JPH05242875A - 多層フィルムシールアセンブリを有する空気補助アルカリ電池 - Google Patents

多層フィルムシールアセンブリを有する空気補助アルカリ電池

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JPH05242875A
JPH05242875A JP4329811A JP32981192A JPH05242875A JP H05242875 A JPH05242875 A JP H05242875A JP 4329811 A JP4329811 A JP 4329811A JP 32981192 A JP32981192 A JP 32981192A JP H05242875 A JPH05242875 A JP H05242875A
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JP4329811A
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Robert J Hyland
ジエームス ハイランド ロバート
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気をして有効に電池に入らせ、電解質が電
池を去るのを防ぎ一方又安全弁として機能する空気補助
電池のためのシールを提供する。 【構成】 少なくとも1個の開口を有するベースを有す
る有機重合体状シール部材及びベース上に配置された多
層のプラスチックフィルムを含む空気補助アルカリ電池
に使用される多層フィルムのシールであって、該多層プ
ラスチックフィルムは、異なるタイプのプラスチックフ
ィルムの2枚の外層の間に挟まれたプラスチックフィル
ム例えばポリテトラフルオロエチレンの少なくとも1枚
の内層を含み、該多層フィルムは、少なくともその周縁
の領域でヒートシールされて、フィルムの内層を通して
外層の間に完全な結合を形成し、内層は、空気に対して
多孔性であり一方電池の電解質が電池から去ることを防
ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも1個の開口
を有するベース並びにベースの上に配置された多層プラ
スチックフィルムを有する有機重合体状シール部材を含
む空気補助アルカリ電池に使用され、第一のプラスチッ
クフィルム例えばポリテトラフルオロエチレンの少なく
とも1枚の内層を含む該多層プラスチックフィルムは、
異なるプラスチックフィルム例えばポリプロピレンの2
枚の層の間に挟まれる多層フィルムシールに関する。
【0002】
【従来の技術】アルカリ電池は、当業者に周知であり、
そして一般に亜鉛のアノード、カソードとしての二酸化
マンガン、そして電解質としての水酸化カリウムの水溶
液を使用する。これらの電池は、工業用及び家庭用の使
用のため容易に入手できる。最近、新しいタイプのアル
カリ電池が、スペインの会社であるCegasa In
ternationalにより開示された。空気補助電
池と呼ばれるこの電池は、アノードとして亜鉛、カソー
ドとして二酸化マンガン、そして電解質として水酸化カ
リウムの水溶液を使用する。この電池は、二酸化マンガ
ン(MnO)を含む正の電極が、その周縁の回りで支
持されそして孔の開いたしかも肋材を付けた空気を分散
する格子により電池でその全長に沿って支持される。電
池の底部又は負の末端は、絶縁支持体を有し、それは、
空気をして電池に入らせ、そして支持された正の電極の
外側を沿って上に通過させる。電池が最初に回路中に組
み込まれるとき、電気化学反応は、主として二酸化マン
ガンのカソードの存在に依存する。反応が進みそして二
酸化マンガンのカソードが電気化学的に還元されると
き、電池内の空気は、二酸化マンガンを再酸化しそして
再充電する。それ故、空気補助電池は、カソードの二酸
化マンガンを「再充電」するために、空気中の酸素を使
用するようにテザインされる。二酸化マンガンのこの
「再充電」は、カソードにおける二酸化マンガンの固定
した量が、多数回放電され次ぎに再充電できることを意
味する。対照的に、標準のアルカリバッテリにおけるカ
ソードのアンペア時の出力は、電池が製造されるときに
電池に組み込まれる二酸化マンガンの量により制限され
る。そのため、カソードのアンペア時の入力に基づい
て、空気補助アルカリバッテリから得ることのできる最
