(57)【要約】【課題】容易かつ確実に内外面に均一な厚さのメッキが施された均一な品質の封口キャップを得ることができるアルカリ電池用封口キャップの製造方法およびアルカリ電池を提供する。【解決手段】金属板の両面に、スズまたはスズ合金によるメッキを施して表面被覆した後に、当該金属板を１個の上記封口キャップを製造するための寸法に切断し、次いでこれをプレス成形して上記有底筒状に形成するとともに、打ち抜き加工により上記有底筒状の底板１１に上記集電棒が挿通される孔部１２を穿設することにより、上記封口キャップ１０を製造する。【選択図】図１
2008108605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に正極活物質および負極活物質が充填されて電解液が注入されるとともに上記負極活物質中に集電棒が挿入された有底筒状の正極缶と、この正極缶の開口部を塞ぐとともに裏面側に上記集電棒の端部が接合された負極端子板と、上記負極端子板の裏面側に配設されて外周部が当該負極端子板と上記正極缶との間に介装されるとともに中央部に上記集電棒の外周を囲繞する封止部が形成されたガスケットと、このガスケットの上記封止部に圧入されて当該ガスケットを上記集電棒に密着させる有底筒状の封口キャップとを備えたアルカリ電池における上記封口キャップの製造方法であって、
素材となる平板状の金属板の両面に、メッキ処理を施して表面被覆した後に、当該金属板を１個の上記封口キャップを製造するための寸法に切断し、次いでこれをプレス成形して上記有底筒状に形成するとともに、打ち抜き加工により上記有底筒状の底板に上記集電棒が挿通される孔部を穿設することを特徴とするアルカリ電池用封口キャップの製造方法。
【請求項２】
上記金属板は、黄銅板であり、かつ電解メッキ法、無電解メッキ法または溶融メッキ法によってスズまたはスズ合金を上記金属板に上記メッキ処理することを特徴とする請求項１に記載のアルカリ電池用封口キャップの製造方法。
【請求項３】
有底筒状の正極缶内に、外周側から中心側に向けて順次筒状の正極活物質、筒状のセパレータおよびゲル状の負極活物質が充填されて電解液が注入されるとともに、上記負極活物質内に集電棒が挿入されてその上端部が上記正極缶の開口部を塞ぐ負極端子板に接続され、かつ上記負極端子板の裏面側に、外周部が上記正極缶との間に介装されて両者間を封じるとともに上記集電棒の上端部分を囲繞する封止部が形成されたガスケットが設けられ、上記封止部に、当該ガスケットを上記集電棒に密着させる有底筒状の封口キャップが圧入されたアルカリ電池において、
上記封口キャップとして、請求１または２に記載の発明によって製造された有底筒状の封口キャップを用いるとともに、当該封口キャップの上記孔部に上記集電棒を圧入することにより、上記集電棒の外周面を上記孔部の内周面に密着させてなることを特徴とするアルカリ電池。
【請求項４】
上記ガスケットは、ポリプロピレンによって成形されていることを特徴とする請求項３に記載のアルカリ電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ電池内に挿入された集電棒を囲繞するガスケットの外周に圧入されて上記ガスケットを集電棒に密着させる封口キャップの製造方法およびこれを用いたアルカリ電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、アルカリ電池においては、正極缶内に電解液として注入される水酸化カリウムが極めて強い浸透性を有するために、上記正極缶とその開口部を塞ぐ負極端子板との間に高い液密性が要求されている。そこで、例えば下記非特許文献１に見られるように、上記アルカリ電池の正極缶と負極端子板との間からの上記電解液の漏れを封じるための各種の封止構造が開発されている。
【０００３】
図３は、この種の封止構造を備えた従来のアルカリ電池を示すもので、図中符号１が正極缶である。
この正極缶１は、ニッケルメッキ鋼板をプレス成形によって有底円筒状に形成したものであり、正極集電体および正極端子として機能するものである。そして、この正極缶１内の内壁に沿って、円筒状の正極活物質２が圧入・装填されている。
