钮扣碱性电池及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种钮扣碱性电池，该钮扣碱性电池通过通过垫圈６，用负极密封体５密封正极容器４，在由此形成的密闭空间中，设置含有负极活性物质和碱性电解质的负极３，负极活性物质含有无水银的锌或无水银的锌合金，该电池含有设置在上述负极密封体５和上述负极３之间，与上述负极密封体５和上述负极３相接触设置的金属层７，上述金属层７含有：含锌的基体金属以及在上述基体金属中偏析的选自铟、铋和锡中的至少１种金属Ｍ。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钮扣碱性电池及其制造方法
本专利技术涉及钮扣碱性电池及其制造方法。
技术介绍
钮扣碱性电池具有如下的结构：通过垫圈，用负极密封体密封正极容器，在由此形成的密闭空间中，设置负极、隔板和正极。以往的钮扣碱性电池，在贮存中会产生氢气，由于这些氢气的产生，从而引起电池的膨胀和容量劣化。上述氢气的产生，是由于下述2种反应引起。第1种反应是，作为负极活性物质的负极中所含的锌的自腐蚀反应。锌在碱性电解质中产生氢气的同时溶解。第2种反应是，在含有作为负极活性物质的锌的负极与负极密封体的界面产生的局部电池反应。如果锌与负极密封体的负极一侧的表面(内面)中所含的铜在碱性电解质的存在下接触，就会形成局部电池。由于该局部电池反应，碱性电解质中所含的水分解，从而产生氢气。由于局部电池反应的氢气的产生一直持续到碱性电解质中溶解的锌在负极密封体的内面析出，在负极密封体的内面形成锌层为止。由于锌具有比铜高的氢过电位，如果形成上述锌层，由于局部电池反应而产生氢气就会受到抑制。然而，由于锌层中所含的锌发生自腐蚀反应，氢气继续产生。为抑制上述氢气的产生，在现有的钮扣碱性电池中，作为负极活性物质，使用汞合金化的锌粉末。将汞合金化的锌粉末用作负极活性物质时，由于氢过电位比锌高的水银，锌的自腐蚀反应被抑制。此外，将汞合金化的锌粉末用作负极活性物质时，在负极密封体的负极侧的面上，形成锌-水银合金层。锌-水银合金层是在负极密封体的内面上形成的锌层上通过水银固相扩散形成的。一旦在负极密封体的内面上形成锌-水银合金层，因局部电池反应产生-->氢气就会被抑制。此外，锌-水银合金层中所含的锌的自腐蚀反应同样被锌-水银合金层中所含的水银抑制，因此自腐蚀反应产生氢气也受到抑制。另外，最近，从防止环境污染的角度考虑，强烈要求负极活性物质不含水银。将腐蚀较少的，无水银(mercury-free)的锌合金粉末用作负极活性物质已经实用化。该锌合金粉末含有锌和铝、铋或铟等，通过铝、铋或铟等可以提高锌的耐腐蚀性。在圆柱形的碱性干电池中，由于具有负极不与负极密封体接触的结构，因此不存在由于局部电池反应产生氢气的问题，上述锌合金粉末已经被用作负极活性物质。与之相对，在钮扣碱性电池中，如果仅使用上述锌合金粉末代替汞合金化的锌粉末，特别是在高温下贮藏时，会产生电池的膨胀和容量劣化的问题。作为负极活性物质，在使用上述锌合金粉末时，可以抑制负极所含的锌合金粉末中的锌的自腐蚀反应，因此，可以抑制由于上述锌的自腐蚀反应而产生氢气。然而，在负极密封体的内面形成的锌层中所含的锌，由于碱性电解质容易再次腐蚀(溶解)。因此，即使可以抑制由于形成锌层引起的局部电池反应而产生氢气，由于锌层中所含的锌的再腐蚀还会产生氢气。伴随着该氢气的产生，引起了电池膨胀和容量劣化的问题。该问题在电池的高温贮存中特别显著。为解决上述问题，有人曾经提出一种技术方案，在组装电池前，预先在负极密封体的负极侧的面上，形成含有锌、锡、铅或铟等氢过电位比铜高的金属的金属层。上述金属层例如可以通过电镀法和沉积法形成(例如，参照专利文献1-4等)。专利文献1：特开平5-266881号公报专利文献2：特开平6-89724号公报专利文献3：特开平6-163026号公报专利文献4：特开2000-156207号公报然而，为了在组装电池之前，预先在负极密封体的内面形成金属层，需要进行电镀工序等专门的工序。本专利技术提供了一种钮扣碱性电池，该电池使用不含水银的锌或不含水银-->的锌合金作为负极活性物质，无需经过电镀过程等以往没有的工序，可以抑制氢气的产生，抑制电池的膨胀和容量的劣化。
技术实现思路
本专利技术的钮扣碱性电池，通过垫圈，用负极密封体密封正极容器，在由此形成的密闭空间中，设置含有负极活性物质和碱性电解质的负极，其特征在于，上述负极活性物质含有无水银的锌或无水银的锌合金，该电池含有设置在上述负极密封体和上述负极之间且与上述负极密封体和上述负极相接触设置的金属层，上述金属层含有：含锌的基体金属以及在上述基体金属中偏析的选自铟、铋和锡中的至少1种金属M。本专利技术的钮扣碱性电池的制造方法，是通过垫圈，用负极密封体密封正极容器，在由此形成的密闭空间中，设置含有负极活性物质和碱性电解质的负极，其特征在于，该方法包含金属层形成工序，即，配置上述负极和上述负极密封体，使得上述负极和上述负极密封体相接触连接，在这种状态下，将上述负极和上述负极密封体放置规定的时间，从而在上述负极密封体的上述负极侧的面上形成金属层；上述负极活性物质含有无水银的锌或无水银的锌合金，上述负极含有选自铟离子、铋离子和锡离子中的至少1种金属离子，上述金属层含有：含锌的基体金属以及在上述基体金属中偏析的选自铟、铋和锡中的至少1种金属M。