JP5300280B2 - 使用済み一次電池の処理方法、一次電池及びその外装フィルム - Google Patents

Description

本発明は、使用済み一次電池の処理方法、一次電池及びその外装フィルムに関するものである。

一般的に使用済みのアルカリ電池は、充電して再使用することができないため、廃棄の際に不燃物として回収されるか、あるいは地方自治体の指定する方法により回収される。ところで、使用済みのアルカリ電池であっても、内容物である正極作用物質及び負極作用物質が全て消費され尽くしているわけではなく、ある程度電気容量が残存している。特に重負荷放電用途（例えばデジタルカメラ等）に使用されたアルカリ電池は、使用後に作用物質の半分も消費されない状態で廃棄されることが多々ある。

残存容量の大きい使用済みのアルカリ電池が活性な状態のまま放置されると、様々な外的要因が働くことで電池外部に短絡回路ないし放電回路が形成され、発熱、液漏れ、破裂などが起こるリスクが高くなる。また、負極作用物質が多く残存しているアルカリ電池の場合、通電状態では電池内部における水素ガスの発生は伴わないが、非通電状態では負極作用物質表面にてある種の触媒反応が起こり水素ガスの発生に至ってしまう。このような水素ガスが発生すると、電池の内圧が高まり、樹脂製の封口ガスケットに設けられた防爆弁が作動することで、液漏れを起こす。使用済みのアルカリ電池を高温環境下で放置したような場合には、さらに樹脂製封口ガスケットの軟化によって防爆弁が作動せず、ごく稀ではあるが破裂に至ることもあり得る。

このような事情の下、廃電池回収作業上におけるトラブルの発生を未然に防止しうる技術として、例えば、使用済み電池の事故防止用絶縁テープを備えた電池が従来提案されている（例えば、特許文献１参照）。即ち、特許文献１に記載のものにおいては、電池の外装部に、粘着性を有する絶縁性テープを保持させておき、電池が使用済みになったら、当該絶縁性テープを引き剥がして各電極部に貼着する。すると、各電極部が覆われて外部と電気的に接続しなくなり、不用意に外部放電回路が形成されなくなる結果、発熱、液漏れ、破裂などが防止されるようになっている。
特開２００３−１７０８２号公報

ところで、上記従来構造のアルカリ電池によれば、廃棄処理を行う際の外部放電回路の形成に起因する不都合は一応解消できるが、基本的に非通電状態が保持されることから残存容量を減少させることができない。それゆえ、何らかの外的要因が働いて絶縁性テープが剥がれてしまうことも想定され、この場合には外部放電回路の形成といった事態にも発展しかねない。

また、上記従来構造のアルカリ電池の場合、残存容量の多い状態で非通電状態に維持されることから、水素ガス発生反応が起こるリスクが依然として解消されずに残っている。

例えばこのような欠点を解消しようとした場合、電池外部に意図的に外部放電回路を形成して放電させてから廃棄をすればよいと考えられるが、従来の一次電池はそれを具体的に実行可能とする手段を備えていない。

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、発熱、液漏れ、破裂などといった廃電池回収作業上におけるトラブルの発生を確実に防止することができる使用済み一次電池の処理方法を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、上記の処理方法を簡単にかつ確実に実行することができる放電構造付きの一次電池、及びそれに使用するのに好適な外装フィルムを提供することにある。

上記課題を解決するための手段［１］〜［５］を以下に列挙する。
［１］放電回路形成用の抵抗体を有し、正極缶の胴部外周面を覆うように外装フィルムが装着された電池の外表面に対して継続的に付着しうる性質が付与され、電池自身またはその包装体に装備された放電回路形成部材を利用して、使用済み一次電池を処理する方法であって、前記電池の外表面に対して前記放電回路形成部材を付着させることで前記抵抗体を介して正極及び負極を電気的に接続する放電回路を形成し、電池内に残存する電気容量をその放電回路によって消費させることを特徴とする使用済み一次電池の処理方法。従って、上記手段１によると、放電回路形成部材を継続的に付着させることが可能なため、ある程度長い時間にわたり、放電回路形成用の抵抗体を介して電池外部に放電回路を形成することができる。よって、残存した電気容量をその放電回路によって完全に消費することが可能となる。ゆえに、発熱、液漏れ、破裂などといった廃電池回収作業上におけるトラブルの発生を確実に防止することができる。

