JP5095243B2 - Anode current collector for alkaline battery, alkaline battery - Google Patents
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Description
本発明は、負極端子板、封口ガスケット、封口板等を備えるとともに防爆のための対策が施されたアルカリ電池用負極集電体、及びそれを使用したアルカリ電池に関するものである。 The present invention relates to a negative electrode current collector for an alkaline battery provided with a negative electrode terminal plate, a sealing gasket, a sealing plate and the like and provided with measures for explosion prevention, and an alkaline battery using the same.
電解液に強アルカリ性水溶液を用いたアルカリ電池は、使用中の電圧降下が少ない、大きな電流で連続的に使用できる等といった利点を有することから、ゲーム機器、ポータブルAV機器、携帯デジタル機器などへの用途が拡大しつつある。なかでも、LR6(単3形)やLR03(単4形)等といった円筒形アルカリ電池は、これらの機器に使用される機会が多い。この種の円筒形アルカリ電池は、通常、電池ケースを兼ねる有底円筒形の金属製正極缶を備えている。正極缶の内部には、正極合剤と、負極合剤と、アルカリ電解液を含浸させたセパレータとからなるアルカリ発電要素が収納されている。正極缶の開口部は、金属製の負極集電子、金属製の負極端子板、合成樹脂製の封口ガスケットなどを一体に組み付けてなる負極集電体によって閉塞されている。 An alkaline battery using a strong alkaline aqueous solution as an electrolytic solution has advantages such as a small voltage drop during use and continuous use with a large current, so that it can be applied to game devices, portable AV devices, portable digital devices, etc. Applications are expanding. In particular, cylindrical alkaline batteries such as LR6 (AA) and LR03 (AA) have many opportunities to be used in these devices. This type of cylindrical alkaline battery is usually provided with a bottomed cylindrical metal positive electrode can also serving as a battery case. Inside the positive electrode can, an alkaline power generation element composed of a positive electrode mixture, a negative electrode mixture, and a separator impregnated with an alkaline electrolyte is accommodated. The opening of the positive electrode can is closed by a negative electrode current collector formed by integrally assembling a metal negative electrode current collector, a metal negative electrode terminal plate, a synthetic resin sealing gasket, and the like.
ところで、この種のアルカリ電池においては、内部における何らかの異常により急激にガスが発生して、電池の内圧が上昇する結果、電池缶が膨れたり破裂したりするおそれがある。よって、アルカリ電池ではこの種の事故を防止するために各種の防爆対策が講じられている。その具体例を挙げると、封口ガスケットに環状の破断誘起用薄肉部のような、いわゆる防爆弁を設けておくことにより、内圧上昇時にその部分を優先的に破断させてガスを電池外部に排出し、内圧を開放することが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
ところで、防爆構造を有する従来のアルカリ電池の場合、防爆弁が正確に作動しない結果、ガス排出経路が閉塞され、内圧が十分に開放されない、といったことが起こりうる。それゆえ、防爆弁を正確にかつ安定的に作動させるために、例えば、封口ガスケットにおける防爆弁の近傍に作動空間としてある程度大きなスペースを設けるようにしている。また、封口ガスケット自身の表裏面にリブなどの凹凸構造を設けて、内圧を確実に開放できる経路を電池内部に確保するようにしている。 By the way, in the case of a conventional alkaline battery having an explosion-proof structure, the explosion-proof valve does not operate correctly, and as a result, the gas discharge path is blocked and the internal pressure is not sufficiently released. Therefore, in order to operate the explosion-proof valve accurately and stably, for example, a large space is provided as a working space in the vicinity of the explosion-proof valve in the sealing gasket. In addition, a concave and convex structure such as a rib is provided on the front and back surfaces of the sealing gasket itself so as to ensure a path inside the battery that can reliably release the internal pressure.
