JPS631705B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電池用封口体、とくに正常時において
は密閉作用をなし、電池内部の圧力が異常に高ま
つた時点で封口体が部分的に破れ、内部の発生ガ
スを電池外へ放出せしめる防爆型電池に好適な封
口体の製造法に関するものである。 従来より発電要素を内蔵した電池ケースの開口
部を、結晶性のエンジニアリングプラスチツクよ
りなる封口体を用いて気密封口を行なう電池、例
えばアルカリ―亜鉛系の一次または二次電池、有
機電解質を用いて構成されるリチウム電池等は、
電池が短絡したりあるいは過放電、過充電などの
異常な使用状態にあつては、内部でガス発生が急
速に起こり、電池が膨張あるいは破裂して、使用
機器を損傷したり、人体に害を及ぼす危険があつ
た。 これ等を防止する目的で封口体の一部に薄肉部
を形成することによつて、電池の保存期間中に発
生したガスは封口体自身のガス拡散作用により外
部へ逃がし、異常使用時における過度のガス発生
は、封口部が破裂する圧力よりも低い圧力で薄肉
部が破れ、そこからガスが飛散する様な構成とな
つているものがある。しかしながら、現実の問題
として、電池用封口体はポリエチレン，ポリアミ
ド，ポリサルフオンの如き結晶性エンジアリング
プラスチツクを素材とし、成型機を用いて形成さ
れるため、薄肉部の肉厚が0.2〜0.3mm程度ないと
均質な安定した薄膜を形成させることができな
い。したがつて薄肉部の耐久圧力も約70〜80Kg／
cm²以上と大きなものとなり、このような場合にあ
つては、電池の封口強度を、封口体の薄肉部の耐
久圧力よりも大としなければ、電池の異常使用時
に電池が破裂することになり、これを防止するた
めには封口体以外の電池構成材料の肉厚を大きく
することが必要であり、必然的に材料コストの上
昇を招いて極めて不利であつた。 本発明は薄肉部の厚さが0.2〜0.3mm程度でも、
比較的低い圧力、例えば20〜40Kg／cm²程度の圧力
で封口体の薄肉部を破壊させることができるよう
封口体を改良・改質した新しい封口体の製造法を
提供することを目的としたものである。さらに詳
しくは結晶性プラスチツクで成形後の封口体を、
その融点以下の温度で一定時間加熱を行なうこと
により、前述の目的を達成するものである。以
下、本発明の実施例について図に示す円筒形アル
カリマンガン電池について詳述する。図において
１は有底筒状の金属製電池ケースで、ステンレス
鋼あるいは鉄材にニツケルの如き防触メツキを施
したものより構成されている。その内底部及び内
壁部に接して円筒状に正極活物質２である二酸化
マンガンと電導助剤としての黒鉛との混合粉末を
加圧成形している。３は正極活物質２内側に挿入
された有底筒状のセパレータで、ビニロンあるい
はコツトンの如き電解液吸収保持能力を有した素
材より構成されている。４は負極活物質である汞
化亜鉛粉末であり、か性アルカリ電解液と、カル
ボキシメチルセルローズ，ポリアクリル酸ソーダ
の如き増粘剤との混錬物と混合している。５は封
口板であり、その周縁部に本発明の薄肉部７を有
しその中央部に集電体８を貫通させる穴を有した
封口体６を嵌着して電池ケース１の開口部１ａを
内方に折り曲げて封口体６を介して封口板５周縁
を締付けている。 封口板の中央部９には集電体８がスポツト溶接
により一体化されている。釘状集電体８は、負極
活物質である亜鉛と接触するため、電気化学的見
知により、水銀によつて汞化されて水素過電圧を
高める素材、例えば銅、黄銅、インジウム等より
構成されている。尚、５ａは、封口体６の薄肉部
７が破損した時にガスが排出される孔である。 次に本発明の封口体の製造法について述べる。
本発明の製造法の特徴は結晶性プラスチツクで封
口体を形成後、一定時間プラスチツクの融点以
下、好ましくは融点より20〜30℃低い温度で封口
体を一定時間加熱処理することにある。 これは一般的に結晶性プラスチツクの成形品
は、その表面組織が成形時に金型内で急冷される
ため、その結晶構造としては無定形に近くなり、
強度的にも強いものとなる。反面内部組織は冷却
速度がおそいため一つの結晶を中心としてその周
囲に結晶が成長していつて強度的に脆い球晶とよ
ばれる結晶構造をしている。結晶性プラスチツク
の成形品を成形後、一定時間プラスチツクの融点
以下、好ましくは融点よりも20〜30℃低い温度で
加熱処理することにより、前述の成形品の表面組
織の結晶構造を無定形に近いものから球晶構造に
変化させることができる。 なお、加熱処理温度をプラスチツクの融点より
も20〜30℃低い温度としたのは、20℃よりもより
融点に近い温度で加熱処理すると、成形品の薄肉
部の結晶構造が、表面組織だけでなく内部組織ま
