JP3589427B2 - Cylindrical alkaline battery - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、筒形アルカリ電池に係わり、さらに詳しくは、封口体の樹脂の伸びが大きい場合でも、防爆機構が正常に作動して、高圧下での破裂を防止することができる安全性の高い筒形アルカリ電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
筒形アルカリ電池では、誤って充電したり、あるいは、過放電状態になると、電池内部にガスが発生して、電池内部の圧力が異常に上昇し、電池が破裂するようになる。
【0003】
そのため、従来からも、図3に示すように、封口体6に防爆用の薄肉部65を設け、電池内部の圧力が上昇して所定圧力に達すると、上記薄肉部65が破壊して、電池内部のガスを該薄肉部65の破壊部分、環状支持体7のガス抜き孔71および負極端子核8のガス抜き孔81を通過させて電池外部へ放出し、電池の高圧下での破裂を防止する、いわゆる防爆機能を電池に備えさせることが行われている(例えば、特開昭63−236255号公報)。
【0004】
しかしながら、上記のように封口体6の薄肉部65が破壊して電池内部のガスを電池外部に放出するには、電池内部の圧力上昇に応じて薄肉部65の近傍も上方に撓まなければならず、そのため、封口体6の中央部61と厚肉の外周縁部62との間にそれらより薄肉の接続部63を設け、その接続部63の厚さを0.2〜0.5mm程度に薄くしている。
【0005】
そのため、封口体6に伸びの大きい樹脂を使用したり、電池が高温に曝されて封口体6の樹脂が軟化して伸びが大きくなった場合には、電池内部の圧力が比較的低圧で薄肉部65が破壊に至らないうちに、図4に示すように、接続部63が電池内部の圧力上昇により伸びて上方に膨らみ環状支持体7に当接して、接続部63が環状支持体7のガス抜き孔71を塞ぐため、さらに電池内部の圧力が上昇して薄肉部65が破壊しても、ガス抜き孔71が塞がっているために、電池内部のガスを電池外部へ放出することができず、電池が高圧下で破裂するようになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の筒形アルカリ電池では、上記のように防爆用の薄肉部65が破壊するまでの間に封口体6の接続部63が環状支持体7のガス抜き孔71を塞ぎ、防爆機能が正常に作動せず、電池が高圧下で破裂したという問題点を解決し、封口体6に伸びの大きい樹脂を使用したり、電池が高温に曝されて封口体6の樹脂が軟化して伸びが大きくなった場合でも、防爆機能が正常に作動して、高圧下での電池破裂を防止することができる安全性の高い筒形アルカリ電池を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の構成を、その実施例に対応する図1〜2を用いて説明すると、本発明は、封口体6の中央部61と外周縁部62との間の接続部63に、先端が環状支持体7側を向く複数個の突起66を放射状に設けたものである。
【0008】
すなわち、上記のような突起66を封口体6に設けていると、電池内部の圧力が上昇し、接続部63が伸びて上方に膨らんだとしても、環状支持体7には上記突起66が最初に当接するので、封口体6の突起66以外の部分と環状支持体7との間には隙間が残り、封口体6の接続部63によって環状支持体7のガス抜き孔71が完全に塞がれることはない。
【0009】
したがって、さらに電池内部の圧力が上昇して、封口体6の薄肉部65が破壊したときは、電池内部のガスは該薄肉部65の破壊部分、環状支持体7のガス抜き孔71、負極端子板8のガス抜き孔81を通過して電池外部へ放出され、電池の高圧下での破裂が防止され、高い安全性が確保される。
【0010】
それ故、封口体6にポリプロピレンなどの伸びが大きく安価な樹脂を使用した場合にも、防爆機能が正常に作動して、高い安全性が確保できる。また、電池が高温に曝されて封口体6の樹脂が軟化して伸びが大きくなった場合でも、同様に防爆機能が正常に作動して、高い安全性が確保できる。
【0011】
上記突起66による効果をより確実に奏し得るようにするには、突起66の個数を環状支持体7のガス抜き孔71の個数より多くし、かつ該ガス抜き孔71の個数で割り切れない数にしておくことが好ましい。
【0012】
すなわち、上記のような態様で突起66を設けておくと、封口体6と環状支持体7との位置合わせのいかんにかかわらず、少なくとも1個の突起66が環状支持体7のガス抜き孔71以外の部分に当接することになるので、封口体6の接続部63が環状支持体7のガス抜き孔71を完全に塞ぐようなことはない。
【0013】
また、上記突起66の幅および突起66と突起66との間隔は、環状支持体7のガス抜き孔71の径より小さいことが好ましい。
【0014】
すなわち、上記のようにしておけば、封口体6と環状支持体7との位置合せのいかんにかかわらず、封口体6の突起66が環状支持体7のガス抜き孔71を完全に塞ぐようなことがなくなり、突起66により封口体6と環状支持体7との間に環状支持体7のガス抜き孔71に通じる隙間を作り得る。その結果、防爆用の薄肉部65が破壊したときに、電池内部のガスは上記隙間、環状支持体7のガス抜き孔71、負極端子板8のガス抜き孔81を通って電池外部へ放出され、電池の高圧下での破裂が防止される。
