(57)【要約】【課題】外装缶の外面に施した金メッキの厚みを薄くできながら、該金メッキが容易には剥離しない扁平形電池を得る。【解決手段】上端が開口していて発電要素２を収容する正極缶５と、ガスケット３と共に正極缶５の開口内縁にかしめ固定されて正極缶５の開口上端部を密封する負極缶６とで構成されていて、全体が扁平に形成されている。正極缶５を構成する基材２２の外面には、ニッケルメッキ層２３が形成され、ニッケルメッキ層２３の外面には、金メッキ層２５が形成される。【選択図】図１
2006260983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端が開口していて発電要素を収容する外装缶と、ガスケットと共に前記外装缶の開口内縁にかしめ固定されて前記外装缶の開口上端部を密封する封口板とで構成された扁平形電池において、
前記外装缶を構成する基材の外面にニッケルメッキ層が形成されるとともに、前記ニッケルメッキ層の外面に金メッキ層が形成されていることを特徴とする扁平形電池。
【請求項２】
前記ニッケルメッキ層の厚み寸法が、１〜１０μｍの範囲内である請求項１記載の扁平形電池。
【請求項３】
前記金メッキ層の厚み寸法が、0.０５〜0.５μｍの範囲内である請求項１又は２記載の扁平形電池。
【請求項４】
前記基材が、鉄もしくは鉄合金である請求項１又は２又は３記載の扁平形電池。
【請求項５】
前記ニッケルメッキ層の結晶組織が層状である請求項１〜４のいずれかに記載の扁平形電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体がコイン形やボタン形などの扁平形状に形成されていて、腕時計などの電子機器などに装着される扁平形電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１・２には、発電要素を収容する正極缶を外装缶に用い、ガスケットと共に正極缶の開口内縁にかしめ固定されて正極缶の開口上端部を密封する封口板を負極缶として構成された扁平形電池が開示されている。そして、特許文献１・２では、負極缶を構成するステンレス鋼の基材の外面に金メッキ層を施している。
【０００３】
特許文献１・２のように基材のステンレス鋼の外面を金メッキ層で覆うと、電子機器などの接続端子にステンレス鋼が直接に接触する場合よりも接触抵抗が低くなって、安定した放電特性を得ることができる。また、金は酸化し難いため、長期使用時においても電池缶外面の接触抵抗の上昇が生じにくく長期にわたって良好な放電特性が得られる。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５０−１２５３３号公報（第２−３図）
【特許文献２】実開昭５９−１６６３５９号公報（第３頁、第２−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、外装缶の基材を構成する鉄または、ステンレスなどの鉄合金の鋼板は圧延加工で形成された圧延鋼板を用いており、これらの表面はＢＡ仕上げを行うことで表面光沢および平滑化の処理を行っているが、そのような処理を行ったとしても外装缶の基材の表面には加工時に生じた数μｍ程度の凹凸が存在する。この凹凸はステンレス鋼板である場合には５μｍ程度であり、鉄鋼板の場合には８μｍ程度である。このため、前記金メッキ層が薄いと外装缶の表面に基材の凹凸が表れてしまい、外装缶外面に均一なメッキ層を形成するのが困難となり、金メッキ層が存在しない部分、いわゆるピンホールが容易に発生してしまう。このようにピンホールが生じた場合には、電子機器との接触箇所が当該ピンホール部分で行われた場合には接触抵抗を低減する効果が得られない。特に、基材が鉄などの腐食されやすい材料である場合にはピンホールによる外装缶の早期の腐食を招いてしまう。
【０００６】
この対策として、前記金メッキ層を厚くして前記基材の凹凸を埋めることによって金メッキ層のピンホールを防止することになるが、金メッキ層は前記凹凸の高低差よりも厚くしなければならないために、大幅な電池のコストアップを招いてしまう。また、金は柔らかく、ステンレス鋼板との密着性が低いため、上述したような凹凸差を埋めるような厚みで金メッキを形成した場合には不均一に形成されたメッキ層が容易に破壊され易くなり、電池作製時のかしめ加工の際などに金メッキ層が金型の内面に付着して剥れ易くなる。このため、形成した金メッキ層が外装缶から剥離するという新たな問題が生じる。
【０００７】
