JPS5848772Y2 - 平形アルカリ電池 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はアルカリ電解質を用いる平形電池に関し、更に
詳しく言えば、活性電池素子が液体を通さないプラスチ
ック膜製の封止された容器の中に封入される種類の平形
アルカリ電池に関する。

一次および二次形のアルカリ電池は周知である。

アルカリ電池は一般に、塩化アンモニウム電解質を用い
るルクランシエ乾電池のような他の種類の電解質を用い
る電池よりも優れた、いくつかの顕著な利点を有する。

そのうちの１つは大電流を比較的長時間にわたって連続
放電できることである。

また、アルカリ電池は十分に平らな電圧放電曲線を有す
る。

更に、比較的高いエネルギ一対容積比を持ち、温度変化
による影響を受けない。

一次アルカリ電池の典型的な例は亜鉛／二酸化マンガン
、亜鉛／酸化水銀、亜鉛／酸化銀の電極系を利用してい
るものである。

二次アルカリ電池は同様にいくつかの異なった電極系を
利用して作ることができる。

もちろん、最もなじみのあるアルカリ電池は充電可能な
ニッケルカドミウム電池である。

エレクトロニクス産業の分野では今日、各種のアルカリ
電池に対する需要が増大しつつある。

アルカリ電池はたとえば電卓、ラジオ、テレビジョン受
像機、テープレコーダ等のような多くの携帯用電子機器
用電源として使用するのに理想的である。

これらのほとんどの用途に対しては、従来の丸形または
ボタン形電池と比較して単位容積当りの容量が高いとい
うことから、平形アルカリ電池が好適である。

今日のほとんどの携帯用電子機器は、電池を収める空間
がもつと小さくできるならばもつと小型にできるので、
単位容積当りの容量が高いということは重量なことであ
る。

アルカリ電解質以外の電解質を用いて良好に使用されて
いる成る平形電池の構造は、活性電池要素が液体を通さ
ないプラスチラック膜で作られる封止さｉまた容器の中
に封入されている種類のものである。

そのような電池の容器は、たとえば端の部分が熱により
互いに接着される２種類のプラスチック膜から作ること
ができる。

電池の電極との適当な外部接続は、たとえば端の部分の
封止部を通るリードを用いたり、プラスチック膜の容器
に穴をあけ、その穴から電極や、金属箔のような集電子
を露出させたりすることにより行うことかできる。

二の種の数多くの平形電池構造が、たとえば米国特許第
２８７０２３５号、２８４７４９５号の各明細書に開示
されているように知られている。

アルカリ電解質を用いて前記したような構造の平形電池
を作ろうという試みがこｌしまでに多く行われてきた。

し、かじ１、それらの試みはアルカリ電解質の漏れを防
ぐことが困難であることを主な原因として失敗している
。

一般に、アルカリ電解質はプラスチックと金属を含むほ
とんどの物質の表面を賽物にぬらすことができ、封止部
と電池のある部品との間の境界部分を実際に抜は出るた
めに、アルカリ電解質を利用する電池は封止が最も困難
である。

米国特許第３７０８３４０号明細書にはアルカリ電解質
を利用した前記した種類の平形電池構造が開示されてい
る。

この平形電池構造では、電極の１′つと外部との接続は
プラスチック膜の容器に穴を設けることにより行われる
。

軟かい多結晶ワックス、ポリイソブチレン、シリコング
リースのようなくつつきやすくて水を撥く性質の材料か
ら成る封止部は、電極の１つとプラスチック膜との間の
界面において、穴のすぐ周囲を囲む。

このような構造の問題は、たとえ撥水性の材料で作った
としても、シールには電解質が浸透し、封止部を通る電
解質のクリープと、プラスチック膜容器の穴から出るた
めに漏れが生ずる。

したがって、本考案の目的はアルカリ電解質を利用する
改良した平形電池を提供することである。

本考案の別の目的はアルカリ電解質の漏れを効果的に防
ぐ平形電池を提供することである。

本考案の更に別の目的は組立が容易で、安価に製造でき
る平形アルカリ電池を提供することである。

本考案は少なくとも一対の逆極性の平形電極要素を含む
電極組立体と、アルカリ電解質を含有し、一対の電極要
素の間にそれらの要素に接触して挿入される多孔質かつ
吸収性のセパレータと、電極組立体の一端部で一対の電
極要素のうちの１つの要素の近くにその要素に電気的に
接続されて配置される、平らで薄い金属板すなわち金属
箔製の集電子とを備える平形アルカリ電池の構造にある
。

すべての電池要素は液体を通さないプラスチック膜で、
なるべくなら非導電性プラスチック膜で作られる封止さ
れた容器の中に封入される。

この容器には集電子の近くに穴が設けられる。

この穴は集電子を露出させるので、その集電子はたとえ
ば集合電池を構成する平形電池の積層体内の隣接する電
池の間で外部接続を行えるようにする。

アルカリ電解質ではぬれない接着性封止剤が、穴の周縁
部の集電子とプラスチック膜との間の界面の所で囲む。

５二の接着性封止剤は、プラスチック膜を集電子にきつ
く封止させ、洩れ通路まで十分に延びて、電池の内側の
場所からのアルカリ電解質のクツ・−プに対する抵抗を
大きくするために、なるべく集電子の全面につける。

