【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアルカリ電池の封口体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルカリ電池は、電解液に高濃度の水酸化カリウム水溶液を用いているため、電解液のクリープによる漏液を起こし易い。このため、電池の正極缶に対して負極端子板で蓋をする場合、ガスケットを介して封止して電解液の漏液を防いでいる。
【０００３】
従来の代表的なアルカリ電池の構造を図３に示す。この電池では、有底筒形の正極缶１に、発電要素である正極材料２と、セパレータ３と、負極材料４と、電解液とが収容されている。正極缶１の上方は開放され、上方周面にはビーディング１ａが形成され、底部には正極端子１ｂが形成されている。正極缶１の開口部には、該開口部を封止して電池の負極部を構成する封口体１０が、ガスケット４０を介してビーディング部１ａまで嵌め込まれ、正極缶１の開口端部１ｃが縮径絞り加工されることで、正極缶１内部は略密閉されている。
【０００４】
封口体１０は、金属製の負極端子板２０、金属製の集電子３０、ナイロン又はプロピレン製のガスケット４０の３つの部品を含んでなる。ガスケット４０は、そのボス部４１が集電子３０を囲繞し、ボス部４１にベント部４２を介して一体とされた外筒部４３が、正極缶１の開口端部１ｃと負極端子板２０の環状フランジ部２１との間に挟み込まれてこれらの間の隙間を封止している。
【０００５】
負極端子板２０と集電子３０とは、一般的に、プロジェクション溶接によって互いに接合されている。このプロジェクション溶接は、溶融部を設けた集電子３０の上端面と負極端子板２０の中央部下面とを当接させて、互いに加圧して通電することによって前記当接部を溶接する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の封口体１０を製作する際に、上記の溶接作業の処理スピードを高速にすると、負極端子板２０と集電子３０との溶接位置のずれが大きくなる。つまり、集電子３０が、負極端子板２０の中央位置から大きくずれて溶接されてしまう。このようなずれを少なくするために、特開平７−３２６３３５号公報に開示されているように、集電子３０の上端面中央部に、溶接時の溶融部としての凸部を設け、負極端子板の中央部下面に凹部を設け、この凸凹を嵌合させて溶接することが、従来から行われている。
【０００７】
しかし、上記の方法によっても、溶接作業の処理スピードを毎分３００個程にすると、位置合わせ兼用の溶融部である凸部が、負極端子板２０と集電子３０とのずれを防止する前に溶融してしまうために、負極端子板２０の中央位置に対する集電子３０の位置ずれが０．１ｍｍ以上になる場合が生じる。このようなずれが生じると、図４に示すように、ガスケット４０のベント部４２が変形してしまい、負極端子板２０の環状フランジ部２１に対する、ガスケット４０の外筒部４１の当接が図示の例では左側が下方にずれ、全周にわたって一様ではなくなる。
【０００８】
このため、ガスケット４０は、負極端子板２０と正極缶１の開口端部１ｃとの間の隙間を適切に封止できなくなり、ここから電解液の漏液が生じるおそれがある。
一方、上記のずれを０．１ｍｍより小さくするために、溶接作業の処理スピードを抑制すると、アルカリ電池の生産性が低下する。
【０００９】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、高い生産性が確保された、耐漏液性能の高いアルカリ電池を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、発電要素を収納した正極缶の開口部が集電子を有する負極端子板によってガスケットを介して封止され、前記負極端子板の中央部下面には前記ガスケットの中心を貫通する前記集電子の上端部が溶接により固定されているアルカリ電池であって、前記負極端子板の中央部下面には穴部が設けられ、前記集電子の上端面中央部には該穴部の深さよりも高くはなく、該穴部に嵌合する凸部と、該凸部よりも低く、該凸部を囲繞して前記溶接時には該穴部の周囲面に圧接される溶接部とが設けられていることを特徴とする。
【００１１】
このようなアルカリ電池によれば、前記穴部と前記凸部とを嵌合させた状態で、該穴部の周囲面と前記溶接部とを溶接して、前記負極端子板の中央部下面に前記集電子の上端部を接合させることができる。従って、該負極端子板において、その中心位置に対する該集電子の軸位置の溶接ずれを、該穴部の大きさに対する該凸部の横断面の大きさの差から規定される長さ以下にすることができる。従って、該穴部の大きさと該凸部の横断面の大きさとの差を小さくすれば、該溶接ずれを小さくすることができ、これによって該負極端子板に対する前記ガスケットのずれ及び変形が抑制できる。従って、該負極端子板及び該ガスケットによって電池の開口部を適切に封止し、電池の耐漏液性能を高めることができる。
また、前記溶接ずれを抑制しつつ、前記溶接をより迅速に行うことができるため、このようなアルカリ電池の生産性を向上させることができる。
【００１２】
また、前記穴部は円形状を有し、前記凸部は円柱形状を有してもよい。
【００１３】
また、前記穴部の円の直径は、前記凸部の基底部をなす円の直径よりもおよそ０．１ｍｍ大きくてもよい。
このようなアルカリ電池によれば、前記負極端子板において、その中心位置に対する前記集電子の軸位置の溶接ずれを、およそ０．０５ｍｍ以下にすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のアルカリ電池の一実施形態における封口体の部分を図１及び図２に示す。尚、従来例と同一の構成要素には同一の符号を付してある。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、溶接接合される前の負極端子板及び集電子をそれぞれ示している。
【００１５】
本実施の形態におけるアルカリ電池の構造においては、図３の従来の電池と比較して、負極端子板２０の中央部に穴部としての位置合わせ孔２２と、集電子３０の上端面中央部に凸部としての位置合わせ突起３１及び溶接部３４とが新しく設けられた点が異なり、他は前記説明と同じである。
【００１６】
