JPH0745883Y2 - 角形密閉式電池 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、電極端子及び安全弁を備えた金属製の蓋体に
より密封されたアルカリ蓄電池などの角形密閉式電池
の、特に蓋体の構造の改良に関するものである。

従来の技術 従来ニッケル・カドミウムなどの密閉式アルカリ蓄電池
は性能がすくれているため広い用途に使われ、形状とし
て通常の円筒形以外に角形、ボタン、コイン形がある。
角形の電池は従来比較的に電池容量の大きい場合に用い
られてきたが、ポータブル機器の小型、薄形化に伴い、
小型でエネルギー密度の高いものが要求されるようにな
ってきた。

角形電池は密閉形化した場合、電池容器の耐圧強度が円
筒形電池と比べて低く、安全弁の装備とその確実性及び
封口部分の耐漏液性の確保は構造上の必須条件であり、
その上に、電池の容積効率向上の手段として、蓋体部分
の占有容積（高さ方向の寸法）低減が求められる。

蓋体占有容積を小さく、密閉性を高める目的で提案され
たものとして、ハーメチック端子の封じガラス等に代え
て、蓋体に設けた端子ピン挿通孔の上下面を、透孔を有
する樹脂パッキングで覆い、端子ピンを挿通し、金属ワ
ッシャーを介して端子ピン先端を圧潰して、端子ピンを
固定した蓋体の周縁を、電池容器開口端に溶接して密閉
したもの（実開昭60-22753号公報など）があり、この案
に防爆機能を付与するために、前記蓋体の端子ピン挿通
孔の周縁に切欠き、もしくは小孔を設け、常時はパッキ
ングで挟持密封されているが、電池内圧力が高くなると
切欠き、小孔部分にすき間を生じて排気するようにした
案があった（実開昭59-39863号公報等）。しかしこの方
法では電池を密封する樹脂パッキングに、安全弁を形成
する弾性弁体を兼ねさせたものであり、弁作用を重視す
ると、高温下、多湿下で漏液しやすいものとなり、密封
性を重視すれば弁作用が不安定となる問題があり、高精
度な安全弁を得るには独立して設ける必要があった。

第３図は小型密閉化のために安全弁などの構造を一部改
良した角形密閉式アルカリ蓄電池の一例を示した要部縦
断面図である。図において、ニッケルめっき鋼板製の角
形電池容器11に複数の正極板12、負極板14を間にセパレ
ータ13を介して交互に積重した極板群を収納し、複数の
負極板耳片を集合した負極柱14aは負極リード板14bを介
して角形電池容器11の内壁に接続される。同様に正極板
耳片を集合した正極柱12aは、座金18と一体に形成され
た正極リード板18aと溶接され、蓋15aに設けたターミナ
ル取付孔15cに絶縁ワッシャー17c、ボルト17b、ナット1
7eで構成された正極ターミナル17に、ボルト頭17aによ
って締結される。また電池内圧が異常に高くなった場合
の安全対策として、防爆のための安全弁16が設けられて
いる。その構造は、例えば、第３図の場合蓋15aの一端
に外向きの環状突出部15bを設け、この上に金属、ゴム
等の薄膜からなる弁膜16aを載置し、その上に押えリン
グ16e及び切刃16cと排気孔16dを備えたキャップ16bをか
ぶせ、このキャップの周縁部を蓋15aに溶接固定してあ
る。このように構成された蓋体15は角形電池容器11の開
口端に載置され、周縁部19が溶接されて角形電池容器11
を密閉している。第４図は第３図に示した蓋15a、正極
ターミナル17、安全弁16で構成される蓋体15に対応する
別の案を示す要部縦断面図である。

図において、蓋体21は蓋21aの中央に設けた開孔部21c
に、上・下の絶縁ワッシャー22a,22bを介して、弁孔23a
を有するリベット状の弁座23を挿入し、かしめ孔24aを
有する正極リード板24、押え座金25を弁座の脚部23bに
嵌入し、この脚部23bの先端を外方に折曲して蓋21aと一
体にかしめつけてある。弁座23の上部には弾性弁体27、
排気孔26cを備えたキャップ26が載置され、キャップの
つば部26bを弁座23に溶着され、安全弁と正極端子を兼
ねた端子部が形成されている。

