电池外壳用表面处理钢板和电池外壳制造技术

一种电池外壳用表面处理钢板，其特征在于：在成为电池外壳的内表面一侧的面的最上面形成镍－锡合金层。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池外壳用表面处理钢板、电池外壳和使用该电池外壳的电池。本专利技术特别是涉及适用于碱锰电池用的电池外壳的表面处理钢板、用该表面处理钢板制作的电池外壳和使用该电池外壳的电池。
技术介绍
以往，对于1次电池的碱锰电池和2次电池的镍镉电池以及近年来作为新的2次电池而需要的延伸所期待的镍氢电池等封入强碱液的电池外壳，采用在对冷压钢带进行冲压加工后进行筒滚镀的方法即所谓的后镀法或者将镀镍钢带进行冲压加工形成电池外壳的方法即所谓的先镀法。然而，在碱锰电池及镍镉电池等的电池用途中，使用镀镍的理由如下。即，①由于这些电池主要以强碱性的氧化钾作为电解液，镍对碱性的耐腐蚀性强、②将电池与外部端子连接时，镍具有稳定的接触电阻、③制造电池时，焊接各结构部件组装电池时或为了提高电压串联连接电池或者为了获得大的电流而并联连接时，要进行点焊，镍也具有优异的点焊性。但是，筒滚镀法在对细长的圆筒形电池外壳等的内表面进行电镀时由于电镀液对外壳内部深处的循环供给不充分、镀层较薄并且难于均匀地附着等理由，存在产品质量不稳定的问题。另一方面，先镀法虽然没有上述问题，但是，用经过热扩散处理的镀镍钢板制作的电池由于热处理使镀镍层发生软化再结晶，所以，富于延展性，提高了耐腐蚀性冲压成形后的正极外壳内表面平滑，裂纹很少，所以，不能获得与碱锰电池的正极合剂的紧密接触的效果。然而，在碱锰电池(参见图2)中，电池性能与正极(本专利技术的电池外壳)的内表面的性状有很大关系。即，碱锰电池的正极合剂(由正极活性物质即二氧化锰、导电剂即石墨和电解质的氧化钾构成)与电池外壳内表面的紧密接触状态越良好，电池性能越优异。对于碱锰电池的情况，由于正极合剂与电池外壳接触，所以，电池外壳和电池的收纳容器都是担负电子转移的导电体。因此，如果正极合剂与电池外壳的内表面的接触电阻大，则电池的内阻就高，结果，或是电流减小，或是放电持续时间减少，影响电池性能。因此，如果想获得高性能的电池，最好降低正极合剂与电池外壳的内表面的接触电阻。碱锰电池在特别是要求输出大电流的高负荷放电性能方面优于锰电池，该碱锰电池通过减小电池的内阻可以进一步发挥其性能。为了获得大电流，从减小正极合剂与电池外壳的接触电阻的目的出发，已提出了增大电池外壳内表面的表面粗糙度的方法、沿电池外壳的纵向开设沟槽的方法和向石墨上涂敷添加了粘合剂的导电剂的方法等(参见《电池便览》，丸善平成2年发行，84页)。通过使正极合剂与电池外壳的接触状态良好，减小内阻的结果是可以增大电池容量，相反，通过减少正极合剂中的石墨成分，增加正极活性物质即二氧化锰量，也可以增大电池容量。这样，电池内阻特别是使电池外壳与正极合剂的接触状态良好是电池性能的一个重要因素。但是，作为增大电池外壳的内表面的粗糙度的方法，采用增大拉伸成形穿孔机的粗糙度的方法时，由于穿孔机的粗糙度越大，成形性能越差，所以，达到某种程度以上时就不能再增加粗糙度了。另外，采用通过增大钢基体的钢结晶组织的结晶粒度，提高成形加工后的电池外壳内表面的粗糙度的方法时，在近年来成为主流的罐式(电池外壳的正极端子部形成凸状。参见图2)电池外壳中，如果结晶粒增大，则电池外壳的正极端子部将变得粗糙，产品外观不佳。另一方面，将导电涂料或导电剂向电池外壳内表面涂敷时，虽然可以获得减小内阻的效果，但是，增加了电池的制造工序，这就出现了成本提高等缺点。因此，为了与碱锰电池的高性能化对应，要求采用制造成本低、内阻小的电池用材料。专利技术的公开本专利技术的电池用表面处理钢板具有以下一种结构。1.在成为电池外壳的内表面一侧的面的最上面，形成镍-锡合金层。