JP2020123450A - 電池 - Google Patents

Abstract

【課題】密閉性を向上させた、二重巻締構造を有する電池の提供。【解決手段】電池１００は、一方の端部に開口縁部１３を有する筒部１１、および、筒部の他方の端部を閉じる底部１２を有する電池缶１０と、開口縁部１３の開口を封口するように筒部１１に固定された封口板２０と、を備える。封口板２０は、蓋部２１と、蓋部と連続する周縁部とを有し、開口縁部１３と周縁部２２とが、二重巻締構造により連結している。二重巻締構造におけるボディーフックの厚みＴ１は、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。二重巻締構造におけるカバーフックの厚みをＴ２とし、蓋部の厚みをＴ３とし、チャックウォールの厚みをＴ４としたとき、（１）Ｔ２＜Ｔ３、（２）０．８≦Ｔ２／Ｔ１≦１．２、（３）１．０≦Ｔ４／Ｔ１≦１．８、および（４）Ｔ４／Ｔ２≧１．１を満たす。【選択図】図１

Description

本発明は、電池缶と、電池缶に収容された発電要素と、電池缶の開口を封口する封口板とを具備する電池に関する。

封口板により電池缶の開口を封口する場合、一般的には電池缶の開口付近を内側に縮径して環状溝が形成される。封口板の周縁部にはガスケットが配されている。電池缶の端部と環状溝との間にガスケットを挟み込み、上下方向から圧縮することで封口板が電池缶に固定される（特許文献１参照）。

また、電池缶の開口端部と金属製の蓋の周縁部とをレーザ溶接して蓋により電池缶の開口を封口することも行われている（特許文献２）。

しかし、特許文献１の方法では、封口部が強度不足となることがある。また、特許文献２の方法では、レーザ装置が高価であるため、電池の製造コストが高くなる。

そこで、二重巻締方式により電池の封口部を形成することが提案されている（特許文献３、４）。

特開平７−１０５９３３号公報 特開２０１７−１９５１６５号公報 特開平９−７３８８５号公報 特開２００２−３４３３１０号公報

二重巻締方式は厚みの薄い容器と蓋とで構成される飲料缶もしくは一斗缶のような大型ケースで多く採用されている。飲料缶の内圧は１０気圧未満であるのに対し、電池の内圧は例えば６０気圧以上まで高くなることが想定される。この結果、電池缶や蓋が外部方向へ変形し、機器への装着不具合などを引き起こす場合があり得る。筒状構造の電池の場合、強度の高い曲面状を持つ缶側面と比べ、平面状の缶底や蓋の変形が顕著となるため、蓋の厚みを電池缶側面の厚みよりも厚くしておくことが望まれる。

一方、二重巻締方式を電池に採用する場合、飲料缶と比べて高い封口部の密閉性が要求される。しかしながら、素材の厚さが大きいほど、巻締部の加工が難しくなり、密閉性が低下し易い。

本発明の一局面は、一方の端部に開口縁部を有する筒部、および、前記筒部の他方の端部を閉じる底部を有する電池缶と、前記筒部に収容された発電要素と、前記開口縁部の開口を封口するように前記筒部に固定された封口板と、を備え、前記封口板は、蓋部と、前記蓋部と連続する周縁部と、を有し、前記開口縁部と前記周縁部とが、二重巻締構造により連結しており、前記二重巻締構造における前記開口縁部のボディーフックの厚みＴ１は、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、前記二重巻締構造における前記周縁部のカバーフックの厚みをＴ２とし、前記蓋部の厚みをＴ３とし、前記周縁部において前記蓋部から立ち上がるチャックウォールの厚みをＴ４としたとき、下記の関係式：
Ｔ２＜Ｔ３ （１）
０．８≦Ｔ２／Ｔ１≦１．２ （２）
１．０≦Ｔ４／Ｔ１≦１．８ （３）
Ｔ４／Ｔ２≧１．１ （４）
を満たす、電池に関する。

