JP5919583B1 - Alkaline battery - Google Patents

Alkaline battery Download PDF

Info

Publication number
JP5919583B1
JP5919583B1 JP2015561782A JP2015561782A JP5919583B1 JP 5919583 B1 JP5919583 B1 JP 5919583B1 JP 2015561782 A JP2015561782 A JP 2015561782A JP 2015561782 A JP2015561782 A JP 2015561782A JP 5919583 B1 JP5919583 B1 JP 5919583B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polyamide resin
gasket
alkaline
average molecular
number average
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015561782A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2016038793A1 (en
Inventor
嘉晃 工藤
嘉晃 工藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of JP5919583B1 publication Critical patent/JP5919583B1/en
Publication of JPWO2016038793A1 publication Critical patent/JPWO2016038793A1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/19Sealing members characterised by the material
    • H01M50/193Organic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/186Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

アルカリ乾電池は、開口部を有するケースと、アルカリ電解液とともにケース内に収納された発電要素と、ポリアミド樹脂を主成分とするガスケットを有し、ケースの開口部を封止した封口ユニットとを有する。ガスケットは防爆弁として機能する薄肉部を含む。ポリアミド樹脂は、第1のポリアミド樹脂と、この第1のポリアミド樹脂と同じモノマー単位の化学構造を有し、第1のポリアミド樹脂よりも小さい数平均分子量を有する第2のポリアミド樹脂とを含む。The alkaline battery has a case having an opening, a power generation element housed in the case together with an alkaline electrolyte, and a sealing unit having a gasket mainly composed of polyamide resin and sealing the case opening. . The gasket includes a thin portion that functions as an explosion-proof valve. The polyamide resin includes a first polyamide resin and a second polyamide resin having the same monomer unit chemical structure as the first polyamide resin and having a number average molecular weight smaller than that of the first polyamide resin.

Description

本発明は、アルカリ乾電池に関し、さらに詳しくは、アルカリ乾電池を密封するガスケットに関する。   The present invention relates to an alkaline battery, and more particularly to a gasket for sealing an alkaline battery.

アルカリ乾電池は、ケースと、アルカリ電解液と、発電要素と、封口ユニットとを有する。発電要素はアルカリ電解液とともにケース内に収納されている。ガスケットを有する封口ユニットは、ケースの開口部に配置され、ケースの開口部を封口ユニットに対してかしめることにより、アルカリ乾電池は密封されている。   The alkaline battery includes a case, an alkaline electrolyte, a power generation element, and a sealing unit. The power generation element is housed in the case together with the alkaline electrolyte. The sealing unit having a gasket is disposed in the opening of the case, and the alkaline dry battery is sealed by caulking the opening of the case against the sealing unit.

ガスケットは、一般的に、高温で溶融した樹脂を、高圧で金型に流し込む射出成形法により製造される。ガスケットに用いられる樹脂としては、かつては、耐薬品性に優れたポリエチレン樹脂が用いられていたが、現在では、耐熱性に優れたポリアミド樹脂が主に用いられている。   The gasket is generally manufactured by an injection molding method in which a resin melted at a high temperature is poured into a mold at a high pressure. As a resin used for the gasket, a polyethylene resin having excellent chemical resistance has been used in the past, but at present, a polyamide resin having excellent heat resistance is mainly used.

アルカリ乾電池は、さまざまな機器の電源として幅広く用いられている。昨今、台風や地震などの自然災害時における非常用電源として使用され、アルカリ乾電池の購入後、長期間保存される場合もある。このためアルカリ乾電池には、例えば常温で10年を超える耐漏液性が求められている。   Alkaline batteries are widely used as a power source for various devices. Nowadays, it is used as an emergency power source during natural disasters such as typhoons and earthquakes, and may be stored for a long time after purchasing alkaline batteries. For this reason, the alkaline dry battery is required to have a liquid leakage resistance exceeding, for example, 10 years at room temperature.

そこで、ガスケットには、密封性を長期に渡って維持できるよう、アルカリ電解液に対して脆化しにくいこと、クラックを起こさないことが求められている。   Therefore, the gasket is required not to be brittle with respect to the alkaline electrolyte and not to crack so that the sealing performance can be maintained over a long period of time.

