JP3612931B2 - 円筒型アルカリ電池 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒型アルカリ電池の封口構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
円筒型アルカリ電池、例えばアルカリ乾電池は、電解液として高濃度のか性カリ水溶液を使用しているため、少しの隙間があっても電解液がその隙間を伝わるいわゆるクリ−ピングによる漏液を起こしやすい。従ってアルカリ乾電池の密封性の高い封口構造を有している。
【０００３】
しかしながら、例えば複数個の電池を直列で使用する機器において、誤って１個の電池をその極性方向が他の電池と逆になるように逆接続された状態で機器を作動させた場合に、逆接続された電池が他の電池により充電されて内部で強いガス発生反応が生じると、密封性の高い封口構造を有しているがために、封口構造が有する耐圧以上に電池内圧が上昇した場合に電池が破裂するのを防ぐ必要がある。
【０００４】
従来から、この問題点を解決するために、アルカリ乾電池は防爆機構を備えた種々の封口構造が提案されている。（例えば特開昭５９−９８４５２号公報）
その代表的な封口構造を図面を用いて具体的に説明する。
【０００５】
図４は、従来のアルカリ乾電池の半裁断面図である。
電池ケ−ス１内に、二酸化マンガンと黒鉛からなる正極合剤２を円筒状に成型して挿入し、その内側には、水酸化カリウムを主とするアルカリ電解液とゲル化材及び亜鉛合金粉末を主材料とする負極ゲル状物質３がセパレ−タ−４を介して充填されている。５は負極集電体、６は電池ケース１の開口部を閉塞する樹脂製ガスケットで、ガス圧により破断する薄肉部（図では環状の薄肉部）７を有している。この樹脂製ガスケット６に負極端子を兼ねるガス排出孔８を有する負極端子板９を前記負極集電体５の頭部に溶接して載置し、前記電池ケ−ス１の開口部に挿入して、この開口部を内側へ折り曲げ加工することにより密閉封口されている。電池ケース１の外周側面はこれに続く電池ケ−ス１の折り曲げ加工された開口部のかしめ部の外表面は、熱収縮性の絶縁外装部材である外装ラベル１０で被覆されている。１１は電池ケース１の底面に接している正極端子である。
【０００６】
以上の様に構成されたアルカリ乾電池では、電池内部でガスが発生し電池ケ−ス１内の圧力がある一定圧力以上に高まると、樹脂製ガスケット６の薄肉部７が安全弁として破断し、電池内部のガスは、その部分から負極端子板９のガス排出孔８を通じて電池外部へ排出され、電池ケ−ス１の内圧が低下し電池の破裂が回避される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構成では、例えば複数個の電池を直列で使用する機器において、誤って一部の電池をその極性方向が他の電池と逆になるように逆接続された状態で機器を作動させた場合、誤接続された電池が他の電池により充電される。
【０００８】
図５は、従来の構成のアルカリ乾電池が４個直列で使用される機器に、４個中１個の電池をその極性方向が他の電池と逆になるように逆接続された場合の電池配列を示している。逆接続された電池の正極端子面は隣接する電池の正極端子面と、また逆接続された電池の負極端子面は隣接する電池の負極端子面とそれぞれ接触する。このような場合、逆接続された電池が他の電池により充電されて、電池の内部で強いガス発生反応が生じて、電池ケ−スの内部圧力がある一定圧力以上に高まると、電池の破裂を回避するための防爆機構として樹脂製ガスケットの環状薄肉部が破断し、電池ケ−ス内のガスは負極端子板のガス排出孔を通じて電池外部へ排出する。
【０００９】
しかしながら、このように電池内圧が異常に上昇し防爆機構が作動すると電池の破裂は回避されるが、ガスとともに電解液が外部へ漏出したり、噴出することがある。
【００１０】
アルカリ乾電池等の円筒型アルカリ電池に使用している電解液は高濃度のか性カリ水溶液を用いており、防爆機構が作動した際にこの電解液により使用機器が損傷しないように、負極端子板のガス排出孔からガスが排出しても電解液は漏出しないか、広範囲に飛散しにくい構造がさらに要求される。
