JPH0817417A - 乾電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電池内部の圧力の上昇による電池の破壊を、
電池容量を減少させることなく防止する。 【構成】 炭素集電体２を有する正極合剤１を収納した
亜鉛負極缶４の開口部６を、厚みが０．５ｍｍ〜１．１
ｍｍの環状の薄肉部１９を有する樹脂封口体５により封
口して素電池１０を形成し、この素電池１０は、突き合
わせた側端部をレーザ溶接により一体に接合した金属外
装缶１３により外装する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属外装缶を備えた乾
電池、いわゆる円筒形ルクランシェ乾電池に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の乾電池における外装は、素電池を
紙筒で外装する紙筒外装方式から金属板を円筒状にして
用いる金属外装方式に変化し、その結果、耐漏液性、耐
膨張性が改善されて電池性能が著しく向上してきてい
る。この金属外装方式に用いる外装缶には、金属板を円
筒状にした場合、側端部を二重に折り込んだダブルロッ
ク外装缶、側端部を単に突き合わせただけの突き合わせ
外装缶、この突き合わせ部分をレーザー溶接などして一
体に接合したいわゆる接合外装缶などが用いられてい
る。

【０００３】従来の乾電池について、図４および図５を
参照して以下に説明する。従来の乾電池の半裁断側面図
を示す図４において、２１は二酸化マンガンを主剤とす
る正極合剤、２２は正極合剤２１の中央部に埋設した炭
素棒、２３は片面に糊層を設け、正極合剤２１の表面を
被覆する隔離紙、２４は正極合剤２１、隔離紙２３を収
納した亜鉛負極缶、２５は亜鉛負極缶２４の開口部２６
を封口する樹脂封口体、２７は亜鉛負極缶２４の底部に
接触させた負極端子板、２８は亜鉛負極缶２４の側面を
被覆する樹脂チューブで、上端部は樹脂封口体２５の周
縁肩部に折曲して液密にし、下端部はシールパッキング
２９を介して負極端子板２７の周縁部に折曲して液密に
することにより素電池３０を形成している。３１は樹脂
封口体２５の上面に形成した凹部に充填したピッチなど
の封止剤、３２は正極キャップを一体に設け、樹脂封口
体２５の上に載置した封口端子板、３３は素電池３０を
外装する金属外装缶で、上端部は樹脂パッキング３４を
介して封口端子板３２の周縁部を折曲締め付け、下端部
は樹脂チューブ２８の下端部およびシールパッキング２
９を介して負極端子板２７の周縁部を折曲締め付けるこ
とにより気密にした乾電池を構成している。

【０００４】金属外装缶３３として、ダブルロック外装
缶を用いた場合、内部に突出するダブルロック部３５が
形成されることにより、この厚みαだけ素電池３０の外
径が小さくなって電池容量が減少して好ましくなく（図
５のａ参照）、また突き合わせ外装缶を用いた場合、突
き合わせ部３６は接触しているのみであるので（図５の
ｂ参照）、突き合わせ部３６における径方向への引っ張
り強度が弱く、過放電時に素電池３０が膨張することに
より突き合わせ部３６が開放して好ましくないが（図５
のｄ参照）、接合外装缶を用いた場合は、金属外装缶３
３の接合部３７に内部に突出する部分がなく、かつ溶接
などにより一体に接合されて径方向の引っ張り強度が強
くなっているので好ましいものとなる（図５のｃ参
照）。