大のシービスは、匹敵できるサイズの標準のアルカリバ
ッテリから得ることのできる最大のサービスより大き
い。空気補助アルカリ電池における酸素を二酸化マンガ
ンに得る必要性は、バッテリの部分例えばシールが、酸
素をしてカソードを流れさせそして直接接触するように
デザインされなければならない。これに対して、普通の
アルカリ電池におけるシールは、気密であるようにデザ
インされる。
【0003】それぞれ電池中及びそれからの望ましくな
い物質の進入及び/又は排出を防ぎつつ空気をしてシー
ルを通過させる異なるタイプのシールが、使用されてき
た。特に、シールは、電池からの電解質がシールを通過
するのを防止しなければならない。シールの他の望まし
い特徴は、内圧が予定された値を越えるとき、破裂しそ
して電池の内圧を放出する安全弁を設けることにある。
シールは、空気をして電池に入らしめそして電解質が電
池から逃れるのを防ぐようにデザインされるが、これら
の特徴を有するシールを又安全弁として機能するように
することは、困難である。
【0004】
【発明の概要】空気をして有効に電池に入らせ、電解質
が電池を去るのを防ぎ一方又安全弁として機能する空気
補助電池のためのシールを提供するのが、本発明の一つ
の目的である。最小の空間を占めそれにより電池の活性
成分に最大の容積を割り当てる、多孔性のシール及び安
全弁アセンブリを提供するのが、本発明の他の目的であ
る。製造するのが容易でしかも生産するのにコストの安
い空気補助電池のためのシール及び安全弁アセンブリを
提供するのが本発明の他の目的である。上記及び他の目
的は、以下の記述及びそれの図を考えて明らかになるだ
ろう。
【0005】本発明は、電解質を含む電池の活性成分を
含む空気補助電池において、それらの全ては、少なくと
も1個の開口を有するカバーにより閉じられた容器内で
組み立てられ、そして該カバーは、少なくとも1個の開
口を有するベースを有する有機重合体状シール部材及び
該シール部材のベース上に配置された多層のプラスチッ
クフィルムを含むシールアセンブリと結合し、該多層プ
ラスチックフィルムは、異なるタイプのプラスチックフ
ィルムの2枚の外層の間に挟まれた第一のプラスチック
フィルムの少なくとも1枚の内層を含み、前記の2枚の
外層は、実質的に同じ融点を有し、さらに該融点は、第
一のプラスチックフィルムの少なくとも1枚の内層の融
点より低く、前記の2枚の外層及び前記の少なくとも1
枚の内層は、多孔性であって電池から電解質の通過を防
ぐ該内層を空気が通過するようにし、該多層フィルム
は、少なくともその周縁の領域でヒートシールされて、
前記の2枚の層が、周縁領域で該内層を通して完全な結
合を形成し、それにより空気をして多層フィルムを通過
させるが電池の電解質が通過するのを防ぐ空気補助電池
に関する。
【0006】好ましくは、フィルムの内層は、2枚以上
の層からなり、さらに好ましくは2枚の層からなる。多
層フィルムは、望ましくない物質例えば電解質が容器か
ら出るのを防ぐのに充分なほど厚くなくてはならない
が、内圧が予定の量を越えるとき破裂するのを防ぐほど
厚くあってはならない。内部のフィルムは、電解質の浸
透を妨害しなければならないが、同時に空気を通過させ
なけばならない。上部及び下部のフィルムは、特定の領
域におけるこれらのフィルムの成功した溶接が、次ぎに
空気補助電池用の多孔性のシールとして使用するのに理
想的に適したアセンブルした多層フィルムを保証するよ
うに、好ましくは同じ物質から作られる。実質的に同じ
融点を有する上部及び下部のフィルムにより、次いで1
箇所以上の選択された領域を溶接することにより、完全
な結合が、より高い融点を有するフィルムの内層を通し
て形成される。換言すれば、選択された領域で、溶接か
らの熱は、上部及び下部のフィルムを溶融し、それは、
冷却して完全な結合が内部の層を経て形成するように、
フィルムの内層を次ぎに透過する。上部及び下部のフィ
ルムは、好ましくはポリピロピレンフィルムであるが、
内部のフィルムは、好ましくはポリテトラフルオロエチ
レンフィルムである。上述したように、上部及び下部の
プラスチックフィルムは、同じ物質から作られることが
好ましく、例えば超音波溶接によるように加熱されたと
き、フィルムは、同じ融点を有して、溶接の選択された
領域で、フィルムは、溶融し、次ぎに固化し、内部のフ
ィルムを通して完全な結合を形成する。内部のフィルム