しかしながら、このような対策を採った場合、封口ガスケットの構造が複雑化及び厚肉化し、それに伴って負極集電体が大型化してしまう。ゆえに、アルカリ電池の封口部の省スペース化を図ることができず、活物質を充填可能な容積(有効内容積)を増やすことが困難になる。このことはアルカリ電池の長寿命化を妨げる1つの要因となっている。 However, when such measures are taken, the structure of the sealing gasket is complicated and thickened, and the negative electrode current collector is accordingly enlarged. Therefore, space saving of the sealing part of the alkaline battery cannot be achieved, and it becomes difficult to increase the volume (effective internal volume) that can be filled with the active material. This is one factor that hinders the life of alkaline batteries.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的小型であって封口部の省スペース化に有利なため有効内容積の増大が可能であるとともに、所定部分に確実に破断を誘起させることで確実な防爆を図ることができるアルカリ電池用負極集電体を提供することにある。また、本発明の別の目的は、防爆性などの性能に優れたアルカリ電池を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its object is to make it possible to increase the effective internal volume because it is relatively small and is advantageous for space saving of the sealing portion, and to ensure certain portions. An object of the present invention is to provide a negative electrode current collector for an alkaline battery that can be reliably explosion-proof by inducing breakage. Another object of the present invention is to provide an alkaline battery excellent in performance such as explosion-proof properties.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、負極端子板と、封口ガスケットと、中心部に貫通孔が形成されるとともに前記負極端子板及び前記封口ガスケットの間に配置された封口板とを備えたアルカリ電池用負極集電体であって、前記封口ガスケットに破断誘起用薄肉部が形成され、負極集電体の中心軸線方向から見て前記貫通孔の開口縁が前記破断誘起用薄肉部の一部に重なり合うように前記封口板が配置されていることを特徴とするアルカリ電池用負極集電体をその要旨とする。また、請求項2に記載の発明は、金属製の負極端子板と、前記負極端子板の内面側中心部に基端側が固着された金属製かつ棒状の負極集電子と、前記負極端子板の内面側に配置され、前記負極集電子が挿通されたボス部及び前記ボス部に連結された平板部を有する封口ガスケットと、中心部に貫通孔が形成されるとともに前記負極端子板及び前記封口ガスケットの間に配置された金属製の封口板とを備えたアルカリ電池用負極集電体であって、前記封口ガスケットにおける前記平板部と前記ボス部との連結部分に環状の破断誘起用薄肉部が形成され、負極集電体の中心軸線方向から見て前記貫通孔の開口縁が前記破断誘起用薄肉部の一部に重なり合うように前記封口板が配置されていることをその要旨とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is arranged between the negative electrode terminal plate and the sealing gasket, with a negative electrode terminal plate, a sealing gasket, and a through hole formed in the center. A negative electrode current collector for an alkaline battery comprising a sealing plate, wherein the sealing gasket is formed with a thin portion for inducing breakage, and an opening edge of the through-hole is viewed from the central axis direction of the negative electrode current collector. The gist of the negative electrode current collector for an alkaline battery is characterized in that the sealing plate is disposed so as to overlap a part of the thin portion for induction. According to a second aspect of the present invention, there is provided a metal negative electrode terminal plate, a metal and rod-shaped negative electrode current collector having a proximal end fixed to the inner surface side center of the negative electrode terminal plate, and the negative electrode terminal plate. A sealing gasket disposed on the inner surface side and having a boss portion through which the negative electrode current collector is inserted and a flat plate portion connected to the boss portion, and a negative hole terminal plate and the sealing gasket having a through hole formed in the center portion A negative electrode current collector for an alkaline battery comprising a metal sealing plate disposed between the annular gasket, and an annular thin portion for inducing breakage is formed at a connecting portion between the flat plate portion and the boss portion in the sealing gasket. The gist is that the sealing plate is arranged so that the opening edge of the through hole overlaps with a part of the thin portion for fracture induction as viewed from the central axis direction of the negative electrode current collector.
