JPWO2019244381A1 - 電池 - Google Patents

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Abstract

筒部、筒部の一方の端部を閉じる底壁および筒部の他方の端部に連続する開口縁を有する電池缶と、筒部に収容された発電要素と、開口縁の開口を封口するように開口縁に固定された封口板と、を具備し、封口板は、蓋部と、蓋部と連続する周縁部と、を有し、開口縁と周縁部とが二重巻締構造により連結しており、二重巻締構造における開口縁のボディーフックと周縁部のカバーフックとの重複長さＸ（ｍｍ）、ボディーフックの厚みＴ１およびカバーフックの厚みＴ２が、０．１ｍｍ≦Ｔ１≦０．５ｍｍ、０．１ｍｍ≦Ｔ２≦０．５ｍｍ、１．１≦Ｔ２／Ｔ１≦３．０、および、−０．２１Ｔ２＋１．７２Ｔ１≦Ｘ≦０．２７Ｔ２＋４．５１Ｔ１を満たす、電池。

Description

本発明は、電池缶と、電池缶に収容された発電要素と、電池缶の開口を封口する封口板とを具備する電池に関する。
封口板により電池缶の開口を封口する場合、一般的には電池缶の開口付近を内側に縮径して環状溝が形成される。封口板の周縁部にはガスケットが配されている。電池缶の端部と環状溝との間に封口板のガスケットを挟み込み、上下方向から圧縮することで封口板が電池缶に固定される（特許文献１参照）。
また、電池缶の開口端部と金属製の蓋の周縁部とをレーザ溶接して蓋により電池缶の開口を封口することも行われている（特許文献２）。
しかし、特許文献１の方法では、封口部が強度不足となることがある。また、特許文献２の方法では、レーザ装置が高価であるため、電池の製造コストが高くなる。
そこで、二重巻締方式により電池の封口部を形成することが提案されている（特許文献３、４）。
特開平７−１０５９３３号公報 特開２０１７−１９５１６５号公報 特開平９−７３８８５号公報 特開２００２−３４３３１０号公報
二重巻締方式は厚みの薄い容器と蓋とで構成される飲料缶もしくは一斗缶のような大型ケースで多く採用されている。飲料缶の内圧は１０気圧未満であるのに対し、電池の内圧は例えば６０気圧以上まで高くなることが想定される。また、電池は高密度であるため、落下等の衝撃の影響を受けやすい。以上を勘案すると、電池缶を封口板で封口する際に二重巻締方式を採用するには、汎用的なサイズの電池であっても、サイズに応じて電池缶および封口板の素材の厚さを小さくすることは困難である。
一方、電池に対して二重巻締方式を採用すると、封口部の密閉性もしくは耐衝撃性が低くなる傾向がある。密閉性や耐衝撃性の低下は、例えば、素材の厚さに起因して封口部の加工が難しくなる点に関連するものと考えられる。なお、特許文献３、４では、加工度の大きな電池蓋の厚みが、電池容器もしくはケース本体の厚み以下となっている。
本発明の一側面は、筒部、前記筒部の一方の端部を閉じる底壁および前記筒部の他方の端部に連続する開口縁を有する電池缶と、前記筒部に収容された発電要素と、前記開口縁の開口を封口するように前記開口縁に固定された封口板と、を具備し、前記封口板は、蓋部と、前記蓋部と連続する周縁部と、を有し、前記開口縁と前記周縁部とが二重巻締構造により連結しており、前記二重巻締構造における前記開口縁のボディーフックと前記周縁部のカバーフックとの重複長さＸ（ｍｍ）、前記ボディーフックの厚みＴ１および前記カバーフックの厚みＴ２が、以下の関係式（１）〜（４）を満たす、電池に関する。
０．１ｍｍ≦Ｔ１≦０．５ｍｍ （１）
０．１ｍｍ≦Ｔ２≦０．５ｍｍ （２）