が加熱結合工程中に溶融するのを防ぐために、上部及び
下部のフィルムの融点を内部のフィルムの融点より低く
するのが、又好ましい。好適な上部又は下部のフィルム
は、その商標名Celgard4400でHoechs
t Celanese Corp.(Somervil
le、N.J.)から入手できる。このフィルムは、ポ
リプロピレンフィルムであって、それは、固体の厚さ1
ミルの層のポリプロピレンに厚さ3ミルのオープンメッ
シュのポリプロピレンを加熱結合することにより製造さ
れる。オープンメッシュは、フィルムに構造上の強さを
与え、一方1ミルの厚さの層は、他のポリプロピレンの
表面に結合するのに利用できる。
【0007】上述のように、内部のフィルムは、空気を
通すほど多孔性でなければならず、そして好ましくは一
連の相互に連絡した裂け目及び/又は小さい孔により構
成されており、それらは、流動可能な物質例えば溶融し
たポリプロピレンをして好ましくはフィルムの一面から
他の面に横断させる。裂け目及び/又は孔のサイズは、
選択された気体及び/又は液体の流れを妨げるためにコ
ントロールできる。好ましい内部のフィルムは、ポリテ
トラフルオロエチレンである。好ましい態様では、内部
のフィルムは、上部及び下部のフィルムより高い融点を
有し、多層フィルムの加熱結合中、内部のフィルムは、
溶融して孔を破壊させず、それにより上部及び下部のフ
ィルム間に形成されることから完全な結合を防ぐよう
に、内部のフィルムの内部への溶融した上部及び下部の
フィルムの流れを防ぐ。完全な結合は、溶融した上部及
び下部のフィルムの流れの間にともに得られ、次ぎに選
択された領域のフィルムを固体のユニットに固化するも
のである。
【0008】上部及び下部のフィルムの厚さは、使用す
る特定のサイズ及び電池の系に応じて変化できる。多く
の使用では、上部及び下部のフィルムの厚さは、厚さ
0.5ミル−6ミルであり、最も好ましくは厚さ1ミル
−4ミルである。内部のフィルムは、1枚以上の層であ
り、各層は、厚さ1ミル−10ミル、最も好ましくは厚
さ3ミル−5ミルである。特定の厚さを有する単一の層
は、余りに強くて、それは、電池の内圧が予定された量
を越えるとき、破裂しないだろう。この問題を解決する
ために、内部のフィルムは、所望の厚さにまで加えられ
る2枚以上の層よりなるだろう。この多層の配置で、多
層の内部のフィルムを通る空気の流れは、同じ全体の厚
さを有する単一の層についてとほとんど同じであろう
が、多層の内部のフィルムの破裂は、かなり少ないだろ
う。従って、内部のフィルムについて層の数を選択する
ことにより、全体の多層のフィルムは、電池の内圧が予
定のレベルを越えるとき、破裂するようになる。電池内
で予定された圧力レベルを越えると、多層のフィルム
は、好ましくはカバーの開口を通して膨張して破裂し、
それにより内圧を開放する。シールアセンブリの好まし
い態様は、ベース、中心に直立した壁により画成される
中心の開口、周縁の直立したスカートを有し、そして空
気をして電池に流入させるためのベースの少なくとも1
個の開口を有する有機重合体状シール部材を含む。多層
のプラスチックフィルムは、その中心に開口を有するよ
うにデザインされて、中心に直立する壁を受容し、それ
により、それは、中心に直立する壁と周縁のスカートと
の間のベース部材上に配置できる。周縁の直立するスカ
ートに近い多層フィルムの領域及び中心の直立する壁に
近い多層フィルムの領域は、従来の技術例えば超音波溶
接を使用して熱結合できる。これらの領域を結合するこ
とにより、確実な多層のフィルムシール部材が形成され
る。少なくとも1個の開口を有する中間のカバーは、多
層フィルムの上に置かれ、次ぎに少なくとも1個の開口
を有する外側のカバーは、中間のカバーの上に置かれ、
そしてシール部材の周縁のスカートの使用により電池の
容器に確保される。もし所望ならば、上部のフィルム
は、スポーク車輪構造、メッシュ構造、又は不当な制約
なしに開口を通して内部のフィルムを上方に膨らませる
ための間隔の開いた開口を有する構造よりなるだろう。
他の態様は、フィルム材料の別の外側の上部のリングに
沿って中心の直立した壁に近い領域に結合できるフィル
ム材料の内部の上部リングの使用を必要とし、別の外側
の上部リングは、周縁の直立したスカートに近い領域に
結合し、それにより有機重合体状シール部材に内部の1
枚以上の層を固く確保する。