また、ガスケットには、防爆弁として機能する薄肉部が形成されている。電池の誤使用や機器側での異常によって電池がショートしたり、充電されたりする場合が起こりうる。この際、薄肉部が内部の圧力の著しい上昇によって破断(防爆弁が作動)し、電池が破裂してしまうことを回避している。   Moreover, the thin part which functions as an explosion-proof valve is formed in the gasket. The battery may be short-circuited or charged due to incorrect use of the battery or abnormality on the device side. At this time, it is avoided that the thin-walled portion is broken (explosion-proof valve is activated) due to a significant increase in internal pressure, and the battery is ruptured.

しかしながら、多数個の電池を直列接続する場合、著しい発熱が生じることがある。また、使用環境が高温である場合もある。このような状況でアルカリ乾電池の温度が上がると、ガスケットが軟化して伸びきってしまい、防爆弁が作動せず、アルカリ乾電池が破裂する虞がある。このため、ガスケットには、高温時でも防爆弁が安定的に作動する特性が求められている。   However, when a large number of batteries are connected in series, significant heat generation may occur. In addition, the usage environment may be high. When the temperature of the alkaline battery increases in such a situation, the gasket softens and expands, the explosion-proof valve does not operate, and the alkaline battery may burst. For this reason, the gasket is required to have a characteristic that the explosion-proof valve operates stably even at high temperatures.

特許文献1には、耐漏液性を向上させるために、6,6ポリアミド樹脂と6,10ポリアミド樹脂との混合物で構成されるガスケットが記載されている。   Patent Document 1 describes a gasket composed of a mixture of 6,6 polyamide resin and 6,10 polyamide resin in order to improve leakage resistance.

特許文献2には、耐漏液性を向上させるために6,6ポリアミド樹脂とポリフェニルエーテルとエラストマーとからなるポリマーアロイで構成されるガスケットが記載されている。   Patent Document 2 describes a gasket composed of a polymer alloy made of 6,6 polyamide resin, polyphenyl ether, and an elastomer in order to improve leakage resistance.

特表2013−527864号公報Special table 2013-527864 gazette 特表2001−351586号公報Special table 2001-351586

本発明は、長期に渡って密封性を維持し、高温時でも安定的に作動する防爆弁を含むガスケットを有するアルカリ乾電池を提供する。   The present invention provides an alkaline battery having a gasket including an explosion-proof valve that maintains hermeticity for a long period of time and operates stably even at high temperatures.

本発明のアルカリ乾電池は、開口部を有するケースと、アルカリ電解液とともにケース内に収納された発電要素と、ポリアミド樹脂を主成分とするガスケットを有し、ケースの開口部を封止した封口ユニットとを有する。ガスケットは防爆弁として機能する薄肉部を含む。ポリアミド樹脂は、第1のポリアミド樹脂と、この第1のポリアミド樹脂と同じモノマー単位の化学構造を有し、第1のポリアミド樹脂よりも小さい数平均分子量を有する第2のポリアミド樹脂とを含む。   The alkaline dry battery of the present invention includes a case having an opening, a power generation element housed in the case together with an alkaline electrolyte, a gasket mainly composed of polyamide resin, and a sealing unit that seals the opening of the case And have. The gasket includes a thin portion that functions as an explosion-proof valve. The polyamide resin includes a first polyamide resin and a second polyamide resin having the same monomer unit chemical structure as the first polyamide resin and having a number average molecular weight smaller than that of the first polyamide resin.

この構成のアルカリ乾電池において、ガスケットは、長期に渡って密封性を維持し、高温時でも防爆弁が安定的に作動する。   In the alkaline dry battery having this configuration, the gasket maintains the sealing performance for a long time, and the explosion-proof valve operates stably even at high temperatures.

図1は、本発明の実施の形態によるアルカリ乾電池の一部切欠きの断面図である。FIG. 1 is a partially cutaway sectional view of an alkaline battery according to an embodiment of the present invention. 図2Aは、短絡試験前のガスケットの断面を示す説明図である。FIG. 2A is an explanatory view showing a cross section of the gasket before the short-circuit test. 図2Bは、図2Aに続く、高温環境下で短絡試験を行った後のガスケットの断面において、防爆弁の作動状態を示す説明図である。FIG. 2B is an explanatory diagram showing an operation state of the explosion-proof valve in the cross section of the gasket after the short-circuit test is performed in a high-temperature environment following FIG. 2A.