１．１≦Ｔ２／Ｔ１≦３．０ （３）
−０．２１Ｔ２＋１．７２Ｔ１≦Ｘ≦０．２７Ｔ２＋４．５１Ｔ１ （４）
本発明によれば、二重巻締構造を有する電池の封口部の密閉性および耐衝撃性が向上する。
本発明の一実施形態に係る電池の縦断面模式図である。 同電池の封口部の二重巻締構造の説明図である。 別の電池の封口部の二重巻締構造の説明図である。 二重巻締構造を有する電池の製造方法の一例の説明図であり、電池缶準備工程（ａ）、ネッキング工程（ｂ）、フランジング工程（ｃ）、封口板配置工程（ｄ）、第１巻締工程（ｅ）および第２巻締工程（ｆ）を示す図である。 Ｔ２／Ｔ１とＸ／Ｔ１との関係を示す図である。 実施例と比較例とを区別してＴ２／Ｔ１とＸ／Ｔ１との関係を示す図である。 本発明の別の一実施形態に係る二重巻締構造の説明図である。
本実施形態に係る電池は、筒部、筒部の一方の端部を閉じる底壁および筒部の他方の端部に連続する開口縁を有する電池缶と、筒部に収容された発電要素と、開口縁の開口を封口するように開口縁に固定された封口板とを具備する。封口板は、蓋部と、蓋部と連続する周縁部とを有し、開口縁と周縁部とが二重巻締構造により連結されている。ここで、二重巻締構造における開口縁のボディーフックと周縁部のカバーフックとの重複長さＸ（ｍｍ）、ボディーフックの厚みＴ１およびカバーフックの厚みＴ２は、以下の関係式（１）〜（４）を満たす。
０．１ｍｍ≦Ｔ１≦０．５ｍｍ （１）
０．１ｍｍ≦Ｔ２≦０．５ｍｍ （２）
１．１≦Ｔ２／Ｔ１≦３．０ （３）
−０．２１Ｔ２＋１．７２Ｔ１≦Ｘ≦０．２７Ｔ２＋４．５１Ｔ１ （４）
上記構成によれば、二重巻締構造を有する電池の封口部の密閉性および耐衝撃性が向上する。ここで、封口部とは、電池缶の開口縁と封口板の周縁部とで形成される二重巻締構造を有する部位をいう。封口部の耐衝撃性が不十分になると、封口部が変形し、例えば電池の外径が基準値を超えることがある。その場合、使用機器への電池の装着が困難になり得る。また、封口部の耐衝撃性が低いと、密閉性が低下しやすく、漏液を生じ得る。
ここで、二重巻締構造とは、封口板の周縁部および電池缶の開口縁を相互に巻き込んで締め付ける密閉構造をいう。二重巻締構造内では、開口縁の最端部により形成されるボディーフックと、封口板の周縁部の最外周部により形成されるカバーフックとが相互に係合している。以下、二重巻締構造を形成するための一連の工程を二重巻締加工と称する。
電池缶の筒部とは、電池缶のうち同じ内径を有する主要部位をいう。主要部位から屈曲し始める開口側の縮径開始位置から最端部までの部位が開口縁である。底壁は、主要部位から屈曲し始める閉口側の屈曲開始位置から最下端までの部位である。
関係式（１）：０．１ｍｍ≦Ｔ１≦０．５ｍｍおよび関係式（２）：０．１ｍｍ≦Ｔ２≦０．５ｍｍは、ボディーフックの厚みＴ１およびカバーフックの厚みＴ２の範囲を規定している。電池の内圧は、６０気圧以上の高圧になり得る。また、高密度の電池は、落下等の衝撃の影響を受けやすい。内圧の上昇時および衝撃を受けた時に封口部の変形を防ぐには、封口部を構成するボディーフックおよびカバーフックの厚みをいずれも０．１ｍｍ以上にすることを要する。一方、Ｔ１およびＴ２が０．５ｍｍを超えると、二重巻締加工が困難になり、封口部の均一性が低下し、密閉性が低下し、もしくは封口部が部分的に変形しやすくなる。
汎用性の高い比較的小型（例えば外径５０ｍｍ以下もしくは４０ｍｍ以下）の電池（例えば単１、単２、単３、単４形の電池等）では、Ｔ１は、０．１ｍｍ≦Ｔ１≦０．３ｍｍを満たしてもよく、０．１ｍｍ≦Ｔ１≦０．２５ｍｍを満たしてもよい。
