JP7122117B2

JP7122117B2 - アルカリ電池

Info

Publication number: JP7122117B2
Application number: JP2018009971A
Authority: JP
Inventors: 聡希後藤; 繁之國谷; 龍也山崎
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2018-01-24
Publication date: 2022-08-19
Anticipated expiration: 2038-01-24
Also published as: JP2019129071A

Description

この発明は、アルカリ電池に関する。

アルカリ電池としては、例えば、有底筒状の金属製電池缶、環状に成形された正極合剤、この正極合剤の内側に配設された有底円筒状のセパレーター、セパレーターの内側に充填される負極ゲル、この負極ゲル中に挿入された金属製の負極集電子、皿状の金属製負極端子板、封口用のガスケットなどにより構成されるアルカリ電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。このアルカリ電池は、電池ケースを兼ねる電池缶が、正極合剤に直接接触することにより正極集電体を兼ね、電池缶の底面には正極端子が形成されている。

負極端子板は、フランジ状の縁がある皿状をなし、電池缶の開口にガスケットを介してかしめられて電池缶が封口されている。負極端子板の下面には負極ゲル中に挿入されている棒状の負極集電子の一方の端が溶接されており、負極集電子の他方の端側から、ほぼ円盤状をなすガスケットの中央に設けられ円筒状をなすボス部の中空部に圧入されている。ガスケットは、ボス部の外周から円盤の周縁に至る膜状の隔壁部によって電池缶における発電要素の収納空間が密閉されて、電池缶の内部が仕切られている。

特開２００７－８０５７４号公報

アルカリ電池のガスケットは、樹脂材料が電解液を吸収して脆化することに起因して亀裂が生じ、その亀裂からアルカリ電池が漏液に至る、という場合もあるが、ガスケットに割れや亀裂がなくても、上記のようにガスケットの中央ボス部に負極集電子を圧入して挿通している場合には、負極集電子とボス部との界面における電解液の這い上がり（クリープ）現象によって漏液に至る場合がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、より漏液しにくいアルカリ電池を提供することを目的としている。

かかる目的を達成するために本発明のアルカリ電池は、正極合剤と、負極ゲルと、セパレーターと電解液とが、底部が正極をなす有底筒体状の電池ケース内に収容され、負極集電子が接続された負極端子板とガスケットとにより前記底部の反対側の端となる開口が封じられているアルカリ電池であって、
前記負極集電子は、前記負極端子板に固定され前記底部側が開放されて前記負極端子板側に窪む環状溝部と、前記環状溝部に囲まれた内側の部位が前記底部側に延出している軸部と、を有し、前記軸部の延出している端側が、前記負極ゲル中に挿入されており、
前記ガスケットは、合成樹脂製の成型材でなり、前記負極集電子の前記軸部が圧入される中空部を備えた管部と、前記管部の外周から前記負極端子板の周縁と前記開口との間を封止して前記電池ケース内を隔てる隔壁部と、を有し、
前記管部の前記負極端子板側の端は、前記環状溝部に嵌入されていることを特徴とするアルカリ電池である。

かかるアルカリ電池において、
前記軸部の外径は、前記管部の内径より大きく、前記管部の外径は前記環状溝部の外径より大きいことを特徴とする。

かかるアルカリ電池において、
前記環状溝部の内径は、前記管部の外径に対して１％以上小さく形成されていることを特徴とする。

かかるアルカリ電池において、
前記環状溝部の底と前記管部の前記負極端子板側の端との間には、シール剤が充填されていることを特徴とする。

本発明によれば、より漏液しにくいアルカリ電池を提供することが可能である。

本発明の一実施形態にかかるアルカリ電池の構造を示す図である。図２は、封口体の構成を示す断面図である。

本発明の一実施例について、以下に添付図面を参照しつつ説明する。
本発明の一実施形態に係るアルカリ電池は、図１に示すように、上述した従来の円筒形アルカリ電池と同様に、有底筒状の金属製電池缶２、環状に成形された正極合剤３、この正極合剤３の内側に配設された有底円筒状のセパレーター４、亜鉛合金を含んでセパレーター４の内側に充填される負極ゲル５、この負極ゲル５中に挿入された金属製の負極集電子６、皿状の金属製負極端子板７、封口用のガスケット２０を有している。この構造において、正極合剤３、セパレーター４、負極ゲル５が、電解液の存在下でアルカリ電池１の発電要素を形成する。