【００１１】
一方、上記のような熱収縮部材で外装された電池においては、電池の移送中の摩擦、落下等や使用機器への電池の出し入れの際に、電池ケースの開口部端面側を覆う外装ラベル収縮部外面が剥がれたり、切れ、破損等が生じたりすることがあり、互いに近接した正極端子を兼ねる電池ケースの開口部と負極端子板が金属製であるため、電池の装填時に機器側のコイルバネ端子の先端部を介して、正負極間がショートして発生する電池の高温化や漏液を防ぐことが要求される。
【００１２】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、複数個の電池を直列で使用する際、誤って一部の電池をその極性方向が他の電池と逆になるように逆接続されても、他の電流との間に電流が流れて充電されることを防止し、さらに金属外装電池に比べて外装の信頼性の劣る熱収縮性の絶縁外装部材で外装した円筒型電池の外装の信頼性を向上させ、安全性の面や電池の使用機器において有用な技術である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の円筒型アルカリ電池は、電池ケースの開口部のかしめ部外側に絶縁リングが載置されているとともに、この絶縁リングは前記熱収縮性の絶縁外装部材で被覆されており、かつ前記絶縁リングは、絶縁リングを熱収縮性絶縁外装部材で被覆した際、負極端子板の端子面が、前記熱収縮性外装部材の外表面より凹んだ状態になるような厚みを有するものである。
【００１４】
この構成によって、複数個の電池を直列で使用する際、誤って一部の電池をその極性方向が他の電池と逆になるように逆接続されても、逆接続された電池の負極側と隣接する他の電池の負極側は、絶縁リングを被覆した絶縁外装部材である外装ラベルの外表面同士が接触し、負極端子板の端子面同士は接触しないため導通せず、他の電池との間に電流が流れない。したがって、逆接続された電池は充電されず、電池内部でガス発生反応が生じないため、電池の防爆機構も作動せず電解液が外部へ漏出することもない。
【００１５】
また、正極端子を兼ねる電池ケースの開口部のかしめ部外側を覆う絶縁外装部材の外表面が負極端子面より突出させたことにより、使用機器への電池の出し入れの際に、外装部材の前記突出面が剥れたり、切れ、損傷が発生しやすくなったとしても、電池ケースの開口部のかしめ部外側と絶縁外装部材との間に絶縁リングを装着することにより、電池ケースの開口部付近での絶縁外装部材の剥がれや損傷があった場合でも電池の絶縁性を確保でき、さらに絶縁リングを接着することで絶縁リングを脱落させる事なく電池の絶縁性を確保することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施例におけるアルカリ乾電池の半裁断面図である。
図１において、絶縁リング１２が電池ケース１の開口部のかしめ部外側に載置され、負極端子板９の端子面は、この絶縁リング１２を被覆した熱収縮性の絶縁外装部材である外装ラベル１０の外表面よりも約１ｍｍ程度凹んでいる。この凹み深さは、相対する電池の負極端子側同士を隣接したときに、負極端子板９の端子面同士が接触しない凹み深さであればよい。また絶縁リング１２は、その内径側端面がガス排出孔８の連なる負極端子板９の側壁面に近接した状態でガス排出孔８を遮蔽するように構成されている。その他の構成は、図４の従来のアルカリ乾電池と同様である。
【００１８】
なお、この絶縁リング１２には、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチロール樹脂、ウレタン樹脂等のプラスチック材料やゴム、紙あるいはビニロン、レーヨン等の合成繊維の不織布等の材料が用いられる。
【００１９】