同様に、汎用性の高い上記のような比較的小型の電池では、Ｔ２は、０．１１ｍｍ≦Ｔ２≦０．４５ｍｍを満たしてもよく、０．１５ｍｍ≦Ｔ１≦０．４５ｍｍを満たしてもよい。
汎用性の高い上記のような比較的小型の電池では、飲料缶等に比べて、封口部の寸法を小さくし、体積あたりの容量密度を高くすることが望まれる。よって、シーミングパネルと称される二重巻締構造の上端と、カバーフックラジアスと称される二重巻締構造の下端との距離ｄ１は、例えば、０．６ｍｍ〜１．７ｍｍであればよく、０．８ｍｍ〜１．５ｍｍであってもよい。また、二重巻締構造の下端と蓋部の最上部との距離ｄ２は、例えば、０．０ｍｍ〜３．０ｍｍであればよく、１．０ｍｍ〜２．０ｍｍであってもよい。
関係式（１）および（２）が満たされるだけでは、密閉性もしくは耐衝撃性を確保することは困難であり、更に、関係式（３）：１．１≦Ｔ２／Ｔ１≦３．０を満たす必要がある。関係式（３）が満たされる場合、カバーフックの厚みＴ２は、ボディーフックの厚みＴ１よりも十分に大きく、封口板の強度が電池缶の開口縁に対して相対的に向上する。また、封口板の周縁部は、カバーフック、シーミングウォールおよびチャックウォールを具備する三重構造を構成している。よって、封口板の強度が向上すると、電池缶の開口縁を含む封口部全体の強度が顕著に向上する。一方、より小さい厚みＴ１のボディーフックを有する電池缶の開口縁は、衝撃を緩和する効果を奏する。このような封口部の強度の向上と衝撃の緩和とが相乗的に作用することで、電池が衝撃を受けた時の封口部の変形が抑制されやすくなる。
なお、Ｔ２／Ｔ１比が３．０を超えると、カバーフックとボディーフックの厚み差による加工性の差が過度に大きくなる。よって、バランスの良い二重巻締加工が困難になり、封口部の均一性が低下し、密閉性が低下し、もしくは封口部が部分的に変形しやすくなる。また、Ｔ２／Ｔ１比が１．１未満では、耐衝撃性を確保することが困難になるとともに、シーミングウォールの内側面とチャックウォールの内側面との距離が相対的に大きくなり、微小な隙間が発生しやすくなるため、電池の密閉性が低下しやすい。
二重巻締加工をより容易にする観点から、１．４≦Ｔ２／Ｔ１≦２．６としてもよく、１．５≦Ｔ２／Ｔ１≦２．５としてもよい。
封口部の密閉性および耐衝撃性を確保するには、関係式（１）〜（３）に加え、更に、関係式（４）：−０．２１Ｔ２＋１．７２Ｔ１≦Ｘ≦０．２７Ｔ２＋４．５１Ｔ１を満たす必要がある。関係式（４）は、ボディーフックの厚みＴ１に対するボディーフックとカバーフックとの重複長さＸ（ｍｍ）の割合（Ｘ／Ｔ１比）と、Ｔ２／Ｔ１比との関係式である。Ｘ／Ｔ１比とＴ２／Ｔ１比との関係性を制御することで、バランスのよい二重巻締加工を行うことが可能になり、封口部の均一性が顕著に向上し、封口部の密閉性および耐衝撃性が顕著に向上する。Ｘ／Ｔ１比が大きくなりすぎ（すなわち、Ｘ＞０．２７Ｔ２＋４．５１Ｔ１となり）、関係式（４）が満たされなくなると、二重巻締加工が困難になり、封口部の均一性が低下する。また、Ｘ／Ｔ１比が小さくなりすぎ（すなわち、Ｘ＜−０．２１Ｔ２＋１．７２Ｔ１となり）、関係式（４）が満たされなくなると、封口部の密閉性が急激に低下する。
Ｘ、Ｔ１およびＴ２は、更に、関係式（５）：−０．２１Ｔ２＋１．７２Ｔ１≦Ｘ≦−０．１９Ｔ２＋４．５３Ｔ１を満たしてもよい。汎用性の高い比較的小型の電池（例えば単１〜単４形の電池）では、Ｘが大きくなるに伴い、二重巻締加工の難度の上昇度合いが大きくなる。これに対し、関係式（５）を満たす場合、十分に大きなＸ値を確保しながら、より良好な二重巻締加工を行うことが可能である。