【0009】図1は、本発明の反転した空気補助アルカ
リ電池の断面図である。図2は、図1の電池を組み立て
るのに使用されるサブアセンブリの分解図である。図3
は、図2のサブアセンブリに使用される空気浸透可能な
シール部材の平面図である。図4は、本発明の反転した
空気補助アルカリ電池の他の態様の断面図である。図5
は、図4の電池を組み立てるのに使用されるサブアセン
ブリの分解図である。
【0010】図1に関し、空気補助アルカリ電池2は、
電池の外部端子をも形成する従来の導電性の鉄製容器4
で組み立てられる。電池2用のカソード6は、多孔性の
二酸化マンガンである。多孔性の高い二酸化マンガンの
良好な源は、いわゆる化学的に合成された二酸化マンガ
ン又はCMDである。CMDは、通常25%−35%の
孔度を有して市販されている。しかしながら、CMD
は、約60%の孔度を有する非常に多孔性の球の形で製
造できる。多孔性の球は、空気補助電池における酸素と
の反応に利用できる表面を実質的な量有する。空気のな
い環境で空気補助電池の全エネルギー容量を増大するた
めに、実質的に固体のMnOは、電池の反応のために
利用されねばならない。実質的に固体のMnOの良好
な源は、電気分解的に折出したMnO又はEMDであ
る。EMDは、電気分解的に析出した物質が、電極から
はがされ、砕かれそしてスクリーンされた後、密な粒子
の形で得ることができる。EMDは、約10%−16%
の孔度を有し、それ故実質的に固体の物質である。EM
D対CMDの比が増すにつれ、電池の空気のない容量も
又増す。電池のカソードに使用されるCMD及びEMD
の量は、電池の所望のパラメータに依存し、例えばカソ
ード当りに使用される多少のCMDは、空気の存在で望
まれるエネルギー容量に依存する。空気のない環境にお
ける良好な電池の容量並びに空気を含む環境における良
好な再充電可能性では、1:5即ちCMDの1重量部対
EMDの5重量部の混合物が好ましい。カソード6が、
容器4内で形成された後、セパレータ8が加えられ、電
極間のイオンの移動をなお行わせつつ、アノード材料1
0をカソード6及び容器4から物理的に隔離する。アノ
ードミックス10は、次に電池のセパレータが区画した
空洞に加える。アノードミックス10は、亜鉛粉末、ゲ
ル形成結合剤及び電池に使用される液体電解質を含む。
好ましい結合剤は、B.F.GoodrichComp
any(Cleveland、Ohio)から入手でき
るカルボキシポリメチレン重合体であるCarbopo
1940である。好ましい電解質は、水酸化カリウムの
水溶液である。
【0011】空気補助電池2では、二酸化マンガンであ
る放電した活性カソード6は、電池内の空気とのそして
電池に入ることのできる空気との反応を行い、再充電さ
れてそれにより還元された酸化マンガンを二酸化マンガ
ンに再酸化する。アルカリ電池の放電では、二酸化マン
ガンは、より低い酸化状態に還元される。空気中の酸素
は、或る時間自発的により高い酸化状態を保つか又は再
生するだろう。もし電池が、短い時間の速い速度の放電
にさらされたならば、電池は、各放電の間かなりの時間
休ませて、空気をして完全にMnOを再充電しなけれ
ばならない。しかしながら、もし電池が、MnOが入
ってくる空気により再充電される速度より遅い速度で連
続的に放電されるならば、空気は、それが放電されるの
と同じ速さでMnOを再充電する。換言すれば、電池
が放電する速度にかかわらず、もし電池が遅い速度で消
耗するか、又は充分な時間休止されるならば、再充電さ
れるカソードの能力は、空気のその接近によってのみ制
限される。カソード材料は、亜鉛アノード材料を含むこ
となく再生される。亜鉛は、放電中酸化するが、それ
は、休止期間中再生できない。これを考えて、より少な
いカソード材料が、空気補助アルカリ電池に加えられる
必要があり、次に亜鉛の容積は、電池で増して電池の全
体の容量を増すことになる。
【0012】図1に戻って、アルカリ電解質溶液は、水
中の水酸化カリウムの約34−37重量%溶液である。
アノードミックス10からの電解質は、セパレータ8及
びカソード6に浸透する。開放された領域12が、電池
に残されて、アノードミックス10の膨張のための空間
を設ける。図2に関し数字20により一般に示されるサ
ブアセンブリは、電池を閉じるために使用される。サブ
アセンブリ20は、アノード電流コレクタ22、シール
部材24、多層フィルム26、中間のカバー28及び二