図２（ａ）に示されるように、本実施の形態の負極端子板２０は、金属板のプレス成形品であり、中央の平坦な円盤部２３の厚みが０．３ｍｍで、この中心に直径０．６ｍｍの円形の位置合わせ孔２２が穿設されている。
【００１７】
図２（ｂ）に示されるように、集電子３０は、円柱形状の電極部３２と、この電極部３２の上端部に一体的に拡径形成されて円盤状をなした円盤電極部３３と、この円盤電極部の上端面中央部に突出して形成されて円柱形状をなした位置合わせ突起３１と、この位置合わせ突起３１の周囲に一体的に形成されてテーパ形状をなした溶接部３４とを有し、これらは、同心に、且つ一体に、金属で形成されている。
【００１８】
位置合わせ突起３１は、その底部の直径が０．５ｍｍに、高さが０．３ｍｍに形成されている。この高さは、負極端子板２０の円盤部２３の厚みに等しい。また、溶接部３４は、その底部側の直径が１．２ｍｍに、高さが０．１ｍｍに形成されている。
【００１９】
図２（ａ）に示される負極端子板２０の位置合わせ孔２２に対して、図２（ｂ）に示される集電子３０の位置合わせ突起３１を嵌合して、位置合わせ孔２２の周囲の円盤部２３面に対して、溶接部３４を圧接通電溶接すると、図１に示されるような、集電子３０を有する負極端子板２０が得られる。
【００２０】
位置合わせ孔２２の直径０．６ｍｍと位置合わせ突起３１の直径０．５ｍｍとの差の半分である０．０５ｍｍが、負極端子板２０の中心に対する集電子３０の軸の溶接ずれの最大値となる。即ち、本実施の形態において、このようなずれは０．０５ｍｍ以下に抑制されることになる。
【００２１】
このように、集電子３０の軸と負極端子板２０の中心との間のずれが、本実施の形態の０．０５ｍｍ以下であれば、正極缶１に対して、封口体１０は、ガスケット４０を介して適切に封止され、ここから電解液が漏液しにくくなる。
【００２２】
負極端子板２０と集電子３０との溶接作業の処理スピードを毎分４００個とした場合に、特開平７−３２６３３５号公報で開示された構造に従って作成した封口体１０と、本実施の形態の構造に従って作成した封口体１０とを比較した。
【００２３】
特開平７−３２６３３５号公報で開示された構造に従って作成した１００００個の封口体１０のうちで、集電子３０の軸と負極端子板２０の中心との間のずれが０．１乃至０．３ｍｍであった封口体１０の数は２０個であり、このうち、図４に示されるように、ガスケット４０が負極端子板２０に対して傾いていることが目視で確認された封口体の数は７個であった。
【００２４】
一方、本実施の形態の構造に従って作成した１００００個の封口体１０全てについて、集電子３０の軸と負極端子板２０の中心との間のずれは０．０５ｍｍ以下であり、目視では、ガスケット４０は、負極端子板２０に対して傾いていなかった。
【００２５】
以上から、本実施の形態の負極端子板２０及び集電子３０を有するアルカリ電池によれば、毎分４００個という高い処理スピードを有する溶接によってこれを形成しても、封口体１０の変形が小さく、耐漏液性能が高いことがわかった。
【００２６】
以上、いくつかの実施の形態に基づき本発明に係るアルカリ電池を説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると伴に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【００２７】
例えば、上記の実施の形態においては、位置合わせ突起３１の円柱の高さは、位置合わせ孔２２の設けられた円盤部２３の厚さに等しいとしたが、これに限定されるものではない。
例えば、位置合わせ突起３１の円柱の高さが、円盤部２３の厚さよりも低く、ＪＩＳ（日本工業規格）に順ずる範囲内で、負極端子板２０の上端面が位置合わせ孔２２において窪んでいてもよい。
【００２８】
また、上記の実施の形態においては、負極端子板２０の位置合わせ孔２２と、集電子３０の位置合わせ突起３１の底部とは円形状を有していたが、これに限定されるものではない。
例えば、位置合わせ孔２２と、位置合わせ突起３１の底部とは、互いに相似形又は非相似形の多角形としてもよい。
【００２９】
また、上記の実施の形態においては、位置合わせ孔２２の円の直径と、位置合わせ突起３１の底部をなす円の直径との差を０．１ｍｍとしたが、これに限定されるものではない。
例えば、負極端子板２０の中心に対する集電子３０の軸の溶接ずれが０．１ｍｍ未満となるべく、上記の差を０．２ｍｍ未満としてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のアルカリ電池によれば、封口体の変形を抑制しつつ、負極端子板と集電子との溶接作業の処理スピードを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態におけるアルカリ電池の封口体の部分の断面図である。
【図２】本実施の形態における負極端子板（ａ）、及び集電子（ｂ）の断面図である。
【図３】代表的なアルカリ電池の従来の構造を示した断面図である。
【図４】従来の封口体で、負極端子板と集電子とがずれたものの断面図である。
【符号の説明】
１ 正極缶
２ 正極材料
３ セパレータ
４ 負極材料
１０ 封口体
２０ 負極端子板
２２ 位置合わせ孔
３０ 集電子
３１ 位置合わせ突起
３４ 溶接部
４０ ガスケット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sealing body for an alkaline battery.
[0002]
[Prior art]
Since the alkaline battery uses a high-concentration aqueous solution of potassium hydroxide for the electrolyte, the electrolyte is liable to leak due to creep of the electrolyte. For this reason, when the positive electrode can of a battery is covered with a negative electrode terminal plate, it is sealed via a gasket to prevent electrolyte leakage.