請求項1,2に記載の発明について説明すると、これらの発明では貫通孔の開口縁が封口ガスケットの破断誘起用薄肉部の一部に重なり合うような配置関係となっているため、内圧上昇時に破断誘起用薄肉部に全体的な変形が生じるのではなく部分的な変形が生じる。即ち、開口縁が破断誘起用薄肉部に重なり合っていない箇所は封口板が存在しないため自由に変形しうるが、重なり合っている箇所は封口板の存在によって変形が抑制される。ゆえに、重なり合っている箇所を除く所定部分に確実に破断を誘起させることが可能となり、破断誘起用薄肉部の全体的変形に起因してガス排出経路が遮断されるという不具合が解消され、ガス排出経路が確保されやすくなる。また、このような構造を採用した結果、破断誘起用薄肉部を確実にかつ安定的に作動させるために、封口ガスケットに凹凸を設けたり、破断誘起用薄肉部の近傍に大きな作動空間を設けたりする必要がなくなる。よって、封口ガスケットを単純かつ薄肉な形状(例えば平板状)にすることができ、さらには負極集電体を小型化することができる。その結果、アルカリ電池の封口部の省スペース化を図ることができる。また、単純な構造の封口ガスケットは、比較的容易にかつ安価に製造することができるため、電池の生産性向上及び低コスト化に好都合となる。 The inventions of claims 1 and 2 will be described. In these inventions, the opening edge of the through hole is arranged so as to overlap with a part of the thin portion for inducing breakage of the sealing gasket. Rather than overall deformation in the inductive thin part, partial deformation occurs. That is, the portion where the opening edge does not overlap the fracture-inducing thin portion can be freely deformed because there is no sealing plate, but the overlapping portion is prevented from being deformed by the presence of the sealing plate. Therefore, it is possible to reliably induce breakage in a predetermined portion excluding the overlapping portion, and the problem that the gas discharge path is blocked due to the overall deformation of the thin portion for breakage induction is eliminated. A route is easily secured. In addition, as a result of adopting such a structure, in order to operate the rupture-inducing thin part reliably and stably, the sealing gasket is provided with irregularities, or a large working space is provided in the vicinity of the rupture-inducing thin part. There is no need to do it. Therefore, the sealing gasket can be formed into a simple and thin shape (for example, a flat plate shape), and further, the negative electrode current collector can be reduced in size. As a result, space saving of the sealing portion of the alkaline battery can be achieved. In addition, since the sealing gasket having a simple structure can be manufactured relatively easily and inexpensively, it is advantageous for improving battery productivity and reducing costs.
ここで、封口板における貫通孔の開口縁が破断誘起用薄肉部に重なり合っている箇所の面積は、重なり合っていない箇所の面積よりも小さく設定されることが好ましい。この関係が逆になると、封口ガスケットの存在によって変形が抑制される箇所の比率が大きくなりすぎてしまい、破断が誘起されにくくなるおそれがあるからである。 Here, it is preferable that the area of the portion where the opening edge of the through hole in the sealing plate overlaps the fracture-inducing thin portion is set smaller than the area of the non-overlapping portion. If this relationship is reversed, the ratio of the locations where deformation is suppressed due to the presence of the sealing gasket becomes too large, and it may be difficult to induce breakage.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2において、負極集電体の中心軸線方向から見て、前記破断誘起用薄肉部は円形状であり、前記貫通孔は非円形状であることをその要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, when viewed from the central axial direction of the negative electrode current collector, the thin portion for fracture induction is circular and the through hole is noncircular. Is the gist.
従って、請求項3に記載の発明によると、非円形状の貫通孔であると、例えば開口縁において中心軸からの距離が短い部分が、破断誘起用薄肉部の一部に重なり合ってその変形を抑制する。よって、重なり合っている箇所を除く所定部分に確実に破断を誘起させることができる。また、貫通孔を非円形状としたことで封口ガスケット側の設計変更が不要になるため、負極集電体を低コストで製造しやすくなる。 Therefore, according to the third aspect of the present invention, if the through-hole has a noncircular shape, for example, a portion having a short distance from the central axis at the opening edge overlaps with a part of the thin portion for fracture induction and deforms the portion. Suppress. Therefore, it is possible to reliably induce breakage in a predetermined portion excluding the overlapping portion. Further, since the through-hole is non-circular, it is not necessary to change the design on the sealing gasket side, so that the negative electrode current collector can be easily manufactured at low cost.
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項において、前記貫通孔の開口縁における1箇所に、負極集電体の中心軸に向かって延びる突片が形成されていることをその要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, a projecting piece extending toward the central axis of the negative electrode current collector is formed at one position on the opening edge of the through hole. This is the gist.
従って、請求項4に記載の発明によると、突片が破断誘起用薄肉部の一部に重なり合ってその変形を抑制することで、突片のある箇所を除く所定部分に確実に破断を誘起させることができる。 Therefore, according to the fourth aspect of the present invention, the protrusion is overlapped with a part of the thin part for inducing breakage to suppress the deformation thereof, thereby reliably inducing breakage at a predetermined portion except for the place where the protrusion is present. be able to.
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項において、前記封口ガスケットは、曲げ弾性率が2.5GPa以下のナイロン樹脂からなることをその要旨とする。 The gist of a fifth aspect of the present invention is that, in any one of the first to fourth aspects, the sealing gasket is made of a nylon resin having a flexural modulus of 2.5 GPa or less.
