JPS598265A - 密閉型電池装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルカリ−次電池の如き密閉型電池に関するも
のであって、具体的にはそれら電池のシール部材に関す
るものである。本発明のシール部材は電池容器に対しス
ナップ式に１茨まるべく特に設ｄ１されている。

円部状の密閉型゛電池の一般的な構造は、陰極と陽極の
主要素を適当なセパレータ、電解質等と共に金属容器に
内填し、容器の」一端部（こ、ある部材を配備し該部材
によって密封するものである。この容器」二端部に設け
られた部材で電池を密封することによって電解質が容器
から漏れ７ｓいようにし、史（（冒よ電池の陽極と容器
とを電気的に絶縁している。

密閉型電池にあっては、ベン１−（ｖｅｎｔ）を設ける
ことにより、′電池内の圧力か極端に−１−昇した場合
に該ベントが開き、ガスを排出することができるように
制御することが望ましい。このベントにはソール部材の
一部を簿膜に形成したものでもｉｉＪい。

例 従来λ）ら考えてみると、通常はナイロン、ポリ塩化ビ
ニル、或は［エンジニアリングプラスチック」として知
られるＡＢＳの如き材料を用いるへきであるのに対し、
１９８２年１２月２３日日本出願した特１頭昭５７−２
３５１３１にあっては、ポリプロピレン及びその共重合
体から形成された電池ソール部材番こついて記載してい
る。

本発明の望ましい一実施例においてはポリプロピレンと
その共重合体を用いる。これら材料はその時性］−、ソ
ール部材の成形作業中に該部材の一部に破裂ｄ」能な薄
膜を形成することができる。これら共重合体のもう１つ
の特性は、陰極容器に形成されたビードに対してスナッ
プ式に嵌まるスカートをソール部材の６部にド向き且つ
外向きに突設し、このよう番こ成形されたシール部材の
一部を押圧すること（こよって、成形された部材中へ押
し込めることができるという点にある。これによって、
クリンプ加工［）ＩＪに絶縁ソール部材を容器内のＩＥ
シい位Ｉ直に配置することができる。

史に、本発明に基ついて作られたソール部材を配置し、
金属容器の入１」に該部材をスナップ嵌合させること（
こよって、より均一な製品を作り出すことができる。更
に、容器内部の容積を増やすことかてきる為、容器中に
活性剤を追加装填することによって電池のエネルギー容
器を増大させることができる。

ナイロンの熱膨張係数は鋼の熱膨張係数にかなり近いが
、ポリプロピレンとその共重合体の熱膨張係数は鋼とは
全く相違している為、１゛「“ｒ酷なｌｉ、ｊｊ度サイ
クル、非常な高温或は非常な低温での充電、過放電、或
は電池の苛酷な使用及び／又は充電条件の組合せに於け
る場合でも絶縁シール部材は完全な密閉度を維持する。

シール部材を電池にスナップ嵌合しクリンプ加工によっ
て電池内（こ固定した後は、本発明に於てはクリンプの
Ｆ方の部分及び／又はヒートに対向する部分は材料の弾
性限界を越えた応力状態となり、そしてクリンプとビー
ドとの間の外縁部は材料の弾性限界を越えない様に応力
が加えられるのである。同時にクリンプ加工中にソール
部材の中央部が内側に動かないようにする為には、シー
ル部材が金属容器にパチンと嵌まる際、該部材の中央部
か金属容器の周辺部と底部に対し稍上向きに持ち」−が
る様に設計することが望ましいことを見い出した。

本発明のこれら特徴の全て及び他の特徴は円筒型密閉電
池（アルカリ電池或はリチウム二酸化マンカン電池等）
に応用することができる。これら電池は、一端か底部を
形成し上端部か開口している一般的な円筒形容器内に陽
極と陰極を内填したものであって、内向きのヒートを容
器に端部に形成し、容器の」上端部に絶縁シール部材を
配備したものである。

組立て完了後、シール部材の上部外周部の」一方にある
金属容器の上端部（こクリンプ加工を施すことによって
シール部材と容器との密封状態が保たれる。

ソール部材の上部直径は金属容器のビード上部の内側直
径と略同−に形成する。ソール部材の上部外周部のドに
は内向きの肩部をソール部材の周縁部に形成し、その直
径は金属容器のビード部分の直径と略等しいか或は稍小
さくしている。肩部は、ソール部材の上部に形成された
Ｆ向きに且つ外向きに伸びるスカートと境を成しており
、スカート部材の直径はその最も低い位置か実質的に最
も大きく、且つ金属容器のビード部分の直径よりも大き
い。シール部材は上部外周部分がヒートの上て又、下部
スカート部分がビードのドて金属容器に対してスナップ
嵌合し、その後にクリンプ加工か施される。

