(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装缶と、
前記外装缶内に配置され、正極および負極のいずれか一方からなる第１の電極部材と、
前記第１の電極部材との間にセパレータを挟んで配置され、前記正極および前記負極のいずれか他方からなる第２の電極部材と、
前記第２の電極部材に接して前記第２の電極部材を覆うように配置されるとともにガスケットの内周縁に嵌合する封口板と、
前記封口板のうち、前記ガスケットの内周縁と嵌合する部分に塗布された封止剤とを備え、
前記封止剤は、石油アスファルトとパラフィン系オイルと天然アスファルトとを含み、前記石油アスファルトと前記天然アスファルトとの混合物の針入度よりも大きく、かつ、前記石油アスファルトと前記パラフィン系オイルとの混合物の針入度よりも小さく、１０〜２３の範囲の針入度を有する、偏平形電池。
【請求項２】
ガスケットの内周縁に塗布された別の封止剤を更に備え、
前記封止剤は、前記別の封止剤に接して配置され、前記別の封止剤の針入度よりも大きい針入度を有する、請求項１に記載の偏平形電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、酸化銀を正極合剤に用いた偏平形電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
酸化銀を正極合剤に用いた偏平形電池は、小型化および高容量化が可能であるため、軽負荷で長時間駆動させることができる時計、および医療機器等に用いられている。
【０００３】
このような偏平形電池として、従来、アスファルトピッチからなる封止剤を用いたアルカリ電池が知られている（特許文献１）。
【０００４】
そして、封止剤は、陰極封口板と絶縁パッキングとの間に設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−１９８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の偏平形電池においては、封止剤を陰極封口板の周縁部に塗布し、その後、正極缶をかしめるため、塗布した封止剤が陰極封口板の表面に付着する場合がある。その結果、電池の組立工程において、陰極封口板がへこむという問題がある。
【０００７】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、封口板のへこみを防止可能な偏平形電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明によれば、偏平形電池は、外装缶と、第１および第２の電極部材と、封口板と、封止剤とを備える。第１の電極部材は、外装缶内に配置され、正極および負極のいずれか一方からなる。第２の電極部材は、第１の電極部材との間にセパレータを挟んで配置され、正極および負極のいずれか他方からなる。封口板は、第２の電極部材に接して第２の電極部材を覆うように配置されるとともにガスケットの内周縁に嵌合する。封止剤は、封口板のうち、ガスケットの内周縁と嵌合する部分に塗布される。そして、封止剤は、石油アスファルトとパラフィン系オイルとを含む。
【０００９】
好ましくは、封止剤は、１０〜２３の範囲の針入度を有する。
【００１０】
好ましくは、封止剤は、ガスケットの内周縁に塗布された封止剤の針入度よりも大きい針入度を有する。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の実施の形態による偏平形電池においては、封止剤は、石油アスファルトとパラフィン系オイルとを含む。従って、封止剤は、天然アスファルトと石油アスファルトとを含むシール剤よりも大きい針入度を有する。即ち、封止剤は、天然アスファルトと石油アスファルトとを含むシール剤よりも柔らかい。その結果、封止剤の塗布時に、封止剤が封口板の外面（第２の部材と接する封口板の面と反対面）に付着しても、封止剤を塗布した後の偏平形電池の製造工程において、封止剤の固化物が封口板の外面を第２の部材の方向へ変形させることがない。
