JP3761770B2

JP3761770B2 - Alkaline battery

Info

Publication number: JP3761770B2
Application number: JP2000202743A
Authority: JP
Inventors: 威大窪; 祐司元谷; 修治藤原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-07-04
Filing date: 2000-07-04
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2020-07-04
Also published as: JP2002025509A

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、アルカリ乾電池に関するもので、特に電池ケースを薄肉化して高容量にしたアルカリ乾電池の封口部の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報端末機をはじめ各種電子機器の小型・軽量化に伴いそれらの電源となる電池の高容量化が強く要請されている。アルカリ乾電池においては、その高容量化の手段の一つとして、鋼製電池ケースの薄肉化が検討されている。
代表的なアルカリ乾電池は、電池ケースの開口部を樹脂製封口体および負極端子板で封じるようにし、電池ケースと端子板との間に樹脂製封口体の筒部を介在させ、電池ケースの開口端を内方へ屈曲して封口体の筒部を端子板の周縁部へ締め付けることにより、密封している。そして、樹脂製封口体には、肉薄部分を設け、電池内が異常な高圧になったときには、前記肉薄部を破断させる防爆安全機構を採っている。そのため、前記の電池ケースの開口端で締め付けた封口部の圧力は、封口体の肉薄部が破断する圧力より強く設計されている。
【０００３】
ところが、電池ケースを肉薄にして高容量化を図ると、封口部の強度が低下するから、電池内の圧力が上昇した際、封口体はその肉薄部が破断する前に電池ケースの開口部から抜けやすくなる。すなわち、封口体が飛び出すという破裂が起こりやすくなる。
封口部の強度を向上する手段として、電池ケースの上端折曲部により封口体を押さえる部分の寸法を長くすることが経験的に知られている。しかし、そのような方法によると、電池設計上、電池ケースの開口端が負極端子板に接触して外部短絡を生じる危惧があり、前記電池ケース部分の寸法を長くするにも限界がある。また、電池ケースの材質の硬度を高めるのも有効ではあるが、素材の延性が失われる結果、電池ケースの製缶時に割れが発生するという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような不都合をなくし、電池ケースを薄肉化して容量を向上するとともに、封口部の強度をも確保し、安定した防爆安全機構を有するアルカリ乾電池を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のアルカリ乾電池は、発電要素を収容した金属製電池ケース、ならびに前記電池ケースの開口部を封じる端子板および樹脂製封口体を具備し、前記封口体が、前記端子板と接合された負極集電体を保持する中央筒部、前記電池ケースの開口端と端子板との間に介在する外周筒部、および安全弁として働く肉薄部を有し、前記電池ケースの開口端を前記封口体の外周筒部の上端を包み込んで前記外周筒部の上端が内方へ向くように折り曲げて折り曲げ部を形成し、前記折り曲げ部を内方にかしめて前記端子板の周縁部を絶縁リングを介して締め付けたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
上記のように、本発明のアルカリ乾電池は、電池ケースの開口端を封口体の外周筒部の上端を包み込むように折り曲げ、その折り曲げ部を内方へかしめて負極端子板の周縁部を絶縁リングを介して締め付けたものである。このように電池ケースの開口端により封口体の筒部先端を包み込むように折り曲げ、この折り曲げ部をかしめて端子板を締め付けるようにしているので、封口体を抱持する強度が増大し、封口体の抜けを抑えることができる。従って、電池ケースの肉厚を薄くして容量を増大することができる。
