JP3814480B2

JP3814480B2 - アルカリ電池

Info

Publication number: JP3814480B2
Application number: JP2000396009A
Authority: JP
Inventors: 一朗松久; 光司足立; 享行梅林
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2020-12-26
Also published as: JP2002198015A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスケットの劣化による漏液を防止したアルカリ電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルカリ電池を構成するケースの開口部は、集電子を通した合成樹脂製のガスケットを嵌合することにより封口されている。ここで、図３に従来からのアルカリ電池の概略縦断面図を示す。
図３に示すアルカリ電池において、ナイロン製のガスケットのボス部１５の中央孔（図示せず。）にはワッシャー１７を介して真鍮製の集電子１６が圧入され、集電子１６およびガスケットのボス部１５がゲル負極１２と接している。
【０００３】
このガスケットのボス部１５と集電子１６との嵌合面には、電解液のはい上がりによる漏液を防止するために、アスファルト系、クロロスルフォン化ポリエチレン系、ポリアミド系などのシール剤が塗布されている。
【０００４】
このようなアルカリ電池を作製するには、まずケース１１に正極合剤１３を挿入し、ついで筒状セパレータ１４を介してゲル負極１２を注入した後、集電子１６と一体となったボス部１５を有するガスケットを挿入する。そして、ガスケット、ワッシャー１７および底板１８をケース１１の端部でかしめることにより開口部を封止する。ここで、図４に、図３における部分Ａの拡大図を示す。
【０００５】
上述のような従来のアルカリ電池においては、ガスケットの中央孔の寸法と集電体の径を規制して耐ストレス性および耐クリープ性を向上させ、両者間からの漏液を防ごうとしても、時間の経過とともにガスケットが劣化して若干収縮することがある。そして、ガスケットのボス部１５と集電子１６の間にわずかながらに間隙ができ、そこから電解液が漏れてしまうという問題があった。
【０００６】
これに対し、特開昭５５−６６８６２号公報には、集電子の表面における少なくともガスケットを当接させる面に、ベンゾトリアゾールと非イオン性界面活性剤との混合物からなる電解液漏出防止被膜を形成する技術が開示されている。
すなわち、これは図５に示すように、ガスケットのボス部１５と集電子１６との接面１９に被膜２０を設けることによってシール効果をもたせ、物理的に漏液を防ごうとするものである。図５は、従来のアルカリ電池における図４に相当する図である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、かかる従来技術によっても漏液対策は充分ではなかった。なぜなら、上述のようにガスケットのボス部１５と集電子１６との間に被膜を設けても、やはり電池作製後長時間を経過した場合にはガスケットそのものの劣化を抑制することができず、図６に示すように、非常に稀ではあるが、ガスケットのボス部１５、集電子１６およびゲル負極１２の三相界面（図６における点Ｂ）から矢印の方向に向かって放射状にクラックが発生することがあるからである。
【０００８】
そして、クラックが点Ｃまで到達してしまうと、ゲル負極１２中の電解液が外部に漏れることになる。
以上のような従来技術の問題点に鑑み、本発明の目的は、ガスケットの劣化に起因する漏液を防ぐことのできるアルカリ電池を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ケースの開口部を封口する合成樹脂製ガスケット、前記ガスケットに設けられたボス部の中央孔に挿入された集電子、および前記ケースに充填された電解液を含むアルカリ電池であって、少なくとも前記ガスケットのボス部、前記集電子および前記電解液の三相界面が、陰イオン性界面活性剤であるポリオキシエチレンアルキルリン酸カリウムからなる膜で覆われていることを特徴とするアルカリ電池に関する。
【００１０】
この場合、少なくとも前記ボス部において、前記電解液と接する部分の外表面が、前記陰イオン性界面活性剤であるポリオキシエチレンアルキルリン酸カリウムからなる膜で覆われているのが有効である。
また、前記合成樹脂としては、ポリアミド（ナイロン）であるのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上述のように、本発明者らは、従来技術にしたがってガスケットのボス部１５と集電子１６との間に被膜を設けても、電池作製後長時間を経過した場合にはガスケットそのものの劣化を抑制することができず、ガスケットのボス部１５、集電子１６およびゲル負極１２の三相界面から矢印の方向に向かって放射状にクラックが発生し得ることを見出し、これを防ぐべく、本発明を完成するに至った。
【００１２】
本発明に係るアルカリ電池は、図１に示すように、少なくともガスケットのボス部５、集電子６およびゲル負極２の三相界面Ｂを覆うように、ガスケットのコーナー部分に界面活性剤からなる膜９を設けたことを最大の特徴とする。
このような位置に膜９を設けることにより、ガスケットが劣化してボス部１５と集電子６との間に隙間ができてもゲル負極中２の電解液が漏れることはなく、また、三相界面Ｂを起点とするガスケットそのものの劣化を抑制することができるという効果を奏するものである。
【００１３】
特に、図２に示すように、少なくとも前記ボス部５において、前記電解液と接し得る部分の外表面が、前記界面活性剤からなる膜９で覆われていれば、電解液の漏液だけでなく、ガスケットそのものの劣化を抑制する効果もさらに大きくなる。
【００１４】
図１および２は、本発明に係るアルカリ電池の概略縦断面図である。界面活性剤からなる膜９を、少なくともガスケットのボス部５、集電子６およびゲル負極２の三相界面Ｂを覆う部分、またはボス部１５において電解液と接し得る部分の外表面に設けること以外は、図３に示した従来のアルカリ電池と同様である。
本発明において用いる界面活性剤としては、集電子およびガスケット上において膜形成能を有するものであればよく、陰イオン性界面活性剤または非イオン性界面活性剤を用いるのが好ましい。これは、陽イオン性界面活性剤を用いると、電池内で分解され易い傾向にあるからである。
【００１５】
さらに、例えばポリオキシエチレンアルキルリン酸カリウムまたはポリオキシエチレンアルキルエーテルなどの陰イオン性界面活性剤を用いるのが特に好ましい。
また、ガスケットを構成する材料としては、従来から用いられているポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリアミド（ナイロン）などの合成樹脂であればよく、なかでも吸水性、機械的強度および弾力性によってケース１のシール性に優れているという観点から、ポリアミドを用いるのが好ましい。
なお、本発明者らは、ガスケットの材料としてポリアミドを用いた場合に、上記界面活性剤からなる膜によるクラック発生防止能が顕著に発揮されることを見出した。
【００１６】
つぎに、集電子６を構成する材料としても、従来から用いられているものであればよく、例えば銅または真鍮など銅合金などがあげられる。また、電解液としては、強アルカリ性を有する従来のものであればよい。
また、ガスケットのボス部５と集電子６の嵌合面には、電解液のはい上がりによる漏液を防止するために、シール剤を塗布するのが好ましく、かかるシール剤としては、例えばアスファルト系、クロロスルフォン化ポリエチレン系、ポリアミド系などを用いることができる。
【００１７】
その他の、アルカリ電池の構成要素についても、本発明の効果を損なわない範囲で従来のものを用いればよい。
以下に、実施例を用いて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものである。
【００１８】
【実施例】
《実施例１および比較例》
ボス部の外径が４．０ｍｍ、中央孔の孔径が１．３８ｍｍのナイロン製のＬＲ６型ガスケット、およびピン径が１．４５ｍｍの真鍮製の集電子を用い、図１に示す構造を有する単３形アルカリ乾電池を組み立てた。なお、ガスケットと集電子との間にはポリアミノアミド系シール剤を塗布した。
まず、射出成型法で得られたナイロン製ガスケットを、温水に浸漬して加湿し、ついで５％ポリオキシエチレンアルキルリン酸カリウム（界面活性剤）に浸漬させた。その後、常温常湿で乾燥させ、集電子をガスケットの孔に圧入した。
【００１９】
このときガスケット全体の表面に、界面活性剤からなる膜が形成されており、集電子を圧入したことにより、孔内部にあった界面活性剤が集電子部分にも付着していた。
このようにして、図１に示すように、集電子６、ガスケットのボス部５およびゲル負極２の三相界面に界面活性剤からなる膜９を有するアルカリ乾電池ａ（実施例１）を得た。
一方、ガスケットを界面活性剤に浸漬しない他は実施例１と同様にして、比較用のアルカリ乾電池ｂ（比較例）を得た。
【００２０】
[評価]
上述のようにしてアルカリ乾電池ａおよびｂを５０個ずつ作製し、４５℃の温度下で保存した。そして、１月、３月、６月および９月後に電池の漏液の有無を確認し、漏液した電池を分解してクラックが図６に示したように点Ｂから点Ｃに到達して漏液しているか否かを確認した。結果を（漏液電池数／試験電池数）として表１に示す。
【００２１】
【表１】

