JP6718703B2 - 電池 - Google Patents

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Description

本開示は、電池に関し、より詳しくは扁平円形状を有する電池に関する。
従来、厚みよりも直径が大きい扁平円形状の電池が知られている。扁平円形状の電池は、例えば、コイン形電池又はボタン形電池等と称される。これらの電池は、一般に、外装缶及び封口缶の内部に発電要素を収容した構成を有する。外装缶及び封口缶は、それぞれ発電要素と電気的に接続され、正又は負の極性を有する。
近年、扁平円形状の電池について、乳幼児による誤飲が問題視されている。乳幼児の周囲の人間が相当に注意していたとしても、乳幼児がいつの間にか電池を口に入れてしまうという事態は起こり得る。乳幼児が電池を嚥下してしまった場合、電池が消化管に接触し、外装缶と封口缶とが体液を介して導通する可能性がある。すなわち、消化管内において外装缶と封口缶との間で液絡が発生する。この場合、非特許文献1及び2に記載されているように、体液の電気分解によって電池の外側にアルカリ性の液体が生成される。アルカリ性の液体は、消化管を損傷させるおそれがある。
特許文献1では、誤飲防止のためのボタン形電池が提案されている。当該電池の表面には、苦味物質を含有する導電性被膜が形成されている。特許文献1には、成人男子ボランティアにて誤飲試験を行った結果、10秒以内に強い苦味を感じて誤飲することはなかったと記載されている。
特許文献2では、電池からの漏液を防止するため、絶縁物から成る電池キャップを電池に固着する技術が提案されている。特許文献2には、薄型電池では陰極缶(封口缶)の上面と陽極缶(外装缶)の上縁とがほぼ同じ高さにあるため、電池を金属板等の上に置いた際に短絡が生じる可能性があるが、電池キャップを被せることによって短絡が防止されるとの記載がある。
特開平4−312762号公報 実開昭54−35324号公報
「乳幼児(特に1歳以下)のボタン電池の誤飲に注意!−重症化することを知らない保護者が6割も!!−」、[online]、平成26年6月18日、独立行政法人国民生活センター、[平成28年3月1日検索]、インターネット<URL:http://www.kokusen.go.jp/pdf/n-20140618_1.pdf> 「ボタン電池を使用した商品に注意−乳幼児の誤飲により、化学やけどのおそれも−」、[online]、平成26年10月30日、独立行政法人国民生活センター、[平成28年3月1日検索]、インターネット<URL:http://www.kokusen.go.jp/pdf/n-20141030_1.pdf>
特許文献1では、苦味によって電池の誤飲防止を図っている。しかしながら、味覚には個人差があるため、どれほど強い苦味を電池に付与したとしても、電池の嚥下に至る可能性がある。特許文献1では、苦味物質を含有する被膜が電池の表面に形成されているが、当該被膜は導電性を有する。このため、乳幼児等が誤って電池を嚥下し、電池が消化管に接触すると、体液を介して外装缶と封口缶とが容易に導通する。よって、体液の電気分解により、アルカリ性の液体が生成される。
特許文献2において、電池キャップは、主として電池の内部から外部への漏液を防止するためのものであり、外装缶と封口缶との境界付近を覆っているにすぎない。この電池キャップでは、電池の外側における外装缶と封口缶との液絡を抑制することは難しい。よって、特許文献2の電池でも、乳幼児等が嚥下した場合、体液を介した外装缶と封口缶との導通が容易に生じ得る。この場合、体液の電気分解により、アルカリ性の液体が生成される。
本開示は、体内に入った場合に、体液を介した外装缶と封口缶との導通を抑制することができる電池を提供することを目的とする。