で完全に球晶化して極めて脆くなり作業中に破断
する場合がある。 −30℃よりも低い温度での加熱処理では、成形
品の表面組織の球晶化の進行が殆んど行なわれな
く、適切な圧力で破断しなくなるからである。 前述した融点よりも20〜30℃低い温度では、成
形品表面組織が無定形に近いものから球晶構造に
適度に変化させることができる。 このような加熱処理により、のから球状に近い
ものへ変化成長させ、いわゆる球晶を高分子の微
細組織中で規則的に生成させるものであつて、球
晶の特質として球晶内に一度応力が付与されて傷
が生じると、その傷部は球晶の半径にそつて進行
して球晶が破壊され、これによつて素材自体が破
損するという機構により、素材が脆くなり、比較
的低い圧力（破損圧）で薄肉部が破損してそこか
らガスが円滑に飛散し、電池が破裂することは防
止できる。なお、前述のような加熱処理をするこ
とにより、その厚みが0.2〜0.3mmの薄肉部は比較
的低圧で破損されるが、その周囲部分は十分な封
口気密性を維持し得る肉厚を有するように成形さ
れているので、その表面組織が無定形から球晶に
結晶構造上変化しても、大部分の厚さを占める中
間部は依然として無定形に近い結晶構造を維持し
ていて簡単に破損することはない。このような本
発明の封口体を用いた場合の効果について次表に
示す。プラスチツク素材としてはポリエチレン，
ポリプロピレン及びポリ３フツ化塩化エチレンを
用いた。

【表】 なお表中の破損圧は、サンプル各々５個の試験
を行なつた時の破損圧の最小〜最大値を示す。ま
た封口体の薄肉部の肉厚は全て0.2〜0.3mmの範囲
とした。なお破損圧は、電池ケースの底部に穴を
あけ、ガスボンベにつないだ金属パイプをこの穴
に挿入し、パイプと電池ケースとを溶接、ハンダ
付け等で固定した後、電池を水中に浸漬し、つい
でガスボンベから電池内に高圧ガスを送り込む
と、封口体の薄肉部が破損した際水中に気泡が発
生するので、この時点でのガスボンベ圧力を読み
取る方法で求めた。 以上の如く、加熱時間を10〜20時間とすると破
損圧は低くできる。本発明によるものは前述した
理由から結晶性樹脂中に球晶を生成させることに
より、素材の強度を脆くさせることができ、比較
的低圧で薄肉部を破損させることが可能である。
なお、前表のサンプルで、加熱を行なわないもの
の薄肉部の破損圧は、ポリエチレンの場合95〜
108Kg／cm²、ポリプロピレンの場合150〜180Kg／
cm²、ポリ３フツ化塩化エチレンの場合120〜158
Kg／cm²であり、加熱による脆化と破損圧の低減が
十分認められた。なお加熱した封口板とそうでな
い封口板とでは通常の電池密閉作用は同等に行
え、電池の気密性についても両封口体を用いた電
池を各500個試作し、温度60℃、相対湿度90％の
雰囲気で保存し、漏液テストを行なつた結果、何
ら差違は認められなかつた。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例におけるアルカリマンガン
電池の断面図である。 １…電池ケース、２…正極活物質、３…セパレ
ータ、４…負極活物質、５…封口板、６…封口
体、７…その薄肉部、８…集電体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 周縁部に封口板と嵌着する厚肉部を、中央部
   に集電体を貫通させる穴を有した厚肉部をそれぞ
   れ設けるとともに、この両厚肉部を連接する薄肉
   部を有した結晶性プラスチツクからなる封口体の
   製造法であつて、成形後の封口体を前記プラスチ
   ツク素材の融点よりも20〜30℃低い温度で一定時
   間加熱処理し、成形封口体の表面組織を無定形の
   結晶構造から球晶構造に変化させることを特徴と
   した電池用封口体の製造法。 ２ プラスチツク素材がポリエチレンであり、加
   熱処理の内容が100〜110℃の温度に10〜20時間保
   持することからなる特許請求の範囲第１項に記載
   の電池用封口体の製造法。 ３ プラスチツク素材がポリプロピレンであり、
   加熱処理の内容が150〜160℃の温度に10〜20時間
   保持することからなる特許請求の範囲第１項に記
   載の電池用封口体の製造法。 ４ プラスチツク素材がポリ３フツ化塩化エチレ
   ンであり、加熱処理の内容が180〜190℃の温度に
   10〜20時間保持することからなる特許請求の範囲
   第１項に記載の電池用封口体の製造法。 ５ 封口体の薄肉部が0.2〜0.3mmの厚さである特
   許請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載
   の電池用封口体の製造法。