【００１２】
従って、封口板のへこみを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態による偏平形電池の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す偏平形電池の製造方法を示す工程図である。
【図３】この発明の実施の形態による他の偏平形電池の構成を示す断面図である。
【図４】図３に示す偏平形電池の製造方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１５】
図１は、この発明の実施の形態による偏平形電池の構成を示す断面図である。図１を参照して、この発明の実施の形態による偏平形電池１０は、正極缶１と、正極合剤２と、セパレータ３と、電解液保持層４と、ガスケット５と、封止剤６と、負極合剤７と、負極缶８とを備える。
【００１６】
正極缶１は、中空の略円板形状からなる。正極缶１は、例えば、鉄にニッケルをメッキした構成からなる。そして、正極缶１は、正極端子を兼ねる。
【００１７】
正極合剤２は、粉末状の酸化銀と、黒鉛とからなり、電解液を含む。酸化銀は、正極活物質であり、黒鉛は、導電助剤である。なお、粉末状の酸化銀の粒径は、例えば、０．１〜５μｍである。
【００１８】
粉末状の酸化銀の重量比率は、正極合剤２全体に対して９５〜９９．８重量％の範囲であり、黒鉛の重量比率は、正極合剤２全体に対して０．２〜５重量％の範囲である。
【００１９】
そして、正極合剤２は、正極缶１の内面に接するように正極缶１内に配置される。
【００２０】
セパレータ３は、正極合剤２に接して正極合剤２上に配置される。そして、セパレータ３は、例えば、特定の重合体で構成されるグラフトフィルムと、セロハンフィルムとを積層した構成からなる。
【００２１】
電解液保持層４は、セパレータ３の負極合剤７側の表面に接して配置される。電解液保持層４は、電解液を保持し、発電効率をより高めるための要素である。そして、電解液保持層４は、例えば、公知の電池のセパレータに用いられているビニロン−レーヨン混抄紙等からなる。
【００２２】
ガスケット５は、全体的には環状形状を有し、断面がＬ字形状である。そして、ガスケット５は、例えば、ナイロン６６等からなる。ガスケット５は、正極缶１の開口端縁に接して正極缶１と負極缶８との間に配置される。
【００２３】
封止剤６は、石油アスファルトとパラフィン系オイルとを含む。そして、封止剤６は、ガスケット５および負極缶８に接してガスケット５と負極缶８との間に配置される。封止剤６の詳細については、後述する。
【００２４】
負極合剤７は、電解液保持層４に接して負極缶８内に配置される。負極合剤７は、亜鉛または亜鉛合金からなり、アルカリ電解液を含む。亜鉛または亜鉛合金は、負極活物質である。そして、亜鉛合金は、例えば、インジウムまたはビスマスを含む。
【００２５】
負極合剤７は、亜鉛または亜鉛合金にアルカリ電解液を加えることによって作製される。
【００２６】
また、負極合剤７は、必要に応じてゲル化剤を更に含む。ゲル化剤は、ポリアクリル酸ソーダおよびカルボキシメチルセルロース等からなる。この場合、負極合剤７は、亜鉛または亜鉛合金とゲル化剤とに、アルカリ電解液を加えることによって作製される。
【００２７】
亜鉛または亜鉛合金は、粉末状であることが好ましい。亜鉛または亜鉛合金が粉末状である場合、その表面積が大きくなるので、負極活物質としての作用がより高められ、偏平形電池１０の負荷特性が更に向上する。
【００２８】
亜鉛または亜鉛合金の粉末の具体的な態様としては、全粉末中、粒径が１００〜２００μｍの粉末の割合が５０体積％以上であることが好ましく、９０体積％以上であることがより好ましい。