従って、請求項5に記載の発明によると、曲げ弾性率が2.5GPa以下であって比較的脆弱であるため、破断誘起用薄肉部の一部の変形が抑制されていたとしても、それ以外の箇所について内圧上昇時に確実に破断を誘起することができる。曲げ弾性率は1.5GPa以上2.5GPa以下が好ましく、1.8GPa以上2.2GPa以下がより好ましい。 Therefore, according to the invention described in claim 5, since the flexural modulus is 2.5 GPa or less and is relatively fragile, even if some deformation of the thin portion for fracture induction is suppressed, other than that It is possible to reliably induce breakage when the internal pressure rises at the location. The flexural modulus is preferably 1.5 GPa or more and 2.5 GPa or less, and more preferably 1.8 GPa or more and 2.2 GPa or less.
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項において、前記封口ガスケットは、ナイロン6−10またはナイロン6−12からなることをその要旨とする。 The gist of a sixth aspect of the present invention is that, in any one of the first to fifth aspects, the sealing gasket is made of nylon 6-10 or nylon 6-12.
従って、請求項6に記載の発明によると、ナイロン6−10またはナイロン6−12はナイロン樹脂のなかでも曲げ弾性率が低く、好適な耐薬品性も付与することができる。 Therefore, according to the invention described in claim 6, nylon 6-10 or nylon 6-12 has a low bending elastic modulus among nylon resins, and can impart suitable chemical resistance.
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のアルカリ電池用負極集電体を使用したアルカリ電池をその要旨とする。 The gist of the invention according to claim 7 is an alkaline battery using the negative electrode current collector for alkaline battery according to any one of claims 1 to 6.
従って、請求項7に記載の発明によると、上記のような比較的小型の負極集電体を用いることにより、封口部の省スペース化が達成され、電池の有効内容積を増大することができる。このため、従来に比べて活物質を多く充填することが可能となり、電池の寿命を延ばすことができる。また、破断誘起用薄肉部の一部に確実に破断を誘起させて防爆構造部を正確に作動させることが可能なため、内圧を十分に開放することができ、電池の防爆性を向上することができる。 Therefore, according to the invention described in claim 7, by using the relatively small negative electrode current collector as described above, space saving of the sealing portion can be achieved, and the effective internal volume of the battery can be increased. . For this reason, it becomes possible to fill a larger amount of the active material than in the past, and the life of the battery can be extended. In addition, since it is possible to accurately trigger the explosion-proof structure by inducing a break in a part of the thin part for fracture induction, the internal pressure can be released sufficiently and the explosion-proof property of the battery can be improved. Can do.
以上詳述したように、請求項1〜6に記載の発明によると、比較的小型であって封口部の省スペース化に有利なため有効内容積の増大が可能であるとともに、所定部分に確実に破断を誘起させることで確実な防爆を図ることができるアルカリ電池用負極集電体を提供することができる。また、請求項7に記載の発明によると、防爆性などの性能に優れたアルカリ電池を提供することができる。 As described in detail above, according to the first to sixth aspects of the invention, since it is relatively small and advantageous for space saving of the sealing portion, it is possible to increase the effective internal volume, and to ensure the predetermined portion. It is possible to provide a negative electrode current collector for an alkaline battery that can achieve reliable explosion prevention by inducing breakage. Moreover, according to the invention of Claim 7, the alkaline battery excellent in performance, such as explosion-proof property, can be provided.