【0015】
【実施例】
つぎに、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明は実施例に例示のもののみに限定されることはない。
【0016】
図1は本発明の筒形アルカリ電池の一実施例を示す部分断面図であり、図2は図1に示す電池に使用されている封口体を示すもので、(a)はその平面図、(b)は上記(a)のA−A′線における断面図である。なお、電池を示す図においては、各部材の断面後方の輪郭線を図示すると、かえって繁雑化するめ、特に必要なものを除き、断面のみを図示し、断面後方の輪郭線は図示を省略している。
【0017】
図中、1は正極合剤、2は負極剤、3はセパレータ、4は正極缶、5は負極集電体、6は封口体、7は環状支持体、8は負極端子板、9は外装材である。
【0018】
正極合剤1は二酸化マンガンと黒鉛を主体とする粉末を円筒状に加圧成形したものであり、負極剤2は亜鉛粉末とアルカリ電解液とゲル剤とを混合して調製した混合物からなるものである。そして、セパレータ3は不織布からなり、正極合剤1と負極剤2を隔離している。
【0019】
正極缶4は鉄製で表面にニッケルメッキが施されており、上記の正極合剤1、負極剤2、セパレータ3などの発電要素は、この正極缶4に内填されている。負極集電体5は黄銅製で封口体6の透孔64に挿入され、その頭部は負極端子板8の内面中央部に溶接によって固定されている。
【0020】
封口体6は、ポリオレフィン系樹脂、ナイロン系樹脂などを射出成形してなる樹脂製で、その形状は中心部に負極集電体5が挿入される透孔64を設けた厚肉の中央部61と、正極缶4の開口端部の内周面に接触する厚肉の外周縁部62と、上記中央部61と外周縁部62とを接続する接続部63からなり、上記接続部63はその中央部61側に防爆用の薄肉部65を有し、その外周縁部62の近傍にはセパレータ3の開口端部を案内する役割を持つV字状部67を有し、その薄肉部65とV字状部67との間に突起66を放射状に8個設けている。
【0021】
上記突起66は、その先端が環状支持体7側を向いており、高さは通常0.2〜0.5mm程度が好ましく、本実施例に示すものは高さが0.3mmにされている。
【0022】
また、上記突起66の先端部の幅は環状支持体7のガス抜き孔71の径より小さいことが好ましく、LR6形電池では、環状支持体7のガス抜き孔の径が2〜3mm程度であることから、突起66の先端部の幅は通常0.5〜2mm程度にされ、本実施例では0.9mmにされている。また、環状支持体7のガス抜き孔71の真下部分における突起66と突起66との間隔は、環状支持体7のガス抜き孔71の径より小さいことが好ましく、ガス抜き孔71の径に応じて通常1〜2mm程度にされ、本実施例では1.5mmにされている。
【0023】
環状支持体7は、鉄製であって直径2mmのガス抜き孔71が放射状に3個設けられていて、前記封口体6の中央部61と外周縁部62との間に嵌着されている。
【0024】
負極端子板8は、鉄製で表面にニッケルメッキを施したものであり、周縁部が鍔状になった帽子状をしており、その天井部から鍔状周縁部に移る周壁部には、ガス抜き孔81が設けられており、その天井部の内面中央部には前記負極集電体5の頭部が溶接され、その周縁部は正極缶4の開口端部の内方への折曲げにより、封口体6の外周縁部62の上端部によって環状支持体7の外周縁部に押圧されて固定されている。
【0025】
外装材9は樹脂シートにアルミニウムを蒸着した樹脂−金属複合シートからなり、正極缶4の外周部を絶縁している。
【0026】
つぎに、上記実施例の電池と図3に示す従来構造の電池(従来例)に強制充電したときの電池の耐破裂性の相違を調べた。その詳細を試験例1と試験例2において示す。
【0027】
まず、試験に供する電池は、各電池とも、AシリーズとBシリーズに分け、Aシリーズでは伸びの大きいポリプロピレン(23℃での伸び600%)製の封口体を使用し、23℃で強制充電試験を行い、これを試験例1とし、Bシリーズではナイロン66(23℃での伸び200%)製の封口体を使用し、120℃の高温下で強制充電試験を行い、これを試験例2とした。試験例1および試験例2の詳細はそれぞれ次の通りである。
【0028】
試験例1:
封口体にはポリプロピレン(23℃の伸び600%)製のものを使用し、23℃で強制充電試験を行った。
【0029】
電池はいずれも外径14.5mm、総高50.5mmのLR6形の筒形アルカリ電池であり、試験に供した電池個数は各20個で、試験においては、破裂に至った電池個数、ふくれの発生した電池個数および封口体の接続部が伸びて上方に膨らみ環状支持体に当接した電池個数を調べた。
【0030】
その結果は表1に示す通りであるが、表1では試験に供した全電池中の破裂に至った電池個数などがわかりやすいように、分母に試験に供した全電池個数を示し、分子に破裂に至った電池個数(破裂発生電池個数)、ふくれの発生した電池個数(ふくれ発生電池個数)、封口体の接続部が伸びて上方に膨らみ環状支持体に当接した電池個数(当接電池個数)を示す。