【００２９】
また、亜鉛または亜鉛合金としては、水銀または鉛を含有していないものが好ましい。このような亜鉛または亜鉛合金を使用した偏平形電池であれば、例えば、人体内において、電池内部の亜鉛または亜鉛合金が漏れ出した場合においても、人体への悪影響を最小限に抑えることができ、また、電池の廃棄による環境汚染も抑制できるからである。
【００３０】
なお、上述した亜鉛または亜鉛合金の粒径は、Ｈｏｎｅｙｗｅｌ社製のマイクロトラック粒度分布計「９３２０−Ｘ１００」を用いて、レーザ光の散乱により、粒子数ｎおよび各粒子の直径ｄを測定し、算出した平均粒子径である。
【００３１】
負極缶８は、その開口端部が封止剤６を介してガスケット５の内周縁に接するように配置される。負極缶８は、例えば、銅または銅合金と、ステンレス鋼と、ニッケルとを含む。銅または銅合金は、負極缶８のうち、負極合剤７に接する面側に形成される。そして、銅合金は、例えば、黄銅からなる。ニッケルは、負極缶８のうち、負極合剤７に接する面と反対側の面に形成される。
【００３２】
そして、負極缶８は、負極端子を兼ねる。
【００３３】
電解液は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化リチウム等のアルカリ金属の水酸化物からなる。そして、水酸化カリウムが電解液として特に好ましい。電解液の濃度は、例えば、水酸化カリウムの水溶液の場合、水酸化カリウムが２０重量％以上、より好ましくは３０重量％以上であって、４０重量％以下、より好ましくは３８重量％以下である。水酸化カリウムの水溶液の濃度をこのような値に調整することによって、導電性に優れた電解液とすることができる。
【００３４】
また、電解液には、上記の各成分の他に、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて公知の各種添加剤を添加してもよい。例えば、負極合剤７に用いる亜鉛の腐食（酸化）を防止するために、酸化亜鉛を添加してもよい。
【００３５】
偏平形電池１０においては、負極合剤７を内填した負極缶８が断面Ｌ字状のガスケット５を介して正極缶１の開口端部と嵌合しており、正極缶１の開口端部が内方へ締め付けられる。これによって、ガスケット５が負極合剤７に当接する。その結果、正極缶１の開口部が封口され、偏平形電池１０の内部が密閉構造になる。
【００３６】
封止剤６について詳細に説明する。封止剤６は、ＫＰＷ−Ｃ（日化精工株式会社）のシール剤と、ＫＵ−１００（内田化工株式会社）のシール剤とを５０：５０で混合したものからなる。
【００３７】
ＫＰＷ−Ｃは、６の針入度を有し、ＫＵ−１００は、２３の針入度を有する。ここで、針入度とは、アスファルト類の硬さを示す尺度であり、規定の温度（２５±１℃）で５０±０．０５ｇの荷重を５秒間、印加したときに、規定の針が試料中に垂直に侵入した長さで表され、０．１ｍｍを針入度として求められたものである。
【００３８】
従って、針入度が大きいことは、柔らかいことを表し、針入度が小さいことは、硬いことを表す。
【００３９】
封止剤６は、ＫＰＷ−ＣとＫＵ−１００とを５０：５０の割合で混合して作製される結果、１５の針入度を有する。
【００４０】
ＫＰＷ−Ｃは、石油アスファルトと天然アスファルトとの混合物からなる。ＫＵ−１００は、石油アスファルトとパラフィン系オイルとの混合物からなる。
【００４１】
封止剤６は、一般的には、１０〜２３の針入度を有する。針入度が１０未満では、封止剤の塗布面のムラにより、表面が凹凸となり、密着性が低下するからであり、針入度が２３を超えれば、乾燥後であっても封止剤が柔らかく、粘性を有するため、組立工程等において電池表面に付着するなどの問題を有するからである。
【００４２】
また、封止剤６は、好ましくは、１２〜２０の針入度を有する。生産上の封止剤の塗布ムラがより抑制されるからである。
【００４３】