本開示によれば、二重巻締構造を有する電池の封口部の密閉性が向上する。

本開示の一実施形態に係る電池の縦断面模式図である。 同電池の封口部の二重巻締構造の説明図である。 同電池の封口部の二重巻締構造の他の例を示す説明図である。 二重巻締構造を有する電池の製造方法の一例の説明図であり、電池缶準備工程（ａ）、ネッキング工程（ｂ）、フランジング工程（ｃ）、封口板配置工程（ｄ）、第１巻締工程（ｅ）および第２巻締工程（ｆ）を示す図である。 過放電試験において、カバーフック厚みＴ２およびチャックウォール厚みＴ４と、漏液との関係を示すグラフであり、ボディーフック厚みＴ１が（ａ）Ｔ１＝０．１ｍｍ、（ｂ）Ｔ１＝０．２ｍｍ、（ｃ）Ｔ１＝０．３ｍｍ、（ｄ）Ｔ１＝０．４ｍｍ、および（ｅ）Ｔ１＝０．５ｍｍの場合を示すグラフである。 図５のグラフを、Ｔ２／Ｔ１およびＴ４／Ｔ１と漏液との関係として表したグラフである。 耐衝撃試験において、Ｔ２／Ｔ１およびＴ４／Ｔ１と漏液との関係を示すグラフである。

本実施形態に係る電池は、一方の端部に開口縁部を有する筒部、および、筒部の他方の端部を閉じる底部を有する電池缶と、筒部に収容された発電要素と、開口縁部の開口を封口するように筒部に固定された封口板と、を備える。封口板は、蓋部と、蓋部と連続する周縁部と、を有し、開口縁部と周縁部とが、二重巻締構造により連結している。

二重巻締構造において、開口縁部のボディーフックの厚みをＴ１とする。同様に、二重巻締構造において、周縁部のカバーフックの厚みをＴ２とする。蓋部の厚みをＴ３とする。また、周縁部において、蓋部から立ち上がるチャックウォールの厚みをＴ４とする。このとき、Ｔ１が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲で、Ｔ１〜Ｔ４は下記の関係式（１）〜（４）を満たす。
Ｔ２＜Ｔ３ （１）
０．８≦Ｔ２／Ｔ１≦１．２ （２）
１．０≦Ｔ４／Ｔ１≦１．８ （３）
Ｔ４／Ｔ２≧１．１ （４）

上記構成によれば、二重巻締構造を有する電池の封口部の密閉性が向上する。ここで、封口部とは、電池缶の開口縁部と封口板の周縁部とで形成される二重巻締構造を有する部位をいう。

ここで、二重巻締構造とは、封口板の周縁部および電池缶の開口縁部を相互に巻き込んで締め付ける密閉構造をいう。二重巻締構造内では、開口縁部の最端部により形成されるボディーフックと、封口板の周縁部の最外周部により形成されるカバーフックとが相互に係合している。以下、二重巻締構造を形成するための一連の工程を二重巻締加工と称する。

開口縁部は、電池缶の筒部のうち、一定の内径を有する主要部位から内径が小さくなるように屈曲し始める開口側の縮径開始位置から最端部までの部位である。また、底部は、主要部位から屈曲し始める開口と反対側の屈曲開始位置から最下端までの部位である。

式（１）を満たすことにより、カバーフック部の厚みＴ２を蓋部の厚みＴ３よりも薄く形成しておくことで、二重巻締構造への加工が容易となり、封口部の密閉性をばらつきなく維持できる。しかしながら、カバーフックの厚みＴ２を薄くするために、蓋部に対して周縁部の厚みを一様に薄く形成したのでは、電池としての使用に十分な封口部の密閉性が必ずしも得られない場合がある。電池の内圧は、例えば６０気圧以上の高圧になることも想定される。封口部の密閉性が十分でないと、内圧の上昇時に漏液が発生し得る。

内圧の上昇に伴う漏液は、封口板のチャックウォール部分が変形し、チャックウォールと開口縁部との間に隙間が生じて、二重巻締構造が崩れ、密閉性が低下することによって発生するものと考えられる。そこで、本開示に係る電池では、カバーフックの厚みＴ２を薄く形成する一方で、チャックウォールの厚みＴ４をＴ２より厚くした（式（４）参照）。これにより、内圧の上昇時のチャックウォールの変形を抑制し、内圧上昇時においても十分な密閉性を維持できる。

