JPS6065447A - 円筒形アルカリ電池 - 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】 産業上の利用分野 本発明は１円筒形アルカリ電池に関し、特にその封口構
造に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来の円筒形アルカリ電池は、乾電池に比較して１強放
電特性にすぐれるという特徴を有している反面−耐漏液
特性が悪かったり−あるいは電池を外部ショートさせた
時とか一極性を誤丑って機器に使用した時には電池内部
にガス発生反応を生じて−電池が爆発するという極めて
危険な状態が発生していた。このような問題を解決しよ
うと種々なこころみかなされた。

たとえば、従来の円筒体アルカリ電池の代表的な封口部
の構造には、第１図、第２図に示す２つのタイプがあっ
た。

第゛１図において、１は負極端子を兼ねた金属底板−２
は鉄やニッケルにスズメッキを施したものか、または真
鍮などよりなる負極集電子で、薄肉部３ｂおよび、ガス
逸散溝部３ａを設けた合成樹脂製ガスケット３の厚肉な
中心部を貫通して負極端子１に電気的に接続されている
。ガスケット３は正極端子４と電気的に接続した正極の
金属ケース６が周辺部にくい込むように設計されている
。

なお−ガスダクト３外側の破壊部材６は急激なカス発生
時の電池破裂防止対策のための構造で、カスケラＩ・３
の薄肉部３ｂに起立尖鋭端を対向させて設けである。

このような構造の場合の欠点の第１は一外装缶７を必要
とするため一電池の実質内容積が極めて小となる点であ
る。

すなわち、ガスケット３と正極ケース５の圧着を補助し
、耐漏液性を向上させるために、外装缶４を必要とする
ので、ケース５の外側に樹脂チューブ８を介在させ一外
装缶で締めて耐漏液効果を上げている。

ところが、このような配慮にもかかわらず、耐頒液性が
悪い欠点を有している。

すなわち−電池外にアルカリ電解液が帰れることにより
使用器具の端子を腐食させたり−はなはだしい場合には
機能を停止させたりすることがある。この構造において
、耐漏液性に最も関係があるのは正極ケース５の開口折
曲部先端とガスケット３との接触部分であり、この部分
の密着性により耐漏液性は左右される。この密着は、ガ
スケット３を正極ケース６に挿入する時に上から圧力を
加えて押し込み、さらに外装缶で締めつけてガスケット
がはずれないように固定することによシ行なっている。

このような上下方向からの加圧による封目方法をとる電
池のガスケットは一加圧後変形することなく弾性が維持
されることが必要である〇 一方、充填容積を重要視して、外装缶を取り除いた構造
にすると−ガスケットと正極ケースとの密着が不完全で
、振動等により密着性がさらに不完全となり−この部分
からの漏液が発生しや１−いという問題があった。なお
１図中９は正極合剤。

１０は円筒状セパレーター１１はゲル状＋１１１鉛負極
である。

また第２図において、１は負極端子を兼ねる金属封口板
で、内側に集電子２が電気的に接続しである。３は封目
板と組合わせられた合成樹脂製のガスケットで、その表
面の一部は封止剤でおおわれ−：１：ＪＤ板や金属の正
極ケース６との密着性を良くさせている。なおこの金属
の正極ケース６は開口部付近に内側へ張り出した環状溝
部１２を有している。

第２図のような場合−電池をその極性を誤って装填させ
たり、新旧の電池を混用して機器を作動させた場合には
、逆装填した電池や−古く消耗した電池にガス発生反応
を生じ一密封構造であるがために、耐漏液特性は優れる
が、逆にそれがわざわいを生じて、電池がふくれたり一
部しい場合には一電池が破裂に至るようなことさえあり
、極めて危険な構造である。

発明の目的 本発明は、前述したごとく１円筒状アルカリ電池の欠点
を解消し、内容積の拡大による容量アップと耐漏液性の
向上を図り、さらに安定した防爆構造の採用により極め
て安全な電池を供給するものである。

発明の構成 本発明は、正極端子を兼ねる金属ケースの開口部近傍に
内側へ向かって張り出した環状溝部を設け、その溝部上
に封口部材の周縁を載せて封口したものである。すなわ
ち−前記環状溝部に周縁を載せる封口部材に新しい提案
をするものである。