そこで本発明の目的は、外装缶の外面に施した金メッキ層の厚みが薄くても接触抵抗を確実に低減できるとともに、金メッキ層の剥離が生じにくい扁平形電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明が対象とする扁平形電池は、図１および図２に示すように、上端が開口していて発電要素２を収容する外装缶５と、ガスケット３と共に外装缶５の開口内縁にかしめ固定されて外装缶５の開口上端部を密封する封口板６とで構成されていて、全体が扁平に形成されている。本発明は、図１に示すように、外装缶５を構成する基材２２の外面にニッケルメッキ層２３が形成されるとともに、ニッケルメッキ層２３の外面に金メッキ層２５が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
ここでは、外装缶５が正極の場合と負極の場合とがあり、外装缶５が正極の場合には封口板６が負極となり、外装缶５が負極の場合には封口板６が正極となる。ニッケルメッキ層２３は、ニッケル単体で形成される場合と、クロムなどとニッケルとからなるニッケル合金で形成される場合とが含まれる。金メッキ層２５は、金単体で形成される場合と、ニッケルなどと金との金合金で形成される場合とが含まれる。外装缶５の基材２２の内面にもニッケルメッキ層２３を形成する場合が含まれ、その基材２２の内面のニッケルメッキ層２３の外面にも金メッキ層２５を形成する場合が含まれる。ニッケルメッキ層２３および金メッキ層２５は、電気メッキ、溶融メッキあるいは蒸着メッキなどの他、塗布などによって形成してもよい。
【００１０】
ニッケルメッキ層２３の厚み寸法は、１〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。ニッケルメッキ層２３の厚み寸法が１μｍよりも薄いと、ニッケルメッキで基材２２の凹凸を確実には埋めて表面を平滑化することができず、金メッキ層２５を介して外装缶５の表面に凹凸が表れてしまう。ニッケルメッキ層２３の厚み寸法を１０μｍより厚くしても、外装缶５の表面の滑らかさはほとんど向上しないことになり、外装缶５の厚みが増えるだけになる。
【００１１】
金メッキ層２５の厚み寸法は、0.０５〜0.５μｍの範囲内であることが好ましい。金メッキ層２５の厚み寸法が0.０５μｍよりも薄いと、ピンホールの発生量が非常に多く金メッキ層の下層に形成したＮｉメッキ層の露出部分が大きくなるため、接触抵抗の低減効果を有効に発揮することができない場合がある。また、電池使用時において電子機器の接続端子との接触で金メッキ層２５が簡単に消耗してしまううえに、金メッキによる接触抵抗の低下効果を得難くなる。金メッキ層２５の厚み寸法が0.５μｍよりも厚いと、0.５μｍ以下の場合に比べて接触抵抗がほとんど低下しないにもかかわらず、コストが過度にかかることになって不経済である。
【００１２】
基材２２は、鉄もしくはステンレスなどの鉄合金とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、外装缶５の基材２２と金メッキ層２５との間にニッケルメッキ層２３が介在するので、ニッケルメッキ層２３で基材２２の表面の凹凸が埋められて、外装缶５の表面が滑らかになるため金メッキ層２５が薄くてもピンホールの発生を防止することができる。また、ニッケルメッキ層を金メッキ層の下面に有することで、金メッキ層に生じたピンホールからの基材の腐食を防止することができる。また、金メッキ層が最外部に存在することによって、更なる効果として、光沢がある面が得られ、意匠的価値があがると共に、電子機器などの接続端子と外装缶５との接触抵抗を長期にわたって低減することができ、安定した放電特性を確実に得ることができる。特に外装缶での接続が点接触のものにおいては有利となる。また、基材２２に金メッキ層２５を直接に形成する場合に比べて、ニッケルメッキ層２３が介在する分だけ外装缶５に対する金メッキ層２５の密着性が向上する。したがって、外装缶５をプレス加工する際などに、金メッキ層２５が剥れ落ちることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図面は本発明に係る扁平形電池を例示する。扁平形電池１は、図１に示すごとく、発電要素２を収容する正極缶（外装缶）５と、ガスケット３と共に正極缶５の開口内縁にかしめ固定されて正極缶５の開口上端部を密封する負極缶（封口板）６とで構成されていて、全体が扁平に形成されている。発電要素２は、円盤形状の正極材７と、円盤形状の負極材９と、両者間に介装されるセパレータ１０とを含む。扁平形電池１内には、電解液が充填される。セパレータ１０の上側には、図外の電解液吸収体を積層してある。
