JP2000133243A - 乾電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池電極が、外部端子又は他の電池の電極と
接触して形成する電気的接続部の密接性を向上させ、安
定した接続状態を維持することが可能な電池を提供す
る。 【解決手段】 円筒形の電池１の両端に形成される、正
電極３及び／又は負電極２の表面２ａ，３ａに、外部端
子７又は別の電池１’の電極２，３と接触して電気的接
続部８を形成するための突起６を形成する。突起６は、
電極表面２ａ，３ａから略半球状に微小に突出して形成
され、その頂部６ａが、端子７等と接触することによ
り、端子７等との接触圧を増大させ、電気的接触部８の
密接性を向上させるので、安定した接続状態が維持さ
れ、電池電圧を最後まで使いきることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は乾電池（以下、単に
電池ともいう）に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に使用される乾電池の多くは、円筒
状の外装部材の一方の端面を覆ってほぼ平坦に負電極が
形成され、他方の端面を覆う蓋部材の中央に正電極が凸
設されるもので、その凸部は電池の中心軸と同軸で小径
の円筒状に形成される。そして、これら電池電極が、様
々な電気器具等に設けられる電池収容部の端子と接触し
て、電気的に接続をすることで、電池を直流電源として
活用することが可能となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、電池電
極（以下、単に電極という）を電気器具等の端子（以
下、単に端子という）と電気的に接続させることで電圧
を得ることができるが、電極表面の平面の歪みや、うね
り及び端子の形状及び表面の起伏等により、部分的な隙
間が生じて密接性が低下するあるいは接触圧の不足のた
めに接触状態が不安定になる等の理由で、接触不良を起
こして適正な電気的接続がなされなくなることがある。
そこで、電極と端子の接触圧を高めようとすると、電池
収容部への電池の着脱が非常に困難になるという不都合
が生じる。

【０００４】また、より高電圧を必要とするために、複
数の電池を直列に接続する場合には、ある電池の正電極
と他の電池の負電極とが互いに接触する状態になるが、
上述の場合と同様の理由で電極同士の接触不良が生じる
ことがある。しかも、直列接続では、接触圧を高めすぎ
ると、電池の着脱が困難になるだけでなく、僅かな衝撃
が加わるだけで、電極同士の接触箇所でズレが生じて電
池が外れてしまうことがある。なお、上述のいずれの場
合でも、電池電圧が充分に残っているにも拘らず、その
電圧を得ることができなくなり、使いきっていない電池
を廃棄するといったことが、しばしば起こる。これは、
不経済であるばかりでなく、省資源や環境保護に反する
ことでもある。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上述の課
題を解決するために、本発明の電池は、内部に起電力発
生部を有する乾電池の本体と、その本体の導電性材料の
外面に形成され、物理的な接触により電気的な導通が図
られる正電極と、その本体の正電極とは異なる部位にお
いて前記本体の導電性材料の外面に形成され、物理的な
接触により電気的な導通が図られる負電極とを含み、前
記正電極及び負電極の少なくとも一方の導電性材料の表
面に、接触不良を防止する複数の電気的な接触突起を設
けたことを特徴とする。

【０００６】さらに具体的には、円筒状に形成され、内
容物を密封する外装部材と、該外装部材の一方の端面を
覆う蓋部材の中央に、該端面の外周よりも小径で円筒状
に突出して形成された正電極又は負電極と、前記外装部
材の他方の端面を覆い、ほぼ平坦に形成される負電極又
は正電極とを含み、前記正電極及び負電極の少なくとも
一方の導電性材料の表面に、接触不良を防止する複数の
電気的な接触突起を設けたことを特徴とする。

【０００７】そして、電極表面に形成される複数の突起
の配置は、例えば、各電極の外周と同心的な円周上に形
成される等、規則性を有する配置にしてもよいし、もち
ろん、任意の位置に無秩序な配置にすることもできる。
なお、突起の形態は、例えば、略半球状の微小な突起と
することができるが、その他にも円柱状，円錐状，多角
柱状あるいは蒲鉾状等様々な形状の微小な突起とするこ
とが可能である。電極の表面にこのような突起が形成さ
れることにより、電極は、端子又は他の電池の電極と、
複数の接触突起のそれぞれの頂部で電気的な接続を有す
ることとなり、本発明の乾電池は、従来どおりの電池収
容部にセットされても、電気的接続部が点状又は線状に
形成されることで各電気的接続部にかかる接触圧が高め
られ、接触状態が安定する。

