JPS63150854A - 電池回路電流断続器 - 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】 本発明は円筒形ガルヴァーニ電池に関する。特に本発明
は円筒形電池の底が所定量以上にふくれたとき電池の電
気化学系から電池の１端子を電気的に分離する破損安全
回路断続器をもつガルヴァーニ電池に関する。

従来技術 アルカリ電池の様なガルヴァーニ電池は一般に内圧が所
定量を越えたとき排気する設計になっている。過度に負
荷された様な酷使状態のとき電池は通常排気されまた電
解液を出させる。内圧発生で′電池が破損するよりも電
解液を出した方がよいが、電解液洩れは人体に危険なこ
とがあり装置破壊に至ることがある。

電池製造業者は電解液洩れ問題解決に種々の方法を使う
。

ひどい負荷によるシール破損防止の最も普通な１方法は
電池の電気回路にダイオードを挿入する方法である。電
池負荷の可能性をなくすることにより内部ガスは発生せ
ずシールは決して破損しない。他の電気的機構はベレビ
ル（ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅ　）形“スリップスイッチ１
である。この装置は電池底のふくれによシワラシャ−を
逆にして電気接触を切る。他の方法には吸収剤又は電解
液濃化剤の使用がある。吸収剤は普通シール領域の外部
にあり電池カバー又は覆いの下にある。シール破損のた
め電解液が洩れたとき液は吸収される。スピユー（ｓｐ
ｅｗ）濃化剤は、電解液と混合されて電池内に含まれる
。濃化剤の目的は洩れの起ったときそれをおさえおよび
（又は）吸収するのである。吸収剤又は濃化剤いづれか
使用の欠点は電池の活性物質のため使用できる空間を占
めることである。第３の方法は洩れた電解液を入れる空
間となる電解液容器系として外部容器や最終カバーを使
うことである。

米国特許第３６７１１５．２２１号は各対の１１を池上
に合ったカップによって共に固定され次の電池に点溶接
された底と相互に合った電池に点溶接された側壁をもつ
積層板状密閉電池多数よυ成る蓄電池を発表している。

熱収縮したケースは蓄電池を包んでおシミ極を形成する
キャップをもつ。

各対の電池間に絶縁材料でできた円板があり、それに対
して電池内容物の膨張の際カップ底がふくらむので溶接
を破壊し電池を電気的に切断する。

米国特許第４０２５．６９６号は底ふくれが所定値以上
になった抜道になる板状ワッシャーを記載している。活
性化前にはワッシャーの内径は容器の方に傾いている。

容器がふくらむにつれ容器底はワッシャーを押し結局は
ワッシャーを逆にする。この逆転は電気的には容器から
底カバーを離す。結果として回路は開かれる。

米国特許第３７７り６６１号は内圧が隔膜をスイッチに
押つけスイッチは負荷している装置を電気切断する様な
電池を記載している。融膜は電池の１端についている排
気装置内側にある。

米国特許第２，６５１，６６９号は単−電池又は複数電
池の蓄電池に組入れることができ電池負荷回路の開閉を
調節するスイッチ（単数又は複数）の開放にふくれが使
用できる機動らきうるふくれによって働らくスイッチを
記載している。

米国特許第３，６１７，３８６号はふくれが甚しくなっ
たとき電池の電気回路を切る様電池のレールとカバーの
間にそ “反る゛性質をもった金属薄板をもった電池を記載して
いる。

したがって本発明の目的は電池ケース内で所定ふくれに
達したとき電池電気化学系から電池の１端子を電気的に
分離する手段をもつガルヴァーニ電池を提供することで
ある。

本発明の他の目的は電池の活性成分に割当てられた空間
を減らさぬ様に最低必要空間を占めるであろう電池のケ
ース内において所定値までふくれたとき電池の電気化学
系からガルヴァーニ電池の１端子を電気的に分離する手
段を提供することにある。

本発明の他の目的は製造容易であシ経費に有効であり組
立容易である電池ケース内で所定値までふくれたとき電
池の電気化学系から１端子を電気的に分離する手段をも
つ密閉ガルヴァーニ電池を提供することにある。

前記目的は次の記述並びに付図から十分明瞭となるであ
ろう。

発明の概要 本発明は１端で閉止しておりその中に陽極、陰極および
電解液を入れておりかつ上記電極の１方と電気的に接し
ている金属容器；上記金属容器上に固定され上にかぶさ
っているカバー、カバーの少なくとも１部は上記容器か
ら電気絶縁されておりかつ他電極と電気接触している；
電導体、上記電導体は上記容器の底に電気的に絶縁保証
手段で固定されているので電導体の内部の少なくとも１
部は上記容器から電気的に絶縁されているが、電導体の
周辺部の少なくも１部は上記容器底と電気接触している
；より成りかつ電導性保証手段が電導体周辺部を上記容
器底に固定し電気接触しているので上記容器底の中心が
所定量までふくらんだとき上記電導性保証手段が破損し
周辺部を容器底から分離するので上記容器底と上記電導
体間の電気接触が切れる様な密閉ガルヴァーニ電池に関
する。