三の片をともに結合するために使用されるリベット30
よりなる。アノード電流コレクタ22は、電池のアルカ
リ環境に不活性な電気的に導電性の金属から作られる。
コレクタの金属は、好ましくはシートの真鍮である。ア
ノード電流コレクタ22は、巻かれて、シール部材24
の底部に対して緊密に適合した頂部の平らな表面32を
有する弓形の形を有する。爪状の形をしたコレクタも又
好適である。シール部材24は、電池の二三のコンポー
ネントと両立できる有機重合体物質から製造される。好
ましい物質は、ポリプロピレンである。シール部材24
は、内部の直立した壁34を囲む実質的に平らな底部の
部分33を有する。底部の部分33の下にしかもそれの
周縁と一致して、実質的に円形の突き出した第一の壁部
分36がある。多数の円周上の間隔のあいたスポーク3
8は、底部の部分33から上方に離れて延在している周
縁の直立した壁40の外へそしてその下の底部の部分3
3の周縁から延在する。スポーク38の間の空いた空間
42は、シール部材24を通過するために空気の通路を
もたらす。
【0013】多層フィルム26は、壁34及び壁40に
より制限されるシール部材24の領域内に適合する。多
層フィルム26は、有機重合体物質例えばポリプロピレ
ン46の2枚の層の間に挟まれたポリテトラフルオロエ
チレン44の2枚の層から作られる。多層フィルム26
は、周縁の領域48及び内部の領域50で超音波溶接さ
れて、シールされた多層アセンブリを生成する。上述の
ように、所望ならば、上部の層46は、内部のフィルム
44を最小の抵抗又は抑制で膨張させるために、間隔の
空いた開口を有することができるだろう。多層フィルム
26は、所望ならば、溶接により底部33及びスポーク
38に固定できる。好ましくは、多層フィルム26は、
底部33上に配置され、次に多層フィルム26の層は、
溶接好ましくは超音波溶接により、ともにそして底部3
3及びスポーク38に 確保される。脂肪族ポリアミド
接着剤例えば米国特許第3922178号に開示された
タイプは、溶接をバックアップしそしてシール部材24
及び多孔性の多層フィルム26の間への電解質のしみこ
みを防ぐのに使用される。2個のビーズの接着剤が使用
できる。1個のビーズは、それが周縁の壁40の内側と
結合する底部33の周縁の回りに置かれ、そして第二の
ビーズは、それが内部の直立する壁34と結合する底部
33上に置くことができる。多孔性の多層フィルム26
を正しい位置に置くのをさらに確実にするために、同心
の隆起した内側及び外側の端52は、シール部材24の
底部33上に形成できる。もし望むならばそして示され
ていないが、2個の内部の端及び2個の外部の端は、シ
ール部材24の底部33上に形成できる。多層フィルム
26は、次に底部33上の端52と中間のカバー28と
の間に確保されるだろう。孔の開いた中間のカバー28
は、好ましくはステンレス鋼から作られ、そしてその中
に一組の間隔の空いた隙間54を有して電池中への空気
の通過を行わせる。孔の開いた中間のカバー28は、周
縁の壁40により制限されたシール部材24の領域内に
適合する。リベット30は、好ましくは真鍮から作ら
れ、図1に示すようにサブアセンブリ20の全てのパー
ツをともに結合するために容易に広げられる薄い部分5
6を有する。サブアセンブリ20の二三のコンポーネン
ト及び全体の電池の大きさは、組み立てられる電池のタ
イプについて特別なサイズの要件に合致するように変化
できる。
【0014】サブアセンブリ20は、図1に示された上
に向いた電池の底部中に挿入される。壁36は、カソー
ド材料6に向かってセパレータ8の上端を動く。壁36
及びセパレータ8は、アノードミックス10を、電池に
入る空気と接触することから保護する。これは、酸素と
の直接反応による亜鉛の損失を避ける。シール部材24
の周縁の壁40は、中間のカバー28を、容器4との電
気的接触から絶縁する。電池の組み立てを完了するため
に、底部のカバー58は、鋼の容器4中に置かれ、そし
てシール部材24の周縁の壁40により容器4との接触
から電気的に絶縁される。底部のカバー58は、リベッ
ト30又は他の電気的に伝導性の手段と電気的に接触
し、底部のカバー58をして電池に関する第二の外部の
端子となるようにする。鋼の容器4の端及びサブアセン
ブリ20の壁40の端は、次に巻かれて、電池4の底部
上の位置に固定された底部のカバー58の上に向いた部