この接着性封止剤は脂肪族ポリアミドとして知られてい
る一般的な化合物群から作る。

封止剤に使用される脂肪族ポリアミドはなるべくなら約
９より多いアミン数を持つべきである。

本考案の好適な平形電池構造においては、封止される容
器には１つの壁に穴が設けられ、金属箔から作られる集
電子は内側および外側ともに壁の各側の近くに配置され
−１その中で穴に重なり合い、内側集電子も電極組立体
の一端部くに配置され、一対の電極要素のうちの１つの
電極に電気的に接続される。

アルカリ電解質にはぬれない脂肪族ポリアミド製の接着
性封止剤の層が、内側集電子と封止された容器の壁の内
面との間に挿入され、かつ別の接着性封止剤が外側集電
子と壁の外面との間に挿入される。

両方の接着性封止剤はなるべくなら、封止されている容
器の壁の穴に一致する小さな部分を除く両方の集電子の
ほぼ全面を覆うようにする。

壁の穴を通じて内側と外側の集電子とを電気的に接続さ
せるために、スポット溶接のような適当な手段が用いら
れる。

このような構造により接着性封止剤の両方の層は、集電
子と封止された容器の壁の各側との間の境界部をきつく
封じ、電解質の洩れ道も一方の集電子の全幅または全長
にほぼ近い長さまで長くされる。

封止される容器は２つの部分すなわち、中に電極組立体
が置かれるプラスチック膜製のコツプ形容器と、ふたと
で構成できる。

ふたとコツプ形容器は、それらの縁の部分を熱封じのよ
うな手段で、互いにきつく封止される。

ふたと、コツプ形容器の底には、たとえば電池を構成す
る平らな素電池積層体内の隣接する素電池の間で外部電
気接続を行うために、前記したのと同じやり方で、封止
された内側集電子と、封止された外側集電子が設けられ
る。

本考案は平形アルカリ電池の構造一般に広く応用できる
が、以下に再充電可能なニッケルカドミウム電池を特に
参照して本考案を詳細に説明することとする。

そのような充電可能なニッケルカドミウム電池は水銀化
ニッケルのような電気化学的に酸化可能な活性物質を含
む正電極と、酸化カドミウムまたは水酸化カドミウムの
ような電気化学的に還元可能な活性物質を含む負電極と
、アルカリ電解質を含み、正電極と負電極の間に両者に
接触して挿入される多孔質吸水性セパレータとを備える
。

正電極と負電極は、過充電時に過剰なガスの発生を阻止
するように、活性物質に対して電気化学的に平衡される
。

更に、過充電時に電極の極性反転を防ぐために、正電極
に減極剤を組合わせることができる。

本考案の平形アルカリ電池構造は亜鉛／二酸化マンガン
系のような他の電極系ももちろん利用できる。

以下、図面を参照して本考案を詳細に説明する。

第１図、第１Ａ図は充電可能な本考案の平形ニッケルカ
ドミウム電池を示すものである。

この電池は正電極板１０と、負電極板１１と、アルカリ
電解質を含む多孔質セパレータ１２とを有する。

このセパレータは電極１０と１１の間にそれらの電極板
に面接触してサンドイッチ状にはさまれ、通常の電極組
立体を構成する。

これら３つの部材は長方形をしており、はぼ同じ寸法を
有する。

そのためにこれらの部材１０，１１．１２は調和して組
立できる。

正電極板１０と負電極板１１は焼結金属片から作られる
焼結形電極とすることができる。

この焼結金属片たとえばニッケル金網のような多孔質基
板の両面に、たとえばニッケルのような金属粉末の層を
焼結させることにより作ることができる。

焼結された金属片には周知の方法にしたがって電気化学
的な物質を含浸させる。

アルカリ電解質を含む多孔質セパレータ１２は不織有機
繊維マットのような通常のセパレータ材料で作ることが
できる。

これに好適な材料はｐｅｌｌｏｎという商品名で販売さ
れているナイロン繊維から作られる。

この電池に使用されるアルカリ電解質は、たとえば水酸
化カリウムの３０％（重量比）溶液とすることができる
。

電極組立体の各端部には、一対の集電子１３．１４のう
ちの一方が設けられる。

集電子１３は正電極板１０に接触して置かれ、集電子１
４は負電極１１に接触して置かれる。

これらの集電子１３．１４はアルアリ電解質に対して不
活性な導電性金属、たとえばニッケルまたはニッケルメ
ッキした鉄から作られ、なるべくなら薄い金属箔の形に
する。

正負の電極板１０．１１と、電解質含有セパレータ１２
と、集電子１３．１４とを含むすべての電池要素は、液
体を通さない非導電性プラスチック膜の容器１５の中に
封入される。