【０００４】
この正極活物質２は、正極活物質である二酸化マンガンおよび／またはオキシ水酸化ニッケルに黒鉛、バインダーおよび水酸化カリウム水溶液を加えて混練し、円筒状に成形したものが、正極缶１の底部から上部に向けて複数個（図では２個）積層されることにより構成されている。そして、この正極活物質２の内周面には、後述する負極ゲル（負極活物質）４との短絡を防止するためのセパレータ３が配設されている。
【０００５】
このセパレータ３は、帯状のセパレータ素材が複数巻回されるとともに、正極缶１の底部に対応する部分が内側に屈曲されることにより全体として有底円筒状に形成されたものである。そして、このセパレータ３および正極活物質２には、電解液である水酸化カリウム溶液が含浸されている。
【０００６】
そして、このセパレータ３内に、負極活物質である亜鉛粉をゲル状化した負極ゲル４が所定の高さまで注入されるとともに、この負極ゲル４の中心部に、負極端子となる集電棒５が所定の深さまで挿入されている。なお、この集電棒５は、亜鉛によって一体形成されている。
【０００７】
他方、正極缶１の上端開口部には、ガスケット６を介して当該開口部を塞ぐ略円板状の負極端子板７が設けられている。そして、この負極端子板７の裏面側に集電棒５の上端が接合されている。
また、ガスケット６は、所定の弾性を有する樹脂によって一体成形されたもので、外周部が正極缶１の開口縁部と負極端子板７の外周部とによって挟まれる寸法に形成されている。
【０００８】
さらに、このガスケット６の中央部には、中心に集電棒５が挿入される孔部６ａが形成されるとともに、当該集電棒５を所定の長さ寸法囲繞する厚肉円筒状の封止部６ｂが一体に形成されている。そして、この封止部６ｂの外周に、金属製の封口キャップ８が装着されている。
【０００９】
この封口キャップ８は、外観略有底円筒状に形成されるとともに、その底板には、集電棒５が挿通される孔部８ａが穿設されている。ここで、封口キャップ８は、その内径寸法が封止部６ｂの外形寸法よりも幾分小さく形成されることにより、ガスケットの封止部６ｂに圧入されている。
【００１０】
そして、圧縮された封止部６ｂが集電棒５の外周面に密着することにより、正極缶１内の電解液が集電棒５の外周面を伝って負極側から漏れることが防止されている。また、このアルカリ電池の外周部においては、ガスケット６を間に挟んだ正極缶１および負極端子板７の外周部が一体的に内方に屈曲されることにより、負極端子板７が正極缶１の上端開口を塞いだ状態で取り付けられるとともに、ガスケット６により同様に電解液の正極側への漏れが防止されている。
【非特許文献１】電池便覧  第３版  第７７〜７９頁  丸善株式会社発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、一般に上記封口キャップ８は、組み込まれるアルカリ電池の無水銀化に伴って、鉄等の金属不純物によって生じる悪影響を極力抑制するために、表面にメッキによる被覆処理が施されている。
【００１２】
そして、一般に上記封口キャップ８の製造方法としては、先ず金属板をプレス成形して上記有底円筒状の最終形状品とし、次いでこれを脱脂処理してプレスオイル等を除去した後に、メッキの前処理としての洗浄を行い、さらに多数の上記最終形状品をメッキ槽に浸して、電解メッキ法により上記メッキを施して表面被覆する方法が採用されている。
【００１３】
しかしながら、上記従来の封口キャップ８の製造方法にあっては、プレス成形によって加工された多数の最終形状品に対して上記メッキ処理を行っているために、バッチ処理となって製造効率に劣るという問題点があった。
また、多数の最終形状品を各工程間で搬送したり、あるいはメッキ槽へ浸漬したり、取り出したりする必要があるために、相互干渉により変形や破損、さらにはメッキ不良等を生じ易く、製造歩留まりの低下を招くという問題点があった。
【００１４】