分60を保持する。隙間62は、底部のカバー58を囲
み、それを容器4との接触から隔てる。底部のカバー5
8は、3個の小さい隙間64を含み、その一つは、図1
に示され、約120度離れており、電池2の底部中に入
る空気の通路を設ける。空気は、サブアセンブリ20を
通過でき、そして空気の通路42を通るカソード6の頂
部と接触できる。頂部のカバー66は、カソードが正し
い位置に押し込まれた後に、溶接部68により容器に固
定できる。それは、それが単に容器4に取り付けられる
とき、この工程の前又はその後に加えられることができ
る。
【0015】図4及び5は、異なるデザインシールアセ
ンブリを利用する本発明の他の態様を示す。特に、図4
及び5は、図1の電池2に示される同じコンポーネント
の二三を使用する空気補助アルカリ電池3を示し、これ
らのコンポーネントは、同じ番号で示される。図5に示
されるようなサブアセンブリ5は、図4に示されるよう
に電池3を閉じるのに使用される。サブアセンブリ5
は、エレクトロニックス的に伝導性の金属から製造され
るアノード電流コレクタ爪7よりなる。シール部材9
は、電池3のコンパートメントと両立可能な有機重合体
物質から製造され、好ましい物質は、ポルプロピレンで
ある。シール部材9は、直立する内部の壁13を囲む実
質的に平らな底部の部分11を有する。多数の円周上の
間隔の開いたスポーク17は、底部部分11から上方に
離れて延在する周縁の直立する壁19の外へそしてその
下に底部の部分11の周縁から延在する。スポーク間の
空間21は、シール部材9を通過する空気のための通路
をもたらす。
【0016】多層フィルム25は、周縁の壁19及び内
部の壁13により制限されたシール部材9の領域内に適
合する。多層フィルムは、有機重合体物質例えばポリプ
ロピレン29の2枚の層の間に挟まれたポルテトラフル
オロエチレン27の2枚の層から製造される。多層フィ
ルム25は、周縁の領域31及び内部の領域33で超音
波的に溶接され、シールした多層アセンブリを生成す
る。上述のように、所望ならば、上の層29は、内部の
フィルム27をして最小の抵抗又は抑制で膨張させる間
隔の開いた開口を有するだろう。多層フィルム25は、
所望ならば、溶接により底部11及びスポーク17に固
定できる。脂肪族ポリアミド接着剤例えば米国特許第3
922178号に開示されたタイプは、溶接をバックア
ップし、そしてポリプロピレンシール9及び多孔性の多
層フィルム25の間の電解質のしみこみを防ぐために使
用できる。2個のビーズの接着剤が使用できる。1個の
ビーズは、それが周縁の壁19の内側に結合する底部1
1の周縁の回りに置かれ、そして第二のビーズは、それ
が内部の直立する壁13と結合する底部11上に置くこ
とができる。多孔性の多層フィルム25が正しい位置に
置くことをさらに確実にするために、同心の隆起した端
35は、シール9の底部11上に形成できる。多層フィ
ルム25は、次に底部11の上の端35及び中間のカバ
ー37の間に確保されるだろう。孔の開いた中間のカバ
ー37は、ステンレス鋼から作られ、そしてその中に一
組の間隔の開いた隙間39を有して電池中への空気の通
過を行わせる。孔の開いた中間のカバー37は、周縁の
壁19により制限されたシール部材9の領域内に適合す
る。伝導性の爪7は、好ましくは真鍮から作られ、パー
ツをともに結合するためにサブアセンブリ5中に挿入し
そしてそれを通ることのできる薄い部分41を有する。
サブアセンブリ5の二三のコンポーネント及び全体の電
池の大きさは、組み立てられる電池のタイプについて特
別なサイズの要件に合致するように変化できる。サブア
センブリ5は、図4に示されるような反転した電池の底
部中に挿入される。シール部材9の周縁の壁19は、中
間のカバー37をして容器4との電気的接触を絶縁す
る。電池の組み立てを完了するために、底部のカバー5
8は、鋼製の容器4中に置かれ、そして又シール部材9
の周縁の壁19により容器4との接触から絶縁される。
底部のカバー58は、爪7又は他の好適な電気的に伝導
性の手段と電気的に接触し、底部のカバー58をして電
池3のための第二の外部の端子となる。鋼製の容器4及
びサブアセンブリ5の端は、次に巻かれて、電池3の底
部に正しい位置に固定された底部のカバー58の上に向
いた部分60を保持する。隙間62は、底部カバー58
を囲み、それを容器4との接触から隔てる。底部のカバ