【００１５】
正極材７は、正極活物質の酸化銀（Ａｇ2 Ｏ）とりん片状黒鉛などを含む合剤粉末を加圧して成形した。負極材９は、負極活物質として亜鉛で形成した。セパレータ１０は、グラフトフィルムをセロハンにラミネートすることで形成してあり、グラフトフィルムは、架橋低密度ポリエチレンにメタクリル酸をグラフト重合させたものを使用した。電解液は、水酸化カリウム水溶液に酸化亜鉛を溶解させたものを使用した。電解液吸収体は、ビニロンとレーヨンとからなる混抄紙で形成した。
【００１６】
図２に示すごとく、電池組み立て前のブランク状態における正極缶５は、円形の底面壁１１と、底面壁１１の外周から上向きに折り曲げた周側壁１２とを含む深い丸皿状を呈している。負極缶６は、円形の上面壁１３と、上面壁１３の外周から下向きに折り曲げた周側壁１５とを含む浅い丸皿状を呈している。負極缶６の周側壁１５は、上面壁１３の外周から斜め下方向に張り出す拡径部１６と、拡径部１６の下端に連続して上向きに折り返されたシール部１７とを備える。
【００１７】
ガスケット３は、弾性と絶縁性とに優れたナイロン６６などのポリアミド系樹脂を素材にしており、リング状に形成した射出成形品である。ガスケット３は、セパレータ１０を介して正極材７の上側に載置されており、リング状のベース部１９と、該ベース部１９の外縁部から上向きに張り出し形成されて、正極缶５の周側壁１２と負極缶６の周側壁１５とで挟持される外筒壁２０とを備える。負極缶６は、銅−鋼−ニッケルの３層のクラッド材からなり、銅層の外側に錫メッキを施している。
【００１８】
正極缶５は、図１に示すように、鉄単体あるいはステンレス鋼などの鉄合金からなる基材２２の裏表両面にニッケルメッキ層２３がそれぞれ形成されており、各ニッケルメッキ層２３の外側に金メッキ層２５がそれぞれ形成されている。正極缶５の基材２２の厚み寸法は５０μｍ以上、３００μｍ以下が好ましい。５０μｍよりも小さい場合には、基材としての材料の強度を確保できず、容易に変形を生じることとなり、３００μｍよりも大きい場合には、十分な強度を確保できているため厚みが大きくなるだけ電池体積に対して容量が小さくなるため好ましくない。正極缶５のニッケルメッキ層２３は、ニッケル単体あるいはクロムなどとニッケルとからなるニッケル合金で形成されている。各ニッケルメッキ層２３は、基材２２に対して電気メッキ、溶融メッキあるいは蒸着メッキなどを施すことで形成される。
【００１９】
各ニッケルメッキ層２３は、その厚み寸法が１μｍ以上、１０μｍ以下になるようにメッキ条件などを設定してあることが好ましい。つまり、基材２２は、圧延鋼板などを用いて形成しているために表面に２〜８μｍ程度の凹凸があり、各ニッケルメッキ層２３の厚み寸法が１μｍよりも薄いと、ニッケルメッキで前記基材２２の凹凸を埋めることができず、金メッキ層２５を介して正極缶５の表面に凹凸が表れてしまう。ニッケルメッキ層２３の厚み寸法が１μｍよりも薄いと、ニッケルメッキで基材２２の凹凸を確実には埋めることができず、金メッキ層２５を介して正極缶５の表面に凹凸が表れてしまう。ニッケルメッキ層２３の厚み寸法を１０μｍより厚くしても、正極缶５の表面の滑らかさはほとんど向上しないことになり、正極缶５の厚みが増えるだけになる。
【００２０】
前記ニッケルメッキ層２３は基材表面の凹凸の寸法（表面粗さ）によって、それぞれ好ましい厚みに形成するが、ニッケルメッキ層２３を形成した後の基材表面の凹凸は1.５μｍ以下（Ｒａ1.５以下）に設定されることが好ましい。このＲａとはＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定される中心線平均粗さを意味する。ニッケルメッキ層２３を形成することで基材表面を平滑化し、上記表面粗さとすることで、金メッキ層２５を均一に形成し、接触抵抗を低減させる効果を得ることが可能となるためである。
【００２１】
前記ニッケルメッキ層２３は、電解有機光沢メッキ法等によって結晶組織が層状（横方向）に形成されているのが好ましい。通常メッキを行った場合、メッキ層の結晶構造は柱状（縦方向）に形成されるため、凹部にはメッキ層があまり形成されずに、凸部にメッキ層が形成されることとなり、メッキ層を形成することにより正極缶表面の凹凸を平滑化することは困難である。上記層状に形成することで、正極缶表面の凹凸を平滑化することが可能となる。