この封口部材は、中央部の厚肉部に負極集電子を貫通さ
せた合成樹脂製のガスクｙ）と、負極端子を兼ねる外側
の金属封口板と一孔径０．５〜１ｍｍの通気孔を複数有
した内側の金属封口板とからなる２電封口板と、前記ガ
スケットと２電封口板との間に配置され、少なくとも２
個所の起立尖鋭端を設けて、これをガスケットの薄肉部
に対向させた破壊部材とからなる。そして電池内部の急
激なガス発生反応に応じて−ガスケットの薄肉部を膨張
させ為ようにし、前記起立尖鋭端で膨張したガスケット
の薄肉部を破って防爆機能を発揮させるように構成した
ものである。

本発明の特徴はこの通気孔にあり−その大きさ。

開数０伎置を適宜選択することで防爆作動時に電解液等
が急激に通気孔へ押しよせでも、直接電池外へ飛散させ
ないようＶこしたものである。

なおこの構成では、外装缶を取り除くことができ、電池
の内容積の実質的拡大が図れ、電池放電容量の増加も可
能である。

実施例の説明 次に本発明の実施例における円筒形アルカリ電池を第３
図に示し一図面と共に具体的に説明する。

正極端子を兼ね−鉄にニッケルメッキを施してなる金属
ケース６内に酸化水銀と二酸化マンガンと黒鉛とからな
る正極合剤９を円筒形に成型し挿入する。１０は中空円
筒状の正極合剤９の内側に置かれた有底円筒状のセパレ
ータでビニロン繊維の不織布を３重に巻いて用いている
。その中には亜鉛負極１１が充填されている。この亜鉛
負極１１は汞化率１０％の水化亜鉛粉末と電解液として
の水酸カリウム水溶液と一増粘剤としてのカルボキシメ
チルセルロースの混練物から成っている。８はポリ塩化
ビニール製の熱収縮チューブからなる外装体である。

正極端子を兼ねた円筒状の正極の金属ケース６は、その
開口部近くに内側へ張り出した環状溝部１２を有し−Ｊ
ＩＳに規定された５ｐｃｃ。

５ＰＣＤまたは５ＰＣＥのような冷間圧延鋼板にニッケ
ルメッキを施した材質からなっ−Ｃいる。

この溝部１２の上部には一合成樹脂製のガスケット３０
周縁が載置している。このガスケットの中央部の厚肉部
には一負極集電子２が貫通し、この集電子は内側の封口
板１と、電気的に接続するためにスポツ）溶接している
。集電子２の材質としては、アマルガム化が容易な金属
が好ましく。

銅、真鍮、鉄またはニッケルにスズメクギをした材料が
使用できる。

なお、前記ガスケット３は環状溝部１２とセパレータ１
ｏとの接触を防止するために下向きのスカート部３Ｃを
有している○ このスカート部３Ｃが無いと、セパレータ１０と溝部の
張り出した部分１２とが接触し、内部短絡を生じやすく
、保存特性が著しく悪く、長期保存によシミ圧劣化が発
生することが判明した。したがって、このスカート部３
Ｃは溝部の張り出した部分１２とセパレータ１０とを確
実に絶縁すべき長さであることが重要である。

ガスケット３の材質は−ナイロン、ポリエチレン、ポリ
プロピレン等の熱可塑性の樹脂から成り。

少なくともその周縁部の表面にはピッチやアスファルト
、クロロスルホン化ポリエチレン、ポリアミド樹脂、ポ
リブテン等の熱可塑性の樹脂から成る封止剤でおおわれ
、内側の封目板や外側の正極ケースとの密着性を維持し
ている。