電池の密度は、例えば１．５ｇ／ｃｍ３以上である。電池の密度は、電池全体の質量を電池全体の体積で除して得られる。電池全体の質量とは、電池缶、発電要素および封口板を包含する全体の質量であり、外装ラベル等を包含する場合もある。例えば乾電池の密度は、２．５ｇ／ｃｍ３〜３．６ｇ／ｃｍ３程度であり、重量エネルギー密度の高いリチウム一次電池の密度は、１．５ｇ／ｃｍ３〜２．５ｇ／ｃｍ３程度である。一方、例えば飲料を含む飲料缶の場合、飲料の密度は１ｇ／ｃｍ３〜１．３ｇ／ｃｍ３程度であるから、飲料を含む飲料缶全体の密度が１．５ｇ／ｃｍ３を超えることはない。
Ｔ１、Ｔ２および筒部の外径Ｄ（ｍｍ）は、例えば、以下の関係式（６）：０．０１≦（Ｔ１＋Ｔ２）／Ｄ≦０．０６を満たす。Ｔ１およびＴ２は、概ね、電池缶および封口板の素材の厚みを反映している。すなわち、式（６）が満たされる場合、電池缶および封口板の素材の厚みの合計は、概ね筒部の外径Ｄの１％〜６％に相当する。汎用性の高い比較的小型の電池は０．０１５≦（Ｔ１＋Ｔ２）／Ｄ≦０．０５を満たしてもよく、０．０２≦（Ｔ１＋Ｔ２）／Ｄ≦０．０５を満たしてもよい。
筒部の厚みＴ３はＴ１とほぼ同じでよいが、Ｔ３＜Ｔ１としてもよく、Ｔ１はＴ３の１．１倍以上であってもよい。これにより、電池缶の素材が比較的薄い場合でも、封口部の強度をより高めやすくなる。
電池缶および封口板の素材は、いずれも金属であればよい。金属としては、鉄、鉄合金、ステンレス鋼、ニッケル合金などを用い得る。素材には、耐食性を向上させるために、めっきを施してもよい。
封口部の密閉性をより高めるために、封口板の周縁部と電池缶の開口縁との間に、封止剤（シーラント）を介在させてもよい。封止剤は、例えば、ボディーフックとカバーフックとの間に介在させるだけでもよいが、封口板の周縁部および電池缶の開口縁のできるだけ多くの面積に塗布することが好ましい。封止剤には、例えば、アスファルトのような粘着剤、ブチルゴムのようなゴム状樹脂、ポリアミド系樹脂などを用い得る。
次に、本発明の実施形態に係る電池について図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は以下の記載によって限定されるものではない。また、図１には、本実施形態に係る電池の一例としてアルカリ乾電池の構成を示すが、電池の種類は、アルカリ乾電池に限られない。本発明は、様々な一次電池および二次電池、例えば、各種乾電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウム一次電池、リチウム二次電池、リチウムイオン電池などに適用し得る。
図１は、本実施形態に係る二重巻締構造を具備するアルカリ乾電池１００の縦断面模式図である。図２は、電池１００の封口部の二重巻締構造の説明図であり、関係式（１）〜（４）を満たしている。一方、図３は、別の電池の封口部の二重巻締構造を示しており、Ｔ１＝Ｔ２を満たし、少なくとも関係式（３）：１．１≦Ｔ２／Ｔ１≦３．０を満たさない。
図１において、電池１００は、円筒型の有底の電池缶１０と、電池缶１０に収容された発電要素と、電池缶１０を封口する封口板２０とを具備する。電池缶１０は、発電要素を収容する筒部１１と、筒部１１の一方の端部を閉じる底壁１２と、筒部１１の他方の端部に連続する開口縁１３とを有する。封口板２０は、開口を封口するように開口縁１３に固定されている。封口板２０は、中央領域を含む蓋部２１と、蓋部２１と連続する周縁部２２とを有する。