【0031】
【表1】
【0032】
表1に示す結果から明らかなように、強制充電した場合、従来構造の電池では、試験に供した20個の電池のうち11個の電池にふくれが発生し、6個の電池が破裂したが、本発明の実施例の電池では、破裂やふくれの発生がまったくなく、強制充電した場合にも、高い安全性を確保することができた。
【0033】
この試験例1に示す結果から、本発明によれば、封口体6に伸びが大きく安価なポリプロピレンを使用した場合でも、強制充電などによる高圧下での電池破裂が防止され、高い安全性を確保できることがわかる。
【0034】
これは、電池内部の圧力が上昇して、封口体6の接続部63が伸びて上方に膨らみ、環状支持体7に当接するような状態になった時には、まず、突起66が環状支持体7に当接し、環状支持体7と封口体6の突起66以外の部分との間に隙間を残すので、環状支持体7のガス抜き孔71が封口体6の接続部63で完全に塞がれることがなくなり、その結果、電池内圧がさらに上昇して薄肉部65が破壊した時に、電池内部のガスが上記薄肉部65の破壊部分、環状支持体7のガス抜き孔71、負極端子板8のガス抜き孔81を通って電池外部に出て行くことができるからである。
【0035】
試験例2:
封口体にはナイロン66(23℃での伸び200%)製のものを使用し、強制充電試験を120℃の高温下で行った以外は、前記試験例1と同様の条件下でBシリーズの電池に対して強制充電試験を行った。その結果を表2に示す。なお、試験結果の表示方法は試験例1の場合と同様である。
【0036】
【表2】
【0037】
表2に示す結果から明らかなように、高温下で強制充電した場合、封口体6に伸びが小さいナイロン66を用いていても、従来構造の電池では、試験に供した20個の電池のうち9個の電池にふくれが発生し、3個の電池が破裂したが、本発明の実施例の電池では、破裂やふくれがまったくなく、高温下で強制充電した場合にも、高い安全性を確保することができた。
【0038】
この試験例2に示す結果は、封口体6に伸びが小さいナイロン66を使用していて、電池が高温に曝されて封口体6の樹脂が軟化して伸びが大きくなると、従来構造の電池では、強制充電などにより電池内部にガスが発生して電池内部の圧力が上昇した場合に、封口体6の接続部63が伸びて上方に膨らみ環状支持体7のガス抜き孔71を塞ぐため電池が高圧下で破裂することが起こるが、本発明によれば、そのような高温下での強制充電でも、封口体6に設けた突起66により、電池内部のガスの放出経路が確保され、電池内部のガスを電池外部へ放出することができるので、電池の高圧下での破裂を防止することができ、高い安全性を確保できることを示している。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、封口体6に先端が環状支持体7側を向く複数個の突起66を放射状に設けたことにより、封口体6に伸びの大きい樹脂を使用した場合や、電池が高温に曝されて封口体6の樹脂が軟化して伸びが大きくなった場合でも、防爆機能が正常に作動して、電池の高圧下での破裂が防止され、高い安全性を確保することができるようになった。
【0040】
すなわち、封口体6にポリプロピレンなどの伸びが大きく安価な樹脂を使用した場合でも、電池内部の圧力が上昇し、防爆用の薄肉部65が破壊する前に封口体6の接続部63が伸びて上方に膨らみ環状支持体7に当接するような状態になった時に、まず、上記突起66が環状支持体7に当接し、環状支持体7と封口体6の突起66以外の部分との間に隙間を残し、封口体6の接続部63が環状支持体7のガス抜き孔71を完全に塞ぐようなことがないので、さらに電池内部の圧力が上昇して防爆用の薄肉部65が破壊したときに電池内部のガスが上記隙間、環状支持体7のガス抜き孔71などを通って電池外部へ放出され、電池の高圧下での破裂が防止される。
【0041】
また、電池が高温に曝されて封口体6の樹脂が軟化して伸びが大きくなった場合でも、上記と同様に防爆機能が正常に作動して、高い安全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の筒形アルカリ電池の一実施例を示す部分断面図である。
【図2】図1に示す本発明の実施例の電池に使用した封口体を示すもので、(a)はその平面図、(b)は上記(a)のA−A′線における断面図である。
【図3】従来の筒形アルカリ電池を示す部分断面図である。
【図4】図3に示す従来の筒形アルカリ電池の封口体の接続部が電池内部の圧力上昇により伸びて上方に膨らみ環状支持体に当接し、環状支持体のガス抜き孔を塞いだ状態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
1 正極合剤
2 負極剤
3 セパレータ
4 正極缶
5 負極集電体
6 封口体
61 中央部
62 外周縁部
63 接続部
64 透孔
65 薄肉部
66 突起
7 環状支持体
71 ガス抜き孔
8 負極端子板