具体的には、式（１）に加え、式（２）〜（４）を満たすことにより、二重巻締構造を有する電池において、内圧上昇時の漏液が顕著に改善され、封口部の密閉性に優れた電池が実現される。また、本開示の電池は、二重巻締構造を形成するための封口板および開口縁部の加工が容易であり、安価に製造できる。

式（１）〜（４）に加えて、さらにＴ２／Ｔ３≧０．４を満たしてもよい。この範囲では、カバーフック部の厚みＴ２を蓋部の厚みＴ３よりも薄く形成する鍛造加工が容易であり、安価に製造できる。

式（１）〜（４）に加えて、さらにＴ４／Ｔ２≧１．２を満たしてもよい。この場合、チャックウォールの変形が一層抑制され、電池に衝撃が外部から加わった場合においても二重巻締構造を維持し易く、封口部の密閉をより高度に維持できる。

上記の通り、本開示の電池では、チャックウォールの厚みＴ４をカバーフックの厚みＴ２よりも厚く形成してチャックウォールの強度を高めている。これにより、チャックウォールの変形を抑制し、電池内圧が上昇した場合においても二重巻締構造を維持し、密閉性の低下を抑制する。二重巻締構造を構成しない蓋部の厚みＴ３は、上記式（１）〜（４）を満たしている限り、特に限定されない。封口板は、蓋部から周縁部の端部（カバーフック）に向かうに従って厚みが薄くなるように（Ｔ３＞Ｔ４＞Ｔ２）形成されていてもよい。あるいは、チャックウォールの厚みを、蓋部の厚みよりも厚く（Ｔ４＞Ｔ３）形成してもよい。

筒状構造を有する電池では、内部が高圧になった場合、強度の高い曲面状を持つ電池缶側面よりも、平面状の蓋の変形が顕著になり易い。このため、Ｔ３をボディーフックの厚みＴ１より厚くしてもよい。Ｔ３は、例えば、Ｔ１の１．１〜２．５倍であってもよく、１．３〜２倍であってもよい。また、ボディーフックの厚みを、電池缶の筒部の主要部位における厚みＴ５よりも薄く形成してもよい。このように電池缶を構成することによって、電池自体の強度を高め、耐衝撃性を向上させることができる。

チャックウォールの厚みＴ４は、二重巻締構造の上端位置（シーミングパネルと呼ばれる）と二重巻締構造の下端位置（カバーフックラジアスと呼ばれる）との中点の高さにおけるチャックウォールの厚みとする。また、封口板の厚みが、蓋部の中央部から周縁部に向かうに従って一定でないことも考えられる。その場合、蓋部の厚みＴ３は、蓋部からチャックウォールが屈曲して立ち上がる屈曲箇所近傍における蓋部の厚みとする。ボディーフックの厚みＴ１およびカバーフックの厚みＴ２は、それぞれ、カバーフックとボディーフックとが重なり合う領域（オーバーラップと呼ばれる、図２に示す領域Ｘ）の上端位置と下端位置との間の中点の高さにおける厚みとする。

ボディーフックの厚みＴ１は、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。Ｔ１が０．１ｍｍ未満であると、式（１）〜（４）を満たす場合であっても、ボディーフック（および、カバーフック）の厚みが薄くなりすぎ、封口部が変形し易くなる。また、高密度の電池は、落下等の衝撃の影響を受けやすい。Ｔ１を０．１ｍｍ以上とすることで、内圧の上昇時および衝撃を受けた時に封口部の変形を抑制することができる。一方、Ｔ１が０．５ｍｍを超えると、二重巻締加工を容易に行い難くなる。この結果、封口部の均一性が低下し、密閉性が低下し、もしくは封口部が部分的に変形しやすくなる。Ｔ１を０．５ｍｍ以下とすることで、二重巻締加工による封口部の製造ばらつきを抑制し、安定した密閉性を確保することができる。