図２は、本発明の実施例のアルカリ乾電池が、４個直列で使用される機器において、１個の電池をその極性方向が他の電池と逆になるように逆接続された場合の電池配列を示している。この場合、逆接続された電池の負極端子板の端子面および隣接する電池の負極端子板の端子面は、それぞれの電池ケースの開口部のかしめ部外側に載置されている絶縁リングを被覆した外装ラベルの外表面よりも凹んでいるため、絶縁リングを被覆した外装ラベルの外表面同士が接触し、負極端子板の端子面同士は接触しない。従って、逆接続された電池は他の電池との間で電流が流れず、充電されないため、電池の防爆機構も作動せず電解液が外部へ漏出したり飛散することを防止でき、使用機器の汚損、損傷を回避することができる。
【００２０】
また、絶縁リングが負極端子板のガス排出孔を遮蔽する構成とすることによって、逆接続によって充電される以外の理由、例えば負極ゲル状物質内に混入した不純物が引き起こす負極亜鉛の腐食による水素ガス発生などによって、電池内圧が上昇し、万が一防爆機構が作動した場合でも、負極端子板のガス排出孔からガスとともに噴出した電解液が、絶縁リングに遮られ電池外部への飛散は最小限に抑えることができる。
【００２１】
さらに、正極端子を兼ねる電池ケースの開口部のかしめ部外側を覆う絶縁外装部材の外表面を負極端子面より突出させたことにより、使用機器への電池の出し入れの際に、外装部材の前記突出面が剥がれたり、切れ、損傷が発生しやすくなったとしても、電池ケースの開口部のかしめ部外側と絶縁外装部材との間に絶縁リングを装着することにより、電池ケースの開口部付近での絶縁外装部材の剥がれや損傷があった場合でも電池の絶縁性を確保することができる。
【００２２】
さらに図３で示すように絶縁リング１２が電池ケース１の開口部のかしめ部外側に接着剤１３で接着され、その他は図１の本発明の一実施例と同様な構成とした場合、電池ケースの開口部付近での絶縁外装部材の剥がれや損傷があった場合でも絶縁リングを脱落させる事なく電池の絶縁性を一層確保することができる。
【００２３】
なお、この接着剤１３としては、エポキシ樹脂、ホットメルトタイプの接着剤等、絶縁リングと電池ケース開口部のかしめ部外側と接着できるものであればよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、複数個の電池を直列で使用する際、誤って一部の電池をその極性方向が他の電池と逆になるように逆接続されても、他の電池との間に電流が流れず、充電されないため、電池の防爆機構の作動により電解液が外部へ漏出したり飛散することを防止でき、さらに金属外装電池に比べて外装の信頼性に劣る熱収縮性の絶縁外装部材で外装した円筒型電池の外装の信頼性を向上させた優れた円筒型アルカリ電池を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例におけるアルカリ乾電池の半裁断面図
【図２】本発明の実施例のアルカリ乾電池が逆接続された場合の電池配列を示す図
【図３】本発明の他の実施例におけるアルカリ乾電池の半裁断面図
【図４】従来のアルカリ乾電池の半裁断面図
【図５】従来のアルカリ乾電池が逆接続された場合の電池配列を示す図
【符号の説明】
１ 電池ケ−ス
２ 正極合剤
３ 負極ゲル状物質
４ セパレ−タ−
５ 負極集電体
６ 樹脂製ガスケット
７ 薄肉部
８ ガス排出孔
９ 負極端子板
１０ 外装ラベル
１１ 正極端子
１２ 絶縁リング
１３ 接着剤
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒型アルカリ電池の封口構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
円筒型アルカリ電池、例えばアルカリ乾電池は、電解液として高濃度のか性カリ水溶液を使用しているため、少しの隙間があっても電解液がその隙間を伝わるいわゆるクリ−ピングによる漏液を起こしやすい。従ってアルカリ乾電池の密封性の高い封口構造を有している。
【０００３】
しかしながら、例えば複数個の電池を直列で使用する機器において、誤って１個の電池をその極性方向が他の電池と逆になるように逆接続された状態で機器を作動させた場合に、逆接続された電池が他の電池により充電されて内部で強いガス発生反応が生じると、密封性の高い封口構造を有しているがために、封口構造が有する耐圧以上に電池内圧が上昇した場合に電池が破裂するのを防ぐ必要がある。