１０の針入度を有する封止剤６、および１０＜針入度＜２３の範囲の針入度を有する封止剤６は、ＫＰＷ−ＣとＫＵ−１００とを適宜、配合して設計される。２３の針入度を有する封止剤６は、ＫＵ−１００のみからなる。
【００４４】
１０≦針入度＜２３の範囲の針入度を有する封止剤６は、石油アスファルトと、天然アスファルトと、パラフィン系オイルとの混合物からなる。また、２３の針入度を有する封止剤６は、石油アスファルトと、パラフィン系オイルとの混合物からなる。
【００４５】
従って、１０≦針入度≦２３の範囲の針入度を有する封止剤６は、少なくとも、石油アスファルトと、パラフィン系オイルとを含む。
【００４６】
このように、この発明の実施の形態においては、封止剤６は、石油アスファルトと、パラフィン系オイルとを少なくとも含んでいればよい。
【００４７】
図２は、図１に示す偏平形電池１０の製造方法を示す工程図である。なお、図２においては、見易くするために工程（ｃ），（ｄ），（ｉ），（ｊ）においては、正極合剤２は、拡大されて図示されており、見易くするために工程（ｈ），（ｉ），（ｊ）においては、負極合剤７は、拡大されて図示されている。
【００４８】
図２を参照して、偏平形電池１０の製造が開始されると、９５〜９９．８重量％の酸化銀と、０．２〜５重量％の黒鉛とを混合し、その混合した混合粉を円板形状に加圧成形して正極合剤２を作製する（工程（ａ）参照）。
【００４９】
そして、ニッケルをメッキした鉄をプレス加工して正極缶１を作製し、その作製した正極缶１の略中央部に電解液１１を滴下する（工程（ｂ）参照）。
【００５０】
その後、電解液１１が滴下された正極缶１内に正極合剤２を挿入する（工程（ｃ）参照）。
【００５１】
引き続いて、セパレータ３を正極合剤２に接して正極合剤２上に配置し、電解液保持層４をセパレータ３に接してセパレータ３上に形成する（工程（ｄ）参照）。
【００５２】
一方、工程（ａ）〜（ｄ）と並行して、負極合剤６および負極缶７の作製、および負極合剤６の負極缶７への挿入等が行なわれる。
【００５３】
即ち、銅または銅合金と、ステンレス鋼と、ニッケルとからなる金属板をプレス加工して負極缶８を作製する（工程（ｅ）参照）。そして、その作製した負極缶８の開口端部に封止剤６を塗布する（工程（ｆ）参照）。
【００５４】
その後、その塗布した封止剤６が環状のガスケット５の内側に接するように負極缶８をガスケット５に嵌合する（工程（ｇ）参照）。
【００５５】
引き続いて、亜鉛粉末からなる負極合剤７を負極缶８に挿入し、負極合剤７の略中央部に電解液１２を滴下する（工程（ｈ）参照）。
【００５６】
そして、ガスケット５の内側に嵌合された負極缶８を負極合剤７が電解液保持層４に接するように正極缶１内に配置する（工程（ｉ）参照）。
【００５７】
その後、正極缶１の開口端部をかしめる。これによって、偏平形電池１０が完成する（工程（ｊ）参照）。
【００５８】
このように、偏平形電池１０においては、ガスケット５と負極缶８との間に配置された封止剤６は、１０〜２３の範囲の針入度を有するシール剤（ＫＰＷ−ＣとＫＵ−１００との混合物、またはＫＵ−１００）を負極缶８の開口端部に塗布することによって作製される。
【００５９】
一方、従来の偏平形電池においては、ガスケットと負極缶との間に配置された封止剤は、６の針入度を有するシール剤（ＫＰＷ−Ｃ）を負極缶の開口端部に塗布することによって作製される。
【００６０】
従って、偏平形電池１０の封止剤６は、従来よりも大きい針入度を有するシール剤（即ち、従来よりも柔らかいシール剤）を用いて作製される。
【００６１】
その結果、シール剤（ＫＰＷ−ＣとＫＵ−１００との混合物、またはＫＵ−１００）の塗布時に、シール剤（ＫＰＷ−ＣとＫＵ−１００との混合物、またはＫＵ−１００）が負極缶８の外面（負極合剤７と接する負極缶８の面と反対面）に付着しても、シール剤（ＫＰＷ−ＣとＫＵ−１００との混合物、またはＫＵ−１００）を塗布した後の偏平形電池１０の製造工程において、シール剤（ＫＰＷ−ＣとＫＵ−１００との混合物、またはＫＵ−１００）の固化物が負極缶８の外面を負極合剤７の方向へ変形させることがない。
