JPH09245758A

JPH09245758A - 単３型アルカリ電池

Info

Publication number: JPH09245758A
Application number: JP5214096A
Authority: JP
Inventors: Kinichi Ishino; 欣一石野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 1997-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】安全性と高性能を両立した単３型アルカリ電
池を提供する。【解決手段】電池内圧の上昇に伴い変形を生じる安全
弁７ａを有したガスケット７により封口される単３型ア
ルカリ電池において、上記安全弁７ａは、集電ピン６を
中心とする同心円上にガスケット７の肉厚を薄くして形
成され、安全弁７ａの内側円弧長さが２．５ｍｍ以上
で、厚みｂが０．１〜０．３ｍｍに形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯用電子機器や
コードレス電子機器等の電源として使用される円筒型ア
ルカリ電池に関し、特に電池内圧上昇時の安全機構を備
えた単３型アルカリ電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラやヘッドフォンステ
レオ等の電子機器の高性能化、小型化には目覚ましいも
のがあり、これらの電子機器の電源となる電池の高容量
化への要求も強まっている。こうした用途の電池として
は、従来、マンガン電池が用いられてきており、更に、
より大きな容量が得られるものとしては、水酸化カリウ
ム等のアルカリ電解液を用いたアルカリ電池が多用され
るようになっている。

【０００３】単３型アルカリ電池は、図３に示すよう
に、電池缶１１の中に、中空円筒状に形成された正極合
剤１２と、正極合剤１２に当接されるようにして配設さ
れたセパレータ１３と、セパレータ１３の内側に配設さ
れた負極合剤１４とが収納されてなるものである。そし
て、電池缶１１の開口部は、負極端子１５が溶接された
集電ピン１６を差し込んだ合成樹脂製のガスケット１７
とガス抜き穴を有する金属カバー１８により封口され
る。このガスケット１７には、電池内圧上昇時に圧力を
逃がすための安全弁１７ａが、集電ピンを中心とする同
心円上にガスケットの肉厚を薄くして形成される。電池
缶１１の胴部には、外装ラベル１９がはり付けられる。

【０００４】この単３型アルカリ電池において、一般
に、上記安全弁１７ａの金属カバー対向面から金属カバ
ー１８の安全弁対向面までの距離ｄは、１０〜１２ｍｍ
である。また、安全弁は、その内側円弧の長さが１．０
〜１．２ｍｍ、その厚みｅが０．３０〜０．４０ｍｍに
規制されて形成されている。そして、何らかの理由によ
り電池内圧が上昇すると、安全弁が押し上げられて破壊
されて内圧を開放する。これにより、危険な内容物が周
囲に飛び散るのを未然に防いでいる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した単３型アルカ
リ電池においては、ガスケット１７をコンパクト化し
て、負極活物質や正極活物質などの充填活物質の量を増
やし、さらに高容量化を図ることが考えられている。し
かしながら、上述した単３型アルカリ電池の安全弁構造
では、ガスケット１７の占有体積を小さくすると、安全
弁１７ａと金属カバー１８との距離ｄが短くなるため、
内圧によってガスケット１７が押し上げられて変形する
過程で、ガスケット１７が金属カバー１８にぶつかり、
安全弁１７ａが破壊に至らないうちにクリンプが先に破
壊してしまうという問題があった。また、安全弁１７ａ
が破壊しても、粉末状の活物質が混じった電解液が亀裂
から吹き出す過程で、粉末状活物質が亀裂を塞いでしま
い、クリンプ破壊につながるという問題点があった。

【０００６】本発明は、上述のような問題点に鑑みてな
されたものであり、高容量化を図るとともに、安全性を
向上させた単３型アルカリ電池を提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る単３型アル
カリ電池は、電池内圧の上昇に伴い変形を生じる安全弁
を有したガスケットにより封口される単３型アルカリ電
池において、上記安全弁は、集電ピンを中心とする同心
円上にガスケットの肉厚を薄くして形成され、安全弁の
内側円弧長さが２．５ｍｍ以上で、厚みが０．１〜０．
３ｍｍに規制されたことを特徴とする。

【０００８】上述した構成からなる単３型アルカリ電池
は、ガスケットに設置した安全弁の形状が最適化された
ことにより、ガスケットを小型化し、安全弁と金属カバ
ーの距離が確保されない場合においても、適切な圧力で
安全弁が破壊されて電池内圧を開放することができる。
このことから、この単３型アルカリ電池は、高容量化を
図ることができるとともに、クリンプ破壊によって危険
な内容物が周囲に飛び散るのを未然に防ぐことができ、
十分な安全性を確保できる。