本発明の実施の形態の説明に先立ち、従来のアルカリ乾電池における問題点を簡単に説明する。特許文献1および特許文献2では異なる成分の樹脂からガスケットが構成されている。このようなガスケットでは、異なった成分の樹脂が相溶せずに相分離してしまう部分が存在したり、同じ成分の樹脂が凝集する部分が存在したりする。こうした局所的に特異な部分と周囲との界面部分は、アルカリ電解液に対して脆化しやすく、ガスケットにクラックが発生する虞がある。このクラックは漏液の原因になる。また、特許文献1および特許文献2は、高温時のガスケットの防爆弁の作動に関して考慮していない。   Prior to the description of the embodiments of the present invention, problems in conventional alkaline batteries will be briefly described. In Patent Document 1 and Patent Document 2, gaskets are made of resins having different components. In such a gasket, there are portions where resins of different components are not dissolved and phase-separated, or there are portions where resins of the same component are aggregated. Such a locally peculiar part and the interface part between the surroundings are easily embrittled with the alkaline electrolyte, and there is a possibility that the gasket may crack. This crack causes leakage. Patent Document 1 and Patent Document 2 do not consider the operation of the explosion-proof valve of the gasket at high temperatures.

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図1は、本発明の実施の形態によるアルカリ乾電池の一部切欠きの断面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. FIG. 1 is a partially cutaway sectional view of an alkaline battery according to an embodiment of the present invention.

このアルカリ乾電池は、有底円筒状のケース1と、正極2と、負極3と、セパレータ4と、封口ユニット9とを有する。正極2は二酸化マンガンと黒鉛とを含む。負極3は亜鉛を含む。セパレータ4は正極2と負極3との間に介在している。正極2と、負極3と、セパレータ4とは発電要素を構成している。   The alkaline battery includes a bottomed cylindrical case 1, a positive electrode 2, a negative electrode 3, a separator 4, and a sealing unit 9. The positive electrode 2 contains manganese dioxide and graphite. The negative electrode 3 contains zinc. The separator 4 is interposed between the positive electrode 2 and the negative electrode 3. The positive electrode 2, the negative electrode 3, and the separator 4 constitute a power generation element.

ケース1は開口部を有し、アルカリ電解液とともに発電要素を収納している。封口ユニット9は、負極集電体6と、負極集電体6に電気的に接続された負極端子板7と、ガスケット5とを有し、ケース1の開口部を封止している。ガスケット5は、内部の異常な圧力の上昇時に防爆弁として機能する薄肉部5aを含む。ケース1の外側面は外装ラベル8で被覆されている。   Case 1 has an opening and houses a power generation element together with an alkaline electrolyte. The sealing unit 9 has a negative electrode current collector 6, a negative electrode terminal plate 7 electrically connected to the negative electrode current collector 6, and a gasket 5, and seals the opening of the case 1. The gasket 5 includes a thin portion 5a that functions as an explosion-proof valve when the internal abnormal pressure rises. The outer surface of the case 1 is covered with an exterior label 8.

ガスケット5は、ポリアミド樹脂を主成分とする樹脂で形成されている。このポリアミド樹脂は、第1のポリアミド樹脂と、第2のポリアミド樹脂とを含んでいる。第2のポリアミド樹脂は、第1のポリアミド樹脂と同じモノマー単位の化学構造を有し、第1のポリアミド樹脂よりも小さい数平均分子量を有する。   The gasket 5 is formed of a resin mainly composed of a polyamide resin. This polyamide resin includes a first polyamide resin and a second polyamide resin. The second polyamide resin has the same monomer unit chemical structure as the first polyamide resin, and has a smaller number average molecular weight than the first polyamide resin.

このように構成されたガスケット5には、分子量が局所的に異なる領域が存在する。この領域では分子鎖の絡み合いが僅かに弱まり、機械的強度が僅かに弱くなる。このため高温時にガスケット5が軟化して伸びきる前に、防爆弁として機能する薄肉部5aが破断する。そのため、防爆弁が安定的に作動する。   In the gasket 5 configured in this manner, there are regions where the molecular weights are locally different. In this region, the molecular chain entanglement is slightly weakened and the mechanical strength is slightly weakened. For this reason, before the gasket 5 is softened and stretched at a high temperature, the thin portion 5a functioning as an explosion-proof valve is broken. For this reason, the explosion-proof valve operates stably.

また、モノマー単位の化学構造が同じであるため、第1のポリアミド樹脂と第2のポリアミド樹脂とは、異なる成分の樹脂と混合する場合に比べて相溶しやすい。そのため、アルカリ電解液に対して脆化しやすい界面が少なくなる。その結果、ガスケット5は密封性を長期に渡って維持できる。   In addition, since the chemical structures of the monomer units are the same, the first polyamide resin and the second polyamide resin are more easily compatible than when mixed with resins of different components. Therefore, there are fewer interfaces that are easily embrittled with the alkaline electrolyte. As a result, the gasket 5 can maintain the sealing performance for a long time.