【００６２】
従って、偏平形電池１０において、負極缶８のへこみを防止できる。
【００６３】
図３は、この発明の実施の形態による他の偏平形電池の構成を示す断面図である。この発明の実施の形態による偏平形電池は、図３に示す偏平形電池１０Ａであってもよい。図３を参照して、偏平形電池１０Ａは、図１に示す偏平形電池１０に封止剤９を追加したものであり、その他は、偏平形電池１０と同じである。
【００６４】
封止剤９は、ガスケット５および封止剤６に接してガスケット５と封止剤６との間に配置される。そして、封止剤９は、ＫＰＷ−Ｃからなり、６の針入度を有する。
【００６５】
従って、偏平形電池１０Ａにおいては、封止剤６は、封止剤９よりも大きい針入度を有する。即ち、封止剤６は、封止剤９よりも柔らかい。
【００６６】
図４は、図３に示す偏平形電池１０Ａの製造方法を示す工程図である。なお、図４においても、見易くするために工程（ｃ），（ｄ），（ｉ），（ｊ）においては、正極合剤２は、拡大されて図示されており、見易くするために工程（ｈ），（ｉ），（ｊ）においては、負極合剤７は、拡大されて図示されている。
【００６７】
図４に示す製造工程は、図２に示す製造工程の工程（ｆ）と工程（ｇ）との間に工程（ｋ）を追加したものであり、その他は、図２に示す製造工程と同じである。
【００６８】
図４を参照して、偏平形電池１０Ａの製造が開始されると、上述した工程（ａ）〜工程（ｄ）が順次実行される。また、工程（ｅ），（ｆ），（ｋ），（ｇ），（ｈ）が工程（ａ）〜工程（ｄ）と並行して順次実行される。
【００６９】
この場合、工程（ｆ）の後、ＫＰＷ−Ｃからなる封止剤９がガスケット５の内周縁に塗布される（工程（ｋ）参照）。そして、封止剤６が封止剤９に接するように、負極缶８をガスケット５に嵌合する（工程（ｇ）参照）。その後、上述した工程（ｈ）が実行される。
【００７０】
そして、工程（ｄ）および工程（ｈ）の後、上述した工程（ｉ）および工程（ｊ）が順次実行され、偏平形電池１０Ａが完成する。
【００７１】
このように、偏平形電池１０Ａにおいては、封止剤６は、偏平形電池１０と同様にして作製される。また、封止剤９は、６の針入度を有するシール剤（ＫＰＷ−Ｃ）をガスケット５の内周縁に塗布することによって作製される。
【００７２】
従って、偏平形電池１０Ａの封止剤６は、ガスケット５に塗布されるシール剤よりも大きい針入度を有するシール剤（即ち、ガスケット５に塗布されるシール剤よりも柔らかいシール剤）を用いて作製される。
【００７３】
その結果、シール剤（ＫＰＷ−ＣとＫＵ−１００との混合物、またはＫＵ−１００）の塗布時に、シール剤（ＫＰＷ−ＣとＫＵ−１００との混合物、またはＫＵ−１００）が負極缶８の外面（負極合剤７と接する負極缶８の面と反対面）に付着しても、シール剤（ＫＰＷ−ＣとＫＵ−１００との混合物、またはＫＵ−１００）を塗布した後の偏平形電池１０Ａの製造工程において、シール剤（ＫＰＷ−ＣとＫＵ−１００との混合物、またはＫＵ−１００）の固化物が負極缶８の外面を負極合剤７の方向へ変形させることがない。
【００７４】
従って、偏平形電池１０Ａにおいても、負極缶８のへこみを防止できる。
【００７５】
上記においては、正極合剤２は、粉末状の酸化銀と、黒鉛とを含むと説明したが、この発明の実施の形態においては、好ましくは、正極合剤２は、顆粒の酸化銀と、黒鉛とを含む。
【００７６】
この場合、顆粒の酸化銀の粒径は、５０μｍ〜５００μｍであり、好ましくは、７５μｍ〜３００μｍである。また、顆粒の酸化銀の重量比率は、酸化銀が粉末からなる場合と同じである。
【００７７】
顆粒の酸化銀を用いることによって、次の効果がある。通常、酸化銀は、粒径が０．１〜５μｍの粉末状で供される。この粉末状の酸化銀を造粒して顆粒状の酸化銀を作製し、その作製した顆粒状の酸化銀を用いると、粉末の状態で用いた場合よりも抵抗が低くなる。その結果、酸化銀を用いた電池の負荷特性を向上させることができる。