【０００９】また、上記安全弁の外側に金属カバーを備
え、上記安全弁の金属カバー対向面から上記金属カバー
の安全弁対向面までの距離を１．５ｍｍ以下に規制した
場合には、上記作用が確実に発揮される。したがって、
充填活物質量を増大させることができ、高容量化の点で
有効である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る単３型アルカ
リ電池の好適な実施例を図面を参照しながら詳細に説明
する。

【００１１】この単３型アルカリ電池は、図１に示すよ
うに、電池缶１の中に、中空円筒状に形成された正極合
剤２と、正極合剤２に当接されるようにして配設された
セパレータ３と、セパレータ３の内側に配設された負極
合剤４とが収納されてなるものである。そして、電池缶
１の開口部は、負極端子５が溶接された集電ピン６を差
し込んだ合成樹脂製のガスケット７とガス抜き穴を有す
る金属カバー８により封口される。このガスケット７に
は、安全弁７ａが集電ピン６を中心とする同心円上にガ
スケット７の肉厚を薄くして少なくとも１つ以上形成さ
れる。そして安全弁７ａは、電池内圧上昇時に、内側か
ら押し上げられて変形し、破壊されて圧力を逃がす。ま
た、金属カバー８は、上記安全弁７ａの外側に設置され
ている。電池缶１の胴部には、外装ラベル９がはり付け
られる。

【００１２】上記正極は、二酸化マンガン、黒鉛、水酸
化カリウムなどのアルカリ性電解液を混合して調整し、
中空円筒状にプレス成形された正極合剤２が複数電池缶
１内に挿入されて構成される。

【００１３】負極は、亜鉛粉末、アルカリ性電解液及び
ゲル化剤を混練されてなるものである。そして、これら
合剤の充填量は、ガスケットの高さに応じて調整され
る。

【００１４】また、この単３型アルカリ電池において
は、一般に、図１及び図２に示されるように、安全弁７
ａは、その厚みが０．１〜０．３ｍｍで、その内側円弧
の長さｃが２．５ｍｍ以上に規制されて、集電ピン６を
中心に対称な位置に少なくとも１つ以上形成されてい
る。図２においては、例えば２個設置されている。そし
て、この安全弁７ａを備えたガスケット７は、上記安全
弁７ａの金属カバー対向面から金属カバー８の安全弁対
向面までの距離ａが１．５ｍｍ以下となるような位置に
設置される。ここでは、プラスチックシール形状を採用
している。

【００１５】上述した構成にすることにより、単３型ア
ルカリ電池は、安全弁７ａと金属カバー８との距離ａが
従来より狭まれてガスケット７がコンパクト化され、充
填活物質の量を増やして電池容量を増加させることでき
る。また、この単３型アルカリ電池は、安全弁７ａがこ
れまでより内側円弧の長さｃを延長させて、厚さａを薄
くして形成されることにより、電池内圧によって安全弁
７ａが押し上げられて変形する過程で、金属カバー８に
ぶつかる前に安全弁７ａが破壊するため、クリンプ破壊
が防止され、水酸化カリウム等の強アルカリのような危
険な内容物が周囲に飛び散ることがない。さらに、安全
弁７ａの破壊により亀裂の幅が広がるため、粉末状の充
填活物質の混じった電解液が亀裂を塞いでクリンプ破壊
が発生することを防止できる。

【００１６】

【実施例】以下、上述した構成による単３型アルカリ電
池の安全性と性能を調べるために実験を行った。

【００１７】実施例１上述した正極合剤２を１１ｇ使用し、電池缶１に正極合
剤２、セパレータ３、負極合剤４を収納した。そして、
上記ガスケット７には、安全弁７ａが集電ピン６を中心
に対称な位置に２個設けられて、その厚みａを０．２０
ｍｍ、その内側円弧の長さｃを３．５ｍｍに形成された
ものを用いた。

【００１８】この安全弁７ａを備えたガスケット７は、
上記安全弁７ａの金属カバー対向面から金属カバー８の
安全弁対向面までの距離ｂが１．０ｍｍとなるような位
置に設置して、単３型アルカリ電池を作製した。

