JP2007059068A - 電池端子および電池および電池ホルダ - Google Patents
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Abstract
【課題】生産性およびコスト性を損なうことなく、形状的な誤接続防止機能をなす絶縁突起部が端子面から剥がれてしまうという不良の発生が少ない電池端子および電池および電池ホルダを提供する。
【解決手段】紫外線硬化樹脂を吐出して硬化させることより形状的な誤接続防止機能をなす絶縁突起部３１が形成された電池端子２１，５１において、上記紫外線硬化樹脂には、アクリレートオリゴマー、アクリレートモノマー、および光重合開始剤を含むとともに、メタクリル酸を添加したものを使用する。
【選択図】 図１
【解決手段】紫外線硬化樹脂を吐出して硬化させることより形状的な誤接続防止機能をなす絶縁突起部３１が形成された電池端子２１，５１において、上記紫外線硬化樹脂には、アクリレートオリゴマー、アクリレートモノマー、および光重合開始剤を含むとともに、メタクリル酸を添加したものを使用する。
【選択図】 図１
Description
この発明は電池端子および電池および電池ホルダに関し、とくに、紫外線硬化樹脂をスポット状に吐出して硬化させることより形状的な誤接続防止機能をなす絶縁突起部が形成されたものに関する。
たとえば、筒形アルカリ乾電池を複数個直列に接続して使用する場合、複数個の電池を縦列状態で装填する電池ホルダ（あるいは電池ボックス）が良く使用される。この場合、一部の電池が逆方向に装填されることによる誤接続が生じやすい。そこで、図６に示すように、電池１０の負極端子２１に複数の絶縁突起部３１’を配設することにより、負極端子２１同士の誤接続を形状的に防止するようにした筒形アルカリ電池が開発されている（特許文献１）。
絶縁突起部３１’は、紫外線硬化樹脂を端子２１面にスポット状に吐出して硬化させることにより形成することができる。紫外線硬化樹脂は、アクリレートオリゴマー、アクリレートモノマー、および光重合開始剤などからなり、この樹脂を端子２１面の所定位置に滴下し、紫外線照射で硬化させることにより、形状的な誤接続防止機能をなす絶縁突起部３１’を点状に形成することができる。紫外線硬化樹脂を用いることにより、電池１０に悪影響を及ぼす恐れのある長時間の加熱処理を行うことなく、絶縁突起部３１’を高効率に形成することができる。
図６の電池１０はＬＲ２０型のアルカリ乾電池であって、発電要素が収納された有底円筒状の金属製正極缶１１の開口部が、負極端子２１およびガスケットで封口されている。正極缶１１は正極集電体および正極端子を兼ね、その外底部に凸状正極端子部１２があらかじめプレス成型されている。負極端子２１の端子面は上記絶縁突起部３１’が形成され、電池１０の負極端子２１同士が誤接続されるのを形状的に防止している。
絶縁突起部３１’は、負極端子２１と正極端子部１２との接触を妨げないような配置で負極端子２１面に複数設けられている。この絶縁突起部３１’は、正常装填時における端子２１の導電接触を妨げないよう、なるべく小面積でスポット状に形成する必要がある。さらに、その絶縁突起部３１’の形成は生産性およびコスト性を阻害しない方法で高効率に行わせる必要がある。このため、小量の紫外線硬化樹脂を端子２１面にスポット状に吐出して硬化させることが行われるが、これにより、たとえば外径約１．５ｍｍの絶縁突起部３１’を高効率に形成することができる。
特開平０９−１６１７６２
しかしながら、上述した絶縁突起部３１’は、負極端子２１との接着状態が必ずしも安定せず、端子２１面に吐出された紫外線硬化樹脂を紫外線照射で硬化させる段階、硬化させた後の電池組立工程段階、電池をホルダに装填する段階などにおいて、絶縁突起部３１’が端子２１面から剥がれてしまうという不良が多く発生していた。
上記不良の発生を低減させるためには、端子２１と絶縁突起部３１’間の接着強度を増す必要があるが、その接着強度は、紫外線硬化樹脂がスポット状に吐出された個所（滴下個所）の表面状態に大きく依存する。