【０００４】
従来から、この問題点を解決するために、アルカリ乾電池は防爆機構を備えた種々の封口構造が提案されている。（例えば特開昭５９−９８４５２号公報）
その代表的な封口構造を図面を用いて具体的に説明する。
【０００５】
図４は、従来のアルカリ乾電池の半裁断面図である。
電池ケ−ス１内に、二酸化マンガンと黒鉛からなる正極合剤２を円筒状に成型して挿入し、その内側には、水酸化カリウムを主とするアルカリ電解液とゲル化材及び亜鉛合金粉末を主材料とする負極ゲル状物質３がセパレ−タ−４を介して充填されている。５は負極集電体、６は電池ケース１の開口部を閉塞する樹脂製ガスケットで、ガス圧により破断する薄肉部（図では環状の薄肉部）７を有している。この樹脂製ガスケット６に負極端子を兼ねるガス排出孔８を有する負極端子板９を前記負極集電体５の頭部に溶接して載置し、前記電池ケ−ス１の開口部に挿入して、この開口部を内側へ折り曲げ加工することにより密閉封口されている。電池ケース１の外周側面はこれに続く電池ケ−ス１の折り曲げ加工された開口部のかしめ部の外表面は、熱収縮性の絶縁外装部材である外装ラベル１０で被覆されている。１１は電池ケース１の底面に接している正極端子である。
【０００６】
以上の様に構成されたアルカリ乾電池では、電池内部でガスが発生し電池ケ−ス１内の圧力がある一定圧力以上に高まると、樹脂製ガスケット６の薄肉部７が安全弁として破断し、電池内部のガスは、その部分から負極端子板９のガス排出孔８を通じて電池外部へ排出され、電池ケ−ス１の内圧が低下し電池の破裂が回避される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構成では、例えば複数個の電池を直列で使用する機器において、誤って一部の電池をその極性方向が他の電池と逆になるように逆接続された状態で機器を作動させた場合、誤接続された電池が他の電池により充電される。
【０００８】
図５は、従来の構成のアルカリ乾電池が４個直列で使用される機器に、４個中１個の電池をその極性方向が他の電池と逆になるように逆接続された場合の電池配列を示している。逆接続された電池の正極端子面は隣接する電池の正極端子面と、また逆接続された電池の負極端子面は隣接する電池の負極端子面とそれぞれ接触する。このような場合、逆接続された電池が他の電池により充電されて、電池の内部で強いガス発生反応が生じて、電池ケ−スの内部圧力がある一定圧力以上に高まると、電池の破裂を回避するための防爆機構として樹脂製ガスケットの環状薄肉部が破断し、電池ケ−ス内のガスは負極端子板のガス排出孔を通じて電池外部へ排出する。
【０００９】
しかしながら、このように電池内圧が異常に上昇し防爆機構が作動すると電池の破裂は回避されるが、ガスとともに電解液が外部へ漏出したり、噴出することがある。
【００１０】
アルカリ乾電池等の円筒型アルカリ電池に使用している電解液は高濃度のか性カリ水溶液を用いており、防爆機構が作動した際にこの電解液により使用機器が損傷しないように、負極端子板のガス排出孔からガスが排出しても電解液は漏出しないか、広範囲に飛散しにくい構造がさらに要求される。
【００１１】
一方、上記のような熱収縮部材で外装された電池においては、電池の移送中の摩擦、落下等や使用機器への電池の出し入れの際に、電池ケースの開口部端面側を覆う外装ラベル収縮部外面が剥がれたり、切れ、破損等が生じたりすることがあり、互いに近接した正極端子を兼ねる電池ケースの開口部と負極端子板が金属製であるため、電池の装填時に機器側のコイルバネ端子の先端部を介して、正負極間がショートして発生する電池の高温化や漏液を防ぐことが要求される。