［２］一次電池用正極缶の胴部外周面を覆うように装着される樹脂製フィルム本体と、前記樹脂製フィルム本体よりも面積が小さい樹脂製テープと、前記樹脂製テープの片側面に設けられた粘着層と、前記樹脂製テープにおいて前記粘着層の存在する面に設けられた放電回路形成用の抵抗体とを備え、前記粘着層を介して前記樹脂製テープが前記樹脂製フィルム本体に剥離可能かつ再貼着可能な状態で貼着されていることを特徴とする一次電池用外装フィルム。従って、上記手段２によると、樹脂製テープが同一面に粘着層及び放電回路形成用の抵抗体を備えたものであるため、その粘着層の粘着作用により、使用済み一次電池の電池外表面に対して当該樹脂製テープを継続的に付着させることができる。このため、正極及び負極に対して、抵抗体をある程度長時間にわたって確実に接触させた状態を維持することができる。しかも、このような樹脂製テープはもともと電池自身に装備されたものであるため、電池以外の部材を必要とするわけでもなく好都合である。以上のことから、上記手段２によれば、上記の抵抗体付きの樹脂製テープを放電回路形成部材として利用することができ、手段１にかかる使用済み一次電池の処理方法を簡単にかつ確実に実行することができる。

［３］前記樹脂製テープは、前記正極缶の胴部よりも長くなるように形成されるとともに、前記樹脂製フィルム本体において前記胴部外周面に接しない面側に貼着されていることを特徴とする請求項２に記載の一次電池用外装フィルム。従って、上記手段３によると、抵抗体に十分な長さを付与することができ、正極及び負極を確実に電気的に接続することができる。また、樹脂製フィルム本体において胴部外周面に接しない面側に樹脂製テープを貼着しているので、剥離作業を比較的容易に行うことができる。さらに、樹脂製テープは螺旋状に貼着されていてもよく、この場合、剥離前の状態においては正極及び負極にはみ出すこともなく、退避させた状態にしておくことができる。

［４］前記抵抗体は細長く延びる幅狭部の両端に幅広部を配置した形状を有し、前記粘着層は前記幅狭部に沿ってその両側に配置されていることを特徴とする手段２または３に記載の一次電池用外装フィルム。従って、上記手段４によると、樹脂製テープを貼着したとき、抵抗体両端の幅広部がちょうど正極及び負極に対応した位置にくるため、正極及び負極を確実に電気的に接続することができる。

［５］手段２乃至４のいずれか１項に記載の外装フィルムを用いて構成された放電構造付きの一次電池。従って、上記手段５によると、手段１にかかる使用済み一次電池の処理方法を簡単にかつ確実に実行することができる。

以上詳述したように、請求項１に記載の発明によると、発熱、液漏れ、破裂などといった廃電池回収作業上におけるトラブルの発生を確実に防止することができる使用済み一次電池の処理方法を提供することができる。請求項５に記載の発明によると、上記の処理方法を簡単にかつ確実に実行することができる放電構造付きの一次電池を提供することができる。請求項２〜４に記載の発明によると、上記の優れた放電構造付きの一次電池に使用するのに好適な外装フィルムを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図５に基づき詳細に説明する。

図１は本実施形態の一次電池用外装フィルム１１を示す一部破断正面図、図２は図１のＡ−Ａ線における断面図、図３は一次電池用外装フィルム１１の一部である樹脂製テープ２１を示す正面図である。

図１に示される一次電池用外装フィルム１１は、一次電池としてのアルカリ電池１の一部をなすものであって、意匠性を向上させるべく正極缶２の胴部２ａ外表面を覆うように装着される部材である。一次電池用外装フィルム１１を構成する樹脂製フィルム本体１２は矩形状を呈しており、複数枚が連結することで長尺状になっている。樹脂製フィルム本体１２における片側面、即ち電池外表面に接しない面（主面１３）の側には、全体的に印刷が施されている。当該主面１３の側には、さらに上記の樹脂製テープ２１が設けられている。