【０００８】なお、上述の接触突起を円周上に規則的に
配置する場合、例えば、正電極側に設けられる突起が円
Ｃ1の内周に沿って形成され、負電極側に設けられる突
起が同心円Ｃ2，Ｃ3の間に形成されるようにして、円Ｃ
1，Ｃ2，Ｃ3がそれぞれの直径をｄ1，ｄ2，ｄ3として中
心点を電池の中心軸上に有するものとする。このとき、
正電極を形成する円筒状の突出部の直径をＤとして、各
直径の関係がｄ1＜ｄ2＜ｄ3＜Ｄであれば、電池を直列
接続した場合に、互いに接触する正電極と負電極に形成
される接触突起は直径の異なる同心円上に位置すること
となり、負電極に形成される円周上の複数の接触突起の
内側に正電極に形成された円周上の複数の接触突起が入
り込む状態となる。つまり、それぞれの電極に形成され
る接触突起の各頂点と、他方の電極の平坦部が複数箇所
で接触するとともに、接触突起の配置により形成される
環が互いに重なりあって、電極同士の位置ズレを防止す
ることもできる。

【０００９】また、負極側に設けられる突起が、円Ｃ2
の外周に沿って形成され、その直径がｄ2で中心点を電
池の中心軸上に有する場合、正電極を形成する円筒状の
突出部を直径Ｄとして、それぞれの直径がＤ≦ｄ2であ
れば、負電極に設けられる複数の接触突起が形成する環
の内部に正電極が入り込む状態となる。つまり、平板状
の端子とは複数の接触突起の頂部で接触するが、直列接
続した複数の電池の電極同士では、従来と同様な接触状
態となり、さらに、Ｄ＝ｄ2となるときには複数の接触
突起の形成する環が正電極のガイドとして作用し、電極
同士の接触箇所の位置ズレを防止することもできる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に示すいくつかの実施例を参照しつつ説明する。な
お、以下に説明する電池は、代表的にはマンガン乾電
池，アルカリ乾電池等を指称するが、それ以外のものも
含む。図１に示す第一実施例である電池１は、円筒状の
外装部材５により側面が形成され、その一方の端面に
は、その端面を封止する負電極２がほぼ平坦に設けら
れ、他方の端面には、その端面を封止する蓋部材４を有
し、その中央には正電極３が凸設されており、その形態
は、蓋部材４の外周４ａの描く円に対して小径の同心円
が突出する円筒状である。なお、上述の電池１の形態
は、以下に示す全ての実施例に共通である。

【００１１】ところで、電池１の正電極３の端面の表面
３ａには複数の突起６が任意の位置に設けられ（同図
（ａ））、同様に、負電極２の表面２ａにも複数の突起
６が任意の位置に設けられ（同図（ｂ））、これら突起
６の頂部６ａは、電気器具等に設けられる端子と接触し
て電気的に接続される。つまり、図２（ａ）に示すよう
に、電池１の両端の電極２，３に形成される突起６は、
それぞれの電極表面３ａ，２ａから僅かに突出して、電
池１が、図示しない電気器具の電池収容部に嵌入される
ことにより、同図（ｂ），（ｃ）のように、電池収容部
の端子７と突起６とが圧接され、複数の電気的接続部８
が形成される。なお、従来のように電極の表面が平坦な
場合に比べ、各電気的接続部８にはより大きな接触圧が
かかるため、接触不良が起こりにくい。例えば、端子７
が金属の平板で形成される場合、端子表面７ａに歪み
や、うねり、反り、凹凸等といった僅かな起伏があった
としても、接触の対象となる電極２，３に設けられる複
数の突起６が、より大きな接触圧を生じさせるため、平
坦に形成される電極の場合と比べて、圧接による電極
２，３と端子７との密接性が向上するのである。