発電要素は、中空円筒形の正極７０と、正極７０の中空部内に配された負極８０と、これらの間に配されたセパレータ９０と、アルカリ電解液（図示せず）とを含み、これらが正極端子を兼ねた電池缶１０の内側に収容されている。
正極７０は、例えば、正極活物質、導電剤およびアルカリ電解液を含む正極合剤をペレット状に加圧成形することにより得られる。正極活物質には、二酸化マンガンなどが用いられる。導電剤には、カーボンブラック、黒鉛などが用いられる。負極８０は、例えば、負極活物質、ゲル化剤およびアルカリ電解液の混合物である。負極活物質には、粉末状の亜鉛、亜鉛合金などが用いられる。ゲル化剤には、吸水性ポリマーなどが用いられる。セパレータ９０には、セルロース繊維およびポリビニルアルコール繊維を主体として混抄したシートなどが用いられる。セパレータは１枚のシートで構成してもよく、複数のシートを重ねて構成してもよい。アルカリ電解液としては、例えば水酸化カリウムを含むアルカリ水溶液が用いられる。アルカリ水溶液は、更に酸化亜鉛を含み得る。
図１では、封口板２０は、蓋部２１を覆う負極端子板３０、絶縁部材４０、負極集電子５０およびガスケット６０とともに封口ユニットを構成している。負極集電子５０は、胴部５１と頭部５２とを有する釘状の形態を有する。胴部５１は、封口板２０を貫通して負極８０に挿入されている。頭部５２は、負極端子板３０の内面中央部に溶接されている。封口板２０は正極性を有し得るため、絶縁部材４０が封口板２０と負極端子板３０との間に介在して両者を絶縁している。封口板２０の貫通孔の周辺部と負極集電子５０との間にはガスケット６０が介在して両者を絶縁している。二重巻締構造の上端と下端との距離ｄ１は、飲料缶等に比べて十分に小さく、電池缶の筒部の高さＨの３．０％以下である。また、蓋部２１の最上部は二重巻構造の下端に対して上部側に位置している。なお、飲料缶では、蓋部の最上部は、通常、二重巻構造の下端より下部側に位置する。
電池缶１０および封口板２０の素材には、例えばニッケルめっきを具備する鋼板もしくはステンレス鋼を用い得る。電池缶１０と正極７０との間の密着性を向上させるために電池缶１０の内面に炭素被膜を設けてもよい。負極集電子には、例えば、真鍮などが用いられる。
図２に示すように、二重巻締構造では、封口板２０の周縁部２２の最外周部により形成されるカバーフック２２１と、電池缶１０の開口縁１３の最端部により形成されるボディーフック１３１とが相互に係合している。すなわち、ボディーフック１３１とカバーフック２２１との重複長さＸは、これら相互の係合長さを意味する。
封口板２０の周縁部２２において、カバーフック２２１に続く最外壁はシーミングウォール２２２と称され、シーミングウォール２２２に続く最内壁はチャックウォール２２３と称される。シーミングウォール２２２は、後述するように、二重巻締加工の際にシーミングロールと称されるツールと接触する部位である。チャックウォール２２３は、二重巻締加工の際にシーミングチャックと称されるツールと接触する部位である。
図３の場合、関係式（３）を満たさないため、封口部が衝撃を受けたときに、電池缶１０の開口縁１３が衝撃を十分に緩和することができず、封口部が変形しやすくなる。また、Ｔ１≧Ｔ２の場合、シーミングウォール２２２の内側面とチャックウォール２２３の外側面との距離が大きくなり、微小な隙間が発生しやすくなるため、電池の密閉性を高めることも困難になる。
次に、図４を参照しながら、二重巻締加工の一例について説明する。二重巻締加工は、通常２段階の巻締工程を有する。
（ａ）電池缶準備工程