容器１５は電極組立体の側壁の周囲と、電極組立体の一
対の端部壁１６，１７を構成する向い合う端部の周囲に
きっちりとはめ込まれる。

これらの端部壁１６，１７は集電子１３．１４を完全に
覆わず、朴縁部だけが重なり合って一対の穴１８．１９
を形成する。

これらの穴１８．１９によって各集電子１３．１４の中
心部が露出される。

第１図、第１Ａ図の両方に示されているように、集電子
１３の露出している中心部に金属リード２０が溶接等に
より接続され、電池の正端子を構成する。

同様に、集電子１４の露出されている中心部に固定され
る金属端子リード２１は電池の負端子を構成する。

各集電子の露出している中心部を除くほぼ全外面には、
本考案に従って接着性封止剤の層２２．２３がそれぞれ
被覆される。

これらの接着性封止剤２２．２３はプラスチック膜の一
対の端部壁１６，１７と集電子１３．１４との間の界面
をきつく封止して、アルカリ電解質が洩れないようにす
る。

接着性封止剤２２．２３はプラスチック膜と金属集電子
の両方に良く接着する有機樹脂とするのがよい。

接着性封止剤はアルカリ電解液に対して化学的に強く、
がつその電解液にぬれない脂肪族ポリアミドで構成する
。

接着性封止剤２２．２３は最初は組立前に各集電子１３
．１４の外面に薄い層として付着される。

容器１５はビニルフィルムのような筒状熱収縮性プラス
チックフィルムすなわちプラスチック膜で作られる。

電池の組立に際しては、正電極板１０と負電極板１１．
セパレータ１２および集電子１３．１４はまず前記した
ようにして組立てられ、それから熱収縮性チューブの外
端部が集電子１３．１４の所よりも突出するようにして
熱収縮性チューブの中に組立てられた部品を挿入する。

それからそのチュ・−ブを加熱するとチューブは収縮し
て組立体の側壁の周囲にきつくかぶさり、それと同時に
チューブの突出端部が収縮して一対の端部壁１６，１７
を構成する。

最終的な接着接合を行うには更に加熱および圧縮するこ
とを要する。

第２図〜第５図と対応する第２Ａ図〜第５Ａ図は本考案
の電池のいくつかの実施例を示すものである。

これらすべての実施例において、電池の要素は基本的に
は第１図に示すものと同じである。

すなわち、同じ焼結形の正と負の電極を、これらの電極
の間に挿入され、アルカリ電解質を含む同じ多孔質の吸
収性セパし・−夕とともに用いて電極組立体を構成する
。

第２図、第２Ａ図に示す実施例においては、第１図５．
第１Ａ図に示す電池に使用されている一対の集電子１３
ｊ４のうちの一方を除去し、その代りに端子リード２４
を使用している。

この端子リード２４は金属箔で作ら１１、一端が負電極
板１１に溶接等により固定される。

この実施例の電池の要素は前記プラスチック膜容器２５
の中に封入される。

容器２５は筒状の熱酸、縮性プラスチック膜で作られる
。

しかし、この場合にはチューブは収縮すると、電極立体
の両面上にきつくかぶさる。

それからチューブの開放端を加熱して相互に封じるとと
もに、突出している端子リード２４の周囲にもかぶ゛さ
って液洩れの生じない継ぎ目２６．２７を形成する。

第１図に示す実施例と同様に、容器２５は開口部２８を
有し、この開口部を通して集電子１３の中心部が露出さ
れる。

金属端子リード２９が集電子１３の中心部に溶接等によ
り固定される。

熱収縮したチューブは、容器２５を構成するプラスチッ
ク膜の重なり合う部分と、集電子１３との間の中心部を
除く界面をきつく封じてアルカリ電解質の洩れを防ぐ。

集電子１３の表面と、端子リード２４の周囲のうち漏液
防止継ぎ目２７を貫通している部分とにも、接着封止剤
層３１が付着される。

この実施例で使用する接着性封止剤は、第１図、第１Ａ
図に示す実施例で用いた接着性封止剤と同様の、アルカ
リ電解質によりぬらされない脂肪族ポリアミド封止剤を
使用する。

第３図、第３Ａ図に示す実施例では、一対の集電子１３
．１４の外面にはポリエチレンのような熱封止可能な有
機樹脂の薄い層３２．３３で被覆される。

ただ、集電子１３．１４の外面のうち外部との電気接続
を行うために露出させる小さな部分は被覆しない。

なるべくなら脂肪族ポリアミドを用いる接着封止剤の薄
くて狭い層３４．３５は、各集電子１３．１４の外側の
部分の周囲の封止可能な層３２ 、３３の上に直接付着
される。

そうすると電池要素は封止された、液体を通さない非導
電性プラスチック膜容器３６の中に封入される。

この容器３６も熱収縮性のプラスチックチューブから作
られるが、この場合にはチューブの一端は閉じられ、他
端は開かれる。

二のデユープは熱収縮するとチューブの開放端部に対応
する部分を除いて、電極組立体の側壁の周囲をさつく被
覆する。

このチューブが端部壁３７゜３８を構成する電極組立体
の両端部上をきつく覆うと、その後でチューブの開放端
部加熱し、て互いに封止し、液体の洩れない継ぎ目３９
を形成する。

端部壁３７ 、３８には共に開口部４０．４１が設けら
れ、これらの開口部を通じて各集電子１３．１４の中心
部が露出される。

端子リード４２．４３は各集電子１３．１４の中心部に
溶接等により固定される。

チューブが加熱されて電極組立体の周囲をきつく被覆し
た後で、端部壁３７ 、３８は熱と圧力を加えることに
より、各集電子１３．１４上の熱封じ可能層３２．３３
に直接封止される。

この実施例の構造の利点は、外部との電気的接続を行う
ための開口部を取り囲んでいるプラスチック膜と集電子
との間の界面においてきつい封止が、接着性封止剤に全
面的に依存しているわけではないことである。

第４図、第４Ａ図は本考案の別の実施例を示すものであ
って、この実施例では電池要素は多少異なった構造の液
体を通さない非導電性プラスチック膜の容器内に封じ込
められる。