汎用性の高い比較的小型（例えば外径５０ｍｍ以下もしくは４０ｍｍ以下）の電池（例えば単１、単２、単３、単４形の電池等）では、Ｔ１は、０．１ｍｍ≦Ｔ１≦０．３ｍｍを満たしてもよく、０．１ｍｍ≦Ｔ１≦０．２５ｍｍを満たしてもよい。

汎用性の高い上記のような比較的小型の電池では、飲料缶等に比べて、封口部の寸法を小さくし、体積あたりの容量密度を高くすることが望まれる。よって、二重巻締構造の上端と下端との距離（図１に示すｄ１）は、例えば、０．６ｍｍ〜１．７ｍｍであればよく、０．８ｍｍ〜１．５ｍｍであってもよい。また、二重巻締構造の下端と蓋部の最上部との距離（図１に示すｄ２）は、例えば、０．０ｍｍ〜３．０ｍｍであってもよく、１．０ｍｍ〜２．０ｍｍであってもよい。

電池の密度は、例えば１．５ｇ／ｃｍ^３以上である。電池の密度は、電池全体の質量を電池全体の体積で除して得られる。電池全体の質量とは、電池缶、発電要素および封口板を包含する全体の質量であり、外装ラベル等を包含する場合もある。例えば乾電池の密度は、２．５ｇ／ｃｍ^３〜３．６ｇ／ｃｍ^３程度であり、重量エネルギー密度の高いリチウム一次電池の密度は、１．５ｇ／ｃｍ^３〜２．５ｇ／ｃｍ^３程度である。一方、例えば飲料を含む飲料缶の場合、飲料の密度は１ｇ／ｃｍ^３〜１．３ｇ／ｃｍ^３程度であるから、飲料を含む飲料缶全体の密度が１．５ｇ／ｃｍ^３を超えることはない。

電池缶および封口板の素材は、いずれも金属が用いられる。金属としては、鉄、および／または鉄合金（ステンレス鋼を含む）、アルミニウム、アルミニウム合金（マンガン、銅などの他の金属を微量含有する合金など）、ニッケル合金などを用い得る。また、電池缶および封口板は、鋼板であってもよい。鋼板とは、炭素および／または他の元素を含む鉄の合金板をいう。鋼板は、ステンレス鋼であってもよい。素材には、耐食性を向上させるために、めっきを施してもよい。

封口部の密閉性をより高めるために、封口板の周縁部と電池缶の開口縁部との間に、封止剤（シーラント）を介在させてもよい。封止剤は、例えば、ボディーフックとカバーフックとの間に介在させるだけでもよいが、封口板の周縁部および電池缶の開口縁部のできるだけ多くの面積に塗布することが好ましい。封止剤には、例えば、アスファルトのような粘着剤、ブチルゴムのようなゴム状樹脂、ポリアミド系樹脂などを用い得る。

次に、本開示の実施形態に係る電池について図面を参照しながら具体的に説明するが、本開示は以下の記載によって限定されるものではない。また、図１には、本実施形態に係る電池の一例としてアルカリ乾電池の構成を示すが、電池の種類は、アルカリ乾電池に限られない。本開示は、様々な一次電池および二次電池、例えば、各種乾電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウム一次電池、リチウム二次電池、リチウムイオン電池などに適用し得る。

図１は、本実施形態に係る二重巻締構造を具備するアルカリ乾電池１００の縦断面模式図である。図２は、電池１００の封口部の二重巻締構造の説明図である。

図１において、電池１００は、円筒型の有底の電池缶１０と、電池缶１０に収容された発電要素と、電池缶１０を封口する封口板２０とを具備する。電池缶１０は、筒部１１と、底部１２とを有する。筒部１１の一方の端部には開口縁部１３が設けられている一方、筒部１１の他方の端部は底部１２によって閉じられている。封口板２０は、開口縁部１３の開口を封口するように筒部１１に固定されている。封口板２０は、中央領域を含む蓋部２１と、蓋部２１と連続する周縁部２２とを有する。