電導体は電導保証手段が電池容器底の中心部のふくれに
より破損したとき電導体が比較的平らのままでおり容器
との電気接触を切断する程に堅い必要がある。換言すれ
ば電池底のふくれは電導保証手段を破損し電導体の周辺
部を容器から押しはなし容器から電気的に絶縁するに十
分である。

絶縁保証手段は容器の底に電導体の内部をつける非電導
性接着剤でもよい。本発明に適する非電導性接着剤はメ
チルメタクリレート、エチルシアノアクリレート、ビス
フェノールＡ／エピクロロヒドリン樹脂およびポリアミ
ド混合物などである。

非電導性接着剤は電池がふくらんだ時電導体接触を防ぐ
に十分な程強く電導体を電池容器底につける様使う必要
がある。また非電導性接着剤は容器底と電導体の周辺縁
の間で直接電気接触させねばならない。これらの間の電
気接触を保つに電導体の周辺部は１又は２以上の溶接点
で容器底に溶接できるだろう。電導性接着剤の様な種々
の圧力接触系が本発明に使用できるが、電導体周辺部で
少なくとも１回溶接をすることはふくれが溶接強度を超
える所定資以上になる時まで電導体と容器間の電気接触
確保に好ましい。

好ましい実施態様において容器は円筒形容器であり、電
導保証手段は少なくともｌＩ＠接点であり電導体は電池
のカバーとして作用できる板状体でよい。本発明の回路
断続器の簡単な仕様は多くの独特な性質をもつ。先づ非
電導性接着剤を使うとき厚さ約０．００１乃至０．０５
インチ、好ましくは約０．０１乃至約０．０２インチの
層として容易につけられる。故に電導体が電池のカッＡ
−として働らくので回路遮断器は電池内に殆んど又は全
く空間を必要としない。

本発明は過負荷又は温放電による電解液洩れを有効に防
ぎ、追加電気成分を要せず、比較的簡単に製造操作に組
入れられまた電池内部に有効に利用性空間をとらない。

好ましい実施態様においてカバー縁と容器底の間に少な
くとも１溶接点が適当であろう。また非電導性接着剤は
カバーの１部丈けを容器につけるのがよい。この接着剤
は２作用をする。第１に接着剤は電池縦軸に実質的に垂
直にカバーをつけ、第２に接着剤Ｆｉｍ接が破壊した後
にカバーを容器から電気絶縁する。

本発明の回路電流断続器の簡単な仕様は多くの独特の性
質を与える。回路電流断続器は電池仕様を変えずに製造
に現在使われる電池構成に組込みうる。回路電流断続器
は溶接が破壊される時までカバー容器間の電気接続がそ
のまま保たれる様に確実で不可逆的である。他の多くの
回路切断機構は一般に電気的接触が時おりおこる様な中
間相を経験するので、これは特に好ましい特性である。

この現象は接触点において“チャツタ−リングをおこす
。回路電流断続器は高価な機構部がないので安価である
。現在製造に使われている電池部品変更の必要はない。

容器の底とカバー間に使う必要のあるのは少量の市販接
着剤だけである。

本発明の回路電流断続器の簡単な仕様にも拘らず望むと
おり回路電流断続器を働らかせるため変えることのでき
る多くの変数がある。好ましい実施態様における２調整
特性は（１）接着剤品質と（２）溶接接触点強度である
。接着剤に影響する要素は（１）接着剤量、Ｃ２）容器
底と電導体間に接着剤をつけるときの接着部直径、（３
）容器底と電導体の界面の清浄さなどである。溶接強度
は（１）溶接回数、（２）ｆｓ接機に設定した電力、（
３）溶接機操作時間長さなどによって著しく影響される
。他の助変数は電池を包むに使われたジャケット材料で
ある。収縮ｇジャケットは底カバーの端によってカバー
縁部分から押はなされるが、金属ジャケットを使えばカ
バー自体をカンから離れさすだろう。一般に溶接強度は
ふくれが所定量に達するまでカバーを容器底につけてお
くに十分でなければならない。またこの所定のふくれ量
を超えた後にはシール排気が働らく前に溶接は破壊する
必要がある。多数の助変数は互いに補償する様調節でき
るので適当な結果を生じる多くの条件がある。