以下の説明においては、アルカリ電池において、有底筒状の電池缶２の底側を下とし、負極端子板７側を上として上下の方向を示すものとする。

電池缶２は、電池ケースを兼ねるとともに、正極合剤３に直接接触することにより、正極集電体を兼ねている。また、電池缶２の底面には正極端子８が形成されている。負極端子板７は、フランジ状の縁７ａを全周に有する円形皿状をなしており、伏せた状態で電池缶２の上端に形成されている開口にガスケット２０を介してかしめられている。

負極ゲル５中に挿入された棒状の軸部６ａを有する負極集電子６は、その上端が皿状の負極端子板７の下面に溶接され上下方向に沿うように固定されている。なお、負極端子板７、負極集電子６およびガスケット２０は、封口体としてあらかじめ一体に組み合わせられており、ガスケット２０が電池缶２の開口縁部と負極端子板７におけるフランジ状の縁７ａとの間に挟持されて電池缶２が封口される。また、電池缶２の周囲には熱収縮フィルムからなる外装ラベル９が被装されている。

図２に示すように、封口体を構成する負極集電子６は、上下方向に沿って配置される軸部６ａと、軸部６ａの上端に設けられる円盤状の円盤端部６ｂと、円盤端部６ｂの外周縁部から垂設された環状壁部６ｃと、を有している。軸部６ａと、円盤端部６ｂと、環状壁部６ｃとは、軸部６ａを上下に貫く軸を中心として同心に形成されており、環状壁部６ｃは、内周面が軸部６ａの外周面と間隔を空けるとともに、軸部６ａを取り囲むように設けられている。このため、軸部６ａの周りには、円盤端部６ｂを底とし、下方に開放された環状溝部６ｄが設けられている。また、負極集電子６は、円形皿状をなす負極端子板７とも同心に配置され、円盤端部６ｂが、負極端子板７に溶着されている。

ガスケット２０は、円盤の周囲に上方に立設する壁面（以下、外周部）２０ａが巡るほぼカップ状をなし、円盤の中心には、負極集電子６の軸部６ａが圧入される中空部２０ｂを備えた円筒状の管部としてのボス部２０ｃが設けられている。ボス部２０ｃの外周から円盤の周縁となる外周部２０ａに至る膜状の隔壁部２０ｄには同心円状の凹凸が形成されている。電池缶２の内部は、隔壁部２０ｄによって発電要素の収納空間が密閉されて、電池缶２の内部が上下に仕切られている。

ガスケット２０は、シール剤２１が充填された環状溝部６ｄに上端部２０ｅが挿入されて、負極端子板７及び負極集電子６とあらかじめ一体に組み合わされている。このとき、軸部６ａの外径ｄ１は、ボス部２０ｃの内径Ｄ１より大きく、ボス部２０ｃの外径Ｄ２は環状溝部６ｄの内径ｄ２より大きく形成されているので、軸部６ａは、ボス部２０ｃの中空部２０ｂに圧入されており、ボス部２０ｃは環状溝部６ｄに圧入されている。このため、ボス部２０ｃの上端部２０ｅが環状溝部６ｄに、より隙間なく嵌入されている。嵌入されたボス部２０ｃの上端部２０ｅと、環状溝部６ｄの底をなす円盤端部６ｂとの間は、シール剤２１により封止されている。

このように、負極端子板７、負極集電子６およびガスケット２０は、封口体としてあらかじめ一体に組み合わせられており、ガスケット２０の外周部２０ａが、電池缶２の開口縁部と負極端子板７の縁との間に挟持された状態でかしめられることで、電池缶２が気密シールされる。

本実施形態のアルカリ電池１によれば、ボス部２０ｃの負極端子板７側の端は、環状溝部６ｄに嵌入されている。このため、本実施形態のアルカリ電池１は、ボス部２０ｃの中空部２０ｂと負極集電子６の軸部６ａとの間を液密に封止するだけでなく、ボス部２０ｃと環状溝部６ｄの円盤端部６ｂ及び環状壁部６ｃの間においても液密に封止している。このため、ボス部２０ｃの中空部２０ｂに負極集電子６の軸部６ａが圧入されているだけの場合より、より確実に漏液を防止することが可能である。

本実施形態のアルカリ電池１は、軸部６ａの外径ｄ１が、ボス部２０ｃの中空部２０ｂの内径Ｄ１より大きく、ボス部２０ｃの外径Ｄ２が、環状溝部６ｄの内径ｄ２より大きく形成されているので、軸部６ａとボス部２０ｃの中空部２０ｂとを、及び、ボス部２０ｃと環状壁部６ｃとを確実に圧入して漏液を防止することが可能である。