この実施例では、集電子１３．ｉ４の外面には接着性封
止剤４４．４５の薄い層が付着される。

ただし、集電子１３．１４の中心部の小さな部分は封止
剤の層を付着させずに露出させたままとする。

電極組立体は長方形状の端部が開かれている容器４６の
内側に置かれる。

容器４６は液体を通さない非導電性のプラスチックフィ
ルムで作られる。

容器４６は側壁４７と底部壁４８とを含み、たとえばプ
ラスチックフィルム材料の平らなシートを真空成形する
ことにより作ることができる。

電極組立体は容器４６の内側にきっちりと挿入される。

容器４６の開放端部はふた４９により封じられ、ふた４
９と同じプラスチック材料で作られる。

ふた４９の外周縁部は容器４６の周縁部に熱封じされ、
連続する漏液防止継ぎ目５０を構成する。

ふた４９と容器４６の底部壁４８には開口部５１．５２
がそれぞれ設けられる。

これらの開口部５１．５２を通じて各集電子１３．１４
の中心部が露出される。

これらの中心部には端子リード５３．５４が溶接等の方
法で固定される。

この電池の最後の組立においては、接着性封止剤４４．
４６の層がプラスチックフィルムを各集電子１３．１４
に接着されるようにするために、ふた４９と底部壁４８
の両方を加熱する。

第５図、第５Ａ図に示す実施例は封止される、液体を通
さない非導電性の電池容器の更に別の構造を用いている
。

第３図、第３Ａ図に示す実施例の場合と同様に、集電子
１３．１４の外面には、中心付近の露出されたままとな
る小さな部分を除いて、ポリエチレンのように熱封じ可
能な有機樹脂の薄い層５５．５６が被覆される。

この電池のすべての要素は封じられる複合容器５７の中
に封入される。

容器５７はいまの例では熱収縮可能なプラスチックフィ
ルム製の２本のチューブから作られる。

第１のチューブは第１図、第１Ａ図に示す電池について
説明したのと全く同ヒ方法で電極組立体を加熱収縮して
包み込み、側壁６０と端部壁６１，６２を形成する。

端部壁６１と６２は一対の集電子１３．１４の縁部境界
でだけ重なり合い、各集電子１３．１４に付着された熱
封止可能な各層５５．５６の十分は部分を開いたままに
する。

第１チユーブが電極組立体の周囲で熱収縮した後で、端
部壁６１，６２を熱封じ可能な樹脂層５５．５６に熱封
じされ、それにより各集電子の縁部をきつく封じる。

熱封し可能な層５５ 、５６のうち、第１のチューブが
電極組立体の周囲に熱収縮された後で開かれたままとな
っている部分のうち、各集電子１３．１４の層５５．５
６により露出されたままとなっている中心部に対応する
小さな部分を除いた部分は、接着性封止剤の層６３．６
４によりそれぞれ被覆される。

次に、熱収縮可能なプラスチックフィルム製の第２のチ
ューブを第１チユーブの上で熱収縮させ、側壁６５ 、
６６を形成する。

これらの側壁６５．６６は、第１チユーブにより形成さ
れた端部壁６１，６２の上に重なり合うとともに、接着
性封止剤の層６３．６４の上からきつく接着される。

第２図プラスチックチューブの重なり合う部分には開口
部６７．６８が形成される。

これらの開口部の位置は各集電子１３．１４の中心部で
露出されたままとなっている小さな部分の位置に一致す
る。

集電子１３．１４の露出されている中心部には端子リー
ド６９．７０が溶接等の方法で個定される。

図面には示していないが、第１図〜第５図に示す構造の
平形アルカリ電池を何個かまとめて、たとえば柱状に積
み重ねて、１個の集電池の電圧の希望する倍数の電圧を
有する集合電池を容易に構成することができる。

そのような集合電池を構成する際には、独立している各
集電池からの正端子リードを、積層体内の隣接する電池
の負端子リードに、溶接等の方法で接続させ、直列接続
された集合電池を構成できる。

電池を並列接続または直並列接続するというような他の
構成ももちろん可能である。

本考案の重要な特徴は、長く引き延ばした洩れ通路を構
成して、アルカリ電解質が電池の中からしみ出してくる
のを防ぐように構成される、平形アルカリ乾電池加の封
じを行うことにある。

第１Ａ図〜第５Ａ図に示す電池のすべての実施例におい
て、接着性封止剤すなわち熱封じ可能な樹脂が、各集電
子の外表面のうち中心部の露出されている小さな部分を
除くすべての表面に付着され、プラスチックフィルムと
集電子との間の全界面を強固に接合する。

アルカリ電解質は接着性封止剤の中に浸透してこの延長
された洩れ路を通って電池から洩れることしかできない
のであるから、電池の内部からアルカリ電解質が洩れる
おそれはほとんどない。

第６図は本考案に従って作られた充電可能なニッケルカ
ドミウム電池の構造を示すものである。

この電池は一対の薄くて平らな正電極板１１０，１１１
と、一対の薄くて平らな負電極板１１２，１１３とを含
む。

これらの電極板は交互に重なり合わされる。すなわち、
正電極板１１０は電極積層体の一端に配置され、負電極
板１１２は一対の正電極板１１０，１１１の間に置かれ
、負電極板１１３は電極積層体の反対側の端部に置かれ
る。

