JPS6136070Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は、小径で高さも低い円筒形の小型密閉
電池の改良に関し、容積効率のすぐれた密封構造
の電池を提供するものである。 密閉式の電池を設計するに際し、密封性、安全
性等を確保しつつ、より多くの電池要素を収納す
る方法、すなわち容積効率をいかに高めるかが、
活物質の利用率の効上とともに重要な課題となつ
ている。小型密閉電池では、封口板、絶縁ガスケ
ツト及び電池ケースで構成される密封部分（シー
リングブロツク）の占める体積及びその厚み（高
さ）を耐漏液性及び電池容器強度を低下させず
に、いかにして小さくするかが、容積効率を向上
させる要点である。 円筒形の小型密閉電池の場合、正、負極とその
間に介在するセパレータからなる極板群を収納す
る電池ケースの上部に径小部を設けるなど何等か
の方法で、絶縁ガスケツトに嵌入した封口板を支
持して密封している。これは極板群が強度、寸法
精度の点で封口板の支持台にはできないことに起
因している。次にその従来例を述べる。 一つの方法は、二重ケース方式とも呼ぶべき方
法で、上部開口端を内方もしくは外方に逆Ｌ字状
に折曲した内ケース（又はリング）を支持部と
し、上述のガスケツトに嵌入した封口板を載置
し、外ケースの開口端を内方に折曲して密封する
方法である。内ケースの板厚は比較的薄手のもの
でも使用可能であるが、それでも小径の電池では
容積ロスの比率が大きくなる。また部品点数が多
くなるのでコストアツプにつながるなどの問題点
もあつた。 もう一つの方法は、電池容器を縮径して、絶縁
ガスケツトを半径方向に圧縮し、それによつて封
口板を支持するもので、その一例を第１図、第２
図によつて説明する。第１図は完成電池であり、
第２図はその組立途中の状態を示し、各側面の要
部を縦断したものである。 密封部分Ｓは、金属薄板を成型した円筒形の電
池ケース１、比較的厚肉の金属性の封口板２と、
第３図Ａに示す立上り部を厚肉とした断面がＬ字
状の環状絶縁ガスケツト３とで構成されている。
電池ケース１は完成電池の外径φ_０に対し、その
開口端１ｂは第２図に示すように予め拡口されて
φ_１と大きくなつており、拡口つけ根部に段部１
ａが設けられている。絶縁ガスケツト３の外径は
電池ケース１の拡口部分の内径にほぼ近い寸法と
なつており、段部１ａよりも下に落ちないように
してある。極板群４を収納し、組み合わされた第
２図の電池は、入口径がφ_１で、出口径をφ_０と
して傾斜面を設けた縮径ダイスを通過させると、
第１図のように電池ケース１の拡口部分は半径方
向の圧縮力Prを受けて、ほぼφ_０の寸法に縮径
される。その結果ガスケツト３の立上り部は封口
板２と電池ケース内壁との間で半径方向の圧縮力
を受ける。ガスケツトの材質として常温で比較的
硬く、弾力性を有するナイロン、ポリプロピレン
等の樹脂を用いれば、その反撥弾性力により、そ
の外周、内周に接する部分を気密・液密に密封す
ることができる。電池ケースの段部１ａはこの加
工により、電池ケース内方に僅かに突出すること
により環状突起１ｃを形成し、上記工程中にガス
ケツトが内方にずり落ちるのを防止している。こ
の方式は、容器が一重で済み、部品点数も少なく
電池ケースの容積ロスも小なくなるという特長が
あるが、反面ガスケツト３が半径方向の圧縮力を
受けるため、立上り部の肉厚をあまり薄くできな
いので第１図でわかるように封口板上面の高さ方
向に、ガスケツト及び電池ケースの端部が厚くは
み出し、電池総高Ｈに対し、密封部の占める高さ
（厚み）h₁は大きくなり、極板群４を収納する有
効高さh₂が、前述の二重容器方式よりも小さくな
る。従つて電池の外径と総高が近似したサイズで
は容積効率を大きくできなく、前述の二重ケース
方式と大差の無いものとなる。 小さな円弧を設けた封口かしめダイスにより第
１図に示すように電池ケース１の開口端１ｂに斜
め及び上下方向のP₁，P₂を加え、開口端を内方に
さらに折曲し、ガスケツト３の上端を折曲圧縮
し、h₁を減少させる方法も考えられるが、ガスケ
ツト３を上下方向で受ける環状突起１ｃの突出度
は0.2〜0.4mm程度しかなく、またガスケツト３は