ある用途には溶接を破壊するふくれ量ｔ−ａ節すること
が重要となる。工業用途において電池が高温貯蔵された
とき通常おこりうるふくれ量で溶接が破壊されてはなら
ない。

故にふくれ程度は高温貯蔵でおこりうる正常ふくれを一
般に超えるがシールを破シ電解液が洩れる様なふくれ程
度以下でなければならない。例えば標準型アルカリ性Ｄ
サイズ円筒形電池（高さ２．２７フインチ、直径１．３
１８インチ）の容器底は７１℃に８週間貯蔵したとき０
．０２５インチ程度ふくらみまた０、０７０インチ以上
ふくらんだ侍排気できる。したがってこのサイズと型の
電池系において溶接は一般に約０．０３０乃至約０．０
７０インチふくれた時に破壊する様設計する必要がある
。

本発明はＭｍＯ２陽極、亜鉛陰極および水酸化カリウム
を含む電解液を用いるアルカリ性電池に理想的に適して
いる。

本発明は付図と共に考えた場合次の記述から明瞭となる
であろう。それは本発明の例証として記述するもので如
何なる意味でも本発明を限定するつもりはない。

図１は本発明の回路電流断続器をもつアルカリ性２酸化
マンガン亜鉛電池の１部所両立面図である。

図２は図１の電池の１都立面図であり容器から片側もち
あげられたカバーを示している。

図３は図２の電池の１都立面図であシ、カバーの縁が容
器からもち上げられたところを示している。

図１−３において外部プラスチック収縮ラベル１４をも
った逆コツプ形金属容器１２より成る本発明の代表的ア
ルカリ性ガルヴァーニ電池１０が示されている。容器１
２内には陽極１６、陰極１８、分離器２０および陽極１
６、陰極１８および分離器２０それぞれに浸透している
アルカリ性電解液がある。陽極電流ピン型集電器２４は
電池１０内で電池縦軸と平行に陽極１６との接触位置か
ら下にのびて電池１０の反対端２６で終っている。

コツプ型カバー２８は容器１２底に３０と３１点で溶接
されているのがわかる。カバー２８は容器１２に溶接す
る前カバー２８の内部のみが非電導性接着剤３２と接触
する様に十分な面積にわたシ容器１２とカバー２８の間
に非電導性接着剤を入れるのでカバー２８の周辺部又は
縁部は容器１２と電気接触状態でのこる。カバー２８は
点３０と３１で容器１２に溶接されてこの２成分間のよ
い電気接触が保たれる。

図２は電池１０のふくれ開始を示しており右の溶接点３
０は切れてカバー２８はこの部分で容器２８から押し上
げられている。溶接点３１は未だ働いているのでカバー
２８はまだ容器１２と電気接触している。これは容器１
２底に僅かのふくれが起ってもカバー２８は容器１２と
電気接触を保つことを示している。

カバー２８縁を容器１２に接続している全溶接点（３０
と３１）が破れる様設計された所定量のふくれが起った
後には図３に示すとおシカパー２８は容器１２から押上
げられ電気接触は切れる。図３から明らかなとおりカバ
ー２８は非電導性接着剤によって容器１２になおついて
いる魅その電気接触は切れるのでカバー２８は容器１２
から電気的に分離される。溶接点を切断するふくれ程度
の設計によって本発明は電池の排気又は電解液洩れをお
こす破損前に端子カバー２８を電池回路から有効に分離
できる。

実施例 基本的に図１に示された様に陽極カバーの１部と電池底
の間に非電導性接着剤を入れてアルカリ性２酸化マンガ
ン亜鉛電池９０個を製造した。試験電池は高さ約２．２
７フインチ、直径１．３１８インチで普通Ｄサイズ電池
とよぶものである。非電導性接着剤はエツコボンド４５
ＣＬとエツコポンド触媒番号１５ＣＬ（エツコボンドと
はＭＡ州タウオーボーンエマーソンアンドカミングス社
の商品名）の１：１（重ｉｔ）混合物のエポキシであっ
た。エツコボンド４５ＣＬはビスフェノールＡ／エピク
ロロヒドリン樹脂でありまた二ツコポンド触媒番号１５
ＣＬはポリアミド混合物である。２部混合物約０．２６
ｆを各電池の底につけた。