本開示に係る電池は、扁平円形状を有する。電池は、外装缶と、封口缶と、ガスケットと、絶縁体とを備える。外装缶は、外壁部と、底部とを含む。外壁部は、筒状を有する。底部は、外壁部の一端を封鎖する。外装缶は、正極及び負極のうち一方の極性を有する。封口缶は、頂部と、内壁部とを含む。頂部は、底部に対向する。内壁部は、電池の径方向において外壁部の内側に配置される。内壁部は、頂部から底部に向かって延びる。内壁部は、筒状を有する。封口缶は、正極及び負極のうち他方の極性を有する。ガスケットは、外壁部と内壁部との間に配置される。絶縁体は、封口缶の外表面のうち外装缶及びガスケットから露出する部分の全体、並びに外装缶の外表面の全体の少なくとも一方を覆う。
本開示によれば、電池が体内に入った場合に、体液を介した外装缶と封口缶との導通を抑制することができる。
図1は、第1実施形態に係る電池の概略構成を示す断面図である。 図2は、図1に示す電池を機器に取り付けた状態を模式的に示す図である。 図3は、図1に示す電池及び穿孔用の器具を備える電池セットの概略構成を示す断面図である。 図4は、第2実施形態に係る電池の概略構成を示す断面図である。 図5は、第3実施形態に係る電池の概略構成を示す断面図である。
実施形態に係る電池は、扁平円形状を有する。電池は、外装缶と、封口缶と、ガスケットと、絶縁体とを備える。外装缶は、外壁部と、底部とを含む。外壁部は、筒状を有する。底部は、外壁部の一端を封鎖する。外装缶は、正極及び負極のうち一方の極性を有する。封口缶は、頂部と、内壁部とを含む。頂部は、底部に対向する。内壁部は、電池の径方向において外壁部の内側に配置される。内壁部は、頂部から底部に向かって延びる。内壁部は、筒状を有する。封口缶は、正極及び負極のうち他方の極性を有する。ガスケットは、外壁部と内壁部との間に配置される。絶縁体は、封口缶の外表面のうち外装缶及びガスケットから露出する部分の全体、並びに外装缶の外表面の全体の少なくとも一方を覆う(第1の構成)。
上記電池では、封口缶の外表面のうち外装缶及びガスケットから露出する部分、及び/又は外装缶の外表面が絶縁体によって覆われている。すなわち、電池の外側において、封口缶と外装缶とが絶縁されている。このため、電池が体内に入った場合であっても、電池の外側において、外装缶と封口缶とが体液を介して導通するのを抑制することができる。この場合、体液の電気分解が進まない。よって、体内におけるアルカリ性の液体の生成が防止される。
上記電池において、絶縁体は、ゴム状弾性を有していてもよい(第2の構成)。
上記電池は、使用時において機器に取り付けられる。このとき、機器の接続端子は、絶縁体を貫通して封口缶及び/又は外装缶に接触する。第2の構成によれば、絶縁体がゴム状弾性を有するため、電池を機器に取り付ける際、機器の接続端子が容易に絶縁体を貫通し得る。一方、電池を機器から取り外した際は、絶縁体のゴム状弾性により、機器の接続端子が絶縁体に形成した貫通孔が自然に閉塞される。このため、外装缶と封口缶との絶縁性を維持することができる。
ゴム状弾性を有する絶縁体は、封口缶及び/又は外装缶に対する高い密着性を有する。このため、電池が体内に入った場合も、絶縁体が封口缶及び/又は外装缶上に安定して維持される。よって、外装缶と封口缶との絶縁性をより確実に得ることができる。
上記電池において、絶縁体は、封口缶の外表面のうち外装缶及びガスケットから露出する部分の全体を覆い、且つ外装缶の外表面の全体を覆っていてもよい(第3の構成)。
第3の構成によれば、正極及び負極のうち一方の極性を有する封口缶と、反対の極性を有する外装缶との双方が絶縁体で覆われている。これにより、外装缶と封口缶との絶縁性をさらに向上させることができる。よって、体液を介した外装缶と封口缶との導通の発生をより確実に抑制することができる。
以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。図中同一及び相当する構成については同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。説明の便宜上、各図において、構成を簡略化又は模式化して示したり、一部の構成を省略して示したりする場合がある。
<第1実施形態>
[電池の構成]
第1実施形態に係る電池10の概略構成を図1に示す。図1は、電池10を厚み方向に沿って切断した断面図である。