考案が解決しようとする問題点 第３図に示した構造の角形密閉式電池を小型化した場
合、電池総高Ｈに対し、端子を含む密閉部高さh_s2の占
有率が大きくなり、極板収納部高さh_p2は相対的に低く
なり、電池の容積当りの容量密度が小さくなってしまう
問題があった。すなわち、電池内の空間高さh_kは、例え
ば12の正極板５枚、14の負極板６枚等複数の極板を積重
し極板群を形成する場合、各極板の耳片を集合した正極
柱12a、負極柱14aは耳片を折曲して溶接するために所定
の長さが必要であり、従ってあまり低くできない。また
端子部分の高さh_t2もターミナル17及び安全弁16の機
能，加工精度を考慮すると、従来のものをさらに低くす
ることは困難である。第４図に示した蓋体21の場合は蓋
21aに段部21bを形成し皿状にすることによって、弁座23
の位置を下げているが、端子部を構成する部品数が多
く、気密，液密性を確保するための強度及び加工精度の
維持を考慮すれば、端子部総高さh_c3は第３図のターミ
ナル17より高くなり、蓋に設ける段部21bを深くしすぎ
ると電池内の端子部高さh_bが、第３図の空間高さh_kに収
納できない寸法となるため、結果的に第４図のものの端
子部分高さh_t3は、第３図の例のh_t2より低くすることは
困難である。第３図の例において、第４図の例のように
蓋に段部を設けて皿状にすることが考えられるが、上述
のように電池内の空間高さを確保するため深い段部は形
成できず、改善効果は少ない。以上のごとく従来の電池
構造では、密閉部高さh_s2を低くすることは困難のた
め、小型特に高さが相対的に低い角形密閉式電池では、
容積エネルギー密度を向上させることは困難であった。

また、蓋体部分の高さを低くして占有容積を減少させる
方法として、円筒形の防爆式密閉形電池では、実開昭54
-108929号公報に開示されているように、僅かに外方に
円弧状に膨出させ、弁孔を設けた封口板と排気孔を有す
るキャップとで形成した弁室内に扁平状弾性弁体を収納
し、前記キャップ周縁のつば部を封口板周縁の折曲縁に
よって、かしめ締着して一体にした封口体を、同公報あ
るいは実開昭54-108929号公報、実開昭60-5061号公報等
に見られるように、円筒形の電池容器開口端に設けた環
状段部に、絶縁ガスケットを介して載置し、円筒形容器
の開口端縁を内方に折曲して電池を密閉したものがあ
る。しかし、この方式を角形電池に適用しようとした場
合、電池容器に設ける環状段部の形成、及び、封口体並
びに電池容器開口端の折曲締着を精度よく気密に行うこ
とは困難であった。電池の角部に大きな円弧を設け小判
形とすればある程度の気密封口は可能になるが、直線に
近い部分のかしめ部分は締着強度が弱く、電池内圧によ
って容易に変形あるいは漏液する傾向を有するととも
に、電池内有効容積が低下してしまうという欠点があり
適用は困難なものであった。

本考案はこのような問題点を解決するもので、安全弁を
備えた電極端子の収納部を蓋板の内方に形成することを
目的とするものである。

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するために本考案は、蓋体の一部
に、立上がり部分内縁に環状折曲段部を有する円筒部を
電池の内方に向けて形成し、この円筒部内の前記環状折
曲段部上に安全弁を備えた電極端子を環状絶縁ガスケッ
トを介して装填し、前記の環状折曲段部を受台として円
筒部先端が内方にかしめ付けられて、前記電極端子を締
着固定して構成された蓋体を用いて電池容器を密封する
ようにしたものである。

作用 この構造により耐漏液性と防爆安全性を確保しながら電
池内の空間高さを圧縮せずに密閉部分の高さを低くする
ことができ、極板収納部高さを相対的に高くして、エネ
ルギー密度の高い角形密閉式電池を得ることができる。

実施例 以下本考案の角形密閉電池の一実施例を説明する。

第１図A,第１図Ｂは実施例の電池の正面及び側面の要部
断面を示すものである。５は蓋体は本考案の主体となる
もので、金属製の蓋板5aの一部に電池内方に向けて形成
した円筒部5c内に安全弁を備えた電極端子６を装填封着
して構成したものであり、以下この蓋体５を用いた角形
密閉式アルカリ電池の実施例について説明する。

ニッケルめっき鋼製の矩形状の角形電池容器１の中に、
ニッケル活物質を充填した６枚の正極板２、カドミウム
活物質を充填した７枚の負極板４をセパレータ３を介し
て積重し、所定量のアルカリ電解液を注入した極板群を
収納し、各極板から導出した耳片4b,2bを集合し溶接し
て負極柱4a、正極柱2aを形成する。負極柱4aは負極板耳
片4bにより電池容器の内壁に溶接によって接続される。
正極柱2aは折曲部2cを有する正極板耳片2bにより正極の
電極端子６の皿板6bの底面の一部に溶接2dにより接続さ
れる。蓋体５は角形電池容器１の開口端上に載置した
後、周縁をレーザ光あるいは電子ビーム溶接装置によっ
て電池容器１の開口端と一体に溶接され、形成された溶
接部８によって電池は気密に密封される。