さらに、上記最終形状品は、有底円筒状をなしているために、メッキの前処理としての洗浄を行う際に、特に内面を所望の清浄度まで洗浄することが難しいうえに、電解メッキを行う際に形状の影響を受けて、内面側が外面側よりもメッキが薄くなってしまうため、品質の均一化を図ることが難しいという問題点もあった。加えて、内面側においても封口キャップ８として必要なメッキ厚（１μｍ）を確保するためには、必然的に外面側のメッキ厚が過剰となり、よって経済性にも劣るという問題点があった。
【００１５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、容易かつ確実に内外面に均一な厚さのメッキが施された均一な品質の封口キャップを得ることができるアルカリ電池用封口キャップの製造方法、および当該製造方法によって得られた封口キャップを用いたアルカリ電池を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、内部に正極活物質および負極活物質が充填されて電解液が注入されるとともに上記負極活物質中に集電棒が挿入された有底筒状の正極缶と、この正極缶の開口部を塞ぐとともに裏面側に上記集電棒の端部が接合された負極端子板と、上記負極端子板の裏面側に配設されて外周部が当該負極端子板と上記正極缶との間に介装されるとともに中央部に上記集電棒の外周を囲繞する封止部が形成されたガスケットと、このガスケットの上記封止部に圧入されて当該ガスケットを上記集電棒に密着させる有底筒状の封口キャップとを備えたアルカリ電池における上記封口キャップの製造方法であって、素材となる平板状の金属板の両面に、メッキを施して表面被覆した後に、当該金属板を１個の上記封口キャップを製造するための寸法に切断し、次いでこれをプレス成形して上記有底筒状に形成するとともに、打ち抜き加工により上記有底筒状の底板に上記集電棒が挿通される孔部を穿設することを特徴とするものである。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記金属板が、黄銅板であり、かつ当該黄銅板に、電解メッキ法、無電解メッキ法または溶融メッキ法によってスズまたはスズ合金を上記メッキ処理することを特徴とするものである。
【００１８】
次いで、請求項３に記載の発明は、有底筒状の正極缶内に、外周側から中心側に向けて順次筒状の正極活物質、筒状のセパレータおよびゲル状の負極活物質が充填されて電解液が注入されるとともに、上記負極活物質内に集電棒が挿入されてその上端部が上記正極缶の開口部を塞ぐ負極端子板に接続され、かつ上記負極端子板の裏面側に、外周部が上記正極缶との間に介装されて両者間を封じるとともに上記集電棒の上端部分を囲繞する封止部が形成されたガスケットが設けられ、上記封止部に、当該ガスケットを上記集電棒に密着させる有底筒状の封口キャップが圧入されたアルカリ電池において、上記封口キャップとして、請求１または２に記載の発明によって製造された有底筒状の封口キャップを用いるとともに、当該封口キャップの上記孔部に上記集電棒を圧入することにより、上記集電棒の外周面を上記孔部の内周面に密着させてなることを特徴とするものである。
【００１９】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、上記ガスケットが、ポリプロピレンによって成形されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１〜４のいずれかに記載の発明によれば、予め素材となる平板状の金属板の両面にメッキを施しているために、当該金属板の両面に、容易かつ確実に均一なメッキ厚による表面被覆を施すことができる。加えて、メッキ前の金属板が平板状であるために、前処理の洗浄が容易であり、よって内外面に均一な厚さのメッキが施された均一な品質の封口キャップを製造することができる。
【００２１】
また、金属板の両面に対するメッキ処理は、当該金属板を送りながら連続的に行うことができるために、従来のバッチ処理によって最終形状品にメッキする場合と比較して製造効率を向上させることができる。