具体的には、第1のポリアミド樹脂の数平均分子量と、第2のポリアミド樹脂の数平均分子量との差は、300以上、4000以下であることが好ましい。   Specifically, the difference between the number average molecular weight of the first polyamide resin and the number average molecular weight of the second polyamide resin is preferably 300 or more and 4000 or less.

この数平均分子量の差が300以上であると、実質的な効果が得られる。ガスケット5に射出成型する前の、ポリアミド樹脂の混錬時間を考慮すると、この数平均分子量の差を、4000以下とすればよい。このようにすると、単一成分のポリアミド樹脂で形成されたガスケットを作製する場合の混錬時間と同程度の時間で混練すればよくなり、生産性に影響しない。   If the difference in number average molecular weight is 300 or more, a substantial effect can be obtained. Considering the kneading time of the polyamide resin before injection molding into the gasket 5, the difference in the number average molecular weight may be 4000 or less. If it does in this way, it will suffice if it knead | mixes in the time comparable as the kneading | mixing time in the case of producing the gasket formed with the single component polyamide resin, and does not affect productivity.

なお、ポリアミド樹脂の数平均分子量は、例えば、東ソー株式会社製HLC−8220GPCを用いて、ゲル浸透クロマトグラフィーによって求めることができる。   In addition, the number average molecular weight of a polyamide resin can be calculated | required by gel permeation chromatography, for example using Tosoh Corporation HLC-8220GPC.

例えば、5000〜50000の数平均分子量を有するポリアミド樹脂を用いるとよい。   For example, a polyamide resin having a number average molecular weight of 5000 to 50000 may be used.

例えば、ポリアミド樹脂として、6,6ポリアミドまたは6,10ポリアミド樹脂を用いるとよい。   For example, 6,6 polyamide or 6,10 polyamide resin may be used as the polyamide resin.

またガスケット5は必要に応じて、本発明の目的を阻害しない範囲で、可塑剤、熱安定剤、酸化防止剤、潤滑材、充填剤、着色剤、燃焼防止剤等を含むことができる。   Moreover, the gasket 5 can contain a plasticizer, a heat stabilizer, an antioxidant, a lubricant, a filler, a colorant, a combustion inhibitor, and the like as long as the object of the present invention is not impaired.

以下、具体的な例を用いて本実施の形態による効果を詳細に説明する。   Hereinafter, the effect by this Embodiment is demonstrated in detail using a specific example.

アルカリ乾電池のサンプルの作製にあたり、種々の樹脂を用いてガスケットを射出成形により作製している。その際の、ガスケットの組成を(表1)、(表2)に示す。   In producing a sample of an alkaline battery, gaskets are produced by injection molding using various resins. The composition of the gasket at that time is shown in (Table 1) and (Table 2).

Figure 0005919583
Figure 0005919583

Figure 0005919583
Figure 0005919583

(表1)に示すサンプルC1、C2のガスケットは、前述した特許文献1および2に記載された、異なる成分の樹脂で構成されている。サンプルC1のガスケットは、6,6ポリアミド樹脂と6,10ポリアミド樹脂との混合物から構成されている。サンプルC2のガスケットは、6,6ポリアミド樹脂とポリフェニルエーテルとエラストマーとからなるポリマーアロイで構成されている。   The gaskets of samples C1 and C2 shown in (Table 1) are composed of resins having different components described in Patent Documents 1 and 2 described above. The gasket of sample C1 is composed of a mixture of 6,6 polyamide resin and 6,10 polyamide resin. The gasket of sample C2 is composed of a polymer alloy made of 6,6 polyamide resin, polyphenyl ether, and elastomer.

(表2)に示すサンプルC3およびサンプルC4のガスケットは、それぞれ単独の6,10ポリアミド樹脂および6,6ポリアミド樹脂で構成される一般的なガスケットである。   The gaskets of Sample C3 and Sample C4 shown in (Table 2) are general gaskets composed of a single 6,10 polyamide resin and 6,6 polyamide resin, respectively.

一方、サンプルE1〜E5のガスケットは、第1のポリアミド樹脂と第2のポリアミド樹脂とから構成されている。例えば、サンプルE1では、第1のポリアミド樹脂、第2のポリアミド樹脂は6,10ポリアミド樹脂である。第1のポリアミド樹脂、第2のポリアミド樹脂の数平均分子量はそれぞれ、14000と13700である。   On the other hand, the gaskets of the samples E1 to E5 are composed of a first polyamide resin and a second polyamide resin. For example, in sample E1, the first polyamide resin and the second polyamide resin are 6,10 polyamide resins. The number average molecular weights of the first polyamide resin and the second polyamide resin are 14000 and 13700, respectively.