非電導性接着剤層は直径約％インチで厚さ０．０１０乃
至０．０２０インチであった。この型は電池直径と同心
円であった。次に陽極カバーを接着剤の上にかぶせた。

カバーは図１に示されているとおシ帽子形につくられて
いたのでカバー中心部は接着剤と接触しなかった。カバ
ーの底内部のみが接着剤と接触した。カバーの外周部又
は縁は直接電池容器の底上に座った。接着剤をつけた後
カバーを容器に点溶接した。約１２０°角はなれカバー
の外周から％インチ内側３点で溶接した。溶接にはヒユ
ーズエアクラフト社の工業製造部から購入した溶接機を
使用した。溶接は次の条件を用いた：メジアムタップ；
溶接当シ２サイクル；２８％熱調節および十分なヘッド
圧力。電池はいづれも負荷試験前室温に少なくも２４時
間放置した。負荷試験は回路電流断続器の電池回路開放
（溶接破損）又はシール破損までの室温における１アン
ペア負−荷を行なった。試験した９０を池中５５個がシ
ール破損前に電池回路を開いた。残りの３５電池は回路
遮断器の働らく前にシールが破損した。本発明の成功率
は最適溶接強度を決定しまた特定用途に対する適当接着
剤厚さを選定することによって著しく増加できる。

本発明を特定実施例について詳細記載したが、これらが
本発明の範囲を限定すると解釈してはならない。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の回路電流断続器をもつアルカリ性２酸化
マンガン亜鉛電池の１部所両立面図である。 図２は図１の電池の１都立面図であり、容器から片側も
ちあげられたカバーを示している。 図３は図２の電池の１都立面図であシ、カバーの縁が容
器からもち上げられたところを示している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１端が閉じており中に陽極、陰極および電解液を入
   れており上記電極の１つと電気的に接触している金属容
   器；上記金属容器の上にかぶせられており上記容器から
   電気的に絶縁されているカバー、而して上記カバーはそ
   の少なくとも１部において上記容器に固定されておりま
   た他電極と電気的に接触している；電導体、而して上記
   電導体は上記容器底の１部に電気的絶縁手段によつて固
   定されており、もつて電導体内部の少なくとも１部は上
   記容器から電気的に絶縁されているが上記電導体の周辺
   部の少なくとも１部は上記容器底と電気的接触している
   ；より成りかつ電導保証手段が電導体周辺部を上記容器
   底に固定しそれと電気接触し、もつて上記容器底の中心
   が所定量までふくらんだ時上記電導保証手段が切れて上
   記容器底から上記電導体の周辺部をはなすしそれにより
   上記容器と上記電導体間電気接触が切断されることを特
   徴とするガルヴアーニ電池。 ２、上記電気絶縁手段が非電導性接着剤である特許請求
   の範囲第１項に記載のガルヴアーニ電池。 ３、上記非電導性接着剤がメチルメタクリレート、エチ
   ルシアノアクリレート、およびビスフェノールＡ／エピ
   クロロヒドリンおよびポリアミド混合物より成る群から
   選ばれたものである特許請求の範囲第１項に記載のガル
   ヴアーニ電池。 ４、上記電導性保証手段が少なくとも１の溶接点である
   特許請求の範囲第１項に記載のガルヴアーニ電池。 ５、上記容器が円筒形容器でありかつ上記電導体が電池
   の外部カバーとして働らく特許請求の範囲第１項に記載
   のガルヴアーニ電池。 ６、上記容器が上記陽極と電気的接触しておりかつ上記
   容器から電気的に絶縁された上記カバーの１部が上記陰
   極と電気的接触している特許請求の範囲第１項に記載の
   ガルヴアーニ電池。 ７、上記容器が上記陰極と電気的に接触しておりかつ容
   器から電気絶縁されている上記カバーの１部が上記陽極
   と電気的に接触している特許請求の範囲第１項に記載の
   ガルヴアーニ電池。 ８、上記陽極がＭｍＯ＿２であり、上記陰極が亜鉛であ
   りかつ上記電解液が水酸化カリウム液である特許請求の
   範囲第１項に記載のガルヴアーニ電池。 ９、上記電気絶縁手段が非電導性接着剤でありかつ上記
   電導性保証手段が少なくも１溶接点である特許請求の範
   囲第８項に記載のガルヴアーニ電池。 １０、容器が上記陽極と電気的に接触しておりかつ容器
   から電気絶縁されている上記カバーの１部が上記陰極と
   電気的に接触している特許請求の範囲第９項に記載のガ
   ルヴアーニ電池。 １１、上記容器と上記電導体間にある上記非電導性接着
   剤が厚さ約０．００１乃至約０．０５インチの接着剤層
   である特許請求の範囲第３項に記載のガルヴアーニ電池
   。 １２、上記層の厚さが約０．０１乃至約０．０２インチ
   である特許請求の範囲第１１項に記載のガルヴアーニ電
   池。 １３、上記電導性保証手段が少なくとも１の溶接点であ
   り、上記陽極がＭｍＯ＿２であり、上記陰極が亜鉛であ
   りかつ上記電解液が水酸化カリウム液である特許請求の
   範囲第１２項に記載のガルヴアーニ電池。