[0003]
FIG. 3 shows the structure of a typical conventional alkaline battery. In this battery, a positive electrode material 1 as a power generating element, a separator 3, a negative electrode material 4, and an electrolyte are accommodated in a bottomed cylindrical positive electrode can 1. The upper part of the positive electrode can 1 is open, a beading 1a is formed on the upper peripheral surface, and the positive electrode terminal 1b is formed on the bottom part. In the opening of the positive electrode can 1, a sealing body 10 that seals the opening to form a negative electrode part of the battery is fitted to the beading part 1a via a gasket 40, and the opening end 1c of the positive electrode can 1 Is reduced in diameter, so that the inside of the positive electrode can 1 is substantially sealed.
[0004]
The sealing body 10 includes three components: a negative electrode terminal plate 20 made of metal, a current collector 30 made of metal, and a gasket 40 made of nylon or propylene. The gasket 40 has a boss portion 41 surrounding the current collector 30, and an outer cylindrical portion 43 integrated with the boss portion 41 via a vent portion 42 to form an opening end 1 c of the positive electrode can 1 and the negative terminal plate 20. It is sandwiched between the annular flange portion 21 and seals a gap therebetween.
[0005]
The negative electrode terminal plate 20 and the current collector 30 are generally joined to each other by projection welding. In this projection welding, the upper end surface of the current collector 30 provided with the fused portion and the lower surface of the central portion of the negative electrode terminal plate 20 are brought into contact with each other, and the pressure is applied to each other so that the contact portion is welded.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when manufacturing the above-mentioned sealing body 10, if the processing speed of the above-mentioned welding operation is increased, the displacement of the welding position between the negative electrode terminal plate 20 and the current collector 30 increases. That is, the current collector 30 is welded with a large deviation from the center position of the negative electrode terminal plate 20. In order to reduce such a shift, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-326335, a convex portion as a fusion portion at the time of welding is provided at the center of the upper end surface of the current collector 30 to form a negative electrode terminal plate. Conventionally, a concave portion is provided on the lower surface of the central portion of the slab, and the concave and convex portions are fitted and welded.