アルカリ電解質をたっぷりと吸収させられた多孔質セパ
レータが積層体内の極性の異なる一対の電極の間に、そ
れらの電極に接触した状態でサンドイッチ状にはさまれ
る。

この多孔質セパレータはなるべくなら連続条片１１４の
形とする。

この連続条片１１４は負電極板１１２の周囲に完全に巻
かれ、それから正電極板１１１と負電極板１１３との間
に挿入される（第９図）。

すべての電極板１１０，１１１．１１２，１１３の形は
長方形であって、その寸法はほぼ同しであって、電極は
電極組立体内で互いに一致するようになっている。

正電極板１１０と１１１は水酸化ニッケルのような電気
化学的に酸化できる活性物質を含み、負電極板１１２，
１１３は酸化カドミウムまたは水酸化カドミウムのよう
な電気化学的に還元可能な活性物質を含む。

従来のやり方に従えば、負電極板１１２，１１３は過充
電時に水素ガスの有害な発生を禁示する過充電中止を行
うために、付加的な活性物質を含む。

同様に、正電極板１１０，１１１は過放電を行わないよ
うにするために正電極板１１０，１１１はある負活性物
質を減極剤として含むことができる。

正電極板１１０゜１１１と負電極板１１２．１１３は焼
結金属片から作られる焼結形電極とすることができる。

この焼結金属片は前記したようにニッケル粉末のような
金属粉末層を、ニッケル網のような多孔質基板上で焼結
させることにより作ることができる。

このニッケル網は機械的な支持体として機能する。

焼結された金属片には周知の方法に従って、電気化学的
に活性な物質が含浸される。

アルカリ電極を含む連続条片１１４はＰｅ１ｌｏｎの商
品名で販売されているナイロン繊維から作ることができ
る。

この電池に使用されるアルカリ電解質は重量比で３０％
の水酸化カリウム溶液である。

この電池のために浅いコツプ形容器１１５が用いられる
。

この容器１１５は液体を通さない非導電性のプラスチッ
クフィルム、たとえばポリプロピレンを真空成形して作
る。

容器１１５はその底部壁１１７に開口部１１６が設けら
れる。

平らで薄い金属板の形をした内側集電子１１８と外側集
電子１１９とが前記底部壁１１７の内側側面と外側側面
とにそれぞれ隣接して置かれる。

これらの集電子１１８，１１９はたとえばニッケル箔で
作るのが適当であって、アルカリ電解質に強くてそれに
よりぬらされない接着性封止剤により、前記側面にそれ
ぞれ接着される。

これらの封止剤１２０，１２１はなるべくなら集電子１
１８，１１９のほぼ全面を覆うようにし、それにより集
電子１１８，１１９とコツプ形容器１１５の底部壁との
間の界面を強固に接着する。

集電子１１８，１１９は共にスポット溶接または半田づ
けなどにより電気的に接続される。

あるいは、集電子１１８，１１９は導電性接着剤を用い
て互いに電気的に接続できる。

プラスチック製容器１１５と集電子１１８，１１９とは
本考案のやり方に従って、まず第７図に示すような複合
部材として組立てられる。

同様な液体不透過性かつ電気的に不良導性のプラスチッ
ク膜から作られていることが望ましいふた１２３がコツ
プ状容器１１５に設けられ、かつその中央部に開口部１
２４が形成されている。

内部および外部集電子１２５，１２６の双方は平坦で薄
い金属板または箔の形に作られ、開口部１２４と重なる
ようふた１２３の内外側に接して配設される。

これら金属箔集電子１２５，１２６は同等の接着性封止
剤の薄層１２７．１２８によりふた１２３の内側および
゛外側にそれぞれ緊密に接着されている。

望ましくは薄層１２７゜１２８は集電子１２５，１２６
のほぼ全表面を覆い、これにより集電子とふたとの間の
中間部を緊密に封止する。

金属箔集電子１２５，１２６はまたスポット溶接１２９
により互いに電気的に接続されている。

プラスチック膜からなるふた１２３と集電子１２５，１
２６はまた本考案に従ってまず第８図に示されるような
１個の複合部材に組立てられる。

一対の負電極板１１２，１１３は、たとえば溶接により
双方の負電極板１１２，１１３の対応する周縁部にその
一端が固着せしめられた薄い金属製の集電用舌片１３０
により互いに電気的に接続されている。

舌片１３０の他端はこの電極地組立体の一端において負
電極板１１３と内部集電子１１８との間にこれらと接触
するよう介在せしめられる。

同様に一対の正電極板１１０，１１１はその一端がこれ
ら正極板１１０，１１１の対応する周縁部に固定された
薄い金属製舌片１３１によって電気的に接続され、この
金属製舌片１３１の他端は上記電極地組立体の他端にお
いて正電極板１１０および内部集電子１２８の間に挿入
されている。

これら舌片１３０．１３１はたとえば溶接により後に詳
述されるようにこの素電池の組立作業中各集電子１１８
，１２８と接続される。

望ましくは同等の液体不透過性非導電性のプラスチック
膜から作られているコツプ状の容器１１５およびふた１
２６はそれぞれ周縁部１３２，１３３を有するよう形成
される。

これらの周縁部はたとえば加熱封止により互いに固着せ
しめられて１個の緊密な漏洩防止接合部１３４を与える
。

上記平坦な素電池構造の組立法は第９図および第１０図
に最もよく示される。

すでに述べたように、コツプ状容器１１５は、内部およ
び外部の各箔状集電子１１８，１１９が接着性封止剤の
薄層１２０，１２１を通じてこの容器の底壁１１７の内
外側に緊密に固定された１個の複合部材に形成される。