81 ガス抜き孔[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a cylindrical alkaline battery, and more specifically, even when the resin of the sealing body has a large elongation, the explosion-proof mechanism operates normally, and high explosion-proof high pressure can be prevented. It relates to a cylindrical alkaline battery.
[0002]
[Prior art]
In a cylindrical alkaline battery, when charged or erroneously charged, gas is generated inside the battery, the pressure inside the battery abnormally increases, and the battery bursts.
[0003]
Therefore, conventionally, as shown in FIG. 3, an explosion-proof
[0004]
However, as described above, in order for the
[0005]
Therefore, when a resin having a large elongation is used for the sealing
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
According to the present invention, in the conventional cylindrical alkaline battery, the
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The configuration of the present invention for solving the above problem will be described with reference to FIGS. 1 and 2 corresponding to the embodiment. The present invention provides a connection between a
[0008]
That is, if the
[0009]
Therefore, when the pressure inside the battery further rises and the
[0010]
Therefore, even when an inexpensive resin such as polypropylene which is large in expansion is used for the sealing
[0011]
In order to ensure that the effect of the
[0012]
That is, when the
[0013]
Further, it is preferable that the width of the
[0014]
That is, with the above arrangement, regardless of the position of the sealing
[0015]
【Example】
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited only to those illustrated in the embodiments.
[0016]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing one embodiment of the cylindrical alkaline battery of the present invention. FIG. 2 shows a sealing body used in the battery shown in FIG. 1, (a) is a plan view thereof, (B) is a cross-sectional view taken along line AA 'in (a). In the drawings showing the battery, if the outline behind the cross-section of each member is illustrated, it is rather complicated. To avoid complicatedness, only the cross-section is illustrated except for those particularly required, and the outline behind the cross-section is omitted. I have.