封口板は内側封口板１と外側の保護封口板１３との２重
構造を有してお９．この２重封目板と集電子とは、スポ
ット溶接により電気的に接続されている。内側封口板１
は一ガス通気孔１ａを有し、この通気孔１ａは外側の保
護封口板１３とスポット溶接される中央部よりも一段低
く設けた周縁１ｄ上に設けである。この部分に通気孔１
ａを設けることにより、急激なガス発生時に防爆構造が
作動し−ガスケットの薄肉部３ｂが破壊部材６の尖鋭端
６ａで破られて、この通気孔１ａから吸水性の含浸材１
４を通して外側の封口板１３の円周状から飛散するよう
に安全性を考慮した構造にしである。この通気孔１ａの
位置１個数、大きさは、防爆構造が作動した場合の信頼
性、中でも安全性に大きな影響を及ぼすものである。以
下１本発明の特徴である内側封目板の形成するガス通気
孔について、詳細に説明する。

第１に通気孔の位置であるが一内側封口鈑の肩部１ｂよ
り下部に設けられた場合−電池内圧のよ昇と共に、負極
亜鉛や電解液−等の電池内容物が。

直接電池外部へ飛散するおそれがあり、極めて危険な状
態になる。何故なら、破壊部拐６の尖鋭端６ａによりガ
スケットが破れ一電池内容物は通気孔１ａより出てｍ一
時的に含浸材１４に吸収される。しかし−通気孔１ａの
位置が一内側封口板の肩部ｉｂより下部に設けられると
−この一時的な吸収効果が働かないため一内容物は通気
孔１ａから、電池外部へ一気に飛散するわけである。さ
らに−急激に電池内圧が上昇し、極めて短時間の内に内
容物が通気孔１ａから出るようなことも考えられるが−
このような時でも含浸材１４による吸収効果を有効に動
かせるためには一第４図ケこ示す如く、内側封口板の中
央部より一段低く設けた周縁部１ｄにおける通気孔１ｉ
ａの位置を一尖鋭端６ａの真上からずらして設け、好ま
しくは個々の尖鋭端の中間の位置に離して設けると良い
。通気孔１ａの位置をこのように選ぶことにより、カス
ケラト薄肉部３ｂの破壊位置から通気孔１ａまでの距離
が長くなり−さらに通気孔１ａから保護封口板１３と内
側封口板１との間隙部１６寸での距離が長くなるため−
例え急激に電池内容物が通気孔１ａめがけて噴出してき
ても、直接電池外部へ出ることはなく、含浸材１４で吸
収することが可能になり、前記のような問題は無くなる
。

第２に通気孔１ａの個数であるが一通気孔ｉａめがけて
噴出してきた電池内容物を分散させ、急激な噴出に対し
ても、含浸材１４に十分な吸収効果を保たせるために、
互いに等間隔な複数個の通気孔を設けると良い。何故な
ら１通気孔が１１ｆｆニ一つしか無かった場合−電池内
容物の急激な噴出に対して、含浸材が対応しきれずに、
電池外部へ漏れ易くなると共に一万一その通気孔が詰っ
た場合は一電池内圧が異常に高まり一破裂には至らない
までも、非常に危険な状態になる。

第３に通気孔１ａの大きさであるが一亜鉛負極の粒子よ
シ大きいことが望ましい。小さいと噴用物によ９通気孔
１ａが詰まるおそれがあり、好ま　１しくない。通常−
一般に使用する亜鉛粒子は１００〜５００μｍの大きさ
なので１通気孔１ａは最小孔径ｏ−５ｍｍの大きさが必
要となる。また−通気孔１ａの総面積が、内封口板１の
中央部より一段低く設けた周縁部１ｄの総面積に対しあ
まりに大きいと、耐漏液性や内側の封口板１強度に影響
がある。我々の実験結果によれは、この値が２０％以上
になると一電池内圧が異常に高まり−カスケソト薄肉部
３Ｃが膨張し、刃突起９を上に押し上げた時、その力に
よって内側封口板が上方に変形してしまう。そのため、
防爆構造の作動が不安定になる。

吸水性の含浸材１４の材質は天然繊維１合成繊。

維２合成樹脂などから成り一漏液時の吸水と防爆構造が
作動した時の緩衝材の役割を果たすものである。

破壊部材６は前記ガスケット３と内側の封口板１との間
に配置され一多角形状金属板の角形頂部を２カ所設は−
これを起立させて尖鋭端を前記力スケット３の薄肉部３
ｂに対向させて配置しているＯ なお本実施例では六角形状の鉄板を用い一角形頂部は二
カ所折り曲げて起立尖鋭端を設けた。また、ガス通気孔
は起立尖鋭端と直角の位置に二カ所設け、その孔径を１
．０ｍｍとした。捷だこの他に第６図に示す多角形とし
−その起立尖鋭端６ａの先端角度αを３０〜９０°　と
したものを−ガスケット３の薄肉部３ｂに０．２〜１−
０１１１ｍの至近距離をおいて対向さぜることもできる
。