【００１９】実施例２安全弁７ａが、その内側円弧の長さｃを２．８ｍｍに形
成された以外は、実施例１と同様のガスケット７を用い
て単３型アルカリ電池を作製した。

【００２０】比較例１安全弁７ａが、その内側円弧の長さｃを１．１ｍｍに形
成された以外は、実施例１と同様のガスケット７を用い
て単３型アルカリ電池を作製した。

【００２１】比較例２安全弁７ａが、その厚みｃを１．１ｍｍに形成された以
外は、実施例１と同様のガスケット７を用いて単３型ア
ルカリ電池を作製した。

【００２２】比較例１上述した正極合剤２を１０ｇ使用し、安全弁７ａがその
厚みａを０．３０ｍｍ、その内側円弧の長さｃを１．１
ｍｍに形成されたものを用いた。そして、この安全弁７
ａを備えたガスケット７は、上記安全弁７ａの金属カバ
ー対向面から金属カバー８の安全弁対向面までの距離ｂ
が１．８ｍｍとなるような位置に設置して、実施例１と
同様にして単３型アルカリ電池を作製した。

【００２３】以下、上述した構成で単３型アルカリ電池
をそれぞれの実施例、比較例につき１００個づつ作製
し、定電流放電試験及び破裂試験を行った。定電流放電
試験は、定電流６５ｍＡで終止電圧が１．０Ｖになるま
で放電を行い、その放電時間を調べた。破裂試験は、過
充電によりガスを発生させ、電池内圧を上昇させてクリ
ンプ破壊の頻度を調べた。

【００２４】これら実施例と比較例の実験条件とその実
験結果を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】これらの結果から、安全弁７ａの金属カバ
ー対向面から金属カバー８の安全弁対向面までの距離ｂ
を１．０ｍｍにした場合には、その距離ｂが１．８ｍｍ
である比較例３と比べると放電容量が約１０％増加して
いることがわかる。ところが、安全弁７ａの内側円弧長
さｃが１．１ｍｍである比較例１と比較例２の場合に
は、クリンプ破壊頻度が８２％或いは８９％と大幅に高
く、電池の安全性が維持できない。そこで、安全弁７ａ
の内側円弧長さＣを２．５ｍｍ以上にした実施例１、実
施例２の場合には、クリンプ破壊頻度が０％、１％と大
幅に減少させることができる。このように、安全弁７ａ
が、集電ピンを中心とする同心円上に肉厚を薄くして形
成され、安全弁の内側円弧長さを２．５ｍｍ以上で、厚
みを０．１〜０．３ｍｍに規制された単３型アルカリ電
池は、高容量化を図るとともに、十分な安全性を確保す
ることができる。

【００２７】また、安全弁７ａの金属カバー対向面から
金属カバー８の安全弁対向面までの距離が１．５ｍｍ以
下である場合には、さらにその効果が高い単３型アルカ
リ電池を得ることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の単３型アルカリ電池は、ガスケットに設置した安全
弁の形状を最適化することにより、ガスケットを小型化
し、安全弁と金属カバーの距離が確保されない場合にお
いても、適切な圧力で安全弁が破壊されて電池内圧を開
放することができる。このことから、この単３型アルカ
リ電池は、高容量化を図ることができるとともに、クリ
ンプ破壊によって危険な内容物が周囲に飛び散るのを未
然に防ぐことができ、十分な安全性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した単３型アルカリ電池の縦断面
図である。

【図２】同単３型アルカリ電池のガスケットの平面図で
ある。

【図３】従来の単３型アルカリ電池の縦断面図である。

【符号の説明】

１電池缶、２正極合剤、３セパレータ、４負極
合剤、５負極端子、６集電ピン、７ガスケット、７
ａ安全弁、８金属カバー、９外装ラベル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池内圧の上昇に伴い変形を生じる安全
弁を有したガスケットにより封口される単３型アルカリ
電池において、上記安全弁は、集電ピンを中心とする同心円上にガスケ
ットの肉厚を薄くして形成され、安全弁の内側円弧長さ
が２．５ｍｍ以上で、厚みが０．１〜０．３ｍｍに規制
されたことを特徴とする単３型アルカリ電池。
【請求項２】上記安全弁の外側に金属カバーを備え、上記安全弁の金属カバー対向面から上記金属カバーの安
全弁対向面までの距離が１．５ｍｍ以下であることを特
徴とする請求項１に記載の単３型アルカリ電池。