[0017]
In the figure, 1 is a positive electrode mixture, 2 is a negative electrode agent, 3 is a separator, 4 is a positive electrode can, 5 is a negative electrode current collector, 6 is a sealing body, 7 is an annular support, 8 is a negative electrode terminal plate, and 9 is an exterior. Material.
[0018]
The
[0019]
The positive electrode can 4 is made of iron and nickel-plated on the surface. The power generating elements such as the
[0020]
The sealing
[0021]
The
[0022]
The width of the tip of the
[0023]
The
[0024]
The negative
[0025]
The
[0026]
Next, the difference in rupture resistance between the battery of the above example and the battery of the conventional structure (conventional example) shown in FIG. 3 when forcibly charged was examined. The details are shown in Test Examples 1 and 2.
[0027]
First, the batteries to be tested are divided into A series and B series for each battery, and the A series uses a sealing material made of polypropylene with a large elongation (elongation at 23 ° C .: 600%) and a forced charging test at 23 ° C. This is referred to as Test Example 1. In the B series, a forced charging test was performed at a high temperature of 120 ° C. using a sealing body made of nylon 66 (elongation at 23 ° C .: 200%). did. The details of Test Example 1 and Test Example 2 are as follows.
[0028]
Test example 1:
The sealing body was made of polypropylene (elongation at 23 ° C .: 600%), and a forced charging test was performed at 23 ° C.
[0029]
Each of the batteries was an LR6 cylindrical alkaline battery having an outer diameter of 14.5 mm and a total height of 50.5 mm. The number of batteries used in the test was 20 each. And the number of batteries in which the connecting portion of the sealing member extended and swelled upward to contact the annular support was examined.
[0030]
The results are as shown in Table 1. In Table 1, the denominator indicates the total number of batteries subjected to the test, and the numerator indicates the number of all batteries subjected to the test. The number of batteries that reached (the number of batteries that ruptured), the number of batteries that generated blisters (the number of batteries that generated blisters), and the number of batteries that extended the connecting part of the sealing body and swelled upward to contact the annular support (the number of abutting batteries) ).
[0031]
[Table 1]
[0032]
As is evident from the results shown in Table 1, when the battery was forcibly charged, in the battery of the conventional structure, 11 of the 20 batteries tested underwent blistering and 6 of the batteries burst. In the battery according to the example of the present invention, no rupture or swelling occurred, and high safety was ensured even when the battery was forcibly charged.
[0033]
From the results shown in Test Example 1, according to the present invention, even in the case where inexpensive polypropylene having large elongation is used for the sealing
[0034]
This is because when the pressure inside the battery rises, the connecting
[0035]
Test example 2:
The sealing member was made of nylon 66 (elongation at 23 ° C .: 200%), and the B series was used under the same conditions as in Test Example 1 except that the forced charging test was performed at a high temperature of 120 ° C. The battery was subjected to a forced charging test. Table 2 shows the results. The method of displaying the test results is the same as that of Test Example 1.
[0036]
[Table 2]
[0037]
As is evident from the results shown in Table 2, when the battery was forcibly charged at a high temperature, even if
[0038]
The results shown in Test Example 2 show that when the sealing
[0039]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, by providing a plurality of
[0040]
That is, even when a resin such as polypropylene, which has a large elongation and is inexpensive, is used for the sealing
[0041]
Further, even when the battery is exposed to a high temperature and the resin of the sealing
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing one embodiment of a cylindrical alkaline battery of the present invention.
FIGS. 2A and 2B show a sealing body used in the battery of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, wherein FIG. 2A is a plan view thereof, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. It is.
FIG. 3 is a partial sectional view showing a conventional cylindrical alkaline battery.
FIG. 4 shows a state in which a connection portion of a sealing body of the conventional cylindrical alkaline battery shown in FIG. 3 is extended due to a rise in pressure inside the battery and bulges upward to abut against an annular support, thereby closing a gas vent hole of the annular support. FIG.
[Explanation of symbols]
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