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図1〜図3に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図1には、本実施形態におけるLR20型(単1型)の円筒形アルカリ乾電池11が示されている。この円筒形アルカリ乾電池11を構成する正極缶21は、電池ケースを兼ねる有底円筒形の鋼材製部材であって、その内部にある空間には発電要素30(正極合剤31、セパレータ41及び負極合剤51)が収納可能となっている。正極缶21の底部中央には突起状の正極端子24が形成されている。正極缶21の内表面及び外表面には、鋼材中の鉄がアルカリで腐食されるのを防ぐためにニッケルめっき(図示略)が施されている。また、正極缶21の内表面側のニッケルめっき上には、導電性の向上のためにカーボン等からなる導電膜(図示略)が形成されている。このような正極缶21の外表面には、絶縁性の付与及び意匠性の向上等のために外装ラベル23が巻き付けられている。
FIG. 1 shows an LR20 type (single type 1) cylindrical
正極缶21の内部には、中空円筒状に成形された2個の正極合剤31が縦積みかつ同心状に収納されている。発電要素30の一部をなす正極合剤31は、二酸化マンガン及び黒鉛をおよそ11:1の比率で混合し、それにバインダーを添加した材料を成形して得た部材である。これら正極合剤31の内側には、ビニロン繊維やレーヨン繊維を基材とした混抄紙からなる有底円筒状のセパレータ41が挿入されている。セパレータ41及び正極合剤31中には、強いアルカリ性を示す電解液が浸潤されている。セパレータ41の中空部には、亜鉛粉、ゲル化剤、アルカリ電解液などを混合してなるゲル状の負極合剤51が充填されている。ゲル化剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸及びその塩類等が好適である。アルカリ電解液としては、例えば、水酸化カリウム水溶液などが好適である。
Inside the positive electrode can 21, two
図1,図2に示されるように、正極缶21の開口部22の内面側には、複数の部品を組み付けてなる負極集電体60が装着されてかしめ付けられ、その結果として正極缶21が気密に封口されている。この負極集電体60は、負極端子板61と、負極集電子71と、封口ガスケット81と、封口板91とによって構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a negative electrode
図1〜図3に示されるように、封口ガスケット81は、曲げ弾性率が2.5GPa以下のナイロン樹脂を材料として形成された射出成形部品であって、負極集電体60の中心軸C1に沿って見ると円形状をなしている。この封口ガスケット81は、ボス部82、平板部83及び外周リブ部85を備えており、負極端子板61よりも内面側に配置されている。筒状を呈するボス部82は、封口ガスケット81の中央部に位置している。ボス部82を貫通するボス孔82a内には、負極集電子71が挿通可能となっている。また、ボス孔82aと負極集電子71との間にはシール剤(図示略)が塗付されている。平板部83はボス部82の外周面に一体的に連結されており、その連結部分におけるガスケット外側面には円環状に溝加工が施されている。この溝加工の結果、当該連結部分には円環状(言い換えると負極集電体60の中心軸C1に沿って見ると円形状)の破断誘起用薄肉部84が形成されている。外周リブ部85は、平板部83の外面側外周縁に沿って一体的に設けられている。なお、この破断誘起用薄肉部84は、いわゆる防爆構造部の一部を構成している。本実施形態では、溝加工部の深さや幅は各部分において等しくなっている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the sealing
図1,図2に示されるように、負極端子板61はニッケルめっき鋼板等のような導電性金属製の板材からなる。この負極端子板61は、外側面に平坦な端子面が形成された中央平板部62と、この中央平板部62の外周部に一体的に形成された環状凹部63とを備えている。中央平板部62の内側面は負極集電体60を構成する他の部材と接していないが、環状凹部63の内側面は封口板91の外周部を介して封口ガスケット81に接触している。特に、中央平板部62の内側面と封口ガスケット81の破断誘起用薄肉部84との間には、2.5mm程度の隙間が設けられている。なお、負極端子板61の側面部における複数の位置には、図示しないガス排出孔が透設されている。これらのガス排出孔は、電池外部領域と、電池内において負極端子板61の内側にできる空間とを連通させている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1,図2に示されるように、負極集電子71は導電性金属からなる断面円形状の棒材であって、その先端部73は負極合剤51中に挿入配置されるようになっている。一方、負極集電子71の基端部72は、ボス部82のボス孔82aに挿通されるとともに、負極端子板61の中央平板部62の中央部に対してスポット溶接等により固着されている。その結果、負極端子板61の中央平板部62に対して垂直な方向に負極集電子71が延設されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the negative electrode
図1〜図3に示されるように、負極端子板61及び封口ガスケット81の間に配置された封口板91は、ステンレス鋼材などの金属材料を用いて打ち抜き形成された平板状の部材であり、負極集電体60の中心軸C1に沿って見ると円形状をなしている。封口板91の直径は、封口ガスケット81の直径とほぼ等しく設定されている。封口板91の中心部には、ボス部82よりも若干大きな非円形状の貫通孔92が形成されている。この貫通孔92の開口縁における1箇所には、負極集電体60の中心軸C1に向かって延びる略矩形状の突片93が形成されている。そして、図3(c)に示されるように、貫通孔92の開口縁にある突片93が、負極集電体60の中心軸C1に沿った方向から見て、破断誘起用薄肉部84の一部に重なり合うような配置関係となっている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the sealing