半径方向の圧縮力を受けているが上下方向には小
さな圧力で容易にすべるなどの理由で、P₁，P₂方
向に大きな力を加えれば、ガスケツト及び封口板
が、ずり落ちたり傾斜して、電池を正常に形成で
きない。また前記の理由で、電池ケースの開口端
１ｂは僅かしか内方に曲げられないため、電池内
部にガス圧力が加わつた場合に20〜30Kg／cm²の比
較的低い圧力でもガスケツトが移動し密封性が損
なわれる欠点もあつた。 本考案は上述の第１図に示した電池ケースを半
径方向に圧縮して密封する密封式方式を詳細に検
討した結果、絶縁ガスケツトの形態の改良によ
り、電池ケース開口端の折曲度合を大きくし、上
記した問題点を解消したものである。第４図は、
密封工程前の本考案の電池の組み合わせ状態を示
した要部縦断面図であり、第５図は完成した電池
の要部縦断面図である。次に図によつて本考案の
実施例を説明する。 実施例 適用した電池のサイズは外径、総高ともに11.5
mmの小径で高さの低いものである。 第４図において、電池ケース１１は鉄にニツケ
ルめつきをしたもの、又はステンレス鋼製で側周
の厚みが0.25mm、外径φ_０は11.5mmであり、予め
上部開口端の外径φ_３は12.3mmに拡口され、その
内側に段部１１ａが設けられている。 この断部は図からわかるように、電池組立工程
において、絶縁ガスケツト１３を支持し、電池密
封後は第５図に示すように、環状突起１１ｃとな
り内方に突出して絶縁ガスケツトの固定に役立つ
ものなので大きい方が望ましいが、それには電池
ケース１１の上部開口端の拡口度を大きくする必
要がある。しかし拡口度が過大になると、後述の
縮径ダイスによる電池ケースの開口端部分の縮径
作業を困難にしたり、開口端部分が亀裂発生など
により破損するため、拡口度には限界がある。検
討結果によればφ_３の寸法は、電池ケース１１の
側周部の板厚が通常用いられる約0.2〜0.5mmの場
合、その板厚の約1.5〜3.5倍の範囲の数値を電池
ケースの下部寸法φ_０に加えた値にするとよい。
但し、寸法を決めるに際し、絶縁ガスケツトに加
える半径方向の圧縮率が後述する適正規準内にな
るよう上述の数値内から選ぶ必要がある。 この電池ケース内に、円筒状の正極１５、セパ
レータ１７、負極１６で構成された極板群に適量
の電解液を含浸させたものを収納してある。１８
は負極リードであり、金属性の封口板１２に圧接
もしくは溶接される。封口板１２の厚みは0.5〜
１mmとやや厚手にする。第４図、第５図に示した
実施例では0.6mmとした。絶縁ガスケツト１３は
先に述べた、従来例のように常温で比較的硬い、
例えばナイロン又はポリプロピレン樹脂の成型物
で第３図Ａに示した立上り部３ａの厚みｔを一定
にした従来のものとは異なり、第３図Ｂの１３−
１で示すように立上り部１３ａは下部が厚肉ｔ
で、封口板外周縁の上側角部１２ａと接する点も
しくはそれよりやや下部（上側角部より封口板厚
みの30％以内程度まで）の位置に対応する外側面
のＮ点（図示）に段部を設け、このＮ点から上方
をt₁のごとく薄肉に＜具体的にはｔの厚みの30〜
60％とする＞切除した形態のものを用いる。上述
の絶縁ガスケツト１３−１の立上り部１３ａの上
方の薄肉部t₁の厚み及びその起点であるＮ点の位
置は、同上立上り部の下部ｔの厚みとその圧縮率
（後述）と共に本考案構成要点の一つである。後
述するように、本考案は第４，第５図に示す如く
電池ケース１１の拡口された開口端部分１１ａ，
１１ｂを縮径ダイスD₁を通過させて縮径して絶
縁ガスケツトの立上り部の下部ｔを設定範囲に圧
縮（半径方向の圧縮）し、引続き封口ダイスD₂
を用い所定範囲内で上下方向に加圧して縮径され
た電池ケースの開口端部１１ｂを内方に折曲し、
上下方向の加圧力により絶縁ガスケツトの上端部
を圧縮して密封性を高めながら厚み（高さ）h₁の
薄い密封部Ｓを形成するものである。従つてガス
ケツトの形状設定は重要であり、断面形状（第３
図Ｂ参照）を上述した範囲に設定する必要があ
る。すなわち、上記立上り部の上方のt₁の厚みを
下部の厚みｔの60％より厚くした場合は、密封部
Ｓの封口板１２の外周縁より上方の厚みが大とな
るか、大きな加圧により圧縮すれば絶縁ガスケツ
ト１３及び封口板が脱落したり傾斜するなど、第