【００２２】
有機光沢メッキ法で結晶組織を層状とするには、一次光沢剤および二次光沢剤を用いる。一次光沢剤として、スルフォンアミド、スルフォンイミド、サッカリン等の有機物が用いられ、二次光沢剤として、アセチレンおよびその誘導体、フォルムアルデヒドなどの有機物が用いられる。前記光沢剤を用いることで、電解メッキ時に光沢剤の濃度が凹部では薄く、凸部では濃くなるため、凹部は厚いメッキ層が形成され、凸部は薄いメッキ層が形成されることとなり、外装缶表面の凹凸が平滑化できるものである。
【００２３】
各ニッケルメッキ層２３の厚み寸法は、基材２２がステンレス鋼の場合には１〜６μｍの範囲内であることが好ましく、基材２２が鉄単体の場合には４〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。このニッケルメッキ層２３の厚みは基材の材質によって適宜設定されるものであるが、基材表面の凹凸状態によっても適宜に設定することが好ましい。この場合、金メッキ層２５にピンホールが生じた場合にも、ニッケルメッキ層２３の厚み寸法が１μｍ以上あることで、基材２２の腐食を確実に抑えることができるとともに、後にメッキされる金メッキ層２５の密着性を向上させることができ、金メッキ層２５の剥れを防止することもできる。
【００２４】
正極缶５の金メッキ層２５は、金単体あるいはニッケルなどと金との金合金で形成され、各ニッケルメッキ層２３の外側に電気メッキ、溶融メッキあるいは蒸着メッキなどを施すことで形成される。このように形成される金メッキ層２５の厚みは、0.０５〜0.５μｍの範囲内であることが好ましい。この金メッキ層２５の厚み寸法は、ニッケルメッキ層の表面の凹凸状態等によって適宜に設定する。
【００２５】
電池の組み立てに際しては、正極缶５の内部に正極材７およびセパレータ１０を入れ、セパレータ１０の上側に負極材９を配したのちに、正極缶５内に電解液を注入する。負極缶６の周側壁１５にこれの下方からガスケット３を装着しておき、電解液の注入後の正極缶５に前記負極缶６を嵌合する。次いで、正極缶５の周側壁１２の開口上端部を内方に向けてかしめ加工する。これにより、正極缶５の周側壁１２と負極缶６の周側壁１５との間でガスケット３が圧縮されて、正極缶５と負極缶６との間が密封状に封口される。
【００２６】
このように、金メッキ層２５を正極缶５の外面に形成することで、正負極の判別ができない使用者（需要者）に対して説明書をつけることで電池の正負極の識別が容易になるうえに、電池全体の見栄えも良くなって意匠的に電池に高級感を持たせ、購買力の向上にもつながる。しかも、前述の通り点接触で用いる電子機器などの接続端子に対しては接触を常に良好に保つことができる。
【００２７】
正極缶５の外面のみに金メッキ層２５を形成してもよい。本発明の扁平形電池は、円盤形状に限られず、扁平な四角形や三角形などであってもよい。
【００２８】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２９】
（実施例１）
〈基材の材質〉  基材２２は、表面の中心線平均粗さＲａ5.５、厚さ寸法が１５０μｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ４３０）〈ＢＡ仕上げ〉を用いた。
〈ニッケルメッキ層〉  ニッケルメッキ層２３は、外面の中心線平均粗さＲａ1.３、厚さ寸法が５μｍである。
〈金メッキ層〉  金メッキ層２５は、厚さ寸法が0.１μｍである。
その他の構成は、前述した扁平形電池の構成と同じであるので説明を省略する。
【００３０】
（実施例２）
〈金メッキ層〉  金メッキ層２５は、厚さ寸法が0.３μｍである。
その他の構成は、実施例１と同じである。
【００３１】
（実施例３）
〈金メッキ層〉  金メッキ層２５は、厚さ寸法が0.５μｍである。
その他の構成は、実施例１と同じである。
【００３２】
（実施例４）
〈ニッケルメッキ層〉  ニッケルメッキ層２３は、外面の中心線平均粗さＲａ4.８、厚さ寸法が１μｍである。
〈金メッキ層〉  金メッキ層２５は、厚さ寸法が0.３μｍである。
その他の構成は、実施例１と同じである。
【００３３】
（比較例１）
ニッケルメッキ層２３の外面の金メッキ層２５を省略した。
その他の構成は、実施例１と同じである。
【００３４】
（比較例２）
ニッケルメッキ層２３を省略するとともに、金メッキ層２５の厚さ寸法を0.３μｍにした。
その他の構成は、実施例１と同じである。