【００１２】図３〜６に突起６の断面形状の具体例を示
す。図３（ａ）に示す第１例は、電極表面２ａ，３ａ側
に、断面が半円状となる突起６を形成し、電極裏面２
ｂ，３ｂには凹凸を形成しないものであり、同図（ｂ）
に示すその変形例は、電極裏面２ｂ，３ｂにも表面２
ａ，３ａ側に形成される突起６に対応する凹部６ｂが形
成されるものである。なお、この変形例は、以下に示す
第２〜４例（図４〜６）にもあてはまるものであり、同
様の凹部６ｂを電極裏面２ｂ，３ｂに形成することがで
きる。図４に示す第２例の断面は、電極表面２ａ，３ａ
から一定の幅で突出し、先端部（頂部）６ａが円弧状に
丸く形成されるものである。図５に示す第３例の断面
は、電極表面２ａ，３ａから一定幅で突出し、先端部
（頂部）６ａが、平坦に形成されるものである。図６に
示す第４例の断面は、電極面２ａ，３ａから三角形状に
突出するものである。

【００１３】また、図７〜１０に突起６の平面図、つま
り、突起６の基端の輪郭６ｃの例を示す。具体例として
は、突起６の基端の輪郭６ｃが円（図７），四角形に代
表される多角形（図８），一定幅の短い直線状（図９）
あるいは一定の幅の円弧（図１０）であるもの等があげ
られる。

【００１４】なお、突起６の形状は、以上の図３〜６の
断面と図７〜１０の基端の輪郭６ｃを組み合わせて様々
に形成することが可能である。例えば、第一実施例の電
池１（図１）では、断面が半円状（図３（ａ））であ
り、平面図（基端の輪郭６ｃ）が円（図７）の組み合わ
せ、つまり半球状の突起６の例を示しているが、他に
も、断面が三角形（図６）となるようにして円錐状の突
起６とすることや、平面図が短い直線（図９）となるよ
うにして蒲鉾形の突起６とすることも可能であり、様々
な形態の突起６を形成することができる。つまり、突起
６の頂部６ａと端子７の表面７ａ（図２）との密接性が
向上し、それらにより形成される電気的接続部８が良好
な接触状態を保つことが可能な形状であれば、如何なる
形態の突起６でもよい。このことは、第一実施例並びに
これから説明する実施例全てにあてはまることである。

【００１５】図１１に第二実施例を示す。第一実施例の
電池１と重複する部分については同一の符号とし、詳細
な説明を省略する。電池１１は、第一実施例の電池１
（図２）と同様にそれぞれの端面に負電極２と正電極３
が設けられるものであり、さらに、正電極３の表面３ａ
に複数の突起６を有し、それらの頂部６ａは端子７（図
２（ｂ））の表面７ａと接触して電気的接続部８を形成
する。なお、図１２に正電極３を矢印Ｘの方向から見た
平面図を示す。正電極３の端面の表面３ａに形成される
突起６は、同図（ｂ）のように表面（端面）３ａ全体の
任意の位置に無秩序に配置してもよいし、同図（ｃ）の
ように中心点を電池の中心軸上に有する円Ｃ0上に一定
間隔で配列される等規則的な配置にしてもよい。なお、
突起６は複数の円の周上に形成されてもよいし、円以外
に放射状等様々に規則性を持たせて配置することも可能
である。

【００１６】図１３に第三実施例を示す。第一又は第二
実施例の電池１，１１と重複する部分については同一の
符号とし、詳細な説明を省略する。電池２１は、第一実
施例の電池１（図２）と同様にそれぞれの端面に負電極
２と正電極３が設けられるものであり、さらに、負電極
２の表面２ａに複数の突起６を有し、それらの頂部６ａ
は端子７（図２（ｃ））の表面７ａと接触して電気的接
続部８を形成する。なお、図１４，１６に負電極２を矢
印Ｙの方向から見た平面図を示す。負電極２の表面２ａ
に形成される突起６は、図１４，１５に示す例１のよう
に表面２ａ全体の任意の位置に配置してもよいし、図１
６，１７に示す例２のように表面２ａの中央部、すなわ
ち、電池２１が直列接続されるときに、他の電池２１’
の正電極３と接触する部分のみに配置するようにしても
よい。なお、突起６の形成される範囲が例１，２のどち
らについても、突起６の配置を任意の位置に無秩序に配
置してもよいし、規則的に配置してもよく、いずれの場
合も、他の電池２１’の正電極３又は端子７と接触して
電気的接続部８を形成するのは、突起６の頂部６ａであ
る。