また、環状溝部６ｄの底をなす円盤端部６ｂとボス部２０ｃの負極端子板７側の端との間には、シール剤２１が充填されているので、ボス部２０ｃと負極集電子６との間からの漏液をさらに確実に防止することが可能である。このとき、シール剤２１は、環状溝部６ｄに充填されて、環状溝部６ｄの開口がボス部２０ｃに塞がれているので、シール剤２１を円盤端部６ｂとボス部２０ｃの負極端子板７側の端との間に留まらせることが可能である。このためシール剤２１の塗りむらや、シール剤２１の広がりによるシーリング効果の低下を防止することが可能である。

本発明のアルカリ電池１における漏液の防止効果の確認実験の結果を以下に示す。
アルカリ電池１における漏液の防止効果の確認実験は、アルカリ電池ＬＲ６を６０℃９０％Ｒ．Ｈ．の環境で１００日間保存し、負極クリープ（ボス部と負極集電子の界面から電解液の這い上がり）の発生数を調査した。このとき、環状壁部６ｃを有していない従来の負極集電子を備えたアルカリ電池（サンプル１）、環状溝部６ｄの内径ｄ２とボス部２０ｃの外径Ｄ２とがほぼ等しいアルカリ電池（サンプル２）、環状溝部６ｄの内径ｄ２がボス部２０ｃの外径Ｄ２に対して１％小さなアルカリ電池（サンプル３）を用いて調査した。このとき、サンプル２、サンプル３については、ボス部２０ｃの外径Ｄ２を変えることなく、環状溝部６ｄの内径ｄ２のみを相違させている。

表１に、各サンプルについての負極クリープによる漏液発生率(%)を示した。

表１に示したように、サンプル２では、環状溝部６ｄが存在することでまたシール剤２１が環状溝部６ｄ内に保持されるようになり、従来例であるサンプル１と比較して漏液発生率が減少した。サンプル３では、圧入状態となっていることからさらに漏液発生率が減少した。このように、環状溝部６ｄの内径ｄ２を、ボス部２０ｃの外径Ｄ２に対して１％以上小さく形成しておくと、漏液をより確実に防止することが可能である。

上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。

１アルカリ電池、２電池缶、３正極合剤、４セパレーター、５負極ゲル、
６負極集電子、６ａ軸部、６ｂ円盤端部、６ｃ環状壁部、６ｄ環状溝部、
７負極端子板、７ａ負極端子板の縁、８正極端子、９外装ラベル、
２０ガスケット、２０ａ外周部、２０ｂ中空部、２０ｃボス部、
２０ｄ隔壁部、２０ｅ上端部、２１シール剤、Ｄ１ボス部の内径、
Ｄ２ボス部の外径、ｄ１軸部の外径、ｄ２環状溝部の内径

Claims

正極合剤と、負極ゲルと、セパレーターと電解液とが、底部が正極をなす有底筒体状の電池ケース内に収容され、負極集電子が接続された負極端子板とガスケットとにより前記底部の反対側の端となる開口が封じられているアルカリ電池であって、
前記負極集電子は、前記負極端子板に固定され前記底部側が開放されて前記負極端子板側に窪む環状溝部と、前記環状溝部に囲まれた内側の部位が前記底部側に延出している軸部と、を有し、前記軸部の延出している端側が、前記負極ゲル中に挿入されており、
前記ガスケットは、合成樹脂製の成型材でなり、前記負極集電子の前記軸部が圧入される中空部を備えた管部と、前記管部の外周から前記負極端子板の周縁と前記開口との間を封止して前記電池ケース内を隔てる隔壁部と、を有し、
前記管部の前記負極端子板側の端は、前記環状溝部に嵌入されていることを特徴とするアルカリ電池。
請求項１に記載のアルカリ電池において、
前記軸部の外径は、前記管部の内径より大きく、前記管部の外径は前記環状溝部の内径より大きいことを特徴とするアルカリ電池。
請求項２に記載のアルカリ電池において、
前記環状溝部の内径は、前記管部の外径に対して１％以上小さく形成されていることを特徴とするアルカリ電池。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のアルカリ電池において、
前記環状溝部の底と前記管部の前記負極端子板側の端との間には、シール剤が充填されていることを特徴とするアルカリ電池。