このように構成されたアルカリ電池11の作用について説明すると、例えば正極と負極とを逆に接続するような誤使用の場合、電池内に水素ガスが発生し、正極缶21内部の圧力(即ち封口ガスケット81の内面側領域の圧力)が上昇することがある。すると、封口ガスケット81の内側面には全体的に圧力が加わるが、このときガスケット中央部にある破断誘起用薄肉部84に優先的に変形が生じようとする。しかしながら、ガスケット外側面に密着配置された封口板91は、封口ガスケット81よりも硬質で剛性の高い材料からなることに加え、開口縁における突片93が破断誘起用薄肉部84に重なり合っている。従って、破断誘起用薄肉部84において突片93が重なり合っている箇所は、その突片93の存在によって邪魔されてしまい、負極端子板61側への変形が抑制される。その一方で、突片93がない箇所については、自身の外側面に邪魔なものが存在しないため、負極端子板61側に変形可能となる。
The operation of the thus configured
従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。 Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1)本実施形態では、開口縁に突片93を有する封口板91を封口ガスケット81に重ね合わせた構造を採用したことにより、封口ガスケット81の所定部分に確実に破断を誘起させることが可能となる。そのため、破断誘起用薄肉部84の全体的変形に起因してガス排出経路が遮断されるという不具合が解消され、ガス排出経路が確保されやすくなる。つまり、防爆構造部である破断誘起用薄肉部84を正確に作動させることが可能となる結果、内圧を十分に開放することができ、アルカリ電池11の防爆性を向上させることができる。
(1) In the present embodiment, by adopting a structure in which the sealing
(2)また、本実施形態の構造を採用した結果、破断誘起用薄肉部84を確実にかつ安定的に作動させるために、封口ガスケット81に凹凸を設けたり、破断誘起用薄肉部84の近傍に大きな作動空間を設けたりする必要がなくなる。よって、封口ガスケット81を単純かつ薄肉な平板状に形成でき、従来に比べて負極集電体60を小型化することができる。その結果、アルカリ電池11の封口部の省スペース化が図られ、電池の有効内容積を増大することができる。このため、従来に比べて活物質を多く充填することが可能となり、アルカリ電池11の寿命を延ばすことができる。
(2) Further, as a result of adopting the structure of the present embodiment, in order to operate the fracture inducing
(3)また、単純な構造の封口ガスケット81は、比較的容易にかつ安価に製造することができるため、アルカリ電池11の生産性向上及び低コスト化に好都合となる。
(3) Since the sealing
(4)本実施形態では、負極端子板61と同じ直径を有する金属製の封口板91を用いて、これを負極端子板61及び封口ガスケット81とともに正極缶21の開口部22におけるかしめ部に挟み込んで固定している。従って、このような封口板91を使用しない負極集電体60に比べ、高い封口強度を得ることができる。
(4) In this embodiment, a
(5)本実施形態の封口ガスケット81は、基本的に合成樹脂材料のみを材料として形成された射出成形部品である。そのため、例えば、合成樹脂材料の内部に金属等の硬質の支持体を埋設したもの(例えば、特開平09−17402号公報参照)とは異なり、容易にかつ安価に製造することができる。従って、アルカリ電池11の生産性向上及び低コスト化に適している。
[実施例1]
(5) The sealing
[Example 1]
本実施例では、封口板91の板厚を0.5mmに設定してLR20型(単1型)のアルカリ電池11の試験用サンプルを6種類作製し、これらを対象として下記の特性に関する試験を行った。
In this embodiment, the thickness of the sealing
サンプル1,2,3は貫通孔92の開口縁に突片93を有しない例(比較例)であり、サンプル4,5,6は突片93を有する例(実施例)となっている。なお、サンプル1,4では曲げ弾性率が2.1GPaのナイロン6−12を用い、サンプル2,5では曲げ弾性率が2.0GPaのナイロン6−10を用い、サンプル3,6では曲げ弾性率が2.8GPaのナイロン66を用いた。そして、試験用サンプルを各々100個用意して400mA充電試験を実施し、電池に破裂が発生したものの数をそれぞれカウントした。また、その破裂の発生の有無をもって良否を判定した。その結果を表1に示す。表中、○は良好、×は不良を意味している。
表1から明らかなように、突片93を有しないサンプル1,2,3については、ナイロン樹脂の種類の如何を問わず、電池に破裂が発生した。よって、これらにおいては、破断誘起用薄肉部84が設けられているにもかかわらず、それが上手く作動せず、防爆構造の確実性及び安定性が低かった。一方、突片93を有するサンプル4,5,6は、突片93を有しないサンプル1,2,3に比較して明らかに電池破裂数が少なく、特にサンプル4,5ではゼロであった。よって、これら2つにおいては、破断誘起用薄肉部84が正確に作動した結果、内圧が十分に開放されたものと考えられた。よって、曲げ弾性率が2.5GPa以下のナイロン樹脂からなる封口ガスケット81を用いたサンプル4,5の防爆構造は、確実性及び安定性が高いと言いうるものであった。
[実施例2]
As is clear from Table 1, in Samples 1, 2, and 3 that do not have the
[Example 2]
次に、実施例1と同じく封口板91の板厚を0.5mmに設定してLR20型(単1型)のアルカリ電池11の試験用サンプルを3種類作製し、これらを対象として封口ガスケット81の脆化試験を実施した。