【００１７】また、図１８に第三実施例の変形例を示
す。これは、突起６が負電極２の表面２ａに規則的に配
置されるものであり、電池２１の中心軸Ｏ上に中心点を
有する２個の同心円Ｃ2，Ｃ3の間に、突起６が形成され
る（同図（ｂ））。ここで、円Ｃ2，Ｃ3の直径をそれぞ
れｄ2，ｄ3（ｄ2＜ｄ3）、正電極３の外周３ｃの直径を
Ｄとすると、Ｄ＜ｄ2（図１９）のとき、直列接続され
る電池２１の負電極２は、突起６の形成する環の内部
（円Ｃ2の内側）の平坦部２ｃで、他の電池２１’の正
電極３の表面（端面）３ａと接触して電気的接続部８を
形成することになり、従来の電池の場合と同様の接触状
態となるが、電池２１の負電極２が図示しない端子７と
接触するときには、図１５，１７に示す例のように、突
起６の頂部６ａと端子７の表面７ａが接触する箇所に、
複数の電気的接続部８が形成される。

【００１８】さらに、Ｄ＝ｄ2（図２０）のとき、図１
９に示す例と同様、電池２１の負電極２が他の電池２
１’と接触するときには、負電極２の中央部に形成され
る平坦部２ｃと他の電池２１’の正電極３の表面（端
面）３ａが接触して電気的接続部８を形成するが、この
とき、正電極３は突起６の形成する環の内径（円Ｃ2）
でガイドされ、直列接続される各電極２，３の位置関係
を正常な状態に保ちやすい。なお、電池２１の負電極２
が、図示しない端子７と接触するときには、突起６の頂
部６ａが電気的接続部８を形成する（図１５，１７）。

【００１９】ここで、図２１に第一実施例の変形例を示
す。電極２，３に形成される突起６は、第三実施例の変
形例と同様に、電極表面２ａ，３ａに規則的に配置され
るものであり、正電極３側には電池１の中心軸Ｏ上に中
心点を有する円Ｃ1の内周に沿って突起６が形成され
（同図（ｂ），（ｄ））、負電極２側には中心軸Ｏ上に
中心点を有する２個の同心円Ｃ2，Ｃ3の間に突起６が形
成される（同図（ｃ），（ｅ））。ここで、円Ｃ1，Ｃ
2，Ｃ3の直径をそれぞれｄ1，ｄ2，ｄ3、正電極３の外
周３ｃの直径をＤとすると、ｄ1＜ｄ2＜ｄ3＜Ｄ（図２
２）のとき、直列接続される電池１は、負電極２で突起
６が形成する環の内部（円Ｃ2の内側）に、他の電池
１’の正電極３の突起６が形成する環（円Ｃ1）を入り
込ませる状態で、各突起６の頂部６ａが対向する電極の
表面と接触して電気的接続部８を形成する。なお、これ
は正電極３側と負電極２側の突起６の突出高さｈ1，ｈ2
が同じである場合の接触状態で、突起６の突出高さｈ
1，ｈ2は異なってもよく、その場合には、突出高さが小
さい方の突起６は、対向する電極の表面とは接触せず
に、隙間を形成することになる。なお、電池１の電極
２，３が図示しない端子７と接触するときには、上述の
ように突起６の頂部６ａと端子７の表面７ａが接触して
電気的接続部８が形成される（図２）。

【００２０】なお、本発明の内容は、これまでの実施例
に限るものではなく、電気的接続部８を形成するための
突起６を、正電極３又は／及び負電極２の表面２ａ，３
ａに有する、あらゆる形態のものを含む。例えば、図２
３に示すようないわゆるガム電池３１、図２４に示すよ
うな角型電池４１、図２５に示すようなボタン電池５１
等の各種乾電池に本発明を適用することができる。

【００２１】なお、本明細書において乾電池は、電解質
が乾式のものを総称し、例えばマンガン乾電池，アルカ
リ乾電池，水銀電池，酸化銀電池，リチウム電池，ニッ
カド（ニッケル−カドミウム）電池，ニッケル−水素電
池をはじめすべての種類を含み、一次電池はもとより、
二次電池（充電可能なもの）を包含する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例たる電池を示す斜視図。