１、第２図に示した従来例の問題点が発生しやす
くなる。上記の立上り部に形成する段部の位置に
ついてはＮ点より上部とした場合は上述と同様に
絶縁ガスケツト等の脱落、傾斜等が生じやすく、
Ｎ点設定範囲より下部とすれば、立上り部下部の
半径方向の圧縮の弱い部分が増加し、密封性の低
下及び上記ガスケツト等の脱落、傾斜が生じやす
くなる。また、t₁の厚みをｔの30％よりも薄肉と
した場合は、縮径された電池ケースの開口端部１
１ｂを内方に折曲し、絶縁ガスケツトの上端部を
圧縮し密封する際に、封口板１２の外周縁の上側
角部より上方にすきまを生じて密封度が低下した
り、絶縁ガスケツトが封口板の上側角部１２ａと
線接触する部分で肉厚が薄いために亀裂を生じて
短絡あるいは密封度が低下するなどの現象が発生
しやすくなるなど、設定範囲外の条件では本考案
の目的を達成できない。 なお、絶縁ガスケツト１３−１の立上り部１３
ａの下部の厚みｔは半径方向の圧縮強度と立上り
部上部の薄肉部t₁の厚み設定との関係を考慮して
検討した結果では0.4〜１mmがよく、好ましくは
0.5〜0.8mmの範囲から、電池ケースの開口端部の
拡口度、絶縁ガスケツトの半径方向の圧縮率、封
口板の外径との関係より選択する。 本実施例ではｔを0.8mm、t₁を0.4mmとした。上
記の極板群を内部に収納した電池ケース１１、封
口板１２、絶縁ガスケツト１３−１を組み合わ
せ、第４図にD₁で示した入口内径φ_３が12.4mm、
出口内径φ_０を11.5mmとした傾斜部を有する縮径
ダイスに挿入し、押圧棒D₃により押圧し、上記
ダイスD₁を通過させて電池ケース１１の開口端
部分を底部外径φ_２まで縮径し、絶縁ガスケツト
の立上り部の下部の厚みｔを約50％まで圧縮す
る。圧縮率は耐漏液性及び次工程への強度確保か
ら30〜70％圧縮するのが適当であつた。それは、
絶縁ガスケツトが電池ケース内壁と封口板外周縁
の間に介在し、電池ケース開口端部分が上記方法
で縮径されることによつて生じる半径方向の圧縮
力によつて立上り部１３ａの下部ｔが圧縮され、
それに対応する絶縁ガスケツト材の反撥弾性力に
より、封口板外周部、電池ケース内壁とそれぞれ
圧接して、封口板が上下方向に移動しないように
保持するとともに第一段目の密封を行なわせてい
る。しかし上記半径方向の圧縮率が30％以下にな
ると、絶縁ガスケツト材の反撥力が不十分とな
り、次に示す上下方向の加圧力に耐えて封口板を
正常位置に保持し、絶縁ガスケツトの立上り部上
部の薄肉部t₁を所定の圧縮率まで圧縮することが
できなく、また絶縁ガスケツトの圧縮率が少ない
ため、電池ケース内壁、封口板の外周縁、絶縁ガ
スケツトの内外側周面に生じたきずを絶縁ガスケ
ツトの圧縮変形によつて十分に埋めることができ
ないなどにより密封部Ｓが正常な形状にならなか
つたり、十分な耐漏液性を確保できなくなる。ま
た上記圧縮率が70％以上になると、絶縁ガスケツ
トが割れて短絡したり、変形度が大きくなり過
ぎ、かえつて反撥弾性力が減少し密封部の強度、
密封性が低下する。さらにはまた電池ケース上端
部の縮径作業が困難になつたり、電池ケースが変
形して密封できないなどの理由で本考案の目的を
達成できなくなる。 次いで、半径0.8mmの円弧Ｒを設けた封口かし
めダイスD₂（第４図）を用い上下方向に加圧す
ることにより電池ケース１１の開口端部１１ｂを
ダイスD₂の円弧Ｒに沿つて内方に折曲して密封
する。その際、上記絶縁ガスケツトの立上り部の
上部の薄肉部分（厚さt₁）の圧縮率は上記半径方
向の圧縮率のおよそ1/2をめどにし、多くとも30
％までに抑えるように加圧力を制限する。 絶縁ガスケツトは第３図Ｃに示した１３−２の
ように封口板外周縁の上側角部１２ａと接する立
上り部１３ａ外周面のＮ点付近の厚みt₁をｔの約
40％とし、密封時に電池ケースの開口端１１ｂの
先端部付近に相対する位置より上端の部分は約60
％程度の厚みt₂としたものでも同様に用い得る。
なお、ボタン形電池で一部検討されている第３図
Ｄに示すように立上り部２３ａの上端を斜めにカ
ツトした絶縁ガスケツトは本案では効果が極めて
少ない。それは電池ケース開口端を内方に折曲す
る際に、封口板外周縁の上側角部と接する部分の
肉厚はあまり薄くないため、封口板、ガスケツト