【００２２】
表１から明らかなように、本発明によれば、陰イオン性界面活性剤からなる膜を、ガスケット、集電子およびゲル負極の三相界面を覆うように形成することにより、ガスケットのクラック発生を効果的に抑制できたことがわかる。
【００２３】
《実施例２》
温水に浸漬して加湿したガスケットに集電子６を圧入した後に、電池を組み立てたときに三相界面Ｂを覆うように界面活性剤を塗布し、図１に示すような界面活性剤からなる膜９を設けた。これ以外については実施例１と同様にしてアルカリ乾電池ｃを作製し、評価した。その結果、実施例１と同じ結果が得られた。
これから、少なくとも三相界面に上記膜を設ければ、本発明の効果が得られることがわかった。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、ガスケットの劣化に起因する漏液を防ぐことのできるアルカリ電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアルカリ乾電池の概略縦断面図である。
【図２】本発明に係る別のアルカリ乾電池の概略縦断面図である。
【図３】従来のアルカリ乾電池の概略縦断面図である。
【図４】図３における部分Ａの拡大図である。
【図５】別の従来のアルカリ乾電池における図４に相当する図である。
【図６】図５において、ガスケットにクラックが発生する様子を示す図である。
【符号の説明】
１、１１ケース
２、１２ゲル負極
３、１３正極合剤
４、１４筒状セパレータ
５、１５ガスケットのボス部
６、１６集電子
７、１７ワッシャー
８、１８負極板
９界面活性剤からなる膜
１９接面
２０被膜
Ｂ三相界面

Claims

ケースの開口部を封口する合成樹脂製ガスケット、前記ガスケットに設けられたボス部の中央孔に挿入された集電子、および前記ケースに充填された電解液を含むアルカリ電池であって、
少なくとも前記ガスケットのボス部、前記集電子および前記電解液の三相界面が、陰イオン性界面活性剤からなる膜で覆われており、
前記陰イオン性界面活性剤がポリオキシエチレンアルキルリン酸カリウムであることを特徴とするアルカリ電池。
前記ボス部において、少なくとも前記電解液と接する部分の外表面が、前記陰イオン性界面活性剤からなる膜で覆われていることを特徴とする請求項１記載のアルカリ電池。
前記合成樹脂がポリアミドであることを特徴とする請求項１または２に記載のアルカリ電池。