【図２】同じく側面図。

【図３】電極表面に形成される突起の断面形状の具体例
１を示す断面図。

【図４】同じく具体例２を示す断面図。

【図５】同じく具体例３を示す断面図。

【図６】同じく具体例４を示す断面図。

【図７】電極表面に形成される突起の基端の輪郭の具体
例１を示す図。

【図８】同じく具体例２を示す図。

【図９】同じく具体例３を示す図。

【図１０】同じく具体例４を示す図。

【図１１】本発明の第二実施例たる電池を示す側面図。

【図１２】図１１のＸ矢視を示す平面図。

【図１３】本発明の第三実施例たる電池を示す側面図。

【図１４】その突起の形成範囲の例１を示す平面図。

【図１５】その電気的接続の状態を示す部分図。

【図１６】第三実施例の突起の形成範囲の例２を示す平
面図。

【図１７】その電気的接続の状態を示す部分図。

【図１８】第三実施例の変形例を示す側面図。

【図１９】その電気的接続部の例を示す部分図。

【図２０】同じく電気的接続部の別の例を示す部分図。

【図２１】第一実施例の変形例を示す側面図。

【図２２】その電気的接続の状態を示す部分図。

【図２３】本発明の一適用対象であるガム電池を示す斜
視図。

【図２４】本発明の一適用対象である角型電池を示す斜
視図。

【図２５】本発明の一適用対象であるボタン電池を示す
斜視図。

【符号の説明】

１，１１，２１，３１，４１，５１ 電池 ２ 負電極 ２ａ 電極表面（表面） ２ｂ 電極裏面（裏面） ２ｃ 平坦部 ３ 正電極 ３ａ 端面（表面） ３ｂ 電極裏面（裏面） ４ 蓋部材 ４ａ 外周 ５ 外装部材 ６ 突起 ６ａ 頂部 ６ｂ 凹部 ６ｃ 輪郭 ７ 端子 ７ａ 表面 ８ 電気的接続部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に起電力発生部を有する乾電池の本
   体と、 その本体の導電性材料の外面に形成され、物理的な接触
   により電気的な導通が図られる正電極と、 その本体の正電極とは異なる部位において前記本体の導
   電性材料の外面に形成され、物理的な接触により電気的
   な導通が図られる負電極とを含み、 前記正電極及び負電極の少なくとも一方の導電性材料の
   表面に、接触不良を防止する複数の電気的な接触突起を
   設けたことを特徴とする乾電池。
2. 【請求項２】 円筒状に形成され、内容物を密封する外
   装部材と、 該外装部材の一方の端面を覆う蓋部材の中央に、該端面
   の外周よりも小径で円筒状に突出して形成された正電極
   又は負電極と、 前記外装部材の他方の端面を覆い、ほぼ平坦に形成され
   る負電極又は正電極と、 を含み、前記正電極及び負電極の少なくとも一方の導電
   性材料の表面に、少なくとも一部のものの先端部が電気
   的接触部となって接触不良を防止する複数の電気的な接
   触突起を設けたことを特徴とする乾電池。
3. 【請求項３】 前記電気的な接触突起が、前記正電極及
   び／又は負電極において、該電極の中心と同心的な円上
   に所定の間隔で形成されたものである請求項１に記載の
   乾電池。
4. 【請求項４】 前記正電極を形成する円筒状の突出部が
   直径Ｄであり、該正電極側に設けられる複数の前記電気
   的な接触突起が、直径ｄ1の円周内側に沿って形成さ
   れ、前記負極側に設けられる複数の前記電気的な接触突
   起が、それぞれの直径がｄ2，ｄ3である同心円間に形成
   され、 各直径の関係がｄ1＜ｄ2＜ｄ3＜Ｄである請求項３に記
   載の乾電池。
5. 【請求項５】 前記正電極を形成する円筒状の突出部が
   直径Ｄであり、前記負極側に設けられる複数の前記電気
   的な接触突起が、直径ｄ2の円周外側に沿って形成さ
   れ、各直径の関係がＤ≦ｄ2である請求項２又は３に記
   載の乾電池。
6. 【請求項６】 前記複数の電気的な接触突起は、前記正
   電極及び／又は負電極の導電性材料の表面がそれぞれ微
   小に突出して略半球状に形成されるものである請求項１
   ないし５のいずれかに記載の乾電池。