[0007]
However, according to the above method, when the processing speed of the welding operation is set to about 300 pieces per minute, the convex portion, which is a fusion portion also serving as an alignment, prevents the negative terminal plate 20 and the current collector 30 from shifting. Due to the melting, a position shift of the current collector 30 with respect to the center position of the negative electrode terminal plate 20 may be 0.1 mm or more. When such a displacement occurs, as shown in FIG. 4, the vent portion 42 of the gasket 40 is deformed, and the contact of the outer cylinder portion 41 of the gasket 40 with the annular flange portion 21 of the negative electrode terminal plate 20 is illustrated. In the example, the left side shifts downward, and is not uniform over the entire circumference.
[0008]
For this reason, the gasket 40 cannot properly seal the gap between the negative electrode terminal plate 20 and the opening end 1c of the positive electrode can 1, and the electrolyte may leak therefrom.
On the other hand, if the processing speed of the welding operation is suppressed to make the above-mentioned deviation smaller than 0.1 mm, the productivity of the alkaline battery is reduced.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an alkaline battery having high liquid leakage resistance and high productivity.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, according to the present invention, an opening of a positive electrode can containing a power generating element is sealed via a gasket by a negative electrode terminal plate having a current collector, and a lower surface of a central portion of the negative electrode terminal plate passes through the center of the gasket. An alkaline battery in which an upper end of the current collector is fixed by welding, wherein a hole is provided in a lower surface of a central portion of the negative electrode terminal plate, and a depth of the hole is provided in a central portion of an upper end surface of the current collector. Not higher than the height, a convex portion that fits into the hole portion, and a welded portion that is lower than the convex portion and surrounds the convex portion and is pressed against the peripheral surface of the hole portion during the welding. It is characterized by having.
[0011]
According to such an alkaline battery, the peripheral surface of the hole and the welding portion are welded to each other in a state where the hole and the projection are fitted to each other, and the central surface of the negative electrode terminal plate is provided on the lower surface. The upper end of the current collector can be joined. Therefore, in the negative electrode terminal plate, the welding deviation of the axial position of the current collector with respect to the center position thereof is set to be equal to or less than the length defined by the difference in the size of the cross section of the projection with respect to the size of the hole. be able to. Therefore, if the difference between the size of the hole and the size of the cross section of the projection is reduced, the welding deviation can be reduced, and thereby the deviation and deformation of the gasket with respect to the negative electrode terminal plate can be suppressed. . Therefore, the opening of the battery can be properly sealed by the negative electrode terminal plate and the gasket, and the liquid leakage resistance of the battery can be improved.
Further, since the welding can be performed more quickly while suppressing the welding deviation, the productivity of such an alkaline battery can be improved.
[0012]
Further, the hole may have a circular shape, and the convex portion may have a cylindrical shape.
[0013]
Further, the diameter of the circle of the hole may be about 0.1 mm larger than the diameter of the circle forming the base of the projection.
According to such an alkaline battery, in the negative electrode terminal plate, the welding deviation of the axial position of the current collector with respect to the center position can be set to about 0.05 mm or less.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIGS. 1 and 2 show a portion of a sealing body in an embodiment of the alkaline battery of the present invention. The same components as those of the conventional example are denoted by the same reference numerals. FIGS. 2A and 2B show the negative electrode terminal plate and the current collector before welding and joining, respectively.
[0015]
In the structure of the alkaline battery according to the present embodiment, as compared with the conventional battery of FIG. 3, a positioning hole 22 as a hole at the center of the negative electrode terminal plate 20 and a center of the upper end surface of the current collector 30 are formed. The difference is that a positioning projection 31 as a convex and a welding portion 34 are newly provided, and the other points are the same as those described above.
[0016]
As shown in FIG. 2 (a), the negative electrode terminal plate 20 of the present embodiment is a press-formed product of a metal plate, and a flat flat disk portion 23 at the center has a thickness of 0.3 mm. A circular positioning hole 22 of 0.6 mm is formed.
[0017]
As shown in FIG. 2B, the current collector 30 includes a columnar electrode portion 32, and a disk electrode portion 33 which is formed in a shape of a disk at the upper end portion of the electrode portion 32 and has an enlarged diameter. A cylindrical positioning protrusion 31 formed at the center of the upper end surface of the disk electrode portion; and a tapered welding portion 34 integrally formed around the positioning protrusion 31. Which are concentrically and integrally formed of metal.