本発明の好ましい態様においては、電池ケースは、開口部側に段部を有し、この段部と開口端の折り曲げ部とにより、封口体の筒部を介して負極端子板および座金を挟み込む構成を有する。
【０００７】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して詳しく説明する。
図１は、本実施の形態に係るアルカリ乾電池の要部を断面にした正面図である。１は鋼製の電池ケースであり、その底部突出部は正極端子となっている。電池ケース１内には、二酸化マンガンと黒鉛を主とする円筒形の正極合剤２が挿入されている。正極合剤２の内側には、セパレータ４を介して、アルカリ電解液とゲル化剤と亜鉛合金粉末からなるゲル状負極３が充填されている。樹脂製封口体５は、ゲル状負極３に挿入された負極集電子６を嵌合させて保持する中央筒部９、および電池ケース１の開口部と負極集電子６の頂部に接合された負極端子板８との間に介在させる外周筒部１０とを有するように、例えばナイロンの射出成形により作られたものである。中央筒部９と外周筒部１０との間には、封口部の強度を高めるために、座金７が配置されている。封口体５の筒部９と１０との連結部１１に設けた肉薄部は、電池内圧が異常に上昇したとき破断させ、座金７および端子板８の透孔からガスを放出させる安全弁を構成する。
【０００８】
電池ケース１は、発電要素を収容した後、開口部近傍に段部１ａを設ける。そして、電池ケース１に、集電子６、座金７および端子板８を組み合わせた封口体５をセットし、電池ケースの開口端１３を折り曲げて封口体５の筒部１０の上端を包み込む。次に、この折り曲げた電池ケースの開口端をこの部分に包み込んだ筒部上端とともに内方へかしめ、端子板８の周縁部上に載せた絶縁リング１２を介して端子板８の周縁部を締め付ける。最後に、外装ラベル１４を装着する。こうして図１に示すような構造の電池が組み立てられる。
図３に示す従来の電池では、電池ケース１の上端を内方へ屈曲して封口体５の筒部上端を端子板８の周縁部上へ締め付けているのに対して、本実施の形態に係る電池では、電池ケース１の開口端１３により筒部１０の上端を包み込んでいるから、封口強度が強くなることが明らかであろう。
【０００９】
図２は、本発明の電池の封口工程の一部を示すものである。図２（ａ）は、電池ケース１の段部１ａ上へ、負極集電子６および負極端子板８を組み合わせた封口体５をはめあわせた状態を示す。次に、ケース１の開口端１３の上方に金型１５をセットし、金型１５を下方へ押し下げるか、電池ケースを上方へ押し上げるかにより、金型１５の凹部１６によって開口端１３を内方へ屈曲させて筒部１０の上端を包み込ませる。次に、金型１７と電池ケース１とを相対的に近づけるように移動させることにより、金型１７の凹部１８によって前記の折り曲げ部を絶縁リング１２上へかしめつける。こうして座金７、負極端子板８および絶縁リング１２は筒部１０を介して電池ケース１の段部１ａと開口端１３の折り曲げ部とにより挟み込まれてしっかりと固定される。
【００１０】
【実施例】
以下本発明の実施例を説明する。
《実施例１》
図１に示す構造で、鋼製電池ケース１の厚みを０．１４ｍｍとする。
《実施例２》
図１に示す構造で、鋼製電池ケース１の厚みを０．１２ｍｍとする。
《比較例１》
図３に示す従来の構造で、鋼製電池ケース１の厚みを０．１８ｍｍとする。
《比較例２》
図３に示す従来の構造で、鋼製電池ケース１の厚みを０．１４ｍｍとする。
【００１１】
以上の各電池について、封口強度および電池容量をそれぞれ比較例１の電池を基準値１００として指数で比較すると、表１のとおりとなった。封口強度は、次のようにして求めた。まず、正極合剤およびゲル負極を充填せずに、図１または図３に示す構造の電池を組み立てた。この際、封口体５の肉薄部の下面にはエポキシ樹脂を充填し、硬化させて、防爆安全機構が働かないようにした。そして、電池ケースの側面に孔を開け、そこに直径５ｍｍの鋼製パイプをはめ、はんだにより気密に接合した。このパイプをとおして電池ケース内へ窒素ガスを供給し、封口体が電池ケースから飛び出すときのガス圧力をチェックした。このガス圧力をもって封口強度とした。本発明による効果は、表１から明らかである。
【００１２】
【表１】