本発明の利点の１つとして、シール部材か陰極容器（こ
スナップｔｌ′０３合された後は電池・皮素のｊｌｌれ
とか成発とかは全くなくなり、電池は最終的なりリング
力目」二を施すのみて【１丁い。

コノスナップ嵌合方式の特徴によって７一ル部祠のｔ′
ｌき１−かりは防止され、史にクリンプ加工に際して金
属容器」二部にシール部材を正１＋゛ＩＩｉに配置〆す
ることかできる。即ち、絶縁ソール部材は、クリンプ加
−Ｌ前或はクリンプ７ＪＩ　Ｚ、Ｕ中に金１１・４容器
から浮きｌ−かったり或は持ち上けられたりすることは
ない。

１−記した本発明の優れた特徴を全て利用することによ
り、密閉されるべき′上池の大きさと種類に応して種々
の形状を備える電池と絶縁シール部材を提供するもので
ある。

以ド、本発明の特徴と目的について図面に基つき詳細に
説明する。

第１図と第２図は本発明に係る代表的な絶縁ソール部材
を示しており、これは密閉型アルカリ電池のｒＤＪサイ
？゛に用いることができる。

第１図と第２図において、絶縁ソール部材（１０）は中
央部（１２）、」一部外周部（１４）及び上部外周部（
１６）から構成される。絶縁シール部材（１０）のＦ側
には外周部と同心に環状リブ（１８）を形成する。

部材（川）の」二面の外側部分、即ち（２０）は、シー
ル部材か嵌められるべき金属容器か後でクリンプ加工で
きるように比較的平坦に形成し、更に外側セクンヨン（
２０）から内側の位置にベントの薄膜（２２）を形成す
ると都合が良い。

絶縁シール部材則）の向きを決めるために、必要に応じ
て中央部（１２）を符号１２４）によって示される如く
平坦にすることもてきる。

中央部（１２）には封板（３０）に対して下向きに伸ひ
る凹み（２６）と」二向き（こ伸びる凹み（２８）か設
けられる。

第１図と第２図に示されたシール部材の実施例において
、特に重要なことは内向きの肩部（３２）かに部外周部
（１４）のド側に形成されていることである。

肩部（３２）はシール部材（１０）の下部外周部＋１６
＋　ｉこ形成されてド向きに１］、つ外方間に伸ひるス
カート（３４１と境界を形成している。

部材＋１０１の」二側部分（１４）の直径は金属容器の
」一端部付近に予備成形した内向きヒート６戸１一部の
陰極容器の内径と略等しい。同し昧（こ肩部（３２）の
内側の直径は陰極容器のヒート部分における直径とｍ３
等しいか或は稍小さい。部））Ｊ（川）のスカート（３
４）の直径（陰極容器のビード部分における直径よりも
大きい）はその略最上部が最も大きい。スカートの最ト
）１１つを面取りすることによって容易ζこヒート部を
通し挿入することができる。スカート部（３４）の１析
面は肩；；ｌ＜　ｔ３２）のドから該スカートの最上部
に向け−Ｃ厚みを減少させている。

第３図と第４図は本発明に係るシール部材のもう１つの
実施例を示しており、密閉型アルＪノＩＪ電池のＦＡＡ
」サイズに好適である。シール部材（３６）はＬ部外周
部（３８）、Ｌ部外周部（４０）及び中央部（４２）か
ら構成され、中央部（４２）にはド向きの凹み（４４）
と−に向きの凹み（４６）が開設され、それら凹みの間
には封板（５ｏ）７ノ・設けられる。ベントとして薄膜
部（４８）を形成している。

シール部材（３６）の外周部には」二部（３８）の上側
に肩部（５２）か設けられ、該ＪＦｆ　＋：＋＜のドに
はスカート部（５４１がＦ同きに且つ外方に突出してい
る。スカート部（５４）の断面は肩部（５２）のドから
略均−に形成している。ソール部＋、Ｉ’　ｔ３Ｇ＋の
上側には環状溝１５Ｇ＋が設けられる。