[0018]
The positioning projection 31 has a bottom diameter of 0.5 mm and a height of 0.3 mm. This height is equal to the thickness of the disk portion 23 of the negative electrode terminal plate 20. The welded portion 34 is formed to have a diameter on the bottom side of 1.2 mm and a height of 0.1 mm.
[0019]
The positioning protrusion 31 of the current collector 30 shown in FIG. 2B is fitted into the positioning hole 22 of the negative electrode terminal plate 20 shown in FIG. When the welding portion 34 is press-welded to the surface of the disc portion 23 by current welding, the negative electrode terminal plate 20 having the current collector 30 as shown in FIG. 1 is obtained.
[0020]
0.05 mm, which is half of the difference between the diameter of the alignment hole 22 of 0.6 mm and the diameter of the alignment protrusion 31 of 0.5 mm, is the maximum value of the welding deviation of the axis of the current collector 30 with respect to the center of the negative electrode terminal plate 20. Become. That is, in the present embodiment, such a deviation is suppressed to 0.05 mm or less.
[0021]
As described above, if the displacement between the axis of the current collector 30 and the center of the negative electrode terminal plate 20 is 0.05 mm or less in the present embodiment, the sealing body 10 Through which the electrolyte is not easily leaked.
[0022]
When the processing speed of the welding operation between the negative electrode terminal plate 20 and the current collector 30 is set to 400 pieces per minute, the sealing body 10 made according to the structure disclosed in JP-A-7-326335, A comparison was made with the sealing body 10 made according to the structure.
[0023]
Among the 10,000 sealing bodies 10 made according to the structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-326335, the deviation between the axis of the current collector 30 and the center of the negative electrode terminal plate 20 is 0.1 to 0.3 mm. The number of the sealing bodies 10 was 20, and among them, as shown in FIG. 4, the number of the sealing bodies visually confirmed that the gasket 40 was inclined with respect to the negative electrode terminal plate 20 was: There were seven.
[0024]
On the other hand, the displacement between the axis of the current collector 30 and the center of the negative electrode terminal plate 20 is 0.05 mm or less for all of the 10,000 sealing members 10 produced according to the structure of the present embodiment, and the gasket 40 Was not inclined with respect to the negative electrode terminal plate 20.
[0025]
As described above, according to the alkaline battery having the negative electrode terminal plate 20 and the current collector 30 of the present embodiment, even when the battery is formed by welding having a high processing speed of 400 pieces per minute, the deformation of the sealing body 10 is small. It was found that the leak resistance was high.
[0026]
As described above, the alkaline battery according to the present invention has been described based on some embodiments. However, the above embodiments of the present invention are for facilitating understanding of the present invention, and limit the present invention. Not something. The present invention can of course be changed and improved without departing from the gist of the present invention, and the present invention naturally includes equivalents thereof.
[0027]
For example, in the above-described embodiment, the height of the cylinder of the positioning projection 31 is equal to the thickness of the disk portion 23 provided with the positioning hole 22, but the present invention is not limited to this.
For example, the height of the cylinder of the positioning protrusion 31 is lower than the thickness of the disk portion 23 and the upper end surface of the negative electrode terminal plate 20 is depressed in the positioning hole 22 within a range according to JIS (Japanese Industrial Standard). It may be.
[0028]
Further, in the above embodiment, the positioning hole 22 of the negative electrode terminal plate 20 and the bottom of the positioning protrusion 31 of the current collector 30 have a circular shape, but the present invention is not limited to this. .
For example, the positioning hole 22 and the bottom of the positioning protrusion 31 may be similar or non-similar polygons.
[0029]
Further, in the above embodiment, the difference between the diameter of the circle of the positioning hole 22 and the diameter of the circle forming the bottom of the positioning protrusion 31 is 0.1 mm, but is not limited to this. .
For example, the difference may be less than 0.2 mm so that the welding deviation of the axis of the current collector 30 from the center of the negative electrode terminal plate 20 is less than 0.1 mm.
[0030]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the alkaline battery of this invention, the processing speed of the welding operation | work of a negative electrode terminal plate and a collector can be improved, suppressing deformation of a sealing body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a portion of a sealing body of an alkaline battery according to the present embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a negative electrode terminal plate (a) and a current collector (b) in the present embodiment.
FIG. 3 is a sectional view showing a conventional structure of a typical alkaline battery.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional sealing body in which a negative electrode terminal plate and a current collector are shifted.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode can 2 Positive electrode material 3 Separator 4 Negative electrode material 10 Sealing body 20 Negative electrode terminal plate 22 Alignment hole 30 Current collector 31 Alignment protrusion 34 Weld part 40 Gasket