【００１３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電池ケースを薄肉化して容量を向上するとともに、封口部の強度をも確保し、安定した防爆安全機構を有するアルカリ乾電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るアルカリ乾電池の要部を切欠した正面図である。
【図２】同電池の封口工程の一部を示す要部の断面図である。
【図３】従来のアルカリ乾電池の要部を切欠した正面図である。
【符号の説明】
１電池ケース
２正極合剤
３ゲル状負極
４セパレータ
５封口体
６負極集電子
７座金
８負極端子板
９中央筒部
１０筒部
１１連結部
１２絶縁リング
１３開口端
１４外装ラベル[0001]
[Field of the Invention]
The present invention relates to an alkaline battery, and more particularly to an improvement in a sealing portion of an alkaline battery in which a battery case is thinned to have a high capacity.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the reduction in size and weight of various electronic devices including information terminals, there is a strong demand for higher capacity of batteries serving as power sources thereof. In an alkaline battery, as one means for increasing its capacity, a reduction in the thickness of a steel battery case has been studied.
In a typical alkaline battery, the opening of the battery case is sealed with a resin sealing member and a negative terminal plate, and a cylindrical portion of the resin sealing member is interposed between the battery case and the terminal plate. It is sealed by bending the end inward and tightening the cylindrical part of the sealing body to the peripheral part of the terminal board. The resin sealing body is provided with a thin portion, and an explosion-proof safety mechanism is employed to break the thin portion when the inside of the battery becomes abnormally high in pressure. Therefore, the pressure of the sealing part fastened at the opening end of the battery case is designed to be stronger than the pressure at which the thin part of the sealing body breaks.
[0003]
However, if the battery case is made thinner and the capacity is increased, the strength of the sealing portion is reduced. Therefore, when the pressure in the battery is increased, the sealing body is opened from the opening of the battery case before the thin portion is broken. It becomes easy to come off. That is, the bursting of the sealing body is likely to occur.
As a means for improving the strength of the sealing portion, it is empirically known that the size of the portion of the battery case that holds the sealing body by the upper bent portion is increased. However, according to such a method, the open end of the battery case may come into contact with the negative electrode terminal plate and cause an external short circuit in terms of battery design, and there is a limit in increasing the size of the battery case portion. Although it is effective to increase the hardness of the material of the battery case, there is a problem that cracking occurs when the battery case is made as a result of the loss of ductility of the material.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an alkaline battery having a stable explosion-proof safety mechanism that eliminates the above-described disadvantages, improves the capacity by reducing the thickness of the battery case, and also ensures the strength of the sealing portion. .
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Alkaline dry battery of the present invention, accommodate power generating element and metallic battery case, and the terminal plate for sealing the opening of the battery case and provided with a resin sealing body, the sealing body is, the terminal plate and the joined anode A central cylindrical portion that holds the current collector, an outer peripheral cylindrical portion that is interposed between the opening end of the battery case and the terminal plate, and a thin portion that serves as a safety valve, and the opening end of the battery case is connected to the sealing body A bend is formed by wrapping the upper end of the outer peripheral cylindrical portion so that the upper end of the outer peripheral cylindrical portion is directed inward, and the bent portion is caulked inward so that the peripheral portion of the terminal plate is interposed via an insulating ring. It is characterized by being tightened.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As described above, the alkaline battery of the present invention is such that the open end of the battery case is bent so as to wrap the upper end of the outer peripheral cylindrical portion of the sealing body, and the bent portion is crimped inward to insulate the peripheral portion of the negative electrode terminal plate. It is tightened through. As described above, since the opening end of the battery case is bent so as to wrap the tip of the cylindrical portion of the sealing body, and the terminal plate is tightened by crimping the bent portion, the strength for holding the sealing body increases, and the sealing body Omissions can be suppressed. Therefore, the thickness of the battery case can be reduced to increase the capacity.
In a preferred aspect of the present invention, the battery case has a stepped portion on the opening side, and the negative terminal plate and the washer are sandwiched between the stepped portion and the bent portion of the opening end via the cylindrical portion of the sealing body. Have
[0007]
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing embodiments thereof.
FIG. 1 is a front view of a cross section of the main part of an alkaline battery according to the present embodiment. Reference numeral 1 denotes a steel battery case, and the bottom protruding portion serves as a positive electrode terminal. A cylindrical positive electrode mixture 2 mainly composed of manganese dioxide and graphite is inserted into the battery case 1. Inside the positive electrode mixture 2, a gelled negative electrode 3 made of an alkaline electrolyte, a gelling agent, and zinc alloy powder is filled via a separator 4. The resin sealing body 5 includes a central cylindrical portion 9 that holds and holds the negative electrode current collector 6 inserted in the gelled negative electrode 3, and a negative electrode joined to the opening of the battery case 1 and the top of the negative electrode current collector 6. For example, it is made by injection molding of nylon so as to have an outer peripheral cylindrical portion 10 interposed between the terminal plate 8 and the terminal plate 8. A washer 7 is disposed between the central cylinder portion 9 and the outer peripheral cylinder portion 10 in order to increase the strength of the sealing portion. The thin portion provided in the connecting portion 11 between the