電池10は、扁平円形状をなす。すなわち、電池10は、最大厚みよりも直径が大きい。電池10は、一般にコイン形電池又はボタン型電池等と称される円形電池である。
電池10は、外装缶1と、封口缶2と、ガスケット3と、発電要素4と、絶縁体5とを備える。
外装缶1は、有底筒状をなし、筒軸方向の一端に開口を有する。外装缶1は、平面視において実質的に円形である。以下、説明の便宜上、外装缶1の筒軸方向を単に軸方向といい、軸方向における外装缶1の開口側を上、その反対側を下という場合がある。外装缶1の筒軸に直交する方向を径方向という。
外装缶1は、底部11と、筒状の外壁部12とを備える。底部11は、外壁部12の下端を封鎖する。すなわち、外壁部12は、その下縁が底部11の周縁に接続され、底部11から上方に向かって延びている。外壁部12の上縁部12aは、径方向の内側に屈曲している。
封口缶2は、有底筒状をなし、軸方向の一端に開口を有する。封口缶2は、平面視において実質的に円形である。封口缶2は、頂部21と、筒状の内壁部22とを備える。頂部21は、外装缶1の底部11の上方に配置され、底部11に対向する。
内壁部22は、径方向において、外装缶1の外壁部12の内側に配置される。内壁部22の上端は、頂部21によって封鎖されている。すなわち、内壁部22は、その上縁が頂部21の周縁に接続され、頂部21から下方に向かって延びている。内壁部22は、段部22aにより、下方に向かって拡径する。内壁部22において、下縁の外径及び内径は、それぞれ上縁の外径及び内径よりも大きい。内壁部22は、頂部21から底部11側に延び、底部11の近傍において外側に折り返されている。
外装缶1及び封口缶2は、金属材料で構成される。金属材料としては、例えば、鉄や、ステンレス鋼等といった鉄を主成分とする鉄合金を挙げることができる。詳しくは後述するが、外装缶1及び封口缶2は、発電要素4と電気的に接続される。これにより、外装缶1及び封口缶2は、それぞれ電池10の正極及び負極として機能する。
ガスケット3は、外装缶1と封口缶2とを絶縁する。ガスケット3は、外装缶1の外壁部12と封口缶2の内壁部22との間に配置される。ガスケット3は、径方向の内側にかしめられた外壁部12の上縁部12aにより、内壁部22に対して押し付けられている。
ガスケット3は、外周部31と、下部32と、内周部33とを含む。外周部31は、封口缶2の内壁部22の外周面のうち、少なくとも、外装缶1の外壁部12の内周面に対向する部分を覆う。外周部31の上縁は、外壁部12と内壁部22との間において、外壁部12の上縁よりも上方に突出していてもよい。下部32及び内周部33は、それぞれ、内壁部22の下縁部及び内壁部22の内周面の下部を覆っている。
ガスケット3は、樹脂材料によって構成することができる。樹脂材料としては、例えば、ポリアミド系樹脂、ポリプロピレン樹脂、又はポリフェニレンサルファイド樹脂等を挙げることができる。
発電要素4は、外装缶1、封口缶2、及びガスケット3によって形成される空間内に収容される。当該空間内には、LiClO4等を含有する非水電解液(図示略)も収容されている。
発電要素4は、正極材41と、負極材42と、セパレータ43とを含む。正極材41及び負極材42は、それぞれ、円板状に形成されている。正極材41は、二酸化マンガン等の正極活物質を含有する。負極材42は、金属リチウム又はリチウム合金等の負極活物質で構成される。セパレータ43は、正極材41と負極材42との間に配置される。セパレータ43は、例えば、不織布等で構成される。
正極材41は、外装缶1の内表面に接触する。すなわち、外装缶1は、正極材41に対して電気的に接続される。このため、外装缶1は、正の極性を有する。
負極材42は、封口缶2の内表面に接触する。すなわち、封口缶2は、負極材42に対して電気的に接続される。このため、封口缶2は、負の極性を有する。封口缶2は、外装缶2の極性とは逆の極性を有する。
外装缶1が負の極性を有し、封口缶2が正の極性を有するように構成することも可能である。この場合、外装缶1を負極材42と電気的に接続し、封口缶2を正極材41と電気的に接続すればよい。