2.在成为电池外壳的内表面一侧的面的最上面，形成镍-锡合金层，在其下层形成镍层。3.在成为电池外壳的内表面一侧的面的最上面，形成镍-锡合金层，在其下层形成镍层，在再下一层形成镍-铁合金层。4.在成为电池外壳的内表面一侧的面的最上面，形成镍-锡合金层，在其下层形成镍-铁合金层。5.在成为电池外壳的内表面一侧的面的最上面，形成镍-锡合金层，在再下一层形成铁-镍-锡合金层，在再下一层形成镍-铁合金层。6.在成为电池外壳的内表面一侧的面的最上面，形成镍-锡合金层，在其下层形成镍层，在再下一层形成镍-铁合金层。7.在成为电池外壳的内表面一侧的面的最上面，形成镍层，在其下层形成铁-镍合金层。8.在成为电池外壳的内表面一侧的面的最上面，形成镍层。本专利技术的电池外壳是将上述1～8的某一种表面处理钢板进行拉伸加工制造的。本专利技术的电池是使用上述电池外壳制造的，将正极合剂(二氧化锰+导电剂即石墨+电解液即氧化钾溶液)填充到该电池外壳内部的正极一侧，将负极凝胶(锌粒+电解液即氧化钾溶液)填充到负极一侧。利用这样的结构，不仅可以减小电池的内阻，而且可以增大短路电流，从而可以获得放电持续时间长、电池性能优异的特性。附图的简单说明附图说明图1是表示本专利技术的表面处理钢板的制造工序的工序图。图2是表示电池的内部构造的剖面图。图3是电池外壳的内表面观察照片。实施专利技术的最佳形态为了更详细地介绍本专利技术，下面说明本专利技术的实施例。首先，说明本专利技术的表面处理钢板。在本专利技术的表面处理钢板中，如前所述，成为电池外壳的内表面一侧的面和成为外表面一侧的面的表面处理层的结构为不同的结构。下面，先详细地说明成为电池外壳的内表面一侧的面的表面处理层的结构。在成为内表面一侧的面上，形成镍-锡合金层、铁-镍-锡合金层。将这些合金层设在电池外壳内表面的理由是为了在进行冲压加工时使之形成大量的微小裂纹。另外，这些合金层设在电池外壳内表面的其他理由在于，在碱锰电池中，如果构成电池外壳的铁露出电池外壳表面，就会与正极合剂发生反应，生成铁氧化物，从而提高电池内阻，使电池性能变坏。上述镍-锡合金层或铁-镍-锡合金层的厚度希望为0.15～3.0μm。最好是0.2～2.0μm。如果厚度不足0.15μm，冲压加工时形成的微小裂纹很小，不能期望获得提高与正极合剂的紧密接触的效果，从而不能获得减小电池内阻的效果。另一方面，如果厚度超过3μm，则与正极合剂的紧密接触的效果达到饱和，这样又不经济。形成镍-锡合金层的方法，既可以采用镍-锡合金电镀法的方法，也可以采用镀镍后继续进行镀锡，并利用热处理扩散镍层和锡层、形成镍-锡合金层的方法。另外，为了提高镍-锡合金层与基底钢板的紧密接触性、从而提高表面处理钢板总体的耐腐蚀性，最好在镍-锡合金层的下层存在镍层或铁-镍合金层。这些层的厚度不特别指定，但是，从经济的角度考虑，最好小于3μm。下面，详细说明成为电池外壳的外表面一侧的面的表面处理层的结构。首先，设置镍层的理由如下 即，作为电池外壳外表面一侧所需要的特性，由于外表面一侧成为与外部端子连接的接点，所以，要求具有稳定的小的接触电阻和优异的耐腐蚀性。下面，参照图1说明本专利技术的表面处理钢板的制造工序。(钢板)作为电镀原板，通常极适合使用低碳铝(脱氧)镇静钢。另外，还可以使用添加铌、硼和钛的非时效性极低碳钢。通常，将冷轧后进行电解清洗、退火和经过表面光轧的钢带作为电镀原板。(镀镍)将上述电镀原板进行碱电解脱脂、水洗、硫酸或盐酸的酸洗(电解或浸渍)及水洗后的前处理之后，进行镀镍。镀镍的电镀液，在本专利技术中不论是瓦特浴液、氨基磺酸浴液、氯化浴液等众所周本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：大村等，盛山博一，友森龙夫，池高圣，
申请(专利权)人：东洋钢板株式会社，
类型：发明
国别省市：