まず、発電要素が充填された電池缶１０を準備する。なお、図４では、発電要素の図示は省略している。電池缶１０は有底の金属缶であり、ネッキングおよびフランジングを施す前の初期の開口縁は、筒部と同様の内径と外径とを有する。
（ｂ）ネッキング工程
ネッキング工程では、電池缶１０の開口縁１３の内径および外径を縮径する。ネッキング工程は、どのような方法で行ってもよいが、図４（ｂ）に示すように、筒状で内径が途中で減少するネッキングダイ２０１と、縮径後の開口縁１３の内径に相当する外径を有するポンチ２０２とを用いて行い得る。
（ｃ）フランジング工程
次に、開口縁１３の最端部を外側に広げることによりフランジが形成される。フランジング工程は、どのような方法で行ってもよいが、図４（ｃ）に示すように、直径が次第に大きくなるとともに曲率の大きな曲面を有するフランジングダイ２０３を回転させながら開口縁１３の内側に押し付けることにより行い得る。その際、フランジングダイ２０３とともに電池缶１０を回転させてもよい。
（ｄ）封口板配置工程
次に、フランジが形成された開口縁１３に封口板２０を載置する。封口板２０は予め底浅のカップ状にプレス成形されている。カップの底部は、封口板２０の蓋部２１に対応する。封口板２０の周縁部２２は、電池缶１０が具備するフランジよりも十分に大きなフランジ状に加工され、その最外周部は底部側に向けて大きく屈曲している。
（ｅ）第１巻締工程
第１巻締工程は、電池缶１０の開口縁１３および封口板２０の周縁部２２を変形させて、ボディーフック１３１となる開口縁１３の最端部の内側に、カバーフック２２１となる周縁部２２の最外周部を巻き込ませる工程である。第１巻締工程では、筒状回転体であるシーミングチャック（図示せず）で封口板２０の蓋部２１を固定しながら、周縁部２２の屈曲面の外側に第１シーミングロール２０４を押し付ける。第１シーミングロール２０４は、筒状回転体であり、その周面に周方向に沿って内面が曲面の第１溝２０４ｇを有する。電池缶１０の開口縁１３および封口板２０の周縁部２２は、第１溝２０４ｇの曲面に沿って変形し、周縁部２２の内面と開口縁１３の外面とが適度に密着する。
（ｆ）第２巻締工程
第２巻締工程は、第１巻締工程に引き続き、電池缶１０の開口縁１３および封口板２０の周縁部２２を更に変形させ、ボディーフック１３１とカバーフック２２１とを相互に締め付ける工程である。第２巻締工程では、シーミングチャックで封口板２０の蓋部２１を固定しながら、周縁部２２の屈曲面の外側に第２シーミングロール２０５を押し付ける。第２シーミングロール２０５は、筒状回転体であり、その周面に周方向に沿って内底面が略平坦な第２溝２０５ｇを有する。電池缶１０の開口縁１３および封口板２０の周縁部２２は、第２溝２０５ｇに沿って略平坦形状に変形し、気密に封止された封口部が形成される。
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
《実施例１〜１９および比較例１〜２５》
下記手順（１）〜（３）に従って、様々なサイズの円筒形アルカリ乾電池を作製した。作製した電池の電池缶のボディーフックの厚みＴ１、封口板のカバーフックの厚みＴ２、Ｔ２／Ｔ１比、電池の外径Ｄ、ボディーフックとカバーフックとの重複長さＸ（ｍｍ）、Ｘ／Ｔ１比および（Ｔ１＋Ｔ２）／Ｄ（百分率表示）を表１に示す。また、Ｔ２／Ｔ１とＸ／Ｔ１との関係を図５に○マーカーでプロットして示す。
Figure 2019244381
（１）正極の作製