絶縁体5は、外装缶1、封口缶2、ガスケット3、及び発電要素4を有する電池本体の外表面上に配置される。絶縁体5は、電池10の平面視において、概ね円形状である。絶縁体5は、電池本体の外表面において、外装缶1と封口缶2とを絶縁する。
絶縁体5は、封口缶2の外表面のうち、外装缶1及びガスケット3から露出している部分の全体を覆う。すなわち、絶縁体5は、電池10において少なくとも封口缶2が露出しないように、封口缶2を外側から覆っている。
絶縁体5は、さらに、ガスケット3の外周部31のうち外装缶1の外壁部12と封口缶2の内壁部22との間から露出する部分、及び外壁部12の上縁を覆っていることが好ましい。すなわち、絶縁体5の直径は、外壁部12の上縁の外径以上であることが好ましい。このような構成により、ガスケット3の封止性をさらに向上させ、電池10の劣化を抑制することができる。
絶縁体5は、ゴム状弾性を有する。すなわち、絶縁体5は、剛性が低く、形状復元力を有する。絶縁体5の剛性は、例えば、後述する機器の接続端子の剛性よりも低く、接続端子を容易に貫通させ得る程度とされる。絶縁体5の形状復元力は、例えば、絶縁体5から接続端子を引き抜いたときに、接続端子によって形成されていた絶縁体5の貫通孔が実質的に閉塞し得る程度とされる。
絶縁体5にゴム状弾性を持たせるため、例えば、ゴム系高分子材料を含有する材料によって絶縁体5を構成することができる。ゴム系高分子材料としては、例えば、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、スチレン・ブタジエンゴム等を挙げることができる。
ただし、絶縁体5は、外装缶1と封口缶2とを絶縁可能なものであればよく、ゴム状弾性を有していなくてもよい。絶縁体5は、例えば、ポリエチレンフィルム等の耐水性材料で構成することもできる。
絶縁体5の厚みは、電池10の大きさや絶縁体5の材料等に応じて適宜決定することができる。絶縁体5の厚みは、例えば、正極材41と負極材42とを絶縁するセパレータ43の厚みと同程度以上であってもよい。絶縁体5を一般的な材料で構成する場合、絶縁体5の厚みが10μm以上であれば、外装缶1と封口缶2との絶縁性を十分に確保することができる。絶縁体5の厚みの上限は、特に限定されるものではないが、3.0mm程度としてもよい。
[電池の製造方法]
電池10は、外装缶1、封口缶2、ガスケット3、及び発電要素4を有する電池本体を準備し、電池本体上に絶縁体5を形成することによって製造することができる。電池本体としては、公知のコイン形電池又はボタン形電池を使用することができる。すなわち、電池本体の全体構成、並びに外装缶1、封口缶2、ガスケット3、及び発電要素4の個々の構成は、本実施形態において説明したものに限定されない。
絶縁体5は、材料の塗布等により形成することができる。例えば、上述したゴム系高分子材料又は高分子ゲル材料と有機溶剤との混合物を電池本体の外表面に塗布し、乾燥させることにより、絶縁体5を形成することができる。当該混合物は、例えば、ディップ、ハケ塗り、スプレー等の方法によって電池本体に塗布することができる。
[電池の使用態様]
電池10は、機器の電源として用いられる。機器を使用する際、機器の所定の位置に電池10を取り付ける。このとき、機器の接続端子をそれぞれ外装缶1及び封口缶2に接触させる必要がある。図2において、機器の接続端子を外装缶1及び封口缶2に接触させた状態を模式的に示す。
図2に示すように、機器の負極接続端子61は、鋭い先端部を有する。負極接続端子61は、例えば、円錐状や多角錐状等、封口缶2に向かって先細りになる形状であってもよいし、あるいは、多角板状等、封口缶2側に角部を有する形状であってもよい。負極接続端子61は、その先端部によって絶縁体5を突き破り、封口缶2に接触する。
機器の正極接続端子62は、外装缶1に接触する。図2の例では、正極接続端子62は、外壁部12に接触する。正極接続端子62は、底部11に接触してもよい。本実施形態では、外装缶1の外表面のほとんどが絶縁体5によって覆われていないため、絶縁体5を突き破るための鋭い先端部を正極接続端子62に設ける必要はない。