図１〜図３に示されるように、本実施形態の樹脂製テープ２１は、樹脂製フィルム本体１２よりも面積が小さい長方形状であって、樹脂製フィルム本体１２の長辺（言い換えると正極缶２の胴部２ａ）よりも長くなるように形成されている。樹脂製フィルム本体１２の片側面全体には、粘着層２３が形成されている。この粘着層２３は、樹脂製フィルム本体１２に剥離可能かつ再貼着可能な状態で貼着できる程度の粘着性を有している。樹脂製テープ２１において粘着層２３の存在する面には、放電回路形成用の抵抗体２２が設けられている。この抵抗体２２は、樹脂製テープ２１の長手方向に沿って細長く延びる幅狭部２２ｂと、その幅狭部２２ｂの両端に連結配置された幅広部２２ａとからなる形状を有している。本実施形態では、幅広部２２ａの寸法が樹脂製テープ２１の幅とほぼ等しくなっており、幅狭部２２ｂの寸法が樹脂製テープ２１の幅の１／３程度の大きさとなっている。なお、樹脂製テープ２１において粘着層２３及び抵抗体２２の存在していない面には、樹脂製フィルム本体１２と同様に印刷が施されていてもよいが、印刷が省略されていてもよい。印刷を施した場合の利点は、印刷層により抵抗体２２が不可視になるため、樹脂製テープ２１を貼着した状態でもデザインの一体性が担保されることである。印刷を施さない場合の利点は、樹脂製テープ２１を貼着した状態でも抵抗体２２の存在を使用者に示すことができ、当該樹脂製テープ２１の利用率を向上できることである。

ここで、樹脂製フィルム本体１２及び樹脂製テープ２１は、ＰＣＶ（ポリ塩化ビニル）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等に代表される汎用の合成樹脂材料を使用して形成することが可能である。粘着層２３についても汎用の接着剤を使用して形成することが可能である。その具体例を挙げると、例えば、アクリル系接着剤や酢酸ビニル系接着剤などが好適である。抵抗体２２の形成方法は任意であり特に限定されないが、例えば、カーボン粒子を含むペーストを印刷することで形成する方法が好適である。即ち、カーボン粒子は適度な抵抗値を有していて抵抗体２２の形成材料として好ましく、しかもこのようなカーボン印刷層は比較的安く形成可能だからである。なお、カーボン粒子に代えて、導電金属粒子を含む金属ペーストを印刷して抵抗体２２を形成してもよい。ペースト印刷層からなる抵抗体２２の厚さは限定されないが、目的とする抵抗値に応じて適宜増減される。

次に、図４，図５に基づいて使用済みのアルカリ電池１を廃棄時に処理する方法を説明する。

まず、図１の状態の一次電池用外装フィルム１１を一枚ずつ切り離し、その切り離された一次電池用外装フィルム１１を図示しない装置を用いてアルカリ電池１に巻き付けるようにして装着する（図４（ａ）参照）。その結果、図４（ｂ）に示すような放電構造付きのアルカリ電池１が完成する。このとき、アルカリ電池１においては、樹脂製フィルム本体１２の外表面に樹脂製テープ２１が螺旋状に貼着された状態となる。放電構造付きのアルカリ電池１が使用済みになった場合には以下の手順で廃棄処理を行う。まず、使用済みのアルカリ電池１から樹脂製テープ２１を剥離する（図４（ｃ）参照）。樹脂製テープ２１は、粘着層２３の粘着力をもって樹脂製フィルム本体１２の外表面に貼り付いているにすぎないので、比較的容易に剥離することができる。次に、剥離された樹脂製テープ２１を放電回路形成部材２０として利用して放電回路を形成する（図４（ｄ）参照）。具体的には、電池外表面に対して樹脂製テープ２１を貼り付ける。このとき、図５等に示されるように、一端側の幅広部２２ａを正極３に接触させ、かつ、他端側の幅広部２２ａを負極４に接触させることで、抵抗体２２を介して正極３及び負極４を電気的に接続する放電回路を形成する。なお、粘着層２３を有する本実施形態の放電回路形成部材２０は、一旦貼り付けてしまえば特に外力を与え続けなくても電池外表面に対して継続的に付着する性質がある。従って、貼着によって形成された放電回路は、電気容量が完全に消費されるまでの間、電気が流れ続ける。

従って、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態では、使用済みのアルカリ電池１を廃棄処理する際の方法として、図１（ｃ）等に示した構造の放電回路形成部材２０を利用するようにしている。この放電回路形成部材２０はアルカリ電池１に対して継続的に付着させることが可能なものであるため、ある程度長い時間にわたり、放電回路形成用の抵抗体２２を介して電池外部に放電回路を形成することができる。よって、残存した電気容量をその放電回路によって完全に消費することが可能となる。ゆえに、発熱、液漏れ、破裂などといった廃電池回収作業上におけるトラブルの発生を確実に防止することができる。

