b例如通過壓縮加工形成。作為自負(fù)極罐12的外表面至內(nèi)表面的厚度的板厚T例如為0.1Omm以上且0.40mm以下。
[0032]二段圓筒部20自接近蓋部12a的一側(cè)起依次由第I圓筒部21和第2圓筒部22構(gòu)成，第I圓筒部21的內(nèi)徑比第2圓筒部22的內(nèi)徑小，即，二段圓筒部20的內(nèi)徑朝向蓋部12a縮小。
[0033]在第I圓筒部21中，第I外側(cè)曲面21os和第I內(nèi)側(cè)曲面21is分別呈在沿高度方向向紙面下方延伸的中途向外側(cè)突出的曲面狀。其中，第I內(nèi)側(cè)曲面21is，在為與蓋部12a的內(nèi)表面12is連接的部分的第I頂點(diǎn)Pl處，最為向外側(cè)突出。
[0034]在第2圓筒部22中，與第I圓筒部21相同，第2外側(cè)曲面22os和第2內(nèi)側(cè)曲面22is分別呈在沿高度方向向紙面下側(cè)延伸的中途向外側(cè)突出的曲面狀。在第2圓筒部22中，第2外側(cè)曲面22os整體相對(duì)于第I外側(cè)曲面21os配置于徑向的外側(cè)，第2內(nèi)側(cè)曲面22is整體相對(duì)于第I內(nèi)側(cè)曲面21is配置于徑向的外側(cè)。第2內(nèi)側(cè)曲面22is，在為第I內(nèi)偵_面21is與折疊部12b的外周面12bos之間的部分的第2頂點(diǎn)P2處，最為向外側(cè)突出。在第2內(nèi)側(cè)曲面22is中，包含第2頂點(diǎn)P2的曲面的曲率半徑與第I內(nèi)側(cè)曲面21is中包含第I頂點(diǎn)Pl的曲面的曲率半徑相等。
[0035]若為包含第2頂點(diǎn)P2的曲面的曲率半徑與包含第I頂點(diǎn)Pl的曲面的曲率半徑相等的結(jié)構(gòu)，則在負(fù)極罐12的周壁，可以抑制作用于第I圓筒部21和第2圓筒部22的外力的偏差。因此，可以抑制第I圓筒部21和第2圓筒部22中的一方相對(duì)于另一方易變形的情況。從而可抑制負(fù)極罐12周壁的僅一部分大幅變形的情況。
[0036]在此，將連接第I頂點(diǎn)Pl和第2頂點(diǎn)P2的直線A與水平方向——即為負(fù)極罐12的蓋部12a外表面的頂面12os或正極罐11的底部Ila的外表面——所成的角度設(shè)定為彎曲角度Θ。彎曲角度Θ優(yōu)選包含于15°以上且45°以下的范圍內(nèi)，更優(yōu)選包含于20°以上且30°以下的范圍內(nèi)。
[0037]通過將彎曲角度Θ包含于15°以上且45°以下的范圍內(nèi)，與彎曲角度Θ大于45°的情況相比，可抑制正極罐11相對(duì)于負(fù)極罐12的周壁斂縫時(shí)的負(fù)極罐12的變形。更具體而言，負(fù)極罐12的外徑，即折疊部12b的外徑朝向徑向內(nèi)側(cè)的變化量減小。
[0038]若為折疊部12b的變化量減小的結(jié)構(gòu)，則可抑制正極罐11的內(nèi)表面與負(fù)極罐12的外表面的距離增大，所以在負(fù)極罐12的外表面與墊圈13的內(nèi)表面之間難以形成間隙。因此，氧化銀電池10內(nèi)的電解液難以通過負(fù)極罐12的外表面與墊圈13的內(nèi)表面之間泄漏至氧化銀電池10的外部。即，可提高氧化銀電池10的耐漏液性。
[0039]另外，通過將彎曲角度Θ包含于上述范圍內(nèi)，與彎曲角度Θ不足15°或大于45°的情況相比，負(fù)極罐12的高度在增大的方向的變化量或減小的方向的變化量減小。SP，負(fù)極罐12的頂面12os與包含第2圓筒部22和折疊部12b的交界部分的面之間的距離在增大的方向的變化量或減小的方向的變化量減小。
[0040]當(dāng)負(fù)極罐12的高度增大時(shí)，負(fù)極罐12的二段圓筒部20以沿高度方向Dh拉伸的方式變形。因此，負(fù)極罐12的蓋部12a沿高度方向Dh向上方膨脹，若這樣的膨脹超過規(guī)定的范圍，則氧化銀電池10的高度超過包含氧化銀電池10高度規(guī)格值的高度容許范圍。
[0041]另一方面，當(dāng)負(fù)極罐12的高度減小時(shí)，由于氧化銀電池10的內(nèi)容積減小，所以氧化銀電池10內(nèi)的壓力升高。因此，氧化銀電池10內(nèi)容納的電解液易泄漏至氧化銀電池10的外部。
[0042]這一點(diǎn)，在彎曲角度Θ包含于上述范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)中，由于可同時(shí)抑制負(fù)極罐12在增大高度的方向的變化量和縮小高度的方向的變化量，所以氧化銀電池10的電解液難以泄漏。即，在將氧化銀電池10的高度保持在規(guī)定范圍的同時(shí)，例如將相對(duì)于作為氧化銀電池10規(guī)格值一例的2.0mm的變化量保持在±0.02mm以下,可提高耐漏液性。另外，若為彎曲角度Θ包含于20°以上且30°以下的范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)，則尤其可抑制負(fù)極罐12高度方向的變化量。