発電要素は、中空円筒形の正極７０と、正極７０の中空部内に配された負極８０と、これらの間に配されたセパレータ９０と、アルカリ電解液（図示せず）とを含み、これらが正極端子を兼ねた電池缶１０の内側に収容されている。

正極７０は、例えば、正極活物質、導電剤およびアルカリ電解液を含む正極合剤をペレット状に加圧成形することにより得られる。正極活物質には、二酸化マンガンなどが用いられる。導電剤には、カーボンブラック、黒鉛などが用いられる。負極８０は、例えば、負極活物質、ゲル化剤およびアルカリ電解液の混合物である。負極活物質には、粉末状の亜鉛、亜鉛合金などが用いられる。ゲル化剤には、吸水性ポリマーなどが用いられる。セパレータ９０には、セルロース繊維およびポリビニルアルコール繊維を主体として混抄したシートなどが用いられる。セパレータは１枚のシートで構成してもよく、複数のシートを重ねて構成してもよい。アルカリ電解液としては、例えば水酸化カリウムを含むアルカリ水溶液が用いられる。アルカリ水溶液は、更に酸化亜鉛を含み得る。

図１では、封口板２０は、蓋部２１を覆う負極端子板３０、絶縁部材４０、負極集電子５０およびガスケット６０とともに封口ユニットを構成している。負極集電子５０は、胴部５１と頭部５２とを有する釘状の形態を有する。胴部５１は、封口板２０を貫通して負極８０に挿入されている。頭部５２は、負極端子板３０の内面中央部に溶接されている。封口板２０は正極性を有し得るため、絶縁部材４０が封口板２０と負極端子板３０との間に介在して両者を絶縁している。封口板２０の貫通孔の周辺部と負極集電子５０との間にはガスケット６０が介在して両者を絶縁している。二重巻締構造の上端と下端との距離ｄ１は、飲料缶等に比べて十分に小さく、電池缶の筒部の高さＨの３．０％以下である。また、蓋部２１の最上部は二重巻構造の下端に対して上部側に位置している。なお、飲料缶では、蓋部の最上部は、通常、二重巻構造の下端より下部側に位置する。

電池缶１０および封口板２０の素材には、例えばニッケルめっきを具備する鋼板もしくはステンレス鋼を用い得る。電池缶１０と正極７０との間の密着性を向上させるために電池缶１０の内面に炭素被膜を設けてもよい。負極集電子には、例えば、真鍮などが用いられる。

図２に示すように、二重巻締構造では、封口板２０の周縁部２２の最外周部により形成されるカバーフック２２１と、電池缶１０の開口縁部１３の最端部により形成されるボディーフック１３１とが相互に係合している。

封口板２０の周縁部２２において、カバーフック２２１に続く最外壁はシーミングウォール２２２と称され、シーミングウォール２２２に続く最内壁はチャックウォール２２３と称される。シーミングウォール２２２は、後述するように、二重巻締加工の際にシーミングロールと称されるツールと接触する部位である。チャックウォール２２３は、二重巻締加工の際にシーミングチャックと称されるツールと接触する部位である。

図２に示す例では、チャックウォール２２３の厚みＴ４は、蓋部２１の厚みＴ３よりも薄く、且つカバーフック２２１の厚みＴ２よりも厚く、Ｔ２＜Ｔ４＜Ｔ３を満たし、且つ上記式（１）〜（４）を満たしている。

図３に、電池１００における封口部の二重巻締構造の他の例を示す。図３では、電池缶１０Ａの筒部１１Ａの（主要部位における）厚みＴ５が、ボディーフック１３１の厚さＴ１よりも厚く形成されている。これにより、電池自体の強度を高めて、さらに耐衝撃性を向上させることができる。具体的には、Ｔ５はＴ１の１．１倍〜２．０倍に設定するとよい。電池缶の加工性を考慮して、Ｔ５はＴ１の１．１倍〜１．６倍に設定してもよい。

次に、図４を参照しながら、二重巻締加工の一例について説明する。二重巻締加工は、通常２段階の巻締工程を有する。

（ａ）電池缶準備工程
まず、発電要素が充填された電池缶１０を準備する。なお、図４では、発電要素の図示は省略している。電池缶１０は有底の金属缶であり、ネッキングおよびフランジングを施す前の初期の開口縁部は、主要部位と同様の内径と外径とを有する。