【００１２】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、複数個の電池を直列で使用する際、誤って一部の電池をその極性方向が他の電池と逆になるように逆接続されても、他の電流との間に電流が流れて充電されることを防止し、さらに金属外装電池に比べて外装の信頼性の劣る熱収縮性の絶縁外装部材で外装した円筒型電池の外装の信頼性を向上させ、安全性の面や電池の使用機器において有用な技術である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の円筒型アルカリ電池は、電池ケースの開口部のかしめ部外側に絶縁リングが載置されているとともに、この絶縁リングは前記熱収縮性の絶縁外装部材で被覆されており、かつ前記絶縁リングは、絶縁リングを熱収縮性絶縁外装部材で被覆した際、負極端子板の端子面が、前記熱収縮性外装部材の外表面より凹んだ状態になるような厚みを有するものである。
【００１４】
この構成によって、複数個の電池を直列で使用する際、誤って一部の電池をその極性方向が他の電池と逆になるように逆接続されても、逆接続された電池の負極側と隣接する他の電池の負極側は、絶縁リングを被覆した絶縁外装部材である外装ラベルの外表面同士が接触し、負極端子板の端子面同士は接触しないため導通せず、他の電池との間に電流が流れない。したがって、逆接続された電池は充電されず、電池内部でガス発生反応が生じないため、電池の防爆機構も作動せず電解液が外部へ漏出することもない。
【００１５】
また、正極端子を兼ねる電池ケースの開口部のかしめ部外側を覆う絶縁外装部材の外表面が負極端子面より突出させたことにより、使用機器への電池の出し入れの際に、外装部材の前記突出面が剥れたり、切れ、損傷が発生しやすくなったとしても、電池ケースの開口部のかしめ部外側と絶縁外装部材との間に絶縁リングを装着することにより、電池ケースの開口部付近での絶縁外装部材の剥がれや損傷があった場合でも電池の絶縁性を確保でき、さらに絶縁リングを接着することで絶縁リングを脱落させる事なく電池の絶縁性を確保することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施例におけるアルカリ乾電池の半裁断面図である。
図１において、絶縁リング１２が電池ケース１の開口部のかしめ部外側に載置され、負極端子板９の端子面は、この絶縁リング１２を被覆した熱収縮性の絶縁外装部材である外装ラベル１０の外表面よりも約１ｍｍ程度凹んでいる。この凹み深さは、相対する電池の負極端子側同士を隣接したときに、負極端子板９の端子面同士が接触しない凹み深さであればよい。また絶縁リング１２は、その内径側端面がガス排出孔８の連なる負極端子板９の側壁面に近接した状態でガス排出孔８を遮蔽するように構成されている。その他の構成は、図４の従来のアルカリ乾電池と同様である。
【００１８】
なお、この絶縁リング１２には、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチロール樹脂、ウレタン樹脂等のプラスチック材料やゴム、紙あるいはビニロン、レーヨン等の合成繊維の不織布等の材料が用いられる。
【００１９】
図２は、本発明の実施例のアルカリ乾電池が、４個直列で使用される機器において、１個の電池をその極性方向が他の電池と逆になるように逆接続された場合の電池配列を示している。この場合、逆接続された電池の負極端子板の端子面および隣接する電池の負極端子板の端子面は、それぞれの電池ケースの開口部のかしめ部外側に載置されている絶縁リングを被覆した外装ラベルの外表面よりも凹んでいるため、絶縁リングを被覆した外装ラベルの外表面同士が接触し、負極端子板の端子面同士は接触しない。従って、逆接続された電池は他の電池との間で電流が流れず、充電されないため、電池の防爆機構も作動せず電解液が外部へ漏出したり飛散することを防止でき、使用機器の汚損、損傷を回避することができる。
【００２０】
また、絶縁リングが負極端子板のガス排出孔を遮蔽する構成とすることによって、逆接続によって充電される以外の理由、例えば負極ゲル状物質内に混入した不純物が引き起こす負極亜鉛の腐食による水素ガス発生などによって、電池内圧が上昇し、万が一防爆機構が作動した場合でも、負極端子板のガス排出孔からガスとともに噴出した電解液が、絶縁リングに遮られ電池外部への飛散は最小限に抑えることができる。
【００２１】