【００３５】
（比較例３）
ニッケルメッキ層２３を省略するとともに、金メッキ層２５の厚さ寸法を５μｍにした。
その他の構成は、実施例１と同じである。
【００３６】
（比較例４）
ニッケルメッキ層２３および金メッキ層２５を省略した。
その他の構成は、実施例１と同じである。
【００３７】
（メッキ層の厚み）  メッキ層の厚みは、正極缶５の底面壁１１の中央部の厚みを測定し、測定方法はエネルギー分散方式の蛍光Ｘ線分析装置を用いて、測定された強度を厚みに換算することによって求めた。
【００３８】
（実験）  実施例１〜４および比較例１〜４の各電池について、電池作製の直後および温度２０℃にて３０日間保管後の正極缶５の表面の接触抵抗を測定した。該接触抵抗の測定にあたっては、金ワイヤー４端子法を用いて加重５０ｇの条件下での接触抵抗を求めた。表１は前記接触抵抗の測定結果を示す。
【００３９】
【表１】
2006260983.tif 000003
【００４０】
表１に示すように、実施例１〜４の各電池は、比較例１・２・４の各電池に比べて電池作製直後および電池作製の３０日後の接触抵抗を低く保てた。比較例１では、ニッケルメッキ層２３のみのため、また比較例４では、正極缶５の基材２２が直接露出するために、接触抵抗が実施例１〜４よりもはるかに大きくなった。比較例２は、正極缶５の表面がニッケルメッキで平滑化されていないうえに金メッキ層２５が薄いため、ピンホールの発生量が多くなって正極缶５の基材２２が露出している箇所ができ、この結果、接触抵抗が高い部分が所々に存在した。比較例３では、接触抵抗は低くなるが、電池作製時の金型への金メッキの付着が生じて量産性に問題を生じるとともに電池のコストが大幅に上昇し、実用的ではない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】扁平形電池の縦断側面図
【図２】扁平形電池の分解図
【符号の説明】
【００４２】
１  扁平形電池
２  発電要素
５  正極缶
６  負極缶
２２  基材
２３  ニッケルメッキ層
２５  金メッキ層
【図１】
2006260983.tif 000004
【図２】
2006260983.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月24日(2005.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端が開口していて発電要素を収容する外装缶と、ガスケットと共に前記外装缶の開口内縁にかしめ固定されて前記外装缶の開口上端部を密封する封口板とで構成された扁平形電池において、
前記外装缶を構成する基材の外面に、厚み寸法が１〜１０μｍの範囲内であるニッケルメッキ層が形成されるとともに、前記ニッケルメッキ層の外面に金メッキ層が形成されていることを特徴とする扁平形電池。
【請求項２】
前記金メッキ層の厚み寸法が、0.０５〜0.５μｍの範囲内である請求項１記載の扁平形電池。
【請求項３】
前記基材が、鉄もしくは鉄合金である請求項１又は２記載の扁平形電池。
【請求項４】
前記ニッケルメッキ層の結晶組織が層状である請求項１又は２又は３記載の扁平形電池。  
【手続補正書】
【提出日】平成17年10月3日(2005.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端が開口していて発電要素を収容する外装缶と、ガスケットと共に前記外装缶の開口内縁にかしめ固定されて前記外装缶の開口上端部を密封する封口板とで構成された扁平形電池において、
前記外装缶を構成する鉄製の基材の外面に、厚み寸法が４〜１０μｍの範囲内であるニッケルメッキ層が形成されるとともに、前記ニッケルメッキ層の外面に金メッキ層が形成されていることを特徴とする扁平形電池。
【請求項２】
上端が開口していて発電要素を収容する外装缶と、ガスケットと共に前記外装缶の開口内縁にかしめ固定されて前記外装缶の開口上端部を密封する封口板とで構成された扁平形電池において、
前記外装缶を構成するステンレス鋼製の基材の外面に、厚み寸法が１〜６μｍの範囲内であるニッケルメッキ層が形成されるとともに、前記ニッケルメッキ層の外面に金メッキ層が形成されていることを特徴とする扁平形電池。
【請求項３】
前記金メッキ層の厚み寸法が、0.０５〜0.５μｍの範囲内である請求項１又は２記載の扁平形電池。
【請求項４】
前記ニッケルメッキ層の結晶組織が層状である請求項１又は２又は３記載の扁平形電池。