[0043]需說明的是，在彎曲角度Θ滿足上述范圍的負(fù)極罐12中，由于負(fù)極罐12的高度和負(fù)極罐12的外徑的變化非常小，所以在正極罐11相對(duì)于負(fù)極罐12的周壁斂縫前的彎曲角度Θ與在正極罐11相對(duì)于負(fù)極罐12的周壁斂縫后的彎曲角度Θ近似相等。需說明的是，在分別將斂縫前的彎曲角度Θ設(shè)定為斂縫前角度0b，將斂縫后的彎曲角度Θ設(shè)定為斂縫后角度Ga時(shí)，斂縫后角度Ga包含于以下式表示的范圍內(nèi):
(Θ a-5。)≤ Θ b( = Θ )≤(Θ a+5° )。
[0044]如圖3所示，在負(fù)極罐12的周壁斂縫的正極罐11的開口部Ilc具有形成為環(huán)狀的端面lld，端面Ild配置于負(fù)極罐12的第I頂點(diǎn)Pl的外側(cè)，即第I圓筒部21的突出側(cè)。
[0045]在此，當(dāng)氧化銀電池10的高度減小時(shí)，通常，為了相對(duì)于正極14的容積將負(fù)極的容積維持于規(guī)定的比例，將正極罐11的高度和負(fù)極罐12的高度同時(shí)減小。此時(shí),若為端面Ild配置于第I頂點(diǎn)Pl的外側(cè)的結(jié)構(gòu)，則與彎曲角度Θ大于45°的結(jié)構(gòu)相比，正極罐11的端面Ild與負(fù)極罐12的頂面12os之間的距離和正極罐11的端面Ild與第2圓筒部22的外周面之間的距離Dis增大。因此，不易使正極罐11與負(fù)極罐12電連接，正極罐11與負(fù)極iiS 12不易短路。
[0046][實(shí)施例]
制備外徑D為9.5mm，高度H為2.0mm，負(fù)極罐的彎曲角度Θ各不相同的多種氧化銀電池。負(fù)極罐的板厚T設(shè)為0.2mm，通過壓縮加工形成負(fù)極罐的折疊部和二段圓筒部。然后，通過分解各種氧化銀電池，取出將正極罐斂縫后的負(fù)極罐，測(cè)定負(fù)極罐的外徑和高度。然后，在各氧化銀電池的負(fù)極罐中，計(jì)算斂縫后的外徑與斂縫前的外徑之差作為外徑的變化量Dc，計(jì)算斂縫后的高度與斂縫前的高度之差作為高度的變化量He。需說明的是，將折疊部的外徑設(shè)為負(fù)極罐的外徑Dn，將蓋部的外表面與包含第2圓筒部和折疊部的交界部分的面的距離設(shè)定為負(fù)極罐的高度Hn。
[0047]另外，將各種氧化銀電池配置于溫度為45°C、相對(duì)濕度為93%的環(huán)境中，測(cè)定到電解液自各種氧化銀電池泄漏為止的天數(shù)作為耐漏液性的指標(biāo)。需說明的是，將電解液到達(dá)負(fù)極罐頂面的狀態(tài)設(shè)定為漏液的狀態(tài)，另外，不漏液的期限每持續(xù)20日，將將維持耐漏液性的年數(shù)加I年。
[0048]在下表1中示出各種氧化銀電池?cái)靠p前的彎曲角度Θ、外徑的變化量Dc、高度的變化量He和維持耐漏液性的年數(shù)。需說明的是，各值作為各種氧化銀電池的20個(gè)個(gè)體的平均值而算出。另外，外徑變化量Dc中的表示外徑減小的方向的變化量。而高度變化量He中的“ + ”表示高度增大的方向的變化量，表示高度減小的方向的變化量。
[0049][表 1]
【權(quán)利要求】
1.電化學(xué)電池，所述電化學(xué)電池具備: 形成為具有底部的圓筒狀的正極罐， 形成為具有蓋部的圓筒狀的負(fù)極罐，所述負(fù)極罐容納于上述正極罐中，和 容納于由上述正極罐和上述負(fù)極罐形成的空間內(nèi)的電解液；其中， 上述負(fù)極罐形成為內(nèi)徑朝向上述蓋部減小的二段圓筒狀， 在上述二段圓筒中，將接近上述蓋部的圓筒部設(shè)定為第I圓筒部，并且將遠(yuǎn)離上述蓋部的圓筒部設(shè)定為第2圓筒部， 上述第I圓筒部的第I內(nèi)側(cè)曲面在第I頂點(diǎn)處向外側(cè)突出， 上述第2圓筒部的第2內(nèi)側(cè)曲面在第2頂點(diǎn)處向外側(cè)突出， 連結(jié)上述第I頂點(diǎn)和上述第2頂點(diǎn)的直線與上述底部所成的角度為15°以上且45°以下。
2.權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中， 上述角度為20°以上且30°以下。
3.權(quán)利要求1的電化學(xué)電池，其中， 將在上述正極罐的開口部呈環(huán)狀的端面配置于上述第I頂點(diǎn)的外側(cè)。
4.權(quán)利要求2的電化學(xué)電池，其中， 將在上述正極罐的開口部呈環(huán)狀的端面配置于上述第I頂點(diǎn)的外側(cè)。
5.權(quán)利要求廣4中任一項(xiàng)的電化學(xué)電池，其中， 上述第I內(nèi)側(cè)曲面的曲率半徑與上述第2內(nèi)側(cè)曲面的曲率半徑相等。
【文檔編號(hào)】H01M4/06GK103996819SQ201410050958
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月18日
【發(fā)明者】伊藤充則 申請(qǐng)人:精工電子有限公司