負極端子２１には通常、Ｎｉ（ニッケル）メッキ鋼鈑が使用される。そのメッキ鋼鈑の表面酸化状態には、端子２１ごとのバラツキもあるが、端子２１の位置による局所的なバラツキもある。この表面状態のバラツキは、端子２１と絶縁突起部３１’間の接着強度のバラツキとなる。このバラツキは不良発生の大きな原因となる。
紫外線硬化樹脂による接着は、接着面積がある程度以上大きければ、仮に局部的な接着不良があっても、全体として必要な接着強度を確保することができる。しかし、上述した絶縁突起部３１’の端子２１に対する接着面積は小さく、局部的な接着不良がそのまま剥がれの原因となりやすい。
上記接着強度を安定的に高める方法としては、端子２１の表面状態をたとえば研磨等によって改良することが考えられる。しかし、そのためには、端子２１の製造コストが大幅に高くなってしまうという問題が生じる。
本発明は以上のような問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、生産性およびコスト性を損なうことなく、形状的な誤接続防止機能をなす絶縁突起部が端子面から剥がれてしまうという不良の発生が少ない電池端子および電池および電池ホルダを提供することにある。
本発明の上記以外の目的および構成については、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
上記課題の解決手段として、本発明は次のような手段を提供する。
（１）紫外線硬化樹脂をスポット状に吐出して硬化させることより形状的な誤接続防止機能をなす絶縁突起部が形成された電池端子において、上記紫外線硬化樹脂は、アクリレートオリゴマー、アクリレートモノマー、および光重合開始剤を含むとともに、メタクリル酸を添加されていることを特徴とする電池端子。
（２）上記手段（１）の電池端子が金属端子であることを特徴とする電池端子。
（３）凸状正極端子部と扁平状負極端子部とを有する筒形電池の負極端子部が上記手段（１）の電池端子であることを特徴とする電池。
（４）上記手段（１）または（２）の電池端子を備えたことを特徴とする電池ホルダ。
（１）紫外線硬化樹脂をスポット状に吐出して硬化させることより形状的な誤接続防止機能をなす絶縁突起部が形成された電池端子において、上記紫外線硬化樹脂は、アクリレートオリゴマー、アクリレートモノマー、および光重合開始剤を含むとともに、メタクリル酸を添加されていることを特徴とする電池端子。
（２）上記手段（１）の電池端子が金属端子であることを特徴とする電池端子。
（３）凸状正極端子部と扁平状負極端子部とを有する筒形電池の負極端子部が上記手段（１）の電池端子であることを特徴とする電池。
（４）上記手段（１）または（２）の電池端子を備えたことを特徴とする電池ホルダ。
生産性およびコスト性を損なうことなく、形状的な誤接続防止機能をなす絶縁突起部が端子面から剥がれてしまうという不良の発生が少ない電池端子および電池および電池ホルダを提供することができる。
上記以外の作用／効果については、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
図１は、本発明の技術が適用されたアルカリ乾電池１０の実施形態を断面図（ａ）および外観斜視図（ｂ）で示す。同図に示すアルカリ乾電池１０は、有底筒状の金属製正極缶１１の内に、正極合剤１３、セパレータ１４、ゲル状負極合剤１５が装填されるとともに、その正極缶１１の開口が負極端子２１および絶縁ガスケット２３を用いて封口されている。上記正極缶１１の底部は凸状の正極端子部１２を形成し、上記負極端子２１は平坦な負極端子面を形成している。
正極缶１１はＮｉメッキされた鋼板をプレス等で有底筒状に加工した金属製であって、正極端子を兼ねる。正極合剤１３は、二酸化マンガンあるいはオキシ水酸化ニッケル等の酸化剤を含む環状（または管状）の成形合剤であって、上記正極缶１１内に圧入状態で装填されている。