さらに、正極端子を兼ねる電池ケースの開口部のかしめ部外側を覆う絶縁外装部材の外表面を負極端子面より突出させたことにより、使用機器への電池の出し入れの際に、外装部材の前記突出面が剥がれたり、切れ、損傷が発生しやすくなったとしても、電池ケースの開口部のかしめ部外側と絶縁外装部材との間に絶縁リングを装着することにより、電池ケースの開口部付近での絶縁外装部材の剥がれや損傷があった場合でも電池の絶縁性を確保することができる。
【００２２】
さらに図３で示すように絶縁リング１２が電池ケース１の開口部のかしめ部外側に接着剤１３で接着され、その他は図１の本発明の一実施例と同様な構成とした場合、電池ケースの開口部付近での絶縁外装部材の剥がれや損傷があった場合でも絶縁リングを脱落させる事なく電池の絶縁性を一層確保することができる。
【００２３】
なお、この接着剤１３としては、エポキシ樹脂、ホットメルトタイプの接着剤等、絶縁リングと電池ケース開口部のかしめ部外側と接着できるものであればよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、複数個の電池を直列で使用する際、誤って一部の電池をその極性方向が他の電池と逆になるように逆接続されても、他の電池との間に電流が流れず、充電されないため、電池の防爆機構の作動により電解液が外部へ漏出したり飛散することを防止でき、さらに金属外装電池に比べて外装の信頼性に劣る熱収縮性の絶縁外装部材で外装した円筒型電池の外装の信頼性を向上させた優れた円筒型アルカリ電池を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例におけるアルカリ乾電池の半裁断面図
【図２】本発明の実施例のアルカリ乾電池が逆接続された場合の電池配列を示す図
【図３】本発明の他の実施例におけるアルカリ乾電池の半裁断面図
【図４】従来のアルカリ乾電池の半裁断面図
【図５】従来のアルカリ乾電池が逆接続された場合の電池配列を示す図
【符号の説明】
１ 電池ケ−ス
２ 正極合剤
３ 負極ゲル状物質
４ セパレ−タ−
５ 負極集電体
６ 樹脂製ガスケット
７ 薄肉部
８ ガス排出孔
９ 負極端子板
１０ 外装ラベル
１１ 正極端子
１２ 絶縁リング
１３ 接着剤
Claims (3)
- 発電要素を充填した円筒状の電池ケースの開口部を、樹脂製ガスケットを介して負極端子板で封口し、電池ケースの外周を外装する熱収縮性の絶縁外装部材を備えた円筒型アルカリ電池であって、電池ケースの開口部のかしめ部外側に絶縁リングが載置されているとともに、この絶縁リングは前記熱収縮性の絶縁外装部材で被覆されており、かつ前記絶縁リングは、絶縁リングを熱収縮性絶縁外装部材で被覆した際、負極端子板の端子面が、前記熱収縮性外装部材の外表面より凹んだ状態になるような厚みを有する円筒型アルカリ電池。
- 前記負極端子板に設けたガス排出孔を前記絶縁リングで遮蔽したことを特徴とする請求項１記載の円筒型アルカリ電池。
- 前記絶縁リングが前記電池ケースの開口部のかしめ部外側に接着されていることを特徴とする請求項１または２記載の円筒型アルカリ電池。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09700497A JP3612931B2 (ja) | 1996-10-31 | 1997-04-15 | 円筒型アルカリ電池 |
| US08/943,149 US6004687A (en) | 1996-10-31 | 1997-10-03 | Cylindrical alkaline battery |
| CA002217676A CA2217676C (en) | 1996-10-31 | 1997-10-07 | Cylindrical alkaline battery |
| EP97118176A EP0840383B1 (en) | 1996-10-31 | 1997-10-20 | Cylindrical alkaline battery with protection against polarity reversal |
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