【００２２】
しかも、上記メッキ処理には相応の時間を要するために、予め両面に上記メッキ処理が施された上記金属板を用意しておけば、当該金属板に機械的処理を施すのみで短時間に最終製品たる封口キャップを製造することができ、よって要求されるアルカリ電池の製造個数の変動に対しても、容易に対応することが可能になる。
【００２３】
ここで、上記封口キャップの素材金属としては、負極活物質や集電棒として亜鉛が用いられていることから、請求項２に記載の発明のように、黄銅板を用いて、当該黄銅板の表面にスズまたはスズ合金をメッキすることが好適である。
【００２４】
さらに、一般的にこの種のアルカリ電池においては、所定の高さまで注入されたゲル状の負極活物質が封口キャップの周囲にまで移動する場合がある。そして、使用済みの当該電池を機器類に組み入れたままにすると、過放電状態となって負極活物質である亜鉛粉が放電反応により不働体化し、この結果当該亜鉛粉に代えて上記封口キャップ上のスズまたはスズ合金が溶解し、残余の亜鉛に作用して水素ガスを発生し、電池内圧が上昇することにより電解液の漏洩を招く虞がある。
【００２５】
この点、上記封口キャップを用いた請求項３または４に記載のアルカリ電池によれば、従来過剰であった外面側のメッキ厚を薄くすることができるために、かかる現象の発生を緩和することができる。
しかも、上記封口キャップは、メッキ処理後に、集電棒を挿通させるための孔部が穿設されているために、当該孔部の内周面には上記メッキが付着しておらず、素材金属が露出している。
【００２６】
このため、上記封口キャップの孔部に集電棒を圧入して、集電棒の外周面を孔部の内周面に密着させることにより、封口キャップを集電棒と電気的に接続して集電棒の一部として機能させることができ、この結果集電効率も向上させることが可能になる。
【００２７】
なお、上記ガスケットの素材として、請求項４に記載の発明のようにポリプロピレンを用いれば、優れた圧縮変形性によって集電棒との間に高い密着を実現することができるために、一層高い密封性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明に係るアルカリ電池用封口キャップの製造方法の一実施形態について説明すると、先ず素材となる平板状の黄銅板（金属板）の両面に、メッキの前処理である洗浄処理を施した後に、連続的にメッキ槽内に送って電解メッキ法によりスズまたはスズ合金をメッキすることにより表面被覆を施す。なお、上記電解メッキに代えて無電解メッキ法または溶融メッキ法によって当該メッキ処理を行うこともできる。
【００２９】
次いで、メッキされた上記黄銅板を、図１に示す１個の封口キャップ１０を製造するために必要な所定寸法に切断し、これを深絞り加工等のプレス成形によって有底筒状に形成する。そして、打ち抜き加工により底板１１に集電棒が挿通される孔部１２を穿設する。
【００３０】
これにより、内周面１０ａおよび外周面１０ｂにスズまたはスズ合金によるメッキ層１３、１４が形成されるとともに、孔部１２の内周面１２ａにはメッキ層が形成されずに黄銅が露出した封口キャップ１０が製造される。
【００３１】
以上の構成からなる封口キャップ１０の製造方法によれば、予め素材となる平板状の黄銅板の両面に、スズまたはスズ合金によるメッキを施しているために、上記黄銅板の両面に容易かつ確実に均一なメッキ厚による表面被覆を施すことができる。加えて、メッキ前の黄銅板が平板状であるために、前処理の洗浄が容易であり、よって内外面に均一な厚さのメッキが施された均一な品質の封口キャップ１０を製造することができる。
【００３２】
ちなみに、本発明者等による実験によれば、単１のアルカリ電池に使用される封口キャップについて、従来技術において示した、封口キャップの最終形状まで加工した後にスズメッキを行った場合には、得られた封口キャップの外面側のメッキ厚が１．８μｍであり、内面側のメッキ層が１．２μｍであった。これに対して、上記製造方法のように、予め素材金属板の表面にスズメッキを行った後に、最終形状に加工した上記封口キャップ１０においては、外面側のメッキ層１４のメッキ厚が１．２μｍ、内面側のメッキ層のメッキ厚が１．３μｍと、内外面に略均一な厚さのメッキ層１３、１４が形成されていた。