Next, as in Example 1, the thickness of the sealing
サンプル7では曲げ弾性率が2.1GPaのナイロン6−12を用い、サンプル8では曲げ弾性率が2.0GPaのナイロン6−10を用い、サンプル9では曲げ弾性率が2.8GPaのナイロン66を用いた。そして、これらを90℃かつドライ条件で50日間保存した後、封口ガスケット81の表面を目視観察して、樹脂特性を検証した。その結果を表2に示す。表中、○は脆化していないため良好、×は脆化しているため不良を意味している。
表2から明らかなように、サンプル9の封口ガスケット81では、樹脂表面が白色化しており脆化していると判定された。これは、ナイロン66がアルカリ電解液のケミカルアタックに対して弱いからであると推測された。それに対して、サンプル7,8の封口ガスケット81では、樹脂表面の色に何ら変化はなく、特に脆化していないものと判定された。これは、ナイロン6−12及びナイロン6−10がアルカリ電解液のケミカルアタックに対して強いからであると推測された。
As is clear from Table 2, it was determined that the sealing
なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。 In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
・上記実施形態では本発明をLR20(単1型)の円筒形アルカリ電池に具体化したが、他のタイプの円筒形アルカリ電池、例えば、LR14(単2型)、LR6(単3型)、LR03(単4型)、LR1(単5型)などに具体化してもよい。あるいは、本発明をニッケル電池(ZR型)などの円筒形電池に具体化してもよい。 In the above embodiment, the present invention is embodied in the LR20 (single type 1) cylindrical alkaline battery, but other types of cylindrical alkaline batteries, such as LR14 (single type 2), LR6 (single type AA), The present invention may be embodied in LR03 (single type 4), LR1 (single type 5), and the like. Alternatively, the present invention may be embodied in a cylindrical battery such as a nickel battery (ZR type).
・本発明において封口板91の貫通孔92の形状は、上記実施形態に限定されない。例えば、図4(a)には、三角形状の突片93aを開口縁の1箇所に有する封口板91Aが示されている。図4(b)には、突片ではないが直線状部分93bを開口縁の1箇所に有する封口板91Bが示されている。図4(c)には、半円状の突片93cを開口縁の1箇所に有する封口板91Cが示されている。図4(d)には、矩形状の突片93を開口縁における対向した2箇所に有する封口板91Dが示されている。図4(e)には、半円状の突片93cを開口縁の4箇所に有する封口板91Eが示されている。ただし、これらの例のなかでも、突片を1箇所にのみ有するもののほうが構造的に有利である。
-In this invention, the shape of the through-
・上記実施形態では、図3に示されるように、負極集電体60の中心軸C1に沿った方向から見て、破断誘起用薄肉部84を円形状とする一方、貫通孔92を非円形状としたが、これに限定されない。例えば、図5に示される別の実施形態では、負極集電体60の中心軸C1に沿った方向から見て、破断誘起用薄肉部84を非円形状とする一方、貫通孔92を円形状としている。破断誘起用薄肉部84の一部は外周方向に張り出しており、その張り出し部分84aに対して貫通孔92の開口縁が重なり合うようになっている。従って、破断誘起用薄肉部84において張り出し部分84aの直下となる箇所には変形が起こらず、それ以外の箇所にて変形が許容され破断が誘起されるようになっている。即ち、この構成を採用した場合であっても、封口ガスケット81の所定部分に確実に破断を誘起させることができる。
In the above embodiment, as shown in FIG. 3, when viewed from the direction along the central axis C <b> 1 of the negative electrode
・上記実施形態では、突片93の先端とボス部82の外周面との間に隙間を設けて配置していたが、突片93の先端をボス部82の外周面に当接させるようにして配置してもよい。この構成であると、突片93がボス部82に支持されることになるため、破断誘起用薄肉部84の変形抑制作用をより確実なものとすることができる。
In the embodiment described above, a gap is provided between the tip of the protruding
・上記実施形態では、封口板91を封口ガスケット81の外側面に面接触させて配置していたが、若干離間させて配置してもよい。ただし、前者のほうが肉薄化に有利であるとともに、防爆構造部の作動安定化にとって有利に作用する。
In the above embodiment, the sealing
・上記実施形態では、破断誘起用薄肉部84を形成するにあたり封口ガスケット81の外側面に溝加工を施したが、これを封口ガスケット81の内側面に施してもよい。
In the above-described embodiment, the outer surface of the sealing
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。 Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the embodiments described above are listed below.