ー58は、3個の小さい隙間64を含み、その一つは、
図4に示され、約120度離れており、電池3の底部中
に入る空気の通路を設ける。空気は、サブアセンブリ5
を通過でき、そして空気の通路21を通るカソード6の
頂部と接触できる。頂部のカバー66は、カソードが正
しい位置に押し込まれた後に、溶接部68により容器に
固定できる。それは、それが単に容器4に取り付けられ
るとき、この工程の前又はその後に加えられることがで
きる。
【0017】
【実施例】図1に示されるような本発明のDサイズの空
気補助アルカリ電池(サンプルA)の二三のロットが、
漏れについて貯蔵してテストされた。各電池の多層フィ
ルムのシールは、それぞれ厚さ4ミルの2枚の層のポリ
プロピレンの間に挟まれたそれぞれ厚さ4ミルの2枚の
層のポリテトラフルオロエチレンフィルムよりなった。
多層フィルムは、図1に関して記述されたように超音波
で溶接された。同様な電池のロット(サンプルB)は、
製造されたが、但し電池のシールは、ポリプロピレンシ
ールに超音波で溶接されたポリピロピレンの2枚の層に
より製造された。12週間90%の相対湿度(RH)で
45℃で、サンプルA及びBの電池の貯蔵の漏れを観察
し、結果は、サンプルAの電池に関する平均の漏れは、
サンプルBの電池に関する平均の漏れより95%少なか
ったことを示した。20週間77%のRHで37℃で、
サンプルAの電池に関する平均の漏れは、サンプルBの
電池に関する平均の漏れより60%少なかった。12週
間50%のRHで45℃で、サンプルAの電池に関して
漏れはなかったが、一方サンプルBの電池は、20%の
平均の漏れを有した。8週間71℃で、サンプルAの電
池に関して漏れはなかったが、一方サンプルBの電池
は、50%の平均の漏れを有した。
【0018】本発明は、その好ましい態様に関して記載
されたが、多くの変化及び修飾は、当業者にとり明らか
になるだろう。それ故、請求の範囲は、全てのこれらの
変化及び修飾を含むように従来の技術を考慮して可能な
限り広く解釈するのを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の反転した空気補助アルカリ電池の断面
図である。
【図2】図1の電池を組み立てるのに使用されるサブア
センブリの分解図である。
【図3】図2のサブアセンブリに使用される空気浸透可
能なシール部材の平面図である。
【図4】本発明の反転した空気補助アルカリ電池の他の
態様の断面図である。
【図5】図4の電池を組み立てるのに使用されるサブア
センブリの分解図である。
【符号の説明】
2 電池 3 電池 4 容器 5 サブアセンブリ 6 カソード 7 コレクタの爪 8 セパレータ 9 シール部材 10 アノード 11 底部の部分 12 開いた領域 13 直立する内部の壁 17 スポーク 19 周縁の直立する壁 20 サブアセンブリ 21 空間 22 アノード電流コレクタ 24 シール部材 25 多層フィルム 26 多層フィルム 27 ポリテトラフルオロエチレンの層 28 中間のカバー 29 有機重合体物質の層 30 リベット 31 周縁の領域 32 表面 33 底部 34 内部の直立する壁 35 端 36 第一の壁の部分 37 中間のカバー 38 スポーク 39 隙間 40 周縁の直立する壁 41 薄い部分 42 開いた空間 44 ポリテトラフルオロエチレンの層 46 有機重合体物質の層 52 端 54 隙間 58 底部のカバー 60 上に向いた部分 62 隙間 64 隙間 66 上のカバー 68 溶接

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電解質を含む電池の活性成分を含む空気
    補助電池において、それらの全ては、少なくとも1個の
    開口を有するカバーにより閉じられた容器内で組み立て
    られ、そして該カバーは、少なくとも1個の開口を有す
    るベースを有する有機重合体状シール部材及び該シール
    部材のベース上に配置された多層のプラスチックフィル
    ムを含むシールアセンブリと結合し、該多層プラスチッ
    クフィルムは、異なるタイプのプラスチックフィルムの
    2枚の外層の間に挟まれた第一のプラスチックフィルム
    の少なくとも1枚の内層を含み、前記の2枚の外層は、
    実質的に同じ融点を有し、さらに該融点は、第一のプラ