【００３３】
また、上記黄銅板の両面に対するメッキ処理は、この黄銅板を搬送しながら連続的に行うことができるために、従来のバッチ処理によって最終形状品にメッキする場合と比較して製造効率を大幅に向上させることができる。
【００３４】
しかも、予め両面に時間が掛かる上記メッキ処理が施された黄銅板を用意しておけば、この黄銅板に機械的処理を施すのみで短時間に最終製品たる封口キャップ１０を製造することができるために、要求されるアルカリ電池の製造個数の変動に対しても、容易に対応することができるという利点もある。
【００３５】
次いで、図２は、本発明に係るアルカリ電池の一実施形態の要部を示すもので、図３に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
図３に示すアルカリ電池２０においても、有底筒状の正極缶１内に、外周側から中心側に向けて順次筒状の正極活物質２、筒状のセパレータ３および負極ゲル（負極活物質）４が充填されて電解液が注入されるとともに、負極ゲル４内に集電棒５が挿入されてその上端部が正極缶１の開口部を塞ぐ負極端子板７に接続され、負極端子板７の裏面側に、外周部が正極缶１との間に介装されて両者間を封じるとともに集電棒５の上端部分を囲繞する封止部６ｂが形成されたガスケット６が設けられている構成については、従来のものと同一である。
【００３６】
そして、このアルカリ電池２０においては、ガスケット６がポリプロピレンによって成形されているとともに、封口キャップ８に代えて、図１に示した封口キャップ１０がこのガスケット６の封止部６ｂに圧入されている。
さらに、封口キャップ１０に穿設された孔部１２は、集電棒５の外径より僅かに小径に形成されている。この結果、集電棒５は、上記孔部１２に圧入されつつ挿入されることにより、その外周面を孔部１２の内周面１２ａに密着させた状態で、当該封口キャップ１０の孔部１２内に挿通されている。
【００３７】
以上の構成からなるアルカリ電池２０においては、上記実験例で示したように、封口キャップ１０の外面側１０ｂにおけるメッキ層１４の厚さを従来と比較して薄くすることができるために、過放電状態時に負極ゲル４の亜鉛粉に代えて上記外面側１０ｂ上のスズが溶解して水素ガスが発生することにより電池内圧が上昇する現象を抑制することができる。
【００３８】
加えて、封口キャップ１０の孔部１２の内周面１２ａには、スズメッキが付着しておらず、素材金属が露出しているために、集電棒５の外周面を孔部１２の内周面１２ａに密着させることにより、集電棒５と封口キャップ１０とを電気的に接続することができ、よってその集電効率も向上させることができる。
【００３９】
なお、上記実施形態においては、メッキ処理に用いる金属として、スズまたはスズ合金を用いた場合についてのみ説明したが、これに限るものではなく、例えばインジウム（Ｉｎ）やその合金等の他の金属を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る封口キャップの製造方法の一実施形態によって製造された封口キャップを示す縦断面図である。
【図２】本発明に係るアルカリ電池の一実施形態を示す要部の縦断面図である。
【図３】従来のアルカリ電池を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  正極缶
２  正極活物質
３  セパレータ
４  負極ゲル（負極活物質）
５  集電棒
６  ガスケット
６ｂ  封止部
７  負極端子板
１０  封口キャップ
１０ａ  内周面
１０ｂ  外周面
１１  底板
１２  孔部
１２ａ  内周面
１３、１４  メッキ層
【図１】
2008108605.tif 000003
【図２】
2008108605.tif 000004
【図３】
2008108605.tif 000005