第４図は本発明に基ついて作られたソール部４Ｉに対す
る金属容器のクリンプｆ「用の効果を月くずものである
。第４図では容器（６０）の−二側部分のみを示してい
る。容器（６０）の頂部近傍にビード（６りが形成され
る。容器（６０）の直径はクリンプ（６２）の」二側と
上側に於て略同じである。然し乍ら、クリンプ加工１１
１１に於ては容器上端部は（６４）で示される如く稍外
側に向って開いており、クリンプ加工後は（６６）で示
されることくシール部材の上部を覆っている。

第４図から明らかな如く、クリンプ加工＋４ｉＪにソー
ル部材（３６）を容器（６０）内に置き、該部材にド向
きの力を加えると、該部材の最上部かビード（６２）を
通過する際にスカート部（５４）は内向きに曲げられ、
通過後はスカート部（５４）は路光の形状に回復するこ
とかできる。これは加えられる応力が、ソール部材を構
成している材料の弾性限１．ｆのはるかドであるからで
ある。一方、シール部４４’　ｔ３Ｇ）か金属容器（６
０）内に侵入する深さは肩部（５２）がビード１Ｇ２ｉ
　１こ坐る位置によ−て決められる。絶縁シール部材か
容器のビード番こパチンと嵌まるまで絶縁シール部材に
充分な力を加えることによってシール部材を容器内（こ
比較的しっかりと置くことかできる。

本発明に係るソール部材のスカート部はド向き訃つ外向
きに逆Ｕ字状に突出してシール部材の一ド側にキャビテ
ィを形成しており、シール部材の」二側部分の肉厚を全
体的により薄くすることができる。これは絶縁ソール部
材の構造強度を下げることなく電池内の内容積を大きく
することになる。

史（こは絶縁シール部材を製造する上で樹脂の量を削減
することにもなる。

例えば第３図と第４図に示されるシール部材（３６）に
あっては、陰極容器内に嵌めるべきセパレータを該部材
の上側のキャビティ図）に対し」二向きに配備すること
ができるのは明らかである。同じ様に第１図と第２図に
示す如く、シール部材（１ｏ）が嵌まるべき電池の中に
、環状リブ（１８）の外方で且つ該部材の上側にセパレ
ータを上向きに配備することができる。更に肩部（３２
）又は（５２）がビード（６２１（或は他の箇所）に引
っ掛かることによって絶縁シール部材かどの程度の深さ
で挿入されるかをクリンプを行なうＦ＋ｉＪに知ること
ができるので、容器内により多くの材料を置くことがで
きる。

クリンプ加工による効果は第４図に示しており、シール
部Ｅ’　ｔ３Ｇ＋の上側部分（３８）即ち該部材の外周
部における材料内部の応力分布は、＋６８）　１７０）
で示される矢印の群によって表わされる。（６６）で示
される部分のクリンプを形成するために必要なりリンプ
カによって、」二部（３８）の外周部分の各部には異な
る量の応力が発生し、これによって分散された力は圧力
勾配を形成する。外周部の少なくとも第１の部分には絶
縁シール部材を構成している材料の弾性限界よりも大き
い応力が加えられる。曲の部分に加えられる応力は弾性
限界よりも小さい。

一般的にはクリンプ直下の一ヒコーナに強い応力部か発
生し、又肩部（５２）の−に方即ち、容器（６０）のビ
ード（６２）の上方にあるドコーナにも強い応力部か生
しる。

そのため絶縁ソール部材の材料（こは、上側部分に於て
ド向きに且つ外方向に突出してスノノート部を形成する
材料部分を別にして成る程度の材料の曲りを生じ、それ
によって高さか変化する。絶縁シール部材の一般的な形
状は図示される如きであるため、第４図の断続線（７２
）で示される様にシール部材の中央部は容器の底部より
も」二向きに持ち上る。

何れにせよ、容器」二部にクリンプを形成するためのク
リンプ力は容器上端部伺近の容器」一部に冷間状態で加
えられ、クリンプ用グイから容器を取り外してクリンプ
力を開放するとクリンプが形成され、絶縁シール部材の
材料の内部には」上記の如く分布した応力か残蕾する。