【０００５】この接合外装缶を金属外装缶３３として用
いた乾電池が、もし充電されると電池内部よりガスが発
生し、そのガスにより内部圧力が上昇して電池の膨張が
起こる。その際に発生したガスは、亜鉛負極缶２４と樹
脂封口体２５との隙間を通り、亜鉛負極缶２４と樹脂チ
ューブ２８との間に溜まり、一部は亜鉛負極缶２４の底
部のシールパッキング２９の部分を経て外部に排出され
て電池内部のガス圧を減少させる。しかし、電池内部の
圧力上昇が急激であると、金属外装缶３３の径方向の引
っ張り強度が強いので、電池が高さ方向に膨張して破裂
し、上部に位置する封口端子板３２が外れて電池内部の
正極合剤２１が飛散する場合もあったので、電池内部の
ガスを急速に放出する防爆機構を負極端子板２７や金属
外装缶３３などに設けたものが提案されている（例え
ば、実開平５−３６７５２号公報、実開平５−６９８５
５号公報、実開平５−８１９４０号公報、実開平５−８
４０２５号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の乾電池にあって
は、例えば１００℃以上の高温中に電池が置かれた場
合、電池内部の圧力が急激に上昇するとともに樹脂封口
体２５の上面に充填してある封止剤３１が軟化流出し、
素電池３０と金属外装缶３３との間、および亜鉛負極缶
２４と樹脂チューブ２８との間に漏出して電池内部に発
生したガスを放出する通路を遮断し、防爆機構があって
も動作し難くなって電池が破裂することがあるという問
題点があった。このことは、あらゆる状況下でも信頼性
が求められ、仮に電池としての機能が消失したとしても
安全性の確保が必要な電池においては問題なことであ
る。また従来の防爆機構にあっては、構成が複雑であ
り、しかもこの防爆機構を取り付けると素電池あるいは
発電要素の容積を減少させて電池容量が減少するという
問題点も有していた。

【０００７】本発明は、電池内部の圧力が上昇しても、
電池が破裂することがなくて信頼性が高く、しかも電池
容量が減少することのない乾電池を提供することを目的
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の乾電池においては、集電体を有する正極合
剤を収納した亜鉛負極缶の開口部を、厚みが０．５ｍｍ
以上、１．１ｍｍ以下の薄肉部を一部に有する樹脂封口
体により封口した素電池を、金属外装缶により外装した
ものである。

【０００９】また、樹脂封口体に形成する薄肉部は、鋭
角状切溝を設けて形成したり、断面凸状に形成したり、
環状に形成したり、集電体を挿入する透孔を有する筒状
体と亜鉛負極缶の開口部に当接する筒状体とを連結する
連結部に形成したりすると効果的である。

【００１０】さらに、樹脂封口体は高密度ポリエチレン
により構成することが好ましく、また金属外装缶として
は、金属板を円筒状に折曲して突き合わせた側端部をレ
ーザ溶接などにより一体に接合したものを用いることが
できる。

【００１１】

【作用】上記のように構成された乾電池は、電池内部に
発生したガスにより内部圧力が上昇した場合、樹脂封口
体に設けた薄肉部がガス圧により破壊され、ガスは外装
缶の上端部および下端部の折曲締め付け部から外部へ放
出されて電池の膨張による破裂は防止される。そして、
薄肉部の厚みは、０．５ｍｍ〜１．１ｍｍとすることに
より、ガス圧によって破壊し易くまた電池を組み立てる
際の熱によっては破損することがないものである。

【００１２】また、薄肉部に鋭角状切溝が存在すること
により、この部分が容易に切断されて破壊し易くなり、
また薄肉部を断面凸状にすると、この部分にガス圧が集
中してガス圧に対応した作動が確実となり、また薄肉部
を環状に設けると、発生したガス圧が不均一な場合でも
ガス圧に容易に対応できて破壊が確実となり、また内側
と外側との筒状部を連結する連結部に薄肉部を設けるこ
とにより、薄肉部の形成により樹脂封口体自体の強度が
弱められることがなくなる。