正極活物質である電解二酸化マンガン粉末（平均粒径（Ｄ５０）３５μｍ）に、導電剤である黒鉛粉末（平均粒径（Ｄ５０）８μｍ）を加え、混合物を得た。電解二酸化マンガン粉末および黒鉛粉末の質量比は９２．４：７．６とした。混合物に電解液を加え、充分に攪拌した後、フレーク状に圧縮成形して、正極合剤を得た。混合物および電解液の質量比は１００：１．５とした。電解液には、水酸化カリウム（濃度３５質量％）および酸化亜鉛（濃度２質量％）を含むアルカリ水溶液を用いた。フレーク状の正極合剤を粉砕して顆粒状とし、所定形状の中空円筒形に加圧成形して、正極ペレットを作製した。
（２）負極の作製
負極活物質である亜鉛合金粉末（平均粒径（Ｄ５０）１３０μｍ）と、上記の電解液と、ゲル化剤とを混合し、ゲル状の負極を得た。ゲル化剤には、ポリアクリル酸およびポリアクリル酸ナトリウムの混合物を用いた。負極活物質と、電解液と、ゲル化剤との質量比は、１００：５０：１とした。
（３）アルカリ乾電池の組立て
所定サイズのニッケルめっき鋼板製の有底円筒形の電池缶を準備し、その内面に厚み約１０μｍの炭素被膜を形成した。電池缶内に所定個数の正極ペレットを挿入した後、加圧して電池缶の内壁に密着した状態の正極を形成した。次に、有底円筒形のセパレータを正極の内側に配置した後、上記電解液を注入し、セパレータに含浸させた。この状態で所定時間放置し、電解液をセパレータから正極へ浸透させた。その後、所定量の負極をセパレータの内側に充填した。
次に、電池缶にネッキングおよびフランジング工程を施し、電池缶の開口縁に封口板を配置し、第１および第２巻締工程を行い、二重巻締構造を有する封口部を形成し、アルカリ乾電池を完成させた。
［評価］
実施例１〜１９の電池Ａ１〜Ａ１９および比較例１〜２５の電池Ｂ１〜Ｂ２５を、それぞれ１０個ずつ準備し、耐衝撃性を評価した。ここでは、各電池の１０個を、封口部を下向きにして１００ｃｍの高さから、プラスチックタイルの上に落下させた。このとき、目視で封口部に変形が生じた電池の個数と、漏液が生じた電池の個数を求めた。なお、比較例１６〜２０については、完成後の耐衝撃性を評価する前の電池で漏液が発生した。また、電池の密度をアルキメデス法で算出した。評価結果を表１に示す。
次に、１０個に変形も漏液も見られなかった電池について、Ｔ２／Ｔ１とＸ／Ｔ１との関係を図６に●マーカーでプロットし、それ以外を他のマーカーでプロットして示す。
図６において、電池Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４およびＡ５のプロット（●）の近似直線Ｌ１、電池Ａ１５、Ａ１６、Ａ１７、Ａ１８およびＡ１９のプロット（●）の近似直線Ｌ２、ならびに電池Ａ１２、Ａ１３およびＡ１４のプロット（●）の近似直線Ｌ３は、それぞれ以下の式で表される。すなわち、変形も漏液も生じない耐衝撃性に優れた電池は、関係式（４）：−０．２１Ｔ２＋１．７２Ｔ１≦Ｘ≦０．２７Ｔ２＋４．５１Ｔ１を満たす。また、外径Ｄが３３ｍｍ以下の、より汎用性の高い電池は、関係式（５）：−０．２１Ｔ２＋１．７２Ｔ１≦Ｘ≦−０．１９Ｔ２＋４．５３Ｔ１を満たす。
Ｌ１：Ｘ／Ｔ１＝−０．２１Ｔ２／Ｔ１＋１．７２
Ｌ２：Ｘ／Ｔ１＝ ０．２７Ｔ２／Ｔ１＋４．５１
Ｌ３：Ｘ／Ｔ１＝−０．１９Ｔ２／Ｔ１＋４．５３
一方、図６において、漏液の発生確率の高い電池は×マーカーでプロットし、変形しやすい電池は◇マーカーでプロットし、加工性が大きく低下した電池は△マーカーでプロットして示す。
（参考例１）
ポリアミド製ガスケットを具備する、かしめ封口用の封口ユニットを用い、電池を作製した。まず、ニッケルめっき鋼板製の負極端子板に負極集電子の頭部を電気溶接した。その後、負極集電子の胴部をガスケット中心の貫通孔に圧入し、ガスケット、負極端子板および負極集電子からなる封口ユニットを作製した。