この正極合剤１３の内側に、アルカリ電解液が含浸されるセパレータ１４が配置され、このセパレータ１４の内側にゲル状亜鉛を主剤とする負極合剤１５が充填されている。そして、この負極合剤１５中に負極集電子２２が挿入されている。負極集電子２２の上端部は負極端子２１の内側面にスポット溶接等により接続されている。負極端子２１は、絶縁ガスケット２３等の封口材と共に、上記正極缶１１の封口体を形成する。
上記負極端子２１の外側面には、複数の絶縁突起部３１が端子中央面の回りに所定間隔で配置されて接着固定されている。各突起部３１はそれぞれ、凸状正極端子部１２の高さよりも低い突起をなす。この絶縁突起部３１により、負極端子２１同士の誤接続が形状的に防止されるようになっている。
負極端子２１は金属製（Ｎｉメッキ鋼板）で、本発明による電池端子の一実施形態をなす。絶縁突起部３１は、紫外線硬化樹脂を負極端子２１面にスポット状に吐出（滴下）して硬化させることにより、外径約１．５ｍｍ、高さ約０．１５ｍｍに形成されている。
樹脂の硬化は、紫外線照射により、電池に悪影響を及ぼす加熱処理を伴うことなく行われている。紫外線硬化樹脂は、アクリレートオリゴマー、アクリレートモノマー、および光重合開始剤を含むとともに、メタクリル酸を添加されたものが使用されている。
メタクリル酸が添加された紫外線硬化樹脂は端子２１面に吐出したときに、その端子２１面の微小な凹部に入りこみやすく、また、端子２１面に対する濡れ性も向上して、端子２１との接着強度を安定的に増すことが確認された。
図２は、絶縁突起部３１の形成状態を模式化断面図で示す。同図の（ａ）は、メタクリル酸が添加された紫外線硬化樹脂を用いて形成した絶縁突起部３１の形成状態を示す。この絶縁突起部３１は、端子２１面との濡れ性が良好であるため、衝撃等による剥がれが生じ難くなっている（図中の矢印Ａ参照）。一方、同図の（ｂ）は、メタクリル酸が添加されていない紫外線硬化樹脂を用いて形成した従来の絶縁突起部３１’の形成状態を示す。この絶縁突起部３１’は端子２１面との濡れ性が不十分であるため、衝撃等により容易に剥がれやすくなっている（図中の矢印Ｂ参照）。
さらに、メタクリル酸を添加した紫外線硬化樹脂は、硬化後の樹脂硬度が若干下がるが、このことは、絶縁突起部３１と端子２１との接着強度および接着状態の安定性を増すのに有効に作用することが判明した。とくに、屈伸が繰り返される板バネタイプの端子では、絶縁突起部３１の樹脂硬度が高いままだと、その板バネの屈伸が剥離の原因となるが、メタクリル酸が添加された紫外線硬化樹脂を用いることにより、硬化後の樹脂硬度が若干低下してその剥離を確実に抑えられることが判明した。
以上のように、絶縁突起部３１と端子２１間の接着面積が小さいという特殊条件下でも、両者間の接着強度は、端子２１の表面状態にそれほど影響されることなく、効果的に高めることができる。これにより、生産性およびコスト性を損なうことなく、形状的な誤接続防止機能をなす絶縁突起部３１が端子２１面から剥がれてしまうという不良の発生を少なくすることができる。
図３は、上記アルカリ乾電池１０を電池ホルダ５０に複数本縦列状態で装填した状態を示す。電池ホルダ５０には、電池１０の正極端子部１２が導電接触する板バネ状の端子５１と、電池１０の負極端子２１が導電接触するコイルバネ状の端子５２が設けられている。
同図において、（ａ）は各電池１０がホルダ５０に直列接続状態で正しく装填されている場合を示す。この場合、絶縁突起部３１はその直列接続状態に介在しない。（ｂ）および（ｃ）は電池１０の方向を一部または全部間違えて装填してしまった場合をそれぞれ示す。この場合はいずれも、絶縁突起部３１が電池１０と電池１０の間あるいは電池１０とホルダ５０の端子５１の間に、一種の絶縁スペーサとして介在することにより、電池１０が誤接続状態で使用されるのを防止することができる。