負極接続端子61が絶縁体5を突き破るための先端部を有していない場合、所定の器具によって、絶縁体5に貫通孔を形成してもよい。図3は、電池10と、器具7とを備える電池セット20の概略構成を示す断面図である。器具7は、絶縁体5に貫通孔を形成するために用いられる。
図3に示すように、器具7は、本体部71と、穿孔部72とを備える。本体部71は、板状をなす。穿孔部72は、本体部71の一方面の中央部に形成されている。穿孔部72は、図2に示す負極接続端子61と同様に、鋭い先端部を有する。
穿孔部72を絶縁体5に対向させ、器具7を電池10に押し付けることにより、絶縁体5に貫通孔が形成される。絶縁体5の貫通孔は、電池10を取り付ける機器の接続端子に対応する位置に形成されればよい。絶縁体5がゴム状弾性を有する場合、絶縁体5から穿孔部72を引き抜いた後は貫通孔が閉塞するが、一旦突き破られた絶縁体5には接続端子を容易に挿入することができる。よって、接続端子を封口缶2に容易に接触させることができる。
器具7は、例えば、ステンレス、鉄、ニッケル等、導電性を有する金属材料で形成されていてもよい。この場合、電池10を器具7とともに機器に取り付けてもよい。すなわち、機器7の穿孔部72が絶縁体5を貫通して封口缶2に接触し、且つ器具7の一部が機器の負極接続端子61に接触した状態で、電池10を機器に取り付けることができる。これにより、器具7を介して、負極接続端子61と封口缶2とを電気的に接続することができる。
[効果]
本実施形態に係る電池10では、絶縁体5により、封口缶2が露出しないように覆われている。よって、電池10の外側において、封口缶2が外装缶1から絶縁される。これにより、電池10が体内に入った場合であっても、電池10の外側において、外装缶1と封口缶2とが体液を介して導通するのを抑制することができる。このため、体液の電気分解が進まず、体内におけるアルカリ性の液体の生成を防止することができる。
本実施形態に係る電池10では、絶縁体5がゴム状弾性を有する。このため、機器の負極接続端子61が絶縁体5を容易に貫通する。よって、電池10を機器に取り付ける際、負極接続端子61を封口缶2にスムーズに接触させることができる。
機器の負極接続端子61を絶縁体5から引き抜いた後、絶縁体5に形成されていた貫通孔は、ゴム状弾性によって自然に閉塞する。このため、電池10は、機器への取り付け及び機器からの取り外しを繰り返しても、外装缶1と封口缶2との絶縁性を維持することができる。
絶縁体5は、そのゴム状弾性により、封口缶2に対して良好に密着する。よって、電池10が体内に入った場合も、絶縁体5が封口缶2上に安定して維持される。このため、外装缶1と封口缶2との絶縁性をより確実に得ることができる。
<第2実施形態>
[電池の構成]
第2実施形態に係る電池10Aの概略構成を図4に示す。図4は、電池10Aを厚み方向に沿って切断した断面図である。
電池10Aは、第1実施形態に係る電池10と同様の外装缶1、封口缶2、ガスケット3、及び発電要素4を備える。電池10Aは、絶縁体5Aの構成において、第1実施形態に係る電池10と相違する。
絶縁体5Aは、封口缶2の外表面だけでなく、外装缶1の外表面の全体も覆う。このため、電池10Aでは、外装缶1及び封口缶2が露出していない。絶縁体5Aは、外装缶1の外壁部12と封口缶2の内壁部22との間におけるガスケット3の表面も覆っている。すなわち、絶縁体5Aは、電池本体の外表面の全体を覆う。絶縁体5Aの材料及び形成方法は、第1実施形態に係る電池10の絶縁体5と同様である。
電池10Aが取り付けられる機器では、正極接続端子及び負極接続端子の双方が、図2に示す負極接続端子61と同様、絶縁体5Aを突き破るための鋭い先端部を有することが好ましい。接続端子の少なくとも一方がこのような先端部を有しない場合、図3に示す器具7の穿孔部72により、絶縁体5Aにおいて接続端子に対応する位置に貫通孔を形成してもよい。
[効果]
本実施形態に係る電池10Aでは、正極として機能する外装缶1の外表面及び負極として機能する封口缶2の外表面の双方が絶縁体5Aで覆われている。このため、電池10Aの外側において、外装缶1と封口缶2との絶縁性をさらに向上させることができる。よって、電池10Aが体内に入った場合に、外装缶1と封口缶2とが体液を介して導通するのをより確実に抑制することができる。