    スチックフィルムの少なくとも1枚の内層の融点より低
    く、前記の2枚の外層及び前記の少なくとも1枚の内層
    は、多孔性であって電池から電解質の通過を防ぐ該内層
    を空気が通過するようにし、該多層フィルムは、少なく
    ともその周縁の領域でヒートシールされて、前記の2枚
    の層が、周縁領域で該内層を通して完全な結合を形成
    し、それにより空気をして多層フィルムを通過させるが
    電池の電解質が通過するのを防ぐ空気補助電池。
  2. 【請求項2】 該シール部材は、シール部材のベースに
    おける開口及び周縁の直立したスカートを画成する中心
    に位置した直立する壁を有し、該多層フィルムは、直立
    した壁を受容する中心で画成された開口を有し、そして
    該多層フィルムは、中心に位置する直立した壁と直立し
    た周縁のスカートとの間のシール部材のベース上に配置
    され、該多層フィルムは、直立した周縁のスカートに隣
    接するその周縁の領域でそしてシール部材のベースにヒ
    ートシールされ、さらに中心に位置する直立した壁に隣
    接するその内部の領域でそしてシール部材のベースにヒ
    ートシールされる請求項1の空気補助電池。
  3. 【請求項3】 内部のフィルムは、ポリテトラフルオロ
    エチレンである請求項1の空気補助電池。
  4. 【請求項4】 フィルムの2枚の外層は、ポリプロピレ
    ンである請求項1の空気補助電池。
  5. 【請求項5】 内部のフィルムは、ポリテトラフルオロ
    エチレンである請求項4の空気補助電池。
  6. 【請求項6】 内部のフィルムは、少なくとも2枚の層
    を含み、各層は、厚さ3ミル−5ミルである請求項3の
    空気補助電池。
  7. 【請求項7】 2枚の外層のそれぞれは、厚さ1ミル−
    4ミルである請求項6の空気補助電池。
  8. 【請求項8】 2枚の外層は、同じ材料である請求項1
    の空気補助電池。
  9. 【請求項9】 2枚の外層は、ポリプロピレンである請
    求項2の空気補助電池。
  10. 【請求項10】 内部のフィルムは、2層のポリテトラ
    フルオロエチレンを含む請求項9の空気補助電池。
  11. 【請求項11】 2枚の外層の上の層は、少なくとも1
    個の開口を有し、内部のフィルムをして最低の抵抗で前
    記の少なくとも1個の開口を通って突き出させる請求項
    1の空気補助電池。
  12. 【請求項12】 シール部材は、ポリプロピレンであ
    り、そして多数の間隔の開いた開口は、ベースに画成さ
    れて、空気をして多層フィルムから通過させる請求項1
    の空気補助電池。
  13. 【請求項13】 内部のフィルムは、ポリテトラフルオ
    ロエチレンを含む請求項2の空気補助電池。
  14. 【請求項14】 内部のフィルムは、2枚又はそれ以上
    の層を含む請求項13の空気補助電池。
  15. 【請求項15】 フィルムの2枚の外層は、ポリプロピ
    レンである請求項14の空気補助電池。
  16. 【請求項16】 シール部材は、ポリプロピレンである
    請求項15の空気補助電池。
  17. 【請求項17】 シール部材のベースは、多数の間隔の
    開いた開口を有する請求項16の空気補助電池。
  18. 【請求項18】 2枚の外層の上の層は、少なくとも1
    個の開口を有して、内部のフィルムをして最低の抵抗で
    前記の少なくとも1個の開口を通って突き出させる請求
    項17の空気補助電池。
  19. 【請求項19】 前記の内部のフィルム及びフィルムの
    前記の2枚の外層は、電池内の圧力が予定されたレベル
    を越えるとき、それらが破裂するように選ばれる請求項
    1の空気補助電池。
  20. 【請求項20】 前記の内部のフィルム及びフィルムの
    前記の2枚の外層は、電池内の圧力が予定されたレベル
    を越えるとき、それらが破裂するように選ばれる請求項
    2の空気補助電池。
JP4329811A 1991-10-29 1992-10-28 多層フィルムシールアセンブリを有する空気補助アルカリ電池 Pending JPH05242875A (ja)

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