なお、6,10ポリアミド樹脂として旭化成製CM2001を用いている。6,6ポリアミド樹脂としては旭化成製1300sを用いている。ガスケットを作製するにあたり、前述した樹脂を複数ロット入手し、その中から、ゲル浸透クロマトグラフィーを行うことで、(表1)、(表2)に示す数平均分子量を有する6,10ポリアミド樹脂、6,6ポリアミド樹脂を準備している。   In addition, Asahi Kasei CM2001 is used as 6,10 polyamide resin. As 6,6 polyamide resin, 1300s manufactured by Asahi Kasei is used. In producing the gasket, a plurality of lots of the above-mentioned resins were obtained, and by performing gel permeation chromatography, 6,10 polyamide resins having number average molecular weights shown in (Table 1) and (Table 2), 6,6 polyamide resin is prepared.

そして、(表1)、(表2)に示す材料を組成比でそれぞれ、溶融、混練し、射出成型して、図1に示す形状のガスケットを作製している。具体的には、材料の溶融温度は約280℃である。混練品を射出成型機に投入して、約80℃に保持した成型金型内へ、100MPaの圧力をかけて2秒で注入して2秒間保圧し、さらに金型内で5秒間冷却している。このようにして、ガスケットを作製している。   Then, the materials shown in (Table 1) and (Table 2) are respectively melted, kneaded and injection-molded in composition ratios to produce gaskets having the shapes shown in FIG. Specifically, the melting temperature of the material is about 280 ° C. The kneaded product is put into an injection molding machine, injected into a molding die maintained at about 80 ° C. under a pressure of 100 MPa in 2 seconds, held for 2 seconds, and further cooled in the die for 5 seconds. Yes. In this way, a gasket is produced.

これらのガスケットを用いて、図1に示す構造と同様のLR6(AA)サイズのアルカリ乾電池のサンプルを作製し、以下のように評価している。   Using these gaskets, LR6 (AA) size alkaline dry battery samples similar to the structure shown in FIG. 1 were prepared and evaluated as follows.

<長期保存特性の評価試験>
ガスケットの長期に渡る密封性を調べるため、各アルカリ乾電池のサンプル50個ずつを、80℃の環境、および60℃で相対湿度90%(90%RH)の環境の恒温槽内に保存している。そして、1.5ヶ月と3ヶ月の時点で、目視にて漏液している電池の個数を確認している。
<Evaluation test of long-term storage characteristics>
In order to examine the long-term sealing performance of the gasket, 50 samples of each alkaline battery are stored in a constant temperature bath in an environment of 80 ° C. and an environment of 90% relative humidity (90% RH) at 60 ° C. . At 1.5 and 3 months, the number of leaking batteries is visually confirmed.

上述の評価で80℃の環境下、および60℃で相対湿度90%の環境下で、ともに3ヶ月間漏液しない場合について長期保存に優れていると判断している。この評価試験の結果を(表3)に示す。   According to the above evaluation, it is judged that it is excellent in long-term storage when it does not leak for 3 months in an environment of 80 ° C. and an environment of 60% at 90% relative humidity. The results of this evaluation test are shown in (Table 3).

Figure 0005919583
Figure 0005919583

(表3)より、80℃の環境下および60℃で相対湿度90%の環境下の1.5ヶ月の保存期間では、いずれのサンプルでも漏液は起こっていない。   According to Table 3, no leakage occurred in any of the samples in a storage period of 1.5 months under an environment of 80 ° C. and an environment of 60% at 90% relative humidity.

3ヶ月の保存期間では、サンプルC3、C4、およびサンプルE1〜E5のサンプルでは、80℃の環境下、および60℃で相対湿度90%の環境下で、ともに漏液に至らず、良好な長期保存特性を示している。   In the storage period of 3 months, the samples C3, C4, and the samples E1 to E5 were not leaked in an environment of 80 ° C. and an environment of 90% relative humidity at 60 ° C. The storage characteristics are shown.

しかしながら、80℃の環境下、および60℃で相対湿度90%の環境下で3ヶ月の保存期間において、異なる成分の樹脂で構成されるサンプルC1とサンプルC2のガスケットで構成されたサンプルでは漏液している。   However, in an environment of 80 ° C. and a storage period of 3 months under an environment of 60 ° C. and a relative humidity of 90%, the sample C1 and the sample C2 composed of the resin of different components leaked in the sample. doing.