（ｂ）ネッキング工程
ネッキング工程では、電池缶１０の開口縁部１３の内径および外径を縮径する。ネッキング工程は、どのような方法で行ってもよいが、図４（ｂ）に示すように、筒状で内径が途中で減少するネッキングダイ２０１と、縮径後の開口縁部１３の内径に相当する外径を有するポンチ２０２とを用いて行い得る。

（ｃ）フランジング工程
次に、開口縁部１３の最端部を外側に広げることによりフランジが形成される。フランジング工程は、どのような方法で行ってもよいが、図４（ｃ）に示すように、直径が次第に大きくなるとともに曲率の大きな曲面を有するフランジングダイ２０３を回転させながら開口縁部１３の内側に押し付けることにより行い得る。その際、フランジングダイ２０３とともに電池缶１０を回転させてもよい。

（ｄ）封口板配置工程
次に、フランジが形成された開口縁部１３に封口板２０を載置する。封口板２０は予め底浅のカップ状にプレス成形されている。カップの底部は、封口板２０の蓋部２１に対応する。カップの側壁部は、チャックウォール２２３に対応する。封口板２０の周縁部２２は、電池缶１０が具備するフランジよりも十分に大きなフランジ状に加工され、その最外周部は底部側に向けて大きく屈曲している。この屈曲した最外周部はカバーフック２２１に対応する。チャックウォールに対応するカップの側壁部の厚みＴ４、および、カバーフックに対応する最外周部の厚みＴ２は、上記式（１）〜（４）を満たすように形成しておく。

（ｅ）第１巻締工程
第１巻締工程は、電池缶１０の開口縁部１３および封口板２０の周縁部２２を変形させて、ボディーフック１３１となる開口縁部１３の最端部の内側に、カバーフック２２１となる周縁部２２の最外周部を巻き込ませる工程である。第１巻締工程では、筒状回転体であるシーミングチャック（図示せず）で封口板２０の蓋部２１を固定しながら、周縁部２２の屈曲面の外側に第１シーミングロール２０４を押し付ける。第１シーミングロール２０４は、筒状回転体であり、その周面に周方向に沿って内面が曲面の第１溝２０４ｇを有する。電池缶１０の開口縁部１３および封口板２０の周縁部２２は、第１溝２０４ｇの曲面に沿って変形し、周縁部２２の内面と開口縁部１３の外面とが適度に密着する。

（ｆ）第２巻締工程
第２巻締工程は、第１巻締工程に引き続き、電池缶１０の開口縁部１３および封口板２０の周縁部２２を更に変形させ、ボディーフック１３１とカバーフック２２１とを相互に締め付ける工程である。第２巻締工程では、シーミングチャックで封口板２０の蓋部２１を固定しながら、周縁部２２の屈曲面の外側に第２シーミングロール２０５を押し付ける。第２シーミングロール２０５は、筒状回転体であり、その周面に周方向に沿って内底面が略平坦な第２溝２０５ｇを有する。電池缶１０の開口縁部１３および封口板２０の周縁部２２は、第２溝２０５ｇに沿って略平坦形状に変形し、気密に封止された封口部が形成される。

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

下記手順（１）〜（３）に従って、厚みＴ１〜Ｔ４が異なる種々の円筒形アルカリ乾電池を作製した。

（１）正極の作製
正極活物質である電解二酸化マンガン粉末（平均粒径（Ｄ５０）３５μｍ）に、導電剤である黒鉛粉末（平均粒径（Ｄ５０）８μｍ）を加え、混合物を得た。電解二酸化マンガン粉末および黒鉛粉末の質量比は９２．４：７．６とした。混合物に電解液を加え、充分に攪拌した後、フレーク状に圧縮成形して、正極合剤を得た。混合物および電解液の質量比は１００：１．５とした。電解液には、水酸化カリウム（濃度３５質量％）および酸化亜鉛（濃度２質量％）を含むアルカリ水溶液を用いた。フレーク状の正極合剤を粉砕して顆粒状とし、所定形状の中空円筒形に加圧成形して、正極ペレットを作製した。