（２）本実施形態では、使用済みのアルカリ電池１の廃棄処理方法を実行するために、粘着層２３及び抵抗体２２を同一面に設けた樹脂製テープ２１を樹脂製フィルム本体１２に貼着した一次電池用外装フィルム１１を用い、これを装着することで放電構造付きのアルカリ電池１を構成している。従って、粘着層２３の粘着作用により、使用済みのアルカリ電池１の電池外表面に対して樹脂製テープ２１を継続的に付着させることができる。このため、正極３及び負極４に対して、抵抗体２２をある程度長時間にわたって確実に接触させた状態を維持することができる。しかも、このような樹脂製テープ２１はもともと電池自身に装備されたものであるため、電池以外の部材を必要とするわけでもなく、使用時において好都合である。以上のことから、抵抗体２２付きの樹脂製テープ２１からなる放電回路形成部材２０を利用すれば、上記の廃棄処理方法を簡単にかつ確実に実行することができる。

（３）また、この放電回路形成部材２０は、樹脂製テープ２１の片側面に粘着層２３及び抵抗体２２を設けたものであるため、貼着時においては粘着層２３及び抵抗体２２が内側に位置し、外表面から露出しない状態となる。言い換えると、樹脂製テープ２１によって放電回路が絶縁保護された状態が維持される。よって、放電中に作業者が放電回路に触れるようなこともない。

（４）この放電回路形成部材２０における樹脂製テープ２１は、正極缶２の胴部２ａよりも長くなるように形成されるとともに、樹脂製フィルム本体１２において電池外表面に接していない面側に螺旋状に貼着されている。従って、抵抗体２２に十分な長さを付与することができ、正極３及び負極４を確実に電気的に接続することができる。また、樹脂製フィルム本体１２において電池外表面に接していない面側に樹脂製テープ２１を貼着しているので、剥離作業を比較的容易に行うことができる。さらに、樹脂製テープ２１は螺旋状に貼着されているため、剥離前の状態においては正極３及び負極４にはみ出すこともなく、退避させた状態にしておくことができる。

（５）この放電回路形成部材２０において、抵抗体２２は幅狭部２２ｂの両端に幅広部２２ａを配置した形状を有し、粘着層２３は幅狭部２２ｂに沿ってその両側に配置されている。従って、樹脂製テープ２１を貼着したとき、抵抗体２２の両端の幅広部２２ａがちょうど正極３及び負極４に対応した位置にくる。そのため、正極３及び負極４を確実に電気的に接続することができる。また、樹脂製テープ２１をその全長にわたって確実に貼着固定することができる。

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。
・上記実施形態では、本発明をＬＲ６型（単３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、ＬＲ２０型（単１型）、ＬＲ１４型（単２型）、ＬＲ１型（単５型）、ＬＲ０３型（単４型）などに具体化してもよい。なお本発明は、円筒形アルカリ電池のほか、角形アルカリ電池やボタン型アルカリ電池などに具体化することも可能であり、さらにはアルカリ電池以外の一次電池に具体化することも可能である。

・上記実施形態においては、放電回路形成部材２０を構成する樹脂製テープ２１を樹脂製フィルム本体１２の対角線上に配置したが、これとは異なる配置態様を採用してもよい。

・上記実施形態においては、放電回路形成部材２０を構成する樹脂製テープ２１を樹脂製フィルム本体１２において電池外表面（即ち正極缶２の胴部２ａの外周面）に接していない面側に配置したが、これを電池外表面に接する面側に配置してもよい。

・上記実施形態においては、放電回路形成部材２０を構成する抵抗体２２が導電粒子を含むペーストを印刷形成してなるものであったが、これとは異なる方法で形成されたものであってもよい。例えば、上記抵抗体２２にさらに磁性粒子を添加すれば、粘着層２３の粘着作用に依存せずに電池外表面に磁着し、継続的に接触状態を維持できる樹脂製テープ２１とすることも可能である。即ち、放電回路形成部材において粘着層２３は必須ではなく、場合によっては省略することも可能である。

・上記実施形態では放電回路形成部材２０が電池自身に装備されていたが、これに代えて電池の包装体に装備されたものとしてもよい。例えば、図６に示す別の実施形態では、複数本のアルカリ電池１を包み込む透明な包装体３１に、上記実施形態と同様の構造の放電回路形成部材２０が複数貼着されている。