サンプルC1およびサンプルC2のガスケットで構成されたアルカリ乾電池のうち、漏液に至ったサンプルを分解したところ、すべてガスケットのクラックにより漏液していることがわかる。サンプルC1およびサンプルC2のガスケットは異なる成分の樹脂で構成されている。そのため、樹脂成分が相溶せずに相分離している部分が多く存在すると考えられる。異なる樹脂同士の界面は、アルカリ電解液に対して脆化しやすく、長期保存中にガスケットにクラックが生じて漏液に至ったものと推察される。   Among the alkaline dry batteries composed of the gaskets of Sample C1 and Sample C2, when the sample that had leaked was disassembled, it was found that all leaked due to cracks in the gasket. The gaskets of sample C1 and sample C2 are made of resins having different components. Therefore, it is considered that there are many portions where the resin components are not compatible but phase-separated. The interface between different resins tends to become brittle with respect to the alkaline electrolyte, and it is assumed that cracks occurred in the gasket during long-term storage, leading to leakage.

<短絡試験>
高温環境での防爆弁の作動性を調べるために、各アルカリ乾電池のサンプル4個を直列に接続した組電池を各30組準備する。これらを60℃の恒温槽で8時間保管した後、各組を短絡させ、そのまま、24時間放置している。その後に、破裂に至った電池の個数を確認している。
<Short-circuit test>
In order to investigate the operability of the explosion-proof valve in a high temperature environment, 30 sets of assembled batteries in which four samples of each alkaline battery are connected in series are prepared. These were stored in a 60 ° C. constant temperature bath for 8 hours, and then each set was short-circuited and left as it was for 24 hours. After that, the number of batteries that have ruptured is confirmed.

また、以下の方法により、上記試験時のガスケットの伸び具合を調べている。各アルカリ乾電池の胴体部を、ほぼ2分割となるように、電池の径方向に切断して、ガスケットで密封されている方のケースから負極と正極を取り除き洗浄する。この中に、ガスケットを固定させるために、エポキシ樹脂系接着材を流し込み24時間硬化後、ほぼ2分割となるように、電池の軸方向に切断して、切断面を研磨する。   Further, the extent of gasket expansion during the above test is examined by the following method. The body of each alkaline battery is cut in the radial direction of the battery so as to be roughly divided into two parts, and the negative electrode and the positive electrode are removed from the case sealed with the gasket and washed. In order to fix the gasket in this, an epoxy resin adhesive is poured, cured for 24 hours, and then cut in the axial direction of the battery so as to be roughly divided into two parts, and the cut surface is polished.

このようにして、各々10個ずつの切断面を準備し、図2Bに示す曲線X’Y’の長さを、デジタルマイクロスコープで計測する。図2Aおよび図2Bは、アルカリ乾電池のガスケットを含む断面の説明図である。図2Aは上記短絡試験前の状態を示し、線分XYの長さは2.2mmである。図2Bは上記短絡試験後の状態を示し、試験前の線分XYが熱によって伸びて、曲線X’Y’に変形していることを示している。   In this way, 10 cut surfaces are prepared, and the length of the curve X′Y ′ shown in FIG. 2B is measured with a digital microscope. 2A and 2B are explanatory views of a cross section including a gasket of an alkaline battery. FIG. 2A shows the state before the short-circuit test, and the length of the line segment XY is 2.2 mm. FIG. 2B shows a state after the short-circuit test, and shows that the line segment XY before the test is extended by heat and deformed into a curve X′Y ′.

ガスケットの伸び具合の評価指標として、線分XY(2.2mm)と曲線X’Y’との長さの差を求め、各々10個の平均値を算出している。短絡試験結果と、ガスケットの伸び具合を評価した結果とを(表4)に示す。   As an evaluation index of the degree of expansion of the gasket, a difference in length between the line segment XY (2.2 mm) and the curve X′Y ′ is obtained, and an average value of 10 pieces is calculated for each. Table 4 shows the results of the short-circuit test and the results of evaluating the gasket extension.