【００１３】さらに、樹脂封口体を高密度ポリエチレン
により構成すると、生産性、信頼性、価格の面で有利に
作用し、また突き合わせ部分をレーザ溶接等で接合して
強固にした金属外装缶を用いた場合でも、樹脂封口体の
薄肉部が確実に作用して電池は破裂しなくなる。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例におけるマンガン乾電池につ
いて図１ないし図３を参照して以下に説明する。マンガ
ン乾電池の半裁断側面図を示す図１において、１は二酸
化マンガン１００重量部に対して、アセチレンブラック
２０重量部、塩化亜鉛主体の電解液８３重量部、酸化亜
鉛１重量部からなる正極合剤、２は正極合剤１の中央部
に埋設した炭素集電体、３は糊層を片面に有し、正極合
剤１の表面を被覆する隔離紙、４は正極合剤１、隔離紙
３を収納した亜鉛負極缶、５は亜鉛負極缶４の開口部６
を封口する樹脂封口体、７は亜鉛負極缶４の底部に接触
させた負極端子板、８は亜鉛負極缶４の側面を被覆する
樹脂チューブで、上端部は樹脂封口体５の周縁肩部に折
曲して液密にし、下端部はシールパッキング９を介して
負極端子板７の周縁部に折曲して液密にすることにより
素電池１０を形成している。１１は樹脂封口体５の上面
に形成した凹部に充填したピッチなどの封止剤、１２は
正極キャップを一体に設け、樹脂封口体５の上に載置し
た封口端子板、１３は素電池１０を外装する金属外装缶
で、上端部は樹脂パッキング１４を介して封口端子板１
２の周縁部に折曲して締め付け、下端部は樹脂チューブ
８の下端部およびシールパッキング９を介して負極端子
板７の周縁部に折曲して締め付けることにより気密にし
た乾電池を構成している。

【００１５】金属外装缶１３は、金属板を円筒状に折曲
し、突き合わせた側端部をレーザー溶接により一体に接
合して円筒体に構成したものであり（図５のｃ参照）、
樹脂封口体５は、ポリエチレン樹脂を用いて図２に示す
ように構成している。すなわち、中央部に炭素集電体２
の上部が挿入される透孔１５を設けた筒状体１６および
亜鉛負極缶４の開口部６に当接する外側の筒状体１７
と、これら筒状体１６、１７間を接続するアーチ状の連
結部１８とを同心円状に有する円盤状をなし、連結部１
８には厚さが１．０ｍｍの環状の薄肉部１９を同じく同
心円状に形成し、電池内部に発生するガスにより内圧が
上昇した場合には、この薄肉部１９が破壊され、ガスは
この破壊された部分を経て金属外装缶１３の上端部ある
いは下端部による折曲締め付け部から外部に放出させる
ことにより電池の破裂が防止される。

【００１６】また、樹脂封口体５の連結部１８には、図
３に示すように断面逆Ｖ字状の鋭角状切溝２０を設ける
ことによって薄肉部１９を形成すると、ガス圧が上昇す
るとこの鋭角状切溝２０の部分から切断されて薄肉部１
９の破壊が容易となり、電池の破裂防止がより確実にな
って効果的である。

【００１７】さらに、アーチ状の連結部１８に薄肉部１
９を設けると、肉薄部１９は、亜鉛負極缶４の内部、す
なわち、ガスが発生する部分に対して断面凸状に形成さ
れるので、ガス圧がこの断面凸状部に集中して破壊が確
実となり効果的である。

【００１８】なお、樹脂封口体５の構成材料としては柔
軟性を有する熱可塑性合成樹脂はいずれも用いることが
できるが、ポリエチレン樹脂は、生産性、信頼性、価格
などを考慮すると好ましい材料であり、特に高密度ポリ
エチレンの場合に有利である。

【００１９】以上のように構成されたマンガン乾電池
が、１００℃以上の高温雰囲気に置かれた場合、環状の
薄肉部１９が熱により軟化して破壊され易くなっている
ので、電池内部のガス圧が上昇すると、この薄肉部１９
を破壊して外部に放出され、電池の内圧の上昇は速やか
に抑えられて電池の破裂が防止される。１３０℃の高温
雰囲気に図１に示す構成のマンガン乾電池を８時間放置
する試験を行ったところ、表１に示すような結果が得ら
れた。表１において、Ａは図２に示すような構造で厚み
が１．０ｍｍの環状の薄肉部を有する樹脂封口体を用い
たマンガン乾電池、Ｂは図３に示すような構造で厚みが
１．０ｍｍの環状の薄肉部を有する樹脂封口体を用いた
マンガン乾電池、Ｃは図２に示すような構造で厚みが
１．３ｍｍの環状の薄肉部を有する樹脂封口体を用いた
マンガン乾電池、Ｄは薄肉部が無い樹脂封口体を用いた
図４に示す構成の従来のマンガン乾電池で、これら４種
類の乾電池それぞれ２０個を試料とし、電池内部のガス
圧による電池の縦方向への膨張の状況、および電池の破
裂による封口端子板の外れ状況を試験した結果を示して
いる。