これらクリンプ加工によって得られる応力分布状態が重
要であるのは、絶縁シール部材をクリンプ後番こ容器を
密封するために作用さぜるばかりてなく、電池が極端な
温度変動状態及び／又は充電或は放電状態に曝されても
容器の密月状、岬を保つ必要があるためである。シール
部材の寸法及び成分比率を適当に定めることによって絶
縁ソール部材を全ての温度で密封状態を保つことは可能
である。例えは、電池を極端な低温で用いる場合、絶縁
ソール部材が金属容器よりも一層縮むこと（こなっても
上記の特徴（こよって良好な密封状態が保たれる。同し
様に電池を非常に高い温度で用いる場合、絶縁シール部
材外周部の異なる部分において良好な密封状態が得られ
る。

本発明に係る絶縁シール部材を製造する材料としてポリ
プロピレンの単独重合体或は共重合体を用いる場合、ポ
リプロピレンのメルトインテックスは４と３０の間、望
ましくは９と１４の間にあるとき（こ最も良い結果が得
られることか見い出された。

メルトインテックス或はメルトフローインデックスとは
樹脂の平均分子重量と溶融粘度を示すものである。メル
トフローインデックスの低い樹脂は靭性か大きく、一方
、メルトフローインデックスクスの商い樹脂はモールド
に樹脂をｔ）、き易く、成形→ノーイクルか短くなり製
品の光沢度か増す。

何れの場合も、ポリプロピレンの単独重合体と共重合体
は薄膜（２２）或は（４８）を備えるシール部材を成形
する」二て大そう実用的である。割れ目を設けたり或は
特殊な断面形状番こ形成することなく圧力開放用のベン
トを配備することができる。その」−１薄膜の厚み公差
を大へん小さく設計し製造することもてきる。

−１−記した如く、ド同きに伸びる凹み＋２６ｆ　ｔ４
４）の底部は大々、封板ｔ３０）　ｔ５（１）によって
示される。

封板は外周部分の断面を最も薄く形成している。

史に封板部分の計測には」―向き（こ伸ひる凹み（２８
）或は（４６）が設けられ、その直径はド向きに伸ひる
凹みの直径よりも大きい。１４ミ電棒か凹み（２６）又
は（４４）に挿入されるとき封板部分は確１６に割れｌ
」か奇麗に割れる。これは封板部分ＣＩＯ＋又は（５０
）の」−面の外縁端部から封板部分ド方の」二向きに伸
びる凹みの側面にかけて破断線或は応力集中線が形成さ
れることによる。

本発明のシール部材の形状に異なる特徴を具備させるこ
ともてきる。例えば、第２図で示されるようにシール部
材の中央部をスカート部分よりもドまて伸ばしても可い
。又、第３図に示す如く、中央部の長さをスカート部分
と略同じにしても町い。

同じ様に、シール部材の」−面或は少なく共り面の一部
を第３図に示す如く中央部から外方へ向かってド向きに
傾斜させても可いし、或は第２図に示す如く中央部を外
側セクシ、ヨン（２０）から内向きに傾斜させても町い
。

使用材料として、取りわけ本発明番こ係る絶縁シール部
材か成形される材料はポリプロピレン、ポリエチレン、
ポリエチレンとポリプロピレンの共重合体、ポリスルホ
ン、そしてアクリロニトリルブクジエン　スチレンの混
合重合体等の樹脂が用いられる。ポリエチレンとポリプ
ロピレンの共重合体、及びポリプロピレンを用いる場合
、ポリプロピレンのメルトインデックスは４と３０の範
囲内、望ましくは９と１４の範囲内にあることが特番こ
良好な結果か得られる。

本発明の絶縁シール部材の特徴はスナ・ノブ嵌合出来る
点にあり、従って′重油上部部品は既に活性剤が装填さ
れた電池に前もって組込み出来るたｙ）ミ前もってクリ
ンプ加工することなく史（こクリンプ作業中に絶縁シー
ル部材が電池から浮き１−からないようにすることかで
きる。このよう（こ、本発明の部材を備える電池のクリ
ンプ加工中に於て、該）η＜４４に加えられるＦ向きの
力は小さくなるか或はＶｉｉｔ　＜　ｊ、；るため、ク
リンプ力によって電池から電解質かｄＡＩ洩することは
一１ｕＪない。

シール部材の寸法を」両切に疋めることによってソール
材料の周縁部には弾性限界を超える応力が加えられた部
分と、材料の弾性限界未ｉｒＭｉの応力か加えられた部
分に応力が分布し、その後の温度変化、過放電に於ても
電解質が電池から洩れることはない。