(1)請求項2乃至7のいずれか1項において、前記封口板は前記封口ガスケットの前記平板部に接触して配置され、前記封口板と前記負極端子板との間には空間が設けられていること。 (1) In any one of claims 2 to 7, the sealing plate is disposed in contact with the flat plate portion of the sealing gasket, and a space is provided between the sealing plate and the negative electrode terminal plate. That.
(2)請求項4乃至7のいずれか1項において、前記突片の先端は前記ボス部の外周面に当接していること。 (2) In any one of claims 4 to 7, the tip of the protruding piece is in contact with the outer peripheral surface of the boss portion.
(3)請求項1乃至7のいずれか1項において、前記封口板は前記負極端子板と同じ直径を有し、前記封口板、前記負極端子板及び前記封口ガスケットは前記正極缶の開口部におけるかしめ部に挟み込まれて固定されること。 (3) In any one of claims 1 to 7, the sealing plate has the same diameter as the negative electrode terminal plate, and the sealing plate, the negative electrode terminal plate, and the sealing gasket are in the opening of the positive electrode can. It must be clamped and fixed in the caulking section.
(4)請求項1乃至7のいずれか1項において、前記封口板における前記貫通孔の開口縁が前記破断誘起用薄肉部に重なり合っている箇所の面積は、重なり合っていない箇所の面積よりも小さく設定されること。 (4) In any one of claims 1 to 7, the area of the portion where the opening edge of the through hole in the sealing plate overlaps the thin portion for fracture induction is smaller than the area of the non-overlapping portion. To be set.
11…アルカリ電池
60…アルカリ電池用負極集電体
61…負極端子板
81…封口ガスケット
82…ボス部
83…平板部
84…破断誘起用薄肉部
91,91A,91B,91C,91D,91E…封口板
92…貫通孔
93,93a,93c…突片
C1…(負極集電体の)中心軸
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記封口ガスケットに破断誘起用薄肉部が形成され、負極集電体の中心軸線方向から見て前記貫通孔の開口縁が前記破断誘起用薄肉部の一部に重なり合うように前記封口板が配置されていることを特徴とするアルカリ電池用負極集電体。 A negative electrode current collector for an alkaline battery, comprising a negative electrode terminal plate, a sealing gasket, and a sealing plate formed between the negative electrode terminal plate and the sealing gasket, with a through hole formed in the center thereof,
The sealing gasket is disposed such that a rupture-inducing thin portion is formed in the sealing gasket, and an opening edge of the through hole overlaps a part of the rupture-inducing thin portion as viewed from the central axis direction of the negative electrode current collector. A negative electrode current collector for an alkaline battery.
前記封口ガスケットにおける前記平板部と前記ボス部との連結部分に環状の破断誘起用薄肉部が形成され、負極集電体の中心軸線方向から見て前記貫通孔の開口縁が前記破断誘起用薄肉部の一部に重なり合うように前記封口板が配置されていることを特徴とするアルカリ電池用負極集電体。 A metal negative electrode terminal plate, a metal and rod-shaped negative electrode current collector whose base end side is fixed to the inner surface side center of the negative electrode terminal plate, and the negative electrode current collector disposed on the inner surface side of the negative electrode terminal plate. A sealing gasket having an inserted boss portion and a flat plate portion connected to the boss portion, and a metal sealing plate having a through hole formed in the center portion and disposed between the negative electrode terminal plate and the sealing gasket A negative electrode current collector for an alkaline battery comprising:
An annular rupture-inducing thin-walled portion is formed at the connecting portion between the flat plate portion and the boss portion in the sealing gasket, and the opening edge of the through-hole is viewed in the central axis direction of the negative electrode current collector. The negative electrode current collector for an alkaline battery, wherein the sealing plate is disposed so as to overlap a part of the portion.
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