図４は、本発明の技術を電池ホルダ側の電池端子５１に適用した実施形態を示す。同図に示す電池端子５１は、電池の凸状正極端子部と導電接触をなすための端子であるが、この端子５１に上記絶縁突起部３１を設けることにより、図５に示すように、電池１０の誤装填による誤接続状態を防止することができる。
上記端子５１は板バネタイプであって、電池１０がホルダ５０に装脱着される度にバネ屈伸（あるいはバネ変形）するが、このバネ屈伸が繰り返されても、絶縁突起部３１は、メタクリル酸の添加による接着強度の改善と硬化後の樹脂硬度の適正化により、剥離しにくくなって、形状的な逆接続防止機能を安定に維持することができる。
図５は、図４の電池端子５１を用いた電池ホルダ５０の実施形態を示す。同図において、（ａ）は各電池１０がホルダ５０に直列接続状態で正しく装填されている場合を示す。この場合、絶縁突起部３１はその直列接続状態に介在しない。（ｂ）は電池１０の方向を間違えて装填してしまった場合を示す。この場合は、絶縁突起部３１が電池１０と電池端子５１間に絶縁スペーサとして介在することにより、電池１０が誤接続状態で使用されるのを防止することができる。
配合組成の異なる複数種類の紫外線硬化樹脂を調整し、各樹脂についてそれぞれ、形状的な誤接続防止機能をなす絶縁突起部を形成し、その接着強度と剥がれによる不良率の試験を行った。また、各樹脂の硬化後の硬度試験も行った。
これらの試験結果を表１に示す。
表１において、樹脂の硬化は１５Ｋｗ／ｍ2以上の紫外線を照射して行った。硬化後の樹脂硬度は、成型型に注入した樹脂に紫外線（ＵＶ）を照射してφ２４ｍｍ×Ｌ５〜６ｍｍのタブレットを作製し、タイプＤ硬度計で測定した。測定温度は２３±２℃であった。
樹脂の接着強度は、Ｎｉメッキ鋼鈑にステンレス製Ｍ４ワッシャを置き、このワッシャの穴の内側で樹脂１０ｍｇを滴下して硬化させることにより絶縁突起部を形成した。樹脂を十分に放冷した後、ワッシャをプッシュプルゲージで５０ｍｍ／ｍｉｎにて押し、接着強度を測定した。
その結果、表１に示すように、メタクリル酸を添加した樹脂を用いた絶縁突起部は、メタクリル酸を添加しない樹脂を用いた場合と比較して、剥離不良の発生率が大幅に抑制されることが確認された。
以上、本発明をその代表的な実施形態に基づいて説明したが、本発明は上述した以外にも種々の態様が可能である。たとえば、絶縁突起部が形成される端子は、金属以外の導電材料で構成された端子であってもよい。
生産性およびコスト性を損なうことなく、形状的な誤接続防止機能をなす絶縁突起部が端子面から剥がれてしまうという不良の発生が少ない電池端子および電池および電池ホルダを提供することができる。
１０ アルカリ乾電池
１１ 正極缶
１２ 凸状正極端子部
１３ 正極合剤
１４ セパレータ
１５ ゲル状負極合剤
２１ 負極端子
２２ 負極集電子
２３ 絶縁ガスケット
３１ 絶縁突起部
５０ 電池ホルダ
５１ 電池ホルダの電池端子（正極側）
５２ 電池ホルダの電池端子（負極側）
１１ 正極缶
１２ 凸状正極端子部
１３ 正極合剤
１４ セパレータ
１５ ゲル状負極合剤
２１ 負極端子
２２ 負極集電子
２３ 絶縁ガスケット
３１ 絶縁突起部
５０ 電池ホルダ
５１ 電池ホルダの電池端子（正極側）
５２ 電池ホルダの電池端子（負極側）
Claims (4)
- 紫外線硬化樹脂をスポット状に吐出して硬化させることより形状的な誤接続防止機能をなす絶縁突起部が形成された電池端子において、上記紫外線硬化樹脂は、アクリレートオリゴマー、アクリレートモノマー、および光重合開始剤を含むとともに、メタクリル酸を添加されていることを特徴とする電池端子。
- 請求項１に記載の電池端子が金属端子であることを特徴とする電池端子。
- 凸状正極端子部と扁平状負極端子部とを有する筒形電池の負極端子部が請求項１に記載の電池端子であることを特徴とする電池。
- 請求項１または２に記載の電池端子を備えたことを特徴とする電池ホルダ。
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