Figure 0005919583
Figure 0005919583

(表4)より、サンプルC1およびサンプルC2の電池では破裂はなく、ガスケットの伸びは他のサンプルに対して小さい。サンプルC1およびサンプルC2のガスケットは、それぞれ異なる成分の樹脂で構成され、相溶せずに相分離している部分が多く存在すると考えられる。異なる樹脂同士の界面は機械的強度が弱いため、高温時にガスケットが軟化して伸びきる前に、防爆弁として機能する薄肉部が破断しやすかったものと推察される。   From Table 4, the batteries of sample C1 and sample C2 are not ruptured, and the elongation of the gasket is smaller than the other samples. The gaskets of Sample C1 and Sample C2 are composed of resins having different components, and it is considered that there are many portions that are not compatible but phase-separated. Since the interface between different resins is weak in mechanical strength, it is presumed that the thin-walled portion that functions as an explosion-proof valve was likely to break before the gasket softened and extended at high temperatures.

単一成分で形成された一般的なガスケットのサンプルC3およびサンプルC4では、ガスケットの伸びは大きく、破裂が発生している。   In general gasket samples C3 and C4 formed of a single component, the elongation of the gasket is large and rupture occurs.

上述の結果に対して、サンプルE1〜E5では、破裂は発生せず、サンプルC3およびサンプルC4よりも、ガスケットの伸びは大幅に小さくなっている。   In contrast to the above results, the samples E1 to E5 do not rupture, and the elongation of the gasket is significantly smaller than those of the samples C3 and C4.

前述のようにサンプルE1〜E5では、同じモノマー単位の化学構造を有し数平均分子量が異なるポリアミド樹脂を用いている。そのため、ガスケット5には分子量が異なる領域が存在する。この領域では分子鎖の絡み合いが僅かに弱まり、機械的強度が僅かに弱くなると考えられる。そのため、単一成分の従来のガスケットを用いたサンプルC3、C4より、防爆弁が良好に働くと考えられる。   As described above, in samples E1 to E5, polyamide resins having the same monomer unit chemical structure and different number average molecular weights are used. Therefore, the gasket 5 has regions having different molecular weights. In this region, the molecular chain entanglement is slightly weakened, and the mechanical strength is considered to be slightly weakened. Therefore, it is considered that the explosion-proof valve works better than the samples C3 and C4 using the conventional single-component gasket.

また、サンプルE2のガスケットに比べて、サンプルE4のガスケットの方が伸びは小さくなっている。したがって、数平均分子量が小さいポリアミド樹脂を少量混合するほうが高温時の防爆弁の安定的な作動に効果的であると考えられる。このようにポリアミド樹脂は、第2のポリアミド樹脂よりも第1のポリアミド樹脂を多く含むことが好ましい。   Further, the elongation of the gasket of sample E4 is smaller than that of the gasket of sample E2. Therefore, it is considered that mixing a small amount of a polyamide resin having a small number average molecular weight is more effective for stable operation of the explosion-proof valve at high temperatures. Thus, the polyamide resin preferably contains more first polyamide resin than the second polyamide resin.

本発明のアルカリ乾電池は、優れた耐漏液性と安全性を兼ね備えており、乾電池を電源とするあらゆる機器に好適に用いられる。   The alkaline dry battery of the present invention has excellent liquid leakage resistance and safety, and is suitably used for all devices using the dry battery as a power source.

1 ケース
2 正極
3 負極
4 セパレータ
5 ガスケット
5a 薄肉部(防爆弁)
6 負極集電体
7 負極端子板
8 外装ラベル
9 封口ユニット
1 Case 2 Positive electrode 3 Negative electrode 4 Separator 5 Gasket 5a Thin part (explosion-proof valve)
6 Negative Current Collector 7 Negative Terminal Board 8 Exterior Label 9 Sealing Unit

Claims (3)