【００７８】
酸化銀を粉末の状態で用いた場合には、抵抗を低減するために多量の導電助剤を添加する必要があるが、導電助剤として使用する黒鉛は、かさ密度が小さいため、黒鉛を多量に添加すると、活物質である酸化銀の充填量が低くなる。
【００７９】
しかし、顆粒状の酸化銀を用いると、秤量性が向上してバラツキが低減したり、また、加圧成形した場合に充填性が高まり、成形性が向上する。
【００８０】
従って、酸化銀の抵抗が低減するとともに、複数の正極合剤２（結果的に偏平形電池１０）を製造した場合に、個々の正極合剤２の特性が安定する。更に、導電助剤として添加する黒鉛の使用量も、粉末の酸化銀を用いる場合よりも低減でき、酸化銀の充填量を増やすこともできる。
【００８１】
更に、例えば、酸化第一銀では、黒鉛と次式のような反応を起こして還元されるため、放電性能が低下する。
【００８２】
２Ａｇ２Ｏ＋Ｃ→４Ａｇ＋ＣＯ２
しかし、顆粒の酸化銀を用いることによって、上記反応が抑制される上に、上述したように黒鉛の添加量も低減されるので、酸化銀の還元反応が更に抑制される。従って、放電特性（特に、低温重負荷特性）の低下を抑制することができる。
【００８３】
本発明に係る正極合剤２に用いる顆粒の酸化銀のかさ密度は、好ましくは、１．５ｇ／ｃｍ３〜３．５ｇ／ｃｍ３であり、より好ましくは、１．８ｇ／ｃｍ３〜２．６ｇ／ｃｍ３である。
【００８４】
このような形態の酸化銀であれば、粉末状の酸化銀に比べて流動性がよく、上述したように、秤量性および成形性が向上し、抵抗が低下して反応性が向上する。
【００８５】
その結果、偏平形電池１０は、負荷特性に優れたものとなり、また、製造される正極合剤２（結果的に偏平形電池１０）の個々の特性が安定化する。
【００８６】
なお、上述した酸化銀の粒径は、上述した方法によって計測された平均粒子径である。また、顆粒の酸化銀のかさ密度は、ＪＩＳ  Ｒ  １６２８に規定のかさ密度測定方法に準じて、所定量の顆粒の酸化銀を容器に入れ、かさ密度測定装置を用いて求めた値である。
【００８７】
また、上記においては、１０〜２３の範囲の針入度を有する封止剤６は、正極合剤２が負極合剤７よりも下側に配置される偏平形電池に適用されると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、封止剤６は、偏平形電池１０，１０Ａの正極合剤２と負極合剤７とを上下で入れ替えた偏平形電池に適用されてもよい。
【００８８】
更に、１０〜２３の範囲の針入度を有する封止剤６は、酸化銀電池に限らず、ボタン形（またはコイン形）のリチウムイオン電池等に適用されてもよく、一般的には、２つの缶のうち、直径の大きい方の缶をかしめて正極および負極等を密閉する偏平形電池に適用されてもよい。
【００８９】
この発明の実施の形態においては、正極缶１は、「外装缶」を構成し、負極缶８は、「封口板」を構成する。
【００９０】
また、この発明の実施の形態においては、正極合剤２は、「第１の電極部材」を構成し、負極合剤７は、「第２の電極部材」を構成する。
【００９１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
この発明は、ボタン形またはコイン形と呼ばれる偏平形電池に適用される。
【符号の説明】
【００９３】
１  正極缶、２  正極合剤、３  セパレータ、４  電解液保持層、５  ガスケット、６，９  封止剤、７  負極合剤、８  負極缶、１０，１０Ａ  偏平形電池、１１，１２  電解液。
【図１】
0005537193.tif 000002
【図２】
0005537193.tif 000003
【図３】
0005537193.tif 000004
【図４】
0005537193.tif 000005