本実施形態に係る電池10Aは、絶縁体5Aが電池本体の外表面の全体を覆うように構成される。このため、例えば、絶縁体5Aを形成するための材料を電池本体に塗布する際、当該材料を電池本体の全体に塗布すればよく、電池本体の特定の部位を選択して塗布する必要はない。よって、電池10Aは、簡易に製造することができる。
<第3実施形態>
[電池の構成]
第3実施形態に係る電池10Bの概略構成を図5に示す。図5は、電池10Bを厚み方向に沿って切断した断面図である。
電池10Bは、第1実施形態に係る電池10と同様の外装缶1、封口缶2、ガスケット3、及び発電要素4を備える。電池10Bは、絶縁体5Bの構成において、第1実施形態に係る電池10及び第2実施形態に係る電池10Aと相違する。
第1実施形態に係る電池10の絶縁体5は、封口缶2の外表面のうち、外装缶1及びガスケット3から露出している部分の全体を覆う。第2実施形態に係る電池10Aの絶縁体5Aは、それに加え、外装缶1の外表面の全体も覆う。これに対し、本実施形態に係る電池10Bの絶縁体5Bは、外装缶1の外表面の全体を覆う一方、封口缶2の外表面をほぼ覆っていない。すなわち、本実施形態では、封口缶2ではなく、外装缶1が絶縁体5Bによって露出しないように覆われる。ただし、絶縁体5Bの材料及び形成方法は、第1実施形態及び第2実施形態と同様である。
絶縁体5Bは、外装缶1の外壁部12と封口缶2の内壁部22との間におけるガスケット3の表面の少なくとも一部を覆うことが好ましい。より好ましくは、絶縁体5Bは、当該ガスケット3の表面の全体を覆う。すなわち、絶縁体5Bの上端部は、外壁部12の上縁部12aから径方向の内側に向かって延び、少なくともガスケット3まで到達していることが好ましく、封口缶2まで到達していることがさらに好ましい。
電池10Bが取り付けられる機器では、正極接続端子が、図2に示す負極接続端子61と同様、絶縁体5Bを突き破るための鋭い先端部を有することが好ましい。正極接続端子がこのような先端部を有しない場合、図3に示す器具7の穿孔部72により、絶縁体5Bにおいて正極接続端子に対応する位置に貫通孔を形成してもよい。
[効果]
本実施形態に係る電池10Bでは、絶縁体5Bで外装缶1を覆うことにより、電池10Bの外側において封口缶2から外装缶1を絶縁する。この構成であっても、第1及び第2実施形態と同様、電池10Bが体内に入った際における外装缶1と封口缶2との導通を抑制することができる。
以上、実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
10,10A,10B:電池、1:外装缶、11:底部、12:外壁部、2:封口缶、21:頂部、22:内壁部、3:ガスケット、5,5A,5B:絶縁体

Claims (2)

  1. 扁平円形状を有する電池であって、
    筒状を有する外壁部と、前記外壁部の一端を封鎖する底部とを含み、正極及び負極のうち一方の極性を有する外装缶と、
    前記底部に対向する頂部と、前記電池の径方向において前記外壁部の内側に配置され、前記頂部から前記底部に向かって延び、筒状を有する内壁部とを含み、正極及び負極のうち他方の極性を有する封口缶と、
    前記外壁部と前記内壁部との間に配置されるガスケットと、
    前記封口缶の外表面のうち前記外装缶及び前記ガスケットから露出する部分の全体、並びに前記外装缶の外表面の全体の少なくとも一方を覆う絶縁体と、を備え、
    前記絶縁体は、ゴム状弾性を有する、電池。
  2. 請求項に記載の電池であって、
    前記絶縁体は、前記封口缶の外表面のうち前記外装缶及び前記ガスケットから露出する部分の全体、並びに前記外装缶の外表面の全体の双方を覆う、電池。
JP2016050420A 2016-03-15 2016-03-15 電池 Active JP6718703B2 (ja)

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