同様にふた１２３はまず内部および外部集電子１２５，
１２６が接着性封止剤の薄層１２７，１２８を通じてふ
た１２３の内外側に緊密に固定された１個の複合部材に
形成される。

舌片１３０は一対の負電極板１１２，１１３の対応する
周縁部にたとえば溶接により固定され、一方舌片１３１
は上記と同様にして一対の正電極板１１０゜１１１の対
応する周縁部に固定される。

１個の電極板の長さのほぼ３倍の長さをもったセパレー
タ材料の連続条片１１４が負電極板１１２のまわりに完
全に巻付けられ、この負電極板の一端は第１０図中に１
３５で示されたような加熱封止部により負電極板１１２
の周縁部に重ね合わされる連続条片１１４の部分に適当
に固定される。

たとえば空所１３６（第６図参照）ような、舌片１３０
を連続条片１１４を通じて通過させるための手段が設け
られる。

封止部１３５を越えて延在する連続条片１１４の自由部
１１４ａは一対の負電極板１１２，１１３の間に互いに
重合される。

次に舌片１３０がコツプ状容器１１５の底面内の内部集
電子苗１１８に溶接などにより固定され、同様に舌片１
３１がふた１２３上の内部集電子苗１２５に溶接などに
より固定される。

次に、一対の正電極板１１０，１１１が一対の負電極板
１１２゜１１３と互いに重合されるとともに、分離シー
トすなわちコツプ状容器１１５により囲繞された負電極
板１１２が一対の正電極板１１０，１１１の間に互いに
挿入されて、電極地組立体を完成する。

すべての素電池構成部材を前述のような方法で収納し、
ふた１２３がコツプ状容器１１５の開口端部上に位置さ
れ、その周縁部１３２，１３３が互いに加熱封止等によ
り固定されて素電池の組立を完了する。

図面には示されていないが、本考案により構成された多
数個の平坦なアルカリ電池をたとえば円柱状に容易に積
重ねて、出力電圧のより高い電池を構成することができ
る。

直列接続電池の構成において、平坦な素電池はその一つ
の負の集電子苗１１９を次の素電池の正の集電子苗１２
６と圧着されるように他の素電池の頂部に積重ねられる
。

別の構成ももちろん可能で、たとえば並列接続または直
並列接続電池も当業者にとっては容易に着想できるもの
である。

これらの構成は、たとえば素電池の外部集電子に溶接ま
たははんだ付けされた金属線または条片による内部接続
を用いても良い。

以上のような方法で平形電池を構成するに際し、たとえ
ば、金属または硬質プラスチックからなる近接して設け
られた外装容器中に積層された素電池を装備するのが普
通の方法である。

このような構成の電池組立体は本考案の平形電池におい
ても採用される。

ただし、漏洩防止のための継合部１３４を形成すべく加
熱封止されるコツプ状容器１１５とふた１２６の端部は
可撓性のつば状突出部を構成する。

このつば状突出部は個々の素電池を囲周しており、積層
電池を金属またはプラスチックの外装容器中に挿入する
際、各素電池の側壁に沿ってつば状突出部は容易に下方
向に屈曲される。

このように、漏洩防止継合部１３４によって基本的に空
間が無駄なく使用でき、エネルギー密度の高い平形電池
を提供することが可能となる。

本考案の平形電池の構造は、内部および外部電流の集電
部材を用意しである点において重要である。

この集電部材は、アルカリ電解質によってぬらされない
性質の粘着性封止剤の薄層を通して、外包体の壁の１つ
の内部および外部にそれぞれ固着されており、また外包
体の開孔を越えて固着されている。

特に、粘着性封止剤の薄層は集電部材の内部および外部
双方の全面に備えるのが望ましい。

この際、プラスチック膜と集電部材の間の界面は全体的
に固着されておトノ、１つの集電部材の長さまたは幅に
ほぼ等しい漏洩路を実質的に延長する。

アルカリ電解質は、この延長された漏洩路を越えて粘着
封止剤に浸入することによってしか電池から漏洩するこ
とができないため、電池の内側から電解質の漏洩が起こ
ることは極めて稀なことになる。

円筒状または角形状等の電池に、充電可能なニッケルカ
ドミウム系の電極を平形電池において使用する場合、電
池が長時間の充電によって過充電になると、ガスが発生
し電池内のガス圧を高くする。

この過充電に際して、最初に酸素ガスが正電極で発生さ
れ、負電極で再結合されるよりも早い速度で酸素が発生
されて内部ガス圧を高くする。

本考案の平形電池において、プラスチック膜の外包体は
、たとえばポリプロピレンのビニールフィルムで、可撓
性があってかなり弱い。

したがって、内部ガス圧がかなりの程度、たとえばｌ１
ｋｇ／ｃｍ２（１６０ｐＳｉ）程度になると、危険では
ないが破裂するおそれがある。

この欠点を除去するには、負電極で水素が発生するのを
防止する一方、酸素の再結合を容易にするような機構を
備えることが望ましい。

したがって、充電可能なニッケルカドミウム電池の実施
例においては、正電極および負電極は互いに電気化学的
に平衡であり、負電極の容量は正電極の容量よりも大き
い。

また、負電極の容量は正電極の容量の少なくとも７倍以
上であり、望ましくは３倍程であることが要求される。

本考案において使用される商用のプラスチックフィルム
は、ビニル重合体、共重合体、ポリ塩化ビニリゾ゛ン、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリスルホ
ン、ポリスチレン、フッ素樹脂等である。