史に接続する極を間違えたり、電池の充電条件の不適な
際に、電池は制御出来ずに破裂するのではなくて、通気
か確実に行なわれて制６１１ｊ出来るのである。

本発明において電池装置は、電解質を充填した金属容器
を絶縁シール部材によって密封した電池本体に対し、集
電棒を絶縁ソール部材を貫通して電解質中へ圧入し使用
するため、電池本体と集電棒とを組合せたもの、電池本
体に集電棒を圧入したもの許りでなく、′上池本体目体
をも意味すると解されねばならない。

本発明の軸回を逸脱することなく、」−記の記載以外に
も他の実施例か考えら才１シ、又、上記記載以外の材料
を用いることもてき、更に上記記載以外の密閉型電池に
応用することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の代表的なシール部材を表わす平面図、
第２図は第１図の２−２線に沿う断面図、第３図は本発
明のシール部材の１ｍの実施例を示す断面図、第４図は
電池」一部にクリンプ加工を施して密封した後のソール
部材の断面図である。 （１０）・・絶縁シール部材　（１２）・・・中央部（
１４）・・・上部外周部　　　（１６）・・上部外周部
（２２）・・・ｌＷ膜　　　　　　（３８）・・１１部
外周部（４０）−・・下部外周部　　　（４２）・・中
央部（４８）・・・薄膜 出願人　　デュラッセル　インターナンヨナルインコー
ポレーテッド ＦＩＧ、　Ｉ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、　３ ．３６ ＦＩＧ、　’１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　陽極、陰極及び有底で且つ」一端部か開１」シた一
   般的な円筒形容器から構成され該容器の−１一端部近傍
   番こは内向きのビードが形成された密閉型電池に於て、
   陰極容器の１一端部にはソール部材を配備し、該ソール
   部材は陰極容器の」一端部に形成されたクリンプを介し
   て陰極容器と密封状態が保たれ、陰極容器の」二端部は
   ソール部材の上部外周部から拡けられており、シール部
   材−Ｊ−。 部の周縁部には陰極容器のビード部分に於ける直径と略
   等しいか或は稍小さい直径の肩部が内向きに形成され、
   該肩部はシール部材の上部に形成されたド向き且つ外方
   に伸ひるスカート部分と境を成し、該スカート部の一部
   分の直径は陰極容器のビード部分の直径よりも大きいこ
   とを特徴とするスナップ嵌合式の絶縁ソール部材を備え
   る電池装置。 ■　スカート部分の直径は１１１６最ド部に於て最大で
   ある特許請求の範囲第１項に記載の電池装置。 ■　スカート部分の肉厚は肩部から最］・部（こかけて
   薄くなっている特許請求の範囲 の電ｔｍ装置。 ■　スカート部分の肉厚は肩部から１・に於では略均一
   である特許請求の範囲第１項に記載の電池装置。 ■　ソール部材は、陰極容器の−１一端部に充分ｌＳク
   リンプ力か加えられるよう（こτ］法が決められ、シー
   ル部材の中央部を外周部よりも商＜シている特許請求の
   ・（・０囲第１項に記載の′電池装置。 （０　クリンプ力はソール部材上｝％の外周部の少な《
   とも第１の部分に於では材料の弾性限界を超え、シール
   部材」一部の外周部の少なくとも第２の；４５分に於で
   は材料の弾性限界未満てある特５′１″請求の範囲第１
   項に記載の電池装置。 ■　ソール部材の中央部は該ンール部イＡの外周部より
   も厚肉に形成され、中央部は１１１６スカ−１・部分の
   位置まで下問きに伸ひている特許請求の範囲第１項に記
   載の電池装置。 ■　ソール部材の材質は陰極容器のビードを通過シバチ
   ンと嵌まることかできるように十分な弾性を備えている
   特許請求の範囲第１項に記載の電池装置。 ■　ソール部材の材質はポリプロピレン、ポリエチレン
   、ポリエチレンとポリプロピレンの共重合体、ポリスル
   フォン及びアクリロニトリル−ブタジェン−スチレンの
   混合重合体からなる群から選択される特許請求の範囲第
   ８項に記載の電池装置。 ［相］　シール部材の材質はポリエチレンとポリプロピ
   レンの共重合体及びポリプロピレンの群からノズ択され
   、該シール部材の材質のメルトインデックスは９と１４
   の間である特許請求の範囲第９項に記載の電池装置。