を内方に押込みやすく、また折曲された電池ケー
ス１１の開口端付近に位置するガスケツトの肉厚
は薄く密封効果が減少するためである。 また、本考案において絶縁ガスケツト１３の立
上り部１３ａの内外周面に粘着性のシール剤２０
を塗着しておくと耐漏液性をさらに向上させるこ
とができる。 次に二酸化マンガンとカーボンブラツクとを混
合した活物質を円筒状に成型した正極１５と汞化
亜鉛粉末を円筒状に成型した負極１６との間に不
織布等からなるセパレータ１７を介在させた極板
群に酸化亜鉛を溶解したアルカリ電解液を注入し
た外径11.5mm、総高11.5mmのアルカリ電池を第５
図に示した本考案及び第１図に示した従来方式に
よつて各250個製作し、各部の寸法及び耐漏液性
を調べたところ、次表のようになつた。この表か
らわかるように、寸法では本考案のものは従来の
ものよりも密封部の占める厚め（高さ）h₁が約35
％薄くなり、極板群を収納する有効高さh₂が、約
16％増加して電池容量を18〜23％多くすることが
できた。 また、耐漏液性も従来のもののより良好であつ
た。

【表】

【表】 本考案によれば、絶縁ガスケツトの立上り部の
封口板外周縁の上側角部と接する位置よりも上方
の外周面を切除し、その部分の肉厚を下部の厚み
ｔの30〜60％とすることにより、容器開口端を内
方に折曲する際に、封口板外周縁の上側角部に作
用して、同封口板及び絶縁ガスケツトを内方に押
し込み、または傾射させる応力を影響しない範囲
内に減少させ、電池ケースの開口端の内方へのク
ランプを容易にし密封部分の高さを低くすること
ができる。また絶縁ガスケツトに半径方向の圧縮
と上下方向の圧縮を加えることにより相乗的に密
封性を向上させることができ、放電容量が大き
く、耐漏液性のすぐれた円筒形の小型密閉電池を
堤供することができる実用効果の高いものであ
る。 尚、本考案は上記の電池系以外にリチウム電
池、酸化銀電池、ニカド電池等にも同様に適用で
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の小型密閉電池の部分破断図、第
２図は同電池の組立途中の部分破断図、第３図Ａ
は従来の電池に用いた絶縁ガスケツトの断面図、
第３図Ｂ及びＣは本考案の実施例に用いたガスケ
ツトの断面図、第３図Ｄは比較のためにこれまで
のボタン型電池に用いられているガスケツトの断
面図、第４図は本考案の実施例における小型密閉
電池の組立途中における部分破断図、第５図は本
考案の完成された電池を示す部分破断図である。 １１……電池ケース、１１ａ……段部、１１ｂ
……拡口した開口端、１２……封口板、１２ａ…
…封口板外周縁の上側角部、１３……絶縁ガスケ
ツト、１３ａ……薄肉とした立上り部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 上部開口端が拡口された段部１１ａを有する
   金属性電池ケース１１内に電池要素を収納し、
   上記段部上に断面がＬ状でその立上り部を厚肉
   とした環状の絶縁ガスケツトに嵌入した金属性
   の封口板を載置し、上記電池ケースの開口端を
   縮径することにより前記絶縁ガスケツトを半径
   方向に圧縮して密封した電池において、下部が
   厚肉で封口板外周縁の上側角部と接する位置付
   近もしくはそれより上方の外周面を切除して薄
   肉とした立上り部を有する絶縁ガスケツトを用
   い、前記電池ケースの拡口された開口端部部分
   を電池ケースの底部外径まで縮径して上記ガス
   ケツトの立上り部の下部の厚肉部分を半径方向
   に圧縮すると共に、縮径された前記電池ケース
   開口端部分を内方に折曲し上下方向に加圧して
   薄肉とした前記ガスケツト立上り部上端を圧縮
   したことを特徴とする小型密閉電池。 (2) 前記ガスケツトはその立上り部の封口板外周
   縁の上側角部と接する位置付近もしくはそれよ
   り上方の肉厚が下部肉厚の30〜60％である実用
   新案登録請求の範囲第１項に記載の小型密閉電
   池。 (3) 前記絶縁ガスケツトに加える半径方向の圧縮
   率を厚みで30〜70％とした実用新案登録請求の
   範囲第１項に記載の小型密閉電池。