【００２０】表１より、薄肉部の厚みが１．３ｍｍ以上
では薄肉部が破壊し難くて電池が破裂して封口端子板が
外れる場合があることがわかり、また樹脂封口体の厚み
精度は約±０．１ｍｍ程度であるので、薄肉部の厚みは
１．１ｍｍ以下が好ましく、さらに薄肉部の厚みが０．
５ｍｍ以下の場合は、電池を組み立てる時に、封止剤を
充填する際の熱により破損される惧れがあるので０．５
ｍｍ以上の厚みが好ましい。また、表１より鋭角状切溝
により薄肉部を形成した場合の方が、薄肉部が破壊され
易いことが確認される。

【００２１】

【表１】

【００２２】なお、Ｃ、Ｄの場合における試料乾電池の
総高は、封口端子板が外れていない試料乾電池について
の総高の平均を示している。

【００２３】以上、樹脂封口体の薄肉部は環状になって
いる場合について説明したが、連結部の一部に部分的に
形成した場合でも同様の効果は期待できることが確認さ
れ、また、金属外装缶はダブルロック外装缶、突き合わ
せ外装缶のいずれの場合でも充分効果が期待できること
が確認されている。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、電池内部の圧力が上昇した場合、例えば、
１００℃以上の高温雰囲気中に乾電池を放置した場合で
も、樹脂封口体に設けた薄肉部が確実に破壊され、電池
内部のガスを電池外に逸散放出させて電池の内圧を低下
させるので、電池の膨張、破裂による封口端子板の外
れ、正極合剤の飛散による事故がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるマンガン乾電池の半裁
断側面図

【図２】同マンガン乾電池の樹脂封口体の半裁断側面図

【図３】同マンガン乾電池の樹脂封口体の変形例を示す
半裁断側面図

【図４】従来における乾電池の半裁断側面図

【図５】従来の乾電池の横断面を示す模式図

【符号の説明】

１ 正極合剤 ２ 炭素集電体 ４ 亜鉛負極缶 ５ 樹脂封口体 ６ 開口部 １０ 素電池 １３ 金属外装缶 １５ 透孔 １６、１７ 筒状体 １８ 連結部 １９ 薄肉部 ２０ 鋭角状切溝

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集電体を有する正極合剤を収納した亜鉛
   負極缶の開口部を、厚みが０．５ｍｍ以上、１．１ｍｍ
   以下の薄肉部を一部に有する樹脂封口体により封口して
   素電池を形成し、この素電池を金属外装缶により外装し
   た乾電池。
2. 【請求項２】 樹脂封口体に鋭角状切溝を設けて薄肉部
   を形成した請求項１記載の乾電池。
3. 【請求項３】 樹脂封口体に薄肉部を環状に形成した請
   求項１記載の乾電池。
4. 【請求項４】 樹脂封口体の薄肉部を断面凸状に形成し
   た請求項１記載の乾電池。
5. 【請求項５】 樹脂封口体は、集電体を挿入する透孔を
   有する筒状体と亜鉛負極缶の開口部に当接する筒状体と
   これら筒状体を連結する連結部とを備え、この連結部に
   薄肉部を形成した請求項１ないし４のいずれかに記載の
   乾電池。
6. 【請求項６】 高密度ポリエチレンにより樹脂封口体を
   構成した請求項１ないし５のいずれかに記載の乾電池。
7. 【請求項７】 金属板を円筒状に折曲して突き合わせた
   側端部を一体に接合した金属外装缶により亜鉛負極缶を
   外装した請求項１記載の乾電池。
8. 【請求項８】 突き合わせた側端部をレーザ溶接により
   一体に接合した請求項７記載の乾電池。