（２）負極の作製
負極活物質である亜鉛合金粉末（平均粒径（Ｄ５０）１３０μｍ）と、上記の電解液と、ゲル化剤とを混合し、ゲル状の負極を得た。ゲル化剤には、ポリアクリル酸およびポリアクリル酸ナトリウムの混合物を用いた。負極活物質と、電解液と、ゲル化剤との質量比は、１００：５０：１とした。

（３）アルカリ乾電池の組立て
所定サイズのニッケルめっき鋼板製の有底円筒形の電池缶を準備し、その内面に厚み約１０μｍの炭素被膜を形成した。電池缶内に所定個数の正極ペレットを挿入した後、加圧して電池缶の内壁に密着した状態の正極を形成した。次に、有底円筒形のセパレータを正極の内側に配置した後、上記電解液を注入し、セパレータに含浸させた。この状態で所定時間放置し、電解液をセパレータから正極へ浸透させた。その後、所定量の負極をセパレータの内側に充填した。

厚みＴ３のニッケルめっき鋼板製の封口板を準備し、鍛造加工により所望のカバーフック厚みＴ２およびチャックウォール厚みＴ４となるように周縁部の厚みを変化させた。その後、図４（ｄ）に示す形状に封口板を加工した。
次に、電池缶にネッキングおよびフランジング工程を施し、電池缶の開口縁部に封口板を配置し、第１および第２巻締工程を行い、二重巻締構造を有する封口部を形成し、アルカリ乾電池を完成させた。

［評価］
（過放電試験）
作製した各電池を負荷抵抗装置に接続した。負荷抵抗装置において、負荷抵抗値を３．９Ωに設定し、閉回路電圧が０．１Ｖ以下になるまで電池を放電させ、電池を過放電状態とした。その後、過放電状態の電池を、３０℃で相対湿度６０％の恒湿恒温槽に３ヶ月間置いた。電池を恒湿恒温槽から取り出し、漏液の有無を確認した。

厚みＴ１〜Ｔ４の組み合わせのそれぞれについて、試験電池を１０個作製し、１０個のうち１個でも漏液が確認された場合、漏液有りとして評価した。図５に評価結果を示す。

図５（ａ〜ｅ）の各図は、漏液無しと評価された電池を〇とし、漏液有りと評価された電池を×として、厚みＴ２をＸ軸とし厚みＴ４をＹ軸とするＸＹ平面にプロットした図である。図５（ａ）は、厚みＴ１＝０．１ｍｍとした場合のプロットであり、図５（ｂ）は、厚みＴ１＝０．２ｍｍの場合のプロットであり、図５（ｃ）は、厚みＴ１＝０．３ｍｍの場合のプロットであり、図５（ｄ）は、厚みＴ１＝０．４ｍｍの場合のプロットであり、図５（ｅ）は、厚みＴ１＝０．５ｍｍの場合のプロットである。なお、二重巻締構造を構成しない蓋部の厚みＴ３については、二重巻締構造による密閉性には直接影響しないと考えられるため、Ｔ２およびＴ４の値に応じて、Ｔ２／Ｔ３≧０．４を満たすように適宜変更している。

図５（ａ〜ｅ）に示すように、チャックウォールの厚みをカバーフックの厚みと同じとした場合（Ｔ２＝Ｔ４）には、Ｔ１の値に依らず、過放電試験において漏液を確認した。漏液を確認した電池を調べたところ、チャックウォールの変形が見られ、変形箇所において二重巻締構造が崩れ、漏液が発生していた。

これに対し、Ｔ２に対してＴ４を厚くすることで、漏液の発生が抑制される。ただし、図５（ａ〜ｅ）からは、Ｔ４が厚すぎると漏液が発生する傾向が見られる。これは、チャックウォールの厚みを厚くするほど、封口板の周縁部を蓋部から立ち上げチャックウォールを形成する加工を容易に行い難くなり、加工精度が低下するためと考えられる。図５（ａ〜ｅ）より、漏液の発生を抑制できる厚みＴ４の上限値は、Ｔ１に依存している。