cylindrical portions

9 and 10 of the sealing body 5 constitutes a safety valve that is broken when the battery internal pressure rises abnormally and releases gas from the through holes of the washer 7 and the terminal plate 8. .
[0008]
The battery case 1 is provided with a step portion 1a in the vicinity of the opening after accommodating the power generation element. And the sealing body 5 which combined the current collector 6, the washer 7, and the terminal board 8 is set to the battery case 1, the opening end 13 of a battery case is bent, and the upper end of the cylinder part 10 of the sealing body 5 is wrapped. Next, the open end of the folded battery case is caulked inward together with the upper end of the cylindrical portion wrapped in this portion, and the peripheral portion of the terminal plate 8 is tightened via the insulating ring 12 placed on the peripheral portion of the terminal plate 8. . Finally, the exterior label 14 is attached. Thus, the battery having the structure shown in FIG. 1 is assembled.
In the conventional battery shown in FIG. 3, the upper end of the battery case 1 is bent inward and the upper end of the cylindrical portion of the sealing body 5 is tightened onto the peripheral edge of the terminal plate 8. In such a battery, since the upper end of the cylinder part 10 is wrapped by the opening end 13 of the battery case 1, it will be apparent that the sealing strength is increased.
[0009]
FIG. 2 shows a part of the battery sealing step of the present invention. FIG. 2A shows a state in which the sealing body 5 in which the negative electrode current collector 6 and the negative electrode terminal plate 8 are combined is fitted onto the step portion 1 a of the battery case 1. Next, the mold 15 is set above the open end 13 of the case 1, and the open end 13 is moved inward by the recess 16 of the mold 15 depending on whether the mold 15 is pushed down or the battery case is pushed up. The upper end of the cylindrical portion 10 is wrapped. Next, by moving the mold 17 and the battery case 1 so as to be relatively close to each other, the bent portion is caulked onto the insulating ring 12 by the concave portion 18 of the mold 17. In this way, the washer 7, the negative electrode terminal plate 8 and the insulating ring 12 are sandwiched between the stepped portion 1 a of the battery case 1 and the bent portion of the opening end 13 through the cylindrical portion 10 and firmly fixed.
[0010]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
Example 1
In the structure shown in FIG. 1, the thickness of the steel battery case 1 is 0.14 mm.
Example 2
In the structure shown in FIG. 1, the thickness of the steel battery case 1 is 0.12 mm.
<< Comparative Example 1 >>
In the conventional structure shown in FIG. 3, the thickness of the steel battery case 1 is 0.18 mm.
<< Comparative Example 2 >>
In the conventional structure shown in FIG. 3, the thickness of the steel battery case 1 is 0.14 mm.
[0011]
When the sealing strength and the battery capacity of each of the above batteries were compared by index with the battery of Comparative Example 1 as the reference value 100, the results were as shown in Table 1. The sealing strength was determined as follows. First, the battery having the structure shown in FIG. 1 or FIG. 3 was assembled without filling the positive electrode mixture and the gel negative electrode. At this time, the lower surface of the thin portion of the sealing body 5 was filled with epoxy resin and cured to prevent the explosion-proof safety mechanism from working. Then, a hole was made in the side surface of the battery case, a steel pipe having a diameter of 5 mm was fitted therein, and airtightly joined with solder. Nitrogen gas was supplied into the battery case through this pipe, and the gas pressure when the sealing body jumped out of the battery case was checked. The gas pressure was used as the sealing strength. The effects of the present invention are apparent from Table 1.
[0012]
[Table 1]

[0013]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an alkaline dry battery having a stable explosion-proof safety mechanism while improving the capacity by reducing the thickness of the battery case and ensuring the strength of the sealing portion.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view in which a main part of an alkaline dry battery according to an embodiment of the present invention is cut away.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part showing a part of the sealing step of the battery.
FIG. 3 is a front view in which a main part of a conventional alkaline battery is cut away.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery case 2 Positive electrode mixture 3 Gel-like negative electrode 4 Separator 5 Sealing body 6 Negative electrode current collection 7 Washer 8 Negative electrode terminal board 9 Central cylinder part 10 Cylinder part 11 Connection part 12 Insulation ring 13 Open end 14 Exterior label

Claims

Housing the power generating element and metallic battery case, and provided with a terminal plate and a resin sealing body for sealing the opening portion of the battery case, the sealing member holds the negative electrode current collector joined to the terminal plate center A cylindrical portion, an outer peripheral cylindrical portion interposed between the open end of the battery case and the terminal plate, and a thin portion that acts as a safety valve, and the open end of the battery case wraps around the upper end of the outer peripheral cylindrical portion of the sealing body The outer peripheral cylindrical portion is bent so that the upper end is directed inward, and a bent portion is formed. Alkaline battery.