・上記実施形態における放電回路形成部材２０はテープ状であったが、それ以外の形状（例えば棒状など）であってもよく、さらには平面的な形状を有するものに限定されず立体的な形状を有するものであってもよい。

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。

（１）上記手段１において、前記放電回路形成部材は、一次電池用正極缶の胴部外表面を覆うように装着された樹脂製フィルム本体に剥離可能かつ再貼着可能な状態で貼着され、かつ前記樹脂製フィルム本体よりも面積が小さい樹脂製テープと、その樹脂製テープの片側面に設けられた粘着層と、前記樹脂製テープにおいて前記粘着層の存在する面に設けられた放電回路形成用の抵抗体とを備えること。

（２）上記手段２乃至５のいずれか１項において、前記抵抗体は導電粒子を含むペーストを印刷形成してなるものであること。

（３）上記手段２乃至５のいずれか１項において、前記抵抗体はカーボン粒子を含むペーストを印刷形成してなるものであること。

（４）上記手段２乃至５のいずれか１項において、前記樹脂製テープは片側面全体に前記粘着層を備え、前記抵抗体は導電粒子を含むペーストを前記粘着層上に印刷形成してなるものであること。

本発明を具体化した実施形態の一次電池用外装フィルムを示す一部破断正面図。 図１のＡ−Ａ線における断面図。 実施形態の一次電池用外装フィルムの一部である樹脂製テープを示す正面図。 （ａ）〜（ｄ）は使用済み一次電池の処理方法を説明するためのものであって、（ａ）は一次電池に一次電池用外装フィルムを装着するときの様子を示す概略斜視図、（ｂ）は放電構造付きの一次電池を示す概略斜視図、（ｃ）は使用済み一次電池から樹脂製テープを剥離するときの状態を示す概略斜視図、（ｄ）は樹脂製テープを貼着して放電回路を形成したときの様子を示す概略斜視図。 樹脂製テープを貼り付けて放電回路を形成したときの様子を示す部分破断概略断面図。 別の実施形態における使用済み一次電池の処理方法を説明するための概略斜視図。

符号の説明

１…一次電池としてのアルカリ電池
２…一次電池用正極缶としてのアルカリ電池用正極缶
２ａ…胴部
３…正極
４…負極
１１…一次電池用外装フィルム
１２…樹脂製フィルム本体
２０…放電回路形成部材
２１…樹脂製テープ
２２…放電回路形成用の抵抗体
２２ｂ…幅狭部
２２ａ…幅広部
２３…粘着層
３１…包装体

Claims (5)

1. 放電回路形成用の抵抗体を有し、正極缶の胴部外周面を覆うように外装フィルムが装着された電池の外表面に対して継続的に付着しうる性質が付与され、電池自身またはその包装体に装備された放電回路形成部材を利用して、使用済み一次電池を処理する方法であって、
   前記電池の外表面に対して前記放電回路形成部材を付着させることで前記抵抗体を介して正極及び負極を電気的に接続する放電回路を形成し、電池内に残存する電気容量をその放電回路によって消費させることを特徴とする使用済み一次電池の処理方法。
2. 一次電池用正極缶の胴部外周面を覆うように装着される樹脂製フィルム本体と、
   前記樹脂製フィルム本体よりも面積が小さい樹脂製テープと、
   前記樹脂製テープの片側面に設けられた粘着層と、
   前記樹脂製テープにおいて前記粘着層の存在する面に設けられた放電回路形成用の抵抗体と
   を備え、前記粘着層を介して前記樹脂製テープが前記樹脂製フィルム本体に剥離可能かつ再貼着可能な状態で貼着されている
   ことを特徴とする一次電池用外装フィルム。
3. 前記樹脂製テープは、前記正極缶の胴部よりも長くなるように形成されるとともに、前記樹脂製フィルム本体において前記胴部外周面に接しない面側に貼着されていることを特徴とする請求項２に記載の一次電池用外装フィルム。
4. 前記抵抗体は細長く延びる幅狭部の両端に幅広部を配置した形状を有し、前記粘着層は前記幅狭部に沿ってその両側に配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の一次電池用外装フィルム。
5. 請求項２乃至４のいずれか１項に記載の外装フィルムを用いて構成された放電構造付きの一次電池。

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