脂肪族ポリアミドの接着材を使用する際は、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、およびビニル重合体または共重合
体のフィルムを使用するのがよい。

通常の熱可塑性のフィルムを使用してもよい。フィルム
は以下の性質を有することが望ましい：廉価、可撓性、
機械的抵抗、化学的安定性、アルカリ電解質に対する化
学的安定性、熱可塑性、酸素発生最小、水蒸気伝達率小
、脂肪族ポリアミド等の接着材に対する表面接着性強。

プラスチックフィルムのガスおよび水蒸気の伝達率を減
少させるために、フィルムの両面を真空蒸着等によって
金属被膜を施すのがよい。

もちろん、フィルムは電池に内部漏れ電流を生ずるほど
良好な導電性を有してはならない。

以−ヒから明らかなように、本考案によれば、能動電池
要素が不浸透性部材中にプラスチックフィルム外包体を
封入した構成の平形アルカリ電池を提供することができ
、プラスチックフィルムの外包体によってアルカリ電解
質の漏洩を防止できる。

もちろん、本考案の重要な点は、アルカリ電解質に対し
て化学的な抵抗性があり、かつぬれない性質の接着性封
止剤を使用したことであり、プラスチックフィルム外包
体の開口部に近接した周囲を封止剤が包囲する。

アルカリ電解質との接触に際してぬれない性質を示す有
機化合物は種々あるが、本考案の実施において最も望ま
しい接着性封止部材は脂肪族ポリアミドによるものであ
る。

このような脂肪族ポリアミドの封止剤をアルカリ電池に
用いることは、米国出願第３９２２２２号（１９７３年
８月２８日出願）のＪ・ウインガ゛（Ｗｉｎｇｅｒ）の
明細書にすでに開示されている。

尚、この米国出願第３９２２２２号は１９７１年７月３
０日に出願した米国出願第１６７６７８号に関連するも
のであり本願と同一の譲受人に譲渡されている。

これらの出願に開示されているように、脂肪族ポリアミ
ドは多酸基の酸を多官能基のアミンと反応させることに
よって生成される。

一般に、本考案で使用する脂肪性のポリアミドは約９つ
のアミンを有する。

アミンの数は脂肪性のポリアミドの１ｇに等しいＫＯＨ
のミリグラム数であり、公知技術によって決定される。

脂肪族ポリアミド封止剤にはその物理的性質を変えるた
めに増量剤と変性剤を混合する。

本考案に係る平形電池を構成するに際して、脂肪族ポリ
アミド封止剤は、アルコールと芳香族炭化水素との混合
物のような溶融体から形成する。

本考案に係る平形電池を構成するに際して特に有効な商
用の脂肪族ポリアミドは、ゼネラルミルズ社製（Ｇｅｎ
ｅｒａｌＭｉｌｌｓ Ｉｎｃ、 ）（７）パーサｏ ン
（ＶＥＲ３ＡＬＯＮ）とジエンボンド（ＧＥＮＢＯＮＤ
）およびスイット社（Ｓｗｉｆｔａｎｄ Ｃｏｍｐａｎ
ｙ）製のＺ−６１０である。

本考案の平形電池を組立てる際に、好ましい接着性封止
剤すなわち脂肪族ポリアミドである種のプラスチックフ
ィルムを容易にぬらすことはできない。

したがってプラスチックフィルムと金属集電子間を液密
に封止することは困難なことがある。

この困難は克服できるものであり、最初にプラスチック
フィルムを熱処理、コロナ放電処理と続けて処理すれば
、プラスチックフィルムと集電子間の接着を実質的に改
良で゛きる。

このプラスチックフィルムの処理方法は、１９７４年４
月１日付けの米国出願第４５６８７７号明細書に開示さ
れている。

この方法によれば、プラスチックフィルムを上昇温度（
ポリプロピレンフィルムの場合で約１２０℃）で約３０
秒間加熱し、必要に応じ周囲温度まで冷却し、さらに金
属集電子が接着されるフィルムの領域で高密度コロナ放
電を行う。

以上述べた本考案の電池は、熱収縮性プラスチック膜の
加熱による収縮力と、アルカリ電解質に対して化学的に
強く、かつ電解質にぬれない脂肪族ポリアミド封止剤の
強力な接着力とにより、電極組立体および集電子を密着
包囲し、電解質の洩出を防止することができる。

本考案の平形電池は従来例にまさる利点を備え、特に金
属容器に入れた丸い、或いは円筒状の電池やボタン電池
よりもすぐれた利点を備えている。

金属容器やふたは重くかつ費用がかかり、さらに空間的
に不経済である。

よる。またこれらを角形電池に簡単に適用することはで
きない。

このような電池は高内部圧には耐えるが、破れれば危険
である。

丸い単位電池の集合体である角形バッテリーは、もとも
と使用しない空間をもっている。

以上に対し、本考案によるプラスチックフィルム容器を
用いた平形電池は前述した諸欠点をすべて克服している
。

プラスチックフィルムを用いたことによって量も重さも
増すことはない。

また動作圧力にも耐えることができ、フィルムが破れた
としてもなんら危険はない。

前述した角形の実施例を単一の電池或いは多重電池とし
て角形に区画された電池空間内に容易に挿入することが
でき、電池に充分なエネルギー密度を与えることができ
る。

図示した平形電池の大部分は、これを正方形成いは矩形
以外の他の形に、たとえば円形、楕円形、六角形、三角
形、その他不規則形状にすることが容易にできる。

したがって平形電池を特殊な凹部や保持体に挿入できる
ように変形することができるので、高エネルギー密度の
電池を得ることができる。

ここに記載した新規な平形電池構成に容易に適用できる
一次或いは二次のアルカリ電池は、アルカリニ酸化マン
ガン電池、酸化銀亜鉛電池、ニッケルカドミウム電池、
ニッケル亜鉛電池、酸化水銀亜鉛電池を含んでいる。