開口部を有するケースと、
アルカリ電解液とともにケース内に収納された発電要素と、
6,6ポリアミド樹脂または6,10ポリアミド樹脂を主成分とするガスケットを有し、前記開口部を封止した封口ユニットと、を備え、
前記ガスケットは防爆弁として機能する薄肉部を含み、
前記ポリアミド樹脂は、第1のポリアミド樹脂と、前記第1のポリアミド樹脂と同じモノマー単位の化学構造を有し、前記第1のポリアミド樹脂よりも小さい数平均分子量を有する第2のポリアミド樹脂と、を含む、
アルカリ乾電池。
A case having an opening;
A power generation element housed in a case together with an alkaline electrolyte;
A sealing unit having a gasket mainly composed of 6,6 polyamide resin or 6,10 polyamide resin and sealing the opening,
The gasket includes a thin portion that functions as an explosion-proof valve,
The polyamide resin includes a first polyamide resin, a second polyamide resin having the same monomer unit chemical structure as the first polyamide resin, and having a smaller number average molecular weight than the first polyamide resin; including,
Alkaline battery.
前記第1のポリアミド樹脂の数平均分子量と、前記第2のポリアミド樹脂の数平均分子量との差は、300以上、4000以下である、
請求項1に記載のアルカリ乾電池。
The difference between the number average molecular weight of the first polyamide resin and the number average molecular weight of the second polyamide resin is 300 or more and 4000 or less.
The alkaline dry battery according to claim 1.
前記ポリアミド樹脂は、前記第2のポリアミド樹脂よりも前記第1のポリアミド樹脂を多く含む、
請求項1に記載のアルカリ乾電池。
The polyamide resin contains more of the first polyamide resin than the second polyamide resin,
The alkaline dry battery according to claim 1.
JP2015561782A 2014-09-09 2015-08-17 Alkaline battery Active JP5919583B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014182969 2014-09-09
JP2014182969 2014-09-09
PCT/JP2015/004069 WO2016038793A1 (en) 2014-09-09 2015-08-17 Alkaline dry battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5919583B1 true JP5919583B1 (en) 2016-05-18
JPWO2016038793A1 JPWO2016038793A1 (en) 2017-04-27

Family

ID=55458568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015561782A Active JP5919583B1 (en) 2014-09-09 2015-08-17 Alkaline battery

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5919583B1 (en)
WO (1) WO2016038793A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020213212A1 (en) * 2019-04-15 2020-10-22 パナソニックIpマネジメント株式会社 Gasket for alkaline battery, and alkaline battery
WO2023188799A1 (en) * 2022-03-28 2023-10-05 Fdk株式会社 Alkaline battery, and method for manufacturing gasket for alkaline battery

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08315791A (en) * 1995-05-22 1996-11-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Battery and its manufacture
JP2001043836A (en) * 1999-07-29 2001-02-16 Sony Corp Dry battery and manufacture thereof
JP2007080574A (en) * 2005-09-12 2007-03-29 Fdk Energy Co Ltd Sealing gasket of alkaline dry cell
JP2013084357A (en) * 2011-10-06 2013-05-09 Panasonic Corp Alkaline battery gasket, and alkaline battery using the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08315791A (en) * 1995-05-22 1996-11-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Battery and its manufacture
JP2001043836A (en) * 1999-07-29 2001-02-16 Sony Corp Dry battery and manufacture thereof
JP2007080574A (en) * 2005-09-12 2007-03-29 Fdk Energy Co Ltd Sealing gasket of alkaline dry cell
JP2013084357A (en) * 2011-10-06 2013-05-09 Panasonic Corp Alkaline battery gasket, and alkaline battery using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2016038793A1 (en) 2017-04-27
WO2016038793A1 (en) 2016-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100212227B1 (en) Organic electrolyte battery
JP6242048B2 (en) Fluorine gasket for hydrogen fuel cell integrated by injection molding and method for producing the same
US8298704B2 (en) Battery gasket and alkaline battery using the same
JP5919583B1 (en) Alkaline battery
EP1483798B1 (en) Seal for electrochemical cell
JP2002533905A5 (en)
EP1538375B1 (en) Gasket and its use
CN105860179B (en) Rubber seal productses and its preparation method and application
JP6323971B1 (en) Gasket for alkaline battery and method for producing the same
JP2019199549A (en) Rubber composition and seal material
KR101944818B1 (en) Adhesive Composition for Cell Pouch Film of Lithium Ion Cell and Method of Preparing The Same
CN101867067B (en) Anti-explosion nickel battery and anti-explosion ball and preparation method thereof
JP2020187877A (en) Sealing structure of battery
CN107841072A (en) A kind of fluorine rubber seal composition and preparation method thereof
JP2009212051A (en) Bobbin type lithium bettry
EP4290104A1 (en) Sealing member and battery
JP2019016477A (en) Gasket for lithium cell
CN110265613B (en) Upper gasket of cylindrical lithium ion battery
JP2000294206A (en) Alkaline battery
WO2020213212A1 (en) Gasket for alkaline battery, and alkaline battery
JP2020187878A (en) Sealing structure of battery
CN109776899A (en) A kind of preferable rubber compounding of antioxygenic property
WO2011115144A1 (en) Packing for laminator
JPH04357814A (en) Sealing rubber for aluminum electrolytic capacitor
JPS5842947B2 (en) battery

Legal Events

Date Code Title Description
A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20160209

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160301

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160314

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5919583

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151