封口ユニットを開口縁に環状溝を形成した電池缶の開口に設置するとともに、負極集電子の胴部を負極内に挿入した。次に、電池缶の開口縁を、ガスケットを介して、負極端子板の周縁部にかしめ、電池缶の開口縁を封口し、外径Ｄ＝１４ｍｍ、筒部の厚みＴ３＝０．２ｍｍの電池缶を具備するアルカリ乾電池を完成させた。
参考例１の電池を１０個準備し、上記と同様に耐衝撃性を評価したところ、１０個中１個の電池に変形が見られ、１０個中３個の電池に漏液が見られた。
ついで、本発明の改変例について図７を用いて説明する。図７は本発明の別の一実施形態に係る二重巻締構造の説明図である。
図７において、封口板２００の蓋部２１０以外は図２と同様である。蓋部２１０の厚さＴ４は、カバーフック２２１の厚さＴ２の１．２倍に設定されている。このように封口板を構成することによって、電池自体の強度を高めて、さらに耐衝撃性を向上させることができる。
蓋部２１０の厚さＴ４は、カバーフック２２１の厚さＴ２よりも厚くすればよく、具体的には、Ｔ４はＴ２の１．２〜２．５倍に設定するとよい。封口板の加工性を考慮して、Ｔ４はＴ２の１．５〜２．０倍に設定してもよい。
本発明に係る電池は、封口部の耐衝撃性が高いため、例えば携帯機器、ハイブリッド自動車、電気自動車等の電源として使用するのに適している。
１０ 電池缶
１１ 筒部
１２ 底壁
１３ 開口縁
１３１ ボディーフック
２０、２００ 封口板
２１、２１０ 蓋部
２２ 周縁部
２２１ カバーフック
２２２ シーミングウォール
２２３ チャックウォール
３０ 負極端子板
４０ 絶縁部材
５０ 負極集電子
５１ 胴部
５２ 頭部
６０ ガスケット
７０ 正極
８０ 負極
９０ セパレータ
１００ 電池
２０１ ネッキングダイ
２０２ ポンチ
２０３ フランジングダイ
２０４ 第１シーミングロール
２０５ 第２シーミングロール

Claims (4)

  1. 筒部、前記筒部の一方の端部を閉じる底壁および前記筒部の他方の端部に連続する開口縁を有する電池缶と、
    前記筒部に収容された発電要素と、
    前記開口縁の開口を封口するように前記開口縁に固定された封口板と、を具備し、
    前記封口板は、蓋部と、前記蓋部と連続する周縁部と、を有し、
    前記開口縁と前記周縁部とが二重巻締構造により連結しており、
    前記二重巻締構造における前記開口縁のボディーフックと前記周縁部のカバーフックとの重複長さＸ（ｍｍ）、前記ボディーフックの厚みＴ１および前記カバーフックの厚みＴ２が、以下の関係式：
    ０．１ｍｍ≦Ｔ１≦０．５ｍｍ （１）
    ０．１ｍｍ≦Ｔ２≦０．５ｍｍ （２）
    １．１≦Ｔ２／Ｔ１≦３．０ （３）
    −０．２１Ｔ２＋１．７２Ｔ１≦Ｘ≦０．２７Ｔ２＋４．５１Ｔ１ （４）
    を満たす、電池。
  2. Ｘ、Ｔ１およびＴ２が、以下の関係式：
    −０．２１Ｔ２＋１．７２Ｔ１≦Ｘ≦−０．１９Ｔ２＋４．５３Ｔ１ （５）
    を満たす、請求項１に記載の電池。
  3. 前記電池の密度が、１．５ｇ／ｃｍ３以上である、請求項１または２に記載の電池。
  4. Ｔ１、Ｔ２および前記筒部の外径Ｄ（ｍｍ）が、以下の関係式：
    ０．０１≦（Ｔ１＋Ｔ２）／Ｄ≦０．０６ （６）
    を満たす、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池。
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