次に蓋体５の構成について詳述する。第２図は蓋体５の
組立工程の一部を示す側断面図である。ニッケルめっき
鋼等の金属製の蓋板5aの図示左端側に、プレス及びスプ
ニングロール加工等によって、立上がりの基部に内方に
張出した環状折曲段部5bを有する円筒部5cを電池内の方
向に突出形成し、ニッケルめっき鋼製のキャップ6a及び
皿板6bを図の如く重ね周縁つば部6fを溶接などにより固
着して形成した弁室6g内に、クロロプレンゴム成型品等
の弁体6dを収納して安全弁を兼ねた電極端子６を、ポリ
アミド樹脂製の環状の絶縁ガスケット７（好ましくは表
面に石油系のアスファルトシーラント剤等を塗布してお
くとよい）を介して前記円筒部5c内の環状折曲段部5bの
上に装填し、円筒部5cの開口端を第１図A,Bに示したよ
うに内方に折曲圧着し、気密に封着して蓋体５を構成す
る。尚、キャップ6aのつば部分の6cは排気孔、皿板6bの
中央の6eは弁孔である。第２図の蓋体５の場合、環状折
曲段部5b及び円筒部5cは蓋板5aと一体に形成されてい
る。

第２図に示した蓋体５を用いた第１図A,Bの角形密閉式
電池の場合、第３図、第４図に示した従来例のものと比
較して、端子部総高さh_c1はキャップ6aと皿板6bの板厚
さと弁体の高さのみで構成されるため従来例の1/2以下
とすることができ、電池内の空間高さh_kを従来と同様に
した場合、端子部高さh_t1は1/3以下となり、密閉部高さ
h_s1は従来の55〜70％とすることができる。その結果、
電池総高Ｈが40〜50mm程度の小型電池（円筒密閉形アル
カリ蓄電池のKR-SC,KR-Cに相当する。）に適用した場
合、極板収納部高さh_p1は従来のh_p2と比べ10〜20％高く
することができる。電池総高Ｈが45mmの角形密閉式電池
の試作例では、容積エネルギー密度を15％向上させるこ
とができた。

尚、本考案に用いた電極端子６は、従来の円筒密閉形ア
ルカリ蓄電池に類似の形態のものがあるが、この種の電
池では円筒容器の上端に設けた環状の段部上に載置され
ており、その方式をそのまま角形電池に適用しても、環
状段部形成、折曲等の機械加工及び密封性に問題点があ
り、電池内空間も多くできない。また、本考案の実施例
第２図において、蓋板に設ける円筒部5cを電池外方側
（上向き）に突出形成することもできるが、電池内の空
間高さが低くなり、本考案の主目的である角形電池の容
積エネルギー密度の向上には、効果が不十分である。

また電極端子６のキャップ6aと皿板6bは周縁で溶接等で
固着する代りに、何れかの周縁を延長して他方をかしめ
付により固定しても同様に用い得る。さらに、上記実施
例ではゴム弁体6dを用いて、復帰式の安全弁を構成して
いるが、キャップ6aの周縁つば部と皿板6bの間に、第３
図従来例に示した如き金属、ゴム、合成樹脂及びこれら
を積層した薄膜からなる弁膜を挿入固着し、キャップ側
に切刃を設けて、電池内が過大圧力となったときに、弁
膜を破断させる非復帰式の安全弁構成としてもよい。以
上述べた本考案による端子部の構成によれば、電極端子
６の周縁部は、絶縁ガスケット７を介して蓋板に形成し
た環状折曲段部5bと内方に折曲された円筒部5c開口端と
の間で強く締着することができ、第３図に示したボル
ト、ナット、絶縁ワッシャーで構成されたターミナル、
あるいは第４図に示したリベット状の弁座、絶縁ワッシ
ャー等で構成された端子部と比べて、アルカリ電解液等
に対して優れた耐漏液性を確保することができる。

考案の効果 上述したように、本考案によれば電池端子部における耐
漏液性を確保しながら電池内の空間高さを押えることな
く密閉部高さ、端子部高さを低くすることができ、容積
エネルギー密度の高い角形密閉式電池を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図A,Bは本考案による角形密閉式電池の要部を断面
とした正面図及び側面図、第２図は本考案の蓋体の組立
工程を示す側断面図、第３図は従来例の電池の要部断面
図、第４図は別の従来例の蓋体の要部断面図である。 １……角形電池容器、２……正極板、2a……正極柱、４
……負極板、4a……負極柱、５……蓋体、5a……蓋板、
5b……環状折曲段部、5c……円筒部、６……電極端子、
6a……キャップ、6b……皿板、6d……弁体、７……絶縁
ガスケット、Ｈ……電池総高、h_s1……密閉部高さ、h_t1
……端子部高さ、h_p1……極板収納部高さ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 飯田 守 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)考案者 村上 志津雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)考案者 坪井 良二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)考案者 百済 芳文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 実開 昭60−5061（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−39863（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】極板群を収納した金属製角形電池容器と、
   端子及び安全弁を備えた金属製蓋体の周縁を溶接して密
   封した電池において、蓋体の一部に、立上がり部分内縁
   に環状折曲段部を有する円筒部を電池内方に向けて形成
   し、前記円筒部内の環状折曲段部上に、キャップと皿板
   で形成された弁室内に弁体を収納して構成した電極端子
   を絶縁ガスケットを介して装填し、前記環状折曲段部を
   受台として前記円筒部先端がかしめ付けられて前記電極
   端子を締着固定して成る蓋体を用いて密封した角形密閉
   式電池。