従来例と実施例で述べた封口部材を備えたＮＲ６型（直
径１４．０ｎｌＩｎ、高さ５０　、Ｏｍｍ　）の水銀電
池を試作し一本発明によるものをＡ−第１図のタイプを
Ｂ、第２図のタイプをＣとし、それぞれの電池特性を評
価した結果を次表に示す。評価の項目は、防爆構造の作
動状況と漏液試験、さらに放電性能とし−これらで比較
した。

防爆構造の作動状況の評価方法は、５個の内１個を逆装
填してその１個が充電される状態に接続して評価した。

漏液試験は４６゛Ｃで相対湿度９０％の条件に保管し−
その時の漏液の状態を肉眼にて評価した。サンプル数は
各１０飼とし漏液したｆ固数をあられした。

なお放電性能は２０℃における負荷抵抗１５Ωの連続放
電の試験結果を放電持続時間と放電容量で評価した。

以下余白 発明の効果 表の結果からも明白なごとく１本発明によれは防爆構造
が安定に作動し、かつ放電性能も減少することなく、さ
らに耐漏液性能も極めて安定な電池を供給することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第り図は従来例における円筒形アルカリ電池の半断面図
、第２図は別な従来例における電池の断面図、第３図は
本発明の実施例における円筒形アルカリ電池の断面図、
第４図は同封口機に設けた通気孔の位置と破壊部材の尖
鋭端との位置関係を示す図−第６図は別な破壊部拐の展
開図−第６図は尖鋭端を折曲げた斜視図である。 １・・・・・・内側の封口板、２・−・・・・負極集電
子、３・・・・・・カスケｙト−３ｂ・・・・−・薄肉
部−６・・・・・正極ケース、６・・・・・・破壊部材
−６ａ・・・・・尖鋭端一８・・−・・−樹脂チューブ
、９・・・・・・正極合剤−１０・・・・−・セパレー
ター１１・・・・・・亜鉛負極、１２・・・・・・内側
へ張り出した環状溝部−１３・・・・・・外側の封口板
−１４・・・・・・吸水性の含浸材。 第１図 乙 第２図 １ 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）開口部近傍に内側へ向かって張り出した環状溝部
   を有し正極端子を兼ねた円筒状金属ケースと一′中央部
   の厚肉部に負極集電子を貫通させかつ周縁部を前記環状
   溝部上に載置した合成樹脂製のガスケットと、負極端子
   を兼ねる外側の金属封目板と、孔径ｏ、６〜’１ｍｍの
   通気孔を複数有した内側の金属封目板とからなる２重封
   口板と。 この２重封目板と前記負極集電子を中火部に貫通させた
   前記ガスケットとの間に配置さｈｆｃ多角形金属板の角
   形頂部の少なくとも２カ所に起立尖鋭端を設けた破壊部
   材とを備え、破壊部口の起立尖鋭端を前記ガスヶｙ）の
   薄肉部に対向させて配置したことを特徴とする円筒形ア
   ルカリ電池。
2. （２）内側の金属封目板の通気孔を一破壊部材の起立尖
   鋭端の真上からすらしｆｃ位置に設けた特許請求の範囲
   第１項記載の円筒形アルカリ電池。
3. （３）内側の金属封目板に設けた通気孔の占める総面積
   の割合を一内側の封口板の中央部より一段低く設けた周
   縁部の総面積の２０％以下とした特許請求の範囲第１項
   記載の円筒形アルカリ電池。
4. （４）破壊部材の起立尖鋭端の先端角度を３Ｑ〜９００
   　とし−かつガスケットの薄肉部と０．２〜１、Ｏｍｍ
   の間隔をおいて対向させた特許請求の範囲第１項記載の
   円筒形アルカリ電池。