用いる電板および材料は、用いる電池構成が必要とする
、またこれと両立するものであることはもちろんであり
、たとえば、アルカリニ酸化マンカ゛ン亜鉛系とともに
用いた集電子板は鋼よりも銅あるいは真ちゅうの方が好
ましい。

同様に、平形電極は、含浸有孔焼結形のものよりも、開
放した或いは拡張した導電性基板上に形成した公知の圧
粉形のものを用いることか゛で゛きる。

図示してはいないが、図示の平形電池構造を変形実施す
ることができる。

たとえば、説明したコツプ状ふたの組立体を用いるより
も、電池を２つの対向しかつ密封したコツプ状組立体に
収容することによって、説明したものより厚さの大きい
電池に構成することは本考案の要旨に入るものである。

同様に、より薄い電池を２つのふた組立体に収容するこ
とができる。

さらに、説明した形の２つの完成電池を、各電池を囲周
する可撓性つば状突出部を一緒に確保する第２の熱封止
部によって相互に接続されたふたの端部と並ぶように構
威すことができる。

金属条片或いは舌片を２つの接触集電子の間からひき出
して、２つの電池を並列接続するのに便利にすることが
できる。

この同じ２つの電池構成において、電池の一方を極性が
逆になるように内部的に構成して、２つの電池組立体を
直列接続とすることができる。

中央舌片を前と同様にひき出して、中間電圧を得るよう
にすることができる。

以上のことから、本考案の素電池や集合電池を組立てる
方法には極めて大きい自由度か′あることが明らかであ
る。

本考案の平形電池のすぐれた利点の１つは、電池包装容
器、コネクタ等に対する空間が最小である高エネルギー
密度形の電池の製作に理想的なものであることである。

プラスチックフィルム封止体は相当大きい圧力に耐える
ことができ、しかも内部圧力が過大となった場合に爆発
を起こさずに破れる。

電池を種々の形状寸法で作ることができ、また種々の方
法で組合せることができるので、高エネルギー密度電池
の設計に最大の自由度をもたし、今日の電子装置等にみ
られる種々の電池収容部に挿入して用いることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の平形電池の一実施例の斜視図、第１Ａ
図は第１図のＩＡ−ＩＡ線に沿う断面図、第２図は本考
案の別の実施例を示す斜視図、第２Ａ図は第２図の２Ａ
−２Ａ線に沿う断面図、第３図は本考案のさらに別の実
施例を示す斜視図、第３Ａ図は第３図の３Ａ−３Ａ線に
沿う断面図、第４図は本考案のさらに別の実施例を示す
斜視図、第４Ａ図は第４の４Ａ−４Ａ線に沿う断面図、
第５図は本考案のさらに別の実施例を示す斜視図、第５
Ａ図は第５図の５Ａ−５Ａ線に沿う断面図、第６図は本
考案のさらに別の実施例を示す断面図、第７図は第６図
に示す平形電池で使用される複合コツプ形容器と集電子
の断面図、第８図は第６図の電池に用いられる別の複合
ふたと集電子の断面図、第９図は第６図に示す平形電池
の組立方法を示す電池部品の分解図、第１０図は第６図
の平形電池に使用される電極組立体の線図である。 １０．１１０，１１１・・・・・・正電極板、１１．１
１２，１１３・・・・・・負電極板、１２・・・・・・
セパレータ、１３．１４・・・・・・集電子、１５，２
５゜３６．４６，５７，１１５・・・・・・プラスチッ
ク容器、１６，１７，３７゜３８．６１．６２・・・・
・・端部壁、１８，１９，２８．６７・・・・・・開口
部、２０゜２１．２４．２９・・・・・・端子リード、
２２，２３，３１．４４，４５，６３゜６４・・・・・
・封止剤、３２．３３・・・・・・熱封止可能層、４８
・・・・・・底部壁、４９・・・・・・ふた、６０，６
５．６６・・・・・・側壁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 互いに異なる極性を有し、平坦な一組の電極要素を含む
   電極組立体と、電極要素の間に接触して挿入され、アル
   カリ電解質を含む多孔質セパレータと、前記電極要素の
   それぞれと電気的に接続され、前記電極組立体と隣接し
   て配置された集電子と、前記電極組立体及び前記集電子
   を包囲し前記集電子から電極リードを導出すべく一部に
   開口を有する不浸透性のプラスチック膜包囲体とを備え
   た平形アルカリ電池において、前記プラスチック膜包囲
   体を熱収縮性プラスチック膜で構成するとともに、前記
   集電子及び前記包囲体の間に両面接着性の脂肪族ポリア
   ミド封止剤を設け、加熱による前記プラスチック膜の収
   縮と、前記封止剤の接着とにより、前記電極組立体及び
   前記集電子を、前記プラスチック膜包囲体で、密着包囲
   して戊る平形アルカリ電池。