附图的简单说明图1是表示本专利技术的钮扣碱性电池制造方法的一个例子的剖面图。图2A是表示本专利技术的钮扣碱性电池的一个例子的局部剖面图，图2B是图2A的D部分的放大图。图3是表示构成图2A中所示钮扣碱性电池的金属层的负极侧的面的示意图。图4是表示构成实施例4的钮扣碱性电池的金属层的负极侧的面的分析结果的图。专利技术的优选实施方式(实施方式1)-->在实施方式1中，对本专利技术钮扣碱性电池制造方法的一个例子进行说明。本实施方式的钮扣碱性电池的制造方法包括是，通过垫圈，用负极密封体密封正极容器，在由此形成的密闭空间中，设置含有负极活性物质和碱性电解质的负极。如图1所示，本实施方式的钮扣碱性电池的制造方法包括下述金属层形成工序，即，将负极3和负极密封体5配置成使负极3与负极密封体5相接触的状态下，将负极3和负极密封体5放置规定的时间，从而在负极密封体5的负极3一侧的面上形成金属层7(参见图2A)。另外，图1表示负极3和负极密封体5刚刚接触后的状态，图2A表示在负极3和负极密封体5之间形成金属层7的本实施方式的钮扣碱性电池的一个例子。具体的说，例如，在具有凹部的负极密封体5的周缘镶嵌有垫圈6。此外，在凹部内至少混合有负极活性物质和碱性电解质的一部分，在凹部内设置负极3。上述负极活性物质使用无水银的锌或无水银的锌合金。另一方面，例如，将氧化亚银(正极活性物质)和石墨(导电助剂)的混合物成形为圆板状，把该成形体设置在正极容器4内。接着，在成形体上设置隔板2。之后，使成形体和隔板2中浸入碱性电解质的一部分，在正极容器4内设置正极8和隔板2。然后，通过垫圈6，使用负极密封体5密封正极容器4。具体的说，在正极容器4的开口部分，通过环状的垫圈6，嵌合设置有负极3的负极密封体5后，将正极容器4的开口部分向内(即向垫圈6一侧)夹紧紧固。通过垫圈6，使用负极密封体5密封正极容器4，在由此形成的密封空间内设置负极3、隔板2和正极8。如果在碱性电解质中混合负极活性物质，负极活性物质中所含的锌立即开始溶解，溶解的锌开始在负极密封体5的负极3一侧的面上析出。在锌析出的同时，负极3中所含的选自铟离子、铋离子和锡离子中的至少1种金属离子M也开始析出。在该状态下放置规定的时间。例如，在上述组装工序过程中，或在之后的时效(エイジング)过程中，在负极密封5的负极3一侧-->的面上，形成金属层7(参照图2A)。金属层7含有：含锌的基体金属以及在基体金属中偏析的选自铟、铋和锡中的至少1种金属M。采用本实施方式的钮本文档来自技高网...

【技术保护点】
钮扣碱性电池，该钮扣碱性电池通过垫圈，用负极密封体密封正极容器，在由此形成的密闭空间中，设置含有负极活性物质和碱性电解质的负极，其特征在于，上述负极活性物质含有无水银的锌或无水银的锌合金；该电池含有设置在上述负极密封体和上述 负极之间、与上述负极密封体和上述负极相接触设置的金属层；上述金属层含有：含有锌的基体金属以及在上述基体金属中偏析的选自铟、铋和锡中的至少１种金属Ｍ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-12-10 411520/20031.钮扣碱性电池，该钮扣碱性电池通过垫圈，用负极密封体密封正极容器，在由此形成的密闭空间中，设置含有负极活性物质和碱性电解质的负极，其特征在于，上述负极活性物质含有无水银的锌或无水银的锌合金；该电池含有设置在上述负极密封体和上述负极之间、与上述负极密封体和上述负极相接触设置的金属层；上述金属层含有：含有锌的基体金属以及在上述基体金属中偏析的选自铟、铋和锡中的至少1种金属M。2.如权利要求1所述的钮扣碱性电池，其中，上述金属层的上述负极一侧的面含有许多由上述金属M构成的偏析部分，各偏析部分的最大径为100μm或以下。3.如权利要求1所述的钮扣碱性电池，其中，上述金属层的厚度不到10μm。4.如权利要求1所述的钮扣碱性电池，其中，上述负极密封体的上述负极一侧的面含有铜或铜合金。5.如权利要求1所述的钮扣碱性电池，其中，上述金属层的上述负极一侧的面中的上述金属M的每单位面积的质量为0.001mg/cm2-0.125mg/cm2。6.如权利要求1所述的钮扣碱性电池，其中，在上述金属层中所含的上述锌和上述金属M的总量中，上述金属M的含量是0.01重量％-30重量％。7.如权利要求6所述的钮扣碱性电池，其中，上述金属层中所含的上述锌和上述金属M的总量中，上述金属M的含量是0.1重量％或以上。8.如权利要求6所述的钮扣碱性电池，其中，上述金属层中所含的上述锌和上述金属M的总量中，上述金属M的含量是10重量％或以下。9.如权利要求1所述的钮扣碱性电池，其中，上述负极活性物质为含有铟的上述锌合金。10.如权利要求9所述的钮扣碱性电池，其中，上述锌合金进一步含有-->选自铋、铝和钙中的至少1种金属。11.如权利要求9所述的钮扣碱性电池，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：玉腰博美，菅原久典，弘濑敬久，一条稔，佐藤淳，
申请(专利权)人：日立麦克赛尔株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]