図５（ａ〜ｅ）より、カバーフックの厚みＴ２がある一定の範囲において、漏液の発生が抑制される傾向がある。また、漏液の発生を抑制できる厚みＴ２の上限値および下限値は、Ｔ１に依存している。この理由としては、Ｔ２とＴ１との差が大きくなると、カバーフックとボディーフックの加工性の差が過度に大きくなり、バランスの良い二重巻締加工が困難になることが考えられる。この結果、封口部の均一性が低下し、密閉性が低下し易くなる。

図６は、図５（ａ〜ｅ）に示す結果をＴ１で規格化し、Ｔ２／Ｔ１をＸ軸としＴ４／Ｔ１をＹ軸とするＸＹ平面にまとめてプロットした図である。図６の太線で囲まれた領域において、漏液の発生が抑制されている。図６の太線で囲まれた領域は、０．８≦Ｔ２／Ｔ１≦１．２、１．０≦Ｔ４／Ｔ１≦１．８を満たす矩形領域の一部であり、且つＴ４≧１．１×Ｔ２を満たす。

（耐衝撃試験）
過放電試験後の電池（漏液無しと評価されたものに限る）を、さらに、封口部を下向きにして１００ｃｍの高さからプラスチックタイルの上に落下させ、漏液の有無を調べた。１０個のうち１個でも漏液が確認された場合、漏液有りとして評価した。

図７は、特に図６の太線で囲まれた領域に該当する電池について、耐衝撃試験の結果を示している。図７では、漏液無しと評価された電池を〇で、漏液有りと評価された電池を×で示している。過放電試験では漏液を確認できなかった電池であっても、Ｔ４／Ｔ２が１．１程度の、Ｔ２に対してＴ４が比較的小さい電池では、漏液が発生した。しかしながら、Ｔ４≧１．２×Ｔ２を満たす領域では、漏液は発生しなかった。

本発明に係る電池は、封口部の密閉性が高いため、例えば携帯機器、ハイブリッド自動車、電気自動車等の電源として使用するのに適している。

１０、１０Ａ：電池缶
１１、１１Ａ：筒部
１２：底部
１３：開口縁部
１３１：ボディーフック
２０：封口板
２１：蓋部
２２：周縁部
２２１：カバーフック
２２２：シーミングウォール
２２３：チャックウォール
３０：負極端子板
４０：絶縁部材
５０：負極集電子
５１：胴部
５２：頭部
６０：ガスケット
７０：正極
８０：負極
９０：セパレータ
１００：電池
２０１：ネッキングダイ
２０２：ポンチ
２０３：フランジングダイ
２０４：第１シーミングロール
２０５：第２シーミングロール

Claims (3)

1. 一方の端部に開口縁部を有する筒部、および、前記筒部の他方の端部を閉じる底部を有する電池缶と、
   前記筒部に収容された発電要素と、
   前記開口縁部の開口を封口するように前記筒部に固定された封口板と、を備え、
   前記封口板は、蓋部と、前記蓋部と連続する周縁部と、を有し、
   前記開口縁部と前記周縁部とが、二重巻締構造により連結しており、
   前記二重巻締構造における前記開口縁部のボディーフックの厚みＴ１は、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、
   前記二重巻締構造における前記周縁部のカバーフックの厚みをＴ２とし、前記蓋部の厚みをＴ３とし、前記周縁部において前記蓋部から立ち上がるチャックウォールの厚みをＴ４としたとき、下記の関係式：
   Ｔ２＜Ｔ３ （１）
   ０．８≦Ｔ２／Ｔ１≦１．２ （２）
   １．０≦Ｔ４／Ｔ１≦１．８ （３）
   Ｔ４／Ｔ２≧１．１ （４）
   を満たす、電池。
2. さらにＴ２／Ｔ３≧０．４を満たす、請求項１に記載の電池。
3. さらにＴ４／Ｔ２≧１．２を満たす、請求項１または２に記載の電池。

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